DE69103956T2

DE69103956T2 - Schiefscheibenverdichter mit Vorrichtung zur Hubänderung.

Info

Publication number: DE69103956T2
Application number: DE69103956T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Terauchi
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1990-05-16
Filing date: 1991-05-08
Publication date: 1995-03-02
Anticipated expiration: 2011-05-09
Also published as: CN1056556A; JPH0422772A; JPH0444111B2; KR910020323A; EP0457185B1; AU630032B2; KR0151161B1; CN1023829C; US5125803A; EP0457185A1; AU7707991A; DE69103956D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Taumelscheibenkompressor mit einem variablen Verdrängungsmechanismus, und insbesondere auf einen Lagermechanismus für einen variablen Verdrängungsmechanismus, von dem das zylindrische Teil mit einem Mittelloch vorgesehen ist, so daß es leichter dadurch gebildet werden kann.
Ein Tauinelscheibenkompressor, der Kolben hin- und herbewegt durch Umwandeln der Rotationsbewegung eines Nockenrotors in Nutationsbewegung einer Taumelscheibe ist im Fachgebiet gut bekannt. Ändern des Neigungswinkels der Taumelscheibe ändert den Hub der Kolben und ändert daher das Verdrängungsvolumen der Zylinder. In dem US-Patent 4 846 049, das den Oberbegriff des Patentanspruches 1 bildet, ist eine Taumelscheibe nahe einem rotierenden Zylinderteil mit variablem Winkel vorgesehen. Das Zylinderteil ist schwenkbar mit einem Rotor verbunden, der auf der Antriebswelle befestigt ist und ein Mittelloch aufweist, das dadurch gebildet ist, so daß sich eine Antriebswelle durch das Mittelloch erstreckt. Der Rotor ermöglicht das Variieren des Neigungswinkels des Zylinderteiles. Die Bewegung des Zylinderteiles wird durch den Druckunterschied zwischen der Kurbelkammer und der Ansaugkammer gesteuert.
Da bei dieser Struktur der Neigungswinkel des Zylinderteiies leicht als Reaktion auf eine Änderung der Druckdifferenz dazwischen variiert werden muß, ist die Form des Mittelloches länglich, und seine Form ist kompliziert zum Aufrechterhalten der Genauigkeit der Form. Ein Bearbeitungswerkzeug wird benutzt, wenn das Mittelloch gebildet wird. Da die Form des Nittelloches länglich ist, ist es notwendig, daß der Neigungswinkel der Rotationsachse des Bearbeitungswerkzeuges kontinuierlich und stufenlos innerhalb eines gewissen Bereiches von Winkeln geändert werden kann, damit seine Form während der Bearbeitung vollendet wird. Da jedoch das Bearbeitungswerkzeug arbeitet, während seine Rotationsmittelachse bewegt wird, ist es notwendig, kompliziert die Bewegung der Rotationsmittelachse des Bearbeitungswerkzeuges zu steuern, so daß die gewünschte Genauigkeit der Form des Mittelloches erreicht wird. Daher geschieht das Herstellen des Mittelloches, das solch eine komplizierte Form aufweist, mit sehr hohen Kosten.
Verschiedene zusätzliche Vorteile und Merkmale der Neuheit, die die Erfindung kennzeichnen, sind weiter in den Ansprüchen ausgeführt, die folgen. Für ein besseres Verständnis der Erfindung und ihrer Vorteile wird jedoch Bezug genommen auf die begleitenden Zeichnungen und die beschreibende Materie, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen und beschreiben.
Es ist eine primäre Aufgabe dieser Erfindung, einen Taumelscheibenkompressor mit einem variablen Verdrängungsmechanismus vorzusehen, der mit niedrigen Kosten hergestellt wird.
Es ist eine andere Aufgabe dieser Erfindung, einen Taumelscheibenkompressor mit einem variablen Verdrängungsmechanismus vorzusehen, der ein zylindrisches Teil mit einem Mittelloch aufweist, die leicht herzustellen sind.
Ein Taumelscheibenkompressor mit einem variablen Verdrängungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Kompressorgehäuse mit einer Kurbelkammer. Ein Zylinderblock ist in dem Kompressorgehäuse vorgesehen. Eine Mehrzahl von Zylindern sind darin vorgesehen. Eine Mehrzahl von Kolben, jeder der Kolben ist hin- und herbewegbar in einem entsprechenden Zylinder vorgesehen. Eine drehbare Antriebswelle ist drehbar und axial fixiert im Kompressorgehäuse gelagert. Ein Rotor ist auf der Antriebswelle fixiert. Ein Zylinderteil ist schwenkend mit dem Rotor so verbunden, daß der Winkel des Zylinderteiles variiert werden kann. Ein Mittelloch ist durch das Zylinderteil zum Aufnehmen der Antriebswelle gebildet. Das Zylinderteil ist nicht auf der Antriebswelle vorgesehen. Das Mittelloch weist einen ringförmigen Kantenabschnitt an seiner inneren Oberfläche auf, der die äußere Umfangsoberfläche der Antriebswelle zum Beschränken der radialen Bewegung des Zylinderteiles berührt, während erlaubt wird, daß der Winkel des Zylinderteiles variiert wird. Der ringförmige Kantenabschnitt wird durch den Schnitt einer ersten inneren Oberfläche an einem Ende des Zylinderteiles und einer zweiten inneren Oberfläche an dem anderen Ende des Zylinderteiles definiert zusammen mit einer Mittelachse eines Kreises, der durch den ringförmigen Endabschnitt definiert ist. Die erste innere Oberfläche entspricht den ausgedehnten Linien der geneigten Oberflächen eines ersten rechten kreisförmigen Kegels, der eine Spitze und ein Zentrum der Bodenoberfläche des ersten rechten kreisförmigen Kegels auf der Mittelachse aufweist. Der erste rechte kreisförmige Kegel ist an einem Ende aufgespreizt. Die zweite innere Oberfläche entspricht den ausgedehnten Linien der geneigten Oberflächen eines zweiten rechten kreisförmigen Kegels, der eine Spitze und ein Zentrum der Bodenoberfläche des zweiten rechten kreisförmigen Kegels auf der Mittelachse aufweist. Der zweite rechte kreisförmige Kegel ist an dem anderen Ende aufgespreizt. Eine Taumelscheibe ist nahe des Zylinderteiles vorgesehen und mit dem Kolben verbunden.
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines Taumelscheibenkompressors mit einem variablen Verdrängungsmechanismus gemäß dieser Erfindung.
Fig. 2 ist eine darstellende Ansicht des Herstellens eines Zylinderteiles, das bei einem Taumelscheibenkompressor mit einem variablen Verdrängungsmechanismus, wie er in Fig. 1 gezeigt ist, benutzt wird.
Fig. 3 ist eine Frontansicht eines Zylinderteiles, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
Fig. 4 ist eine Rückansicht eines Zylinderteiles, wie es in Fig. 2 gezeigt ist.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 1, ein Taumelscheibenkompressor 1 enthält eine vordere Endplatte 2, ein Zylindergehäuse 3 mit einem Zylinderblock 31, eine Ventilplatte 4 und einen Zylinderkopf 5. Die vordere Endplatte 2 ist auf einem Ende des Zylindergehäuses 3 durch Befestigungsschrauben 6 befestigt. Ein axiales Loch 21, das durch das Zentrum der vorderen Endplatte 2 gebildet ist, nimmt eine Antriebswelle 7 auf. Ein Radiallager 8 ist in dem axialen Loch 21 zum drehbaren Lager der Welle 7 vorgesehen. Ein ringförmiger Hülsenabschnitt 22 steht von der Endplatte 2 hervor und umgibt die Antriebswelle 7, wodurch ein Abdichtungshohlraum 23 definiert wird. Das Zylindergehäuse 3 ist mit dem Zylinderblock 31 und einer Kurbelkammer 32 versehen. Der Zylinderblock 31 weist eine Mehrzahl von in gleichen Winkelabständen darin gebildeten Zylindern 33 auf.
Ein Nockenrotor 10 ist auf der Antriebswelle 7 durch einen Stift 103 befestigt. Ein Drucknadellager 11 ist zwischen der inneren Wandoberfläche der vorderen Endplatte 2 und der benachbarten axialen Endoberfläche des Nockenrotors 10 vorgesehen. Ein Armabschnitt 101 des Nockenrotors 10 streckt sich in die Richtung des Zylinderblockes 31. Ein Loch 102 ist auf dem Armabschnitt 101 gebildet. Ein Zylinderteil 12, das mit einem Flanschabschnitt 21 versehen ist, ist um die Antriebswelle 7 vorgesehen. Ein zweiter Armabschnitt 21 ist auf der äußeren Oberfläche des Flanschabschnittes 121 des Zylinderteiles 12 gebildet und dem Armabschnitt 101 des Nockenrotors 10 zugewandt. Längliche Löcher 123 sind entsprechend auf den zweiten Armabschnitten 122 gebildet. Das Loch 102, das in dem Armabschnitt 101 gebildet ist, ist mit den länglichen Löchern 123 ausgerichtet. Ein Stift 14, der durch das Loch 102 eingeführt ist, ist gleitend verschiebbar in den länglichen Löchern 123. Eine ringförmige Taumelscheibe 15 ist drehbar auf der äußeren Oberfläche des Zylinderteiles 12 durch ein Radialnadellager 30 angebracht und wird an der axialen Bewegung durch den Flanschabschnitt 121 und einen auf dem Zylinderteil 12 vorgesehenen Sprengring 16 gehindert. Ein Drucknadellager 17 ist in eine Lücke zwischen dem Flanschabschnitt 121 und der Taumelscheibe 15 vorgesehen. Das andere Ende der Antriebswelle 7 ist drehbar durch ein Radialnadellager 18 in der Mittelbohrung des Zylinderblockes 31 gelagert. Ein gleitendes Teil 151 ist auf dem äußeren Umfangsabschnitt der Taumelscheibe 15 angebracht und steht zu der Bodenoberfläche des Zylindergehäuses 3 vor. Das Ende des gleitenden Teiles 151 ist gleitend verschiebbar auf der äußeren Oberfläche einer Führungsstange 321 zum Verhindern der Rotation der Taumelscheibe 15 vorgesehen. Zwei zweite Armabschnitte 123 werden zum Verhindern benutzt, daß sich das Zylinderteil 12 senkrecht zu der Richtung der Neigung des Zylinderteiles neigt, die zum Variieren des Kompressionsvolumens erlaubt ist.
Ein Ende einer Kolbenstange 19 ist drehbar mit einer aufnehmenden Oberfläche 152 der Taumelscheibe 15 verbunden. Das andere Ende der Kolbenstange 19 ist drehbar mit einem Kolben 20 verbunden, der gleitend verschiebbar in dem Zylinder 33 vorgesehen ist.
Ansaugöffnungen 41 und Auslaßöffnungen 42 sind in der Ventilplatte 4 gebildet. Ein Ansaugblattventil (nicht gezeigt) ist auf der Ventilplatte 4 vorgesehen. Ein Auslaßblattventil (nicht gezeigt) ist auf der Ventilpatte 4 gegenüber dem Ansaugblattventil vorgesehen. Der Zylinderkopf 5 ist mit dem Zylindergehäuse 3 durch Dichtungen 34 und 35 und die Ventilplatte 4 verbunden. Eine Trennwand 51 erstreckt sich radial von der inneren Oberfläche des Zylinderkopfes 5 und unterteilt das innere des Zylinderkopfes 5 in eine Ansaugkammer 52 und eine Auslaßkammer 53. Die Ansaugkammer 52 ist mit dem externen Fluidkreislauf durch eine Fluideinlaßöffnung 60 verbunden, die in dem Zylinderkopf 5 gebildet ist. Die Auslaßkammer 53 ist mit dem externen Fluidkreislauf durch eine Fluidauslaßöffnung (nicht gezeigt) verbunden, die in dem Zylinderkopf 5 gebildet ist.
Die Kurbelkammer 32 des Zylindergehäuses 3 und die Ansaugkammer 52 des Zylinderkopfes 5 sind miteinander zum Steuern des Winkels des Zylinderteiles 12 und der Taumelscheibe 15 verbunden. Die Struktur des Verbindungsmittels und das Steuerverfahren zum Variieren des Neigungswinkels des Zylinderteiles 12 der Taumelscheibe 15 können von der Art sein, wie sie in dem US-Patent 4 846 949 offenbart ist.
Es wird Bezug genommen auf Fig. 2 bis 4, die Konstruktion eines Zylinderteiles gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist gezeigt.
Ein Mittelloch 124 ist durch das Zylinderteil 12 gebildet und weist einen ringfömrigen Kantenabschnitt 124a auf. Der ringförmige Kantenabschnitt 124a wird definiert durch den Schnitt einer ersten inneren Oberfläche 124b an einem Ende des Zylinderteiles 12 und einer zweiten inneren Oberfläche 124c an dem anderen Ende des Zylinderteiles 12. Eine Mittelachse a1 geht durch den Mittelpunkt eines Kreises, der durch den ringförmigen Kantenabschnitt 124a definiert ist und steht senkrecht auf einer Endoberfläche des Flanschabschnittes 121. Eine Mittelachse a2 geht ebenfalls durch den Mittelpunkt des obigen Kreises und ist um 140 gegenüber der Mittelachse a1 um den Mittelpunkt geneigt. Die ersten inneren Oberflächen 124b entsprechen sich erstreckenden Linien 901 und 902 der geneigten Oberflächen des ersten rechten kreisförmigen Kegels 125. Die Spitze und das Zentrum der Bodenoberfläche des ersten rechten kreisförmigen Kegels 125 liegen auf der Linie der Mittelachse a2. Der erste rechte kreisförmige Kegel 125 ist zu einem Ende des Zylinderteiles 12 aufgespreizt. Die zweiten inneren Oberflächen 124c entsprechen sich erstreckenden Linien 903 und 904 der geneigten Oberflächen eines zweiten rechten kreisförmigen Kegels 126. Die Spitze und das Zentrum der Bodenoberfläche des zweiten rechten kreisförmigen Kegels 126 liegen auf der Linie der Mittelachse a2. Der zweite rechte kreisförmige Kegel 126 ist zu dem anderen Ende des Zylinderteiles 12 gespreizt. Bei dieser Ausführungsform beträgt der Winkel der Spitzen des ersten bzw. zweiten rechten kreisförmigen Kegels 125 und 126 ungefähr 39,8º. Der Wert des Winkels der Spitze wird gemäß der Konstruktionswahl des Zylinderteiles 12 geändert.
Es wird Bezug genommen auf das Bilden des Mittelloches 124 des Zylinderteiles 12, das Zylinderteil 12, das ein vorgeformtes Loch dadurch aufweist, wird an seinem Nabenabschnitt 127 durch ein Spannfutter 71 über eine Spannvorrichtung 70 gehalten. Das Spannfutter 71 wird um die Mittelachse a2 gedreht, und ein Bearbeitungswerkzeug 80 wird axial entlang von einer der sich erstreckenden Linien 901 und 902 bewegt. Nachdem die erste innere Oberfläche 124b des Mittelloches 124 gebildet ist, wird der Neigungswinkel des Bearbeitungswerkzeuges 80 so geändert, daß er mit einer der sich erstreckenden Linien 903 und 904 ausgerichtet ist, und das Bearbeitungswerkzeug 80 wird danach axial zum Bilden der zweiten inneren Oberfläche 124c bewegt
Bei der obigen Ausführungsform ist es nicht notwendig, die Mittelachse des Bearbeitungswerkzeuges zu ändern, wenn nur eine der ersten und zweiten inneren Oberfläche 124b und 124c gebildet ist.
Somit kann das Mittelloch 124 des Zylinderteiles 12 leichter durch ein einfacheres Bearbeitungswerkzeug gebildet werden.
Diese Erfindung ist im einzelnen im Zusammenhang mit den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Diese Ausführungsformen dienen jedoch nur als Beispiel, und die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Es ist für den Fachmann verständlich, daß andere Variationen und Modifikationen leicht innerhalb des Bereiches dieser Erfindung gemacht werden können, wie er durch die Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Taumelscheibenkompressor mit einem variablen Verdrängungsmechanismus, mit

einem Kompressorgehäuse mit einer Kurbel;

einem in dem Kompressorgehäuse vorgesehenen Zylinderblock mit einer Mehrzahl von darin vorgesehenen Zylindern;

einer Mehrzahl von Kolben, wobei jeder Kolben in einem entsprechenden der Zylinder hin- und herbewegbar vorgesehen ist;

einer drehbar und axial in dem Kompressorgehäuse fixierten Antriebswelle;

einem auf der Antriebswelle fixierten Rotor;

einem schwenkend mit dem Rotor so verbundenen Zylinderteil, daß der Winkel des Zylinderteiles variiert werden kann;

einem durch das Zylinderteil gebildeten Mittelloch zum Aufnehmen der Antriebswelle, wobei das Zylinderteil nicht fest auf der Antriebswelle vorgesehen ist, das Mittelloch einen ringförmigen Kantenabschnitt an seiner inneren Oberfläche aufweist, der die äußere Umfangsoberfläche der Antriebswelle berührt zum Beschränken der radialen Bewegung des Zylinderteiles, während erlaubt wird, daß der Winkel des Zylinderteiles variiert wird;

dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Kantenabschnitt definiert wird durch den Schnitt einer ersten inneren Oberfläche an einem Ende des Zylinderteiles mit einer zweiten inneren Oberfläche an dem anderen Ende des Zylinderteiles zusammen mit einer Mittelachse eines Kreises, der durch den ringförmigen Endabschnitt definiert ist, wobei die erste innere Oberfläche einen Abschnitt der Oberfläche eines ersten rechten kreisförmigen Kegels entspricht, die zweite innere Oberfläche einem Abschnitt der Oberfläche eines zweiten rechten kreisförmigen Kegels entspricht, beide Kegel dieselbe Mittelachse enthalten und

eine Taumelscheibe nahe des zylindrischen Teiles vorgesehen und mit dem Kolben verbunden ist.

2. Taumelscheibenkompressor mit einem variablen Verdrängungsmechanismus nach Anspruch 1, bei dem die Mittelachse die Mittelachse der Antriebswelle schneidet.

3. Taumelscheibenkompressor mit einem variablen Verdrängungsmechanismus nach Anspruch 1 und 2, bei dem das Zylinderteil mindestens zwei Armabschnitte aufweist.