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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kühlkompressor,
genauer auf einen Schiefscheibenkompressor wie ein
Taumelscheibenkompressor zur Benutzung in einer Kraftfahrzeugklimaanlage.
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Wie in der US-A-4073603 und der japanischen
Patentanmeldungsveröffentlichung 64-29678 offenbart ist, enthält ein
Schiefscheibenkompressor einen Ausgleichsgewichtsring mit wesentlicher Masse,
der auf der "Nase" der Nabe oder dem Buckel der Schiefscheibe
vorgesehen ist, damit die Schiefscheibe unter dynamischen
Betriebsbedingungen ausgewuchtet wird. Der Ausgleichsgewichtsring wird an
seiner Stelle mittels eines Rückhalteringes gehalten.
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Figuren 1 und 2 zeigen einen Schiefscheibenkompressor, wie er in
der japanischen Anmeldung offenbart ist. Eine Nabe 54 einer
Schiefscheibe 50 enthält einen Abschnitt 54a kleineren
Durchmessers an einem axial hinteren Ende (nach rechts in Figur 1 und
nach oben in Figur 2) davon, was in der Bildung einer
ringförmigen Schulter 541 vor dem Abschnitt 54a resultiert. Ein
ringförmiger Ausgleichsgewichtsring 500 ist um den Abschnitt 54a kleineren
Durchmessers in Kontakt mit der Schulter 541 angebracht. Der
Ausgleichsgewichtsring 500 enthält eine ringförmige Vertiefung 501,
die an einem inneren Umfang der axial hinteren Oberfläche
gebildet ist, wodurch die Dicke des Ringes 500 an dem inneren Umfang
verringert wird. Ein relativ dünner Plattenabschnitt 502
verbleibt an dem inneren Umfang des Ausgleichsgewichtsringes 500 vor
der Vertiefung 501. Es wird weiter Bezug genommen auf Figur 2,
eine ringförmige Rille 55 ist in der radial äußeren
Umfangsoberfläche des Abschnittes 54a kleineren Durchmessers gebildet, und
ein ringförmiger Sprengring 56 ist darin vorgesehen. Der
Sprenring 56 enthält eine ringförmige angeschrägte Oberfläche 56a, die
an einem radial inneren Abschnitt der axial hinteren Oberfläche
gebildet ist. Eine hintere ringförmige Wand 55a der ringförmigen
Rille 55 neigt sich nach innen (nach links in Figur 2) mit einem
Winkel, der dem Winkel der ringförmig angeschrägten Oberfläche
56a des Sprengringes 56 entspricht, so daß der Sprengring 56
gleitend in die Rille 55 gepaßt werden kann und darin gehalten
werden kann. Der radial äußere Abschnitt des Sprengringes 56
erstreckt sich nach Außerhalb der Rille 55 und berührt den dünnen
Plattenabschnitt 502 des Ausgleichsgewichtsringes 500. Der dünne
Plattenabschnitt 502 des Ausgleichsgewichtsringes 500 wird
zwischen dem Sprengring 56 und der ringförmigen Schulter 541
gehalten. Daher wird der Ausgleichsgewichtsring 500 auf der Nabe 54
gehalten.
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Wenn jedoch der Kompressor unter ungewöhnlichen oder extremen
Bedingungen betrieben wird, zum Beispiel wenn die Drehzahl des
Kompressors extrem hoch ist, wenn die Drehzahl des Kompressors
plötzlich zunimmt oder wenn Kühlmittel in dem flüssigen Zustand
in dem Kompressor vorhanden ist, wird eine extrem große Kraft
erzeugt, die dazu neigt, zu bewirken, daß sich der Sprengring 56
in die radial äußere Richtung ausdehnt. Als Resultat kann der
Sprengring 56 aus der Rille 55 gleiten und aus dem Kontakt mit
dem Ausgleichsgewichtsring 500 kommen. Ohne den zurückhaltenden
Kontakt des Sprengringes 56 gleitet der Ausgleichsgewichtsring
500 von der Nabe 54 und beschädigt die inneren Elemente des
Kompressors.
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Eine Lösung dieses Problemes unter Benutzung eines zweiten
ringförmigen Teiles, das um den Sprengring zum Halten des
Sprengringes an seiner Stelle vorgesehen ist, wird in der veröffentlichten
Patentanmeldung EP-A-0366349 beansprucht.
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Die US-A-4073603 offenbart einen Schiefscheibenkühlkompressor mit
einem Kompressorgehäuse mit einem Zylinderblock, wobei der
Zylinderblock eine Mehrzahl von umfangsmäßig vorgesehenen Zylindern,
eine in dem Zylinderblock an einer Stelle vor den Zylindern
umschlossene Kurbelkammer aufweist, das Kompressorgehäuse enthält
eine Ansaugkammer und eine Auslaßkammer darin, einen gleitend in
jeden der Zylinder verschiebbar eingepaßten Kolben, einen mit den
Kolben verbundenen Antriebsmechanismus zum Hin- und Herbewegen
der Kolben in den Zylindern, wobei der Antriebsmechanismus eine
drehbar in dem Gehäuse gelagerte Antriebswelle enthält, das
Antriebsmittel eine Schiefscheibe enthält, die auf der
Antriebswelle vorgesehen ist und eine Oberfläche aufweist, die in einem
geneigten Winkel relativ zu der Antriebswelle vorgesehen ist, die
Schiefscheibe eine Nabe, ein um die Nabe vorgesehenes
ringförmiges Ausgleichsgewicht enthält und einen einstückigen ringförmigen
dünnen Plattenabschnitt aufweist, und die Nabe eine in einer
radial äußeren Oberfläche davon gebildete ringförmige Rille
aufweist, wobei das Verbindungsmittel weiter eine um die Nabe
vorgesehene Taumelscheibe aufweist, die Kolben mit der Taumelscheibe
durch Verbindungsstangen verbunden sind, und die Schiefscheibe
mit der Antriebswelle drehbar ist, wodurch Rotationsbewegung der
Antriebswelle und der Schiefscheibe bewirkt, daß die
Taumelscheibe nutiert und die Kolben in den Zylindern hin- und herbewegt;
und gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein derartiger
Kompressor dadurch gekennzeichnet, daß ein innerer Umfang des dünnen
Plattenabschnittes fest in der ringförmigen Rille durch
Verstemmen vorgesehen ist zum Sichern des Ausgleichsgewichtes an der
Schiefscheibe; daß das Ausgleichsgewicht aus Weichmetall gemacht
ist; und daß ein ringförmiges Blatt aus Hartmetall zwischen dem
Ausgleichsgewicht und der Taumelscheibe vorgesehen ist zum
Verhindern des Kontaktes zwischen dem Ausgleichsgewicht und der
Taumelscheibe, wenn sich das Ausgleichsgewicht dreht.
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In den begleitenden Zeichnungen :
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Figur 1 zeigt eine vertikale Längsschnittansicht eines
Schiefscheibenkühlkompressors gemäß dem Stand der Technik.
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Figur 2 zeigt eine vergrößerte Teilschnittansicht des in Figur 1
gezeigten Kompressors mit dem Ausgleichsgewichtsring und
Rückhaltemechanismus.
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Figur 3 zeigt eine vertikale Längsschnittansicht eines
Schiefscheibenkühlkompressors gemäß der Stammanmeldung, die hier als
Hintergrundinformation aufgenommen ist.
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Figuren 4(a) bzw. 4(b) zeigen eine vergrößerte Teilschnittansicht
vor und nach Bildung eines Rückhaltemechanismus für einen
Schiefscheibenkühlkompressor gemäß der vorliegenden Erfindung.
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In Figuren 3 bis 4 sind identische Bezugszeichen zum Bezeichnen
von Elementen benutzt, die identisch zu den ähnlich bezeichneten
Elementen sind, die in den Figuren 1 und 2 nach dem Stand der
Technik gezeigt sind. Obwohl der Kompressor 10 in Bezug auf
Figuren 3 bis 4 als ein Taumelscheibenkompressor gezeigt und
beschrieben ist, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt und auf
jeden Typ von Schiefscheibenkompressor anwendbar, einschließlich
sowohl von Kompressoren mit fester oder variabler Verdrängung vom
Taumelscheiben- oder Wackelscheibentyp. Weiterhin wird in der
folgenden Beschreibung die linke Seite der Figur 3 als die
Rückseite oder hintere Seite bezeichnet. Die verbleibenden Figuren
zeigen Ansichten, die um ungefähr 90º verschoben sind. Der
Ausdruck "axial" bezieht sich auf eine Richtung parallel zu der
Längsachse der Antriebswelle, und der Ausdruck "radial" bezieht
sich auf die senkrechte Richtung. Natürlich sind alle
Bezugsrichtungen zur Vereinfachung der Beschreibung gemacht und dienen
nicht zum Beschränken der Erfindung auf irgendeine Weise.
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Es wird Bezug genommen auf Figur 3, die Konstruktion des
Schiefscheibenkompressors 10 gemäß der Erfindung der Stammanmeldung ist
gezeigt. Der Kompressor 10 enthält eine zylindrische
Gehäuseanordnung 20 mit einem Zylinderblock 21, einer an einem Ende des
Zylinderblockes 21 vorgesehenen vorderen Endplatte 23, einer
zwischen dem Zylinderblock 21 und der vorderen Endplatte 23
gebildeten Kurbelkammer 22 und einer an dem gegenüberliegenden Ende des
Zylinderblockes 21 vorgesehenen hinteren Endplatten 24. Die
vordere Endplatte 23 ist auf dem offenen vorderen Ende des
Zylinderblockes 21 durch eine Mehrzahl von Schrauben zum Umschließen der
Kurbelkammer 22 darin angebracht. Die hintere Endplatte 24 ist
auf dem Zylinderblock 21 an seinem gegenüberliegenden Ende durch
eine Mehrzahl von Schrauben 102 angebracht. Eine Ventilplatte 25
ist zwischen der hinteren Endplatte 24 und dem Zylinderblock 21
angeordnet. Eine Öffnung 231 ist mittig in der vorderen Endplatte
23 gebildet. Eine Antriebswelle 26 ist durch ein in der Öffnung
231 vorgesehenes Lager 30 gelagert. Eine Mittelbohrung 210
erstreckt sich durch den Zylinderblock 21 zu einer hinteren
Endoberfläche. Der innere (hintere) Endabschnitt der Antriebswelle
26 ist drehbar durch ein Lager 31 gelagert, das in der
Mittelbohrung 210 des Zylinderblockes 21 vorgesehen ist. Ein
Ventilsteuermechanismus 19 ist in der Bohrung 210 hinter der Antriebswelle 26
vorgesehen. Einen Nockenrotor 40 ist auf der Antriebswelle 26
durch ein Stiftteil 261 befestigt und dreht sich mit der Welle
26. Ein Drucknadellager 32 ist zwischen der axialen inneren
(hinteren) Endoberfläche der vorderen Endplatte 23 und der
benachbarten vorderen axialen Endoberfläche des Nockenrotors 40
vorgesehen.
Der Nockenrotor 40 enthält einen Arm 41 mit einem sich davon
erstreckenden Stifteil 42. Eine Schiefscheibe 50 ist um die
Antriebswelle 26 vorgesehen und enthält eine Öffnung 53, durch die
die Antriebswelle 26 geht. Die Schiefscheibe 50 ist benachbart zu
dem Nockenrotor 40 vorgesehen. Die Schiefscheibe 50 enthält einen
Arm 51 mit einem Schlitz 52 und einer Nabe 54. Der Nockenrotor 40
und die Schiefscheibe 50 sind durch das Stiftteil 42 verbunden,
das in den Schlitz 52 zum Erzeugen einer Schwenkverbindung
eingeführt ist. Das Stiftteil 42 ist gleitend in dem Schlitz 52
vorgesehen zum Ermöglichen der Einstellung der Winkelposition der
Schiefscheibe 50 in Bezug auf die Längsachse der Antriebswelle
26.
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Eine Taumelscheibe 60 ist um die Nabe 54 der Schiefscheibe 50
durch Lager 61 und 62 so angebracht, daß die Schiefscheibe 50 in
Bezug darauf drehbar ist. Die Rotationsbewegung der Schiefscheibe
50 bewirkt eine Nutationsbewegung der Taumelscheibe 60. Ein
gabelförmiges Gleitstück 63 ist an dem äußeren Umfangsende der
Taumelscheibe 60 angebracht und gleitend auf einer Gleitschiene 64
vorgesehen, die zwischen der vorderen Endplatte 23 und dem
Zylinderblock 21 gehalten ist. Das gabelförmige Gleitstück 63
verhindert die Rotation der Taumelscheibe 60, und die Taumelscheibe 60
bewegt sich entlang der Schiene 64 hin und her, wenn sich der
Nockenrotor 40 und die Schiefscheibe 50 drehen. Der Zylinderblock
21 enthält eine Mehrzahl von umfangsmäßig angeordneten
Zylinderkammern 70, in denen sich Kolben 71 hin- und herbewegen. Jeder
Kolben ist mit der Taumelscheibe 60 an einer Umfangsstelle durch
eine entsprechende Verbindungsstange 72 verbunden. Die
Nutationsbewegung der Taumelscheibe 60 bewirkt, daß sich die Kolben 71 in
den Zylindern 70 hin- und herbewegen und darin enthaltendes
Kühlmittel komprimieren.
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Die hintere Endplatte 24 enthält eine umfangsmäßig angeordnete
ringförmige Ansaugkammer 241 und eine mittig angeordnete
Auslaßkammer 251. Die Ventilplatte 25 ist zwischen dem Zylinderblock 21
und der hinteren Endplatte 24 angeordnet und enthält eine
Mehrzahl von mit Ventilen versehenen Ansaugöffnungen 242, die die
Ansaugkammer 241 mit entsprechenden Zylindern 70 verbinden. Die
ventilplatte 25 enthält auch eine Mehrzahl von mit Ventilen
versehenen
Auslaßöffnungen 252, die die Auslaßkammer 251 mit
entsprechenden Zylindern 70 verbinden. Die Ansaugöffnungen 242 und
Auslaßöffnungen 252 sind mit geeigneten Blattventilen versehen,
wie sie in der US-A-4011029 beschrieben sind. Die Ansaugkamrner
241 enthält einen Einlaßabschnitt 241a, der mit einem Verdampfer
des externen Kühlkreislaufes (nicht gezeigt) verbunden ist. Die
Auslaßkammer 251 ist mit einem Auslaßabschnitt 251a versehen, der
mit einem Kondensator des Kühlkreislaufes (nicht gezeigt)
verbunden ist. Dichtungen 27 und 28 sind zwischen den Zylinderblock 21
und der inneren Oberfläche der Ventilplatte 25 bzw. zwischen der
äußeren Oberfläche der Ventilplatte 25 und der hinteren Endplatte
24 zum Abdichten der zueinandergehörigen Oberflächen des
Zylinderblockes 21, der Ventilplatte 25 und der hinteren Endplatte 24
angeordnet.
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Ein Verbindungsweg 600 verbindet die Kurbelkammer 22 und die
Ansaugkammer 241 und enthält die Mittelbohrung 210 und einen
Durchgang 150. Der Ventilsteuermechanismus 19 steuert das Öffnung und
Schließen des Verbindungsweges 600 zum Variieren der Kapazität
des Kompressors, wie in der japanischen
Patentanmeldungsveröffentlichung 01-142276 offenbart ist. Während des Betriebes des
Kompressors 10 wird die Antriebswelle 26 durch den Motor des
Fahrzeuges durch eine elektromagnetische Kupplung 300 gedreht.
Der Nockenrotor 40 wird mit der Antriebswelle 26 gedreht, wodurch
sich die Schiefscheibe 50 ebenfalls dreht, was bewirkt, daß die
Taumelscheibe 60 nutiert. Die Nutationsbewegung der Taumelscheibe
60 bewegt die Kolben 71 in ihren entsprechenden Zylindern 70 hin
und her. Wenn sich die Kolben 71 hin- und herbewegen, fließt
Kühlmittelgas, das in die Ansaugkammer 241 durch den Finlaßabschnitt
241a eingeführt ist, in jeden Zylinder 70 durch die
Ansaugöffnungen 242 und wird darin komprimiert. Das komprimierte
Kühlmittelgas wird in die Auslaßkammer 251 aus jedem Zylinder 70 durch die
Auslaßöffnungen 252 ausgegeben und von dort in den Kühlkreislauf
durch den Auslaßabschnitt 251a. Die Kapazität des Kompressors 10
kann zum Aufrechterhalten eines konstanten Druckes in der
Ansaugkammer 241 als Reaktion auf eine Änderung in der Wärmebelastung
des Verdampfers oder eine Änderung in der Drehzahl des
Kompressors eingestellt werden. Die Kapazität des Kompressors wird durch
Ändern des Winkels der Schiefscheibe in Bezug auf eine Ebene
senkrecht zu der Achse der Antriebswelle eingestellt. Dieser
Winkel hängt von dem Kurbelkammerdruck ab. Eine Zunahme des
Kurbelkammerdruckes verringert den Neigungswinkel der Schiefscheibe und
der Taumelscheibe, wodurch die Kapazität des Kompressors abnimmt.
Eine Abnahme in dem Kurbelkammerdruck erhöht den Winkel der
Schiefscheibe und der Taumelscheibe und somit erhöht die
Kapazität des Kompressors. Bei dem in Figur 3 gezeigten Kompressor
wirkt der variable Kapazitätsmechanismus 19 als Reaktion auf den
Kurbelkammerdruck derart, daß der Arbeitspunkt entsprechend dem
Auslaß modifiziert wird, wodurch die Verbindung zwischen der
Kurbel- und Ansaugkammer gesteuert wird zum Einstellen des
Kurbelkammerdruckes und dadurch Ändern des Neigungswinkel der
Schiefscheibe 50 und Variieren der Betriebskapazität des Kompressors.
Natürlich können andere Arten von variablem
Verdrängungsmechanismus oder keiner überhaupt in den Kompressoren gemäß der
vorliegenden Erfindung benutzt werden.
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Es wird Bezug genommen auf Figuren 4(a) bis 4(b), ein
Rückhaltemechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ist gezeigt. Ein
Rückhaltemechanismus 84 enthält einen Ausgleichsgewichtsring 500'
aus Weichmetall, z.B. ungehärtetem Eisen, der ähnlich wie in
Figur 2 geformt ist, mit einem einstückigen dünnen Plattenabschnitt
502'. Ein ringförmiges Blech 841 ist aus Hartmetall gemacht, wie
gehärtetes Eisen und vor einer radial inneren axialen
Endoberfläche des Ausgleichsgewichtsringes 500' an der Stelle des dünnen
Plattenabschnittes 502' vorgesehen. Das Blech 841 bedeckt eine
ringförmige Schulter 541 der Nabe 54, das Lager 62 und eine axial
hintere Oberfläche der Taumelscheibe 60. Das ringförmige Blech
841 verhindert Reibung zwischen dem Lager 62 und dem
Ausgleichsgewichtsring 500' und zwischen der Taumelscheibe 60 und dem
Ausgleichsgewichtsring 500', wenn sich der Ausgleichsgewichtsring
500' während des Betriebes des Kompressors dreht. Die Nabe 54
enthält einen Bereich 54a kleineren Durchmessers mit einer
ringförmigen Rille 55'. Der dünne Plattenabschnitt 502' des
Ausgleichsgewichtsringes 500' ist an der Nabe 54 in der ringförmigen
Rille 55' verstemmt durch Anwenden eines Verstemmwerkzeuges 200
und einer Schablone 250, die bewirkt, daß sich die radial innere
Oberfläche des dünnen Plattenabschnittes 502' radial in die Rille
55' ausdehnt. Als Resultat ist der radial innere Abschnitt des
dünnen Plattenabschnittes 502' fest in der ringförmigen Rille 55'
gehalten, wodurch der Ausgleichsgewichtsring 500' auf der Nabe 54
sicher gehalten wird. Da die Notwendigkeit für einen Sprengring
ausgeschlossen worden ist, selbst wenn der Kompressor unter
ungewöhnlichen Betriebsbedingungen tätig ist, verbleibt der Ring 500
auf der Nabe 54.
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Bei der in Figuren 4a bis 4b gezeigten Ausführungsform wird das
Verstemmen vollständig um den inneren Umfang des ringförmigen
Teiles oder des dünnen Plattenabschnittes durchgeführt. Das
Verstemmen kann jedoch unterbrochen um den Umfang durchgeführt
werden, das heißt, das Verstemmen kann an drei oder mehr Stellen um
den Umfang in gleichen Winkelabständen durchgeführt werden.