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ZUR ERFINDUNG
GEHÖRENDER
TECHNISCHER BEREICH
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kolbenkompressor gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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STAND DER
TECHNIK
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Kompressoren
werden in Klimaanlagen für Fahrzeuge
verwendet. Kolbenkompressoren werden in solchen Anlagen verwendet.
Ein typischer Kolbenkompressor ist mit einem Antriebskörper wie
beispielsweise einer Taumelscheibe versehen, um Kolben hin und her
zu bewegen. Die Taumelscheibe ist durch eine Antriebswelle in einer
Kurbelkammer gestützt
und formt die Drehung der Antriebswelle in die lineare Hin- und
Herbewegung jedes Kolbens in einer zugehörigen Zylinderbohrung um. Die
Hin- und Herbewegung
des Kolbens zieht Kühlmittelgas
von einer Ansaugkammer in die Zylinderbohrung, verdichtet das Gas
in der Zylinderbohrung und stößt das Gas
in eine Ausstoßkammer
aus.
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Der
typische Kolbenkompressor saugt das Kühlgas von einem externen Kühlkreislauf
durch die Kurbelkammer in eine Ansaugkammer. In solch einem Kompressor,
in dem die Kurbelkammer einen Abschnitt eines Kühlgasdurchgangs bildet, schmiert das
von dem externen Kühlkreislauf
durch die Kurbelkammer laufende Kühlgas zahlreiche Teile in der Kurbelkammer
wie beispielsweise den Kolben und die Taumelscheibe ausreichend
mit dem Schmieröl, das
in dem Gas fein verteilt ist.
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Es
gibt auch eine Art von Kompressor, die Kühlmittelgas von einem externen
Kühlkreislauf
ansaugt, ohne dass das Gas durch seine Kurbelkammer strömt. Bei
solch einem Kompressor ist die Antriebsscheibe oder die Taumelscheibe
so gestützt, dass
sie sich bezüglich
der Antriebswelle schräg stellt.
Die Schrägstellung
der Taumelscheibe ändert sich
gemäß der Differenz
zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und dem Druck in den Zylinderbohrungen.
Das Hubvolumen des Kompressors verändert sich gemäß der Schrägstellung
der Taumelscheibe. Die Differenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer
und dem Druck in den Zylinderbohrungen wird beispielsweise durch
Einstellen des Drucks in der Kurbelkammer unter Verwendung eines
Steuerventils geändert.
Da der Druck der Kurbelkammer so eingestellt wird, dass die Schrägstellung der
Taumelscheibe in solch einem Kompressor gesteuert wird, ist die
Kurbelkammer nicht in dem Ansaugkanal umfasst. Daher werden die
zahlreichen Teile in der Kurbelkammer hauptsächlich durch Schmieröl geschmiert,
das in dem vorbeiströmenden Gas
enthalten ist. Vorbeiströmendes
Gas bezieht sich auf das Kühlgas
in der Zylinderbohrung, das in die Kurbelkammer durch den Raum entweicht,
der zwischen der Außenfläche des
Kolbens und der Wand der zugehörigen
Zylinderbohrung definiert ist, wenn der Kolben das Kühlgas in
der Zylinderbohrung komprimiert.
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Die
Menge des vorbeiströmenden
Gases oder des Schmieröls,
das der Kurbelkammer zugeführt
wird, wird durch die Größe des Spaltes
bestimmt, der zwischen der Außenfläche des
Kolbens und der Wand der Zylinderbohrung definiert ist. Dementsprechend
ist es erforderlich, die Größe des Spaltes
so zu vergrößern, dass
eine ausreichende Menge von Schmieröl zugeführt wird, um die zahlreichen
Teile in der Kurbelkammer zufriedenstellend zu schmieren. Allerdings
verschlechtert ein großer
Spalt zwischen dem Kolben und der Zylinderbohrung die Komprimiereffizienz
des Kompressors.
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Um
dieses Problem zu lösen,
sind Kompressoren im Stand der Technik bekannt, wie sie beispielsweise
in der 8 gezeigt sind. Der Kompressor hat eine Taumelscheibe 100.
Die Taumelscheibe 100 ist an einer Antriebswelle 104 in
einer Kurbelkammer 103 montiert, die zwischen dem Zylinderblock 101 und
dem vorderen Gehäuse 102 vorgesehen
ist, und ist so gestützt,
dass sie sich einstückig mit
der Welle 104 dreht. Einkopfkolben 105 sind jeweils
in einer Zylinderbohrung 101a aufgenommen, die in dem Zylinderblock 101 vorgesehen
ist. Ein Kolbenmantel 105a ragt von der Rückseite
jedes Kolbens 105 (linke Seite in der 8)
in Richtung der Kurbelkammer 103 hervor. Der Kolbenmantel 105a ist
mit der Taumelscheibe 100 durch ein Paar von Schuhen 106 wirkverbunden.
Jeder Schuh 106 ist gleitfähig zwischen den Kolbenmantel 105a und
die Taumelscheibe 100 geklemmt. Die Drehung der Antriebswelle 104 wird
mittels der Taumelscheibe 100 und den Schuhen 106 in
die lineare Hin- und Herbewegung des Kolbens 145 in der
Zylinderbohrung 101a umgewandelt.
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Eine
ringförmige
Nut 107 erstreckt sich entlang der Außenfläche jedes Kolbens 105.
Das Schmieröl,
das an der Wand der Zylinderbohrung 101 zum Einsatz kommt,
wird in der Nut 107 gesammelt und während der Hin- und Herbewegung
des Kolbens 105 zu der Kurbelkammer 103 geleitet.
Das Schmieröl
schmiert den Verbindungsabschnitt zwischen der Taumelscheibe 100 und
dem Kolben 105. Dementsprechend können in Kompressoren, die die Kolben verwenden,
die einen solchen Aufbau haben, die zahlreichen Teile in der Kurbelkammer
ausreichend geschmiert werden, ohne die Größe des Spaltes zwischen dem
Kolben und der Zylinderbohrung zu vergrößern, oder ohne die Komprimiereffizienz des
Kompressors zu verringern.
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Ein
Teil der Außenfläche des
Kolbenmantels 10a des Kolbens 105 ist so gebogen,
dass er die Innenfläche
des vorderen Gehäuses 102 berührt. Der Kontakt
zwischen der gebogenen Fläche
des Kolbenmantels 105a und der Innenfläche des vorderen Gehäuses 102 verhindert,
dass sich der Kolben 105 um seine Achse dreht.
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Die
Verbindungsabschnitte zwischen den Kolben 105 und der Taumelscheibe 100 sind
die Teile, die ausreichend geschmiert werden müssen und somit die größte Menge
von Schmieröl
benötigen. Wenn
der Kolben 105 der 8 verwendet
wird, ist die Kante des Kolbenmantels 105a allerdings eckig. Das
heißt,
die Endfläche
des Kolbenmantels 105a und die Außenfläche des Kolbenmantels 105a schneiden
sich in einem rechten Winkel. Wenn sich der Kolben 105 von
der Position des oberen Totpunkts in die Position des unteren Totpunkts
bewegt, wird das an der Endfläche
des Kolbenmantels 105a befindliche Schmieröl und das
Schmieröl,
das sich an dem Boden der Kurbelkammer 103 sammelt, somit nach
links verstreut, wie dies in 8 zu sehen
ist. Das Schmieröl
wird nicht zu dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Kolben 105 und
der Taumelscheibe 100 geleitet. Zudem wird das an der Innenfläche des
vorderen Gehäuses 102 befindliche Schmieröl durch
den eckigen Kolbenmantel 105a abgestreift und nach links
verstreut, wie dies in 8 zu sehen ist. Dementsprechend
wird dieses Öl
nicht effizient verwendet, und die Verbindungsabschnitte zwischen
den Kolben 105 und der Taumelscheibe 100 werden
nicht im gewünschten
Maße geschmiert.
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Aus
dem Dokument
EP 0 698
735 A2 ist ein Kolbenkompressor zum Komprimieren von Schmieröl enthaltendem
Gas bekannt, der ein Kompressorgehäuse hat, das ein vorderes und
ein hinteres Gehäuse
besitzt. Diese Teile des Gehäuses
sind an dem Zylinderblock gesichert, wobei ein Ventil zwischen den
zwei Teilen des Gehäuses
angeordnet ist. Zudem ist eine Kurbelkammer zwischen der Innenfläche des
vorderen Gehäuses
und dem Zylinderblock definiert. Die Kolben des Kompressors sind
in Zylinderbohrungen aufgenommen, die sich durch den Zylinderblock
erstrecken. Die Kolben werden zwischen einer Position des oberen
Totpunkts und einer Position des unteren Totpunkts durch einen Antriebskörper angetrieben,
der sich in der Kurbelkammer befindet und durch eine Antriebswelle
angetrieben wird. Die Zylinder dieses Kompressors haben einen hohlen Kopf
zum Komprimieren des Gases, das der Zylinderbohrung zugeführt wird,
und haben zudem einen Kolbenmantel, der von dem hohlen Kopf in Richtung der
Kurbelkammer hervor ragt und mit dem Antriebskörper verbunden ist. Zudem sieht
der Kolbenmantel eine Begrenzer vor, der eine Endfläche besitzt,
um mit der Innenfläche
des vorderen Gehäuses
gleitfähig
in Kontakt zu kommen, um den Kolben davon abzuhalten, sich in der
Zylinderbohrung zu drehen. Zudem ist in dem Kolbenmantel ein Schlitz
vorgesehen, der ein Paar von sich gegenüber stehenden Wänden hat
und der der Antriebswelle zugewandt ist, wobei ein konkaver Sitz
in jeder Wand definiert ist, um den Verbindungsanschluss aufzunehmen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, einen Kompressor
zu erlangen, der eine verbesserte Schmierung des den Kolben und
den Antriebskörper
verbindenden Verbindungsanschlusses besitzt.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß der Erfindung
ist der Begrenzer des Kolbens mit einer flachen geneigten Fläche versehen,
die sich schräg
entlang des Randes der Endfläche
des Begrenzers erstreckt. Diese Gestaltung stellt sicher, dass das Öl in der
Kurbelkammer von der Endfläche
in Richtung des Sitzes geleitet wird, um den Verbindungsanschluss
zu schmieren, wenn sich der Kolben von der Position des oberen Totpunkts
zu der Position des unteren Totpunkts bewegt. Solch ein Leitabschnitt
zum Leiten des Schmieröls
ermöglicht
eine zuverlässige
und ausreichende Schmierung des Verbindungsanschlusses.
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Die
flache geneigte Fläche,
die sich schräg entlang
des Randes der Endfläche
des Begrenzers erstreckt und als eine Leitfläche für Schmieröl dient, ist unter Bezug auf
die bevorzugten Ausführungsbeispiele
in den 2 und 3 im Detail gezeigt. Aufgrund
dieser Gestaltung der Fläche
wird das Schmieröl,
das an der Endfläche
des Begrenzers anhaftet, gesammelt und während der Bewegung des Kolbens
durch die flache geneigte Fläche,
die sich schräg
entlang des Randes der Endfläche
erstreckt, zu dem Sitz und dem Verbindungsanschluss geleitet.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
als neu erachteten Merkmale der vorliegenden Erfindung sind insbesondere
in den beigefügten
Ansprüchen
dargelegt. Die Erfindung ist zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen
am besten unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung der derzeitig
bevorzugten Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen verständlich,
in denen:
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1 eine
Querschnittsansicht ist, die einen Kompressor zeigt, der Kolben
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet;
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2 eine
vergrößerte perspektivische
Ansicht ist, die den Kolben der 1 zeigt;
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3 eine
perspektivische Ansicht ist, die den Kolben zeigt, der sich an der
Position des unteren Totpunkts befindet;
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4 eine
schematische Ansicht ist, die die Position der linearen Nut bezüglich des
Kolbens veranschaulicht;
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5 eine
vergrößerte Teilvorderansicht
ist, die den Kalbenmantel des Kolbens zeigt;
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6 eine
ausschnittartige Vorderansicht ist, die den Kolbenmantel eines Kolbens
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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7 eine
ausschnittartige Vorderansicht ist, die den Kolbenmantel eines Kolbens
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt; und
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8 eine
ausschnittartige Querschnittsansicht ist, die einen Kompressor nach
dem Stand der Technik zeigt.
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BESCHREIBUNG
VON BESONDEREN AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Ein
Kompressor, der die Kolben gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung verwendet, ist im Folgenden unter Bezugnahme
auf die 1 bis 5 beschrieben.
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Wie
dies in der 1 gezeigt ist, ist ein vorderes
Gehäuse 11 an
dem vorderen Ende eines Zylinderblocks 12 gesichert. Ein
hinteres Gehäuse 13 ist
an dem hinteren Ende des Zylinderblocks 12 gesichert, wobei
eine Ventilplatte 14 dazwischen angeordnet ist. Das vordere
Gehäuse 11,
der Zylinderblock 12 und das hintere Gehäuse 13 bilden
das Kompressorgehäuse.
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Eine
Ansaugkammer 13a und eine Ausstoßkammer 13b sind in
dem hinteren Gehäuse 13 definiert.
Die Ventilplatte 14 ist mit Ansaugventilen 14a, Ausstoßventilen 14b,
Ansaugöffnungen 14c und Ausstoßöffnungen 14d versehen.
Eine Kurbelkammer 15 ist zwischen dem vorderen Gehäuse 11 und dem
Zylinderblock 12 definiert. Eine Antriebswelle 16 erstreckt
sich durch die Kurbelkammer 15 und ist drehbar durch ein
Paar von Lagern 17 in dem vorderen Gehäuse 11 und dem Zylinderblock 12 gestützt.
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Eine
Anschlussplatte 18 ist an der drehenden Welle 16 fixiert.
Eine Taumelscheibe 19, die als Antriebskörper dient,
ist in der Kurbelkammer 15 durch die Antriebswelle 16 so
gestützt,
dass sie bezüglich
der Achse L1 der Welle 16 gleitfähig und neigbar ist. Die Taumelscheibe 19 ist
mit der Anschlussplatte 18 durch einen Gelenkmechanismus 20 verbunden.
Der Gelenkmechanismus 20 ist durch einen Stützarm 20a,
der von der Anschlussplatte 18 hervor ragt, und ein Paar
von Führungszapfen 20b gebildet, die
von der Taumelscheibe 19 hervor ragen. Die Führungszapfen 20b passen
gleitfähig
in ein Paar von Führungsbohrungen 20c,
die sich durch den Stützarm 20a erstrecken.
Der Gelenkmechanismus 20 dreht die Taumelscheibe 19 einstückig mit
der Antriebswelle 16. Der Gelenkmechanismus 20 führt auch
die Schrägstellung
und die Bewegung der Taumelscheibe 19 in Richtung der Achse
L1.
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Eine
Vielzahl von Zylinderbohrungen 12a erstrecken sich um die
Antriebswelle 16 herum durch den Zylinderblock 12.
Ein Einkopfkolben 21 ist in jeder Zylinderbohrung 12a hin-
und herbewegbar untergebracht. Der Kolben 21 hat einen
hohlen Kopf 21c, und ein Kolbenmantel 21c ragt
von dem hinteren Ende des Kopfs 21c in Richtung der Kurbelkammer 15 hervor.
Ein Schlitz 21b, der der Antriebswelle 16 zugewandt
ist, ist in dem Kolbenmantel 21a vorgesehen. Der Schlitz 21b hat
ein Paar von sich gegenüberstehenden
Wänden.
Ein konkaver Sitz 21d ist in jeder Wand definiert, um einen
Schuh 22 aufzunehmen. Jeder Schuh 22 hat einen
kugelförmigen
Abschnitt und einen flachen Abschnitt. Der kugelförmige Abschnitt
jedes Schuhs 22 ist gleitfähig in jedem Sitz 21d aufgenommen.
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Der
Randabschnitt der Taumelscheibe 19 ist gleitfähig in dem
Schlitz 2lb jedes Kolbens 21 zwischen den flachen
Abschnitten des zugehörigen Paares
von Schuhen 22 gehalten. Jeder Schuh 22 dient
als ein Verbindungselement, das den Kolben 21 mit der Taumelscheibe 19 verbindet.
Die Drehung der Antriebswelle 16 wird in der zugehörigen Zylinderbohrung 12a in
die lineare Hin- und Herbewegung jedes Kolbens 21 umgeformt.
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Während des
Ansaugtakts, in dem sich der Kolben 21 von der Position
des oberen Totpunkts in die Position des unteren Totpunkts bewegt,
wird das in der Ansaugkammer 13a befindliche Kühlgas aus dem
zugehörigen
Ansauganschluss 14c und dem Ansaugventil 14a gedrängt, und
in die Zylinderbohrung 12a gesaugt. Während des Kompressionstakts, in
dem sich der Kolben 21 von der Position des oberen Totpunkts
in die Position des unteren Totpunkts bewegt, wird das in der Zylinderbohrung 12a befindliche
Kühlgas
komprimiert und durch die zugehörige Ausstoßöffnung 14d und
das Ausstoßventil 14b aus der
Bohrung 12a herausgedrängt.
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Ein
Druckbeaufschlagungskanal 23 erstreckt sich so durch den
Zylinderblock 12, die Ventilplatte 14 und das
hintere Gehäuse 13,
dass er die Ausstoßkammer 13b mit
der Kurbelkammer 15 verbindet. Ein elektromagnetisches
Ventil oder ein Hubvolumensteuerventil 24 ist in dem hinteren
Gehäuse 13 vorgesehen
und in dem Druckbeaufschlagungskanal 23 angeordnet. Das
Steuerventil 24 hat ein Solenoid 24a, einen Körper 24b und
eine Öffnung 24c.
Wenn das Solenoid 24a angeregt ist, schließt der Körper 24b die Öffnung 24c.
Wenn das Solenoid entregt wird, öffnet
der Körper 24b die Öffnung 24c.
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Ein
Druckfreigabekanal 16a erstreckt sich durch die Antriebswelle 16.
Eine Druckfreigabebohrung 12b erstreckt sich durch den
Zylinderblock 12 und die Ventilplatte 14. Der
Freigabekanal 16a und die Freigabebohrung 12b verbinden
die Kurbelkammer 15 mit der Ansaugkammer 13a.
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Wenn
das Solenoid 24a angeregt ist und der Druckbeaufschlagungskanal 23 geschlossen
ist, wird das in der Ausstoßkammer 13b befindliche
unter hohem Druck stehende Kühlgas
nicht in die Kurbelkammer 15 geschickt.
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In
diesem Zustand strömt
das in der Kurbelkammer 15 befindliche Kühlgas durch
den Freigabekanal 16a und die Freigabebohrung 12b in
die Ansaugkammer 13a. Dies verursacht, dass sich der Druck
der Kurbelkammer 15 dem niedrigen Druck der Ansaugkammer 13a annähert. Folglich
wird die Taumelscheibe 19 in die Position einer maximalen Schrägstellung
bewegt, wie dies in 1 gezeigt ist, und das Hubvolumen
des Kompressors wird maximal. Die Taumelscheibe 19 wird
durch das Anliegen eines Stoppers 19a, der an der Vorderseite
der Taumelscheibe 19 vorgesehen ist, an der Anschlussplatte 18 davor
bewahrt, sich über
die Position der maximalen Schrägstellung
hinaus weiter schräg
zu stellen.
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Wenn
das Solenoid 24a gedreht ist und der Druckbeaufschlagungskanal 23 geöffnet ist,
wird das in der Ausstoßkammer 13b befindliche
unter hohem Druck stehende Kühlgas
in die Kurbelkammer 15 geschickt. Dies erhöht den Druck
der Kurbelkammer 15. Folglich wird die Taumelscheibe 19 in
die Position einer minimalen Schrägstellung bewegt, und das Hubvolumen
des Kompressors wird minimal. Die Taumelscheibe 19 wird
durch das Anliegen der Taumelscheibe 19 an deinem Ring 25,
der an der Antriebswelle 16 angebracht ist, davor bewahrt,
sich über
die Position der minimalen Schrägstellung
hinaus schräg
zu stellen.
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Wie
dies vorstehend beschrieben ist, wird der Druck der Kurbelkammer 15 dadurch
eingestellt, dass das Solenoid 24a des Steuerventils 24 angeregt wird,
um den Druckbeaufschlagungskanal 23 zu schließen, oder
dass das Solenoid 24a entregt wird, um den Druckbeaufschlagungskanal 23 zu öffnen. Wenn
sich der Druck der Kurbelkammer 15 ändert, wird die Differenz zwischen
dem Druck, der auf die Rückseite
des Kolbens 21 wirkt (linke Seite in der 1),
und dem Druck, der auf die Vorderseite des Kolbens 21 wirkt
(rechte Seite in der 1), verändert. Die Schrägstellung
der Taumelscheibe 19 wird gemäß der Druckdifferenz verändert. Dies ändert den Hub
der Kolben 21 und variiert das Hubvolumen des Kompressors.
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Wie
dies in den 1 bis 4 gezeigt
ist, hat jeder Kolben 21 eine ringförmige Nut 26, die
sich in der Umfangsrichtung entlang der zylindrischen Außenfläche des
Kolbens 21 in der Nähe
des Endes des Kopfes 21c erstreckt. Wie dies in der 3 gezeigt
ist, ist die ringförmige
Nut 26 an einer Position vorgesehen, an der die Nut 26 nicht
zur Innenseite der Kurbelkammer 15 exponiert ist, wenn
sich der Kolben 21 an der Position des unteren Totpunkts
befindet. In den 1 bis 3 ist die
Taumelscheibe 9 in der Position der maximalen Schrägstellung
gezeigt.
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Jeder
Kolben 21 hat auch eine lineare Nut 27, die sich
entlang der Außenfläche des
Kolbens 21 parallel zu der Achse L2 des Kolbens 21 erstreckt. Ein
Ende der linearen Nut 27 befindet sich in der Nähe der ringförmigen Nut 26.
Die lineare Nut 27 befindet sich an der Außenfläche des
Kolbens 21 an einer im Folgenden beschriebenen Position.
Wenn man den Kolben 21 so betrachtet, dass die Drehrichtung
R der drehenden Welle 6 die Uhrzeigerrichtung ist (in dieser
Zeichnung wird der Kolben 21 von der Seite des Kolbenmantels
her betrachtet), wie dies in der 4 gezeigt
ist, erstreckt sich eine imaginäre gerade
Linie L3 so, dass sie die Achse L1 der Antriebswelle 16 und
die Achse L3 des Kolbens 21 schneidet. Unter den zwei Schnittpunkten
P1, P2, an denen sich die gerade Linie L3 und die Außenfläche des
Kolbens 21 schneiden, ist die Position des Schnittpunkts
P1, der sich weiter auswärts
von der Außenseite
bezüglich
der Achsel L des Kolbens 21 befindet, hier als die Zwölf-Uhr-Position
bezeichnet. In diesem Fall befindet sich die lineare Nut 27 in
einem Bereich E, der zwischen den Positionen definiert ist, die
der Neun-Uhr- und der Elf-Uhr-Position an der Außenfläche des Kolbens 21 entsprechen.
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Wie
dies in der 1 gezeigt ist, ist die Position
und die Länge
der linearen Nut 27 so bestimmt, dass sie nicht von der
Zylinderbohrung 12a zu der Innenseite der Kurbelkammer 15 exponiert
ist, wenn sich der Kolben 21 in die Position des oberen
Totpunkts bewegt. Die lineare Nut 27 ist nicht mit der ringförmigen Nut 26 verbunden.
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Die
Oberfläche
des Kolbens 21 ist unter Verwendung eines exzentrischen
Schleifverfahrens geschliffen. Bei dem exzentrischen Schleifverfahren, das
nicht gezeigt ist, wird das Werkstück oder der Kolben 21 auf
einer Auflage gehalten und durch Drehen des Kolbens 21 zusammen
mit einem Schleifrad geschliffen. Der Kolben 21 wird nicht
durch ein Spannfutter gehalten. Falls daher eine Vielzahl von linearen
Nuten 27 in der Außenfläche des
Kolbens 21 vorgesehen sind, wird die Drehachse des Kolbens 21 instabil,
der auf der Auflage gehalten wird. Dies verhindert ein präzises Schleifen.
Dementsprechend ist es vorzuziehen, dass die Anzahl der linearen
Nuten 27 so minimiert wird, dass ein akkurates Schleifen
ermöglicht
wird, wenn das exzentrische Schleifverfahren verwendet wird. Bei
diesem Ausführungsbeispiel ist
der Kolben 21 mit nur einer einzigen linearen Nut 27 versehen,
deren Breite und Tiefe minimiert sind, die aber ausreichend sind,
um das Schmieröl
der Kurbelkammer 15 zuzuführen.
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Wie
dies in den 1, 2 und 5 gezeigt
ist, ist ein im Wesentlichen T-förmiger
Begrenzer 21e an jedem Kolben 21 an dem körperfernen Ende
des Kolbenmantels 21a vorgesehen. Der Begrenzer 21e gleitet
gegen die Innenfläche
des vorderen Gehäuses 11 und
verhindert, dass sich der Kolben 21 um seine eigene Achse
L2 dreht. Eine geneigte Fläche 28 erstreckt
sich entlang des Randes der Endfläche des Begrenzers 21e.
Wenn sich der Kolben 21 von der Position des oberen Totpunkts
zu der Position des unteren Totpunkts bewegt, wird das an der Endfläche des
Kolbenmantels 21a und der Innenfläche des vorderen Gehäuses 11 befindliche Schmieröl und das
Schmieröl,
das sich an dem Boden der Kurbelkammer 15 sammelt, entlang
der geneigten Fläche 28 zu
dem Abschnitt geleitet, der den Kolben 21 und die Taumelscheibe 19 verbindet,
d.h. zu den Schuhen 22.
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Eine
Vertiefung 29, die der Innenfläche des vorderen Gehäuses 11 zugewandt
ist, erstreckt sich in der Nähe
des Begrenzers 21e entlang des Kolbenmantels 21a.
Die maximale Breite W1 der Vertiefung 29 ist schmaler als
die maximale Breite W2 des Begrenzers 21e. Der Begrenzer 21e hat
einen flachen Abschnitt 30, der sich an der Mitte der Fläche befindet,
die der Innenseite des vorderen Gehäuses 11 zugewandt
ist. Der Begrenzer 21e hat auch ein Paar von gebogenen
Flächen 31,
die dazu dienen, die Drehung des Kolbens 21 zu verhindern.
Eine gebogene Fläche 31 erstreckt
sich von jeder Seite des flachen Abschnitts 30 aus. Der
Radius der Krümmung der
gebogenen Flächen 31 ist
im Wesentlichen der gleiche wie der der Innenfläche des vorderen Gehäuses 11.
Die gebogenen Flächen 31 sind
in Kontakt mit der Innenfläche
des vorderen Gehäuses 11.
Ein Spalt S1 ist zwischen dem flachen Abschnitt 30 und der
Innenfläche
des vorderen Gehäuses 11 vorgesehen.
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Während des
Hin- und Herbewegens jedes Kolbens 21 gleiten die gebogenen
Flächen 31 des Begrenzers 21e an
der Innenwand des vorderen Gehäuses 11.
Dieses verhindert, dass sich der Kolben 21 um seine eigene
Achse L2 dreht. Während
dem Hin- und Herbewegen des Kolbens 21 wird zudem das in
der Kurbelkammer 15 befindliche Schmieröl durch den Spalt S1 zwischen
dem flachen Abschnitt 30 und der Innenfläche des
vorderen Gehäuses 11 zu
der Vertiefung 29 geleitet. Das Schmieröl wird dann an den Verbindungsabschnitt
zwischen dem Kolben 21 und der Taumelscheibe 19 oder
die Schuhe 22 geschickt.
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Die
Funktion des Kompressors mit dem vorstehenden Aufbau ist im Folgenden
beschrieben.
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Während des
Ansaugtakts, bei dem der Kolben 21 sich von der Position
des oberen Totpunkts zu der Position des unteren Totpunkts bewegt,
wird das in der Ansaugkammer 13 befindliche Kühlgas in
die zugehörige
Zylinderbohrung 12a gesaugt. Zudem kommt ein Teil des Schmieröls, das
in dem Kühlgas schwebt,
an der Wand der Zylinderbohrung 12a zum Einsatz. Während des
Ausstoßtakts,
bei dem sich der Kolben 21 von der Position des unteren
Totpunkts zu der Position des oberen Totpunkts bewegt, wird das in
der Zylinderbohrung 12a befindliche Kühlgas komprimiert und in die
Ausstoßkammer 13b ausgestoßen. Zudem
entweicht ein Teil des Kühlgases
(vorbeiströmendes
Gas) durch einen Spalt C1, der zwischen der Außenfläche des Kolbens 21 und
der Wand der Zylinderbohrung 12a vorgesehen ist, in die Kurbelkammer 15.
Wenn das vorbeiströmende
Gas durch den Spalt C1 geht, kommt ein Teil des Schmieröls, das
in dem Gas schwebt, an der Wand der Zylinderbohrung 12a zum
Einsatz.
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Das
an der Wand der Zylinderbohrung 12a befindliche Schmieröl wird durch
die Kante der in dem Kolben 21 befindlichen ringförmigen Nut 26 abgestreift
und sammelt sich in der Nut 26.
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Wenn
der Kolben 21 den Kompressionstakt durchläuft, erhöht das vorbeiströmende Gas,
das aus der Zylinderbohrung 12a entweicht, den Druck in
der ringförmigen
Nut 26. Die lineare Nut 27 ist durch die Wand
der Zylinderbohrung 12a nur dann komplett verschlossen,
wenn sich der Kolben 21 in der Nähe der Position des oberen
Totpunkts befindet. Falls sich der Kolben 21 weg von der
Position des oberen Totpunkts bewegt, wird zumindest ein Teil der
linearen Nut 27 zu der Innenseite der Kurbelkammer 15 exponiert.
Dies hat zur Folge, dass der Druck in der linearen Nut 27 gleich
dem oder geringfügig
größer als
der Druck der Kurbelkammer 15 wird. Die lineare Nut 27 steht
mit der ringförmigen
Nut 26 durch den schmalen Spalt C1 in Verbindung. Wenn
der Kolben 21 den Kompressionstakt durchläuft, bringt
die Differenz zwischen dem Druck in der ringförmigen Nut 26 und
dem Druck in der linearen Nut 27 dementsprechend das in der
ringförmigen
Nut 26 befindliche Schmieröl dazu, sich durch den Spalt
C1 zu bewegen und in die lineare Nut 27 einzutreten. Das
Schmieröl,
das in die lineare Nut 27 eintritt, tritt dann in die Kurbelkammer 15 ein,
wenn die lineare Nut 27 zu der Innenseite der Kurbelkammer 15 exponiert
wird.
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Wenn
die Schrägstellung
der Trommelscheibe 19 klein wird, bewegt sich die lineare
Nut 27 sogar dann nicht aus der Zylinderbohrung 12a,
wenn der Kolben 21 sich an der Position des unteren Totpunkts befindet.
Allerdings ist bei diesem Ausführungsbeispiel
der Abstand zwischen der linearen Nut 27 und dem kolbenmantelseitigen
Ende des Kopfs 21c klein. Dies ermöglicht, dass sich das in der
linearen Nut 27 befindliche Schmieröl leicht in den Spalt C1 bewegt und
in die Kurbelkammer 15 eintritt.
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Das
Schmieröl,
das in die Kurbelkammer 15 eintritt, kommt an der Innenfläche des
vorderen Gehäuses 11 zum
Einsatz und sammelt sich am Boden der Kurbelkammer 15.
Da sich jeder Kolben 21 während des Ansaugtakts von der
Position des oberen Totpunkts zu der Position des unteren Totpunkts
bewegt, bewegt sich das Schmieröl
entlang der geneigten Fläche 28,
die entlang des Randes der Endfläche des
Kolbenmantels 21a vorgesehen ist, zu dem Verbindungsabschnitt
zwischen dem Kolben 21 und der Trommelscheibe 19 oder
den Schuhen 22. Zusätzlich dazu
wird das Schmieröl,
insbesondere das an der Innenfläche
des vorderen Gehäuses
befindliche Öl, durch
den Spalt S1 zwischen dem flachen Abschnitt 30 und der
Innenfläche
des vorderen Gehäuses 30 geleitet
und tritt in die Vertiefung 29 ein. Das Schmieröl schmiert
anschließend
den Verbindungsabschnitt zwischen dem Kolben 21 und der
Taumelscheibe 19.
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Wenn
jeder Kolben 21 den Ansaugtakt durchläuft, wird das an der Endfläche des
Kolbenmantels 21a und an der Innenfläche des vorderen Gehäuses 11 befindliche
Schmieröl
und das Schmieröl,
das sich an dem Boden der Kurbelkammer 15 sammelt, dementsprechend
nicht durch die Bewegung der Endfläche des Kolbenmantels 21 verstreut.
Dies hat eine effektivere Schmierung des Verbindungsabschnitts zwischen
dem Kolben 21 und der Taumelscheibe 19 zur Folge,
der einer der Abschnitte ist, die definitiv Schmierung benötigen.
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Die
geneigte Fläche 28 ist
an dem Begrenzer 21e vorgesehen, der die Innenfläche des
vorderen Gehäuses 11 berührt. Dementsprechend
tritt das an der Innenfläche
des vorderen Gehäuses 11 befindliche
Schmieröl
problemlos in den Spalt zwischen der geneigten Fläche 28 und
der Innenfläche
des vorderen Gehäuses 11 ein.
Dies ermöglicht
eine effiziente Schmierung des Verbindungsabschnitts zwischen den
Kolben 21 und der Taumelscheibe 19.
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Zusätzlich dazu
erstreckt sich die geneigte Fläche 28 entlang
des gesamten Randes der Endfläche
des Begrenzers 21e. Dies erhöht die Effizienz weiter, mit
der das Schmieröl
von dem gesamten Rand des Begrenzers 21e zu dem Verbindungsabschnitt
zwischen dem Kolben 21 und der Trommelscheibe 19 geleitet
wird.
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Die
Vertiefung 29 ist in dem Kolbenmantel 21a des
Kolbens 21 vorgesehen, wobei sie der Innenfläche des
vorderen Gehäuses 11 zugewandt
ist. Die Vertiefung 29 definiert einen Kanal für das Schmieröl zwischen
dem Kolbenmantel 21a und der Innenfläche des vorderen Gehäuses 11.
Zudem ist die maximale Breite W1 der Vertiefung 29 schmaler als
die maximale Breite W2 des Begrenzers 21e. Dies ermöglicht,
dass das Schmieröl,
das durch die geneigte Fläche 28 in
die Vertiefung 29 geleitet wird, problemlos und effizient
in den Verbindungsabschnitt zwischen den Kolben 21 und
der Taumelscheibe 19 eintritt.
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Der
flache Abschnitt 30 ist an einem Abschnitt der Fläche vorgesehen,
wobei er der Innenfläche
des vorderen Gehäuses 11 zugewandt
ist. Wenn sich der Kolben 21 hin und her bewegt, bewegt
sich somit das in der Kurbelkammer 15 befindliche Schmieröl durch
den Spalt S1 zwischen dem flachen Abschnitt 30 und der
Innenfläche
des vorderen Gehäuses 11.
Dies ermöglicht
eine effiziente Schmierung des Verbindungsabschnitts zwischen dem
Kolben 21 und der Taumelscheibe 19.
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Ein
zweites Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
hat der Begrenzer 21e eine einzige gebogene Fläche 31,
die dazu dient, die Drehung des Kolbens 21 zu verhindern.
Die gebogene Fläche 31 erstreckt
sich entlang der gesamten Oberfläche
des Begrenzers 21e, der der Innenfläche des vorderen Gehäuses zugewandt
ist. Somit ist der flache Abschnitt 30 in diesem Ausführungsbeispiel
nicht vorgesehen. Die geneigte Fläche 28 ist an dem
Rand der Endfläche
des Begrenzers 21e nur an dem Abschnitt vorgesehen, der
der gebogenen Fläche 31 entspricht.
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Dementsprechend
ist die Bearbeitung der geneigten Fläche 28 im Vergleich
zu dem Fall vereinfacht, bei dem die geneigte Fläche 28 entlang des
gesamten Randes der Endfläche
des Begrenzers 21e vorgesehen ist. Da der Kontaktbereich
zwischen dem Begrenzer 21e und der Innenfläche des
vorderen Gehäuses 11 vergrößert ist,
wird zudem die Drehung des Kolbens 21 um seine eigene Achse
L2 sicher verhindert. Dies stabilisiert die Bewegung des Kolbens 21.
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Ein
drittes Ausführungsbeispiel
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die 7 beschrieben.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel
erstreckt sich die geneigte Fläche 28 entlang
des Randes der Endfläche
des Begrenzers 21e an Abschnitten, die nicht dem flachen Abschnitt 30 und
den gebogenen Flächen 31 entsprechen.
Dementsprechend ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Bearbeitung
der geneigten Fläche 28 im
Vergleich zu dem Fall vereinfacht, bei dem die geneigte Fläche 28 entlang
des gesamten Randes der Endfläche
des Begrenzers 21e vorgesehen wird.
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Obwohl
mehrere Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung bis hierher beschrieben sind, sollte
es dem Fachmann klar sein, dass die vorliegende Erfindung in anderen
Formen ausgeführt
werden kann, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen. Genauer
gesagt kann die vorliegende Erfindung wie folgt abgewandelt werden.
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Die
geneigte Fläche 28 kann
an dem Rand der Endfläche
des Begrenzers 21e in der Weise vorgesehen sein, dass sie
in eine Vielzahl von getrennten Abschnitten unterteilt ist.
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Die
geneigte Fläche 28 kann
entweder flach oder rund sein.
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Der
Ort, der Bereich und der Winkel der geneigten Fläche 28 bezüglich der
Endfläche
des Begrenzers 21e kann für jeden Kolben unterschiedlich festgelegt
sein. Dieser Aufbau ermöglicht
das Einstellen der Menge von Schmieröl, das an dem Verbindungsabschnitt
zwischen jedem Kolben 21 und der Taumelscheibe 19 zum
Einsatz kommt. Falls der Bereich der geneigten Fläche 28 bei
dem Kolben 21 vergrößert wird,
der sich am Boden der Kurbelkammer 15 befindet, kann eine
große
Menge von Schmieröl, das
sich an dem Boden der Kurbelkammer 15 gesammelt hat, entlang
der geneigten Fläche 28 zu dem
Verbindungsabschnitt zwischen dem Kolben 21 und der Taumelscheibe 19 geschickt
werden.
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Die
lineare Nut 27 kann direkt mit der ringförmigen Nut 26 verbunden
sein. Dies ermöglicht,
dass das in der ringförmigen
Nut befindliche Schmieröl noch
gleichmäßiger in
die lineare Nut 27 eintritt.
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Die
lineare Nut 27 kann sich bis zu dem kolbenmantelseitigen
Ende des Kopfs 21c erstrecken. Dies verbindet die lineare
Nut 27 konstant und direkt mit der Kurbelkammer 15.
Somit kann das Schmieröl noch
gleichmäßiger zu
der Kurbelkammer 15 geschickt werden.
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Daher
sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsbeispiele als veranschaulichend
und nicht als beschränkend
zu betrachten, und die Erfindung ist nicht auf die hier angegebenen
Details beschränkt,
sondern kann innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche abgewandelt werden.