EP1844233B1 - Hubkolbenmaschine - Google Patents

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Publication number
EP1844233B1
EP1844233B1 EP05800587A EP05800587A EP1844233B1 EP 1844233 B1 EP1844233 B1 EP 1844233B1 EP 05800587 A EP05800587 A EP 05800587A EP 05800587 A EP05800587 A EP 05800587A EP 1844233 B1 EP1844233 B1 EP 1844233B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
guide sleeve
reciprocating piston
piston machine
machine according
bearing sleeves
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.)
Not-in-force
Application number
EP05800587A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1844233A1 (de
Inventor
Jan Hinrichs
André SPECK
Peter Barth
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.)
Ixetic Mac GmbH
Original Assignee
Ixetic Mac 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 Ixetic Mac GmbH filed Critical Ixetic Mac GmbH
Publication of EP1844233A1 publication Critical patent/EP1844233A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1844233B1 publication Critical patent/EP1844233B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00—Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08—Multi-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
    • F04B27/10—Multi-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
    • F04B27/1036—Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • F04B27/1054—Actuating elements
    • F04B27/1072—Pivot mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating engine, in the form of an air conditioning compressor for motor vehicles, with a swivel ring and with a drive shaft axially displaceably arranged guide sleeve with radially outstanding bearing sleeves, wherein the swivel ring and the guide sleeve by pins, on the one hand in openings of the swivel ring and on the other Openings of the bearing sleeves of the guide sleeve are mounted, against each other rotatable, but axially "firmly” connected to each other.
  • Such reciprocating engines are known, for example WO-A-0 238 959 , But they have some disadvantages.
  • the reciprocating engines in the prior art have a one-piece guide sleeve which is manufactured as a turned part and thus requires a lot of Zerspanungsarbeit.
  • these guide sleeves generate wear marks on the drive shaft of the machine during operation.
  • the press connection between the pins and the bearing sleeves is arranged in the guide sleeve in a disadvantageous manner in the known machines, which can lead to corresponding tolerance problems.
  • tight tolerances are required between the pins and the bushings with respect to the coaxiality of the fixed cylindrical pin receptacles, and on the other hand, a large play of the rotatable cylindrical pin receptacles occurs in the pivot ring, which can lead to corresponding noise and vibration problems.
  • a reciprocating engine such as air conditioning compressor for motor vehicles, with a pivot ring and with a drive shaft axially displaceably arranged guide sleeve with radially outstanding bearing sleeves, wherein the pivot ring and the guide sleeve by the pins, which are mounted on the one hand in openings of the pivot ring and on the other hand in openings of the bearing sleeves of the guide sleeve against each other rotatably, but axially "firmly” connected to each other, wherein the guide sleeve has a cup-shaped part, in particular deep drawn from sheet metal, in which the radially excellent bearing sleeves are used in radial openings.
  • Preferred is a reciprocating engine in which the material of the cup-shaped part of the guide sleeve is hardened, while the material of the bearing sleeves is not hardened. This has the advantage that the axially exactly to be positioned bearing sleeves are not changed by thermal distortion in their tolerances.
  • a reciprocating engine is preferred in which the cup-shaped part of the guide sleeve and the bearing sleeve by connecting means, in particular by soldering, are interconnected.
  • This has the advantage that a hardened and an unhardened component can be easily and reliably combined to form an assembly.
  • a reciprocating piston engine according to the invention is characterized in that the cup-shaped part of the guide sleeve has in the region of the guide on the drive shaft bushings of plain bearing material. This has the advantage of less shaft wear, since now no longer performs the hardened guide sleeve on the shaft surface axial movements. The wear in the guide region of the guide sleeve and the drive shaft can thus be reduced.
  • a reciprocating engine is preferred in which a bushing is formed as a collar bush, in particular the bushing on the side on which a return spring between the guide sleeve and shaft is arranged.
  • This socket can simultaneously act as a stop for the return spring and thus the return spring can move relative to a bearing material relatively wear.
  • a reciprocating engine is preferred in which the bushes are pressed into the cup-shaped part of the guide sleeve. This has the advantage of a simple attachment method without additional connecting means.
  • a reciprocating piston engine according to the invention is characterized in that the contact surfaces between the pivot ring and the bearing sleeves of the guide sleeve constitute flat surfaces. This has the advantage that due to the larger contact surface with respect to a spherical segment-shaped surface of the bearing sleeves within an annular inner peripheral wall of the pivot ring less wear is produced and the parts are easier to manufacture. The surface contact instead of the line contact also leads to a better damping of the vibration behavior between pivot ring and bearing sleeves.
  • a reciprocating piston engine is preferred in which the swivel ring has two flattened wall regions on the annular inner peripheral wall, so that the inner circumferential wall of the swivel ring has the shape of an oval.
  • the flat contact surface is made on the swing ring side.
  • a reciprocating engine is preferred in which the swivel ring is formed in the blank state as a forging. This has the advantage of a material-saving production without great Zerspanungsaufwand.
  • bearing sleeves each have a flat axial (contact) surface.
  • Another reciprocating piston engine according to the invention is characterized in that the pins are pressed into the openings of the pivot ring and are rotatably mounted in the bearing sleeves of the guide sleeve. This has the advantage that the game between the cylinder pin receptacle in the pivot ring and the pins itself is avoided and thereby lower noise and vibration developments are possible.
  • a reciprocating engine is preferred in which the pins have on their longitudinal sides two flattened surfaces which are arranged in the pivot ring so that the interference fit between pins and pivot ring openings not the Gleitschuhlauf vom the pivot ring deformed.
  • Preferred is a machine in which the flattened surfaces of the pins are positioned parallel to the slide shoe contact surfaces of the pivot ring. This has the advantage that a raising of the Gleitschuhlauf vom when pressing the pins can be avoided.
  • FIG. 1 shows the assembly of a pivot ring with the drive shaft and the guide sleeve according to the prior art.
  • FIG. 2 shows the contact surface between the bearing sleeves and the pivot ring according to the prior art.
  • FIG. 3 shows the contact surfaces between the bearing sleeves and the pivot ring according to the invention.
  • FIG. 4 shows a guide sleeve according to the invention.
  • FIG. 5 shows a pin according to the invention for pressing into the pivot ring.
  • FIG. 6 shows the interference fit between the pivot ring and a pin according to the invention.
  • FIG. 1 the assembly of a pivoting ring machine according to the prior art with drive shaft 5, guide sleeve 9 and pivot ring 1 is shown.
  • the swivel ring 1 is rotated by means of a driving pin 3, which is fixed in the drive shaft 5, in rotation, when the drive shaft 5 rotates.
  • the pivot ring 1 has two openings 7 for receiving pins about which the pivot ring can perform a rotational movement.
  • the guide sleeve 9 is further arranged, which has two radially outstanding bearing sleeves 11 for receiving the pins (not visible here).
  • the guide sleeve 9 is slidable on the shaft 5.
  • the guide sleeve 9 therefore has a recess 13, which allows the guide sleeve 9 is mounted axially movable relative to the driver pin 3 on the shaft 5.
  • the driving pin 3 engages with its upper end in an opening 15 of the pivot ring and makes the pivot ring about this upper end of the driving pin 3 pivotally mounted to perform a movement.
  • piston shoes for the pistons of the reciprocating engine which on the surfaces 17 and 19 of the pivot ring slide.
  • the mounted inside the pivot ring openings 7 and the bearing sleeves 11 pins form a pivot axis for the pivot ring 1, which is displaceable in the axial direction of the machine shaft 5.
  • the function of such a swivel ring drive for reciprocating engines is known from the prior art and described and should therefore not be further explained here.
  • FIG. 2 In FIG. 2 are shown in plan view, the contact surfaces between the pivot ring 1 and the bearing sleeves 11 according to the prior art. Same components are here with the same reference numerals as in the FIG. 1 Mistake.
  • FIG. 2b the guide sleeve 9 and the pivot ring 1 is shown in plan view and partially cut. It can be seen in particular in the enlarged representations Z of FIG. 2a and X the FIG. 2b in that the bearing sleeves 11 on their contact surfaces 21 for the swivel ring 1 must have an approximately spherical segment-shaped surface so as not to hinder the circular circumference of the inner circumference of the swivel ring 1 in its rotational and pivotal movements and to sufficiently support it.
  • FIG. 4 two embodiments of the guide sleeve according to the invention are shown.
  • the guide sleeve has a cup-shaped part 31, which is the function of the part 9 from FIG. 1 perceives, but in this case according to the invention, for example, deep-drawn from sheet metal and thus more cost effective to produce in large quantities.
  • the guide sleeve part 31 is in openings 33 and 35 on the shaft 5 from FIG. 1 stored and is displaceable by means of these bearings on the shaft.
  • a lateral opening 37 in the peripheral wall of the guide sleeve part 31 corresponds to the opening 13 of the guide sleeve 9 FIG. 1 and thus creates the necessary space for the driving pin 3 FIG.
  • two bearing sleeves 41 are arranged, which serve as a guide for the pins, not shown here, which form a pivot axis of the pivot ring 1. While the guide sleeve member 31 may be hardened from deep-drawn steel sheet for increasing strength and reducing wear, the bearing sleeves 41 may remain in the uncured state and therefore will not be exposed to the risk of distortion by the heat treatment process.
  • the bearing sleeves 41 can be fastened in the guide sleeve part 31 by connecting means, such as soldering.
  • FIG. 4b In addition, two bushes made of a plain bearing material are introduced into the guide sleeve part 31.
  • a collar bushing 43 is introduced, which on the one hand relative to the shaft 5 is a sliding bearing and on the other hand with the collar 47 forms a stop for a return spring, not shown here, which presses the pivot ring at a standstill of the compressor in a start position.
  • a second plain bearing bush 45 is introduced in the opening 35.
  • the plain bearing bushings 43 and 45 By using the plain bearing bushings 43 and 45, a wear occurring on the shaft in the prior art is avoided.
  • the planar contact surface 49 according to the invention as in FIG. 3 already shown as a contact surface 27, to recognize.
  • the plain bearing bushes 43 and 45 may be fastened in the guide sleeve part 31 by joining techniques such as press-fitting.
  • FIG. 5 is shown in perspective view of one of the two pins 51 which form the pivot axis of the pivot ring 1 in the pivot ring mechanism with the guide sleeve 9.
  • the pins 51 are in the openings 7 FIG. 3 Pressed in the pivot ring and with their spherical end portions 53 in the bearing sleeves 25 in FIG. 3 or 41 in FIG. 4 stored.
  • the in the pivot ring 23 in the openings 7 einpressbare cylindrical portion 55 of the pins 51 has two flats 57, which in FIG. 6 are arranged in the pivot ring 23, that these flattenings are parallel to the sliding surfaces 59 of the pivot ring 23.
  • the cylindrical pins 51 can also be made by deep-drawn blanks.
  • the end area 63 in FIG. 5 is still a chamfer-shaped end portion for better insertion in the pressing operation of the cylindrical pin 51 with a slot 65 for positioning the pin 51 during assembly according to the desired position, as in FIG. 6 shown to recognize.
  • a constriction 67 between the part 53 and the cylindrical part 55 ensures easy mobility in the transition region between the bearing sleeves 25 and 41 and the pivot ring 23 in FIG. 3 ,

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Compressor (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, in der Form eines Klimakompressors für Kraftfahrzeuge, mit einem Schwenkring und mit einer auf einer Antriebswelle axial verschieblich angeordneten Führungshülse mit radial hervorragenden Lagerhülsen, wobei der Schwenkring und die Führungshülse durch Stifte, die einerseits in Öffnungen des Schwenkrings und andererseits in Öffnungen der Lagerhülsen der Führungshülse gelagert sind, gegeneinander drehbar, aber axial "fest" miteinander verbunden sind.
  • Derartige Hubkolbenmaschinen sind bekannt, z.B. aus WO-A-0 238 959 . Sie weisen aber einige Nachteile auf. So besitzen die Hubkolbenmaschinen im Stand der Technik eine einstückige Führungshülse, die als Drehteil hergestellt wird und somit eine Menge an Zerspanungsarbeit erfordert. Zusätzlich erzeugen diese Führungshülsen während des Betriebs Verschleißspuren auf der Antriebswelle der Maschine.
  • Weiterhin weisen die bekannten Maschinen mit ihrer Kontaktfläche zwischen den Lagerhülsen der Führungshülse und dem Schwenkring eine Kugelabschnittsform auf, welche kostenaufwendig herzustellen ist, aber wegen der ringförmigen Innenumfangswand des Schwenkrings notwendig ist, damit die Bewegung des Schwenkrings gegenüber den Lagerhülsen ungehindert möglich ist.
  • Weiterhin ist in nachteiliger Weise bei den bekannten Maschinen die Pressverbindung zwischen den Stiften und den Lagerhülsen in der Führungshülse angeordnet, was zu entsprechenden Toleranzproblemen führen kann. Es sind also enge Toleranzen zwischen den Stiften und den Lagerhülsen hinsichtlich der Koaxialität der festen Zylinderstiftaufnahmen erforderlich, und auf der anderen Seite tritt ein großes Spiel der drehbaren Zylinderstiftaufnahmen im Schwenkring auf, was zu entsprechenden Problemen hinsichtlich Geräusch und Vibrationen führen kann.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Hubkolbenmaschine darzustellen, welche diese Nachteile nicht aufweist.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch eine Hubkolbenmaschine, wie Klimakompressor für Kraftfahrzeuge, mit einem Schwenkring und mit einer auf einer Antriebswelle axial verschieblich angeordneten Führungshülse mit radial hervorragenden Lagerhülsen, wobei der Schwenkring und die Führungshülse durch die Stifte, die einerseits in Öffnungen des Schwenkrings und andererseits in Öffnungen der Lagerhülsen der Führungshülse gelagert sind, gegeneinander drehbar, aber axial "fest" miteinander verbunden sind, wobei die Führungshülse einen topfförmigen Teil aufweist, insbesondere aus Blech tiefgezogen, in welchem die radial hervorragenden Lagerhülsen in radialen Öffnungen eingesetzt sind. Das hat den Vorteil, dass die Herstellung der Führungshülse so gut wie keine oder relativ wenig Zerspanungsarbeit erfordert. Somit ist eine Reduktion der Bauteilkosten möglich.
  • Bevorzugt wird eine Hubkolbenmaschine, bei welcher der Werkstoff des topfförmigen Teils der Führungshülse gehärtet ist, während der Werkstoff der Lagerhülsen nicht gehärtet ist. Das hat den Vorteil, dass die axial genau zu positionierenden Lagerhülsen nicht durch Wärmeverzug in ihren Toleranzen verändert werden.
  • Auch wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher der topfförmige Teil der Führungshülse und die Lagerhülse durch Verbindungsmittel, insbesondere durch Löten, miteinander verbunden sind. Das hat den Vorteil, dass ein gehärtetes und ein ungehärtetes Bauteil einfach und zuverlässig zu einer Baugruppe miteinander vereint werden können.
  • Eine erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass der topfförmige Teil der Führungshülse im Bereich der Führung auf der Antriebswelle Buchsen aus Gleitlagerwerkstoff aufweist. Das hat den Vorteil eines geringeren Wellenverschleißes, da nun nicht mehr die gehärtete Führungshülse auf der Wellenoberfläche axiale Bewegungen ausführt. Der Verschleiß im Führungsbereich der Führungshülse und der Antriebswelle kann somit reduziert werden.
  • Auch wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei der eine Buchse als Bundbuchse ausgebildet ist, insbesondere die Buchse auf der Seite, auf welcher eine Rückstellfeder zwischen Führungshülse und Welle angeordnet ist. Das hat den Vorteil, dass diese Buchse gleichzeitig als Anschlag für die Rückstellfeder wirken kann und damit auch die Rückstellfeder sich gegen einen Lager werkstoff relativ verschleißarm bewegen kann.
  • Weiterhin wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher die Buchsen in den topfförmigen Teil der Führungshülse eingepresst sind. Das hat den Vorteil einer einfachen Befestigungsmethode ohne zusätzliche Verbindungsmittel.
  • Eine erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Kontaktflächen zwischen dem Schwenkring und den Lagerhülsen der Führungshülse ebene Flächen darstellen. Das hat den Vorteil, dass durch die größere Kontaktfläche gegenüber einer kugelabschnittsförmigen Fläche der Lagerhülsen innerhalb einer ringförmigen Innenumfangswand des Schwenkrings weniger Verschleiß entsteht und die Teile einfacher herzustellen sind. Die flächige Berührung statt der Linienberührung führt auch zu einer besseren Dämpfung des Schwingungsverhaltens zwischen Schwenkring und Lagerhülsen.
  • Bevorzugt wird eine Hubkolbenmaschine, bei welcher der Schwenkring an der ringförmigen inneren Umfangswand zwei abgeflachte Wandbereiche aufweist, so dass die innere Umfangswand des Schwenkringes die Form eines Ovals aufweist. Damit wird die ebene Kontaktfläche auf der Schwenkringseite hergestellt.
  • Auch wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher der Schwenkring im Rohteilzustand als Schmiedeteil ausgebildet ist. Das hat den Vorteil einer Material sparenden Herstellung ohne großen Zerspanungsaufwand.
  • Weiterhin wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher die Lagerhülsen jeweils eine ebene axiale (Kontakt-) Fläche aufweisen.
  • Eine weitere erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Stifte in den Öffnungen des Schwenkrings eingepresst sind und in den Lagerhülsen der Führungshülse drehbar gelagert sind. Das hat den Vorteil, dass das Spiel zwischen der Zylinderstiftaufnahme im Schwenkring und den Stiften selbst vermieden wird und dadurch geringere Geräusch- und Vibrationsentwicklungen möglich sind.
  • Bevorzugt wird weiterhin eine Hubkolbenmaschine, bei welcher die Stifte in den Lagerhülsen der Führungshülse mittel eines balligen Endes gelagert sind. Das hat den Vorteil, dass enge Toleranzen wegen der Koaxialität der Zylinderstiftaufnahmen vermieden werden können, da jetzt die Berührfläche auf den balligen Enden erfolgt und dadurch axiale Winkelfehler ausgeglichen werden können.
  • Auch wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher die Stifte an ihren Längsseiten zwei abgeflachte Flächen aufweisen, welche im Schwenkring so angeordnet sind, dass der Pressverband zwischen Stiften und Schwenkringöffnungen nicht die Gleitschuhlaufflächen des Schwenkrings verformt. Bevorzugt wird eine Maschine, bei welcher die abgeflachten Flächen der Stifte parallel zu den Gleitschuhlaufflächen des Schwenkrings positioniert sind. Das hat den Vorteil, dass ein Aufwerfen der Gleitschuhlaufflächen beim Einpressen der Stifte vermieden werden kann.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben.
  • Figur 1 zeigt die Baugruppe eines Schwenkrings mit der Antriebswelle und der Führungshülse nach dem Stand der Technik.
  • Figur 2 zeigt die Kontaktfläche zwischen den Lagerhülsen und dem Schwenkring nach dem Stand der Technik.
  • Figur 3 zeigt die Kontaktflächen zwischen den Lagerhülsen und dem Schwenkring nach der Erfindung.
  • Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Führungshülse.
  • Figur 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Stift zum Einpressen in den Schwenkring.
  • Figur 6 zeigt den Pressverband zwischen dem Schwenkring und einem erfindungsgemäßen Stift.
  • In Figur 1 ist die Baugruppe einer Schwenkringmaschine nach dem Stand der Technik mit Antriebswelle 5, Führungshülse 9 und Schwenkring 1 dargestellt. Der Schwenkring 1 wird mittels eines Mitnehmerstiftes 3, welcher in der Antriebswelle 5 befestigt ist, in Drehungen versetzt, wenn sich die Antriebswelle 5 dreht. Ferner besitzt der Schwenkring 1 zwei Öffnungen 7 zur Aufnahme von Stiften, um welche der Schwenkring eine Drehbewegung vollführen kann. Auf der Welle 5 ist ferner die Führungshülse 9 angeordnet, welche zwei radial hervorragende Lagerhülsen 11 zur Aufnahme der Stifte (hier nicht sichtbar) aufweist. Die Führungshülse 9 ist auf der Welle 5 verschiebbar. Die Führungshülse 9 besitzt daher eine Ausnehmung 13, die es gestattet, dass die Führungshülse 9 gegenüber dem Mitnehmerstift 3 axial beweglich auf der Welle 5 gelagert ist. Der Mitnehmerstift 3 greift mit seinem oberen Ende in eine Öffnung 15 des Schwenkringes ein und lässt den Schwenkring um dieses obere Ende des Mitnehmerstiftes 3 schwenkbar gelagert eine Bewegung ausführen. Nicht dargestellt in der Figur 1 sind Kolbenschuhe für die Kolben der Hubkolbenmaschine, welche auf den Oberflächen 17 und 19 des Schwenkringes gleiten. Die innerhalb der Schwenkringöffnungen 7 und der Lagerhülsen 11 gelagerten Stifte bilden dabei für den Schwenkring 1 eine Schwenkachse, welche in axialer Richtung der Maschinenwelle 5 verschieblich ist. Die Funktion eines derartigen Schwenkringantriebes für Hubkolbenmaschinen ist aus dem Stand der Technik bekannt und beschrieben und soll deswegen hier nicht weiter erläutert werden.
  • In Figur 2 sind in Aufsicht die Kontaktflächen zwischen dem Schwenkring 1 und den Lagerhülsen 11 nach dem Stand der Technik dargestellt. Gleiche Bauteile sind hier mit gleichen Bezugszeichen wie in der Figur 1 versehen. In Figur 2b ist die Führungshülse 9 und der Schwenkring 1 in Aufsicht dargestellt und teilweise geschnitten. Man erkennt insbesondere in den vergrößerten Darstellungen Z der Figur 2a und X der Figur 2b, dass die Lagerhülsen 11 auf ihren Kontaktflächen 21 zum Schwenkring 1 eine etwa kugelabschnittsförmige Oberfläche aufweisen müssen, um den am Innenumfang kreisförmigen Schwenkring 1 in seinen Dreh- und Schwenkbewegungen nicht zu behindern und hinreichend abzustützen. Wie aus den Vergrößerungen Z und X hervorgeht, handelt es sich dabei bei der Berührung zwischen dem inneren Umfang des Schwenkrings 1 und der Lagerhülsen 11 um eine Linienberührung der Linie 20 senkrecht durch den Punkt 22. Auch ist die Herstellung der kugelabschnittsförmigen Abschlussflächen der Lagerhülsen 11 kostenaufwendig und kompliziert. In Figur 3 ist daher die erfindungsgemäße Veränderung der Kontaktflächen zwischen dem verbesserten Schwenkring 23 und den verbesserten Lagerhülsen 25 dargestellt. Die Lagerhülsen 25 weisen jetzt eine ebene Abschnittsfläche 27 auf, während der Schwenkring 23 in der Kontaktfläche 27 ebenfalls eine ebene Innenumfangsfläche aufweist und damit der Innenumfang 29 des verbesserten Schwenkrings 23 die Form eines Ovals aufweist. Somit wird zwischen dem Schwenkring 23 und den Lagerhülsen 25 ein flächiger Kontakt hergestellt, der durch die größere Berührfläche gegenüber der Linienberührung aus dem Stand der Technik (Figur 2) weniger Verschleiß erzeugt und eine bessere Dämpfung bei Schwingungen des Schwenkmechanismus ermöglicht. Außerdem sind die Kontaktflächen der Lagerhülsen 25 einfacher und kostengünstiger herzustellen. Die Kontaktflächen zwischen Schwenkring 23 und Lagerhülsen 25 sind also in beiden Dimensionen, wie die Vergrößerungen Z und X in den Figuren 3a und 3b zeigen, flächig.
  • In Figur 4 sind zwei erfindungsgemäße Ausführungen der Führungshülse dargestellt. Die Führungshülse weist einen topfförmigen Teil 31 auf, welcher die Funktion des Teiles 9 aus Figur 1 wahrnimmt, in diesem erfindungsgemäßen Fall aber beispielsweise aus Blech tiefgezogen und damit in großen Stückzahlen kostengünstiger herstellbar ist. Der Führungshülsenteil 31 wird in Öffnungen 33 und 35 auf der Welle 5 aus Figur 1 gelagert und ist mittels dieser Lagerungen auf der Welle verschieblich. Eine seitliche Öffnung 37 in der Umfangswand des Führungshülsenteils 31 entspricht der Öffnung 13 der Führungshülse 9 aus Figur 1 und schafft damit den notwendigen Freiraum für den Mitnehmerstift 3 aus Figur 1, der sich von der Welle 5 bis in die Öffnung 15 des Schwenkringes 1 erstreckt und die axiale Beweglichkeit des topförmigen Teils 31 nicht behindern soll. In zwei radialen Öffnungen 39 des topförmigen Teils 31 sind zwei Lagerhülsen 41 angeordnet, welche als Führung für die, hier nicht dargestellten Stifte dienen, welche eine Schwenkachse des Schwenkringes 1 bilden. Während der Führungshülsenteil 31 aus tiefgezogenen Stahlblech zur Erhöhung der Festigkeit und zur Verschleißverringerung gehärtet sein kann, können die Lagerhülsen 41 im ungehärteten Zustand bleiben und werden daher nicht der Verzugsgefahr durch den Wärmbehandlungsprozess ausgesetzt. Die Lagerhülsen 41 können mit Verbindungsmitteln, wie beispielsweise Löten, in dem Führungshülsenteil 31 befestigt werden.
  • In Figur 4b sind zusätzlich in den Führungshülsenteil 31 zwei Buchsen aus einem Gleitlagermaterial eingebracht. So ist in der Öffnung 33 beispielsweise eine Bundbuchse 43 eingebracht, welche einerseits gegenüber der Welle 5 eine Gleitlagerung darstellt und andererseits mit dem Bund 47 einen Anschlag für eine hier nicht dargestellte Rückstellfeder bildet, welche den Schwenkring im Stillstand des Kompressors in eine Startposition drückt. In der Öffnung 35 ist eine zweite Gleitlagerbuchse 45 eingebracht. Durch Anwendung der Gleitlagerbuchsen 43 und 45 wird ein im Stand der Technik auftretender Verschleiß an der Welle vermieden. Weiterhin ist in den Figuren 4a und 4b die erfindungsgemäße ebene Kontaktfläche 49, wie in Figur 3 schon als Kontaktfläche 27 dargestellt, zu erkennen. Die Gleitlagerbuchsen 43 und 45 können durch Verbindungstechniken wie beispielsweise Einpressen in dem Führungshülsenteil 31 befestigt werden.
  • In Figur 5 ist in perspektivischer Darstellung einer der beiden Stifte 51 dargestellt, welche im Schwenkringmechanismus mit der Führungshülse 9 die Schwenkachse des Schwenkringes 1 bilden. Die Stifte 51 sind dabei in den Öffnungen 7 aus Figur 3 im Schwenkring eingepresst und mit ihren kugelabschnittsförmigen Endteilen 53 in den Lagerhülsen 25 in Figur 3 bzw. 41 in Figur 4 gelagert. Der im Schwenkring 23 in den Öffnungen 7 einpressbare zylinderförmige Abschnitt 55 der Stifte 51 weist zwei Abflachungen 57 auf, welche in Figur 6 derartig im Schwenkring 23 angeordnet sind, dass diese Abflachungen parallel zu den Gleitflächen 59 des Schwenkrings 23 verlaufen. Auf den Gleitflächen 59 des Schwenkrings gleiten hier nicht dargestellte Gleitschuhe, welche in den axial hin und her gehenden Kolben der Hubkolbenmaschine entsprechend gelagert sind. Man erkennt in Figur 6, dass der Pressverband zwischen den Stiften 51 und deren zylinderförmigem Ende 55 und dem Schwenkring 23 nur an den Seitenflächen 61 auftritt und damit der Bereich der Öffnung 7 im Schwenkring 23, der den Gleitflächen 59 zugewandt ist, durch die Einpressung der Stifte 51 nicht verformt wird. Durch die Ausbildung der Stifte 51, wie in Figur 5 und Figur 6 dargestellt, wird also gegenüber dem Stand der Technik der Pressverband von der Führungshülse 9 in den Schwenkring 23 verlagert und ein balliger Kontaktbereich zwischen den Lagerhülsen 25 der Führungshülsen 9 und den Zylinderstiften 51 hergestellt. Als Vorteile sind eine Toleranzaufweitung der Stiftführung in den Lagerhülsen 25 bei gleichzeitiger Spielverringerung im gesamten Zusammenbau zwischen Führungshülse 9, Zylinderstiften 51 und Schwenkring 23 zu verzeichnen. Diese Maßnahmen führen zu einer Kostenreduktion, einer Montagevereinfachung und verbessern gleichzeitig das Geräusch und Vibrationsverhalten des Schwenkringantriebs. Gegebenenfalls können die Zylinderstifte 51 auch durch tiefgezogene Rohlinge hergestellt werden. Im Endbereich 63 in Figur 5 ist noch ein fasenförmiger Endabschnitt zum besseren Einführen beim Einpressvorgang des Zylinderstiftes 51 mit einem Schlitz 65 zur Positionierung des Stiftes 51 während der Montage entsprechend der gewünschten Position, wie in Figur 6 dargestellt, zu erkennen. Eine Einschnürung 67 zwischen dem Teil 53 und dem zylinderförmigen Teil 55 sorgt für eine problemlose Beweglichkeit im Übergangsbereich zwischen den Lagerhülsen 25 bzw. 41 und dem Schwenkring 23 in Figur 3.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Schwenkring
    3
    Mitnehmerstift
    5
    Antriebswelle
    7
    Öffnung im Schwenkring
    9
    Führungshülse
    11
    Lagerhülse
    13
    Ausnehmung für Mitnehmerstift
    15
    Öffnung des Schwenkrings für Mitnehmerstift
    17
    Gleitschuhoberfläche des Schwenkrings
    19
    Gleitschuhoberfläche des Schwenkrings
    20
    Berührungslinie zwischen den Kontaktflächen Schwenkring und Lagerhülse
    21
    kugelabschnittsförmige Kontaktfläche zwischen Lagerhülse und Schwenkring
    22
    Durchgangspunkt der Linienberührung
    23
    verbesserter Schwenkring
    25
    verbesserte Lagerhülse
    27
    ebene Abschnittsfläche der Lagerhülse/Kontaktfläche zum Schwenkring
    29
    Innenumfang des verbesserten Schwenkrings
    31
    topfförmiger Teil der Führungshülse
    33
    Lageröffnung für die Welle
    35
    Lageröffnung für die Welle
    37
    Öffnung für den Mitnehmerstift
    39
    radiale Öffnung für die Lagerhülsen
    41
    verbesserte Lagerhülsen
    43
    Gleitlager Bundbuchse
    45
    Gleitlagerbuchse
    47
    Bund der Bundbuchse
    49
    ebene Kontaktfläche der Lagerhülse
    51
    Zylinderstifte
    53
    kugelabschnittsförmiges Endteil der Zylinderstifte
    55
    zylinderförmiger Abschnitt der Zylinderstifte
    57
    Abflachungen der Zylinderstifte
    59
    Gleitflächen des Schwenkrings für Kolbenschuhe
    61
    Seitenfläche der Schwenkringöffnung 7
    63
    Endbereich der Zylinderstifte 51
    65
    Positionierungsschlitz der Zylinderstifte
    67
    Einschnürung der Zylinderstifte

Claims (14)

  1. Hubkolbenmaschine in der Form eines Klimakompressors für Kraftfahrzeuge, mit einem Schwenkring (1; 23) und mit einer auf einer Antriebswelle (5) axial verschieblich angeordneten Führungshülse (9) mit radial hervorragenden Lagerhülsen (11,41,25), wobei der Schwenkring (1) und die Führungshülse (9) durch Stifte (51), die einerseits in Öffnungen (7) des Schwenkrings (1) und andererseits in Öffnungen der Lagerhülsen (11,25,41) der Führungshülse (9) gelagert sind, gegeneinander drehbar, aber axial fest miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (9) einen topfförmigen Teil (31) aufweist, aus Blech tiefgezogen, in welchem die radial hervorragenden Lagerhülsen (25,41) in radialen Öffnungen (39) eingesetzt sind.
  2. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff des topfförmigen Teils der Führungshülse (9) gehärtet ist, während der Werkstoff der Lagerhülsen (25,41) nicht gehärtet ist.
  3. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der topfförmige Teil der Führungshülse (9) und die Lagerhülsen (25,41) durch Verbindungsmittel, insbesondere durch Löten, miteinander verbunden sind.
  4. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 bis Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der topfförmige Teil der Führungshülse (9) im Bereich der Führung auf der Antriebswelle (5) Buchsen (43,45) aus Gleitlagerwerkstoff aufweist.
  5. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Buchse als Bundbuchse ausgebildet ist, insbesondere die Buchse (43) auf der Seite, auf welcher eine Rückstellfeder zwischen Führungshülse (9) und Welle (5) angeordnet ist.
  6. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 4 und Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsen (43,45) in den topfförmigen Teil der Führungshülse (9) eingepresst sind.
  7. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (27) zwischen dem Schwenkring (23) und den Lagerhülsen (25,41) der Führungshülse (9) ebene Flächen darstellen.
  8. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkring (23) auf der ringförmigen inneren Umfangswand zwei abgeflachte Wandbereiche (29) aufweist, so dass die innere Umfangswand des Schwenkrings (23) die Form eines Ovals aufweist.
  9. Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkring (23) im Rohteilzustand als Schmiedeteil ausgebildet ist.
  10. Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerhülsen (25,41) jeweils eine ebene axiale Kontaktfläche (49) aufweisen.
  11. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (51) in den Öffnungen (7) des Schwenkrings (23) eingepresst sind und in den Lagerhülsen (25,41) der Führungshülse (9) drehbar gelagert sind.
  12. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (51) in den Lagerhülsen (25,41) der Führungshülse (9) mittels eines balligen Endes (53) gelagert sind.
  13. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (51) an ihren Längsseiten zwei abgeflachte Flächen (57) aufweisen, welche im Schwenkring (23) so angeordnet sind, dass der Pressverband zwischen Stiften (51) und Schwenkringöffnungen (7) nicht die Gleitschuhlaufflächen (59) des Schwenkrings (23) verformt.
  14. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeflachten Flächen (57) der Stifte (51) parallel zu den Gleitschuhlaufflächen (59) des Schwenkrings (23) positioniert sind.
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