涡旋式机器和车辆空调设施的制作方法

本发明属于根据涡旋原理的容积式机器的领域，并且涉及涡旋式机器，尤其是形式为涡旋式压缩机的涡旋式机器，其优选作为电的制冷剂驱动装置，尤其是作为用于车辆空调设施的制冷剂的制冷剂挤压机。

背景技术：

1、在机动车中通常装入有空调设施，其借助形成制冷剂循环回路的设施对车辆内部空间进行空气调节。这种设施原则上具有其中引导制冷剂的循环回路。制冷剂，例如r-744(二氧化碳，co2)或r-134a(1,1,1,2-四氟乙烷)在蒸发器处被加热，并借助(制冷剂)压缩机或挤压机进行压缩，其中，制冷剂随后在经由节流件重新引导至蒸发器之前，经由热交换器又释放所吸收的热。

2、通常使用所谓的涡旋式机器作为制冷剂压缩机，以便对制冷剂进行压缩。例如在de 10 2012 104 045 a1中描述了这种用作针对机动车空调设施的制冷剂的压缩机的涡旋式机器的结构和工作方式。这种涡旋式机器的主要组成部分是两个能彼此相对运动的涡旋部分(“涡旋件”)。系统中大多还存在液滴状的油或作为雾状存在的油，该油在压缩后至少部分与(压缩后通常呈气态的)制冷剂分离。然后，制冷剂(也许具有油的残余)被引入到空调循环回路中，而分离开的油则通常可以在涡旋式机器之内从运动的部分旁引导经过以对它们进行润滑。涡旋部分一般被实施为静止不动的、固定的涡旋件(固定涡旋件、排挤涡旋件)和能运动的、沿轨道运行的涡旋件(配合涡旋件、转子涡旋件)。这两个涡旋件基本上类似地构建，并且分别具有基板(基体、涡旋盘)和从基板沿轴向方向延伸的螺旋形的(螺线形的)壁部(螺旋壁，涡旋壁)。在组装状态下，这两个涡旋件的螺旋壁相互交错嵌套，并且在区段式发生碰触的涡旋件壁部之间形成多个运送腔室。

3、为了驱动能运动的涡旋件，典型地设置电动马达，该电动马达的马达轴(在a侧，即从动侧)借助偏心的轴颈(其也被称“轴销”)与能运动的涡旋部分在驱动技术上耦接。

4、在此处和下文中，沿轨道运行的运动尤其被理解为偏心的圆形的运动轨迹，其中，能运动的涡旋件本身不围绕自身的轴线旋转。两个涡旋件在运行中相互具有尽可能小的轴向间距，其中，在每次沿轨道运行的运动中，在螺旋壁之间都形成基本上呈月牙形的(压缩或运送)腔室，在两个涡旋件相互间进行运动的过程中(至少是在压缩流程中)，这些腔室的容积从外侧出发沿螺旋壁朝各自的涡旋件的中心轴线的方向游移，并在此递减式减小(并因此对在其内引导的介质进行压缩)。

5、在此，能运动的涡旋件的沿轨道运行的运动通常尤其是借助防旋转机构引起，该防旋转机构防止了涡旋件的自旋转。该防旋转机构大多被接在能运动的涡旋件与涡旋式机器的相对方位固定的元件之间。防旋转机构通常由一定数量的大多在能运动的涡旋件中的布置在圆形轨迹上的呈圆形的袋状的开口(“环”)以及所配属的大多在相对方位固定的元件内的栓(“销”)形成。在此，这些栓嵌入到能运动的涡旋件的呈圆形的开口中，并在此分别形成所谓的销环接触部。在(压缩)运行中，栓在呈圆形的开口壁部上滑动，由此防止自旋转。为了减低摩擦并改善使用寿命，例如将座圈(滑动环)置入到开口中。基于这种设计方案，使得防旋转机构也被称为“销环系统”。

6、马达轴通常借助轴承支承在轴承端盖(该轴承端盖也被称为“中心板”或“centerplate”)内。在此，防旋转机构的栓通常(尤其以力锁合的方式)被固定在轴承端盖中。

7、例如，这种防旋转机构具有六个这样的销环接触部。在此，这些销环接触部尤其是相互偏移60°地布置。

8、这种防旋转机构按照已知方式具有较高的构件数量，由此使得涡旋式机器的制造和装配相对复杂和成本高昂。

技术实现思路

1、本发明任务在于，提供一种改进的涡旋式机器。

2、根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的涡旋式机器来解决。此外，根据本发明，该任务通过具有权利要求10的特征的车辆空调设施来解决。本发明的优点和部分具有创造性的实施方式以及改进方案在从属权利要求和以下说明中列出。

3、根据本发明的涡旋式机器尤其被用作用于车辆空调设施的制冷剂的压缩机(挤压机)。在此，涡旋式机器具有第一涡旋件，该第一涡旋件具有第一基板和(尤其是轴向上)从第一基板突出的第一螺旋壁。在此，第一螺旋壁跟随第一(也就是尤其与第一涡旋件相配属的)螺旋线地构造并且形成第一螺旋道。尤其地，第一涡旋件还具有环绕的边界壁。涡旋式机器还具有第二涡旋件，该第二涡旋件具有第二(也就是尤其是与第二涡旋件相配属的)基板和(尤其是轴向上)从第二基板突出的第二螺旋壁。第二螺旋壁跟随第二螺旋线地构造并嵌入到第一涡旋件的第一螺旋道中。在此，第二螺旋壁连同第一螺旋壁一起尤其通过在按规定的运行中(尤其由于相互偏心的布置所造成的)共同的碰触部而形成一定数量的(尤其是沿第一螺旋壁做运动的)运送腔室(在按规定的压缩运行中其也被称为“压缩腔室”)。此外，第一和第二螺旋壁在它们的内壁面和它们的外壁面上区域式地分别具有对各自的螺旋线(尤其是按方位角地)进行叠加的壁面曲线，该壁面曲线与各另一螺旋壁的所面对的壁面曲线相协调。在此，该各自的叠加出的壁面曲线被构造成，使得在按规定的运行中(至少区域式)获得两个螺旋壁的其中一个螺旋壁(或者说第一螺旋壁)的碰触位置的接触法线，并且该接触法线在此以相对于相应第一或第二(在本示例中也就是相对于第一)螺旋线的局部(也就是说尤其是位于碰触位置的定位处的)法线倾斜的方式表现。在此优选地，在两个螺旋壁发生碰触的位置处的接触力(尤其是其矢量或其方向)相对于在该定位处的螺旋线的法线倾斜。

4、因此，基于叠加的壁面曲线获得的接触法线也以相对于两个“理想螺旋壁”(也就是说尤其是传统的涡旋壁)的碰触法线倾斜的方式表现。

5、在此，“轴向”被理解为与涡旋式机器的转动轴线(轴向方向)平行(同轴)的方向。尤其地，该轴向方向在此平行于驱动前述涡旋件的至少一个驱动装置(优选电动马达)的转动轴线，也就是垂直于两个涡旋件的基板取向。相应地，“径向”或“径向方向”被理解为垂直于(横向于)涡旋式机器的转动轴线的方向。“方位角”或“切向”尤其被理解为沿涡旋式机器的周边(例如第一涡旋件的也许存在的边界壁)的方向(其也被称为“周边方向”、“方位角方向”或“切向方向”)，即垂直于轴向方向和径向方向的方向。

6、在此处和下文中，“碰触位置”尤其理解为碰触点，其大多是在各自的螺旋壁的定位(在该定位处，在按规定的运行中两个螺旋壁相合)处的包含该碰触点的局部的碰触线。可选地，碰触位置(例如由于制造公差或由于通过叠加的壁面曲线而可选地按方位角增大的碰触区域所造成地)也是碰触面。

7、优选地，两个涡旋件以相互平行偏移了偏心半径的方式支承。在此，两个涡旋件中的至少一个涡旋件相对上述转动轴线偏心地被支承。

8、由于接触法线以相对于相应螺旋线的局部的法线倾斜的方式表现，使得能够在两个螺旋壁之间实现按方位角的形状锁合，该按方位角的形状锁合又至少导致旋转抑制，优选导致阻止第一和/或第二涡旋件相对于相应另一涡旋件的旋转和/或围绕相应涡旋件的旋转轴线的旋转(即尤其是前开头所述的自旋转)。在螺旋壁被构造为“真正的”螺旋体的理论上的理想状态下，这些螺旋壁在接触法线相对各自的螺旋线成法向的情况下碰触在一起，从而使得仅基于摩擦锁合并因此可靠性较低地或者由于接触力不足而无法禁止旋转。此外，还经常使用同样开头所述的(尤其是径向)公差补偿元件，尤其是“swing link(摆杆)”，该摆杆能够实现涡旋件相互间进行轻微的径向位移，以便改善螺旋壁彼此间的紧靠。然而在此，第一和第二螺旋壁之间的间隙至少区域式地也会略微增大(“发生径向上的脱开紧靠”)，这又使得因摩擦造成的抑制效果变糟或者甚至消除。在现有技术中，自旋转应当通过开头所述的防旋转机构来禁止。与此相反，第一和第二螺旋壁的根据本发明的构造方案，即尤其是对螺旋线叠加出壁面曲线，使得本身就已允许(如上述那样尤其是形状锁合地)抑制了自旋转，并因此能够实现可以取消传统的防旋转机构。因此，可以有利方式减少构件数量并因此也减轻了涡旋式机器的重量以及尤其是也减少了结构空间。

9、可选地，各自的壁面曲线也被选择成，使得两个螺旋壁的所谓的紧靠半径彼此相适应。在此，“紧靠半径”尤其被理解为各自的螺旋壁的碰触位置的区域内的局部半径。因而，在紧靠半径区别很明显情况下，即使是在有公差的生产状态下，也存在接近线碰触或点碰触的碰触位置，而相反在紧靠半径彼此接近情况下则存在表面碰触。这又可以导致两个螺旋壁受到的负荷更小，这是因为两个涡旋件之间的接触力被分布在更大的表面区域上。

10、因此，各自的叠加的壁面曲线必要时也局部导致与两个螺旋体之间的碰触区域相比在更大角度范围上延伸的碰触区域。在这种情况下，两个螺旋壁之间的间隙长度也被延长，从而可以改善沿方位角方向或切向方向的密封效果。

11、在此处和下文中，两个部分之间的“形状锁合”尤其被理解为，这两个部分相互的相对运动至少在一个空间方向上通过这些部分本身的轮廓的彼此间直接贴合而被禁止。因此，在该方向(即在方位角方向或切向方向)上发生的对自旋转的前述抑制或阻止是由于形状造成的。

12、在此处和下文中，“跟随螺旋线”尤其被理解为，各自的螺旋壁的“中性轴线”、尤其是一种对称线或中线通过螺旋线来描述。优选地，第一和第二螺旋线分别为“阿基米德螺旋”。为了提高机械强度，壁厚或壁厚度通常从外(“进入端侧”)向内(也就是说朝螺旋中心的方向)递增。这例如可以通过如下方式实现，即，使得各自的壁面以朝螺旋中心而去地相对螺旋线以递增方式偏移“offset(偏离量)”(或：间距)地布置。因而，针对径向“内部的”壁面来说，螺旋体与螺旋线相比斜率略陡，而针对“外部的”壁面来说该斜率更平。因而，内部和外部的壁面与中性轴线的间距朝螺旋中心的方向递增。相反，在本发明情况下，各自的螺旋壁的相应的壁面区域式地跟随叠加的曲线。然而从整体上观察，各自的螺旋壁的壁厚度在此也优选朝螺旋中心递增。

13、在此处和下文中，“叠加”尤其被理解为，第一和第二螺旋壁的基本走向继续跟随所配属的螺旋线，然而，局部偏离了螺旋线，偏离程度大于通过前述偏离量所造成的偏离。

14、第二螺旋壁尤其也形成螺旋道，在按规定的装配状态下，第一螺旋壁被放入其内。

15、在一个变型方案中，涡旋式机器被构造成，在按规定的运行中，两个涡旋件中一个涡旋体相对于另一个涡旋体地围绕该另一个涡旋体沿轨道运行。在此优选地，两个涡旋件中一个涡旋体、尤其是第一涡旋件是相对方位固定的，而另一涡旋体、尤其是第二涡旋件以能运动的方式被支承。在此情况下如前述，根据本发明的涡旋件轮廓被用于抑制自旋转，也就是说以便能够实现第二涡旋件进行沿轨道运行。

16、在一个备选的变型方案中，涡旋式机器的两个涡旋件被构造为所谓的“co-rotating(共旋转)”涡旋件。在这种情况下，两个涡旋件以相同转动方向围绕其各自的旋转轴线旋转。在这两个变型方案中，运送腔室都朝螺旋中心的方向运动。在该备选的变型方案中，根据本发明的涡旋件轮廓可以有利地用于，仅驱动其中一个涡旋件，并且该涡旋件基于形状锁合的旋转抑制使得另一涡旋件“被拖带”。换而言之，其中一个涡旋件的旋转“被转移”至另一涡旋件上。

17、为了更容易理解，在下文将参引沿轨道运行的变型方案，并且两个涡旋件中的一个涡旋件(具体是第二涡旋件)被称为沿轨道运行的涡旋件(其也被称为：“o涡旋件”)。在这种情况下，另一个涡旋件(具体是第一涡旋件)优选被称为静止不动的涡旋件(其也称为“f涡旋件”)。然而，以下实施方案也同样能用于共旋转的涡旋件。

18、在一个适宜的实施方案中，在压缩运行中通过各自的壁面曲线使得第一螺旋壁与第二螺旋壁形成一种啮合部。在此，各个“齿”构造得越“明显”，对自旋转的抑制或阻止效果就越高(或者备选地，在是共旋转的涡旋件的情况下相对于不受驱动的涡旋件的“带动效果”越高)。同样在此，通过上述径向公差补偿元件也可以较好地补偿径向位移。在这种情况下，“明显”尤其理解为，相对于壁面曲线的剩余的或至少邻接的区域偏离了径向“高度”(该高度优选作为壁面与前述螺旋线、尤其是“中性轴线”的间距进行测量)，尤其被理解为该“高度”的值位于参考值以上。可选地，明显还可以被理解为，该值相对于相应螺旋壁的半径(两个涡旋件以该半径彼此围绕地、尤其是o涡旋件围绕f涡旋件作沿轨道运行)(即所谓的轨道半径)或者(尤其是平均的)壁厚度的比例位于参考值以上。

19、在一个优选的实施方案中，两个螺旋壁的各自的壁面曲线连续地构成。尤其地，壁面曲线因此不具有诸如弯折部、拐角、台阶等不连续性。由此可以避免在螺旋壁彼此相对滑动时出现死区，这些死区至少在理论上可能导致所包括在内的流体被“过度挤压”或者可能导致一种空穴或形成真空。

20、在一个适宜的实施方案中，各自的壁面曲线通过对各自的螺旋线以正弦形的波浪形状进行叠加而形成。因而，这种实施方案已经导致连续的壁面曲线。因此在这种情况下，“波峰”形成了壁面的“齿”。

21、在一个备选的实施方案中，各自的壁面曲线通过对各自的螺旋线以尤其是经圆化的以及适宜地连续的多边形线进行叠加而形成。在此，“经圆化的”多边形线尤其被理解为，其“拐角”被圆化地设计。可选地，在此，拐角之间的原本笔直的区段也略微圆化(这种情况例如基于叠加而可能出现)。备选或可选地，在此附加地(例如取决于原本笔直的区段的长度)，各自的壁厚曲线在多边形线的形成“齿”(经圆化)的拐角之间也具有至少几乎笔直的区段。

22、为了形成叠加的壁面曲线，例如，从螺旋线中减去或加上待叠加的复合曲线(即例如，正弦形的波浪曲线或多边形线)，可选地考虑到各自螺旋壁的有意的壁厚。

23、在另一适宜的实施方案中，第一和第二螺旋壁的彼此面对的壁面曲线在考虑到轨道半径情况下彼此相协调。这有利地能够实现两个螺旋壁彼此以不受阻碍但仍密封的方式滑动。在此，尤其是在其中一个壁面曲线的(至少相对于壁厚曲线的周围区域来看的)突起部情况下以如下方式来设计在考虑轨道半径情况下的彼此协调，即，使得所面对的壁面曲线的、尤其是对应于该突起部的凹入部在其延展度方面相对于该突起部增大了轨道半径。因而该突起部(在叠加的是正弦形的波浪形状情况下，即“波峰”或上述“齿”)在相对置的螺旋壁的相对于自身增大了轨道半径的凹入部(或：“波谷”或“冲刷凹部”)内咬合，而这与突起部是否是布置在相应的螺旋壁的外侧还是内侧无关。在数值方面被示例性解释地，给部分圆形的突起部(该突起部例如以0.5毫米的半径从壁面的“理想的”(或传统的平滑的)螺旋曲线隆起)配属了在相对置的壁面内的具有0.5毫米加上轨道半径的半径的凹入部。此外，该凹入部成形于在按规定的压缩运行下其中一个螺旋壁以突起部“研配”另一螺旋壁的区域内。由此，该突起部可以无卡住地滑过凹入部。

24、在另一适宜的实施方案中，相应的壁面曲线(其由对相应的螺旋线进行叠加而得到)的这种径向的突起部的径向的延伸度(即尤其是前述高度)或者相对应的凹入部的(“深度”)被限制在预定的尺度上，尤其地因而，使得涡旋件不出现卡住和/或损坏。在此，该尺度优选由径向延伸度与壁厚的比例来限定，例如以如下方式呈现，即，在相对应的位置处保留至少百分之50至百分之60的剩余壁厚。可选地在此可以设置的是，前面提到的“中性轴线”不被切割。例如，尤其地，凹入部朝中性轴线的方向占据“平滑”壁曲线不应当超过百分之20至百分之25。

25、在一个优选实施方案中，在叠加的壁面曲线的区域内，第一和第二螺旋壁之间的各自的碰触区域在大约(即尤其是+/-2度地)10度至30度、尤其是15度至20度的角度范围上延伸。因此，碰触区域朝螺旋中心的方向缩短，也就是说其方位角的长度变小。

26、在一个有利的实施方案中，叠加的壁面曲线不在各自的螺旋壁的整个长度上延伸，而是至少在360度的角度范围上延伸。由此，各自的螺旋壁的至少一“圈”就设有若干叠加的壁面曲线。这具有如下优点，即，由此在至少两个位置处螺旋壁以其叠加的壁面曲线彼此贴合，从而提高了防止自旋转的抑制或阻止作用。在此优选地，叠加的壁面曲线从第一螺旋道或相应的螺旋壁的进入端(即尤其是从各自的螺旋壁的外部的端部)沿挤压方向延伸，也就是说延伸到螺旋中心。尤其地，第一和第二螺旋壁的螺旋中心保持没有相应叠加的壁面曲线，该螺旋中心优选覆盖了至少90度(从各自的螺旋壁的内部的端部出发)直至180度或270度的角度范围。通过保持螺旋中心没有叠加的壁面曲线有利地防止，在该区域内由于需要缩短正弦形的曲线(多边形线)的波浪长度并因此而使得突起部(齿)递增式地“更为陡峭”，可能还由于制造公差，而出现卡住螺旋壁。螺旋壁在接触法线处于倾斜情况下尽量远地在外在相应螺旋体上进行接触也是有利的，这是因为用于防止自旋转的接触力基于(关于转动中心的)较大的杠杆臂而相对较小。例如，叠加的壁面曲线与“平滑的”壁面曲线(也就是说在没有叠加复合波浪或复合多边形的情况下的“经典”成形的螺旋壁)的比例例如力争达到大约1:3，也就是例如，具有叠加的壁面曲线的一圈螺旋相对的是无叠加的壁面曲线的三圈螺旋。可选地，进入端也没有叠加的壁面曲线，而是仅各自的螺旋壁在外部的端部与内部的端部之间的区段具有叠加的壁面曲线。

27、根据本发明的车辆空调设施具有前述涡旋式机器。因而在相应的根据本发明的或适宜的实施方案中，车辆空调设施也具有所有前述特征以及其特点。

28、连接词“和/或”在此处和下文中尤其如下理解，即，借助该连接词关联的特征不仅可以共同地构成而且可以彼此备选构成。