DE10051420A1 - Zylinderblock eines Axialkolbenverdichters mit verlängerter Zylinderlauffläche - Google Patents

Abstract

Zylinderblock (32) eines Axialkolbenverdichters (20), insbesondere zum Einsatz in einer Fahrzeugklimaanlage mit CO¶2¶ als Kältemittel, der mindestens eine, insbesondere mehrere über einen Umfang verteilt angeordnete, jeweils eine Zylinderlauffläche definierende Zylinderbohrung zur Aufnahme eines aus Kolbenschaft (8a) und Kolbennacken (8b) bestehenden Kolbens (8) aufweist, wobei der Kolbennacken (8b) außerhalb der Zylinderbohrung zur Ankoppe lung an ein mit einer drehbaren Antriebswelle (1) wirkverbundenen Schräg- oder Taumelscheiben-Triebwerk (29, 33) dient, wodurch der Kolben (8) innerhalb der Zylinderbohrung zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) hin- und herbewegbar ist, und wobei der triebwerkseitige Öffnungsrand der Zylinderlauffläche mindestens eine Aussparung (26d) aufweist, in die ein zwischen Kolbenschaft (8a) und Kolbennacken (8b) ausgebildeter Kolbenübergangsbereich (8c) zumindest teilweise eingreifen kann, so daß die für den Kolben (8) wirksame Zylinderlauffläche vergrößert bzw. verlängert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderblock eines Axial­ kolbenverdichters, insbesondere zum Einsatz in einer Fahrzeugklimaanlage mit CO₂ als Kältemittel, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In Kraftfahrzeug-Klimaanlagen werden Kältemittelverdichter unterschiedlicher Bauarten eingesetzt. In den letzten Jahren haben sich jedoch sogenannte Axialkolbenverdichter durchge­ setzt. In Fig. 4 ist ein solcher Axialkolbenverdichter gemäß Stand der Technik im schematischen Längsschnitt dargestellt, wobei es sich um einen sogenannten Schrägscheiben-Verdichter für den Einsatz von R134a als Kältemittel handelt. Eine Ver­ dichterwelle 1 wird über eine Riemenscheibe mit zugeordneter Magnetkupplung 2 angetrieben. An der Antriebswelle 1 ist eine Schrägscheibe 3 angelenkt. Die Schrägscheibe 3 ist verdreh­ gesichert auf der Antriebswelle 1 befestigt und dreht mit dieser. Es sind verschiedene Gelenke zur Lagerung und Zentrierung der Schrägscheibe 3 auf der Antriebswelle 1 bekannt, so daß einerseits die Verdrehsicherung, andererseits eine Verkippung der Achse 3a der Schrägscheibe 3 relativ zur Achse 1a der Antriebswelle 1 möglich ist. Der Kippwinkel der Schrägscheibe 3 wird in der Regel durch zwei Anschläge auf einen minimalen (3b) und einen maximalen (3c) Wert begrenzt. Üblicherweise sind ein bis zwei Führungsstifte 4 notwendig, um die Kippbewegung definiert durchführen zu können und das Risiko eines Verklemmens bei Schrägscheibenverstellung zu vermeiden. Die Kippbegrenzungen bzw. entsprechenden Anschläge können auch in den Bereich der Führungsstifte 4 integriert sein. Beim dargestellten Beispiel gemäß Fig. 4 ist der Führungsstift fest mit der Schrägscheibe 3 verbunden und besitzt gegenüber einer Anschlagplatte 5 ein Loslager 5a, welches die Zentrierung des Führungsstiftes übernimmt (siehe Bezugsziffer 4a in Fig. 4). Die ebenfalls mit der Welle ver­ bundene Anschlagsplatte 5 stützt sich über ein Axiallager 6 ab.

Neben der Verkippung der Schrägscheibe auf der Antriebswelle 1 ist die Schrägscheibe auf der Antriebswelle 1 axial verschieb­ bar. Die Verschiebung der Schrägscheibe 3 ist notwendig, um bei unterschiedlichen Kippwinkeln den oberen Totpunkt der zugeord­ neten Kolben 8 beizubehalten. Es werden üblicherweise Anschläge vorgesehen, die die Verschiebung der Schrägscheibe 3 auf einen oberen Sitz 3d und einen unteren Sitz 3e auf der Antriebswelle 1 begrenzen. Der Verschiebemechanismus ist durch eine Druck­ feder 7 definiert vorgespannt. Der Kolbenhub wird durch den Kippwinkel der Schrägscheibe 3 bestimmt. Größtmöglicher Kipp­ winkel der Schrägscheibe 3 bedeutet maximalen Kolbenhub; mini­ maler Kippwinkel resultiert in minimalem Kolbenhub.

Die Kolben 8 sind bei der dargestellten Ausführungsform über halbkugelförmig ausgebildete Gelenksteine 9, 10 mit der Schräg­ scheibe 3 verbunden. Zur Aufnahme der Zug-Druckbelastung wird über einen Kolben jeweils ein Gelenkstein 10 an der unteren Lauffläche 3g der Schrägscheibe bzw. ein Gelenkstein 9 an der oberen Lauffläche 3f der Schrägscheibe 3 angeordnet. Die Gelenksteine laufen mit ihren Planflächen 9a, 10a auf komplementären Laufflächen der Schrägscheibe 3 mit voller Umfangsgeschwindigkeit bei überlagerter radialer Bewegung, so daß sich resultierend eine elliptische Bahn der Gelenksteine auf der Schrägscheibe 3 ergibt. Die Gelenksteine liegen mit ihrer gewölbten Oberfläche 9b, 10b in komplementär geformten halbkugelschalenförmigen Lagern der Kolben 8, in denen während des Verdichterbetriebs eine vergleichsweise kleine Relativ­ bewegung vorliegt. Die beschriebenen Axialkolbenverdichter weisen mehrere über einen Umfang verteilt angeordnete Kolben auf, in der Regel drei bis acht Kolben.

In Fig. 9 ist ein Kolben 8 in Seitenansicht dargestellt, wie er bei einem Axialkolbenverdichter der Fig. 4 zur Anwendung kommt. Der Kolben 8 besteht aus zwei Abschnitten, nämlich einem Kolbenschaft 8a und Kolbennacken 8b. Als Kolbenschaft wird hier derjenige Teil bzw. Abschnitt bezeichnet, der innerhalb einer zugeordneten Zylinderbohrung hin- und herbewegbar geführt ist. Der üblicherweise mit einer U-förmig gestalteten Ausnehmung 8c versehene Kolbennacken 8b umschließt die erwähnte Schrägscheibe 3 und dient in Verbindung mit den Gelenksteinen 9, 10 zur Übertragung der Kräfte von der Schrägscheibe 3 auf den Kolben­ schaft 8a. An seiner Rückseite steht der Kolbennacken 8b mit der zugewandten Innenseite des Triebwerksgehäuses in Kontakt, und zwar derart, daß der Kolben 8 bei seiner Hin- und Herbe­ wegung innerhalb der zugeordneten Zylinderbohrung drehgesichert ist.

Konkret ist in Fig. 7 eine solche Verdrehsicherung darge­ stellt. Es wird dazu ergänzend auf die EP 0 740 076 A2 ver­ wiesen. Um die Drehung des Kolbens 8 um seine Längsachse zu begrenzen, ist auf der dem Triebwerksgehäuse zugewandten Seite des Kolbennackens eine konvexe Fläche 72 angeordnet. Gegenüber dieser Fläche liegt mit etwas Abstand eine konkave Fläche im Gehäuse 71. Der Radius R₁ der konvexen Fläche 72 ist größer als der Radius R_P der zylindrischen äußeren Oberfläche des Kolben­ schafts, aber kleiner als der Radius R₂ der konkaven inneren Fläche im Gehäuse 71. Durch den Kontakt der konvexen Oberfläche 72 und der konkaven Fläche des Gehäuses 71 wird die Drehung des Kolbens 8 um seine Längsachse begrenzt. Die gestrichelte Linie zeigt, daß durch eine Drehung des Kolbens 8 lediglich eine Kante 74 der konvexen Fläche 72 die konkave innere Fläche des Gehäuses 71 berührt. Zur Verringerung der Reibung und Vermeidung von Verschleiß sind die Oberflächen geeignet zu behandeln.

In Fig. 8 ist eine alternative Längsführung des Kolbens dargestellt. Diese Alternativkonstruktion zur Verdrehsicherung des Kolbens 8 umfaßt einen sich in Längsrichtung des Kolben­ schaftes erstreckenden Steg 82, der in eine entsprechende Nut 83 der Lauffläche der Zylinderbohrung 81 eingreift.

Die translatorische Bewegung des Kolbens 8 in der zugeordneten Zylinderbohrung erfordert sehr gute Einhaltung von Maß, Form und Position sowie eine hohe Oberflächengüte der miteinander korrespondierenden bewegten Teile bzw. Flächen.

Die Fig. 4, 7, 8 und 9 dokumentieren den klassischen Stand der Technik, soweit es um den Axialkolbenverdichter für eine Fahrzeugklimaanlage geht. Bei Verwendung von R134a als Kälte­ mittel beträgt der Kolbendurchmesser etwa 30 mm. Da bei Ver­ wendung von CO₂ als Kältemittel die spezifische Kälteleistung deutlich höher ist, kann bei CO₂-Verdichtern mit einem erheb­ lich kleineren Hubvolumen gearbeitet werden. Andererseits müssen vergleichsweise große Druckdifferenzen beherrscht werden. Dementsprechend wirken erheblich höhere Drücke auf die Kolben 8 bei Verwendung von CO₂ als Kältemittel. Zur Beherrschung dieser deutlich höheren Drücke wählt man bei CO₂- Verdichtern Kolben mit erheblich kleineren Kolbendurchmessern von zum Beispiel etwa 16 mm.

Derart durchmesserkleine Kolben haben jedoch zur Folge, daß der Kolbennacken nicht mehr innerhalb des Durchmessers des Kolbenschaftes liegt, sondern relativ zur Kolbenschaft- Längsachse seitlich nach außen versetzt ist, so wie dies aus Fig. 5 erkennbar ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 werden die Kolben 8 durch eine Taumelscheibe 29 angetrieben. Die Taumelscheibe 29 ist auf einer Schrägscheibe 33 wälzge­ lagert (Wälzlager 30, 28 und 24). Mittels einer Befestigungs­ scheibe 31 mit Innengewinde ist die Taumelscheibe axial auf der Schrägscheibe fixiert. Die Kolben sind über Gelenksteinlager 27, Gelenksteine 25 und eine Einstellschraube 26 an der Taumel­ scheibe angelenkt. Der Kolben 8 besteht aus einem Kolbenschaft 8a und Kolbennacken 8b. Dazwischen liegt ein Übergangsbereich 8c, durch welchen Kolbenschaft und Kolbennacken miteinander verbunden sind. Der Übergangsbereich ist bei einem R134a-Ver­ dichter nicht notwendig, da der Kolbennacken entsprechend Fig. 9 innerhalb des Durchmessers des zugeordneten Kolbenschaftes liegt. Die Kolben 8 werden in Fig. 5 innerhalb zugeordneter Zylinderbohrungen eines Zylinderblocks 32 axial hin- und herbe­ wegt und geführt. Weisen die Kolben 8 Kolbenringe auf, wird die Lauffläche der Zylinderbohrungen entweder mit einer besonders verschleißfesten Beschichtung versehen oder es werden alter­ nativ in die Zylinderbohrungen Zylinderlaufbuchsen 26 einge­ setzt, die aus entsprechend hoch verschleißfestem Material bestehen. Wie der Fig. 5 entnommen werden kann, schließen die Zylinderlaufbuchsen 26 triebwerkseitig bündig mit dem Zylinder­ block ab. Dementsprechend bleibt der Übergangsbereich 8c zwischen Kolbenschaft und Kolbennacken stets außerhalb der Zylinderlauffläche.

Vereinfacht wirken am Kolben 8 eine Querkraft F_Q (Kraftein­ leitung durch das Triebwerk) und Querkräfte F_A und F_B, die auch an der Zylinderlaufbuchse 26 anliegen (siehe Fig. 5). Maß­ gebend für die Größe der Reaktionskräfte F_A und F_B ist unter anderem das Hebelarmverhältnis B/(B-A).

Für einen Betriebspunkt sind die erwähnten Querkräfte in Fig. 6 dargestellt. Dort ist auch das Hebelarmverhältnis einge­ tragen. Die dargestellten Kraftverläufe müssen qualitativ betrachtet werden, da sich je nach Betriebspunkt die Kraftverläufe verschieben bzw. betragsmäßig stark ändern können.

In der Winkelstellung 0° der Antriebswelle 1 für den Axial­ kolbenverdichter ist bei der dargestellten Ausführungsform der Kolben 8 im oberen Totpunkt (OT). In dieser Stellung ist das Kältemittel Gas aus dem Verdichtungsraum ausgeschoben. Mit größer werdendem Winkel bewegt sich der Kolben in Richtung seines unteren Totpunkts (UT), den er bei einer Antriebswellen- Stellung von 180° erreicht. Im unteren Totpunkt fällt der Druck im Verdichtungsraum bis auf den Saugdruck ab. Es wirken dann Zugkräfte. Bei weiterer Drehung der Antriebswelle 1 über 180° hinaus bewegt sich der Kolben wieder zum oberen Totpunkt. Dabei wird das Kältemittelgas verdichtet und anschließend aus dem Verdichtungsraum wieder ausgeschoben. In Fig. 5 sind - wie bereits erwähnt - die Querkräfte als Vektoren dargestellt. Der Kolben steht in Fig. 5 im oberen Totpunkt. Die Antriebswelle 1 hat dann eine Winkelstellung von 0°. Die Querkräfte F_Q sind bei dieser Stellung betragsmäßig recht groß und in Richtung Ver­ dichtermittelachse gerichtet. Die Querkraft F_Q leitet die eben­ falls für diese Momentaufnahme als Vektoren eingezeichneten Reaktionskräfte F_A und F_B infolge eines Biegemomentes am Kolben 8 ein. Während einer vollständigen Kolbenbewegung (OT-UT-OT) laufen die Querkräfte einmal vollständig um die Kolbenachse um.

Kritisch ist der Bereich von 250° bis 360° Winkelstellung der Antriebswelle 1, da in diesem Bereich relativ große Querkräfte wirken. Dies gilt insbesondere bei einer Antriebswellenstellung von 270°. In dieser Stellung ist der Kolben 8 auch noch relativ weit aus der Zylinderlaufbuchse 26 herausgezogen. Dies bedeutet eine besonders große Reaktionskraft F_A. Demnach sind in dieser Winkelstellung (270°) die Kolben 8 besonders verschleiß­ gefährdet. Anhand des Diagramms gemäß Fig. 6 wird auch deut­ lich, daß sich die Kolben zum Beispiel in der Winkelstellung 180° (UT) nicht an der Gehäusewand abstützen können, da dann Zugkräfte wirken.

Aus Fig. 5 wird schließlich deutlich, daß eine Abstützung der eingeleiteten Querkraft F_Q direkt im Bereich der Kraftanleitung ein Biegemoment im Kolben verhindern würde. Dies brächte enorme Vorteile hinsichtlich einer Reduzierung von Verschleiß.

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderblock für einen Axialkolbenverdichter zu schaffen, dessen Zylinderlaufflächen eine erheblich verbesserte Querkraftabstützung gewährleisten, um auf diese Weise die Lebensdauer des Axialkolbenverdichters zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst, wobei bevorzugte konstruktive Details in den Unteransprüchen beschrieben sind.

Hinsichtlich erfindungsgemäß ausgebildeter Zylinderlaufbuchsen für einen Zylinderblock eines Axialkolbenverdichters wird auf die Ansprüche 11 ff. verwiesen.

Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt also darin, daß der triebwerkseitige Öffnungsrand der Zylinderlauffläche mindestens eine Aussparung aufweist, in die ein zwischen Kolbenschaft und Kolbennacken ausgebildeter Kolbenübergangsbereich zumindest teilweise eingreifen kann, so daß die für den Kolben wirksame Zylinderlauffläche vergrößert bzw. verlängert ist. Damit wird die seitliche Abstützung des Kolbens an der zugeordneten Lauf­ fläche in der Zylinderbohrung erheblich verbessert mit der Folge, daß weniger Verschleiß auftritt und die Lebensdauer des Axialkolbenverdichters sich verlängert.

Im übrigen gilt bei der vorliegenden Erfindung der Grundsatz, daß die erfindungsgemäße Aussparung jeweils an derjenigen Stelle vorgesehen ist, die am wenigsten belastet ist. Zum besseren Verständnis dieses Grundgedankens wird auf die Fig. 10a bis 10c hingewiesen. Diese Figuren zeigen die umlaufenden Kolbenquerkräfte und Eingriffslänge des Kolbens über einen Kolbenhub, wobei diese beiden Größen den Verschleiß und damit auch die bevorzugte Lage der verlängerten Zylinderlauffläche bestimmen. Am oberen Totpunkt OT ist die Kolbeneingriffslänge maximal, während sie am unteren Totpunkt UT minimal ist. Wenn man nun auf die Eingriffslänge die umlaufende Querkraft projiziert, wie sie in Fig. 10b dargestellt ist, ergibt sich eindeutig für eine verlängerte Abstützung des Kolbens bzw. entsprechend verlängerte Zylinderlauffläche folgende Prioritätsfolge: D, A, B, C, wobei in der Position C die geringste Belastung auftritt, so daß an dieser Stelle bevorzugt die erfindungsgemäße Aussparung ausgebildet werden sollte. Die Position C liegt in bezug auf die Längsmittenachse des Axia1- kolbenverdichters bzw. der den Kolben 8 zugeordneten Schräg- oder Taumelscheibe radial außen, d. h. der Innenseite des Triebwerksgehäuses zugewandt. Es sei an dieser Stelle noch erwähnt, daß Fig. 10a offenläßt, in welche Richtung sich die Schräg- oder Taumelscheibe dreht. Je nach Drehrichtung der Schräg- oder Taumelscheibe ergibt sich natürlich in der Fig. 10b und 10c eine Spiegelung der Verläufe um die X-Achse (= waagerechte Achse).

In den Ansprüchen 2-4 sind drei Konstruktionsalternativen dargestellt. Die erste Alternative zeichnet sich dadurch aus, daß die Zylinderbohrung oberflächenbearbeitet ist, d. h. keinen gesonderten Liner oder dergleichen Bauteil aufweist. Dement­ sprechend muß bei dieser Ausführungsform die erwähnte Aus­ sparung am triebwerkseitigen Öffnungsrand innerhalb der Zylinderbohrung ausgebildet sein.

Die zweite Alternative zeichnet sich dadurch aus, daß in der wenigstens einen Zylinderbohrung eine Laufbuchse eingesetzt ist, die triebwerkseitig aus der Zylinderbohrung herausragt und in diesem Bereich mit der erwähnten Aussparung versehen ist.

Die dritte Alternative ist dadurch gekennzeichnet, daß in die wenigstens eine Zylinderbohrung ebenfalls eine Laufbuchse eingesetzt ist, die jedoch mit der triebwerkseitigen Öffnung der Zylinderbohrung bündig abschließt. In diesem Fall muß die erfindungsgemäße Aussparung am triebwerkseitigen Öffnungsrand sowohl der Zylinderbohrung als auch der zugeordneten Laufbuchse ausgebildet sein.

Wie den obigen Ausführungen in Verbindung mit den Fig. 10a bis 10c entnommen werden, kann, befindet sich die erfindungsgemäße Aussparung vorzugsweise in einem Bereich, in dem geringste Querkräfte auf den Kolben wirken. Dieser Bereich befindet sich in der Regel an der der Triebwerks-Ankopplungsseite des Kolbens gegenüberliegenden bzw. der Triebwerksgehäusewand zugewandten Seite.

Vorzugsweise ist der Kolbennacken am Triebwerksgehäuse noch seitlich abgestützt. Die seitliche Abstützung des Kolbennackens erfolgt dabei entweder durch einen Führungsstift, eine Pass­ feder oder dergleichen Längsführungsmittel. Vorbilder dafür sind im Stand der Technik gegeben.

Vorzugsweise ist der triebwerkseitige Öffnungsrand der Zylinderlauffläche bzw. die triebwerkseitige Öffnungskante angefast oder gerundet, um die Montage des Kolbens zu erleichtern und den Verschleiß des Kolbens beim Überstreichen der erwähnten Öffnungskante zu verringern.

Die erfindungsgemäße Aussparung erstreckt sich vorzugsweise über einen Winkelbereich von etwa 80° bis etwa 160°, insbesondere etwa 120°.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von in den anliegenden Zeichnungen näher dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei dort gezeigt ist:

Fig. 1a einen Teil eines erfindungsgemäß ausgebildeten Zylinderblocks für einen Axialkolbenverdichter im Längsschnitt;

Fig. 1b einen Teil der Konstruktion gemäß Fig. 1a im Schnitt der Längslinie A-A in Fig. 1a;

Fig. 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Zylinderlaufbuchse im Längs­ schnitt und Querschnitt Längslinie A-A; und

Fig. 3 eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäß ausgebildeten Zylinder­ laufbuchse im Längsschnitt und im Schnitt Längslinie B-B.

Diejenigen Teile, die die Ausführungsform mit derjenigen gemäß Fig. 5 gemeinsam hat, sind mit denselben Bezugsziffern ver­ sehen und werden hier nicht mehr näher erläutert.

Die Ausführungsform nach. Fig. 1a, 1b zeichnet sich durch eine in eine Zylinderbohrung eingesetzte, insbesondere einge­ schrumpfte Zylinderlaufbuchse 26 aus, die triebwerkseitig über die Öffnung im Zylinderblock 32 vorsteht. Der entsprechend vorstehende Abschnitt der Zylinderlaufbuchse 26 ist in Fig. 1a und 1b mit der Bezugsziffer 26a gekennzeichnet. Es wird diesbe­ züglich auch auf Fig. 2 verwiesen, die die Zylinderlaufbuchse 26 gemäß Fig. 1a, 1b im Längsschnitt sowie Querschnitt Längs­ linie A-A in vergrößertem Maßstab zeigt.

Um eine Kollision zwischen dem Übergangsbereich 8c zwischen Kolbenschaft 8a und Kolbennacken 8b einerseits und der trieb­ werkseitig aus der Zylinderbohrung herausragenden Zylinder­ laufbuchse 26 andererseits zu vermeiden, ist im Bereich des erwähnten Übergangs 8c der vorstehende Abschnitt 26a der Zylinderlaufbuchse mit einer Aussparung 26d versehen, die sich über einen Winkelbereich von etwa 120° erstreckt (siehe Schnitt A-A in Fig. 2 sowie Schnitt A-A in Fig. 1b).

Dementsprechend wird die Zylinderlauffläche innerhalb der Zylinderlaufbuchse 26 um den Abschnitt 26a verlängert, und zwar an derjenigen Seite, an der sich der Kolben primär abstützt. Die dem Übergangsbereich 8c zugewandte Seite des Kolbens ist im wesentlichen unbelastet, so daß keine Bedenken bestehen, in diesem Bereich die erwähnte Aussparung 26d vorzusehen.

Der Fig. 1b kann noch entnommen werden, daß sich der Rücken des Kolbenkragens 8b an der Innenseite der Triebwerks- Gehäusewand abstützt, und zwar derart, daß gleichzeitig eine seitliche Längsführung des Kolbens 8 erreicht wird. Zu diesem Zweck ist der Rücken des Kolbennackens 8b im Querschnitt etwa halbkreisförmig geformt. An der Innenseite der Triebwerks- Gehäusewand ist eine entsprechend komplementär geformte Längsnut 23 eingearbeitet (siehe Fig. 1b).

Die Triebwerks-Gehäusewand ist in den Fig. 1a, 1b ebenso wie in Fig. 5 mit der Bezugsziffer 22 gekennzeichnet.

In der Regel reicht die in Fig. 1b dargestellte Kolben- Längsführung im Bereich des Kolbennackens 8b aus. Falls nicht, können zusätzliche Führungselemente, wie Passfeder, Führungs­ stift oder dergleichen vorgesehen sein. Da es sich hierbei um allgemein maschinenbautechnische Maßnahmen handelt, erübrigt sich eine nähere Beschreibung und Darstellung derselben im vorliegenden Fall.

Fig. 2 läßt noch erkennen, daß die triebwerkseitige Kante der Zylinderlaufbuchse 26 gerundet ist, und zwar aus den oben genannten Gründen.

In Fig. 3 ist noch eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zylinderlaufbuchse 26 dargestellt mit zwei gegenüberliegend angeordneten Aussparungen 26d. Diese Ausführungsform bietet sich insbesondere dann an, wenn es gilt, primär horizontal liegende Querkräfte abzustützen.

Auch dort ist die triebwerkseitige Kante der Zylinderlaufbuchse gerundet oder angefast. Durch die erwähnte Kanten-Rundung oder -Fase wird die Montage von Kolben in die Zylinderlaufbuchse erleichtert. Darüber hinaus läßt sich dadurch der Verschleiß der Kolben an der erwähnten Kante vermindern (Radius reduziert die Flächenpressung).

Durch die beschriebenen Maßnahmen können die am Kolben auftretenden Querkräfte in bezug auf Betrag und Richtung der Kraft besser und bedarfsgerecht abgestützt werden. Durch die verlängerte Zylinderlauffläche wird das Kolbenkippmoment reduziert. Man erhält verbesserte Hebelarmverhältnisse und damit eine geringere Belastung der Zylinderlauffläche. Die Verminderung der Kolbenquerkräfte hat auch eine entsprechend verminderte Reibung und entsprechend verminderten Verschleiß zwischen Kolbenschaft und Zylinderlauffläche zur Folge. Eine eventuell erforderliche Beschichtung der Zylinderlauffläche kann weniger aufwendig ausgeführt werden. Insbesondere besteht auch eine geringere Verschleißgefahr bei verminderter Schmier­ stoffzuführung. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Aus­ sparung der Zylinderlauffläche läßt sich in diese auch verein­ facht Schmierstoff einbringen.

Die beschriebene Zylinderlaufbuchse dient vorzugsweise für einen Axialkolbenverdichter, der mit einem Hochdruckkälte­ mittel, insbesondere CO₂ als Kältemittel arbeitet. In diesem Fall beträgt der Kolbendurchmesser und damit entsprechend der Durchmesser der Zylinderbohrung d = 14-17 mm. Der Kolbenhub beträgt bei dieser Ausführungsform etwa s = 24-17 mm. Das Verhältnis d/s ist also 1.

Des weiteren hat sich bei dieser Ausführungsform heraus­ gestellt, daß die beschriebene Aussparung eine axiale Erstreckung von 3-6 mm aufweisen kann.

Bei der Ausbildung mehrerer Aussparungen, zum Beispiel auch bei der Ausführungsform nach Fig. 3, kann die axiale Erstreckung der Aussparungen unterschiedlich lang sein. Dies hängt letztlich von den äußeren konstruktiven Gegebenheiten ab.

Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Claims (14)

1. Zylinderblock (32) eines Axialkolbenverdichters (20), insbesondere zum Einsatz in einer Fahrzeugklimaanlage mit CO₂ als Kältemittel, der mindestens eine, insbesondere mehrere über einen Umfang verteilt angeordnete, jeweils eine Zylinderlauffläche definierende Zylinderbohrung zur Aufnahme eines aus Kolbenschaft (8a) und Kolbennacken (8b) bestehenden Kolbens (8) aufweist, wobei der Kolbennacken (8b) außerhalb der Zylinderbohrung zur Ankoppelung an ein mit einer drehbaren Antriebswelle (1) wirkverbundenen Schräg- oder Taumelscheiben-Triebwerk (29, 33) dient, wodurch der Kolben (8) innerhalb der Zylinderbohrung zwischen einem oberen Totpunkt (OT) und einem unteren Totpunkt (UT) hin- und herbewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der triebwerkseitige Öffnungsrand der Zylinderlauffläche mindestens eine Aussparung (26d) aufweist, in die ein zwischen Kolbenschaft (8a) und Kolbennacken (8b) ausge­ bildeter Kolbenübergangsbereich (8c) zumindest teilweise eingreifen kann, so daß die für den Kolben (8) wirksame Zylinderlauffläche vergrößert bzw. verlängert ist.

2. Zylinderblock nach Anspruch 1, dessen wenigstens eine Zylinderbohrung oberflächenbearbeitet ist, so daß sie als Zylinderlauffläche dient, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Aussparung am triebwerkseitigen Öffnungsrand der wenigstens einen Zylinderbohrung ausgebildet ist.

3. Zylinderblock nach Anspruch 1, in dessen wenigstens eine Zylinderbohrung eine Laufbuchse (26) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbuchse (26) triebwerkseitig aus der Zylinderbohrung herausragt und in diesem Bereich (26a) die mindestens eine Aussparung (26d) ausgebildet ist.

4. Zylinderblock nach Anspruch 1, in dessen wenigstens eine Zylinderbohrung eine Laufbuchse (26) eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Aussparung (26d) am triebwerkseitigen Öffnungsrand sowohl der wenigstens einen Zylinderbohrung als auch zugeordneten Laufbuchse ausgebildet ist.

5. Zylinderblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Aussparung (26d) in einem Bereich vorgesehen ist, in dem die geringste Querkraft auf den Kolben (8) wirkt.

6. Zylinderblock nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Aussparung (26d) relativ zur Längsachse von Zylinderbohrung bzw. Kolben (8) an der die Triebwerks- Ankopplungsseite des Kolbens (8) gegenüberliegenden Seite ausgebildet ist.

7. Zylinderblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbennacken (8b) am Triebwerksgehäuse (22) seitlich abgestützt bzw. längs geführt ist (Führungsnut 23).

8. Zylinderblock nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die seitliche Abstützung bzw. Längsführung des Kolben­ nackens (8b) durch einen Führungsstift, eine Passfeder oder dergleichen Längsführungsmittel erfolgt.

9. Zylinderblock nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der triebwerkseitige Öffnungsrand der Zylinderlauffläche angefast oder gerundet (siehe Fig. 2 und 3) ist, um die Montage des Kolbens (8) zu erleichtern und den Verschleiß desselben an der dem Öffnungsrand zugeordneten Öffnungs­ kante zu reduzieren.

10. Zylinderblock nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Aussparung (26d) sich über einen Winkelbereich von etwa 80° bis etwa 160°, insbesondere etwa 120° erstreckt.

11. Zylinderlaufbuchse (26) zum Einsatz in eine Zylinderbohrung eines Axialkolbenverdichters, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderlaufbuchse (26) im Bereich des triebwerkseitigen Öffnungsrandes mindestens eine Aussparung (26d) aufweist, die zur Aufnahme eines zwischen einem Kolbenschaft (8a) und einem Kolbennacken (8b) ausgebildeten Kolbenübergangsbereichs (8c) eines innerhalb der Zylinder­ laufbuchse (26) hin- und herbewegbaren Kolbens (8) dient.

12. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kante des der Aussparung (26d) zugeordneten Öffnungsrandes der Zylinderlaufbuchse (26) angefast oder gerundet ist.

13. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (26d) sich über einen Winkelbereich von etwa 80° bis etwa 160°, insbesondere etwa 120° erstreckt.

14. Zylinderlaufbuchse nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des triebwerkseitigen Öffnungsrandes zwei diametral zueinander liegende Aussparungen (26d) ausgebildet sind (Fig. 3).