DE60016142T2

DE60016142T2 - Taumelscheibenkompressorkolben mit porenfrei gegossenem Kopf

Info

Publication number: DE60016142T2
Application number: DE60016142T
Authority: DE
Inventors: Masato Kariya-shi Takamatsu; Takayuki Kariya-shi KATO; Seiji Kariya-shi KATAYAMA; Shigeo Kariya-shi Fukushima
Original assignee: Toyota Industries Corp; Altex Co Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Altex Co Ltd
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2020-09-21
Also published as: DE60016142D1; KR20010030446A; KR100391004B1; EP1094219B1; EP1094219A2; BR0004359A; CN1154550C; CN1288792A; US6438834B1; EP1094219A3

Description

Diese Erfindung basiert auf den japanischen Dokumenten 11-267121 und 11-267131 vom 21.9.1999 und 11-291188 vom 13.10.1999.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Taumelscheibenkompressor, besonders aber ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kolbens mit zylindrisch hohlem Kopf.
Stand der Technik
Der Kolben für einen Taumelscheibenkompressors weist einen in der Bohrung des Kompressorzylinderblocks leicht gleitenden Kopf und einen über die Taumelscheibe greifenden Gleitabschnitt auf. Da der Kolben in der Zylinderbohrung eine Hin- und Herbewegung durchführt, sollte dieser ein geringes Gewicht haben. In einem Taumelscheibenkompressor mit veränderbarer Leistung wird gewöhnlich ein Einzelkopfkolben verwendet, wobei eine Leistungsänderung durch Änderung des Neigungswinkel der Taumelscheibe erreicht wird. Um eine stabile Betriebsweise des Kompressors und geringe Lärmerzeugung beim Betreiben des Kompressors zu gewährleisten, ist eine Gewichtsreduzierung des Einzelkopfkolbens erforderlich. Deshalb wurden verschiedene Verfahren zur Herstellung eines Kolbens mit hohlem Kopf vorgeschlagen, wie zum Beispiel im amerikanischen Dokument US-A-5642654 und im britischen Dokument GB-A-2090780 offenbart.
Ein Beispiel für die Herstellung eines Kolbens mit hohlem Kopf ist das Schmieden eines hohlen zylindrischen Elements, welches an einer Stirnseite offen ist, und eines Aufnahmeelements, welches einen Deckel als integralen Bestandteil zum Verschließen des offenen Ende des Kolbens aufweist. Das Aufnahmeelement wird mit der Taumelscheibe des Kompressors gekoppelt. Das Kopfelement und das Aufnahmeelement werden so miteinander verschweißt, daß der Deckel das offene Ende des Kolbenelements verschließt. Gemäß diesem Verfahren kann die Dicke der zylindrischen Wand des Kolbenelements verringert und dadurch das Kolbengewicht verringert werden. Da jedoch das Aufnahmeelement axial am Kolbenelement befestigt wird, unterliegt die Verbindungsstelle bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens einer relativ großen Belastung, so daß die Lebensdauer des Kolbens stark herabgesetzt wird. Dieses Verfahren treibt auch die Herstellungskosten des Kolbens in die Höhe.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Kolbens mit einem hohlen Kopf ist das Kokillengießen eines Kolbenkörpers. Dieser Kolbenkörper ist an einer Seite offen, an der anderen Seite geschlossen und weist einen Aufnahmeabschnitt als integralen Bestandteil auf. Das offene Ende des Kolbenkörpers wird mit einem Deckel verschlossen. Der Kopf eines nach einem herkömmlichen Kokillengießverfahren hergestellten Kolbenkörpers hat jedoch eine zu große Wanddicke, so daß dieser zur Verringerung der Wanddicke innen mechanisch bearbeitet werden muß.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Taumelscheibenkompressorkolbens mit ausreichend dünner Wand bei relativ niedrigen Kosten.
Diese Aufgabe kann eine der Ausführungsformen bzw. Modi der vorliegenden Erfindung erfüllen, welche in den beiliegenden Ansprüchen definiert und voneinander abhängig sind, um mögliche Kombinationen der technischen Merkmale dieser Erfindung aufzuzeigen und diese Erfindung besser zu verstehen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebenen technischen Merkmale und Kombinationen aus diesen beschränkt. Eines der beschriebenen Merkmale in Verbindung mit anderen technischen Merkmalen kann unabhängig von jenen zum Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung gehörend angesehen werden.
(1) Ein Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Taumelscheibenkompressor mit einem leicht in der Zylinderbohrung des Kompressors gleitfähigen Kopf und einem Taumelscheibenaufnahmeabschnitt, wobei das Verfahren zwei Schritte aufweist, die Fertigung eines porenfreien Rohlings im Kokillengußverfahren mit einem hohlen zylindrischen Kopf, welcher auf einer Stirnseite offen, auf der anderen geschlossen und an der letztgenannten mit einer Aufnahme als integraler Bestandteil versehen ist, und das Befestigen eines Deckels am hohlen Kopf, um dessen offenes Ende zu schließen.
Das porenfreie Kokillengießen verhindert das Einschließen von Gas im Gießteil, da der Kokillenhohlraum mit einem reaktionsfähigen Gas wie Sauerstoff gefüllt wird und durch Reaktion des in diesen gegossenen flüssigen Metalls aus einer Aluminiumlegierung mit diesem Gas ein starkes Vakuum entsteht. Ein nach dem genannten Verfahren porenfrei gegossenes Teil weist auch bei einer relativen kleinen Wanddicke eine hohe mechanische Festigkeit auf. Durch Schließen des hohlen zylindrischen Kopfes mit dem Deckel nicht an der Aufnahmeabschnittsseite, sondern an der dieser gegenüber liegenden of fenen Seite wird die Lebensdauer des arbeitenden Kolbens wesentlich verlängert.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Herstellung eines Einzelkopfkolbens für einen Taumelscheibenkompressor sowohl mit variierbarer als auch mit einer fixierten Kapazität und auch eines Doppelkopfkolbens.
(2) Verfahren gemäß Punkt (1), welches außerdem die Fertigung einer aus zwei Hälften zusammengesetzten Kokille aufweist, wobei mindestens im Bereich des Kopfes die Verbindungsfläche beider Kokillenhälften sich entlang dessen Mittellinie erstreckt und die Kokille mit einem parallel zur Mittellinie des Kopfes beweglichen, die Kopfinnenfläche bildenden Kern versehen ist. Die unter Punkt (2) beschriebene Anordnung ermöglicht auf einfache Weise die Herstellung eines Rohlings einschließlich des hohlen Kolbenkopfes.
(3) Verfahren gemäß Punkt (1) oder (2), wobei die Wanddicke des zylindrischen, hohlen Kopfes nicht mehr als 1,8 mm beträgt.
Wie bereits erwähnt, besteht der Vorteil des porenfreien Kokillengießens in der Herstellung eines dünnwandigen Gußteils. Bei entsprechenden Gießbedingungen kann ein Rohling mit einem Kopf gegossen werden, dessen Wanddicke nicht mehr als 1,8 mm, 1,5 mm oder 1,2 mm beträgt.
(4) Verfahren gemäß einem der Punkte (1)–(3), wobei der Rohling in Form von zwei Kolben mit je einem Aufnahmeabschnitt und einem zylindrischen, hohlen Kopf hergestellt wird, welche an der Aufnahmeseite ineinander übergehen und an der anderen Seite offen sind, und die beiden zylindrischen, hohlen Köpfe konzentrisch zueinander sich erstrecken.
Das unter Punkt (4) beschriebene Verfahren ermöglicht kostengünstige Gießen eines Rohlings für zwei Kolben und einfaches mechanisches Bearbeiten, so daß die gesamten Herstellungskosten verringert werden.
(5) Verfahren gemäß einem der Punkte (1)–(4), wobei mindestens ein Teil der Innenfläche des zylindrischen, hohlen Kopfes mechanisch nicht bearbeitet wird.
Das porenfreie Kokillengießen ermöglicht die Herstellung eines dünnwandigen Gußteils mit hoher mechanischer Festigkeit und hoher Dimensionsgenauigkeit. Ein nach dem porenfreien Kokillengießverfahren hergestelltes Gußteil muß nicht über die gesamte Innenfläche des zylindrischen, hohlen Kopfes, sondern nur im Befestigungsabschnitt für den Deckel mechanisch bearbeitet werden.
(6) Verfahren gemäß einem der Punkte (1)–(5), wobei die Herstellung des Rohlings porenfreies Kokillengießen eines Vorrohlings mit einem ersten Abschnitt als eigentlichen Rohling und einem zweiten Abschnitt als Verschlußdeckel aufweist, die Kokille einen ersten Hohlraum für das Gießen des ersten Abschnitts und einen zweiten Hohlraum für das Gießen des zweiten Abschnitts des Vorrohlings hat, welche miteinander verbunden sind.
Bei dieser Anordnung werden der Verschlußdeckel und der Rohling als integrale Bestandteile des Vorrohlings gleichzeitig gegossen und nach dem Gießen durch mechanisches Bearbeiten voneinander getrennt. Auch der Vorrohling kann in einem einzigen Schritt hergestellt werden, so daß die Kolbenfertigung im Kokillengießverfahren weniger Kosten verursacht.
(7) Verfahren gemäß Punkt (6), wobei der zweite Hohlraum mit dem Teil des ersten Hohlraums, welcher dem Aufnahmeabschnitt des Rohlings entspricht, verbunden ist.
Der Aufnahmeabschnitt des Kolbens hat die größte Wanddicke und erfüllt die an den Kolben gestellten funktionellen und strukturellen Anforderungen. Der zweite Hohlraum zum Gießens des Deckels hat Verbindung zu dem Teil des ersten Hohlraums, welcher einen relativ große Dimension hat und dem dickwandigen Aufnahmeabschnitt des Kolbens entspricht. Dadurch kann das flüssige Metall aus dem ersten Hohlraum zum Gießen des Aufnahmeabschnitts problemlos in den entsprechend stabil konfigurierten zweiten Hohlraum strömen und somit nach dem Kokillengießverfahren ein stabiler Deckel erzeugt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die genannten optionalen Aufgaben, Merkmale und Vorteile sowie die technische und industrielle Bedeutung der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden Beschreibung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen deutlicher zu erkennen.
1 zeigt die Schnittansicht eines Taumelscheibenkompressors, welcher mit einem Kolben gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bestückt ist.
2 zeigt die Schnittansicht des in 1 angedeuteten Kolbens.
3 zeigt teilweise geschnitten die Ansicht eines Kolbenkörpers mit daran befestigten Deckeln.
4 zeigt die Schnittansicht eines nach dem porenfreien Kokillengießen gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Kolbens.
Die 5A–5C zeigen schematisch das porenfreie Kokillengießen eines Kolbenrohlings.
6 zeigt die Schnittansicht einer zum Kokillengießen eines Kolbenrohlings verwendeten Kokille.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform eines Körpers beschrieben, welcher zur Herstellung eines Einzelkopfkolbens für einen in der Klimaanlage eines Fahrzeugs eingesetzten Taumelscheibenkompressor verwendet wird.
1 zeigt einen Taumelscheibenkompressor mit mehreren Einzelkopfkolben (nachfolgend nur „Kolben" genannt) gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 1 kennzeichnet das Bezugszeichen 10 einen Zylinderblock mit mehreren in dessen Achsrichtung sich erstreckenden Bohrungen 12, deren Mitteen auf einem um die Zylinderblockmitte verlaufenden Kreis liegen. Das Bezugszeichen 14 kennzeichnet Kolben, welche in der entsprechenden Zylinderbohrung 12 hin und her bewegt werden. An einer der beiden Stirnseiten des Zylinderblocks 10 (linke Stirnseite in 1, nachfolgend „Vorderseite" genannt) ist ein Gehäuse 16, an der anderen Stirnseite (rechte Stirnseite in 1, nachfolgend „Rückseite" genannt) ein Gehäuse 18 befestigt. Das Gehäuse 16, das Gehäuse 18 und der Zylinderblock 10 bilden das Gehäuse des Taumelscheibenkompressors. Das Gehäuse 18 und die mit dem Bezugszeichen 20 gekennzeichnete Ventilplat te definieren eine Saugkammer 22 und eine Ausstoßkammer 24, welche über einen Saugkanal 26 bzw. einen Ausstoßkanal 28 an einen Kühlkreis (nicht dargestellt) angeschlossen sind. Die Ventilplatte 20 ist mit Saugöffnungen 32, Saugventilen 34, Ausstoßöffnungen 36 und Auslaßventilen 38 versehen.
Im Zylinderblock 10 und im Gehäuse 16 ist eine Antriebswelle 50 drehbar angeordnet, deren Rotationsachse der Mitte des Zylinderblocks entspricht. Der Zylinderblock 10 ist mit einer Bohrung 56 zur Aufnahme eines das hintere Ende der Antriebswelle 50 stützenden Lagers versehen. Auf dem vorderen Ende der Antriebswelle 50 wird eine Kupplung (nicht dargestellt), z.B. eine Elektromagnetkupplung befestigt, über welche die Maschine des Kraftfahrzeugs die Antriebswelle 50 in Drehung setzt.
Auf der Antriebswelle 50 ist eine Taumelscheibe 60 angeordnet, deren Bohrung 61 ein axiales Verschieben der Scheibe auf der Antriebswelle und ein Schwenken bezüglich dieser ermöglicht. Die Bohrung 61 der Taumelscheibe 60 vergrößert sich von der Mitte aus beidseitig. Auf der Antriebswelle 50 ist auch ein als Drehmomentübertragungselement dienender Mitnehmer 62 angeordnet, welcher über ein Drucklager 64 im Gehäuse 16 gelagert ist. Über ein Gelenk 66 wird die Taumelscheibe 60 von der rotierenden Antriebswelle 50 mitgenommen und deren Axial- und Schwenkbewegung ermöglicht. Das Gelenk 66 wird von den am Mitnehmer 62 paarig angeordneten Führungsarmen 67, den an der Taumelscheibe 60 angeordneten, in die Bohrung 68 des entsprechenden Führungsarm 67 greifenden Gleitzapfen 69, der Bohrung 61 der Taumelscheibe und der peripheren Fläche der Antriebswelle 50 gebildet. Mit anderen Worten, die Maschine als Antriebsquelle, die Antriebswelle 50 und das Drehmomentübertragungsgelenk 66 wirken zusammen und setzen die Taumelscheibe 60 in Drehung, welche die Kolben 14 hin und her bewegt.
Der Kolben 14 weist als integrale Bestandteile einen Aufnahmeabschnitt 70 für die Taumelscheibe 60 und einen in der Zylinderbohrung 12 gleitenden Kopf 72 auf. Der Aufnahmeabschnitt 70 ist mit einer Nut 74 versehen, in welcher halbkugelförmige Gleitschuhe 76 paarig angeordnet sind, entlang deren parallel zueinander verlaufenden Flächen die beiden glatten Seitenflächen der Taumelscheibe 60 gleiten. Nachfolgend wird die Konfiguration des Kolbens 14 detailliert beschrieben.
Von der rotierenden Taumelscheibe 60 werden über die Gleitschuhe 76 die Kolben 14 linear hin und her bewegt. Mit dem Bewegen des Kolbens 14 vom oberen zum unteren Totpunkt, d.h. im Saughub, wird durch das Saugventil 34 und die Saugbohrung 32 aus der Saugkammer 22 Kühlgas in die Druckkammer 79 gedrückt. Beim Bewegen des Kolbens 14 vom unteren zum oberen Totpunkt, d.h. im Kompressionshub, wird das in die Druckkammer 79 gesaugte Kühlgas komprimiert und dann durch die Auslaßöffnung 36 und das Auslaßventil 38 in die Ausstoßkammer 24 gedrückt. Beim Komprimieren des Kühlgases in der Druckkammer 79 wirkt in Axialrichtung eine Kraft auf den Kolben 14, welche über die Taumelscheibe 60, den Mitnehmer 62 und das Drucklager 64 vom Gehäuse 16 aufgenommen wird.
Wie 2 zeigt, ist der Aufnahmeabschnitt 70 des Kolbens 14 mit einer Erhebung 78 versehen, welche die Innenfläche des Gehäuses 16 berührt und dadurch ein Drehen des Kolbens 70 um dessen Mittellinie verhindert.
Eine vom Gehäuse 16 und dem Zylinderblock 10 definierte Kurbelkammer 86 ist über eine im Gehäuse 16 vorhandene Durch gangsbohrung 80 mit der Ausstoßkammer 24 verbunden. Ein an die Durchgangsbohrung 80 angeschlossenes elektromagnetisch betätigtes Steuerventil 90 steuert den Druck in der Kurbelkammer 86. Zum elektromagnetisch betätigten Steuerventil 90 gehören eine Magnetspule 92 und ein von dieser betätigtes Abschaltventil 94. Das Abschaltventil 94 wird beim Erregen der Magnetspule 92 geschlossen und beim Aberregen der Magnetspule geöffnet.
Die Antriebswelle 50 ist mit einer als Überströmkanal dienenden Bohrung 100 versehen, welche auf der einen Seite in die Lagerbohrung 56 auf der anderen Seite in die Kurbelkammer 86 mündet. Im Boden der als Sackloch ausgeführten Lagerbohrung 56 ist eine in die Saugkammer 22 mündende Durchgangsbohrung 104 vorhanden.
Die Leistung des beschriebenen Taumelscheibenkompressors ist variabel einstellbar. Durch Nutzung einer Druckdifferenz zwischen dem in der Ausstoßkammer 24 als Hochdruckquelle herrschenden Druck und dem in Saugkammer 22 als Niederdruckquelle herrschenden Druck wird der Druck in der Kurbelkammer 86 gesteuert und durch eine Differenz zwischen dem auf die Vorderseite des Kolbens 14 wirkenden Kurbelkammerdruck und dem in der Druckkammer 79 herrschenden Druck wird die Neigung der Taumelscheibe 60 hinsichtlich der Drehachse der Antriebswelle 50 und somit der Kolbenhub (Ansaughub und Kompressionshub) verändert, um die gewünschte Kompressorleistung einzustellen.
Wie bereits erwähnt, wird durch selektives Ansteuern des elektromagnetischen Steuerventils 90 die Verbindung zwischen der Kurbelkammer 86 und der Ausstoßkammer 24 hergestellt bzw. unterbrochen, um den Kurbelkammerdruck zu steuern. Genauer ausgedrückt, beim Erregen der Magnetspule 92 des elek tromagnetisch gesteuerten Steuerventils 90 wird die Durchgangsbohrung 80 geschlossen, so daß das in der Ausstoßkammer 24 komprimierte Kühlgas nicht in die Kurbelkammer 86 gelangen kann. Das zu diesem Zeitpunkt in der Kurbelkammer 86 vorhandene Kühlgas strömt durch den Überströmkanal 100 und die Verbindungsbohrung 104 in die Saugkammer 22, so daß der Druck in der Kurbelkammer 86 sinkt und dadurch der Neigungswinkel der Taumelscheibe 60 vergrößert wird. Durch die Vergrößerung des Neigungswinkels der rotierenden Taumelscheibe 60 wird der Hub des Kolbens 14 vergrößert, somit eine größere Volumenänderung der Druckkammer 79 bewirkt und auf diese Weise die Ausstoßleistung des Kompressors erhöht. Beim Aberregen der Magnetspule 92 wird die Verbindungsbohrung 80 geöffnet, so daß aus der Ausstoßkammer 24 komprimiertes Kühlgas in die Kurbelkammer 86 strömt und dadurch der Druck in dieser steigt, woraus eine Verkleinerung des Neigungswinkels der Taumelscheibe 60 und somit eine Leistungsverringerung des Kompressors resultiert.
Der maximale Neigungswinkel der Taumelscheibe 60 ist erreicht, wenn der an dieser vorhandene Anschlag 106 den Mitnehmer 62 berührt, während der minimale Neigungswinkel erreicht ist, wenn die Taumelscheibe 60 den auf die Verbindungswelle 50 gedrückten Anschlag 107 in Form eines Rings berührt. Die Magnetspule wird von einer nicht dargestellten Vorrichtung in Abhängigkeit von der auf die Klimaanlage einschließlich Kompressor wirkenden Last gesteuert. Als Steuervorrichtung wird grundsätzlich ein Computer verwendet. Bei dieser Ausführungsform bilden die Verbindungsbohrung 80, die Kurbelkammer 86, das elektromagnetisch betätigte Steuerventil 90, der Überströmkanal 100, die Verbindungsöffnung 104 und die Steuervorrichtung für das Steuerventil 90 den größten Teil der Steuervorrichtung zum Steuern des Drucks in der Kurbelkammer 86 oder eine Vorrichtung zum Einstellen des Neigungswinkels der Taumelscheibe 60 (Vorrichtung zum Steuern der Ausstoßleistung des Kompressors).
Der Zylinderblock 10 und der Kolben 14 sind aus einer Aluminiumlegierung gefertigt. Der Kolben ist außen mit einem Fluorharzfilm beschichtet, welcher einen direkten Kontakt zwischen diesem und dem ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung gefertigten Zylinderblock 10 und somit ein Festfressen verhindert, so daß das Gesamtspiel zwischen dem Kolben 14 und der Zylinderbohrung 12 verkleinert werden kann. Der Zylinderblock 10 und der Kolben 14 können auch aus einer Aluminium-Silizium-Legierung gefertigt werden. Für den Zylinderblock 10, den Kolben 14 und den Beschichtungsfilm können jedoch auch andere Werkstoffe verwendet werden.
Nachfolgend wird die Konfiguration des Kolbens 14 beschrieben.
Wie aus 2 ersichtlich ist, hat das Ende des Aufnahmeabschnitts 70 einen U-förmigen Querschnitt. Genauer ausgedrückt, der Aufnahmeabschnitt 70 ist in eine Basis 108 und zwei im rechten Winkel zur Kolbenachse aus der Basis sich erstreckende, im wesentlichen parallel zueinander verlaufende, paarig angeordnete Armen 110, 112 unterteilt. Die beiden Arme 110, 112 sind mit je einer halbkugelförmigen Vertiefung 114 zur Aufnahme der bereits erwähnten Gleitschuhe 76 versehen, zwischen welchen die rotierende Taumelscheibe 60 gleitet.
Der an den Arm 112 sich anschließende Kopf 72, ebenfalls integraler Bestandteil des Kolbens 70, ist als Hohlzylinder 116 ausgeführt, welcher mit einem Deckel 118 geschlossen wird. Die Innenfläche 120 des Hohlzylinders 116 ist in einen Abschnitt 124 mit einem kleinen Durchmesser und einen Ab schnitt 122 mit großem Durchmesser unterteilt, um eine Schulter 126 zu erhalten. In die Außenfläche des Hohlzylinders 116 ist nahe dem offenen Ende eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 128 für das zur Gewährleistung glatter Hin- und Herbewegungen des Kolbens 14 in der Zylinderbohrung 12 benötigte Schmieröl eingearbeitet.
Der Deckel 118 ist gewöhnlich eine scheibenförmige Platte 130 mit einem ringförmigen Vorsprung 132, dessen Durchmesser kleiner ist als der Plattenaußendurchmesser, um eine Schulter 134 zu erhalten. Durch den aus dem Boden 138 der Platte 130 ragenden ringförmigen Paßvorsprung 132 wird das Gewicht des Deckels 118 verringert. Der Deckel 118 wird in den Hohlzylinder 116 gedrückt, bis dessen Schulter 134 die Zylinderstirnfläche 140 und die Stirnfläche 136 des ringförmigen Vorsprungs 132 die Schulter 126 im Hohlzylinder 116 berührt, wobei die Außenfläche des ringförmigen Vorsprungs 132 die Innenfläche 122 des Hohlzylinders 116 berührt. Danach werden der Deckel 118 und der Hohlzylinder 116 miteinander verschweißt. Um diese Konstruktion besser zu verstehen, ist in 2 die Wand des Zylinders 116 übertrieben groß dargestellt.
Wie aus 3 hervor geht, werden aus einem Rohteil 160 zwei dieser Kolben 14 gefertigt. An den beiden Stirnseiten des Grundkörpers 162 wird ein Verschlußelement 164 befestigt. Integrale Bestandteile des Grundkörpers 162 sind ein Zwillingsabschnitt 166 und zwei Abschnitte 168 als Kolbenköpfe. Der Zwillingsabschnitt 166 ist in zwei ineinander übergehende Abschnitte 165 unterteilt, welche den entsprechenden Aufnahmeabschnitt 70 jedes der beiden Einzelkopfkolben 14 bilden. Die beiden Abschnitte 168 sind an dem auf den jeweiligen Aufnahmeabschnitt 165 gerichteten Ende geschlossen und am anderen Ende offen. Die beiden Abschnitte 168 erstrecken sich konzentrisch zueinander. Der Grundkörper 162 kann aber auch zweiteilig gefertigt werden. In diesem Fall werden beide Grundkörper an der Aufnahmeabschnittseite so miteinander verbunden, daß die beiden Abschnitte 168 konzentrisch zueinander sich erstrecken.
Die Innenfläche 170 jedes der beiden Abschnitte 168 des Grundkörpers 162 ist in einen Abschnitt 174 mit kleinem Durchmesser und einen Abschnitt 172 mit großem Durchmesser unterteilt, um eine Schulter 176 zu erhalten. Die Schulter 176 entspricht der Schulter 126 des Kolbens 14 und die Stirnfläche 178 des Abschnitts 168 die Stirnfläche 140 des Hohlzylinders 116. Die Wanddicke des als Kolbenkopf dienenden Abschnitts 168 beträgt 1,5 mm, ausgenommen den Abschnitt 172 mit großem Durchmesser. Jeder der beiden Abschnitte 165 ist in eine der Basis 108 entsprechende Basis 182 und paarig angeordnete, parallel zueinander verlaufende, den Armen 110, 112 entsprechende Arme 184, 186 unterteilt. Das Bezugszeichen 180 kennzeichnet eine Verbindungsbrücke über die Arme 184, 186, welche den Abschnitt 165 verstärkt und die Steifigkeit des Grundkörpers 162 erhöht, um ein Verformen des Grundkörpers durch Wärme zu verhindern.
Die beiden Verschlußdeckel 164 sind konstruktiv den in 4 dargestellten identisch. Jeder der beiden Verschlußdeckel 164 ist eine kreisförmige Platte 190 mit einem ringförmigen Paßvorsprung 192. Der Übergang vom Paßvorsprung 192 zur Platte 190 ist als Schulter 194 ausgeführt. Die Schulter 194 und der Boden 196 des Verschlußdeckels 164 entsprechen der Schulter 134 bzw. dem Boden 138 des Verschlußdeckels 118. An der Platte 190 des Verschlußdeckels 164 ist außen mittig ein mit einer Zentrierbohrung 202 versehener Haltezapfen 200 angeordnet. Die Platte 190 und der Paßvorsprung 192 des Verschlußdeckels 164 haben die gleichen Dimensionen wie die Platte 130 bzw. der Paßvorsprung 132 des Verschlußdeckels 118, so daß auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet wird.
Bei dieser Ausführungsform wird zuerst ein porenfreier Vorrohling 204 gemäß 4 einstückig gegossen, um den Rohling 160 für den Grundkörper 162 des Kolbens 14 und die beiden Verschlußdeckel 164 zu erhalten. Auf die Fertigung des Vorrohlings 204 aus einem Metall in Form einer Aluminiumlegierung wird in Verbindung mit den 4–6 näher eingegangen. Das porenfreie Gießen des Vorrohlings 204 ist ein Schritt zur Fertigung des Rohlings 160 für den Kolben 14. Wie aus 4 hervor geht, ist der Vorrohling 204 in einen ersten Abschnitt 205A als Grundkörper 162 und einen zweiten Abschnitt 205B als Verschlußdeckel 164 unterteilt. In 4 ist die Wand der beiden Kolbenköpfe 168 übertrieben dick dargestellt, um Details besser zu erkennen. Die beiden Abschnitte 205B und der erste Abschnitt 205A sind integrale Bestandteile des Vorrohlings 204. Jeder der beiden Abschnitte 205B ist unterteilt, und zwar in einen Unterabschnitt zur Fertigung des Verschlußdeckels 164 und einen den Abschnitt 205B mit dem Abschnitt 205A verbindenden Unterabschnitt 206, welcher den Arm 184 des Aufnahmeabschnitts 165 bilden soll. Der Unterabschnitt 206 erstreckt sich zwischen dem hinteren Ende des Arms 184 und der peripheren Fläche der kreisförmigen Platte 190 des Verschlußdeckels 164.
Nachfolgend wird anhand der in 5 schematisch dargestellten Kokillengießvorrichtung 210 das porenfreie Gießen des Rohlings 160 mit den dazu gehörenden Verschlußdeckeln 164 beschrieben.
Wie aus 6 hervor geht, ist die erfindungsgemäße Kokillengießvorrichtung 210 aus zwei auf einem nicht dargestell ten Hauptkörper befestigten Hälften 218, 220 mit einer Vertiefung 224, 225 und zwei in diesen Vertiefungen gleitfähigen Kernen 222, 223 zusammengesetzt. In den von den beiden Vertiefungen gebildeten Hohlraum 212 wird eine flüssige Aluminiumlegierung gegossen, um den Rohling 160 zu erzeugen. Die Kokillenhälfte 218 ist stationär, die Kokillenhälfte 220 zu dieser verschiebbar angeordnet. Die Berührungsfläche 216 der stationären Kokillenhälfte 218 und die Berührungsfläche 214 der beweglichen Kokillenhälfte 220 definieren eine Trennebene 219, bis zu welcher die bewegliche Kokillenhälfte 220 von einer nicht dargestellten Vorrichtung zur stationären Kokillenhälfte 218 bewegt und von welcher diese abgehoben wird.
Wie aus 6 hervor geht, entspricht die Trennebene 219 der durch die Mitte der zylindrischen Abschnitte 168 laufenden Mittellinie des Rohlings 160 und erstreckt sich parallel zur Verlaufsrichtung der aus der Basis 182 des Aufnahmeabschnitts 165 ragenden Arme 184, 186. Wie aus Doppelpunkt-Kettenlinie in 4 hervor geht, gehören zum Kokillenhohlraum 212 ein erster Abschnitt 227 zur Erzeugung des ersten Abschnitts 205A als Grundkörper 162 und zwei zweite Abschnitte 228 zur Erzeugung der Abschnitte 205B als Verschlußdeckel 164. Diese drei Abschnitte sind durch einen dem Unterabschnitt 206 entsprechenden Verbindungskanal 229 miteinander verbunden.
Die Gleitkerne 222, 223 werden durch eine geeignete Vorrichtung (nicht dargestellt), zum Beispiel durch Hydraulikzylinder in die aus den beiden Hälften 218, 220 zusammengesetzte Kokille 210 geschoben und aus dieser entfernt.
Die in 4 durch eine Doppelpunkt-Kettenlinie angedeuteten Gleitkerne 222, 223 sind parallel zur Mittellinie des Grundkörpers 162 und rechtwinklig zur genannten Trennebene bewegbar, und zwar aus einer vorderen Stellung, in welcher deren Außenfläche die Innenfläche 224 bzw. 226 der entsprechenden Kokillenhälfte 218, 220 berührt und der Hohlraum 227 gebildet wird, in eine hintere Stellung, in welcher das vordere Ende der beiden Gleitkerne 222, 223 außerhalb der Kokille liegt. Das vordere Ende der beiden Gleitkerne 222, 223 ist entsprechend der Innenfläche des Kolbenkopfes 168 konfiguriert. Die Außenfläche der beiden Gleitkerne 222, 223 ist in zwei Abschnitte unterteilt, in einen Abschnitt 234 mit einem großem Durchmesser, welcher dem Durchmesser des Abschnitt 172 des Kolbenkopfes 168 entspricht, und einen Abschnitt 236 mit einem kleineren Durchmesser, welcher dem Durchmesser des Abschnitts 174 des Kolbenkopfes 168 entspricht. Auch in 6 ist die Wand des zylindrischen Kolbenkopfes 168 übertrieben dick dargestellt, um die einzelnen Abschnitte deutlicher zu erkennen.
Wie aus 5 hervor geht, ist das untere Ende des Kokillenhohlraums 212 über einen Gießkanal 240 mit einer Druckkammer 246 verbunden. Die Druckkammer 24b ist mit einer Einlaßöffnung 242 für O₂ und einer Einlaßöffnung 244 für das flüssige Metall versehen. Der Gießkanal 240 ist an der Einmündung in den Kokillenhohlraum 212 trichterförmig (nicht dargestellt) konfiguriert und hat somit an dieser Stelle den kleinsten Durchmesser. Der Einlaßkanal 242 für O₂ mündet näher an der Kokille 210 als am Einlaßkanal 244 für flüssiges Metall in die Druckkammer 246. Der Einlaßkanal 242 für O₂ ist über einen Verbindungskanal 243 an eine O₂-Versorgungsvorrichtung oder -quelle (nicht dargestellt) angeschlossen, kann aber von dieser getrennt werden. Das flüssige Metall (bei dieser Ausführungsform eine Aluminiumlegierung) wird durch den Einlaßkanal 244 in die Druckkammer 246 injiziert. Die zylindrische Druckkammer 246 erstreckt sich durch die stationäre Kokillenhälfte 218 nach außen. Die Einlaßkanäle 242 und 244 münden außerhalb der Kokille in die Druckkammer 246. Von einem Hydraulikzylinder (nicht dargestellt) wird ein an einer Kolbenstange 250 befestigter Kolben 252 geschoben. Die O₂-Versorgungsvorrichtung, der Hydraulikzylinder, die Kokillenbewegungsvorrichtung und die Kokillengießvorrichtung einschließlich Gleitkern werden von einer nicht dargestellten Steuereinheit gesteuert. In der in 5A gezeigten hinteren Stellung des Kolbens 252 ist der Einlaßkanal 244 offen, so daß durch diesen flüssiges Metall in die Druckkammer 246 gegossen werden kann.
In diesem Zustand kann die an der Trennebene 219 gegen die Kokillenhälfte 218 gedrückte Kokillenhälfte 220 nicht verschoben werden. In diesem Zustand befinden die beiden Gleitkerne 222, 223 sich in der vorderen Stellung, d.h. in der Kokille 210. Nun wird der Kolben über die Einmündung des Einlaßkanals 244 hinaus bis vor die Einmündung des Einlaßkanals 242 gedrückt und dort gestoppt (Stellung gemäß 5B), so daß zwischen dem Kokillenhohlraum 212 und der Atmosphäre keine Verbindung mehr besteht. In diesem Zustand wird durch den Einlaßkanal 242 ein reaktionsfähiges Gas in Form von O₂ in den Kokillenhohlraum 212 gedrückt, um die dort vorhandene Atmosphäre durch Sauerstoff zu ersetzten. Danach wird bei weiterem Einleiten von O₂ in die Druckkammer 246 der Kolben 252 zurückgezogen, wie in 5C dargestellt. In diesem Zustand wird durch den Einlaßkanal 244 flüssiges Metall in die Druckkammer 246 gegossen. Danach wird der Kolben 252 mit hoher Geschwindigkeit in Richtung Kokille 210 gedrückt, um den Metallpegel in der Druckkammer 246 anzuheben und das flüssige Metall durch die am Ende des Gießkanals 240 vorhandene Engstelle in den Kokillenhohlraum 212 zu pressen. Das in den Kokillenhohlraum 212 gepreßte flüssige Metall reagiert mit dem in diesem vorhandenen Sauerstoff, so daß mit abnehmendem Sauerstoffgehalt ein Vakuum entsteht und somit Luft, besonders aber Stickstoff, nicht im flüssigen Metall eingeschlossen werden kann.
Bei dieser Ausführungsform fließt das flüssige Metall in Pfeilrichtung A (4) durch den Gießkanal 240 in den Kokillenhohlraum 212. Da bei dieser Ausführungsform die beiden Abschnitte 205B des Vorrohlings 204 als Hohlräume 228 zur Erzeugung der Verschlußdeckel 164 dicht an dem Kanal liegen, durch welchen das flüssige Metall in den Kokillenhohlraum 212 gepreßt wird, und mit dem Abschnitt des Hohlraums 227, welcher dem Aufnahmeabschnitt 165 mit einer wesentlich größeren Dicke als die der Wand des zylindrischen Abschnitts 168 entspricht, Verbindung hat, kann aus dem ersten Abschnitt 227 flüssiges Metall leicht in den zweiten Abschnitt 228 fließen. Flüssiges Metall kann auch effektiv durch den zwischen den Kokillenflächen 224, 226 und den Gleitkernen 222, 223 gebildeten ersten Abschnitt 227 zur Erzeugung des Hohlzylinders 168 fließen. Die Außenfläche der beiden Gleitkerne 222, 223 erzeugt die Innenfläche 170 des hohlen Kolbenkopfes 168.
Da das flüssige Metall in Form eines feinen Nebels in den Kokillenhohlraum 212 gestrahlt wird, erkaltet dieses nach Reaktion mit Sauerstoff sehr schnell, so daß der erstarrte Rohling 160 eine relativ dicke harte Schale aufweist. Diese harte Schale hat beim herkömmlichen Kokillengießen eine Dicke von etwa 20 μm, beim porenfreien Gießen gemäß der vorliegenden Erfindung ein Dicke von 40–50 μm. Die harte Schale ist gekennzeichnet durch diskontinuierliche Änderung des Kristallisationsverhältnisses des Primärkristalls oder der α-Phase (voreutektisch) und des eutektischen Siliziums in bezug aufeinander. Da die harte Schale hohe Härte- und Festigkeitswerte zeigt, hat auch der größte Teil des Rohlings 160 und somit der Kolbenkopf 168 mit einer geringen Wanddicke eine hohe Festigkeit.
Eine bestimmte Zeit nach dem Gießen von flüssigem Metall in den Kokillenhohlraum 212 wird die bewegliche Kokillenhälfte 220 von der stationären Kokillenhälfte 218 getrennt und gleichzeitig werden die Gleitkerne 222, 223 aus dem Kolbenkopfabschnitt 168 des Rohlings 160 gezogen. Danach wird der Vorrohling 204 für den Rohling 160 der stationären Kokillenhälfte 218 entnommen. Schließlich werden durch Abtrennen der Verbindungsabschnitte 206 vom ersten Abschnitt 205A der Grundkörper 162 und die beiden Verschlußdeckel 164 erhalten.
Wie aus 3 hervor geht, werden die beiden Verschlußdeckel 164 in den entsprechenden Kopf 168 gedrückt, bis deren Schulter 194 die ringförmige Stirnfläche 178 und deren ringförmige Stirnfläche 195 am Paßvorsprung 192 die Schulter 178 im Kopf 168 berührt. In diesem Zustand werden durch Elektronenstrahlschweißen die Verschlußdeckel 164 mit dem Grundkörper 162 verschweißt. Da bei dieser Ausführungsform der Grundkörper 162 Rohling 160) und die Verschlußdeckel 164 porenfrei gegossen werden und die zylindrischen Kopfabschnitte 168 eine relativ geringe Wanddicke und somit bereits vor der mechanischen Bearbeitung wie Drehen und Schleifen der Innenfläche 170 ein geringes Gewicht haben, können die Kosten für die Herstellung des Rohlings 160 für Einzelkopfkolben 14 verringert werden. Bei dieser Ausführungsform müssen die Innenfläche 170 des Kopfes 168 und die Außenfläche der Verschlußdeckel 164 nicht unbedingt bearbeitet werden, um beide Teile zusammenfügen zu können. Erforderlich ist nur ein mechanisches Bearbeiten der Fläche 170 am offenen Ende des Kopfes 168 zur Aufnahme des Verschlußdeckels 164, doch die Kosten für diese Bearbeitung sind gering.
Nach dem Befestigen des Verschlußdeckels 164 am Grundkörper 162 wird die Außenfläche des Kolbens 41 mechanisch bearbeitet. Dazu wird der Haltezapfen 200 an jedem der beiden am Rohling 160 befestigten Verschlußdeckel 164 in eine Drehbank gespannt, wobei das aus den Verschlußdeckeln 164 und dem Grundkörper 162 zusammengesetzte Bauteil, über die in jedem Verschlußdeckel vorhandene Zentrierbohrung zentriert, von einer mit Klemmbacken ausgerüsteten Antriebsvorrichtung in Drehung gesetzt wird. Nach dem mechanischen Bearbeiten der Außenfläche dieses Bauteils wird diese zum Beispiel mit einem Polytetrafluoräthylenfilm beschichtet. Danach werden die Haltezapfen 200 abgeschnitten, bevor die Außenfläche dieses Bauteils spitzenlos geschliffen wird, um den Kopf 72 jedes der beiden Kolben 14 fertigzustellen. Danach werden die Vertiefungen 114 für die Schuhe 76 in jeden der beiden Aufnahmeabschnitte 186 eingearbeitet. Anschließend wird der Zwillingsabschnitt 166 und somit der Rohling 160 in der Mitte getrennt, um zwei Einzelkopfkolben 14 zu erhalten.
Der Kolben gemäß dieser Ausführungsform hat trotz der geringen Wanddicke ein hohe Festigkeit. Die Verschlußdeckel 164 werden nicht am Aufnahmeabschnitt 165, sondern an der offenen Seite des Kopfes 168 befestigt. Währen der von der Taumelscheibe 60 verursachten Hin- und Herbewegung des Kolbens 14 wirkt im rechten Winkel zu dessen Mittellinie eine Kraft auf diesen, wodurch dessen in der Zylinderbohrung 12 gleitender Abschnitt 72 außer Mitte gedrückt wird und auf der zum Aufnahmeabschnitt 70 gerichteten Seite die Kolbeninnenfläche relativ stark belastet. Besonders an dieser Seite wirkt auf den Kolben 14 ein Biegemoment. Demzufolge ist aufgrund dieser Kraft und dieses Biegemoments bei der vorliegenden Ausführungsform der Aufnahmeabschnitt 165 integraler Bestandteil des Rohlings 160, während an der Seite, an welcher eine relativ kleine Kraft und ein relativ kleines Bie gemoment auf den Kolben wirkt, der Verschlußdeckel 164 befestigt wird. Dadurch wird die Lebensdauer des Kolbens verlängert.
Es kann auch Anordnung gewählt werden, bei welcher die Trennfläche, welche von den beiden zum Gießen eines Rohlings für zwei Einzelkopfkolben verwendeten Kokillenhälften 218, 220 gebildet wird, auf einer Ebene parallel zu der durch die Mitte der beiden Kopfabschnitte 168 sich erstreckenden Mittellinie des Rohlings 160, d.h. rechtwinklig zu den aus der Basis 182 ragenden Arme 184, 186 liegt. In diesem Fall befindet die Trennfläche sich in dem Teil der Aufnahmeabschnitte 165, welcher im rechten Winkel zu den aus der Basis ragenden Armen 184, 186 die größten Dimensionen hat.
Bei der beschriebenen Ausführungsform, bei welcher der erste Abschnitt 205A und die beiden zweiten Abschnitte 205B integrale Bestandteile des Vorrohlings 204 sind, werden die beiden Abschnitte 205B für die Verschlußdeckel 164 gleichzeitig und zusammen mit dem ersten Abschnitt 205A für den zur Herstellung des Grundkörpers 162 zu verwendenden Rohling 160 gegossen. Der Vorrohling 204 wird getrennt, um den Grundkörper 162 und die an diesem zu befestigenden beiden Verschlußdeckel 164 zu erhalten. Der Rohling 160 wird mittig neben den Armen 184 in zwei Hälften getrennt, aus welchen zwei Einzelkopfkolben 14 gefertigt werden. Da der Vorrohling 204 für den Grundkörper 162 und die beiden Verschlußdeckel 164 in einem Schritt nach dem Kokillenverfahren gegossen werden, ist eine wesentliche Verringerung der Kosten zur Fertigung des Kolbens 14 zu erwarten. Der Grundkörper 162 und die beiden Verschlußdeckel 164 können aber separat porenfrei gegossen werden. Alternativ dazu kann ein Einzelkopfkolben durch Befestigen eines Verschlußdeckels an einem aus einem Kopfabschnitt und einem Aufnahmeabschnitt bestehenden Grundkörper hergestellt werden. In diesem Fall können der Vorrohling für den Verschlußdeckel und der Vorrohling für den Grundkörper einstöckig oder separat gegossen werden. Die Verschlußdeckel können auch geschmiedet werden. Einfach konfigurierte Verschlußdeckel können auch durch mechanisches Bearbeiten eines handelsüblichen zylindrischen Vormaterials gefertigt werden.
Bei der beschriebenen Ausführungsform ist die Innenfläche des hohlen Kopfabschnitts 168 in einen Abschnitt 172 mit einem großen Durchmesser und einen Abschnitt 174 mit einem kleineren Durchmesser unterteilt, woraus eine Schulter 176 sich ergibt. Der Kopfabschnitt 168 kann aber auch über die gesamte Länge einen gleichmäßigen Durchmesser haben. In diesem Fall berührt beim Einsetzten des Verschlußdeckels 164 in den Kopfabschnitt 168 nur dessen Schulter 194 die ringförmige Stirnfläche des Kopfes.
Der Verschlußdeckel ist nicht auf eine bestimmte Konfiguration beschränkt. So kann der Verschlußdeckel eine kreisförmige Scheibe sein, welche bis an die Schulter 176 im Hohlzylinder 168 geschoben wird.
Die Verschlußdeckel können durch Laserstrahlschweißen oder auf eine andere Art, wie z.B. durch Kleben oder Löten mit einer Legierung mit einem niedrigen Schmelzpunkt am Kolbenrohling befestigt werden. Das Befestigen des Verschlußdeckels am Kolbenrohling kann auch durch Verstemmen, Verschrauben, Erzeugung von Reibung, Verwendung eines flüssigen Plastmaterials oder über eine Preßpassung erfolgen. Es besteht auch die Möglichkeit, die genannten Verfahren in Kombination anzuwenden.
Der Grundkörper und die Verschlußdeckel gemäß der beschriebenen Ausführungsform dieser Erfindung werden aus einer Alu miniumlegierung hergestellt, obwohl deren Herstellung auch aus einem Metal wie zum Beispiel aus einer Magnesiumlegierung erfolgen kann.
Der Taumelscheibenkompressor mit Kolben 14 ist nicht auf die in 1 dargestellte Konfiguration beschränkt. So kann das elektromagnetisch betätigte Steuerventil 90 zum Beispiel durch ein mechanisch betätigtes Abschaltventil ersetzt werden, welches in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 86 und dem Druck in der Ausstoßkammer 24 geöffnet und geschlossen wird. So kann zum Beispiel anstatt des elektromagnetisch betätigten Steuerventils 90 oder zusätzlich zu diesem ein diesem Ventiltyp ähnliches Ventil im Überströmkanal 100 angeordnet werden. Es kann aber auch ein Abschaltventil verwendet werden, welches in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer 86 und dem Druck in der Saugkammer 22 mechanisch geöffnet und geschlossen wird. Die beschriebene gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform dieser Erfindung kann modifiziert und verbessert werden, doch solche von Experten auf diesem Gebiet erkennbare Modifikationen und Verbesserungen sind zum Geltungsbereich dieser Erfindung gehörend anzusehen. Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Taumelscheibenkompressor, welcher in einen in der Zylinderbohrung (12) des Kompressors gleitenden Kopfabschnitt (72) und einen Aufnahmeabschnitt (70) zur Aufnahme der Taumelscheibe (60) des Kompressors unterteilt ist, wobei ein Rohling mit einem Hohlzylinderabschnitt (168) als späteren Kolbenkopf und einem Aufnahmeabschnitt (165) als späteren Taumelscheibenaufnahmeabschnitt als integrale Bestandteile nach einem Kokillenverfahren porenfrei gegossen und der an einer Seite offene Hohlzylinderabschnitt mit einem Verschlußdeckel (164) geschlossen wird, um den Kolbenkopf zu erzeugen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kolbens für einen Taumelscheibenkompressor, wobei der Kolben (14) in einen in der Zylinderbohrung (12) des Kompressors gleitfähigen Kopfabschnitt (72) und einen Aufnahmeabschnitt (70) zur Aufnahme der Taumelscheibe (60) des Kompressors unterteilt ist und das Verfahren zwei Schritte aufweist, Erzeugung eines Rohlings (160) durch Gießen, welcher in einen dem Kopfabschnitt (72) entsprechenden Kopfabschnitt (168) in Form eines an einem Ende offenen Hohlzylinders und einen am geschlossenen Ende des Kopfabschnitts (168) sich anschließenden, dem Aufnahmeabschnitt (70) entsprechenden Aufnahmeabschnitt (165) als integrale Bestandteile unterteilt ist, und Befestigen eines Verschlußelements (164) am Kopfabschnitt (168) des Rohlings (160) zum Schließen des offenen Endes und somit Erzeugen des Kopfabschnitts (72) des Kolbens (14), wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß der Rohling (16) nach einem Kokillengießverfahren porenfrei gegossen wird und das Gießverfahren das Gießen eines flüssigen Metalls in den Hohlraum (212) einer Kokille (210), welche mit einem reaktionsfähigen Gas zur Erzeugung eines Vakuums durch Reaktion mit dem flüssigen Metall gefüllt ist, und das Abkühlen des flüssigen Metalls bis zum Erstarren zwecks Erzeugung des Rohlings (160) aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, welches außerdem das Vorbereiten der aus zwei Hälften (218, 220) zusammengesetzten Kokille (210), welche eine die Mittellinie des von diesen definierten hohlen Kopfabschnitts (168) mindestens teilweise einschließt, und eines parallel zur Mittellinie des Kopfabschnitts (168) entlang dessen Innenfläche (170) bewegbaren Gleitkerns (222, 223) aufweist.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Wanddicke des an einem Ende offenen hohlen, zylindrischen Kopfabschnitts (168) nicht mehr als 1,8 mm beträgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Erzeugen des Rohlings (160) das Erzeugen von zwei Grundkörpern (162) mit dem Aufnahmeabschnitt (165) und dem an diesen sich anschließende Kopfabschnitt (168) als integrale Bestandteile aufweist und wobei die beiden Grundkörper (162) sich konzentrisch so zueinander erstrecken, daß das vom Aufnahmeabschnitt (165) entfernt liegende Ende jedes der beiden Kopfabschnitte (168) offen ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Erzeugen des Rohlings (160) das Erzeugen eines porenfreien Vorrohlings (204) nach einem Kokillengießverfahren aufweist, welcher in einen dem Rohling (169) entsprechenden ersten Abschnitt (205A) und in einen dem Verschlußelement (164) entsprechenden zweiten Abschnitt (205B) unterteilt ist, und wobei zum Erzeugen des Vorrohlings (204) eine Kokille (210) verwendet wird, deren Hohlraum (212) in einen ersten Abschnitt (227) zur Erzeugung des ersten Abschnitts (205A) und einen mit diesem verbundenen zweiten Hohlraum (228) zur Erzeugung des zweiten Abschnitts (205) des Vorrohlings (204) unterteilt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der zweite Hohlraumabschnitt (228) mit dem Teil des ersten Hohlraumabschnitts (227) verbunden ist, welcher dem Aufnahmeabschnitt des Rohlings (160) entspricht.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei mindestens ein Teil der Innenfläche (170) des hohlen, zylindrischen Kopfabschnitts (168) mechanisch bearbeitet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei mindestens ein Teil der hinter dem offenen Ende des hohlen, zylindrischen Kopfabschnitts (168) liegenden, zum Befestigen des Verschlußelements (164) nicht benötigten Innenfläche (170) mechanisch nicht bearbeitet wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Rohling (160) aus einer Aluminiumlegierung gegossen wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Befestigen des Verschlußelements (164) durch Schweißen erfolgt.