Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenmaschine, in der Form eines Klimakompressors für Kraftfahrzeuge, mit einem Schwenkring und mit einer auf einer Antriebswelle axial verschieblich angeordneten Führungshülse mit radial hervorragenden Lagerhülsen, wobei der Schwenkring und die Führungshülse durch Stifte, die einerseits in Öffnungen des Schwenkrings und andererseits in Öffnungen der Lagerhülsen der Führungshülse gelagert sind, gegeneinander drehbar, aber axial "fest" miteinander verbunden sind.

Derartige Hubkolbenmaschinen sind bekannt, z.B. aus WO-A-0 238 959. Sie weisen aber einige Nachteile auf. So besitzen die Hubkolbenmaschinen im Stand der Technik eine einstückige Führungshülse, die als Drehteil hergestellt wird und somit eine Menge an Zerspanungsarbeit erfordert. Zusätzlich erzeugen diese Führungshülsen während des Betriebs Verschleißspuren auf der Antriebswelle der Maschine.

Weiterhin weisen die bekannten Maschinen mit ihrer Kontaktfläche zwischen den Lagerhülsen der Führungshülse und dem Schwenkring eine Kugelabschnittsform auf, welche kostenaufwendig herzustellen ist, aber wegen der ringförmigen Innenumfangswand des Schwenkrings notwendig ist, damit die Bewegung des Schwenkrings gegenüber den Lagerhülsen ungehindert möglich ist.

Weiterhin ist in nachteiliger Weise bei den bekannten Maschinen die Pressverbindung zwischen den Stiften und den Lagerhülsen in der Führungshülse angeordnet, was zu entsprechenden Toleranzproblemen führen kann. Es sind also enge Toleranzen zwischen den Stiften und den Lagerhülsen hinsichtlich der Koaxialität der festen Zylinderstiftaufnahmen erforderlich, und auf der anderen Seite tritt ein großes Spiel der drehbaren Zylinderstiftaufnahmen im Schwenkring auf, was zu entsprechenden Problemen hinsichtlich Geräusch und Vibrationen führen kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Hubkolbenmaschine darzustellen, welche diese Nachteile nicht aufweist.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Hubkolbenmaschine, wie Klimakompressor für Kraftfahrzeuge, mit einem Schwenkring und mit einer auf einer Antriebswelle axial verschieblich angeordneten Führungshülse mit radial hervorragenden Lagerhülsen, wobei der Schwenkring und die Führungshülse durch die Stifte, die einerseits in Öffnungen des Schwenkrings und andererseits in Öffnungen der Lagerhülsen der Führungshülse gelagert sind, gegeneinander drehbar, aber axial "fest" miteinander verbunden sind, wobei die Führungshülse einen topfförmigen Teil aufweist, insbesondere aus Blech tiefgezogen, in welchem die radial hervorragenden Lagerhülsen in radialen Öffnungen eingesetzt sind. Das hat den Vorteil, dass die Herstellung der Führungshülse so gut wie keine oder relativ wenig Zerspanungsarbeit erfordert. Somit ist eine Reduktion der Bauteilkosten möglich.

Bevorzugt wird eine Hubkolbenmaschine, bei welcher der Werkstoff des topfförmigen Teils der Führungshülse gehärtet ist, während der Werkstoff der Lagerhülsen nicht gehärtet ist. Das hat den Vorteil, dass die axial genau zu positionierenden Lagerhülsen nicht durch Wärmeverzug in ihren Toleranzen verändert werden.

Auch wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher der topfförmige Teil der Führungshülse und die Lagerhülse durch Verbindungsmittel, insbesondere durch Löten, miteinander verbunden sind. Das hat den Vorteil, dass ein gehärtetes und ein ungehärtetes Bauteil einfach und zuverlässig zu einer Baugruppe miteinander vereint werden können.

Eine erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass der topfförmige Teil der Führungshülse im Bereich der Führung auf der Antriebswelle Buchsen aus Gleitlagerwerkstoff aufweist. Das hat den Vorteil eines geringeren Wellenverschleißes, da nun nicht mehr die gehärtete Führungshülse auf der Wellenoberfläche axiale Bewegungen ausführt. Der Verschleiß im Führungsbereich der Führungshülse und der Antriebswelle kann somit reduziert werden.

Auch wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei der eine Buchse als Bundbuchse ausgebildet ist, insbesondere die Buchse auf der Seite, auf welcher eine Rückstellfeder zwischen Führungshülse und Welle angeordnet ist. Das hat den Vorteil, dass diese Buchse gleichzeitig als Anschlag für die Rückstellfeder wirken kann und damit auch die Rückstellfeder sich gegen einen Lager werkstoff relativ verschleißarm bewegen kann.

Weiterhin wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher die Buchsen in den topfförmigen Teil der Führungshülse eingepresst sind. Das hat den Vorteil einer einfachen Befestigungsmethode ohne zusätzliche Verbindungsmittel.

Eine erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Kontaktflächen zwischen dem Schwenkring und den Lagerhülsen der Führungshülse ebene Flächen darstellen. Das hat den Vorteil, dass durch die größere Kontaktfläche gegenüber einer kugelabschnittsförmigen Fläche der Lagerhülsen innerhalb einer ringförmigen Innenumfangswand des Schwenkrings weniger Verschleiß entsteht und die Teile einfacher herzustellen sind. Die flächige Berührung statt der Linienberührung führt auch zu einer besseren Dämpfung des Schwingungsverhaltens zwischen Schwenkring und Lagerhülsen.

Bevorzugt wird eine Hubkolbenmaschine, bei welcher der Schwenkring an der ringförmigen inneren Umfangswand zwei abgeflachte Wandbereiche aufweist, so dass die innere Umfangswand des Schwenkringes die Form eines Ovals aufweist. Damit wird die ebene Kontaktfläche auf der Schwenkringseite hergestellt.

Auch wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher der Schwenkring im Rohteilzustand als Schmiedeteil ausgebildet ist. Das hat den Vorteil einer Material sparenden Herstellung ohne großen Zerspanungsaufwand.

Weiterhin wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher die Lagerhülsen jeweils eine ebene axiale (Kontakt-) Fläche aufweisen.

Eine weitere erfindungsgemäße Hubkolbenmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die Stifte in den Öffnungen des Schwenkrings eingepresst sind und in den Lagerhülsen der Führungshülse drehbar gelagert sind. Das hat den Vorteil, dass das Spiel zwischen der Zylinderstiftaufnahme im Schwenkring und den Stiften selbst vermieden wird und dadurch geringere Geräusch- und Vibrationsentwicklungen möglich sind.

Bevorzugt wird weiterhin eine Hubkolbenmaschine, bei welcher die Stifte in den Lagerhülsen der Führungshülse mittel eines balligen Endes gelagert sind. Das hat den Vorteil, dass enge Toleranzen wegen der Koaxialität der Zylinderstiftaufnahmen vermieden werden können, da jetzt die Berührfläche auf den balligen Enden erfolgt und dadurch axiale Winkelfehler ausgeglichen werden können.

Auch wird eine Hubkolbenmaschine bevorzugt, bei welcher die Stifte an ihren Längsseiten zwei abgeflachte Flächen aufweisen, welche im Schwenkring so angeordnet sind, dass der Pressverband zwischen Stiften und Schwenkringöffnungen nicht die Gleitschuhlaufflächen des Schwenkrings verformt. Bevorzugt wird eine Maschine, bei welcher die abgeflachten Flächen der Stifte parallel zu den Gleitschuhlaufflächen des Schwenkrings positioniert sind. Das hat den Vorteil, dass ein Aufwerfen der Gleitschuhlaufflächen beim Einpressen der Stifte vermieden werden kann.

Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben.

Figur 1 zeigt die Baugruppe eines Schwenkrings mit der Antriebswelle und der Führungshülse nach dem Stand der Technik.

Figur 2 zeigt die Kontaktfläche zwischen den Lagerhülsen und dem Schwenkring nach dem Stand der Technik.

Figur 3 zeigt die Kontaktflächen zwischen den Lagerhülsen und dem Schwenkring nach der Erfindung.

Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Führungshülse.

Figur 5 zeigt einen erfindungsgemäßen Stift zum Einpressen in den Schwenkring.

Figur 6 zeigt den Pressverband zwischen dem Schwenkring und einem erfindungsgemäßen Stift.

In Figur 1 ist die Baugruppe einer Schwenkringmaschine nach dem Stand der Technik mit Antriebswelle 5, Führungshülse 9 und Schwenkring 1 dargestellt. Der Schwenkring 1 wird mittels eines Mitnehmerstiftes 3, welcher in der Antriebswelle 5 befestigt ist, in Drehungen versetzt, wenn sich die Antriebswelle 5 dreht. Ferner besitzt der Schwenkring 1 zwei Öffnungen 7 zur Aufnahme von Stiften, um welche der Schwenkring eine Drehbewegung vollführen kann. Auf der Welle 5 ist ferner die Führungshülse 9 angeordnet, welche zwei radial hervorragende Lagerhülsen 11 zur Aufnahme der Stifte (hier nicht sichtbar) aufweist. Die Führungshülse 9 ist auf der Welle 5 verschiebbar. Die Führungshülse 9 besitzt daher eine Ausnehmung 13, die es gestattet, dass die Führungshülse 9 gegenüber dem Mitnehmerstift 3 axial beweglich auf der Welle 5 gelagert ist. Der Mitnehmerstift 3 greift mit seinem oberen Ende in eine Öffnung 15 des Schwenkringes ein und lässt den Schwenkring um dieses obere Ende des Mitnehmerstiftes 3 schwenkbar gelagert eine Bewegung ausführen. Nicht dargestellt in der Figur 1 sind Kolbenschuhe für die Kolben der Hubkolbenmaschine, welche auf den Oberflächen 17 und 19 des Schwenkringes gleiten. Die innerhalb der Schwenkringöffnungen 7 und der Lagerhülsen 11 gelagerten Stifte bilden dabei für den Schwenkring 1 eine Schwenkachse, welche in axialer Richtung der Maschinenwelle 5 verschieblich ist. Die Funktion eines derartigen Schwenkringantriebes für Hubkolbenmaschinen ist aus dem Stand der Technik bekannt und beschrieben und soll deswegen hier nicht weiter erläutert werden.

In Figur 2 sind in Aufsicht die Kontaktflächen zwischen dem Schwenkring 1 und den Lagerhülsen 11 nach dem Stand der Technik dargestellt. Gleiche Bauteile sind hier mit gleichen Bezugszeichen wie in der Figur 1 versehen. In Figur 2b ist die Führungshülse 9 und der Schwenkring 1 in Aufsicht dargestellt und teilweise geschnitten. Man erkennt insbesondere in den vergrößerten Darstellungen Z der Figur 2a und X der Figur 2b, dass die Lagerhülsen 11 auf ihren Kontaktflächen 21 zum Schwenkring 1 eine etwa kugelabschnittsförmige Oberfläche aufweisen müssen, um den am Innenumfang kreisförmigen Schwenkring 1 in seinen Dreh- und Schwenkbewegungen nicht zu behindern und hinreichend abzustützen. Wie aus den Vergrößerungen Z und X hervorgeht, handelt es sich dabei bei der Berührung zwischen dem inneren Umfang des Schwenkrings 1 und der Lagerhülsen 11 um eine Linienberührung der Linie 20 senkrecht durch den Punkt 22. Auch ist die Herstellung der kugelabschnittsförmigen Abschlussflächen der Lagerhülsen 11 kostenaufwendig und kompliziert. In Figur 3 ist daher die erfindungsgemäße Veränderung der Kontaktflächen zwischen dem verbesserten Schwenkring 23 und den verbesserten Lagerhülsen 25 dargestellt. Die Lagerhülsen 25 weisen jetzt eine ebene Abschnittsfläche 27 auf, während der Schwenkring 23 in der Kontaktfläche 27 ebenfalls eine ebene Innenumfangsfläche aufweist und damit der Innenumfang 29 des verbesserten Schwenkrings 23 die Form eines Ovals aufweist. Somit wird zwischen dem Schwenkring 23 und den Lagerhülsen 25 ein flächiger Kontakt hergestellt, der durch die größere Berührfläche gegenüber der Linienberührung aus dem Stand der Technik (Figur 2) weniger Verschleiß erzeugt und eine bessere Dämpfung bei Schwingungen des Schwenkmechanismus ermöglicht. Außerdem sind die Kontaktflächen der Lagerhülsen 25 einfacher und kostengünstiger herzustellen. Die Kontaktflächen zwischen Schwenkring 23 und Lagerhülsen 25 sind also in beiden Dimensionen, wie die Vergrößerungen Z und X in den Figuren 3a und 3b zeigen, flächig.

In Figur 4 sind zwei erfindungsgemäße Ausführungen der Führungshülse dargestellt. Die Führungshülse weist einen topfförmigen Teil 31 auf, welcher die Funktion des Teiles 9 aus Figur 1 wahrnimmt, in diesem erfindungsgemäßen Fall aber beispielsweise aus Blech tiefgezogen und damit in großen Stückzahlen kostengünstiger herstellbar ist. Der Führungshülsenteil 31 wird in Öffnungen 33 und 35 auf der Welle 5 aus Figur 1 gelagert und ist mittels dieser Lagerungen auf der Welle verschieblich. Eine seitliche Öffnung 37 in der Umfangswand des Führungshülsenteils 31 entspricht der Öffnung 13 der Führungshülse 9 aus Figur 1 und schafft damit den notwendigen Freiraum für den Mitnehmerstift 3 aus Figur 1, der sich von der Welle 5 bis in die Öffnung 15 des Schwenkringes 1 erstreckt und die axiale Beweglichkeit des topförmigen Teils 31 nicht behindern soll. In zwei radialen Öffnungen 39 des topförmigen Teils 31 sind zwei Lagerhülsen 41 angeordnet, welche als Führung für die, hier nicht dargestellten Stifte dienen, welche eine Schwenkachse des Schwenkringes 1 bilden. Während der Führungshülsenteil 31 aus tiefgezogenen Stahlblech zur Erhöhung der Festigkeit und zur Verschleißverringerung gehärtet sein kann, können die Lagerhülsen 41 im ungehärteten Zustand bleiben und werden daher nicht der Verzugsgefahr durch den Wärmbehandlungsprozess ausgesetzt. Die Lagerhülsen 41 können mit Verbindungsmitteln, wie beispielsweise Löten, in dem Führungshülsenteil 31 befestigt werden.

In Figur 4b sind zusätzlich in den Führungshülsenteil 31 zwei Buchsen aus einem Gleitlagermaterial eingebracht. So ist in der Öffnung 33 beispielsweise eine Bundbuchse 43 eingebracht, welche einerseits gegenüber der Welle 5 eine Gleitlagerung darstellt und andererseits mit dem Bund 47 einen Anschlag für eine hier nicht dargestellte Rückstellfeder bildet, welche den Schwenkring im Stillstand des Kompressors in eine Startposition drückt. In der Öffnung 35 ist eine zweite Gleitlagerbuchse 45 eingebracht. Durch Anwendung der Gleitlagerbuchsen 43 und 45 wird ein im Stand der Technik auftretender Verschleiß an der Welle vermieden. Weiterhin ist in den Figuren 4a und 4b die erfindungsgemäße ebene Kontaktfläche 49, wie in Figur 3 schon als Kontaktfläche 27 dargestellt, zu erkennen. Die Gleitlagerbuchsen 43 und 45 können durch Verbindungstechniken wie beispielsweise Einpressen in dem Führungshülsenteil 31 befestigt werden.

In Figur 5 ist in perspektivischer Darstellung einer der beiden Stifte 51 dargestellt, welche im Schwenkringmechanismus mit der Führungshülse 9 die Schwenkachse des Schwenkringes 1 bilden. Die Stifte 51 sind dabei in den Öffnungen 7 aus Figur 3 im Schwenkring eingepresst und mit ihren kugelabschnittsförmigen Endteilen 53 in den Lagerhülsen 25 in Figur 3 bzw. 41 in Figur 4 gelagert. Der im Schwenkring 23 in den Öffnungen 7 einpressbare zylinderförmige Abschnitt 55 der Stifte 51 weist zwei Abflachungen 57 auf, welche in Figur 6 derartig im Schwenkring 23 angeordnet sind, dass diese Abflachungen parallel zu den Gleitflächen 59 des Schwenkrings 23 verlaufen. Auf den Gleitflächen 59 des Schwenkrings gleiten hier nicht dargestellte Gleitschuhe, welche in den axial hin und her gehenden Kolben der Hubkolbenmaschine entsprechend gelagert sind. Man erkennt in Figur 6, dass der Pressverband zwischen den Stiften 51 und deren zylinderförmigem Ende 55 und dem Schwenkring 23 nur an den Seitenflächen 61 auftritt und damit der Bereich der Öffnung 7 im Schwenkring 23, der den Gleitflächen 59 zugewandt ist, durch die Einpressung der Stifte 51 nicht verformt wird. Durch die Ausbildung der Stifte 51, wie in Figur 5 und Figur 6 dargestellt, wird also gegenüber dem Stand der Technik der Pressverband von der Führungshülse 9 in den Schwenkring 23 verlagert und ein balliger Kontaktbereich zwischen den Lagerhülsen 25 der Führungshülsen 9 und den Zylinderstiften 51 hergestellt. Als Vorteile sind eine Toleranzaufweitung der Stiftführung in den Lagerhülsen 25 bei gleichzeitiger Spielverringerung im gesamten Zusammenbau zwischen Führungshülse 9, Zylinderstiften 51 und Schwenkring 23 zu verzeichnen. Diese Maßnahmen führen zu einer Kostenreduktion, einer Montagevereinfachung und verbessern gleichzeitig das Geräusch und Vibrationsverhalten des Schwenkringantriebs. Gegebenenfalls können die Zylinderstifte 51 auch durch tiefgezogene Rohlinge hergestellt werden. Im Endbereich 63 in Figur 5 ist noch ein fasenförmiger Endabschnitt zum besseren Einführen beim Einpressvorgang des Zylinderstiftes 51 mit einem Schlitz 65 zur Positionierung des Stiftes 51 während der Montage entsprechend der gewünschten Position, wie in Figur 6 dargestellt, zu erkennen. Eine Einschnürung 67 zwischen dem Teil 53 und dem zylinderförmigen Teil 55 sorgt für eine problemlose Beweglichkeit im Übergangsbereich zwischen den Lagerhülsen 25 bzw. 41 und dem Schwenkring 23 in Figur 3.

1

Schwenkring

3

Mitnehmerstift

5

Antriebswelle

7

Öffnung im Schwenkring

9

Führungshülse

11

Lagerhülse

13

Ausnehmung für Mitnehmerstift

15

Öffnung des Schwenkrings für Mitnehmerstift

17

Gleitschuhoberfläche des Schwenkrings

19

Gleitschuhoberfläche des Schwenkrings

20

Berührungslinie zwischen den Kontaktflächen Schwenkring und Lagerhülse

21

kugelabschnittsförmige Kontaktfläche zwischen Lagerhülse und Schwenkring

22

Durchgangspunkt der Linienberührung

23

verbesserter Schwenkring

25

verbesserte Lagerhülse

27

ebene Abschnittsfläche der Lagerhülse/Kontaktfläche zum Schwenkring

29

Innenumfang des verbesserten Schwenkrings

31

topfförmiger Teil der Führungshülse

33

Lageröffnung für die Welle

35

Lageröffnung für die Welle

37

Öffnung für den Mitnehmerstift

39

radiale Öffnung für die Lagerhülsen

41

verbesserte Lagerhülsen

43

Gleitlager Bundbuchse

45

Gleitlagerbuchse

47

Bund der Bundbuchse

49

ebene Kontaktfläche der Lagerhülse

51

Zylinderstifte

53

kugelabschnittsförmiges Endteil der Zylinderstifte

55

zylinderförmiger Abschnitt der Zylinderstifte

57

Abflachungen der Zylinderstifte

59

Gleitflächen des Schwenkrings für Kolbenschuhe

61

Seitenfläche der Schwenkringöffnung 7

63

Endbereich der Zylinderstifte 51

65

Positionierungsschlitz der Zylinderstifte

67

Einschnürung der Zylinderstifte