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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf einen
Schiefscheibenkühlkompressor und insbesondere auf einen
Schmiermechanismus zwischen dem Gleitschuh und der Schiefscheibe.
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Ein Schiefscheibenkühlkompressor, der geeignet ist für eine
Benutzung in einer Kraftfahrzeugklimaanlage, ist z.B. in der
US-A-4 568 252 an Ikeda u.a. offenbart. Der
Schiefscheibenkompressor von Ikeda u.a. enthält ein Paar von einem vorderen und
hinteren Zylinderblock, die axial ausgerichtet sind und an beiden
Enden durch ein vorderes und hinteres Gehäuse eingeschlossen
sind. Ventilplatten sind zwischen den entsprechenden
Zylinderblöcken und dem vorderen und dem hinteren Gehäuse positioniert.
Das vordere und hintere Gehäuse bilden Ansaugkammern und Auslaß
kammern, und eine Mehrzahl von ausgerichteten Zylinderbohrungen
ist um die Mittenachse der Zylinderblöcke angeordnet. Jede der
Zylinderbohrungen weist verbindende Ansaugkammern und
Auslaßkammern auf, die in dem vorderen und hinteren Gehäuse gebildet
sind. Die Zylinderblöcke weisen ebenfalls eine darin gebildete
Mittenlängsbohrung auf. Eine Antriebswelle ist drehbar in den
Längsbohrungen angebracht. Eine Schiefscheibenkammer ist
zwischen den Zylinderblöcken gebildet, und eine Schiefscheibe, die
auf der Antriebswelle verkeilt ist, ist drehbar in der
Schiefscheibenkammer aufgenommen.
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Die Schiefscheibe dreht sich mit der Antriebswelle und steht
betriebsmäßig in Eingriff mit Doppelkopfkolben, die in die
Zylinderbohrungen gleitend eingepaßt sind. Genauer gesagt, die
Schief scheibe ist mit den Kolben durch Gleitschuhe verbunden.
Die Gleitschuhe sehen eine Universalkupplung vor, die eine
komprimierende Hin- und Herbewegung der Kolben in den
Zylinderbohrungen als Reaktion auf die Rotation der Schiefscheibe
ermöglichen. Der Mittelabschnitt eines jeden der Doppelkopfkolben
ist mit einer Ausnehmung, durch die die Schiefscheibe während
ihrer Rotation geht, und ein Paar von sphärischen Fassungen zum
Aufnehmen der Gleitschuhe versehen. Jeder der Gleitschuhe weist
eine kreisförmige flache Fläche in Kontakt mit der schrägen
Fläche der Schiefscheibe und eine Halbkugelfläche in
Gleitkontakt mit der Fassung des zugehörigen Kolbens auf.
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Wenn der Kompressor von Ikeda u.a. für die Kompression eines
Kühlmittelgases in der Klimaanlage eines Fahrzeuges benutzt
wird, wird das Kühlmittelgas, das ein Schmieröl enthält, von
außerhalb des Klimaanlagenkreislaufes in die Ansaugkammer über
die Schiefscheibenkammer eingeführt und von dem Kompressor zu
anderen Komponenten des Klimaanlagenkreislaufes ausgegeben. Das
in dem Kühlmittelgas enthaltene Schmieröl schmiert die sich
berührenden Oberflächen der Gleitschuhe und der Schiefscheibe und
der entsprechenden Fassungen der Kolben. Da jedoch die
kreisförmige flache Oberfläche eines jeden Gleitschuhes und die
schräge Oberfläche der Schiefscheibe in engem Kontakt stehen,
wird manchmal ein unzureichender Betrag von Schmieröl zu den
sich berührenden Oberflächen der Gleitschuhe und der
Schiefscheibe geliefert. Da weiter das in die Schiefscheibenkammer
eintretende Schmieröl der Zentrifugalkraft der sich drehenden
Schiefscheibe unterliegt und radial nach außen von der
Schiefscheibe verstreut wird, wird das Schmieröl nicht zwischen den
Gleitschuhen und der Schiefscheibe gehalten. Folglich sind die
in Eingriff stehenden Oberflächen zwischen den Gleitschuhen und
den Doppelkopfkolben und der Schiefscheibe manchmal unzureichend
geschmiert.
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Dieser Mangel an Schmierung ist noch ausgeprägter, wenn der
Eingriff zwischen den Gleitschuhen und den Kolben entfernt von dem
Rückkehrgaseinlaß angeordnet ist, durch den das Kühlmittelgas
in die Schiefscheibenkammer eingeführt wird. Als Resultat kann
Abrieb zwischen der Schiefscheibe und den flachen Oberflächen
der Gleitschuhe während des Betriebes des
Schiefscheibenkompressors aufgrund einer unzureichenden oder fehlenden Schmierung
auftreten. Dieses kann eine ungenaue Hin- und Herbewegung durch
die Doppelkopfkolben, d.h. fehlender Bewegung der Kolben
aufgrund des Spieles zwischen den Kolben und den Gleitschuhen, und
Lärm während des Betriebes des Kompressors verursachen.
Weiterhin
kann in einem extremen Fäll die unzureichende oder fehlende
Schmierung übermäßigen Reibungskontakt zwischen der schrägen
Fläche der Schiefscheibe und den flachen Flächen der
entsprechenden Gleitschuhe verursachen, wodurch hohe Temperaturen
erzeugt werden, was bewirkt, daß sich die berührenden Flächen
der Schiefscheibe und der Gleitschuhe festfressen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Kolbenkompressor mit einem verbesserten Schmiermechanismus zwischen
den Gleitschuhen und der Schiefscheibe vorzusehen.
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Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
ausreichende Schmierung zwischen der Schiefscheibe und den
entsprechenden Gleitschuhen vorzusehen, wenn der Kompressor
gestartet wird.
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Die US-A-4 781 539 offenbart einen Schiefscheibenkühlkompressor
mit einem Kompressorgehäuse, das darin eine Kurbelkammer, eine
Ansaugkammer und eine Auslaßkammer einschließt, wobei das
Kornpressorgehäuse einen Zylinderblock enthält; einer Mehrzahl von
in dem Zylinderblock gebildeten Zylinderbohrungen; einem
innerhalb einer jeden der Zylinderbohrungen gleitend verschiebbar
vorgesehenen Kolben, wobei jeder Kolben eine entsprechende
Achse aufweist; einer drehbar in dem Zylinderblock gelagerten
Antriebswelle; einer kippbar mit der Antriebswelle verbundenen
Schiefscheibe, die ein Paar von Gleitoberflächen an axialen
Seiten davon aufweist, wobei die Gleitoberflächen kontaktierende
Oberflächen aufweisen, an denen eine Mehrzahl von
Gleitschuhpaaren und die Gleitoberflächen aneinander angreifen, die
Gleitschuhe die Schiefscheibe mit den Kolben so verbinden, daß die
Kolben auf die Rotation der Schiefscheibe hin in eine Hin- und
Herbewegung innerhalb der Zylinderbohrungen angetrieben werden
können; mindestens einem Schmiermittel in der Form eines
ausgesparten Abschnittes, das mit mindestens einer der
kontaktierenden Oberflächen der Schiefscheibe zur Schmierung zwischen den
Gleitschuhen und der Schiefscheibe verknüpft ist, und gemäß der
vorliegenden Erfindung ist solch ein Kompressor dadurch
gekennzeichnet, daß ein elastisches Teil, das aus einem Material
gemacht ist, das mit einem Schmiermittel imprägniert werden kann,
in dem ausgesparten Abschnitt positioniert ist.
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In den begleitenden Zeichnungen:
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Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht eines
Schrägscheibenkühlkompressors.
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Fig. 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer auf
einer Antriebswelle gelagerten Schiefscheibe und von
Gleitschuhen, die mit der Schiefscheibe gemäß der
vorliegenden Erfindung in Eingriff stehen.
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Fig. 3 ist eine Seitenansicht der Schiefscheibe, die entlang
der Linie VII-VII von Fig. 2 genommen ist.
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Es wird Bezug genommen auf Fig. 1, dort ist ein
Schiefscheibenkompressor als Hintergrundinformation nur gezeigt, der einen
vorderen Zylinderblock 1a und einen hinteren Zylinderblock 1b
aufweist, die zusammen einen kombinierten Zylinderblock 1
definieren. Eine Mittelbohrung 22 zum Aufnehmen einer Antriebswelle
2 ist durch den kombinierten Zylinderblock 1 gebildet. Die
Antriebswelle 2 ist drehbar durch ein Paar von Wälzlagern 16
gelagert, die in der Mittelbohrung 22 des kombinierten
Zylinderblockes 1 sitzen. Ein Ende der Antriebswelle 2 steht von einem
vorderen Gehäuse 15a vor, und es ist über eine
elektromagnetische Kupplung (nicht gezeigt) mit einem Fahrzeugmotor so
verbindbar, daß ein Drehmoment von dem Motor zu der Antriebswelle
2 als Reaktion auf die Erregung der elektromagnetischen Kupplung
übertragen wird. Eine Mehrzahl von axial ausgerichteten
Zylinderbohrungen 3 ist in dem kombinierten Zylinderblock 1 gebildet.
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Jede Zylinderbohrung 3 weist einen vorderen
Zylinderbohrungsabschnitt, der in dem vorderen Zylinderblock 1a gebildet ist bzw.
einen hinteren Zylinderbohrungsabschnitt, der in dem hinteren
Zylinderblock 1b gebildet ist, auf. Die vordere und hintere
Zylinderbohrungen sind durch eine Schiefscheibenkammer 4
getrennt. Ein Doppelkopfkolben 5 mit einem vorderen und einem
hinteren Kolbenkopf ist gleftend verschiebbar in jede
Zylinderbohrung 3 zur Hin- und Herbewegung darin eingepaßt Eine
Kompressionskammer 7 ist in jeder Zylinderbohrung 3 zwischen einer
vorderen Ventilplatte 10a und einer hinteren Ventilplatte 10b
und den gegenüberliegenden Enden der entsprechenden
Doppelkopfkolben 5 gebildet. Eine Schiefscheibe 6 mit einer vorderen und
hinteren schrägen Fläche, die in Bezug auf die Achse der
Antriebswelle 2 geneigt ist, ist fest auf der Antriebswelle 2 zur
Rotation innerhalb der Schiefscheibenkammer 4 angebracht. Die
vordere und hintere schräge Fläche der Schiefscheibe 6 weist
eine vordere axiale Oberfläche 19 und eine hintere axiale
Oberfläche 20 auf, die in Gleitkontakt mit Gleitschuhen 8
stehen. Die Gleitschuhe 8 werden zwischen der Schiefscheibe 6
und den Kolben 5 so gehalten, das sich als Reaktion auf die
Rotation der Schiefscheibe 6 die Kolben 5 innerhalb der
Zylinderbohrungen 3 hin- und herbewegen. Jeder der Doppelkopfkolben 5
weist einen vorderen und hinteren Kolbenkopf 5a, die an
gegenüberliegenden Enden davon gebildet sind, und einen zylindrischen
verbindungsabschnitt 5c auf, der darin einen ausgesparten
Abschnitt 5b zum Aufnehmen der Gleitschuhe 8 als auch zum
Ermöglichen der Rotation der Schiefscheibe 6 dadurch aufweist.
Innerhalb des mittleren ausgesparten Abschnittes 5b ist ein
Paar von spärischen Fassungen 9 zum Aufnehmen der Gleitschuhe 8
gebildet. Die spärischen Fassungen 9 und die Gleitschuhe 8
bilden ein Paar von Kugelschalenlagern zwischen dem vorderen
und dem hinteren Kolbenkopf 5a und der vorderen axialen
Oberfläche 19 und der hinteren axialen Oberfläche 20 der
Schiefscheibe 6. Jeder der Gleitschuhe 8 weist einen sphärischen
Abschnitt 8a komplementär zur der sphärischen Fassung 9 und eine
kreisförmige flache Oberfläche 8b in Gleitkontakt mit der
vorderen axialen Oberfläche 19 und der hinteren axialen Oberfläche
20 der Schiefscheibe 6 auf.
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Das vordere Gehäuse 15a und ein hinteres Gehäuse 15b schließen
entsprechende axiale offene Enden des kombinierten
Zylinderblockes 1 ab. Die vordere Ventilplatte 10a und die hintere
Ventilplatte 10b sind zwischen dem vorderen Gehäuse 15a und dem
vorderen Zylinderblock 1a bzw. zwischen dem hinteren Gehäuse
15b und dem hinteren Zylinder block 1b angeordnet. Eine
ringförmige Ansaugkammer 17a und eine ringförmige Auslaßkammer 18a
sind konzentrisch in dem vorderen Gehäuse 15a auf solche Weise
gebildet, daß die beiden Kammern 17a und 18a mit jeder
Zylinderbohrung 3 in Verbindung stehen. Ähnlich sind eine ringförmige
Ansaugkammer 17b und eine ringförmige Auslaßkammer 18b
konzentrisch in dem hinteren Gehäuse 15b auf solche Weise gebildet,
daß die beiden Kammern 17b und 18b mit jeder Zylinderbohrung 3
in Verbindung stehen. Die Auslaßkammern 18a und 18b sind nahe
der entsprechenden Mitten des vorderen und hinteren Gehäuses 15a
und 15b angeordnet und von den zugehörigen Ansaugkammern 17a
bzw. 17b umgeben.
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Ansaugöffnungen 11a und 11b sind in der vorderen bzw. hinteren
Ventilplatte 10a und 10b so gebildet, daß sie eine
Fluidverbindung zwischen den Ansaugkammern 17a und 17b und jeder der
Zylinderbohrungen 3 als Reaktion auf das Öffnen von Ansaugventilen 13a
bzw. 13b während des Ansaughubes des entsprechenden Kolbenkopfes
5a vorsehen. Ähnlich sind Auslaßöffnungen 12a und 12b in der
vorderen bzw. hinteren Ventilplatte 10a und 10b so gebildet,
daß sie eine Fluidverbindung zwischen den Auslaßkammern 18a und
18b und jeder der Zylinderbohrungen 3 als Reaktion auf das
Öffnen von von Auslaßventilen 14a bzw. 14b während des
Kompressionshubes der entsprechenden Kolbenköpfe 5a vorsehen.
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Der Betrieb des Kompressors mit der oben beschriebenen
Konstruktion wird unten beschrieben.
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Wenn die elektromagnetische Kupplung (nicht gezeigt) geschlossen
ist, so daß das Drehmoment des Fahrzeugmotors auf die
Antriebswelle 2 übertragen wird, dreht sich die Schiefscheibe 6 in der
Schiefscheibenkammer 4. Daher bewirkt die Schiefscheibe 6, die
betriebsmäßig mit den entsprechenden Kolben 5 in Eingriff
steht, über die entsprechenden Paare von Gleitschuhen 8 die
kontinuierliche Hin- und Herbewegung der Kolben 5.
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Kühlmittelgas, das in einem Verdampfer (nicht gezeigt) des
Klimaanlagenkreislaufes vorhanden ist, tritt in die
Schiefscheibenkammer
4 des Kompressors durch eine Ansaugleitung
(nicht gezeigt) ein. Das Kühlmittelgas fließt dann durch den
Spalt zwischen der Antriebswelle 2 und der Mittelbohrung 22,
durch die Wälzlager 16, durch Durchgänge 21 und in die
Ansaugkammer 17a und 17b des vorderen und hinteren Gehäuses 15a und
15b. Darauffolgend tritt das Kühlmittel in den Ansaugkammern
17a und 17b in die Mehrzahl von Zylinderbohrungen 3 durch die
Ansaugöffnungen 11a und 11b als Reaktion auf das
aufeinanderfolgende Öffnen der Ansaugventile 13a und 13b, was durch die
zyklischen Purnpbewegungen der Kolbenköpfe 5a verursacht wird.
Das in die Zylinderbohrungen 3 gepumpte Kühlmittel wird dann
während des Kompressionshubes der entsprechenden Kolbenköpfe 5a
komprimiert. Das komprimierte Kühlrnittelgas wird dann
zwangsweise in die Auslaßkammern 18a und 18b durch die Auslaßöffnungen
12a und 12b der Ventilplatten 11a und 11b als Reaktion auf das
aufeinanderfolgende Öffnen der Auslaßventile 14a und 14b
während des zyklischen Kompressionshubes der entsprechenden
Kolbenköpfe 5a geschickt. Das komprimierte Kühlmittelgas wird
dann in ein anderes Element in dem Klimaanlagenkreislauf, z.B.
einen Kondensator ausgegeben.
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Fig. 2 und 3 stellen die vorliegende Erfindung dar. Ein
elastisches Teil 50 in der Form eines ringförmigen Ringes ist
zwangsweise in Rillen 32 und 42 eingefügt. Die axiale
Oberfläche des elastischen Teiles 50 steht bevorzugt ein wenig von
der vorderen axialen Oberfläche 19 und der hinteren axialen
Oberfläche 20 hervor. Während in den Zeichnungen die Breite E
der Rillen 32 und 42 kleiner als der Durchmesser L der
Gleitschuhe 8 dargestellt ist, kann die Breite E der Rillen 32 und
42 größer als der Durchmesser L der Gleitschuhe 8 sein.
Weiterhin kann das elastische Teil 50, anstatt durch zwangsweise
Einfügung in den Rillen 32 und 42 durch einen Klebstoff befestigt
werden. Das elastische Teil 50 ist bevorzugt geeignet, ein
Schmieröl, z.B. Polytetrafluoräthylen zu enthalten. Gemäß der
vorliegenden Erfindung gleiten die Gleitschuhe 8 weich auf der
vorderen axialen Oberfläche 19 und der hinteren axialen
Oberfläche 20 aufgrund des schmierenden Effektes des elastischen
Teiles 50.
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Gemäß der vorangehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung
sind die aneinander angreifenden Oberflächen zwischen der
Schiefscheibe und den Gleitschuhen ausreichend durch das
Schmieröl in dem Kühlmittelgas geschmiert. Als Resultat wird
lokaler Abrieb der Kontaktoberflächen zwischen der Schiefscheibe
und den Gleitschuhen deutlich verringert und ein Festfressen
der Gleitschuhe auf der Schiefscheibe wird effektiv verhindert.
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Obwohl die Erfindung in Zusammenhang mit den bevorzugten
Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht
darauf beschränkt. Zum Beispiel ist die Erfindung nicht auf
einen Schiefscheibenkompressor begrenzt.