PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19807728C2 17.04.2003
Titel Kompressor
Anmelder Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho, Kariya, Aichi, JP
Erfinder Kimura, Kazuya, Kariya, Aichi, JP
Vertreter Tiedtke, Bühling, Kinne & Partner GbR, 80336 München
DE-Anmeldedatum 24.02.1998
DE-Aktenzeichen 19807728
Offenlegungstag 17.09.1998
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 17.04.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 17.04.2003
IPC-Hauptklasse F04B 39/12
IPC-Nebenklasse F04B 39/10   F04B 27/08   B60H 1/32   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft Kompressoren, welche in Fahrzeugklimaanlagen verwendet werden.

Eine typische Fahrzeugklimaanlage hat einen Kühlkreis, der einen Kompressor, einen Verdampfer sowie weitere Einrichtungen umfasst. Der Verdampfer, welcher die Temperatur der Fahrgastzelle verringert, ist an einen Einlass des Kompressors über eine Ansaugleitung angeschlossen. Der Kompressor komprimiert Kühlgas durch hin und her bewegbare Kolben innerhalb der Zylinderbohrungen. Der Kompressor umfasst des Weiteren eine Ventilplatte, welche Ansauganschlüsse sowie Auslassanschlüsse aufweist. Jeder Ansauganschluss hat eine Ansaugventilklappe, wobei jeder Auslassanschluss eine Auslassventilklappe hat. Jede Klappe öffnet und schließt wahlweise den entsprechenden Anschluss. Insbesondere dann, wenn ein Kolben sich hin- und herbewegt, wird Kühlgas in die Zylinderbohrung über den zugehörigen Ansauganschluss eingesaugt, während die zugehörige Ansaugventilklappe gezwungen wird, sich in eine Offenstellung zu verbiegen. Das Kühlgas wird dann innerhalb der Zylinderbohrung komprimiert und durch den zugehörigen Auslassanschluss ausgestoßen, während die zugehörige Auslassventilklappe dazu gezwungen wird, sich in eine Offenposition zu verbiegen.

Wenn der Kompressor betrieben wird, dann werden die Ansaugventilklappen schnell geöffnet und geschlossen. In anderen Worten ausgedrückt vibrieren die Ansaugventilklappen. Die Vibration der Klappen erzeugt eine Ansaugpulsation an Kühlgas, welcher in den Kompressor eingesaugt wird. Die Ansaugpulsation wird auf den Verdampfer über die Ansaugleitung übertragen. Dies bewirkt, dass die Ansaugleitung sowie der Verdampfer vibrieren und dabei Geräusche produzieren.

Insbesondere eine hochfrequente Komponente der Ansaugpulsation bewirkt, dass lästige Geräusche erzeugt werden. Darüber hinaus ist der Verdampfer oft nahe bzw. als nächstes zu dem vorderen Ende der Fahrgastzelle angeordnet. In diesem Fall können die Geräusche auf die Fahrgastzelle übertragen werden.

Um Ansaugpulsation zu unterdrücken, umfassen einige aus dem Stand der Technik (z. B. aus der DE-AS-12 21 393) bekannte Kompressoren einen Ansaugdämpfer mit einem großen Volumen innerhalb des Gehäuses. Andere Kompressoren sind an einen Verdampfer angeschlossen, wobei ein Dämpfer mit einen großen Volumen dazwischen angeordnet ist.

Jedoch vergrößert ein großvolumiger Ansaugdämpfer die Größe des Kompressors und erhöht den Ansaugdruckverlust. Des Weiteren verkompliziert ein Dämpfer in der Ansaugleitung den Aufbau des Kühlkreises und erhöht die Anzahl der Teile innerhalb des Kreises.

Des weiteren ist beispielsweise aus der DE-AS-15 01 030 ei- ne Schalldämpferanordnung aus Blechformteilen bekannt, die zwei über einen Drosselkanal verbundene Ansaugkammern aufweist, die anschließend mit einer Saugventilkammer verbunden sind.

Ferner ist beispielsweise aus der DE 37 15 661 C2 ein Verdichter bekannt, in dem ein Ansauganschluss mittels eines darin eingesteckten Rohres verlängert ist. Das Rohr durchgreift teilweise den die Funktion der Ansaugkammer übernehmenden Schalldämpfer und verlängert den Ansauganschluss in das Innere des Schalldämpfers.

Es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Kompressor zu schaffen, welcher hochfrequente Komponenten der Ansaugpulsation reduziert, ohne dass hierbei die Größe des Kompressors vergrößert, die Anzahl der Bauteile erhöht oder der Ansaugdruckverlust erhöht wird, um das Geräuschniveau, das durch eine Ansaugleitung und einen Verdampfer erzeugt wird, zu reduzieren.

Diese Aufgabe wird mit einem Kompressor mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 oder 2 gelöst.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Kompressor gemäß einem Erläuterungsbeispiel zur Erläuterung des allgemeinen Funktionsprinzips zeigt,

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 von Fig. 1,

Fig. 3 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht, die den Kompressor von Fig. 1 darstellt,

Fig. 4 ist eine schematisches Diagramm, das einen Verlauf (Strömungspfad) einer Ansaugpulsation darstellt,

Fig. 5 ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen dem Übertragungsfaktor (Übertragungsverstärkungsfaktor) und einer Frequenz der Ansaugpulsation zeigt,

Fig. 6 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht, die einen Kompressor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht, die einen Kompressor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 8 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht, die einen Kompressor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 9-9 in Fig. 8,

Fig. 10 ist eine vergrößerte Teilquerschnittsansicht, welche einen Kompressor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 11 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 11-11 in Fig. 10 und

Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 12-12 in Fig. 11.

Ein Kompressor der Einzelkopfkolbenbauart wird nachstehend mit Bezug auf die Fig. 1 bis 5 allgemein beschrieben.

Wie in der Fig. 1 gezeigt wird besteht das Gehäuse des Kompressors aus einem vorderen Gehäuse 11, einem Zylinderblock 12 und einem hinteren Gehäuse 13. Das vordere Gehäuse 11 ist an die vordere Endseite des Zylinderblocks 12 befestigt, wohingegen das hintere Gehäuse 13 an die hintere Endseite des Zylinderblocks 12 befestigt ist. Das hintere Gehäuse 13 umfasst eine Ansaugkammer 13a sowie eine Auslasskammer 13b. Eine Ventilplatte 14 mit Ansaugklappen 14a und Auslassklappen 14b ist zwischen dem hinteren Gehäuse 13 und dem Zylinderblock 12 angeordnet. Die Vorderseite des Zylinderblocks 12 und das vordere Gehäuse 11 definieren eine Kurbelkammer 15. Die Kurbelkammer 15 nimmt eine Antriebswelle 16 auf, die sich durch die Kurbelkammer 15 zwischen dem vorderen Gehäuse 11 und dem Zylinderblock 12 erstreckt. Die Antriebswelle 16 ist drehbar durch ein paar Lager 17 abgestützt, die in dem vorderen Gehäuse 11 sowie dem Zylinderblock 12 angeordnet sind.

Ein Rotor 18 ist an der Antriebswelle 16 fixiert. Eine Taumelscheibe 19 ist auf der Antriebswelle 16 innerhalb der Kurbelkammer 15 abgestützt. Die Taumelscheibe 19 gleitet entlang und schwenkt mit Bezug zur Achse der Antriebswelle 16. Die Taumelscheibe 19 ist an den Rotor 18 über einen Scharniermechanismus 20 angeschlossen. Der Scharniermechanismus 20 führt die axiale sowie die Schwenkbewegungen der Taumelscheibe 19. Der Scharniermechanismus 20 bewirkt des Weiteren, dass die Taumelscheibe 19 integral mit der Antriebswelle 16 dreht.

Die Taumelscheibe 19 hat einen Anschlag 19a welcher von der vorderen Fläche vorsteht. Das Anschlagen des Anschlags bzw. Stoppers 19a gegen den Rotor 18 bestimmt die maximale Neigungsposition der Taumelscheibe 19. Die Antriebswelle 16 hat einen Stopper- bzw. Anschlagring 16b, der zwischen der Taumelplatte 19 und dem Zylinderblock 12 angeordnet ist. Das Anschlagen der Taumelscheibe 19 gegen den Anschlagring 16b begrenzt eine weitere Neigungsbewegung der Taumelscheibe 19 und bestimmt somit die minimale Neigungsposition der Taumelscheibe 19.

Der Zylinderblock 12 hat des Weiteren Zylinderbohrungen 12a, welche in gleichen Winkelabständen um die Achse der Antriebswelle 16 herum beabstandet sind. Jede Zylinderbohrung 12a nimmt einen Einzelkopfkolben 21 auf. Die Kolben 21 sind innerhalb der Zylinderbohrungen 12a hin und her bewegbar. Jeder Kolben 21 hat einen hinteren Abschnitt bzw. einen Kopf 21a sowie einen vorderen Abschnitt bzw. eine Schürze 21b. Der Kopf 21a jedes Kolbens 21 ist gleitfähig in der zugehörigen Zylinderbohrung 12a untergebracht. Die Schürze bzw. der Saum 21b jedes Kolbens 21 hat einen Schlitz, welcher der Taumelscheibe 19 zugewandt ist. Jeder Schlitz nimmt die halbkugelförmige Oberfläche eines Schuhs 22 auf. Die Peripherie der Taumelscheibe 19 ist in den Schlitz jeder Kolbenschürze 21b eingepasst, und wird gleitfähig zwischen den flachen Abschnitten eines zugehörigen Paars Schuhe 22 gehalten.

Ein Schublager 23 ist zwischen dem Rotor 18 und der vorderen Wand des vorderen Gehäuses 11 angeordnet. Das vordere Gehäuse 11 nimmt die Reaktionskraft auf, die auf jeden Kolben 21 während der Kompression des Gases einwirkt und zwar über die Schuhe 22, die Taumelscheibe 19, den Scharniermechanismus 20 die Vorsprungsplatte 18 und das Schublager 23.

Die Ansaugkammer 13 ist mit der Kurbelkammer 15 über einen Zufuhrkanal 24 verbunden, der sich durch den Zylinderblock 12, die Ventilplatte 14 sowie das hintere Gehäuse 13 erstreckt. Das hintere Gehäuse 13 nimmt ein Verdrängungssteuerventil 25 auf, welches den Zuführkanal 24 regelt. Das Steuerventil 25 hat eine Ventilbohrung 27, ein Ventilkörper 26 der in Richtung zur Ventilbohrung 27 hin ausgerichtet ist und ein Diaphragma 28 für das Einstellen des Öffnungsquerschnitts der Ventilbohrung 27. Das Diaphragma 28 ist durch den Druck (Ansaugdruck) in der Ansaugkammer 13a über einen Druckverbindungskanal 29 beaufschlagbar, welcher das Diaphragma 28 versetzt. Dementsprechend bewegt das Diaphragma 28 den Ventilkörper 26 und stellt somit die Öffnung zwischen der Ventilbohrung 27 und dem Ventilkörper 26 ein.

Das Steuerventil 25 ändert die Menge an Kühlgas, die in die Kurbelkammer 15 durch den Zuführkanal 24 von der Auslasskammer 13b aus strömt und stellt somit den Druck Pc innerhalb der Kurbelkammer 15 ein. Änderungen bezüglich des Druckes Pc der Kurbelkammer 15 ändern die Differenz zwischen dem Druck Pc in der Kurbelkammer 15 der auf die Bodenfläche jedes Kolbens 21 einwirkt (linke Fläche gesehen in der Fig. 1) und den Druck der zugehörigen Zylinderbohrung 12a, welcher auf die Kopffläche des Kolbens 21 einwirkt (die rechte Fläche gesehen in Fig. 1). Die Neigung der Taumelscheibe 19 wird in Übereinstimmung mit den Änderungen der Druckdifferenz geändert. Dies wiederum ändert den Hub des Kolbens 21 und verändert somit die Verdrängung des Kompressors.

Die Kurbelkammer 15 ist an die Ansaugkammer 13a durch einen Gasfreigabe- bzw. Entspannungskanal 30 angeschlossen. Der Entspannungskanal 30 hat einen axialen Kanal 16a, der sich durch die Mitte der Antriebswelle 16 erstreckt, eine Aufnahmebohrung 12b, die in der Mitte des Zylinderblocks 12 ausgeformt ist sowie eine Bohrung 14e, die sich durch die Ventilplatte 14 erstreckt. Ein radialer Einlass des axialen Kanals 16a ist mit der Kurbelkammer 15 in der unmittelbaren Nachbarschaft des vorderen Radiallagers 17 verbunden. Der Entspannungskanal 30 entspannt konstant eine bestimmte Menge an Kühlgas von der Kurbelkammer 15 zur Ansaugkammer 13a.

Die Aufnahmebohrung 12b nimmt ein Schublager 31 sowie eine Spiralfeder 32 zwischen dem hinteren Ende der Antriebswelle 16 und der Ventilplatte 14 auf.

Eine Konstruktion für ein Unterdrücken einer Ansaugpulsation, welche durch Vibration der Ansaugventilklappen 14c erzeugt wird, wird nachstehend näher beschrieben.

Wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt wird, ist ein Zylinder 33 in die Ansaugkammer 13a des hinteren Gehäuses 13 pressgepasst. Der Zylinder 33 hat Verlängerungskanäle 34, die in gleichen Intervallen voneinander beabstandet sind. Jeder Kanal 34 ist mit einem der Ansauganschlüsse 14a verbunden, wobei er sich folglich zu dem entsprechenden Ansauganschluss 14a erstreckt.

Wie in der Fig. 3 gezeigt wird, ist jedes hintere Ende jedes Kanals 34 mit der Ansaugkammer 13a über eine Verbindungsbohrung 34a verbunden. Die Ansaugkammer 13a ist an ein Ende der Ansaugleitung 35 angeschlossen. Das andere Ende der Ansaugleitung 35 ist an einen Verdampfer (nicht gezeigt) in dem Kühlkreis angeschlossen. In anderen Worten ausgedrückt sind die Verlängerungs- bzw. Ausdehnungskanäle 34 an die Ansaugleitung 35 angeschlossen, wobei die Ansaugkammer 13a dazwischen gefügt ist.

Der Betrieb des vorstehend beschriebenen verdrängungsvariablen Kompressors wird nachfolgend erläutert.

Die Antriebswelle 16 wird durch eine externe Antriebsquelle wie beispielsweise den Fahrzeugmotor gedreht. Die Taumelscheibe 19 wird integral mit der Antriebswelle 16 durch den Rotor 18 sowie den Scharniermechanismus 20 gedreht. Die Rotation der Taumelscheibe 19 wird in eine lineare Hin- und Herbewegung des Kopfes 21a jedes Kolbens 21 in der zugehörigen Zylinderbohrung 12a durch die Schuhe 22 konvertiert. Wenn sich der Kopf 21a jedes Kolbens 21 in der zugehörigen Zylinderbohrung 12a hin- und herbewegt, dann dringt Kühlgas in der Ansaugkammer 13a in jede Zylinderbohrung 12a durch den zugehörigen Ansauganschluss 14a ein, während die zugehörige Ansaugventilklappe 14c dazu gezwungen wird, sich in eine Offenstellung zu verbiegen. Das Gas in der Zylinderbohrung 12a wird anschließend komprimiert und zwar auf einen vorbestimmten Druck und wird dann in die Auslasskammer 13b durch den zugehörigen Auslassanschluss 14b ausgestoßen, während die zugehörige Auslassventilklappe 14d dazu gezwungen wird, sich in eine Offenposition zu verbiegen.

Wenn während des Betriebs des Kompressors das Kühlerfordernis groß wird und die Belastung, die an den Kompressor angelegt wird, ebenfalls ansteigt, dann wirkt der hohe Druck Ps in der Ansaugkammer 13a auf das Diaphragma 28 des Steuerventils 25 wodurch bewirkt wird, dass der Ventilkörper 26 die Ventilbohrung 27 schließt. Dies schließt den Zuführkanal 24 und unterbricht die Strömung an hochkomprimiertem bzw. unter hohem Druck stehendem Kühlgas von der Auslasskammer 13b zur Kurbelkammer 15. In diesem Zustand wird das Kühlgas innerhalb der Kurbelkammer 15 in die Ansaugkammer 13a durch den Entspannungskanal 30 freigegeben. Dies verringert den Druck Pc der Kurbelkammer 15. Folglich wird die Differenz zwischen dem Kurbelkammerdruck Pc und dem Druck in der Zylinderbohrung 12a klein. Als ein Ergebnis hiervon wird die Taumelscheibe 19 zu deren maximaler Neigungsposition bewegt, wie dies durch die durchgezogenen Linien in der Fig. 1 gezeigt wird, wobei der Hub des Kolbens 21 maximal wird. In diesem Zustand ist die Verdrängung des Kompressors ebenfalls maximal.

Falls das Kühlerfordernis abfällt und die Last, die an den Kompressor angelegt ist, sich verringert, dann wirkt ein niedriger Druck Ps in der Ansaugkammer 13a auf das Diaphragma 28 des Steuerventils 25 und bewirkt, dass der Ventilkörper 26 die Ventilbohrung 27 öffnet. Dies verbindet das unter hohem Druck stehende Kühlgas in der Auslasskammer 13b mit der Kurbelkammer 15 über den Zuführkanal 24 und erhöht den Druck Pc der Kurbelkammer 15. Folglich wird die Differenz zwischen dem Kurbelkammerdruck Pc und dem Druck in den Zylinderbohrungen 12a groß. Als ein Ergebnis hiervon bewegt sich die Taumelscheibe 19 zu der minimalen Neigungsposition und verringert somit den Hub des Kolbens 21. In diesem Zustand wird die Verdrängung des Kompressors klein.

Gemäß vorstehender Beschreibung wird die Öffnung des Steuerventils 25 geändert in Übereinstimmung mit der Kühllast bzw. dem Ansaugdruck Ps, wodurch der Kurbelkammerdruck Pc verändert wird. Dementsprechend wird die Neigung der Taumelscheibe 19 variiert.

Wenn der vorstehend beschriebene verdrängungsvariable Kompressor betrieben wird, dann erzeugt die Vibration der Ansaugventilklappen 14c eine Ansaugpulsation. Jedoch werden hochfrequente Komponenten dieser Ansaugpulsation unterdrückt durch das Zusammenwirken der verlängerten Ansauganschlüsse 14a und der Ansaugkammer 13a.

Falls die Länge jedes verlängerten Ansauganschlusses 14a relativ kurz ist im Verhältnis zur Wellenlänge einer Zielfrequenzkomponente, die unterdrückt werden soll, dann kann der Ansauganschluss 14a als eine Spule in einem elektrischen Kreis betrachtet werden. Ferner kann unter der Annahme, dass die Ansaugkammer 13a eine kubische Form hat, und für den Fall, dass die Länge einer Seite ausreichend kurz ist in Relation zu der Wellenlänge der Zielfrequenzkomponente, die Ansaugkammer 13a als ein Kondensator in einem elektrischen Kreis betrachtet werden. In anderen Worten ausgedrückt kann der Übertragungspfad der Ansaugpulsation wie ein elektrischer Kreis beschrieben werden, welcher in der Fig. 4 gezeigt ist. Ein Verlängern der Ansauganschlüsse 14a ist äquivalent zu einem Erhöhen der Induktion der Spule. Eine Spule, welche eine größere Induktion hat, unterdrückt Hochfrequenzen um einen größeren Betrag. In der gleichen Weise unterdrücken die verlängerten Ansauganschlüsse 14a eine Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation um einen größeren Betrag.

Darüber hinaus ist in diesem Erläuterungsbeispiel die Ansaugkammer 13a zwischen den Verlängerungskanälen 34 und der Ansaugleitung 35 angeordnet. Wie in der Fig. 4 gezeigt wird, funktioniert die Ansaugkammer 13a als ein Kondensator, der eine bestimmte Kapazität hat. Folglich unterdrückt die Ansaugkammer 13 eine Hochfrequenzkomponente, welche nicht durch die Kanäle 34 unterdrückt worden sind und zwar entsprechend einem Mechanismus, welcher die gleiche Wirkung hat, wie der Hochfrequenzbypasseffekt eines Kondensators.

Ein Experiment wurde durchgeführt für das Vergleichen der Pulsationsreduktion eines aus dem Stand der Technik bekannten Kompressors sowie des Kompressors gemäß der Fig. 1 bis 3. Die Fig. 5 zeigt einen Graphen, der die Beziehung zwischen der Frequenz und dem Übertragungsverstärkungsfaktor der Ansaugpulsation in den Kompressoren darstellt. Wie in der Fig. 5 gezeigt ist, unterdrückt der Kompressor gemäß der Fig. 1 bis 3 den Übertragungsfaktor der Ansaugpulsation in einem weiten Frequenzbereich. Insbesondere unterdrückt der Kompressor gemäß der Fig. 1 bis 3 die Pulsation in einem Frequenzbereich der bewirkt, dass die Ansaugleitung sowie der Verdampfer lästige Geräusche verursachen.

Dies hat die folgenden Vorteile.

Die Ansauganschlüsse 14a sind durch die Kanäle 34 verlängert. Diese Konstruktion reduziert eine Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation, welche durch die Vibration der Ansaugventilklappen 14c während des Betriebs des Kompressors verursacht wird. Folglich werden die Ansaugleitung 35 und der Verdampfer nicht vibriert bzw. in Schwingungen versetzt. Geräusche, welche durch Vibration der Leitung 35 und des Verdampfers verursacht werden würden, werden somit unterdrückt. Als ein Ergebnis hiervon wird das Geräusch in der Fahrgastzelle reduziert.

Diese Kompressorkonstruktion eliminiert ferner die Notwendigkeit für die Anordnung eines Ansaugdämpfers mit einem großen Volumen in dem Kompressorgehäuse oder eines Dämpfers der an die Ansaugleitung angeschlossen ist, so dass die Baugröße des Kompressors und die Ansaugdruckverluste verringert sind. Darüber hinaus wird die Leitungsführung des Kühlkreises vereinfacht.

Die Ansaugkammer 13a ist an das hintere Ende jedes Kanals 34 angeschlossen. Das Zusammenwirken der verlängerten Ansauganschlüsse 14a und der Ansaugkammer 13a reduziert in effektiver Weise die Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation.

Die Ansauganschlüsse 14a sind direkt mit der Ansaugkammer 13a verbunden, die in dem hinteren Gehäuse 13 definiert ist. Diese Konstruktion vergleichmäßigt die Menge an Gas, welches in die Zylinderbohrungen 12a eindringt, wodurch der Ansaugdruckverlust reduziert wird.

Die Ansauganschlüsse 14a sind durch einfaches Anschließen der Kanäle 34 an die Anschlüsse 14a verlängert. In anderen Worten ausgedrückt wird die Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation durch einen einfachen Aufbau reduziert.

Die Kanäle 34 sind in dem Zylinder 33 ausgeformt, der separat von dem hinteren Gehäuse 13 ausgebildet ist. Aus diesem Grunde kann die Länge der Kanäle 34 in einfacher Weise entsprechend der Frequenz der zu reduzierenden Pulsationskomponente eingestellt werden.

Ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben. Solche Teile, welche unterschiedlich zum zuvor beschriebenen Erläuterungsbeispiel sind, werden nachfolgend im Einzelnen beschrieben.

Wie in der Fig. 6 gezeigt wird sind Verlängerungskanäle 34 in dem hinteren Gehäuse 13 ausgeformt. Jeder Kanal 34 ist an einen der Ansauganschlüsse 14a angeschlossen. Die Kanäle 34 sind durch radiale Nuten 37 definiert, die in dem hinteren Gehäuse 13 ausgeformt sind, wobei eine Dichtung 38 an der Ventilplatte 14 angeordnet ist. Das innere Ende jedes Kanals 34 ist mit der Ansaugkammer 13a verbunden.

Der Kompressor gemäß der Fig. 6 hat einen Ansaugdämpfer 39. Der Ansaugdämpfer 39 ist an der Oberseite des Zylinderblocks 12 und des hinteren Gehäuses 13 ausgebildet. Der Ansaugdämpfer 39 ist an die Ansaugkammer 13a durch einen Ansaugkanal 40 angeschlossen und ist an einer Ansaugleitung (nicht gezeigt) ebenfalls angeschlossen.

Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 6 hat die folgenden Vorteile.

Eine Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation, die durch Vibration der Ansaugventilklappen 14c erzeugt wird, wird durch das Zusammenwirken der verlängerten Ansauganschlüsse 14a und der Ansaugkammer 13a unterdrückt.

Die Kanäle 34 sind integral mit dem hinteren Gehäuse 13 ausgeformt. Dies eliminiert die Notwendigkeit für separate Teile für das Ausbilden der Kanäle 34. In anderen Worten ausgedrückt wird die Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation durch einen einfachen Aufbau unterdrückt.

Die Kanäle 34 sind durch die Nuten 37 definiert, welche an dem hinteren Gehäuse 13 und der Dichtung 38 ausgeformt sind. Aus diesem Grunde werden die Kanäle 34 ausgeformt ohne ein Erhöhen der Anzahl an Teilen des Kompressors, wodurch der Kompressoraufbau vereinfacht wird.

Die Nuten 37 werden ausgeformt, wenn das hintere Gehäuse 13 gegossen wird. Die Kanäle 34 werden ausgeformt durch befestigen des hinteren Gehäuses 13, der Ventilplatte 14 und der Dichtung 38 aneinander. In anderen Worten ausgedrückt werden die Kanäle 34 ohne Bearbeiter des hinteren Gehäuses 13 ausgebildet.

Die verlängerten Ansauganschlüsse 14a sowie die Ansaugkammer 13a selbst unterdrücken in effektiver Weise die Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation. Selbst wenn folglich das Volumen des Ansaugdämpfers 39 klein ist, wird die Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation in effektiver Weise durch die verlängerten Ansauganschlüsse 14a, die Ansaugkammer 13a sowie den Ansaugdämpfer 39 unterdrückt.

Ein Kompressor der Doppelkopfkolbenbauart gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird nachstehend mit Bezug auf die Fig. 7 näher beschrieben.

Ein vorderer Zylinderblock 41 sowie ein hinterer Zylinderblock 42 sind aneinander befestigt. Ein vorderes Gehäuse 44 ist an der vorderen Endseite des vorderen Zylinderblocks 41 mit einer dazwischen angeordneten Ventilplatte 43 befestigt. Ein hinteres Gehäuse 45 ist an der hinteren Endseite des hinteren Zylinderblocks 42 mit einer dazwischen angeordneten Ventilplatte 43 befestigt.

Jede Ventilplatte 43 hat Ansauganschlüsse 43a sowie Auslassanschlüsse 43b. Jeder Ansauganschluss 43a hat eine Ansaugventilklappe 43c, wobei jeder Auslassanschluss 43b eine Auslassventilklappe 43d hat. Dichtungen 46 sind zwischen dem vorderen Gehäuse 44 und der Ventilplatte 43 sowie zwischen dem hinteren Gehäuse 45 und der Ventilplatte 43 angeordnet. Jede Dichtung 45 hat Rückhalter bzw. Anschläge 46a für das Definieren des Öffnungsbetrags der entsprechenden Auslassventilklappe 43d.

Das vordere Gehäuse 44 sowie das hintere Gehäuse 45 haben Ansaugkammern 44a, 45a. Auslasskammern 44b, 45b sind um die Ansaugkammern 44a, 45a in den vorderen bzw. hinteren Gehäusen 45 ausgebildet.

Zueinander ausgerichtete Paare von Zylinderbohrungen 41a, 42a sind in den Zylinderblocks 41, 42 definiert. Ein Doppelkopfkolben 47 ist in jedem Paar Zylinderbohrungen 41a, 42a untergebracht.

Eine Kurbelkammer 49 ist zwischen den Zylinderblocks 41, 42 ausgebildet. Die Zylinderblocks 41, 42 haben zueinander ausgerichtete Wellenbohrungen. Eine Antriebswelle 50 ist drehbar in den Wellenbohrungen durch Radiallager 51 abgestützt. Die Welle 50 ist an eine externe Antriebsquelle wie beispielsweise ein Fahrzeugmotor durch einen Kupplungsmechanismus (nicht gezeigt) wirk angeschlossen. Das Anschließen bzw. Einrücken des Kupplungsmechanismuses bewirkt einen Übertragung der Antriebskraft der externen Antriebsquelle auf die Antriebswelle 50, um die Welle 50 zu drehen.

Eine Taumelscheibe 52 ist an der Drehwelle 50 fixiert und ist in der Kurbelkammer 49 angeordnet. Die Taumelscheibe 52 ist ebenfalls an den zentralen Teil jedes Kolbens 47 über ein Paar halbkugelförmiger Schuhe 53 angekoppelt. Die Taumelscheibe 24 wird durch die Drehwelle 17 gedreht. Die Nabe der Taumelscheibe 52 ist zwischen den Zylinderblocks 41, 42 mit einem Paar Schublager 54 dazwischen abgestützt. Die Rotation der Taumelscheibe 52 wird auf die Kolben 47 über die Schuhe 53 übertragen und in lineare Hin- und Herbewegungen jedes Kolbens 53 in den zugehörigen Paar Zylinderbohrungen 41a, 42a konvertiert.

Die Kurbelkammer 49 ist an die Ansaugkammern 44a, 45a durch Ansaugkanäle 55 angeschlossen, welche in den Zylinderblocks 41, 42 ausgebildet sind. Die Kurbelkammer 49 ist des weiteren an einen externen Kühlkreis über einen Einlass (nicht gezeigt) angeschlossen, der in den Zylinderblocks 41, 42 ausgeformt ist. Die Auslasskammern 44b, 45b sind an den externen Kühlkreis durch Auslasskanäle 56 sowie einen Auslass (nicht gezeigt) angeschlossen, die in den Gehäusen 44, 45 ausgeformt sind.

Jede Dichtung 46 hat Vorsprünge 57, die sich in Richtung zu den Ansaugkammern 44a, 45a erstrecken. Jeder Vorsprung 57 entspricht einem der Ansauganschlüsse 43a und umfasst einen Verlängerungskanal 58. Die Kanäle 58 sind parallel zur Achse der Antriebswelle 50 ausgerichtet. Jeder Kanal 58 dient dazu, den entsprechenden Ansauganschluss 43a zu verlängern und ist dabei mit der Ansaugkammer 44a, 45a verbunden.

Der Betrieb des vorstehend beschriebenen Kompressors der Doppelkopfkolbenbauart wird nachfolgend erläutert.

Wenn die Antriebswelle 30 durch die externe Antriebsquelle gedreht wird, dann wird die Taumelscheibe 52 integral mit der Welle 50 gedreht. Die Rotation der Taumelscheibe 52 wird in lineare Hin- und Herbewegungen des Kolbens 47 in den Zylinderbohrungen 41a, 42a durch die Schuhe 53 konvertiert. Die Hin- und Herbewegung jedes Kolbens 47 saugt Kühlgas in die Kurbelkammer 49 durch den Einlass ein. Das Gas innerhalb der Kurbelkammer 49 wird dann zu den vorderen und hinteren Ansaugkammern 44a, 45a durch die Ansaugkanäle 55 geleitet. Das Gas in den Ansaugkammern 44a, 45a wird daraufhin in die Zylinderbohrungen 41a, 42a gesaugt, wobei bewirkt wird, dass sich die Ansaugventilklappen 43c in einer Offenposition verbiegen. Das Gas innerhalb der Zylinderbohrungen 41a, 42a wird komprimiert, bis dessen Druck ein bestimmtes Niveau erreicht. Das Komprimierte Gas bewirkt, dass sich die Auslassventilklappen 43d in eine Offenposition verbiegen, wobei das Gas in die Auslasskammern. 44b, 45b durch die entsprechenden Auslassanschlüsse 43b entspannt. Der Auslasskanal 56 führt das Gas innerhalb der Auslasskammern 44b, 45b zu dem externen Kühlkreis (nicht gezeigt).

Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 7 hat die nachfolgenden Vorteile.

Die Ansauganschlüsse 43a durch die Kanäle 58 sind verlängert. Das Ende jedes Kanals 58 ist mit der Ansaugkammer 44a, 45a verbunden. Wenn aus diesem Grunde eine Ansaugpulsation durch die Vibration der Ansaugventilklappen 43c erzeugt wird, dann wird die Hochfrequenzkomponente dieser Pulsation durch das Zusammenwirken der verlängerten Ansauganschlüsse 43a und den Ansaugkammern 44a, 45a unterdrückt.

Die Verlängerungskanäle 48 sind in den Vorsprüngen 57 ausgeformt, welche Teil der Ventilplatten 43 sind. Diese Konstruktion verlängert die Ansauganschlüsse 43a ohne eine Erhöhen der Anzahl an Teilen, wodurch die Konstruktion des Kompressors vereinfacht wird.

Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Fig. 8 und 9 beschrieben. Die Unterschiede zum zweiten Ausführungsbeispiel werden dabei hauptsächlich nachstehend diskutiert, wobei gleiche oder ähnliche Bezugszeichen jenen Komponenten gegeben sind, welche gleich oder ähnlich zu den entsprechenden Komponenten des dritten Ausführungsbeispiels sind. Obgleich die Erklärung lediglich für das hintere Gehäuse 45 abgegeben wird, so hat auch das vordere Gehäuse 44 die gleiche Konstruktion wie das hintere Gehäuse 45.

Der Kompressor gemäß der Fig. 8 und 9 hat eine Dichtung 46, die zwischen der Ventilplatte 43 und einem hinteren Gehäuse 45 angeordnet ist. Die Dichtung 46 umfasst Ausbauchungen oder Bäulen 61 (Vorsprünge), von denen jeder einem der Ansauganschlüsse 43a entspricht. Jede Ausbauchung 61 sowie die Ventilplatte 43 definieren einen Verlängerungskanal 62. Jeder Kanal 62 ist verbunden mit und verlängert den entsprechenden Ansauganschluss 43a. Die Kanäle 62 sind radial in Richtung zur Mitte des hinteren Gehäuses 45 ausgerichtet und öffnen sich zur Ansaugkammer 45a.

Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 8 und 9 hat die folgenden Vorteile.

Ein Zusammenwirken der verlängerten Ansauganschlüsse 43a und der Ansaugkammer 45a unterdrückt eine Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation. Die Verlängerungskanäle 62 sind in der Dichtung 46 ausgeformt. Aus diesem Grunde hat, wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 7, der Kompressor gemäß der Fig. 8 und 9 eine Verlängerung der Ansauganschlüsse 43a ohne eine erhöhte Anzahl von Teilen, wodurch die Konstruktion des Kompressors vereinfacht wird.

Die Ausbauchungen oder Laschen 61 erstrecken sich entlang der Ventilplatte 43 und stehen dabei nicht axial in Richtung zu der Ansaugkammer 45a vor. Folglich ist es nicht erforderlich, die Ansaugkammer 45 in die Axialrichtung des Kompressors für das Aufnehmen der Ausbauchungen 61 zu verlängern. Dies reduziert die Baugröße des hinteren Gehäuses 45.

Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Fig. 10 und 12 beschrieben. Die Unterschiede zum zweiten Ausführungsbeispiel werden dabei nachstehend hauptsächlich diskutiert, wobei ähnliche oder gleiche Bezugszeichen jenen Komponenten gegeben werden, die gleich oder ähnlich sind zu den entsprechenden, Komponenten des zweiten Ausführungsbeispiels. Obgleich eine Beschreibung lediglich für das hintere Gehäuse 45 abgegeben wird hat das vordere Gehäuse 44 den gleichen Aufbau wie das hintere Gehäuse 45.

Eine Dichtung 46 wird zwischen der Ventilplatte 43 und einer Trennwand bzw. Stützwand 66 des hinteren Gehäuses gehalten. Die Dichtung 46 umfasst Ausbauchungen oder Laschen 65, von denen jede einem der Ansauganschlüsse 43a entspricht. Jede Ausbauchung 61 erstreckt sich akkurat entlang der Dichtung 46 sowie parallel zu der Abstützwand 66. Jede Ausbauchung 61 und die Ventilplatte 43 definieren ein Paar Verlängerungskanäle 68. Jedes Paar Kanäle 68 ist verbunden mit und verlängert die entsprechenden Ansauganschlüsse 43a. Des weiteren ist jedes Paar Kanäle 68 mit der Ansaugkammer 45a mit Öffnungen 67 verbunden, die an deren Enden ausgebildet sind. Kühlgas wird in jeden Ansauganschluss 43a von der Ansaugkammer 45a aus durch das entsprechende Paar Kanäle 68 eingeleitet.

Das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 10 und 12 hat die folgenden Vorteile.

Ein Zusammenwirken zwischen den verlängerten Ansauganschlüssen 43a und der Ansaugkammer 45a unterdrückt eine Hochfrequenzkomponente der Ansaugpulsation des Kompressors. Die Verlängerungskanäle 68 sind in der Dichtung 46 ausgeformt. Aus diesem Grunde verlängert das Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 10 bis 12 die Ansauganschlüsse 43a ohne ein Erhöhen der Anzahl an Teilen, wodurch der Aufbau des Kompressors vereinfacht wird. Darüber hinaus wird, wie bei dem Kompressor des Ausführungsbeispiels gemäß der Fig. 8 und 9, durch die Konstruktion des Kompressors gemäß der Fig. 10 bis 12 die Größe des hinteren Gehäuses reduziert.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 10 bis 12 wird Gas in jeden Ansauganschluss 43a durch zwei Kanäle 68 eingeleitet. Diese Konstruktion erlaubt ein sanftes Einlassen von Gas zu den Ansauganschlüssen 43a, wodurch Druckverluste reduziert werden, wenn Gas vom externen Kühlkreis eingesaugt wird. Wenn die Ansaugkammer 45a ein kleines Volumen hat, bewirkt das Ausbilden von Verlängerungskanälen, die in Richtung zu den Kammern 44a, 45a vorstehen, eine Erhöhung des Ansaugdruckverlustes. Jedoch erstrecken sich die Verlängerungskanäle 68 gemäß der Fig. 10 bis 12 nicht axial in Richtung zu den Ansaugkammern 44a sondern erstrecken sich entlang der Dichtung 46. Folglich bewirken die Kanäle 68 in effektiver Weise eine Reduktion des Ansaugdruckverlustes.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch in den nachfolgenden Formen ausgeführt werden kann.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 10 bis 12 hat jedes Paar Kanäle 68 eine kreisförmige Gestalt. Jedoch können die Paare Kanäle 68 L, V, U, T, Y oder X-förmig ausgeformt sein, wobei der entsprechende Anschluss 63a in dessen Mitte angeordnet ist. In diesem Fall sind die Öffnungen 67 an den Enden jedes Kanals 68 ausgeformt.

T- oder Y-förmige Kanäle 68 haben drei Öffnungen 67 für einen einzelnen Ansauganschluss 43a. X-förmige Kanäle 68 haben vier Öffnungen 67 für einen einzelnen Ansauganschluss 43a. Diese Konstruktionen erleichtern des weiteren das Einsaugen von Gas, wodurch Druckverluste reduziert werden, wenn Gas vom externen Kühlkreis eingesaugt wird. In den Ausführungsbeispielen gemäß der Fig. 6 bis 12 kann auf die Ansaugkammern 13a, 44a, 45a vollständig verzichtet werden.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 6 kann auf eine Dichtung 38 verzichtet werden, wobei die Verlängerungskanäle 34 durch Nuten 37 und die Ventilplatte 14 ausgebildet werden können.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 7 kann ebenfalls auf eine Dichtung 46 verzichtet werden. In diesem Fall sind die Ventilplatten 43 derart ausgeformt, dass Teile, welche die Anschlüsse 43a umgeben, in Richtung zu den Ansaugkammern 44a, 45a vorragen, wobei ein Verlängerungskanal in jedem Kanal 58 ausgeformt ist.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 10 bis 12 können die Verlängerungskanäle in der Weise ausgeformt sein wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 6. Das heißt, dass die Verlängerungskanäle durch Nuten definiert sein können, die in dem hinteren Gehäuse 45 und entweder der Ventilplatte 43 oder der Dichtung 46 ausgeformt sind.

Die Konstruktion, d. h., die verlängerten Ansauganschlüsse 14a sowie die Ansaugkammer 13a gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 6 kann auch in Kompressoren der Doppelkopfkolbenbauart verwendet werden.

Die Konstruktion, d. h., die verlängerten Ansauganschlüsse 44a, 45a sowie die Ansaugkammer 45a der Ausführungsbeispiele gemäß der Fig. 7 bis 12 kann auch in Kompressoren der Einzelkopf kolbenbauart verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung kann ausgeführt sein in anderen Arten von Kompressoren wie beispielsweise Kompressoren mit fester Verdrängung, welche Einzelkopfkolben haben, verdrängungsvariable Kompressoren mit Doppelkopfkolben, Kompressoren der Taumelplattenbauart, sowie Kompressoren der Nockenplattenbauart.

Aus diesem Grunde sind die vorliegenden Beispiele und Ausführungsformen lediglich illustrativ und nicht restriktiv zu betrachten, wobei die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Einzelheiten beschränkt sein soll, sondern innerhalb des Umfangs und des Äquivalenzbereichs der anliegenden Ansprüche modifiziert werden kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Kompressor mit einer Zylinderbohrung (12a) und einer Ansaugkammer (13a), die in einem Gehäuse (12, 13) ausgebildet sind und durch einen Ansauganschluss (14a) miteinander verbunden sind, der von einem Saugventil (14c) verschließbar ist, wobei ein sich in Verlängerung des Ansauganschlusses erstreckender und mit dem Ansauganschluss unmittelbar verbundener Verlängerungskanal (34) vorgesehen ist, der von einem Kanalbauteil (37, 38) mit einer vorbestimmten Länge gebildet ist, das unmittelbar angrenzend an den Ansauganschluss (14a) angeordnet ist und die Länge des Ansauganschlusses wirksam verlängert, wobei das Kanalbauteil integral in dem Gehäuse ausgeformt ist.
  2. 2. Kompressor mit einer Zylinderbohrung (41a; 42a) und einer Ansaugkammer (44a, 45a), die in einem Gehäuse (41, 42, 44, 45) ausgebildet sind und durch einen Ansauganschluss (43a) miteinander verbunden sind, der von einem an einer Ventilplatte (43) vorgesehenen Saugventil (43c) verschließbar ist, wobei ein sich in Verlängerung des Ansauganschlusses erstreckender und mit dem Ansauganschluss unmittelbar verbundener Verlängerungskanal (58; 62; 68) vorgesehen ist, der von einem Kanalbauteil (57; 61; 65) mit einer vorbestimmten Länge gebildet ist, das unmittelbar angrenzend an den Ansauganschluss (43a) angeordnet ist und die Länge des Ansauganschlusses wirksam verlängert, wobei eine Dichtung (38; 46) zwischen der Ventilplatte (43) und dem Gehäuse vorgesehen ist und einen Vorsprungsabschnitt aufweist, der das Kanalbauteil bildet.
  3. 3. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kanalbauteil eine in dem Gehäuse vorgesehene Nut (37) umfasst.
  4. 4. Kompressor nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ventilplatte (14) in dem Gehäuse vorgesehen ist, die den Ansauganschluss (14a) und das Saugventil (14c) aufweist.
  5. 5. Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugventil (14c; 43c) dem Gas im Ansauganschluss (14a; 43a) eine Pulsation aufprägt, die von dem in dem Verlängerungskanal (34; 58; 62; 68) strömenden Gas absorbiert wird.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com