DE10031183A1 - Spiralkompressor - Google Patents

Abstract

Der erfindungsgemäße Spiralkompressor weist ein festes erstes Spiralteil (1), ein umlaufendes zweites Spiralteil (2) und eine Kugelkupplung (3) auf, die als Rotationsverhinderungsmechanismus (9) für das zweite Spiralteil (2) vorgesehen ist. Die Kugelkupplung (9) weist ein Paar von Platten (91, 92) auf, die einstückig mit ringartigen Kugelrollrillen (91a, 92a) gebildet sind, wobei eine Mehrzahl von Kugeln (93) dazwischen vorgesehen ist. Der Kompressor weist einen angetriebenen Kurbelmechanismus (11), der eine Schwingbewegung zum Erzeugen einer Umlaufbewegung des zweiten Spiralteiles (2) erzeugt, auf. Der Variationsbetrag des Schwingwinkels aufgrund des angetriebenen Kurbelmechanismus (11) ist in einen Bereich eingestellt, der gemäß einem Durchmesser (D) der Ringform eine jede der ringartigen Kugelrollrillen (91a, 92a) vorbestimmt ist. Die Variation des Umlaufradius der Umlaufbewegung des zweiten Spiralteiles (2) entsprechend dem Schwingwinkel kann innerhalb eines geeigneten Bereiches eingestellt werden, wodurch das Auftreten von Problemen in dem Rotationsverhinderungsmechanismus (9) in Bezug auf Abrieb, Leistung und Dauerhaftigkeit verhindert werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Spiralkom­ pressor, und genauer auf einen Kurbelmechanismus eines Spiral­ kompressors.

Im allgemeinen weist ein Spiralkompressor ein erstes Spi­ ralteil und ein zweites Spiralteil innerhalb eines Gehäuses auf. Das erste Spiralteil ist als ein festes Spiralteil vorge­ sehen. Das zweite Spiralteil ist als ein umlaufendes Spi­ ralteil für eine nicht-drehende umlaufende Bewegung relativ zu dem ersten Spiralteil vorgesehen. Die Drehung des zweiten Spi­ ralteiles wird durch einen Rotationsverhinderungsmechanismus verhindert, der in dem Kompressor vorgesehen ist. Das erste Spiralteil weist eine erste Endplatte und ein erstes Spirale­ lement auf, das sich axial von der ersten Endplatte erstreckt. Das zweite Spiralteil weist eine zweite Endplatte und ein zweites Spiralelement auf, das sich axial von der zweiten End­ platte erstreckt. Das erste Spiralelement und das zweite Spi­ ralelement greifen mit einer winkelmäßigen und radialen Ver­ setzung zum Bilden einer Mehrzahl von Linienkontakten ineinan­ der, die mindestens ein Paar von abgedichteten Fluidtaschen abgrenzen. Die abgedichteten Fluidtaschen bewegen sich radial nach innen aufgrund der nicht-drehenden umlaufenden Bewegung des zweiten Spiralteiles und nehmen im Volumen ab, wodurch das Fluid komprimiert wird.

Eine Kugelkupplung kann als der Rotationsverhinderungsmecha­ nismus für das zweite Spiralteil benutzt werden. Eine bekannte Kugelkupplung für den Rotationsverhinderungsmechanismus weist ein Paar von Platten und eine Mehrzahl von Kugeln auf, die zwischen den Platten vorgesehen sind. Das Paar von Platten weist ringartige Kugelrollrillen zum Aufnehmen der Kugeln auf entsprechenden Oberflächen, die einander zugewandt sind, auf. Eine des Paares von Platten ist an einem Vordergehäuse befe­ stigt, und die andere des Paares von Platten ist an dem zwei­ ten Spiralteil befestigt. Das zweite Spiralteil wird durch ei­ nen Antriebsmechanismus angetrieben. Der Antriebsmechanismus ist aufgebaut, wie es zum Beispiel in der JP 58-67903 A offen­ bart ist. Der Antriebsmechanismus weist eine Antriebswelle, einen exzentrisch zu der Antriebswelle vorgesehenen Kurbelzap­ fen und einen angetriebenen Kurbelmechanismus auf, der schwingfähig mit dem Kurbelzapfen zusammengefügt ist und dreh­ bar von dem zweiten Spiralteil gehalten wird. Bei solch einem Antriebsmechanismus ist der angetriebene Kurbelmechanismus so aufgebaut, dass der angetriebene Kurbelmechanismus relativ zu dem Kurbelzapfen geschwungen werden kann, und der Radius der umlaufenden Bewegung des zweiten Spiralteiles ist variabel. Bei dem angetriebenen Kurbelmechanismus kann jede des Paares von Platten als eine Platte gebildet sein, die einstückig mit den ringartigen Kugelrollrillen auf ihrer Oberfläche gebildet ist. Hier im folgenden wird eine solche Platte als eine "ein­ stückig gebildete Platte" bezeichnet. Bei einem bekannten Kom­ pressor ist der Winkel des Schwingens des angetriebenen Kur­ belmechanismus so ausgelegt, dass er relativ groß ist, unab­ hängig von dem Aufbau der Platten des Rotationsverhinderungs­ mechanismus. In einem Fall, in dem einstückig gebildete Plat­ ten für den Rotationsverhinderungsmechanismus verwendet wer­ den, wird der Winkel des Schwingens des angetriebenen Kurbel­ mechanismus relativ groß ausgelegt, insbesondere wenn eine Kupplung bei einem hohen Drehzahlzustand eingeschaltet wird, wodurch die Drehung einer Antriebswelle gestartet wird, dann rollen die Kugeln wahrscheinlich auf einem Mittelvorsprung ei­ ner Ringform einer jeden ringartigen Kugelrollrille. Insbeson­ dere wird bei dem angetriebenen Kurbelmechanismus wahrschein­ lich der Radius des zweiten Spiralteiles durch eine Trägheit des Gegengewichtes kleiner, das den angetriebenen Kurbelmecha­ nismus bildet. Mit anderen Worten, die Kugel rollt wahrschein­ lich nicht entlang der Bodenkreislinie der ringartigen Kugel­ rollrille, sondern entlang eines Abschnittes näher zu dem Mit­ telvorsprung der Ringform der ringartigen Kugelrollrille. Die Kraft, die bewirkt, dass die Kugel auf dem Mittelvorsprung rollt, wird größer, wenn der Winkel des Schwingens des ange­ triebenen Kurbelmechanismus größer ausgelegt wird. Wenn die Kugel auf dem Mittelvorsprung rollt, kann Abnutzen der Kugel oder der Platte oder von beidem auftreten.

Wenn somit der Winkel des Schwingens des angetriebenen Kurbel­ mechanismus zu groß ausgelegt wird, kann ein Fehler auf dem Rotationsverhinderungsmechanismus auftreten. Der angetriebene Kurbelmechanismus kann einen Mechanismus zum Ermöglichender Variation des Winkels des Schwingens aufweisen zum Ausführen einer gewünschten Tätigkeit des Kompressors durch Aufnehmen der Abmessungsvariation der Spiralteile. Dieser Mechanismus zum Ermöglichen der Variationen des Winkels des Schwingens kann das zweite Spiralteil antreiben, ohne dass das erst Spi­ ralteil verlassen wird, damit die gewünschten abgedichteten Fluidtaschen gebildet werden. Wenn der erlaubte Bereich der Variation des Winkels des Schwingens aufgrund des Mechanismus des Erlaubens der Variation des Winkels des Schwingens zu groß wird, kann der Winkel des Schwingens des angetriebenen Kurbel­ mechanismus selbst zu groß werden. In einem solchen Zustand kann der oben beschriebene Defekt der Abnutzung der Kugeln oder der Platten auftreten.

Wenn dagegen der erlaubte Bereich der Variation des Winkels des Schwingens aufgrund des Mechanismus zum Ermöglichen der Variation des Winkels des Schwingens zu klein ist, wird ein variabler Bereich des Radius der Umlaufbewegung des zweiten Spiralteiles stark unterdrückt, dass er zu klein wird, und es kann hart werden, das zweite Spiralteil entlang dem ersten Spiralteil in einem Zustand anzutreiben, der den notwendigen Kontakt mit dem ersten Spiralteil hält. In solch einem Zustand würde das Aufrechterhalten der gewünschten Leistung des Kom­ pressors schwierig werden.

Weiterhin weist der Mechanismus zum Erlauben der Variation des Winkels des Schwingens eine Funktion des Absorbierens einer übermäßigen Last aufgrund übermäßiger Fluidkompression oder Eindringen fremden Materiales auf. Wenn der erlaubte Bereich der Variation des Winkels des Schwingens aufgrund des Mecha­ nismus des Ermöglichens der Variation des Winkels des Schwin­ gens zu klein ist, kann die Dauerhaftigkeit des Kompressors wegen der Funktion des Mechanismus zum Ermöglichen der Varia­ tion des Winkels des Schwingens abnehmen.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Aufbau für einen Spiralkompressor vorzusehen, der einen Schaden an einem Rotationsverhinderungsmechanismus für das zweite Spiralteil ohne das Erzeugen von Problemen oder der Abnahme der Dauerhaftigkeit und der Leistung des Kompressors verhindern kann. Dabei soll die Anwendung von einstückig ge­ formten Platten für den Rotationsverhinderungsmechanismus er­ leichtert werden.

Zum Erzielen der vorangehenden und anderer Aufgaben ist ein Spiralkompressor mit den Merkmalen des Anspruches 1 vorgese­ hen.

Der Spiralkompressor weist insbesondere ein erstes Spiralteil und ein zweites Spiralteil auf, das für eine nicht-drehende aber umlaufende Bewegung relativ zu dem ersten Spiralteil vor­ gesehen ist. Eine Kugelkupplung ist als Rotationsverhinde­ rungsmechanismus für das zweite Spiralteil vorgesehen. Die Ku­ gelkupplung weist ein Paar von Platten und eine Mehrzahl von Kugeln auf, welche zwischen den Platten vorgesehen sind. Die Platten weisen ringartige Kugelrollrillen zum Aufnehmen der Kugeln auf entsprechenden Oberflächen auf, die einander zuge­ wandt sind. Der Kompressor weist einen angetriebenen Kurbelme­ chanismus auf, der eine Schwingbewegung zum Erzeugen der Um­ laufbewegung des zweiten Spiralteiles erzeugt. Der Schwingwin­ kel des angetriebenen Kurbelmechanismus entspricht dem Radius der Umlaufbewegung des zweiten Spiralteiles. Der angetriebene Kurbelmechanismus weist einen Mechanismus zum Ermöglichen ei­ ner Schwingwinkelvariation zum Regulieren eines Maximalbetra­ ges der Variation des Schwingwinkels auf. Der Maximalbetrag der Variation des Schwingwinkels, der auf dem Mechanismus zum Ermöglichen der Schwingwinkelvariation beruht, wird innerhalb eines Bereiches eingestellt, der gemäß dem Durchmesser einer Ringform einer jeden der ringartigen Kugelrollrillen bestimmt wird.

Bevorzugt ist beim dem Spiralkompressor jede des Paares von Platten der Kugelkupplung als eine Platte gebildet, die ein­ stückig mit den ringartigen Kugelrollrillen auf ihrer Oberflä­ che gebildet ist.

Bevorzugt wird der bestimmte Bereicht in einem Bereich von ±0,5° bis ±1,5° relativ zu einem Variationszentrum des Schwingwinkels des angetriebenen Kurbelmechanismus einge­ stellt.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch einen Spiralkompressor mit den Merkmalen des Anspruches 4.

Insbesondere weist der Spiralkompressor ein erstes Spiralele­ ment auf. Ein zweites Spiralteil ist für eine nicht-drehende, umlaufende Bewegung relativ zu dem ersten Spiralteil vorgese­ hen und weist ein zweites Spiralelement auf. Das erste und das zweite Spiralelement greifen mit einer winkelmäßigen und ra­ dialen Versetzung zum Bilden einer Mehrzahl von Linienkontak­ ten ineinander, die mindestens ein Paar von abgedichteten Flu­ idtaschen abgrenzen. Eine Kugelkupplung ist als Rotationsver­ hinderungsmechanismus für das zweite Spiralteil vorgesehen und weist ein Paar von Platten und eine Mehrzahl von Kugeln auf, die zwischen den Platten vorgesehen sind. Sie weist auch einen Antriebsmechanismus für das zweite Spiralteil auf. Die Platten weisen ringartige Kugelrollrillen zum Aufnehmen der Kugeln auf entsprechenden Oberflächen auf, die einander zugewandt sind, dabei ist eine des Paares von Platten an einem Vordergehäuse befestigt. Die andere des Paares von Platten ist an dem zwei­ ten Spiralteil befestigt. Der Antriebsmechanismus weist eine Antriebswelle auf. Ein Kurbelzapfen ist exzentrisch zu der An­ triebswelle vorgesehen. Ein angetriebener Kurbelmechanismus ist schwingfähig an dem Kurbelzapfen angefügt und wird drehbar von dem zweiten Spiralteil gehalten. Der angetriebene Kurbel­ mechanismus weist einen Mechanismus zum Ermöglichen einer Schwingwinkelvariation zum Regeln eines Maximalbetrages der Variation des Schwingwinkels des angetriebenen Kurbelmechanis­ mus auf. Der Maximalbetrag der Variation des Schwingwinkels, der von dem Mechanismus zum Ermöglichen der Schwingwinkelva­ riation verursacht wird, wird in einen Bereich eingestellt, der gemäß dem Durchmesser der Ringform einer jeden der ringar­ tigen Kugelrollrillen vorbestimmt ist, so dass die Kugeln in­ nerhalb der ringartigen Kugelrollrillen während des Betriebes des Kompressors gehalten werden.

Bei dem Spiralkompressor gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Variationsbetrag des Schwingwinkels des angetriebenen Kur­ belmechanismus innerhalb eines geeigneten Bereiches durch den Mechanismus zum Ermöglichen der Schwingwinkelvariation regu­ liert, der einen vorbestimmten Bereich aufweist, der geeignet gemäß dem Durchmesser der Ringform einer jeden der ringartigen Kugelrollrillen eingestellt wird. Da der Schwingwinkel des an­ getriebenen Kurbelmechanismus dem Radius der Umlaufbewegung des zweiten Spiralteiles entspricht, kann die Variation des Radius der Umlaufbewegung ebenfalls innerhalb eines geeigneten Bereiches geregelt werden. Daher kann der Schwingwinkel daran gehindert werden, dass er zu groß wird, und der erlaubte Be­ reich der Variation des Schwingwinkels kann daran gehindert werden, dass er zu klein wird. Folglich kann das Rollen der Kugel auf dem Mittelvorsprung der Ringform einer jeden ringar­ tigen Kugelrollrille aufgrund eines übermäßigen Schwingwinkels verhindert werden, wodurch Abrieb der Kugeln oder der Platten verhindert wird. Dieses kann die Benutzung einstückig gebilde­ ter Platten für den Rotationsverhinderungsmechanismus erleich­ tern. Eine Abnahme der Leistung und eine Abnahme der Dauerhaf­ tigkeit des Kompressors aufgrund eines zu kleinen Bereiches der erlaubten Variation des Schwingwinkels kann ebenfalls ver­ hindert werden. Somit können die Probleme bei dem Rotations­ verhinderungsmechanismus in Bezug auf Abrieb, Leistung und Haltbarkeit gelöst werden.

Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Er­ findung anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1: eine vertikale Querschnittsansicht eines Spiralkompressors gemäß einer Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2A: eine vergrößerte perspektivische Teilan­ sicht einer Kugelkupplung, die in dem in Fig. 1 gezeigten Spiralkompressor benutzt wird;

Fig. 2B: eine vergrößerte Teilschnittansicht der in Fig. 2A gezeigten Kugelkupplung;

Fig. 3: eine auseinandergezogene perspektivische Teilansicht einer Antriebswelle und eines angetriebenen Mechanismus, die in dem in Fig. 1 gezeigten Spiralkompressor benutzt werden;

Fig. 4: eine schematische Ansicht zum Erläutern der Variation des Schwingwinkels in dem in Fig. 1 gezeigten Spiralkompressor;

Fig. 5A-5C: eine schematische Aufrissansichten des an­ getriebenen Kurbelmechanismus und eines Kurbelzapfens des in Fig. 1 gezeigten Spiralkompressors, die variable Schwing­ winkel des angetriebenen Kurbelmechanismus und Umlaufradien des zweiten Spiralteiles in den entsprechenden Betriebsbedingungen zeigen.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 1, ein Spiralkompressor gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist vorgesehen. Der darge­ stellte Spiralkompressor ist zu Benutzung in einer Klimaanlage für Fahrzeuge ausgelegt. Der Spiralkompressor weist ein erstes Spiralteil 1, ein zweites Spiralteil 2, das mit dem ersten Spiralteil 1 ineinander greift, ein Gehäuse 3, das als becher­ artiger Körper gebildet ist und das erste Spiralteil 1 und zweite Spiralteil 2 einschließt, und ein Vordergehäuse 4, das ein Vorderende des Gehäuses 3 abschließt, auf.

Das erste Spiralteil 1 weist eine erste Endplatte 1b und ein erstes Spiralelement 1a auf. Die erste Endplatte 1b ist als kreisförmige Platte gebildet. Das erste Spiralelement 1a ist entlang einer Involutenkurve gebildet. Das erste Spiralelement 1a ist auf einer Oberfläche der ersten Endplatte 1b so vorge­ sehen, dass sich das erste Spiralelement 1a axial in das Inne­ re des Gehäuses 3 erstreckt. Das zweite Spiralteil 2 weist ei­ ne zweite Endplatte 2b und ein zweites Spiralelement 2a auf. Die zweite Endplatte 2b ist als eine kreisförmige Platte ge­ bildet. Das zweite Spiralelement 2a ist entlang der gleichen Involutenkurve wie die des ersten Spiralelementes 1a gebildet. Das zweite Spiralelement 2a ist auf einer Oberfläche der zwei­ ten Endplatte 2b so vorgesehen, dass sich das zweite Spirale­ lement 2a axial in das Innere des Gehäuses 3 erstreckt. Das zweite Spiralteil 2 ist für eine nicht-drehende, umlaufende Bewegung relativ zu dem ersten Spiralteil 1 innerhalb des In­ neren des Gehäuses 3 vorgesehen. Das erste Spiralelement 1a des ersten Spiralteiles 1 und das zweite Spiralelement 2a des zweiten Spiralteiles 2 greifen mit einer winkelmäßigen und ra­ dialen Versetzung zum Bilden einer Mehrzahl von Linienkontak­ ten ineinander, die mindestens ein Paar von abgedichteten Flu­ idtaschen 5 zwischen dem ersten Spiralelement 1a und dem zwei­ ten Spiralelement 2a abgrenzen. Die abgedichteten Fluidtaschen 5 bewegen sich radial nach innen aufgrund der nicht-drehenden, umlaufenden Bewegung des zweiten Spiralteiles 3 und nehmen da­ bei im Volumen ab, wodurch das Fluid komprimiert wird.

Die erste Endplatte 1b des ersten Spiralteiles 1 ist an dem Gehäuse 3 befestigt. Eine Ausgabekammer 7 ist zwischen der er­ sten Endplatte 1b des ersten Spiralteiles 1 und der Innenober­ fläche des Gehäuses 3 gebildet. Eine Ausgabeöffnung 8 ist in der ersten Endplatte 1b im Zentralabschnitt der ersten End­ platte 1b gebildet. Das Fluid wird von einer Ansaugkammer 6 in die Fluidtaschen 5 angesaugt, in den Fluidtaschen 5 als Resul­ tat der Bewegung der Fluidtaschen 5 in eine radial nach innen gerichtete Richtung komprimiert, und das komprimierte Fluid wird dann in die Ausgabekammer 7 durch die Ausgabeöffnung 8 ausgegeben.

Ein Rotationsverhinderungsmechanismus 9 ist zwischen der Au­ ßenoberfläche der zweiten Endplatte 2b des zweiten Spiraltei­ les 2 und der Innenoberfläche des Vordergehäuses 4 vorgesehen. Der Rotationsverhinderungsmechanismus 9 verändert die Drehung des zweiten Spiralteiles 2 in Bezug auf das erste Spiralteil 1, wenn sich das zweite Spiralteil 2 in einer Umlaufbewegung an einem vorbestimmten Umlaufradius um eine Mittelachse des ersten Spiralteiles 1 bewegt. Der Rotationsverhinderungsmecha­ nismus 9 wird in größeren Einzelheiten unten beschrieben.

Ein ringartiger vorstehender Abschnitt 2c ist auf der Oberflä­ che der zweiten Endplatte 2b des zweiten Spiralteiles 2 gegen­ über der Oberfläche des zweiten Spiralelementes 2a vorgesehen. Eine exzentrische Buchse 11 ist drehbar in den vorstehenden Abschnitt 2c über ein Antriebslager 12 vorgesehen. Die exzen­ trische Buchse 11 bildet einen angetriebenen Kurbelmechanis­ mus.

Eine Antriebswelle 13 mit einem Abschnitt großen Durchmessers 13a ist an einer Zentralposition des Vordergehäuses 4 vorgese­ hen. Die Antriebswelle 13 ist drehbar durch ein Wellenlager 14 gelagert, und ihr Abschnitt 13a großen Durchmessers ist dreh­ bar durch ein Hauptlager 15 gelagert. Der Abschnitt großen Durchmessers 13a der Antriebswelle 13 weist einen exzentri­ schen Zapfen 16 auf, der im Eingriff mit der exzentrischen Buchse 11 steht. Ein Gegengewicht 17 ist an der exzentrischen Buchse 11 an einer Position gegenüber der Position des exzen­ trischen Zapfens 16 zum Ausgleichen der Zentrifugalkraft wäh­ rend des Betriebes des zweiten Spiralteiles 2 vorgesehen. Der exzentrische Zapfen 16 ist als Kurbelzapfen des angetriebenen Kurbelmechanismus vorgesehen. Die exzentrische Buchse 11 kann um den exzentrischen Zapfen 16 schwingen, und dieser Schwing­ mechanismus erzielt die umlaufende Bewegung des zweiten Spi­ ralteiles 2 und den variablen Umlaufradius der Umlaufbewegung.

Ein Rotor 21 ist drehbar auf der Außenoberfläche eines zylin­ drischen Abschnittes 4a des Vordergehäuses 4 über ein Radial­ lager 19 gelagert. Der Rotor 21 wird zum Beispiel durch einen Motor eines Fahrzeuges angetrieben. Der Rotor 21 ist mit der Antriebswelle 13 über eine elektromagnetische Kupplung 22 ver­ bunden. Wenn die elektromagnetische Kupplung 22 eingeschaltet wird, dreht sich die Welle 13 zusammen mit dem Rotor 21. Wenn die elektromagnetische Kupplung 22 ausgeschaltet wird (ausge­ kuppelt wird), ist die Welle 13 von dem Rotor 21 getrennt.

Wenn sich die Welle 13 dreht, wird das zweite Spiralteil 2 in eine Umlaufbewegung durch die Zusammenwirkung des Eingriffsme­ chanismus des exzentrischen Zapfens 16 und der exzentrischen Buchse 11 und des Rotationsverhinderungsmechanismus 9 ange­ trieben. Zu dieser Zeit wird die Drehung des zweiten Spi­ ralteiles 2 durch den Rotationsverhinderungsmechanismus 9 ver­ hindert.

Folglich bewegen sich die Fluidtaschen 5 radial nach innen und komprimieren das Fluid darin, und das komprimierte Fluid wird in die Ausgabekammer 7 durch die Ausgabeöffnung 8 ausgegeben. Das komprimierte Fluid in der Ausgabekammer 7 wird zu einem Kühlkreislauf geschickt, und das zirkulierende Fluid in dem Kühlkreislauf wird dann zu der Ansaugkammer 6 zurückgeführt.

Als nächstes wird der Rotationsverhinderungsmechanismus 9 in größeren Einzelheiten unter Bezugnahme auch auf die Fig. 2A und 2B erläutert.

Der Rotationsverhinderungsmechanismus wird allgemein eine "Ku­ gelkupplung" genannt. Die Kugelkupplung 9 weist ein Paar von Platten 91 und 92 und eine Mehrzahl von Metallkugeln 93 auf, die zwischen die Platten 90 und 92 eingefügt sind. Jede der Platten 91 und 92 ist aus einem Material mit einer hohen Ela­ stizität hergestellt. Jede der Platten 91 und 92 ist als eine einstückig geformte Platte gebildet. Eine Platte 91 ist an dem zweiten Spiralteil 2 befestigt. Die andere Platte 92 ist an dem Vordergehäuse 4 befestigt. Eine Mehrzahl von Kugelrollril­ len 91a und 92a ist auf den entsprechenden Oberflächen der Platten 91 und 92 vorgesehen, die einander zugewandt sind. Die Kugelrollrillen 91a und 92a sind in der Umfangsrichtung um die entsprechenden Platten 91 und 92 vorgesehen. Jede der Kugel­ rollrillen 91a und 92a ist als eine ringartige Rille mit einem Mittelvorsprung 91b oder 92b gebildet. Die Durchmesser D der Kugelrollrillen 91a und 92a sind die gleichen. Der Durchmesser D der Kugelrollrillen 91a und 92a entspricht dem Umlaufradius der Umlaufbewegung des zweiten Spiralteiles 2. Jede Kugel 93 ist zwischen die entsprechenden Kugelrollrillen 91a und 92a eingefügt, die an im wesentlichen der gleichen Umfangsposition gebildet sind. Jede Kugel 93 rollt entlang der Kugelrollrillen 91a und 92a während des Betriebes des Kompressors. Solch ein Rotationsverhinderungsmechanismus, der als Kugelkupplung 9 mit einstückig gebildeten Platten 91 und 92 und Kugeln 93 gebildet ist, weist den Vorteil auf, dass nur eine kleine Zahl von Tei­ len benötigt wird. Andererseits weist er das Problem auf, dass das Verhalten der Kugeln 93 nicht stabil ist, wie zuvor be­ schrieben wurde.

Folglich ist gemäß der Erfindung ein Mechanismus zum Ermögli­ chen (Regulieren) einer Schwingwinkelvariation zum Regeln ei­ nes Maximalbetrages der Variation des Schwingwinkels der ex­ zentrischen Buchse 11 innerhalb eines Bereiches vorgesehen, der gemäß dem Durchmesser D der Ringform der Kugelrollrillen 91a und 92a vorbestimmt ist.

Es wird Bezug genommen auf Fig. 3, ein Regulierungsloch 13b ist auf der axialen Endoberfläche des Abschnittes großen Durchmessers 13a der Antriebswelle 13 definiert. Ein Regulie­ rungsvorsprung 17a ist auf der axialen Endoberfläche des Ge­ gengewichtes 17 vorgesehen. Der Regulierungsvorsprung 17a weist einen Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des Regulierungsloches 13b auf. Der Regulierungsvorsprung 17a ist in das Regulierungsloch 13b mit einer Lücke eingeführt, wenn der Spiralkompressor zusammengesetzt wird. Bei dem Zusammenbau sind, wie in Fig. 4 gezeigt ist, die Abmessungen und die Po­ sitionen des Regulierungsvorsprunges 17a und des Regulierungs­ loches 13b so ausgelegt, dass der Regulierungsvorsprung 17a in dem Regulierungsloch 13b um die Mitte des exzentrischen Zap­ fens 16 schwingen kann, der ein Schwingungszentrum bildet. Der erlaubte maximale Schwingwinkel θ von dem Schwingungszentrum C kann als geeigneter Winkel aus experimentellen Daten bestimmt werden. Der maximale Betrag θ der Variation des Schwingwinkels aufgrund des Mechanismus zum Ermöglichen der Schwingwinkelva­ riation kann in einen Bereich von ±0,5° bis ±1,5° relativ zu dem Variationszentrum C des Schwingwinkels der exzentrischer Buchse 11 eingestellt werden. Somit kann der erlaubte Betrag der Variation des Schwingwinkels der exzentrischen Buchse ein­ gestellt werden, und der Betrag der Variation wird innerhalb des vorbestimmten Bereiches θ reguliert.

Fig. 5A zeigt einen normalen Rotationszustand des Kompres­ sors. In diesem Zustand wird der Radius Rc der Umlaufbewegung des zweiten Spiralteiles 2 als ein Radius nahezu gleich einem Standardumlaufradius bestimmt, der von den Abmessungen des er­ sten Spiralteiles 1 und des zweiten Spiralteiles 2 bestimmt ist. Der Radius Rc wird als ein Abstand zwischen der Mitte der exzentrischen Buchse 11 und der Mitte des Regulierungsloches 13b bestimmt. In diesem Zustand ist der Regulierungsvorsprung 17a praktisch an der Mitte des Regulierungsloches 13b zum Er­ zeugen eines Schwingwinkels θ₀ positioniert.

Fig. 5B zeigt einen Zustand eines vergrößerten Umlaufradius. Der Umlaufradius Rc₁ ist größer als der Standardumlaufradius Rc. Der Radius Rc₁ ist als Abstand zwischen der Mitte der ex­ zentrischen Buchse 11, die ein wenig nach oben geschwungen ist und schräg um den Kurbelzapfen 16 ist, und der Mitte des Regu­ lierungsloches 13b bestimmt. In diesem Zustand ist die Mitte des Regulierungsvorsprunges 17a höher als die Mitte des Regu­ lierungsloches 13b positioniert, so dass ein Schwingwinkel θ₁ erzeugt wird, der größer als der Schwingwinkel θ₀ ist.

Fig. 5C zeigt einen Zustand eines verkleinerten Umlaufradius. Der Umlaufradius Rc₂ ist kleiner als der Standardumlaufradius Rc. Der Radius Rc₂ wird als ein Abstand zwischen der Mitte der exzentrischen Buchse 11, die ein wenig nach unten geschwungen ist und schräg um den Kurbelzapfen 16 ist, und der Mitte des Regulierungsloches 13b bestimmt. In diesem Zustand ist die Mitte des Regulierungsvorsprunges 17a niedriger als die Mitte des Regulierungsloches 13b positioniert, so dass ein Schwing­ winkel θ₂ erzeugt wird, der kleiner als der Schwingwinkel θ₀ ist.

Somit wird die Variation des Schwingwinkels innerhalb eines vorbestimmten geeigneten Bereiches reguliert, der durch θ₁-θ₀ oder θ₀-θ₂ bestimmt ist. Der vorbestimmte geeignete Bereich ist als ein Bereich ausgelegt, der nicht zu groß und nicht zu klein ist, wodurch das Auftreten der Probleme in dem Rotati­ onsverhinderungsmechanismus in Bezug auf Abrieb, Leistung und Dauerhaftigkeit verhindert wird.

Obwohl der Regulierungsvorsprung 17a auf der Seite der exzen­ trischen Buchse 11 vorgesehen ist und das Regulierungsloch 13b auf der Seite des Abschnittes großen Durchmessers 13a der An­ triebswelle 13 abgegrenzt ist, können der Vorsprung und das Loch auf dem jeweils anderen Teil vorgesehen werden.

Claims (4)

1. Spiralkompressor mit:
einem ersten Spiralteil (1) und einem zweiten Spiralteil (2), das für eine nicht-drehende, umlaufende Bewegung relativ zu dem ersten Spiralteil (1) vorgesehen ist, und
einer Kugelkupplung (9), die als Rotationsverhinderungsmecha­ nismus (9) für das zweite Spiralteil (2) vorgesehen ist und ein Paar von Platten (91, 92) und eine Mehrzahl von zwischen den Platten (91, 92) vorgesehenen Kugeln (93) aufweist,
wobei das Paar von Platten (91, 92) ringartige Kugelrollrillen (91a, 92a) zum Aufnehmen der Kugeln (93) auf entsprechenden aufeinander zuweisenden Oberflächen aufweist,
wobei der Kompressor aufweist:
einen angetriebenen Kurbelmechanismus (11), der eine Schwing­ bewegung zum Erzeugen einer Umlaufbewegung des zweiten Spi­ ralteiles (2) erzeugt,
wobei ein Schwingwinkel des angetriebenen Kurbelmechanismus (11) einem Radius der Umlaufbewegung des zweiten Spiralteiles (2) entspricht,
der angetriebene Kurbelmechanismus (11) einen Mechanismus zum Ermöglichen der Schwingwinkelvariation zum Regeln des Maximal­ betrages der Variation des Schwingwinkels aufweist,
der Maximalbetrag der Variation des Schwingwinkels aufgrund des Mechanismus zum Ermöglichen der Schwingwinkelvariation in­ nerhalb eines Bereiches eingestellt ist, der gemäß eines Durchmessers (D) einer Ringform einer jeden der ringartigen Kugelrollrillen (91a, 92a) bestimmt ist.

2. Spiralkompressor nach Anspruch 1, bei dem jede des Paares von Platten (91, 92) der Kugelkupplung (9) als eine Platte ge­ bildet ist, die einstückig mit den ringartigen Kugelrollrillen (91a, 92a) auf ihrer einen Oberfläche gebildet ist.

3. Spiralkompressor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der vorbestimmte Bereich in einem Bereich von ±0,5° bis ±1,5° relativ zu einem Variationszentrum (C) des Schwing­ winkels des angetriebenen Kurbelmechanismus (11) eingestellt ist.

4. Spiralkompressor mit:
einem ersten Spiralteil (1) mit einem ersten Spiralelement (1a);
einem zweiten Spiralteil (2), das für eine nicht-drehende um­ laufende Bewegung relativ zu dem ersten Spiralteil (1) vorge­ sehen ist und ein zweites Spiralelement (2a) aufweist, wobei das erste und das zweite Spiralelement (1a, 2a) mit einer win­ kelmäßigen und radialen Versetzung zum Herstellen einer Mehr­ zahl von Linienkontakten ineinandergreifend, die mindestens ein Paar von abgedichteten Fluidtaschen (5) herstellen;
einer Kugelkupplung (9), die als ein Rotationsverhinderungsme­ chanismus (9) für das zweite Spiralteil (2) vorgesehen ist und ein Paar von Platten (91, 92) und eine Mehrzahl von Kugeln (93) aufweist, die zwischen den Platten (91, 92) vorgesehen sind, wobei das Paar von Platten (91, 92) ringartige Kugel­ rollrillen (91a, 92a) zum Aufnehmen der Kugeln (93) auf ent­ sprechenden Oberflächen aufweist, die einander zugewandt sind, eine des Paares von Platten (92) an einem Vordergehäuse (4) befestigt ist, die andere des Paares von Platten (91) an dem zweiten Spiralteil (2) befestigt ist; und
einem Antriebsmechanismus für das zweite Spiralteil (2), der eine Antriebswelle (13) einen Kurbelzapfen (16), der exzen­ trisch zu der Antriebswelle (13) vorgesehen ist, und einen an­ getriebenen Kurbelmechanismus (11), der schwingfähig an den Kurbelzapfen (16) angebracht ist und drehbar von dem zweiten Spiralteil (2) gehalten ist, aufweist,
wobei dei angetriebene Kurbelmechanismus (11) einen Mechanis­ mus zum Ermöglichen einer Schwingwinkelvariation zum Regeln eines Maximalbetrages der Variation eines Schwingwinkels des angetriebenen Kurbelmechanismus (11) aufweist,
der Maximalbetrag der Variation des Schwingwinkels, der von dem Mechanismus zum Ermöglichen der Schwingwinkelvariation verursacht wird, innerhalb eines vorbestimmten Bereiches gemäß eines Durchmessers (D) einer Ringform einer jeden der ringar­ tigen Kugelrollrillen (91a, 92a) eingestellt ist, so daß die Kugeln (93) innerhalb der ringartigen Kugelrollrillen (91a, 92a) während des Betriebes des Kompressors gehalten werden.