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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Kompressor, der
für eine
Fahrzeug-Klimaanlage, die ein Kohlendioxid-Kältemittel verwendet, verwendet
wird.
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Technischer
Hintergrund
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Allgemein
ist als elektrischer Kompressor dieser Art das bekannt, was als
Schneckenkompressor bezeichnet wird, bei dem ein Kältemittel
durch eine vorbestimmte umlaufende Bewegung eines Spiralbauteils
von einem Paar Spiralbauteilen komprimiert wird, wobei das eine
Spiralbauteil dem anderen Spiralbauteil zugewandt ist, wie es in
der japanischen Patentveröffentlichung
2000-291557 beschrieben ist. Daneben ist auch das bekannt, was als
Rollkolben-Kompressor bezeichnet wird, bei dem ein Kältemittel
durch Umlaufen eines Kolbens, der einen kleineren Außendurchmesser
als den Innendurchmesser eines Zylinders aufweist, entlang der inneren
Umfangsoberfläche
des Zylinders komprimiert wird, wie es in der japanischen Patentveröffentlichung 2000-130870
beschrieben ist.
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Jedoch
haben die oben beschriebenen rotierenden Kompressoren in dem Fall,
in dem ein Kohlendioxid-Kältemittel
verwendet wird, ein Problem darin, daß die Dichtungsfähigkeit
einer Kompressionskammer nicht ausreichend aufrechterhalten werden kann,
da das Kohlendioxid-Kältemittel
einen höheren Druck
als denjenigen von konventionellem CFC-Gas oder HFC-Gas liefert.
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Um
dieses Problem zu lösen,
ist als ein Kolben-Kompressor, der auslegt ist, um die Dichtungsfähigkeit
der Kompressionskammer sogar unter Bedingungen hohen Druckes aufrechtzuerhalten,
ein Kompressor bekannt, bei dem die Rotation eines Motors in eine
hin- und hergehende Bewegung eines Kolbens über eine geneigte Scheibe umgewandelt
wird, bekannt, wie es in der japanischen Patentveröffentlichung
2001-304127 beschrieben ist. Um einen hohen Druck zu erzielen, muß die geneigte
Scheibe jedoch mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert werden. Bei
einer Konstruktion, welche die geneigte Scheibe verwendet, rotiert
die geneigte Scheibe, während
sie auf der Seite der Kolben in Kontakt mit einem Gleitkörper steht,
so daß Probleme
in Bezug auf die Strapazierfähigkeit
eines Gleitabschnitts zwischen dem Gleitkörper und der geneigten Scheibe
unter einem Zustand hoher Last und unter strengen Schmierbedingungen
auftreten. Wenn ein Kühlkreislauf,
der Kohlendioxid-Kältemittel
verwendet, in der Praxis eingesetzt wird, muß deshalb ein stabiles und
teures Teil für
beispielsweise ein Hauptteil verwendet werden, um die Strapazierfähigkeit
des Kompressors zu erhöhen,
was ein Problem von erhöhten
Kosten darstellt.
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Die
vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben beschriebenen Probleme
getätigt,
und demgemäß ist es
eine Aufgabe derselben, einen elektrischen Kompressor bereitzustellen,
der eine hohe Strapazierfähigkeit
und eine hohe Effizienz durch eine preiswerte Konstruktion realisieren
kann und der vorteilhaft darin ist, daß er eine Konstruktion für die Verwendung
eines Kohlendioxid-Kältemittels bereitstellt.
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Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung sieht einen elektrischen Kompressor vor, der
aufweist: eine Mehrzahl an Zylindern, die in der Um fangsrichtung
an einer Endseite eines Kompressorkörpers angeordnet sind; eine
Mehrzahl an Kolben, die sich in den Zylindern hin- und herbewegen;
eine Antriebswelle zum Antreiben der Kolben; und einen Motor zum
Rotieren der Antriebswelle, so daß ein Kältemittel durch Hin- und Herbewegen
der Kolben in der axialen Richtung der Antriebswelle angesaugt und
ausgelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kompressor
ferner ein geneigtes Bauteil aufweist, das an einem Ende desselben
eine geneigte Oberfläche,
welche einen vorbestimmten festen Neigungswinkel relativ zu der
Antriebswelle bildet, aufweist und das integral mit der Antriebswelle
rotiert; und ein Schwingbauteil, mit dem die Kolben über ein
Verbindungsbauteil, das ein Universalgelenk aufweist, an einer in der
Umfangsrichtung vorbestimmten Position verbunden sind und das die
Kolben durch Schwingen entlang der geneigten Oberfläche des
rotierenden geneigten Bauteils, während die Rotation desselben geregelt
wird, hin- und herbewegt, und ein Kohlendioxid-Kältemittel wird als das Kältemittel
eingesetzt.
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Wenn
die Antriebswelle durch den Motor rotiert wird, rotiert daraufhin
das geneigte Bauteil, und das Schwingbauteil schwingt entlang der
geneigten Oberfläche
des geneigten Bauteils, während
die Rotation desselben geregelt wird. Dadurch werden die Verbindungsbauteile
der Kolben, die mit dem Schwingbauteil verbunden sind, sukzessiv
entlang der axialen Richtung der Antriebswelle verschoben, und somit
bewegen sich die Kolben in den Zylindern hin und her. Deshalb wird
eine Konstruktion bereitgestellt, die aufgrund der Rotation des
geneigten Bauteils kein gleitendes Teil aufweist und die sogar unter strengen
Betriebsbedingungen, wie beispielsweise unter einem Zustand hoher
Last und dürftiger Schmierung,
eine hohe Strapazierfähigkeit
aufweist, wobei sie Kohlendioxid-Kältemittel
verwendet.
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Auch
sind gemäß der vorliegenden
Erfindung bei der oben beschriebenen Konfiguration eine Kältemittel-Ansaugkammer
zum Aufnehmen des Kältemittels,
das in die Zylinder gesaugt wird, und eine Kältemittel-Auslaßkammer,
in die das Kältemittel
aus den Zylindern ausgelassen wird, an einer Endseite des Kompressorkörpers vorgesehen,
und die Kältemittel-Ansaugkammer
ist in einem zentralen Abschnitt auf einer Endseite des Kompressorkörpers ausgebildet,
und die Kältemittel-Auslaßkammer
ist in einer Ringform um die Kältemittel-Ansaugkammer herum
ausgebildet.
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Demgemäß ist, da
die Kältemittel-Auslaßkammer
in einer Ringform um die Kältemittel-Ansaugkammer
herum ausgebildet ist, der Oberflächenbereich der Kältemittel-Auslaßkammer
im Vergleich zu dem Fall, in dem die Kältemittel-Auslaßkammer
in dem zentralen Abschnitt auf einer Endseite des Kompressorkörpers ausgebildet
ist, verringert, und demgemäß ist eine
Kraft, die durch die Summe der Drücke des Kältemittels erzeugt wird und
auf die Wandoberfläche
des Kompressorkörpers
ausgeübt wird,
reduziert.
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Auch
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung bei der oben beschriebenen Konfiguration eine Kältemittel-Ansaugöffnung auf
der anderen Endseite des Kompressorkörpers derart vorgesehen, so
daß Kältemittel,
das durch die Kältemittel-Ansaugöffnung gesaugt
wird, in den Kompressorkörper
strömt
und in die Zylinder gesaugt wird.
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Das
Kältemittel,
das zu der anderen Endseite des Kompressorkörpers gesaugt wird, strömt demgemäß durch
bewegbare Teile und gleitende Teile in dem Kompressorkörper, und
wird dann in die Zylinder gesaugt, so daß die bewegbaren Teile und
gleitenden Teile durch das Kältemittel,
mit dem ein Schmieröl vermischt
ist, geschmiert werden. Auch wird durch die puffernde Wirkung zu
der Zeit, wenn das Kältemittel
durch die bewegbaren Teile und die gleitenden Teile strömt, das
Pulsieren des Kältemittels
auf der Ansaugseite gedämpft.
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Auch
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung bei der oben beschriebenen Konfiguration das geneigte
Bauteil an einem Ende der Antriebswelle vorgesehen, und der Motor
ist an der anderen Endseite der Antriebswelle angeordnet; und die
Antriebswelle wird nur durch mindestens ein Lager, das auf der anderen
Endseite des geneigten Bauteils angeordnet ist, gelagert.
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Demgemäß wird,
da die Antriebswelle nur durch das Lager, das auf der anderen Endseite
des geneigten Bauteils angeordnet ist, gelagert wird, ein Teil zum
Lagern der Antriebswelle auf einer Endseite der Antriebswelle, das
heißt
auf der Seite der geneigten Oberfläche von der geneigten Scheibe,
nicht benötigt.
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Auch
sind gemäß der vorliegenden
Erfindung bei der oben beschriebenen Konfiguration ein erstes Gehäuse, das
auf der Seite der Kolben, des Schwingbauteils und des geneigten
Bauteils angeordnet ist, und ein zweites Gehäuse, das auf der Seite des
Motors angeordnet ist, vorgesehen, und eine Zwischenplatte, die
ein Lager für
die Antriebswelle aufweist, ist zwischen den Gehäusen vorgesehen.
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Demgemäß können die
Axialkraft des geneigten Bauteils und die Radialkraft der Antriebswelle
mit einer hohen Stärke
durch die Zwischenplatte, die zwischen den Gehäusen vorgesehen ist, gehalten
werden.
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Auch
ist gemäß der vorliegenden
Erfindung bei der oben beschriebenen Konfiguration das geneigte
Bauteil derart vorgesehen, daß eine
Endseite der Antriebswelle das geneigte Bauteil durchdringt, und
der Motor ist auf der anderen Endseite der Antriebswelle angeordnet;
das andere Ende der Antriebs welle wird durch ein Lager gelagert;
und ein Lagermittel, das ein Ende der Antriebswelle drehbar lagert
und das Schwingbauteil schwingbar lagert, ist an einer Endseite
der Antriebswelle vorgesehen.
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Demgemäß wird eine
Endseite der Antriebswelle durch das Lagermittel drehbar gelagert,
und das Schwingbauteil wird durch das Lagermittel schwingbar gelagert,
so daß ein
Speziallager zum Lagern einer Endseite der Antriebswelle nicht bereitgestellt
werden muß.
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Auch
wird gemäß der vorliegenden
Erfindung bei der oben beschriebenen Konfiguration das Lagermittel
durch einen sphärischen
Körper,
mit dem ein Ende der Antriebswelle verbunden ist und der gleitbar
mit einem zentralen Abschnitt des Schwingbauteils im Eingriff steht,
und ein Lagerbauteil für
den sphärischen
Körper
zum gleitbaren Lagern des sphärischen
Körpers
gebildet.
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Demgemäß wird der
sphärische
Körper
der Antriebswelle durch das Lagerbauteil für den sphärischen Körper drehbar gelagert, und
das Schwingbauteil wird von dem sphärischen Körper schwingbar gelagert, so
daß die
rotierende Bewegung der Antriebswelle und die schwingende Bewegung
des Schwingbauteils durch den gemeinsamen sphärischen Körper erzielt werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Seiten-Schnittansicht eines elektrischen Kompressors, die eine
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A der 1;
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3 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie B-B der 1;
und
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4 ist
eine Seiten-Schnittansicht eines elektrischen Kompressors gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Beste Ausführungsform
zum Ausführen
der Erfindung
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Die 1 bis 3 zeigen
eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Dieser
elektrische Kompressor weist einen Kompressorkörper 10 zum Ansaugen
und Auslassen von Kältemittel
auf, einen Kompressionsabschnitt 20 zum Komprimieren des
Kältemittels,
das in den Kompressorkörper 10 gesaugt
wurde, und einen Motor 30 zum Antreiben des Kompressionsabschnittes 20.
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Der
Kompressorkörper 10,
der in einer zylindrischen Form gebildet ist, weist ein erstes Gehäuse 11 auf,
das an der Position der Seite des Kompressionsabschnittes 20 ausgebildet
ist, ein zweites Gehäuse 12,
das an der Position der Seite des Motors 30 ausgebildet
ist, einen Zylinderkopf 13, der an einer Endseite des ersten
Gehäuses 11 angeordnet
ist, eine Ventilplatte 14, die zwischen dem ersten Gehäuse 11 und
dem Zylinderkopf 13 angeordnet ist, und eine Zwischenplatte 15,
die zwischen den Gehäusen 11 und 12 angeordnet
ist.
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Das
erste Gehäuse 11 weist
eine Mehrzahl an Zylindern 11a auf, die in gleichmäßigen Abständen in
der Umfangsrichtung auf einer Endseite desselben angeordnet sind,
und ein Ende jedes Zylinders 11a ist zu einer End-Stirnseite
des ersten Gehäuses 11 hin
offen. Das erste Gehäuse 11 weist eine
Mehrzahl an Kältemittel-Durchgängen 11b,
die eine Endseite des ersten Gehäuses 11 durchdringen, auf.
Die Kältemittel- Durchgänge 11b sind
zwischen den Zylindern 11a angeordnet. Auch das erste Gehäuse 11 ist
derart ausgebildet, daß die
andere Endseite desselben offen ist, und ist mit einem Ende des zweiten
Gehäuses 12 über die
Zwischenplatte 15 durch Bolzen 11c verbunden.
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Das
zweite Gehäuse 12 ist
derart ausgebildet, daß eine
Endseite desselben offen ist, und es ist mit einer Kältemittel-Ansaugöffnung 12a auf
der anderen Endseite desselben versehen.
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Der
Zylinderkopf 13 ist über
die Ventilplatte 14 an einem Ende des ersten Gehäuses 11 befestigt und
ist in dem zentralen Abschnitt desselben mit einer Kältemittel-Ansaugkammer 13a,
die zu der Seite der Ventilplatte 14 hin offen ist, versehen.
Um die Kältemittel-Ansaugkammer 13a herum
ist eine ringförmige
Kältemittel-Auslaßkammer 13b,
die zu der Seite der Ventilplatte 14 hin offen ist, vorgesehen.
Die Kältemittel-Auslaßkammer 13b kommuniziert
mit einer Kältemittel-Auslaßöffnung 13c,
die an der Seite des Zylinderkopfs 13 vorgesehen ist.
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Die
Ventilplatte 14 ist mit einer Mehrzahl an Kältemittel-Ansaugöffnungen 14a und
Auslaßöffnungen 14b versehen,
von denen jede mit den Zylindern 11a kommuniziert. Die
Kältemittel-Ansaugöffnungen 14a kommunizieren
mit der Kältemittel-Ansaugkammer 13a in
dem Zylinderkopf 13, und die Kältemittel-Auslaßöffnungen 14b kommunizieren
mit der Kältemittel-Auslaßkammer 13b.
Die Ventilplatte 14 ist mit scheibenförmigen Ansaugventilen 14c und
Auslaßventilen 14d zum Öffnen und
Schließen
der Kältemittel-Ansaugöffnungen 14a bzw.
Auslaßöffnungen 14b ausgestattet,
so daß jede
der Kältemittel-Ansaugöffnungen 14a und
Auslaßöffnungen 14b durch die
elastische Verformung der jeweiligen Ventile 14c und 14d geöffnet und
geschlossen wird. Auch ist in dem Zentrum der Ventilplat te 14 ein
Durchgangsloch 14e vorgesehen, und um das Durchgangsloch 14e herum
sind eine Mehrzahl an Verbindungslöchern 14f, von denen
jedes mit dem Kältemittel-Durchgang 11b in
dem ersten Gehäuse 11 kommuniziert,
vorgesehen.
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Die
Zwischenplatte 15 ist derart ausgebildet, daß sie eine
Größe hat,
so daß sie
die Öffnungen
der Gehäuse 11 und 12 abdeckt,
und der Umfangs-Endabschnitt derselben ist an den Stirnseiten der
Gehäuse 11 und 12 derart
befestigt, daß die
Zwischenplatte 15 zwischen den Gehäusen 11 und 12 gehalten
wird. Die Zwischenplatte 15 weist eine Mehrzahl an Verbindungslöchern 15a,
die mit den Gehäusen 11 und 12 kommunizieren,
auf, und ist auch in dem Zentrum derselben mit einem Lager 15b,
das aus einem Rollenlager gebildet wird, versehen.
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Der
Kompressionsabschnitt 20 weist eine Mehrzahl an Kolben 21 auf,
die in den Zylindern 11a vorgesehen sind, eine Antriebswelle 22,
die durch den Motor 30 rotiert wird, eine geneigte Scheibe 23, die
durch die Antriebswelle 22 rotiert wird, und eine Schwingscheibe 24,
die durch die Rotation der geneigten Scheibe 23 geschwungen
wird. Die Kolben 21 sind über eine Mehrzahl an Kolbenstangen 25, von
denen jede ein Verbindungsbauteil bildet, mit der Schwingscheibe 24 verbunden.
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An
der Umfangsoberfläche
auf einer Endseite jedes Kolbens 21 ist ein Kolbenring 21a eingebaut, und
auf der anderen Seite desselben ist ein sphärische geformter Verbindungsabschnitt 21b,
der mit der Kolbenstange 25 verbunden ist, vorgesehen.
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Die
Antriebswelle 22 erstreckt sich in dem ersten und dem zweiten
Gehäuse 11 und 12,
und eine Endseite derselben ist in dem ersten Gehäuse 11 angeordnet.
Die Antriebswelle 22 wird an zwei Stellen in der axialen
Richtung durch ein Lager 22a, das aus einem Rollenlager
gebildet wird und das auf der ande ren Endseite des zweiten Gehäuses 12 vorgesehen
ist, und das Lager 15b der Zwischenplatte 15 drehbar
gelagert.
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Die
geneigte Scheibe 23 ist an einem Ende der Antriebswelle 22 derart
befestigt, daß sie
integral mit der Antriebswelle 22 rotiert wird. An einem
Ende der geneigten Scheibe 23 ist eine geneigte Oberfläche 23a,
die einen vorbestimmten Neigungswinkel relativ zu der Rotationsachse
der Antriebswelle 22 bildet, ausgebildet, und der Neigungswinkel
ist beispielsweise auf 15 Grad festgestellt. Auch zwischen der anderen
Endoberfläche
der geneigten Scheibe 23 und der Zwischenplatte 15 ist
ein Rollenlager 23b vorgesehen.
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Die
Schwingscheibe 24 ist auf der Seite der geneigten Oberfläche 23a von
der geneigten Scheibe 23 angeordnet und ist entlang der
geneigten Oberfläche 23a geneigt.
In diesem Fall ist die Schwingscheibe 24 derart ausgebildet,
daß die
Rotation der geneigten Scheibe 23 relativ zu der Schwingscheibe 24 durch
ein Rollenlager 24a, das zwischen der Schwingscheibe 24 und
der geneigten Oberfläche 23a vorgesehen
ist, gestattet wird. Auf einer Endseite der Schwingscheibe 24 ist
auch ein sphärischer Körper 26,
der die Schwingscheibe 24 schwingbar lagert, vorgesehen.
Im speziellen ist in dem Zentrum der Schwingscheibe 24 ein
Eingreifbauteil 27, das mit dem sphärischen Körper 26 in Eingriff
steht, befestigt, und das Eingreifbauteil 27 nimmt den
sphärischen
Körper 26 in
einem im wesentlichen halbkugelförmigen
sphärischen
Abschnitt schwingbar auf. Auch das erste Gehäuse 11 ist mit einem
Lagerbauteil 28 für
den sphärischen
Körper,
das mit dem sphärischen
Körper 26 in
Eingriff steht, versehen, und das Lagerbauteil 28 für den sphärischen
Körper
nimmt den sphärischen
Körper 26 in
einem im wesentlichen halbkugelförmigen
sphärischen
Abschnitt schwingbar auf. Dies bedeutet, daß die Schwingscheibe 24 über den
sphärischen
Körper 26 an
dem Lagerbauteil 28 gelagert wird und schwingt, während sie
entlang der sphärischen
Ober fläche
des sphärischen
Körpers 26 rotiert.
Ferner ist das Lagerbauteil 28 für den sphärischen Körper mit einem Verbindungsloch 28b versehen,
durch das der sphärische
Abschnitt, der den sphärischen
Körper 26 lagert,
mit dem Durchgangsloch 14e in der Ventilplatte kommuniziert.
Das Eingreifbauteil 27 der Schwingscheibe 24 und
das Lagerbauteil 28 für
den sphärischen
Körper
sind mit Zähnen 27a bzw. 28a,
die ineinander eingreifen, versehen, so daß das Eingreifen der Zähne 27a und 28a die
Rotation der Schwingscheibe 24 regelt. Ferner ist die Schwingscheibe 24 mit
einer Mehrzahl an sphärisch
geformten Verbindungsabschnitten 24d, die jeweils mit der
Kolbenstange 25 verbunden sind, versehen. Die Verbindungsabschnitte 24d sind
in gleichmäßigen Abständen in
der Umfangsrichtung angeordnet.
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Die
Kolbenstange 25 weist an beiden Enden sphärische geformte
Verbindungsabschnitte 25a auf. Der Verbindungsabschnitt 25a auf
einer Endseite ist schwingbar mit dem Verbindungsabschnitt 21b in dem
Kolben 21 verbunden, und der Verbindungsabschnitt 25a auf
der anderen Endseite ist schwingbar mit dem Verbindungsabschnitt 24d in
der Schwingscheibe 24 verbunden. Mit anderen Worten bilden
die Verbindungsabschnitte 21b, 24d und 25a ein
Universalgelenk.
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Der
Motor 30 weist einen Stator 31 auf, der an der
inneren Umfangsoberfläche
des zweiten Gehäuses 12 befestigt
ist, einen Rotor 32, der aus einem Permanentmagnet, der
in dem Stator 31 rotiert, gebildet wird, und eine Spule 33 zum
Anregen, die an mehreren Stellen in der Umfangsrichtung des Stators 31 gewickelt
ist. Der Rotor 32 ist an der anderen Endseite der Antriebswelle 22 derart
befestigt, so daß er integral
drehbar ist. Genauer gesagt wird der Motor 30 aus einem
bürstenlosen
3-Phasen-Wechselstrom-Motor gebildet.
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Wenn
bei dem elektrischen Kompressor, der wie oben beschrieben konstruiert
ist, die Antriebswelle 22 durch den Motor 30 rotiert
wird, rotiert die geneigte Scheibe 23 und die Schwingscheibe 24 schwingt
entlang der geneigten Oberfläche 23a der geneigten
Scheibe 23. Gleichzeitig schwingt die Schwingscheibe 24 um
den sphärischen
Körper 26, während die
Rotation derselben durch die Zähne 27a und 28a geregelt
wird. Dadurch werden die Kolbenstangen 25, die mit der
Schwingscheibe 24 verbunden sind, sukzessiv entlang der
axialen Richtung der Antriebswelle 22 verschoben, und folglich
bewegen sich die Kolben 21 in den Zylindern 11a mit
einem vorbestimmten Phasenunterschied hin und her. Auch wird durch
die hin- und hergehende Bewegung der Kolben 21 Kältemittel
in der Kältemittel-Ansaugkammer 13a in
die Zylinder 11a gesaugt, und in die Kältemittel-Auslaßkammer 13b ausgelassen.
Gleichzeitig tritt Kältemittel,
das durch die Kältemittel-Ansaugöffnung 12a in
dem zweiten Gehäuse 12 in
den Kompressorkörper 10 gesaugt
wurde, durch einen Spalt des Motors 30 hindurch, wobei
es über
die Verbindungslöcher 15a und
das Lager 15b in der Zwischenplatte 15 in das
erste Gehäuse 11 strömt, und
wird durch die Kältemittel-Durchgänge 11b in
dem ersten Gehäuse 11 und
das Verbindungsloch 28b in dem Lagerbauteil 28 für den sphärischen
Körper
in die Kältemittel-Ansaugkammer 13a gesaugt.
In diesem Fall werden, da mit dem Kältemittel ein Schmieröl vermischt
ist, nicht nur der Motor 30 und bewegbare Teile, wie beispielsweise
das Lager 15b, sondern auch ein gleitendes Teil etc. des
sphärischen
Körpers 26 geschmiert.
Das Kältemittel
strömt
auch, obgleich in einer kleinen Menge, zwischen dem Zylinder 11a und
dem Kolben 21, so daß diese
Elemente auch geschmiert werden.
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Der
oben beschriebene elektrische Kompressor wird für einen Kühlkreislauf, der Kohlendioxid-Kältemittel
verwendet, in einer Fahrzeug-Klimaanlage verwendet. In diesem Fall
hat das Kohlendioxid-Kältemittel
in dem Kühlkreislauf,
im Vergleich zu einem Flon-Kältemittel
(flon refrigerant) (R134a) einen Druck von ungefähr dem Zehnfachen.
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Folglich
wird bei dem elektrischen Kompressor dieser Ausführungsform die rotierende Bewegung
der geneigten Scheibe 23, die einen vorbestimmten festen
Neigungswinkel aufweist, in eine schwingende Bewegung der Schwingscheibe 24,
die schwingt, während
die Rotation derselben geregelt wird, umgewandelt, und die Kolben 21 werden
durch die schwingende Bewegung der Schwingscheibe 24 angetrieben,
so daß eine
Konstruktion, welche aufgrund der Rotation der geneigten Scheibe 23 kein gleitendes
Teil aufweist, bereitgestellt werden kann. Als ein Ergebnis kann
sogar unter strengen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise unter
einem Zustand hoher Last und dürftiger
Schmierung, bei Verwendung von Kohlendioxid-Kältemittel,
die Strapazierfähigkeit
verbessert werden. Deshalb kann aufgrund des Kolbentyps eine hocheffiziente
Kompressionsleistung erzielt werden, und es kann eine hohe Strapazierfähigkeit
und eine hohe Effizienz durch eine kostengünstige Konstruktion realisiert
werden, so daß dieser
elektrische Kompressor sehr vorteilhaft darin ist, eine Konstruktion
zur Verwendung des Kohlendioxid-Kältemittels zu realisieren.
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Auch
wird das Kältemittel,
das in den Kompressorkörper 10 gesaugt
wird, in die Kältemittel-Ansaugkammer 13a in
dem Zylinderkopf 13 gesaugt, nachdem es nicht nur durch
den Motor 30 und die bewegbaren Teile, wie beispielsweise
das Lager 15b, sondern auch durch das gleitende Teil etc.
des sphärischen
Körpers 26 geströmt ist,
so daß die
bewegbaren Teile und die gleitenden Teile zuverlässig durch das Kältemittel,
mit dem ein Schmieröl
vermischt ist, geschmiert werden kann. Dadurch kann eine hohe Strapazierfähigkeit
sogar unter strengen Schmierbedingungen in einem Fall realisiert
werden, in dem Kohlendioxid-Kältemittel
verwendet wird. In diesem Fall kann durch die puffernde Wirkung
zu der Zeit, wenn das Kältemittel
durch die bewegbaren Teile und die gleitenden Teile strömt, das
Pulsieren des Kältemittels
auf der Ansaugseite gedämpft
werden. Deshalb kann ein Pulsieren des Ansaugdruckes, das bei einem
sich hin- und herbewegenden Kompressor, wie beispielsweise dem Kompressor
dieser Ausführungsform,
leicht auftritt, erheblich reduziert werden, und folglich kann ein
Kühlkreislauf
realisiert werden, der nur ein sehr geringes Geräusch verursacht.
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Darüber hinaus
ist die Kältemittel-Ansaugkammer 13a in
dem zentralen Abschnitt des Zylinderkopfs 13 ausgebildet,
und die Kältemittel-Auslaßkammer 13b,
die einen hohen Druck hat, ist in einer Ringform um die Kältemittel-Ansaugkammer 13a herum
ausgebildet, so daß der
Oberflächenbereich
der Kältemittel-Auslaßkammer 13b im
Vergleich zu dem Fall, in dem die Kältemittel-Auslaßkammer 13b in dem
zentralen Abschnitt des Zylinderkopfs 13 gebildet ist,
verringert werden kann. Folglich kann eine Kraft, die durch die
Summe der Drücke
des Kältemittels
erzeugt wird und die auf die Wandoberfläche des Kompressorkörpers 10 ausgeübt wird,
reduziert werden. Deshalb kann eine Konstruktion geringer Stärke verwendet
werden, was Gewicht und Kosten reduzieren kann.
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Auch
ist die geneigte Scheibe 23 an einem Ende der Antriebswelle 22 befestigt,
und der Motor 30 ist an der anderen Endseite der Antriebswelle 22 angeordnet,
und die Antriebswelle 22 wird nur durch die Lager 15b und 22a,
die auf der anderen Endseite der geneigten Scheibe 23 angeordnet
sind, gelagert, so daß auf
einer Endseite der Antriebswelle 22, das heißt auf einer
Endseite von der geneigten Scheibe 23, ein Teil zum Lagern
der Antriebswelle 22 nicht benötigt wird, und folglich kann
die Montageeignung verbessert werden und die Konstruktion kann vereinfacht
werden. Zum Beispiel werden, nachdem die Kolben 21, die
Schwingscheibe 24 und dergleichen auf der Sei te des ersten
Gehäuses 11 montiert
worden sind, und der Motor 30, die Antriebswelle 22,
an welche die geneigte Scheibe 23 befestigt worden ist, und
die Zwischenplatte 15 auf der Seite des zweiten Gehäuses 12 montiert
worden sind, diese zwei Anordnungen durch die Bolzen 11c miteinander
verbunden, durch welche die Montagearbeit sehr einfach durchgeführt werden
kann.
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In
diesem Fall können,
da die Zwischenplatte 15, welche das Lager 15b für die Antriebswelle 22 aufweist,
zwischen den Gehäusen 11 und 12 vorgesehen
ist, die Axialkraft der geneigten Scheibe 23 und die Radialkraft
der Antriebswelle 22 von der Zwischenplatte 15,
die sicher zwischen den Gehäusen 11 und 12 befestigt
ist, aufgenommen werden, so daß die
Strapazierfähigkeit
verbessert werden kann. Da die Antriebswelle 22 durch die
Zwischenplatte 15 mit einer hohen Festigkeit abgestützt werden
kann, kann das Lager 22a auf der anderen Endseite der Antriebswelle 22 auch
weggelassen werden.
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4 ist
eine Seiten-Schnittansicht eines elektrischen Kompressors gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich
von der oben beschriebenen Ausführungsform
in der Konfiguration der Antriebswelle, der geneigten Scheibe und
des sphärischen
Körpers.
Eine Erklärung
erfolgt unter Verwendung der gleichen Bezugszahlen für Elemente,
die denjenigen der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechen.
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Im
speziellen ist bei dieser Ausführungsform eine
geneigte Scheibe 40 derart vorgesehen, so daß eine Endseite
einer Antriebswelle 41 diese durchdringt, und das andere
Ende der Antriebswelle 41 wird durch ein Lager 41a gelagert.
Auch wird ein Ende der Antriebswelle 41 durch einen sphärischen Körper 42,
der auf einer Endseite der Antriebswelle 41 vorgesehen
ist, drehbar gelagert, und die geneigte Scheibe 40 wird schwingbar
gelagert. Bei dieser Ausführungsform
ist eine Struktur, die der Zwischenplatte 15 in der oben
beschriebenen Ausführungsform
entspricht, nicht vorgesehen, und die Gehäuse 11 und 12 sind
direkt miteinander verbunden.
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Wie
in dem Fall der oben beschriebenen Ausführungsform weist die geneigte
Scheibe 40 eine geneigte Oberfläche 40a auf, die einen
vorbestimmten Neigungswinkel auf einer Endseite derselben bildet.
Eine Endseite der Antriebswelle 41 durchdringt auch den
zentralen Abschnitt der geneigten Scheibe 40, so daß die geneigte
Scheibe 40 integral mit der Antriebswelle 41 rotiert.
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Als
Lager 41a zum Lagern des anderen Endes der Antriebswelle 41 wird
ein Schrägkugellager, das
gleichzeitig die axiale und radiale Bewegung der Antriebswelle 41 regelt,
verwendet. Das Lager 41a kann jedoch auch durch Axial-
und Radiallager gebildet werden.
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Wie
in dem Fall der oben beschriebenen Ausführungsform wird der sphärische Körper 42 gleitbar
durch das Lagerbauteil 28 für den sphärischen Körper gelagert. In diesem Fall
weist der sphärische
Körper 42 ein
Loch auf, in das eine Endseite der Antriebswelle 41 eingesetzt
ist, und er ist mit einer Endseite der Antriebswelle 41 verbunden.
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Gemäß dieser
Ausführungsform
ist eine Endseite der Antriebswelle 41 drehbar durch den sphärischen
Körper 42 und
das Lagerbauteil 28 für den
sphärischen
Körper
gelagert, und die Schwingscheibe 24 wird durch den sphärischen
Körper 42 schwingbar
gelagert. Deshalb braucht ein Speziallager zum Lagern einer Endseite
der Antriebswelle 41 und eine Zwischenplatte nicht bereitgestellt
werden, so daß die
Anzahl der Teile verringert werden kann.
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In
diesem Fall wird ein Lagermittel zum Lagern einer Endseite der Antriebswelle 41 durch
den sphärischen
Körper 42,
der gleitbar mit dem zentralen Abschnitt der Schwingscheibe 24 steht,
und das Lagerbauteil 28 für den sphärischen Körper, das den sphärischen
Körper 42 gleitbar
lagert, gebildet, und ein Ende der Antriebswelle 41 ist
mit dem sphärischen
Körper 42 so
verbunden, daß die
rotierende Bewegung der Antriebswelle 41 und die schwingende
Bewegung der Schwingscheibe 24 durch den gemeinsamen sphärischen
Körper 42 erzielt
werden können.
Deshalb kann der Mechanismus zum Lagern einer Endseite der Antriebswelle 41 in
der Konstruktion einfach und in der Größe klein realisiert werden.
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Industrielle
Anwendbarkeit der Erfindung
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Wie
oben beschrieben wurde, kann gemäß der vorliegenden
Erfindung, da der elektrische Kompressor eine Konstruktion aufweisen
kann, bei der aufgrund der Rotation des geneigten Bauteils ein gleitendes
Teil nicht vorgesehen ist, die Strapazierfähigkeit sogar unter strengen
Betriebsbedingungen, wie beispielsweise bei einem Zustand hoher
Last und dürftiger
Schmierung, verbessert werden, wobei Kohlendioxid-Kältemittel
verwendet wird. Deshalb kann aufgrund des Kolbentyps eine hocheffiziente Kompressionsleistung
erzielt werden, und eine hohe Strapazierfähigkeit und eine hohe Effizienz
kann durch eine kostengünstige
Konstruktion realisiert werden, so daß dieser elektrische Kompressor
sehr vorteilhaft darin ist, eine Konstruktion zur Verwendung von
Kohlendioxid-Kältemittel
zu realisieren.
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Auch
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung eine Kraft, die durch die Summe der Drücke des Kältemittels erzeugt wird und
die auf die Wandoberfläche
des Kompressorkörpers
ausgeübt
wird, reduziert werden. Deshalb kann eine Konstruktion gerin ger
Stärke
verwendet werden, was Gewicht und Kosten reduzieren und die Strapazierfähigkeit
weiter verbessern kann.
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Da
die bewegbaren Teile und gleitenden Teile in dem Kompressorkörper zuverlässig geschmiert werden
können,
kann auch eine hohe Strapazierfähigkeit
sogar unter strengen Schmierbedingungen in einem Fall, in dem Kohlendioxid-Kältemittel
verwendet wird, realisiert werden. Auch das Pulsieren des Kältemittels
auf der Ansaugseite kann gedämpft
werden. Deshalb kann das Pulsieren des Ansaugdruckes, das bei einem
sich hin- und herbewegenden Kompressor
leicht auftritt, erheblich reduziert werden, und folglich kann ein
Kühlkreislauf,
der ein sehr geringes Rauschen erzeugt, realisiert werden.
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Auch
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung, da auf einer Endseite des geneigten Bauteils ein Teil
zum Lagern der Antriebswelle nicht bereitgestellt werden braucht,
die Montageeignung verbessert werden und die Konstruktion kann vereinfacht werden.
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Auch
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung, da die Axialkraft des geneigten Bauteils und die Radialkraft
der Antriebswelle von der Zwischenplatte, die sicher zwischen den
Gehäusen
befestigt ist, aufgenommen werden kann, die Strapazierfähigkeit
verbessert werden. In diesem Fall kann, da die Antriebswelle mit
einer hohen Kraft durch die Zwischenplatte gestützt werden kann, die Antriebswelle nur
durch die Zwischenplatte gelagert werden, so daß weitere Lager weggelassen
werden, und folglich kann die Konstruktion weiter vereinfacht werden.
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Auch
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung, da ein Speziallager zum Lagern einer Endseite der Antriebswelle
nicht bereitgestellt werden muß, die
Anzahl der Teile verringert werden.
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Auch
kann gemäß der vorliegenden
Erfindung, da die rotierende Bewegung der Antriebswelle und die
schwingende Bewegung der Schwingscheibe durch den gemeinsamen sphärischen
Körper
erzielt werden können,
der Mechanismus zum Lagern der Antriebswelle einfach in der Konstruktion
und in der Größe klein
realisiert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
vorliegende Erfindung sieht einen elektrischen Kompressor vor, der
eine hohe Strapazierfähigkeit
und eine hohe Effizienz durch eine kostengünstige Konstruktion realisieren
kann und der vorteilhaft darin ist, eine Konstruktion zur Verwendung von
Kohlendioxid-Kältemittel
bereitzustellen. Bei dem elektrischen Kompressor gemäß der vorliegenden
Erfindung wird die rotierende Bewegung einer geneigten Scheibe (23),
die einen vorbestimmten festen Neigungswinkel aufweist, in eine
schwingende Bewegung einer Schwingscheibe (24), die schwingt, während die
Rotation derselben geregelt wird, umgewandelt, und Kolben (21)
werden durch die schwingende Bewegung der Schwingscheibe (24)
angetrieben. Deshalb kann eine Konstruktion, die aufgrund der Rotation
der geneigten Scheibe (23) kein gleitendes Teil aufweist,
bereitgestellt werden, so daß die Strapazierfähigkeit
verbessert werden kann.
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