-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kolben, wie er zur
Benutzung z.B. in Kompressoren oder in Pumpen benutzt wird.
-
Kolben
weisen üblicherweise
einen hohlen Aufbau an ihrem Kopfabschnitt auf, der in einer Zylinderbohrung
eines Kompressors gleitet und einen luftdichten oder wasserdichten
Zustand zwischen einer Außenoberfläche des
Kopfabschnittes und einer Innenwand der Zylinderbohrung aufrechterhält. Die
JP 11-303747 A beschreibt einen Kolben mit einem hohlen Aufbau an
dem Kopfab schnitt, wie z.B. in 4a–4h gezeigt ist.
-
Es
wird Bezug genommen auf 4a bis 4h. Ein Kolben 13'' weist einen hohlen Kopfabschnitt
auf, der einen Endabschnitt 131'' und
einen zylindrischen Abschnitt 132'' aufweist.
Daher hat der Kolben 13'' den Vorteil,
daß er
sehr leicht ist. Weiter ist ein Paar von Durchdringungsöffnungen 136'' durch den zylindrischen Abschnitt 132'' an seinem Ende auf der Seite eines
Verbindungsabschnittes 134'' gebildet, um weiter
das Gewicht des Kolbens zu verringern. Der Kolben 13'' weist jedoch den Nachteil auf,
daß die Festigkeit
der Umfangsabschnitte der durchdringenden Öffnungen 136'' abnehmen kann. Als Resultat kann,
wenn der Kompressor mit hoher Last betrieben wird, ein Riß C, wie
in 4f gezeigt ist, an
den Umfangsabschnitten der Durchdrin gungsöffnungen 136'' auftreten.
-
Aus
der nachveröffentlichten
EP 01 098 090 A2 mit älterem Zeitrang
ist ein Kolben für
einen Kompressor zu entnehmen mit einem Kopfabschnitt mit einer
zylindrischen Form und einem hohlen Aufbau; einem Verbindungsabschnitt,
der sich von einer Endoberfläche
des Kopfabschnittes erstreckt und den Kolben mit einer Bewegungsquelle
verbindet; einer Öffnung,
die durch die Endoberfläche
des Kolbens benachbart zu dem Verbindungsabschnitt gebildet ist;
wobei eine Rippe mit parallelen Seitenflächen benachbart zu der Öffnung gebildet
ist.
-
Aus
der JP 2000-154 776 A ist ebenfalls ein Kolben mit einem Kopfabschnitt
mit einer zylindrischen Form und einem hohlen Aufbau zu entnehmen.
Ein hufeisenförmiger
Verbindungsabschnitt verbindet den Kolben mit einer Taumelscheibe.
Eine Rippe erstreckt sich von dem hufeisenförmigen Verbindungsabschnitt
zu dem Kopfabschnitt.
-
Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben erwähnten Probleme
zu beseitigen und bei einem bekannten Kompressorkolben mit einem
hohlen Kopfabschnitt mit Durchdringungsöffnungen, ein leichtes Gewicht
zu realisieren, die Festigkeit zu verbessern und das Auftreten von
Rissen zu vermeiden.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst
durch einen Kolben mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
-
Demgemäß ist ein
Kolben zur Benutzung in einem Fluidverdrängungsgerät wie ein Taumelscheibenkompressor
mit einem Kopfabschnitt und einem Verbindungsabschnitt vorgesehen.
Der Kopfabschnitt weist eine zylindrische Form und eine hohle Struktur auf.
Der Verbindungsabschnitt erstreckt sich von einer Endoberfläche des
Kopfabschnitts und verbindet den Kolben mit einer Bewegungsquelle,
einer Antriebsquelle. Eine Öffnung
ist durch die Endoberfläche
des Kopfabschnitts benachbart zu dem Verbindungsabschnitt gebildet.
Eine Rippe ist benachbart zu der Öffnung gebildet.
-
Die
Aufgabe wird auch gelöst
durch einen Kolben nach Anspruch 2.
-
Ein
derartiger Kolben zur Benutzung in einem Fluidverdränungsgerät, wie ein
Taumelscheibenkompressor weist einen Kopfabschnitt und einen Verbindungsabschnitt
auf. Der Kopfabschnitt weist eine zylindrische Form und eine hohle
Struktur auf. Der Kopfabschnitt weist einen Endabschnitt und einen
zylindrischen Abschnitt auf. Der Endabschnitt ist fest mit dem zylindrischen
Abschnitt verbunden. Der Verbindungsabschnitt erstreckt sich von
einer Endoberfläche
des zylindrischen Abschnitts und verbindet den Kolben mit einer
Bewegungsquelle, einer Antriebsquelle. Ein Paar von Öffnungen
ist durch die Endoberfläche
des zylindrischen Abschnitts benachbart zu dem Verbindungsabschnitt
gebildet. Eine Rippe ist zwischen dem Paar von Öffnungen gebildet.
-
Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Es
folgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:
-
1a eine
perspektivische Ansicht eines Kolbens, wie sie von einem Verbindungsabschnitt des
Kolbens gesehen wird, gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
1b eine
Vorderansicht des Kolbens der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
-
1c eine
linke Seitenansicht des Kolbens der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
-
1d eine
rechte Seitenansicht des Kolbens der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
-
1e eine
obere Draufsicht des Kolbens der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
-
1f eine
Bodendraufsicht des Kolbens der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
-
1g eine
Querschnittsansicht, die entlang der Linie G-G in 1d genommen
ist;
-
1h eine
andere perspektivische Ansicht des Kolbens, die von einem Endabschnitt
des Kolbens gesehen wird, gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
2 eine
Längsquerschnittsansicht
eines Taumelscheibenkompressors zur Benutzung in einer Kraftfahrzeugklimaanlage,
der den in 1a–1h gezeigten
Kolben verwendet;
-
3a eine
perspektivische Ansicht eines Kolbens, wie sie von einem Verbindungsabschnitt des
Kolbens gesehen wird, gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
3b eine
Vorderansicht des Kolbens der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
-
3c eine
linke Seitenansicht des Kolbens der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
-
3d eine
rechte Seitenansicht des Kolbens der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
3e eine
obere Draufsicht des Kolbens der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
-
3f eine
Bodendraufsicht des Kolbens der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung;
-
3g eine
Querschnittsansicht, die entlang der Linie G-G von 3d genommen
ist;
-
3h eine
andere perspektivische Ansicht des Kolbens, die von einem Endabschnitt
des Kolbens gesehen wird, gemäß der zweiten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
4a eine
perspektivische Ansicht eines vorhandenen Kolbens, die von einem
Bodenteil gesehen wird;
-
4b eine
Vorderansicht des in 4a dargestellten Kolbens;
-
4c eine
linke Seitenansicht des in 4a dargestellten
Kolbens;
-
4d eine
rechte Seitenansicht des in 4a gezeigten
Kolbens;
-
4e eine
obere Draufsicht des in 4a gezeigten
Kolbens;
-
4f eine
Bodendraufansicht des in 4a gezeigten
Kolbens;
-
4g eine
Querschnittsansicht, die entlang der Linie G-G von 4d genommen
ist;
-
4h eine
andere perspektivische Ansicht des Kolbens, die von einem Endabschnitt
des in 4a gezeigten Kolbens genommen
ist.
-
Zum
besseren Verständnis
der vorliegenden Erfindung erfolgt die Beschreibung zweier Ausführungsformen.
-
1a bis 1h zeigen
den Aufbau des Kolbens gemäß der ersten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, und 2 zeigt
eine Schnittansicht eines Taumelscheibenkompressors zur Benutzung
in einer Kraftfahrzeugklimaanlage, wobei der Schnitt in Längsrichtung
des Kompressors genommen ist. Der Kompressor enthält den Kolben
der 1a–1h.
-
Es
wird Bezug genommen auf 1a–1h und 2,
ein Taumelscheibenkompressor 1 weist ein Gehäuse 3,
eine Antriebswelle 5, eine Taumelscheibe 9 und
eine Mehrzahl von Kolben 13 auf. Das Gehäuse 3 weist
ein vorderes Gehäuse 31,
einen Zylinderblock 32 und einen Zylinderkopf 33 auf.
Das vordere Gehäuse 31 ist
im wesentlichen trichterförmig
und weist einen zylindrischen Abschnitt 31a an seinem vorderen
Ende und eine Kurbelkammer 31b an der Innenseite des hinteren
Endes auf. Ein Antriebslager 34 und ein Abdichtteil 35 sind
an einer Innenoberfläche
des zylindrischen Abschnitts 31a vorgesehen. Eine Mittelbohrung 32a ist
um die Mittelachse des Zylinderblocks 32 gebildet. Ein
Radiallager 36 ist in der Mittelbohrung 32a vorgesehen. Eine
Mehrzahl von Zylinderbohrungen 32b ist in den Zylinderblock 32 gebildet
und radial in Bezug auf die Mittelachse des Zylinderblocks 32 angeordnet.
Jede der Zylinderbohrungen 32b erstreckt sich parallel
zu der Mittelachse des Zylinderblocks 32. Eine Ausgabekammer 33a und
eine Ansaugkammer 33b sind in den Zylinderkopf 33 gebildet,
der gegen ein Ende des Zylinderblocks 32b über eine
Ventilplatte 17 anstößt. Das
Vordergehäuse 31,
der Zylinderblock 32, die Ventilplatte 17 und
der Zylinderkopf 33 sind durch eine Mehrzahl von Schrauben 37 miteinander
befestigt.
-
Die
Antriebswelle 5 erstreckt sich entlang einer Mittelachse
des Kompressors 1 und durch die Kurbelkammer 31b und
ist drehbar durch das vordere Gehäuse 31 durch das Radiallager 36 an
einem Ende und die Mittelbohrung 32a des Zylinderblocks 32 durch
das Radiallager 36 an dem anderen Ende gelagert. Eine Riemenscheibe 40,
die drehbar von dem vorderen Gehäuse 31 gelagert
ist und daran angebracht ist, ist mit der Antriebswelle 5 verbunden. Ein
Antriebsriemen (nicht gezeigt) ist zum Übertragen der Bewegung zwischen
der Riemenscheibe 40 und einer Kurbelwelle eines Motors
eines Fahrzeuges (nicht gezeigt) vorgesehen.
-
Ein
Rotor 7 weist einen Arm 71 auf, der einen Zapfen 91 an
seinem Ende aufweist. Der Rotor 7 ist an der Antriebswelle 5 befestigt
und in der Kurbelkammer 31b angeordnet. Der Rotor 7 wird
durch ein Nadellager 38 in die Druckrichtung gestützt. Das
Nadellager 38 ist an einer Innenwand des vorderen Gehäuses 31 angebracht.
Die Taumelscheibe 9 ist im wesentlichen scheibenförmig und
gleitend auf der Antriebswelle 5 angebracht. Die Taumelscheibe 9 weist
einen Arm 92 auf, der drehbar mit dem Arm 71 des
Rotors 7 mittels eines Zapfens 91 verbunden ist, so
daß sich
die Taumelscheibe 9 mit der Antriebswelle 5 dreht
und eine Änderung
des Neigungswinkels der Taumelscheibe 9 relativ zu der
Achsenrichtung der Antriebswelle 5 ermöglicht. Das Verdrängungsvolumen
des Kompressors 1 variiert gemäß der Änderung des Neigungswinkels
auf bekannte Weise.
-
Wie
in 1a–1h gezeigt
ist, weist der Kolben 13 einen Endabschnitt 131,
einen zylindrischen Abschnitt 132 und einen Verbindungsabschnitt 134 auf.
Eine Rille 131a, die einen Kolbenring (nicht gezeigt) aufnimmt,
ist an einer äußeren Umfangsoberfläche des
zylindrischen Abschnitts 132 und benachbart zu dem Endabschnitt 131 gebildet.
Der zylindrische Abschnitt 132 und der Verbindungsabschnitt 134 sind
einstückig
gebildet. Der Endabschnitt 131 und der zylindrische Abschnitt 132 sind
an ungefähr
der Rille 131a unterteilt und getrennt gegossen. Ein Kopfabschnitt
besteht aus diesen unterteilten zwei Abschnitten des Endabschnittes 131 und
des zylindrischen Abschnittes 132, die miteinander durch
Verstemmen oder Schweißen
verbunden sind. Der Kopfabschnitt kann so gebildet sein, daß er in
Gleitkontakt mit einer Zylinderoberfläche einer Zylinderbohrung 32b steht.
Ein Paar von Öffnungen 136 ist
eine Endoberfläche
des zylindrischen Abschnitts 132 durchdringend benachbart
zu dem Verbindungsabschnitt 134 gebildet, durchgebohrt
oder durchgestochen. Eine Rippe 137 ist auf einer Innenoberfläche des
zylindrischen Abschnitts 132 gebildet und zwischen dem
Paar von Öffnungen 136 an
dem zylindrischen Abschnitt 132 angeordnet.
-
Wie
in 1g gezeigt ist, weist die Rippe 137 eine
im wesentlichen dreieckige Form im Querschnitt auf, die eine größere Breite
an dem Boden und eine schmalere Breite an der Spitze aufweist. Weiter
ist die Rippe 137 parallel zu der Axiallinie des Kolbens 13 gebildet.
Die Querschnittsform der Rippe 137 ist nicht auf eine dreieckige
Form begrenzt. Die Festigkeit eines Abschnitts des Kolbens zwi schen dem
Paar von durchdringenden Öffnungen 136 kann aufgrund
der Rippe 137 verbessert werden. Als Resultat kann, wenn
der Kompressor 1 unter einer hohen Last betrieben wird,
das Auftreten von Rissen an dem Umfangsabschnitt der durchdringenden Öffnungen 136 verringert
werden oder ganz ausgeschlossen werden. Der Verbindungsabschnitt 134 weist
im Wesentlichen eine Hufeisenform auf und ist einstückig mit
dem zylindrischen Abschnitt 132 gebildet. Der Verbindungsabschnitt 134 weist
ein Paar von Schuhaufnehmern 134a auf, die einander zugewandt sind.
Jeder der Schuhaufnehmer 134a weist einen halbkugelförmigen hohlen
Abschnitt auf.
-
Wie
in 1a–2 gezeigt
ist, ist eine Mehrzahl von Paaren von halbkugelförmigen Gleitschuhen 15 in
den Schuhaufnehmern 134a vorgesehen und radial auf beiden
Seitenoberflächen
der Taumelscheibe 9 vorgesehen. Jedes der Paare von Gleitschuhen 15 ist
in Bezug auf den Mittelpunkt einer jeden Seitenoberfläche der
Taumelscheibe 9 angeordnet. Somit ist der Verbindungsabschnitt 134 des
Kolbens 13 mit der Taumelscheibe 9 verbunden, wobei
ein Paar von Schuhen 15 dazwischen vorgesehen ist. Durch
diesen Aufbau wird die Drehbewegung der Taumelscheibe 9 durch
die Antriebswelle 5 in eine lineare Hin- und Herbewegung
umgewandelt und auf den Kolben 13 übertragen. Folglich wird der Kolben 13 in
der Zylinderbohrung 32b hin- und herbewegt, wodurch eine
Ansaug-/Ausgabetätigkeit
des Kolbens 13 durchgeführt
wird.
-
Es
wird Bezug genommen auf 3a–3h,
der Aufbau eines Kolbens gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist gezeigt. Der Taumelscheibenkompressor von 2 kann
auch den Kolben von 3a–3h enthalten.
In der folgen den Erläuterung
werden die gleichen Bezugszeichen benutzt, zum Darstellen entsprechender
Teile des Kolbens, wie bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
da der Aufbau des Kolbens der zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung im Wesentlichen ähnlich
zu dem Aufbau des Kolbens der ersten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist. Die weitere Erläuterung ähnlicher
Teile wird nicht wiederholt.
-
Bei
dem Kolben der zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist eine Rippe 137' auf der Außenoberfläche des
zylindrischen Abschnitts 132' und
zwischen dem Paar von durchdringenden Öffnungen 136' an dem zylindrischen
Abschnitt 132' gebildet.
Wie in 3g gezeigt ist, weist die Rippe 137' eine im Wesentlichen
dreieckige Form im Querschnitt auf, die schräge Linie der Dreiecksform verbindet
eine Endoberfläche
des zylindrischen Abschnitts 132' und den Verbindungsabschnitt 134'. Weiter ist
die Rippe 137' parallel
zu der Axiallinie des Kolbens 13' gebildet. Die Querschnittsform
der Rippe 137' ist
nicht auf eine Dreiecksform begrenzt. Die Festigkeit eines Abschnitts
zwischen dem Paar von durchdringenden Öffnungen 136' kann aufgrund
der Rippe 137' verstärkt werden.
Wenn der Kompressor 1 unter einer hohen Last tätig ist,
kann als Resultat das Auftreten von Rissen an dem Umfangsabschnitt der
durchdringenden Öffnung 136' verringert
werden oder ausgeschlossen werden.
-
Bei
den Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann die Rippe 137 oder 137' zwischen einem
Paar von durchdringenden Öffnungen 136 oder 136' an dem Zylinderabschnitt 132 oder 132' gebildet sein.
Das Bilden einer Rippe auf einer Innenoberfläche eines Zylinderabschnitts
oder einer Außenoberfläche eines
Zylinderabschnittes eines Kolbens kann gemäß der Schwierigkeit der Herstellung
der Metallgußform
des Zylinder abschnitts gewählt
werden. Obwohl die Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung auf den Taumelscheibenkompressor angewendet
sind, kann die vorliegende Erfindung auf jeden Kompressor oder Pumpe
angewendet werden, die einen Kolben aufweisen.
-
Wie
oben beschrieben wurde, weist bei einem Kolben zur Benutzung in
einem Kompressor der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung der Kolben 13 einen Endabschnitt 131,
einen zylindrischen Abschnitt 132 und einen Verbindungsabschnitt 134 auf.
Der Kopfabschnitt weist zwei unterteilte Abschnitte auf: einen Endabschnitt 131 und
einen zylindrischen Abschnitt 132, die durch z.B. Verstemmen oder
Schweißen
miteinander verbunden sind. Der Kopfabschnitt kann so gebildet sein,
daß er
in Gleitkontakt mit einer zylindrischen Oberfläche einer Zylinderbohrung 32b ist.
Ein Paar von durchdringenden Öffnungen 136 ist
durch den zylindrischen Abschnitt 132 an einer Endoberfläche des
zylindrischen Abschnitts 132 benachbart zu dem Verbindungsabschnitt 134 gebildet.
Eine Rippe 137 ist auf einer Innenoberfläche des
zylindrischen Abschnitts 132 gebildet und zwischen dem
Paar von durchdringenden Öffnungen 136 an
dem zylindrischen Abschnitt 132 angeordnet. Die Rippe 137 weist
eine im Wesentlichen dreieckige Form im Querschnitt auf, die eine Breite
breiter an dem Boden und eine Breite schmaler an der Spitze in der
Richtung senkrecht zu dem Liniensegment aufweist, das die zwei durchdringenden Öffnungen 136 verbindet.
Weiter ist die Rippe 137 parallel zu der Axiallinie des
Kolbens 13 gebildet. Die Festigkeit eines Abschnittes zwischen
dem Paar von durchdringenden Öffnungen 136 kann
durch die Rippe 137 verbessert werden. Als Resultat wird
das Auftreten von Rissen am Umfangsabschnitt der durchdringenden Öffnung 136 verringert
oder beseitigt werden, selbst wenn der Kompressor 1 unter
hoher Last betrieben wird.