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Dokumentenidentifikation DE102006003370B4 31.01.2008
Titel Fluidmaschine
Anmelder Sanden Corp., Isesaki, Gunma, JP
Erfinder Uchikado, Iwao, Isesaki, Gunma, JP;
Kanbara, Takao, Isesaki, Gunma, JP
Vertreter PRÜFER & PARTNER GbR, 81479 München
DE-Anmeldedatum 24.01.2006
DE-Aktenzeichen 102006003370
Offenlegungstag 27.07.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.01.2008
IPC-Hauptklasse F04B 39/12(2006.01)A, F, I, 20060124, B, H, DE

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidmaschine.

In vergangenen Jahren wurde versucht, Kältemittel für einen Kühlkreislauf durch ein CO2-Kältemittel zu ersetzen, das verglichen mit herkömmlichen Fluor-Kohlenstoffkältemitteln umweltfreundlich ist, und daher wurden für Fluidmaschinen, die als Kompressoren für diese Art von Kühlkreislauf verwendet werden, viele Arten von Technologien entwickelt.

Zum Beispiel offenbart ein Gehäuse für einen Kompressor, das in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 2004-218585 offenbart ist, ein Gehäuse für einen Kompressor, das ferner eine Eisenhülle innerhalb oder außerhalb von einer Aluminiumhülle aufweist. In dem Fall, in dem ein CO2-Kältemittel verwendet wird, wird der Kältemitteldruck innerhalb eines Kompressors höher ansteigen, als in dem Fall, in dem ein Fluor-Kohlenstoffkältemittel verwendet wird. In diesem Kompressor jedoch wurde erwogen, dass eine Doppelstruktur von sowohl einer Aluminiumaußenhülle als auch einer Eisenaußenhülle für das Gehäuse verwendet wird, und dadurch das Gehäuse geplantermaßen leichter gemacht werden soll und so die Festigkeit des Gehäuses sichergestellt ist.

Jedoch führt das Vorsehen der Eisenaußenhülle außerhalb der Aluminiuminnenhülle in dem Gehäuse des oben genannten Kompressors aus dem Stand der Technik zu einem Problem hinsichtlich einer Verringerung der Wetterbeständigkeit des Gehäuses. Das liegt daran, dass die Eisenaußenhülle, die nach außen frei liegt, Verrostung auftreten kann, was zu einer Verringerung der Festigkeit durch Verrostung führt. Darüber hinaus ist der lineare Ausdehnungskoeffizient der Aluminiuminnenhülle größer als der lineare Ausdehnungskoeffizient der Eisenaußenhülle, und während der Betriebszeit des Kompressors wird die Temperatur der Aluminiuminnenhülle höher steigen, als die Temperatur der Eisenaußenhülle außerhalb davon. Dadurch ist zur Betriebszeit des Kompressors die Wärmeausdehnung der Aluminiuminnenhülle größer als die Wärmeausdehnung an der Eisenaußenhülle, aber trotzdem ist die Wärmeausdehnung der Aluminiuminnenhülle durch die Eisenaußenhülle beschränkt, die in engem Kontakt mit deren Außenseite steht, und so wird eine Aluminiumaußenhülle mit niedrigerer Festigkeit als die Eisenaußenhülle möglicherweise wegen Spannungskonzentration zerstört.

Andererseits besteht in dem Gehäuse des oben genannten Kompressors aus dem Stand der Technik der Gehäuseabschnitt, der den Zylinderkopf bildet, auch aus einer Doppelstruktur. Die Fläche der inneren Oberfläche der Ansaugkammer und der Auslaßkammer in einem Zylinderkopf ist kleiner im Vergleich zu der Fläche der inneren Oberfläche der Kurbelkammer, und auch wenn sich der Druck in der Ansaugkammer und der Auslaßkammer wegen der Verwendung eines CO2-Kältemittels vergrößert, kann die Festigkeit des Zylinderkopfs ohne Annahme der Doppelstruktur sichergestellt werden.

Trotzdem wurde in diesem Kompressor die Doppelstruktur auch für den Gehäuseabschnitt angenommen, der den Zylinderkopf bildet, und daher wurde das Gewicht des Zylinderkopfes, das bedeutet des Kompressors in seiner Gesamtheit, erhöht.

Die Druckschrift DE 102 55 680 A1 offenbart einen Axialkolbenverdichter, insbesondere CO2-Verdichter für Fahrzeug-Klimaanlagen, bestehend aus einem einen Triebwerksraum begrenzenden Gehäuse, einem Zylinderblock und einem Kavitäten für Saug- und Druckgas aufweisenden Zylinderkopf. Der Zylinderkopf ist wenigstens zweiteilig ausgebildet, wobei der eine Teil die Kavitäten für Saug- und Druckgas umfasst und aus einem hochfesten Material, insbesondere Stahl, hergestellt ist, während der andere Teil aus einem leichteren und insbesondere leicht bearbeitbaren Material, insbesondere Aluminium oder temperaturfestem Kunststoff, besteht.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fluidmaschine bereitzustellen, die ein geringes Gewicht und hohe Festigkeit hat, und darüber hinaus hervorragende Wetterbeständigkeit aufweist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen gemäß dem ersten Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, ist eine Fluidmaschine der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse eine Verkleidung, die den äußeren Umfang einer Kompressoreinheit und einer Antriebseinheit umschließt und aus Eisen basierenden Material gemacht ist, und eine Hülle aufweist, die nur an einer Außenumfangsoberfläche des Gehäuses ausgebildet ist, und aus Aluminium basierenden Material gemacht ist.

In der Fluidmaschine der vorliegenden Erfindung ist die Verkleidung, die den äußeren Umfang der Kompressionseinheit und der Antriebseinheit umschließt, aus Eisen basierendem Material gefertigt und hat ausreichend Festigkeit zur Verwendung von beispielsweise einem CO2-Kältemittel als Arbeitsmedium.

Ferner ist in dieser Fluidmaschine eine Hülle nur an der Außenumfangsoberfläche der Verkleidung vorgesehen, die den äußeren Umfang der Kompressionseinheit und der Antriebseinheit umschließt. Daher wird in dieser Fluidmaschine eine Gewichtszunahme des Gehäuses wegen der Vorrichtung der Hülle verhindert, und eine Gewichtsreduzierung ist vorgesehen.

Zusätzlich wird in der Fluidmaschine der vorliegenden Erfindung die Hülle aus Aluminium basierendem Material gefertigt und daher wird in dem Abschnitt der Verkleidung, die mit der Hülle bedeckt ist, das Auftreten von Verrostung verhindert und die Wetterbeständigkeit des Gehäuses verbessert.

Darüber hinaus ist in der Fluidmaschine der vorliegenden Erfindung an der äußeren Umfangsoberfläche der Verkleidung, die aus Eisen basierendem Material gemacht ist, eine Hülle ausgebildet, die aus Aluminium basierendem Material gemacht ist, und Eisen basierendes Material mit einem linearen Ausdehnungskoeffizient, der niedriger ist als der von Aluminium basierenden Material, wird für die Verkleidung verwendet, die höhere Temperaturen als die Hülle erreichen wird. Entsprechend ist in dieser Fluidmaschine die Differenz der Wärmeausdehnung zwischen der Verkleidung und der Hülle verringert, und während deren Betriebes wird die Spannung, die der Hülle mit geringerer Festigkeit als der Verkleidung auferlegt wird, klein, und die Haltbarkeit der Hülle und daher die Haltbarkeit des Gehäuses wird verbessert.

So hat in der Fluidmaschine der vorliegenden Erfindung das Gehäuse ein geringes Gewicht, hohe Festigkeit und darüber hinaus eine hohe Wetterbeständigkeit und ist daher für einen Kühlkreislauf für eine Klimaanlage für Fahrzeuge vorzuziehen, die CO2 als Kältemittel verwendet.

In einer bevorzugten Ausführungsart umfasst eine Kompressionseinheit einen Zylinderblock und einen Kolben, der in eine Zylinderbohrung des Zylinderblocks eingeführt ist, umfasst eine Antriebseinheit eine Taumelscheibe, die mit einer Drehwelle zusammen rotierbar ist, und ein Paar Schuhe, die auf dem Kolben vorgesehen sind, um Rotationsbewegung der Taumelscheibe in Vor- und Rückbewegung des Kolbens umzuwandeln, umfasst das Gehäuse einen Zylinderkopf, der mit der Verkleidung verbunden und aus auf Aluminium basierendem Material zur Zuführung und zum Ausstoßen des Arbeitsmediums für die Kompressionseinheit gefertigt ist. Das heißt, dass in dem Fall dieser Ausführungsart die Fluidmaschine ein Taumelscheibenkompressor ist, und dass der Zylinderkopf als eine gesonderte Einheit neben der Verkleidung, die die Kompressions- und die Antriebseinheit umfasst, gefertigt ist. Daher ist es einfach, die Verkleidung aus Eisen basierendem Material zu fertigen, und nur den Zylinderkopf aus Aluminium basierendem Material zu fertigen. Als Folge daraus wird eine Gewichtsreduktion der Fluidmaschine einfach erreicht.

Ferner strömt in die Auslaßkammer des Zylinderkopfs ein Hochdruckarbeitsmedium ein, das von der Kompressionseinheit ausgestoßen wird, aber da die Fläche der inneren Oberfläche der Auslaßkammer kleiner im Vergleich zu der Fläche der inneren Oberfläche der Antriebseinheit ist, d.h. der Abschnitt der Verkleidung, die die Kurbelkammer umschließt, ist die Festigkeit des Zylinderkopfes ohne eine Hülle, die an der äußeren Oberfläche des Zylinderkopfes vorgesehen ist, sichergestellt.

In einer bevorzugten Ausführungsart hat die Hülle einen Montageabschnitt, um die Fluidmaschine einzubauen. Im Fall dieser Ausführungsart kann der Montageabschnitt in der Hülle, die aus einem Aluminium basierendem Material gefertigt ist, einfach mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit gebildet werden.

So kann der Montageabschnitt einfach mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit in der Hülle gebildet werden, und daher wird nicht nur der Einbauort der Fluidmaschine und dessen Montagemethode weniger durch die Form und die Anordnung, etc. des Montageabschnittes beschränkt, sondern auch die Fertigungskosten der Fluidmaschine werden reduziert. Zusätzlich sind in dem Fall, in dem der Montageabschnitt in der Hülle ausgebildet ist, die Hülle einer Vielzahl von Typen von Fluidmaschinen, die in verschiedenen Fahrzeugtypen verwendet werden, standardisiert, und daher können die Fertigungskosten der Fluidmaschine weiter reduziert werden. Darüber hinaus kann in diesem Fall mit einer Vereinfachung der Form der Hülle die Reduzierung des Gewichts erreicht werden, und zur gleichen Zeit wird es möglich sein, Tiefziehen anstelle von Gießen zur Fertigung des Gehäuses einzusetzen. Als Folge daraus können die Fertigungskosten der Fluidmaschine reduziert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsart hat die Hülle ferner eine Abstrahlungslamelle. Im Falle dieser Ausführungsart kann für die Hülle, die aus einem Aluminium basierenden Material gefertigt ist, eine Abstrahlungslamelle mit komplizierter Form einfach mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit gebildet werden. Zusätzlich wird durch diese Abstrahlungslamelle Wärme, die in der Fluidmaschine generiert wird, schnell abgegeben, da die Abstrahlungslamelle, die aus Aluminium basierendem Material gemacht ist, eine gute thermische Leitfähigkeit aufweist. Daher wird die Temperaturerhöhung in der Fluidmaschine reduziert, und die Haltbarkeit der Fluidmaschine wird weiter verbessert.

In einer bevorzugten Ausführungsart ist die Hülle mit einer Gußform gegossen, bei der die Verkleidung an deren Innenseite angeordnet ist. Im Falle dieser Ausführungsart wird der Befestigungsvorgang der Hülle an der Verkleidung einfacher werden als in dem Fall, in dem die Hülle, einzeln und gesondert gefertigt, auf der äußeren Umfangsfläche der Verkleidung befestigt wird, und zur gleichen Zeit wird die Anliegeeigenschaft zwischen Hülle und Mantel besser, so dass die Festigkeit des Gehäuses höher wird. Zusätzlich erhöht die Verbesserung der Anliegeeigenschaften die thermische Leitfähigkeit zwischen der Hülle und der Verkleidung, was die Abstrahlungsmenge durch die Abstrahlungslamelle erhöht.

So wird der Befestigungsvorgang in der Hülle an der Verkleidung einfacher und dabei werden die Fertigungskosten der Fluidmaschine reduziert. Zusätzlich verbessert sowohl die erhöhte Festigkeit des Gehäuses als auch die Verbesserung bei der Abstrahlungsleistung durch die Abstrahlungslamelle die Haltbarkeit der Fluidmaschine weiter.

In einer bevorzugten Ausführungsart umfasst das Gehäuse ferner eine aufgespritzte Schicht, die zwischen der Hülle und der Verkleidung vorgesehen ist, und aus einem Aluminium basierenden Material gefertigt ist. In dem Fall dieser Ausführungsart wird der Berührungszustand zwischen der Hülle und der Verkleidung durch die aufgespritzte Schicht besser, und daher werden die Festigkeit des Gehäuses und die Wärmeabgabeeigenschaft durch die Abstrahlungslamelle weiter verbessert. Als Folge daraus wird die Haltbarkeit der Fluidmaschine weiter verbessert.

In einer bevorzugten Ausführungsart hat das Gehäuse eine Beschichtung auf einem Bereich der äußeren Umfangsoberfläche der Verkleidung ausgebildet, der nicht mit der Hülle bedeckt ist. Das heißt, es besteht kein Bedarf, eine Hülle über dem gesamten Bereich der äußeren Umfangsoberfläche des Gehäuses vorzusehen. In dem Fall dieser Ausführungsart ist eine Beschichtung auf dem Bereich ausgebildet, der nicht mit der Hülle auf der äußeren Umfangsoberfläche der Verkleidung bedeckt ist, und dadurch wird das Auftreten von Verrostung auf dem Bereich verhindert. Als Folge daraus ist die Wetterbeständigkeit sichergestellt.

Die vorliegende Erfindung wird durch die nachfolgende ausführliche Beschreibun, und die begleitenden Zeichnungen, die nur zur Illustration dienen, und so die vorliegende Erfindung nicht beschränken, einfacher verständlich:

1 ist ein Längsschnitt, der eine Fluidmaschine eines Ausführungsbeispiels zeigt, die für einen Kühlkreislauf verwendet wird;

2 ist eine Zeichnung, die in vergrößernder Art eine aufgespritzte Schicht zeigt, die zwischen einer Verkleidung und einer Hülle in einer Fluidmaschine einer Abwandlung ausgebildet ist; und

3 ist ein Längsschnitt, der eine Fluidmaschine einer Abwandlung zeigt.

1 zeigt einen Kältekreislauf, der einen Teil einer Klimaanlage für ein Fahrzeug darstellt.

Ein Kühlkreislauf ist mit einer Zirkulationspassage 2 versehen, in der CO2 (Kohlendioxid) als ein Kältemittel fungiert, und in der Zirkulationspassage 2 sind ein Kompressor 4, ein Gaskühler 6, ein Ausdehnungsventil 8 und ein Verdampfer 10 nacheinander angeordnet. Der Kompressor 4 komprimiert ein Kältemittel und entläßt es in den Gaskühler 6, wobei das Kältemittel in der Zirkulationspassage 2 zirkuliert.

Der Kompressor 4 in 1, der die Fluidmaschine eines Ausführungsbeispiels ist, ist als ein Taumelscheibenkompressor mit variabler Fördermenge gezeigt, und das Gehäuse 12 des Kompressors 4 weist eine Verkleidung 14 auf, die aus einem auf Eisen basierenden Material besteht. Die Verkleidung 14 ist wie ein abgestufter Zylinder geformt und hat einen Zylinderabschnitt 16 mit größerem Durchmesser, einen Zylinderabschnitt 18 mit kleinerem Durchmesser und einen abgeschrägten Zylinderabschnitt 20 mit einem fortschreitend reduzierten Außendurchmesser zwischen dem Zylinderabschnitt 16 mit größerem Durchmesser und dem Zylinderabschnitt 18 mit kleinerem Durchmesser.

Beide Enden des Gehäuses 14, d.h. die äußeren Enden des Zylinderabschnitts 16 mit größerem Durchmesser und des Zylinderabschnitts 18 mit kleinerem Durchmesser sind jeweils offen. In die Innenumfangsoberfläche des Zylinderabschnitts 16 mit größerem Durchmesser ist ein zylindrischer Zylinderblock 22 eingepaßt, der sich in dem Bereich in der Nähe des äußeren Endes des Zylinderabschnittes 16 mit größerem Durchmesser befindet. Der Zylinderblock 22 ist aus einem Eisen basierenden Material gefertigt, eine Kurbelkammer 24 ist zwischen dem Zylinderblock 22 und dem Zylinderabschnitt 18 mit kleinerem Durchmesser abgetrennt, und der Zylinderabschnitt 16 mit größerem Durchmesser und der abgeschrägte Zylinderabschnitt 20 umschließen die Kurbelkammer 24. Zusätzlich ist ein Bereich, der den Zylinderblock 22 umschließt, d.h. den Bereich in der Nähe des äußeren Endes des Zylinderabschnitts 16 mit größerem Durchmesser, als dicker Bereich 26 dicker ausgebildet. Eine Vielzahl von axialen Löchern 28, die sich zur äußeren Endebene des Zylinderabschnitts 16 mit größerem Durchmesser öffnen, sind in dem dicken Bereich 26 ausgebildet, und ein Innengewinde ist an den Innenumfangsoberflächen der jeweiligen axialen Löcher 28 angebracht.

Eine Drehwelle 30 befindet sich innerhalb der Verkleidung 14, und die Drehwelle 30 erstreckt sich in ihrer axialen Richtung über die Kurbelkammer 24. Die Drehwelle 30 ist durch den Zylinderblock 22 und den abgeschrägten Zylinderbereich 20 über Lager 32 und 34 drehbar gelagert.

Zusätzlich ist innerhalb der Kurbelkammer 24 eine ringförmige Taumelscheibe 36 untergebracht, die die Drehwelle 30 umschließt, und die Taumelscheibe 36 ist auf die Drehwelle 30 über eine Neigungseinheit 38 montiert. Entsprechend ist die Taumelscheibe 36 zusammen mit der Drehwelle 30 drehbar, und ist gegen die Drehwelle 30 neigbar. Ferner weist die Neigungseinheit 38 ein Laufrad 40 auf, das gemeinsam mit der Drehwelle 30 drehbar ist, und das Lager 34 ist zwischen der äußeren Umfangsoberfläche eines Nabenabschnitts des Laufrades 40 und der inneren Umfangsoberfläche des abgeschrägten Zylinderabschnitts 20 vorgesehen.

Andererseits sind in dem Zylinderblock 22 eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen 42 konzentrisch um die Achse der Drehwelle 30 ausgebildet. Die Zylinderbohrungen 42 sind parallel zu der Drehwelle 30, und innerhalb jeder Zylinderbohrung 42 ist ein Kolben 44 hin und her bewegbar von der Kurbelkammer 24 eingeführt. In dem Endabschnitt des Kolbens 44, der in die Kurbelkammer 24 ragt, ist ein konkaver Abschnitt ausgebildet, der sich in Richtung der Drehwelle 30 öffnet, und die innere Oberfläche des konkaven Abschnitts ist als sphärischer Sitz ausgebildet. In dem sphärischen Sitz sind ein Paar Schuhe 48, jeweils als Halbkugeln geformt, angebracht, und diese Schuhe 48 umfassen die äußere Umfangskante der Taumelscheibe 36 gleitbar von beiden Seiten der Dickenrichtung.

An die äußeren Enden des Zylinderabschnitts 16 mit größerem Durchmesser ist ein Zylinderkopf 52 luftdicht über eine Dichtung (nicht in den Zeichnungen gezeigt) und die Ventilplatte 50 befestigt, und der Zylinderkopf 52 bildet auch einen Abschnitt des Gehäuses 12. Ferner ist genauer in den Zylinderkopf 52, die Dichtung und die Ventilplatte 50 ein Bolzenloch 54 ausgeformt, damit die Position der Öffnung des axialen Lochs 28 des Zylinderabschnitts 16 mit größerem Durchmesser paßt. Der Zylinderkopf 52 ist an den dicken Bereich 26 des Zylinderabschnitts 16 mit größerem Durchmesser durch Gewindebolzen 56 befestigt, die in die axialen Löcher 28 durch die jeweiligen Bolzenlöcher 54 geschraubt sind.

Auf der äußeren Endoberfläche des Zylinderkopfs 52 ist eine Ansaugöffnung 58 und eine Auslaßöffnung (nicht in den Zeichnungen gezeigt) ausgebildet, und die Ansaugöffnung 58 und die Auslaßöffnung (nicht in den Zeichnungen gezeigt) sind mit der oben erwähnten Zirkulationspassage 2 verbunden. Zusätzlich sind innerhalb des Zylinderkopfs 52 eine Ansaugkammer 60 und eine Auslaßkammer 62 abgetrennt, und die Ansaugkammer 60 und die Auslaßkammer 62 sind jeweils mit der Ansaugöffnung 58 und der Auslaßöffnung verbunden. Darüber hinaus wird innerhalb des Zylinderkopfs 52 ein elektromagnetisches Steuerventil (nicht in der Zeichnung gezeigt) beherbergt. Das elektromagnetische Steuerventil, mit An/Ausfunktionen des Elektromagneten, kann einen Druckanpassungsströmungsweg (nicht in der Zeichnung gezeigt) öffnen/schließen, der sich von der Auslaßkammer 62 zu der Kurbelkammer 24 erstreckt.

Ferner ist die Ansaugkammer 60 jeweils mit den Zylinderbohrungen 42 über ein Ansaugklappenventil (nicht in der Zeichnung gezeigt) verbunden, und ist andererseits immer mit der Kurbelkammer 24 über eine feste Mündung (nicht in der Zeichnung gezeigt), die in einer Ventilplatte 50 ausgeformt ist, verbunden. Zusätzlich ist die Auslaßkammer 62 auch jeweils mit den Zylinderbohrungen 42 über ein Auslassklappenventil verbunden, das aus einem Klappenventilbauteil (nicht in der Zeichnung gezeigt) und einem Ventilanschlag 64 besteht.

Andererseits ragt ein Endabschnitt 68 der Drehwelle 30 aus dem Zylinderabschnitt 18 mit kleinerem Durchmesser durch eine mechanische Dichtung 66 hervor. An einen Endabschnitt 68 der Drehwelle 30 ist eine elektromagnetische Kupplung 70 angeschlossen, die eine Riemenscheibe 69 aufweist, und die elektromagnetische Kupplung 70 wird durch den Zylinderabschnitt 18 mit kleinerem Durchmesser über ein Lager 71 gelagert. Diesbezüglich ist eine ringförmige Halterung 72 an einen Endabschnitt des abgeschrägten Zylinderabschnitts 20 an der Seite des Zylinderabschnitts 18 mit kleinerem Durchmesser angeschlossen, und ein Elektromagnet 74 der elektromagnetischen Kupplung 70 ist an den abgeschrägten Zylinderabschnitt 20 über die Halterung 72 angeschlossen. Die elektromagnetische Kupplung 70 überträgt mit Unterbrechungen die Antriebskraft von einem Motor 76 auf die Drehwelle 30 mit der An/Ausfunktion des Elektromagneten 74.

Hier ist an die äußere Oberfläche des oben genannten Gehäuses 12 eine Hülle 78 angebracht, die aus Aluminium basierenden Material gemacht ist. Die Hülle 78 ist in engem Kontakt mit den jeweiligen äußeren Umfangsoberflächen des abgeschrägten Zylinderabschnitts 20 und des Zylinderabschnitt 16 mit größerem Durchmesser, und die äußere Oberfläche der Verkleidung 14 ist mit einer vorbestimmten Dicke von dem äußeren Ende des Zylinderabschnitts 16 mit größerem Durchmesser bis zu der Halterung 72 bedeckt. Die Hülle 78 hat zwei Montageabschnitte 80 in dem Bereich, der einen Endabschnitt des Zylinderabschnitts 16 mit größerem Durchmesser an der Seite des abgeschrägten Zylinderabschnitts 20 bedeckt, und diese Montageabschnitte 80 sind um einen Rotationswinkel von 180°, gesehen in Umfangsrichtung der Hülle 78, voneinander entfernt. Die Montageabschnitte 80 sind als rechtwinklige Quader geformt, die jeweils nach außen in Durchmesserrichtung aus der Hülle 78 hervorragen, und Löcher 82 sind in dem ungefähren Zentrum davon ausgebildet. Andererseits ist auch in dem Zylinderkopf 52 ein Montageabschnitt 84, der von dessen Endwand hervorragt, ausgebildet, und auch dieser Montageabschnitt 84 hat ein Durchloch 86. Der Kompressor 4 wird beispielsweise an den Motor 76 durch Hindurchstecken eines Bolzens durch diese Löcher 82 und 86 montiert.

Die Funktionen des oben genannten Kompressors 4 werden nachfolgend beschrieben.

Wenn die elektromagnetische Kupplung 70 angeschaltet wird, wird die Antriebskraft von dem Motor 76 über die elektromagnetische Kupplung 70 an die Drehwelle 30 übertragen, so dass die Drehwelle 30 rotiert. Die Rotation der Drehwelle 30 wird durch die Taumelscheibe 36 in die Hin- und Herbewegungen der Kolben 44 umgewandelt, und die Hin- und Herbewegungen eines jeden Kolbens 44 führt eine Reihe von Prozessen aus. Die Serie von Prozessen besteht aus einem Ansaugprozeß, in dem das Kältemittel in der Ansaugkammer 60 durch das Ansaugklappenventil in die Zylinderbohrung 42 angesaugt wird, einem Kompressionsprozeß, in dem das Kältemittel innerhalb der Zylinderbohrung 42 komprimiert wird, und einem Ausstoßprozeß, in dem das komprimierte Kältemittel durch das Auslaßklappenventil in die Auslaßkammer 62 ausgelassen wird. Ferner wird die Auslaßmenge des Kältemittels, das von dem Kompressor 4 ausgestoßen wird, durch Steuerung des Druckes (Gegendruck) innerhalb der Kurbelkammer 24 durch Öffnungs-/Schließungsoperationen des elektromagnetischen Steuerventils angepaßt, und dabei die Ausschlaglänge des Kolbens 44 erhöht/verringert.

In dem oben genannten Kompressor 4 ist das Gehäuse 14, das den Zylinderblock 22 und die Kurbelkammer 24 umschließt, aus Eisen basierendem Material gemacht und hat ausreichend Festigkeit zur Verwendung von beispielsweise einem CO2-Kältemittel als Arbeitsmedium.

Ferner ist der Kompressor 4 nur an der äußeren Oberfläche des Zylinderabschnitts 16 mit größerem Durchmesser und des abgeschrägten Zylinderabschnitts 20 mit einer Hülle 78 versehen, die den äußeren Umfang des Zylinderblocks 22 und der Kurbelkammer 24 umschließt. Daher wird in diesem Kompressor 4 eine Gewichtszunahme in dem Gehäuse 12 wegen der Vorrichtung der Hülle 78 verhindert und eine Gewichtsreduzierung wird erreicht.

Zusätzlich ist in diesem Kompressor 4 die Hülle 78 aus Aluminium basierenden Material gefertigt, und daher wird das Auftreten von Verrostung in dem Abschnitt der Verkleidung 14, die mit der Hülle 78 bedeckt ist, verhindert, und die Wetterbeständigkeit des Gehäuses 12 wird verbessert.

Darüber hinaus ist in den Kompressor 4 die Hülle 78, die aus Aluminium basierenden Material gebildet ist, nur an der äußeren Oberfläche des Zylinderabschnitts 16 mit größeren Durchmessers und des abgeschrägten Zylinderabschnitts 20, die aus Eisen basierendem Material gemacht sind, ausgebildet, und für den Zylinderabschnitt 16 mit größerem Durchmesser und dem abgeschrägten Zylinderabschnitt 20, die eine höhere Temperatur als die Hülle 78 erreichen werden, ist Eisen basierendes Material mit einem linearen Ausdehnungskoeffizienten verwendet, der niedriger ist als der von Aluminium basierendem Material. Entsprechend ist in diesem Kompressor 4 die Differenz der Wärmeausdehnung zwischen dem Zylinderabschnitt 16 mit größerem Durchmesser und der Hülle 78 sowie zwischen dem abgeschrägten Zylinderabschnitt 20 und der Hülle 78 verringert, und während des Betriebes derselben wird die Spannung, die in die Hülle, die eine kleinere Festigkeit hat als der Zylinderabschnitt 16 mit größerem Durchmesser und der abgeschrägte Zylinderabschnitt 20, eingebracht wird, kleiner. Folglich wird in dem Kompressor 4 die Haltbarkeit der Hülle 78 und daher die Haltbarkeit des Gehäuses 20 verbessert.

Zusätzlich ist es einfach, die Verkleidung 40 aus mit Eisen basierendem Material herzustellen, während nur der Zylinderkopf 52 aus Aluminium basierendem Material hergestellt wird, da der Kompressor 4 ein Taumelscheibenkompressor ist. Ferner wird, während ein Hochdruck-CO2-Kältemittel von der Zylinderbohrung 42 in die Auslaßkammer 62 des Zylinderkopfs 52 strömt, die Festigkeit des Zylinderkopfs 52 selbst dann sichergestellt, wenn eine Hülle nicht an der äußeren Oberfläche des Zylinderkopfs 52 vorgesehen ist, da die Fläche der inneren Oberfläche der Auslaßkammer 62 im Vergleich zu der inneren Oberfläche des Teils des Zylinderabschnitts 16 mit größerem Durchmesser, der die Kurbelkammer 24 umfasst, kleiner ist.

Darüber hinaus sind in diesem Kompressor 4 die Montageabschnitte 80 und 84 zum Einbau des Gehäuses 12 einstückig mit der Hülle 78 und dem Zylinderkopf 52, die aus Aluminium basierendem Material gefertigt sind, ausgeführt, und daher können die Montageabschnitte 80 und 84 einfach mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit ausgebildet werden. Daher werden nicht nur der Einbauort des Kompressors 4 und seine Montagemethode weniger durch die Form und den Aufbau, etc. der Montageabschnitte 80 und 84 beschränkt, sondern auch die Fertigungskosten des Kompressors 4 werden reduziert. Zusätzlich ist in dem Fall, in dem der Montageabschnitt 80 in der Hülle 78 ausgeformt ist, die Verkleidung 14 einer Mehrzahl von Typen von Kompressoren, die in verschiedenen Fahrzeugtypen verwendet werden, standardisiert, und dadurch können die Herstellungskosten des Kompressors 4 weiter reduziert werden. Darüber hinaus kann in diesem Fall mit der vereinfachten Form der Verkleidung 14 die Reduzierung des Gewichts erreicht werden, und zur gleichen Zeit wird die Verwendung von Tiefziehen, etc. anstelle von Gießen zur Fertigung der Verkleidung 14 möglich. Auch als Folge daraus können die Herstellungskosten des Kompressors 4 reduziert werden.

Darüber hinaus werden in diesem Kompressor 4 Gewindebolzen 56 in die axialen Löcher 28, die in dem dicken Bereich 26 des Zylinderabschnitts 16 mit größerem Durchmesser ausgebildet sind, eingeschraubt, und der Zylinderkopf 52 wird durch die Gewindebolzen 56 an dem Zylinderabschnitt 16 mit größerem Durchmesser befestigt. Daher ist die Abdichtungsfähigkeit zwischen dem Zylinderkopf 52 und dem Zylinderabschnitt 16 mit größerem Durchmesser hoch, so dass ein Auslaufen des Hochdruck-CO2-Kältemittels aus einer Ritze zwischen dem Zylinderkopf 52 und dem Zylinderabschnitt 16 mit größerem Durchmesser verhindert wird.

Die vorliegende Erfindung wird nicht durch die oben erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt, und eine Mehrzahl von Abwandlung ist ausführbar. In einem Ausführungsbeispiel sind der Zylinderblock 22 und der Zylinderabschnitt 16 mit größerem Durchmesser separate Einheiten, aber es könnte auch eine Verkleidung mit dem Zylinderblock und dem Zylinderabschnitt mit größerem Durchmesser, die einstückig ausgeführt sind, verwendet werden. In diesem Fall ist das Gehäuse zwischen dem Zylinderabschnitt mit größerem Durchmesser und dem abgeschrägten Zylinderabschnitt trennbar ausgebildet, um die Neigeeinheit 38 usw. in der Kurbelkammer 24 zu beherbergen. Ferner könnte ein Zylinderblock, der aus Aluminium basierendem Material gemacht ist, verwendet werden, da der Zylinderblock 22 und der Zylinderabschnitt 16 mit größerem Durchmesser getrennte Einheiten sind, aber der Zylinderblock wird vorzugsweise aus Eisen basierendem Material mit größerer Festigkeit hergestellt.

Zusätzlich wird in einem Ausführungsbeispiel der abgeschrägte Zylinderabschnitt 20 mit einem allmählich reduzierten Außendurchmesser zwischen dem Zylinderabschnitt 16 mit größerem Durchmesser und dem Zylinderabschnitt 18 mit kleinerem Durchmesser vorgesehen, aber der Zylinderabschnitt mit kleinerem Durchmesser könnte mit dem Endabschnitt des Zylinderabschnitts mit größerem Durchmesser durch eine Endplatte verbunden sein.

Ferner könnte, wie in 1 mit Doppelpunkt-Strichlinien gezeigt, die Hülle 78 einstückig mit einer Vielzahl von Abstrahlungslamellen 88 versehen sein. In diesem Fall können Abstrahlungslamellen 88 in komplizierter Form einfach mit hoher Bearbeitungsgenauigkeit ausgebildet werden, da die Hülle 78 aus Aluminium basierendem Material hergestellt ist. Zusätzlich wird die Hitze, die in dem Kompressor 4 erzeugt wird, schnell abgegeben, da die Abstrahlungslamellen 88, die aus Aluminium basierendem Material gemacht sind, das eine gute Wärmeleitfähigkeit hat. Daher wird eine Temperaturerhöhung in dem Kompressor 4 beschränkt, und die Haltbarkeit erhöht sich weiter. Zusätzlich wird in dem Kompressor 4 in einem Ausführungsbeispiel eine Methode zur Befestigung der Hülle 78 an der Verkleidung 14 nicht im einzelnen beschränkt, aber eine Gußform, in der die Verkleidung 14 an ihrer Innenseite angebracht ist, wird bevorzugter Weise beim Gießen (Aluminiumdruckguß) der Hülle 48 benutzt, um die Hülle 78 auf der Verkleidung 14 zu dem gleichen Zeitpunkt deren Gießens zu befestigen. In diesem Fall wird der Befestigungsvorgang der Hülle 78 auf der Verkleidung 14 einfacher als in dem Fall, in dem die Hüllen 78 getrennt und gesondert gefertigt werden, die auf der äußeren Oberfläche der Verkleidung 14 befestigt werden würden. Zur gleichen Zeit werden die Berührungseigenschaften zwischen der Hülle 78 und der Verkleidung 14 besser, und die Festigkeit des Gehäuses 12 wird höher. Zusätzlich verbessert eine gute Kontakteigenschaft die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Hülle 78 und der Verkleidung 14, was die Abstrahlungsmenge der Abstrahlungslamellen 88 verbessert.

Darüber hinaus wird, wenn eine aufgespritzte Schicht 89, die aus Aluminium basierendem Material gemacht ist und wie in 2 gezeigt zwischen der Hülle 78 und der Verkleidung 14 ausgebildet ist, die Berührungseigenschaft zwischen der Hülle 78 und der Verkleidung 14 durch die aufgespritzte Schicht 89 besser, so dass die Festigkeit des Gehäuses 12 weiter verbessert wird, und die Wärmeabgabeeigenschaft durch die Abstrahlungslamellen 88 wird auch weiter verbessert.

Zusätzlich könnte in einem Ausführungsbeispiel eine Beschichtung zur Rostverhinderung auf der äußeren Oberfläche des Zylinderabschnittes 18 mit kleinerem Durchmesser ausgebildet sein, da die äußere Oberfläche des Zylinderabschnitts 18 mit kleinerem Durchmesser der Verkleidung 14 nicht mit der Hülle 78 bedeckt ist. Jedoch ist an dem Zylinderabschnitt 18 mit kleinerem Durchmesser ein Lager 71 von außen angebracht, und Wasser, etc., das der Grund für Verrostung ist, kann schwer dort hin gelangen, so dass eine Beschichtung nicht notwendigerweise ausgebildet werden muß. Andererseits könnte beispielsweise, wie in 3 gezeigt, der dicke Bereich 26 mit einer Beschichtung 90 zur Rostvermeidung bedeckt sein, ohne dass die Hülle 78 die äußere Umfangsoberfläche des dicken Bereichs 26 des Zylinderabschnitts 16 mit größerem Durchmesser bedeckt. Das bedeutet, dass die Hülle 78 nicht den gesamten Bereich der äußeren Umfangsoberfläche des Zylinderabschnitts 16 mit größerer Oberfläche und des abgeschrägten Zylinderabschnitts 20 bedecken muß.

Letztendlich ist die Fluidmaschine der vorliegenden Erfindung nicht nur mit einem Taumelscheibenkompressor mit festem Fördervolumen verwendbar, sondern genauso gut mit Hubkolben- oder mit Schneckenkompressoren.


Anspruch[de]
Fluidmaschine, die ein Gehäuse aufweist, wobei das Gehäuse eine Kompressionseinheit zur Kompression von einem Arbeitsmedium und eine Antriebseinheit zur Übertragung von Antriebskräften von einer Drehwelle auf die Kompressionseinheit darin aufnimmt, wobei die Fluidmaschine dadurch gekennzeichnet ist, dass:

das Gehäuse eine Verkleidung (14), die aus Eisen basierendem Material gefertigt ist, um die äußeren Umfänge der Kompressionseinheit und der Antriebseinheit zu umschließen, und eine Hülle (78) umfasst, die nur an einer äußeren Umfangsoberfläche der Verkleidung ausgebildet ist, und aus Aluminium basierendem Material gefertigt ist.
Fluidmaschine gemäß Anspruch 1, wobei

die Kompressionseinheit einen Zylinderblock (22) und einen Kolben (44) beinhaltet, der in eine Zylinderbohrung (42) des Zylinderblocks (22) eingeführt ist;

die Antriebseinheit eine Taumelscheibe (36), die gemeinsam mit der Drehwelle (30) rotierbar ist, und ein Paar Schuhe 48 beinhaltet, mit denen der Kolben (44) versehen ist, um die Rotationsbewegung der Taumelscheibe (36) in eine Hin- und Herbewegung der Kolben zu übertragen; und

das Gehäuse einen Zylinderkopf (52) beinhaltet, der mit der Verkleidung verbunden ist und aus Aluminium basierendem Material gefertigt ist, um das Arbeitsmedium der genannten Kompressionseinheit zu- und abzuführen.
Fluidmaschine gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Hülle (78) einen Montageabschnitt (80) zum Einbau der Fluidmaschine aufweist. Fluidmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Hülle ferner eine Abstrahlungslamelle (88) aufweist. Fluidmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Hülle (78) mit einer Gußform gegossen wird, in der die Verkleidung (14) untergebracht wird. Fluidmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Gehäuse ferner eine aufgespritzte Schicht (89) umfasst, die zwischen der Hülle (78) und der Verkleidung (14) vorgesehen ist, und die aufgespritzte Schicht (89) aus einem Aluminium basierendem Material besteht. Fluidmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Gehäuse ferner eine Beschichtung (90) umfasst, die in einem Bereich auf der äußeren Umfangsoberfläche der Verkleidung (14) ausgebildet ist, der nicht mit der Hülle (78) bedeckt ist.






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