EP1218639A1 - Axial piston displacement compressor - Google Patents

Axial piston displacement compressor

Info

Publication number
EP1218639A1
EP1218639A1 EP00969409A EP00969409A EP1218639A1 EP 1218639 A1 EP1218639 A1 EP 1218639A1 EP 00969409 A EP00969409 A EP 00969409A EP 00969409 A EP00969409 A EP 00969409A EP 1218639 A1 EP1218639 A1 EP 1218639A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
disc
drive shaft
swash plate
sliding blocks
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP00969409A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1218639B1 (en
Inventor
Otfried Schwarzkopf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Compressor Europe GmbH
Original Assignee
Zexel Valeo Compressor Europe GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zexel Valeo Compressor Europe GmbH filed Critical Zexel Valeo Compressor Europe GmbH
Publication of EP1218639A1 publication Critical patent/EP1218639A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1218639B1 publication Critical patent/EP1218639B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1036Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • F04B27/1054Actuating elements
    • F04B27/1063Actuating-element bearing means or driving-axis bearing means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1036Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • F04B27/1054Actuating elements
    • F04B27/1072Pivot mechanisms

Definitions

  • the invention relates to an axial piston compressor with a drive shaft, a disc which is mounted on the drive shaft so that it can be displaced relative to it about a pivot axis, and at least one piston which is provided with sliding blocks which run on a track on the disc slide.
  • Such an axial piston compressor can be used in particular in an air conditioning system for motor vehicles. It serves to draw off a refrigerant from a heat exchanger, in which it evaporates while absorbing heat, and to compress it to a higher pressure, so that it can emit the heat again at a higher temperature level in a further heat exchanger. The refrigerant is then throttled to the pressure level of the first heat exchanger in an expansion device.
  • Refrigerant compressors of various types are used for applications in vehicle air conditioning systems.
  • axial piston compressors have prevailed for a number of reasons, in particular since this type of construction makes it possible to implement an energetically favorable power control.
  • the compressor is usually coupled directly to the motor via a belt drive, the speed of the compressor cannot be adjusted in view of the desired operating conditions of the compressor; for this reason, the output is adjusted by pivoting the disc, which determines the stroke volume of the pistons of the compressor.
  • the stroke of each piston is caused by the interaction of the sliding blocks connected to the piston with the disk, which can be pivoted relative to the drive shaft. If the disc is not pivoted relative to the drive shaft, i.e.
  • the center axis of the disc coincides with the longitudinal axis of the drive shaft, there is no stroke, since the distance between, for example, the bottom of the cylinder in which the piston is arranged and the tread is at Revolution of the drive shaft does not change.
  • the disc is pivoted so that the central axis of the disc includes an angle other than zero with the longitudinal axis of the drive shaft, which is usually a maximum of 20 °, the distance between the tread of the disc and the bottom of the cylinder changes with each revolution of the Drive shaft periodically between a minimum value and a maximum value.
  • the piston coupled to the disk is thus, when the distance is minimal, at its top dead center, that is to say pushed into the cylinder to the maximum, while it is at its maximum dead center in its bottom dead center.
  • the track of the sliding parts attached to the pistons on the disc changes depending on the pivoting angle of the disc.
  • the sliding blocks on the disc have a circular track.
  • the radius of this raceway corresponds to the distance between the center of the sliding blocks and the longitudinal axis of the drive shaft. If, on the other hand, the disc is pivoted, the sliding blocks on the disc have an elliptical track, since the distance between the center of the sliding blocks and the longitudinal axis of the drive shaft remains unchanged.
  • the short semiaxis of the ellipse has a length that corresponds to the radius of the circular raceway when the disk is not pivoted, and is parallel to the pivot axis of the disk.
  • the pivotable disk is dimensioned such that when the disk is not pivoted, only a very small edge remains between the track of the sliding blocks and the outer rim of the disk. It follows from this that when the disk is pivoted, the track of the sliding blocks in the areas of the disk which correspond to the top and bottom dead center of the pistons extends beyond the edge of the disk. This is a consequence of the apparent shortening of the disc when it is pivoted.
  • the object of the invention is therefore to improve an axial piston compressor of the type mentioned in such a way that seizure between the sliding blocks and the disk is reliably prevented under all operating conditions.
  • the pivot axis of the disk lies on the side facing the piston with respect to the central plane of the disk.
  • the disc is a swash plate, which can be set in rotation by the drive shaft and whose swivel angle can be adjusted with respect to the drive shaft.
  • an axial piston compressor which, apart from the translational movement which is superimposed on the rotational movement of the disk, corresponds to a design known for example from DE 197 03 216 A1, combines the advantage achieved according to the invention of reducing the surface pressure at certain points in time during operation, for example the point in time maximum force acting on the piston, with this design's own advantage of a comparatively simple structure.
  • the disc is a swash plate which is rotatably mounted on a swash plate and whose swivel angle with respect to the drive shaft corresponds to that of the swash plate.
  • This type of construction which apart from the translatory movement of the swash plate, which is superimposed on the rotary movement when swiveling, corresponds to a type of construction as is known, for example, from DE 196 21 174 A1, combines the advantage of a targeted reduction in surface pressure with that of this type own advantage of a particularly low-friction operation.
  • an axial piston compressor according to the invention it is provided that at a distance between the longitudinal axis of the drive shaft and the longitudinal axis of the piston of 30 mm, a diameter of the flat surface of the sliding blocks bearing against the raceway of 8 mm and a maximum swivel angle between the longitudinal axis of the drive shaft and the center axis of the disc of 18 °, the distance between the center plane of the disc and the pivot axis of the disc is about 1 mm.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of an axial piston compressor according to the prior art
  • FIG. 3 is a diagram of the force acting on the piston as a function of the angle of rotation
  • FIG. 4 schematically shows the geometry between the disc and sliding blocks in an axial piston compressor according to the prior art
  • FIG. 5 schematically shows a further representation of the geometric relationships in an axial piston compressor according to the prior art.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of the geometric relationships in an axial piston compressor according to the invention.
  • FIG. 1 shows an axial piston compressor according to the prior art.
  • This contains a housing 10 in which a drive shaft 12 is rotatably mounted.
  • a swash plate 14 is connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft 12 and is attached pivotably about a pivot axis C.
  • the pivot axis C intersects the longitudinal axis L of the drive shaft 12 on the right Angle.
  • the swash plate 14 can be swiveled about the swivel axis C between a position in which the swivel angle between the center plane M of the swash plate 14 and a plane perpendicular to the longitudinal axis L of the drive shaft is approximately zero, and a maximally swiveled position in which the swivel angle ⁇ is approximately Is 20 °.
  • the manner in which the adjustment of the swash plate 14 is achieved and controlled is, on the one hand, generally known and, on the other hand, not relevant for the understanding of the invention, so that this is not dealt with.
  • a plurality of cylinders 16 are formed in the housing, in each of which a piston 18 is slidably mounted.
  • the longitudinal axis Z of each piston and each cylinder is aligned parallel to the longitudinal axis L of the drive shaft.
  • the compressor can be provided with up to seven such pistons, which are arranged at a uniform angular distance around the drive shaft.
  • Each piston is provided with two sliding blocks 20, each of which has a circular plane surface 22 and a spherical segment-shaped swivel surface 24.
  • the pivot surface of each slide block 20 is received in a correspondingly shaped receiving surface 26 on the piston so that the swash plate 14 is received between the mutually facing and parallel plane surfaces 22 of the two slide blocks of a piston.
  • a swivel angle ⁇ other than zero
  • the flat surfaces 22 of the sliding blocks 20 run on raceways on the swash plate 14, which change with the swivel angle ⁇ .
  • the central axis of the swash plate 14 coincides with the longitudinal axis L of the drive shaft 12, that is to say the swash plate 14 extends perpendicular to the drive shaft 12, there is a circular raceway of the sliding blocks 20 on the swashplate 14.
  • the radius of this raceway corresponds to the distance between the center point of the of the receiving surfaces 26 defined ball joint of each cylinder and the longitudinal axis L.
  • each Ball joint lies on the longitudinal axis Z of each cylinder 16
  • the radius of the raceway corresponds to the distance between the longitudinal axis Z and the longitudinal axis L
  • the swivel plate is pivoted out of its orientation perpendicular to the drive shaft 12, an elliptical raceway results. This is due to the fact that in the two dead centers of the pistons, which are shown in FIG. 1, each plane surface is at a greater distance from the pivot point C of the swash plate 14 than in the intermediate positions offset by 90 °.
  • FIG. 5 shows a projection of a sliding block 20 and the swash plate 14 into a plane perpendicular to the longitudinal axis L of the drive shaft 12 for the moment of passage through a dead center of the piston.
  • the sliding block 20 projects beyond the outer circumference of the disk 14 by the projection a.
  • FIG. 3 shows the course of the force F acting on the piston as a function of the angle of rotation ⁇ of the swash plate 14.
  • the piston is first accelerated towards bottom dead center, while at the same time refrigerant is drawn in. For this reason, the forces acting on the piston are negative in some areas.
  • the compression stroke follows, in which the piston is accelerated towards top dead center, while the refrigerant is compressed at the same time. The forces acting on the piston increase, the maximum forces acting shortly before top dead center is reached.
  • the described increase in surface pressure between the sliding blocks 20 and the swash plate 14 in the area of the top dead center of the corresponding piston can be reduced or eliminated by the configuration according to the invention.
  • the configuration according to the invention is shown schematically in FIG.
  • the pivot axis C is offset here by a dimension V with respect to the central plane of the swash plate 14.
  • the offset V is chosen so that the pivot axis C lies on the side of the pistons (not shown in FIG. 6) which are driven by the swash plate 14. Due to the offset V, when the swash plate 14 is pivoted, a translatory movement occurs in addition to the rotary movement.
  • the outer edge of the swash plate 14, viewed for the positions corresponding to the dead centers of the pistons, is arranged eccentrically.
  • the track 20 of the sliding blocks in the area of the top dead center of the corresponding piston is again completely on the swash plate 14; the supernatant a is zero.
  • the full surface of the flat surface 22 is again available for power transmission.
  • the protrusion of the sliding block has doubled in the area of the raceway that corresponds to the lower pressure point of the piston; the resulting increase in surface pressure is not critical, however, since only small forces have to be transmitted in the area of the lower pressure point of the piston.
  • the surface pressure in the area of the top dead center can be reduced by around 10% compared to the prior art, while at the same time the center of gravity of the swash plate 14 only by 0.3 mm the longitudinal axis L of the drive shaft migrates.
  • a ' Apparent outside diameter of the swash plate

Abstract

The invention relates to an axial piston displacement compressor, comprising a drive shaft (12), a disc (14) which is mounted on the drive shaft in such a way, that it can be pivoted about a pivotal axis (C) and at least one piston (18) which is provided with sliding blocks (20) that slide on a runway on the disc (14). The invention aims to reduce the maximum effective surface pressure between the disc (14) and the sliding blocks (20). To this end, the pivotal axis (C) of the disc (14) is located eccentrically in relation to the central plane of the disc.

Description

Axialkolbenverdichter axial piston
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenverdichter mit einer Antriebswelle, einer Scheibe, die auf der Antriebswelle so gelagert ist, daß sie relativ zu dieser um eine Schwenkachse verlagert werden kann, und mindestens einem Kolben, der mit Gleitsteinen versehen ist, die auf einer Laufbahn auf der Scheibe gleiten.The invention relates to an axial piston compressor with a drive shaft, a disc which is mounted on the drive shaft so that it can be displaced relative to it about a pivot axis, and at least one piston which is provided with sliding blocks which run on a track on the disc slide.
Ein solcher Axialkoibenverdichter kann insbesondere bei einer Klimaanlage für Kraftfahrzeuge verwendet werden. Er dient dazu, ein Kältemittel aus einem Wärmeübertrager, in welchem es unter Wärmeaufnahme verdampft, abzusaugen und auf einen höheren Druck zu verdichten, so daß es in einem weiteren Wärmeübertrager die Wärme auf einem höheren Temperaturniveau wieder abgeben kann. Anschließend erfährt das Kältemittel in einem Expansionsorgan eine Drosselung auf das Druckniveau des ersten Wärmeübertragers.Such an axial piston compressor can be used in particular in an air conditioning system for motor vehicles. It serves to draw off a refrigerant from a heat exchanger, in which it evaporates while absorbing heat, and to compress it to a higher pressure, so that it can emit the heat again at a higher temperature level in a further heat exchanger. The refrigerant is then throttled to the pressure level of the first heat exchanger in an expansion device.
Für Anwendungen in Fahrzeug-Klimaanlagen werden Kältemittelverdichter unterschiedlicher Bauarten eingesetzt. In den letzten Jahren haben sich aus mehreren Gründen Axialkolbenverdichter durchgesetzt, insbesondere da bei dieser Bauart eine energetisch günstige Leistungsregeluπg realisiert werden kann. Da nämlich der Verdichter üblicherweise über einen Riemenantrieb direkt mit dem Motor gekoppelt ist, läßt sich die Drehzahl des Verdichters nicht im Hinblick auf die gewünschten Betriebsbedingungen des Verdichters anpassen; aus diesem Grunde erfolgt eine Leistungsanpassung durch das Verschwenken der Scheibe, die das Hubvolumen der Kolben des Verdichters bestimmt. Der Hub jedes Kolbens wird hervorgerufen durch das Zusammenwirken der mit dem Kolben verbundenen Gleitsteine mit der Scheibe, die relativ zur Antriebswelle schwenkbar ist. Wenn die Scheibe relativ zur Antriebswelle nicht verschwenkt ist, also die Mittelachse der Scheibe mit der Längsachse der Antriebswelle zusammenfällt, ergibt sich kein Hub, da der Abstand zwischen beispielsweise dem Boden des Zylinders, in welchem der Kolben angeordnet ist, und der Lauffläche sich bei einer Umdrehung der Antriebswelle nicht ändert. Wenn dagegen die Scheibe verschwenkt ist, so daß die Mittelachse der Scheibe mit der Längsachse der Antriebswelle einen von Null verschiedenen Winkel einschließt, der üblicherweise maximal 20° beträgt, ändert sich der Abstand zwischen der Lauffläche der Scheibe und dem Boden des Zylinders bei jeder Umdrehung der Antriebswelle periodisch zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert. Der mit der Scheibe gekoppelte Kolben befindet sich somit dann, wenn der Abstand minimal ist, in seinem oberen Totpunkt, also maximal in den Zylinder hineingeschoben, während er sich bei maximalem Abstand in seinem unteren Totpunkt befindet.Refrigerant compressors of various types are used for applications in vehicle air conditioning systems. In recent years, axial piston compressors have prevailed for a number of reasons, in particular since this type of construction makes it possible to implement an energetically favorable power control. Since the compressor is usually coupled directly to the motor via a belt drive, the speed of the compressor cannot be adjusted in view of the desired operating conditions of the compressor; for this reason, the output is adjusted by pivoting the disc, which determines the stroke volume of the pistons of the compressor. The stroke of each piston is caused by the interaction of the sliding blocks connected to the piston with the disk, which can be pivoted relative to the drive shaft. If the disc is not pivoted relative to the drive shaft, i.e. the center axis of the disc coincides with the longitudinal axis of the drive shaft, there is no stroke, since the distance between, for example, the bottom of the cylinder in which the piston is arranged and the tread is at Revolution of the drive shaft does not change. On the other hand, if the disc is pivoted so that the central axis of the disc includes an angle other than zero with the longitudinal axis of the drive shaft, which is usually a maximum of 20 °, the distance between the tread of the disc and the bottom of the cylinder changes with each revolution of the Drive shaft periodically between a minimum value and a maximum value. The piston coupled to the disk is thus, when the distance is minimal, at its top dead center, that is to say pushed into the cylinder to the maximum, while it is at its maximum dead center in its bottom dead center.
Die Laufbahn der an den Kolben angebrachten Gleitsteiπen auf der Scheibe ändert sich in Abhängigkeit von dem Schwenkwinkel der Scheibe.The track of the sliding parts attached to the pistons on the disc changes depending on the pivoting angle of the disc.
Wenn die Mittelachse der Scheibe mit der Längsachse der Antriebswelle zusammenfällt, ergibt sich eine kreisrunde Laufbahn der Gleitsteine auf der Scheibe. Der Radius dieser Laufbahn entspricht dem Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Gleitsteine und der Längsachse der Antriebswelle. Wenn dagegen die Scheibe verschwenkt wird, ergibt sich eine elliptische Laufbahn der Gleitsteine auf der Scheibe, da der Abstand zwischen der Mitte der Gleitsteine und der Längsachse der Antriebswelle unverändert bleibt. Die kurze Halbachse der Ellipse hat eine Länge, die dem Radius der kreisförmigen Laufbahn bei nicht verschwenkter Scheibe entspricht, und liegt parallel zur Schwenkachse der Scheibe. Die Länge der langen Halbachse der Ellipse ergibt sich aus dem Radius dividiert durch den Kosinus des Schwenkwinkels der Scheibe. Um einen kompakten Verdichter zu erhalten, ist die schwenkbare Scheibe so bemessen, daß bei nicht verschwenkter Scheibe nur ein sehr kleiner Rand zwischen der Laufbahn der Gleitsteine und dem Außenraπd der Scheibe verbleibt. Hieraus ergibt sich, daß bei verschwenkter Scheibe die Laufbahn der Gleitsteine in den Bereichen der Scheibe, die dem oberen und dem unteren Totpunkt der Kolben entsprechen, über den Rand der Scheibe hinausgeht. Dies ist eine Folge der scheinbaren Verkürzung der Scheibe beim Verschwenken. Aufgrund der Tatsache, daß die Laufbahn im verschwenkten Zustand der Scheibe über deren Rand hinausgeht, ergibt sich .eine verringerte Fläche, die zum Übertragen der Kräfte zwischen der Scheibe und den Gleitsteinen zur Verfügung steht. Hinzu kommt, daß in einer der Stellungen, in denen die Gleitsteine maximal über den Außenrand der Scheibe hinausragen, nämlich der Stellung entsprechend dem oberen Totpunkt des Kolbens am Ende des Verdichtungshubes, die maximale Kraft zwischen den Gleitsteinen und der .Scheibe wirkt. Das Zusammentreffen der Verringerung der zur Kraftübertragung zur Verfügung stehenden Fläche einerseits mit dem Maximum der zu übertragenden Kraft andererseits führt zu einem Anstieg der Flächenpressung zwischen der Scheibe und der Laufbahn, was im Extremfall zu einem Fressen zwischen dem Gleitstein und der Scheibe führen kann.If the central axis of the disc coincides with the longitudinal axis of the drive shaft, the sliding blocks on the disc have a circular track. The radius of this raceway corresponds to the distance between the center of the sliding blocks and the longitudinal axis of the drive shaft. If, on the other hand, the disc is pivoted, the sliding blocks on the disc have an elliptical track, since the distance between the center of the sliding blocks and the longitudinal axis of the drive shaft remains unchanged. The short semiaxis of the ellipse has a length that corresponds to the radius of the circular raceway when the disk is not pivoted, and is parallel to the pivot axis of the disk. The length of the long semi-axis of the ellipse results from the radius divided by the cosine of the swivel angle of the disc. In order to obtain a compact compressor, the pivotable disk is dimensioned such that when the disk is not pivoted, only a very small edge remains between the track of the sliding blocks and the outer rim of the disk. It follows from this that when the disk is pivoted, the track of the sliding blocks in the areas of the disk which correspond to the top and bottom dead center of the pistons extends beyond the edge of the disk. This is a consequence of the apparent shortening of the disc when it is pivoted. The fact that the track extends beyond the edge of the disk in the pivoted state results in a reduced area which is available for transmitting the forces between the disk and the sliding blocks. In addition, in one of the positions in which the sliding blocks protrude beyond the outer edge of the disk, namely the position corresponding to the top dead center of the piston at the end of the compression stroke, the maximum force acts between the sliding blocks and the disk. The coincidence of the reduction in the area available for power transmission on the one hand with the maximum of the force to be transmitted on the other hand leads to an increase in the surface pressure between the disk and the raceway, which in extreme cases can lead to seizure between the sliding block and the disk.
Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, einen Axialkolbenverdichter der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß ein Fressen zwischen den Gleitsteinen und der Scheibe unter allen Betriebsbedingungen zuverlässig verhindert ist.The object of the invention is therefore to improve an axial piston compressor of the type mentioned in such a way that seizure between the sliding blocks and the disk is reliably prevented under all operating conditions.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Bei einem erfindungsgemäßen Axialkolbenverdichter mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 wird aufgrund des Versatzes zwischen der Mittelebene der Scheibe und der Schwenkachse der Scheibe der rotatorischen Bewegung der Scheibe eine translatorische Bewegung überlagert. Diese führt dazu, daß die Scheibe sich relativ zu den Gleitsteinen, deren Stellung vorgegeben ist, beim Verschwenken verschiebt. Diese Verschiebung kann gezielt dazu benutzt werden, das Hinaustreten der Laufbahn der Gleitsteine über den Rand der Scheibe entweder ganz zu eliminieren oder merklich zu verringern. Dies beseitigt oder verringert die Zunahme der Flächenpressuπg zwischen Gleitstein und Laufbahn.In an axial piston compressor according to the invention with the features of the characterizing part of claim 1, due to the offset between the central plane of the disc and the pivot axis of the disc, a translatory movement is superimposed on the rotary movement of the disc. This leads to the fact that the disc is relative to the sliding blocks, their position is specified, moves when pivoting. This shift can be used in a targeted manner to either completely eliminate or significantly reduce the emergence of the sliding block raceway over the edge of the disk. This eliminates or reduces the increase in surface pressure between the sliding block and the raceway.
Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Schwenkachse der Scheibe bezüglich der Mittelebene der Scheibe auf der dem Kolben zugewandten Seite liegt. Bei dieser Gestaltung wird der Verringerung der Überdeckuπg zwischen den Gleitsteinen und der Scheibe durch das Verschwenkeπ der Scheibe in dem Bereich entgegengewirkt, der dem oberen Totpunkt des jeweiligen Kolbens entspricht, also in dem Betriebspunkt, in welchem die auf den Kolben einwirkende Kraft am größten ist. Die sich bei dieser Gestaltung ergebende Verringerung der Überdeckung zwischen Gleitstein und Laufbahn der Scheibe, die doppelt so groß ist wie bei einer Gestaltung nach dem Stand der Technik mit einer Schwenkachse, die mit der Mittelebene der Scheibe zusammenfällt, kann hingenommen werden, da die im entsprechenden Zeitpunkt auf den Kolben einwirkende Kraft vergleichsweise gering ist. Die sich trotz der Verringerung der Berührfläche zwischen den Gleitsteinen und der Laufbahn der Scheibe ergebende Flächenpressung liegt unterhalb der kritischen Werte.It is preferably provided that the pivot axis of the disk lies on the side facing the piston with respect to the central plane of the disk. With this design, the reduction in the overlap between the sliding blocks and the disc is counteracted by the pivoting of the disc in the region which corresponds to the top dead center of the respective piston, that is to say at the operating point in which the force acting on the piston is greatest. The resulting reduction in the overlap between the sliding block and the raceway of the disk, which is twice as large as in a design according to the prior art with a pivot axis which coincides with the central plane of the disk, can be tolerated, since the corresponding Force on the piston at the time is comparatively low. The surface pressure that results despite the reduction in the contact area between the sliding blocks and the track of the disk is below the critical values.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Scheibe eine Schrägscheibe, die von der Antriebswelle in Drehung versetzt werden kann und deren Schwenkwinkel bezüglich der Antriebswelle eingestellt werden kann. Ein solcher Axialkolbenverdichter, der abgesehen von der Translationsbewegung, die der Rotationsbewegung der Scheibe überlagert wird, einer beispielsweise aus der DE 197 03 216 A1 bekannten Bauform entspricht, vereinigt den erfindungsgemäß erzielten Vorteil einer Verringerung der Flächenpressung zu bestimmten Zeitpunkten des Betriebs, beispielsweise den Zeitpunkt der auf den Kolben einwirkenden maximalen Kraft, mit dem dieser Bauart eigenen Vorteil eines vergleichsweise einfachen Aufbaus. Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Scheibe eine Taumelscheibe ist, die drehbar auf einer Schrägscheibe angebracht ist und deren Schwenkwinkel bezüglich der Antriebswelle demjenigen der Schrägscheibe entspricht. Diese Bauart, die abgesehen von der translatorischen Bewegung der Taumelscheibe, die der rotatorischen Bewegung beim Schwenken überlagert wird, einer Bauart entspricht, wie sie beispielsweise aus der DE 196 21 174 A1 bekannt ist, vereint den Vorteil einer gezielten Verringerung der Flächeπpressung mit dem dieser Bauart eigenen Vorteil eines besonders reibungsarmen Betriebs.According to a preferred embodiment of the invention, the disc is a swash plate, which can be set in rotation by the drive shaft and whose swivel angle can be adjusted with respect to the drive shaft. Such an axial piston compressor, which, apart from the translational movement which is superimposed on the rotational movement of the disk, corresponds to a design known for example from DE 197 03 216 A1, combines the advantage achieved according to the invention of reducing the surface pressure at certain points in time during operation, for example the point in time maximum force acting on the piston, with this design's own advantage of a comparatively simple structure. According to an alternative preferred embodiment, it is provided that the disc is a swash plate which is rotatably mounted on a swash plate and whose swivel angle with respect to the drive shaft corresponds to that of the swash plate. This type of construction, which apart from the translatory movement of the swash plate, which is superimposed on the rotary movement when swiveling, corresponds to a type of construction as is known, for example, from DE 196 21 174 A1, combines the advantage of a targeted reduction in surface pressure with that of this type own advantage of a particularly low-friction operation.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Axialkolbenverdichters ist vorgesehen, daß bei einem Abstand zwischen der Längsachse der Antriebswelle und der Längsachse des Kolbens von 30 mm, einem Durchmesser der an der Laufbahn anliegenden Planfläche der Gleitsteine von 8 mm und einem maximalen Schwenkwinkel zwischen der Längsachse der Antriebswelle und der Mittelachse der Scheibe von 18° der Abstand zwischen der Mittelebene der Scheibe und der Schwenkachse der Scheibe etwa 1 mm beträgt. Bei diesem geringen Versatz zwischen der Schwenkachse und der Mittelebene der Scheibe wird die Scheibe beim Verschwenken relativ zu der Laufbahn der Gleitsteine nur so weit verschoben, daß sich auf einer Seite der Scheibe eine Verringerung des Überstehens der Laufbahn über den Außenrand der Scheibe ergibt; die theoretisch mögliche Verschiebung der Scheibe derart weit, daß die Laufbahn sich im Bereich eines Totpunktes des Kolbens wieder vollständig auf der Scheibe befindet, wird bewußt nicht angestrebt, da mit steigendem Versatz zwischen der Schwenkachse und der Mittelebene der Scheibe auch der Massenschwerpunkt der Scheibe gegenüber der Längsachse der Antriebsweile auswandert. Der angegebene Wert stellt bei den genannten geometrischen Verhältnissen einen guten Kompromiß zwischen einer Verringerung der Flächenpressung einerseits und einem Erhöhen der Unwucht der Scheibe andererseits dar. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to a preferred embodiment of an axial piston compressor according to the invention it is provided that at a distance between the longitudinal axis of the drive shaft and the longitudinal axis of the piston of 30 mm, a diameter of the flat surface of the sliding blocks bearing against the raceway of 8 mm and a maximum swivel angle between the longitudinal axis of the drive shaft and the center axis of the disc of 18 °, the distance between the center plane of the disc and the pivot axis of the disc is about 1 mm. With this slight offset between the pivot axis and the center plane of the disc, the disc is only displaced so far when pivoting relative to the track of the sliding blocks that there is a reduction in the protrusion of the track over the outer edge of the disc on one side of the disc; The theoretically possible displacement of the disc to such an extent that the raceway is again completely on the disc in the area of a dead center of the piston is deliberately not sought, since with increasing offset between the pivot axis and the center plane of the disc, the center of gravity of the disc against the Longitudinal axis of the drive shaft migrates. Given the geometric conditions mentioned, the value given represents a good compromise between a reduction in the surface pressure on the one hand and an increase in the imbalance of the disk on the other. Advantageous refinements of the invention result from the subclaims.
Zeichnungendrawings
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigen:The invention is described below with reference to the accompanying drawings. In these show:
- Figur 1 in einer schematischen Schnittansicht einen Axialkolbenverdichter nach dem Stand der Technik;- Figure 1 is a schematic sectional view of an axial piston compressor according to the prior art;
- Figur 2 in vergrößertem Maßstab das Detail II von Figur 1 ;- Figure 2 on an enlarged scale, the detail II of Figure 1;
- Figur 3 in einem Diagramm die auf den Kolben einwirkende Kraft in Abhängigkeit vom Drehwinkel;- Figure 3 is a diagram of the force acting on the piston as a function of the angle of rotation;
- Figur 4 schematisch eine Darstellung der Geometrie zwischen Scheibe und Gleitsteinen bei einem Axialkolbenverdichter gemäß dem Stand der Technik;- Figure 4 schematically shows the geometry between the disc and sliding blocks in an axial piston compressor according to the prior art;
- Figur 5 schematisch eine weitere Darstellung der geometrischen Verhältnisse bei einem Axialkolbenverdichter gemäß dem Stand der Technik; und- Figure 5 schematically shows a further representation of the geometric relationships in an axial piston compressor according to the prior art; and
- Figur 6 schematisch eine Darstellung der geometrischen Verhältnisse bei einem Axialkolbenverdichter gemäß der Erfindung.- Figure 6 shows a schematic representation of the geometric relationships in an axial piston compressor according to the invention.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In Figur 1 ist ein Axialkolbenverdichter nach dem Stand der Technik gezeigt. Dieser enthält ein Gehäuse 10, in welchem drehbar eine Antriebswelle 12 gelagert ist. Mit der Antriebswelle 12 ist drehfest eine Schrägscheibe 14 verbunden, die um eine Schwenkachse C schwenkbar angebracht ist. Die Schwenkachse C schneidet die Längsachse L der Antriebswelle 12 im rechten Winkel. Die Schrägscheibe 14 kann um die Schwenkachse C zwischen einer Stellung, in der der Schwenkwinkel zwischen der Mittelebene M der Schrägscheibe 14 und einer Ebene senkrecht zur Längsachse L der Antriebswelle etwa Null ist, und einer maximal verschwenkteπ Stellung verschwenkt werden, in der der Schwenkwinkel α etwa 20° beträgt. Die Art und Weise, wie die Verstellung der Schrägscheibe 14 erzielt und gesteuert wird, ist zum einen allgemein bekannt und zum anderen nicht relevant für das Verständnis der Erfindung, so daß hierauf nicht eingegangen wird.1 shows an axial piston compressor according to the prior art. This contains a housing 10 in which a drive shaft 12 is rotatably mounted. A swash plate 14 is connected in a rotationally fixed manner to the drive shaft 12 and is attached pivotably about a pivot axis C. The pivot axis C intersects the longitudinal axis L of the drive shaft 12 on the right Angle. The swash plate 14 can be swiveled about the swivel axis C between a position in which the swivel angle between the center plane M of the swash plate 14 and a plane perpendicular to the longitudinal axis L of the drive shaft is approximately zero, and a maximally swiveled position in which the swivel angle α is approximately Is 20 °. The manner in which the adjustment of the swash plate 14 is achieved and controlled is, on the one hand, generally known and, on the other hand, not relevant for the understanding of the invention, so that this is not dealt with.
Im Gehäuse sind mehrere Zylinder 16 ausgebildet, in denen jeweils ein Kolben 18 verschiebbar angebracht sind. Die Längsachse Z jedes Kolbens und jedes Zylinders ist parallel zur Längsachse L der Antriebswelle ausgerichtet. Der Verdichter kann mit bis zu sieben solcher Kolben versehen sein, die im gleichmäßigen Winkelabstand um die Antriebswelle herum angeordnet sind.A plurality of cylinders 16 are formed in the housing, in each of which a piston 18 is slidably mounted. The longitudinal axis Z of each piston and each cylinder is aligned parallel to the longitudinal axis L of the drive shaft. The compressor can be provided with up to seven such pistons, which are arranged at a uniform angular distance around the drive shaft.
Jeder Kolben ist mit zwei Gleitsteinen 20 versehen, die jeweils eine kreisförmige Planfläche 22 sowie eine kugelabschnittsförmige Schwenkfläche 24 aufweisen. Die Schwenkfläche jedes Gleitsteins 20 ist in einer entsprechend geformten Aufnahmefläche 26 am Kolben so aufgenommen, daß die Schrägscheibe 14 zwischen den einander zugewandten und parallel ausgerichteten Planflächen 22 der beiden Gleitsteine eines Kolbens aufgenommen ist. Auf diese Weise wird, wenn die Schrägscheibe 14 um einen von Null verschiedenen Schwenkwinkel α verschwenkt ist, die taumelnde Rotationsbewegung der Schrägscheibe in eine translatorische Bewegung der Kolben 18 umgesetzt. Dabei laufen die Planflächen 22 der Gleitsteine 20 auf Laufbahnen auf der Schrägscheibe 14, die sich mit dem Schwenkwinkel α ändern. Wenn die Mittelachse der Schrägscheibe 14 mit der Längsachse L der Antriebswelle 12 zusammenfällt, die Schrägscheibe 14 sich also senkrecht zur Antriebswelle 12 erstreckt, ergibt sich eine kreisförmige Laufbahn der Gleitsteine 20 auf der Schrägscheibe 14. Der Radius dieser Laufbahn entspricht dem Abstand zwischen dem Mittelpunkt des von den Aufnahmeflächen 26 definierten Kugelgelenks jeden Zylinders und der Längsachse L. Da bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Mittelpunkt jedes Kugelgelenks auf der Längsachse Z jedes Zylinders 16 liegt, entspricht der Radius der Laufbahn dem Abstand zwischen der Längsachse Z und der Längsachse L Wenn dagegen die Schwenkscheibe aus ihrer Ausrichtung senkrecht zur Antriebswelle 12 verschwenkt wird, ergibt sich eine elliptische Laufbahn. Dies ist darauf zurückzuführen, daß in den beiden Totpunkten der Kolben, die in Figur 1 dargestellt sind, jede Planfläche einen größeren Abstand vom Schwenkpunkt C der Schrägscheibe 14 hat als in den um 90° dazu versetzten Zwischenstellungen.Each piston is provided with two sliding blocks 20, each of which has a circular plane surface 22 and a spherical segment-shaped swivel surface 24. The pivot surface of each slide block 20 is received in a correspondingly shaped receiving surface 26 on the piston so that the swash plate 14 is received between the mutually facing and parallel plane surfaces 22 of the two slide blocks of a piston. In this way, when the swash plate 14 is swiveled by a swivel angle α other than zero, the wobbling rotational movement of the swash plate is converted into a translatory movement of the pistons 18. The flat surfaces 22 of the sliding blocks 20 run on raceways on the swash plate 14, which change with the swivel angle α. If the central axis of the swash plate 14 coincides with the longitudinal axis L of the drive shaft 12, that is to say the swash plate 14 extends perpendicular to the drive shaft 12, there is a circular raceway of the sliding blocks 20 on the swashplate 14. The radius of this raceway corresponds to the distance between the center point of the of the receiving surfaces 26 defined ball joint of each cylinder and the longitudinal axis L. Since in the embodiment shown the center of each Ball joint lies on the longitudinal axis Z of each cylinder 16, the radius of the raceway corresponds to the distance between the longitudinal axis Z and the longitudinal axis L If, on the other hand, the swivel plate is pivoted out of its orientation perpendicular to the drive shaft 12, an elliptical raceway results. This is due to the fact that in the two dead centers of the pistons, which are shown in FIG. 1, each plane surface is at a greater distance from the pivot point C of the swash plate 14 than in the intermediate positions offset by 90 °.
Da aus Raumgründen der Außendurchmesser A der Schrägscheibe 14 so gewählt ist, daß die Schrägscheibe im nicht verschwenkten Zustand geringfügig über die radial außenliegende Seite der Gleitsteine 20 hinausragt, liegt die Laufbahn der Gleitsteine 20 aufgrund der scheinbaren Verkürzung des Außendurchmessers der Schrägscheibe 14 auf den Wert A' nicht mehr vollständig auf der Schrägscheibe; die Planfläche 22 der Gleitsteine liegt also nicht mehr vollständig auf der Schrägscheibe 14 auf. Das Maß, um das die Planfläche 22 über den Außenraπd der Schrägscheibe 14 hinaussteht, ist in den Figuren mit a bezeichnet. Eine Momentaufnahme mit um den Schwenkwinkel α verschwenkter Schrägscheibe 14 ist für den Zeitpunkt des Durchgangs der Kolben durch den oberen und den unteren Totpunkt in Figur 4 gezeigt. In Figur 5 ist eine Projektion eines Gleitsteins 20 und der Schrägscheibe 14 in eine Ebene senkrecht zur Längsachse L der Antriebswelle 12 für den Moment des Durchgangs durch einen Totpunkt des Kolbens gezeigt. Es ist deutlich zu sehen, daß der Gleitstein 20 um den Überstand a über den Außenumfang der Scheibe 14 hinaussteht. Bei einem Abstand zwischen der Längsachse Z des Kolbens und der Längsachse L der Antriebswelle 12 von 30 mm, einem Durchmesser der Planfläche 22 der Gleitsteine 20 von 8 mm und einem maximalen Schwenkwinkel von 18° ergibt sich aufgrund der geometrischen Verhältnisse, daß der Überstand a = 1 ,6 mm ist. Daraus ergibt sich eine über die Schrägscheibe 14 überstehende Fläche Ü = 7,2 mm2, während die an der Schrägscheibe 14 anliegende Restfläche R = 43 mm2 beträgt. Da somit knapp 14,5% der Planfläche 22 der Gleitsteine 20 nicht zur Kraftübertragung zur Verfügung stehen, erhöht sich dementsprechend die Flächenpressung im Bereich der Restfläche R. Verschärfend kommt zum einen hinzu, daß in jedem der Totpunkte die Planflächen 22 relativ zur Längsachse Z jedes Zylinders geneigt sind, so daß für die tatsächlich herrschende Flächenpressung nur die in eine Ebene senkrecht zur Längsachse Z projizierte Fläche der Planflächen zur Verfügung steht. Zum anderen wirkt im oberen Totpunkt jedes Kolbens die maximale Kraft zwischen der Schrägscheibe und dem entsprechenden Kolben. In dem in Figur 3 gezeigten Diagramm ist der Verlauf der auf den Kolben einwirkenden Kraft F in Abhängigkeit vom Drehwinkel φ der Schrägscheibe 14 gezeigt. Der Drehwinkel φ = 0° entspricht dabei dem oberen Totpunkt eines Kolbens, also dem maximal in den Zylinder 16 hineingeschobenen Zustand. Ausgehend vom oberen Totpunkt wird der Kolben zunächst in Richtung zum unteren Totpunkt hin beschleunigt, während gleichzeitig Kältemittel angesaugt wird. Aus diesem Grunde sind die auf den Kolben einwirkenden Kräfte in einigen Bereichen negativ. Ab Erreichen des unteren Totpunktes, der einem Drehwinkel von φ = 180° entspricht, folgt der Verdichtungshub, in welchem der Kolben zum oberen Totpunkt hin beschleunigt wird, während gleichzeitig das Kältemittel verdichtet wird. Dabei steigen die auf den Kolben wirkenden Kräfte an, wobei kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes die maximalen Kräfte wirken.Since, for reasons of space, the outer diameter A of the swash plate 14 is selected such that the swash plate slightly protrudes beyond the radially outer side of the sliding blocks 20 in the non-pivoted state, the track of the sliding blocks 20 lies on the value A due to the apparent shortening of the outer diameter of the swash plate 14 'no longer completely on the swashplate; the flat surface 22 of the sliding blocks is therefore no longer completely on the swash plate 14. The extent to which the flat surface 22 projects beyond the outer rim of the swash plate 14 is denoted by a in the figures. A snapshot with the swash plate 14 pivoted by the swivel angle α is shown in FIG. 4 for the time when the pistons pass through the top and bottom dead centers. FIG. 5 shows a projection of a sliding block 20 and the swash plate 14 into a plane perpendicular to the longitudinal axis L of the drive shaft 12 for the moment of passage through a dead center of the piston. It can clearly be seen that the sliding block 20 projects beyond the outer circumference of the disk 14 by the projection a. With a distance between the longitudinal axis Z of the piston and the longitudinal axis L of the drive shaft 12 of 30 mm, a diameter of the plane surface 22 of the sliding blocks 20 of 8 mm and a maximum swivel angle of 18 °, it results from the geometric conditions that the projection a = 1.6 mm. This results in an area U = 7.2 mm 2 protruding beyond the swash plate 14, while the remaining area lying on the swash plate 14 is R = 43 mm 2 . Since almost 14.5% of the flat surface 22 of the sliding blocks 20 are thus not available for power transmission, this increases accordingly the surface pressure in the area of the remaining surface R. On the one hand, in addition to this, the planar surfaces 22 are inclined relative to the longitudinal axis Z of each cylinder at each of the dead centers, so that for the actually prevailing surface pressure only the surface of the surface projected into a plane perpendicular to the longitudinal axis Z. Planned space is available. On the other hand, the maximum force between the swash plate and the corresponding piston acts at the top dead center of each piston. The diagram shown in FIG. 3 shows the course of the force F acting on the piston as a function of the angle of rotation φ of the swash plate 14. The angle of rotation φ = 0 ° corresponds to the top dead center of a piston, that is to say the maximum state pushed into the cylinder 16. Starting from top dead center, the piston is first accelerated towards bottom dead center, while at the same time refrigerant is drawn in. For this reason, the forces acting on the piston are negative in some areas. After reaching the bottom dead center, which corresponds to a rotation angle of φ = 180 °, the compression stroke follows, in which the piston is accelerated towards top dead center, while the refrigerant is compressed at the same time. The forces acting on the piston increase, the maximum forces acting shortly before top dead center is reached.
Aus diesem Verlauf der auf den Kolben einwirkenden Kraft ergibt sich in Verbindung mit den geometrischen Verhältnissen, daß der geringste Anteil der Planflächen 22 für die Kraftübertragung zum einen im Bereich des unteren Totpunktes zur Verfügung steht, also im Bereich des Übergangs vom Ansaughub zum Verdichtungshub. Die sich durch den Überstand der Planflächen 22 über den Außenrand der Schrägscheibe 14 ergebende Erhöhung der Flächeπpressuπg ist jedoch unkritisch, da in diesem Bereich vergleichsweise geringe Kräfte übertragen werden müssen. Zum anderen liegt derselbe Überstand der Planflächen der Gleitsteine über den Außenrand der Schrägscheibe 14 im Bereich des oberen Totpunktes vor. Da hier aber die höchsten Kräfte zwischen der Schrägscheibe 14 und den Gleitsteinen 20 übertragen werden muß, ergibt sich ein kritischer Anstieg der Flächenpressung zwischen der entsprechenden Planfläche 22 und der Schrägscheibe 14. Diese Flächenpressung kann solche Werte annehmen, daß es zu einem Fressen zwischen der Schrägscheibe 14 und der Planfläche 22 des Gleitsteins 20 kommen kann.From this course of the force acting on the piston, in conjunction with the geometric conditions, it follows that the smallest part of the plane surfaces 22 is available for the power transmission on the one hand in the area of the bottom dead center, that is in the area of the transition from the intake stroke to the compression stroke. However, the increase in surface pressure resulting from the projection of the plane surfaces 22 over the outer edge of the swash plate 14 is not critical, since comparatively small forces have to be transmitted in this area. On the other hand, there is the same protrusion of the flat surfaces of the sliding blocks over the outer edge of the swash plate 14 in the area of the top dead center. However, since the highest forces have to be transmitted between the swash plate 14 and the sliding blocks 20 here, there is a critical increase in the surface pressure between the corresponding ones Flat surface 22 and the swash plate 14. This surface pressure can assume such values that seizure can occur between the swash plate 14 and the flat surface 22 of the sliding block 20.
Der beschriebene Anstieg der Flächenpressung zwischen den Gleitsteinen 20 und der Schrägscheibe 14 im Bereich des oberen Totpunktes des entsprechenden Kolbens kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung verringert oder beseitigt werden. In Figur 6 ist schematisch die erfindungsgemäße Ausgestaltung gezeigt. Im Unterschied zur aus- dem Stand der Technik bekannten Gestaltung ist hier die Schwenkachse C um ein Maß V gegenüber der Mittelebene der Schrägscheibe 14 versetzt. Der Versatz V ist dabei so gewählt, daß die Schwenkachse C auf der Seite der (in Figur 6 nicht dargestellten) Kolben liegt, die von der Schrägscheibe 14 angetrieben werden. Aufgrund des Versatzes V ergibt sich beim Verschwenken der Schrägscheibe 14 zusätzlich zur rotatohschen Bewegung eine translatorische Bewegung. Als Ergebnis ist der Außenrand der Schrägscheibe 14, betrachtet für die Stellungen entsprechend den Totpunkten der Kolben, exzentrisch angeordnet. Auf diese Weise wird erzielt, daß die Laufbahn 20 der Gleitsteine im Bereich des oberen Totpunktes des entsprechenden Kolbens wieder vollständig auf der Schrägscheibe 14 liegt; der Überstand a ist gleich Null. Somit steht wieder die volle Fläche der Planfläche 22 zur Kraftübertragung zur Verfügung. Im Gegenzug hat sich der Überstand des Gleitsteins in dem Bereich der Laufbahn, der dem unteren Druckpunkt des Kolbens entspricht, verdoppelt; die daraus resultierende Zunahme der Flächenpressung ist jedoch unkritisch, da im Bereich des unteren Druckpunktes des Kolbens nur geringe Kräfte übertragen werden müssen.The described increase in surface pressure between the sliding blocks 20 and the swash plate 14 in the area of the top dead center of the corresponding piston can be reduced or eliminated by the configuration according to the invention. The configuration according to the invention is shown schematically in FIG. In contrast to the design known from the prior art, the pivot axis C is offset here by a dimension V with respect to the central plane of the swash plate 14. The offset V is chosen so that the pivot axis C lies on the side of the pistons (not shown in FIG. 6) which are driven by the swash plate 14. Due to the offset V, when the swash plate 14 is pivoted, a translatory movement occurs in addition to the rotary movement. As a result, the outer edge of the swash plate 14, viewed for the positions corresponding to the dead centers of the pistons, is arranged eccentrically. In this way it is achieved that the track 20 of the sliding blocks in the area of the top dead center of the corresponding piston is again completely on the swash plate 14; the supernatant a is zero. Thus, the full surface of the flat surface 22 is again available for power transmission. In return, the protrusion of the sliding block has doubled in the area of the raceway that corresponds to the lower pressure point of the piston; the resulting increase in surface pressure is not critical, however, since only small forces have to be transmitted in the area of the lower pressure point of the piston.
In Figur 6 ist der Versatz V der Schwenkachse C gegenüber der Mittelebene der Schrägscheibe 14 übertrieben gezeigt; in der Praxis genügt bei den oben angegebenen Größenverhältnissen ein Versatz V in der Größenordnung von 2 mm, um den Überstand A für den oberen Totpunkt des Kolbens zu beseitigen. Aufgrund der Verringerung der Flächeπpressung zwischen den Gleitsteinen und der Schrägscheibe bei maximaler Last kann der Gleitstein eventuell mit geringeren Abmessungen ausgeführt werden. Dies ermöglicht eine kompaktere Bauform. Da die Planfläche 22 der Gleitsteine 20 bei maximaler Last nicht mehr über die Kante der Schrägscheibe 14 hinausläuft, werden Spannungsspitzen und somit der Verschleiß durch Kantenpressung reduziert. Aufgrund des vergrößerten Überstandes a der Planfläche 22 im Bereich des unteren Totpunktes ergibt sich eine verbesserte Benetzung der Planfläche der Gleitsteiπe durch den Ölnebel im Inneren des Gehäuses 10.In Figure 6, the offset V of the pivot axis C relative to the center plane of the swash plate 14 is shown exaggerated; in practice, an offset V of the order of magnitude of 2 mm is sufficient for the size ratios given above to eliminate the projection A for the top dead center of the piston. Due to the reduction in the surface pressure between the sliding blocks and the swash plate at maximum load, the sliding block can possibly be made with smaller dimensions. This enables a more compact design. Since the flat surface 22 of the sliding blocks 20 no longer runs over the edge of the swash plate 14 at maximum load, stress peaks and thus the wear caused by edge pressure are reduced. Due to the increased projection a of the flat surface 22 in the area of bottom dead center, there is an improved wetting of the flat surface of the sliding parts by the oil mist inside the housing 10.
Bei exzentrisch bezüglich der Mittelebene der Schrägscheibe angeordneter Schwenkachse C ergibt sich bei verschwenkter Schrägscheibe 14, daß der Massenschwerpunkt der Schrägscheibe exzentrisch bezüglich der Längsachse L der Antriebswelle angeordnet ist. Hieraus ergeben sich tendenziell geringe Unwuchten beim Betrieb des Verdichters. Da diese Unwuchten mit steigendem Versatz V ansteigen, kann als Kompromiß vorgesehen werden, nicht den gesamten Überstand a im Bereich des oberen Totpunktes zu kompensieren, sondern nur so weit, daß die Flächenpressung nur auf ein unbedenkliches Maß ansteigt. Beispielsweise läßt sich bei den oben beschriebenen geometrischen Abmessungen mit einem Versatz V von 1 mm eine Verringerung der Flächenpressung im Bereich des oberen Totpunktes um rund 10% gegenüber dem Stand der Technik erzielen, während gleichzeitig der Massenschwerpunkt der Schrägscheibe 14 nur um 0,3 mm gegenüber der Längsachse L der Antriebswelle auswandert.When the swivel axis C is arranged eccentrically with respect to the center plane of the swash plate, when the swash plate 14 is pivoted, the center of gravity of the swash plate is arranged eccentrically with respect to the longitudinal axis L of the drive shaft. This tends to result in low imbalances when operating the compressor. Since these unbalances increase with increasing offset V, a compromise can be made not to compensate for the entire projection a in the area of the top dead center, but only to such an extent that the surface pressure only rises to an acceptable level. For example, with the above-described geometrical dimensions with an offset V of 1 mm, the surface pressure in the area of the top dead center can be reduced by around 10% compared to the prior art, while at the same time the center of gravity of the swash plate 14 only by 0.3 mm the longitudinal axis L of the drive shaft migrates.
Das beschriebene erfindungsgemäße Prinzip, also das Verschwenken einer Scheibe um eine Schwenkachse, die exzentrisch bezüglich der Mittelebene dieser Scheibe angeordnet ist, läßt sich selbstverständlich auch auf solche Axialkolbenverdichter anwenden, bei denen die Gleitsteine der Kolben nicht unmittelbar an der Schrägscheibe selbst angreifen, sondern an einer drehbar auf der Schrägscheibe gelagerten Taumelscheibe. BezugszeichenlisteThe principle described according to the invention, i.e. the pivoting of a disc about a pivot axis, which is arranged eccentrically with respect to the central plane of this disc, can of course also be applied to those axial piston compressors in which the sliding blocks of the pistons do not act directly on the swash plate itself, but on one Swashplate rotatably mounted on the swashplate. LIST OF REFERENCE NUMBERS
10: Gehäuse10: housing
12: Antriebswelle 14: Schrägscheibe12: drive shaft 14: swash plate
16: Zylinder16: cylinder
18: Kolben18: Piston
20: Gleitstein20: sliding block
22: Planfläche 24: Schwenkfläche22: flat surface 24: swivel surface
26: Aufnahmefläche26: receiving surface
A: Außendurchmesser SchrägscheibeA: Outside diameter swash plate
A': Scheinbarer Außendurchmesser der SchrägscheibeA ': Apparent outside diameter of the swash plate
C: Schwenkachse L: Längsachse der AntriebswelleC: swivel axis L: longitudinal axis of the drive shaft
R: RestflächeR: remaining area
Ü: Überstehende FlächeÜ: protruding surface
V: VersatzV: offset
Z: Längsachse von Kolben und Zylinder α: Schwenkwiπkel φ: Drehwinkel der Schrägscheibe Z: longitudinal axis of piston and cylinder α: swivel angle φ: angle of rotation of the swash plate

Claims

Patentansprüche claims
1. Axialkolbenverdichter mit einer Antriebswelle (12) einer Scheibe (14), die auf der Antriebswelle so gelagert ist, daß sie relativ zur Antriebswelle um eine Schwenkachse (C) verschwenkt werden kann, und mindestens einem Kolben (18), der mit mindestens zwei Gleitsteinen (20) versehen ist, die auf einer Laufbahn auf der Scheibe (14) gleiten, wobei der Kolben (18) die Gleitsteine (20) C-förmig umgreift, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (C) der Scheibe (14) exzentrisch bezüglich der Mittelebene der Scheibe angeordnet ist, um die Scheibe (14) relativ zu den Gleitsteinen (20) so zu bewegen, daß die Laufbahn der Gleitsteine nicht oder nur gering über den Scheibenrand hinausreicht.1. axial piston compressor with a drive shaft (12) of a disc (14) which is mounted on the drive shaft so that it can be pivoted relative to the drive shaft about a pivot axis (C), and at least one piston (18) with at least two Sliding blocks (20) are provided which slide on a track on the disc (14), the piston (18) encompassing the sliding blocks (20) in a C-shape, characterized in that the pivot axis (C) of the disc (14) is eccentric is arranged with respect to the central plane of the disc in order to move the disc (14) relative to the sliding blocks (20) such that the track of the sliding blocks does not extend or only extends slightly beyond the edge of the disc.
2. Axialkolbenverdichter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (C) der Scheibe bezüglich der Mittelebene der Scheibe auf der dem Kolben (18) zugewandten Seite liegt.2. Axial piston compressor according to claim 1, characterized in that the pivot axis (C) of the disc lies with respect to the central plane of the disc on the side facing the piston (18).
3. Axialkolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine Schrägscheibe (14) ist, die von der Antriebswelle (12) in Drehung versetzt werden kann und deren Schwenkwinkel (α) bezüglich der Antriebswelle eingestellt werden kann.3. Axial piston compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the disc is a swash plate (14) which can be set in rotation by the drive shaft (12) and whose swivel angle (α) can be adjusted with respect to the drive shaft.
4. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe eine Taumelscheibe ist, die drehbar auf einer Schrägscheibe angebracht ist und deren Schweπkwinkel bezüglich der Antriebswelle demjenigen der Schrägscheibe entspricht.4. Axial piston compressor according to one of claims 1 and 2, characterized in that the disc is a swash plate which is rotatably mounted on a swash plate and whose angle of rotation with respect to the drive shaft corresponds to that of the swash plate.
5. Axialkolbenverdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einen Abstand zwischen der Längsachse (L) der Antriebswelle und der Längsachse (Z) des Kolbens von 30 mm, einem Durchmesser der an der Laufbahn anliegenden Planfläche (22) der Gleitsteine (20) von 8 mm und einem maximalen Schwenkwinkel (α) zwischen der Längsachse der Antriebswelle und der Mittelachse der Scheibe von 18° der Abstand zwischen der Mittelebene der Scheibe und der Schwenkachse der Scheibe (14) nicht größer als etwa 1 mm ist. 5. Axial piston compressor according to one of the preceding claims, characterized in that at a distance between the longitudinal axis (L) Drive shaft and the longitudinal axis (Z) of the piston of 30 mm, a diameter of the contact surface (22) of the sliding blocks (20) of 8 mm and a maximum swivel angle (α) between the longitudinal axis of the drive shaft and the central axis of the disc of 18 ° the distance between the center plane of the disc and the pivot axis of the disc (14) is not greater than about 1 mm.
EP00969409A 1999-10-04 2000-10-04 Axial piston displacement compressor Expired - Lifetime EP1218639B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19947677 1999-10-04
DE19947677A DE19947677B4 (en) 1999-10-04 1999-10-04 axial piston
PCT/EP2000/009705 WO2001025635A1 (en) 1999-10-04 2000-10-04 Axial piston displacement compressor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1218639A1 true EP1218639A1 (en) 2002-07-03
EP1218639B1 EP1218639B1 (en) 2005-06-01

Family

ID=7924382

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP00969409A Expired - Lifetime EP1218639B1 (en) 1999-10-04 2000-10-04 Axial piston displacement compressor

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6766726B1 (en)
EP (1) EP1218639B1 (en)
AU (1) AU7913700A (en)
DE (2) DE19947677B4 (en)
WO (1) WO2001025635A1 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004027862A (en) * 2002-06-21 2004-01-29 Honda Motor Co Ltd Expander
US8900069B2 (en) 2010-12-28 2014-12-02 Taylor Made Golf Company, Inc. Fairway wood center of gravity projection
US8235844B2 (en) 2010-06-01 2012-08-07 Adams Golf Ip, Lp Hollow golf club head
US7753806B2 (en) 2007-12-31 2010-07-13 Taylor Made Golf Company, Inc. Golf club
US8196506B2 (en) * 2009-08-17 2012-06-12 Delphi Technologies, Inc. Variable stroke compressor design
US9089749B2 (en) 2010-06-01 2015-07-28 Taylor Made Golf Company, Inc. Golf club head having a shielded stress reducing feature
US8821312B2 (en) 2010-06-01 2014-09-02 Taylor Made Golf Company, Inc. Golf club head having a stress reducing feature with aperture
US8827831B2 (en) 2010-06-01 2014-09-09 Taylor Made Golf Company, Inc. Golf club head having a stress reducing feature

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3416638A1 (en) * 1984-05-05 1985-11-14 Diesel Kiki Co. Ltd., Tokio/Tokyo Swash plate piston pump
US4674957A (en) 1984-12-22 1987-06-23 Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho Control mechanism for variable displacement swash plate type compressor
JPH0697034B2 (en) * 1988-06-07 1994-11-30 松下電器産業株式会社 Movable swash plate compressor
JPH04143469A (en) * 1990-10-03 1992-05-18 Zexel Corp Rotary balance adjusting device of wobble plate type compressor
JP2846096B2 (en) * 1990-10-10 1999-01-13 株式会社日本自動車部品総合研究所 Variable displacement swash plate type compressor
JPH0968162A (en) * 1995-06-20 1997-03-11 Toyota Autom Loom Works Ltd Swash plate type variable capacity compressor
JP3733633B2 (en) * 1996-02-01 2006-01-11 株式会社豊田自動織機 Variable capacity compressor
DE19621174A1 (en) * 1996-05-24 1997-11-27 Danfoss As Compressor, in particular for vehicle air conditioning systems

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0125635A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001025635A1 (en) 2001-04-12
DE19947677A1 (en) 2001-04-19
AU7913700A (en) 2001-05-10
US6766726B1 (en) 2004-07-27
EP1218639B1 (en) 2005-06-01
DE19947677B4 (en) 2005-09-22
DE50010473D1 (en) 2005-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4229069C2 (en) Swashplate refrigerant compressor for a cooling system
DE3609796C2 (en)
DE3506060A1 (en) SWASH DISC COMPRESSOR WITH A PERFORMANCE ADJUSTMENT DEVICE
DE69731340T2 (en) Variable displacement compressor
EP2999885A1 (en) Axial piston pump having a swash-plate type construction
DE3923304C2 (en)
DE19530210C2 (en) Swash plate compressor
DE3500298C2 (en)
DE19722688C2 (en) compressor
DE19754440A1 (en) Reciprocating piston compressor
EP1218639B1 (en) Axial piston displacement compressor
DE19712348C2 (en) Swash plate compressor with single-acting pistons
DE19621174A1 (en) Compressor, in particular for vehicle air conditioning systems
EP0752530A1 (en) Reciprocating piston machine with swash plate mechanism
DE69938209T2 (en) Piston guide for a swash plate compressor
EP1387957B1 (en) Reciprocating engine with an articulation arrangement
DE19803863A1 (en) Variable capacity compressor for vehicle air-conditioner
DE10051420A1 (en) Cylinder block for axial piston compressor esp. for air conditioning system in motor vehicles has cylinder faces with recess in edge to lengthen face
DE4312498C2 (en) feed pump
DE19947347A1 (en) Swash plate compressor with variable adjustment has drive shaft rotating swash plate and piston moved backwards and forwards by swash plate, drive shaft having first and second spaced apart
DE19616962A1 (en) Reciprocating machine with tilting swashplate
WO1998025028A1 (en) Reciprocating piston pump
DE102005018075A1 (en) Variable output swashplate refrigerant compressor has sections constructed in part on one side of drive shaft and in part on corresponding side of drive plate and together form section to support load in radial direction
DE602004005943T2 (en) Variable displacement compressor
EP1230483A1 (en) Piston engine, especially a compressor

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20020327

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

17Q First examination report despatched

Effective date: 20040405

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AT BE DE FR

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: ZEXEL VALEO COMPRESSOR EUROPE GMBH

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE FR

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): DE FR

REF Corresponds to:

Ref document number: 50010473

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20050707

Kind code of ref document: P

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20051230

Year of fee payment: 6

ET Fr: translation filed
PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

RAP2 Party data changed (patent owner data changed or rights of a patent transferred)

Owner name: VALEO COMPRESSOR EUROPE GMBH

26N No opposition filed

Effective date: 20060302

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20070501

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20081028

Year of fee payment: 9

REG Reference to a national code

Ref country code: FR

Ref legal event code: ST

Effective date: 20100630

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20091102