DE69626576T2

DE69626576T2 - Spiralverdichter und Herstellungsverfahren für ein Spiralelement

Info

Publication number: DE69626576T2
Application number: DE69626576T
Authority: DE
Inventors: Tetsuhiko Kariya-shi Fukanuma; Yasushi Kariya-shi Watanabe; Shinya Kariya-shi Yamamoto; Yuichi Kariya-City Tsumagari; Shigeki Kariya-City Iwanami
Original assignee: Toyota Industries Corp; Denso Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Denso Corp
Priority date: 1995-07-10
Filing date: 1996-07-10
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: EP0753667A3; US5920985A; DE69626576D1; EP0753667B1; US5711659A; EP0753667A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Endung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Scroll-Fluidmaschinen, einschließlich Scroll-Kältemittelverdichter oder -kompressoren, und betrifft im Besonderen ein Verfahren zum Herstellen eines beweglichen Spiralelementes, welches in der Scrollmaschine angeordnet ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Scroll-Fluidmaschinen sind aus US-A-4 824 345 bekannt. Ein Scroll-Kältemittelkompressor kann ein feststehendes Spiralelement und ein bewegliches Spiralelement aufweisen, wobei das bewegliche Spiralelement eine umlaufende Bewegung bezüglich des feststehenden Spiralelementes ausführt. Wie beispielhaft in 5 gezeigt, weist das bewegliche Spiralelement eine bewegliche Endplatte 90 in Gestalt einer flachen Scheibe auf, einen vorspringenden Teil 91, welcher von einer der einander gegenüberliegenden Endflächen der beweglichen Endplatte 90 axial vorsteht, und ein Spiralelement 92, welches von der anderen Endfläche in Axialrichtung vorspringt und sich spiralförmig um eine gegebene Achse vertikal zu der beweglichen Endplatte 90 erstreckt. Der vorspringende Teil 91 des beweglichen Spiralelementes ist zur Aufnahme einer Antriebskraft zum Bewirken der umlaufenden Bewegung vorgesehen.
Das feststehende Spiralelement weist eine scheibenartige feststehende Endplatte und ein feststehendes Spiralglied auf, welches von einer der Endflächen der feststehenden Endplatte in Axialrichtung vorspringt und sich spiralförmig um eine gegebene Achse vertikal zu der feststehenden Endplatte erstreckt.
Bei einem Scrollkompressor, welcher das obenerwähnte feststehende und bewegliche Spiralelement in einer Gehäuseanordnung aufweist, ist eine Antriebshülse (in 5 nicht gezeigt) in einer inneren Bohrung des vorspringenden Teils 91 über ein Lagerelement angeordnet, wobei die Antriebshülse durch ein exzentrisch mit einer rotierenden Antriebswelle des Kompressors verbundenes Antriebsstiftelement angetrieben wird. Die Antriebshülse bewegt sich also auf einer Umlaufbahn, um die umlaufende Bewegung des beweglichen Spiralelementes bezüglich des feststehenden Spiralelementes zu bewirken. Das bewegliche Spiralelement wird durch Rotationsverhinderungsmittel, welche zwischen die bewegliche Endplatte 90 und die Gehäuseanordnung geschaltet sind, an einer Rotation um die eigene Achse gehindert. Das bewegliche Spiralglied 92 des beweglichen Spiralelementes steht in konstantem kontaktlichen Eingriff mit dem feststehenden Spiralglied des feststehenden Spiralelementes, um so hierzwischen eine Mehrzahl von Kompressionskammern zu definieren, welche sich aufeinanderfolgend von dem Außenumfangsbereich des feststehenden Spiralelementes in Richtung des Zentrums der Spiralelemente des feststehenden und des beweglichen Spiralelementes bewegen. Während der Bewegung der Mehrzahl von Kompressionskammern in Richtung des Zentrums des feststehenden und beweglichen Spiralgliedes werden die Volumina der jeweiligen Kompressionskammern allmählich verkleinert, um das innerhalb der entsprechenden Kompressionskammern befindliche Kältemittelgas zu komprimieren.
Herkömmlich wird das bewegliche Spiralelement der Scroll-Fluidmaschine nach einem Verfahren hergestellt, wie es im Folgenden unter Bezugnahme auf die Darstellung von 6 beschrieben ist.
Wie in 6 dargestellt, wird ein Werkstück "W" mit einem im Wesentlichen zylinderförmigen Körper 80 und einem im Wesentlichen zylinderförmigen Vorsprung 81, welcher von einer der einander gegenüberliegenden Endflächen des zylinderförmigen Körpers 80 vorspringt, nach dem Sandgussverfahren hergestellt unter Verwendung einer Sandform, welche ein Paar von Formen aufweist, d. h. eine erste Form 85 zum Gießen des zylinderförmigen Körpers 80 und eine zweite Form 86 zum Gießen des zylinderförmigen Vorsprungs 81. Es wird nämlich ein Füllmaterial, bei dem es sich z. B. um ein geschmolzenes Metall handeln kann, in einen zwischen der ersten und der zweiten Sandform 85 und 86 bereitgestellten Hohlraum gegossen, um ein Gusserzeugnis "W" zu erhalten, wie in 7A gezeigt. Eine Teilungslinie "PL" der ersten und der zweiten Sandform 85 und 86 liegt im Wesentlichen in einer Ebene benachbart zu einer Endfläche 82a eines Endplatten-bildenden Teils 82 des zylinderförmigen Körpers 80.
Das nach dem Sandformgussverfahren erhaltene Gusserzeugnis "W" wird nachfolgend einem spanenden Metallbearbeitungsprozess unterworfen. Es wird nämlich das Erzeugnis "W" von einer Maschinenspannvorrichtung an einem Außenumfang des zylinderförmigen Körpers 80 festgehalten, wie durch die Pfeile C gezeigt, und einem spanenden Prozess unterworfen, um die Endfläche 82a des Endplatten-bildenden Teils 82 und einen Teil 82b des Außenumfangs des zylinderförmigen Körpers 80 fertigzubearbeiten, wie mit unterbrochenem Linienzug in 7A dargestellt. Ferner werden Außenflächen des zylinderförmigen Vorsprungs 81, einschließlich einer zylinderförmigen Außenfläche 81a, einer Endfläche 81b, einer inneren zylinderförmigen Fläche 81c und einer inneren Endfläche 81d spanend bearbeitet, wie mit unterbrochenem Linienzug in 7A gezeigt. Das spanend bearbeitete Produkt "W" ist in 7B gezeigt. Sodann wird das spanend bearbeitete Produkt "W" einer weiteren spanenden Bearbeitung unterworfen, um einen Spiralteil 83 innerhalb eines inneren Bereichs des zylinderförmigen Körpers 80 fertigzubearbeiten, wie durch unterbrochen Linien in 7B gezeigt. Bei der spanenden Bearbeitung des Spiralteils 83 wird das Produkt "W" durch die Maschinenspannvorrichtung an der zylinderförmigen Außenfläche 81a des zylinderförmigen Vorsprungs 81 gehalten, wie durch die Pfeile "C" gezeigt. Somit wird, wie in 5 gezeigt, ein Fertigfabrikat des beweglichen Spiralelementes erhalten, welches die bewegliche Endplatte 90, den vorspringenden Teil 91 und das bewegliche Spiralglied 92 aufweist. Schließlich wird ein spanender Bearbeitungsvorgang für eine Spitzendichtungsnut (in 5 nicht gezeigt) durchgeführt, um ein Endprodukt des beweglichen Spiralelementes zu erhalten.
Es sei angemerkt, dass eine andere Art von beweglichem Spiralelement für einen Scrollkompressor bekannt ist, wobei das bewegliche Element Stifte aufweist, mit denen eine Antriebshülse der Antriebswelle des Kompressors via Lager in Eingriff kommt, um eine umlaufende Bewegung des beweglichen Spiralelementes zu verursachen. Die Stifte der anderen Art von beweglichem Spiralelement sind an Stelle des vorspringenden Teils 91 des beweglichen Spiralelementes von 5 vorgesehen, wobei die andere Art von beweglichem Spiralelement nach einem Verfahren hergestellt werden kann, welches im Wesentlichen identisch mit dem unter Bezugnahme auf die 6, 7A und 7B beschriebenen Verfahren ist.
Nun wird jedoch bei dem oben beschriebenen konventionellen Verfahren zur Herstellung des beweglichen Spiralelementes für eine Scroll-Fluidmaschine ein Weg beschritten, der im spanenden Bearbeiten ganzer Außenflächen des Gusserzeugnisses "W" liegt. Somit muss ein Teil des beweglichen Spiralelementes, nämlich ein Antriebskraftaufnahmeteil des beweglichen Spiralelementes, in der Weise spanend bearbeitet werden, dass es eine vergrößerte Dicke aufweist, mit der eine mechanische Festigkeit erhalten werden kann, die der während des Betriebs des Scrollkompressors bereitgestellten Antriebskraft standhalten kann. Aus diesem Grund muss bei Scroll-Fluidmaschinen, einschließlich Scroll-Kältemittelkompressoren, das bewegliche Spiralelement eine große Wanddicke aufweisen, was dazu führt, dass Größe und Gewicht des Kompressors unangemessen groß ausfallen in Anbetracht der Tatsache, dass Kompressoren zum Einbau in Fahrzeugen leichtgewichtig sein sollten.
Wenn der Antriebskraftaufnahmeteil des beweglichen Spiralelementes aus dem im Vorstehenden erwähnten vorspringenden Teil 91 besteht, nimmt der Teil 91 – über ein Lager – eine Antriebskraft zum Bewirken einer umlaufenden Bewegung des beweglichen Spiralelementes auf, und dementsprechend muss der vorspringende Teil 91 eine Wanddicke aufweisen, die ausreichend ist, um geeignete mechanische Festigkeit zu zeigen. Wenn also der vorspringende Teil 91 des beweglichen Spiralelementes in seiner Wanddicke reduziert werden kann ohne Einbuße seiner mechanischen Festigkeit, dann lassen sich Größe und Gewicht des Scrollkompressors deutlich reduzieren, um einen Einbau des Verdichters in Fahrzeuge ohne Probleme zu ermöglichen.
Die vorliegenden Erfinder haben analytische Untersuchungen durchgeführt zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit eines beweglichen Spiralelementes, insbesondere des vorspringenden Teils desselben, bei gleichzeitiger deutlicher Reduzierung der Wanddicke des vorspringenden Teils. Im Ergebnis wurde gefunden, dass bei dem konventionellen Herstellungsverfahren für das bewegliche Spiralelement eine äußerste Schicht, d. h. ein schwarzer Belag des Gusserzeugnisses "W", durch die bzw. den das Erzeugnis "W" eine genügende mechanische Festigkeit aufweisen kann, durch spanendes Bearbeiten entfernt werden muss. Aus diesem Grund ist die mechanische Festigkeit des fertigen Produktes, d. h. des beweglichen Spiralelementes wie in 5 gezeigt, gemindert. Die Tatsache, dass die äußerste Schicht oder der schwarze Belag des Gusserzeugnisses "W" entfernt werden muss, ist auf folgende Ursache zurückzuführen: weil das Gusserzeugnis "W" mit dem zylinderförmigen Körper 80 und dem zylinderförmigen Vorsprung 81 durch die Verwendung der Sandformen 85 und 86 erhalten wird, deren Teilungslinie PL in der benachbart zur Endfläche 82a des Gusserzeugnisses "W" befindlichen Ebene liegt, gestaltet es sich schwierig, einen koaxialen Zustand zwischen dem Zentrum "0₁" des zylinderförmigen Körpers 80 und dem Zentrum "0₂" des zylinderförmigen Vor sprungs 81 des Gusserzeugnisses "W" zu erhalten. Aus diesem Grund war bislang der spanende Bearbeitungsprozess zum Herstellen des koaxialen Zustandes unabdingbar, damit ein genaues bewegliches Spiralelement erhalten werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt also in der Bereitstellung eines verbesserten Verfahrens zum Herstellen eines beweglichen Spiralelementes für eine Scroll-Fluidmaschine, um dadurch eine Wanddicke eines vorspringenden Bereichs desselben zu vermindern, ohne dies mit Verlust an mechanischer Festigkeit des vorspringenden Teils erkaufen zu müssen.
Um die obenerwähnte Aufgabe zu erfüllen, haben die Erfinder weitere Untersuchungen durchgeführt, um ein Fertigfabrikat des beweglichen Spiralelementes zu erhalten, welches mindestens einen Kraftaufnahmeteil aufweist, d. h. einen vorspringenden Teil, an dessen Außenseite ein schwarzer Belag verbleibt, dessen Zentrum aber dennoch koaxial mit dem Zentrum der beweglichen Endplatte und des Spiralgliedes ist. In der Folge wurde gefunden, dass, wenn eine Teilungslinie "PL" der Sandform verschoben wird, so dass sie in einer Ebene liegt, die von der benachbart zu der Endfläche des Gusserzeugnisses eines beweglichen Spiralelementes angeordneten Ebene verschieden ist, mindestens an dem vorspringenden Teil des beweglichen Spiralelementes der schwarze Belag an dessen äußerstem Umfang bestehen bleiben kann und dennoch ein koaxialer Zustand zwischen dem vorspringenden Teil und der Endplatte und dem Spiralglied des beweglichen Spiralelementes erhalten werden kann.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Herstellen eines beweglichen Spiralelementes, welches in einer Scroll-Fluidmaschine anordenbar ist. Das Verfahren zur Herstellung des Spiralelementes umfasst einen Formgussprozess zum Formen eines integral geformten Gusserzeugnisses durch die Verwendung eines Paares von Gieß formen, wobei das integral geformte Gusserzeugnis aufweist: einen Körperteil mit einander gegenüberliegenden Endflächen und Endplatten-bildende und Spiralglied-bildende Teile, welche sich zwischen den einander gegenüberliegenden Endflächen erstrecken, um eine bewegliche Endplatte und ein Spiralglied des beweglichen Spiralelementes zu bilden, und einen zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teil, welcher von einer der einander gegenüberliegenden Endflächen des Körperteils integral geformt vorspringt, um einen Antriebskraftaufnahmeteil zu bilden.
Das Verfahren zum Herstellen des Spiralelementes umfasst ferner einen Bearbeitungsprozess zum Bearbeiten des Endplatten-bildendes Teil des Körperteils des integral geformten Gusserzeugnisses, um eine scheibenartige Endplatte des beweglichen Spiralelementes zu erhalten, ferner das Bearbeiten des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils, um den Antriebskraftaufnahmeteil zu erhalten, welcher von einer Endfläche der scheibenartigen Endplatte vorspringt und über ein Lager eine Antriebskraft zum Bewirken einer umlaufenden Bewegung des beweglichen Spiralelementes aufnimmt, und ferner Bearbeiten des Spiralglied-bildenden Teils des Körperteils, um das Spiralglied zu erhalten, welches von der gegenüberliegenden Endfläche der scheibenartigen Endplatte in Axialrichtung vorspringt.
Das Verfahren zur Herstellung eines beweglichen Spiralelementes umfasst den Schritt des Verwendens ein und derselben Gießform von dem Paar von Gießformen zum gleichzeitigen Erhalt von sowohl dem Endplatten-bildenden Teil des Körperteils, welcher die scheibenartige Endplatte bildet, wie auch dem zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teil, wobei dem zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teil ein Außendurchmesser gestattet wird, dessen Maßtoleranz auf einen gewünschten Toleranzbereich begrenzt ist.
Das Verfahren zur Herstellung eines beweglichen Spiralelementes umfasst ferner den Prozess:
einen ersten Bearbeitungsprozess zum spanenden Bearbeiten eines Außenumfangs des Endplatten-bildenden Teils des Körperteils und des Spiralgliedbildenden Teils des Körperteils durch Halten eines Außenumfangs des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils des Gusserzeugnisses; und
einen zweiten Bearbeitungsprozess zum spanenden Bearbeiten des einen Endes der einander gegenüberliegenden Enden des Endplatten-bildenden Teils des Körperteils und einer Außenfläche des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils mit Ausnahme des Umfangs des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils durch Halten des Außenumfangs des Endplatten-bildenden Teils oder des Spiralglied-bildenden Teils des Körperteils nach dem ersten Bearbeitungsprozess.
Bevorzugt wird der zweite Bearbeitungsprozess durchgeführt durch Halten des Spiralelement-bildenden Teils mit einer Maschinenspannvorrichtung nach dem ersten Bearbeitungsprozess.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung des beweglichen Spiralelementes kann infolge der Verwendung ein und derselben Gießform zum gleichzeitigen Erhalt von sowohl dem Endplatten-bildenden Teil des Körperteils, welcher die scheibenartige Endplatte bildet, wie auch dem zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teil eine Teilungslinie des Paares von Gießformen in einer Ebene liegen, welche sich durch einen Teil des Körperteils des Gusserzeugnisses erstreckt. Folglich können der Körperteil und der zylinder- oder säulenförmige vorspringende Teil des Gusserzeugnisses eine gemeinsame Mittelachse aufweisen. Es können nämlich der Körperteil und der zylinder- oder säulenförmige vorspringende Teil koaxial sein, wenn beide Teile gegossen werden. Aus diesem Grund ist es möglich, die Maßtoleranz des Außendurchmessers des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils auf den gewünschten Toleranzbereich zu begrenzen. Der Außenumfang des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils wird zum Halten des gegossenen Produktes verwendet, um dabei den ersten Bearbeitungsprozess zum spanen den Bearbeiten des Außenumfangs des Endplatten-bildenden Teils und des Spiralglied-bildenden Teils des Körperteils durchzuführen. Damit ist eine präzise Bearbeitung des Außenumfangs der beweglichen Endplatte und des Spiralgliedes des beweglichen Scrollelementes ermöglicht.
In dem zweiten Bearbeitungsprozess können die Endfläche der beweglichen Endplatte und der Antriebskraftaufnahmeteil des beweglichen Spiralelementes bearbeitet werden. Hierbei wird beim Durchführen des zweiten Bearbeitungsprozesses durch Halten des Spiralglied-bildenden Teils des Gusserzeugnisses der Antriebskraftaufnahmeteil in Bezug zu dem Spiralglied bearbeitet, so dass eine gute Konzentrizität des Antriebskraftaufnahmeteils und des Spiralgliedes des beweglichen Spiralelementes hergestellt werden kann.
Das hergestellte bewegliche Spiralelement kann in der Form bereitgestellt werden, dass der Antriebskraftaufnahmeteil und die bewegliche Endplatte Außenumfangsflächen aufweisen, auf denen die äußerste Schicht des Gusserzeugnisses, d. h. der schwarze Belag, bestehen bleibt. Dementsprechend hat das hergestellte bewegliche Spiralelement eine ausreichende mechanische Festigkeit.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung des beweglichen Spiralelementes kann der Antriebskraftaufnahmeteil des beweglichen Spiralelementes als ein vorspringender Teil gebildet werden, der von einer Endfläche der beweglichen Endplatte in Axialrichtung vorspringt und eine innere zylinderförmige Fläche aufweist, in die ein Lagerelement eingefügt ist. Der vorspringende Teil kann eine ausreichende mechanische Festigkeit zeigen, selbst wenn seine Wanddicke klein ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zur Herstellung eines beweglichen Spiralelementes, welches in einer Scroll-Fluidmaschine anordenbar ist. Das Verfahren zum Herstellen des Spiralelementes umfasst einen Formgießprozess zum Bilden eines integral geformten Gusserzeugnisses durch Verwendung eines Paares von Gießformen, wobei das integral geformte Gusserzeugnis umfasst: einen Körperteil mit einander gegenüberliegenden Endflächen und Endplatten-bildenden und Spiralglied-bildenden Teilen, welche sich zwischen den einander gegenüberliegenden Enden erstrecken, um eine bewegliche Endplatte und ein Spiralglied des beweglichen Spiralelementes zu bilden, und einen zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teil, welcher von einer der einander gegenüberliegenden Endflächen des Körperteils integral geformt vorspringt, um einen Antriebskraftaufnahmeteil zu bilden.
Das Verfahren zum Herstellen des Spiralelementes umfasst ferner einen Bearbeitungsprozess zum Bearbeiten des Endplatten-bildenden Teils des Körperteils des integral geformten Gusserzeugnisses, um eine scheibenartige Endplatte des beweglichen Spiralelementes zu erhalten, ferner Bearbeiten des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils, um den Antriebskraftaufnahmeteil zu erhalten, welcher von einer Endfläche der scheibenartigen Endplatte vorspringt und über ein Lager eine Antriebskraft zum Bewirken einer umlaufenden Bewegung des beweglichen Spiralelementes aufnimmt, und ferner Bearbeiten des Spiralglied-bildenden Teils des Körperteils, um das Spiralglied zu erhalten, welches von der gegenüberliegenden Endfläche der scheibenartigen Endplatte in Axialrichtung vorspringt.
Das Verfahren zur Herstellung eines beweglichen Spiralelementes ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gießprozess umfasst: Verwenden ein und derselben Gießform von dem Paar von Gießformen zum gleichzeitigen Erhalt von sowohl dem Endplatten-bildenden Teil des Körperteils, welcher die scheibenartige Endplatte bildet, wie auch dem zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teil, wobei dem zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teil und dem Endplatten-bildenden Teil des Körperteils jeweils ein Außendurchmesser gestattet wird, dessen jeweilige Maßtoleranz auf einen gewünschten Toleranzbereich begrenzt ist.
Das Verfahren zum Herstellen eines beweglichen Spiralelementes ist ferner dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsprozess umfasst:
einen ersten Bearbeitungsprozess zum spanenden Bearbeiten des Spiralgliedbildenden Teils des Körperteils durch Halten eines Außenumfanges des Endplatten-bildenden Teils des Gusserzeugnisses oder eines Außenumfanges des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils des Gusserzeugnisses; und
einen zweiten Bearbeitungsprozess zum spanenden Bearbeiten von einem Ende der einander gegenüberliegenden Enden des Endplatten-bildenden Teils des Körperteils und Außenflächen des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils mit Ausnahme des Außenumfangs des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils durch Halten des Außenumfanges des Endplattenbildenden Teils oder Spiralglied-bildenden Teils des Körperteils nach dem ersten Bearbeitungsprozess.
Bevorzugt wird bei dem zweiten Bearbeitungsprozess des Bearbeitungsprozesses der Spiralglied-bildende Teil nach dem ersten Bearbeitungsprozess mit einer Maschinenspannvorrichtung gehalten.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung des beweglichen Spiralelementes kann infolge der Verwendung ein und derselben Gießform zum gleichzeitigen Erhalt von sowohl dem Endplatten-bildenden Teil des Körperteils, welcher die scheibenartige Endplatte bildet, wie auch dem zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teil eine Teilungslinie des Paares von Gießformen in einer Ebene liegen, welche sich durch einen Teil des Körperteils des Gusserzeugnisses erstreckt. Der Körperteil und der zylinder- oder säulenförmige vorspringende Teil des Gusserzeugnisses haben also eine gemeinsame Mittelachse. Es können nämlich der Körperteil und der zylinder- oder säulenförmige vorspringende Teil koaxial sein, wenn beide Teile gegossen werden. Aus diesem Grund ist es möglich, die Maßtoleranz des Außendurchmessers des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils und des Endplatten-bil denden Teils der Körperteils auf den jeweils gewünschten Toleranzbereich zu begrenzen.
Hierbei wird beim Durchführen des zweiten Bearbeitungsprozesses durch Halten des Spiralglied-bildenden Teils des Körperteils nach dem ersten Bearbeitungsprozess der Antriebskraftaufnahmeteil des beweglichen Spiralelementes direkt in Bezug zu dem beweglichen Spiralglied des beweglichen Spiralelementes bearbeitet. Die Konzentrizität des Antriebskraftaufnahmeteils und des Spiralgliedes des beweglichen Spiralelementes kann also gut sein.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zum Herstellen des beweglichen Spiralelementes gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Antriebskraftaufnahmeteil des beweglichen Spiralelementes als ein vorspringender Teil gebildet werden, welcher von einer Endfläche der beweglichen Endplatte in Axialrichtung vorspringt und eine innere zylinderförmige Fläche aufweist, in die ein Lagerelement eingefügt ist. Der vorspringende Teil kann eine ausreichende mechanische Festigkeit zeigen, selbst wenn seine Wanddicke klein ist.
Die vorstehenden Verfahren ermöglichen die Herstellung eines mechanisch stabilen beweglichen Spiralelementes für eine Scroll-Fluidmaschine, welches eine kleine Wanddicke an seinem vorspringenden Teil, der eine Antriebskraft zum Bewirken einer umlaufenden Bewegung des Spiralelementes aufnimmt, aufweist und dementsprechend gegenüber dem herkömmlichen beweglichen Spiralelement für Scroll-Fluidmaschinen eine verminderte Größe und ein vermindertes Gewicht aufweist.
Das in Einklang mit den erwähnten Verfahren hergestellte bewegliche Spiralelement ist für eine Anordnung in einem Scrollkompressor geeignet und weist eine scheibenartige Endplatte auf mit einander gegenüberliegenden Endflächen, einen Antriebskraftaufnahmeteil, welcher von einer der einander gegenüberliegenden Enden der Endplatte in Axialrichtung vorspringt und eine Antriebskraft zum Bewirken einer umlaufenden Bewegung des beweglichen Spi ralelementes aufnimmt, und einen Spiralteil, welcher von der anderen der einander gegenüberliegenden Endflächen in Axialrichtung vorspringt, wobei das bewegliche Spiralelement hergestellt wird durch Anwenden eines vorbestimmten Maßes an spanender Bearbeitung auf ein unvollständiges Guss- oder Schmiedefabrikat des beweglichen Spiralelementes. Das bewegliche Spiralelement weist einen Antriebskraftaufnahmeteil auf mit einer Außenfläche, auf welcher eine unbearbeitete äußerste Schicht des unvollständigen Guss- oder Schmiedefabrikates des beweglichen Spiralelementes bestehen bleibt, ohne der spanenden Bearbeitung unterworfen zu werden.
Durch die verbleibende unbearbeitete äußerste Schicht des Antriebskraftaufnahmeteils des beweglichen Spiralelementes kann der Antriebskraftaufnahmeteil eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen, selbst wenn der Antriebskraftaufnahmeteil eine verminderte Wandstärke aufweist.
Die scheibenartige Endplatte des beweglichen Spiralelementes kann einen Außenumfang aufweisen, auf welchem eine äußerste unbearbeitete Schicht auf dem unvollständigen Guss- oder Schmiedefabrikat bestehen bleibt, ohne ein vorbestimmtes Maß an spanender Bearbeitung hierauf anzuwenden.
Die auf dem Außenumfang der scheibenartigen Endplatte verbleibende äußerste unbearbeitete Schicht erlaubt es, das bewegliche Spiralelement durch Anwenden eines vorbestimmten verminderten Maßes an Bearbeitung oder spanender Bearbeitung auf das unvollständige Fabrikat des beweglichen Spiralelementes herzustellen. Dadurch kann die Herstellung des beweglichen Spiralelementes erleichtert und vereinfacht werden.
Der Antriebskraftaufnahmeteil des beweglichen Spiralelementes kann ein vorspringender Teil mit einem zylinderförmigen Innenumfang sein, an den ein Lager angefügt ist.
Das Spiralglied des beweglichen Spiralelementes wird verwendet, um z. B. eine Mehrzahl von Kompressionskammern eines Scrollkompressors zu definieren.
Das Spiralglied muss also so ausgebildet werden, dass ein Wandbereich sich genau entlang der Evolventenkurve erstreckt. Ferner müssen Außenflächen des beweglichen Spiralelementes mit Ausnahme des Außenumfangs des Antriebskraftaufnahmeteils, namentlich die Endfläche des Antriebskraftaufnahmeteils, der Innenumfang des vorspringenden Teils und die Endfläche der beweglichen Endplatte des beweglichen Spiralelementes präzise gebildet werden. Dies begründet sich darin, dass diese Außenflächen sehr wichtig sind zum Realisieren eines grundlegenden Arbeitsvorgangs der Scroll-Fluidmaschine, z. B. eines Kompressionsvorgangs des Scrollkompressors. Aus diesem Grund müssen die obengenannten Außenflächen des beweglichen Spiralelementes mit Ausnahme des Außenumfangs des Antriebskraftaufnahmeteils einem präzisen Bearbeitungsvorgang unterworfen werden, welcher auf das gegossene oder geschmiedete Erzeugnis während des Verfahrens zur Herstellung des beweglichen Spiralelementes angewendet wird.
Andererseits ist der Antriebskraftaufnahmeteil oder der vorspringende Teil ausreichend stabil, um mit dem zylinderförmigen Innenumfang ausgestattet zu werden, an den ein Lagerelement zum Übertragen der Antriebskraft zum Bewirken der umlaufenden Bewegung des beweglichen Spiralelementes angefügt werden kann. Ferner kann der Außenumfang des Antriebskraftaufnahmeteils ausreichend stabil sein, um eine mechanische Störbeeinflussung verschiedener Elemente der Scroll-Fluidmaschine vermeiden zu können, und dementsprechend muß der Außenumfang des Antriebskraftaufnahmeteils nicht sehr präzise durch Bearbeitung gebildet werden. Die unbearbeitete Schicht des gegossenen oder geschmiedeten Erzeugnisses kann also bestehen bleiben, ohne bearbeitet zu werden.
Ferner muss der Außenumfang der beweglichen Endplatte des beweglichen Spiralelementes nicht präzise bearbeitet werden, wenn der Außenumfang der Endplatte innerhalb einer gegebenen Maßtoleranz gebildet wird, so dass die bewegliche Endplatte an einer störenden mechanischen Beeinflussung ver schiedener Elemente der Scroll-Fluidmaschine während des Betriebes der Scroll-Fluidmaschine gehindert ist.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die obengenannten und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit der beigefügten zeichnerischen Darstellung; in der Zeichnung zeigen:
1 ist eine querschnittliche Ansicht eines Paares von Sandformen, welche zur Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines beweglichen Spiralelementes für eine Scroll-Fluidmaschine verwendet werden, in Einklang mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2A und 2B sind querschnittliche Ansichten eines nach dem Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten beweglichen Spiralelementes, wobei ein Bearbeitungsprozess des Spiralelementes gezeigt ist;
3 ist eine Längsschnittansicht eines Scrollkompressors, in dem ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestelltes Spiralelement angeordnet werden kann, wobei ein allgemeiner innerer Aufbau des Kompressors dargestellt ist;
4A und 4B sind querschnittliche Ansichten eines nach dem Verfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten Spiralelementes, wobei ein Bearbeitungsprozess des Spiralelementes gezeigt ist;
5 ist eine querschnittliche Ansicht eines beweglichen Spiralelementes nach Beendigung der Gieß- und Bearbeitungsherstellungsprozesse in Einklang mit der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine querschnittliche Ansicht eines Paares von Sandformen, welche für das herkömmliche Verfahren zur Herstellung eines beweglichen Spiralelementes verwendet werden; und
7A und 7B sind querschnittliche Ansichten eines nach dem konven tionellen Herstellungsverfahren hergestellten beweglichen Spiralelementes.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Beschreibung der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf die 1 bis 5.
Es versteht sich, dass gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Spiralelementes, welches in einer Scroll-Fluidmaschine anordenbar ist, einen Formgießprozess zum Herstellen eines Gießerzeugnisses als ein unvollständiges Fabrikat des beweglichen Spiralelementes und einen Bearbeitungsprozess zum Fertigstellen eines Fertigfabrikates des beweglichen Spiralelementes umfasst.
(Erste Ausführungsform)
Wie in 1 gezeigt, wird ein Paar Sandformen umfassend eine erste Sandform 87 und eine zweite Sandform 88 zum Durchführen eines Formgießvorgangs zur Herstellung eines integral geformten Gusserzeugnisses "W", von dem ein bewegliches Spiralelement 4 gebildet wird (siehe 3), verwendet.
Die erste Sandform 87 wird zum Gießen eines im Wesentlichen säulen- oder zylinderförmigen Körperteils 64 und die zweite Sandform 88 wird zum Gießen eines im Wesentlichen zylinderförmigen vorspringenden Teils 65, welcher von einem Ende des Körperteils 64 integral geformt vorspringt, verwendet.
Es wird nun auf die 1, 2A und 2B Bezug genommen, gemäß welchen zunächst ein geschmolzenes Füllmaterial, nämlich eine geschmolzene Aluminiumlegierung, in einen von der ersten und zweiten Sandform 87 und 88 gebildeten Hohlraum gegossen wird, um das Gusserzeugnis "W" zu erhalten, welches den Körperteil 64 und den vorspringenden Teil 65 aufweist. Hierbei werden ein Endplatten-bildender Teil 66 (2A) des Körperteils 64 und der vorspringende Teil 65 mit der gleichen Sandform gegossen, d. h. mit der zweiten Sandform 88. Somit liegt eine Teilungslinie "PL" der ersten und zweiten Sandform 87 und 88 in einer Ebene, welche sich durch einen Teil des Körperteils 64 erstreckt, und dementsprechend fällt das Zentrum 0₁ des Körperteils 64 mit dem Zentrum 0₂ des vorspringenden Teils 65 des integral geformten Gusserzeugnisses "W" zusammen. Aus der Sicht der mechanischen Festigkeit des beweglichen Spiralelementes 4 ist es daher möglich, den Außendurchmesser "d" des vorspringenden Teils 65 auf einen gewünschten Maßbereich mit einer vorgegeben Toleranz zu begrenzen.
Wenn das integral geformte Gusserzeugnis "W", welches ein unvollständiges Fabrikat des beweglichen Spiralelementes 4 darstellt, nach dem Sandformgussverfahren erhalten wird, wird das Erzeugnis "W" einem nachfolgenden Bearbeitungsprozess zugeführt.
Im Einzelnen wird in einem ersten Bearbeitungsprozess ein Außenumfang 65a des vorspringenden Teils 65 (ein Außenumfang 43a des vorspringenden Teils 43) mittels einer (nicht gezeigten) Maschinenspannvorrichtung gegriffen oder gehalten, wie mit den Pfeilen C angedeutet, während ein Außenumfang 66a des Endplatten-bildenden Teils 66 und eines Spiralglied-bildenden Teils 67 einem spanenden Bearbeitungsprozess unterworfen werden, wie durch unterbrochene Linien in 2A gezeigt. Wie in 2B gezeigt, wird also ein Außenumfang 41c einer beweglichen Endplatte 41 des beweglichen Spiralelementes 4 von dem Außenumfang 66a des Endplatten-bildenden Teils 66 gebildet, und ein Spiralglied 42 des beweglichen Spiralelementes 4 wird von dem Spiralglied-bildenden Teil 67 gebildet.
Anschließend wird ein zweiter Bearbeitungsprozess mit dem Gusserzeugnis "W" durchgeführt. Im Einzelnen wird der in dem beweglichen Spiralglied 42 gebildete Spiralglied-bildende Teil 67 mit Hilfe der Maschinenspannvorrichtung gegriffen oder gehalten, wie durch die Pfeile C gezeigt. Somit werden eine der einander gegenüberliegenden Endflächen des Endplatten-bildenden Teils 66, d. h. die Endfläche 66b, und eine Innenfläche des vorspringenden Teils 65 mit Ausnahme des Außenumfangs 65a, d. h. eine innere zylinderförmige Fläche 65c und eine innere Endfläche 65d des vorspringenden Teils 65, einem spanenden Bearbeitungsprozess unterworfen. Hierbei kann, falls bevorzugt, ein Außenumfang 66a des Endplatten-bildenden Teils 66 (ein Außenumfang 41c der beweglichen Endplatte 41) durch die Maschinenspannvorrichtung gegriffen werden, um die Endfläche 66b und die innere zylinderförmige Fläche 65c und die innere Endfläche 65d des vorspringenden Teils 65 spanend zu bearbeiten. Somit wird eine Endfläche 41b der beweglichen Endplatte 41 von der bearbeiteten Endfläche 66b des Endplatten-bildenden Teils 66 erhalten und ein vorspringender Teil 43 des beweglichen Spiralelementes 4 wird von der Endfläche 65b und Innenflächen des vorspringenden Teils 65 erhalten. Hierbei versteht es sich, dass der zweite Bearbeitungsprozess durchgeführt wird durch Halten des Spiralglied-bildenden Teils 67 nach dem ersten Bearbeitungsprozess. Der vorspringende Teil 43 wird also direkt mit Bezug zu dem beweglichen Spiralglied 42 spanend bearbeitet, um eine gute Konzentrizität des vorspringenden Teils 43 und des beweglichen Spiralgliedes 42 sicherzustellen.
Nach dem zweiten Bearbeitungsprozess werden Spitzendichtungsnuten (in den 2A und 2B nicht gezeigt) in die Enden des Spiralgliedes 42 gearbeitet, um die Herstellung des beweglichen Spiralelementes 4 zu komplettieren. Das komplettierte bewegliche Spiralelement 4 weist also eine äußerste Schicht, d. h. einen schwarzen Belag auf, welcher am Außenumfang 43a des vorspringenden Teils 43 bestehen bleibt. Dementsprechend kann die mechanische Festigkeit des beweglichen Spiralelementes 4 höher sein als die des beweglichen Spiralelementes, welches nach dem herkömmlichen Herstellungsverfahren erzeugt wird.
3 zeigt einen Scrollkompressor mit dem beweglichen Spiralelement 4, welches nach dem im Vorstehenden beschriebenen Herstellungsverfahren erzeugt wird.
Bei dem Scrollkompressor nach 3 steht das bewegliche Spiralelement 4 mit einem feststehenden Spiralelement 2 operativ in Eingriff, um eine Mehrzahl von Kompressionskammern 1 zu definieren. Das feststehende Spiralelement 2 weist eine scheibenartige feststehende Endplatte 21 auf, einen integral mit der feststehenden Endplatte 21 geformten äußeren Schalenteil 22 und ein feststehendes Spiralglied 23, welches sich entlang einer vorbestimmten Kurve, z. B. einer Evolventenkurve, erstreckt.
Das bewegliche Scheibenelement 4 weist die scheibenartige bewegliche Endplatte 41, das bewegliche Spiralglied 42, welches mit der beweglichen Endplatte 41 auf der Rückseite der Platte 41 integral geformt ist, so dass es sich entlang derselben Kurve wie das feststehende Spiralglied 23 erstreckt, und den mit der beweglichen Endplatte 41 auf der Vorderseite der Platte 41 integral geformten vorspringenden Teil 43 auf.
Ein vorderes Gehäuse 30 ist mit geeigneten Sicherungsmitteln, z. B. Schraubenbolzen, mit dem äußeren Schalenteil 22 des feststehenden Spiralelementes 2 über Dichtungselemente verbunden. In dem vorderen Gehäuse 30 ist eine Antriebswelle 33 über eine Wellendichtungseinrichtung 31 und ein primäres Wälzlager 32 drehbar gelagert. Die Antriebswelle 33 weist einen inneren Bereich großen Durchmessers mit einem inneren Ende, von dem eine Gleitfeder 34 vorsteht, auf. Die Gleitfeder 34 weist ein Gegengewicht 35 und ein daran angeordnetes Antriebshülsenglied 36 in Nebeneinanderstellung auf. An dem Antriebshülsenglied 36 ist der vorspringende Teil 43 der beweglichen Endplatte 41 des beweglichen Spiralelementes 4 über ein sekundäres Wälzlager 37 angeordnet.
Bewegliche Ringe 51 mit einer vorgegebenen Zahl von Rotationsverhinderungsstiften 51a sind zwischen dem vorderen Gehäuse 30 und der beweglichen Endplatte 41 des beweglichen Spiralelementes 4 angeordnet, so dass sie in Umfangsrichtung um das Zentrum des vorderen Gehäuses 30 herum voneinander beabstandet sind. Die beweglichen Ringe 51 und die rotationsverhindernden Stifte 51a wirken zusammen, um die bewegliche Endplatte 41 des beweglichen Spiralelementes 4 an einer Rotation um ihre eigene Achse zu hindern. Jeder bewegliche Ring 51 ist mit der vorgegebenen Zahl von axialen Stiften 51a in Eingriff, welche in Bohrungen 30a des vorderen Gehäuses 30 und in Bohrungen 41a der beweglichen Endplatte 41 über geeignete Auskleidungselemente, wie in 3 gezeigt, angeordnet sind. Der bewegliche Ring 51 und die Mehrzahl von Stiften 51a nehmen also die von der Antriebswelle 33 und der beweglichen Endplatte 41 per se auf sie ausgeübten Radialkräfte auf, wodurch sie als Rotationsverhinderungseinrichtung für die bewegliche Endplatte 41 während des Betriebs des Scrollkompressors fungieren.
Ein anderer beweglicher Ring 51 ohne Rotationsverhinderungsstifte 51a ist ebenfalls zwischen der beweglichen Endplatte 41 und dem vorderen Gehäuse 30 angeordnet und weist vordere und hintere Endflächen auf, welche in Kontakt mit dem vorderen Gehäuse 30 und der beweglichen Endplatte 41 gehalten werden, wie in einem unteren Teil von 3 gezeigt. Der andere bewegliche Ring 51 hat die Aufgabe, eine von der beweglichen Endplatte 41 des beweglichen Spiralelementes 4 auf ihn ausgeübte Axialkraft aufzunehmen.
Das vordere Gehäuse 30 ist mit einer Einlassöffnung (in 3 nicht gezeigt) versehen, welche mit einem externen Kältesystem in fluidischer Verbindung steht, z. B. einem Kältesystem für ein Fahrzeug. Die Einlassöffnung steht ferner mit den entsprechenden Kompressionskammern 1 über in den beweglichen Ringen 51 gebildete Öffnungen in Verbindung, wenn die entsprechenden Kammern 1 in eine Saugposition zum Ansaugen von Kältemittelgas bewegt werden.
Der Scrollkompressor weist ferner ein hinteres Gehäuse 38 auf, welches mit geeigneten Sicherungsmitteln an der feststehenden Endplatte 21 des feststehenden Spiralelementes 2 gesichert ist. Das hintere Gehäuse 38 definiert in sich eine Ausstoßkammer 39, welche mit einer mittig in der feststehenden Endplatte 21 des feststehenden Spiralelementes 2 gebildeten Ausstoßöffnung 24 über ein Ausstoßventil 39a und einen Ventilbegrenzer 39b in fluidischer Verbindung steht. Die Ausstoßkammer 39 steht ferner mit dem obengenannten externen Kältesystem über eine in dem hinteren Gehäuse 38 gebildete (in 3 nicht gezeigte) Auslassöffnung in fluidischer Verbindung.
Bei dem beschriebenen Scrollkompressor nach 3 ist eine Antriebswelle 33 via Übertragungsmittel, bei denen es sich z. B. eine Magnetkupplung handeln kann, mit einem Fahrzeugmotor verbunden. Dementsprechend wird die Antriebswelle 33 durch den Fahrzeugmotor zu einer Drehbewegung angetrieben. Somit läuft die direkt mit der Antriebswelle 33 verbundene Gleitfeder 34 exzentrisch um eine Drehachse der Antriebswelle 33 um.
Die exzentrische Rotation der Gleitfeder 34 bewegt folglich die daran angeordnete Antriebshülse 36, so dass die Antriebshülse 36 mit den beweglichen Stiften 51 und den Rotationsverhinderungsstiften 51a, welche in den Bohrungen 30a und 41a angeordnet sind, zusammenwirkt, um eine umlaufende Bewegung des beweglichen Spiralelementes 4 entlang einer vorgegebenen Umlaufbahn zu bewirken. Dementsprechend werden die jeweiligen Kompressionskammern 1, definiert durch die feststehende Endplatte 21 und das feststehende Spiralglied 23 des feststehenden Spiralelementes 2 und die bewegliche Endplatte 41 und das bewegliche Spiralglied 42 des beweglichen Spiralelementes 4, nacheinander zum Zentrum der miteinander in Eingriff stehenden feststehenden und beweglichen Spiralglieder 23 und 42 bewegt, während sich ihre jeweiligen Volumina verkleinern. Während der Bewegung der jeweiligen Kompressionskammern 1 wird das Kältemittel über die Einlassöffnung in die jeweiligen Kompressionskammern 1 gesaugt und anschließend infolge der Verkleinerung der Volumina der jeweiligen Kompressionskammern 1 komprimiert. Das verdichtete Kältemittel wird via Auslassöffnung 24 und Ausstoßventil 39a in die Ausstoßkammer 39 ausgestoßen.
Während des Kompressionsvorgangs des Scrollkompressors kann das nach dem Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform erzeugte bewegliche Spiralelement 4 eine ausreichende mechanische Festigkeit zeigen – und zwar selbst dann, wenn der vorspringende Teil 43 des beweglichen Spiralelementes 4 eine kleine Wanddicke aufweist – weil sein Außenumfang 43a eine darauf verbliebene äußerste Schicht aufweist, welche aus dem schwarzen Belag besteht, der während des Formgießverfahrens des Gusserzeugnisses "W" entsteht. Aus der kleinen Wanddicke des beweglichen Spiralelementes 4 wiederum folgt, dass Gesamtgröße und Gesamtgewicht des Scrollkompressors klein sein können. Dementsprechend lässt sich der Scrollkompressor leicht in einem Fahrzeugmotorraum anordnen.
Weiter: bei dem konventionellen Herstellungsverfahren für das bewegliche Spiralelement erlaubt der Bearbeitungsprozess nach dem Gießprozess nicht, dass eine äußerste Schicht, bestehend aus einer schwarzen Haut, auf irgendeinem Teil der Außenflächen des beweglichen Spiralelementes verbleibt. Wenn der Bearbeitungsprozess abgeschlossen ist, ist es deshalb unmöglich, verschiedene Abmessungen des beweglichen Spiralelementes mit Bezug zu der äußersten Schicht des Gusserzeugnisses "W" zu detektieren. Wenn also das bewegliche Spiralelement nach Beendigung des Bearbeitungsprozesses fehlerhafte Abmessungen aufweist, ist eine Detektion der Ursache der fehlerhaften Abmessungen des beweglichen Spiralelementes nicht durchführbar, so dass bei dem konventionellen Spiralelement die Produktionsausbeute vielfach niedrig ausfallen muss.
Demgegenüber bleibt bei dem beweglichen Spiralelement 4, welches nach den Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, eine äußerste Schicht, bestehend aus dem bei dem Formgießprozess entstehenden schwarzen Belag, auf dem Außenumfang 43a des Elementes 4 bestehen. Es ist also während des Fertigungsprozesses des beweglichen Spiralelementes 4 leicht möglich, die Ursache von potenziellen fehlerhaften Teilen des beweglichen Spiralelementes mit Bezug zu dem mit den schwarzen Belag bedeckten Außenumfang 43a zu detektieren. Dementsprechend kann die Produktionsausbeute des beweglichen Spiralelementes, welches nach dem Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, deutlich höher ausfallen.
Außerdem: weil zum Erhalt des nach dem Herstellungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellten beweglichen Spiralelementes nur ein Teil des Gusserzeugnisses "W" spanend bearbeitet werden muss, können die Fertigungskosten verringert und damit auch die Herstellungskosten für den Scrollkompressor gesenkt werden.
Die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden beschrieben.
(Zweite Ausführungsform)
Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform wird ein Paar Sandformen, umfassend eine erste Sandform 87 und eine zweite Sandform 88, wie in 1 gezeigt, zum Gießen eines integral geformten Gusserzeugnisses "W", von dem ein bewegliches Spiralelement 4 (siehe 3) gebildet wird, verwendet.
Die erste Sandform 87 wird zum Gießen eines im Wesentlichen säulen- oder zylinderförmigen Körperteils 68 des Gusserzeugnisses "W" verwendet, wie in 4A gezeigt, während die zweite Sandform 88 wird zum Gießen eines im Wesentlichen zylinderförmigen vorspringenden Teils 69 (4A), welcher von einem Ende des Körperteils 68 integral geformt vorspringt, verwendet wird.
Hierbei werden ein Endplatten-bildender Teil 70 (4A) des Körperteils 68 und der vorspringende Teil 69 mit der gleichen Sandform gegossen, d. h. der zweiten Sandform 88. Dementsprechend liegt eine Teilungslinie "PL" der ersten und zweiten Sandform 87 und 88 in einer Ebene, welche durch einen Bereich des Körperteils 68 verläuft, und somit fällt das Zentrum 01 des Körperteils 68 mit dem Zentrum 02 des vorspringenden Teils 69 des integral geformten Gusserzeugnisses "W" zusammen. Aus der Sicht der mechanischen Festigkeit des beweglichen Spiralelementes 4 ist deshalb möglich, den Außendurchmesser "D" des Endplatten-bildenden Teils 70 des Körperteils 68 bzw. den Außendurchmesser "d" des vorspringenden Teils 69 auf einen gewünschten Maßbereich mit einer vorgegebenen Toleranz zu begrenzen.
Wenn das integral geformte Gusserzeugnis "W", welches ein unvollständiges Fabrikat des beweglichen Spiralelementes 4 darstellt, nach dem Sandformgießverfahren erhalten wird, wird das Produkt "W" einem nachfolgenden Bearbeitungsprozess zugeführt.
Im Einzelnen wird in einem ersten Bearbeitungsprozess ein Außenumfang 69a des vorspringenden Teils 69 (ein Außenumfang 43a des vorspringenden Teils 43) des integral geformten Gusserzeugnisses "W" von der Maschinenspannvorrichtung gegriffen oder gehalten, wie durch die Pfeile C in 4A gezeigt, und ein Spiralglied-bildender Teil 71 des Körperteils 68 wird einem spanenden Bearbeitungsprozess unterworfen, wie durch den unterbrochenen Linienzug in 4A dargestellt. Alternativ kann ein Außenumfang 70a des Endplatten-bildenden Teils 70 (ein Außenumfang 41c der beweglichen Endplatte 41) des Körperteils 68 von der Maschinenspannvorrichtung gegriffen werden. So wird, wie in 4B gezeigt, ein Spiralglied 42 des beweglichen Spiralelementes 4 von dem Spiralglied-bildenden Teil 71 gebildet.
Anschließend wird ein zweiter Bearbeitungsprozess mit dem Gusserzeugnis "W" durchgeführt. Im Einzelnen wird der Spiralglied-bildende Teil 71, welcher in dem ersten Bearbeitungsprozess als das bewegliche Spiralglied 42 gebildet wurde, von der Maschinenspannvorrichtung gegriffen oder gehalten, wie durch die Pfeile C gezeigt. Somit werden eine der einander gegenüberliegenden Endflächen des Endplatten-bildenden Teils 70, d. h. die Endfläche 70b, und Außenflächen des vorspringenden Teils 69 mit Ausnahme eines Außenumfangs 69a des Teils 69, d. h. ein äußeres Ende 69b und Innenflächen (eine zylinderförmige Fläche 69c und eine innere Endfläche 69d des vorspringenden Teils 69) einem spanenden Bearbeitungsprozess unterworfen. Hierbei kann, falls bevorzugt, ein Außenumfang 70a des Endplatten-bildenden Teils 70 (ein Außenumfang 41c der beweglichen Endplatte 41) von der Maschinenspannvorrichtung gegriffen werden. Somit wird eine Endfläche 41b der beweglichen Endplatte 41 von der bearbeiteten Endfläche 70b des Endplatten-bildenden Teils 70 erhalten, und ein vorspringender Teil 43 des beweglichen Spiralelementes 4 wird von der Endfläche 69b und Innenflächen des vorspringenden Teils 69 erhalten. Wie erkennbar, wird der zweite Bearbeitungsprozess durchgeführt durch Halten des Spiralglied-bildenden Teils 71 nach dem ersten Bearbeitungsprozess. Der vorspringende Teil 43 wird also direkt in Bezug zu dem beweglichen Spiralglied 42 spanend bearbeitet, um eine hohe Konzentrizität des vorspringenden Teils 43 und des beweglichen Spiralgliedes 42 sicherzustellen.
Bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren für das bewegliche Spiralelement 4 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weisen der Außenumfang 43a des vorspringenden Teils 43 und der Außenumfang 41c der beweglichen Endplatte 41 eine äußerste Schicht auf, bestehend aus einem schwarzen Belag des integral geformten Gusserzeugnisses "W", welche während des ersten und zweiten Bearbeitungsprozesses keine spanende Bearbeitung erfährt.
Das nach dem Herstellungsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugte bewegliche Spiralelement 4 weist die äußer ste Schicht auf, welche aus dem im Formgießprozess entstehenden schwarzen Belag besteht und auf dem Außenumfang 43a des vorspringenden Teils 43 und dem Außenumfang 41c der beweglichen Endplatte 41 bestehen bleibt. Zum Erhalt des nach dem Herstellungsverfahren gemäß der zweiten Ausführungsform hergestellten beweglichen Spiralelementes 4 muss also nur ein Teil des Gusserzeugnisses "W" spanend bearbeitet werden, und Größe und Gewicht des beweglichen Spiralelementes 4 können ähnlich wie im Falle des nach dem Verfahren gemäß der ersten Ausführungsform hergestellten Spiralelementes 4 vermindert werden. Ferner können die Fertigungskosten reduziert und damit die Herstellungskosten für den Scrollkompressor gesenkt werden.
Falls gewünscht, kann das äußere Ende des vorspringenden Teils 69 ohne Bearbeitung bleiben, um so den schwarzen Belag, der während des Sandformgießprozesses entsteht, darauf zu belassen.
Es versteht sich, dass das beschriebene Verfahren zur Herstellung eines beweglichen Spiralelementes für einen Scrollkompressor gemäß der vorliegenden Erfindung äquivalent auch für die Herstellung eines beweglichen Spiralelementes, welches Antriebskraftaufnahmestifte anstelle des beschriebenen vorspringenden Teils 43 aufweist, Anwendung finden kann.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines beweglichen Spiralelementes (4), welches in einer Scroll-Fluidmaschine anordenbar ist, umfassend einen Formgießprozess zum Bilden eines integral geformten Gusserzeugnisses (W) durch Verwendung eines Paares von Gießformen (87, 88), wobei das integral geformte Gusserzeugnis (W) aufweist: einen Körperteil (64) mit einander gegenüberliegenden Endflächen und Endplattenbildenden und Spiralglied-bildenden Teilen (66, 67), welche sich zwischen den einander gegenüberliegenden Endflächen erstrecken, um eine bewegliche Endplatte (41) und ein Spiralglied (42) des beweglichen Spiralelementes (4) zu bilden, und einen zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teil (65), welcher von einer der einander gegenüberliegenden Endflächen des Körperteils (64) integral geformt vorspringt, um einen Antriebskraftaufnahmeteil (43) zu bilden, wobei das Verfahren ferner einen Bearbeitungsprozess umfasst zum 1. Bearbeiten des Endplatten-bildenden Teils (66) des Körperteils (64) des integral geformten Gusserzeugnisses (W) auf Erhalt einer scheibenartigen Endplatte (41) des beweglichen Spiralelementes (4), 2. Bearbeiten des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils (65) auf Erhalt des Antriebskraftaufnahmeteils (43), welcher von einer Endfläche der scheibenartigen Endplatte (41) vorspringt und über ein Lager (37) eine Antriebskraft zum Bewirken einer umlaufenden Bewegung des beweglichen Spiralelementes (4) aufnimmt, und 3. Bearbeiten des Spiralglied-bildenden Teils (67) des Körperteils (64) auf Erhalt des Spiralgliedes (42), welches von der gegenüberliegenden Endfläche der scheibenartigen Endplatte (41) des beweglichen Spiralelementes (4) axial vorspringt, wobei das Verfahren zur Herstellung eines beweglichen Spiralelementes den Schritt umfasst: Verwenden ein und derselben Gießform (88) von dem Paar von Gießformen (87, 88) zum gleichzeitigen Erhalt von sowohl dem Endplattenbildenden Teil (66) des Körperteils (64), welcher die scheibenartige Endplatte (41) bildet, wie auch dem zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teil (65), wobei dem zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teil (65) ein Außendurchmesser (d) gestattet wird, dessen Maßtoleranz auf einen gewünschten Toleranzbereich begrenzt ist; und wobei der Bearbeitungsprozess den Prozess umfasst: einen ersten Bearbeitungsprozess zum spanenden Bearbeiten eines Außenumfangs (66a) des Endplatten-bildenden Teils (66) des Körperteils (64) und des Spiralglied-bildenden Teils (67) des Körperteils (64) durch Halten eines Außenumfangs (65a) des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils (65) des Gusserzeugnisses (W); und einen zweiten Bearbeitungsprozess zum spanenden Bearbeiten des einen Endes (66b) der einander gegenüberliegenden Enden des Endplatten-bildenden Teils (66) des Körperteils (64) und einer Außenfläche (65c, 65d) des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils (65) mit Ausnahme des Außenumfangs (65a) des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils (65) durch Halten des Außenumfangs (66a) des Endplatten-bildenden Teils (66) oder des Spiralglied-bildenden Teils (67) des Körperteils (64) nach dem ersten Bearbeitungsprozess.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Bearbeitungsprozess durch Halten des Spiralglied-bildenden Teils (67) mit einer Maschinenspannvorrichtung nach dem ersten Bearbeitungsprozess durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Antriebskraftaufnahmeteil (43) des beweglichen Spiralelementes (4) einen vorspringenden Teil mit einem zylinderförmigen Innenumfang aufweist, auf dem ein Lager (37) angeordnet ist.
Verfahren zur Herstellung eines beweglichen Spiralelementes (4), welches in einer Scroll-Fluidmaschine anordenbar ist, umfassend einen Formgießprozess zum Bilden eines integral geformten Gusserzeugnisses (W) durch Verwendung eines Paares von Gießformen (87, 88), wobei das integral geformte Gusserzeugnis (W) aufweist: einen Körperteil (68) mit einander gegenüberliegenden Endflächen und Endplatten-bildenden und Spiralglied-bildenden Teilen (70, 71), welche sich zwischen den einander gegenüberliegenden Enden erstrecken, um eine bewegliche Endplatte (41) und ein Spiralglied (42) des beweglichen Spiralelementes (4) zu bilden, und einen zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teil (69), welcher von einer der einander gegenüberliegenden Endflächen des Körperteils (68) integral geformt vorspringt, um einen Antriebskraftaufnahmeteil (43) zu bilden, wobei das Verfahren ferner einen Bearbeitungsprozess umfasst zum 1. Bearbeiten des Endplatten-bildenden Teils (70) des Körperteils (68) des integral geformten Gusserzeugnisses (W) auf Erhalt einer scheibenartigen Endplatte (41) des beweglichen Spiralelementes (4), 2. Bearbeiten des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils (69) auf Erhalt des Antriebskraftaufnahmeteils (43), welcher von einer Endfläche der scheibenartigen Endplatte (41) vorspringt und über ein Lager (37) eine Antriebskraft zum Bewirken einer umlaufenden Bewegung des beweglichen Spiralelementes (4) aufnimmt, und 3. Bearbeiten des Spiralglied-bildenden Teils (71) des Körperteils (68) auf Erhalt des Spiralgliedes (42), welches von der gegenüberliegenden Endfläche der scheibenartigen Endplatte (41) axial vorspringt, wobei das Verfahren den Schritt umfasst: Verwenden ein und derselben Gießform (88) von dem Paar von Gießformen (87, 88) zum gleichzeitigen Erhalt von sowohl dem Endplattenbildenden Teil (70) des Körperteils (68), welcher die scheibenartige Endplatte (41) bildet, wie auch dem zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teil (69), wobei dem zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teil (69) und dem Endplatten-bildenden Teil (70) des Körperteils (68) jeweils ein Außendurchmesser (D, d) gestattet wird, des sen jeweilige Maßtoleranz auf einen gewünschten Toleranzbereich begrenzt ist; und wobei das Verfahren ferner den Prozess umfasst: einen ersten Bearbeitungsprozess zum spanenden Bearbeiten des Spiralglied-bildenden Teils (71) des Körperteils (68) durch Halten eines Außenumfangs des Endplatten-bildenden Teils (70) des Gusserzeugnisses (W) oder eines Außenumfangs (69a) des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils (69) des Gusserzeugnisses (W); und einen zweiten Bearbeitungsprozess zum spanenden Bearbeiten des einen Endes (70b) der einander gegenüberliegenden Enden des Endplatten-bildenden Teils (70) des Körperteils (68) und Außenflächen (69c, 69d) des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils (69) mit Ausnahme des Außenumfangs (69a) des zylinder- oder säulenförmigen vorspringenden Teils (69) durch Halten des Außenumfangs (70a) des Endplatten-bildenden Teils (70) oder des Spiralglied-bildenden Teils (71) des Körperteils (68) nach dem ersten Bearbeitungsprozess.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der zweite Bearbeitungsprozess durch Halten des Spiralglied-bildenden Teils (71) nach dem ersten Bearbeitungsprozess durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Antriebskraftaufnahmeteil des beweglichen Spiralelementes (4) einen vorspringenden Teil (43) mit einem zylinderförmigen Innenumfang aufweist, auf dem ein Lager (37) angeordnet ist.