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TECHNISCHER
BEREICH
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Taumelscheibenverdichter, insbesondere
einen Taumelscheibenverdichter, welcher eine Taumelscheibe und Kolben
aufweist, die durch eine verbesserte Oberflächenbehandlung fertigbearbeitet
sind, um ein verbessertes Leistungsverhalten zu zeigen und mit verbesserter
Zuverlässigkeit
zu funktionieren.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Ein
Taumelscheibenverdichter mit doppeltwirkenden Kolben, welcher z.
B. in einem Fahrzeugklimatisierungssystem Verwendung findet, weist
eine Antriebswelle, ein Paar Zylinderblöcke, welche die Antriebswelle
drehbar halten, und eine an der Antriebswelle fest gehaltene Taumelscheibe
zur Rotation zusammen mit der Antriebswelle in einer Taumelscheibenkammer,
welche in einem Bereich geformt ist, der die Grenze zwischen dem
Paar von Zylinderblöcken
einschließt,
auf. Es sind eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen gebildet, derart,
dass sie sich in beiden Zylinderblöcken erstrecken und um die
Antriebswelle herum angeordnet sind. Doppeltwirkende Kolben sind
axialbeweglich in den entsprechenden Zylinderbohrungen angeordnet.
Jeder Kolben steht mit der Taumelscheibe über Schuhe in Wirkverbindung.
Die Rotationsbewegung der Taumelscheibe wird in eine lineare Bewegung
der Kolben umgewandelt zum Ansaugen, Komprimieren und Ausstoßen eines
Kältemittelgases.
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Ein
Taumelscheibenverdichter mit einfachwirkenden Kolben weist einen
Zylinderblock und ein Gehäuse
auf, welches das innere Ende des Zylinderblocks abschließt und eine
Taumelscheibenkammer oder eine Kurbelkammer aufweist. Eine Taumelscheibe
ist an einer Antriebswelle in der Taumelscheibenkammer montiert
und über
Schuhe mit Kolben verbunden. Bei einem Taumelscheibenverdichter
mit veränderlichem
Verdrängungsvolumen
ist eine Taumelscheibe über
Schuhe mit einfachwirkenden Kolben, welche in einer Mehrzahl von
Zylinderbohrungen angeordnet sind, verbunden und an einer Antriebswelle
derart montiert, dass sie an einem Stützpunkt eine Taumelbewegung
ausführt.
Die Neigung der Taumelscheibe ändert
sich gemäß dem Druck
in der Kurbelkammer, so dass die an den entgegengesetzten Enden
des einfachwirkenden Kolbens wirkenden Gasdrücke einander kompensieren. Folglich
wird der Hub des einfachwirkenden Kolbens eingestellt, um das Verdrängungsvolumen
des Verdichters zu steuern.
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An
diese Taumelscheibenverdichter werden erhebliche und zunehmend höher werdende
Forderungen nach Gewichtsreduzierung gestellt, um den Einsatz der
Taumelscheibenverdichter in Fahrzeugklimatisierungsanlagen zu ermöglichen,
und in der Mehrzahl der Fälle
werden die Taumelscheiben und Kolben sowie die Zylinderblöcke dieser
Taumelscheibenverdichter aus Aluminiumlegierungen in Leichtgewichtausführung hergestellt.
Aus diesem Grunde hat man Abrasionsresistenz und Maßnahmen
zur Fressverhinderung untersucht, um Oberflächen, welche über lange
Zeitspannen hinweg schweren Hochgeschwindigkeitsabrasionswirkungen
ausgesetzt sind, so etwa die Oberflächen der Taumelscheibe in Gleitkontakt
mit den Schuhen und die Gleitkontaktfläche der Kolben in Gleitkontakt
mit der Oberfläche
der Bohrung, zu schützen.
Derartige Maßnahmen
umfassen die Bildung eines Fluorkohlenstofffilms auf der Gleitkontakt fläche des
Kolbens und die Bildung eines Films von einem Festschmierstoff auf der
Gleitkontaktfläche
der Taumelscheibe.
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Jedoch
ist der doppeltwirkende Kolben mit einem Rücksprung versehen, der sich über der
Peripherie der Taumelscheibe erstreckt, und in dem Rücksprung
ausgebildete Eingriffsflächen
zur Verhinderung der Rotation des Kolbens kommen in stoßartigen
Kontakt mit dem Außenumfang
der Taumelscheibe, um den Kolben an einer Rotation infolge des auf
den Kolben wirkenden Drehmoments zu hindern. Der einfachwirkende
Kolben ist mit einer rotationsverhindernden Eingriffsfläche an seinem
basisseitigen Teil versehen, und die Eingriffsfläche kommt mit der inneren Oberfläche des
Gehäuses
in stoßartigen Kontakt,
um den Kolben an einer Rotation zu hindern. Folglich ist es in einem
im Wesentlichen schmierlosen Zustand, wie er beim Start des Verdichters
auftritt, möglich,
dass an der Eingriffsfläche
des Kolbens und dem Außenumfang
der Taumelscheibe Fressen eintritt, und es wurden Versuche unternommen,
einen Schmierfilm über
der Eingriffsfläche
des Kolbens und dem Außenumfang
der Taumelscheibe zu bilden. Jedoch ist die Ergiebigkeit eines Beschichtungsmaterials,
welches zum Beispiel in einem Sprühbeschichtungsverfahren zum Überziehen
der Kolben und der Taumelscheibe mit einem Schmierfilm verwendet
wird, außerordentlich
niedrig. Ferner müssen die
kugeligen Oberflächen
der Kolben in dem Sprühbeschichtungsprozess
maskiert werden, und der Sprühbeschichtungsprozess
ist hinsichtlich der Nutzleistung kaum zufriedenstellend.
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Aus
US-A-5 490 767 ist ein Kolbenverdichter bekannt geworden, welcher
einen Zylinderblock umfasst, der mit einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen versehen
ist. In den Zylinderbohrungen sind Kolben angeordnet, und innerhalb
eines Gehäuses
ist eine Antriebswelle gehalten. Eine Taumelscheibe ist so gehalten,
dass sie zusammen mit der Antriebswelle eine Rotationsbewegung ausführen kann,
und steht mit den Kolben über
Schuhe in Wirkverbindung. Der bekannte Verdichter umfasst Rotationsverhinderungsmittel
mit an den Kolben ausgebildeten Oberflächen. Diese Oberflächen werden
einer maschinellen Bearbeitung unterzogen, so dass sie eine Oberflächenrauheit
von weni ger als ca. 1,6 μm
aufweisen, und können
nach der maschinellen Bearbeitung durch eine Oberflächenbehandlung,
z. B. eine PTFE-Plattierung, eine Chromatbehandlung und eine Keramikbehandlung,
beschichtet werden, um ausreichend Gleitfähigkeit, Verschleißbeständigkeit und
Dauerhaftigkeit bereitzustellen.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines
verbesserten Taumelscheibenverdichters, welcher dazu in der Lage
ist, eine verbesserte Funktionszuverlässigkeit bereitzustellen, erhalten
durch die Verwendung – in
Kombination miteinander – einer
verbesserten Taumelscheibe und verbesserter Kolben, versehen mit
einem hervorragenden Schmierfilm, der mit hoher Produktivität herstellbar
ist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung
eines langlebigen Taumelscheibenverdichters, welcher dazu in der
Lage ist, über
einen langen Nutzungszeitraum hinweg richtig zu funktionieren, wenn
er in einem Fahrzeugklimatisierungssystem verwendet wird und durch
den Motor eines Fahrzeugs angetrieben wird, um ein Kältemittel
zu komprimieren.
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In
Einklang mit der vorliegenden Erfindung wird ein Taumelscheibenverdichter
bereitgestellt, welcher umfasst: einen Zylinderblock, welcher eine Mehrzahl
von Zylinderbohrungen aufweist; Kolben, welche in die Zylinderbohrungen
eingesetzt sind; eine Antriebswelle, welche so gehalten ist, dass
sie um ihre Rotationsachse drehbar ist; und eine Taumelscheibe,
welche so gehalten ist, dass sie zusammen mit der Antriebswelle
drehbar ist, und welche mit den Kolben durch Schuhe in Wirkverbindung
steht;
wobei die Kolben aus einer Aluminiumlegierung als Basismaterial
hergestellt sind und rotationsverhindernde Eingriffsflächen aufweisen,
welche mit einem anderen Glied in Eingriff kommen, um die Kolben
an einer Drehbewegung zu hindern, und wobei die Eingriffsflächen mit
einem Film von einem Festschmier stoff überzogen sind; welcher mindestens
ein Schmiermaterial enthält,
das ausgewählt
ist aus Molybdändisulfid,
Wolframdisulfid und Graphit.
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Bei
dem beschriebenen Verdichter in Taumelscheibenbauart wird durch
das hervorragende Schmierverhalten des auf der Eingriffsfläche zur
Verhinderung der Rotation des Kolbens gebildeten Festschmierstofffilms
ein Fressen der Eingriffsfläche
und des Außenumfangs
der Taumelscheibe, d. h. des anderen Glieds, oder der inneren Oberfläche einer
Kurbelkammer, mit dem bzw. der die Eingriffsfläche in schmierlosen Kontakt
kommt, wirksam verhindert, die Funktionszuverlässigkeit des Taumelscheibenverdichters
verbessert und das Leben des Taumelscheibenverdichters verlängert.
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Der
fressverhindernde Effekt eines Films von einem Festschmierstoff,
welcher Molybdändisulfid als
eine wesentliche Komponente enthält,
ist besonders bemerkenswert.
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Wenn
die Gleitkontaktfläche
des Kolbens in Gleitkontakt mit einer die Zylinderbohrung definierenden
Oberfläche
mit einem Film von einem Material, welches ein Fluorkohlenstoffharz
als Hauptkomponente enthält,
oder mit einem Film von einem Feststoffschmierstoff überzogen
ist, kann die Abrasionsresistenz und die Fähigkeit zur Fressverhinderung des
in der Bohrung gleitenden Kolbens verbessert werden.
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Wenn
ein Transferverfahren verwendet wird zum Bilden der Schmierfilme
auf den Gleitkontaktflächen
der Kolben in Gleitkontakt mit die Zylinderbohrungen definierenden
Oberflächen
und den rotationsverhindernden Eingriffsflächen der Kolben, wird das Beschichtungsmaterial
nicht vergeudet, der Arbeitsgang des Maskierens beim Bilden des
Films wird unnötig
und es ist sehr vorteilhaft in Bezug auf die Qualitätssicherung,
z. B. die Filmdickenkontrolle.
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Bei
einem Taumelscheibenverdichter, bei dem die rotationsverhindernden
Eingriffsflächen
von Kolben in stoßartigen
Kontakt mit dem Außenumfang einer
Taumelscheibe kommen, um die Kolben an einer Rotation zu hindern,
wird mit Vorzug der Außenumfang
der Taumelscheibe mit einem Metall plattiert, welches Zinn als eine
Hauptkomponente aufweist, oder ein Schmierfilm von einem Festschmierstoff
auf dem Außenumfang
der Taumelscheibe gebildet. Bei dem Taumelscheibenverdichter wird
durch das Zusammenwirken des Außenumfangs
der Taumelscheibe und der Eingriffsflächen der Kolben ferner das
Fressen der Kolben und der Taumelscheibe wirksam verhindert.
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Weiter
wird durch eine Metallschicht aus einem Zinn als Hauptkomponente
enthaltenden Material, welche durch Plattieren gebildet ist und
welche unter dem an dem Außenumfang
der Taumelscheibe gebildeten Festschmierstofffilm liegt, die Dauerhaftigkeit
des Films verbessert.
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Es
ist offensichtlich, dass der Festschmierstofffilm ganz einfach auf
dem Außenumfang
der Taumelscheibe nach einem Transferverfahren gebildet werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG
DER FIGUREN
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Die
obengenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung
mit der beigefügten
zeichnerischen Darstellung; in der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
eines Taumelscheibenverdichters mit doppeltwirkenden Kolben in einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2A eine
perspektivische Darstellung eines doppeltwirkenden Kolbens, welcher
in dem Verdichter von 1 verwendet wird;
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2B eine
im Längsschnitt
entlang der Linie 2B-2B von 2A dargestellte
Ansicht, aus der die Positionen der Eingriffsflächen ersichtlich sind;
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3 einen
Längsschnitt
eines Taumelscheibenverdichters mit einfachwirkenden Kolben gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4A eine
Vorderansicht eines einfachwirkenden Kolbens, welcher in dem Verdichter
von 3 verwendet wird;
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4B eine
Rückansicht
mit einer rotationsverhindernden Eingriffsfläche, welche in dem einfachwirkenden
Kolben gebildet ist;
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5A eine
typische Darstellung einer Transfervorrichtung zum Bilden eines
Films von einem Festschmierstoff auf den Gleitkontaktflächen eines
Kolbens nach einem Transferverfahren;
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5B eine
typische Abwicklung, welche die Beziehung zwischen einem Werkstück zur Herstellung
eines Kolbens und einer von der Transfervorrichtung umfassten Rollenanordnung
zeigt;
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6A eine
typische Darstellung einer Transfervorrichtung zum Bilden eines
Films von einem Festschmierstoff auf den rotationsverhindernden
Eingriffsflächen
eines doppeltwirkenden Kolbens;
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6B eine
typische Abwicklung, welche schematisch die Beziehung zwischen einem
an einer Transfervorrichtung gehaltenen Werkstück zur Herstellung eines Kolbens
und einer von der Transfervorrichtung umfassten Rollenanordnung
zeigt;
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7 eine
typische Darstellung einer Transfervorrichtung zum Bilden eines
Films von einem Festschmierstoff auf den rotationsverhindernden
Eingriffsflächen
eines einfachwirkenden Kolbens nach einem Transferverfahren; und
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8 eine
typische Darstellung einer Transfervorrichtung zum Bilden eines
Films von einem Festschmierstoff auf dem Außenumfang einer Taumelscheibe
nach einem Transferverfahren.
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BESTE AUSFÜHRUNGSFORM
DER ERFINDUNG
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Es
wird nun auf die 1, 2A und 2B Bezug
genommen, gemäß welchen
ein Taumelscheibenverdichter mit doppeltwirkenden Kolben einen vorderen
Zylinderblock 1A und einen hinteren Zylinderblock 1B aufweist
und eine Antriebswelle 2 an den Zylinderblöcken 1A und 1B so
gehalten ist, dass sie um eine Rotationsachse drehbar ist. Eine Taumelscheibenkammer 4 ist
in einem Bereich um den Übergang
zwischen den Zylinderblöcken 1A und 1B in
den Zylinderblöcken 1A und 1B gebildet.
Eine Taumelscheibe 3 ist in der Taumelscheibenkammer 4 aufgenommen
und mit der Antriebswelle 2 so verbunden, dass sie gemeinsam
mit der Antriebswelle 2 rotieren kann. In den Zylinderblöcken 1A und 1B sind Bohrungen
vorgegebenen Durchmessers gebildet, und die Zylinderblöcke 1A und 1B sind
miteinander verbunden, so dass die jeweiligen Achsen der entsprechenden
Bohrungen so zueinander ausgerichtet sind, dass eine Mehrzahl von
axialen Zylinderbohrungen (im Folgenden einfach "Bohrungen") 5, angeordnet um die Antriebswelle 2 herum,
gebildet werden. Einander gegenüberliegende
Endteile von doppeltwirkenden Kolben 6 sind in den entsprechenden Bohrungen 5 axialgleitbeweglich
angeordnet. Jeder Kolben 6 ist mit den Gleitkontaktflächen 3a der
Taumelscheibe 3 durch Schuhe 7 verbunden. Eine
Rotationsbewegung der Taumelscheibe 3 wird in eine lineare
Bewegung des Kolbens 6 zum Ansaugen, Komprimieren und Ausstoßen eines
Kältemittelgases
umgewandelt.
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Bei
dieser Ausführungsform
sind die Schuhe 7 aus einem eisenhaltigen Metall hergestellt,
die Zylinderblöcke 1a und 1B und
die Taumelscheibe 3 und die doppeltwirkenden Kolben 6 sind
aus einer Aluminiumlegierung, bei der es sich beispielsweise um eine übereutektische
Aluminium-Silicium-Legierung handeln kann.
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Wie
am besten aus den 2A und 2B ersichtlich,
weist der doppeltwirkende Kolben 6 zylinderförmige Gleitkontaktflächen 6a von
vorgegebener Länge
auf, die an einander gegenüberliegenden Endteilen
desselben gebildet sind und dazu in der Lage sind, gleitverschieblich
in die Bohrungen 5 eingesetzt zu werden, und einen Rücksprung 6b,
der in einem Mittelteil desselben zwischen den einander gegenüberliegenden,
mit den Gleitkontaktflächen 6a versehenen
Endteilen gebildet ist, so dass er sich über den Außenumfang der Taumelscheibe 3 erstreckt.
Halbkugelförmige
Sitze 6c, auf denen die Schuhe 7 sitzen, sind
axial einander gegenüberliegend
in dem Rücksprung 6b gebildet.
Eingriffsflächen 6d zum
Verhindern einer Rotation der Kolben 6 sind axialsymmetrisch
in dem Mittelteil gebildet. Die Eingriffsflächen 6d kommen mit
dem Außenumfang 3b der
Taumelscheibe 3 in stoßartigen
Kontakt, um die Rotation des Kolbens 6 um die eigene Achse
infolge eines durch die Schuhe 7 auf den Kolben 6 ausgeübten Drehmoments
zu hemmen.
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Es
wird nun auf die 3, 4A und 4B Bezug
genommen, gemäß welchen
ein Taumelscheibenverdichter mit variablem Verdrängungsvolumen gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung folgendes aufweist: einen Zylinderblock 10 mit
einander gegenüberliegenden Endflächen, ein
vorderes Gehäuse 11,
welches mit dem Zylinderblock 10 so verbunden ist, dass
es das vordere Ende des Zylinderblocks 10 bedeckt, eine Ventilplatte 12,
welche an der hinteren Endfläche
des Zylinderblocks 10 angeordnet ist, und ein hinteres Gehäuse 13,
welches mit dem Zylinderblock 10 so verbunden ist, dass
es das hintere Ende des Zylinderblocks 10 bedeckt. Der
Zylinderblock 10, das vordere Gehäuse 11 und das hintere
Gehäuse 13 sind durch
Bolzen oder Schrauben fest miteinander verbunden, so dass die Übergänge zwischen
ihnen dicht geschlossen sind. In dem Verdichter definieren der Zylinderblock 10 und
das vordere Gehäuse 11 eine Kurbelkammer 14 und
eine Antriebswelle 15 erstreckt sich in Axialrichtung in
der Kurbelkammer 14 und ist über ein Paar von Radiallagern,
welche an dem Zylinderblock 10 bzw. dem vorderen Gehäuse 11 gehalten
sind, drehbar gelagert.
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Eine
Mehrzahl von Zylinderbohrungen (im Folgenden einfach "Bohrungen") 16 sind
um die Antriebswelle 15 herum in dem Zylinderblock 10 gebildet,
und einfachwirkende Kolben 17 sind hin- und herbeweglich
in den entsprechenden Bohrungen 16 angeordnet.
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In
der Kurbelkammer ist ein Rotor 20 an der Antriebswelle 15 fest
montiert, so dass er gemeinsam mit der Antriebswelle 15 rotieren
kann. Eine auf den Rotor 20 ausgeübte axiale Last wird über ein
Drucklager durch das vordere Gehäuse 11 abgetragen. Eine
Taumelscheibe 18 ist an der Antriebswelle 15 an einer
Position hinter dem Rotor 20 montiert. Die Taumelscheibe 18 ist
durch die Elastizität
einer Kompressionsfeder, welche zwischen der Taumelscheibe 18 und
dem Rotor 20 angeordnet ist, stets in Rückwärtsrichtung vorgespannt.
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Die
Taumelscheibe 18 weist eine Gestalt auf, die im Wesentlichen
einer Scheibe ähnelt
und ist mit flachen Gleitkontaktflächen 18a versehen,
welche an den einander gegenüberliegenden
Seiten eines peripheren Teils derselben gebildet sind. Halbkugelförmige Schuhe 19 werden
jeweils mit den Gleitkontaktflächen 18a in
Kontakt gebracht. Die Schuhe 19 sind mit in den Kolben 17 gebildeten
halbkugelförmigen
Sitzen 17c in Gleitkontakt. Ein Gelenkmechanismus K ist
zwischen der Taumelscheibe 18 und dem Rotor 20 gebildet,
um der Taumelscheibe 18 eine Drehbewegung relativ zu dem
Rotor 20 zu erlauben.
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Die
Taumelscheibe 18 weist ein gekrümmtes zentrales Loch 18b auf,
welches sich durch einen zentralen Teil derselben hindurch erstreckt.
Die Antriebswelle 15 erstreckt sich durch das zentrale
Loch 18b, um die Taumelscheibe 18 hierauf zu halten.
Die Neigung der Taumelscheibe 18 ist veränderlich,
ohne den oberen Totpunkt der einzelnen einfachwirkenden Kolben 17 relativ
zu der korrespondierenden Bohrung 16 zu verändern.
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Bei
dieser Ausführungsform
sind der Zylinderblock 10, die Taumelscheibe 18 und
der Kolben 17 aus einer Aluminium-Legierung, z. B. einer übereutektischen
Aluminium-Silicium-Legierung, hergestellt. Jeder Kolben 17 weist
folgendes auf: an seinem kopfseitigen Endteil eine Gleitkontaktfläche 17a von
vorgegebener Länge,
welche zu der Bohrung 16 passt, an seinem hinteren Endteil
einen Rücksprung 17b (4A),
welcher sich über
der Taumelscheibe 18 erstreckt, und auf der Rückseite
eines Teils desselben, welcher den Rücksprung 17b bildet,
eine gekrümmte
Eingriffsfläche 17d mit
einem großen
Krümmungsradius,
welche dazu in der Lage ist, mit der die Kurbelkammer 14 definierenden
inneren Oberfläche 14a in
stoßartigen
Kontakt zu kommen, um eine Rotation des Kolbens 17 zu verhindern.
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Die
Oberflächenbehandlung
des Kolbens, welche eines der Merkmale der vorliegenden Erfindung
ist, wird unter Bezugnahme auf die 5A bis 7 beschrieben.
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Obschon
der doppeltwirkende Kolben 6 und der einfachwirkende Kolben 17,
welche jeweils in den Taumelscheibenverdichtern gemäß den im
Vorstehenden beschriebenen Ausführungsformen
enthalten sind, sich nach Gestalt unterscheiden, weist der doppeltwirkende
Kolben 6 rotationsverhindernde Eingriffsflächen 6d auf,
welche mit der Taumelscheibe 3 in stoßartigen Kontakt kommen, um
den Kolben 6 an einer Rotation um die eigene Achse zu hindern,
und der einfachwirkende Kolben 17 weist die rotationsverhindernde
Eingriffsfläche 17d auf,
welche in stoßartigen
Kontakt mit der die Kurbelkammer 14 definierenden Innenwandoberfläche 14a kommt,
um eine Rotation des Kolbens 17 um die eigene Achse zu
verhindern oder zu begrenzen. Die Eingriffsflächen 6d und 17d sind
mit Filmen überzogen,
gebildet durch Beschichten der Eingriffsflächen 6d und 17d mit
Filmen aus einem Schmiermaterial, hergestellt durch Mischen von
Molybdändisulfid
und Graphit, welche als Festschmierstoffe gewählt sind, mit einem Polyamidimidharz
(Bindemittel) und Erhitzen und Härten der
Filme von dem Schmiermaterial. Die Gleitkontaktflächen 6a und 17a der
Teile der Kolben 6 und 17, welche in die Bohrungen 5 bzw. 16 eingesetzt
sind, sind mit einem Film von einem allgemein üblichen Fluorkohlenstoffharz
(Polytetrafluorethylen) überzogen.
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In
diesen Ausführungsformen
weisen die Kolben 6 und 17 die rotationsverhindernden
Eingriffsflächen 6d und 17d auf,
welche Fressen unterliegen, überzogen
mit den Schmierfilmen von einem Festschmierstoff, z. B. Molybdändisulfid.
Daher ist der Widerstand gegenüber
Fressen der Kolben 6 und 17 viel höher als
der von Kolben, welche im Wesentlichen ganz mit einem Fluorkohlenstoffharz
beschichtet sind.
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Weil
die auf den Gleitkontaktflächen 6a und 17a und
den Eingriffsflächen 6d und 17d der
Kolben 6 und 17 gebildeten Schmierfilme nach einem
Transferverfahren gebildet werden, unabhängig von den Materialien, können die
Schmierfilme sehr leicht gebildet werden, ohne eine wesentliche
Erhöhung
des Arbeitsaufwandes mit sich zu bringen, selbst wenn die Schmierfilme
aus verschiedenen Materialien gebildet werden. Ferner kann die Bindefestigkeit
der Schmierfilme an den obenerwähnten
Gleitkontaktflächen
und den obenerwähnten
Gleitkontaktflächen
erhöht
werden.
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Ein
Transferverfahren (Rollentransferverfahren) zum Bilden von Fluorkohlenstofffilmen
auf den Gleitkontaktflächen 6a, 6a,
welche an einem Werkstück 6W zur
Herstellung des Kolbens gebildet sind, wird im Folgenden beschrieben.
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5A ist
eine typische Darstellung einer Transfervorrichtung, und 5B ist
eine Abwicklung, welche das Werkstück zum Herstellen des Kolbens und
Rollen zeigt.
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Gemäß der 5A und 5B weist
eine Transfervorrichtung 50 auf: einen Tank 52,
welcher ein Beschichtungsmaterial "C" mit
einem Schmierstoff, z. B. Polytetrafluorethylen, einem Binderharz, einem
Lösemittel,
z. B. N-Methylpyrrolidon, und einem Füller enthält, eine Metallrolle 53,
welche teilweise in das in dem Tank 52 enthaltene Beschichtungsmaterial
C eingetaucht ist, eine Kommarolle 54, welche in der Nähe der Metallrolle 53,
mit einem vorgegebenen Spalt hierzwischen, angeordnet ist, eine Transferrolle 55 aus
einem synthetischen Gummi mit Beschichtungsteilen 55a mit
einem vergrößerten Durchmesser,
mit denen die Gleitkontaktflächen 6a des
Werkstücks 6W in
Kontakt gebracht werden können,
und so angeordnet, dass die Beschichtungsteile 55a in Kontakt
mit der Metallrolle 53 sind, einen Werkstückhalter 56 zum
drehbaren Halten des Werkstücks 6W und
einen Antriebsmechanismus 51 zum Antreiben der Rollen 53 und 55 zu
einer Rotationsbewegung in die durch die Pfeile bezeichneten Richtungen.
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Wenn
die Rollen 53 und 55 durch den Antriebsmechanismus 51 zu
einer Drehbewegung angetrieben werden, haftet das Beschichtungsmaterial C
dem Umfang der Metallrolle 53 an, die Dicke einer Schicht
des Beschichtungsmaterials auf der Metallrolle 53 wird
durch die Kommarolle 54 eingestellt, und die Schicht des
Beschichtungsmaterials C wird von der Metallrolle 53 auf
die Beschichtungsteile 55a der Transferrolle 55 übertragen.
Wenn das rotierende Werkstück 6W durch
den Werkstückhalter 56 in
Kontakt mit der Transferrolle 55 gebracht wird, wird das Beschichtungsmaterial
C von der Transferrolle 55 auf die Gleitkontaktflächen 6a des
Werkstücks 6W aufgebracht
(transferiert oder übertragen).
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Sodann
wird das Werkstück 6W von
der Transferrolle 55 getrennt und von dem Werkstückhalter 56 entfernt.
Das Werkstück 6W wird
einem Trocknungsprozess unterworfen, um das Lösemittel von dem Beschichtungsmaterial
C zu entfernen, und wird einem Brennprozess unterworfen, um Filme
zu bilden, welche fest an den Gleitkontaktflächen 6a haften.
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Ein
Transferverfahren (Rollentransferverfahren) zum Bilden von Filmen
aus einem Festschmierstoff an den Eingriffsflächen 6d des Werkstücks 6W zur
Herstellung des Kolbens wird im Folgenden beschrieben.
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Gemäß 6A und 6B weist
eine Transfervorrichtung 60 auf: einen Tank 62,
welcher ein Beschichtungsmaterial C' mit einem Festschmierstoff, z. B. einer
Mischung von Molybdändisulfid
und Graphit, und einem ungehärteten
duroplastischen Harz, z. B. ein Polyamidimidharz, enthält, eine
Metallrolle 63, welche teilweise in das in dem Tank 62 enthaltene
Beschichtungsmaterial C' eingetaucht
ist, eine Kommarolle 64, welche in der Nähe der Metallrolle 63,
mit einem vorgegebenen Spalt hierzwischen, angeordnet ist, eine
Transferrolle 65 aus einem synthetischen Gummi, welche
Beschichtungsteile 65a mit einem vergrößerten Durchmesser aufweist,
deren Breite zu der der Eingriffsflächen 6d des Werkstücks 6W korrespondiert
und die in den Rücksprung 6b eingeführt werden
können,
und einen Antriebsmechanismus 61 zum Antreiben der Rollen 63 und 65 zu
einer Rotationsbewegung in die durch die Pfeile bezeichneten Richtungen.
Ein Roboterarm 66 zum Halten des Werkstücks 6W ist an seiner
Drehwelle 66a drehbar angeordnet und kann mit Hilfe hier nicht
gezeigter Mittel um einen vorgegebenen Winkel um die Achse des Werkstücks 6W gedreht
werden.
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Wenn
die Rollen 63 und 65 durch den Antriebsmechanismus 61 zu
einer Drehbewegung angetrieben werden, haftet das Beschichtungsmaterial C' dem Umfang der Metallrolle 63 an,
die Dicke einer Schicht des Beschichtungsmaterials C' auf der Metallrolle 63 wird
durch die Kommarolle 64 eingestellt, und die Schicht des
Beschichtungsmaterials C wird von der Metallrolle 63 auf
den Beschichtungsteil 65a der Transferrolle 65 übertragen.
Wenn eine der Eingriffsflächen 6d des
an dem Roboterarm 66 gehaltenen Werkstücks 6W in Kontakt
mit der Transferrolle 65 gebracht wird durch Drehen des
Werkstücks 6W gemäß 6A im
Uhrzeigersinn um einen vorgegebenen Winkel um die eigene Achse,
dann wird das Beschichtungsmaterial C' auf die Eingriffsfläche 6d übertragen,
um dieselbe zu beschichten. Anschließend wird das Werkstück 6W nach
rechts bewegt, um das Werkstück 6W von
der Transferrolle 65 zu trennen, das Werkstück 6W kehrt
seine Bewegungsrichtung an der Drehwelle 66a des Roboterarms 66 um
und sodann wird das Werkstück 6W nach
links bewegt, um die andere Eingriffsfläche 6d in Kontakt mit
der Transferrolle 65 zu bringen. Dementsprechend wird die
andere Eingriffsfläche 6d mit
dem Beschichtungsmaterial C' überzogen.
Im Anschluss wird das Werkstück 6W einem
Trocknungsprozess und einem Brennprozess unterworfen, um fest an den
Eingriffsflächen 6d haftende
Filme zu bilden.
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7 zeigt
eine Transfervorrichtung zum Bilden eines Films aus einem Festschmierstoff
an der Eingriffsfläche 17d eines
Werkstücks 17W zur
Herstellung eines Kolbens. Die Transfervorrichtung 70 weist
Rollen 73 und 75 und einen Antriebsmechanismus 71 ähnlich denjenigen
der Transfervorrichtung 50, welche in den 5A und 5B dargestellt
ist.
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Dementsprechend
ist ein Transferverfahren, welches mit der Transfervorrichtung 70 durchgeführt werden
soll, im Wesentlichen gleich demjenigen, welches mit der Transfervorrichtung 50 durchgeführt wird.
Weil der Krümmungsmittelpunkt
der Eingriffsfläche 17d in
einem erheblichen Abstand vom Drehungsmittelpunkt des Werkstücks 17W liegt,
ist ein Werkstückhalter 76 mit
einem Mechanismus ausgestattet, der eine Verschiebung des Drehungsmittelpunkts
des Werkstücks 17W erlaubt – hier nicht
gezeigt.
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Es
folgt die Beschreibung der Oberflächenbehandlung des Außenumfangs 3b der
Taumelscheibe 3, mit dem die rotationsverhindernde Eingriffsfläche 6d des
Kolbens 6 in stoßartigen
Kontakt kommt.
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Der
Außenumfang 3b der
Taumelscheibe 3 wird mit einer plattierten Metallschicht
von einem Metall, welches Zinn als Hauptkomponente enthält, bedeckt
und, falls erforderlich, wird ein Film von einem Festschmierstoff
auf der plattierten Metallschicht gebildet.
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8 zeigt
eine Transfervorrichtung zum Bilden eines Films von einem Festschmierstoff
auf dem Außenumfang 3b eines
Werkstücks 3W zur
Herstellung der Taumelscheibe. Da die Transfervorrichtung Rollen 83 und 85 ähnlich denjenigen
der Transfervorrichtung, welche in den 5A und 5B dargestellt
ist, aufweist und im Wesentlichen das gleiche Transferverfahren
durchführt
wie in den vorausgegangenen Ausführungsformen,
wird auf eine spezifische Beschreibung derselben verzichtet.
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Aus
der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, dass in Einklang mit
der vorliegenden Erfindung die rotationsverhindernden Eingriffsflächen der
Kolben des Taumelscheibenverdichters oder sowohl die Gleitkontaktflächen von
Teilen der Kolben, welche in die Bohrungen eingesetzt sind, als
auch die Eingriffsflächen
der Kolben mit den Schmierfilmen beschichtet sind, wodurch das Fressen
der Eingriffsfläche
und des Außenumfangs
der Taumelscheibe oder der inneren Oberfläche des Gehäuses, mit denen die Eingriffsfläche in schmierlosen
Kontakt kommt, wirksam verhindert werden kann.
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Wenn
die Schmierfilme auf den Eingriffsflächen und den Gleitkontaktflächen nach
einem Transferverfahren gebildet werden, wird das Beschichtungsmaterial
nicht vergeudet, der Arbeitsgang des Maskierens wird unnötig und
die Produktivität
kann verbessert werden. Ferner kann die Bindefestigkeit der Schmierfilme
an den obenerwähnten
Gleitkontaktflächen
erhöht
werden.
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Wenn
der Außenumfang
der Taumelscheibe, mit dem die rotationsverhindernden Eingriffsflächen der
Kolben in stoßartigen
Kontakt kommen, mit der plattierten Metallschicht aus einem Metall,
welches Zinn als Hauptkomponente enthält, und dem Schmierfilm von
einem Festschmierstoff überzogen ist,
und die Taumelscheibe in Kombination mit den vorstehenden Kolben
verwendet wird, wird ferner das Fressen der Taumelscheibe und der
Kolben wirksam verhindert, und die plattierte Metallschicht aus
einem Zinn als eine Hauptkomponente enthaltenden Metall, welche
auf dem Außenumfang
der Taumelscheibe gebildet ist und unter dem Festschmierstofffilm
liegt, verbessert ferner die Dauerhaftigkeit.
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Der
Film von dem Festschmierstoff kann sehr leicht nach einem Transferverfahren
auf dem Außenumfang
der Taumelscheibe gebildet werden.
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LISTE DER
BEZUGSZEICHEN
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- 1A
- Zylinderblock
- 1B
- Zylinderblock
- 2
- Antriebswelle
- 3
- Taumelscheibe
- 3a
- Gleitkontaktfläche
- 3b
- Außenumfang
- 4
- Taumelscheibenkammer
- 5
- Zylinderbohrung
- 6
- Doppeltwirkender
Kolben
- 6a
- Gleitkontaktfläche
- 6b
- Rücksprung
- 6d
- Eingriffsfläche
- 7
- Schuh
- 10
- Zylinderblock
- 11
- Vorderes
Gehäuse
- 12
- Ventilplatte
- 13
- Hinteres
Gehäuse
- 14
- Kurbelkammer
- 14a
- Innenwandoberfläche
- 15
- Antriebswelle
- 16
- Zylinderbohrung
- 17
- Einfachwirkender
Kolben
- 17a
- Gleitkontaktfläche
- 17d
- Eingriffsfläche
- 18
- Taumelscheibe
- 18a
- Gleitkontaktfläche
- 19
- Schuh
- 50
- Transfervorrichtung
- 60
- Transfervorrichtung
- 70
- Transfervorrichtung