DE60212496T2

DE60212496T2 - Gleitschuhherstellungsverfahren für Schrägscheibenkompressor

Info

Publication number: DE60212496T2
Application number: DE60212496T
Authority: DE
Inventors: Kabushiki K. Toyota Jidoshokki Manabu Kariya-shi Sugiura; Kabushiki K. Toyota Jidoshokki Takahiro Kariya-shi Sugioka; Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Akira Kariya-shi Onoda; Kabushiki K. Toyota Jidoshokki Tomohiro Kariya-shi Murakami; Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Shino Kariya-shi Ohkubo
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2001-05-10
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2022-04-23
Also published as: EP1256716B1; BR0201690A; JP2002332960A; CN1213226C; EP1256716A2; US20020166611A1; EP1256716A3; CN1385609A; KR20020086217A; DE60212496D1; KR100445044B1; US6675475B2

Description

Die Erfindung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-139540, eingereicht am 10. Mai 2001, deren Inhalt hiermit durch die Bezugnahme eingebunden ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht allgemein auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schuhs, der aus einer Aluminiumlegierung hergestellt ist und zwischen einer Taumelscheibe und einem Kolben eines Taumelscheibenkompressors angeordnet ist.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Ein Taumelscheibenkompressor dient zum Verdichten eines Gases durch Umwandlung einer Rotationsbewegung der Taumelscheibe in eine hin- und hergehende Bewegung mehrerer Kolben. Die Taumelscheibe dreht sich mit einer relativ hohen Geschwindigkeit und jeder Kolben wird mit einer relativ hohen Geschwindigkeit hin- und herbewegt, wobei ein Schuh als Gleitelement für eine glatte Relativbewegung dazwischen angeordnet ist.
Bei dem Taumelscheibenkompressor wurde zum Beispiel vorgeschlagen, den Schuh aus einer Aluminiumlegierung zu verwenden, da er ein geringes Gewicht für die Verwendung bei einer Klimaanlage in einem Kraftfahrzeug aufweisen muss.
Der Schuh wird beispielsweise aus einer Aluminiumlegierung durch ein Verfahren hergestellt, umfassend einen Schmiedeschritt zum Schmieden eines Rohlings zu einem Schuh; einem thermischen Vergütungsschritt zur thermischen Vergütung des Schuhs gemäß einer T6 oder einer T7 Behandlung, die in den Japanischen Industriestandards (JIS) H0001 spezifiziert ist, und einem Schleifschritt zum maßgenauen Schleifen des Schuhs, sodass der Schuh die gewünschten Abmessungen aufweist. Der Schuh weist Gleitflächen auf, die in gleitender Berührung mit der Taumelscheibe bzw. dem Kolben stehen. Im Betrieb gleitet der Schuh sowohl auf der Taumelscheibe als auch auf dem Kolben mit Schmierölfilmen, die zwischen den Gleitflächen des Schuhs und den Gleitflächen der Taumelscheibe und dem Kolben ausgebildet sind. Entsprechend muss ein geeignetes Spiel zwischen den Gleitflächen des Schuhs und den Gleitflächen der Taumelscheibe und dem Kolben vorgesehen sein. Der Schuh muss daher eine sehr hohe Dimensionsgenauigkeit aufweisen.
Bei der thermischen Vergütungsbehandlung, wie zum Beispiel der T6 oder der T7 Behandlung, wird der Schuh einer Erwärmung, einer schnellen Abkühlung usw. unterworfen, sodass der Schuh infolge der thermischen Vergütungsbehandlung zwangsverformt wird. Da irgendeine Änderung der Verformung des Schuhs infolge der thermischen Vergütungsbehandlung unabdingbar ist, ist das Schmieden in dem Schmiedeschritt so angeordnet, dass der nach dem Schmiedeschritt erhaltene Schuh eine Größe aufweist, die größer als ein nominaler oder gewünschter Wert ist. Bei dem dem thermischen Vergütungsschritt folgenden Schleifschritt wird der Schuh zur Einstellung seiner Größe auf den nominalen Wert geschliffen. Bei dem maßgenauen Schleifvorgang ist jedoch das zu entfernende Material sehr groß, was zu einer erhöhten Zeit für das maßgenaue Schleifen des Schuhs nach dem thermischen Vergütungsschritt und zu einer Erhöhung seiner Herstellungskosten führt.
In der US-Patentanmeldung US 4,512,175 A wird ein Schuh beschrieben, der zwischen einer Taumelscheibe und einem Kolben eines Taumelscheibenkompressors angeordnet ist. Dieser Schuh wandelt eine Rotationsbewegung der Taumelscheibe in eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens um. Weiter wird ein Verfahren zur Herstellung des Schuhs beschrieben. Ein säulenförmiges Element wird so zusammengedrückt, dass ein Ende des säulenförmigen Elements längs der Innenfläche einer halbkugelförmigen Aussparung einer Form verformt wird, während das andere Ende gegen eine flache Endfläche einer anderen Form gedrückt wird. Alternativ wird zur Herstellung des Schuhs gemäß dieser Anmeldung eine Öffnung bestimmter Größe an einer Endfläche eines säulenförmigen Teils des Elements ausgebildet, und die Endfläche des säulenförmigen Teils wird in eine konische Form gefräst, wobei der gesamte Durchmesser in Richtung der Öffnungsseite vermindert wird. Weiter kann der Umfang der Endfläche des säulenförmigen Teils in eine konische Form gefräst werden, und dann zur Ausbildung eines halbkugelförmigen Teils gepresst werden.
ZUSAMMNFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum schnellen und wirtschaftlichen Herstellen eines Schuhs aus einer Aluminiumlegierung zu schaffen, der eine hohe Präzision der Abmessungen aufweist. Diese Aufgabe wird gemäß irgendeiner der folgenden Ausführungsarten der vorliegenden Erfindung erreicht, von denen jede entsprechend den beigefügten Ansprüchen nummeriert und von der anderen oder den anderen Ausführungsarten gegebenenfalls abhängt, um mögliche Kombinationen der Elemente oder der technischen Merkmale der vorliegenden Erfindung anzuzeigen und klarzustellen, damit die Erfindung einfacher verstanden wird. Es wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die technischen Merkmale oder irgendeine ihrer Kombinationen begrenzt ist und lediglich zum Zweck der Erläuterung beschrieben wird. Weiter wird darauf hingewiesen, dass mehrere Elemente oder Merkmale der folgenden erfindungsgemäßen Vorgänge nicht notwendigerweise zusammen erfolgen müssen und dass die Erfindung ohne einige der Elemente oder Merkmale, die bezüglich des gleichen Vorgangs beschrieben werden, durchgeführt werden kann.

(1) Verfahren zur Herstellung eines Schuhs für einen Taumelscheibenkompressor, wobei der Schuh zwischen einer Taumelscheibe und einem Kolben des Taumelscheibenkompressors angeordnet und aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist, umfassend einen Haupt schmiedeschritt zum Schmieden eines Rohlings zur Herstellung eines rohgeformten Schuhvorläufers für den Schuh, einen thermischen Vergütungsschritt zum thermischen Vergüten des rohgeformten Schuhvorläufers, und einen maßgenauen Schmiedeschritt zum Schmieden des rohgeformten Schuhvorläufers, der thermisch vergütet wurde, zu einem maßgenauen Schuh.

Das Verfahren zur Herstellung eines Schuhs gemäß der obigen Art (1) ist gekennzeichnet durch Durchführen eines zusätzlichen oder eines ergänzenden Schmiedevorgangs zum Justieren der Größe des nach dem Hauptschmiedeschritt und dem thermischen Vergütungsschritt erhaltenen rohgeformten Schuhvorläufers. Der Schuh wird infolge der thermischen Vergütungsbehandlung bei dem thermischen Vergütungsschritt unvermeidbar verformt, und der Verformungsbetrag des Schuhs infolge der thermischen Vergütungsbehandlung verändert sich in Abhängigkeit des einzelnen Schuhs. Bei dem vorliegenden Verfahren gemäß der obigen Art (1) wird der rohgeformte Schuhvorläufer, der thermisch vergütet wurde, dem zusätzlichen Schmiedevorgang zur Größeneinstellung unterworfen, wodurch man einen Schuh mit einer sehr hohen Dimensionsgenauigkeit erhält. Da der Schmiedevorgang allgemein in einer relativ kurzen Zeitdauer durchgeführt werden kann, kann der maßgenaue Schmiedeschritt gemäß der obigen Art (1) gemäß der Erfindung schnell ohne eine beträchtliche Zeitzunahme zur Herstellung des Schuhs erzeugt werden. Gemäß dem vorliegenden Verfahren nach der obigen Art (1) wird eine wirtschaftliche Herstellung des Schuhs erreicht.
Die zur Herstellung des Schuhs verwendete Aluminiumlegierung ist nicht besonders begrenzt, sondern kann aus üblichen zur Herstellung des Schuhs verwendeten Aluminiumlegierungen und verschiedenen bekannten Aluminiumlegierungen ausgewählt werden. Beispielsweise ist es möglich, eine Al-Si-Legierung zu verwenden, die ein Verhältnis von Al zu Si aufweist, das fast gleich dem ist, bei dem eine eutektische Mischung gebildet wird. Die Al-Si-Legierung ist beispielsweise eine A4032-Legierung, wie sie in der JIS H4100 spezifiziert ist. Die Al-Si-Legierung weist einen kleinen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine gute Verschleißbeständigkeit auf, sodass der aus der Al-Si-Legierung hergestellte Schuh gute Gleitkennwerte aufweist. Es ist möglich, eine Al-Cu-Mg-Legierung, wie zum Beispiel eine A2017-Legierung, eine A2024-Legierung, wie sie in der JIS H4100 spezifiziert ist, zu verwenden, die eine hohe Festigkeit aufweist. Der aus der Al-Cu-MG-Legierung hergestellte Schuh weist eine hohe Festigkeit und Haltbarkeit auf.
Die Form des bei dem Hauptschmiedeschritt verwendeten Rohlings ist nicht besonders begrenzt, sondern kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit von der Form des zu erhaltenen Schuhs bestimmt werden. Beispielsweise kann der Rohling eine kugelige Form, eine halbkugelige Form, eine zylindrische Form, eine scheibenförmige Form, eine kegelstumpfförmige Form oder eine pyramidenförmige Form aufweisen. In dem Fall, in dem der Schuh eine teilkugelige, ballige Form aufweist, die im Folgenden beschrieben wird, wird angestrebt, einen zylindrischen Rohling mit einem Durchmesser zu verwenden, der kleiner als ein Außendurch messer des Endprodukts des Schuhs ist, (im Folgenden als „fertiger Schuh" bezeichnet) und der eine Höhe aufweist, die größer als die des fertigen Schuhs ist, um einen Schmiedevorgang bei einem relativ niedrigen Schmiedeverhältnis durchzuführen. Der Rohling kann entsprechend irgendwelchen Verfahren vorbereitet werden. Beispielsweise kann der Rohling durch Gießen, Pressen eines Plattenelements durch eine Presse oder Schneiden eines langen zylindrischen Elements vorbereitet werden. In dem Fall, in dem der Rohling die oben beschriebene zylindrische Form aufweist, wird der zylindrische Rohling zuerst durch Extrudieren eines Knüppels mit einer bestimmten Form aus einer Aluminiumlegierung, die man durch Gießen erhält, und die eine bestimmte Zusammensetzung aufweist, Ziehen des Knüppels zur Schaffung eines strangförmigen Elements mit einem bestimmten Durchmesser und dann durch Schneiden mittels einer Abtrennmaschine oder einer Säge des strangförmigen Elements in Stücke mit jeweils einer bestimmten Länge vorbereitet. Der beim Hauptschmiedeschritt verwendete Rohling wird vorzugsweise einer Anlassbehandlung zum Erleichtern des beim Rohling in dem Hauptschmiedeschnitt durchgeführten Schmiedevorgangs und zum Erhalten eines rohgeformten Schuhvorläufers, der gute Eigenschaften aufweist, zum Beispiel eine hohe Maßgenauigkeit, unterworfen. Die Anlassbedingung ändert sich in Abhängigkeit von der Aluminiumlegierung des Rohlings. Zum Anlassen des Rohlings wird der Rohling bei einer Temperatur von etwa 300–420°C eine bestimmte zeitlang gehalten, und dann einer langsamen Abkühlung, wie zum Beispiel einer Luftabkühlung oder einer Ofenabkühlung, unterworfen.
Sowohl der Hauptschmiedeschritt als auch der maßgenaue Schmiedeschritt können in einem heißen oder einem kalten Zustand durchgeführt werden. In dem Fall, in dem das Schmiedeverhältnis relativ hoch ist, wird vorzugsweise das Heißschmieden verwendet, um eine Rissbildung der Oberfläche des Schuhs zu vermeiden. Wenn das Schmiedeverhältnis relativ gering ist, wird vorzugsweise das Kaltschmieden verwendet. Der durch das Kaltschmieden erhaltene Gegenstand weist eine hohe Maßgenauigkeit und einen guten Oberflächenzustand auf. Weiter kann das Kaltschmieden auf einfache und wirtschaftliche Weise ohne Erwärmen durchgeführt werden. Bei dem Hauptschmiedeschritt und dem maßgenauen Schmiedeschritt wird statt einem freien Schmiedevorgang vorzugsweise ein Schmiedevorgang mit einer geschlossenen Form, die eine plastische Verformung innerhalb des Hohlraums der Formenanordnung bewirkt, verwendet, um einen geschmiedeten Gegenstand mit einem hohen Genauigkeitsgrad hinsichtlich der Form und den Abmessungen zu erhalten.
Der thermische Vergütungsschritt wird durchgeführt, um die Festigkeit und Härte des beispielsweise aus der Aluminiumlegierung hergestellten Schuhs zu erhöhen. Die in dem thermischen Vergütungsschritt durchgeführte thermische Vergütung umfasst zum Beispiel eine T4 Behandlung, bei der der rohgeformte Schuhvorläufer einer natürlichen Alterung durch eine Lösungswärmebehandlung unterworfen wird, eine T6 Behandlung, bei der der rohgeformte Schuhvorläufer einer künstlichen Alterungshärtungsbehandlung, nachdem er der Lösungswärmebehandlung unterworfen wurde, unterworfen wird und eine T4 Behandlung, bei der der rohgeformte Schuh vorläufer einer Stabilisierungsbehandlung unterworfen wird, die im Folgenden beschrieben wird, nachdem er der Lösungswärmebehandlung unterworfen wurde. Die Festigkeit und Härte des Schuhs werden entscheidend durch die thermische Vergütungsbehandlung erhöht. Die T4, T6 und T7 Behandlungen sind in der JIS H0001 spezifiziert.
Die Ausbildung des maßgenauen Schuhs ist nicht notwendigerweise die gleiche wie die des fertigen Schuhs, der in den Taumelscheibenkompressor eingebaut ist. Der maßgenaue Schuh nach dem maßgenauen Schmiedeschritt kann einer Oberflächenbehandlung, wie z.B. einer autokatalytischen Nickelbeschichtung unterworfen werden. In diesem Fall ist die Form des maßgenauen Schuhs nicht die gleiche wie die des fertigen Schuhs, der der Oberflächenbehandlung unterworfen wurde. Die Form des maßgenauen Schuhs bezieht sich auf eine Form des Grundkörpers aus der Aluminiumlegierung, wobei der Grundkörper einen wesentlichen Teil des Schuhs darstellt und nicht einen Beschichtungsfilm oder eine auf seiner Oberfläche ausgebildete Schicht umfasst. Der maßgenaue Schuh kann einem Schleifen zur geringen Größenanpassung nach dem maßgenauen Schmiedeschritt unterworfen werden. In diesem Fall ist die Form des Grundkörpers des maßgenauen Schuhs nicht die gleiche wie die des Grundkörpers des fertigen Schuhs, der dem größenanpassenden Schleifvorgang unterworfen wurde. Ziel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, eine schnelle Größenanpassung zum Beispiel durch Schleifen zu erreichen, um dadurch die Herstellungskosten des Schuhs zu vermindern. Solange das Ziel erreicht wird, sind eine geringe Differenz zwischen der Form des maß genauen Schuhs nach dem maßgenauen Schmiedeschritt und der Form des fertigen in den Kompressor eingebauten Schuhs nicht für die Durchführung des vorliegenden Verfahrens wichtig. Die Form des maßgenauen Schuhs ist der des Grundkörpers des fertigen in den Kompressor eingebauten Schuhs ziemlich ähnlich.
Der rohgeformte Vorläufer des Schuhs gemäß der obigen Art (1) weist eine höhere Ähnlichkeit der Form mit dem maßgenauen Schuh als der Rohling auf. Bei dem vorliegenden Verfahren wird der Rohling im Hauptschmiedeschritt in den rohgeformten Schuhvorläufer mit einer Form geformt, die der des maßgenauen Schuhs sehr ähnlich ist, und der im Hauptschmiedeschritt erhaltene rohgeformte Schuhvorläufer wird nach dem thermischen Vergütungsschritt dem maßgenauen Schmiedeschritt unterworfen, bei dem das Schmiedeverhältnis niedriger als in dem Hauptschmiedeschritt ist. In dem maßgenauen Schmiedeschritt wird bei dem rohgeformten Schuhvorläufer nämlich der restliche Schmiedevorgang bewirkt, um den maßgenauen Schuh zu schaffen. Da die Festigkeit und Härte des Schuhs, nachdem der Schuh der thermischen Vergütungsbehandlung unterworfen wurde, erhöht sind, ist es schwierig, bei dem Schuh einen Schmiedevorgang zu bewirken, bei dem das Schmiedeverhältnis relativ hoch ist, bei dem das Kaltschmieden bei dem maßgenauen Schmiedeschritt verwendet wird. Unter dieser Voraussetzung ist das Verfahren gemäß der oben genannten Art (1) wirkungsvoll. Bei dem Hauptschmiedeschritt wird ein wesentlicher Teil des Schuhs geformt. Der maßgenaue Schmiedeschritt kann als ein „Größenschmieden"-Schritt bezeichnet werden.
Das Schmiedeverhältnis des rohgeformten Schuhvorläufers in Bezug auf den maßgenauen Schuh wird wie folgt definiert. Der Schuh wird von dem zylindrischen Rohling durch Durchführen des Hauptschmiedeschritts und des maßgenauen Schmiedeschritts, dem geschlossenen Formschmieden im kalten Zustand, hergestellt, wobei das Schmiedeverhältnis durch das Verhältnis der Höhe des rohgeformten Schuhvorläufers zur Höhe des maßgenauen Schuhs definiert wird. Wenn die Höhe des maßgenauen Schuhs 100% darstellt, wird das Schmiedeverhältnis des rohgeformten Schuhvorläufers (100 × Verhältnis der Höhe des rohgeformten Schuhvorläufers zur Höhe des maßgenauen Schuhs) vorzugsweise in einem Bereich von 101–110% gehalten. Wenn das Schmiedeverhältnis des rohgeformten Schuhvorläufers in den genannten Bereich fällt, kann der rohgeformte Schuhvorläufer in den maßgenauen Schmiedeschritt zu dem maßgenauen Schuh mit einem hohen Grad der Abmessungsgenauigkeit geschmiedet werden. Das Schmiedeverhältnis des zylindrischen Rohlings (100 × Verhältnis der Höhe des zylindrischen Rohlings zur Höhe des maßgenauen Schuhs) wird vorzugsweise in einem Bereich von 105–140% gehalten.

(2) Ein Verfahren entsprechend der obigen Art (1), wobei der Hauptschmiedeschritt mehrere Unterschmiedeschritte umfasst. In dem Fall, in dem der Rohling sehr stark geschmiedet werden muss oder der Rohling in eine komplizierte Form mittels des Kaltschmiedens geschmiedet werden muss, kann es insbesondere schwierig sein, eine wirksame plastische Verformung des Materials innerhalb des Hohlraums der Formanordnung zu erreichen, wodurch eine Qualitätsverminderung (z.B. einer Abmessungsgenauigkeit) des erhaltenen Gegenstandes bewirkt wird. Wenn der Schmiedevorgang des Rohlings in diesem Fall in mehreren Schritten unter Verwendung verschiedener Formanordnungen durchgeführt wird, kann der Schmiedegrad des Rohlings in jedem Schritt gering gehalten werden, sodass der geschmiedete Gegenstand eine hohe Abmessungsgenauigkeit aufweist und frei von irgendwelchen Fehlern ist. Das Verfahren gemäß der obigen Art (2), bei dem der Hauptschmiedeschritt mehrere Unterschmiedeschritte umfasst, erlaubt eine einfache Herstellung des rohgeformten Schuhvorläufers mit guten Eigenschaften, z.B. einer hohen Abmessungsgenauigkeit.
(3) Ein Verfahren gemäß der obigen Art (2) umfasst weiter einen Anlassschritt, der mindestens nach einem der mehreren Unterschmiedeschritte mit Ausnahme eines letzten der mehreren Unterschmiedeschritte durchgeführt wird. Der geschmiedete Gegenstand neigt zu einer Werkstückhärtung (Spannungshärtung), wenn das Schmiedeverhältnis hoch ist, insbesondere, wenn das Kaltschmieden verwendet wird, wodurch der folgende Schmiedevorgang schwierig wird. In diesem Fall wird der geschmiedete Gegenstand einer Anlassbehandlung unterworfen, sodass der Gegenstand weich wird, um dadurch den folgenden Schmiedevorgang zu erleichtern. Die Anlassbehandlung in dem Anlassschritt wird zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schmiedeschritten durchgeführt und als ein Zwischenanlassen bezeichnet. Das Material des Gegenstandes wird durch das Zwischenanlassen erweicht, wodurch die Wiederherstellung, bei der Gitter fehler aufgrund einer Fehlanordnung in dem vorhergehenden Schmiedevorgang aufgehoben oder gerichtet werden, unterstützt wird. Das vorliegende Verfahren gemäß der Art (3), bei der der Anlassschritt nach mindestens einem der mehreren Unterschmiedeschritten des Hauptschmiedeschritts durchgeführt wird, ermöglicht einen Schmiedevorgang mit einem relativ hohen Schmiedeverhältnis. Die Bedingung, bei der die Anlassbehandlung durchgeführt wird, ändert sich in Abhängigkeit von der Art der Aluminiumlegierung. Wenn die Anlassbehandlung in einem Chargenofen durchgeführt wird, wird der Schuh bei etwa 300–430°C etwa 2–4 Stunden lang gehalten. Wenn die Anlassbehandlung in einem kontinuierlichen Ofen durchgeführt wird, wird der Schuh bei einer Temperatur in der Nähe von 500°C einige zehntel Sekunden gehalten und dann allmählich abgekühlt.
(4) Ein Verfahren gemäß der obigen Arten (2), bei dem ein Anlassschritt nicht zwischen zwei aufeinanderfolgenden der mehreren Unterschmiedeschritte durchgeführt wird. Wenn der Schuh der oben beschriebenen Anlassbehandlung unterworfen wird, ist eine bestimmte Zeitdauer zum Anlassen erforderlich. Die Anlassbehandlung erfordert weiter eine Ausrüstung, wie z.B. einen Wärmeofen und eine Energiequelle zum Erwärmen des Schuhs, wodurch sich die Herstellungskosten des Schuhs erhöhen. Daher wird die Anlassbehandlung nicht durchgeführt, um die Herstellungskosten des Schuhs zu vermindern, solange der Schmiedevorgang wirksam ohne den Anlassvorgang durchgeführt werden kann. Das Verfahren entsprechend der Art (4) gestattet somit eine wirtschaftliche Herstellung des Schuhs.
(5) Ein Verfahren der obigen Arten (2), bei denen mehrere Unterschmiedeschritte einen ersten Unterschmiedeschritt umfassen, der bei dem Rohling zum Erhalten eines Zwischenschuhs durchgeführt wird, dessen Ähnlichkeit bezüglich der Form zu dem maßgenauen Schuh geringer als die des rohgeformten Schuhvorläufers ist und einem zweiten Unterschmiedeschritt, bei dem der Zwischenschuh zu dem rohgeformten Schuhvorläufer geschmiedet wird.

Bei dem Verfahren nach der Art (5) besteht der Hauptschmiedeschritt aus zwei Unterschmiedeschritten. Der Hauptschmiedeschritt würde kompliziert, wenn er eine große Anzahl von Unterschmiedeschritten enthalten würde. Es wird daher angestrebt, die Anzahl der Unterschmiedeschritte zu vermindern, wenn das Schmiedeverhältnis in dem Hauptschmiedeschritt relativ gering ist, oder wenn der Rohling eine Form aufweist, die eine relativ einfache Ausbildung des rohgeformten Schuhvorläufers erlaubt. Entsprechend erlaubt das vorliegende Verfahren nach der obigen Art (5), bei dem der Hauptschmiedeschritt aus zwei Unterschmiedeschritten besteht, eine relativ einfache und wirtschaftliche Herstellung des Schuhs.
Der Zwischenschuh nach der obigen Art (5) weist eine geringere Ähnlichkeit der Form zu dem maßgenauen Schuh als der rohgeformte Schuhvorläufer auf. Das Schmiedeverhältnis des Zwischenschuhs in Bezug auf den maßgenauen Schuh wird in gleicher Weise wie oben in Bezug auf die Art (1) beschrieben definiert. Bei der obigen Art (1) wird das Schmiedeverhältnis des rohgeformten Schuhvorläufers in Bezug auf den maßgenauen Schuh durch das Verhältnis der Höhe des rohgeformten Schuhvorläufers zur Höhe des maßgenauen Schuhs wiedergegeben, wobei der Schuh aus dem zylindrischen Rohling durch Durchführen des Hauptschmiedeschrittes (d.h., den zwei Unterschmiedeschritten) und dem maßgenauen Schmiedeschritt und dem Kaltschmieden in der geschlossenen Form hergestellt wird. Wenn die Höhe des maßgenauen Schuhs 100% beträgt, beträgt das Schmiedeverhältnis des rohgeformten Schuhvorläufers (100 × Verhältnis der Höhe des rohgeformten Schuhvorläufers in Bezug auf die Höhe des maßgenauen Schuhs) und wird vorzugsweise in dem Bereich von etwa 101–110%, wie oben beschrieben, gehalten, während das Schmiedeverhältnis des zylindrischen Rohlings (100 × Verhältnis der Höhe des zylindrischen Rohlings zur Höhe des maßgenauen Schuhs) vorzugsweise in dem Bereich von etwa 105–140% gehalten wird, wie oben beschrieben. Das Schmiedeverhältnis des Zwischenschuhs (100 × Verhältnis der Höhe des Zwischenschuhs zu der Höhe des maßgenauen Schuhs) wird vorzugsweise in einem mittleren Bereich zwischen den oben beschriebenen zwei Bereichen, nämlich in einem Bereich von etwa 105–115% gehalten.

(6) Verfahren nach der obigen Art (5), weiter umfassend einen zwischen dem ersten und dem zweiten Unterschmiedeschritt durchgeführten Anlassschritt zum Anlassen des Zwischenschuhs. Die vorliegende Erfindung nach der Art (6) weist die oben beschriebenen Vorteile in Bezug auf die obige Art (3) auf. Entsprechend dem vorliegenden Verfahren nach der Ausführungsform (6), bei der der Anlassschritt zwischen dem ersten und zweiten Unterschmiedeschritt des Hauptschmiedeschritts durchgeführt wird, ermöglicht einen Schmiedevorgang bei einem relativ hohen Schmiedeverhältnis. Die Anlassbedingung ist ähnlich der oben in Bezug auf die obige Ausführungsform (3) beschriebene.
(7) Ein Verfahren nach der Ausführungsform (5), wobei ein Anlassen nicht zwischen dem ersten und zweiten Unterschmiedeschritt erfolgt. Aus den gleichen, wie oben unter Bezug auf die Ausführungsform (4) beschriebenen Gründen wird bei dem vorliegenden Verfahren nach der Ausführungsform (7), bei der der Anlassschritt nicht zwischen dem ersten und zweiten Unterschmiedeschritt erfolgt, eine wirtschaftliche Herstellung des Schuhs erreicht.
(8) Verfahren nach irgendeinem der obigen Ausführungsformen (1)–(7), weiter umfassend einen maßgenauen Schleifschritt, der bei dem maßgenauen Schuh nach dem maßgenauen Schmiedeschritt durchgeführt wird. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst den maßgenauen Schmiedeschritt zum Verbessern der Dimensionsgenauigkeit des Schuhs. Der maßgenaue Schuh weist eine sehr kleine Abweichung zu der fertigen Größe infolge der bei dem maßgenauen Schmiedeschritt bewirkten Rückverformung auf. Das vorliegende Verfahren gemäß der Ausführungsform (8), wobei der maßgenaue Schleifschritt bei dem nach dem maßgenauen Schmiedeschritt erhaltenen maßgenauen Schuh zur Herstellung des Schuhs durchgeführt wird, ist wirksam, um einen Schuh mit einer besonders hohen Dimensionsgenauigkeit herzustellen.
(9) Ein Verfahren gemäß irgendeinem der obigen Ausführungsformen (1)–(7), wobei der maßgenaue Schleifschritt nicht bei dem maßgenauen Schuh nach dem maßgenauen Schmiedeschritt durchgeführt wird. Bei der Durchführung des maßgenauen Schmiedeschritts weist der maßgenaue Schuh eine Dimensionsgenauigkeit auf, die in Anbetracht der allgemeinen Anforderungen für den Schuh annehmbar ist. Wenn der Schuh keine besonders hohe Maßgenauigkeit aufweisen muss, kann der Schuh wirksam bei niedrigen Kosten gemäß dem vorliegenden Verfahren der Ausführungsform (9) hergestellt werden, wobei der maßgenaue Schleifschritt nicht bei dem maßgenauen Schuh durchgeführt wird.
(10) Ein Verfahren nach einem der obigen Ausführungsform (1)–(9), weiter umfassend einen an einem Teil des Rohlings vor dem Hauptschmiedeschritt durchgeführten Teilverformungsschritt. Wenn der Rohling dem Teilverformungsschritt zur Ausbildung eines Teils des Schuhs vor dem Hauptschmiedeschritt unterworfen wird, welcher Teil eine komplizierten Form aufweist, können die folgenden Schmiedevorgänge im Hauptschmiedeschritt und dem maßgenauen Schmiedeschritt leicht durchgeführt werden, wodurch man eine größere Dimensionsgenauigkeit des erhaltenen Schuhs erhält. Der oben erwähnte vor dem Hauptschmie deschritt gebildete Teil wird als Bezug zur Durchführung verschiedener Arbeitsvorgänge in den folgenden Schritten verwendet, wie z.B. dem Hauptschmiedeschritt und dem maßgenauen Schmiedeschritt, wodurch man eine höhere Dimensionsgenauigkeit des erhaltenen Schuhs erhält. Das vorliegende Verfahren nach der Ausführungsform (10), bei dem der Hauptschmiedeschritt an dem teilweise geformten Rohling durchgeführt wird, ist somit von Vorteil. Der Teilverformungsschritt wird nach irgendwelchen bekannten Verfahren, wie z.B. einem Bearbeiten, einem Pressen und einem Schmieden durchgeführt. Um den Teilverformungsschritt schnell durchzuführen, wird bevorzugt, das Pressen oder das Schmieden zu verwenden.
(11) Ein Verfahren nach irgendeinem der obigen Ausführungsformen (1)–(10), wobei der Schuh für den Taumelscheibenkompressor einen flachen Abschnitt mit einer mit der Taumelscheibe in gleitender Berührung stehenden allgemein flachen Oberfläche und einen Teilkugelabschnitt mit einer mit dem Kolben in gleitender Berührung stehenden teilkugelförmigen Fläche umfasst.

Die Form des gemäß der Erfindung hergestellten Schuhs ist nicht besonders begrenzt. Da der Schuh zwischen der Taumelscheibe und dem Kolben in dem Taumelscheibenkompressor angeordnet ist, hat der Schuh eine teilkugelförmige, ballige Form, die in der Ausführungsform (11) beschrieben ist. Insbesondere ist es erforderlich, eine Veränderung der Genauigkeit der Form des flachen Abschnitts des Schuhs und des teilkugelförmigen Abschnitts des Schuhs zu verhindern, die jeweils als Gleitfläche dienen, oder eine Änderung in einer positionsmäßigen Beziehung zwischen dem flachen Abschnitt und dem teilkugelförmigen Abschnitt zu verhindern, d.h. mit anderen Worten der Höhe des Schuhs. Gemäß dem vorliegenden Verfahren ist es möglich, einen Schuh mit einer hohen Dimensionsgenauigkeit herzustellen, wobei insbesondere vorteilhaft der teilkugelförmige, ballige Schuh erzeugt werden kann.
Der teilkugelförmige, ballige Schuh mit einer im Wesentlichen kugelförmigen Oberfläche zum Eingriff mit dem Kolben und einer im Wesentlichen flachen Oberfläche zum Eingriff mit der Taumelscheibe wird allgemein als ein halbkugelförmiger Schuh bezeichnet. Die flache Fläche kann leicht von einer tatsächlichen flachen Fläche abweichen, während die kugelförmige Fläche ein wenig von einer tatsächlichen kugelförmigen Fläche abweichen kann, um die Gleiteigenschaften zu verbessern. Allgemein ist die Größe des für den Kompressor mit variabler Verdrängung verwendeten Schuhs kleiner als eine Halbkugel, während die Größe des Schuhs für den Kompressor mit fester Verdrängung größer als die Halbkugel ist. Da die Halbkugelflächen eines Schuhpaares, die mit gegenüberliegenden Seiten der Taumelscheibe des Kompressors mit variabler Verdrängung in Eingriff stehen, im Wesentlichen an der gleichen Kugelfläche angeordnet sein müssen, wird die Größe jedes Schuhpaares kleiner als die entsprechende Hälfte der Dicke der Taumelscheibe ausgebildet. Die Größe des für einen Kompressor fester Verdrängung verwendeten Schuhs ist ein wenig größer als die Halbkugel, um eine Verminderung der Gleitflächenzone zu verhindern, auch wenn die flache Fläche des Schuhs verschlissen ist.
Der Ausdruck „halbkugelförmiger, balliger Schuh" ist den obigen zwei Schuharten gemeinsam.

(12) Ein Verfahren nach der obigen Ausführungsform 11, wobei der Schuh für den Taumelscheibenkompressor einen flachen Abschnitt mit einer allgemein ringförmigen flachen Oberfläche mit einer in einem im Wesentlichen mittleren Abschnitt von ihr ausgebildeten Aussparung, die mit der Taumelscheibe in gleitender Berührung steht, und einen Teilkugelabschnitt mit einer teilkugelförmigen Oberfläche, die mit dem Kolben in gleitender Berührung steht, umfasst, wobei die Aussparung in dem Teilverformungsschritt ausgebildet wird. Der flache Abschnitt des Schuhs, der in gleitender Berührung mit der Taumelscheibe steht, wird einer harten Betriebsbedingung unterworfen, da sich die Taumelscheibe mit einer relativ hohen Geschwindigkeit dreht. Daher ist der flache Abschnitt des Schuhs an seinem radial äußeren Abschnitt so geneigt, dass ein Spiel mit einem keilförmigen Querschnitt zwischen dem geneigten Abschnitt des flachen Abschnitts und der Taumelscheibe ausgebildet wird, wenn der Schuh mit der Taumelscheibe in Eingriff tritt. Dieser geneigte Abschnitt dient zur Einführung eines Schmieröls zwischen die Gleitflächen des Schuhs und der Taumelscheibe. Zur weitern Verbesserung der Schmiereigenschaft zwischen den Gleitflächen des Schuhs und der Taumelscheibe ist der flache Abschnitt mit einer Aussparung an seinem mittleren Abschnitt ausgebildet, um das Schmieröl aufzunehmen. Wenn eine derartige Aussparung in dem Hauptschmiedeschritt ausgebildet wird, wird die plastische Verformung des Materials behindert, wodurch es schwierig wird, den flachen Abschnitt mit der gewünschten Form auszubilden. Wenn die Aussparung in dem oben beschriebenen Teilverformungsschritt vor dem Hauptschmiedeschritt durchgeführt wird, kann der flache Abschnitt mit der gewünschten Form in dem folgenden Hauptschmiedeschritt und dem maßgenauen Schmiedeschritt ausgebildet werden. Beim Schmieden des Rohlings zu dem halbkreisförmigen, balligen Schuh wird angestrebt, dass der Rohling an einem mittleren Teil des Hohlraums der Formenanordnung angeordnet ist. Wenn die an dem mittleren Abschnitt des flachen Abschnitts in dem Teilverformungsschritt ausgebildete Aussparung zum Positionieren des Rohlings relativ zu der Formenanordnung verwendet wird, sodass der Rohling an dem mittleren Abschnitt des Hohlraums angeordnet ist, wird eine gleichförmige isotrope plastische Verformung des Materials in dem Hohlraum bewirkt, wodurch man eine höhere Dimensionsgenauigkeit des Schuhs erreicht. Das vorliegende Verfahren nach der Ausführungsform (12) bezieht sich auf den halbkugelförmigen, balligen Schuh mit einer am mittleren Abschnitt des flachen Abschnitts ausgebildeten Aussparung und weist die oben beschriebenen Vorteile auf.
(13) Ein Verfahren nach einem der obigen Ausführungsformen (1)–(12), wobei der Hauptschmiedeschritt und der maßgenaue Schmiedeschritt jeweils mittels Kaltschmieden durchgeführt wird.

Wie oben ausgeführt, erreicht man mit dem Kaltschmieden für den fertigen Gegenstand eine hohe Dimensionsgenauigkeit und einen guten Oberflächenzustand.
Weiter kann das Kaltschmieden in einfacher und wirtschaftlicher Weise ohne Erwärmen durchgeführt werden. Gemäß dem vorliegenden Verfahren entsprechend der Ausführungsform (13), bei dem der Hauptschmiedeschritt und der maßgenaue Schmiedeschritt mittels Kaltschmieden durchgeführt wird, erreicht man die obigen Vorteile.

(14) Ein Verfahren entsprechend einer der obigen Ausführungsformen (1)–(13), wobei der thermische Vergütungsschritt bei dem rohgeformten Schuhvorläufer einen Lösungswärmebehandlungsschritt und einen Schritt zur künstlichen Alterungsbehandlung zur Härtebehandlung nach dem Lösungswärmebehandlungsschritt umfasst. Die in dem thermischen Vergütungsschritt durchgeführte thermische Vergütungsbehandlung entsprechend der obigen Ausführungsform (14) entspricht einer in der JIS H0001 spezifizierten T6 Behandlung. Die T6 Behandlung wird durchgeführt, um dem Gegensand die maximale Festigkeit und Härte zu geben. Bei dem vorliegenden Verfahren nach der Ausführungsform (14), bei dem die T6 Behandlung in dem thermischen Vergütungsschritt verwendet wird, weist der herzustellende Schuh eine beträchtlich hohe Härte und Festigkeit auf. Bei de Lösungswärmebehandlung gemäß der Ausführungsform (14) wird der Schuh in einem Wärmeofen bei etwa 490°C für eine Zeit von 0,5 Stunden bis 6 Stunden gehalten, und dann schnell auf Raumtemperatur abgekühlt. Bei der künstlichen Alterungsbehandlung wird der Schuh in dem Ofen bei etwa 180°C für 2–6 Stunden gehalten.
(15) Ein Verfahren nach einem der obigen Ausführungsformen (1)–(13), wobei der thermische Vergütungsschritt bei dem rohgeformten Schuhvorläufer einen Lösungswärmebehandlungsschritt und einen Schritt zur Überalterungsbehandlung, die über den Bedingungen einer künstlichen Alterungsbehandlung zur Härtebehandlung erfolgt, umfasst, wobei die maximale Härte erhalten wird und die nach dem Lösungswärmebehandlungsschritt durchgeführt wird.

Die bei dem thermischen Vergütungsschritt entsprechend der obigen Ausführungsform (15) durchgeführte thermische Vergütung entspricht einer in der JIS H0001 spezifizierten T7 Behandlung. Die Dimensionsstabilität des Schuhs, der der T7 Behandlung unterworfen wurde, wird verbessert, obwohl die Festigkeit und Härte des Schuhs ein wenig abnehmen. Das vorliegende Verfahren gemäß der Ausführungsform (15) erlaubt daher die Herstellung des Schuhs mit einem hohen Grad einer stabilen Dimensionsgenauigkeit. Bei der Lösungswärmebehandlung entsprechend der obigen Ausführungsform (15), wird der Schuh in dem Wärmeofen bei etwa 490°C für eine Zeit von 0,5 Stunden bis 6 Stunden gehalten und dann schnell auf Raumtemperatur abgekühlt. Bei der Überalterungsbehandlung wird der Schuh in dem Wärmeofen bei etwa 200°C 3 bis 6 Stunden lang gehalten. Die Überalterungsbehandlung gemäß der Ausführungsform (15) wird ebenfalls als „Stabilisierungsbehandlung" bezeichnet. In dieser Beschreibung wird der Ausdruck „Stabilisierungsbehandlung" verwendet.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile sowie die technische und industrielle Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Beschreibung gegenwärtig bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung besser verstanden und erkannt, wenn man die beigefügten Zeichnungen hinzuzieht. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht eines Taumelscheibenkompressors mit dem erfindungsgemäßen Schuh;
2 eine Schnittansicht des Schuhs von 1;
3 ein Fließbild zur Darstellung der Verfahrensschritte zur Herstellung des Schuhs gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zusammen mit den Querschnittsformen des Schuhs in einigen Verfahrensschritten;
4 eine Schnittansicht zur schematischen Darstellung des Teilverformungsschritts;
5 eine Schnittansicht zur schematischen Darstellung des ersten Unterschmiedeschritts;
6 eine Schnittansicht zur schematischen Darstellung des zweiten Unterschmiedeschritts;
7 eine Schnittansicht zur schematischen Darstellung des maßgenauen Schmiedeschritts; und
8A bis 8C Fließbilder zur Darstellung der Verfahrensschritte zur Herstellung des Schuhs gemäß veränderter Ausführungsformen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen für einen in einem Taumelscheibenkompressor, der in einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs verwendet wird, eingebauten Schuhs beschrieben. In der folgenden Beschreibung werden der Aufbau des Taumelscheibenkompressors, die Form und Struktur des Schuhs und das Verfahren zur Herstellung des Schuhs in dieser Reihenfolge erläutert.
In 1 ist ein Taumelscheibenkompressor dargestellt, in den der erfindungsgemäße Schuh eingebaut ist. In 1 bezeichnet Bezugszeichen 10 einen Zylinderblock mit mehreren Zylinderbohrungen 12, die sich in axialer Richtung erstrecken, sodass die Zylinderbohrungen 12 längs eines Kreises angeordnet sind, dessen Mitte auf einer Mittellinie des Zylinderblocks 10 liegt. Allgemein mit 14 bezeichnete Einkopfkolben (im Folgenden als „Kolben 14" bezeichnet) sind hin- und herbewegbar in den entsprechenden Zylinderbohrungen 12 aufgenommen. An einer der axial gegenüberliegenden Endflächen des Zylinderblocks 10 (linke Endfläche in 1, die im Folgenden als „vordere Endfläche" bezeichnet wird) ist ein vorderes Gehäuse 16 angebracht. An der anderen Endfläche (die rechte Endfläche in 1, die im Folgenden als „hintere Endfläche" bezeichnet wird), ist ein hinteres Gehäuse 18 ü ber eine Ventilplatte 20 angebracht. Das vordere Gehäuse 16, das hintere Gehäuse 18 und der Zylinderblock 10 bilden eine Gehäuseanordnung des Taumelscheibenkompressors. Das hintere Gehäuse 18 und die Ventilplatte 20 bilden zusammen eine Saugkammer 22 und eine Auslasskammer 24, die mit einem Kühlmittelkreislauf (nicht dargestellt) durch einen Einlass 26 bzw. einen Auslass 28 verbunden sind. Die Ventilplatte 20 weist Ansaugöffnungen 32, Ansaugventile 34, Auslassöffnungen 36 und Auslassventile 38 auf.
Eine Welle 50 ist in dem Zylinderblock 10 und dem vorderen Gehäuse 16 so angeordnet, dass die Rotationsachse der Welle 50 mit der Mittellinie des Zylinderblocks 10 ausgerichtet ist. Die Welle 50 wird an ihren gegenüberliegenden Endabschnitten von dem vorderen Gehäuse 16 bzw. dem Zylinderblock 10 über entsprechende Lager gelagert. Der Zylinderblock 10 weist eine in seinem mittlern Abschnitt ausgebildete mittlere Lageröffnung 56 auf, und das Lager ist in dieser mittleren Lageröffnung 56 zum Lagern der Welle 50 an ihrem hinteren Endabschnitt angeordnet. Der vordere Endabschnitt der Welle 50 ist über eine Kupplung, z.B. eine elektromagnetische Kupplung, mit einer äußeren Antriebsquelle (nicht dargestellt) in Form eines Motors des Kraftfahrzeugs verbunden. Beim Betrieb des Kompressors ist die Welle 50 über die Kupplung mit dem Fahrzeugmotor so verbunden, dass die Welle 50 um ihre Achse gedreht wird.
Die Welle 50 trägt eine Taumelscheibe 60 so, dass die Taumelscheibe 60 axial bewegbar und relativ zu der Welle 50 schwenkbar ist. Die Taumelscheibe 60 weist eine mittlere Öffnung 61 auf, durch die sich die Welle 50 erstreckt. Die Innenabmessung der mittleren Öffnung 61 nimmt in einer vertikalen Richtung in 1 von dem mittleren Abschnitt in Richtung jeder der axial gegenüberliegenden Enden allmählich zu und die Querschnittsform der mittleren Öffnung 61 ist an jedem der gegenüberliegenden Enden erweitert. An der Welle 50 ist ein Drehelement 62 als Drehübertragungselement befestigt, das mit dem vorderen Gehäuse 60 über ein Drucklager 64 in Eingriff steht. Die Taumelscheibe 60 dreht sich mit der Welle 50 mittels eines Gelenkmechanismus 66 während der Drehung der Welle 50. Der Gelenkmechanismus 66 führt die Taumelscheibe 60 bei ihren axialen Schwenkbewegungen. Der Gelenkmechanismus 66 umfasst ein Paar Lagerarme 67, die an dem Drehelement 62 befestigt sind, Führungsstifte 69, die an der Taumelscheibe 60 ausgebildet sind und gleitbar mit den Führungsöffnungen 68 in den Lagerarmen 67 in Eingriff stehen, die mittlere Öffnung 61 der Taumelscheibe 60 und die äußere Umfangsfläche der Welle 50.
Der obige Kolben 14 umfasst einen mit dem radial äußeren Abschnitt der gegenüberliegenden Flächen der Taumelscheibe 60 in Eingriff stehenden Eingriffsabschnitt 70 und einen einstückig mit dem Eingriffsabschnitt 70 ausgebildeten Kopfabschnitt 72, der in die entsprechende Zylinderbohrung 12 eingepasst ist. Der Kopfabschnitt 72 bei der vorliegenden Ausführungsform ist zur Verminderung des Gewichts des Kolbens 14 hohl ausgebildet. Der Kopfabschnitt 72, die Zylinderbohrung 12 und die Ventilplatte 20 wirken zusammen, um eine Kompressionskammer zu bilden. Der Eingriffsabschnitt 70 steht mit dem radial äußeren Abschnitt der gegenü berliegenden Flächen der Taumelscheibe 60 über ein Paar teilkugelförmiger, balliger Schuhe 76 in Eingriff. Die Schuhe 76 werden im Einzelnen beschrieben.
Die Drehbewegung der Taumelscheibe 60 wird in eine lineare hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 14 durch die Schuhe 76 umgewandelt. Ein Kühlmittelgas in der Ansaugkammer 22 wird in die Druckkammer der Zylinderbohrung 12 durch die Ansaugöffnung 32 und das Ansaugventil 34 angesaugt, wenn sich der Kolben 14 von seinem oberen Todpunkt zu seinem unteren Todpunkt bewegt, d.h., wenn der Kolben 14 einen Ansaughub durchführt. Das Kühlmittelgas in der Kompressionskammer wird durch den Kolben 14 komprimiert, wenn sich der Kolben 14 von seinem unteren Todpunkt zu seinem oberen Todpunkt bewegt, d.h., wenn der Kolben 14 den Kompressionshub durchführt. Das komprimierte Kühlmittelgas in der Kompressionskammer wird in die Auslasskammer 24 durch die Auslasskammer 36 und das Auslassventil 38 ausgegeben. Eine Reaktionskraft wirkt auf den Kolben 14 in axiale Richtung als Ergebnis der Kompression des Kühlmittelgases in der Kompressionskammer. Diese Kompressionsreaktionskraft wird von dem vorderen Gehäuse 16 durch den Kolben 14, die Taumelscheibe 60, das Drehelement 62 und das Drucklager 64 aufgenommen.
Der Zylinderblock 10 weist einen in ihm ausgebildeten Ansaugkanal zur Verbindung zwischen der Auslasskammer 24 und einer Kurbelkammer 86 auf, die zwischen dem vorderen Gehäuse 16 und dem Zylinderblock 10 ausgebildet ist. Der Ansaugkanal 80 ist mit einem zur Steuerung des Drucks in der Kurbelkammer 86 vorgesehenen Solenoid-betriebenen Steuerventil 90 verbunden.
Das Solenoid-betriebene Steuerventil 90 umfasst eine Solenoidwicklung 92. Die der Solenoidwicklung 92 zugeführte elektrische Strommenge wird in Abhängigkeit von der Belastung der Klimaanlage mittels einer nicht dargestellten, prinzipiell durch einen Rechner gebildete Steuereinrichtung gesteuert.
Die Welle 50 weist einen in ihr ausgebildeten Druckausgleichskanal 100 auf. Der Druckausgleichskanal 100 ist an einem seiner gegenüberliegenden Enden zur mittleren Öffnung 56 geöffnet und ist an dem anderen Ende zur Kurbelkammer 86 geöffnet. Die mittlere Lageröffnung 56 steht mit ihrem Boden mit der Ansaugkammer 22 durch eine Verbindungsöffnung 104 in Verbindung.
Bei dem vorliegenden Taumelscheibenkompressor handelt es sich um einen Kompressor mit variabler Verdrängung. Durch Steuern des Drucks in der Kurbelkammer 56 unter Verwendung einer Druckdifferenz zwischen der Auslasskammer 24 als Hochdruckquelle und der Ansaugkammer 22 als Niederdruckwelle wird eine Druckdifferenz zwischen der Druckkammer und dem Druck in der Kurbelkammer 86 geregelt, um die Neigung der Taumelscheibe 60 in Bezug zu einer zur Rotationsachse der Antriebswelle 50 senkechten Ebene zu regeln, um so den hin- und hergehenden Hub (Ansaug- und Kompressionshub) des Kolbens 14 zu verändern, wodurch die Verdrängung des Kompressors eingestellt werden kann. D.h., durch die Erregung und die Endregung der Solenoidwicklung 92 des Solenoid-betriebenen Steuerventils 90 wird die Kurbelkammer 86 wahlweise mit der Auslasskammer 24 verbunden und von ihr getrennt, sodass der Druck in der Kurbelkammer 86 gesteuert wird.
Der Zylinderblock 10 und jeder Kolben 14 bestehen aus einer Aluminiumlegierung. Der Kolben 14 ist an seiner äußeren Umfangsfläche mit einem Fluorharzfilm beschichtet, die eine direkte Berührung der Aluminiumlegierung des Kolbens 14 mit der Aluminiumlegierung des Zylinderblocks 10 verhindert, um ein Fressen zwischen ihnen zu vermeiden, und macht es möglich, das Spiel zwischen dem Kolben 14 und der Zylinderbohrung 12 zu minimieren. Es können für den Zylinderblock 10, den Kolben 14 und den Beschichtungsfilm andere Materialien verwendet werden.
Der Endabschnitt des Eingriffsabschnitts 70 des Kolbens 14, der von dem Kopfabschnitt 72 entfernt ist, weist einen U-förmigen Querschnitt auf. D.h., der Eingriffsabschnitt 70 weist einen Basisabschnitt 124 auf, der den Boden der U-Form bildet, und ein Paar im Wesentlichen paralleler Armabschnitte 120, 122 auf, die sich von dem Basisabschnitt 124 in einer Richtung senkrecht zur Achse des Kolbens 14 erstrecken. Die zwei gegenüberliegenden seitlichen Wände der U-Form des Eingriffsabschnitts 70 weisen einander gegenüberliegende entsprechende Aussparungen 128 auf. Jede dieser Aussparungen 128 wird durch eine teilkugelige innere Oberfläche der Seitenwand gebildet. Die teilkugeligen inneren Oberflächen der Aussparungen 128 sind an der gleichen Kugelfläche angeordnet.
Der Basiskörper der Taumelscheibe 60, der mit den Schuhen 76 in Eingriff steht, ist aus einem Sphäro-kohlenstoffgusseisen gebildet, das allgemein als duktiles Gusseisen bezeichnet wird (FCD 700), wie es in der JIS G5502 spezifiziert ist. Die Taumelscheibe 60 umfasst Gleitflächen 132, 134, die mit den Schuhen 76 in gleitender Berührung stehen. An jedem Abschnitt des Grundkörpers der Taumelscheibe 60, die jede der Gleitflächen 132, 134 bilden, werden ein Aluminiumsprühfilm und ein Schmierfilm in dieser Reihenfolge ausgebildet. Der Schmierfilm wird durch ein synthetisches Harz, in dem MoS₂ und Graphit dispersiert sind, ausgebildet. Der Schmierfilm dient zur Erhöhung der Gleiteigenschaft der Taumelscheibe 60 und des Schuhs 76 durch die Verminderung der Reibung zwischen den Gleitflächen der Taumelscheibe 60 und dem Schuh 76. Der Aluminiumsprühfilm dient zur Aufrechterhaltung der guten Gleiteigenschaften, wobei eine direkte Berührung des Grundkörpers der Taumelscheibe 60 mit dem Schuh 76 verhindert wird, auch wenn der Schmierfilm nicht vorhanden ist oder zum Beispiel infolge von Verschleiß abgetrennt ist.
Wie in 2 gezeigt, weist jeder des Paares der Schuhe 76 eine teilkugelförmige, ballige Form auf und umfasst einen teilkugeligen Abschnitt 136 mit einer allgemein konvexen teilkugelförmigen Fläche und einen flachen Abschnitt 138 mit einer allgemein flachen Fläche. D.h., die flache Fläche 138 ist tatsächlich eine gekrümmte Fläche, die ein wenig konvex ausgebildet ist (z.B. eine konvexe teilkugelförmige Fläche mit einem entscheidend großen Krümmungsradius) und weist eine an ihrem mittleren Abschnitt ausgebildete Aussparung 140 zur Aufnahme eines Schmieröls auf, um die guten Gleiteigenschaften des Schuhs 76 in Bezug auf die Taumelscheibe 60 sicherzustellen. Der flache Abschnitt 138 schafft somit eine ringförmige Gleitflä che, die in gleitender Berührung mit der Taumelscheibe 60 steht. Zwischen dem teilkugeligen Abschnitt 136 und dem flachen Abschnitt 138 ist ein geneigter Abschnitt 142 mit einer geneigten Oberfläche (eine Umfangsfläche eines Kegelstumpfes) ausgebildet, die einen bestimmten Winkel in Bezug auf die flache Fläche des flachen Abschnitts 138 bildet. Die geneigte Fläche 132 dient zur Zuführung des Schmieröls zwischen die Gleitflächen 132, 134 der Taumelscheibe 60 und des flachen Abschnitts 138 von jedem der Schuhe 76, wenn die Schuhe 76 mit der Taumelscheibe 60 gleitend in Eingriff stehen. Die Grenze zwischen der flachen Fläche des flachen Abschnitts 138 und der geneigten Fläche des geneigten Abschnitts 142 und die Grenze zwischen der geneigten Fläche des geneigten Abschnitts 142 und der konvexen teilkugeligen Fläche des teilkugeligen Abschnitts 136 sind abgerundet, sodass sie entsprechend unterschiedliche kleine Krümmungsradien aufweisen. Das Paar Schuhe 76 steht gleitend mit den teilkugelförmigen Innenflächen der Aussparungen 128 des Kolbens 14 an ihren teilkugeligen Abschnitten 136 in Eingriff und steht gleitbar mit dem radial äußeren Abschnitt der gegenüberliegenden Flächen der Taumelscheibe 60 in Eingriff, d.h., die Gleitflächen 132, 134 an ihren flachen Abschnitten 138. D.h., das Paar Schuhe 76 gleitet auf der Taumelscheibe 60 und dem Kolben 14 an ihren flachen Abschnitten 138 bzw. den teilkugeligen Abschnitten 136. Das Paar Schuhe 76 ist so ausgelegt, dass die konvexen teilkugeligen Flächen der teilkugeligen Abschnitte 136 an den gleichen Kugelflächen angeordnet sind. D.h., jeder der Schuhe 76 weist eine teilkugelige, ballige Form auf, deren Größe um einen der halben Dicke der Taumelscheibe 60 entsprechenden Betrag einer Halbkugel kleiner ist.
Der Schuh 76 umfasst einen Grundkörper 146 und einen metallischen Beschichtungsfilm 148, der zur Abdeckung der Oberfläche des Grundkörpers 146 ausgebildet ist. In 2 ist die Dicke des metallischen Beschichtungsfilms 148 zum besseren Verständnis übertrieben dargestellt. Der Grundkörper 146 ist aus einer Al-Si-Legierung (A4032) ausgebildet, deren Hauptbestandteil Aluminium ist, und die ein Verhältnis des Bestandteils von Al zu Si aufweist, das im Wesentlichen dem eutektischen Mischungsverhältnis gleich ist. Es können verschiedene Aluminiumlegierungen für das Material des Grundkörpers des vorliegenden Schuhs verwendet werden. Der metallische Beschichtungsfilm 148 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ein autokatalytischer Nickelbeschichtungsfilm, der eine große Härte und Festigkeit aufweist, um einen Verschleiß des Schuhs 76 zu verhindern und dabei den Schuh 76 gegen Beschädigungen oder Kratzer zu schützen. Die autokatalytische Nickelbeschichtung kann eine Ni-P-Beschichtung, eine Ni-B-Beschichtung oder eine Ni-P-B-W-Beschichtung sein. Der Schuh kann ebenfalls keinen metallischen Beschichtungsfilm 148 aufweisen. Die Art des metallischen Beschichtungsfilms ist nicht besonders begrenzt. Weiter kann der metallische Beschichtungsfilm aus einem einzigen Film oder mehreren gleichen Filmen oder aus unterschiedlichen Filmen bestehen. Der metallische Beschichtungsfilm kann die gesamte Oberfläche oder einen Teil des Grundkörpers bedecken. Anstelle oder zusätzlich zu dem autokatalytischen Nickelbeschichtungsfilm können andere metalli sche Beschichtungsfilme, wie z.B. eine autokatalytische Kobaltbeschichtung mit einer Co-P-Beschichtung und einer harten Chrombeschichtung verwendet werden. Der metallische Beschichtungsfilm 148 kann mit einem Schmierfilm, der ein festes Schmiermittel enthält, bedeckt sein.
Im Folgenden wird das Herstellungsverfahren des Schuhs unter Bezugnahme auf das Fließbild von 3 beschrieben. Wie in 3 gezeigt, weist der Schuh entsprechende unterschiedliche Querschnitte bei unterschiedlichen Zeitpunkten auf, die durch (a) bis (e) in dem Fließbild dargestellt sind.
Der Schuh 76 wird aus einem zylindrischen Knüppel 160 hergestellt. (Streng genommen wird der Grundkörper 146 des Schuhs hergestellt. Zum leichteren Verständnis wird der Ausdruck „Schuh" in der folgenden Beschreibung verwendet). Der Rohling 160 wird aus der oben beschriebenen Al-Si-Legierung (A4032) hergestellt und weist einen kleineren Außendurchmesser als der Schuh 76 und eine größere Höhe als der Schuh 76 auf. Der zylindrische Rohling 160 wird zuerst durch Extrudieren eines aus einer Aluminiumlegierung gebildeten Knüppels hergestellt, die man durch Gießen erhält, und die eine bestimmte Zusammensetzung aufweist und woraufhin dann der Knüppel zu einem strangförmigen Teil mit einem bestimmten Durchmesser gezogen wird, dann das strangförmige Teil angelassen wird, und dann mittels einer Säge das strangförmige Teil in Teile mit jeweils einer bestimmten Länge geschnitten wird. Der erhaltene Rohling 160 wird dann einem Trommelpolieren unterzogen, sodass die Oberfläche des Rohlings glatt ist. Wenn das Schmiedeverhältnis niedrig ist, oder die Oberfläche des mittels der Säge geschnittene Rohlings ausreichend glatt ist, kann das Trommelpolieren zur Verminderung der Herstellungskosten des Schuhs 76 entfallen. Das Schmiedeverhältnis des Schuhs an einem Punkt der Verfahrensschritte wird durch eine Höhe des Schuhs an dem Punkt mit einer Höhe h_p des Schuhs 76 wiedergegeben (d.h., eine Höhe entsprechend dem ausgelegten Wert). Wenn die Höhe des Rohlings 160 h₀ beträgt, liegt das Schmiedeverhältnis des Rohlings 160 in Bezug auf den Schuh 76 bei etwa 1,2, d.h., das Schmiedeverhältnis h₀/h_p liegt bei etwa 120 bei der vorliegenden Ausführungsform.
Der wie oben beschriebene hergestellte Rohling 160 wird einer Teilverformung in einem Teilverformungsschritt 162 zur Ausbildung eines Teils des Schuhs 76 unterworfen, wie dies schematisch in 4 gezeigt ist. D.h., die Aussparung 140 des flachen Abschnitts 138 des Schuhs wird in dem Teilverformungsschritt 162 ausgebildet. Wie in 4 gezeigt, wird die Teilverformung durch eine Presse mit einem Formensatz 170 durchgeführt. Der Formensatz 170 umfasst eine untere Form 166 und einen Stempel 168. Die untere Form 166 weist eine zylindrische Öffnung auf, deren Innendurchmesser im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des Rohlings 160 ist, und deren Tiefe größer als die Höhe des Rohlings 160 ist. Der Stempel 168 wird in die zylindrische Öffnung der unteren Form 166 eingesetzt. Anfangs wird der Rohling 160 in der zylindrischen Öffnung 164 positioniert. Dann wird der Stempel 168 auf den Rohling 160 gedrückt und um eine bestimmte Position abgesenkt, sodass der distale Endabschnitt des Stempels 168 in den Rohling 160 eindringt, um dadurch die Aussparung 140 in dem Rohling 160 auszubilden. Der so erhaltene teilweise verformte Rohling 172 weist eine Höhe auf, die im Wesentlichen gleich der des Rohlings 160 ist.
Der teilweise verformte Rohling 172 wird zu einem Zwischenschuh 178 in einem ersten Unterschmiedeschritt 176 geschmiedet, wie dies schematisch in 5 gezeigt ist. Der erste Unterschmiedevorgang in dem ersten Unterschmiedeschritt 176 wird mittels Kaltschmieden unter Verwendung einer aus einer oberen Form 180 und einer unteren Form 182 bestehenden Formanordnung 184 durchgeführt. Wenn die obere und die untere Form 180, 182 nahe beieinander sind, wird ein Hohlraum, dessen Form im Wesentlichen gleich der des Zwischenschuhs 178 ist, gebildet. An einem mittleren Abschnitt der unteren Form 182 ist ein Vorsprung 186 ausgebildet, der mit der Aussparung 140 des teilverformten Rohlings 172 in Eingriff steht (die Aussparung 140 des Schuhs 76). Der teilweise verformte Rohling 132 wird relativ zur unteren Form 182 so angeordnet, dass der Vorsprung 186 in die Aussparung 140 passt. Aufgrund der Aussparung 140, die in dem Teilverformungsschritt 162 vor den Schmiedeschritten ausgebildet wurde, kann der Rohling 172 in der Formanordnung mit hoher Genauigkeit angeordnet werden, wodurch die plastische Verformung des Materials in dem Hohlraum optimiert wird. Der in dem ersten Unterschmiedeschritt 176 erhaltene Zwischenschuh 178 weist entsprechend keine dimensionalen Abweichungen auf. Die obere Form 180 wird, nachdem der Rohling 172 wie oben beschrieben, angeordnet wurde, abgesenkt, sodass die obere und die untere Form 180, 182 geschlossen werden, um den Rohling 172 zu dem Zwischenschuh 178 zu schmieden. Die obere und die untere Form 180, 182 sind so geformt, dass ein Raum 188 rings um den radial äußeren Abschnitt des Zwischenschuhs 178 gebildet wird, wenn die zwei Formen 180, 182 geschlossen sind. Der Raum 188, der nicht mit Material gefüllt ist, absorbiert oder nimmt Änderungen in der Materialmenge auf. Wenn die Höhe des Zwischenschuhs 178 h₁ beträgt, liegt das Schmiedeverhältnis des Zwischenschuhs 178 in Bezug auf den Schuh 76 bei etwa 1,07, d.h., das Schmiedeverhältnis beträgt h₁/h_p etwa 107% bei der vorliegenden Ausführungsform.
Der wie oben beschrieben erhaltene Zwischenschuh 178 wird dann einer Anlassbehandlung in einem Anlassschritt 190 unterworfen. Bei der Anlassbehandlung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der Zwischenschuh 178 in einem Wärmeofen bei etwa 415°C für etwa drei Stunden lang gehalten, und dann allmählich bei einer Kühlgeschwindigkeit von etwa 25°C/Stunde abgekühlt. Die Anlassbehandlung erleichtert den folgenden Schmiedevorgang in einem zweiten Unterschmiedeschritt, der unten beschrieben wird.
Der Zwischenschuh 178, der der Anlassbehandlung unterworfen wurde, wird in einen rohgeformten Schuhvorläufer 194 in dem zweiten Unterschmiedeschritt geschmiedet, wie in dem Fließbild von 3 bei 192 dargestellt. Ähnlich wie der oben beschriebene erste Schmiedeschritt 176 wird der zweite schematisch in 6 gezeigte Unterschmiedeschritt 192 durch Kaltschmieden unter Verwendung einer Formanordnung 200, bestehend aus einer oberen Form 196 und einer unteren Form 198 durchgeführt. Wenn die obere und die untere Form 196, 198 miteinander verschlossen sind, wird ein Hohlraum gebildet, dessen Form im Wesentlichen gleich der des rohgeformten Schuhvorläufers 194 ist. An einem mittleren Abschnitt der unteren Form 198 ist ein Vorsprung 202 ausgebildet, der dem Vorsprung 186 ähnlich ist, und der mit der Aussparung 140 des Zwischenschuhs 178 in Eingriff steht (die Aussparung 140 des Schuhs 76). Der Zwischenschuh 178 wird relativ zu der unteren Form 198 so angeordnet, dass der Vorsprung 202 in die Aussparung 140 passt. Der Vorteil des Eingriffs des Vorsprung 202 und der Aussparung 140 zur Positionierung des Zwischenschuhs 178, relativ zur unteren Form 198, ist der gleiche, wie der der in Bezug auf den ersten Unterschmiedeschritt 176 beschrieben wurde, und eine genaue Beschreibung kann entfallen. Die obere Form 196 wird abgesenkt, nachdem der Zwischenschuh 178, wie oben beschrieben, positioniert wurde, sodass die obere und untere Form 196, 198 zum Schmieden des Zwischenschuhs 178 zu dem rohgeformten Schuhvorläufer 194 miteinander verschlossen werden. Ähnlich wie die obere und untere Form 180, 182 beim ersten Unterschmiedeschritt 176 sind die obere und die untere Form 196, 198 so ausgebildet, dass ein Raum 204 ringsum den äußeren Abschnitt des rohgeformten Schuhvorläufers 194 ausgebildet wird, wenn die zwei Formen 196, 198 geschlossen sind. Ähnlich wie der Raum 188 ist der Raum 204 nicht mit Material gefüllt und absorbiert oder nimmt Änderungen des Materialbetrages auf. Wenn die Höhe des rohgeformten Schuhvorläufers 194 h₂ beträgt, beträgt das Schmiedeverhältnis des rohgeformten Schuhvorläufers 194 in Bezug auf den Schuh 76 etwa 1,03, d.h., das Schmiedeverhältnis h₂/h_p liegt bei etwa 103% bei der vorliegenden Ausführungsform. Der erste Unterschmiedeschritt 176, der Anlassschritt 190 und der zweite Unterschmiedeschritt 192 bilden zusammen einen Hauptschmiedeschritt 206.
Nach dem Hauptschmiedeschritt 206, d.h., nach dem zweiten Unterschmiedeschritt 192 wird der rohgeformte Schuhvorläufer 194 einer thermischen Vergütungsbehandlung in einem thermischen Vergütungsschritt 210 unterworfen. Da die thermische Vergütung an dem rohgeformten Schuhvorläufer 194 durchgeführt wird, wird die T6 Behandlung verwendet. Bei der T6 Behandlung wird der rohgeformte Schuhvorläufer 194 der künstlichen Alterungshärtungsbehandlung unterworfen, nachdem er der Lösungswärmebehandlung unterworfen wurde. Die Lösungsbehandlung wird so durchgeführt, dass der rohgeformte Schuhvorläufer 194 in einem Wärmeofen bei etwa 490°C etwa eine Stunde lang gehalten wird, und dann schnell auf Raumtemperatur abgekühlt wird. Die künstliche Alterungshärtebehandlung wird so durchgeführt, dass der rohgeformte Schuhvorläufer 194 in einem Wärmeofen bei etwa 180°C für etwa 5 Stunden gehalten wird. Anstelle der T6 Behandlung kann eine T7 Behandlung durchgeführt werden. Bei der T7 Behandlung wird der rohgeformte Schuhvorläufer 194, der der Lösungswärmebehandlung unterworfen wurde, der Stabilisierungsbehandlung unterworfen, bei der der rohgeformte Schuhvorläufer 194 in einem Wärmeofen bei etwa 200°C für etwa 5 Stunden lang gehalten wird.
Der rohgeformte Schuhvorläufer 194, der der thermischen Vergütungsbehandlung unterworfen wurde, wird in einem maßgenauen Schuh 216 in einem maßgenauen Schmiedeschritt 214 geschmiedet. Ähnlich wie bei den Unterschmiedeschritten in dem oben beschriebenen Hauptschmiedeschritt 206 wird der schematisch in 7 gezeigte maßgenaue Schmiedeschritt 214 mittels Kaltschmieden unter Verwendung einer Formanordnung 222, bestehend aus einer oberen Form 218 und einer unteren Form 220 durchgeführt. Wenn die obere und die untere Form 218, 220 miteinander verschlossen sind, wird ein Hohlraum gebildet, dessen Form im Wesentlichen gleich der des maßgenauen Schuhs 216 ist. An einem mittleren Abschnitt der unteren Form 220 ist ein Vorsprung 224 ausgebildet, der ähnlich den oben beschriebenen Vorsprüngen 186, 202 ist, und der mit der Aussparung 140 des rohgeformten Schuhvorläufers 194 in Eingriff steht (die Aussparung 140 des Schuhs 76). Der rohgeformte Schuhvorläufer 194 wird relativ zu der unteren Form 220 so angeordnet, dass der Vorsprung 224 in die Aussparung 140 passt. Der Vorteil des Eingriffs des Vorsprungs 224 und der Aussparung 140 zur Positionierung des rohgeformten Schuhvorläufers 194, relativ zu der unteren Form 220, ist der gleiche wie der in Bezug auf den ersten und zweiten Unterschmiedeschritt 176, 192 beschriebene und eine genaue Beschreibung entfällt somit. Die obere Form 218 wird, nachdem der rohgeformte Schuhvorläufer 194, wie oben beschrieben, positioniert worden ist, abgesenkt, sodass die obere und die untere Form 218, 220 miteinander verschlossen werden, um den rohgeformten Schuhvorläufer 194 in den maßgenauen Schuh 216 zu schmieden. Ähnlich wie bei den oberen Formen 180, 19b und den unteren Formen 182, 198, die in dem ersten und zweiten Unterschmiedeschritt 176, 192 verwendet werden, sind die obere und die untere Form 218, 220 so ausgelegt, dass ringsum den radial äußeren Abschnitt des maßgenauen Schuhs 216 ein Raum 226 gebildet wird, wenn die zwei Formen 218, 220 geschlossen sind. Ähnlich wie der Raum 188, 204 absorbiert oder nimmt der Raum 226, der nicht mit Material gefüllt ist, Änderungen der Materialmenge auf.
Der so erhaltene maßgenaue Schuh 216 wird dann einem Schleifvorgang in dem folgenden maßgenauen Schleifschritt 230 unterworfen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird der maßgenaue Schuh 216 einem Oberflächenpolieren und einem Trommelpolieren unterworfen. Zum Zweck des Schleifens oder Polierens des flachen Abschnitts 138 des Schuhs 76 wird das Oberflächenpolieren durch eine Oberflächenpoliermaschine durchgeführt, wobei abriebsfeste Körner verwendet werden und zwar bei mehreren maßgenauen Schuhen 216, die in geeigneter Weise angeordnet sind. Das Trommelpolieren wird zum Zweck des Schleifens oder des Polierens der gesamten Fläche des Schuhs 76 einschließlich des flachen Abschnitts 138, des teilkugeligen Abschnitts 136 und des geneigten Abschnitts 142 durchgeführt. Das Trommelpolieren wird bei dem maßgenauen Schuh 216, der in einer Trommelpoliermaschine zusammen mit den abriebsfesten Körnern angeordnet ist, durchgeführt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wurde der Schuh 76 in eine im Wesentlichen gewünschte Form in dem maßgenauen Schmiedeschritt geschmiedet, sodass die durch den Schleifvorgang in dem maßgenauen Schleifschritt 230 erforderliche zu entfernende Materialmenge gering ist, wodurch sich ein schneller Schleifvorgang ergibt. Sowohl das Oberflächenpolieren als auch das Trommelpolieren ermöglichen die Größeneinstellung des Schuhs 76, wobei das Oberflächenpolieren hauptsächlich zur Feineinstellung der Höhe des Schuhs 76 durchgeführt wird, während das Trommelpolieren hauptsächlich zum Glätten der Oberfläche des Schuhs 76 durchgeführt wird. Entweder das Oberflächenpolieren oder das Trommelpolieren werden vor dem anderen durchgeführt.
Nachdem der Ablauf der Verfahrenschritte beendet ist, wird der Schuh 76 mit dem metallischen Beschichtungsfilm, der in einem obigen Beschichtungsschritt beschrieben wurde, beschichtet. Je nach Bedarf wird der Schuh 76 dem Trommelpolieren und dem Oberflächenpolieren unterworfen, um die Oberfläche des metallischen Beschichtungsfilms 148 sauber und glatt zu machen. Der flache Abschnitt 138 wird dem Oberflächenschwabbeln zur Oberflächenendbearbeitung unterworfen, sodass der gewünschte Schuh 76 erhalten wird. Die Reihenfolge des Schleif- oder Poliervorgangs, die nach dem Beschichtungsschritt durchgeführt werden, ist nicht besonders begrenzt.
Das Verfahren zur Herstellung des Schuhs wurde unter Bezugnahme auf das Fließbild von 3 beschrieben. Der Schuh kann jedoch auch anders hergestellt werden. Durch Bezugnahme auf die Fließbilder von den 8A bis 8C werden einige Änderungen des Herstellungsverfahrens für den Schuh beschrieben.
Das Fließbild von 8A zeigt Verfahrensschritte zur Herstellung des Schuhs gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren gemäß dem Fließbild von 8A, entsprechend der zweiten Ausführungsform, unterscheidet sich von dem Verfahren entsprechend dem Fließbild von 3 der ersten Ausführungsform darin, dass der Teilverformungsschritt und der maßgenaue Schleifschritt nicht durchgeführt werden. D.h., das Verfahren, entsprechend der zweiten Ausführungsform, besteht aus dem Hauptschmiedeschritt 206, dem thermischen Vergütungsschritt 210 und dem maßgenauen Schmiedeschritt 214. Das Verfahren erlaubt eine schnelle und wirtschaftliche Herstellung des Schuhs in beträchtlich vereinfachter Weise. Das Verfahren gemäß dem Fließbild von 3 kann so geändert werden, dass nur der Teilverformungsschritt oder der maßgenaue Schleifschritt nicht durchgeführt werden.
Das Fließbild gemäß 8B zeigt die Verfahrensschritte zur Herstellung des Schuhs gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren gemäß dem Fließbild von 8B dieser dritten Ausführungsform ist das gleiche wie das Verfahren gemäß dem Fließbild von 3 der ersten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass der Anlassschritt nicht im Hauptschmiedeschritt 206 enthalten ist. D.h., der Hauptschmiedeschritt 206 bei dem Verfahren gemäß der dritten Ausführungsform besteht aus dem ersten und zweiten Unterschmiedeschritt 176, 192. Das Verfahren, bei dem der Anlassschritt nicht durchgeführt wird, erlaubt die Herstellung des Schuhs bei geringeren Kosten. Der Hauptschmiedeschritt 206 kann aus einem einzigen Schmiedeschritt bestehen. In diesem Fall kann der Schuh schneller und wirtschaftlicher hergestellt werden.
Das Fließbild gemäß 8C zeigt die Herstellungsschritte zur Herstellung des Schuhs gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren gemäß dem Fließbild von 8C dieser Ausführungsform ist das gleiche wie das Verfahren entsprechend dem Fließbild von 3 der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass ein zweiter Anlassschritt 236 zusätzlich zu dem ersten Anlassschritt 234 durchgeführt wird, und dass ein dritter Unterschmiedeschritt 238 zusätzlich zu dem ersten und zweiten Unterschmiedeschritt 176, 192 durchgeführt wird. D.h., der Hauptschmiedeschritt 206 des Verfahrens gemäß der vierten Ausführungsform besteht aus dem ersten Unterschmiedeschritt 176, einem ersten Anlassschritt 234, dem zweiten Unterschmiedeschritt 192, einem zweiten Anlassschritt 236 und einem dritten Unterschmiedeschritt 238. Das vorliegende Verfahren erlaubt einen Schmiedevorgang bei einem relativ hohen Schmiedeverhältnis, d.h., einen Schmiedevorgang, bei dem der Rohling zu einem relativ großen Maß zum Erhalt des rohgeformten Schuhvorläufers geschmiedet werden muss.
Die vorliegenden Ausführungsformen der Erfindung wurden oben lediglich beispielhaft beschrieben, wobei verständlich ist, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Einzelheiten der dargestellten Ausführungsformen begrenzt ist. Beispielsweise ist der Grundgedanke der Erfindung bei einem Schuh anwendbar, der bei einem Taumelscheibenkompressor mit einem doppelköpfigen Kolben verwendet wird, bei dem Kopfabschnitte auf gegenüberliegenden Seiten des Eingriffsabschnitts ausgebildet sind, oder bei einem Schuh für einen Taumelscheibenkompressor mit einer festen Ver drängung verwendet wird. Es ist verständlich, dass die vorliegende Erfindung verschiedene Änderungen und Verbesserungen innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung umfasst, die dem Fachmann geläufig sind.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Schuhs für einen Taumelscheibenkompressor, wobei der Schuh zwischen einer Taumelscheibe und einem Kolben des Taumelscheibenkompressors angeordnet und aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet ist, gekennzeichnet durch einen Hauptschmiedeschritt (206) zum Schmieden eines Rohlings (160) zur Herstellung eines rohgeformten Schuhvorläufers (194) für den Schuh; einen thermischen Vergütungsschritt (210) zum thermischen Vergüten des rohgeformten Schuhvorläufers; und einen maßgenauen Schmiedeschritt (214) zum Schmieden des rohgeformten Schuhvorläufers, der thermisch vergütet wurde, zu einem maßgenauen Schuh (216).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Hauptschmiedeschritt mehrere Unterschmiedeschritte (176, 192, 238) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, weiter umfassend einen mindestens einem der mehreren Unterschmiedeschritten mit Ausnahme des letzten Unterschmiedeschritts folgenden bewirkten Anlassschritt (190, 236).
Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein Anlassschritt nicht zwischen irgendwelchen zwei aufeinanderfolgenden der mehreren Unterschmiedeschritte folgt.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die mehreren Unterschmiedeschritte aus einem ersten Unterschmiedeschritt (176), der bei dem Rohling zum Erhalt eines Zwischenschuhs (178) erfolgt, dessen Form Ähnlichkeit zum maßgenauen Schuh geringer als die des rohgeformten Schuhvorläufers ist und einem zweiten Unterschmiedeschritt (192), der bei dem Zwischenschuh zum Erhalt des rohgeformten Schuhvorläufer erfolgt, bestehen.
Verfahren nach Anspruch 5, weiter umfassend einen zwischen dem ersten und dem zweiten Unterschmiedeschritt durchgeführten Anlassschritt (190) zum Anlassen des Zwischenschuhs.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Anlassen nicht zwischen dem ersten und zweiten Unterschmiedeschritt erfolgt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, weiter umfassend einen maßgenauen Schleifschritt, der bei dem maßgenauen Schuh nach dem maßgenauen Schmiedeschritt durchgeführt wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der maßgenaue Schleifschritt nicht bei dem maßgenauen Schuh nach dem maßgenauen Schmiedeschritt durchgeführt wird.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, weiter umfassend einen an einem Teil des Rohlings vor dem Hauptschmiedeschritt durchgeführten Teilverformungsschritt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Schuh für den Taumelscheibenkompressor einen flachen Abschnitt (138) mit einer mit der Taumelscheibe in gleitender Berührung stehenden allgemein flachen Oberfläche und einen Teilkugelabschnitt (136) mit einer mit dem Kolben in gleitender Berührung stehenden teilkugelförmigen Oberfläche umfasst.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schuh für den Taumelscheibenkompressor einen flachen Abschnitt (138) mit einer allgemein ringförmigen flachen Oberfläche mit einer an einem im Wesentlichen mittleren Abschnitt von ihr ausgebildeten Aussparung (140), die mit der Taumelscheibe in gleitender Berührung steht, und einen Teilkugelabschnitt (136) mit einer teilkugelförmigen Oberfläche, die mit dem Kolben in gleitender Berührung steht, umfasst, wobei die Aussparung in dem Teilverformungsschritt ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Hauptschmiedeschritt und der maßgenaue Schmiedeschritt jeweils mittels Kaltschmieden durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der thermische Vergütungsschritt bei dem rohgeformten Schuhvorläufer einen Lösungswärmebehandlungsschritt und einen Schritt zur künstlichen Alterungsbehandlung zur Härtebehandlung nach dem Lösungswärmebehandlungsschritt umfasst.
Verfahren nach einem der obigen Ansprüche 1 bis 13, wobei der thermische Vergütungsschritt bei dem rohgeformten Schuhvorläufer einen Lösungswärmebehandlungsschritt und einen Schritt zur Überalterungsbehandlung, die über den Bedingungen einer künstlichen Alterungsbehandlung zur Härtebehandlung erfolgt, umfasst, wobei die maximale Härte erhalten wird und der nach dem Lösungswärmebehandlungsschritt durchgeführt wird.