EP1607630A1 - Hubkolbenkompressor - Google Patents

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EP1607630A1
EP1607630A1 EP05010105A EP05010105A EP1607630A1 EP 1607630 A1 EP1607630 A1 EP 1607630A1 EP 05010105 A EP05010105 A EP 05010105A EP 05010105 A EP05010105 A EP 05010105A EP 1607630 A1 EP1607630 A1 EP 1607630A1
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Definitions

  • the invention relates to a reciprocating compressor with several, to each other and to a Drive shaft arranged in parallel in a common compressor housing cylinder-piston units, wherein the drive shaft of a pivotally coupled with her swash plate is enclosed, with which the pistons are connected via a hinged sliding coupling are.
  • a compressor of this type is known from DE 4139186.
  • the swash plate pivotally guided on a supported by the drive shaft ball body and in radial Distance from this connected via a driver with the drive shaft.
  • the connection with the driver takes place via a in a slot of the driver guided connecting bolt.
  • the e.g. provided for the air conditioning of a vehicle compressor 1 has a through Rolling 2 in its housing 3 centrally mounted drive shaft 4, which at its outer end a pulley 5 carries to make a drive connection with the vehicle engine.
  • a pulley 5 carries to make a drive connection with the vehicle engine.
  • seven cylinder bores 7 are provided and in which the in the drawing visible rolling bearing 2 is held.
  • the guided in the cylinder bores piston 8 have at its drive end end articulated sliding coupling with a coupling bracket 9, in which the outer peripheral portion 10th the swash plate 11 engages and in which this ball-shaped sliding blocks 12,13 is in drive connection with the piston 8.
  • the for the rotatable mounting of the sliding blocks 12,13 required in the coupling bracket 9 two-sided spherical surfaces 14,15 are accordingly.
  • the spherical surfaces 14,15 according to the illustrations in Figures 9 and 10 by means of rotationally driven, cutting Tools 16 and 17 are made by at least one lateral axis Boundary wall 18 of the coupling bracket 9 a the introduction of the cutting head 19,20 of the tool 16,17 in the coupling bracket 9 permitting opening 21 has.
  • this opening 21 in the piston 8 facing away from the boundary wall 18 of the coupling bracket 9, because this opening 21 enclosing, opposite the opposite Spherical surface 15 smaller spherical surface 14 only during the suction movement of the piston 8, and correspondingly by smaller forces, as they do in the compression stroke occur.
  • the pistons 8 can be made as a separate part sleeve-shaped by deep drawing to then be attached to the coupling bracket 9.
  • the coupling bracket 9, however can be easily preformed as a section of an extruded profile.
  • the relative to the distance of the shaft-side joints 25,26 smaller distance of the joints 27,28 of the thus trapezoidal four-bar linkage 22 is characterized by the height of both sides of the swash plate 11 protruding, cheek-like joint carrier 31,32 determined.
  • the four-bar linkage 22 is on both sides of the wave projection 29, i. double executed, wherein the Wellenauskröpfung 29 laterally by mutually parallel surfaces 34,35 is limited so that they also lead the flattened articulated arms 23,24 side can.
  • the double-sided articulated arms 23,24 are preferably by a transverse web 36 rigidly connected to each other, which also has a stop on the drive shaft 3 for the maximum Pivoting movement of the articulated arms 23,24 and thus the swash plate 11 can form.
  • the wave excursion can and provided on the swash plate 11 joint carrier 31,32 a not shown central guide slot for the double-sided guidance of a flat articulated arm exhibit.
  • Figs. 6 to 8 show three embodiments of the joints 25 to 28 of a double Articulated quadrilaterals 22.
  • a pivot pin 37 is either provided in the articulated arms 23 Drill holes 38,39 secured by a press fit so that it is in the equiaxed Hole 40 of the joint carrier 31 has a plain bearing or the holes 38,39 of the articulated arms 23 form a sliding bearing, so that the pivot pin 37 in the joint support 31 through Press fit is held.
  • FIG. 7 is on both sides each provided with a head 41,42 pivot 43,44 pressed in like a nail.
  • a continuous pivot pin 45 used, on the one hand by a pin head 46 and on the other hand by a locking ring 47 is axially secured.

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Abstract

Der Hubkolbenkompressor hat mehrere parallel zueinander in einem gemeinsamen Kompressorgehäuse (3) vorgesehene Zylinder-Kolbeneinheiten (7,8), deren Kolben (8) über einen Gleitsteine (12) umschließenden Kopplungsbügel (9) durch eine rotierende Taumelscheibe (11) bewegt werden. Zur Veränderung der Taumelscheibenneigung aufgrund eines geregelten Drucks im Kompressorgehäuse ist diese durch zwei Gelenkarme (23,24) an einer Auskröpfung (29) der Triebwelle (4) schwenkbar gehalten. Diese Gelenkarme (23,24) bilden zusammen mit der Auskröpfung (29) und dem Abstand zwischen beidseitigen Anbindungsstellen an der Taumelscheibe (11) ein Gelenkviereck, dessen Geometrie eine funktionsgerechte Schwenkbewegung sicherstellt. Die vier Gelenke (25-27) des Gelenkvierecks sind durch einachsige Drehgelenke gebildet, deren geringer Reibungswiderstand ein verbessertes Regelverhalten beim Regeln der Förderleistung des Kompressors zur Folge hat. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Hubkolbenkompressor mit mehreren, zueinander und zu einer Triebwelle parallel in einem gemeinsamen Kompressorgehäuse angeordneten Zylinder-Kolbeneinheiten, wobei die Triebwelle von einer mit ihr schwenkbar gekoppelten Taumelscheibe umschlossen ist, mit der die Kolben über eine gelenkige Gleitkupplung verbunden sind.
Ein Kompressor dieser Art ist bekannt durch die DE 4139186. Bei diesem ist die Taumelscheibe auf einem von der Triebwelle getragenen Kugelkörper schwenkbar geführt und in radialem Abstand von diesem über einen Mitnehmer mit der Triebwelle verbunden. Um die für die Veränderung der Kolbenhubweite erforderliche Schwenkbewegung ausführen zu können, erfolgt die Verbindung mit dem Mitnehmer über einen in einem Langloch des Mitnehmers geführten Verbindungsbolzen.
Da die Taumelscheibenneigung sich aufgrund der an den Kolben wirkenden, geregelten Druckdifferenz einstellen soll, ist es für die betreffende Ansprechempfindlichkeit der Regelung von besonderer Bedeutung, dass die Schwenkbewegung mit geringem Reibungswiderstand ausgeführt wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hubkolbenkompressor zu finden, der durch geringe Reibungswiderstände bei der Ausführung der Schwenkbewegung ein verbessertes Regelverhalten aufweist, der weiterhin bei kompakten Abmessungen eine verhältnismäßig große maximale Hubweite seiner Kolben aufweist und folglich eine große Förderleistung ermöglicht und der dabei verhältnismäßig einfach und damit preisgünstig herstellbar ist. Die Lösung der genannten Aufgaben erfolgt aufgrund der kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen entnehmbar. Es zeigt:
Fig.1
eine teilweise axial geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Kompressors mit zur Triebwelle schräg geschwenkter Taumelscheibe,
Fig.2
eine Darstellung entsprechend Fig.1 bei Leerlaufstellung der Taumelscheibe,
Fig.3
eine perspektivische Darstellung der Mechanik des Kompressors nach Fig. 1 nach Weglassung des Kompressorgehäuses,
Fig.4
eine perspektivische Darstellung der Anordnung nach Fig.3 unter anderem Blickwinkel,
Fig.5
eine seitliche Teilansicht des Kompressorgetriebes im Bereich ihres Gelenkvierecks,
Fig. 6
eine Querschnittsdarstellung eines Gelenks entlang der Linie VI-VI der Fig.5,
Fig.7 und Fig.8
Querschnittsdarstellungen weiterer Ausführungsformen des Gelenkes,
Fig.9
eine vergrößerte Querschnittsdarstellung eines Kolbens, mit Darstellung der Werkzeugführung bei der Bearbeitung einer kugeligen Eingriffsfläche und
Fig.10
eine Darstellung entsprechend Fig.9 bei der Bearbeitung der zum Beispiel nach Fig.9 gegenüberliegenden Eingriffsfläche.
Der z.B. für die Klimaanlage eines Fahrzeuges vorgesehene Kompressor 1 hat eine durch Wälzlager 2 in seinem Gehäuse 3 zentral gelagerte Triebwelle 4, die an ihrem äußeren Ende ein Riemenrad 5 trägt, um eine Antriebsverbindung mit dem Fahrzeugmotor herzustellen. Dabei umschließt das Gehäuse 3 einen inneren Gehäuseteil 6, in dem in Umfangsrichtung verteilt beispielsweise sieben Zylinderbohrungen 7 vorgesehen sind und in dem das in der Zeichnung sichtbare Wälzlager 2 gehalten ist.
Die in den Zylinderbohrungen geführten Kolben 8 haben an ihrem antriebsseitigen Ende eine gelenkige Gleitkupplung mit einem Kopplungsbügel 9, in den der äußere Umfangsbereich 10 der Taumelscheibe 11 eingreift und in dem diese über kugelsegmentförmige Gleitsteine 12,13 mit den Kolben 8 in Antriebsverbindung steht. Die für die drehbare Lagerung der Gleitsteine 12,13 im Kopplungsbügel 9 erforderlichen beidseitigen Kugelflächen 14,15 werden entsprechend dem eingangs genannten Stand der Technik in separaten und zusätzlichen Zwischenkörpem eingearbeitet, die in den Kopplungsbügel eingefügt werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung können die Kugelflächen 14,15 entsprechend den Darstellungen in Fig.9 und 10 mittels rotierend angetriebener, spanabhebender Werkzeuge 16 und 17 hergestellt werden, indem mindestens eine in Achsrichtung seitliche Begrenzungswand 18 des Kopplungsbügels 9 eine die Einführung des Schneidkopfes 19,20 des Werkzeuges 16,17 in den Kopplungsbügel 9 zulassende Öffnung 21 aufweist. Vorzugsweise befindet sich diese Öffnung 21 in der den Kolben 8 abgekehrten Begrenzungswand 18 des Kopplungsbügels 9, denn die diese Öffnung 21 umschließende, gegenüber der gegenüberliegenden Kugelfläche 15 kleinere Kugelfläche 14 wird nur während der Ansaugbewegung des Kolbens 8 belastet, und entsprechend durch kleinere Kräfte, als sie beim Kompressionshub auftreten.
Die Kolben 8 können als separates Teil hülsenförmig durch Tiefziehen hergestellt werden, um anschließend am Kopplungsbügel 9 befestigt zu werden. Der Kopplungsbügel 9 hingegen lässt sich auf einfache Weise als Abschnitt eines Strangprofils vorformen.
Die zur Steuerung der Kolbenhubweite erforderliche schwenkbare Führung der Taumelscheibe 11 sowie die für ihren Drehantrieb erforderliche Kopplung mit der Triebwelle 4 erfolgt erfindungsgemäß durch ein Gelenkviereck 22, das durch zwei schwenkbar an der Triebwelle 4 gelagerte Gelenkarme 23,24, den Abstand zwischen den wellenseitigen Gelenken 25,26 und den Abstand zwischen taumelscheibenseitigen Gelenken 27,28 des Gelenkvierecks 22 gebildet wird.
Für einen bei relativ geringem Durchmesser der Taumelscheibe 11 großen Verstellbereich der Hubweite der Kolben 8 und eine dadurch große, mögliche Förderleistung sind die wellenseitigen Gelenke 25,26 auf der den anderen Gelenken 27,28 gegenüberliegenden Seite der Wellenachse 30 an einer Wellenauskröpfung 29 vorgesehen, so dass sich diese durch eine exzentrisch in der Taumelscheibe 11 vorgesehene Öffnung 33 erstreckt. Außerdem kann die Taumelscheibe 11 durch die beschriebene Ausführung ihrer Kopplung mit den Kolben 8, über ihre gesamte radiale Erstreckung verhältnismäßig dünn ausgeführt werden, wodurch ein weiterer Beitrag für die Ausführung des Kompressors 1 mit möglichst großer Förderleistung gegeben ist.
Der gegenüber dem Abstand der wellenseitigen Gelenke 25,26 kleinere Abstand der Gelenke 27,28 des somit trapezförmigen Gelenkvierecks 22 wird durch die Höhe von beidseitig von der Taumelscheibe 11 abstehende, wangenartige Gelenkträger 31,32 bestimmt.
Vorzugsweise ist das Gelenkviereck 22 beidseitig der Wellenauskröpfung 29, d.h. doppelt ausgeführt, wobei die Wellenauskröpfung 29 seitlich durch zueinander parallele Flächen 34,35 begrenzt ist, so dass diese die ebenfalls abgeflachten Gelenkarme 23,24 seitlich führen können. Die doppelseitigen Gelenkarme 23,24 sind dabei vorzugsweise durch einen Quersteg 36 starr miteinander verbunden, der auch einen Anschlag an der Triebwelle 3 für die maximale Schwenkbewegung der Gelenkarme 23,24 und damit der Taumelscheibe 11 bilden kann.
Bei einfacher anstatt doppelter Ausführung des Gelenkvierecks können die Wellenauskröpfung und die an der Taumelscheibe 11 vorgesehenen Gelenkträger 31,32 einen nicht dargestellten zentralen Führungsschlitz für die beidseitige Führung eines flachen Gelenkarmes aufweisen.
Die Fig. 6 bis 8 zeigen drei Ausführungsbeispiele für die Gelenke 25 bis 28 eines doppelten Gelenkvierecks 22.
Entsprechend Fig.6 ist ein Gelenkzapfen 37 entweder in den in den Gelenkarmen 23 vorgesehenen Bohrungen 38,39 durch eine Presspassung gesichert, so dass er in der gleichachsigen Bohrung 40 des Gelenkträgers 31 ein Gleitlager hat oder die Bohrungen 38,39 der Gelenkarme 23 bilden ein Gleitlager, so dass der Gelenkzapfen 37 in dem Gelenkträger 31 durch Presspassung gehalten ist.
Entsprechend Fig.7 ist beidseitig je ein mit einem Kopf 41,42 versehener Gelenkzapfen 43,44 nagelartig eingepresst. Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.8 wird ein durchgehender Gelenkzapfen 45 verwendet, der einerseits durch einen Zapfenkopf 46 und anderseits durch einen Sicherungsring 47 axial gesichert ist.
Da die beschriebenen Gelenke 25 bis 28 des Gelenkvierecks 22 somit als Drehgelenke ausgeführt sind, ergeben sich bei der Verstellbewegung gegenüber bisher üblichen Schubgelenken wesentlich geringere Reibungswiderstände, so dass auf diese Weise auch die eingangs genannte Aufgabe eines verbesserten Regelverhaltens gelöst wird.

Claims (10)

  1. Hubkolbenkompressor mit mehreren, zueinander und zu einer Triebwelle (4) parallel in einem gemeinsamen Kompressorgehäuse (3) angeordneten Zylinder-Kolbeneinheiten (7,8), wobei die Triebwelle (4) von einer mit ihr schwenkbar gekoppelten Taumelscheibe (11) umschlossen ist, mit der die Kolben (8) über eine gelenkige Gleitkupplung (12,13) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe (11) über ein schwenkbare Gelenkarme (23,24) aufweisendes, einfaches oder doppeltes Gelenkviereck (22) mit der Triebwelle (4) gekoppelt ist, von dessen einachsig ausgeführten vier Gelenken (25-28) beidseitig an der Taumelscheibe (11) je eines (27,28) vorgesehenen ist, während zwei andere Gelenke (25,26) mit axialem Abstand voneinander an der Triebwelle (4) vorgesehen sind.
  2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit axialem Abstand voneinander an der Triebwelle (4) vorgesehenen Gelenke (25,26) auf der den taumelscheibenseitigen Gelenken (27,28) gegenüberliegenden Seite der Wellenachse (30) an einer Auskröpfung (29) der Triebwelle (4) vorgesehen sind, so dass die relativ zur Triebwelle (11) schwenkbaren Gelenkarme (23,24) quer zur Triebwellenachse (30) verlaufen und sich die Auskröpfung (29) durch eine exzentrische Öffnung (33) der Taumelscheibe (11) erstreckt.
  3. Kompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig an der Taumelscheibe (11) wangenartig seitlich abstehende Gelenkträger (31,32) vorgesehen sind, an deren freien Ende jeweils ein Gelenk (27,28) des einfachen oder doppelten Gelenkvierecks (22) vorgesehen ist.
  4. Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkträger (31,32) und die Auskröpfung (29) der Triebwelle (4) seitlich abgeflacht sind und durch sie hindurch sich jeweils ein Gelenkzapfen (37;43,44;45) für die Drehlagerung von abgeflachten Gelenkarmen (23,24) eines doppelten Gelenkvierecks (22) erstreckt.
  5. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenke (25-28) des Gelenkvierecks (22) einachsige Drehgelenke (Fig.6 bis Fig.8) sind.
  6. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein Gelenkarmpaar (23 bzw. 24) eines doppelten Gelenkvierecks (22) durch einen Verbindungssteg (36) eine starre Einheit bildet.
  7. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gelenkige Gleitkupplung zwischen der Taumelscheibe (11) und den Kolben (8) beidseitig an der Taumelscheibe (11) anliegende, kugelsegmentförmige Gleitsteine (12,13) aufweist, die in kugelförmigen Lagerflächen (14,15) gehalten sind, wobei die kugelförmigen Lagerflächen (14,15) in seitlichen Begrenzungswände (18) eines mit den Kolben (8) verbundenen Kopplungsbügels (9) eingearbeitet sind.
  8. Kompressor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der kugelförmigen Lagerflächen (14) in der angrenzenden seitlichen Begrenzungswand (18) des Kopplungsbügels (9) eine Öffnung (21) umschließt.
  9. Kompressor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der dem Kolben (8) abgelegenen seitlichen Begrenzungswand (18) eine Öffnung (21) vorgesehen ist, durch deren Größe ein Werkzeug (16,17) für die rotierende Bearbeitung der Lagerfläche (14) in den Kopplungsbügel (9) einführbar ist.
  10. Kompressor nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (8) aus einer tiefgezogenen Hülse bestehen und an einem aus einem Abschnitt eines Strangprofils bestehenden Kopplungsbügel (9) befestigt sind.
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EP1607630B1 EP1607630B1 (de) 2006-10-04

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JP (1) JP4448063B2 (de)
KR (1) KR100700861B1 (de)
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AT (1) ATE341710T1 (de)
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