[0001] Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenverdichter, insbesondere CO
2-Verdichter für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
[0002] Ein derartiger Axialkolbenverdichter ist zum Beispiel aus der DE 197 49 727 A1 bekannt.
Dieser umfaßt ein Gehäuse, in dem in einer kreisförmigen Anordnung mehrere Axialkolben
um eine rotierende Antriebswelle herum angeordnet sind. Die Antriebskraft wird von
der Antriebswelle über einen Mitnehmer auf eine ringförmige Schwenkscheibe und von
dieser wiederum auf die parallel zur Antriebswelle translatorisch verschiebbaren Kolben
übertragen. Die ringförmige Schwenkscheibe ist an einer axial verschieblich an der
Antriebswelle gelagerten Hülse schwenkbar gelagert. In der Hülse ist ein Langloch
vorgesehen, durch das der erwähnte Mitnehmer hindurchgreift. Somit ist die axiale
Beweglichkeit der Hülse auf der Antriebswelle durch die Abmessungen des Langloches
begrenzt. Eine Montage erfolgt durch ein Hindurchstecken des Mitnehmers durch das
Langloch. Antriebswelle, Mitnehmer, Schiebehülse und Schwenkscheibe sind in einem
sog. Triebwerksraum angeordnet, in dem gasförmiges Arbeitsmedium des Verdichters mit
einem bestückten Druck vorliegt. Das Fördervolumen und damit die Förderleistung des
Verdichters sind abhängig vom Druckverhältnis zwischen Saugseite und Druckseite der
Kolben bzw. entsprechend abhängig von den Drücken in den Zylindern einerseits und
im Triebwerksraum andererseits.
[0003] Der erwähnte Mitnehmer dient sowohl zur Drehmomentübertragung zwischen Antriebswelle
und Schwenkscheibe als auch zur axialen Abstützung der Kolben, d.h. zur Gaskraftabstützung.
Die Konstruktion gemäß der DE 197 49 727 A1 geht aus von einer älteren Konstruktion,
zum Beispiel gemäß der DE 44 11 926 A1, bei der der Mitnehmer zweiteilig ausgebildet
ist, wobei ein an der Antriebswelle befestigter erster Mitnehmerteil mit erheblichem
Abstand neben der Schwenkscheibe angeordnet ist und ein zweiter, in den ersten gelenkig
eingreifender Mitnehmerteil einen seitlichen Fortsatz der Schwenkscheibe bildet. Diese
Bauweise hat den Nachteil, dass sie die axiale Mindestlänge des Verdichters wesentlich
mitbestimmt. Außerdem hat die einen verdickten Nabenteil aufweisende Schwenkscheibe
durch ihren seitlichen Fortsatz ein verhältnismäßig großes Trägheitsmoment mit einem
erheblich von der Antriebsachse entfernten Schwerpunkt, so dass eine plötzliche Veränderung
der Drehgeschwindigkeit mit entsprechender Trägheit zu einer Neigungsverstellung der
Schwenkscheibe führt. Weiterhin bewirkt der von der Kippachse entfernte Schwerpunkt
eine Unwucht, da das Triebwerk nur für einen (vorzugsweise) mittleren Schwenkscheiben-Kippwinkel
gewuchtet werden kann. Ähnlich verhält es sich bei der Konstruktion nach der EP 1
172 557 A2.
[0004] Gegenüber diesen bekannten Konstruktionen zeichnet sich der Vorschlag gemäß der DE
197 49 727 A1 durch eine wesentlich kompaktere Bauweise aus. Trägheitskräfte werden
auf ein Minimum reduziert. Weiterhin wird auch eine exakte Einhaltung der inneren
Totpunktposition der Kolben gewährleistet. Sogenannte Scharträume werden verhindert.
Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der DE 197 49 727 A1 soll nunmehr anhand der
Fig. 10 und 11 näher beschrieben werden. Ein Axialkolbenverdichter 1 gemäß Fig. 10
weist beispielsweise sieben Kolben 2 auf, die in Umfangsrichtung in gleichem Winkelabstand
voneinander angeordnet und in Zylinderbohrungen 3 eines Zylinderblockes 4 axial hin-
und herbeweglich gelagert sind. Die Hubbewegung der Kolben 2 erfolgt durch den Eingriff
einer zu einer Antriebswelle 5 schräg verlaufenden ringförmigen Schwenkscheibe 6 in
Eingriffskammern 7, die jeweils an geschlossene Hohlräume 8 der Kolben 2 angrenzen.
Für den im wesentlichen spielfreien Gleiteingriff in jeder Schräglage der Schwenkscheibe
6 sind zwischen dieser und einer sphärisch gewölbten Innenwand 10 der Eingriffskammer
7 beidseitig Kugelsegmente bzw. kugelsegmentartige Gleitsteine 11 und 12 vorgesehen,
so dass die Schwenkscheibe 6 bei ihrem Umlauf zwischen ihnen gleitet. Die Antriebsübertragung
von der Antriebswelle 5 zu der ringförmigen Schwenkscheibe 6 erfolgt durch einen in
der Antriebswelle 5 befestigten Mitnehmerbolzen 13, dessen beispielsweise kugelförmiger
Kopf in eine Radialbohrung 16 der ringförmigen Schwenkscheibe 6 eingreift. Dabei ist
die Position des Mitnehmerkopfes 15 so gewellt, dass sein Mittelpunkt 17 mit demjenigen
der Kugelform der Kugelsegmente 11, 12 übereinstimmt. Außerdem liegt dieser Mittelpunkt
auf einer Kreislinie, die geometrischen Achsen der sieben Kolben miteinander verbindet.
Auf diese Weise ist die Totpunktposition der Kolben 2 exakt bestimmt und ein minimaler
schädlicher Raum gewährleistet.
[0005] Die Kopfform des freien Mitnehmerendes ermöglicht die Veränderung der Neigung der
ringförmigen Schwenkscheibe 6, indem der Mitnehmerkopf 15 einen Lagerkörper für die
die Hubweite der Kolben 2 verändernde Schwenkbewegung der Schwenkscheibe 6 bildet.
Weitere Vorraussetzung für ein Verschwenken der Scheibe 6 ist die Verschiebbarkeit
ihrer Lagerachse 20 in Richtung der Antriebswelle 5. Hierzu ist entsprechend Fig.
11 die Lagerachse 20 durch zwei gleichachsig beidseitig einer Schiebehülse 21 gelagerte
Lagerbolzen 22, 23 gebildet, die außerdem in radialen Bohrungen 24, 25 der ringförmigen
Schwenkscheibe 6 gelagert sind. Die Schiebehülse 21 hat hierzu vorzugsweise beidseitig
Lagerhülsen 26, 27, die den Ringraum 28 zwischen der Schiebehülse 21 und der ringförmigen
Schwenkscheibe 6 überbrücken. Die Begrenzung der Verschiebbarkeit der Lagerachse 20
und die maximale Schrägstellung der Schwenkscheibe 6 ergibt sich durch den Mitnehmerbolzen
13, indem dieser ein in der Schiebehülse 21 vorgesehenes Langloch 30 durchdringt,
so dass die Schiebehülse 21 an den Enden des Langloches 30 Anschläge findet. Die Kraft
für die Winkelverstellung der Schwenkscheibe 6 und damit für eine Regelung des Verdichters
ergibt sich aus der Summe der jeweils beidseitig der Kolben 2 gegeneinander wirkenden
Drücke, so dass diese Kraft vom Druck im Triebwerksraum 33 abhängig ist. Für die Regelung
dieses Druckes kann eine Strömungsverbindung mit einer äußeren Druckgasquelle vorgesehen
sein. Je höher der Druck an der Triebwerksraumseite der Kolben 2 bzw. im Triebwerksraum
33 relativ zum Druck auf der gegenüberliegenden Seite der Kolben 2 ist, umso kleiner
wird der Hub der Kolben 2 und damit die Förderleistung des Verdichters. Die Einstellung
der Position der Schiebehülse 21 und damit des Hubes der Kolben 2 bzw. die Förderleistung
des Verdichters erfolgt durch mindestens eine mit der Schiebehülse 21 zusammenwirkende
Feder 34, 35. Vorzugsweise ist die Schiebehülse 21 zwischen zwei Schraubendruckfedern
34, 35 eingeschlossen, die auf der Antriebshülle 5 angeordnet sind.
[0006] Nachteilig bei der bekannten Konstruktion ist, dass das beschriebene Kontaktprinzip
zwischen Mitnehmer und Schwenkscheibe ein ungleichförmiges Verformungsverhalten der
Schwenkscheiben-Laufseiten bewirkt, welches in der Folge zu einem entsprechend ungünstigen
Laufverhalten der Gleitsteine auf der Schwenkscheibe führt. Im Bereich der zylindrischen
Bohrung der Schwenkscheibe, in der sich das kugelförmige Ende des Mitnehmers abstützt,
kommt es durch die konstruktionsbedingt sehr kleine Restwandstärke zu einer starken
Verformung in diesem Bereich. Dadurch werden die Laufeigenschaften der Gleitsteine
auf der Schwenkscheibe entsprechend beeinträchtigt. Dieses Problem wurde bereits erkannt.
Zur Vermeidung sind zum Beispiel in der WO 02/38959 A1 unterschiedliche geometrische
Formgebungen zwischen Mitnehmer und zugeordneter Aufnahmebohrung vorgeschlagen worden.
[0007] Aus der FR 2 782 126 A1 ist ein weiteres Schwenkscheiben-Triebwerk bekannt, bei dem
ein Mitnehmer in eine Schwenkscheibe hineinragt. Gegenüber dem Stand der Technik nach
der DE 197 49 727 A1 ist die Schwenkscheibe allerdings auch in radialer Richtung angelenkt
und weist deshalb in radialer Richtung keine Verschieblichkeit auf. Der Vorteil dieser
Konstruktion liegt darin, dass das zugeordnete Gelenk die Kräfte flächig übertragen
kann mit der Folge, dass eine relativ kleine Bauweise möglich ist.
[0008] Zusammenfassend kann jedoch festgestellt werden, dass sämtlichen bekannten Konstruktionen
folgende Nachteile anhaften, und zwar aufgrund der Überlagerung mehrerer Funktionen:
- Übertragung des Antriebsmoments (durch Mitnehmer/Drehmomentstütze), sowie
- Abstützung der Schwenkscheibe so, dass der obere Totpunkt der Kolben unverändert bleibt.
[0009] Dies führt zu folgendem Verhalten:
- Durch beide Einflüsse wird der in der Regel kugelförmige Kopf des Mitnehmers an zwei
Bereichen erheblicher Flächenpressung unterworfen;
- Diese Flächenpressung tritt auch an den entsprechenden Stellen der Schwenkscheibe
auf;
- Durch die erwähnten Flächenpressungen kommt es leicht zu Verformungen, die sich aufgrund
der Gegebenheiten unkontrolliert gegenseitig beeinflussen können.
[0010] Die bekannte Mitnehmer/Drehmomentstütze wird sowohl durch das Drehmoment beaufschlagt
als auch durch die Abstützkraft der Schwenkscheibe als Reaktion auf resultierende
Gaskräfte. Beide Kraft- und Biegemomentverläufe weisen ihr Maximum im Bereich der
Aufnahme an der Antriebswelle auf. Dementsprechend stark muß die Antriebswelle dimensioniert
sein. Gleiches gilt natürlich auch für die Dimensionierung sowohl des Mitnehmers als
auch der Schwenkscheibe, insbesondere im Bereich der Aufnahmebohrung für den Mitnehmer.
Die stärkere Dimensionierung führt natürlich zwangsläufig zu entsprechend höheren
Massen und damit Trägheitsmomenten. Diese können das Regelverhalten ungünstig beeinflussen
und müssen kompensiert werden. Die stärkere Dimensionierung hat auch zur Folge, dass
die den Kolben zugeordneten Gelenkanordnungen größer dimensioniert sind bzw. größer
dimensioniert werden müssen. Dies gilt sowohl für die Gleitsteine als auch für die
Kolben selbst.
[0011] Um hier Abhilfe zu schaffen, müssen Maßnahmen zur Reduzierung der einwirkenden Kräfte
getroffen werden.
[0012] Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Verdichter
der eingangs genannten Art zu schaffen, der ohne Einschränkung der Funktionssicherheit
leichter gebaut werden kann.
[0013] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches
1 gelöst. Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt also darin, dass die beim Stand
der Technik vorhandene Funktionsüberlagerung, nämlich
- Gaskraftabstützung und
- Drehmomentübertragung
im Bereich zwischen Schwenkscheibe und Antriebswelle vermieden bzw. entkoppelt wird.
Durch diese Entkoppelung werden die einzelnen Bauteile zur Übertragung der vorgenannten
Kräfte und Momente entlastet und können entsprechend kleiner dimensioniert werden.
Insbesondere können auch Toleranzspiele zwischen den einzelnen Bauteilen exakter eingestellt
und überhöhte Flächenpressungen vermieden werden. Die axiale Abstützung der Kolben
einerseits und die Übertragung von Drehmomenten von der Antriebswelle auf die Schwenkscheibe
andererseits wird also erfindungsgemäß unterschiedlichen Bauteilen zugeordnet.
[0014] Es hat sich als sinnvoll erwiesen, das Drehmoment über das Kippgelenk zwischen Schwenkscheibe
und Antriebswelle zu übertragen, zumal in der Regel zwei Bolzengelenke dafür vorhanden
sind. Das Spiel dieser Bolzenlagerung ist exakt einstellbar. Druckpunkte können vermieden
werden. Überlagerung von Umfangsund Axialkräften im Bereich zwischen Stützelement
und Schwenkscheibe werden erfindungsgemäß vermieden.
[0015] Bevorzugte Ausführungsformen und Konstruktionsdetails der erfindungsgemäßen Lösung
sind in den Unteransprüchen beschrieben.
[0016] Nachstehend werden konkrete Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Konstruktion
anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in:
- Fig. 1
- eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters im schematischen Längsschnitt;
- Fig. 2 bis 5
- verschiedene Ausführungsformen der gelenkigen Verbindung zwischen Antriebswelle und
Schwenkscheibe unter gleichzeitiger Darstellung der axialen Abstützung der Schwenkscheibe
gegenüber der Antriebswelle, jeweils im schematischen Querschnitt;
- Fig. 6 und 7
- zwei unterschiedliche Ausführungsformen eines Axialkraft-Übertragungselements zwischen
Schwenkscheibe und Antriebswelle im Längsschnitt bzw. in Seitenansicht;
- Fig. 8
- zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgebildeten Verdichters im schematischen
Längsschnitt; und
- Fig. 9
- ein weiteres Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäß ausgebildeten Verdichters
im schematischen Längsschnitt.
[0017] Der in Figur 1 im schematischen Längsschnitt dargestellte Verdichter 100 umfaßt einen
Zylinderblock 101, ein einen Triebwerksraum 103 begrenzendes Gehäuse 102 sowie eine
Antriebswelle 104, die über einen Schwenkscheiben-Mechanismus 105 innerhalb des Triebwerksraums
103 mehrere, insbesondere sieben gleichmäßig über den Umfang um die Antriebswelle
104 herum angeordnete Axialkolben 106 antreibt, die innerhalb des Zylinderblocks 101
axial verschieblich gelagert sind.
[0018] Der Schwenkscheiben-Mechanismus 105 umfaßt eine ringförmige Schwenkscheibe 107, die
sowohl mit einer auf der Antriebswelle 104 axial verschieblich gelagerten Schiebehülse
108 als auch mit einem im Abstand von der Antriebswelle 104 mit dieser mitdrehend
angeordneten Stützelement 109 gelenkig verbunden ist, wobei die Kolben 106 jeweils
eine Gelenkanordnung 110 aufweisen, an der die ringförmige Schwenkscheibe 107 in Gleiteingriff
steht. Die Gelenkanordnung 110 ist entsprechend der gemäß Stand der Technik ausgebildet
und umfaßt ebenfalls zwei halbsphärische Gleitsteine 111, 112.
[0019] Die Schiebehülse 108 ist ebenfalls wie beim Stand der Technik ausgebildet und durch
Schraubendruckfedern 113 axial vorgespannt.
[0020] Das Stützelement 109 ist bei der dargestellten Ausführungsform als Kugelkopf ausgebildet.
Dieser befindet sich am freien Ende eines stiftartigen Kraftübertragungselements 114.
Das Stützelement 109 greift in eine an der ringförmigen Schwenkscheibe 107, nämlich
am Ringelement derselben ausgebildete Langlochbohrung 115 ein, dessen Bohrungsachse
sich radial und dessen längere Querschnittsachse sich in Umfangsrichtung erstreckt.
Damit ist gewährleistet, dass das Stützelement 109 im wesentlichen nur zur axialen
Abstützung der Kolben 106 bzw. zur Gaskraftabstützung dient. Die entsprechenden Kräfte
werden über das Stützelement und dem zugeordneten Kraftübertragungsbolzen 114 auf
die Antriebswelle 104 übertragen. Die Drehmomentübertragung zwischen Antriebswelle
104 und Schwenkscheibe 107 erfolgt ausschließlich über eine dazwischen angeordnete
Gelenkverbindung 116 (siehe Figuren 2 bis 5). Das Stützelement 109 kann statt kugel-
auch zylinder- oder tonnenförmig ausgebildet sein. In den beiden letztgenannten Fällen
erstreckt sich die Längsachse des Stützelements senkrecht zum stiftartigen Kraftübertragungselement
114. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die axiale Abstützung über einen
Linienkontakt zwischen Stützelement und der entsprechenden Radialbohrung in der Schwenkscheibe
107 erfolgt.
[0021] Aufgrund der Entkoppelung von Drehmoment-Übertragung und Gaskraftabstützung ist es
möglich, die Schwenkscheibe relativ klein zu dimensionieren und entsprechend leicht
zu bauen, ohne dass Deformationen auftreten. Auch ist es einfacher, den Kraftübertragungsmechanismus
spielfrei zu gestalten mit der Folge, dass der Verdichter geräuschärmer arbeitet.
[0022] Die Schwenk-Gelenkverbindung 116 zwischen Antriebswelle 104 und Schwenkscheibe 107
kann unterschiedlich ausgebildet sein, wie die Figuren 2 bis 5 erkennen lassen. Diese
Figuren lassen darüber hinaus erkennen, dass das Stützelement 109 innerhalb der Langlochbohrung
115 in Umfangs- bzw. Rotationsrichtung ausreichend Spiel hat, so dass in keinem Fall
Kräfte infolge des Antriebsmoments wirksam werden. Durch das Stützelement werden lediglich
axiale Gaskräfte aufgenommen und übertragen.
[0023] Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 erfolgt die Drehmomentübertragung zwischen Antriebswelle
104 und ringförmiger Schwenkscheibe 107 über zwei sich relativ zur Antriebswelle 104
diametral erstreckende Bolzen, die zwischen Schiebehülse 108 und Schwenkscheibe 107
wirksam sind. Die Schiebehülse selbst ist über eine Passfederanordnung 117 drehfest
mit der Antriebswelle 104 verbunden. Die ringförmige Schwenkscheibe 107 ist um die
durch die erwähnten Lagerbolzen 118 definierte Achse verschwenkbar. Das stiftartige
Kraftübertragungselement 114 erstreckt sich durch die Schiebehülse 108 mit Spiel.
[0024] Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 erfolgt die Verdrehsicherung zwischen Schiebehülse
108 und Antriebswelle 104 durch das stiftartige Kraftübertragungselement 114. Im übrigen
deckt sich die Konstruktion gemäß Fig. 3 mit derjenigen gemäß Fig. 2.
[0025] Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 entspricht im wesentlichen der gemäß Fig. 3; denn
auch bei der Ausführungsform nach Fig. 4 erfolgt die Verdrehsicherung zwischen Antriebswelle
104 und Schiebehülse 108 durch den Kraftübertragungsstift 114. Die Koppelung erfolgt
bei der Ausführungsform nach Fig. 4 lediglich an dem dem kugelförmigen Stützelement
109 gegenüberliegenden Ende des Kraftübertragungsstiftes 114.
[0026] Fig. 5 zeigt eine weitere Lösung der Verbindung zwischen Antriebswelle 104 und ringförmiger
Schwenkscheibe 107, und zwar ohne Zwischenschaltung von Gelenkbolzen 118. Diese werden
bei der Ausführungsform nach Fig. 5 durch entsprechende Radialzapfen 119 der Schiebehülse
108 ersetzt. Diese Radialzapfen 119 definieren ein Schwenklager für die ringförmige
Schwenkscheibe 107 um eine durch die Radialzapfen 119 definierte Querachse 120. Im
übrigen entspricht die Konstruktion gemäß Fig. 5 derjenigen gemäß Fig. 2.
[0027] Die Figuren 6 und 7 zeigen zwei unterschiedliche Ausführungsformen für die Verbindung
zwischen einem kugelförmigen Stützelement 109 und einem stiftartigen Kraftübertragungselement
114. Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist das kugelförmige Stützelement 109 an
einem Ende eines hülsenartigen Kraftübertragungselements 114 angeordnet, insbesondere
angeschweißt (vorzugsweise Reibschweißverbindung).
[0028] Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 weist das stiftartige Kraftübertragungselement
114 noch einen Ringabsatz 121 auf, der als Anschlag für die Einbringung in eine in
der Antriebswelle 104 ausgebildete Aufnahmebohrung dient. Das stiftartige Kraftübertragungselement
114 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 1 so angeordnet, dass es schräg von der
Antriebswelle 104 wegragt, und zwar derart, dass bei einer mittleren Neigungsposition
der ringförmigen Schwenkscheibe 107 die Längsachse des stiftartigen Kraftübertragungselements
114 radial zur ringförmigen Schwenkscheibe 107 gerichtet ist.
[0029] Der erwähnte Anschlag 121 stellt im übrigen auch sicher, dass ohne zusätzliche Einstellmaßnahmen
bei der Montage des Verdichters der Mittelpunkt 122 des kugelförmigen Stützelements
109 mit dem Mittelpunkt der jedem Kolben zugeordneten Gelenkanordnung 110 zusammenfällt.
Diese Einbaulage wird bevorzugt; allerdings kann es auch vorteilhaft sein, einen geringen
"offset" von bis zu etwa 1/10 mm zwischen der Kreislinie, auf der der Mittelpunkt des
Stützelements 109 einerseits und der Kreislinie, auf der die Mittelpunkte der Kolben-Gelenkanordnungen
110 liegen, andererseits vorgesehen sein, um den Schadraum je nach Schwenkwinkel geringfügig
zu variieren. Vorzugsweise liegt der Mittelpunkt 122 des Stützelements 109 auf einer
Kreislinie, die radial geringfügig außerhalb der Kreislinie erstreckt, auf der die
Mittelpunkte der Kolben-Gelenkanordnung 110 liegen. Diese Ausführungsform hat den
Vorteil, dass zu keinem Zeitpunkt Kippmomente an der Schwenkscheibe angreifen, die
die Schwenkscheibe in eine andere, nicht vorgesehene Richtung kippen.
[0030] An dieser Stelle sei auch nochmals erwähnt, dass es denkbar ist, zwei sog. Gaskraftstützen
bzw. Stützelemente 109 vorzusehen, die jeweils zur Abstützung in axial entgegengesetzter
Richtung dienen. Damit kann eine sog. Doppelpassung mit dem Problem der Überbestimmung
vermieden werden. Die beiden Stützelemente können auch asymmetrisch angeordnet sein.
[0031] Im Falle einer einzigen Gaskraftstütze könnte diese die Schwenkscheibe kurz vor der
oberen Totpunktlage stützen, da bei dieser Lage die Maximalkraft aufgrund Ventilöffnung
vorliegt. Bei einer solchen Variante muß jedoch beachtet werden, dass das Stützgelenk
projiziert mit seinem Mittelpunkt weiterhin mit dem Mittelpunkt der Kolben-Gelenkanordnung
110 zusammenfällt. Zu beachten ist außerdem, dass bei Anordnung des Gelenks vor der
Totpunktlage die Schwenkscheibe an ihrer Hauptlastseite (Druck) etwas dünnwandiger
ist als an der gegenüberliegenden Lastseite (Zug).
[0032] Fig. 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verdichters,
bei dem Teile, die bereits anhand der Fig. 1 beschrieben sind, mit denselben Bezugsziffern
wie in Fig. 1 gekennzeichnet sind.
[0033] Der Schwenkscheiben-Mechanismus 105 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8
identisch. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 unterscheidet sich von demjenigen
gemäß Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, dass der Zylinderblock 101 sich in den Triebwerksraum
103 konisch hineinerstreckt, wodurch eine verlängerte Führung der Kolben 106 erreicht
wird. Der Konus 123 ist so ausgebildet, dass er sich in den Ringraum 124 zwischen
Schiebehülse 108 und ringförmiger Schwenkscheibe 107 hineinerstreckt. Dadurch lässt
sich der Verdichter hinsichtlich seiner Baulänge zusätzlich reduzieren.
[0034] Bei der Ausführungsform nach Fig. 9 ist das Stützelement 109 am freien Ende eines
L-förmigen Kraftübertragungselements 114 angeordnet, und zwar am freien Ende des kürzeren,
sich schräg radial nach außen erstreckenden Schenkels 125. Der längere Schenkel 126
erstreckt sich etwa parallel zur Antriebswelle 104 und ist axial an einer mit der
Antriebswelle 104 drehfest verbundenen Stützscheibe 127 abgestützt. Die Stützscheibe
127 wiederum ist über ein sich um die Antriebswelle 104 herum erstreckendes Nadellager
128 am Gehäuse 102 abgestützt.
[0035] Diese Konstruktion hat den Vorteil, dass in der Antriebswelle 104 eine Lochleibung
für das stiftartige Kraftübertragungselement 114 vermieden werden kann. Dementsprechend
kann der Durchmesser der Antriebswelle 104 stark reduziert werden.
[0036] Fig. 9 macht auch deutlich, dass die sog. Gaskraftstütze alternativ auch von außen
anstatt von innen in die Schwenkscheibe eingreifen könnte, wobei in diesem Fall die
Kolbenverdrehsicherung nicht an der Innenseite des Triebwerksgehäuses 102, sondern
nach innen zur Antriebswelle hin verlagert wäre.
[0037] Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik
neu sind.
Bezugszeichen
[0038]
- 100
- Verdichter
- 101
- Zylinderblock
- 102
- Gehäuse
- 103
- Triebwerksraum
- 104
- Antriebswelle
- 105
- Schwenkscheiben-Mechanismu
- 106
- Kolben
- 107
- Schwenkscheibe (ringförmig)
- 108
- Schiebehülse
- 109
- Stützelement
- 110
- Gelenkanordnung
- 111
- Gleitstein
- 112
- Gleitstein
- 113
- Schraubendruckfeder
- 114
- Kraftübertragungselement (stiftartig)
- 115
- Langlochbohrung
- 116
- Gelenkverbindung
- 117
- Paßfederanordnung
- 118
- Lagerbolzen
- 119
- Radialzapfen
- 120
- Querachse
- 121
- Ringabsatz bzw. -anschlag
- 122
- Mittelpunkt des Stützelements
- 123
- Konus
- 124
- Ringraum
- 125
- Schenkel
- 126
- Schenkel
- 127
- Stützscheibe
- 128
- Nadellager
1. Axialkolbenverdichter (100), insbesondere CO2-Verdichter für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, mit einer in ihrer Neigung zu einer Antriebswelle
(104) verstellbaren, von der Antriebswelle (104) drehangetriebenen, insbesondere ringförmigen
Schwenkscheibe (107), wobei diese sowohl mit einer auf der Antriebswelle (104) axial
verschieblich gelagerten Schiebehülse (108) als auch mit wenigstens einem im Abstand
von der Antriebswelle (104) mit dieser mitdrehend angeordneten Stützelement (109)
gelenkig verbunden ist, wobei die Kolben (106) jeweils eine Gelenkanordnung (110)
aufweisen, an der die Schwenkscheibe (107) in Gleiteingriff steht,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gelenkverbindung (116) zwischen Antriebswelle (104) und Schwenkscheibe (107) im
wesentlichen nur zur Drehmomentübertragung und das Stützelement (109) im wesentlichen
nur axialen Abstützung der Kolben (106) bzw. Gaskraftabstützung dienen.
2. Verdichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stützelement (109) kugel-, zylinder- oder tonnenförmig ausgebildet und über ein
insbesondere stiftartiges Kraftübertragungselement (114) mit der Antriebswelle (104)
verbunden ist.
3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei einer ringförmigen Schwenkscheibe (107) das Kraftübertragungselement (114) ein
Bolzen ist, der schräg von der Antriebswelle (104) wegragt, so dass
bei einer mittleren Neigungsposition der Schwenkscheibe (107) die Bolzenachse radial
zur Schwenkscheibe (107) gerichtet ist.
4. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stützelement (109) am freien Ende eines L-förmigen Kraftübertragungselements (114)
angeordnet ist, dessen eine Schenkel (126) sich etwa parallel zur Antriebswelle (104)
erstreckt und axial an einer mit der Antriebswelle (104) drehfest verbundenen Stützscheibe
(127) od. dgl. Radialvorsprung abgestützt ist.
5. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Schwenkscheibe (107) eine einen Eingriffsraum für das Stützelement (109) definierende
Langlochbohrung (115) aufweist, dessen Bohrungslängsachse sich radial und dessen längere
Querschnittsachse sich in Umfangsrichtung erstreckt.
6. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Mittelpunkt (122) des Stützelements (109) auf einer Kreislinie liegt, die sich
entweder mit der Kreislinie, auf der die Mittelpunkte der Kolben-Gelenkanordnungen
(110) liegen, deckt oder sich radial geringfügig außerhalb dieser letztgenannten Kreislinie
erstreckt.
7. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwei Stützelemente (109) vorgesehen sind, und diese jeweils zur Abstützung in axial
entgegengesetzter Richtung dienen.