DE69703946T2

DE69703946T2 - Schiefscheibenverdichter mit einer verbesserten Vorrichtung zur Regulierung der Kolbendrehung

Info

Publication number: DE69703946T2
Application number: DE69703946T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Terauchi
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 1997-04-03
Publication date: 2001-06-13
Anticipated expiration: 2017-04-04
Also published as: JPH09268975A; EP0799994A1; EP0799994B1; US5934172A; DE69703946D1

Description

Hintergrund der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Schiefscheibenkompressor, bei dem eine Drehbewegung einer Schiefscheibe in Hin- und Herbewegungen von Kolben über Schuhe umgewandelt wird, die zwischen der Schiefscheibe und dem Kolben eingefügt sind, und genauer auf einen Aufbau zum Regulieren der Drehung eines jeden Kolbens, so daß ein Kontakt oder ein Eingriff zwischen der Schiefscheibe und eines jeden Kolbens in dem Schiefscheibenkompressor verhindert wird.
Bei einem Schiefscheibenkompressor dieser Art hat es ein Problem gegeben, daß die Kolben um ihre entsprechenden Achsen so gedreht werden, daß die Kolben mit dem Umfang der Schiefscheibe in Kontakt oder Eingriff kommen, wodurch Abrieb der zugehörigen Teile, Geräusch und ähnliches verursacht wird.
Zum Lösen des obigen Problemes offenbart die Japanische erste (ungeprüfte) Patentveröffentlichung 6-346844 einen Aufbau zum Regulieren der Kolbendrehung in dem Schiefscheibenkompressor. Bei dem offenbarten Aufbau wird die Drehung eines jeden Kolbens durch gleitenden Eingriff zwischen einer oder mehreren konvex gekrümmten drehregulierenden Oberflächen geregelt, die auf dem Kolben und dem inneren Umfang eines Kompressorgehäuses vorgesehen sind.
Bei dieser Veröffentlichung jedoch, die die Grundlage des Oberbegriffes der Ansprüche 1 und 8 bildet, sind, selbst wenn die Mehrzahl von drehregelenden konvexen gekrümmten Oberflächen vorgesehen sind, die Krümmungszentren davon in einer Umfangsrichtung der Kolben an der gleichen Position angeordnet. Somit ist es äquivalent zum Benutzen von nur einer drehregelnden konvexen gekrümmten Oberfläche zum Regeln der Drehung des Kolbens. Da weiter die Krümmung der drehungsregelnden konvexen gekrümmten Oberfläche größer als der innere Umfang des Kompressorgehäuses eingestellt ist, wird eine Kontaktlinie anstelle einer Kontaktoberfläche dazwischen gebildet, so daß ein Problem in Hinblick auf die Abnutzungsfestigkeit aufgeworfen wird.
In der EP 0 740 076 A2, die Stand der Technik unter Art. 54(3),(4) EPÜ bildet, ist ein Schiefscheibenkompressor mit einem Gehäuse, einer Schiefscheibe, einem Kolben beschrieben, bei dem der Kolben eine erste und eine zweite drehungsregelnde Oberfläche aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schiefscheibenkompressor vorzusehen, der einen verbesserten Aufbau zum Regeln der Drehung des Kolbens aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Schiefscheibenkompressor, wie er in Anspruch 1 oder in Anspruch 8 angegeben ist.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den entsprechenden abhängigen Ansprüchen angegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, die einen Aufbau zum Regeln der Kolbendrehung in einem Schiefscheibenkompressor variabler Verdrängung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.;
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht, die den Hauptteil des in Fig. 1 gezeigten Aufbaues zum Regeln der Kolbendrehung zeigt;
Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht, die einen Schiefscheibenkompressor variabler Verdrängung mit dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau zum Regeln der Kolbendrehung zeigt;
Fig. 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Aufbau zum Regeln der Kolbendrehung in einem Schiefscheibenkompressor variabler Verdrängung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die den Hauptteil des in Fig. 4 gezeigten Aufbaues zum Regeln der Kolbendrehung zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen:

Es wird Bezug genommen auf Fig. 1 bis 3, die Beschreibung wird in Hinblick auf einen Schiefscheibenkompressor gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung gegeben. Auf die Weise, die aus der folgenden Beschreibung klar wird, weist der Schiefscheibenkompressor einen verbesserten Aufbau zum Regeln der Kolbendrehung auf. In der folgenden Beschreibung wird die linke Seite von Fig. 3 als die Vorderseite des Kompressors 1 dargestellt, während die rechte Seite davon als die Rückseite des Kompressor 1 dargestellt wird, dieses dient nur zum Erleichtern der Beschreibung und ist nicht gedacht zum Begrenzen der Erfindung in irgendeiner Hinsicht.
In den Figuren wird der Schiefscheibenkompressor durch ein Bezugszeichen 1 bezeichnet. Auf die Weise, die gegenwärtig beschrieben wird, weist der Kompressor 1 ein Gehäuse 2, eine Hauptwelle 3, einen Rotor 4, eine Schiefscheibe 5, Kolben 6 und Schuhe 7 auf.
Das Gehäuse 2 weist einen Gehäusekörper 20, ein Vordergehäuse 21 und einen Zylinderkopf 22 auf. Der Gehäusekörper 20 ist im wesentlichen becherförmig mit einem offenen Vorderende und weist eine erste Achse und einen Innenumfang 2a mit einer Krümmung um die erste Achse auf. Ein Zylinderblock 23 ist geformt oder einstückig mit dem Gehäusekörper 20 an der Rückseite davon gebildet. Das Vordergehäuse 21 ist im wesentlichen trichterförmig mit einem röhrenförmigen Abschnitt 21a, in dem ein Nadellager 24 und eine Wellenabdichteinheit 25 vorgesehen sind. Das Vordergehäuse 21 ist an dem Gehäusekörper 20 so angebracht, daß es das vorangehende offene Vorderende des Gehäusekörpers 20 abschließt. Folglich ist eine Kurbelkammer 26 in dem Gehäusekörper 20 zwischen dem Vordergehäuse 21 und dem Zylinderblock 23 abgegrenzt. Der Zylinderkopf 22 ist an dem Gehäuse 20 über eine Ventilplatte 27, die dazwischen eingefügt ist, an dem Hinterende des Gehäusekörpers 20 angebracht. Der Zylinderkopf 22 ist mit einer umfangsmäßig angeordneten ringförmigen Ansaugkammer 22a und einer mittig positionierten Ausgabekammer 22b gebildet. Der Zylinderblock 23 ist an der Mitte davon mit einer Mittelbohrung 23a gebildet, in der ein Nadellager 28 vorgesehen ist. Der Zylinderblock 23 ist weiter mit: Zylinderbohrungen 23b gebildet, die in gleichmäßigen Abständen umfangsmäßig so angeordnet sind, daß sie die Mittelbohrung 23a umgeben. Weiter ist der Zylinderblock 23 mit einem Steuerventilmechanismus 29 darin versehen.
Die Hauptwelle 3 ist drehbar auf der ersten Achse durch das Vordergehäuse 21 an ihrem Abschnitt nahe dem Vorderende davon über das Nadellager 24 gelagert, das in dem röhrenförmigen Abschnitt 21a angeordnet ist, und weiter drehbar durch den Zylinderblock 23 an ihrem hinteren Ende über das Nadellager 28 gelagert, das in der Mittelbohrung 23a des Zylinderblockes 23 angeordnet ist. Das Vorderende der Hauptwelle 3 erstreckt sich zu dem äußeren des Gehäuses 2 durch den röhrenförmigen Abschnitt 21a.
Der Rotor 4 ist fest auf der Hauptwelle 3 angebracht. Der Rotor 4 weist einen Gelenkabschnitt 40 auf, der mit einem bogenförmigen länglichen Schlitz 41 gebildet ist.
Die Schiefscheibe 5 ist im wesentlichen plattenförmig und weist einen Gelenkabschnitt 50 auf. Die Schiefscheibe 5 ist gleitfähig auf einer kugelförmigen Hülse 8 angebracht, die auf der Hauptwelle 3 so angebracht ist, daß sie in einer axialen Richtung davon bewegbar ist. Ein Zapfen 51 ist an dem Gelenkabschnitt 50 der Schiefscheibe 5 befestigt. Der Zapfen 51 ist bewegbar in dem länglichen Schlitz 41 des Gelenkabschnittes 40 des Rotors 4 so aufgenommen, daß die Schiefscheibe 5 mit dem Rotor 4 verbunden ist. Mittels eines Gelenkmechanismus 9, der aus den Gelenkabschnitten 40, 50 und dem Zapfen 51 und der Hülse 8 zusammengesetzt ist, dreht sich die Schiefscheibe 5 zusammen mit der Hauptwelle 3 und ist im Neigungswinkel relativ zu der Hauptwelle 3 variabel.
Jeder Kolben 6 weist einen Kolbenabschnitt 60 und einen Halsabschnitt 61 auf. Der Kolbenabschnitt 60 ist gleitfähig in der entsprechenden Zylinderbohrung 23b des Zylinderblockes 23 aufgenommen. Der Halsabschnitt 61 erstreckt sich kontinuierlich von dem Vorderende des Kolbenabschnittes 60. Der Halsabschnitt 61 ist mit einem Paar von halbkugelförmigen konkaven Abschnitten 61a gebildet, die einander zugewandt sind. Die konkaven Abschnitte 61a nehmen gleitfähig darin die Schuhe 7 so auf, daß die Schiefscheibe 5 gleitfähig zwischen den Schuhen 7 an dem Halsabschnitt 61 eines jeden Kolbens 6 gehalten werden. Mit dieser Anordnung ist jeder Kolben 6 mit der Schiefscheibe 5 verbunden. Wenn sich die Schiefscheibe 5 dreht, wird eine Drehbewegung der Schiefscheibe 5 in hin- und hergehende Bewegungen der Kolben 6 über die Schuhe 7 so umgewandelt, daß die Kolben 6 innerhalb ihrer entsprechenden Zylinderbohrungen 23b entlang einer zweiten Achse parallel zu der ersten Achse hin- und hergehen, wodurch das Arbeitsfluid eingeführt, komprimiert und ausgegeben wird.
An dem Rücken des Halsabschnittes 61 eines jeden Kolbens 6, der dem Innenumfang 2a des Gehäuses 2 zugewandt ist, sind ein erster und ein zweiter Drehregelabschnitt 62 und 63 vorgesehen. Der erste und der zweite Drehregelabschnitt 62 und 63 stehen zu dem Innenumfang 2a des Gehäuses 2 von Positionen vor, die benachbart zu der linken und der rechten Kante des Halsabschnittes 61 in Fig. 1 vorgesehen sind. Der erste und der zweite Abschnitt 62 und 63 weisen eine erste bzw. eine zweite konvexe gekrümmte Drehregeloberfläche 62a und 63a auf, die winkelmäßig voneinander um die zweite Achse versetzt sind und dem Innenumfang 2a des Gehäuses 2 zugewandt sind.
Die erste und die zweite konvexe Oberfläche 62a und 63a sind zum Begrenzen eines Drehbereiches des Kolbens 6 so vorgesehen, daß sie den Eingriff zwischen dem Halsabschnitt 61 des Kolbens 6 und dem Umfang der Schiefscheibe 5 verhindern. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist die Krümmungsmitte der ersten konvexen Oberfläche 62a in der Umfangsrichtung des Kolbens 6 an einer ersten Position P1 angeordnet, während daß der zweiten konvexen Oberfläche 63a an einer zweiten Position P2 angeordnet ist. Somit sind die Mitten (P1 und P2) der ersten und der zweiten konvexen Oberfläche 62a und 63a an unterschiedlichen Positionen voneinander angeordnet und weichen von der Mitte (P0) der Krümmung des inneren Umfanges 2a des Gehäuses 2 ab oder sind versetzt. Mit andern Worten, jede der ersten und der zweiten Position P1 und P2 ist von der ersten Achse versetzt. Weiter sind die Krümmungsradien der ersten und der zweiten konvexen Oberfläche 62a und 63a jeweils auf r2 gesetzt, was gleich oder größer als r1 ist, d. h. einem Krümmungsradius des inneren Umfanges 2a des Gehäuses 2. Insbesondere sind die Krümmungen der ersten und der zweiten konvexen Oberfläche 62a und 63a einander gleichgesetzt, während sie gleich oder kleiner als die Krümmung des inneren Umfanges 2a des Gehäuses 2 sind.
Es soll hier angemerkt werden, daß sich jede der ersten und der zweiten Achse entlang einer vorbestimmten Ebene erstreckt, daß die erste konvexe gekrümmte Oberfläche 62a und die zweite Position P2 auf einer Seite der vorbestimmten Ebene angeordnet sind und daß die zweite konvexe gekrümmte Oberfläche 63a und die erste Position P1 auf der anderen Seite der vorbestimmten Ebene angeordnet sind. In diesem Zusammenhang, die erste Achse oder die Mitte (P0) befindet sich zwischen der ersten und der zweiten Position P1 und P2. Ein Abstand zwischen der ersten Achse und der ersten Position P1 ist gleich zu dem zwischen der ersten Achse und der zweiten Position P2.
Als nächstes wird Bezug genommen auf Fig. 4 und 5, die Beschreibung wird in Hinblick auf einen Schiefscheibenkompressor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegeben. Der Schiefscheibenkompressor weist ähnliche Teile auf, die mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind.
Bei dem Kompressor 1 ist ein Drehregelabschnitt 64 an der Rückseite des Halsabschnittes 61 eines jeden Kolbens 6 anstelle des ersten und des zweiten Drehregelabschnittes 62 und 63 der vorangehenden ersten bevorzugten Ausführungsform vorgesehen. Andererseits ist der Drehregelabschnitt 64 mit einer ersten und einer zweiten konvexen gekrümmten Drehregeloberfläche 64a und 64b gebildet. Die erste und die zweite konvexe Oberfläche 64a und 64b sind ähnlich zu der ersten und der zweiten konvexen Oberfläche 62a und 63a in der vorangehenden ersten bevorzugten Ausführungsform gebildet. Insbesondere ist, wie in Fig. 4 gezeigt ist, das Krümmungszentrum der ersten konvexen Oberfläche 64a in der Umfangsrichtung des Kolbens 6 an einer Position P1 angeordnet, während der der zweiten konvexen Oberfläche 64b an einer Position P2 angeordnet ist.
Somit sind die Mitten (P1 und P2) der ersten und der zweiten konvexen Oberfläche 64a und 64b an unterschiedlichen Positionen zueinander angeordnet und weiter von der Mitte (P0) der Krümmung des Innenumfanges 2a des Gehäuses 2 versetzt oder verschoben. Ein Abstand zwischen den Mitten P0 und P1 ist gleich dem zwischen den Mitten P0 und P2. Weiter sind die Krümmungsradien der ersten und der zweiten konvexen Oberfläche 64a und 64b gleich zu r2 gesetzt, was gleich oder größer als r1 ist, d. h. ein Krümmungsradius des Innenumfanges 2a des Gehäuses 2. Genauer, die Krümmungen der ersten und der zweiten konvexen Oberfläche 64a und 64b sind einander gleichgesetzt, während sie gleich oder kleiner als die Krümmung des Innenumfanges 2a des Gehäuses 2 sind. Es soll angemerkt werden, daß die erste konvexe gekrümmte Drehregeloberfläche 64a an einer Seite der oben erwähnten vorbestimmten Ebene angeordnet ist und daß die zweite konvexe gekrümmte Drehregeloberfläche 64b an einer anderen Seite der vorbestimmten Ebene angeordnet ist.
Wie oben beschrieben wurde können gemäß der vorangehenden ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsform der Halsabschnitt eines jeden Kolbens und der Umfang der Schiefscheibe daran gehindert werden, miteinander in Eingriff zu kommen. Weiter sind die Mehrzahl von konvexen gekrümmten Drehregeloberflächen für jeden Kolben vorgesehen, wobei ihre Krümmungsmitten an unterschiedlichen Positionen voneinander angeordnet sind. Somit kann die Krümmung einer jeden konvexen gekrümmten Drehregeloberfläche gleich oder kleiner als die des Innenumfanges des Gehäuses gesetzt werden. Dieses macht es möglich, den Kontakt zwischen der konvexen gekrümmten Drehregeloberfläche und dem Innenumfang des Gehäuses mehr zu dem Oberflächenkontakt im Vergleich zu der vorangehenden Stand der Technik zu bringen. Als Resultat kann der Abnutzungswiderstand an dem Eingriffsabschnitt zwischen der konvexen gekrümmten Drehregeloberfläche und des Innenumfanges des Gehäuses verbessert werden.
Während die Erfindung soweit in Zusammenhang mit den mehreren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es für den Fachmann leicht verständlich, die Erfindung in die Praxis auf verschiedene andere Weisen umzusetzen. Zum Beispiel ist diese Erfindung auf einen Schiefscheibenkompressor eines anderen Types anwendbar, bei dem die Schiefscheibe an der Hauptwelle so befestigt ist, daß sie einen festen Winkel relativ zu der ersten Achse aufweist.

Claims

1. Schiefscheibenkompressor (1) mit:

einem Gehäuse (2) mit einer ersten Achse und einem Innenumfang (2a) eines nullten Krümmungsradius um die erste Achse;

einer um die erste Achse drehbaren Schiefscheibe (5); und

einem betriebsmäßig mit der Schiefscheibe (5) in dem Gehäuse (2) verbundenen Kolben (6), der gemäß einer Drehbewegung der Schiefscheibe (5) entlang einer zweiten Achse parallel zu der ersten Achse hin- und hergeht;

wobei der Kolben (6) eine erste und eine zweite Drehregeloberfläche (62a, 63a; 64a, 64b) aufweist, die winkelmäßig gegeneinander um die zweite Achse versetzt sind und dem Innenumfang (2a) zugewandt sind;

dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (r2) der ersten und der zweiten Drehregeloberfläche (62a, 63a, 64a, 64b) gleich oder größer als der nullte Krümmungsradius (r1) sind.

2. Schiefscheibenkompressor (1) nach Anspruch 1, bei dem die erste Drehregeloberfläche (62a) eine Mitte (P1) einer ersten Krümmung an einer ersten Position aufweist, die zweite Drehregeloberfläche (63a) eine Mitte (P2) einer zweiten Krümmung an einer zweiten Position unterschiedlich von der ersten Position aufweist.

3. Schiefscheibenkompressor (1) nach Anspruch 1 oder 2, weiter mit einem Schuh (7), der zwischen jede von gegenüberliegenden Seiten der Schiefscheibe (5) und einem gegebenen Abschnitt des Kolbens (6) eingefügt ist, zum Umwandeln der Drehbewegung der Schiefscheibe (5) in eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens (6).

4. Schiefscheibenkompressor (1) nach Anspruch 2 oder 3, bei dem jede der ersten und der zweiten Position (P1, P2) von der ersten Achse versetzt sind.

5. Schiefscheibenkompressor (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4,

bei dem jede der ersten und der zweiten Achse sich entlang einer vorbestimmten Ebene erstrecken, die erste Drehregeloberfläche (62a) und die zweite Position (P2) auf einer Seite der vorbestimmten Ebene angeordnet sind, die zweite Drehregeloberfläche (63a) und die erste Position (P1) auf der anderen Seite der vorbestimmten Ebene angeordnet sind und

worin die erste Achse bevorzugt zwischen der ersten und der zweiten Position angeordnet ist.

6. Schiefscheibenkompressor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Kolbendrehregeloberflächen konvexe gekrümmte Oberflächen (64a, 64b) sind zum Begrenzen eines Drehbereiches des Kolbens (6) zum Verhindern des Eingriffes zwischen dem Kolben (6) und einem Umfang der Schiefscheibe (5).

7. Schiefscheibenkompressor (1) nach Anspruch 6, bei dem die konvexen gekrümmten Drehregeloberflächen (64a, 64b) kontinuierlich miteinander über eine dazwischen eingefügte mittlere Oberfläche sind.

8. Schiefscheibenkompressor (1) mit:

einem Gehäuse (2) mit einer ersten Achse und einem Innenumfang (2a) eines nullten Krünunungsradius um die erste Achse;

einer um die erste Achse drehbaren Schiefscheibe (5); und

einem betriebsmäßig mit der Schiefscheibe (5) in dem Gehäuse (2) verbundenen Kolben (6), der gemäß einer Drehbewegung der Schiefscheibe (5) entlang einer zweiten Achse parallel zu der ersten Achse hin- und hergeht, wobei sich jede der ersten und der zweiten Achse entlang eine vorbestimmten Ebene erstreckt;

worin der Kolben (6) eine erste Drehregeloberfläche (62a, 63a; 64a, 64b) aufweist, die winkelmäßig voneinander um die zweite Achse versetzt sind und dem Innenumfang (2a) zugewandt sind; dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drehregeloberfläche (62a) eine Mitte (P1) einer ersten Krümmung an einer ersten Position aufweist, die zweite Drehregeloberfläche (63a) eine Mitte (P2) einer zweiten Krümmung an einer zweiten Position unterschiedlich zu der ersten Position aufweist und daß die erste Drehregeloberfläche (62a; 64a) und die zweite Position (P2) auf einer Seite der vorbestimmten Ebene angeordnet sind, wobei die zweite Drehregeloberfläche (63a; 64b) und die erste Position (P1) an der anderen Seite der vorbestimmten Ebene angeordnet sind.

9. Schiefscheibenkompressor (1) nach Anspruch 8, weiter mit einem Schuh (7), der zwischen jede der gegenüberliegenden Seiten der Schiefscheibe (5) und einem gegebenen Abschnitt des Kolbens (6) eingefügt ist, zum Umwandeln der Drehbewegung der Schiefscheibe (5) in eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens (6).

10. Schiefscheibenkompressor (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem jeder der ersten und der zweite Krümmungsradius (r2) gleich oder größer als der nullte Krümmungsradius (r1) ist und/oder bei dem jede der ersten und der zweiten Position (P1, P2) von der ersten Achse versetzt ist.

11. Schiefscheibenkompressor (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die erste Achse zwischen der ersten und der zweiten Position angeordnet ist.

12. Schiefscheibenkompressor (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11,

bei dem die Drehregeloberflächen des Kolbens konvexe gekrümmte Oberflächen (64a, 64b) zum Begrenzen eines Drehbereiches des Kolbens (6) zum Verhindern des Eingriffes zwischen dem Kolben (6) und einem Umfang der Schiefscheibe (5) sind.

13. Schiefscheibenkompressor (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem die konvexen gekrümmten Drehregeloberflächen (64a, 64b) kontinuierlich zueinander sind, wobei eine Zwischenoberfläche dazwischen eingefügt ist.