軸向活塞式壓縮機的製作方法

2023-07-21 11:04:46 1

專利名稱：軸向活塞式壓縮機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種按照權利要求1的前序部分所述的軸向活塞式壓 縮機、特別是用於汽車空氣調節裝置的壓縮機。
背景技術：
在壓縮機傳動裝置中呈現如下一種趨勢，在壓縮機中採用隨著可 變的活塞行程日益增大的擺動盤，其為一擺動環，亦即環形擺動盤的 形式。其中一對於盤的擺動必需的傾轉鉸鏈基本上結合於環形擺動盤
中。這樣例如由EP 0 964 997 Bl已知一種壓縮機，其中通過一傾斜於 機械軸延伸的環形盤在一嵌接腔中的嵌接實現活塞的往復運動。該嵌 接腔活塞的鄰接於封閉的空腔設置。為了在擺動盤或擺動環的每一傾 斜位置基本上無間隙的滑動嵌接在其與嵌接腔的球形彎曲的內壁之間 在球形元件的兩側設置所謂滑塊，從而擺動環在其循環時在它們之間 滑動。
從驅動軸向擺動環的驅動傳動通過一在驅動軸中固定的隨動銷實 現，其球形頭嵌入擺動環的一徑向孔中。對此隨動銷頭的位置選擇成 使其中心與球形元件的中心吻合。此外該中心在一圓周上，其將七個 活塞的幾何軸線相互連接，並且還處在一圓周上，該圓周連接各活塞 的球形鉸鏈體的中心。按這種方式確定活塞的上死點位置並且確保一 最小的損害空間。自由的隨動銷端的頭部形式能夠改變擺動盤的傾斜 度，其中隨動銷頭構成一軸承體用於擺動盤的改變活塞的行程距離的 擺動運動。
對於擺動盤的偏轉的另一前提條件是其軸承軸線沿驅動軸方向的 可移動性。為此通過兩個同軸的在一滑動套筒的兩側支承的軸承銷構 成軸承軸線，它們還支承於擺動盤的各徑向孔中。滑動套筒為此優選
在兩側具有軸承套筒，其輪輻式搭接在滑動套筒與擺動盤之間的環形 空間。
通過隨動銷產生軸承軸線的移動性的限制並從而擺動盤的最大傾 斜位置，因為隨動銷穿過一在滑動套筒中設置的長孔，從而滑動套筒 在長孔的各端部上具有止擋。由分別在活塞的兩側相互相對作用的壓 力的總和產生用於擺動盤的角度調整並從而用於控制壓縮機的力，從 而該力取決於傳動裝置室中的壓力。傳動裝置室中的壓力按照現有技 術可在一高壓與一低壓之間調整並與之相應地在力平衡中嵌接擺動 盤。由此影響其傾斜度。此外通過彈簧可以影響滑動套筒的位置，其 在不同的方案中也屬於現有技術。
此外通過作用到擺動盤上的慣性力共同決定滑動套筒的對輸送功 率決定性的位置，其中在升高的轉速時調整擺動盤，亦即改變其擺動
角或其傾角。在現代的壓縮機中包括這樣的趨勢，即使用具有這樣 的慣性力矩的擺動盤，該慣性力矩在升高的轉速時減小活塞的行程距 離並從而降低輸送功率。
但對上述的結構成問題的是在隨動銷頭和擺動盤的區域內的高的 赫茲壓力(系統球/圓柱體)以及承受由於在活塞上的氣體壓力引起 的(軸向)反作用力和由於在擺動盤上待傳遞的轉矩引起的力的。
由JP 2003-269330 AA已知一種類似於由EP 0 964 997 Bl已知的 壓縮機的壓縮機，但其中總共採用兩個隨動銷。
對按兩上述文本的運動學有意義的是，亦即對在EP 0 964 997 Bl 和JP 2003-269330 AA的主題中的運動學有意義的是，隨動銷頭在中 心與活塞的滑塊的中心重合，並且隨動銷頭的中心的位置同時大致與 活塞的中軸線的分度圓相切。
除上述不利的特性外還有，很昂貴地構造EP 0 964 997 Bl和EP 2003-269330 AA的主題，這引起大的零件數量並從而高的成本，其中 另外通過兩隨動銷的支承重複測定並由此是易磨損的並且特別由於軸 的一孔內弧估計構件的更為小的強度。
由DE 101 52 097 Al已知另一種壓縮才幾，其顯著地不同於以上討
論的文本的主題。在按DE 101 52 097A1的主題中隨動銷、特別是球 形隨動銷頭由一鉸鏈銷或銷軸取代。當然其從外面結合於擺動盤並且 與一杯形的驅動盤固定，後者是驅動軸部件的構件。DE 101 52 097 Al 的主題也具有一昂貴的結構，其中還應注意，根據傾角可能出現一大 的不平衡。這促進壓縮機的磨損並從而降低其壽命。
由FR278 21 26A1已知另一種壓縮才幾，其具有一隨動銷，該隨動 銷徑向從驅動軸向外延伸並且嵌入擺動盤中。類似於按DE 101 52 097 Al的方案，在該結構中擺動盤也在隨動銷上在徑向延長中固定支承。 在其中相對於EP 0 964 997 Bl和JP 2003-269330A1也具有主要的差 別。而在那裡隨動銷頭的軸承位置在擺動盤中在擺動盤的導軌(孔) 中相對運動，因為擺動盤在一位於軸線上的鉸鏈中進行旋轉運動，在 按FR 278 21 26 Al和DE 101 52 097 Al的構造中在擺動盤的側面的 鉸鏈中實現旋轉運動。
在未公開的和源自本申請人的專利申請DE 102 00 404 1645中建 議一種隨動銷，其可移動地支承於軸中。藉此最好地實施隨動銷頭與 擺動盤之間的傳力(通過面接觸傳力)。但隨動銷在軸中的移動可能 是成問題的，因為在那裡必須承受由於彎曲力矩引起的很大的力並因 此各元件必須構成非常剛硬的。該剛性的實施形式引起壓縮機的增大 的質量。
由DE 103 154 77A1已知一種擺動盤/隨動銷結構形式的壓縮才幾， 其中隨動銷不傳遞轉矩。該特徵另外也符合DE 102 00 404 1645的優 選的實施形式。隨動銷功能限於支承軸向作用到擺動盤上的活塞力， 其中通過獨立於隨動銷的其他的傳力元件提供轉矩。因此在隨動銷上 作用較小的力，因為如上所述，不傳遞轉矩。該方案的優點在於，由 於緊貼的力(基於涉及較小的力的事實)引起的力或單位面積壓力在 隨動銷上和在隨動銷中不引起過大的變形，因此可以相應輕重量地構 成隨動銷並且可以比較無滯後實現擺動盤的傾斜。但不利的影響可能 是，球形隨動銷頭位於擺動盤的一較大的凹槽中。由此赫茲壓力可以 或必須通過一幾何配對平面/球來描述，其是比較不利的，因為其引起
一很大的赫茲壓力。
最後由同樣未7>開的和源自本申請人的DE 10 2005 004 840已知 一壓縮機，其關於單位面積壓力的問題提供一改善。DE 10 2005 004 840的主題具有一與一擺動環處於嵌接的支承元件，其中其在支承元 件與擺動環之間產生一線接觸的構造。這與上述的現有技術相比構成
一關於赫茲壓力的改善。同樣有利的影響是，在DE 10 2005 004 840 的目標中 一驅動力矩和一扭轉力矩與氣體壓力支承分開。但在擺動盤 中的一較大的空隙是必要的，以便由此確保一足夠的線接觸長度並且 達到一相應低的單位面積壓力。擺動盤中的大的空隙由於待傳遞的氣 體壓力可能導致擺動環的變形並從而導致磨損。此外不利地影響擺動 盤的調整性能(其取決於關於傾轉鉸鏈的偏移力矩)並且也不利地影 響其因一大的空隙引起的不平衡。氣體壓力支承的質量在DE 10 2005 004 840的主題中並不與偏移力矩相嵌接。

發明內容
從上述現有技術出發，本發明的目的是，提供一種壓縮機，其支 承元件可以儘可能大面積地承受力(這相當於一小的赫茲壓力)，其 中擺動盤由於其支承和傾斜以及為擺動盤的質量特性配置的其他的元 件引起的不平衡在整個的偏轉角範圍和整個的轉速範圍內是微小的。 通過一種具有按權利要求1的特徵的壓縮機達到該目的。
因此本發明的一基本點是， 一傳力元件可旋轉地和/或徑向可移動 地鉸接在支承元件上。通過支承元件在傳力元件上的鉸接確保支承元 件可以大面積地承受力，同時優化擺動盤的質量特性，因為一這樣的 結構上的措施對質量特性產生有利的影響(支承元件的質量可以典型 地算作擺動盤)。
傳力元件可以旋轉固定地和/或不可徑向移動地連接於驅動軸，這 確保本發明的壓縮機的一簡單的結構。按照所需自由度的結構上的實 現，傳力元件當然也可以可旋轉地支承於驅動軸中。
在一優選的實施形式中傳力元件和支承元件均構成圓柱銷形的。
一這樣的結構一方面在結構上或製造技術上可簡單地實現並且特別通 過支承元件的圓柱銷形的構成確保支承元件與擺動盤之間的微小的赫 茲壓力。
在一結構上簡單的實施形式中，支承元件和傳力元件構成一大致
T形的氣體壓力支承。
支承元件按選擇包括一空隙，在其中嵌入傳力元件。在該空隙中 特別涉及一孔，藉此確保一本發明的壓縮機的簡單而便宜的結構。
支承元件還可以支承於擺動盤中的 一 圓柱形空隙中、特別是一孔 中。對此孔垂直於驅動軸軸線延伸。在這方面也涉及本發明的壓縮才/L 的結構上簡單的並從而待優選的實施形式。
優選支承元件和傳力元件基本上只用於活塞的軸向支承或/和一 氣體壓力支承，而一與此無關的裝置、特別是一在驅動軸與擺動盤之 間的鉸鏈連接基本上只用於轉矩傳遞。因此確保驅動轉矩和氣體壓力 支承的分開。
在另一優選的實施形式中，傳力元件可旋轉地支承於驅動軸中， 而支承元件旋轉固定地與傳力元件相嵌接。傳力元件按選擇是一具有 至少部分的大致圓形的或半橢圓形橫截面的銷。
在一本發明的壓縮機中，擺動盤優選可擺動地支承在一沿驅動軸 可軸向移動支承的滑動套筒上，其中擺動盤經由各隨動銷與滑動套筒 和/或驅動軸相連接。這確保簡單地實現驅動轉矩和氣體壓力支承之間 的分開。隨動銷可以壓入到滑動套筒或擺動盤中或通過各軸向鎖定元 件固定於其中。優選隨動銷伸入到一空隙中，其特別可以以一槽的形 式存在於驅動軸中。按選擇在驅動軸與滑動套筒之間設置一連接元件、 特別是為一鍵的形式，其允許沿徑向方向傳力或傳力矩並且可軸向移 動地支承在驅動軸上。傳力元件的遠離支承元件的一端可以穿過驅動 軸並且伸入滑動套筒上的一縱向開縫中。而使通過傳力元件的遠離支 承元件的一端從驅動軸向滑動套筒傳遞一驅動轉矩。上述結構的特徵 保證在驅動轉矩與氣體壓力支承之間的可靠的分開。
擺動盤中的空隙的區域，其特別可以一孔的形式存在，其不由支 承元件填滿，優選用一平衡重、特別以一閉塞元件的形式或用多個閉 塞元件的形式的平衡重填滿。由此可以優化擺動盤的運動特性，從而 可以實現壓縮機的隨著轉速增大而調整增大的趨勢。
為了在滑動套筒與擺動盤之間可以可靠地傳遞扭轉力矩，設置一 裝置、特別是至少一圓柱銷式的元件或支承面或接觸面，以便支承在 驅動軸的區域內作用的扭轉力矩。
傳力元件、特別是其縱軸線按選擇相對轉矩軸線、特別是相對驅 動軸軸線位錯地設置。對此支承元件和/或傳力元件可以構成多件式 的。傳力元件還可以構成彎曲的，特別是其可以包括一垂直於傾轉力 矩軸線的部分和一延伸通過它的部分。可選擇或也附加地，傳力元件 可以偏心地設置於驅動軸中。通過上述結構上的措施減小扭轉力矩的 傳遞並且避免如附加的摩擦、卡住或滯後等缺點。
擺動盤可以由鋼、黃銅或青銅製造。此外還可設想一多成分的或 多材料的擺動盤，其包括上述各材料的組合。全部上述材料為擺動盤 的結構上的實施形式提供一很好的強度和剛度。基於材料、特別是青 銅或黃銅的較高的密度產生一有利的質量分布，從而通過擺動盤的旋 轉力矩可以最好地平衡活塞質量的移動力矩。但特別是不僅在由鋼製 造的擺動盤的情況下其可以具有一少磨損的塗層，這導致一本發明的 壓縮機的一高的壽命。
活塞在一優選的實施形式中由鋁或鋁合金製造，藉此可以保持一 相應的壓縮機的小的重量。或者活塞也可以由鋼或合金鋼製造，這導 致活塞的高的強度，其中一選擇與擺動盤的材料一致的材料(類似於 熱膨脹係數)是有利的。
在另一有利的實施形式中支承元件構成桶形的或雪茄形的或圓柱 形的，其中圓柱體從圓柱中間向各圓柱末端(軸向方向)具有一逐漸 縮小的直徑。類似地，適用於桶形狀或雪茄形狀。由此可以確保在支 承元件與擺動盤之間只具有一線接觸並從而排除兩構件之間的卡住。 線接觸特別在一鋼製的傾斜盤的情況下也適用於傳力，從而上述實施 形式不僅與用於傳遞轉矩的隨動銷相組合而且不需要隨動銷，亦即在


以下關於其他的優點和特徵示例性參照附圖描述本發明。其中 圖1 一本發明的壓縮機的第一優選的實施形式的擺動盤機構 的分解圖2按圖1的擺動盤機構在組裝狀態下的透視圖3按圖1的擺動盤機構在擺動盤的最大的傾角時的縱剖面
圖4 按圖1的擺動盤機構在擺動盤的一最小的傾角時再次的縱 剖面圖5按圖4的擺動盤機構沿平面A-A截取的剖視圖6a 按圖3的擺動盤機構沿剖面E-E截取的剖視圖6b —擺動盤機構的另一實施形式的相應於圖6a的視圖7第一優選的實施形式的前視圖，部分地為剖視圖8a+8b —本發明的壓縮才幾的第二優選實施形式的局部^L圖
的縱剖面圖(a )和一按照第二優選實施形式在一傳力元件與 一支承元
件之間的連接的詳圖的剖視圖9 一本發明的壓縮機的一擺動盤機構的第三優選實施形式
的相應於圖6的剖4見圖；以及
圖10 —擺動盤機構的第四優選實施形式的相應於圖6和9的剖視圖。
具體實施例方式
一本發明的壓縮機的全部優選的實施形式包括(圖中未示出的) 一殼體、 一氣缸體和一氣缸蓋。活塞可軸嚮往復運動地支承於氣缸體 中。經由一皮帶輪藉助於一驅動軸1實現壓縮機的驅動。在當前的壓 縮機中涉及具有可變的活塞行程的壓縮機，其中通過一壓力差調整活塞行程，該壓力差通過在一吸氣側和一傳動裝置室中的壓力確定。按
照壓力差的大小， 一擺動環2形式的擺動盤或多或小從其垂直的位置 偏移或偏轉。由此產生的偏轉角越大，活塞行程越大，並且與之相應 地在壓縮機的排氣側上提供越高的壓力。
由圖l顯而易見的是， 一本發明的壓縮機的和一優選的實施形式 的擺動盤機構包括擺動環2、 一可軸向移動地支承在驅動軸1上的滑 動套筒3、 一彈簧4、 一支承元件5、 一傳力元件6和一隨動銷7，其 用於傳遞在驅動軸1與擺動環2之間的轉矩。
支承元件5可旋轉和軸向可移動地鉸接在傳力元件6，而傳力元 件6旋轉固定地和不可徑向移動地連接於驅動軸1。支承元件5和傳 力元件6均構成圓柱銷形的。如上所述，支承元件5可旋轉地和可徑 向移動地鉸接在傳力元件6，這經由一支承元件5中的空隙8來實現， 在該空隙中嵌入傳力元件6。該空隙8以一孔的形式存在於支承元件5 中。支承元件5和傳力元件6在組裝狀態下構成一大致T形的氣體壓 力支承9(參見例如圖3)。支承元件5支承於擺動環2中的一圓柱形 空隙10中。其在該描述的第一優選的實施形式中以一孔的形式存在。 孔10垂直於驅動軸軸線11延伸。藉助於驅動軸1中的一孔12實現傳 力元件6在驅動軸1中的旋轉固定的和不可徑向移動的支承，傳力元 件6壓入該孔12中。
滑動套筒3具有兩個削平的側面13(圖1中只可見一個削平的側 面)，其與擺動環2上的相應的各削平面14處於滑動嵌接。如已由選 擇的術語說明的，氣體壓力支承9，其如上述包括傳力元件6和支承 元件6，基本上只用於活塞力的軸向支承，而基本上通過各隨動銷7 實現向擺動環的轉矩傳遞。除擺動環2與驅動軸1之間的連接外各隨 動銷7也確保滑動套筒3與驅動軸l之間的連接以及一由此產生傳力 或轉矩傳遞。各隨動銷7伸進驅動軸中槽15形式的空隙中(其中由圖 l又只可看到一個槽15)。各隨動銷7壓入擺動環2中的相應的空隙 17中。在這方面應該說明，隨動銷7也可以代替壓入擺動環2而壓入 滑動套筒3中。
彈簧4用作為連接元件，其設置在驅動軸1與滑動套筒3之間， 並且允許沿軸向方向傳力。其可軸向移動地支承在驅動軸1上。傳力 元件6的遠離支承元件5的一端通過一在滑動套筒3上構成的縱向開 縫18伸進驅動軸1中。在這方面應該說明，代替或也除了經由隨動銷 7傳力或傳轉矩，滑動套筒可以構成使在滑動套筒上設置一對置於縱 向開縫設置的縱向開縫，在其中伸進傳力元件6的遠離支承元件5的 一端並藉此從驅動軸1向滑動套筒6傳遞驅動轉矩。在這方面應該再 次簡要地提到，驅動軸1和滑動套筒3除了或代替經由隨動銷7的連 接或轉矩傳遞可以具有相互對應的削平面，從而滑動套筒旋轉固定地 支承在驅動軸上(圖1中是看不到的)。
圖1中以分解圖描繪的結構以一組裝狀態示於圖2中。由圖可以 看出，支承元件5不完全填滿擺動環2中的孔10。由箭頭19、 20表 示的並且不由支承元件5填滿的這些區域利用一閉塞元件形式的平衡 重封閉(圖2中未示出)並且由其基本上填滿。由此可以優化擺動環 2的運動學，從而產生或加強一要求的調整性能，這一般在現代的結 構形式的壓縮機中意味著壓縮機對於漸增的轉速具有一漸增的調整趨 勢。
圖3和4中，其中再次以剖視圖示出按圖l和2的擺動盤機構(圖 3中為擺動盤的一最大的偏轉角的情況而圖4中為擺動盤的一最小的 偏轉角的情況)，特別可看出滑動套筒3、彈簧4與擺動環2和氣體 壓力支承9之間的配合作用。彈簧4在擺動環2的一最大的偏轉角時 處於一壓縮的狀態，相反對於擺動環2的一最小的偏轉角彈簧處於一 鬆弛的狀態。此外圖5中示出沿圖4的平面A-A截取的剖面圖，其中 由圖5特別可看出各隨動銷7和擺動環2的配合作用。
圖6a中示出沿圖3的平面E-E截取的剖面圖。由於支承元件5 的圓柱銷形的或桶形的外形具有一不可忽視的垂直於扭轉力矩的平面 (通過扭轉力矩的軸線22表示)的延長部，在那裡亦即在圓柱形的支 承元件5上可以傳入一扭轉力矩(其垂直於擺動環的傾轉力矩作用並 在其中因此出現，因為在打開閥的時刻在一活塞上出現最大的氣體壓
力並且不在活塞的死點上)，如果支承元件5不按本發明繞其在傳力 元件6中的中軸線可旋轉地支承的話。因此一本發明的結構確保，扭 轉力矩(扭矩)只傳入為此設置的各元件中，其例如可以是銷式的隨 動銷或也可以是任意的支承面。通過一本發明的結構排除將扭轉力矩 傳入傳力元件6中。扭轉力矩的軸線通過附圖標記22表示(參見圖 6a)。
一可選擇的實施形式以類似於圖6a的視圖示於圖6b中。在該可 選擇的實施形式中，支承元件5具有一雪茄形的外形，亦即支承元件 5如同一圓柱體成型，其在圓柱中間具有其最大直徑並且其直徑接著 分別向各圓柱末端的方向減小。藉此達到驅動功能和氣體壓力支承功 能的分開，因為在支承元件5與擺動環2之間存在面接觸。但在這方 面應該說明，在本發明的範圍內不僅設置壓縮機，其通過支承元件5 和傳力元件6的支承型式可以將驅動轉矩從軸完全或部分地傳遞到擺 動環上，而且設定壓縮機，其中驅動轉矩的傳遞基本上不通過支承元 件5和傳力元件6而如上所述通過各隨動銷7來實現。特別對於一鋼 制的擺動環或傾斜盤，為了可傳遞轉矩一線接觸是足夠的。在這方面 應該說明，如圖6b中的桶形狀的視圖可能是過高的，但也可設想一在 微米範圍內的"中凸"的形式。
由於上文已討論了用於製造擺動環2的材料，為了進一步討論， 在這方面應該說明，擺動環2在上述實施形式由鋼製造並且設有一塗 層，其將活塞的滑塊與擺動環2之間的磨損和摩擦減至最小，可選擇 地也可以由黃銅或青銅製造。所述各材料確保滿足結構形式決定的要 求。採用的擺動環2亦即涉及相對於現有技術的構成很高的環。高度 一方面是要求的，以便在其中可以設置氣體壓力支承，其由支承元件 5和傳力元件6組成，另一方面高度具有優點，以便可以為構件配置 一足夠的慣量。必要的是，為了基於擺動環2旋轉時的陀螺效應可以 產生一傾轉力矩，其足夠大，以便以要求的程度可以補償或過度補償 由於活塞的慣性力引起的反向作用的傾轉力矩。
對於這樣的擺動環2特別提供上述材料如鋼、黃銅或青銅，因為
為了可以預防變形，根據擺動環2的高度這些材料確保足夠的強度和 剛度。在按照現有技術的擺動環中這常常是不保證的。此外青銅或黃 銅的密度按照合金必要時稍大於鋼或灰鑄鐵的密度(當然一本發明的 擺動環2也可以由灰鑄鐵製造)。可以利用青銅或黃銅的密度增加或 較高的密度，以便可以還更好地補償或過度補償活塞質量。擺動環2 的高度導致活塞必須具有一大的孔口以便包圍擺動環2，活塞在這裡 討論的應用中包括擺動環2並藉助於兩個滑塊支承在擺動環上。
在優選的實施形式中，其中擺動環2由黃銅製造，活塞由鋁合金 製造。由於黃銅具有一類似於鋁的熱膨脹， 一這樣的材料組合保證本 發明的壓縮機的減小的磨損和提高的壽命，因為滑塊在活塞中的間隙 相對組裝時的狀態只不顯著地或甚至沒有增大。這導致小的噪聲形成 並防止由於過大的間隙滑塊可能脫落。如果擺動環2由鋼製造，則同 樣由鋼製造的活塞提供同樣的優點。或者還可設想其他的材料組合(特 別是根據本發明的壓縮機的減輕重量的觀點)。
為了說明按擺動環2的材料(亦即按擺動環2是由鋼還是由黃銅 製造)出現的差別，請參閱圖11。在那裡通過箭頭26說明鋼與黃銅 之間的熱膨脹的差別。
在這方面應再次簡要討論本發明的優點，其描述如下氣體壓力 支承9在相當大程度上並優選無轉矩地(只要選擇一結構，其中傳力 元件6在其遠離支承元件5的側邊不與滑動套筒3處於轉矩傳遞嵌接) 提供擺動環2關於軸向作用的活塞力的支承功能；支承元件5構成大 面積的、亦即圓柱銷形的或桶形的，其中不能傳入扭轉力矩，因氣體 壓力支承9可以或在傳力元件6與支承元件5之間的過渡處或(如以 下還要描述的)通過傳力元件6在驅動軸1中繞其中軸線可旋轉的支 承定位；確定在垂直於擺動環的傾轉平面的平面內傳遞驅動力矩，其 中在這裡應該說明，具有傳力或傳轉矩的不同的可能性。由於支承元 件5不僅可旋轉地而且可徑向移動地鉸接在傳力元件6上，基本上可 以不傳遞扭轉力矩(扭矩)。這能夠在其他的位置實現扭轉力矩的確 定的傳遞，如其在以上所述的，並且防止機構的卡住。同樣由此確保
容易和快速的組裝。關於在支承元件5的圓柱形構型時可能產生的扭 轉力矩的重複測定通過其例如在傳力元件6上的可旋轉的支承來避 免。
以下應詳細討論驅動轉矩的傳遞如圖l的描述中已提到的，擺 動環2經由各隨動銷7連接於滑動套筒3和驅動軸1。滑動套筒3可 軸向移動地支承在驅動軸1上並且能夠在與彈簧4、隨動銷7和氣體 壓力支承9的配合作用下調整擺動環2的偏轉角。調整的偏轉角取決 於氣體壓力、擺動環2和與其處於嵌接的活塞的慣性特性，以及彈簧 4的彈簧力。繞傾轉軸線21的力矩總和換句話說等於零(傾轉力矩等 於零)。防止各隨動銷7軸向脫落，這樣實現，即各銷壓入滑動套筒 3或擺動環2中。在當前優選的實施形式中，直接經由各隨動銷7實 現驅動轉矩從驅動軸1向擺動環2的傳遞。或者可設想，間接經由滑 動套筒3傳遞驅動轉矩。但在兩種情況下具有各元件(例如各隨動銷)， 其連接於軸l或伸進其中。當然也可設想，只具有一個元件。藉此確 定滑動套筒3的徑向定位，並且由此通過滑動套筒中的足夠大的空隙 保證氣體壓力支承9或傳力元件6的面向支承元件5的部分可能沒有 力矩傳到滑動套筒3上。圖1中示出各隨動銷7，其連接於擺動環2， 伸入到驅動軸1中的槽15中。因此驅動轉矩直接通過各隨動銷7從驅 動軸l傳遞到擺動環2上。
或者可設想利用一力流經由滑動套筒3間接地傳遞驅動轉矩。這 在結構上可以如下實現 一在驅動軸1與滑動套筒3之間的連接元件 其允許沿徑向方向傳力或傳力矩，但例如通過在滑動套筒3中的一槽 中的滑動允許套筒的軸向移動性。 一這樣的連接元件可以例如是一鍵。 傳力元件6的反向於支承元件5的一端通過軸並伸入到滑動套筒3的 一開口中，在其中緊密地引導傳力元件6並因此可以傳遞驅動轉矩。 在滑動套筒3和擺動環2的削平面接著向擺動環2傳力矩。
本發明的一中心點是氣體壓力支承9的構造，在本發明的範圍內 一氣體壓力支承9設置成使其一方面這樣卸載，即其不傳遞驅動轉矩， 但另一方面關於由於傳遞氣體壓力產生的單位面積壓力是優化的。
此外在該方面應再次指出驅動軸1和滑動套筒3上的對應的削平 面13、 14，其由圖6中可很好看出的。同樣由圖7可看出各削平面， 其再次以俯視圖、部分地以剖視圖示出一本發明的壓縮機的第一優選 的實施形式。由此各隨動銷2與擺動環2之間的配合作用也是可見的。
在另一第二優選的實施形式中，其示於圖8a和8b中，傳力元件 6可旋轉地支承於驅動軸1中，而支承元件5旋轉固定地與傳力元件6 相嵌接。在當前優選的實施形式中，傳力元件6是一具有部分半橢圓 形橫截面的銷。當然也可考慮一部分半圓形的橫截面。所說的半橢圓 形橫截面特別由圖8b變得明顯的。如上所述，在相對第一優選的實施 形式的變型中，傳力元件6繞其縱軸線可旋轉地支承於驅動軸1中。 傳力元件6具有一臺階23,其確定其在驅動軸l中位置(特別在徑向 方向)。在傳力元件6的遠離支承元件5的一側， 一鎖定元件24保證 氣體壓力支承9或支承元件5和傳力元件6在驅動軸1中的可靠的定 位。在該實施形式中各隨動銷7 (由圖8a和8b是看不到的)也確保 滑動套筒3與驅動軸1之間的連接和由此產生的傳力或傳轉矩。
按本發明的壓縮機的兩個其他優選的實施形式示於圖9和10中， 其中在該兩實施形式中提供，傳力元件6或其縱軸線相對於確定扭轉 力矩的方向的軸線22位錯設置。 一可能的實施形式為此(參見圖9) 具有一傳力元件6的相對於驅動軸1偏心的結構。由此產生的優點是， 對於產生的壓力的作用點25大致位於傳力元件6的軸線上並且軸向力 幾乎直接傳到傳力元件和軸1上。由此在最好的情況下對軸向力形成 一很小的槓桿並從而形成一微小的扭轉力矩。因此在相當大程度上避 免經由各削平面傳遞扭轉力矩並且避免如附加的摩擦、卡住或滯後等 缺點。另一可能的實施形式具有一傳力元件6，其構成彎曲的並且包 括一平行於扭轉力矩的軸線22的部分和一穿過它延伸的部分。
在這方面應再次概括地討論本發明的優點。由於傾斜盤的支承和 傾斜以及為傾斜盤的質量特性配置的其他的元件引起的不平衡是很小 的。傾斜盤和為傾斜盤的質量特性配置的其他的元件的慣性力矩相對 於傾轉軸線(偏移力矩)關於結構空間是優化的，亦即壓縮機對於高
轉速並且在擺動環2的整個偏轉角範圍內，亦即特別也對於小的偏轉 角具有一調整的性能。支承元件5通過能夠相應的成型可以大面積地 承受力，這導致一微小的赫茲壓力(Hertzschen Pressung)。氣體壓力 支承9在沒有軸與傾斜盤之間傳遞的轉矩，從而避免傳力功能的重複 測定(這產生於一卡住)。此外擺動環2的剛度是優化的並且確保擺 動環2在支持元件5上以一微小的單位面積壓力、亦即一微小的赫茲 壓力偏轉。
如例如圖6a可看出的，驅動轉矩可以由固定壓入驅動軸1的傳力 元件6傳遞到支承元件5上，但並不直接傳到擺動環2上，因為傳力 元件6沿徑向方向(相對於驅動或軸)並不與其緊貼(擺動環中的相 應大的空隙)。但支承元件5沿傳動裝置/驅動軸的徑向方向(相對於 支承元件5的軸向方向)沒有與擺動環2的貼靠或接觸。因此包括傳 力元件6和支承元件5的氣體壓力支承9可以不向擺動環2傳遞驅動 力矩。在本發明中氣體壓力通過擺動環2中的孔傳向圓柱銷形的支承 元件5並接著又由支承元件5中的孔傳向傳力元件6。各壓力分別由 一孔傳向 一具有緊密的間隙的氣缸。這產生明顯較小的單位面積壓力 (面接觸)並因此比在按現有技術的壓縮機中實現較小的磨損。
關於擺動環2與支承元件5的組合的慣性特性產生另一重要的優 點。支承元件5與擺動盤連接成使由於支承元件5的質量引起的慣性 力相對於擺動環2的傾轉鉸鏈直接作用到擺動環2上(裝置的偏移力 矩)。這意味著，相對於調整力矩支承元件在計算上可以視為其與擺 動環固定連接。這又導致決定性的優點，即使用於支承元件的一大的 空隙不是不利的，如果支承元件填滿該空隙。這就這方面來說是有意 義的，因為尤其擺動環2的遠離傾轉軸線的質量對擺動環2的調整力 矩具有一決定性的分量。傾轉機構的這種特性導致擺動環2在與支承 元件2的組合中的一較高的偏移力矩(調整力矩)，其中這甚至還適 用於擺動環2的小的偏轉角。這能夠直到很小的偏轉角實現傳動裝置 的很好的調整性能。此外便宜地製造一本發明的壓縮機，因為偏轉或 傾轉機構包括相對較少的元件。並且氣體壓力支承9的各構件具有一
很簡單的幾何形狀和不多的加工表面(例如兩個圓柱體，其中一個具
有一孔)。擺動環中出現的力的主要分量通過氣體壓力支承9傳向驅 動軸並接著最後在軸的軸承中吸收。
最後應該說明，支承元件5儘可能填滿擺動環2中的空隙，同時 當然考慮到，支承元件5在沒有擺動環的可能的偏轉角時與活塞的碰 撞。未由支承元件5填滿的留下的空隙可以例如通過閉塞塞頭填滿， 而使壓縮機的運動學是優化的。
雖然藉助各具有固定的特徵組合的實施形式描述了本發明，但其 也包括可設想的其他有利的這些特徵的組合，如果特別通過各從屬權 利要求說明的，但不是限定性的。在申請文件中公開的全部特徵作為 本發明基本的權利要求，就此而論其單個的或組合相對於現有技術都 是新的。
附圖標記清單
1驅動軸14擺動環2上的削平面
2擺動環15空隙
3滑動套筒16滑動套筒3中的空隙
4彈簧17擺動環2中的空隙
支承元件18縱向開縫
6傳力元件19， 20箭頭
隨動銷21傾轉軸線
8支承元件5中的孔22扭轉力矩的軸線
9氣體壓力支承23臺階
10孑匕24鎖定元件
11驅動軸軸線25作用點
12驅動軸l中的空隙26箭頭
13滑動套筒3的削平的側面
權利要求
1.軸向活塞式壓縮機，特別是用於汽車空氣調節裝置，包括一個可調整其相對於驅動軸(1)的傾斜度的、由驅動軸(1)旋轉驅動的、特別環形的擺動盤(2)，該擺動盤與至少一個與驅動軸(1)間隔開並隨該驅動軸一起旋轉設置的支承元件(5)特別是鉸鏈式地相連接，其中各活塞分別具有一鉸鏈裝置，擺動盤(2)在該鉸鏈裝置上處於滑動嵌接，並且支承元件(5)設置在一傳力元件(6)的徑向外端上，該傳力元件(6)隨驅動軸(1)一起旋轉並且大致沿徑向方向固定在該驅動軸內；其特徵在於，傳力元件(6)可旋轉地和/或可徑向移動地鉸接在支承元件(5)上。
2. 按照權利要求1所述的壓縮機，其特徵在於，傳力元件(6) 旋轉固定地和/或不可徑向移動地連接於驅動軸(1)。
3. 按照上述權利要求之一項所述的壓縮機，其特徵在於，傳力元 件(6)和支承元件(5)都構成圓柱銷形的。
4. 按照上述權利要求之一項所述的壓縮機，其特徵在於，支承元 件(5)和傳力元件(6)構成一大致T形的氣體壓力支承(9)。
5. 按照上述權利要求之一項、特別是權利要求4所述的壓縮機， 其特徵在於，支承元件(5)包括一空隙、特別是一孔(8)，在其中 嵌入傳力元件(6)。
6. 按照上述權利要求之一項所述的壓縮機，其特徵在於，支承元 件(5)支承於擺動盤(2)中的一圓柱形的空隙(10)中、特別是一 孔中，該空隙垂直於驅動軸軸線(11)延伸。
7. 按照上述權利要求之一項所述的壓縮機，其特徵在於，支承元 件(5)和傳力元件(6)基本上只用於活塞的軸向支承或氣體壓力支 承，而一與其無關的裝置(7)、特別是一鉸鏈連接裝置，在驅動軸(l) 與擺動盤(2)之間基本上只用於傳遞轉矩。
8. 按照權利要求1或3至7之一項所述的壓縮機，其特徵在於， 傳力元件(6)可旋轉地支承於驅動軸(1)中，而支承元件(5)旋轉固定地與傳力元件(6)相嵌接。
9. 按照權利要求l、 2或4至8之一項所述的壓縮機，其特徵在 於，傳力元件(6)是一具有至少局部大致半圓形的或半橢圓形橫截面 的銷。
10. 按照上述權利要求之一項所述的壓縮機，其中擺動盤(2)可 擺動地支承在一沿驅動軸(1)可軸向移動支承的滑動套筒(3)上； 其特徵在於，擺動盤(2)經由各隨動銷(7)與滑動套筒(3)和/或 驅動軸(1)相連接。
11. 按照權利要求10所述的壓縮機，其特徵在於，各隨動銷(7) 壓入滑動套筒(3)或擺動盤(2)中或通過各軸向鎖定元件固定於滑 動套筒(3)或擺動盤(2)中。
12. 按照權利要求10或11所述的壓縮機，其特徵在於，各隨動 銷(7)伸進一驅動軸(1)中的空隙、特別是槽(15)中。
13. 按照權利要求10至12之一項所述的壓縮機，其特徵在於， 在驅動軸(1)與滑動套筒(3)之間設置一連接元件、特別是鍵，該連接元件允許沿徑向方向傳力或傳力距並且可軸向移動地支撐在驅動軸(1)上。
14. 按照權利要求10至13之一項所述的壓縮機，其特徵在於， 傳力元件(6)的遠離支承元件(5)的一端穿過驅動軸(1)並且伸進 滑動套筒(3)上的一縱向開縫中，從而通過傳力元件(6)的遠離支 承元件(5)的一端使驅動轉矩從驅動軸(l)傳遞到滑動套筒(3)上。
15. 按照權利要求6所述的壓縮機，其特徵在於，擺動盤中的空 隙(IO)、特別是孔的不被支承元件(5)填滿的區域用一平衡重、特 別以 一 閉塞元件的形式以多個閉塞元件形式封閉，特別基本上填滿。
16. 按照權利要求10至15之一項所述的壓縮機，其特徵在於， 在滑動套筒(3)與擺動盤(2)之間設置一裝置、特別是至少一個圓 柱銷式的元件或支承面或接觸面，以便支承在驅動軸(1)的區域內作 用的扭轉力矩。
17. 按照上述權利要求之一項所述的壓縮機，其特徵在於，傳力元件(6)、特別是其縱軸線相對於轉矩軸線或扭轉力矩的軸線、特別 是相對驅動軸軸線(1)位錯地設置。
18. 按照上述權利要求之一項、特別是權利要求17所述的壓縮機， 其特徵在於，支承元件(5)和/或傳力元件(6)構成多部分的。
19. 按照上述權利要求之一項、特別是權利要求18所述的壓縮機， 其特徵在於，傳力元件(6)構成彎曲的，特別是包括一垂直於傾轉力 矩軸線的部分和一延伸穿過它的部分。
20. 按照上述權利要求之一項、特別是權利要求17所述的壓縮機， 其特徵在於，傳力元件(6)偏心地設置於驅動軸(1)中。
21. 按照上述權利要求之一項所述的壓縮機，其特徵在於，擺動 盤(2)由鋼或黃銅或青銅製造。
22. 按照上述權利要求之一項所述的壓縮機，其特徵在於，擺動 盤(2)具有一低磨損的塗層。
23. 按照上述權利要求之一項所述的壓縮機，其特徵在於，活塞 由鋁或鋁合金或由鋼或合金鋼製造。
24. 按照上述權利要求之一項所述的壓縮機，其特徵在於，支承 元件設計成桶形的或雪茄形的或圓柱形的且具有從桶或雪茄或圓柱的 中間向桶或雪茄或圓柱的各端逐漸縮小的直徑。
全文摘要
軸向活塞式壓縮機，特別是用於汽車空氣調節裝置，包括一個可調整其相對於驅動軸(1)的傾斜度的、由驅動軸(1)旋轉驅動的、特別環形的擺動盤(2)，該擺動盤與至少一個與驅動軸(1)保持間距的並隨其一起旋轉設置的支承元件(5)特別是鉸鏈式地相連接，其中各活塞分別具有一鉸鏈裝置，擺動盤(2)在該鉸鏈裝置上處於滑動嵌接，並且支承元件(5)設置在一傳力元件(6)的徑向外端上，該傳力元件(6)隨驅動軸(1)一起旋轉並且大致沿徑向方向固定在該驅動軸內；其中，傳力元件(6)可旋轉地和/或徑向可移動地鉸接在支承元件(5)上。
文檔編號F04B27/10GK101194104SQ200680016928
公開日2008年6月4日 申請日期2006年4月3日 優先權日2005年4月19日
發明者J·迪特馬爾, O·施瓦茨科普夫 申請人:法雷奧壓縮機歐洲有限公司