DE4434782A1 - Taumelscheibenkompressor mit verbesserter Gleitschuhschmierung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Taumelscheiben-Kältemittel­ kompressor mit einer Zylinderblockanordnung, in der mehrere axiale Zylinderbohrungen vorgesehen sind, mit mehreren dop­ pelköpfigen Kolben, die gleitverschieblich passend in die Zylinderbohrungen eingesetzt sind, mit einer einander gegen­ überliegenden Oberflächen aufweisenden Taumelscheibe, die drehfest mit einer Antriebswelle verbunden ist, welche in der Zylinderblockanordnung derart drehbar gehaltert ist, daß sie zu einer Drehbewegung um eine Drehachse antreibbar ist, und mit der Umwandlung einer Drehbewegung in eine Hin- und Her­ bewegung dienenden Wandlereinrichtungen mit Schuhen, die je­ weils zwischen der Taumelscheibe und den einzelnen doppel­ köpfigen Kolben angeordnet sind, wobei jeder der Schuhe einen halbkugelförmigen Oberflächenbereich aufweist, der gleit­ beweglich in Eingriff mit einer sphärischen Fassung steht, die an dem zugeordneten Kolben vorgesehen ist, sowie mit einem diesem Oberflächenbereich gegenüberliegenden Gleit­ kontakt-Oberflächenbereich, der in Gleitkontakt mit einem damit zusammenwirkenden flachen Oberflächenbereich steht, der in einem Randbereich der Taumelscheibe ausgebildet ist.

Speziell befaßt sich die Erfindung mit einem Taumelscheiben­ kompressor, bei dem die nachstehend einfach nur noch als Schuhe bezeichneten Gleitschuhe zwischen einer Taumelscheibe und hin- und herbeweglichen Kolben derart ausgebildet sind, daß im Betrieb eine ausreichende Schmierung mit einem Schmier­ mittel gewährleistet ist, welches in einem gasförmigen Kälte­ mittel suspendiert ist.

Taumelscheibenkompressoren werden typischerweise in Klima­ anlagen für Kraftfahrzeuge eingesetzt und dienen der Kompres­ sion eines gasförmigen Kältemittels, welches als Wärme­ tauschermedium durch die Klimaanlage fließt.

Bei einem typischen Taumelscheibenkompressor sind beispiels­ weise zwei Zylinderblöcke, die stirnseitig aneinander stoßen, zu einer Einheit zusammengefaßt und mit mehreren axialen Zylinderbohrungen versehen, die parallel zueinander angeord­ net sind und in denen doppelköpfige Kolben zu einer Hin- und Herbewegung angetrieben werden können, um ein gasförmiges Kältemittel zu komprimieren, welches dann in eine externe Klimaanlage bzw. in außerhalb des Kompressors befindliche Teile einer Klimaanlage gefördert wird. Dabei ist der Kom­ pressor mit einer Antriebswelle versehen, die die Zylinder­ anordnung axial durchgreift und parallel zu den Zylinder­ bohrungen verläuft. Diese Antriebswelle ist drehbar gelagert und trägt in ihrem mittleren Teil eine drehfest angebrachte Taumelscheibe.

Die Taumelscheibe besitzt einander gegenüberliegende kreis­ runde Oberflächen, die bezüglich der Drehachse der Antriebs­ welle geneigt sind, wobei der Randbereich dieser die Haupt­ flächen der Taumelscheibe bildenden Oberflächen über der Umwandlung einer Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung dienende Wandlereinrichtungen, welche Schuhe in Form halb­ kugelförmiger Elemente umfassen mit den doppelköpfigen bzw. doppelt-wirkenden Kolben in Eingriff steht. Im einzelnen besitzt ein Schuh der Dreh-Hin- und Her-Bewegungs-Wandler­ einrichtungen einen halbkugelförmigen Oberflächenbereich, der gleitbeweglich in Eingriff mit einer runden vertieften Fassung in einem mittleren Teil des zugeordneten Kolbens steht, sowie einen diesem Oberflächenbereich gegenüber­ liegenden flachen Oberflächenbereich, der gleitend in Ein­ griff mit dem Randbereich der Taumelscheibe steht.

Die gemeinsam mit der Antriebswelle zu einer Drehbewegung antreibbare Taumelscheibe wird von einem Taumelscheibenkammer aufgenommen, die im mittleren Teil der aus den zusammen­ gebauten Zylinderblöcken gebildeten Zylinderblockanordnung ausgebildet ist, wobei die äußeren Stirnseiten der zusammen­ gebauten Zylinderblöcke mittels eines vorderen bzw. eines hinteren Gehäuses verschlossen sind. Beide Gehäuse sind dabei über Ventilplatten dichtend mit den stirnseitigen Enden der zusammen gebauten Zylinderblöcke verbunden und definieren darin Ansaugkammern für das zu komprimierende gasförmige Kältemittel und Auslaßkammern für das komprimierte gasförmige Kältemittel.

Wenn bei dem beschriebenen Taumelscheibenkompressor die Antriebswelle und die Taumelscheibe gemeinsam zu einer Dreh­ bewegung um die Drehachse der Welle angetrieben werden, und zwar mittels einer von außen angelegten Antriebskraft, dann führen die einander gegenüberliegenden Hauptflächen der Tau­ melscheibe Taumelbewegungen aus, um über die Schuhe der Wand­ lereinrichtungen axiale Kräfte auf die zugeordneten, doppelt­ wirkenden Kolben auszuüben, so daß diese in den betreffenden Zylinderbohrungen des zusammengebauten Zylinderblocks zu einer Hin- und Herbewegung angetrieben werden.

Während des Betriebs des Kompressors werden alle beweglichen Teile desselben, wie z. B. die Taumelscheibe, die Schuhe, die hin- und herbeweglichen Kolben und die verschiedenen Kugel- und Drucklager mit Schmieröl bzw. einem Schmiermittel ge­ schmiert, welches in dem gasförmigen Kältemittel enthalten ist, welches durch die Klimaanlage zirkuliert und welches von einem Verdampfer über eine Ansaugleitung in die Taumel­ scheibenkammer des Kompressors eingeleitet wird. Was die Schmierung der Schuhe anbelangt, so müssen die flachen Ober­ flächenbereiche der einzelnen Schuhe, die ständig in Gleit­ kontakt mit den Randbereichen der einander gegenüberliegenden Hauptflächen der Taumelscheibe stehen, ständig mit dem Schmiermittel geschmiert werden.

Andererseits wird das in dem gasförmigen Kältemittel suspen­ dierte Schmiermittel, welches in die Taumelscheibenkammer eingeleitet wird, durch Zentrifugalkräfte weitgehend nach außen von der Taumelscheibe abgeschleudert, ohne die Kontakt­ bereiche der flachen Oberflächenbereiche der Schuhe und der Randbereiche der Taumelscheibe zu benetzen. Es besteht daher die Gefahr, daß die flachen Oberflächenbereiche der Schuhe, die in Gleitkontakt mit den Randbereichen der Taumelscheibe stehen, aufgrund unzureichender Zuführung des Schmiermittels trocken laufen.

Zur Lösung dieses Problems wird beispielsweise in der JP-OS (Kokai) 57-49081 eine Einrichtung vorgeschlagen, die für eine wirksame Schmierung der betreffenden flachen Bereiche der aufeinander gleitenden Schuhe und Randbereiche der Taumel­ scheibe eines Taumelscheiben-Kältemittelkompressors sorgen soll. Gemäß dem früheren Vorschlag werden die flachen Ober­ flächenbereiche der Schuhe, die den sphärischen Bereichen derselben gegenüberliegen zur Erzielung einer wirksamen Schmierung als leicht ballige Oberflächen ausgebildet, die einen extrem großen Krümmungsradius haben, derart, daß die ballige Oberfläche jedes Schuhs so ausgebildet ist, daß ihre maximale Höhe gleich oder kleiner als 15 µm ist, vorzugsweise etwa 2 bis 5 µm. Die ballige Ausbildung derjenigen Oberfläche des Schuhs, die in Gleitkontakt mit der Taumelscheibe steht, trägt zur Bildung eines dünnen keilförmigen Spalts zwischen den Kontaktbereichen der beiden Elemente, d. h. des Schuhs und der Taumelscheibe bei. Wenn Schmieröl aus dem gasförmigen Kältemittel an der Taumelscheibe haftet, wird es folglich leicht von dem keilförmigen Spalt eingefangen, wenn sich die Taumelscheibe dreht, so daß ein keilförmiger Ölfilm gebildet wird, der geeignet ist, eine konstante Schmierung der Kontakt­ bereiche von Schuhen und Taumelscheibe aufrechtzuerhalten. Folglich kann ein Fressen der Schuhe im allgemeinen verhin­ dert werden.

Im Falle des Taumelscheibenkompressors gemäß der genannten JP-OS (Kokai) 57-49081 haben die Schuhe einen Durchmesser von 13,5 mm und besitzen ballige Gleitkontakt-Oberflächenbereiche mit einem Krümmungsradius zwischen 4500 und 11 400 mm. Die maximale Höhe des balligen Oberflächenbereichs eines Schuhs beträgt daher etwa 2 bis 5 µm.

Obwohl bei dem früher vorgeschlagenen Taumelscheiben­ kompressor wirksame Schmiereinrichtungen für die Schuhe geschaffen werden sollen, kann die Taumelscheibe bei mit geringer Drehzahl laufendem Kompressor nicht ausreichend geschmiert werden.

Ausgehend vom Stand der Technik und der vorstehend aufgezeigten Problematik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die vorstehend erwähnten Schwierigkeiten bei der Schmierung der Schuhe und der Taumelscheibe bei einem Taumelscheiben-Kältemittelkompressor mit doppelt-wirkenden Kolben zu vermeiden.

Gleichzeitig wird erfindungsgemäß angestrebt, für die Schuhe und/oder die Taumelscheibe eines Taumelscheibenkompressors eine neue konstruktive Ausgestaltung anzugeben, mit deren Hilfe auch bei niedrigen Drehzahlen des Kompressors die Zuführung einer unzureichenden Schmiermittelmenge verhindert werden kann.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe bei einem gat­ tungsgemäßen Kompressor der eingangs angegebenen Art dadurch gelöst, daß der Gleitkontakt-Oberflächenbereich jedes der Schuhe als runde, sich von einer Basis nach außen wölbende Oberfläche mit einem vorgegebenen Krümmungsradius R von 800 bis 1600 mm ausgebildet ist.

Dabei hat es sich in Ausgestaltung der Erfindung als vorteil­ haft erwiesen, wenn der mit den Schuhen zusammenwirkende flache Oberflächenbereich der Taumelscheibe eine ringförmige Schiene umfaßt, die sich in Umfangsrichtung des Randbereichs jeder der einander gegenüberliegenden Hauptflächen der Taumel­ scheibe erstreckt und gegenüber dem angrenzenden Oberflächen­ bereichen der Taumelscheibe erhöht ist und wenn die ringför­ mige Schiene einen flachen Oberflächenbereich zum Zusammen­ wirken mit den Gleitkontakt-Oberflächenbereichen der einzel­ nen Schuhe aufweist.

Bei der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Konstruk­ tion der Schuhe einerseits und der Taumelscheibe andererseits definieren der Gleitkontakt-Oberflächenbereich der einzelnen Schuhe und der damit zusammenwirkende flache Oberflächen­ bereich, nämlich die ringförmige Schiene der Taumelscheibe einen keilförmigen Spalt, in den das Schmieröl, welches an dem flachen Oberflächenbereich der zusammenwirkenden Ober­ flächen haftet, bei einer Drehung der Taumelscheibe hinein­ gezogen wird und dabei einen Ölfilm bildet, der den Gleit­ kontakt-Oberflächenbereich der einzelnen Schuhe schmiert.

Da der Gleitkontakt-Oberflächenbereich der einzelnen Schuhe als runde Fläche mit einem vorgegebenen Krümmungsradius R im Bereich von 800 bis 1600 mm ausgebildet ist, der kleiner ist als der Krümmungsradius der Schuhe des früheren Taumelschei­ benkompressors, besitzt der keilförmige Spalt einen spitzen Öffnungswinkel, der weniger spitz ist als bei den Schuhen gemäß dem früheren Vorschlag, so daß dementsprechend der gesamte Kontaktbereich zwischen den einzelnen Schuhen und der damit zusammenwirkenden flachen Oberfläche der Taumelscheibe verringert wird. Dabei versteht es sich, daß der vorstehend angesprochene keilförmige Spalt zwischen den Schuhen und der Taumelscheibe eine größere Öffnungsweite als der frühere keilförmige Spalt besitzt, so daß die in den Kontaktbereichen von Schuhen und Taumelscheibe erzeugte Reibungswärme leicht verteilt bzw. abgeführt werden kann.

Bei umlaufender Taumelscheibe wird außerdem zwangsläufig eine Schwenk- bzw. Rollbewegung der Schuhe in den sphärischen ver­ tieften Fassungen der doppelt-wirkenden Kolben herbeigeführt, wenn diese sich in ihren Zylinderbohrungen hin- und her­ bewegen. Da jedoch der keilförmige Spalt zwischen den Gleit­ kontakt-Oberflächenbereichen der Schuhe einerseits und der ringförmigen Schiene der Taumelscheibe andererseits ohne Auf­ treten einer Unterbrechung des Ölfilms aufrechterhalten wer­ den kann, können die Gleitkontakt-Oberflächenbereiche der Schuhe ständig mit dem Schmieröl geschmiert werden, welches in dem gasförmigen Kältemittel suspendiert ist.

An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß dann, wenn der Krümmungsradius R der Gleitkontakt-Oberfläche eines Schuhs so festgelegt wird, daß er geringer ist als 800 mm, die Gleit­ kontakt-Oberfläche eines Schuhs einer größeren Flächen­ pressung unterworfen ist, was zu einer Erhöhung des Abriebs an den Schuhen und der Taumelscheibe führt.

Wenn andererseits der Krümmungsradius R der Gleitkontakt- Oberfläche der Schuhe so festgelegt wird, daß er größer als 1600 mm ist, dann findet keine zuverlässige Ausbildung eines Ölfilms statt.

Der mit den Schuhen zusammenwirkende flache Oberflächen­ bereich der Taumelscheibe, d. h. der ringförmigen Schiene, die im Randbereich der Taumelscheibe so ausgebildet ist, daß sie über die übrigen Oberflächenbereiche derselben vorsteht, kann dazu betragen, Wärme aus der Taumelscheibe selbst abzuleiten, wodurch die Zufuhr einer unzureichenden Schmiermittelmenge zwangsläufig und wirksam vermieden wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nach­ stehend anhand von Zeichnung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Taumelscheiben­ kompressor mit doppelt-wirkenden Kolben, bei dem die Taumelscheibe und die Schuhe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgebildet sind;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht eines gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer ring­ förmigen Schiene einer Taumelscheibe in Kontakt stehenden Schuhs;

Fig. 3 eine grafische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen dem Krümmungsradius R einer runden Oberfläche eines Schuhs, die in Kontakt mit einer ringförmigen Schiene einer Taumelscheibe steht, einerseits und der Zeit bis zu einem Auf­ treten eines Fressens des Schuhs andererseits;

Fig. 4 eine grafische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen dem Krümmungsradius R einer runden Oberfläche eines in Kontakt mit einer ring­ förmigen Schiene einer Taumelscheibe stehenden Schuhs einerseits und der Abriebmenge an der Taumel­ scheibe andererseits;

Fig. 5 eine Darstellung gemäß Fig. 2 entsprechende Seiten­ ansicht eines in Kontakt mit einer ringförmigen Schiene einer Taumelscheibe stehenden Schuhs gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 6 einen Teilquerschnitt einer Taumelscheibe, die gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen Taumelscheiben-Kältemittel­ kompressor, welcher einen vorderen Zylinderblock 1 und einen hinteren Zylinderblock 2 aufweist, wobei diese beiden Zylin­ derblöcke 1, 2 axial fluchtend zusammengebaut sind, um eine Zylinderblockanordnung zu bilden, die einen Ansaugeinlaß (in Fig. 1 nicht gezeigt) für die Zuführung eines gasförmigen Kältemittels aus einer externen Klimaanlage aufweist, und zwar in dem Bereich, in dem die beiden Zylinderblöcke 1 und 2 aneinander stoßen. Die zusammengebauten Zylinderblöcke 1 und 2 definieren in einem axial mittleren Teil der Zylinderblock­ anordnung eine Taumelscheibenkammer 3, die mit dem Ansaug­ einlaß bzw. der Einlaßöffnung in Verbindung steht. An den axial äußeren Enden der Zylinderblöcke 1 und 2 sind über eine vordere Ventilplatte 4 bzw. eine hintere Ventilplatte 5 ein vorderes Gehäuse 6 bzw. ein hinteres Gehäuse 7 montiert. Die beiden Gehäuse 6 und 7 sind mit Ansaugkammern 8 und 9 bzw. mit innen liegenden Auslaßkammern 10 und 11 versehen. Die Ansaugkammern 8 und 9 stehen mit der Taumelscheibenkammer 3 über entsprechende Ansaugkanäle (in Fig. 1 nicht gezeigt) in Verbindung, während die Auslaßkammern 10 und 11 mit der Tau­ melscheibenkammer 3 über entsprechende Auslaßkanäle in Ver­ bindung stehen (in Fig. 1 nicht gezeigt). Die hintere Auslaß­ kammer 11 steht ferner mit einer Auslaßöffnung (in Fig. 1 nicht gezeigt) in Verbindung, über die das gasförmige Kälte­ mittel nach seiner Kompression an eine externe Klimaanlage ausgegeben wird.

Die zusammengebauten Zylinderblöcke 1 und 2 sind mit einer gemeinsamen zentralen Bohrung versehen, in die eine Antriebs­ welle 12 axial eingesetzt ist, die durch Radiallager drehbar gelagert wird. Die Antriebswelle 12 besitzt ein vorderes Ende, welches über das vordere Ende des vorderen Zylinder­ blockes 1 und das vordere Gehäuse 6 nach außen vorsteht und die vordere Ventilplatte 4 durchgreift.

In einem mittleren Teil der Antriebswelle 12 ist in der Tau­ melscheibenkammer 3 eine Taumelscheibe 13 drehfest mit der Antriebswelle 12 verbunden. Die Taumelscheibe 13 stützt sich über Drucklager an dem vorderen bzw. dem hinteren Zylinder­ block 1 bzw. 2 ab. Die zusammengebauten Zylinderblöcke 1 und 2 sind mit mehreren paarweise fluchtenden axialen Zylinder­ bohrungen 14 versehen, welche rund um die Antriebswelle 12 und parallel zu dieser angeordnet sind. In jedes Paar von fluchtenden Zylinderbohrungen 14 ist jeweils ein Kolben 16 mit zwei Köpfen axial gleitverschieblich eingepaßt, um Saug-, Kompressions- und Auslaßhübe für das gasförmige Kältemittel auszuführen. Die einzelnen Kolben 16 besitzen dabei in axia­ ler Richtung eine zentrale Aussparung zur Aufnahme jeweils eines Paares von Schuhen 15, die in Eingriff mit einem Rand­ bereich der Taumelscheibe 13 stehen.

Jeder Schuh 15 besitzt eine im wesentlichen halbkugelförmige Gestalt und ist mit einem halbkugelförmigen Oberflächenbereich 15a versehen. Ein runder Gleitkontakt-Oberflächenbereich 15b steht nach außen deutlich über eine flache Basis vor, an der die beiden Bereiche 15a und 15b einstückig miteinander ver­ bunden sind. Der halbkugelförmige Oberflächenbereich 15a des Schuhs 15 steht in Gleitkontakt mit einer sphärischen vertief­ ten Fassung 16a, die im mittleren Teil des zwei Kolbenköpfe aufweisenden Kolbens 16 ausgebildet ist. Der runde Gleitkon­ takt-Oberflächenbereich 15b des Schuhs 15 steht in Gleitkon­ takt mit einer damit zusammenwirkenden Oberfläche 13b der Taumelscheibe 13. Die Taumelscheibe 13 besteht vorzugsweise aus einer Aluminium/Silicium-Legierung, während die zugeord­ neten Schuhe 15 vorzugsweise aus Stahl hergestellt sind.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besitzt die runde Gleitkontakt-Oberfläche 15b des Schuhs 15 einen Krümmungs­ radius R von 1000 mm und einen Scheitelpunkt in der Mitte der runden Gleitkontakt-Oberfläche 15b. Der Schuh ist so ausgebildet, daß er eine Breite von annähernd 15 mm besitzt.

Die Taumelscheibe 13 besitzt einander gegenüberliegende Ober­ flächen 13a, die gegenüber einer zur Drehachse der Antriebs­ welle 12 senkrechten Ebene geneigt sind und die in einem Rand­ bereich mit einem vorstehenden Teil 13b versehen sind, welcher als ringförmige Schiene dient, die bei einer Drehung der Taumelscheibe 13 in Kontakt mit der runden Kontaktoberfläche 15b des Schuhs 15 steht. Der als ringförmige Schiene dienende erhöhte Bereich 13b besitzt eine Breite von 8 mm und bezüg­ lich der zugehörigen Oberfläche 13a der Taumelscheibe 13 eine Höhe von 2 mm. Die Kanten bzw. Ecken der ringförmigen Schiene 13b sind abgeschrägt, um zu verhindern, daß die runden Gleit­ kontakt-Oberflächen 15b der Schuhe 15 beschädigt werden.

Die vordere und die hintere Ventilplatte 4 bzw. 5 sind je­ weils mit einer Anzahl von Ansaugöffnungen 18 in Form durch­ gehender Bohrungen versehen, um eine Fluidverbindung zwischen den Ansaugkammern 8 und 9 und den Zylinderbohrungen 14 herzu­ stellen. Die Ansaugöffnungen 18 sind mittels zugeordneter Ansaugventilelemente 17 verschließbar, die durch den Ansaug­ druck des gasförmigen Kältemittels in ihrer Offenstellung be­ wegt werden. Dabei ist das Ausmaß der Öffnung der einzelnen Ansaugventilelemente 17 jeweils durch einen Einschnitt be­ grenzt, der in der Stirnfläche des vorderen bzw. des hinteren Zylinderblockes 1 bzw. 2 in einer an die betreffende Zylinder­ bohrung 14 angrenzenden Positionen vorgesehen ist.

Die vordere und die hintere Ventilplatte 4 bzw. 5 sind außer­ dem mit mehreren Auslaßöffnungen 21 in Form durchgehender Bohrungen versehen, um eine Fluidverbindung zwischen den Aus­ laßkammern 10 und 11 und den einzelnen Zylinderbohrungen 14 herzustellen. Den Auslaßöffnungen 21 sind Auslaßventil­ elemente 20 zugeordnet, die in den Auslaßkammern 10 bzw. 11 angeordnet sind. Die Auslaßventilelemente 20 sind aus einer Schließstellung in eine Offenstellung bewegbar, wobei das Ausmaß der Öffnung der Auslaßventilelemente 20 durch Fänger­ elemente 19 begrenzt wird.

Wenn der Kompressor arbeitet, wird die Antriebswelle 12 mit­ tels einer externen Antriebskraft, beispielsweise durch die von einem Kraftfahrzeugmotor übertragene Energie angetrieben, wobei sich die Taumelscheibe 13 gemeinsam mit der Antriebs­ welle 12 dreht, um eine Hin- und Herbewegung der jeweils zwei Kolbenköpfe aufweisenden Kolben 16 in ihren zugeordneten Zy­ linderbohrungen 14 herbeizuführen. Ferner wird im Betrieb gasförmiges Kältemittel aus einem Verdampfer einer externen Klimaanlage in die Taumelscheibenkammer 3 über die oben er­ wähnte Einlaß- bzw. Ansaugöffnung (in Fig. 1 nicht gezeigt) eingeleitet und gelangt von dort über die Ansaugkanäle (in Fig. 1 nicht gezeigt) in die Ansaugkammern 8 und 9. Im Ver­ lauf der Hin- und Herbewegung der doppelköpfigen Kolben 16 wird das gasförmige Kältemittel in Abhängigkeit von der Bewe­ gung der Ansaugventilelemente 17 aus deren Schließstellung, in der sie in Kontakt mit den Ventilplatten 4 bzw. 5 stehen, in deren Offenstellung nacheinander in die einzelnen Zylin­ derbohrungen 14 gesaugt. Während dieses Saughubs, bei dem gasförmiges Kältemittel aus den Ansaugkammern 8 und 9 in die einzelnen Zylinderbohrungen 14 eintritt, werden die Auslaß­ ventile bzw. Auslaßventilelemente 20 an den Auslaßöffnungen 21 der Ventilplatten 4 und 5 in ihrer Schließstellung gehal­ ten, um eine Fluidverbindung zwischen den Zylinderbohrungen 14 und den Auslaßkammern 10 und 11 zu verhindern.

Nach Beendigung des Saughubes zum Ansaugen des gasförmigen Kältemittels in die einzelnen Zylinderbohrungen 14 wird das gasförmige Kältemittel in diesen Zylinderbohrungen 14 durch die betreffenden Kolben 16 komprimiert, wobei die Auslaß­ ventilelemente 20 durch den erhöhten Druck des komprimierten gasförmigen Kältemittels geöffnet werden, so daß das kompri­ mierte Kältemittel aus den Zylinderbohrungen 14 in die Auslaß­ kammern 10 und 11 ausgestoßen wird. Während des Ausstoßens des komprimierten gasförmigen Kältemittels bewegen sich die Ansaugventilelemente 17 aufgrund des Druckes des komprimier­ ten gasförmigen Kältemittels in ihre Schließstellung, in der sie die Ansaugöffnungen 17 abdecken. Auf diese Weise wird eine Fluidverbindung zwischen den betreffenden Zylinder­ bohrungen 14 und den Ansaugkammern 8 und 9 andererseits ver­ hindert.

Das komprimierte gasförmige Kältemittel, welches in die Auslaßkammer 10 auf der Vorderseite strömt, wird über einen Auslaßkanal (in Fig. 1 nicht gezeigt) in die Auslaßkammer 9 im hinteren Gehäuse geleitet und dort gesammelt. Anschließend wird das komprimierte gasförmige Kältemittel über eine Auslaßöffnung des Kompressors in die externen Teile der Klimaanlage ausgestoßen.

Bei dem als Ausführungsbeispiel betrachteten Taumelscheiben­ kompressor gemäß der Erfindung gelangen während des Betriebs die runden Gleitkontakt-Oberflächenbereiche 15b der einzelnen Schuhe 15, die einen vorgegebenen Krümmungsradius R von 1000 mm haben, in Kontakt mit dem damit zusammenwirkenden Gleitkontakt-Oberflächenbereich der Taumelscheibe 13, der als erhöhte ringförmige Rippe 13b mit einer Breite ausgebildet ist, die kleiner ist als diejenige der einzelnen Schuhe 15. Folglich wird, wie dies am besten in Fig. 2 dargestellt ist, ein Paar von keilförmigen Spalten zwischen dem runden Gleit­ kontakt-Oberflächenbereichen 15b der einzelnen Schuhe 15 und den seitlichen Teilen der ringförmigen Rippe bzw. Schiene 13b der Taumelscheibe 13 geschaffen. Die keilförmigen Spalte sind an den seitlichen Teilen der ringförmigen Schiene 13b der Taumelscheibe 13 weit geöffnet, und die bogenförmige Kante der beiden keilförmigen Spalten reicht bis dicht an den Scheitel des runden Gleitkontakt-Oberflächenbereichs 15b des Schuhs 15. Schmieröl, welches an der erhabenen bzw. vorspringenden Schiene 13b der Taumelscheibe 13 haftet, wird damit gezwungen, in Abhängigkeit von einer Drehbewegung der Taumelscheibe 13 in die keilförmige Spalte zu fließen und wird ständig in den keilförmigen Spalten gehalten, um auf diese Weise in den keilförmigen Spalten einen stabilen Ölfilm zu bilden. Der Ölfilm schmiert folglich ständig den Gleitkontaktbereich der Schuhe und der Taumelscheibe 13.

Da die Größe des Krümmungsradius R der runden Gleitkontakt- Oberflächenbereiche der einzelnen Schuhe 15 wie ausgeführt 1000 mm beträgt und damit ausreichend kleiner ist als bei konventionellen Schuhen von Taumelscheiben-Kältemittel­ kompressoren, kann die Gleitkontaktfläche der Schuhe 15 beim betrachteten Ausführungsbeispiel bezüglich des ringförmigen Kontaktflächenbereichs, d. h. bezüglich der ringförmigen Schiene 13b im Randbereich der Oberfläche 13a der Taumel­ scheibe 13 kleiner sein als dies bei konventionellen Schuhen möglich ist. Folglich kann die Wärmeerzeugung in dem vor­ stehend erwähnten Kontaktbereich reduziert werden. Weiterhin sind die seitlichen Öffnungen der keilförmigen Spalte zwi­ schen jedem Schuh 15 und der ringförmigen Schiene 13b der Taumelscheibe 13 breit genug, um die Ableitung der Wärme, die in den Kontaktbereichen der Schuhe 15 mit den ringförmigen Schienen 13b der Taumelscheibe 13 entsteht, nach außen zu fördern.

Darüber hinaus ist die ringförmige Schiene 13b gegenüber der Oberfläche 13a der Taumelscheibe 13 erhaben ausgebildet, folglich ergibt sich ein großer Abstand zwischen den Gleit­ kontaktbereichen der Schuhe 15 und den damit zusammenwirken­ den Kontaktflächenbereichen, d. h. der ringförmigen Schiene 13b der Taumelscheibe 13. Hierdurch wird die Verteilung der Wärme stark verbessert.

Der große Abstand, der auf beiden Seiten der ringförmigen Schiene 13b der Taumelscheibe 13 vorgesehen ist, gestattet außerdem das Hindurchfließen des gasförmigen Kältemittels durch die Zwischenräume und damit eine Kühlung der Schuhe 15 und der ringförmigen Schiene 13b der Taumelscheibe 13. Ein Fressen der Schuhe 15 wird folglich verhindert.

Da die keilförmigen Spalte, die sich zwischen den runden Gleitkontakt-Oberflächen 15b der Schuhe 15 und der ringför­ migen Schiene 13b ergeben, sich an den seitlichen Teilen der ringförmigen Schiene 13b der Taumelscheibe 13 weit öffnen, wird der Ölfilm, der sich in den keilförmigen Spalten bildet, selbst dann nicht zerstört, wenn sich die einzelnen Schuhe 15 in den sphärischen Fassungen der doppelköpfigen Kolben 16 aufgrund der Hin- und Herbewegung desselben allmählich be­ wegen. Während der Hin- und Herbewegung der Kolben 16 werden nämlich die einzelnen Schuhe 15 durch die eine Taumelbewegung ausführende Taumelplatte 13 gezwungen, ihre Position in der sphärischen Fassung des jeweils zugeordneten Kolbens 16 all­ mählich zu verändern. Folglich werden die einzelnen Schuhe 15 in der jeweils zugeordneten sphärischen Fassung des zugeord­ neten Kolbens 16 bewegt. Diese Bewegung eines Schuhs 15 redu­ ziert den keilförmigen Spalt. Trotzdem tritt keine Zerstörung des in den keilförmigen Spalten gebildeten Ölfilms auf, und zwar wegen der "richtigen" Bemessung des Krümmungsradius R, der runden Gleitkontakt-Oberflächenbereiche 15b der einzelnen Schuhe 15. Die Schuhe 15 und die Taumelscheibe 13 werden so­ mit ständig und wirksam geschmiert und gekühlt. Daher kann ein Fressen der Schuhe 15 selbst dann verhindert werden, wenn der Kompressor während langer Betriebszeiten ständig läuft.

Der vorstehend erwähnte große Abstand bzw. Zwischenraum rings um die runden Gleitkontakt-Oberflächen 15b und zwischen die­ sen und der ringförmigen Schiene 13b der Taumelscheibe 13 kann außerdem zu einer beträchtlichen Flächenvergrößerung eines Strömungskanals für das gasförmige Kältemittel hinter der Taumelscheibenkammer 3 führen (Fig. 1), so daß folglich die Leistung des Taumelscheiben-Kältemittelkompressors ver­ bessert werden kann.

Fig. 3 und 4 verdeutlichen verschiedene vorteilhafte Effekte, die durch den Einsatz von Schuhen 15 gemäß der Erfindung er­ zielt werden, wobei diese Effekte im Verlauf von Versuchen festgestellt wurden, bei denen ein gasförmiges Kältemittel mit Hilfe eines Taumelscheiben-Kältemittelkompressors kompri­ miert werden, bei dem die Schuhe 15 und die Taumelscheibe 13 gemäß der Erfindung ausgebildet waren.

In den grafischen Darstellungen gemäß Fig. 3 und 4 ist rings der Abszisse jeweils der Krümmungsradius R (mm) der runden Gleitkontakt-Oberfläche 15b des Schuhs 15 aufgetragen, wäh­ rend längs der Ordinate das Zeitintervall (s) bis zum Auftre­ ten eines Fressens des Schuhs (Fig. 3) bzw. die Größe (mm) des Abriebs der ringförmigen Schiene 13b der Taumelscheibe 13 aufgetragen wurde (Fig. 4).

Aus Fig. 3 und 4 wird deutlich, daß dann, wenn der Krümmungs­ radius R der runden Gleitkontakt-Oberfläche 15b des Schuhs 15 größer ist als 1600 mm, bereits kurze Zeit nach Beginn des Betriebs des Kompressors leicht ein Fressen des Schuhs 15 eintritt. Wenn der Krümmungsradius R andererseits kleiner als 800 mm ist, dann wird der Abrieb an der ringförmigen Schiene 13b der Taumelscheibe 13 merklich erhöht. Man erkennt, daß der Krümmungsradius R folglich so bestimmt werden sollte, daß er in dem Bereich von 800 bis 1600 mm liegt.

Fig. 5 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines Schuhs 15, bei dem zwar der Krümmungsradius R der runden Gleitkontakt-Oberfläche 15b des Schuhs 15 gegenüber dem vor­ stehend genannten Bereich von 800 bis 1600 mm unverändert ist, bei dem jedoch der Krümmungsradius des halbkugelförmigen Oberflächenbereichs 15a des Schuhs 15 gegenüber dem Krüm­ mungsradius bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 erhöht ist. Hierdurch ergibt sich gemäß Fig. 5 zwischen der runden Gleitkontakt-Oberfläche 15b und dem halbkugelförmigen Ober­ flächenbereich 15a des Schuhs 15 eine flache, ringförmige Schulter 15c. Dabei ist jedoch zu beachten, daß mit dem Schuh 15 gemäß Fig. 5 die gleichen vorteilhaften Wirkungen erreicht werden, wie mit dem Schuh gemäß Fig. 2.

Fig. 6 zeigt ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Tau­ melscheibe 13, bei der die ringförmige Schiene 13b, die nach außen von der Oberfläche 13a der Taumelscheibe 13 absteht, mit Vertiefungen bzw. Ausschnitten 13c versehen ist, die in den seitlichen Flanken der ringförmigen Schiene 13b vorge­ sehen sind. Die Vertiefungen bzw. Ausschnitte 13c sind in Form von Ringnuten ausgebildet und dienen dazu, sowohl die Wärmeableitung als auch den Kühleffekt zu verbessern, der durch die Kältemittelströmung bewirkt wird, die sich in den ringförmigen Aussparungen 13c ergibt. Außerdem kann eine Ver­ größerung der Querschnittsfläche des Strömungskanals für das gasförmige Kältemittel in der Taumelscheibenkammer 3 erreicht werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbei­ spiele der Erfindung wird deutlich, daß es gemäß der Erfin­ dung möglich ist, an den Schuhen und der Taumelscheibe eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kältemittelkompressors wegen der verbesserten konstruktiven Ausgestaltung dieser Teile ein Fressen wirksam zu verhindern, und damit eine größere Lebens­ dauer des Kompressors zu gewährleisten.

Während vorstehend bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung detailliert erläutert wurden, versteht es sich, daß dem Fachmann ausgehend von diesen Ausführungsbeispielen zahlreiche Möglichkeiten für Änderungen und/oder Ergänzungen zu Gebote stehen, ohne daß er dabei den Grundgedanken der Erfindung verlassen müßte.

Claims (6)

1. Taumelscheiben-Kältemittelkompressor mit einer Zylinder­ blockanordnung, in der mehrere axiale Zylinderbohrungen vorgesehen sind,
mit mehreren doppelköpfigen Kolben, die gleitverschieb­ lich passend in die Zylinderbohrungen eingesetzt sind, mit einer einander gegenüberliegenden Oberflächen auf­ weisenden Taumelscheibe, die drehfest mit einer Antriebs­ welle verbunden ist, welche in der Zylinderblock­ anordnung derart drehbar gehaltert ist, daß sie zu einer Drehbewegung um eine Drehachse antreibbar ist, und mit der Umwandlung einer Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung dienenden Wandlereinrichtungen mit Schuhen, die jeweils zwischen der Taumelscheibe und den einzelnen doppelköpfigen Kolben angeordnet sind, wobei jeder der Schuhe einen halbkugelförmigen Oberflächenbereich auf­ weist, der gleitbeweglich in Eingriff mit einer sphäri­ schen Fassung steht, die an dem zugeordneten Kolben vor­ gesehen ist, sowie mit einem diesem Oberflächenbereich gegenüberliegenden Gleitkontakt-Oberflächenbereich, der in Gleitkontakt mit einem damit zusammenwirkenden fla­ chen Oberflächenbereich steht, der in einem Randbereich der Taumelscheibe ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkontakt-Oberflächenbereich (15b) jedes der Schuhe (15) als runde, sich von einer Basis nach außen wölbende Oberfläche mit einem vorgegebenen Krümmungs­ radius (R) von 800 bis 1600 mm ausgebildet ist.

2. Taumelscheiben-Kältemittelkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete daß der mit den Schuhen (15) zusammenwirkende flache Oberflächenbereich der Taumel­ scheibe (13) eine ringförmige Schiene (13b) umfaßt, die sich in Umfangsrichtung des Randbereichs jeder der ein­ ander gegenüberliegenden Hauptflächen der Taumelscheibe (13) erstreckt und gegenüber dem angrenzenden Oberflä­ chenbereichen (13a) der Taumelscheibe (13) erhöht ist und daß die ringförmige Schiene (13b) einen flachen Oberflächenbereich zum Zusammenwirken mit den Gleit­ kontakt-Oberflächenbereichen (15b) der einzelnen Schuhe (15) aufweist.

3. Taumelscheiben-Kältemittelkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die runde Oberfläche des Gleitkontakt-Oberflächenbereichs (15b) jedes der Schuhe (15) in ihrer Mitte einen Scheitelpunkt aufweist und derart in Kontakt mit dem Oberflächenbereich der ring­ förmigen Schiene (13b) der Taumelscheibe (13) steht, daß auf beiden Seiten der ringförmigen Schiene (13b) der Taumelscheibe (13) keilförmige Spalten vorgesehen sind.

4. Taumelscheiben-Kältemittelkompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüber der jeweils benachbarten Hauptfläche der Taumelscheibe (13) erhabene ringförmige Schiene (13b) mit ringnutförmigen Vertie­ fungen in beiden Flanken versehen ist.

5. Taumelscheiben-Kältemittelkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Schuhe zwischen seinem halbkugelförmigen Oberflächenbereich (15a) und dem runden Gleitkontakt-Oberflächenbereich (15b) mit einer ringförmigen Schulter (15c) versehen ist.

6. Taumelscheiben-Kältemittelkompressor nach Anspruch 1, daß die Taumelscheibe (13) aus einer Aluminiumlegierung besteht und daß die Schuhe (15) aus Stahl bestehen.