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Hintergrund
der Erfindung
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Kompressor vom Taumelscheiben-
Typ, der eine Antriebswelle aufweist, zumindest einen Kolben, einen Zylinderblock,
der die Antriebswelle drehbar lagert und darin zumindest eine Zylinderkammer
bildet, wobei die Zylinderkammer den Kolben gleitbar aufnimmt, um
eine hin- und hergehende Gleitbewegung des Kolbens in der Zylinderkammer
zu gestatten, eine Taumelscheibe, drehbar montiert auf der Antriebswelle
und eine Verbindung, die eine angetriebene Verbindung mit der Antriebswelle
hat und treibend mit der Taumelscheibe verbunden ist, um eine Drehbewegung
der Taumelscheibe synchron mit der Antriebswelle zu verursachen,
während
eine Taumelbewegung der Taumelscheibe gestattet wird. Solch ein Kompressor
vom Taumelscheiben- Typ ist aus der
JP 64- 1668 B bekannt. Außerdem betrifft die vorliegende
Erfindung ein Verfahren des Herstellens des Kolbens des vorerwähnten Kompressors.
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Beschreibung
des Standes der Technik
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In
den letzten Jahren sind verschiedene Kompressoren vom Taumelscheiben-Typ vorgeschlagen
und entwickelt worden, in denen eine Taumelscheibe auf einer Kompressorwelle
(einer Antriebswelle) für
das Betätigen
einer Mehrzahl von axialen Kolben montiert ist, um sie zu drücken, um
sie nach- vorn oder nach- hinten in den Zylindern des Kompressors
zu bewegen, wenn die Welle gedreht wird. Einer ist ein Kompressor
von einem Typ mit feststehender Taumelscheibe, in dem der Neigungswinkel
zwischen der Taumelscheibe und der Antriebswelle bei einem konstanten
Wert feststehend ist, und der andere ist ein Kompressor von einem
Typ mit veränderbarer
Verlagerung der Taumelscheibe, in dem der Neigungswinkel der Taumelscheibe
veränderbar
ist, um die Ansaugsaite im Wesentlichen auf einem gewünschten
Druckniveau beizubehalten. Ein typischer Klimaanlagen- Kompressor
von einem Typ mit veränderbarer
Verlagerung der Taumelscheibe ist in der Japanese Patent Second
Publication No. 64- 1668 gezeigt worden. Unter bezug auf die 16 ist dort
ein Kompressor vom Taumelscheiben- Typ des Standes der Technik gezeigt,
wie er in der Japanese Patent Second Publication No. 64- 1668 gezeigt
ist. Wie in der 16 gesehen, ist in dem herkömmlichen
Kompressor jeder Kolben 22 mit einer Taumelscheibe 43 mittels
zweier gegenüberliegender,
im Wesentlichen halbkugelförmigen
Schuhe 23 direkt verbunden, ohne irgendein anderes Taumeln
vorzusehen, das mit der Taumelscheibe durch einen Zapfen der Taumelscheibe
und mit den Kolben durch Kolbenstangen an älteren Modellen verbunden,
im Eingriff sein kann. Es ist zu beachten, dass für den Zweck
einer einfachen Darstellung nur einer der Mehrzahl der Kolben 22 in
der 16 gezeigt ist. Die Taumelscheibe 43 wird
synchron mit der Drehung der Kompressorwelle 11 gedreht.
Der Kolben 22 besteht üblicherweise
aus einer Im Wesentlichen zylindrischen Spitze (oder einer Kolbenkrone) 22a,
die hin- und hergehend in der Zylinderkammer 12a aufgenommen
ist, gebildet in dem Zylinderblock 12 und mit einem zylindrischen
Hohlraum 24 gebildet, und einem Boden (oder einem axial
langgestreckten Rand) 22b, gebildet mit einem im Wesentlichen
U-förmigen, ausgesparten
Abschnitt, durch den der Kolben 22 mit der Taumelscheibe 43 durch
den Vorteil der zwei gegenüberliegenden
halbkugelförmigen
Schuhen 23 mechanisch verbunden ist. Tatsächlich ist
der U- förmige,
ausgesparte Abschnitt des Kolbenrandes 22b außerdem mit
zwei gegenüberliegenden
kugeloberflächenförmigen,
erhabenen Abschnitten gebildet, die voneinander axial beabstandet
sind. Die zwei gegenüberliegenden
kugeloberflächenförmigen,
erhabenen Abschnitte nehmen gleitbar die jeweiligen halbkugelförmigen Oberflächen der
Schuhe 23 auf, so dass beide Seitenwände der Taumelscheibe 43 gleitbar
zwischen den zwei gegenüberliegenden
flachen Oberflächen
der Schuhe 23 aufgenommen werden. Die Drehbewegung der
Antriebswelle 11 führt zum
Oszillieren oder Taumeln und zu einer Drehbewegung der Taumelscheibe 43.
Die Taumel-/Drehbewegung der Taumelscheibe 43 bewegt somit
den Kolben 22 in seiner axialen Richtung hin und her. Wie
erkannt werden kann, wird bei dem Hub nach oben (bei dem Verdichtungshub)
oder während
der Bewegung nach rechts des Kolbens (16), oder
bei dem Hub nach unten (bei dem Ansaughub) oder während der Bewegung
nach links (16) des Kolbens eine Seitenkraft
auf beiden Seiten des Kolbens erzeugt. In dem Taumelscheibenkompressor
des Standes der Technik, der in der 16 gezeigt
ist, da die Kolbenkrone 22a in einer im wesentlich zylindrischen
Form gebildet ist, ist die Ölschmierung
zwischen dem Außenumfang
der zylindrischen Kolbenkrone und dem Innenumfang der Zylinderkammer
(oder der Zylinderbohrung) 12a noch unzureichend. Um eine übermäßige Reibung
zu vermeiden, die in dem Zylinder infolge der Seitenkraft erzeugt
werden kann, und um die glatte hin- und hergehende Bewegung des
Kolbens 22 zu sichern, und um einen unerwünschten
Kolbenverschleiß und
Zylinderverschleiß zu
verhindern, ist es wünschenswert,
die Gleitoberflächen
zwischen der Innenwand der Zy linderkammer 12a und der äußeren Umfangswand
des Kolbens 22 mit einem Kompressoröl, das in dem System zusammen
mit dem Kältemittel
zirkuliert, angemessen zu schmieren.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Demzufolge
ist es ein Ziel der Erfindung einen verbesserten Kompressor vom
Taumelscheiben- Typ zu schaffen, der die vorhergehenden Nachteile des
Standes der Technik vermeidet.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung einen Kolbenaufbau für einen
Kompressor vom Taumelscheiben- Typ zu schaffen, der ein Ölnebel-
Schmiersystem verwendet, das einen einfachen und kostengünstigen
Kompressoraufbau sichert, während
eine glatte hin- und hergehende Bewegung der Kolbens gesichert wird,
die in den Zylindern des Kompressors gleitend aufgenommen sind.
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Es
ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ein kostengünstiges
Herdstellungsverfahren des Kolbens für den vorerwähnten Kompressor
zu schaffen.
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Damit
die vorerwähnten
und weitere Ziele der Erfindung erreicht werden, weist der Kompressor vom
Taumelscheiben- Typ auf eine Antriebswelle, zumindest einen Kolben,
einen Zylinderblock, der die Antriebswelle drehbar lagert und darin
zumindest eine Zylinderkammer bildet, die Zylinderkammer, die gleitend
den Kolben aufnimmt, um eine hin- und hergehende Gleitbewegung des
Kolbens in der Zylinderkammer zu gestatten, eine Taumelscheibe,
die auf der Antriebswelle drehbar montiert ist, und eine Verbindung,
die eine angetriebene Verbindung mit der Antriebswelle hat und mit
der Taumelscheibe antreibend verbunden ist, um eine Drehbewegung
der Taumelscheibe synchron mit der Drehung der Antriebswelle zu
verursachen, während
eine Taumelbewegung der Taumelscheibe gestattet wird, wobei der Kolben
einen Bodenabschnitt enthält,
der einen ausgesparten Abschnitt für das Aufnehmen eines Paares
von Schuhen und zum gleitbaren Halten der Seitenwände der
Taumelscheibe zwischen den Schuhen für die axiale hin- und hergehende
Gleitbewegung des Kolbens hat und einen Hauptmantelabschnitt, der
eine Durchgangsöffnung
hat, die sich in eine Drehrichtung der Taumelscheibe erstreckt.
Es wird bevorzugt, dass der Hauptmantelabschnitt einen Wellenabschnitt
hat, angeordnet in der Durchgangsöffnung und in Bezug zu der
Achse des Kolbens koaxial ausgerichtet, um eine axiale Krafteingabe
von einem Ende des Kolbens zu übertragen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
des erfinderischen Kompressors vom Taumelscheiben- Typ sind in den
Ansprüchen
2 bis 13 definiert.
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Zum
Erreichen des vorerwähnten
Zieles in Bezug auf das Verfahren sieht die vorliegende Erfindung
ein Verfahren, wie in Anspruch 14 definiert, vor.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Querschnittsdarstellung in Längsrichtung, die ein erstes
Ausführungsbeispiel
eines Kompressors vom Taumelscheiben- Typ mit veränderbarer
Verlagerung, hergestellt entsprechend der vorliegenden Erfindung,
zeigt.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Kolbenaufbau eines Plungerkolbens
darstellt, verwendet in dem Kompressor vom Taumelscheiben- Typ des
ersten Ausführungsbeispieles.
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Die 3a, 3B, 3C und 3D sind,
bezogen auf die 2, jeweils Aufrissdarstellungen,
eine Draufsicht, eine Bodensicht und eine Ansicht von links.
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Die 4A, 4B und 4C sind
Querschnittsdarstellungen, die jeweils entlang der Linie 4a-4a von 3A,
Linie 4B-4B von 3A und Linie 4C-4C der 3D genommen
sind.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Modifikation des Kompressors
vom Taumelscheiben- Typ des ersten Ausführungsbeispiels darstellt.
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Die 6A und 6B sind
Aufrissdarstellungen der Modifikation von 5 und eine
Querschnittsdarstellung, jeweils genommen entlang der Linie 6B-6B
von 6.
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7 ist
eine Querschnittsdarstellung in Längsrichtung, die ein zweites
Ausführungsbeispiel eines
Kompressors vom Taumelscheiben- Typ mit veränderbarer Verlagerung, hergestellt
entsprechend der vorliegenden Erfindung, darstellt.
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8 ist
eine perspektivische Ansicht, die einen Kolbenaufbau des Plungerkolbens
darstellt, hergestellt in dem Kompressor vom Taumelscheiben- Typ
des zweiten Ausführungsbeispieles.
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Die 9A, 9B, 9C und 9D sind
jeweils eine Aufrissdarstellung, eine Draufsicht, eine Bodensicht
und eine Ansicht von links, bezogen auf 8.
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Die 10A, 10B und 10C sind Querschnittsdarstellungen, jeweils genommen
entlang der Linie 10A-10A der 9A,
Linie 10B-10B der 9A und Linie 10C-10C der 9D.
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11 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Modifikation des Kompressors
vom Taumelscheiben- Typ des zweiten Ausführungsbeispieles darstellt.
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Die 12A und 12B sind
Aufrissdarstellungen, jeweils genommen entlang der Linie 12B-12B
der 12A.
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Die 13A und 13B sind
eine Aufrissdarstellung und eine Vorderansicht einer weiteren Modifikation.
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14 ist
eine seitliche Querschnittsdarstellung, die die Modifikation der 13A und 13B darstellt,
genommen entlang der Linie 14-14 der 13A.
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15 ist
eine seitliche Querschnittsdarstellung, die eine weitere Modifikation
des Kompressors vom Taumelscheiben- Typ darstellt.
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16 ist
eine Querschnittsdarstellung in Längsrichtung, die einen Kompressor
vom Taumelscheiben- Typ mit veränderbarer
Verlagerung des Standes der Technik darstellt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsbeispiele
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Nunmehr
in Bezug auf die Zeichnungen, insbesondere auf die 1 bis 4C,
enthält
der Kompressor vom Taumelscheiben- Typ 10 mit veränderbarer
Verlagerung des ersten Ausführungsbeispieles
eine Kompressorwelle 11 (oder eine Antriebswelle), einen
Zylinderblock (oder ein Kurbelgehäuse) 12, der die Antriebswelle 11 drehbar
aufnimmt und mit einer Mehrzahl von sich axial- erstreckenden Zylinderkammern 12a gebildet
ist, die in Umfangsrichtung und miteinander in Bezug auf die Achse
der Antriebswelle 11 gleich- beabstandet sind, eine Mehrzahl
von Plungerkolben 32, die hin- und hergehend in den zugehörigen Zylinderkammern 12a aufgenommen
sind, und eine Taumelscheibe 43, die mit der Drehung der
Antriebswelle 11 synchron drehbar und gleichzeitig bewegbar
nach vorn oder nach hinten in Übereinstimmung
mit der axialen, hin- und hergehenden Gleitbewegung jedes der Kolben 32 ist.
Dieselben Bezugszahlen, die in der 16 in
dem stand der Technik verwendet werden, werden auf die entsprechenden
Bauteile, die in dem ersten Ausführungsbeispiel
der 1 bis 4C verwendet werden, für den Zweck
des Vergleichens des ersten Ausführungsbeispieles
mit dem Aufbau des Standes der Technik verwendet. Wie in der 1 gesehen,
weist der Kolben 32 einen Hauptabschnitt (oder einen Zwischenmantelabschnitt) 32a,
einen Bodenabschnitt 32b und einen Kolbenringsabschnitt
(oder einen Kopfabschnitt) 32c auf. Der Kolbenringabschnitt 32c und
der Hauptmantelabschnitt 32a sind einstückig miteinander durch einen
Verbindungswellenabschnitt 34 verbunden, der einen Durchmesser
kleiner als jenen des Hauptmantelabschnittes 32a hat. Der
Bodenabschnitt 32b des Kolbens ist mit einem im Wesentlichen
U- förmigen
ausgesparten Abschnitt 33 gebildet. Der U- förmige, ausge sparte
Abschnitt 33 ist außerdem
mit zwei gegenüberliegenden
kugelförmig erhabenen
Oberflächenabschnitten 35 gebildet, durch
die der Kolben 32 mechanisch mit der Taumelscheibe 43 durch
den Vorteil der zwei gegenüberliegenden
halbkugelförmigen
Schuhe 23 mechanisch derart verbunden ist, dass die zwei
gegenüberliegenden
kugelförmig
erhabenen Oberflächenabschnitte 35 die
jeweiligen halbkugelförmigen
Oberflächen
der Schuhe 23 aufnehmen und so, dass beide Seitenwände der
Taumelscheibe 43 eingebracht zwischen die zwei gegenüberliegenden,
flachen Oberflächen der
Schuhe 23, an dem Rand der Taumelscheibe 43 gleitbar
aufgenommen werden. Zur Sicherstellung der vorbestimmten Schwingbewegung
der Taumelscheibe 43 innerhalb des Innenraumes des Kurbelgehäuses oder
des Zylinderblocks 12 und um somit die hin- und hergehende
Bewegung jedes Kolbens 32 innerhalb der Zylinderkammer 12a,
synchron zu der Drehung der Antriebswelle 11, vorzusehen,
ist die Antriebswelle 11 mit der Taumelscheibe 43 mittels
einer Verbindung (bezeichnet durch 41, 44, 45 und 46) mechanisch
verbunden, was später
beschrieben werden wird. Der Innenraum 13 des Zylinderblocks 12 wird
oft als „Kurbelgehäuse- Kammer" bezeichnet. Für den Zweck
einer einfachen Darstellung bildet, obwohl nur eine Kolben-/Zylinderkammer
in der 1 gezeigt ist, der Zylinderblock darin eine Mehrzahl
von sich axial- erstreckenden Zylinderkammern 12a, die in
Umfangsrichtung und in Bezug auf die Achse der Antriebswelle 11 miteinander
gleichbeabstandet sind. Der Zylinderblock 12 ist aus einem
gegossenen Material gebildet, dass eine hohe Verschleißfestigkeit und
Abriebwiderstand hat, wie z. B. eine Siliziumlegierung, die einen
hohen Siliziumgehalt hat, die mittels Spritzgießen gegossen wird. Es gibt
eine beträchtlich
erhöhte
Tendenz für
solch eine Aluminiumlegierung, um den Schmierölfilm auf seiner Oberfläche beizubehalten,
um dadurch eine glatte Gleitbewegung des Kolbens sicher zu stellen.
Ein vorderes Gehäuse 14 ist
mit dem linken Ende des Zylinderblocks 12 mittels Schrauben
(nicht gezeigt) derart fest verbunden, dass das vordere Gehäuse 14 die Öffnung auf
der linken Seite des Zylinderblocks 12 in einer fluiddichten
Weise hermetisch abdeckt, während
ein hinteres Gehäuse 17 mit
dem rechten Ende des Zylinderblocks 12 mittels Schrauben
(nicht gezeigt) in solch einer Weise fest verbunden ist, um alle von
einem Ansaug- Klappenventilsitz oder eine – Ventilscheibe 18a,
eine hintere Ausströmplatte 18 und
ein Ausström-
Klappenventilsitz oder eine Ventilscheibe 18b in Verbindung
mit dem rechten Ende des Zylinderblocks 12 dazwischen einzubringen.
Das hintere Gehäuse 17 bildet
darin eine Ansaugkammer 15, in die das Kompressor- Schmiermittel-
Kältemittelgemisch,
das in dem System zirkuliert, in der Form des gasförmigen Kältemittels
und des Ölnebels
zurückkehrt,
und eine Ausströmkammer 16,
in die das unter Druck stehende, gasförmige Kältemittel eingeleitet wird.
Die hintere Ausströmplatte 18 ist
mit einer Ansaugöffnung
oder einer Einlassöffnung 47 für das Verbinden
der Zylinderkammer 12a mit der Ansaugkammer 15 durch
den Ansaug-Klappenventilsitz 18a und
einer Ausströmöffnung 48 für das Verbinden
der Zylinderkammer 12a mit der Ausströmkammer 16 durch den
Ausström-
Klappenventilsitz 18b gebildet. Ein durch 49 bezeichnetes
Teil ist ein Ausström- Klappenventil-
Unterstützungsband
oder – halter
für das
Begrenzen der Verlängerung
der Öffnung
jedes der Klappenventile, die an dem Ventilsitz 18b vorgesehen
sind. Wie deutlich wird, sind die Klappenventile jeweils auf dem
Ansaug- Klappenventilsitz 18a und dem Ausström- Klappenventilsitz 18b vorgesehen, um
das Schmiermittel- Kältemittelgemisch
in den Kompressor hinein, oder aus diesem heraus zu strömen. Die
Antriebswelle 11 ist in dem Kompressor zentral gelagert
und durch den nabenartigen Abschnitt des vorderen Gehäuses 14 durch
ein radiales Lager 40, wie z. B. ein radiales Nadellager,
drehbar gelagert. Die zuvor erwähnte
Verbindung für
die Taumelscheibe 43 enthält einen Antriebsansatz 41,
der mit der Antriebswelle 11 für die Drehung gemeinsam mit
der Antriebswelle 11 fest verbunden ist, eine Kugelhülse 42,
die auf der Antriebswelle 11 gleitbar montiert ist, und
eine Rückholfeder 42a,
die eine kugelförmige
Oberfläche
hat und axial gleitbar auf dem äußeren Umfang
der Antriebswelle 11 zwischen dem Antriebsansatz 41 und
der Kugelhülse 42 vorgesehen
ist. Die Taumelscheibe 43 ist mit der Kugelhülse 42 derart
im Eingriff, dass die innere konkave Oberfläche der Taumelscheibe 43 auf
der äußeren Kugeloberfläche der
Kugelhülse 42 gleitbar
montiert ist. Die Verbindung für
die Taumelscheibe 43 enthält auch eine armartige Tragverbindung 44,
fest mit der Taumelscheibe 43 verbunden. Der Antriebsansatz 41 ist
mit einem Führungsschlitz 45 für eine Stiftverbindung
mit einem Kreuzstift 46, fest verbunden mit der Tragverbindung 44,
gebildet. Der Führungsschlitz 45 ist
gebildet, um das Auswinkeln der Taumelscheibe 43 zu führen. Obwohl
es in den Zeichnungen nicht klar gezeigt ist, ist ein Ende des Kreuzstiftes 46 mit einem
Kopfabschnitt gebildet und der Kreuzstift 46 wird an Ort
und Stelle durch einen Schnappring (nicht gezeigt), der an dem anderen
Ende vorgesehen ist, zurückgehalten,
um als ein Zapfenstift zu dienen und um eine übliche Stiftverbindung zu sichern.
Die Rückholfeder 42a ist
bestimmt, eine axiale Rückholbewegung
der Kugelhülse 42 zu
initiieren. Bei der zuvor erwähnten
Anordnung ist der Kreuzstift 46 in Bezug auf den Antriebsansatz 41 radial
bewegbar und auch die Taumelscheibe 43 ist um die Mitte
der Kugelhülse 42 drehbar,
und folglich ist der Winkel der Taumelscheibe 43 in bezug
auf die Achse der Antriebswelle 11 veränderbar, um dadurch anfänglich den
Hub der Kolben zu variieren. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
kann, obwohl der Antriebsansatz 41 von der Kugelhülse 42 separat
ist, der Antriebsansatz 41 auf der Hülse ohne das Vorsehen eines
Gleiteingriffs zwischen der Hülse 42 und
der Taumelscheibe 43 vorgesehen werden, wie dies z. B.
in dem U. S. Pat. No. 4, 428, 718, herausgegeben am 31. Januar 1984
von Thimothy J. Skinner, gezeigt ist, wobei deren Lehren hierdurch
durch Bezug eingeschlossen werden. Der Kompressor 10 des
ersten Ausführungsbeispieles enthält ein Steuerventil
Cv für
das Öffnen
oder Schließen
eines Verbindungsanschlusses R, durch den die Ansaugkammer 15 mit
der Kurbelkammer 13 in Verbindung ist. Tatsächlich ist
das in dem Kompressor 10 des Ausführungsbeispieles verwendete Steuerventil
Cv einem Drucksteuerventil für
einen vorgespannten, gasgefüllten
Ausdehnungsstück-Typ ähnlich,
das in der Japanese Patent Second Publication No. 64- 1668 gezeigt
worden ist. Z. B. kann in einem Fall einer hohen Umgebungstemperatur
und somit einer hohen Wärmebelastung
oberhalb des festgelegten Punktes der Ansaugdruck Ps ein festgelegtes
Druckniveau des gasgefüllten
Ausdehnungsstücks
des Steuerventils Cv übersteigen,
um dadurch zu einem Zusammenziehen des Ausdehnungsstücks zu führen. Das
zusammenziehen des Ausdehnungsstücks
führt zu
einer axialen Bewegung der spitze der Nadel des Steuerventiles von
dem Verbindungsanschluss R weg, und als ein Ergebnis wird die Öffnung des
Verbindungsanschlusses R erhöht.
Die erhöhte Öffnung des
Anschlusses R reduziert den Kurbelkammerdruck Pc. Mit dem reduzierten
Druck Pc tendiert der Kurbelgehäuse-
Ansaugdruckunterschied I Pd – Pc
I zwischen dem Abgabedruck Pd und dem Kurbelkammerdruck Pc anzusteigen.
Die Erhöhung des
Ansaugdruckunterschiedes I Pd – Pc
I führt
zu einer Erhöhung
in dem Neigungswinkel der Taumelscheibe 43. Im Gegensatz
zu dem Obigen kann in dem Fall einer niedrigen Wärmebelastung unterhalb des
festgelegten Punktes der Ansaugdruck Ps das festgelegte Druckniveau
des Ausdehnungsstücks des
Steuerventiles Cv absenken, um dadurch zu einem Ausdehnen des Ausdehnungsstücks zu führen. Das
Ausdehnen des Ausdehnungsstücks
führt zu
einer axialen Bewegung der spitze der Nadel des Steuerventiles in
die Richtung zu dem Verbindungsanschluss R, und als ein Ergebnis
wird die Öffnung
des Verbindungsanschluss R vermindert. Die verminderte Öffnung des
Verbindungsanschluss R hält
den Kurbelkammerdruck Pc auf einem vergleichsweise hohen Niveau.
Mit dem Druck Pc eines vergleichsweise hohen Druckniveaus tendiert
der Ansaugdruckunterschied I Pd – Pc I abzufallen. Der Abfall
in dem Ansaugdruckunterschied I Pd – Pc I führt zu einer Verminderung in
dem Neigungswinkel der Taumelscheibe 43. Das Zusammenziehen
oder das ausdehnen des Ausdehnungsstücks des Steuerventiles Cv auf
der Grundlage der Größe der Wärmebelastung
funktioniert, um den Ansaugdruck Ps auf einem festgelegten Ansaugdruck-
Steuerpunkt zu halten. Wie bereits oben ausgeführt, wird die Verlagerung oder
die Kapazität
des Kompressors veränderbar
in Abhängigkeit
von der Größe der Wärmebelastung mittels
der richtigen Einstellung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 43 gesteuert.
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Nachstehend
wird der Kolbenaufbau des Kompressors vom Taumelscheiben- Typ des
ersten Ausführungsbeispieles
ausführlich
beschrieben.
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Der
Bodenabschnitt 32b ist im Wesentlichen mit einem U- förmig ausgesparten
oder gekerbten Abschnitt 33 versehen. Der Bodenabschnitt 32b hat zwei
gegenüberliegende,
kugelförmig
erhabene Oberflächenabschnitte 35 an
jeweils gegenüberliegenden
flach- geformten Abschnitten des U- förmig ausgesparten Abschnittes 33.
Wie in der 1 gesehen dient jeder der erhabenen
Abschnitte 35 als ein Schuhalter für den zugehörigen halbkugelförmigen Schuh 23,
mit den zwei Taumelscheiben- Seitenwänden, die gleitbar gehalten
oder eingesetzt zwischen den zwei gegenüberliegenden flachen Oberflächen der
Schuhe sind. Die kugelförmigen
Oberflächen
von jedem der erhabenen Abschnitte 35 ist mit der Kugeloberfläche des
halbkugelförmigen
Schuhs 23 gleitbar im Eingriff, während die flachen Seitenwände der
Taumelscheibe 43 mit den zwei gegenüberliegenden flach- geformten
Oberflächen
der Schuhe 23 gleitbar im Eingriff sind. Somit gestatten
solche Gleiteingriffe Veränderungen
im Neigungswinkel der Taumelscheibe 43 in Bezug auf die
Achse der Antriebswelle 11 und auf die Drehung der Taumelscheibe 43 um
die Kugelhülse 42,
um somit die Taumel-/Drehbewegung der Taumelscheibe 43 um
die Antriebswelle 11 zu gestatten. Wenn der Kolben 32 axial
hin- und hergeht, gibt es eine Reibungskraft oder einen Gleitwiderstand
zwischen den Seitenwänden
der Taumelscheibe 43 und den Schuhen 23. In dem
Verdichtungshub oder in dem Ansaughub nimmt eine Seitenwand der
Taumelscheibe 43 eine große Rückwirkungskraft oder Reaktion
aus dem Kolben durch den zugehörigen
Schuh 23 auf. Es kann erkannt werden, wenn die Taumelscheibe 43 sich
zusammen mit der Antriebswelle 11 dreht, während sie
die Reaktionskraft von dem Kolben aufnimmt, tendiert jeder der Kolben 32 sich
in die Drehrichtung der Taumelscheibe 43 infolge des Gleitwiderstands
(einer Reibung) zwischen der Taumelscheibe 43 und den Schuhen
zu drehen, deren Widerstand von der Größe der vorher erwähnten Reaktionskraft
abhängt.
Dies bedeutet, es gibt einen Moment der Reaktionskraft um die Achse des
Kolbens 32. Mit anderen Worten, ein bestimmtes Biegemoment
wirkt auf den Kolben 32 während des Verdichtungshubes
oder während
des Ansaughubes. Aus dem oben dargelegten Grund ist der Bodenabschnitt 32b des
Kolbens mit einem Paar von sich in Umfangsrichtung erstreckenden
Drehbewegungs- Verhinderungsabschnitten 36 gebildet, um
eine unerwünschte
Drehbewegung des Kolbens 32 durch die Anlage zwischen irgendeinem
der Drehbewegungs- Verhinderungsabschnitte 36 und der inneren
Umfangsoberfläche
des Zylinderblocks 12 zu verhindern und um die glatte axiale,
hin- und hergehende Gleitbewegung des Kolbens zu sichern. Wie eindeutig
aus der 3D gesehen werden kann, sind
die Drehbewegungs-Verhinderungsabschnitte 36 im
Wesentlichen am untersten Ende des Bodenabschnittes 32b gebildet
und in einer bogenförmigen
form in einer Weise gebildet, um sich in Umfangsrichtung entlang des
inneren Umfangs des Zylinderblocks 12 zu erstrecken. Der
Kolbenringabschnitt 32c besteht aus zwei Stegflächen und
einer Kolbenringnut 37, die zwischen den zwei Stegflächen gebildet
ist, um einen Kolbenring in die Nut 37 einzusetzen. Wie
aus den 3A, 4B und 4C erkannt
werden kann, ist der Hauptmantelabschnitt 32a des Kolbens
mit einem Wellenabschnitt 38 gebildet, der in Bezug auf die
Achse Co des Kolbens 32 koaxial ausgerichtet ist und sich
von einem scheibenartigen Wandabschnitt 53 (wie später vollständig beschrieben
wird) des Hauptmantelabschnittes 32a zu einer Innenseite
eines (in der axialen Richtung des Kolbens) der zwei gegenüberliegenden
kugelförmig
erhabenen Oberflächenabschnitte 35 des
Kolbenbodenabschnittes 32b erstreckt. Der Hauptmantelabschnitt 32a ist
auch mit zumindest einer Durchgangsöffnung 39 gebildet, die
sich im Wesentlichen in der Drehrichtung der Taumelscheibe 43 erstreckt.
In dem ersten Ausführungsbeispiel
sind zwei Durchgangsöffnungen 39 außerhalb
von und innerhalb des Wellenabschnittes 38 gebildet. das
Vorsehen des Wellenabschnittes 38 trägt zu einer Erhöhung in
der mechanischen Festigkeit des Kolbens selbst (insbesondere des
Kolbenbodenabschnittes 32a) bei. Es ist zu beachten, dass
der zentrale Wellenabschnitt 38 dazu dient, eine Kraft
(eine axiale Belastung), die von der Taumelscheibe 43 durch
den Schuh 23 in den Kolbenbodenabschnitt 32b eingegeben
wird, in den Kolbenringabschnitt 32c durch den Verbindungswellenabschnitt 34,
der mit dem zentralen Wellenabschnitt 38 des Hauptmantelabschnittes 32a koaxial
ausgerichtet ist, zu übertragen.
In Verbindung mit dem Verbindungswellenabschnitt 34 dient
der zentrale Wellenabschnitt 38, um eine Kraft (einen Druck),
die auf den Kolbenringabschnitt 32c auferlegt wird, durch
den Kolbenbodenabschnitt 32a über den Schuh 23 auf
die Taumelscheibe 43 zu übertragen. D. h., der zentrale
Wellenabschnitt 38 dient als ein Axiallast- (Axialbelastungs-) Übertragungsteil
sowie als eine Verstärkung
des Kolbens 32. In dem Kolbenaufbau des ersten Ausführungsbeispieles
ist der zentrale Wellenabschnitt 38 in Bezug auf die Achse
Co des Kolbens 32 für
den Zweck der Vergrößerung der
Axialkraft- Übertragungsleistung
koaxial ausgerichtet. Zusätzlich
zu dem oben genannten erzeugt das Vorsehen der Durchgangsöffnung 39 ein
Paar von stromaufseitigen und stromabseitigen Öffnungen (51; 51)
in bezug auf die Drehrichtung der Taumelscheibe 43. Wie
in den 2, 3B, 3C, 3D und 4B gesehen
werden kann, bilden die zwei Durchgangsöffnungen 39 eine äußere Gleitoberfläche 52a und
eine innere Gleitoberfläche 52b an
dem Außenumfang des
Hauptmantelabschnittes 32a. Die gesamte Fläche der äußeren und
der inneren Gleitoberflächen 52a und 52b kann
auf einen kleineren Wert als der des Kolbenaufbaus des Standes der
Technik eines zylindrisch- hohlen Mantelabschnittes reduziert werden.
Die vergleichsweise kleinen inneren und äußeren Gleit oberflächen 52a und 52b können zu
einer Verminderung im Gleitwiderstand führen. Wie bestens in den 1 und 2 gesehen
werden kann, sind die zwei Durchgangsöffnungen 39 gebildet
werden, um zu der Kurbelkammer 13 freigelegt zu sein. Während des
Betriebs des Kompressors 10 gibt es Beiblas- Rauchgase
oder – Gase,
die aus der Zylinderbohrung (oder der Druckkammer, die zwischen dem
Kolbenringabschnitt 32c und dem ansaug- Klappenventilsitz 18a gebildet
ist) in die Kurbelkammer 13 über eine kleine Öffnung,
die zwischen den gegenüberliegenden
Gleitoberflächen
des Innenumfangs des Zylinderblocks und den äußeren und inneren Gleitoberflächen 52a und 52b des
Hauptmantelabschnittes 32a gebildet ist, austreten können. Die
Beiblas- Rauchgase sind zusammengesetzt aus gasförmigen Kältemittel, das Kompressor-
Schmierölnebel enthält. Der Ölnebel wird
an den Seitenwänden
der Taumelscheibe 43 festgehalten und dann bewegt sich
das anhaftende Öl
entlang der Taumelscheiben- Seitenwände mittels der Zentrifugalkraft
radial nach außen.
Etwas von dem Schmieröl
wird in Kollisionskontakt mit den gegenüberliegenden halbkugelförmigen Schuhen 23 gebracht
und von der Taumelscheibe 43 und den Schuhen 23 separiert
und dann werden die separierten Schmieröle durch die Kurbelkammer 13 verspritzt.
Die verspritzten Schmieröle
können über die
Durchgangsöffnungen 39 (oder
durch die stromaufseitigen und stromabseitigen Öffnungen 51; 51)
in die innere Umfangsoberfläche
der Zylinderbohrungen 12a zugeführt werden. Dies führt zu einer angemessenen
und gleichmäßigen Ölschmierung
für die
Gleitoberflächen
zwischen dem Zylinder und dem Kolben. Als eine Konsequenz daraus
funktioniert das Vorsehen der Durchgangsöffnungen 39, um einen Verschleiß- und einen
Abriebwiderstand des Kolbens 32 und der Zylinderbohrung 12a zu
verbessern, oder um ein unerwünschtes
Abschälen
des beschichteten Films oder der Schicht des Kolbens in dem Fall
eines beschichteten Kolbens zu verhindern, und somit kann eine glatte
axiale hin- und hergehende Gleitbewegung des Kolbens sichergestellt
werden. Dies erhöht
die Lebensdauer des Kompressors. Zusätzlich ist, wie bestens in
den 3A, 3D und 4B gesehen
werden kann, der Hauptmantelabschnitt 32a, mit einem scheibenartigen
Wandabschnitt 53 gebildet, der einen sich axial erstreckenden
gekerbten Abschnitt 54 enthält. der gekerbte Abschnitt 54 ist in
solch einer Weise gebildet, um die Kurbelkammer 13 und
den ringförmigen
Raum (bezeichnet durch die Zahl 5), der rund um den Verbindungswellenabschnitt 34 zwischen
dem Hauptmantelabschnitt 32a und dem Kolbenringabschnitt 32c gebildet
ist, zu verbinden. Das Schmieröl
kann aus der Kurbelkammer 13 durch den gekerbten Abschnitt 54 in
den ringförmigen
Raum S leicht zugeführt
werden, und somit kann die Schmierleistung weiter erhöht werden.
In der Annahme, dass die Taumelscheibe 43 in der Richtung
des Uhrzeigersinns gedreht wird (zu sehen in der 3D),
tendiert die rechte Seite der äußeren Umfangsoberfläche des <Kolbens stark gegen
die innere Umfangsoberfläche
der Zylinderbohrung gepresst zu werden, während die linke Seite der äußeren Umfangsoberfläche dazu
tendiert, fast nicht durch den Gleitwiderstand der Taumelscheibe
beeinflusst zu werden. Somit ist der gekerbte Abschnitt 54 auf
der linken Seite des scheibenartigen Wandabschnittes 53 gebildet.
Wie aus dem Querschnitt der 4B erkannt
wird, wird der Kolben aus einer Aluminiumlegierung auf dem Weg des
Druckgießens
hergestellt. Die Durchgangsöffnungen 39 werden
durch zwei ähnliche
geteilte Formen 50 ohne Verwendung eines Kerns hergestellt.
Nach dem Druckgießen
werden die zwei ähnlichen
Formen 50 von dem Kolbenerzeugnis in zwei seitliche Richtungen
(in die Richtung, in die die sich jeweils die zwei Öffnungen 51 wenden)
weggezogen, im Wesentlichen rechtwinklig zu der Richtung der Achse
Co des Kolbens 32. Im Vergleich mit einem Druckguss- Herstellungsverfahren,
das einen Kern verwendet, kann das Kolbenerzeugnis aus einer Aluminiumlegierung, das
eine vergleichsweise komplizierte Form und Geometrie hat, leicht,
präzis
und kostengünstig
einstückig
gebildet werden. Überdies
tragen die Durchgangsöffnungen 39 zur
Reduzierung des Gewichts des Kolbens bei, sowie zur Reduzierung
in der gesamten Gleitoberfläche
des Hauptmantelabschnittes 32a und zur angemessenen Schmierung
von dem Kompressor- Öl.
Wie bereits vorher beschrieben, wird das Biegemoment auf den Kolben 32 bei
dem Verdichtungshub oder bei dem Ansaughub angewandt. Wie in der 4C gezeigt,
wird das Biegemoment hauptsächlich
durch die an dem weitesten an den Enden befindlichen Ecken c1 und c2 des Kolbenringabschnittes 32c (dem
Kolbenkopfabschnitt) aufgenommen. Die axiale Länge L1 der äußeren Gleitoberfläche 52a und
die axiale Länge
L2 der inneren Gleitoberfläche 52b werden
in Anbetracht der Kompromisslösung
zwischen der glatten Gleitbewegung und dem Kolbengewicht bestimmt.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
können,
obwohl die zwei axialen Längen
L1 und L2 bestimmt
werden, zueinander identisch zu sein, die zwei Längen L1 und
L2 voneinander unterschiedlich sein.
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Nunmehr
in bezug auf die 5, 6A und 6B ist
eine Modifikation des Kolbenaufbaus des ersten Ausführungsbeispieles
gezeigt. Die Modifikation ist von dem ersten Ausführungsbeispiel
dadurch unterschiedlich, dass sich zwei in Umfangsrichtung erstreckende
Bandabschnitte 60 an der rechten Kante des Hauptmantelabschnittes 32a des Kolbens
gebildet sind. Wie bestens in der 6B gezeigt,
entspricht in der Annahme, dass die Taumelscheibe 43 in
Richtung des Uhrzeigersinns gedreht wird (zu sehen in der 6B),
die linke Öffnung 51 der
stromaufseitigen Öffnung,
während
die rechte Seitenöffnung 51 der
stromabseitigen Öffnung
in Bezug auf die Drehrichtung der Taumelscheibe 43 entspricht.
Wie bereits vorher erläutert,
tendiert in der Annahme der Drehung in die Richtung des Uhrzeigersinns
der Taumelscheibe 43, die rechte Seite der äußeren und
inneren Gleitoberflächen 52a und 52b des
Hauptmantelabschnittes 32a stark an die innere Umfangswand
der Zylinderbohrung 12a während der Drehung der Taumelscheibe 43 gepresst
zu werden. Die sich in der Umfangsrichtung erstreckenden Bahnabschnitte 60 sind
auf der stark gepressten Seite (d. h., der rechten Seite des Kolbens)
derart gebildet, dass die Bahnabschnitte entlang der äußeren Umfangsoberfläche des
Kolbenmantels profiliert werden. Somit wird die gesamte Gleitoberflächenfläche der
rechten Seite (oder die stark- gepresste Seite) des Kolbenmantels
bestimmt, größer als
die der linken Seite (oder der weniger- gepressten Seite) zu sein.
D. h., die größere Gleitoberfläche kann
effektiver die Seitenkraft aufnehmen, die auf den Kolben während des
Betriebes des Kompressors vom Taumelscheiben- Typ wirkt, um dadurch
einen Lagerdruck auf den Hauptmantelabschnitt des Kolbens zu vermindern
und demzufolge eine glättere
axiale hin- und hergehende Gleitbewegung des Kolbens sicher zu stellen.
Wie bestens in der 6b gesehen werden kann, sind
die zwei gegenüberliegenden
inneren Umfangswandoberflächen 55a und 55b des
Kolben- Hauptmantelabschnitt 32a auf eine erweiterte Entsprechung
zu dem Gesamtgewicht der zwei Bahnabschnitte 60 verringert.
Die zwei gegenüberliegenden Wandoberflächen sind
allmählich
geneigt (siehe die zwei gegenüberliegenden
Oberflächen 55a und 55b, dargestellt
in der 6B), so dass der Abstand zwischen
den Wandoberflächen
allmählich
von der stromaufseitigen Öffnung 51 zu
der stromabseitigen Öffnung 51,
die eine etwas kleiner Öffnungsfläche, wenn
mit der stromaufseitigen Öffnung
verglichen wird, hat, verringert wird. Demzufolge ist das Gesamtgewicht
jedes in dem Kompressor 10 verwendeten Kolbens des ersten
Ausführungsbeispieles
der 1 bis 4C zu dem der in der in den 5 bis 6B gezeigten
Modifikation identisch. Wie bereits oben ausgeführt, sind die zwei sich in
Umfangsrichtung erstreckenden Bahnabschnitte 60 wirksam,
um einen Lagerdruck oder die Lagerbeanspruchung in dem Hauptmantelabschnitt
des Kolbens während
der Drehung der Kompressor- Antriebswelle 11 zu reduzieren,
um folglich die Lebensdauer des in dem Kompressor vom Taumelscheiben-
Typ verwendeten Kolbens zu verlängern.
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Nunmehr
in Bezug auf die 13A, 13B, 14 und 15 sind
weitere Modifikationen, die etwas ähnlich zu dem Bahnabschnitt 60 der 5, 6A und 6B sind,
gezeigt. In der Modifikation der 13 bis 14 besteht
der Bahnabschnitt aus einem im Wesentlichen horizontalen, sich seitlich
erstreckenden Bahnabschnitt 70 in solch einer Weise, um
punkt- symmetrisch in bezug auf die Achse Co des Kolbens zu sein.
Solch ein sich seitlich erstreckender punkt- symmetrischer Bahnabschnitt 70 ist
wirksam, um einen Lagerdruck in dem Hauptmantelabschnitt des Kolbens
unabhängig
von den Drehrichtungen der Antriebswelle 11 des Kompressors
zu reduzieren. Andererseits zeigt die 15 einen
sich seitlich erstreckenden Bahnabschnitt 80, der eine
nahezu halbe Länge
so groß wie
der sich seitlich erstreckende punkt- symmetrische Bahnabschnitt 70 hat.
In diesem Fall muss der sich seitlich erstreckende Bahnabschnitt 80 an
der stark- gepressten Seite gebildet werden, um eine größere Seitenkraft
(eine radiale Belastung) aufzunehmen, um somit einen Lagerdruck
auf den Hauptmantelabschnitt des Kolbens während des Betriebs des Kompressors
zu reduzieren.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Nunmehr
in Bezug auf die 7 bis 10C ist
der Kompressor vom Taumelscheiben- Typ mit veränderbarer Verlagerung des zweiten
Ausführungsbeispieles
gezeigt. Der Grundaufbau des Kompressors vom Taumelscheiben- Typ 100 des zweiten
Ausführungsbeispieles,
wie in der 7 gezeigt, ist zu dem Kompressor 10 des
ersten Ausführungsbeispieles,
wie in der 1 gezeigt, ähnlich. Somit werden dieselben
Bezugszahlen, die in dem ersten Ausführungsbeispiel der 1 bis 4C verendet
werden, auf die entsprechenden Bauteile des zweiten Ausführungsbeispieles
der 7 bis 10C angewendet.
Der Kompressor des zweiten Ausführungsbeispieles
ist von dem des ersten Ausführungsbeispieles
nur dadurch leicht unterschiedlich, dass der zentrale Wellenabschnitt 38 des
Kolbens 32 des ersten Ausführungsbeispieles entfernt ist
und an Stelle dessen ein gerippter Abschnitt 59 mit dem
Kolben- Hauptmantelabschnitt 132a des Kolbens 132 des
zweiten Ausführungsbeispieles
einstückig
gebildet ist. Wie aus den Darstellungen der 9A, 9C, 9D und 10D erkannt werden kann, ist der gerippte
Abschnitt 59 mit dem Kolben- Hauptmantelabschnitt 132a in
solch einer Weise einstückig
gebildet, dass sich der gerippte Abschnitt 59 von dem inneren
Hauptmantelabschnitt, der die innere Gleitoberfläche 52b hat, zu dem
inneren kugelförmig
erhabenen Oberflächenabschnitt 35 des
Kolbenbodenabschnittes 32b erstreckt. Der gerippte Abschnitt 59 hat
eine Funktion, die nahezu zu dem zentralen Wellenabschnitt 38 des
Kolbenaufbaus des ersten Ausführungsbeispieles ähnlich ist.
Die 11 bis 12B zeigen
eine Modifikation des zweiten Ausführungsbeispieles. Wie aus dem
Vergleich zwischen den Darstellungsreihen der 5 bis 6B und
einer Darstellungsreihe der 11 bis 12B erkannt werden kann, ist die Modifikation
des zweiten Ausführungsbeispieles
zu der des ersten Ausführungsbeispieles
identisch, und somit wird die Beschreibung der Modifikation des
zweiten Ausführungsbeispieles
weggelassen, um eine Wiederholung zu vermeiden.
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Es
wird erkannt, dass der Kolbenaufbau, der sowohl zumindest eine der
Durchgangsöffnungen 39.
als auch eine Mittelwelle 38 (das erste Ausführungsbeispiel),
oder einen gerippten Abschnitt 59 (das zweite Ausführungsbeispiel)
bei dem zweiten Kolben- Mantelabschnitt
hat, auf eine typischen Kompressor vom Taumelscheiben- Typ mit feststehender Verlagerung,
sowie auf den Kompressor vom Taumelscheiben- Typ mit variabler Verlagerung
angewandt werden kann, wie bereits oben diskutiert. In dem ersten
und dem zweiten Ausführungsbeispiel kann,
obwohl der Kolbenaufbau der Erfindung auf den Kompressor vom Taumelscheiben-
Typ mit einer Mehrzahl von Einzelkopf- Plungerkolben angewandt wird,
der Kolbenaufbau auf einen Kompressor vom Taumelscheiben-Typ mit einer Mehrzahl
von Doppelkopf- Kolben angewandt werden. Obwohl der Kolben 32 des
ersten Ausführungsbeispieles
und der Kolben 132 des zweiten Ausführungsbeispieles durch Druckgießen aus
einer Aluminiumlegierung für
den Zweck der Erleichterung der Herstellung des Kolbens hergestellt
werden, ist das Herstellungsverfahren für das herstellen des Kolbens
aus einer Aluminiumlegierung nicht auf das Druckgießen beschränkt. An
Stelle des Druckgießens
kann ein Kolbenerzeugnis, das die Geometrie und die Form hat, wie
in den 1 oder 7 dargestellt ist, durch ein
Aluminiumlegierungs- Schmieden (siehe die 13a und 13B) hergestellt werden, um eine überlegene
mechanische Festigkeit vorzusehen.
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Während in
dem Vorhergehenden eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der
Erfindung vorgenommen worden ist, wird es verstanden, dass die Erfindung
nicht auf die besonderen Ausführungsbeispiele,
die hierin gezeigt und beschrieben worden sind, begrenzt ist, sondern
dass verschiedene Veränderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang dieser
Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert, abzuweichen.