DE4441721A1 - Taumelscheibenkompressor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf einen Taumelscheibenkompressor und im speziellen auf eine Verbesserung der Lager, die die Belastung der Taumelscheibe aufnehmen.

Im allgemeinen werden in Autos, Lastwagen und ähnlichem eingesetzte Kompressoreinheiten dazu verwendet, die Klimaanlage des Fahrzeugs mit komprimiertem Gas zu versorgen. Eine gewöhnliche Bauart eines Kompressors verwendet eine Taumelscheibenkonstruktion mit einer Vielzahl von doppelt wirkenden Kolben. Der Taumelscheibenkompressor hat ein Paar von Zylinderblöcken 110A und 110B, wie in Fig. 13 dargestellt. Eine Antriebswelle 111 ist im Paar von Zylinderblöcken 110A und 110B drehbar gelagert. Eine Taumelscheibe 112 ist an der Antriebswelle 111 befestigt. Axiallager 113 sind jeweils zwischen auf der Vorder- und Rückseite der Taumelscheibe 112 vorgesehenen, ringförmigen, druckaufnehmenden Rippenabschnitten 112a und druckaufnehmenden Rippenabschnitten 110a des Zylinderblocks 110A und 110B angeordnet. Jedes Axiallager 113 hat einen ringförmigen inneren Lagerring 113a und einen ringförmigen äußeren Lagerring 113b, die unterschiedliche Durchmesser haben.

Die äußeren Enden der beiden Zylinderblöcke 110A und 110B grenzen jeweils an die Gehäuse 114 und 115 an. Bolzen 116 verklemmen auf sichere Weise die einzelnen Zylinderblöcke 110A und 110B und die Gehäuse 114 und 115.

Während der Montage des Kompressors, wenn die Bolzen 116 angezogen werden, grenzt jeder innere Lagerring 113a in der Nähe seines äußeres Umfangs gegen den angegliederten druckaufnehmenden Rippenabschnitt 112a. Der Vorgang des Bolzenanziehens verformt auf elastische Weise jeden inneren Lagerring. Die äußeren Lagerringe 113b grenzen in der Nachbarschaft ihres inneren Umfangs gegen den druckaufnehmenden Rippenabschnitt 110a der Zylinderblöcke 110A und 110B.

Wenn sich die Taumelscheibe 112 dreht, bewegen sich die Kolben 117 hin und her, wobei Kühlmittelgas komprimiert wird. Die Reaktionskraft der Taumelscheibe 112 wiederum wirkt als eine axiale Belastung auf die Axiallager 113 über die Kolben 117 und die Taumelscheibe 112 ein. Die axiale Belastung wird durch die druckaufnehmenden Rippenabschnitte 110a, 112a in die Axiallager 113 eingeleitet. Da der Durchmesser des Rippenabschnitts 112a größer als der des Rippenabschnitts 110a ist, wird ein Moment um den inneren Lagerring 112a erzeugt, was ihn dazu veranlaßt, sich elastisch zu verformen, wenn die axiale Belastung über die Taumelscheibe 112 in die Lager 113 eingeleitet wird. Wie schematisch in Fig. 14 dargestellt ist, können die Axiallager 113 als äquivalent zu Federn S betrachtet werden, die zwischen beiden Seiten der Taumelscheibe 112 und der Zylinderblöcke 110A und 110B angeordnet sind.

Jedoch zu einem Zeitpunkt an dem Kühlmittelgas komprimiert wird, erzeugt die federartige Bewegung der Axiallager 113 eine Vibration, die auf die Taumelscheibe 112 übertragen wird. Darüber hinaus, unter der Bedingung, daß sich die Antriebswelle mit hoher Geschwindigkeit dreht, wird eine Hochfrequenzvibration erzeugt und leistet einen Beitrag für den vom Kompressor erzeugten Lärm.

Die japanische ungeprüfte Gebrauchsmusteroffenlegungsschrift Nr. 45-170410 offenbart den Aufbau eines anderen Axiallagers. Gemäß diesem Aufbau sind beide äußeren Flächen der Nabenabschnitte der Taumelscheibe und der zwei Lagerseiten der Zylinderblöcke flach ausgebildet. Hier werden die Axiallager fest zwischen den äußeren Flächen der Nabenabschnitte und der gegenüberliegenden Lagerseiten gehalten. Dieser Aufbau erschwert es, den Kraftbetrag einzustellen, der notwendig ist, um die Bolzen 116 an den Gehäusen 114 und 115 zu befestigen. Wenn beispielsweise Aluminiumlegierungskomponenten durch die Bolzen befestigt werden, vergrößert die thermische Ausdehnung der Aluminiumkomponenten ,die Schwierigkeit, den Kraftbetrag einzustellen, der erforderlich ist, um die Bolzen 116 an den Gehäusen 114 und 115 zu befestigen.

Wenn weiterhin, beruhend auf dem Druck des komponierten Gases, ein Moment auf die Taumelscheibe aufgebracht wird, wird eine versetzte Belastung auf die Rollen der Axiallager aufgebracht. Dies beschleunigt die Abnutzung der Lager. Die abgenutzten Lager wiederum verursachen Vibrationen und Lärm oder einen Leistungsverlust des Kompressors.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Taumelscheibenkompressor zur Verfügung zu stellen, bei dem durch die Verwendung eines einfachen Aufbaus eine Taumelscheibenvibration verringert ist.

Um die vorstehenden und andere Aufgaben in Übereinstimmung mit dem Zweck der vorliegenden Erfindung zu erreichen, wird ein Kompressor zur Verfügung gestellt, der eine auf einer Antriebswelle abgestützte Taumelscheibe hat, um eine einheitliche Drehbewegung auszuführen. Die Taumelscheibe ist mit einer Vielzahl von, in einem Zylinderblock hin- und her beweglichen Kolben gekoppelt, um darin Gas zu komprimieren. Eine Reaktionskraft des komprimierten Gases, die auf den Kolben aufgebracht wird und eine axiale Belastung erzeugt, die auf die Taumelscheibe und auf die Antriebswelle einwirkt, wird durch eine Puffereinrichtung gedämpft. Die Puffereinrichtung hat ein erstes Lager, das zwischen einer ersten Seite der Taumelscheibe und dem Zylinderblock eingesetzt ist. Die Puffereinrichtung hat ein zweites Lager, das zwischen einer zweiten Seite der Taumelscheibe und dem Zylinderblock eingesetzt ist. Eines der Lager ist flexibel verformbar angeordnet, um die axiale Belastung zu absorbieren, während das andere Lager angeordnet ist, um steif zu sein, so daß die axiale Belastung aufgenommen und die axiale Belastung auf den Zylinderblock übertragen wird.

Die für neu gehaltenen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im einzelnen in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt. Die Erfindung zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen kann am besten unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsbeispiele zusammen mit dem begleitenden Zeichnungen verstanden werden, wobei:

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Kompressors gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht des in Fig. 1 dargestellten Kompressors;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht einer Ausschnittsvergrößerung eines Kompressors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht einer Ausschnittsvergrößerung eines Kompressors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Länge Lf und Lr vom Zentrum der Taumelscheibe des Kompressors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zu einem Paar von Radiallagern und dem Vibrationsniveaus zeigt;

Fig. 6 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Länge Lf vom Zentrum der Taumelscheibe des Kompressors gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel zu einem der Radiallager, der Teilung P der Bohrungen, und dem Vibrationsniveaus zeigt;

Fig. 7 ist eine Schnittansicht eines Kompressors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;

Fig. 8 ist eine Schnittansicht einer Ausschnittsvergrößerung des in Fig. 7 dargestellten Kompressors;

Fig. 9 ist eine Schnittansicht einer Ausschnittsvergrößerung eines Kompressors gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;

Fig. 10 ist eine Vorderansicht einer Ausschnittsverkleinerung, die die Beziehung zwischen der Taumelscheibe und den Lagern des Kompressors in Fig. 9 zeigt;

Fig. 11 ist eine Teil-Vorderansicht des Kompressors gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel;

Fig. 12 ist eine Teil-Schnittansicht eines Kompressors gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel;

Fig. 13 ist eine Schnittansicht eines herkömmlichen Kompressors und

Fig. 14 ist eine Teil-Vorderansicht eines Kompressors nach Fig. 13.

Ein Taumelscheibenkompressor gemäß einem erfindungsgemäßen ersten Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 detailliert beschrieben.

Der Taumelscheibenkompressor hat ein Paar von Zylinderblöcken 2 und 3. Eine Antriebswelle 1 ist in dem Paar von Zylinderblöcken 2 und 3 drehbar gelagert. Eine Taumelscheibe 5 ist auf der Antriebswelle 1 befestigt. Axiallager 6A und 6B liegen jeweils zwischen der Taumelscheibe 5 und den Zylinderblöcken 2 und 3. Jedes der Axiallager 6A und 6B hat einen ringförmigen inneren Lagerring 6a und einen ringförmigen äußeren Lagerring 6b. Der innere Lagerring 6a hat gegenüber dem äußeren Lagerring 6b einen unterschiedlichen Durchmesser.

Die äußeren Enden der beiden Zylinderblöcke 2 und 3 werden durch Gehäuse 14 und 15 verschlossen. Bolzen 16 klemmen die einzelnen Zylinderblöcke 2 und 3 und die Gehäuse 14 und 15 zusammen, so daß die einzelnen Axiallager 6A und 6B zwischen der Taumelscheibe 5 und den Zylinderblöcken 2 und 3 gehalten werden.

Der Lageraufbau der Axiallager 6A und 6B wird nachstehend detailliert beschrieben.

Flache druckaufnehmende Flächen 3b und 5b sind jeweils auf der Innenseite des Zylinderblocks 3 und auf der rückseitigen Nabe der Taumelscheibe 5 ausgebildet. Das hintere Axiallager 6B ist zwischen diesen druckaufnehmenden Flächen 3b und 5b angeordnet. Der innere Lagerring 6A und der äußere Lagerring 6B steht mit den druckaufnehmenden Flächen 5b und 3b derart in Kontakt, so daß dieses hintere Lager 6B auf eine stabile und steife Weise gehalten wird.

Das vordere Axiallager 6A fungiert als ein Puffer, um die axiale Belastung zu absorbieren. Um diese Funktion zu erreichen ist ein ringförmiger Rippenabschnitt 5a mit einem relativ großen Durchmesser an der vorderseitigen Nabe der Taumelscheibe 5 ausgebildet. Der innere Lagerring 6a des vorderen Axiallagers 6A grenzt an diesen Rippenabschnitt 5a in der Nachbarschaft seines äußeren Umfangs an. Ein ringförmiger Rippenabschnitt 2a mit einem relativ kleinen Durchmesser ist an der Innenwand des vorderen Zylinderblocks 2 ausgebildet. Der äußere Lagerring 6b grenzt an den Rippenabschnitt 2a in der Nachbarschaft seines inneren Umfangs an.

Bei der Montage der Taumelscheibe 5, wenn die Bolzen 16 zusammen mit der Taumelscheibe 5 befestigt werden, wird eine Befestigungskraft auf die Axiallager 6A und 6B aufgebracht. Da das zwischen den Rippenabschnitten 2a und 5a angeordnete vordere Axiallager 6A in diesem Ausführungsbeispiel unterschiedliche Durchmesser hat, können die Lagerringe 6a und 6b elastisch verformt werden. Wenn eine übermäßige Bolzenbefestigungskraft aufgebracht wird, wird die übermäßige Kraft durch das vordere Axiallager 6A absorbiert. Es ist daher nicht notwendig, die Bolzenbefestigungskraft fein einzustellen, somit wird die Montagearbeit vereinfacht.

Wenn der Kompressor in Betrieb ist, und die Kolben 7 sich in Übereinstimmung mit der Drehbewegung der Taumelscheibe 5 hin- und her bewegen, wird das Kühlmittelgas komprimiert und seine Reaktionskraft wirkt in Form einer axialen Belastung auf die Axiallager 6A und 6B über die Kolben 7 und die Taumelscheibe 5 ein. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel unterdrückt das hintere auf steife Weise gehaltene Axiallager 6B wirkungsvoll eine unerwünschte Vibration der Taumelscheibe 5, indem die Vibration auf den Zylinderblock 3 übertragen wird. Dies wird bewirkt auf Grund der Steifigkeit, mit der das hintere Lager gehalten wird. Die veränderliche axiale Belastung wird wirkungsvoll durch die Pufferfunktion des vorderen Axiallagers 6A absorbiert.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel im Aufbau des Axiallagers 6A. Die vorderseitige Nabe der Taumelscheibe 50 so wie die rückseitige Nabe haben eine flache druckaufnehmende Fläche 50a. Diese Fläche 50a ist in engem Kontakt mit dem inneren Lagerring 6a des vorderen Axiallagers 6A.

Ein vorderer Zylinderblock 20 hat eine Aussparung 21, die um den äußeren Umfang der Antriebswelle 1 angeordnet ist. Eine Scheibe 7 und eine Tellerfeder bzw. eine Belleville-Feder 8 werden derart von dieser Aussparung 21 aufgenommen, daß sie am äußeren Umfang der Antriebswelle 1 angeordnet sind. Die Scheibe 7 ist zwischen dem äußeren Lagerring 6b des vorderen Axiallagers 6A und der Tellerfeder 8 angeordnet. Daher drückt diese Feder 8 das vordere Axiallager 6A in Richtung zur Taumelscheibe 50.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel, wie vorstehend beschrieben, fungiert die Tellerfeder 8 als Puffer, anstelle des eine Pufferfunktion aufweisenden Axiallagers 6A. Die Pufferfunktion kann durch ein richtiges Auslegen der Federkonstante der Tellerfeder 8 leicht eingestellt werden.

Obwohl das vordere Axiallager im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die Pufferfunktion hat, kann statt dessen das hinter Axiallager die Pufferfunktion haben. Die Tellerfeder kann durch eine Spiralfeder oder ähnlichem ersetzt werden.

In einem Kompressor eines in Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiels hat jeder der Zylinderblöcke 2 und 3 eine Vielzahl von Bohrungen 30 (siehe Fig. 1) um die Antriebswelle 1 herum angeordnet, um jeweils einen Kolben 7 aufzunehmen. Die Bohrungen sind entlang eines Teilkreises mit dem Radius P angeordnet.

Ein Paar von Radiallagern 4a und 4b hat jeweils eine Vielzahl von Rollen 41 und einen äußeren Ring 42, in dem diese Rollen untergebracht sind. Die Rollen 41 stehen in Kontakt mit der Antriebswelle 1. Die Radiallager 4a und 4b sind getrennt voneinander mit gleichen Abständen zum Zentrum 0 im Nabenabschnitt der Taumelscheibe 5 angeordnet. In Fig. 4 zeigen jeweils einzelne Punkte Q Positionen auf der Mittelachse der Antriebswelle 1 an. Jeder Punkt Q ist durch einen dem Radius P entsprechenden Abstand vom Zentrum 0 getrennt.

Vorausgesetzt, daß die Längen vom Zentrum bis zum inneren Ende 41a und 41b der, Rollen 41 der Radiallager 4a und 4b jeweils als Lf und Lr bezeichnet werden, so werden in diesem Ausführungsbeispiel diese Längen als Lf = Lr gesetzt. Der Abstand S zwischen jedem Punkt Q und dem inneren Ende 41a oder 41b der Rollen 41 wird wie folgt festgelegt.

S = P-Lf = P-Lr = 3 mm

Der Kompressor dieses Ausführungsbeispiels hat den Vorteil der wirkungsvollen Unterdrückung von unerwünschten Vibrationen der Taumelscheibe 5 und der Antriebswelle 1 zusätzlich zu der Funktion und den Vorteilen des Kompressor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Dieser Vorteil tritt aufgrund des folgenden Faktors auf. Die im Gleichgewicht gehaltene Antriebswelle 1 ist durch ein Paar von Radiallagern 4a und 4b gelagert, die in gleichen Abständen vom Zentrum 0 angeordnet sind. Die durch die Kompression des Gases erzeugte Reaktionskraft wirkt auf den Umfangsabschnitt der Taumelscheibe 5 an Punkten ein, die durch einen dem Radius P des Bohrungsteilkreises entsprechenden Abstand von der axialen Mitte der Antriebswelle 1 entfernt sind. Die Reaktionskraft verursacht ein erstes Moment um das Zentrum 0, das auf die ganze Taumelscheibe 5 einwirkt.

Diese Reaktionskraft wirkt ebenso auf die Antriebswelle 1 über die Taumelscheibe 5 ein. Wie vorstehend erwähnt, ist die Antriebswelle 1 durch ein Paar von Radiallagern 4a und 4b stabil gelagert. Jedoch erzeugt die Reaktionskraft der Radiallager 4a und 4b ein zweites Moment um das Zentrum 0, welches in die entgegengesetzte Richtung zu dem des ersten Moments gerichtet ist und welches gleich im Betrag zum ersten Moment ist. Beide Momente heben sich daher gegenseitig auf, wodurch die Vibrationen der Taumelscheibe 5 und der Antriebswelle 1 wirkungsvoll unterdrückt werden.

Um die obige Annahme nachzuweisen, wurde für die vorliegende Erfindung der folgende Test durchgeführt.

Dieser Test wurde durchgeführt, um die Vibrationen entlang der Längsrichtung eines 10-Zylinderkompressors mit fünf doppelt-wirkenden Kolben unter den folgenden Bedingungen zu überprüfen.

Länge vom den inneren Enden der Radiallager 4a und 4b zu den äußeren Enden: 12 mm
Drehzahl des Kompressors: 3500 r/min
Hoher Ausgangsdruck: 2,0 MPa
Niedriger Ausgangsdruck: 0,05 MPa

Ein 10-Zylinderkompressor erzeugt oft eine Vibration einer Ordnung, die ein vielfaches von "5" ist. Wenn die Drehzahl des Kompressor 3500 r/min (58 Hz) beträgt, ereignet sich eine Resonanz häufig in der Nachbarschaft von 300 Hz (ungefähr 5 mal 58 Hz) in dem Fahrzeug, in welchem der Kompressor montiert ist.

Die Vibration des Kompressors und im einzelnen der Unterschied zwischen den Längen Lf und Lr (d. h., Lf-Lr) wurden unter den Bedingungen untersucht, daß die Länge Lf sich ändert, und das die Länge Lr konstant bleibt. Das heißt, die Länge Lf vom Zentrum 0 zum inneren Ende 41a des vorderen Radiallagers 4a ändert sich, während die Länge Lr vom Zentrum 0 zum inneren Ende 41b des hinteren Radiallagers 4b und der Teilkreisradius P konstant gehalten werden (P-Lr = 3 mm). Die Ergebnisse dieser Untersuchung sind in Fig. 5 dargestellt.

Im allgemeinen wurden beide Längen Lf und Lr verändert, während der Teilkreisradius P konstant gehalten wurde.

Insbesondere wurden die Längen Lf und Lr zueinander gleich gesetzt, wobei die Beziehung zwischen der Differenz zwischen der Länge Lf und dem Teilkreisradius P (Lf-P) und der Vibration des Kompressors untersucht wurde. Die Ergebnisse sind in Fig. 6 dargestellt.

Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, wenn Lf-Lr = 0 oder Lf = Lr, wurde das Vibrationsniveau darin bestätigt, ein Minimum zu erreichen. Weiterhin ist aus Fig. 6 ersichtlich, daß das Vibrationsniveau minimiert wurde, wenn Lf-P = 0 oder Lf (= Lr) = P.

Es wurde bestätigt, daß das Vibrationsniveau steil ansteigt, wenn sich die Differenz (Lf-P) von 0 ausgehend vergrößert, d. h., wenn die Längen vom Zentrum 0 zu den inneren Enden 41a und 41b der Radiallager 4a und 4b größer werden als der Teilkreisradius P. Dieses Phänomen kann von der Durchbiegung der Antriebswelle 1 zwischen den Radiallagern 4a und 4b herrühren, die durch die vergrößerten Längen der beiden Radiallager 4a und 4b verursacht werden. Wenn die Differenz (Lf-P) kleiner als 0 ist, d. h., wenn die Längen Lf und Lr vom Zentrum 0 zu den inneren Enden 41a und 41b der Radiallager 4a und 4b kürzer als der Teilkreisradius P werden, steigt das Vibrationsniveau allmählich an. Es wurde weiterhin bestätigt, daß das Vibrationsniveau verringert werden konnte, wenn die Differenz (Lf-P) innerhalb des Bereichs zwischen 0 bis 12 mm liegt, oder wenn jeder Punkt Q im Bereich der Länge eines jeden Radiallagers 4a oder 4b angeordnet war. Vom konstruktiven Standpunkt aus ist es ganz besonders erstrebenswert, daß Lf-P = Lr-P = 0 bis -5 mm.

In einem Kompressor gemäß einem in den Fig. 7 und 8 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel, ist die Länge Lf vom Zentrum 0 der Taumelscheibe 5 zum inneren Ende 41a der Rollen des vorderen Radiallagers 4a länger als die Länge Lr vom Zentrum 0 zum inneren Ende 41b der Rollen des hinteren Radiallagers 4b. Weiterhin ist das vordere Radiallager 4a am vorderen Abschnitt des vorderen Zylinderblocks 2 angeordnet, wobei sein vorderes Ende an der vorderen Endfläche des Zylinderblocks 2 angeordnet ist. Der Abstand zwischen beiden Radiallagern 4a und 4b wird innerhalb eines vorbestimmten Bereichs festgelegt, welcher eine stabile Lagerung für die Antriebswelle 1 bereitstellen kann. Daher wird die Antriebswelle 1 sich nicht zwischen den beiden Radiallagern durchbiegen oder verschwenken.

Eine elektromagnetische Kupplung 70 ist mit dem fernliegenden Ende der Antriebswelle 1 verbunden. Diese elektromagnetische Kupplung 70 hat ein Statorgehäuse 74, einen Rotor 72 und einen Anker 73. Das Statorgehäuse 74, das die Form eines hohlen Rings hat, ist am vorderen Gehäuse 14 befestigt. Eine Erregerspule 75 ist innerhalb des Statorgehäuses 74 aufgenommen.

Der Rotor 72 ist derart befestigt, daß er die innere und die äußere Wand des Statorgehäuses 74 überdeckt, und er ist mittels eines im vorderen Gehäuse 14 eingebauten Lagers 71 drehbar gelagert. Eine Riemenscheibe 80 ist am äußeren Umfang des Rotors 72 befestigt, und ist mit einem Fahrzeugmotor 82 über einen Riemen 81 verbunden. Wenn der Motor 82 gestartet wird, drehen daher die Riemenscheibe 80 und der Rotor 72 zusammen mittels des Riemens 81.

Eine Nabe 78 ist am fernliegenden Ende der Antriebswelle 1 mittels eines Bolzens 79 befestigt. Der aus einem magnetischen Material hergestellte Anker 73 steht der vorderen Fläche des Rotors 72 unter einem vorbestimmten Abstand gegenüber. Der Anker 73 ist mittels eines Gummipuffers 77 und einer zylindrischen Befestigung 76 am Umfang der Nabe 78 befestigt.

Wenn die Erregerspule 75 erregt wird, wird der Anker 78 zum Rotor 72 hin gezogen, wie dies durch die durchgezogene Linie in Fig. 7 dargestellt ist. Infolge dessen verformt sich der Puffer 77 gegen seine eigene Elastizität in die durch die durchgezogene Linie in Fig. 7 dargestellte Lage ausgehend von der durch die zweipunktierte unterbrochene Linie in der Darstellung dargestellten Lage entlang der Achse der Antriebswelle 1. Zur gleichen Zeit wird die Riemenscheibe 80 zusammen mit dem Rotor 72 mit der Antriebswelle 1 über die Nabe 78, die Befestigung 76 und den Puffer 77 befestigt. Wenn die Riemenscheibe 80 sich unter diesen Bedingungen dreht, wird die Drehbewegung an die Antriebswelle 1 übertragen, um den Kompressor zu betreiben.

Bei entregter Spule 75, werden der Anker 78 und die Befestigung 76 vom Rotor 72 durch die Rückholkraft des Puffers 7 getrennt, wie dies durch die zweipunktierte Strichlinie in Fig. 7 dargestellt ist. Dies unterbricht die Kraftübertragung zwischen der Riemenscheibe 80 und der Antriebswelle 1.

Während des Betriebs des Kompressor wird der Anker 73, beruhend auf der elastischen Verformung des Gummipuffers 77, gegen den Rotor 72 gezogen. Daher wirkt die Rückholkraft des Puffers 77 auf die Antriebswelle via der Nabe 78. Die Rückholkraft schiebt die Antriebswelle 1 zurück.

Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann jedoch diese Rückholkraft zuverlässig durch das hinter Axiallager 6B aufgenommen werden. Infolge dessen ist der Druck, der auf die Druckaufnahmeflächen 5b und 3b wirkt, etwas größer am Axiallager 6B des Kompressors bei der vorstehend beschriebenen Bauform der elektromagnetischen Kupplung, als derjenige am Axiallager des Kompressors, welcher eine unterschiedliche Bauform einer elektromagnetischen Kupplung hat. Dies verbessert die Steifigkeit des Lagers 6B. Es ist daher möglich, die instabile Vibration der Taumelscheibe 5 wirkungsvoll zu unterdrücken.

Der Abstand zwischen beiden Radiallagern 4a und 4b wird innerhalb eins vorbestimmten Bereichs festgelegt, welcher eine stabile Lagerung für die Antriebswelle 1, wie vorstehend beschrieben, bereitstellen kann, und das vordere Radiallager 4a ist im vorderen Gehäuse so nahe wie möglich an der elektromagnetischen Kupplung 70 angeordnet. Diese Anordnung unterdrückt die Durchbiegung der Antriebswelle 1 zwischen der elektromagnetischen Kupplung 70 und dem vorderen Radiallager 4a. Diese Anordnung unterdrückt weiterhin das Flattern bzw. den unrunden Lauf der Antriebswelle 1 und die Vibration der elektromagnetischen Kupplung 70, beruhend auf der Zentrifugalkraft der Kupplung 70.

Anstelle des vorderen eine Pufferfunktion aufweisenden Axiallagers 6A kann eine Kombination aus dem vorderen Axiallager 6A und der Tellerfeder 8, wie im zweiten Ausführungsbeispiel eingesetzt, beim dritten und vierten Ausführungsbeispiel angewendet werden.

Die Fig. 9 und 10 zeigen ein fünftes Ausführungsbeispiel. Ein Kompressor gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat Axiallager 6A und 6B und einen zugehörigen Aufbau, der im wesentlichen gleich dem Kompressor des ersten Ausführungsbeispiels ist. Ähnliche oder gleiche Bezugsziffern sind daher für entsprechende oder identische Komponenten vorgesehen worden, um deren Beschreibung zu vermeiden. Der Kompressor des fünften Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von den vorstehenden Ausführungsbeispielen durch die Anordnung der Radiallager. Der Aufbau der Radiallager wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 beschrieben.

Bei der Lagerung der mit einer Taumelscheibe 5 versehenen Antriebswelle 1 mittels eines Paars von Radiallagern wird im allgemeinen der Betrag größer, um den die Antriebswelle 1 durchgebogen wird, wenn der Abstand L zwischen einem Paar von Radiallagern 4A und 4B zunimmt. Wie vorstehend beschrieben, wird die Neigung der Antriebswelle größer, wenn der Abstand L kleiner wird. Unter Berücksichtigung des vorstehenden wird ein optimaler Wert für den Abstand L gewählt. Normalerweise ist der Abstand L zweigeteilt bzw. halbiert, so daß die Längen La und Lb vom Zentrum 0 des Nabenabschnitts der Taumelscheibe 5 zu den Radiallagern 4A und 4B gleich zueinander gesetzt sind. Demgemäß ist der Abstand Lc von der druckaufnehmenden Fläche 5b der Taumelscheibe 5 zum vorderen Radiallager 4A auf natürliche Weise durch die Größe der Taumelscheibe 5 und der Axiallager 6A festgelegt.

Jedoch wird das auf die Taumelscheibe 5 einwirkende Moment prinzipiell durch das Steife hintere Axiallager 6B die Antriebswelle 1 und das vordere Radiallager 4A aufgenommen. Dementsprechend tendiert die Durchbiegung der Antriebswelle 1 oder die Belastung des hinteren Axiallagers 6B dazu, proportional zum Abstand Lc anzusteigen.

Um gemäß diesem Ausführungsbeispiel die vorstehende Tendenz zu unterdrücken ist der Abstand La vom Zentrum 0 der Taumelscheibe 5 zum Radiallager 4A kürzer gewählt als der Abstand Lb vom Zentrum 0 zum anderen Radiallager 4B. Somit ist der Abstand Lc so kurz wie möglich vorgewählt. Demgemäß hat dieses Ausführungsbeispiel zusätzlich zu den Vorteilen des ersten Ausführungsbeispiels den Vorteil, fähig zu sein, die Belastung auf das hintere Axiallager 6B zu reduzieren, um die Abnutzung des Axiallagers 6B zu unterdrücken.

Fig. 11 zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei einem Kompressor gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist im Gegensatz zum fünften Ausführungsbeispiel der Abstand Lb vom Zentrum 0 der Taumelscheibe 5 zum Radiallager 4B kürzer vorgewählt als der Abstand La vom Zentrum 0 zum anderen Radiallager 4A, wodurch sich der Abstand Lc verkürzt. Das steife vordere Axiallager 6A trägt dazu bei, den Abstand Lc zu verkürzen. Demgemäß kann bei diesem Ausführungsbeispiel die Belastung auf das vordere Axiallager 6A verringert werden und weiterhin kann das Lager 6A nahe an die elektromagnetische Kupplung M herangesetzt werden (siehe viertes Ausführungsbeispiel), wodurch die Vibration der elektromagnetischen Kupplung M unterdrückt wird.

Fig. 12 zeigt ein siebtes Ausführungsbeispiel, das eine Kombination des fünften Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 9 und des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 ist. Das vordere Axiallager 6A wird gegen die flache druckaufnehmende Fläche 50a der Taumelscheibe 50 mittels der Tellerfeder 8 über die Scheibe 7 gedrückt. Der Abstand La vom Zentrum 0 zum vorderen Radiallager 4A ist kleiner vorgewählt als die Länge Lb vom Zentrum 0 zum hinteren Radiallager 4B. Der Kompressor nach dem siebten Ausführungsbeispiel hat daher die Funktionen und die Vorteile von sowohl dem Kompressor nach dem zweiten als auch nach dem fünften Ausführungsbeispiel.

Ein Kompressor hat eine auf einer Antriebswelle abgestützte Taumelscheibe, um eine einheitliche Drehbewegung auszuführen. Die Taumelscheibe ist mit einer Vielzahl von, in einem Zylinderblock hin- und her beweglichen Kolben gekoppelt, um darin Gas zu komprimieren. Eine Reaktionskraft des komprimierten Gases, die auf den Kolben aufgebracht wird und eine axiale Belastung erzeugt, die auf die Taumelscheibe und auf die Antriebswelle einwirkt, wird durch einen Pufferaufbau gedämpft. Der Pufferaufbau hat ein erstes Lager, das zwischen einer ersten Seite der Taumelscheibe und dem Zylinderblock eingesetzt ist. Der Pufferaufbau hat ein zweites Lager, das zwischen einer zweiten Seite der Taumelscheibe und dem Zylinderblock eingesetzt ist. Eines der Lager ist flexibel verformbar angeordnet, um die axiale Belastung zu absorbieren, während das andere Lager angeordnet ist, um steif zu sein, so daß die axiale Belastung aufgenommen und die axiale Belastung auf den Zylinderblock übertragen wird.

Daher werden die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele als illustrativ und nicht als restriktiv betrachtet, und die Erfindung ist nicht auf hierin angegebene Details zu beschränken, sondern kann innerhalb des Bereichs der beiliegenden Ansprüche abgewandelt werden.

Claims (10)

1. Kompressor mit einer auf einer Antriebswelle (1) abgestützten Taumelscheibe (5) zum Ausführen einer einheitlichen Drehbewegung, wobei die Taumelscheibe (5) mit einer Vielzahl von, in einem Zylinderblock (2, 3) hin- und her beweglichen Kolben (7) gekoppelt ist, um darin Gas zu komprimieren und eine Reaktionskraft des komprimierten Gases, die auf den Kolben (7) aufgebracht wird und eine axiale Belastung erzeugt, die auf die Taumelscheibe (5) und auf die Antriebswelle (1) einwirkt, wird durch eine Puffereinrichtung gedämpft, die Puffereinrichtung ist gekennzeichnet durch
ein erstes Lager (6A), das zwischen einer ersten Seite der Taumelscheibe (5) und dem Zylinderblock (2, 3) eingesetzt ist und
ein zweites Lager (6B), das zwischen einer zweiten Seite der Taumelscheibe (5) und dem Zylinderblock (2, 3) eingesetzt ist, wobei eines der Lager flexibel verformbar angeordnet ist, um die axiale Belastung zu absorbieren, während das andere Lager angeordnet ist, um steif zu sein, so daß die axiale Belastung aufgenommen und die axiale Belastung auf den Zylinderblock übertragbar ist.

2. Kompressor gemäß Anspruch 1 mit weiterhin:
einem ersten Rippenabschnitt (2a) der vom Zylinderblock (2, 3), in Richtung zur ersten Fläche der Taumelscheibe (5) vorspringt, um die Antriebswelle (1) zu umgeben;
einem zweiten Rippenabschnitt (5a), der von der ersten Fläche der Taumelscheibe (5) vorspringt, um dem ersten Rippenabschnitt (2a) gegenüber zu liegen, wobei der erste und der zweite Rippenabschnitt (2a, 5a) jeweils Durchmesser haben, die zueinander unterschiedlich sind; wobei
das erste Axiallager (6A) einen äußeren Lagerring (6b) und einen inneren Lagerring (6a) hat, wobei der äußere Lagerring (6b) angeordnet ist, um mit dem ersten Rippenabschnitt (2a) gemäß der axialen Belastung in Anlage zu stehen, und er ist weiterhin deformierbar, und der innere Lagerring (6a) angeordnet ist, um mit dem zweiten Rippenabschnitt (5a) gemäß der axialen Belastung in Anlage zu stehen, und er ist weiterhin deformierbar.

3. Kompressor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Rippenabschnitt (5a) einen Durchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser des ersten Rippenabschnitts (2a).

4. Kompressor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zylinderblock eine Aussparung (21) hat, um das ersten Axiallager (6A) unter zu bringen; und
daß das ersten Axiallager einen Anliegeabschnitt (6A) hat, um gegen die erste Fläche der Taumelscheibe (5) anzustoßen, und weiterhin eine in der Aussparung (21) untergebrachte Feder (8) hat, um den Anliegeabschnitt (6A) gegen die ersten Fläche der Taumelscheibe (5) zu drücken.

5. Kompressor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (8) eine Tellerfeder einschließt, durch die sich die Antriebswelle (1) erstreckt.

6. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit weiterhin:
einem ersten und einem zweiten Radiallager (4A, 4B) um die Antriebswelle (1) drehbar zu lagern; wobei
die Antriebswelle (1) eine Achse aufweist;
die Taumelscheibe (5) ein Zentrum (0) auf der Achse der Antriebswelle (1) hat, und
das erste und das zweite Radiallager (4A, 4B) jeweils durch einen gleichen Abstand (Lf, Lr) vom Zentrum (0) getrennt angeordnet sind.

7. Kompressor nach Anspruch 6, mit weiterhin einer Vielzahl von Zylinderbohrungen (30) um jeweilige Kolben (7) aufzunehmen, wobei die Zylinderbohrungen (30) entlang eines Teilkreises um die Achse der Antriebswelle (1) herum angeordnet sind, und wobei das Zentrum (0) um einen Abstand (Lf) vom ersten Radiallager (4A) entfernt ist, und dieser Abstand (Lf) dargestellt wird durch: 0 Lf-P < -12 mmwobei P der Radius des Teilkreises ist.

8. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit weiterhin:
einer Antriebsquelle (82) zum Drehen der Antriebswelle (1);
einem Kupplungsmechanismus (70) der zwischen der Antriebsquelle (82) und der Antriebswelle (1) angeordnet ist, wobei der Kupplungsmechanismus (70) angeordnet ist, um die Kraft von der Antriebsquelle (82) an die Antriebsquelle (1) zu übertragen; wobei
das Axiallager (6A) zwischen dem Kupplungsmechanismus (70) und der Taumelscheibe (5) angeordnet ist.

9. Kompressor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsmechanismus (70) umfaßt:
ein im Zylinderblock (2, 3) gelagertes drehendes Bauteil (72) das durch die Antriebsquelle (82) gedreht wird;
einen auf der Antriebswelle (1) befestigten Anker (73) der mit dem drehenden Bauteil (72) verbindbar ist, wobei der Anker (73) angeordnet ist, um mit dem drehenden Bauteil (72) verbunden zu werden , und die Antriebswelle (1) mit dem drehenden Bauteil (72) zu verbinden, um eine einheitliche Drehbewegung der Antriebswelle (1) und dem drehenden Bauteil (72) zu ermöglichen, und
ein Kupplungsbauteil (75) zum Verbinden des Ankers (73) mit dem drehenden Bauteil (72).

10. Kompressor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Antriebsquelle (1) eine Achse hat;
die Taumelscheibe (5) ein Zentrum (0) auf der Achse der Antriebsquelle (1) hat, und
ein erstes und ein zweites Radiallager (4A, 4B) zur drehbaren Lagerung der Antriebswelle (1) hat, wobei das erste Radiallager (4A) benachbart zum Kupplungsmechanismus (70) und durch einen ersten vorbestimmten Abstand (La) getrennt vom Zentrum (0) angeordnet ist, und das zweite Radiallager (4B) durch einen zweiten vorbestimmten Abstand (Lb), der größer als der ersten vorbestimmte Abstand (La) ist, vom Zentrum (0) getrennt angeordnet ist.