WO2001065071A2 - Reciprocating piston machine - Google Patents

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WO2001065071A2
WO2001065071A2 PCT/DE2001/000820 DE0100820W WO0165071A2 WO 2001065071 A2 WO2001065071 A2 WO 2001065071A2 DE 0100820 W DE0100820 W DE 0100820W WO 0165071 A2 WO0165071 A2 WO 0165071A2
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WO
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swivel
reciprocating piston
piston machine
drive shaft
machine according
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PCT/DE2001/000820
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WO2001065071A3 (en
Inventor
Volker Seipel
Original Assignee
Luk Fahrzeug-Hydraulik Gmbh & Co. Kg
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Application filed by Luk Fahrzeug-Hydraulik Gmbh & Co. Kg filed Critical Luk Fahrzeug-Hydraulik Gmbh & Co. Kg
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Priority to AU42290/01A priority patent/AU4229001A/en
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    • 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
    • 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 a reciprocating piston machine, in particular a compressor, preferably for the air conditioning system of a motor vehicle, with pistons running in a cylinder block and an annular swivel disk which is rotated by a drive shaft and drives the pistons in their stroke movement, the driving force being via a both fixed to the drive shaft and is also pivotally connected to the swivel plate pivotally connected driver.
  • a reciprocating piston machine in particular a compressor, preferably for the air conditioning system of a motor vehicle, with pistons running in a cylinder block and an annular swivel disk which is rotated by a drive shaft and drives the pistons in their stroke movement, the driving force being via a both fixed to the drive shaft and is also pivotally connected to the swivel plate pivotally connected driver.
  • Generic reciprocating piston machines are known in different designs and for different purposes.
  • This can be, for example, a compressor for the air conditioning system of a motor vehicle.
  • Such compressors are usually referred to as air conditioning compressors.
  • These compressors comprise a housing which encloses a compressor or pump unit driven from the outside.
  • the pump unit for example designed as an axial piston pump, in turn comprises at least one piston which can be moved back and forth in a cylinder block.
  • Such a compressor is usually equipped with a plurality of pistons, which are moved back and forth when a swash plate is rotated via a receiving plate or when a swivel plate is pivoted in the direction of its longitudinal axis, the receiving plate being mounted in the housing in a rotationally fixed manner in the case of a swash plate.
  • the angle of inclination of the swash plate or the swivel plate can be changed by means of a special joint device, namely to move the pistons back and forth with a variable stroke.
  • the drive plate - swash plate or swivel plate - tilts with respect to the longitudinal piston axis because of its geometric arrangement or because of the swivel axis there, such that the top dead center "wanders" above the stroke position. This creates a tilting error or an additional damage space that changes with the stroke, which has a negative effect on the efficiency of the compressor.
  • a generic piston engine is known, inter alia, from DE 197 49 727 A1. Specifically, this is a reciprocating piston machine with a swivel disk which is adjustable in its inclination to the machine shaft and is driven by the machine shaft, the swivel disk being articulated both with a sliding body axially guided on the machine shaft and at a distance from the machine shaft with a driver transmitting the driving force connected is.
  • the pistons each have an articulated arrangement on which the swivel disk is in sliding engagement.
  • the swivel disk has the shape of an annular disk and, at one point on its circumference, has a radially inwardly open engagement space into which the head of a driver firmly connected to the machine shaft engages.
  • the driver extends radially, namely extends from the drive shaft into the radially inwardly open engagement space of the swivel disk or annular disk, so that the driver itself is radially aligned.
  • the center of the head of the driver lies on a circular line that connects the centers of the circular shape of spherical segment-shaped joint bodies of the pistons.
  • the circular shape resulting from the connection of the center points is also called the partial circle of the pistons.
  • the reciprocating piston machine known from DE 197 49 727 A1 is problematic in practice, since only a radially extending driver is provided there, due to its singular design, additional bearing sleeves or bolts are definitely required for mounting and torque transmission. This is structurally complex. It is also due to the singular design of the driver necessary to make this and thus the swivel plate sufficiently thick. This stands in the way of miniaturization, which is always required. After all, guidance with a single driver is also disadvantageous from a static point of view. To avoid or reduce a clearance, it is also imperative in the known reciprocating piston machine to position the bearing head of the driver exactly on the pitch circle of the pistons, which results in design constraints.
  • the present invention is therefore based on the object of designing and developing a reciprocating piston machine of the generic type in such a way that the above-mentioned structural constraints no longer exist.
  • a reciprocating piston machine of the type mentioned at the outset is characterized in that the driver comprises at least one swivel arm which extends into a “non-radial” recess or a “non-radial” passage of the Swing plate extends and is pivotally mounted there.
  • a radial alignment of the driver is not absolutely necessary. Even in an embodiment with only one swivel arm, this could extend from the drive shaft into the swivel plate, it not being necessary to provide a radial recess in the annular swivel plate. Rather, it is also possible to provide a non-radial passage, so that the driver accordingly does not extend radially into the swivel disk.
  • Such a “non-radial” alignment of the driver can be advantageous from a constructional point of view, for example tangentially on the shaft on the side on which the compressive forces in the cylinders and thus the greatest force loads occur.
  • the driver advantageously comprises two swivel arms extending from the drive shaft into the swivel plate.
  • an additional stability of the arrangement is achieved.
  • such a configuration favors the possibility of miniaturization, namely that the two swivel arms can be made thinner and correspondingly smaller than a single driver, which requires a sufficient diameter for reasons of stability.
  • the provision of two swivel arms instead of one swivel arm enables the swivel arms to be made thinner and, moreover, ensures stability and more extensive support in accordance with the above discussion.
  • the swivel arms could include swivel heads at the ends and be mounted and positioned with the swivel heads in the swivel plate in such a way that the resulting swivel axis of the swivel plate is essentially tangential to the pitch circle of the pistons.
  • this has the advantage that more space remains for the design or storage of the swivel heads. To optimize the clearance or to increase the efficiency, it is not absolutely necessary that the center points of the swivel heads themselves lie on the pitch circle.
  • the swivel or bearing axis of the swivel plate is positioned in such a way that the swivel plate tilts exactly or essentially over the longitudinal axis of the piston. This precludes the fact that the top dead center changes when the piston is in the stroke position, or that the dead center moves and thus creates a damage space which reduces the efficiency.
  • the dead center is kept at least largely constant over the stroke position.
  • the swivel heads of the drivers could be substantially spherical.
  • the swivel heads of the drivers could be essentially cylindrical or cylindrical or barrel-shaped. It is only necessary to ensure that the two swivel heads result in a swivel axis which is essentially tangential to the pitch circle of the pistons.
  • the swivel arms viewed from the drive shaft, diverge approximately in a V-shape, namely that they extend from the drive shaft in a diverging manner to the swivel disk.
  • the two swivel arms could be connected on the drive shaft side to form a common bearing head, so that only a single mounting or guidance of the two swivel arms brought together is required in the drive shaft. This simplifies the construction considerably.
  • At least one bolt extends between the drive shaft and the swivel disk for torque transmission or for further storage of the swivel disk, which e.g. slides in an elongated hole in the shaft or is attached to a non-rotating sliding sleeve on the shaft.
  • a bolt for torque transmission extends on both sides of the drive shaft, preferably symmetrically, so that a symmetrical arrangement of the swivel plate relative to the drive shaft is ensured. This relieves the swivel arms of the torque and can be made thinner.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal section of an embodiment of a reciprocating piston machine according to the invention using the example of a compressor
  • Fig. 2 shows the object of Fig. 1 in section through the drive shaft
  • Fig. 3 shows another embodiment of a reciprocating piston machine according to the invention in section through the drive shaft and swivel plate, where the two swivel arms are mounted together in the drive shaft and
  • Fig. 4 in detail the drive shaft with an elongated hole for pivoting the
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a reciprocating piston engine, which is specifically a compressor for the air conditioning system of a motor vehicle.
  • the reciprocating piston machine comprises a cylinder block 1 and pistons 2 running in the cylinder block 1, which are driven in rotation via a drive shaft 3.
  • the pistons 2 are in turn driven by an annular swivel plate 4 in their lifting movement, the driving force being transmitted via a driver 5 which is both fixedly connected to the drive shaft 3 and pivotably connected to the swivel plate 4.
  • the driver 5 comprises at least one swivel arm 6, which extends from the drive shaft 3 into a non-radial recess 7 or a non-radial passage of the swivel plate 4 and is pivotably supported there is.
  • FIGS. 2 and 3 show different embodiments of the drivers 5.
  • FIGS. 2 and 3 also show that the driver 5 comprises two swivel arms 6 which extend from the drive shaft 3 into the swivel plate 4.
  • the swivel arms 6 are equipped with swivel heads 8 at the end, the swivel heads 8 being mounted and positioned in the swivel plate 4 such that the resulting swivel axis 9 of the swivel plate 4 is essentially tangential to the pitch circle 10 the piston 2 is located.
  • the pitch circle passes through the top dead centers of all pistons, namely defined by the top dead centers of the pistons.
  • the swivel heads 8 of the swivel arms 6 are spherical.
  • a cylindrical, roller-shaped or barrel-shaped configuration of the swivel heads 8 is also conceivable.
  • the swivel arms 6 are fixedly mounted in the drive shaft 3.
  • the swivel arms 6 of the driver 5 run parallel to one another, the recesses 7 or passages in the swivel plate 4 likewise being designed parallel to one another. Both recesses 7 or passages and both swivel arms 6 are not arranged radially.
  • the recesses 7 or passages in the swivel plate 4 are also not designed radially.
  • the swivel arms 6 do not run parallel to one another there, but converge in the area of the drive shaft 3, so that they are mounted there together. This simplifies the design effort on the part of the drive shaft 3.
  • FIG. 3 also shows that bolts 11 are provided for torque transmission and extend on both sides of the drive shaft 3 between the drive shaft 3 and the circular swivel plate 4. Both bolts 11 are symmetrical arranged trically to each other, whereby the torque transmission is favored, or a bolt that can be slid back and forth in an elongated hole 12 of the shaft to enable the pivoting movement (see. Fig. 4).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Compressor (AREA)

Abstract

The invention relates to a reciprocating piston machine, in particular a compressor, preferably for the air conditioning system of a motor vehicle, comprising pistons (2) which are displaced in a cylinder block (1) and an annular tilting box (4) which is rotationally driven by a drive shaft (3) and which drives the pistons (2) in their travel. The driving force is transmitted by a follower (5) that is connected to both the drive shaft (3) and the tilting box (4) in an oscillating manner. The invention is characterised in that the follower (5) comprises an oscillating arm (6) which extends into a non-radial recess (7) or a non-radial passage of the tilting box (4) and is mounted therein in an oscillating manner.

Description

"Hubkolbenmaschine" "Reciprocating engine"
Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, insbesondere Kompressor, vorzugsweise für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit in einem Zylinderblock laufenden Kolben und einer von einer Antriebswelle drehangetriebenen, die Kolben in ihrer Hubbewegung antreibenden, ringförmigen Schwenkscheibe, wobei die Antriebskraft über einen sowohl fest mit der Antriebswelle als auch schwenkbar mit der Schwenkscheibe schwenkbar verbundenen Mitnehmer übertragen wird.The invention relates to a reciprocating piston machine, in particular a compressor, preferably for the air conditioning system of a motor vehicle, with pistons running in a cylinder block and an annular swivel disk which is rotated by a drive shaft and drives the pistons in their stroke movement, the driving force being via a both fixed to the drive shaft and is also pivotally connected to the swivel plate pivotally connected driver.
Gattungsbildende Hubkolbenmaschinen sind in unterschiedlichen Bauformen und zu unterschiedlichen Zwecken bekannt. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Kompressor für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs handeln. Solche Kompressoren werden meist als Klimakompressoren bezeichnet. Diese Kompressoren umfassen ein Gehäuse, welches eine von außerhalb angetriebene Verdichter- bzw. Pumpeneinheit einschließt. Die beispielsweise als Axialkolbenpumpe ausgebildete Pumpeneinheit umfaßt wiederum mindestens einen Kolben, der in einem Zylinderblock hin und her bewegbar ist. Üblicherweise ist ein solcher Kompressor mit mehreren Kolben ausgestattet, die bei Drehung einer Taumelscheibe über eine Aufnahmescheibe oder beim Schwenken einer Schwenkscheibe in Richtung ihrer Längsachse hin und her bewegt werden, wobei - im Falle einer Taumelscheibe - die Aufnahmescheibe drehfest im Gehäuse gelagert ist.Generic reciprocating piston machines are known in different designs and for different purposes. This can be, for example, a compressor for the air conditioning system of a motor vehicle. Such compressors are usually referred to as air conditioning compressors. These compressors comprise a housing which encloses a compressor or pump unit driven from the outside. The pump unit, for example designed as an axial piston pump, in turn comprises at least one piston which can be moved back and forth in a cylinder block. Such a compressor is usually equipped with a plurality of pistons, which are moved back and forth when a swash plate is rotated via a receiving plate or when a swivel plate is pivoted in the direction of its longitudinal axis, the receiving plate being mounted in the housing in a rotationally fixed manner in the case of a swash plate.
Bei den bekannten Kompressoren der hier in Rede stehenden Art ist wesentlich, dass sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe bzw. der Schwenkscheibe mittels einer besonderen Gelenkvorrichtung verändern läßt, um nämlich die Kolben mit veränderlichem Hub hin und her zu bewegen. Bei bekannten Kompressoren kippt die Antriebsscheibe - Taumelscheibe oder Schwenkscheibe - in bezug auf die Kolbenlängsachse aufgrund deren geometrischer Anordnung bzw. aufgrund der dortigen Schwenkachse derart, dass über der Hubstellung der obere Totpunkt "wandert". Dadurch entsteht ein Kippfehler bzw. ein sich mit dem Hub verändernder zusätzlicher Schadraum, der sich auf den Wirkungsgrad des Kompressors negativ auswirkt. Aus der Praxis sind auch bereits Ansätze zur Reduzierung des Schadraums bekannt, nämlich konstruktiv äußerst aufwendige Lösungen mit innen liegender Gelenkvorrichtung. Hierzu sei lediglich beispielhaft auf die DE 35 45 200 C2 verwiesen. Trotz des dort betriebenen konstruktiven Aufwandes läßt sich die zuvor erörterte Problematik bislang nicht eliminieren, so dass bei den bekannten Kompressoren der hier in Rede stehenden Art ein daraus resultierender Wirkungsgradverlust hingenommen wird.In the known compressors of the type in question it is essential that the angle of inclination of the swash plate or the swivel plate can be changed by means of a special joint device, namely to move the pistons back and forth with a variable stroke. In known compressors, the drive plate - swash plate or swivel plate - tilts with respect to the longitudinal piston axis because of its geometric arrangement or because of the swivel axis there, such that the top dead center "wanders" above the stroke position. This creates a tilting error or an additional damage space that changes with the stroke, which has a negative effect on the efficiency of the compressor. Approaches for reducing the harmful space are also known from practice, namely solutions which are extremely complex in terms of construction and have an articulated device on the inside. For this purpose, reference is only made to DE 35 45 200 C2 by way of example. Despite the design effort involved there, the previously discussed problem cannot be eliminated so far, so that the resultant loss in efficiency is accepted in the known compressors of the type in question.
Eine gattungsbildende Hubkolbenmaschine ist unter anderem aus der DE 197 49 727 A1 bekannt. Dabei handelt es sich im Konkreten um eine Hubkolbenmaschine mit einer in ihrer Neigung zur Maschinenwelle verstellbaren, von der Maschinenwelle angetriebenen Schwenkscheibe, wobei die Schwenkscheibe sowohl mit einem auf der Maschinenwelle axial geführten Schiebekörper als auch mit Abstand von der Maschinenwelle mit einem die Antriebskraft übertragenden Mitnehmer gelenkig verbunden ist. Die Kolben weisen jeweils eine Gelenkanordnung auf, an der die Schwenkscheibe in Gleiteingriff steht.A generic piston engine is known, inter alia, from DE 197 49 727 A1. Specifically, this is a reciprocating piston machine with a swivel disk which is adjustable in its inclination to the machine shaft and is driven by the machine shaft, the swivel disk being articulated both with a sliding body axially guided on the machine shaft and at a distance from the machine shaft with a driver transmitting the driving force connected is. The pistons each have an articulated arrangement on which the swivel disk is in sliding engagement.
Für die aus der DE 197 49 727 A1 bekannte Hubkolbenmaschine ist wesentlich, dass die Schwenkscheibe die Form einer Ringscheibe hat und an einer Stelle ihres Umfangs einen radial nach innen offenen Eingriffsraum aufweist, in den der Kopf eines mit der Maschinenwelle fest verbundenen Mitnehmers eingreift. Bei der bekannten Hubkolbenmaschine verläuft der Mitnehmer radial, erstreckt sich nämlich von der Antriebswelle her in den radial nach innen offenen Eingriffsraum der Schwenkscheibe bzw. Ringscheibe, so dass der Mitnehmer selbst radial ausgerichtet ist. Darüber hinaus liegt der Mittelpunkt des Kopfes des Mitnehmers auf einer Kreislinie, die die Mittelpunkte der Kreisform von kugelsegmentförmigen Gelenkkörpern der Kolben verbindet. Die sich durch die Verbindung der Mittelpunkte ergebende Kreisform wird auch Teilkreis der Kolben genannt.For the reciprocating piston machine known from DE 197 49 727 A1, it is essential that the swivel disk has the shape of an annular disk and, at one point on its circumference, has a radially inwardly open engagement space into which the head of a driver firmly connected to the machine shaft engages. In the known reciprocating piston machine, the driver extends radially, namely extends from the drive shaft into the radially inwardly open engagement space of the swivel disk or annular disk, so that the driver itself is radially aligned. In addition, the center of the head of the driver lies on a circular line that connects the centers of the circular shape of spherical segment-shaped joint bodies of the pistons. The circular shape resulting from the connection of the center points is also called the partial circle of the pistons.
Die aus der DE 197 49 727 A1 bekannte Hubkolbenmaschine ist in der Praxis problematisch, da dort lediglich ein radial verlaufender Mitnehmer vorgesehen ist, aufgrund dessen singulärer Ausbildung auf jeden Fall weitere Lagerhülsen bzw. Bolzen zur Lagerung und Drehmomentübertragung erforderlich sind. Dies ist konstruktiv aufwendig. Außerdem ist es aufgrund der singulären Ausgestaltung des Mitnehmers erforderlich, diesen und damit auch die Schwenkscheibe hinreichend dick auszugestalten. Dies steht einer stets geforderten Miniaturisierung entgegen. Schließlich ist die Führung mit einem einzelnen Mitnehmer auch in statischer Hinsicht ungünstig. Zur Vermeidung bzw. Reduzierung eines Schadraums ist es bei der bekannten Hubkolbenmaschine obendrein zwingend erforderlich, den Lagerkopf des Mitnehmers exakt auf dem Teilkreis der Kolben zu positionieren, wodurch sich konstruktive Zwänge ergeben.The reciprocating piston machine known from DE 197 49 727 A1 is problematic in practice, since only a radially extending driver is provided there, due to its singular design, additional bearing sleeves or bolts are definitely required for mounting and torque transmission. This is structurally complex. It is also due to the singular design of the driver necessary to make this and thus the swivel plate sufficiently thick. This stands in the way of miniaturization, which is always required. After all, guidance with a single driver is also disadvantageous from a static point of view. To avoid or reduce a clearance, it is also imperative in the known reciprocating piston machine to position the bearing head of the driver exactly on the pitch circle of the pistons, which results in design constraints.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hubkolbenmaschine der gattungsbildenden Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass die voranstehend genannten konstruktiven Zwänge nicht mehr vorliegen.The present invention is therefore based on the object of designing and developing a reciprocating piston machine of the generic type in such a way that the above-mentioned structural constraints no longer exist.
Die erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine löst die voranstehende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Danach ist eine Hubkolbenmaschine der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer mindestens einen Schwenkarm umfaßt, der sich in eine „nicht radiale" Ausnehmung oder einen „nicht radialen" Durchgang der Schwenkscheibe erstreckt und dort schwenkbar gelagert ist.The reciprocating piston machine according to the invention achieves the above object by the features of claim 1. According to this, a reciprocating piston machine of the type mentioned at the outset is characterized in that the driver comprises at least one swivel arm which extends into a “non-radial” recess or a “non-radial” passage of the Swing plate extends and is pivotally mounted there.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass eine radiale Ausrichtung des Mitnehmers nicht zwingend erforderlich ist. Auch bei einer Ausgestaltung mit lediglich einem Schwenkarm könnte dieser sich von der Antriebswelle in die Schwenkscheibe hinein erstrecken, wobei es dazu nicht erforderlich ist, eine radiale Ausnehmung in der ringförmigen Schwenkscheibe vorzusehen. Vielmehr ist es auch möglich, einen nicht radialen Durchgang vorzusehen, so dass sich der Mitnehmer entsprechend nicht radial in die Schwenkscheibe hinein erstreckt. Eine solche „nicht radiale" Ausrichtung des Mitnehmers kann unter konstruktionstechnischen Gesichtspunkten von Vorteil sein, z.B. tangential an der Welle auf der Seite, auf der die Druckkräfte in den Zylindern und damit die größten Kraftbelastungen auftreten. Deshalb sei angemerkt, dass alle Kolben auf der Druckseite gegen die Schwenkscheibe drücken. Insoweit wirkt ein exzentrisch an der Scheibe angreifender Mitnehmer besser abstützend, so daß sich ein synergetischer Effekt ergibt. Jedenfalls ist es nach der erfindungsgemäßen Lehre nicht erforderlich, die im Stand der Technik als zwingend erachtete radiale Anordnung von Mitnehmern und Durchgang in der Schwenkscheibe vorzusehen.According to the invention, it has been recognized that a radial alignment of the driver is not absolutely necessary. Even in an embodiment with only one swivel arm, this could extend from the drive shaft into the swivel plate, it not being necessary to provide a radial recess in the annular swivel plate. Rather, it is also possible to provide a non-radial passage, so that the driver accordingly does not extend radially into the swivel disk. Such a “non-radial” alignment of the driver can be advantageous from a constructional point of view, for example tangentially on the shaft on the side on which the compressive forces in the cylinders and thus the greatest force loads occur. It should therefore be noted that all pistons are on the pressure side In this respect, a driver that acts eccentrically on the disc acts better to support it, so that a synergetic effect results. In any case, according to the teaching according to the invention, it is not necessary, which in the prior art is mandatory considered radial arrangement of drivers and passage to provide in the swash plate.
In vorteilhafter Weise umfaßt der Mitnehmer zwei sich von der Antriebswelle in die Schwenkscheibe erstreckende Schwenkarme. Durch diese vorzugsweise symmetrische Ausgestaltung des Mitnehmers, nämlich mit zwei symmetrisch zueinander angeordneten Schwenkarmen, wird eine zusätzliche Stabilität der Anordnung erreicht. Außerdem begünstigt eine solche Ausgestaltung die Möglichkeit zur Miniaturisierung, da nämlich die beiden Schwenkarme dünner und entsprechend auch kleiner gestaltbar sind als ein einziger Mitnehmer, der aus Stabilitätsgründen einen hinreichenden Durchmesser benötigt. Die Vorkehrung zweier Schwenkarme statt eines Schwenkarms ermöglicht jedenfalls eine dünnere Ausgestaltung der Schwenkarme und sorgt obendrein für Stabilität und eine weiterreichende Abstützung gemäß der voranstehenden Erörterung.The driver advantageously comprises two swivel arms extending from the drive shaft into the swivel plate. Through this preferably symmetrical configuration of the driver, namely with two pivot arms arranged symmetrically to one another, an additional stability of the arrangement is achieved. In addition, such a configuration favors the possibility of miniaturization, namely that the two swivel arms can be made thinner and correspondingly smaller than a single driver, which requires a sufficient diameter for reasons of stability. In any case, the provision of two swivel arms instead of one swivel arm enables the swivel arms to be made thinner and, moreover, ensures stability and more extensive support in accordance with the above discussion.
Des Weiteren könnten die Schwenkarme endseitige Schwenkköpfe umfassen und mit den Schwenkköpfen derart in der Schwenkscheibe gelagert und positioniert sein, dass die sich daraus ergebende Schwenkachse der Schwenkscheibe im wesentlichen tangential zum Teilkreis der Kolben liegt. Im Gegensatz zu der aus dem Stand der Technik bekannten Ausgestaltung mit einem einzigen Schwenkarm hat dies den Vorteil, dass zur Ausgestaltung bzw. Lagerung der Schwenkköpfe mehr Freiraum verbleibt. Zur Optimierung des Schadraums bzw. zur Erhöhung des Wirkungsgrades ist es nämlich nicht zwingend erforderlich, dass die Mittelpunkte der Schwenkköpfe selbst auf dem Teilkreis liegen. Bei Vorkehrung zweier Schwenkarme ist es lediglich erforderlich, dass die sich aus den beiden Schwenkköpfen bzw. deren Lagerung ergebende Schwenkachse im wesentlichen tangential zu dem den Hub definierenden Teilkreis liegt, so dass der Neigungswinkel der Schwenkscheibe veränderbar ist, ohne den oberen Totpunkt über den Hub wesentlich zu verschieben. Insoweit ist die Schwenk- oder Lagerachse der Schwenkscheibe derart positioniert, dass die Schwenkscheibe genau oder im wesentlichen über der Kolbenlängsachse kippt. Dadurch ist ausgeschlossen, dass sich der obere Totpunkt bei der Hubstellung des Kolbens verändert bzw. dass der Totpunkt wandert und so ein den Wirkungsgrad vermindernder Schadraum entsteht. Ganz im Gegenteil wird der Totpunkt über der Hubstellung zumindest weitgehend konstant gehalten. Im Konkreten könnten die Schwenkköpfe der Mitnehmer im wesentlichen kugelförmig ausgebildet sein. Ebenso könnten die Schwenkköpfe der Mitnehmer im wesentlichen zylindrisch bzw. walzenförmig oder tonnenförmig ausgebildet sein. Dabei ist lediglich sicher zu stellen, dass sich aus den beiden Schwenkköpfen eine Schwenkachse ergibt, die im wesentlichen tangential zum Teilkreis der Kolben liegt.Furthermore, the swivel arms could include swivel heads at the ends and be mounted and positioned with the swivel heads in the swivel plate in such a way that the resulting swivel axis of the swivel plate is essentially tangential to the pitch circle of the pistons. In contrast to the design with a single swivel arm known from the prior art, this has the advantage that more space remains for the design or storage of the swivel heads. To optimize the clearance or to increase the efficiency, it is not absolutely necessary that the center points of the swivel heads themselves lie on the pitch circle. If two swivel arms are provided, it is only necessary that the swivel axis resulting from the two swivel heads or their bearings is essentially tangential to the pitch circle defining the stroke, so that the angle of inclination of the swivel plate can be changed without the top dead center over the stroke to postpone. In this respect, the swivel or bearing axis of the swivel plate is positioned in such a way that the swivel plate tilts exactly or essentially over the longitudinal axis of the piston. This precludes the fact that the top dead center changes when the piston is in the stroke position, or that the dead center moves and thus creates a damage space which reduces the efficiency. On the contrary, the dead center is kept at least largely constant over the stroke position. In concrete terms, the swivel heads of the drivers could be substantially spherical. Likewise, the swivel heads of the drivers could be essentially cylindrical or cylindrical or barrel-shaped. It is only necessary to ensure that the two swivel heads result in a swivel axis which is essentially tangential to the pitch circle of the pistons.
Im Falle zweier Schwenkarrne könnten diese in etwa parallel zueinander verlaufen und sich dabei beidseits der Antriebswelle, vorzugsweise aus deren Randbereich heraus zur Schwenkscheibe hin in diese hinein erstrecken. Insoweit es jedoch erforderlich, auf Seiten der Antriebswelle zwei Lagerungen bzw. Führungen für die Schwenkarme vorzusehen.In the case of two swivel arrays, these could run approximately parallel to one another and thereby extend on both sides of the drive shaft, preferably from the edge region thereof, into the swivel disk. To this extent, however, it is necessary to provide two bearings or guides for the swivel arms on the drive shaft side.
Ebenso ist es denkbar, dass die Schwenkarme von der Antriebswelle aus gesehen in etwa V-förmig auseinander laufen, sich nämlich von der Antriebswelle aus divergierend zur Schwenkscheibe in diese hinein erstrecken. Im Rahmen einer solchen Ausgestaltung könnten die beiden Schwenkarme antriebswellenseitig zu einem gemeinsamen Lagerkopf verbunden sein, so dass in der Antriebswelle lediglich eine einzige Lagerung bzw. Führung der beiden zusammengeführten Schwenkarme erforderlich ist. Dies vereinfacht die Konstruktion ganz erheblich.It is also conceivable that the swivel arms, viewed from the drive shaft, diverge approximately in a V-shape, namely that they extend from the drive shaft in a diverging manner to the swivel disk. In the context of such a configuration, the two swivel arms could be connected on the drive shaft side to form a common bearing head, so that only a single mounting or guidance of the two swivel arms brought together is required in the drive shaft. This simplifies the construction considerably.
In weiter vorteilhafter Weise erstreckt sich zwischen der Antriebswelle und der Schwenkscheibe mindestens ein Bolzen zur Drehmomentübertragung bzw. zur weiterreichenden Lagerung der Schwenkscheibe, der z.B. in einem Langloch in der Welle gleitet oder an einer verdrehgesicherten Schiebemuffe auf der Welle befestigt ist. Insoweit ist es von Vorteil, wenn sich beidseits der Antriebswelle, vorzugsweise symmetrisch, jeweils ein Bolzen zur Drehmomentübertragung erstreckt, so dass eine symmetrische Anordnung der Schwenkscheibe relativ zu der Antriebswelle gewährleistet ist. Dadurch werden die Schwenkarme vom Drehmoment entlastet und können dünner ausgeführt sein.In a further advantageous manner, at least one bolt extends between the drive shaft and the swivel disk for torque transmission or for further storage of the swivel disk, which e.g. slides in an elongated hole in the shaft or is attached to a non-rotating sliding sleeve on the shaft. In this respect, it is advantageous if a bolt for torque transmission extends on both sides of the drive shaft, preferably symmetrically, so that a symmetrical arrangement of the swivel plate relative to the drive shaft is ensured. This relieves the swivel arms of the torque and can be made thinner.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfol- gende Erläuterung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigtThere are now various possibilities for designing and developing the teaching of the present invention in an advantageous manner. For this purpose, on the one hand the claims subordinate to claim 1, on the other hand the reference to two exemplary embodiments of the invention with reference to the drawing. In connection with the explanation of the preferred exemplary embodiments of the invention with reference to the drawing, generally preferred refinements and developments of the teaching are also explained. In the drawing shows
Fig. 1 in einem schematischen Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine am Beispiel eines Kompressors,1 is a schematic longitudinal section of an embodiment of a reciprocating piston machine according to the invention using the example of a compressor,
Fig. 2 den Gegenstand aus Fig. 1 im Schnitt durch die Antriebswelle undFig. 2 shows the object of Fig. 1 in section through the drive shaft and
Schwenkscheibe;Swash plate;
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine im Schnitt durch die Antriebswelle und Schwenkscheibe, wobei dort die beiden Schwenkarme gemeinsam in der Antriebswelle gelagert sind undFig. 3 shows another embodiment of a reciprocating piston machine according to the invention in section through the drive shaft and swivel plate, where the two swivel arms are mounted together in the drive shaft and
Fig. 4 im Detail die Antriebswelle mit Langloch zur Schwenkbewegung derFig. 4 in detail the drive shaft with an elongated hole for pivoting the
Schwenkscheibe.Swash plate.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Hubkolbenmaschine, wobei es sich dabei im Konkreten um einen Kompressor für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs handelt. Die Hubkolbenmaschine umfaßt einen Zylinderblock 1 und in dem Zylinderblock 1 laufende Kolben 2, die über eine Antriebswelle 3 drehangetrieben sind. Die Kolben 2 werden wiederum von einer ringförmigen Schwenkscheibe 4 in ihrer Hubbewegung angetrieben, wobei die Antriebskraft über einen sowohl fest mit der Antriebswelle 3 als auch schwenkbar mit der Schwenkscheibe 4 verbundenen Mitnehmer 5 übertragen wird.Fig. 1 shows a schematic representation of a reciprocating piston engine, which is specifically a compressor for the air conditioning system of a motor vehicle. The reciprocating piston machine comprises a cylinder block 1 and pistons 2 running in the cylinder block 1, which are driven in rotation via a drive shaft 3. The pistons 2 are in turn driven by an annular swivel plate 4 in their lifting movement, the driving force being transmitted via a driver 5 which is both fixedly connected to the drive shaft 3 and pivotably connected to the swivel plate 4.
Erfindungsgemäß umfaßt der Mitnehmer 5 mindestens einen Schwenkarm 6, der sich von der Antriebswelle 3 aus in eine nicht radiale Ausnehmung 7 oder einen nicht radialen Durchgang der Schwenkscheibe 4 erstreckt und dort schwenkbar gelagert ist. Insoweit wird auf die Figuren 2 und 3 verwiesen, die unterschiedliche Ausführungsformen der Mitnehmer 5 zeigen.According to the invention, the driver 5 comprises at least one swivel arm 6, which extends from the drive shaft 3 into a non-radial recess 7 or a non-radial passage of the swivel plate 4 and is pivotably supported there is. In this regard, reference is made to FIGS. 2 and 3, which show different embodiments of the drivers 5.
Die Figuren 2 und 3 zeigen des Weiteren, dass der Mitnehmer 5 zwei sich von der Antriebswelle 3 in die Schwenkscheibe 4 erstreckende Schwenkarme 6 umfaßt. Bei beiden Ausführungsbeispielen - Figuren 2 und 3 - sind die Schwenkarme 6 mit end- seitigen Schwenkköpfen 8 ausgestattet, wobei die Schwenkköpfe 8 derart in der Schwenkscheibe 4 gelagert und positioniert sind, dass die sich daraus ergebende Schwenkachse 9 der Schwenkscheibe 4 im wesentlichen tangential zum Teilkreis 10 der Kolben 2 liegt. Zur Definition des Teilkreises wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die allgemeine Beschreibung verwiesen, wobei hier ergänzend angemerkt sei, dass der Teilkreis durch die oberen Totpunkte aller Kolben geht, nämlich durch die oberen Totpunkte der Kolben definiert ist.FIGS. 2 and 3 also show that the driver 5 comprises two swivel arms 6 which extend from the drive shaft 3 into the swivel plate 4. In both exemplary embodiments - FIGS. 2 and 3 - the swivel arms 6 are equipped with swivel heads 8 at the end, the swivel heads 8 being mounted and positioned in the swivel plate 4 such that the resulting swivel axis 9 of the swivel plate 4 is essentially tangential to the pitch circle 10 the piston 2 is located. To avoid repetition, reference is made to the general description of the definition of the pitch circle, it being additionally noted here that the pitch circle passes through the top dead centers of all pistons, namely defined by the top dead centers of the pistons.
Bei den in den Figuren 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Schwenkköpfe 8 der Schwenkarme 6 kugelförmig ausgebildet. Ebenso ist eine zylindrische, walzenförmige oder tonnenförmige Ausgestaltung der Schwenkköpfe 8 denkbar. In der Antriebswelle 3 sind die Schwenkarme 6 fest gelagert.In the exemplary embodiments shown in FIGS. 2 and 3, the swivel heads 8 of the swivel arms 6 are spherical. A cylindrical, roller-shaped or barrel-shaped configuration of the swivel heads 8 is also conceivable. The swivel arms 6 are fixedly mounted in the drive shaft 3.
Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel verlaufen die Schwenkarme 6 des Mitnehmers 5 parallel zueinander, wobei die Ausnehmungen 7 bzw. Durchgänge in der Schwenkscheibe 4 ebenfalls parallel zueinander ausgebildet sind. Beide Ausnehmungen 7 bzw. Durchgänge und beide Schwenkarme 6 sind nicht radial angeordnet.In the embodiment shown in FIG. 2, the swivel arms 6 of the driver 5 run parallel to one another, the recesses 7 or passages in the swivel plate 4 likewise being designed parallel to one another. Both recesses 7 or passages and both swivel arms 6 are not arranged radially.
Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen 7 bzw. Durchgänge in der Schwenkscheibe 4 ebenfalls nicht radial ausgebildet. Allerdings verlaufen dort die Schwenkarme 6 nicht parallel zueinander, sondern laufen im Bereich der Antriebswelle 3 zusammen, so dass sie dort gemeinsam gelagert sind. Dies vereinfacht den konstruktiven Aufwand auf Seiten der Antriebswelle 3.In the embodiment shown in FIG. 3, the recesses 7 or passages in the swivel plate 4 are also not designed radially. However, the swivel arms 6 do not run parallel to one another there, but converge in the area of the drive shaft 3, so that they are mounted there together. This simplifies the design effort on the part of the drive shaft 3.
Fig. 3 läßt des Weiteren erkennen, dass zur Drehmomentübertragung Bolzen 11 vorgesehen sind, die sich beidseits der Antriebswelle 3 zwischen der Antriebswelle 3 und der kreisförmigen Schwenkscheibe 4 erstrecken. Beide Bolzen 11 sind symme- trisch zueinander angeordnet, wodurch die Drehmomentübertragung begünstigt ist, bzw. ein Bolzen, der in einem Langloch 12 der Welle vor- und zurückgleitbar ist, um die Schwenkbewegung zu ermöglich (vgl. Fig. 4).FIG. 3 also shows that bolts 11 are provided for torque transmission and extend on both sides of the drive shaft 3 between the drive shaft 3 and the circular swivel plate 4. Both bolts 11 are symmetrical arranged trically to each other, whereby the torque transmission is favored, or a bolt that can be slid back and forth in an elongated hole 12 of the shaft to enable the pivoting movement (see. Fig. 4).
Abschließend sei hervorgehoben, dass die voranstehend beispielhaft genannten Ausführungsbeispiele die erfindungsgemäße Lehre lediglich erläutern, jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken. Finally, it should be emphasized that the exemplary embodiments mentioned above merely explain the teaching according to the invention, but do not restrict it to the exemplary embodiments.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Patent claims
1. Hubkolbenmaschine, insbesondere Kompressor, vorzugsweise für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, mit in einem Zylinderblock (1 ) laufenden Kolben (2) und einer von einer Antriebswelle (3) drehangetriebenen, die Kolben (2) in ihrer Hubbewegung antreibenden, vorzugsweise ringförmigen Schwenkscheibe (4), wobei die Antriebskraft über einen fest mit der Antriebswelle (3) und schwenkbar mit der Schwenkscheibe (4) verbundenen Mitnehmern (5) übertragen werden kann, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Mitnehmer (5) mindestens einen Schwenkarm (6) umfaßt, der sich in eine nicht radiale Ausnehmung (7) oder einen nicht radialen Durchgang der Schwenkscheibe (4) erstreckt und dort schwenkbar gelagert ist.1. A reciprocating piston machine, in particular a compressor, preferably for the air conditioning system of a motor vehicle, with pistons (2) running in a cylinder block (1) and a preferably annular swivel disk (2) driven by a drive shaft (3) and driving the pistons (2) in their stroke movement ( 4), wherein the driving force can be transmitted via a driver (5) which is fixedly connected to the drive shaft (3) and pivotably connected to the swivel disk (4), characterized in that the driver (5) comprises at least one swivel arm (6) which extends itself extends into a non-radial recess (7) or a non-radial passage of the swivel plate (4) and is pivotably mounted there.
2. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (5) zwei sich von der Antriebswelle (3) in die Schwenkscheibe (4) erstreckende Schwenkarme (6) umfaßt.2. Reciprocating piston machine according to claim 1, characterized in that the driver (5) comprises two swivel arms (6) extending from the drive shaft (3) into the swivel plate (4).
3. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkarme (6) endseitige Schwenkköpfe (8) umfassen und mit den Schwenkköpfen (8) derart in der Schwenkscheibe (4) gelagert und positioniert sind, dass die sich daraus ergebende Schwenkachse (9) der Schwenkscheibe (4) im wesentlichen tangential zum Teilkreis (10) der Kolben liegt.3. Reciprocating piston machine according to claim 1 or 2, characterized in that the swivel arms (6) comprise swivel heads (8) at the ends and are mounted and positioned with the swivel heads (8) in the swivel plate (4) such that the swivel axis resulting therefrom ( 9) the swivel plate (4) is essentially tangential to the pitch circle (10) of the pistons.
4. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkköpfe (8) der Schwenkarme (6) im wesentlichen kugelförmig ausgebildet sind.4. Reciprocating piston machine according to claim 3, characterized in that the swivel heads (8) of the swivel arms (6) are substantially spherical.
5. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkköpfe (8) der Schwenkarme (6) im wesentlichen zylindrisch bzw. walzenförmig oder tonnenförmig ausgebildet sind. 5. Reciprocating piston machine according to claim 3, characterized in that the swivel heads (8) of the swivel arms (6) are substantially cylindrical or cylindrical or barrel-shaped.
6. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnehmer (5) in etwa parallel zueinander verlaufen.6. Reciprocating piston machine according to one of claims 2 to 5, characterized in that the drivers (5) run approximately parallel to one another.
7. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schwenkarme (6) beidseits der Antriebswelle (3), vorzugsweise aus deren Randbereich heraus, zur Schwenkscheibe (4) hin erstrecken.7. Reciprocating piston machine according to one of claims 2 to 6, characterized in that the swivel arms (6) extend on both sides of the drive shaft (3), preferably out of the edge region thereof, towards the swivel plate (4).
8. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Schwenkarme (6) von der Antriebswelle (3) aus divergierend zur Schwenkscheibe (4) hin erstrecken.8. Reciprocating piston machine according to one of claims 2 to 6, characterized in that the swivel arms (6) extend from the drive shaft (3) diverging to the swivel plate (4).
9. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkarme (6) zur Antriebswelle (3) hin verbunden und dort gemeinsam gelagert sind.9. reciprocating piston machine according to claim 8, characterized in that the swivel arms (6) to the drive shaft (3) connected and are stored there together.
10. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Antriebswelle (3) und der Schwenkscheibe (4) mindestens ein Bolzen (11 ) zur Drehmomentübertragung erstreckt.10. Reciprocating piston machine according to one of claims 1 to 9, characterized in that between the drive shaft (3) and the swivel plate (4) extends at least one bolt (11) for torque transmission.
11. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich beidseits der Antriebswelle (3), vorzugsweise symmetrisch angeordnet, zwischen dieser und der Schwenkscheibe (4) jeweils ein Bolzen (11 ) zur Drehmomentübertragung erstreckt. 11. Reciprocating piston machine according to claim 10, characterized in that on both sides of the drive shaft (3), preferably arranged symmetrically, a bolt (11) for torque transmission extends between the latter and the swivel plate (4).
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