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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kompressor, noch genauer
auf einen Kompressor der Kolbenbauart, der das Drehen des Kolbens
verhindern kann.
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In
einem in einer Klimaanlage für
ein Fahrzeug zu verwendenden Kompressor ist der folgende Kompressor
der Kolbenbauart bekannt. Die Anordnung ist ein Kolben, der mit
einer Nockenscheibe verbunden ist, die mit einer Antriebswelle wirkverbunden ist,
wobei der Kolben in einer Zylinderbohrung sich hin- und herbewegt,
um einen Kompressionsbetrieb auszuführen (beispielsweise die Japanische
ungeprüfte
Patentveröffentlichung
mit der Nr. 11-201037).
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D.
h. in der oben beschriebenen Struktur wird die Antriebswelle drehbar
in einem Gehäuse
gestützt,
wobei eine Taumelscheibe als die Nockenscheibe mit der Antriebswelle
zum einstückigen
Drehen wirkverbunden ist. Eine Zylinderbohrung ist in dem Gehäuse ausgebildet,
wobei ein Kopf eines einköpfigen
Kolbens in die Zylinderbohrung eingesetzt wird. Ein Schuhsitz ist
an der Innenseite eines Armabschnitts des Kolbens konkav ausgebildet,
der außerhalb
der Zylinderbohrung gelegen ist, wobei ein Schuh sphärisch in
dem Schuhsitz aufgenommen wird. Ein Randabschnitt der Taumelscheibe
ist gleitend durch ein Paar Schuhe eingelegt. Des Weiteren wird
die Drehung der Taumelscheibe, die durch die Drehung der Antriebswelle
begleitet wird, in die Hin- und Herbewegung des Kolbens über die
Schuhe umgewandelt, um einen Kompressionszyklus des Einziehens,
der Kompression und des Ablassens des Kühlmittelgases in der Zylinderbohrung
auszuführen.
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Wie
oben beschrieben lässt
der Verbindungsaufbau zwischen dem Kolben und der Taumelscheibe über die
Schuhe die Drehung des Kolbens über
dessen Achse zu. Wenn der Drehungsbetrag des Kolbens groß ist, wirkt
die Umgebung des Armabschnitts störend in die drehende Taumelscheibe
ein, so dass Schwingungen und Lärm
dazu neigen aufzutreten. Deshalb besteht ein Fall, dass ein Drehverhinderungsabschnitt
an dem Armabschnitt des Kolbens so ausgebildet ist, dass dieser
einen Zwischenraum mit einer Innenumfangsfläche des Gehäuses hat. Der Drehverhinderungsabschnitt
grenzt an die Gehäuseseite
an, um eine Drehung des Kolbens zu verhindern, wenn der Kolben sich
um einen vorbestimmten Winkel gedreht hat.
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Das
Gehäuse
wird meistens durch Gießen gefertigt,
wobei eine Steigung (Formschräge)
zum Erleichtern der Trennung von einer inneren Form, die beim Abgussausbilden
verwendet wird, an der Innenumfangsfläche des Gehäuses festgelegt wird. Die Innenumfangsfläche wird
nicht parallel zu der Hin- und Herbewegungsrichtung des Kolbens
aufgrund der Steigung (Formschräge),
wobei ein Betrag der Zwischenräume
zwischen den Zuständen,
wenn der Kolben jeweils an dem oberen Totpunkt und an dem unteren
Totpunkt ist, unterschiedlich ist. Deshalb wurde die Innenumfangsfläche durch
Schneiden, etc. mechanisch bearbeitet, so dass diese parallel zu
der Hin- und Herbewegungsrichtung des Kolbens wird.
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Z.
B. offenbart die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung
mit der Nr. 8-337112 einen Aufbau, bei dem ein kubischer Greifer
an der Außenumfangsfläche des
Kolbens ausgebildet ist, wobei eine gleitende Nut, die mit dem Greifer
zur axialen Bewegbarkeit im Eingriff steht, an der Innenumfangsfläche des
Gehäuses
ausgebildet ist, so dass die Drehung des Kolbens verhindert werden
kann. Bei diesem Aufbau werden der Greifer und die gleitende Nut
mittels eines Flächenentwurfsprozesses
ausgebildet, der von einer Vielzahl von Werkzeugwechslungen begleitet
wird. Des Weiteren offenbart die obige Veröffentlichung einen Aufbau,
bei dem ein Drehverhinderungsabschnitt, der eine bogenförmige konvexe Fläche hat,
die einen Krümmungsradius
hat, der größer als
der Radius eines Kolbenkopfes ist, an dem Kolben vorgesehen ist,
wobei ein Aussparungsabschnitt, der eine bogenförmige konkave Fläche hat, die
einen Krümmungsradius
hat, der größer als
der Radius des Kolbenkopfs ist, an der Innenumfangsfläche des
Gehäuses
vorgesehen ist, so dass der Aussparungsabschnitt von der bogenförmigen,
konvexen Fläche
durch eine vorbestimmte Strecke beabstandet ist. Bei dieser Struktur
sollte eine mechanische Bearbeitung nach dem Gießen ausgeführt werden, obwohl die zu bearbeitenden
Abschnitte mehr verringert werden, als die zuvor erwähnte Zusammensetzung.
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Jedoch
hat die mechanische Bearbeitung des Gehäuses eine niedrige Produktivität, und wurde ein
Faktor, der eine Kostenerhöhung
verursacht. Wenn die mechanische Bearbeitung weggelassen wird, ist
es nötig,
dass die die Steigung (Formschräge)
der Innenumfangsfläche
klein festgelegt wird, so dass das Ziehen der inneren Form schwer
wird, und die Ausbeuterate schlechter wird, wobei als Folge die Produktivität verringert
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Deshalb
ist in Anbetracht der oben erwähnten
Probleme die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kompressor
der Kolbenbauart bereitzustellen, der einen Aufbau hat, der Schwingungen
und Lärm
wegen der Interferenz zwischen dem Kolben und der Nockenscheibe
unterdrücken
kann, nämlich durch
Verhindern der Drehung des Kolbens, wobei zur gleichen Zeit dessen
Produktivität
hoch ist und die Kosten niedrig gehalten werden können.
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Um
das obige Problem zu lösen,
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung ein Kompressor der Kolbenbauart vorgesehen, bei welchem
eine Kurbelkammer innerhalb eines Gehäuses ausgebildet ist, und eine
Antriebswelle drehbar in dem Gehäuse
gestützt
wird, wobei eine Zylinderbohrung in einem Zylinderblock, der einen
Teil des Gehäuses
gestaltet, ausgebildet ist, wobei ein Kolben in der Zylinderbohrung
so untergebracht wird, dass dieser hin- und herbewegt wird, wobei eine Nockenscheibe
mit der Antriebswelle wirkverbunden ist, wobei der Kolben mit der
Nockenscheibe wirkverbunden ist, und der Kolben begleitend von der
Drehung der Antriebswelle sich hin- und herbewegt, so dass das Ziehen und
Ablassen des Kühlmittelgases
ausgeführt
wird, wobei ein Drehverhinderungsabschnitt, der an dem Kolben ausgebildet
ist, und eine Nut, die sich in der axialen Richtung des Kolbens
erstreckt, an einer Innenumfangsfläche der Kurbelkammer ausgebildet
ist, so dass verhindert wird, dass sich der Kolben um dessen eigene
Achse dreht, nämlich
durch Angrenzen des Drehverhinderungsabschnitts an der Nut; und wobei
die Kurbelkammer unter Verwendung einer inneren Form ausgebildet
wird, die in der axialen Richtung des Kolben entfernbar ist, wobei
eine Steigung der Nut klein an der Innenumfangsfläche der
Kurbelkammer festgelegt wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung grenzt der Drehverhinderungsabschnitt, der an dem Kolben vorgesehen
ist, an der Nut, die an der Innenumfangsfläche der Kurbelkammer ausgebildet
ist, an, wenn der Kolben sich um dessen Achse bei Aufnehmen der
externen Kraft aus irgendwelchen Gründen gedreht hat, so dass der
Drehungsbetrag des Kolbens innerhalb des vorbestimmten Winkels beschränkt wird.
Dadurch ist es möglich,
die Interferenz zwischen dem Kolben und der Nockenscheibe und dergleichen
zu verhindern, und Schwingungen und Lärm wegen der Interferenz zu
unterdrücken.
Ebenso hat die Nut an der Innenumfangsfläche der Kurbelkammer eine Steigung
(Formschräge),
die kleiner als jene von anderen Abschnitten festgelegt wird, wobei die
Abschnitte ausgenommen der Nut, eine Steigung haben, die zum Erleichtern
der Formlösung
festgelegt wird. Dementsprechend ist es möglich, die Abschnitte zu verringern,
die eine kleine Steigung haben, und das Formlösen zu erleichtern, so dass
die Produktivität
verbessert werden kann. Des Weiteren hat die vorliegende Erfindung
solch ein Merkmal, dass die obige Nut durch eine Abguss-ausgebildeten Fläche gebildet
wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist die Nut lediglich eine Gussfläche, wodurch eine mechanische
Bearbeitung zum Abschließen
der Nut weggelassen werden kann, wobei es möglich ist, die Produktivität zu verbessern.
Ebenso wird die flächengehärtete Schicht
entfernt, wenn die mechanische Bearbeitung ausgeführt wird,
obwohl eine flächengehärtete Schicht
an der Nut während
des Gießprozesses ausgebildet
wird, so dass dies ein Faktor wird, der die Festigkeit des Gehäuses verringert.
Bei dieser Erfindung ist es möglich,
die flächengehärtete Schicht
sicher zurückzulassen,
nämlich
durch Weglassen der mechanischen Bearbeitung, und zur Verbesserung der
Festigkeit des Gehäuses
beizutragen.
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Des
Weiteren hat die Erfindung ein folgendes Merkmal. Die obigen Drehverhinderungsabschnitte
sind als zwei pro jeweiligem Kolben vorgesehen und eine Nut pro
jeweiligem Drehverhinderungsabschnitt ist an der Innenumfangsfläche der
Kurve ausgebildet, wobei eine Aussparung zwischen den zwei Drehverhinderungsabschnitten
des Kolbens ausgebildet wird, um eine Interferenz zwischen der Innenumfangsfläche der
Kurbelkammer zu vermeiden.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es möglich,
das Gewicht des Kolbens zu verringern, da der Drehverhinderungsabschnitt
minimiert werden kann. Ebenso ist es möglich, den Formlösungswiderstand
zu verringern und die Beständigkeit
der Form zu erweitern, da die Breite der Nut, die eine Steigung hat,
die klein festgelegt wird, enger gemacht werden kann.
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Des
Weiteren hat die vorliegende Erfindung ein folgendes Merkmal. Die
obige innere Form ist mit einem Vorsprung vorgesehen, der die Nut
ausbildet, wobei der Vorsprung abnehmbar an der inneren Form befestigt
ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die obige Nut durch den Vorsprung der inneren Form ausgebildet,
wenn das Gehäuse
ausgebildet wird, das die Innenumfangsfläche darstellt. Da der Vorsprunge
eine Steigung hat, die klein festgelegt wird, wird der Widerstand
wegen der Reibung, etc. groß bei
dem Formlösen,
so dass der Vorsprung sich verschlechtert oder leicht verschleißt. Deshalb
wird eine partielle Reparatur sehr oft notwendig. In diesem Fall, bei
welchem die partielle Reparatur wiederholt wurde und die Verbesserung
nicht mehr durch die partielle Reparatur möglich ist, ist der Austausch
notwendig. Bei dieser Erfindung ist es nicht notwendig, die gesamte
innere Form auszutauschen, da der Vorsprung entfernbar an der inneren
Form befestigt ist. Dementsprechend ist dies in Anbetracht der Produktionskosten
vorteilhaft.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
Merkmale der vorliegenden Erfindung, von welchen vermutet wird,
dass diese neu sind, werden insbesondere bei den beigefügten Ansprüchen dargelegt.
Die Erfindung zusammen mit deren Aufgaben und Vorteilen kann am
besten mit Bezug auf die folgende Beschreibung der vorliegenden
bevorzugten Ausführungsbeispiele
zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen verstanden werden, wovon:
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1 eine
Schnittansicht ist, die schematisch einen Kompressor der Kolbenbauart
gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt;
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2 eine
graphische Ansicht im Schnitt ist, der entlang der Linie I-I in 1 gemacht
wurde;
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3 eine
perspektivische Ansicht ist, die einen Kolben schematisch zeigt;
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4 eine
graphische perspektivische Ansicht ist, die eine innere Form zeigt,
die ein vorderes Gehäuse
formt;
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5 eine
graphische perspektivische Ansicht ist, die einen Zustand zeigt,
bei welchem ein Sockel von der inneren Form von 4 versetzt
wird;
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6 eine
teilweise graphische Schnittansicht ist, die einen Drehverhinderungsabschnitt
und eine Nut gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel zeigt;
und
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7 eine
teilweise Schnittansicht ist, die schematisch ein Gehäuse gemäß einem
anderen Ausführungsbeispiel
zeigt.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Nun
wird ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung basierend auf Beispielen mit Bezug auf
die 1–5 beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt, ist ein Kompressor der Kolbenbauart
C mit einem Zylinderblock 1, einem Frontgehäuse 2,
das mit einem vorderen Ende des Zylinderblocks 1 verbunden
ist, und einem hinteren Gehäuse 4 ausgestattet,
das mit einem hinteren Ende des Zylinderblocks 1 über eine
Ventilplattenbaugruppe 3 verbunden ist. Der Zylinderblock 1,
das vordere Gehäuse 2,
die Ventilplattenbaugruppe 3 und das hintere Gehäuse 4 sind
miteinander mittels einer Vielzahl von Durchgangsbolzen 10 (lediglich
einer ist in 1 gezeigt) befestigt, so dass
diese eine Gehäusebaugruppe
des Kompressors der Kolbenbauart C darstellen. Eine Kurbelkammer 5 ist
in einem Bereich festgelegt, der von dem Zylinderblock 1 und
dem vorderen Gehäuse 2 umgeben
wird. Eine Antriebswelle 6 wird drehbar mittels einem Paar
vorderer und hinterer Radiallager 8a, 8b innerhalb
der Kurbelkammer 5 gestützt.
Eine Feder 7 und ein hinteres Druckaxiallager 9b sind
innerhalb einer unterbringenden Aussparung angeordnet, die in dem
Zentrum des Zylinderblocks 1 ausgebildet ist. Andererseits
ist eine Greifplatte 11 an der Antriebswelle 6 so fixiert,
dass diese einstückig
mit dieser in der Kurbelkammer 5 dreht, wobei ein vorderes
Druckaxiallager 9a zwischen der Greifplatte 11 und
einer Innenwandfläche
des vorderen Gehäuses 2 angeordnet
ist. Die eingegliederte Antriebswelle 6 und die Greifplatte 11 sind
in der Druckrichtung (Axialrichtung der Antriebswelle) mittels des
hinteren Druckaxiallagers 9b und eines vorderen Druckaxiallagers 9a positioniert,
welche nach vorne durch die Feder 7 gedrängt werden.
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Ein
vorderes Ende der Antriebswelle 6 ist mit einem Fahrzeugmotor
E als eine externe Antriebsquelle über ein Kraftübertragungsmechanismus
PT wirkverbunden. Der Kraftübertragungsmechanismus PT
kann ein Kupplungsmechanismus, der die Übertragung/Unterbrechung der
Kraft mittels einer externen elektrischen Steuerung (beispielsweise
einer elektromagnetischen Kupplung) auswählen kann, oder ein gewöhnlicher
Mechanismus der kupplungslosen Übertragung
sein, der keinen solchen Kupplungsmechanismus (beispielsweise eine
Kombination aus einem Riemen/einer Rolle) hat. Gewöhnlich verwendet
das vorliegende Ausführungsbeispiel
einen Kraftübertragungsmechanismus
der kupplungslosen Bauart.
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Wie
in 1 gezeigt, bringt die Kurbelkammer 5 eine
Taumelscheibe 12 als eine Nockenscheibe unter. Eine Einsetzbohrung
ist durch das Zentrum der Taumelscheibe 12 ausgebildet,
wobei die Antriebswelle 6 durch die Einsetzbohrung durchdringt. Die
Taumelscheibe 12 ist mit der Greifplatte 11 und der
Antriebswelle 6 über
einen Gelenkmechanismus 13 als einen Verbindungsführungsmechanismus wirkverbunden.
Der Gelenkmechanismus 13 ist aus zwei Stützarmen 14 (lediglich
einer ist gezeigt), die von einer hinteren Fläche der Greifplatte 11 vorstehen,
und zwei Führungsbolzen 15 (lediglich
einer ist gezeigt) zusammengesetzt, die von einer vorderen Fläche der
Taumelscheibe 12 vorstehen. Mittels der Verknüpfung der
Stützarme 14 mit
den Führungsbolzen 15 und
der Berührung
der Antriebswelle 6 mit der Taumelscheibe 12 innerhalb
der Einsetzbohrung an dessen Zentrum kann die Taumelscheibe 12 synchron
mit der Greifplatte 11 und der Antriebswelle 6 gedreht
werden, wobei diese zur gleichen Zeit bezüglich der Antriebswelle 6 geneigt
werden kann, während
diese von einer axialen Gleitbewegung entlang der Antriebswelle 6 begleitet
wird. In der vorliegenden Beschreibung ist ein Neigungswinkel der
Taumelscheibe 12 als ein Winkel zwischen einer imaginären Ebene,
die senkrecht zu der Antriebswelle 6 ist, und der Taumelscheibe 12 festgelegt.
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Eine
Vielzahl von Zylinderbohrungen 1a (fünf in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel)(lediglich eine
ist in 1 gezeigt), die die Antriebswelle 6 umgeben,
sind in dem Zylinderblock 1 ausgebildet, wobei ein hinteres
Ende jeder Zylinderbohrung 1a durch die Ventilplattenbaugruppe 3 versperrt
wird. Ein einköpfiger
Kolben 20 ist jeweils in der Zylinderbohrung 1a untergebracht,
so dass dieser hin- und herbewegt wird, wobei eine Kompressionskammer
innerhalb jeder Zylinderbohrung 1a festgelegt ist, so dass
das diese Volumen in Übereinstimmung
mit der Hin- und Herbewegung
des Kolbens 20 verändert.
Das vordere Ende jedes Kolbens 20 steht mit einem äußeren Umfang
der Taumelscheibe 12 über
ein Paar Schuhe 19 in Eingriff, wobei jeder Kolben 20 mit
der Taumelscheibe über
diese Schuhe 19 wirkverbunden ist. Deshalb wird die Drehung
der Taumelscheibe 12 in eine lineare Hin- und Herbewegung
des Kolbens 20 mit dem Hub, entsprechend dem Neigungswinkel der Taumelscheibe,
umgewandelt, wenn die Taumelscheibe 12 synchron mit der
Antriebswelle 6 gedreht wird.
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Des
Weiteren sind eine Ansaugkammer 21, die in dem Zentralbereich
platziert ist, und eine Ablasskammer 22, die die Ansaugkammer
umgibt, zwischen der Ventilplattenbaugruppe 3 und dem hinteren
Gehäuse 4 festgelegt.
Die Ventilplattenbaugruppe 3 ist mittels einer Aufeinanderschichtung
einer Ansaugventilplatte, einer Öffnungsplatte,
einer Ablassventilplatte und einer Halterungsplatte, jeweils Eine auf
der Anderen, zusammengesetzt. Eine Ansaugöffnung 23 und ein
Ansaugventil 24, das die Ansaugöffnung 23 öffnet und
schließt,
ebenso wie eine Ablassöffnung 25 und
ein Ablassventil 26, das die Ablassöffnung 25 öffnet und
schließt,
sind in der Ventilplattenbaugruppe 3 entsprechend jeder
Zylinderbohrung 1a ausgebildet. Die Ansaugkammer 21 steht
mit jeder Zylinderbohrung 1a über die Ansaugöffnung 23 in Verbindung,
wobei jede Zylinderbohrung 1a mit der Ablasskammer 22 über die
Ablassöffnung 25 in
Verbindung steht.
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Die
Ansaugkammer 21 und die Kurbelkammer 5 sind über einen
Ablassdurchgang 27 verbunden. Ebenso sind die Ablasskammer 22 und
die Kurbelkammer 5 über
einen Zuführdurchgang 28 verbunden,
wobei ein Steuerventil 30 in dem Verlauf des Zuführdurchgangs 28 vorgesehen
ist.
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Das
Steuerventil 30 ist mit einer Magnetspuleneinheit 31 und
einem Ventilkörper 32,
der mit der Magnetspuleneinheit 31 über eine Stange wirkverbunden
ist, ausgestattet. Die Magnetspuleneinheit 31 wird durch
einen Strom betätigt,
der von einem Antriebskreis (nicht gezeigt) basierend auf einem
Signal von einem Steuerrechner (nicht gezeigt) ausgegeben wird,
so dass dieser die Position des Ventilkörpers 32 ändert, wodurch
die Öffnung
des Zuführdurchgangs 28 eingestellt
wird.
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Das
Gleichgewicht zwischen dem Einlassvolumen des Hochdruckgases in
die Kurbelkammer über
den Zuführdurchgang 28 und
dem Auslassvolumen eines Kühlgases
von der Kurbelkammer 5 über den
Ablassdurchgang 27 wird durch Einstellen der Öffnung des
Steuerventils 30 gesteuert, so dass ein Kurbelkammerdruck
Pc bestimmt wird. Die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelkammerdruck
Pc und dem inneren Druck der Zylinderbohrung 1a über den Kolben 20 wird
im Ansprechen auf die Änderung
des Kurbelkammerdrucks Pc geändert,
wobei der Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 geändert wird, wobei
als Folge der Hub des Kolbens 20, nämlich die Ablasskapazität, eingestellt
wird.
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Das
hintere Gehäuse 4 ist
mit einem Ansaugdurchgang 21A ausgestattet, der als ein
Einlass wirkt, der das Kühlgas
in die Ansaugkammer 21 einführt, und einem Ablassdurchgang 22A ausgestattet, der
das Kühlmittel
von der Ablasskammer 22 dort hindurch ablässt. Der
Ansaugdurchgang 21A und der Ablassdurchgang 22A sind
mit einem externen Kühlmittelkreis 40 verbunden.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt, stellt das vordere
Gehäuse 2 näherungsweise
eine zylindrische Gestalt mit dessen Boden dar. Innerhalb des vorderen
Gehäuses 2 ist
jeder Kolben 20 so angeordnet, dass dessen Achsabstände zu gleichen
Intervallen entlang der inneren Umfangsfläche 2a des vorderen
Gehäuses 2 (der
inneren Umfangsfläche
der Kurbelkammer 5) beabstandet sind. Ebenso ist in 2 die
Taumelscheibe 12 gekürzt.
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Wie
in den 1–3 gezeigt,
ist der Kolben 20 mit einem zylindrischen Kopfabschnitt 51,
der in die Zylinderbohrung 1a eingesetzt wird, und einem Armabschnitt 52 ausgestattet,
der außerhalb
der Zylinderbohrung 1a angeordnet ist. Ein Paar Schuhsitze 53 sind
an der Innenseite des Armabschnitts 52 vorgesehen. Die
Schuhe 19 sind in dem Armabschnitt 52 enthalten,
und werden durch die Schuhsitze 53 sphärisch untergebracht. Die Taumelscheibe 12 ist
an dessen Außenumfang
durch das Paar Schuhe 19 gleitfähig eingelegt.
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An
dem Kolben 20 ist eine Aussparung 54, die sich
von der Mitte des Kopfabschnitts 51 zu dem Ende (vorderen
Ende) des Armabschnitts 52 erstreckt, an einer Seite ausgebildet,
die der inneren Umfangsfläche 2a des
vorderen Gehäuses 2 zugewandt
ist. An dem Ende des Armabschnitts 52 sind zwei Drehverhinderungsabschnitte 55 pro
jeweiligem Kolben 20 vorgesehen, so dass die Aussparung 54 dazwischengelegt
ist. Wie in 2 gezeigt, steht der Drehverhinderungsabschnitt 55 weiter
nach außen hervor,
als die Außenumfangsfläche des
Kopfabschnitts 51. Der Drehverhinderungsabschnitt 55 ist
in einer bogenquerschnittsförmige
Gestalt ausgebildet, die einen größeren Krümmungsradius als die Außenumfangsfläche des
Kopfabschnitts 51 an der Seite hat, die der Innenumfangsfläche 2a des
vorderen Gehäuses 2 zugewandt
ist.
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Wie
in 2 gezeigt, sind an der Innenumfangsfläche 2a eine
Vielzahl von Nuten 60 (10 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel),
die eine rechtecksquerschnittförmige
Gestalt haben, entlang der axialen Richtung des Kolbens 20 an
einer Position ausgebildet, die dem Drehverhinderungsabschnitt 55 des
Kolbens 20 entspricht. Die Nut 60 erstreckt sich von
dem vorderen Ende zu dem hinteren Ende an der Innenfläche des vorderen
Gehäuses 2 über eine
im Wesentlichen volle Länge.
In jeder Nut 60 ist jeweils der Drehverhinderungsabschnitt 55 so
vorgesehen, dass diese einen Zwischenraum zwischen dem Drehverhinderungsabschnitt 55 und
der Nut 60 haben. Ein Teil der Innenumfangsfläche 2a (ein
Teil zwischen jeweils zwei Nuten 60) ist so angepasst,
dass dieser mit der Aussparung 54 des Kolbens 20 eingreift.
Wegen dem Zwischenraum zwischen dem Boden der Nut 60 und
dem Drehverhinderungsabschnitt 55 ist der Drehverhinderungsabschnitt 55 so
festgelegt, dass dieser an der Nut angrenzt, wenn der Kolben 20 sich
um einen vorbestimmten Winkel um die Achse des Kolbens 20 gedreht
hat. D. h. der Drehverhinderungsabschnitt 55 und die Nut 60 wirken
zusammen, um zu verhindern, dass sich der Kolben 20 nicht
mehr als um den vorbestimmten Winkel dreht.
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4 zeigt
graphisch eine innere Form 70, die verwendet wird, wenn
das vordere Gehäuse 2 durch
Gießen
gefertigt wird. Ein oberer Abschnitt von 4 entspricht
einer Vorderseite (linke Seite in 1) des Kompressors
der Kolbenbauart. Die innere Form 70 stellt näherungsweise
eine abgeschnittene kegelförmige
Gestalt dar, wobei eine Außenumfangsfläche 71 so
geneigt ist, dass diese der Achse der inneren Form 70 nahekommt
(es wird angenommen, dass diese Achse parallel zu der Hin- und Herbewegungsrichtung
des Kolbens 20 ist) ist, wenn man nach oben voranschreitet.
Der Neigungswinkel der Außenumfangsfläche 71 bezüglich der
Achse ist als eine Steigung (Formschräge) festgelegt. Bei einem Gießausbildungsprozess
bewegt die Steigung bzw. Formschräge ein Werkstück (das
vordere Gehäuse 2 in
dem Ausführungsbeispiel)
oder die innere Form 70 in die axiale Richtung der inneren
Form 70, und ist so festgelegt, dass diese einen Formlösungswiderstand
verringert, der zwischen dem Werkstück und der inneren Form 70 beim
Trennen des Werkstücks
von der inneren Form 70 erzeugt wird (Formlösung). Der
Formlösungswiderstand
schließt
beispielsweise einen Reibungswiderstand, der zwischen dem Werkstück und der
inneren Form 70 verursacht wird, und eine Verstemmung (Nahtdichtung durch
Verstemmen) zwischen diesen ein, nämlich aufgrund der Toleranz
der Bewegungsrichtung bezüglich
der axialen Richtung, etc..
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An
der Außenumfangsfläche 71 steht
eine Vielzahl von Vorsprüngen 72 (10
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel)
nach außen
entlang der axialen Richtung der inneren Form 70 hervor.
Eine Außenfläche 73 und
eine Seitenfläche 74 von
jedem Vorsprung 72 sind so festgelegt, dass jeder Neigungswinkel
der Fläche 73 und
der Fläche 74 kleiner zu
der Achse jedes Vorsprungs 72 ist, als der der äußeren Umfangsfläche 71 zu
der Achse der inneren Form 71, so dass diese im Wesentlichen
parallel zu der Achse der inneren Form 70 sind. Und zwar
wird der Neigungswinkel oder die Steigung so festgelegt, dass diese
extrem klein wird. Die Nut 60 des vorderen Gehäuses 2 wird
durch den Vorsprung 72 ausgebildet. Und zwar sind eine
Innenfläche
und eine Seitenfläche,
die die Nut 60 darstellen, im Wesentlichen parallel zu
der Hin- und Herbewegungsrichtung
des Kolbens 20, wobei der Zwischenraum zwischen dem Drehverhinderungsabschnitt 55 des
Kolbens 20 und der Nut 60 so ausgebildet wird,
dass dieser nicht zwischen den Zuständen, wenn der Kolben jeweils
an dem oberen Totpunkt und an dem unteren Totpunkt positioniert
ist, geändert
wird.
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Des
Weiteren wird die Innenumfangsfläche 2a des
vorderen Gehäuses 2,
das die Nut 60 hat, durch eine Abguss- ausbildende Fläche (Gußfläche) als Ganzes gebildet.
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Wie
in 4 und 5 gezeigt, ist die innere Form 70 aus
einem Hauptkörper 75,
der das meiste Volumen von diesem einnimmt, und einer Vorsprungseinheit 76 zusammengesetzt.
Der Hauptkörper 75 zeigt
eine näherungsweise
fünfeckige
zylindrische Gestalt, wobei die Vorsprungseinheit 76 nach außen von
der Außenumfangsfläche 71 hervorsteht. Die
Vorsprungseinheit 76 ist mit Sockeln 77 (Säulenfüßen) ausgestattet,
die eine Fläche
haben, die die Außenumfangsfläche 71 der
inneren Form 70 darstellt. Die Sockel 77 zeigen
eine näherungsweise fünfeckige
zylindrische Gestalt, wobei die oben erwähnten zwei Vorsprünge 72 an
jedem Sockel 77 vorgesehen sind. Der Hauptkörper 75 und
die Vorsprungseinheit 76 können aneinander befestigt und voneinander
gelöst
werden. Ein Hauptkörper 75 und fünf Vorsprungseinheiten 76 bilden
eine innere Form 70.
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Als
nächstes
wird der Betrieb des Kompressors der Kolbenbauart, der wie oben
ausgeführt
ist, erläutert.
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Wenn
eine Antriebskraft von dem Fahrzeugmotor E zu der Antriebswelle 6 über den
Kraftübertragungsmechanismus
PT zugeführt
wird, dreht sich die Taumelscheibe 12 zusammen mit der
Antriebswelle 6. Begleitend mit der Drehung der Taumelscheibe 12 wird
jeder Kolben 20 mit dem Hub entsprechend des Neigungswinkels
der Taumelscheibe 12 hin- und herbewegt, wobei ein Ziehen,
Komprimieren und Ablassen des Kühlmittels
nacheinander wiederholt in jeder Zylinderbohrung 1a ausgeführt wird.
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Im
Falle einer großen
Kühlungsbelastung, sendet
der Steuerrechner ein Anweisungssignal zu dem Antriebskreis, so
dass der Zuführungsstromwert auf
die Magnetspuleneinheit 31 groß wird. Aufgrund der Änderung
des Stromwerts von dem Antriebskreis basierend auf dem Signal erhöht die Magnetspuleneinheit 31 die
Drängkraft,
so dass der Ventilkörper 32 die Öffnung des
Zuführdurchgangs 28 kleiner
macht. Als Folge bewegt sich der Ventilkörper 32 so, dass die Öffnung des
Zuführdurchgangs 28 klein
wird. Dadurch wird das Volumen des Hochdruckkühlgases, das von der Ablasskammer 22 zu
der Kurbelkammer 5 über
den Zuführdurchgang 28 zugeführt wird,
klein, wobei der Druck in der Kurbelkammer verringert wird und der
Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 groß wird, wodurch folglich die
Ablasskapazität
des Kompressors der Kolbenbauart C groß wird. Wenn der Zuführdurchgang 28 vollständig geschlossen
ist, wird der Druck in der Kurbelkammer 5 bemerkenswert verringert,
wobei der Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 maximiert
wird, so dass die Ablasskapazität
des Kompressors der Kolbenbauart C maximal wird.
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Im
Gegensatz verringert im Falle einer kleinen Kühlungsbelastung die Magnetspuleneinheit 31 die
Drängkraft,
so dass der Ventilkörper 32 die Öffnung des
Zuführdurchgangs 28 größer macht.
Als Folge bewegt sich der Ventilkörper 32 so, dass die Öffnung des
Zuführdurchgangs 28 groß wird.
Dadurch wird der Druck in der Kurbelkammer 5 angehoben,
wobei der Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 klein wird,
so dass die Ablasskapazität
des Kompressors der Kolbenbauart C klein wird. Wenn der Zuführdurchgang 28 vollständig geöffnet ist,
wird der Druck in der Kurbelkammer 5 bemerkenswert angehoben,
wobei der Neigungswinkel der Taumelscheibe 12 minimiert
wird, so dass die Ablasskapazität
des Kompressors der Kolbenbauart C minimiert wird.
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Die
oben beschriebene Verbindungsstruktur zwischen dem Kolben 20 und
der Taumelscheibe 12 über
die Schuhe 19 lässt
die Drehung des Kolbens 20 um dessen Achse zu. Dementsprechend
kann es auftreten, dass der Kolben 20 sich um dessen Achse bei
Aufnahme einer externen Kraft aus irgendwelchen Gründen dreht.
Insbesondere neigen die Schuh 19 dazu, sich in die Drehrichtung
der Taumelscheibe 12 aufgrund des Gleitens mit der Taumelscheibe 12 zu
drehen. Deshalb neigt der Kolben 20 während des Betriebs des Kompressors
der Kolbenbauart zum Drehen in Drehrichtung der Taumelscheibe mittels der
Drehkraft der Taumelscheibe 12 die durch die Schuh 19 aufgenommen
wird.
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Jedoch
wird die Drehung des Kolbens 20 in die Drehrichtung der
Taumelscheibe durch die Tatsache verhindert, dass der Drehverhinderungsabschnitt 55 an
der hinteren Seite der Drehrichtung an der Nut 60 anliegt.
Und die Drehung des Kolbens 20 in die umgekehrte Richtung
zu der Drehrichtung der Taumelscheibe 12 wird durch die
Tatsache verhindert, dass der Drehverhinderungsabschnitt 55 an
der vordere Seite der Drehrichtung an der Nut 60 anliegt.
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Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
können
die folgenden Auswirkungen erhalten werden.
- (1)
Da der Drehverhinderungsmechanismus 55 an dem Kolben 20 vorgesehen
ist und innerhalb der Nut, die in dem vorderen Gehäuse 2 ausgebildet
ist, mit einem Zwischenraum untergebracht wird, kann der Drehbetrag
des Kolbens 20 klein sein, so dass die Interferenz zwischen
der Umgebung des Armabschnitts 52 des Kolbens 20 und der
Taumelscheibe 12 verhindert werden kann. Dementsprechend
kann eine Vibration und Lärm aufgrund
der Interferenz zwischen dem Kolben 20 und der Taumelscheibe 12 verhindert
werden.
- (2) Da die Innenumfangsflächenseite
des vorderen Gehäuses 2 keine
mechanischen Komponenten und dergleichen hat, und die Nut 60 in
der Innenumfangsfläche 2a des
vorderen Gehäuses 2 ausgebildet
wird, das eine breite Gestaltungsfreiheit hat, kann die Bearbeitbarkeit
verbessert werden.
- (3) Da die Nut 60 an der Innenumfangsfläche 2a ausgebildet
wird, und die Steigung der Nut 60 beim Abgussausbilden
so festgelegt wird, dass diese klein ist, und zur gleichen Zeit
die Innenumfangsfläche 2a ausgenommen
der Nut 60 eine Steigung hat, die notwendig für die Formlösung ist,
kann die Formlösung
sanft ausgeführt
werden.
- (4) Da der Zwischenraum zwischen dem Drehverhinderungsabschnitt 55 und
der Nut 60 vorgesehen ist, und der Drehverhinderungsabschnitt 55 an
der Nut 60 angrenzt, wenn der Kolben 20 sich um
einen vorbestimmten Winkel gedreht hat, gleitet der Kolben 20 nicht
bei einem Zustand, bei dem dieser eine exzentrische Belastung aufnimmt,
so dass der partielle Verschleiß des
Kolbens 20 verhindert wird.
- (5) Da die Fläche,
die die Nut 60 darstellt, im Wesentlichen parallel zu der
Hin- und Herbewegungsrichtung des Kolbens 20 ist, und der
Betrag des Zwischenraums zwischen dem Drehverhinderungsabschnitt 55 des
Kolbens 20 und der Nut 60 im Wesentlichen unverändert ist,
wenn der Kolben 20 an dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt
jeweils angeordnet ist, ist es möglich, den
Drehbeschränkungsbetrag
des Kolbens 20 im Wesentlichen in einem gesamten Bereich
des Kolbenhubs gleich zu machen.
- (6) Da die innere Form 70 aus dem Hauptkörper 75 und
der Vorsprungseinheit 76 zusammengesetzt ist, und die Vorsprungseinheit 76 bezüglich der
inneren Form 70 angebracht und entfernt werden kann, ist
es möglich,
lediglich die Vorsprungseinheit 76 auszutauschen, die ein
Teil der inneren Form 70 ist. Da der Vorsprung 72,
der eine kleine Steigung hat, der Schädigung und dem Verschleiß aufgrund
der Gleitreibung, die zwischen dem Werkstück (dem vorderen Gehäuse 2)
und der Vorsprungseinheit bei der Formlösung auftritt, ausgesetzt ist,
trägt der
Austausch der Vorsprungseinheit 76 bemerkenswert zur Kostensenkung
bei.
- (7) Da der Drehverhinderungsabschnitt 55 einstückig mit
dem Armabschnitt 52 des Kolbens 20 ausgebildet
ist, kann die Festigkeit von diesem verbessert werden (dies ermöglicht die
Verringerung des Gewichts des Kolbens 20) verglichen mit einem
Fall, bei welchem ein separates Drehverhinderungsbauteil an den
Kolben 20 montiert ist, wobei zur gleichen Zeit die Kostensenkung
erreicht werden kann, da die Dimensionierungsgenauigkeit verglichen
mit dem letzten Fall nicht erforderlich ist.
- (8) Jeder Kolben 20 hat zwei Drehverhinderungsabschnitte 55,
wobei der Drehverhinderungsvorgang bezüglich jeder Drehrichtung des
Kolbens 20 auf die jeweiligen Drehverhinderungsabschnitte 55 verteilt
wird. Dementsprechend wird jeder Drehverhinderungsabschnitt 55 klein
verglichen mit einem Fall, bei welchem die beiden Drehverhinderungsabschnitte 55 fortlaufend
ausgebildet sind, so dass die Verringerung des Gewichts des Kolbens 20 möglich wird.
Ebenso ist es in Übereinstimmung
mit der Verkleinerung jedes Drehverhinderungsabschnitts 55 möglich, die
Breite der Nut 60 enger zu machen. Wenn die Breite der Nut 60 enger
gemacht wird, kann die Breite des Vorsprungs 72 zum Ausbilden
der Nut enger gemacht werden. Da der Vorsprung 72 so festgelegt wird,
dass dieser eine kleine Steigung hat, und einem relativ großen Formlösungswiderstand
ausgesetzt ist, macht das Verengen der Breite des Vorsprungs 72 den
Formlösungswiderstand
klein, und zur gleichen Zeit kann die Beständigkeit der Form erweitert
werden.
- (9) Da die gesamte Innenumfangsfläche 2a des vorderen
Gehäuses 2,
das die Nut 60 hat, durch die Abguss-ausgebildete Fläche (Gußfläche) ausgebildet wird, kann
eine mechanische Bearbeitung zum Abschließen der Nut 60 weggelassen werden,
wodurch es ermöglicht
wird, die Produktivität
zu verbessern und die Kostensenkung zustande kommt. Obwohl eine
flächengehärtete Schicht
in der Nut während
des Gießprozesses ausgebildet
wird, wird die flächengehärtete Schicht
entfernt, wenn die mechanische Bearbeitung ausgeführt wird,
so dass dies ein Faktor wird, der die Festigkeit des vorderen Gehäuses 2 verringert.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist
es möglich,
die flächengehärtete Schicht
sicher zurückzulassen,
nämlich
durch Weglassen der mechanischen Bearbeitung, wobei es möglich ist, bei
der Verbesserung der Festigkeit des vorderen Gehäuses 2 beizutragen.
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Die
Ausführungsbeispiele
sind nicht auf die obige Beschreibung begrenzt und können die
folgenden Ausführungsbeispiele
enthalten.
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Obwohl
der Kompressor der Kolbenbauart C fünf Kolben 20 in dem
obigen Ausführungsbeispiel hat,
ist dies nicht auf dieses Ausführungsbeispiel
begrenzt, und dieser kann beispielsweise 6, 7 oder nicht mehr als
4 Kolben haben.
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Obwohl
der Kompressor der Kolbenbauart C der verdrängungsvariablen Bauart ist,
der den Hub des Kolbens 20 verändern kann, kann dies Einer
der festgelgten Verdrängungsbauart
sein, dessen Hub festgelegt ist.
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Obwohl
der Kompressor der Kolbenbauart C einer der einköpfigen Bauart ist, die einen
einköpfigen
Kolben 20 hat, kann es eine doppelköpfige Bauart sein, deren Zylinderblöcke vorne
und hinten des Kurbelmechanismus jeweils vorgesehen sind, um einen
doppelköpfigen
Kolben hin- und herzubewegen.
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Obwohl
zwei Drehverhinderungsabschnitte 55 in jedem Kolben 20 vorgesehen
sind, kann ein Drehverhinderungsabschnitt vorgesehen sein. Beispielsweise,
wie in 6 gezeigt, kann eine Nut 61, die eine
große
Breite hat, in dem vorderen Gehäuse 2 ausgebildet
sein, wobei ein Drehverhinderungsabschnitt 56, welcher
die Drehung des Kolbens 20 in beide Drehrichtungen verhindert,
in der Nut 61 angeordnet sein kann, so dass ein Zwischenraum
zwischen diesen ist.
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Wie
in 7 gezeigt, kann ein Wandabschnitt 1b des
Zylinderblocks 1 sich zu einer Seite des vorderen Gehäuses 2 erstrecken,
wobei eine Nut, die die Drehung des Kolbens 20 im Zusammenwirken
mit dem Drehverhinderungsabschnitt verhindert, der in dem Kolben 20 vorgesehen
ist, an einer Innenumfangsfläche 1c des
Wandabschnitts 1b ausgebildet sein kann.
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Obwohl
zwei Vorsprünge 72 an
jeder Vorsprungseinheit 76 vorgesehen sind, kann die Vorsprungseinheit 76 eine
kleine Breite haben (eine Breite entlang einer Umfangsrichtung der
inneren Form 70), wobei ein Vorsprung 72 an jeder
Vorsprungseinheit 76 vorgesehen sein kann.
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Dadurch
ist es möglich,
den Vorsprung 72 als eine Einheit auszutauschen.
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Obwohl
die Vorsprungseinheit 76 an der inneren Form 70 befestigt
und von dieser entfernt werden kann, kann diese der einstückigen Bauart
sein, die nicht teilweise befestigbar und entfernbar ist.
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Nach
der Ausbildung der Nut 60 durch Gießen, kann die Nut 60 einer
mechanischen Bearbeitung ausgesetzt werden, um der axialen Richtung des
Kolbens 20 eher zu folgen. In diesem Fall ist es möglich, die
Genauigkeit der Aufrechterhaltung des Zwischenraums mit dem Drehverhinderungsabschnitt 55 weiter
zu verbessern. Da die mechanische Bearbeitung weiter in der Nut 60,
die eine kleine Steigung hat, ausgeführt wird, wird der Bearbeitungsbetrag
bei der mechanischen Bearbeitung verglichen mit der mechanischen
Bearbeitung bei dem Zustand verringert, bei welchem die Nut 60 nicht
durch Gießen
ausgebildet wird, oder bei dem Zustand, bei welchem die Nut die
gleiche Steigung hat, wie die anderer Teile der Innenumfangsfläche 2a.
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Dementsprechend
ist es möglich,
die Kostensenkung durch Verkürzung
der Bearbeitungszeit für
die mechanische Bearbeitung, etc., zustande zu bringen.
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Des
Weiteren wird der technische Kern, der durch das oben erwähnte Ausführungsbeispiel
erfasst werden kann, unten mit der Auswirkung von diesem Beschrieben.
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Der
Drehverhinderungsabschnitt ist einstückig an dem Kolben ausgebildet.
In diesem Fall kann die Kostensenkung erreicht werden, nämlich wegen der
zulässigen
Abweichung der Dimensionierungsgenauigkeit zusätzlich zu der Verbesserung
der Festigkeit und Erleichterung, verglichen mit dem Fall, bei welchem
das separate Drehverhinderungsbauteil montiert wird.
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Die
Innenumfangsfläche
der Kurbelkammer ist als die Innenumfangsfläche des vorderen Gehäuses hergestellt,
die an dem Zylinderblock angrenzt. In diesem Fall sind mechanische
Komponenten und dergleichen nicht an der Innenumfangsfläche des vorderen
Gehäuses
angeordnet, und der Auswahlbereich der Gestaltung ist groß, so dass
die Bearbeitbarkeit verbessert wird.
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Wie
oben beschrieben kann gemäß der vorliegenden
Erfindung bei dem Kompressor der Kolbenbauart eine Schwingung und
Lärm aufgrund
der Interferenz zwischen dem Kolben und der Nockenscheibe unterbunden
werden, nämlich
durch Verhindern der Drehung des Kolbens, wobei es zur gleichen Zeit
möglich
ist, die Produktivität
zu verbessern und eine Kostensenkung zustande zu bringen.
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Deshalb
sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele als illustrativ
zu betrachten und nicht einschränkend,
wobei die Erfindung nicht auf die hierin gegebenen Details zu begrenzen
ist, sondern innerhalb des Bereichs und der Gleichwertigkeit der
beigefügten
Ansprüche
abgewandelt werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen Kompressor der Kolbenbauart bereit,
bei welchem eine Schwingung und Lärm aufgrund der Interferenz
zwischen dem Kolben und der Nockenscheibe unterdrückt werden
kann, nämlich
durch Verhindern der Drehung des Kolbens, wobei es zur gleichen
Zeit möglich
ist, die Produktivität
zu verbessern und die Kostensenkung zustande zu bringen. Gemäß der vorliegenden
Erfindung weist der Kompressor der Kolbenbauart ein Gehäuse, das
eine Kurbelkammer und einen Zylinderblock hat, auf. Eine Zylinderbohrung
ist in dem Zylinderblock ausgebildet. Ein Kolben ist in der Zylinderbohrung
so ausgebildet, dass sich dieser hin- und herbewegt. Der Kolben
ist mit der Nockenscheibe wirkverbunden. Der Kolben bewegt sich hin
und her begleitend mit der Drehung der Antriebswelle, so dass ein
Einziehen und Ablassen eines Kühlmittels
ausgeführt
wird. Ein Drehverhinderungsabschnitt ist an dem Kolben ausgebildet,
wobei eine Nut, die dem Drehverhinderungsabschnitt zugewandet ist,
so dass diese einen Zwischenraum haben, an einer Innenumfangsfläche der
Kurbelkammer ausgebildet ist. Mittels der Angrenzung der Drehverhinderungsposition
mit der Nut wird die Drehung des Kolbens verhindert. Die Nut ist
so ausgebildet, dass diese eine Steigung hat, die kleiner ist, als
die von anderen Abschnitten bei dem Gießausbildungsprozess.