[0001] Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenverdichter, insbesondere CO
2-Verdichter für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen, mit einer in ihrer Neigung zu einer Antriebswelle
verstellbaren, von der Antriebswelle drehangetriebenen, insbesondere ringförmigen
Schwenkscheibe, wobei diese mit einem längs der Antriebswelle axial verschieblich
gelagerten Schwenklager verbunden und an einem im Abstand von der Antriebswelle mit
dieser mitdrehend angeordneten Stützelement abgestützt ist, wobei die Kolben jeweils
eine Gelenkanordnung aufweisen, an der die Schwenkscheibe in Gleiteingriff steht.
[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 bestimmten 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 entfernt liegenden 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. Ganz ähnlich verhält es sich bei der Konstruktion nach der
EP 1 172 557 A2. Auch dort treten die vorgenannten Nachteile auf, insbesondere auch
der Nachteil eines notwendigen Lagerspiels zwischen Mitnehmer und zugeordneter Aufnahmebohrung.
Dieses Lagerspiel ist erforderlich, um eine Überbestimmung oder Doppelpassung zu vermeiden.
Dementsprechend kann ein solcher Verdichter auch nicht drehrichtungsunabhängig betrieben
werden. Er weist eine Vorzugsdrehrichtung auf. Andernfalls würde das erwähnte Lagerspiel
zu unangenehmen Betriebsgeräuschen führen. Außerdem würde dadurch der Verschleiß erheblich
gefördert werden mit der Folge einer entsprechend verkürzten Lebensdauer des Verdichters.
Problematisch ist bei den vorgenannten Konstruktionen auch noch, dass die Abstützung
der Gaskraft jeweils abhängig ist vom Kipp- bzw. Schwenkwinkel der Schwenkscheibe.
Des weiteren ist problematisch, dass die Abstützung des Mitnehmers von der Antriebswelle
deutlich geringer beabstandet ist als der Kreis, auf dem die Mittelachse der Kolben
liegt. Dies führt zu einem nicht-linearen Verlauf der Regelcharakteristik, und zwar
mit Maxima oder Wendepunkten.
[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. Sog. "Schadräume" werden verhindert. Eine
bevorzugte Ausführungsform gemäß der DE 197 49 727 A1 soll nunmehr anhand der Fig.
18 und 19 näher beschrieben werden. Ein Axialkolbenverdichter 1 gemäß Fig. 18 weist
beispielsweise sieben Kolben 2 auf, die in Umfangsrichtung in gleichem Winkelabstand
voneinander angeordnet und in Zylinderbohrungen 3 eines Zylinderblocks 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 gewählt, dass sein Mittelpunkt 17 mit demjenigen
der Kugelform der Kugelsegmente 11, 12 übereinstimmt. Außerdem liegt dieser Mittelpunkt
auf einer Kreislinie, die 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 Voraussetzung für ein Verschwenken der Scheibe 6 ist die Verschiebbarkeit
einer Lagerachse 20 in Richtung der Antriebswelle 5. Hierzu ist entsprechend Fig.
19 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
Schwenkachse 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 Verdichter
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, um so kleiner
wird der Coup 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 Antriebswelle 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.
[0007] 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. Insbesondere versucht man, diesem Problem mit
stärkerer Dimensionierung (größere Wandstärken) zu begegnen.
[0008] 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 das Kippgelenk der Schwenkscheibe allerdings zur Antriebswelle
hin verlagert. Damit soll ein vorteilhafteres Kräfteverhältnis erhalten werden. Ein
weiterer Vorteil dieser Konstruktion liegt darin, dass das zugeordnete Gelenk Kräfte
flächig übertragen kann mit der Folge, dass eine vergleichsweise kleine Bauweise möglich
ist.
[0009] Zusammenfassend kann jedoch festgestellt werden, dass sämtlichen bekannten Konstruktionen
der Nachteil anhaftet, dass hohe Axial- und Mitnehmerkräfte auf engstem Raum wirksam
sind.
[0010] Dies führt zu folgendem Verhalten:
- Durch den Einfluß der vorerwähnten Kräfte wird der in der Regel kugelförmige Kopf
des Mitnehmers (DE 197 49 727 A1) 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 je
nach Betriebsbedingungen unkontrolliert gegenseitig beeinflussen können.
[0011] 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
Gleitsteinaufnahme in den Kolben und die Kolben selbst.
[0012] Da bei regelbaren Axialkolbenverdichtern nach dem dargestellten Prinzip der Kolbenanlenkung
mittels halbkugelförmiger oder kugelsegmentförmiger Gleitsteine die äußeren Kugelflächen
eine Kugel- oder im Schnitte eine Kreisform ergeben müssen, ergibt sich die Größe
der Planfläche der kugelsegmentförmigen Gleitsteine aus der Dicke des Schwenkringes
und der Größe der gewählten Kugelgelenke (Kugeldurchmesser). Die erforderliche Größe
der Planfläche der kugelsegmentförmigen Gleitsteine wird in der Auslegung durch das
Produkt (p x v) errechnet, d.h. aus dem Produkt aus der Flächenpressung infolge Gaskraft
und der Reibgeschwindigkeit infolge Verdichterdrehzahl.
[0013] Aufgrund der definierten Planfläche (aus p x v errechnet) ergibt sich dadurch der
Kugeldurchmesser des Gelenkes bzw. der Gelenkanordnung. Im Resultat wird der Kugeldurchmesser
überdurchschnittlich groß sein, was zu einem entsprechend langen Kolben, insbesondere
im Bereich der sog. Kolbenbrücke bzw. des Kolbenfußes führt.
[0014] Durch den großen Kolben treten entsprechende Massenkräfte auf, die das Regelverhalten
ungünstig beeinflussen oder durch entsprechende Maßnahmen (z.B. durch stärkere Dimensionierung
der Schwenkscheibe) kompensiert werden müssen.
[0015] Vergleichsweise große Kolben und große Gleitsteine wirken sich auch negativ auf die
Wandstärke im Brücken- bzw. Fußbereich der Kolben aus, da vergleichsweise große Biegemomente
wirken. Erhöhte Wandstärken wiederum verursachen größere Kolbenmassen.
[0016] Um hier Abhilfe zu schaffen, müssen Maßnahmen zur Reduzierung der einwirkenden Kräfte
getroffen werden.
[0017] 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.
[0018] Insbesondere ist es auch Aufgabe, einen Verdichter zu schaffen, der einen Schwenkscheibenmechanismus
aufweist, mit dem axial wirkende Gaskräfte auf Höhe der Krafteinleitung abgestützt
werden können mit der Folge einer entsprechend vorteilhaften Regelcharakteristik.
Konkret soll erreicht werden, dass der axiale Abstützpunkt auf oder in der Nähe des
Teilkreises der Kolbenachsen liegt.
[0019] Die Abstützung der Schwenkscheibe in axialer Richtung soll des weiteren derart sein,
dass sie im wesentlichen stets an der gleichen Stelle erfolgt, d.h. sich zumindest
nicht wesentlich verlagert, wenn die Schwenkscheibe ihre Neigung ändert.
[0020] Die Konstruktion soll auch keinen limitierenden (insbesondere auch geometrischen)
Einfluß auf die Dimensionierung der Schwenkscheibe haben. Dies gilt insbesondere bei
Ausbildung der Schwenkscheibe als Schwenkring.
[0021] Unwuchten sollen sich auf einem Minimum befinden. Dementsprechend soll es möglich
sein, den Bauteilschwerpunkt in den Schwenk- bzw. Kipppunkt zu legen.
[0022] Auch soll die Konstruktion derart sein, dass verschleißintensiver Punktkontakt bei
der Abstützung der Schwenkscheibe entsteht. Dementsprechend sollen Flächenpressungen
auf ein Minimum reduziert sein, wodurch sich auch Reibung und Hysterese beim Kippen
der Schwenkscheibe auf ein Minimum reduzieren lassen.
[0023] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruches
1 gelöst.
[0024] Ein wesentlicher Kern der vorliegenden Erfindung liegt also darin, dass die axiale
Abstützung der Kolben bzw. Gaskräfte außerhalb der zwischen Kolben und Schwenkscheibe
angeordneten Gelenkanordnung wirksam ist. Konkret weist die Schwenkscheibe zu diesem
Zweck vorzugsweise einen die zwischen Kolben und Schwenkscheibe wirksame Gelenkanordnung
übergreifenden, am Stützelement anliegenden Stützbogen auf. Die axiale Abstützung
der Schwenkscheibe erfolgt außerhalb der Gelenkanordnung, d.h. außerhalb des Wirkbereiches
der vorgenannten Gleitsteine. Der Stützbogen hat den Vorteil, dass er den Kolbenfuß
von einer Seite, nämlich von radial innen her übergreift bzw. umfaßt, und zwar in
jeder Schwenklage der Schwenkscheibe kollisionsfrei. Eine bautechnische Zwängung für
die axiale Abstützung im Bereich zwischen den Gleitsteinen, so wie dies beim Stand
der Technik der Fall ist, wird durch die erfindungsgemäße Konstruktion wirkungsvoll
vermieden.
[0025] Zu dem Schwenklager der Schwenkscheibe sei noch erwähnt, dass dieses entweder einen
sich durch eine Langlochbohrung der Antriebswelle hindurcherstreckenden Gelenkbolzen
oder zwei sich relativ zur Antriebswelle diametral erstreckende Lagerbolzen umfaßt,
die mit ihren antriebswellenseitigen Enden jeweils mit einem längs der Antriebswelle
axial verschieblich gelagerten Schiebekörper verbunden sind. Der Schiebekörper kann
als Schiebehülse oder bei einer hohlen Antriebswelle als innerhalb derselben axial
verschieblich gelagerter Schiebezapfen ausgebildet sein. Über dieses Schwenklager
folgt die Drehmomentübertragung von der Antriebswelle auf die Schwenkscheibe. Die
axiale Abstützung der Schwenkscheibe bzw. Gaskraftabstützung erfolgt im wesentlichen
nur über den Stützbogen in Zusammenwirkung mit einem mit der Antriebswelle mitdrehenden
Stützelement, wobei die axiale Abstützung in der Regel zusätzlich noch durch eine
oder mehrere Federn unterstützt wird, die entsprechend dem Stand der Technik an der
Antriebswelle zentriert ist bzw. sind (Stellfeder/Rückstellfeder). Bei der Ausführungsform
mit einer Hohlwelle und einem Schiebezapfen weist die Welle ebenfalls zwei gegenüberliegende
Langlöcher auf, durch die hindurch sich die beiden Lagerbolzen hindurcherstrecken.
Die beiden Enden der vorgenannten Langlöcher stellen zugleich Anschläge für die maximale
axiale Verschiebung der Lagerbolzen dar.
[0026] Die Stützfläche des Stützbogens erstreckt sich vorzugsweise etwa konzentrisch zum
Mittelpunkt der zwischen Kolben und Schwenkscheibe wirksamen Gelenkanordnung bzw.
konzentrisch zu den sphärischen Flächen der die Gelenkanordnung zwischen Kolben und
Schwenkscheibe definierenden Gelenksteine.
[0027] Wie bereits erwähnt, erstreckt sich der Stützbogen über die freie Stirnseite des
Kolbenfußes bei entsprechender Gestaltung der Kolben und Anbindung derselben an eine
Schwenkscheibe bzw. an einen Schwenkring.
[0028] Gemäß einer ersten Alternative gemäß Anspruch 5 dient das Schwenklager der Schwenkscheibe
im wesentlichen nur zur Drehmomentübertragung und das Stützelement im wesentlichen
nur zur axialen Abstützung der Kolben bzw. Gaskraftabstützung.
[0029] Die beim Stand der Technik vorhandene Funktionsüberlagerung, nämlich
- Gaskraftabstützung, und
- Drehmomentübertragung
im Bereich zwischen Schwenkscheibe und Antriebswelle wird damit vermieden bzw. entkoppelt.
Durch diese Entkoppelung werden die einzelnen Bauteile zur Übertragung der vorgenannten
Kräfte und Momente entlastet und können dementsprechend 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.
[0030] Der Stützbogen kann aber nach einer zweiten Alternative auch innerhalb einer Vertiefung
am Stützelement angreifen, derart, dass zusätzlich eine seitliche Führung gewährleistet
ist. In diesem Fall dient das Stützelement zugleich zur Übertragung von Drehmomenten.
Diese Konstruktion wird alternativ zu der vorgenannten Grundidee als unabhängige Erfindung
beansprucht, wonach die Drehmomentübertragung und axiale Abstützung der Kolben voneinander
entkoppelt sind. Es ist also auch denkbar, auf diese Entkoppelung zu verzichten und
einen Stützbogen der vorgenannten Art vorzusehen, der sowohl für die Drehmomentübertragung
als auch axiale Abstützung geeignet ist.
[0031] Der Stützbogen ist vorzugsweise einstückig mit der Schwenkscheibe ausgebildet. Er
kann jedoch auch als gesondertes Bauteil mit dieser fest verbunden werden, entweder
durch Verschweißen, Verkleben oder Verschrauben.
[0032] In der Regel ist die Stützfläche des Stützelements ebenflächig ausgebildet. Eine
bogenförmige Ausbildung ist jedoch ebenso gut denkbar, vor allem wenn es gilt, eine
durch die Neigung der Schwenkscheibe bedingte Verlagerung des oberen Totpunktes der
Kolben zu kompensieren.
[0033] Die Stützfläche des Stützelements kann bei einer bevorzugten Ausführungsform durch
ein innerhalb desselben schwenkbar gelagertes Kugel- oder Zylinderstift-Segmente definiert
sein, wobei an der Flachseite dieses Elements dann der Stützbogen anliegt. Dementsprechend
ist die Stützfläche des Stützbogens dann ebenfalls flach ausgebildet. Bei Veränderung
der Neigung der Schwenkscheibe erfolgt dann sowohl eine Relativbewegung zwischen Stützbogen
und Kugel- bzw. Zylinderstift-Segment und ein Verkippen dieses Elements innerhalb
des Stützelements.
[0034] Der Vorteil dieser Konstruktion ist, dass in jedem Fall eine flächige Abstützung
gewährleistet ist mit entsprechend geringer Flächenpressung. Der Vorteil ist korrekt
dargestellt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, dass sich die Position
des Gelenkes nicht ändert. D.h., für alle Kippwinkel könnte die Konzentrizität von
Gleitsteinanordnung und Zylinderstiftsegment gewährleistet sein. Die Bedeutung liegt
dabei in der Abstützung der Kolbenkräfte möglichst nah am Kraftangriffspunkt, und
der konstanten Lage der Abstützung. Es entsteht kein größeres Moment durch die Positionsänderung.
[0035] Da jedoch der vorgenannte Stützbogen bei bogenförmiger Stützfläche einen relativ
großen Durchmesser aufweist, ist auch bei dieser Konstruktion eine nahezu flächige
Abstützung gegeben. Rein theoretisch erfolgt die Abstützung längs einer Linie. Praktisch
verbreitet sich unter Druck diese Linie bei einem schmalen Streifen mit der Folge,
dass die spezifische Flächenpressung relativ gering ist.
[0036] Der Stützbogen kann an der Stützfläche des Stützelements durch einen Haltestift oder
Haltebügel in Anlage gehalten sein. Damit wird ein Abheben des Stützbogens von der
Stützfläche des Stützelements wirksam verhindert.
[0037] Vorzugsweise wird noch ein sog. "offset" der Abstützung von Stützbogen am Stützelement
gegenüber der durch die zwischen Kolben und Schwenkscheibe wirksamen Gelenkanordnung
definierten Längsachse bzw. Kolbenlängsachse, an der sich bei Veränderung der Neigung
der Schwenkscheibe von maximal auf minimal bzw. umgekehrt einstellt, vorab zumindest
teilweise entgegengesetzt eingestellt. Man kann auf diese Art und Weise den bevorzugten
"Nullpunkt" für das Regelverhalten des Verdichters bestimmen.
[0038] Nachstehend werden bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Konstruktion
anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigt in:
- Fig. 1
- eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwenkscheiben-Mechanismus für
einen Axialkolbenverdichter für Fahrzeug-Klimaanlagen in schematischer Perspektivansicht,
wobei die Schwenkscheibe sich in einer Stellung für einen maximalen Kolbenhub befindet;
- Fig. 2
- den Mechanismus gemäß Fig. 1 in schematischer Seitenansicht;
- Fig. 3
- den Mechanismus gemäß den Fig. 1 und 2 in schematischer Perspektivansicht, wobei sich
die Schwenkscheibe in einer Kolben-Minimalhub-Stellung befindet;
- Fig. 4
- den Mechanismus gemäß Fig. 3 in Seitenansicht;
- Fig. 5
- den Schwenkscheiben-Mechanismus in einer Stellung entsprechend den Fig. 1 und 2, teilweise
in Seitenansicht, teilweise im Schnitt;
- Fig. 6
- den Schwenkscheiben-Mechanismus entsprechend Fig. 5 in Seitenansicht;
- Fig. 7
- den Schwenkscheiben-Mechanismus entsprechend den Fig. 3 und 4, teilweise in Seitenansicht,
teilweise im Schnitt;
- Fig. 8
- den Schwenkscheiben-Mechanismus gemäß Fig. 7 in Seitenansicht;
- Fig. 9
- den Schwenkscheiben-Mechanismus in Seitenansicht, wobei sich die Schwenkscheibe in
einer Zwischenstellung zwischen minimalem und maximalem Kolbenhub befindet und unter
Darstellung der Zuordnung eines Axialkolbens;
- Fig. 10
- das der Schwenkscheibe zugeordnete Stützelement in Draufsicht;
- Fig. 11a
- die zeichnerische Darstellung der Verschiebung der Abstützung der Schwenkscheibe auf
einem mit der Antriebsachse mitdrehenden Stützelement, bedingt durch die Änderung
der Neigung der Schwenkscheibe aus einer Stellung für einen maximalen Kolbenhub in
eine Stellung für einen minimalen Kolbenhub bzw. umgekehrt;
- Fig. 11b
- die Darstellung der Änderung des oberen Totpunktes bei Änderung der Neigung der Schwenkscheibe
aus einer Stellung für maximalen Kolbenhub in eine Stellung für minimalen Kolbenhub
bzw. umgekehrt;
- Fig. 11c
- ein bevorzugter Konturverlauf des Stützbereiches auf dem Schwenkscheiben-Stützelement;
- Fig. 12
- Gaskraftverlauf über den Drehwinkel der Antriebswelle;
- Fig. 13
- ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel für die Abstützung der Schwenkscheibe an einem
mit der Antriebswelle mitdrehenden Stützelement im Schnitt;
- Fig. 14
- eine dritte Ausführungsform eines Schwenkscheiben-Mechanismus in schematischer Seitenansicht;
und
- Fig. 14a, 14b
- eine gegenüber den Fig. 1-8 abgewandelte Ausführungsform bzgl. der Axialabstützung
des Schwenkringes im schematischen Längsschnitt und in Seitenansicht.
- Fig. 15 - 17
- verschiedene Ausführungsformen für eine Drehmomentübertragung zwischen Antriebswelle
und Schwenkscheibe, jeweils im schematischen Querschnitt.
- Fig. 18, 19
- Stand der Technik gemäß der DE 197 49 727 A1 im Längsund Querschnitt.
[0039] In den Fig. 1-8 ist eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Schwenkscheiben-Mechanismus
100 für einen Axialkolbenverdichter für Kraftfahrzeug-Klimaanlagen schematisch dargestellt.
Dieser Schwenkscheiben-Mechanismus 100 umfaßt eine in ihrer Neigung zu einer Antriebswelle
104 verstellbare, von der Antriebswelle drehangetriebene, im vorliegenden Fall ringförmige
Schwenkscheibe 107, wobei diese 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. Diese
gelenkige Verbindung ist als Axialabstützung ausgebildet, wie insbesondere die Fig.
2, 4 und 5 bis 8 erkennen lassen. Die Zusammenwirkung des Schwenkringes 107 mit den
Axialkolben entspricht derjenigen gemäß Stand der Technik, zum Beispiel nach Fig.
18.
[0040] Das Schwenklager des Schwenkringes 107 definiert eine sich quer zur Antriebswelle
104 erstreckende Schwenkachse 101. Diese Schwenkachse 101 wird des weiteren definiert
durch zwei gleichachsig beidseitig der Schiebehülse 108 gelagerte Lagerbolzen 102,
103. Diese Lagerbolzen 102, 103 sind in radialen Bohrungen des Schwenkringes 107 gelagert.
Die Schiebehülse kann zu diesem Zweck beidseitig zusätzlich Lagerhülsen 105, 106 (siehe
dazu auch Fig. 15 und 16) aufweisen, die den Ringraum zwischen der Schiebehülse 108
und dem Schwenkring 107 überbrücken. Die entsprechende Konstruktion entspricht weitgehend
dem Stand der Technik entsprechend den Fig. 18 und 19.
[0041] Von Bedeutung ist die axiale Abstützung des Schwenkringes an dem mit der Antriebswelle
104 mitdrehend angeordneten Stützelement 109. Diese Abstützung erfolgt durch einen
am Schwenkring 107 angeordneten, insbesondere integral mit diesem ausgebildeten Stützbogen
110. Dieser Stützbogen 110 ist entsprechend Fig. 9 so ausgebildet, dass er die zwischen
Kolben und Schwenkring wirksame Gelenkanordnung übergreift, und zwar so, dass unabhängig
von der Neigung des Schwenkringes 107 eine Kollision zwischen diesem und dem Stützbogen
110 einerseits und dem die vorgenannte Gelenkanordnung umfassenden Kolbenfuß 111 (Fig.
9) andererseits ausgeschlossen ist.
[0042] Das Stützelement 109 ist integraler Bestandteil einer mit der Antriebswelle 104 mitdrehenden
Scheibe 112, und zwar ein gegenüber der Scheibe erhaben ausgebildetes Kreissegment
(siehe dazu insbesondere die Fig. 9 und 10).
[0043] Die Stützfläche des Bogens 110 erstreckt sich etwa konzentrisch zum Mittelpunkt der
zwischen Kolben und Schwenkscheibe bzw. Schwenkring 107 wirksamen Gelenkanordnung,
wie sie anhand der Fig. 18 näher beschrieben ist. Die axiale Abstützung ist also außerhalb
der vorgenannten Gelenkanordnung wirksam mit der Folge, dass die Gelenkanordnung,
die zwischen Kolben und Schwenkscheibe bzw. Schwenkring wirksam ist, durch axiale
Abstützungsmaßnahmen nicht beeinträchtigt wird. Dies gilt insbesondere für die Dimensionierung
der vorgenannten Gelenkanordnung.
[0044] Des weiteren ist erkennbar, dass bei der dargestellten Ausführungsform das Schwenklager
der Schwenkscheibe bzw. Schwenkringes 107 nur zur Drehmomentübertragung und das Stützelement
109 nur zur axialen Abstützung der Kolben bzw. Gaskraftabstützung dienen. Die Drehmomentübertragung
ist also von der Axialabstützung des Schwenkringes 107 entkoppelt.
[0045] In den Fig. 1, 2, 5 und 6 befindet sich der Schwenkring 107 in einer Neigungs-Position
für maximalen Kolbenhub. Die Fig. 3, 4, 7 und 8 zeigen den Schwenkring 107 in einer
Position für einen minimalen Kolbenhub.
[0046] Die in den Fig. 6 und 8 eingezeichneten Kreise in Fortsetzung der Stützfläche des
Stützbogens 110 zeigen, dass die Stützfläche des Stützbogens 110 einen Kreisbogen
beschreibt. Davon kann bei Bedarf bewusst abgewichen werden, um einen vorbestimmten
"offset" der Abstützung des Stützbogens 109 von der Kolbenlängsachse bei Veränderung
der Neigung des Schwenkringes 107 auszugleichen.
[0047] Der Stützbogen 110 kann entweder integrales Bauteil des Schwenkringes 107 sein oder
entsprechend den Fig. 5-8 als gesondertes Bauteil mit dem Schwenkring 107 starr verbunden
sein. Letztgenannte Ausführungsform hat den Vorteil, dass sich der Schwenkring auf
beiden Flachseiten genau schleifen lässt mit der Folge einer entsprechend hohen Parallelität
der beiden gegenüberliegenden Laufflächen für die eingangs erwähnten Gleitsteine.
[0048] Falls der Stützbogen 110 auch zur Drehmomentübertragung dienen soll, erstreckt sich
dieser vorzugsweise in eine entsprechende Mulde 113 an der dem Stützbogen 110 zugewandten
Seite des Stützelements 109 hinein (siehe Fig. 9 und 10). Die Mulde 113 ist vorzugsweise
als Radialnut ausgebildet.
[0049] Wie jedoch bereits oben erwähnt, ist es vorteilhaft, wenn die Drehmomentübertragung
von der axialen Gaskraftabstützung entkoppelt ist.
[0050] Zu diesem Zweck ist es zum Beispiel auch denkbar, die Drehmomentübertragung zwischen
Schiebehülse 108 und Antriebswelle 104 durch eine Passfeder 114 (Fig. 15) zu gewährleisten.
Statt einer Passfeder 114 kann entsprechend Fig. 16 auch ein sich durch die Schiebehülse
108 und die Antriebswelle 104 hindurcherstreckender Querbolzen 115 zur Drehmomentübertragung
dienen, wobei der Querbolzen 115 durch eine Vierkantpassung im Bereich der Schiebehülse
108 verdrehgesichert sein kann. Die Vierkantpassung ist in Fig. 16 mit der Bezugsziffer
116 angedeutet.
[0051] Bei der Ausführungsform nach Fig. 17 erfolgt die Drehmomentübertragung zwischen Antriebswelle
104 und Schiebehülse 108 wiederum durch eine Passfeder 114. Im übrigen zeichnet sich
diese Ausführungsform noch dadurch aus, dass das Schwenklager des Schwenkringes 107
durch zwei diametral an der Schiebehülse 108 angeformte Speichen 117 gebildet ist,
deren Endflächen sphärisch ausgebildet sind. Diese sphärischen Endflächen korrespondieren
mit komplementären sphärischen Mulden an der radial inneren Seite des Schwenkringes
107 derart, dass eine sich quer zur Antriebswelle 104 erstreckende Schwenkachse 101
für den Schwenkring 107 relativ zur Schiebehülse 108 und Antriebswelle 104 definiert
ist.
[0052] Zwischen der Schiebehülse 108 und der das Stützelement 109 tragenden Scheibe 112
kann noch eine Schraubendruckfeder wirksam sein.
[0053] Der maximale Kippwinkel des Schwenkringes 107 beträgt etwa 18°, während der minimale
Kippwinkel zwischen etwa 0° und 2° liegt. Die Kippwinkel können durch Anschläge vorgegeben
sein, insbesondere Anschläge für die axiale Verschiebung der Schiebehülse 108.
[0054] Wie oben dargelegt, erstreckt sich der Stützbogen etwa konzentrisch zum Mittelpunkt
zwischen Kolben und Schwenkscheibe wirksamen Gelenkanordnung. Vorzugsweise fällt der
Mittelpunkt der Stützfläche des Stützbogens 110 mit dem Mittelpunkt einer durch die
Gelenksteine definierten Kugelfläche zusammen. Dieser Mittelpunkt wiederum liegt auf
der Kolbenlängsachse. In Projektion sollte also die axiale Abstützung bzw. (theoretisch)
Stützlinie auf dem Mittelpunkt der in Projektion kreisförmigen Gleitsteine liegen.
Dieser Mittelpunkt stimmt mit der Kolbenlängsachse überein.
[0055] Bei Änderung der Neigung der Schwenkscheibe bzw. des Schwenkringes 107 vom minimalen
auf den maximalen Kippwinkel und umgekehrt kommt es zu einer kleinen Relativbewegung
der Kontaktfläche des Stützbogens auf dem Stützelement. Diese Relativbewegung ist
in Fig. 11a zeichnerisch und rechnerisch dargestellt. Es kommt auch zu einer Änderung
des oberen Totpunktes (OT). Diesbezüglich wird auf Fig. 11b hingewiesen.
[0056] Bei dem Beispiel gemäß Fig. 11a wandert die Kontaktfläche zwischen Stützbogen 110
und Stützelement 109 bei Neigung der Schwenkscheibe bzw. Schwenkringes 107 von einer
minimalen Kippstellung in eine maximale Kippstellung aus einer zentralen Position
Z
1, die auf der Kolbenlängsachse liegt, seitlich heraus in eine Position Z
2. Entsprechend dem Zahlenbeispiel gemäß Fig. 11a beträgt dieser seitliche Versatz
etwa 1,8 mm, sofern die Schwenkscheibe bzw. der Schwenkring aus einer Lage von 90°
zur Antriebswelle 104 um etwa 20° verschwenkt wird. Dabei wandert das Schwenklager
der Schwenkscheibe bzw. des Schwenkringes 107 aus einer Position L in eine Position
L' längs der Antriebswelle 104.
[0057] Das dargestellte Beispiel geht davon aus, dass bei Minimalneigung des Schwenkringes
107 die Kontaktfläche zwischen Stützbogen 110 und Stützelement 109 im Projektionszentrum
der Gleitsteine bzw. auf Kolbenlängsachse liegt. Neben einer solchen mittigen Anordnung
des Abstützbereiches ist es natürlich auch denkbar, einen "offset" vorzusehen, d.h.
die Abstützung außermittig anzuordnen, und zwar sowohl in X- als auch in Y-Richtung.
Diese "Nulllage" des Abstützbereiches kann also beliebig vorgesehen sein, zum Beispiel
auch so, dass der vorgenannte Versatz bei Neigung der Schwenkscheibe bzw. des Schwenkringes
kompensiert wird, vor allem dann, wenn die Schwenkscheibe bzw. der Schwenkring 107
sich aus der Minimal-Lage in die Maximal-Neigungsposition bewegt. Auch ist es denkbar,
die erwähnte "Nulllage" für einen mittleren Kippwinkel des Schwenkringes 107 vorzusehen.
[0058] Wie bereits vorher erwähnt und in Fig. 11b schematisch dargestellt, ändert sich ohne
besondere Vorkehrungen bei Änderung des Kippwinkels des Schwenkringes 107 auch der
obere Kolben-Totpunkt. Eine solche Totpunktänderung lässt sich kompensieren, indem
diese Änderung im Bereich der Kontaktfläche zwischen Stützbogen 110 und Stützelement
109 berücksichtigt wird. Im Zusammenhang mit dem Zahlenbeispiel gemäß Fig. 11a ändert
sich das Zentrum der Abstützung der Schwenkscheibe bzw. des Schwenkringes in X- und
Y-Richtung; d.h. der Stützbereich bzw. die Kontaktfläche wandert nach innen und der
obere Totpunkt der Kolben verschiebt sich in Kolbenrichtung (AZ in Fig. 11b). Um dies
zu kompensieren, sollte die Stützfläche am Stützelement eine Kompensations-Kontur
aufweisen, wie sie zum Beispiel in Fig. 11c dargestellt ist. Dies bedeutet, dass die
Kontaktfläche bei einem Kippwinkel des Schwenkringes 107 von 0° bis zu einem Kippwinkel
von 20° leicht abfallend ist. Denkbar wäre auch, den geometrischen Zusammenhang bzw.
die vorgenannte Kompensation an der Kontur bzw. an der Stützfläche des Stützbogens
110 zu berücksichtigen.
[0059] In Fig. 12 ist der Gaskraftverlauf über dem Drehwinkel der Antriebswelle 104 angegeben.
Es handelt sich dabei nur um eine qualitative Betrachtungsweise. In Fig. 12 links
sind sieben Kolben bzw. Zylinder eines Axialkolbenverdichters angedeutet. Der obere
Totpunkt der Kolben liegt in Fig. 12 zwischen den Kolben 4 und 5. Im wesentlichen
bestimmen die Kolben 3, 4 und 5 durch Axialkraft und Kippmoment das Kippverhalten
der Schwenkscheibe bzw. des Schwenkringes 107, während die Kolben 1, 2, 6 und 7 diesbezüglich
nicht besonders relevant sind.
[0060] Es ist sinnvoll, den erwähnten "offset" der Schwenkring-Abstützung so zu wählen,
dass er in etwa unter der Kolbenposition 4 liegt. Damit weisen alle größeren Gaskräfte,
die auf den Schwenkring einwirken, nur kurze Hebelarme auf. Das Kippen des Schwenkringes
wird vorrangig durch die Axialkräfte bestimmt, die den Mechanismus in Richtung eines
maximalen Kippwinkels drücken und damit verstellen. Man erreicht weiterhin eine größere
Hochdruckunabhängigkeit des Mechanismus. Durch diese Anordnung wird eine relativ lineare
Regelcharakteristik erhalten.
[0061] Zum Gaskraftverlauf in Fig. 12 sei noch erwähnt, dass der obere Horizontalverlauf
normalerweise mit einem "peak" beginnt, der dann sehr schnell auf den Horizontalverlauf
abnimmt aufgrund der dort stattfindenden Ventilöffnung. Die Kontaktfläche zwischen
Stützbogen und Stützelement liegt bei dieser Konstellation etwas vor dem geometrischen
OT.
[0062] Wenn der Verdichter in beiden Drehrichtungen drehen soll, sollte die Kontaktfläche
vorzugsweise exakt im geometrischen OT liegen.
[0063] Der Stützbogen 110 erstreckt sich bei den dargestellten Ausführungsbeispielen von
radial innen nach außen. Es ist jedoch genauso gut eine umgekehrte Erstreckung denkbar.
Entscheidend ist in beiden Fällen, dass die Stützfläche des Stützbogens etwa kreisbogenförmig
ausgebildet ist, um die vorbeschriebene Konstellation der Axialabstützung zu erhalten.
[0064] In Fig. 13 ist eine Ausführungsvariante für die Abstützung des Schwenkringes 107
am Stützelement 109 im schematischen Schnitt und vergrößertem Maßstab dargestellt.
Diese Ausführungsform zeichnet sich gegenüber der vorbeschriebenen Ausführungsform
dadurch aus, dass die Stützfläche des Stützelements 109 durch ein innerhalb desselben
schwenkbar gelagertes Zylinderstift-Segment 118 definiert ist, an dessen Flachseite
119 der Stützbogen 110 anliegt. Der Stützbogen 110 ist bei dieser Ausführungsform
nicht kreisbogenförmig, sondern etwa U-förmig ausgebildet.
Der der Stützfläche des Stützelements 109 zugewandte Schenkel ist mit einer ebenen
Gleitfläche ausgebildet, die an der Flachseite 119 des Zylinderstift-Segments 118
anliegt. Bei Änderung der Neigung des Schwenkringes erfolgt eine Relativverschiebung
zwischen der Stützfläche des Stützbogens 110 und der Flachseite 119 des Zylinderstift-Segments
118 sowie gleichzeitig ein Verschwenken des Zylinderstift-Segments 118 innerhalb einer
zylinderförmigen Mulde im Stützelement 109. In Fig. 13 sind zwei unterschiedliche
Schwenklagen des Stützbogens 110 und damit des Schwenkringes 107 dargestellt. Die
Abstützung gemäß Fig. 13 ist vorteilhaft hinsichtlich Verschleißreduzierung und Reibung.
Nachteilig ist, dass das Zylinderstift-Segment nicht verschieblich ist, wodurch der
obere Totpunkt der Kolben nicht exakt konstant gehalten werden kann. Die Lösung gemäß
Fig. 13 ist jedoch eine Alternativkonstruktion, die aus den vorgenannten Gründen denkbar
ist.
[0065] Entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 14 kann der Stützbogen 110 an der Stützfläche
des Stützelements 109 durch einen Haltestift oder Haltebügel 120 od. dgl. Haltemittel
in Anlage gehalten werden, um ein Abheben des Stützbogens 110 von der Stützfläche
des Stützelements 109 zu verhindern. In diesem Fall ist es natürlich zweckmäßig, auch.
den dem Schwenkring 107 zugewandten Konturverlauf des Stützbogens 110 kreisbogenförmig
auszubilden.
[0066] Abschließend sei noch angemerkt, dass die erfindungsgemäße Grundidee zur axialen
Abstützung einer Schwenkscheibe auch Konstruktionen umfaßt, bei denen der Stützbogen
innen, außen oder von oben (Zugkraft statt Druckkraft) wirksam ist, wobei sämtlichen
Konstruktionen gemeinsam ist, dass der Stützbogen bzw. die axiale Abstützung des Schwenkringes
bzw. der Schwenkscheibe konzentrisch außerhalb der Gelenksteine bzw. des Wirkbereichs
der Gelenksteine angeordnet und wirksam ist.
[0067] Diese Ausführung hat nicht nur den Vorteil, dass die Gelenkstein-Anordnung optimal
dimensioniert werden kann, sondern auch den Vorteil einer Kontaktfläche zwischen einer
Ebene und einem Kreisbogen mit relativ großem Durchmesser, wodurch eine eher flachstreifenartige,
d.h. flächige Abstützung erreicht wird.
[0068] In den Fig. 14a und 14b ist noch eine Variante eines Schwenkring-Mechanismus dargestellt,
bei dem der Stützbogen 110 radial außen am Stützring 107 angesetzt ist. Wie bereits
oben dargelegt, sind diesbezüglich mehrere Varianten denkbar, solange nur eine kollisionsfreie
Axialabstützung gewährleistet ist. Das Abstützprinzip, wie es anhand der Fig. 1 ff.
dargestellt ist, ändert sich bei dieser Ausführungsform gemäß den Fig. 14a, 14b nicht.
[0069] Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik
neu sind.
Bezugszeichen
[0070]
- 100
- Schwenkscheiben-Mechanismus
- 101
- Schwenkachse
- 102
- Lagerbolzen
- 103
- Lagerbolzen
- 104
- Antriebswelle
- 105
- Lagerhülse
- 106
- Lagerhülse
- 107
- Schwenkscheibe (Schwenkring)
- 108
- Schiebehülse
- 109
- Stützelement
- 110
- Stützbogen
- 111
- Kolbenfuß
- 112
- Scheibe
- 113
- Mulde
- 114
- Paßfeder
- 115
- Querbolzen
- 116
- Vierkantpassung
- 117
- Speiche
- 118
- Zylinderstift-Segment
- 119
- Flachseite
- 120
- Haltebügel
1. Axialkolbenverdichter, 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 mit einem längs der Antriebswelle (104) axial verschieblich
gelagerten Schwenklager verbunden und an einem im Abstand von der Antriebswelle (104)
mit dieser mitdrehend angeordneten Stützelement (109) abgestützt ist, wobei die Kolben
jeweils eine Gelenkanordnung aufweisen, an der die Schwenkscheibe (107) in Gleiteingriff
steht,
dadurch gekennzeichnet, dass
die axiale Abstützung der Kolben bzw. Gaskraftäbstützung über einen außerhalb der
zwischen Kolben und Schwenkscheibe (107) angeordneten Gelenkanordnung wirksamen, am
Stützelement (109) anliegenden Stützbogen (110) der Schwenkscheibe (107) erfolgt.
2. Axialkolbenverdichter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schwenklager (101) der Schwenkscheibe (107) entweder einen sich durch eine Langlochbohrung
der Antriebswelle (104) hindurcherstreckenden Gelenkbolzen oder zwei sich relativ
zur Antriebswelle (104) diametral erstreckende Lagerbolzen (102, 103) umfaßt, die
mit ihren antriebswellenseitigen Enden jeweils mit einem längs der Antriebswelle (104)
axial verschieblich gelagerten Schiebekörper (z.B. der Schiebehülse 108) verbunden
sind.
3. Axialkolbenverdichter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stützfläche des Stützbogens (110) sich etwa konzentrisch zum Mittelpunkt der zwischen
Kolben und Schwenkscheibe (107) wirksamen Gelenkanordnung erstreckt.
4. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zwischen Kolben
und Schwenkscheibe (107) wirksame Gelenkanordnung zwei Gelenksteine mit jeweils sphärischer
Lagerfläche umfaßt, die mit komplementären Lagermulden innerhalb eines brückenartigen
Kolbenfußes (111) korrespondieren und zwischen denen die Schwenkscheibe (107) gleitend
gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stützbogen (110) sich über die freie Stirnseite des Kolbenfußes (111) hinwegerstreckt.
5. Axialkolbenverdichter, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schwenklager (101) der Schwenkscheibe (107) im wesentlichen nur zur Drehmomentübertragung
und das Stützelement (109) im wesentlichen nur zur axialen Abstützung der Kolben bzw.
Gaskraftabstützung dienen, wobei für letzteres die Schwenkscheibe (107) einen die
zwischen Kolben und Schwenkscheibe wirksame Gelenkanordnung übergreifender Stützbogen
(110) aufweist, oder alternativ der Stützbogen (110) innerhalb einer Vertiefung (Mulde
113) am Stützelement (109) abgestützt ist, insbesondere so, dass der Stützbogen (110)
sowohl zur Drehmomentübertragung als auch zur Axialabstützung dient.
6. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stützfläche des Stützelements (109) ebenflächig ausgebildet ist.
7. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stützfläche des Stützelements (109) durch ein innerhalb desselben schwenkbar gelagertes
Kugel- oder Zylinderstift-Segment (118) definiert ist, an dessen Flachseite (119)
der Stützbogen (110) anliegt.
8. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stützbogen (110) an der Stützfläche des Stützelements (109) durch einen Haltestift,
Haltebügel (120) od. dgl. Haltemittel in Anlage gehalten ist.
9. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Stützbogen (110) sich von radial innen nach außen oder umgekehrt von radial außen
nach radial innen erstreckt, sowie entweder einteilig mit der Schwenkscheibe (107)
ausgebildet oder mit dieser starr verschweißt, verklebt oder verschraubt ist.
10. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stützfläche des Stützelements (109) und/oder die Stützfläche des Stützbogens (110)
derart ausgebildet, nämlich bogenförmig ist bzw. sind, dass eine durch die Neigung
der Schwenkscheibe (107) bedingte Verlagerung der Kontaktfläche zwischen Stützbogen
und Stützelement und dementsprechende Verlagerung des oberen Totpunktes der Kolben
kompensiert wird.
11. Axialkolbenverdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein "offset" der Kontaktfläche zwischen Stützbogen (110) und Stützelement (109) gegenüber
der durch die zwischen Kolben und Schwenkscheibe wirksamen Gelenkanordnung definierten
Mittenachse bzw. Kolbenlängsachse, der sich bei Veränderung der Neigung der Schwenkscheibe
(107) von Maximal auf Minimal bzw. umgekehrt einstellt, vorab zumindest teilweise
entgegengesetzt eingestellt ist (Einstellung der "Nullpunktlage" bei minimaler Neigung
der Schwenkscheibe mit vorbestimmtem "offset" gegenüber der Kolbenlängsachse in X-
und Y-Richtung).