DE68918954T2 - Taumelscheibenkompressor. - Google Patents

Description

• Die vorliegende bezieht sich auf einen Kühlkompressor und insbesondere auf einen Schiefscheibenkompressor, wie ein Taumelscheibenkompressor zur Benutzung in einer Kraftfahrzeugklimaanlage.
• Wie in der US-A-4073 603 und der japanischen Patenanmeldungsveröffentlichung 64-29 678 offenbart ist, weist ein Schiefscheibenkompressor einen Ausgleichsgewichtsring von wesentlicher Masse auf, der auf der Nase einer Nabe oder "Buckels" der Schiefscheibe vorgesehen ist, damit die Schiefscheibe unter dynamischen Betriebsbedingungen ausgewuchtet ist. Der Ausgleichsgewichtsring wird an seiner Stelle mittels eines Rückhalterringes gehalten.
• Figuren 1 und 2 zeigen einen Schiefscheibenkompressor, wie er in der japanischen Anmeldung offenbart ist. Eine Nabe 54 einer Schiefscheibe 50 enthält einen Abschnitt 54a kleineren Durchmessers in Kontakt mit einer Schulter 541. Ein Ausgleichsgewichtsring 500 enthält eine ringförmige Vertiefung 501, die an einem inneren Umfang einer axial rückwärtigen Oberfläche gebildet ist, wodurch die Dicke des Ringes 500 an dem inneren Umfang verringert wird. Ein relativ dünner Plattenabschnitt 502 verbleibt an dem inneren Umfang des Ausgleichsgewichtsringes 500 vor der Vertiefung 501. Es wird weiter Bezug genommen auf Figur 2, eine Ringnut 55 ist in der radial äußeren Umfangsoberfläche des Abschnittes 54a kleineren Durchmessers gebildet, und ein Sprengring 56 ist darin vorgesehen. Der Sprengring 56 enthält eine ringförmige angeschrägte Oberfläche 56a, die an einem radial inneren Abschnitt der axial rückwärtigen Oberfläche gebildet ist. Eine rückwärtige ringförmige Wand 55a der Ringnut 55 verläuft schräg nach innen (nach links in Figur 2) in einem Winkel, der im allgemeinen dem Winkel der ringförmigen angeschrägten Oberfläche 56a des Springringes 56 derart entspricht, daß der Sprengring 56 gleitend in die Nut 55 gepaßt werden kann und darin gehalten werden kann. Der radial äußere Abschnitt des Sprengringes 56 erstreckt nach außerhalb von der Nut 55 und berührt den dünnen Plattenabschnitt 502 des Ausgleichsgewichtsringes 500. Der dünne Plattenabschnitt 502 des Ausgleichsgewichtsringes 500 wird zwischen dem Sprengring 56 und der ringförmigen Schulter 541 gehalten. Daher wird der Ausgleichsgewichtsring 500 auf der Nabe 54 zurückgehalten.
• Wenn jedoch der Kompressor unter ungewöhnlichen oder extremen Bedingungen tätig ist, wenn zum Beispiel die Drehzahl des Kompressors extrem hoch ist, wenn die Drehzahl des Kompressors plötzlich erhöht wird oder wenn Kühlmittel in dem flüssigen Zustand in dem Kompressor vorhanden ist, wird eine extrem große Kraft erzeugt, die dazu neigt, den Sprengring 46 in die radial äußere Richtung zu expandieren. Als Resultat kann der Sprengring 56 aus der Nut 55 gleiten und den Kontakt mit dem Ausgleichsgewichtsring 500 verlieren. Ohne den zurückhaltenden Kontakt des Sprengringes 56 gleitet der Ausgleichsgewichtsring 500 von der Nabe 54 und beschädigt innere Elemente des Kompressors. Eine Lösung dieses Problemes unter Benutzung eines zweiten ringförmigen Teiles, das um den Sprengring zum Zurückhalten des Sprengringes an seiner Stelle vorgesehen ist, ist in der veröffentlichten Stammanmeldung EP-A-0 366 349 beansprucht.
• Die US-A-4 073 603 offenbart einen Schiefscheibenkühlkompressor mit einem einen Zylinderblock einschließenden Kompressorgehäuse, wobei der Zylinderblock aufweist eine Mehrzahl von umfangsmaßig vorgesehenen Zylindern, eine in dem Zylinderblock an einer Stelle vor den Zylindern eingeschlossene Kurbelkammer, wobei das Kompressorgehäuse darin gebildete Ansaugkammer und Auslaßkammer enthält, einen gleitend verschiebbar in jedem der Zylinder eingepaßten Kolben, einen mit den Kolben verbundenen Antriebsmechanismus zum Hin- und Herbewegen der Kolben in den Zylindern, wobei der Antriebsmechanismus eine drehbar in dem Gehäuse gelagerte Antriebswelle enthält, der Antriebsmechanismus weiter Verbindungsmittel enthält zum Verbinden der Antriebswelle mit den Kolben derart, daß die Rotationsbewegung der Antriebswelle in Hin- und Herbewegung der Kolben in den Zylindern umgewandelt wird, das Verbindungsmittel eine auf der Antriebswelle vorgesehene Schiefscheibe mit einer in einem Neigungswinkel relativ zu der Antriebswelle vorgesehenen Oberfläche, die Schiefscheibe eine Nabe aufweist, ein ringförmiges Ausgleichsgewicht, das um die Nabe vorgesehen ist, wobei das ringförmige Ausgleichsgewicht einen dünnen Plattenbereich enthält, der einen vertieften Abschnitt definiert, ein Rückhaltemittel mit einer auf der Nabe gebildeten Ringnut und einem sowohl in der Ringnut als auch in dem vertieften Abschnitt gebildeten Ringteil, wobei das Ringteil in Kontakt mit dem Ausgleichsgewicht steht zum Zurückhalten des Ausgleichsgewichtes auf der Nabe der Schiefscheibe; und gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein solcher Kompressor dadurch gekennzeichnet, daß ein radial innerer Abschnitt des Ringteiles durch Verstemmen fest in der Ringnut vorgesehen ist.
• In den begleitenden Zeichnungen:
• Figur 1 zeigt eine vertikale Längsschnittansicht eines Schiefscheibenkühlkompressors gemäß dem Stand der Technik.
• Figur 2 zeigt eine vergrößerte Teilschnittansicht des in Figur 1 gezeigten Kompressors mit dem Ausgleichsgewichtsring und Rückhaltemechanismus.
• Figur 3 zeigt eine vertikale Längsschnittansicht eines Schiefscheibenkühlkompressors gemäß der Stammanmeldung, die hier für Hintergrundinformationen enthalten ist.
• Figuren 4(a) bzw. 4(b) zeigen eine vergrößerte Teilschnittansicht vor und nach der Bildung eines Rückhaltemechanismus für einen Schiefscheibenkühlkompressor gemäß der vorliegenden Erfindung.
• In Figuren 3 bis 4 sind identische Bezugszeichen zum Bezeichnen von Elementen benutzt, die identisch zu den ähnlich numerierten Elementen sind, die in den Figuren 1 und 2 vom Stand der Technik gezeigt sind. Zusätzlich obwohl ein Kompressor 10 gezeigt und beschrieben ist in Bezug auf die Figuren 3 bis 4 als ein Taumelscheibenkompressor, ist die Erfindung darauf nicht beschränkt und sie ist anwendbar auf jede Art von Schiefscheibenkompressor einschließlich sowohl Kompressoren von fester als auch variabler Kapazität von Taumelscheiben- oder Schrägscheibentyp. Weiterhin wird in der folgenden Beschreibung die linke Seite der Figur 3 als die Frontseite oder vordere Seite bezeichnet, und die rechte Seite wird als die Rückseite bezeichnet. Die verbleibenden Figuren zeigen Ansichten, die ungefähr um 90º verschoben sind. Der Ausdruck "axial" bezieht sich auf eine Richtung parallel zu der Längsachse der Antriebswelle, und der Ausdruck "radial" bezieht sich auf die senkrechte Richtung. Natürlich werden alle Richtungsangaben zum Erleichtern der Beschreibung gegeben, und sie dienen nicht zum Beschränken der Erfindung auf irgendeine Weise.
• Es wird Bezug genommen auf Figur 3, die Konstruktion des Schiefscheibenkompressors 10 gemäß der Erfindung der Stammanmeldung ist gezeigt. Der Kompressor 10 enthält eine zylindrische Gehäuseanordnung mit einem Zylinderblock 21 einer an einem Ende des Zylinderblockes 21 vorgesehenen vorderen Endplatte 23, eine zwischen dem Zylinderblock 21 und der vorderen Endplatte 23 gebildete Kurbelkammer 22 und einer an dem gegenüberliegenden Ende des Zylinderblockes 21 vorgesehene hintere Endplatte 24. Die vordere Endplatte 23 ist auf dem offenen vorderen Ende des Zylinderblockes 21 durch eine Mehrzahl von Schrauben 101 zum Einschließen der Kurbelkammer 22 darin angebracht. Die hintere Endplatte 24 ist auf dem Zylinderblock 21 an seinem gegenüberliegenden Ende durch eine Mehrzahl von Schrauben 102 angebracht. Eine Ventilplatte 25 ist zwischen der hinteren Endplatte 24 und dem Zylinderblock 21 angeordnet. Eine Öffnung 231 ist zentral in der vorderen Endplatte 23 gebildet. Eine Antriebswelle 26 ist durch ein in der Öffnung 231 vorgesehenes Lager 30 gelagert. Eine Zentralbohrung 210 erstreckt sich durch den Zylinderblock 21 zu einer hinteren Endoberfläche. Der innere (hintere) Endabschnitt der Antriebswelle 26 ist drehbar durch ein in der Zentralbohrung 210 des Zylinderblockes 21 vorgesehenes Lager 31 gelagert. Ein Ventilsteuermechanismus 19 ist in der Bohrung 210 hinter der Antriebswelle 26 vorgesehen. Ein Nockenrotor 40 ist auf der Antriebswelle 26 durch ein Stiftteil 261 befestigt und dreht sich mit der Welle 26. Ein Drucknadellager 32 ist zwischen der axialen inneren (hinteren) Endoberfläche der vorderen Endplatte 23 und der benachbarten vorderen axialen Endoberfläche des Nockenrotors 40 vorgesehen. Der Nockenrotor 40 enthält einen Arm 41 mit einem sich davon erstrekkenden Stiftteil 42. Eine Schiefscheibe 50 ist um die Antriebswelle 26 vorgesehen und enthält eine Öffnung 53, durch die die Antriebswelle 26 geht. Die Schiefscheibe 50 ist benachbart zu dem Nockenrotor 40 vorgesehen. Die Schiefscheibe 50 enthält einen Arm 51 mit einem Schlitz 52 und einen Nabe 54. Der Nockenrotor und die Schiefscheibe 50 sind durch das Stiftteil 42 verbunden, das in den Schlitz 52 zum erzeugen einer Schwenkverbindung eingeführt ist. Das Stiftteil 42 ist gleitend in dem Schlitz 52 zum Ermöglichen der Einstellung der Winkelposition der Schiefscheibe 50 in auf Bezug auf die Längsachse der Antriebswelle 26 verschiebbar. Eine Taumelscheibe 60 ist um die Nabe 54 der Schiefscheibe 50 durch Lager 61 und 62 so angebracht, daß die Schiefscheibe 50 in Bezug dazu drehbar ist. Die Rotationsbewegung der Schiefscheibe 50 bewirkt eine Nutationsbewegung der Taumelscheibe 60. Ein gabelförmiges Gleitstück 63 ist an dem äußeren Umfangsende der Taumelscheibe 60 angebracht und gleitend auf einer Gleitschiene 64 angebracht, die zwischen der vorderen Endplatte 23 und dem Zylinderblock 21 gehalten ist. Das gabelförmige Gleitstück 63 verhindert die Rotation der Taumelscheibe 60 und die Taumelscheibe 60 bewegt sich entlang der Schiene 64 hin und her, wenn sich der Nockenrotor 40 und die Schiefscheibe 50 drehen. Der Zylinderblock 21 enthält eine Mehrzahl von Umfangsmäßig angeordneten Zylinderkammern 70, in denen sich Kolben 71 hin- und herbewegen. Jeder Kolben 71 ist mit der Taumelscheibe 60 an einer Umfangsstelle durch eine entsprechende Verbindungsstange 72 verbunden. Die Nutationsbewegung der Taumelscheibe 60 bewirkt, daß sich die Kolben 71 in den Zylindern 70 zum Komprimieren von darin enthaltenem Kühlmittel hin- und herbewegen.
• Die hintere Endplatte 24 enthält eine umfangsmäßig angeordnete ringförmige Ansaugkammer 241 und eine zentral angeordnete Auslaßkammer 251. Die Ventilplatte 25 ist zwischen dem Zylinderblock und der hinteren Endplatte 24 angeordnet und enthält eine Mehrzahl von mit Ventilen versehenen Ansaugöffnungen 242, die die Ansaugkammer 241 mit entsprechenden Zylindern 70 verbinden. Die Ventilplatte 25 enthält ebenfalls eine Mehrzahl von mit Ventilen versehenen Auslaßöffnungen 252, die die Auslaßkammer 251 mit entsprechenden Zylindern 70 verbinden. Die Ansaugöffnungen 242 und die Auslaßöffnungen 252 sind mit geeigneten Blattventilen versehen, wie in der US-A-4 011 029 beschrieben ist. Die Ansaugkammer 241 enthält einen Einlaßabschnitt 241a, der mit einem Verdampfer des externen Kühlkreislaufes (nicht gezeigt) verbunden ist. Die Auslaßkammer 251 ist mit einem Auslaßabschnitt 251a versehen, der mit einem Kondensator des Kühlkreislaufes (nicht gezeigt) verbunden ist. Dichtungen 27 und 28 sind zwischen dem Zylinderblock 21 und der inneren Oberfläche der Ventilplatte 25 bzw. der äußeren Oberfläche der Ventilplatte 25 und der hinteren Endplatte 24 zum Abdichten der zueinandergehörigen Oberflächen des Zylinderblockes 21, der Ventilplatte 25 und der hinteren Endplatte 24 angeordnet.
• Ein Verbindungsweg 600 verbindet die Kurbelkammer 22 und die Ansaugkammer 241 und enthält die Zentralbohrung 210 und einen Durchgang 150. Der Ventilsteuermechanismus 19 steuert das Öffnen und Schließen des Verbindungsweges 600 zum Variieren der Kapazität des Kompressors, wie in der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung 01-142 276 offenbart ist. Während des Betriebes des Kompressors 10 wird die Antriebswelle 26 durch den Motor des Fahrzeuges über eine elektromagnetische Kupplung 300 gedreht. Der Nockenrotor 40 wird mit der Antriebswelle 26 gedreht, wodurch die Schiefscheibe 50 ebenfalls gedreht wird, was bewirkt, daß die Taumelscheibe 60 nutiert. Die Nutationsbewegung der Taumelscheibe 60 bewegt die Kolben 71 in ihren entsprechenden Zylindern 70 hin und her. Wenn sich die Kolben 71 hin- und herbewegen, fließt Kühlgas, das in die Ansaugkammer 241 durch den Einlaßabschnitt 241a eingeführt ist, in jeden Zylinder 70 durch die Ansaugöffnungen 242 und wird darin komprimiert. Das komprimierte Kühlgas wird in die Auslaßkammer 251 aus jedem Zylinder 70 durch die Auslaßöffnungen 252 ausgegeben, und von dort in den Kühlkreislauf durch den Auslaßabschnitt 251a. Die Kapazität des Kompressors 10 kann zum Aufrechterhalten eines konstanten Druckes in der Ansaugkammer 241 als Reaktion auf eine Änderung der Wärmebelastung des Verdampfers oder eine Änderung in der Drehzahl des Kompressors eingestellt werden. Die Kapazität des Kompressors wird durch Ändern des Winkels der Schiefscheibe relativ zu einer Ebene senkrecht zu der Achse der Antriebswelle eingestellt. Dieser Winkel hängt von dem Kurbelkammerdruck ab. Eine Zunahme des Kurbelkammerdruckes verringert den Neigungswinkel der Schiefscheibe und der Taumelscheibe, wodurch die Kapazität des Kompressors verringert wird. Eine Abnahme in dem Kurbelkammerdruck vergrößert den Winkel der Schiefscheibe und der Taumelscheibe und somit vergrößert die Kapazität des Kompressors. Bei dem in Figur 3 gezeigten Kompressor wirkt der variable Kapazitätsmechanismus 19 als Reaktion auf den Kurbelkammerdruck derart, daß der Arbeitspunkt gemäß dem Auslaßdruck modifiziert wird zum Steuern der Verbindung zwischen der Kurbel- und Ansaugkammer zum Einstellen des Kurbelkammerdruckes und dadurch Ändern des Neigungswinkels der Schiefscheibe 50 und Ändern der Betriebskapazität des Kompressors. Natürlich können andere Arten von variablen Verdrängungsmechanismen oder keiner überhaupt in Kompressoren gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
• Es wird Bezug genommen auf Figuren 4(a) bis 4(b), ein Rückhaltemechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung ist gezeigt. Ein Ausgleichsgewichtsring 500 enthält einen dünnen Plattenabschnitt 502. Eine Ringnut 55' ist umfangsmäßig in einem Abschnitt 54 a kleineren Durchmessers gebildet und enthält eine nach innen geneigte Wand 55a. Ein Rückhaltemechanismus 85 enthält ein Ringteil 851, das aus weichem Metall, zum Beispiel ungehärtetem Eisen gemacht ist und auf dem dünnen Plattenabschnitt 502 des Ausgleichsgewichtsringes 500 vorgesehen ist. Der radial innere Durchmesser des Ringteiles 851 ist geringfügig größer als der äußere Durchmesser des Abschnittes 54a kleineren Durchmessers der Nabe 54. Das Ringteil 851 ist mit der Nabe 54 an der Nut 55 verstemmt unter Anwendung eines Stemmwerkzeuges 200 und einer Schablone 250' mit einem ausgeschnittenen Bereich 250a ', wodurch bewirkt wird, daß sich das Ringteil 851 radial nach innen ausdehnt. Eine kleine Lücke kann in der radialen Richtung zwischen dem Ringteil 851 und dem Bereich 250a' vorgesehen sein, was eine minimale radiale auswärtige Ausdehnung ermöglichen würde. Als Resultat wird der radial innere Abschnitt des Ringteiles 851 fest in der Ringnut 55' zum sicheren zurückhalten des Ausgleichsgewichtsringes 500 auf der Nabe 54 befestigt. Da das Ringteil 851 in der Nut 55' verstemmt ist, unterliegt es im allgemeinen nicht einer radialen Ausdehnung unter extremen Betriebsbedingungen. Da die Notwendigkeit für einen Sprengring ausgeschlossen ist, bleibt das Ausgleichsgewicht 500 auf der Nabe 54, selbst wenn der Kompressor unter ungewöhnlichen Betriebsbedingungen tätig ist.
• Bei der in Figuren 4(a) bis 4(b) gezeigten Ausführungsform wird das Verstemmen vollständig um den inneren Umfang des Ringteiles oder dünnen Plattenabschnittes durchgeführt. Das Verstemmen braucht jedoch nur unterbrochen um den Umfang durchgeführt zu werden, das heißt, das Verstemmen kann an drei oder mehr Stellen um den Umfang in gleichen Winkelabständen ausgeführt zu werden.

Claims (7)

1. Schiefscheibenkühlkompressor (10), mit einem einen Zylinderblock (21) einschließenden Kompressorgehäuse (20), wobei der Zylinderblock aufweist

eine Mehrzahl von umfangsmäßig vorgesehenen Zylindern (70), eine in dem Zylinderblock (21) an einer Stelle vor den Zylindern eingeschlossene Kurbelkammer (22), wobei das Kompressorgehäuse (20) darin gebildete Ansaugkammer (241) und Auslaßkammer (251) enthält, einen gleitend verschiebbar in jedem der Zylinder (70) eingepaßten Kolben (71), einen mit den Kolben (71) verbundenen Antriebsmechanismus zum Hin- und Herbewegen der Kolben in den Zylindern (70), wobei der Antriebsmechanismus eine drehbar in dem Gehäuse (20) gelagerte Antriebswelle (26) enthält, der Antriebsmechanismus weiter Verbindungsmittel enthält zum Verbinden der Antriebswelle (26) mit den Kolben (71) derart, daß die Rotationsbewegung der Antriebswelle (26) in Hin- und Herbewegung der Kolben (71) in den Zylindern (70) umgewandelt wird, das Verbindungsmittel eine auf der Antriebswelle (26) vorgesehene Schiefscheibe (50) mit einer in einem Neigungswinkel relativ zu der Antriebswelle vorgesehene Oberfläche enthält, die Schiefscheibe (50) eine Nabe (54) aufweist, ein ringförmiges Ausgleichsgewicht (500), das um die Nabe (54) vorgesehen ist, wobei das ringförmige Ausgleichsgewicht (500) einen dünnen Plattenbereich (502) enthält, der einen vertieften Abschnitt definiert, ein Rückhaltemittel (85) mit einer auf der Nabe (54) gebildeten Ringnut (55') und einem sowohl in der Ringnut (55') als auch in dem vertieften Abschnitt gebildeten Ringteil (851), wobei das Ringteil (851) in Kontakt mit dem Ausgleichsgewicht (500) steht, zum zurückhalten des Ausgleichsgewichtes auf der Nabe (54) der Schiefscheibe (50);

dadurch gekennzeichnet, daß ein radial innerer Abschnitt des Ringteiles (851) durch Verstemmen fest in der Ringnut (55') vorgesehen ist.

2. Kompressor nach Anspruch 1, bei dem die Nabe 54 einen Abschnitt (54a) mit engem Durchmesser aufweist, der eine ringförmige Schulter 541 aufweist, wobei die erste Ringnut (55') in dem Abschnitt (54a) engen Durchmessers gebildet ist und der dünne Plattenabschnitt (502) auf der ringförmigen Schulter (541) um den Abschnitt (54a) engen Durchmessers vorgesehen ist.

3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Ringteil (851) ein weiches Metall aufweist.

4. Kompressor nach Anspruch 3, bei dem das weiche Metall ungehärtetes Eisen aufweist.

5. Kompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verbindungsmittel weiter eine um die Nabe (54) vorgesehene Taumelscheibe (60) aufweist, die Kolben (71) mit der Taumelscheibe (60) durch Verbindungsstangen (72) verbunden sind und die Schiefscheibe (50) mit der Antriebswelle (26) drehbar ist, wodurch Rotationsbewegung der Antriebswelle und der Schiefscheibe bewirkt, daß die Taumelscheibe nutiert und die Kolben (71) in den Zylindern hin- und herbewegt.

6. Kompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Ringteil (851) um den gesamten radial inneren Umfangsabschnitt davon verstemmt ist.

7. Kompressor nach Anspruch 1 bis 5, bei dem das Ringteil (851) an drei oder mehr Positionen, die in gleichen Winkelabständen voneinander angeordnet sind, um dem radial inneren Umfangsabschnitt davon verstemmt ist.