Die Erfindung betrifft einen Kompressor, insbesondere für die Klimaanlage eines
Kraftfahrzeugs, mit einem Gehäuse und einer in dem Gehäuse angeordneten Ver
dichtereinheit zum Ansaugen und Verdichten eines Kältemittels, wobei die Verdich
tereinheit mehrere Kolben umfaßt, die bei Drehung einer drehfest auf einer Antriebs
welle ausschwenkbaren Taumelscheibe über eine drehfest im Gehäuse gelagerte,
entsprechend der Ausschwenkung und Drehung der Taumelscheibe schwenkende
Aufnahmescheibe in Richtung ihrer Längsachsen hin und her bewegt werden und
wobei zwischen der Antriebswelle und der Taumelscheibe elastische Mittel dem Aus
schwenken der Taumelscheibe entgegenwirken, so daß die Taumelscheibe im Still
stand und beim Anfahren des Kompressors die vorzugsweise durch einen Minimal
hubanschlag vorgegebene geringstmögliche Ausschwenkung und die Kolben Mini
malhub haben.
Kompressoren der hier in Rede stehenden Art werden meist als Klimakompressoren
bezeichnet und sind aus der Praxis in den unterschiedlichsten Ausführungsformen
bekannt. Solche Kompressoren umfassen ein Gehäuse, welches eine von außerhalb
angetriebene Verdichter- bzw. Pumpeneinheit einschließt. Die beispielsweise als
Axialkolbenpumpe ausgebildete Pumpeneinheit umfaßt wiederum mindestens einen
Kolben, der in einem Zylinderblock hin und her bewegbar ist. Üblicherweise ist ein
solcher Kompressor mit mehreren Kolben ausgestattet, die bei Drehung einer Tau
melscheibe über eine Aufnahmescheibe in Richtung ihrer Längsachse hin und her
bewegt werden, wobei die Aufnahmescheibe drehfest im Gehäuse gelagert ist.
Klimakompressoren unterschiedlichster Bauart arbeiten mit einem Kältemittel. Neben
herkömmlichen Kältemitteln, deren Einsatz im Lichte eines zunehmenden Umwelt
bewußtseins immer kritischer erscheint, kann man als Kältemittel ein Inertgas, so
bspw. CO2, verwenden, welches unter Umweltaspekten unbedenklich ist.
Ein gattungsbildender - regelbarer - Kompressor ist aus der EP 0 301 519 A2 be
kannt. Dort ist bereits eine ganz besondere Maßnahme vorgesehen, nämlich ein
elastisches Mittel, welches zwischen der Drehachse und der Taumelscheibe wirkt.
Das elastische Mittel wirkt derart, daß die Taumelscheibe im Stillstand und beim An
fahren des Kompressors eine geringstmögliche Ausschwenkung hat, wodurch die
Kolben ihre Bewegung mit Minimalhub beginnen.
Bei dem aus der EP 0 301 519 A2 bekannten Kompressor ist als elastisches Mittel
eine Spiralfeder mit abragenden Federbeinen vorgesehen, die sich auf der einen
Seite der Antriebswelle unmittelbar an der Antriebswelle abstützt und mit dem ande
ren Federbein - auf der anderen Seite der Antriebswelle - gegen die Taumel
scheibe drückt. Dabei ist die Spiralfeder auf dem Schwenkbolzen bzw. zwischen den
den Schwenkbolzen aufnehmenden Schwenkarmen der Taumelscheibe angeordnet.
Diese konkrete Anordnung hat den Nachteil, daß die Feder asymmetrisch auf die
Taumelscheibe wirkt, nämlich mit einer Querkraft, die wiederum einen Kippfehler
hervorruft. Dies wiederum führt zu einer asymmetrischen Krafteinleitung in den
Schwenkbolzen, wodurch sich der Verschleiß erhöht. Außerdem läßt sich die Feder,
so beispielsweise im Falle einer Beschädigung, nur mühsam austauschen, nämlich
durch komplette Demontage des Schwenkmechanismus der Taumelscheibe.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Kompressor der
eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, daß im Hinblick
auf die Kraftübertragung von den elastischen Mitteln auf die Taumelscheibe eine stö
rungsfreie Funktion gewährleistet ist.
Der erfindungsgemäße Kompressor löst die voranstehende Aufgabe durch die
Merkmale des Patentanspruches 1. Danach ist ein Kompressor der eingangs ge
nannten Art dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel derart ausgebildet
und angeordnet sind, daß sie symmetrisch zur Mittelachse des Schwenkwinkels der
Taumelscheibe zumindest weitgehend gleichmäßig gegen die Taumelscheibe drüc
ken.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß die im gattungsbildenden Stand der Tech
nik vorgesehenen elastischen Mittel im Betrieb des Kompressor problematisch sind,
da sie aufgrund ihrer konkreten Ausbildung als Spiralfelder, wie dies beispielsweise
bei Federn von Wäscheklammern üblich ist, asymmetrisch auf die Taumelscheibe
wirken. Des weiteren ist erkannt worden, daß die dabei auftretenden, auf die Tau
melscheibe gerichteten Querkräfte zu Kippfehlern führen, die wiederum eine asym
metrische Krafteinleitung in den Schwenkbolzen der Taumelscheibe zur Folge ha
ben. Ein erhöhter Verschleiß sowie eine erhöhte Reparaturanfälligkeit sind die Folge.
Außerdem lassen sich die im Stand der Technik vorgesehenen elastischen Mittel nur
mit großem Aufwand austauschen.
Des weiteren ist in erfindungsgemäßer Weise erkannt worden, daß man die im Stand
der Technik auftretenden Probleme dadurch eliminieren kann, daß man die elasti
schen Mittel derart ausbildet und anordnet, daß sie symmetrisch zur Mittelachse des
Schwenkwinkels der Taumelscheibe zumindest weitgehend gleichmäßig gegen die
Taumelscheibe drücken. Mit anderen Worten sind die elastischen Mittel derart aus
gelegt, daß sie zentral die Taumelscheibe beaufschlagen, wobei die Vermeidung
eines Kippfehlers dadurch gewährleistet ist, daß die elastischen Mittel zur Tau
melscheibe hin einen Flächenkontakt oder zumindest an zwei zur Antriebsweile glei
chermaßen beabstandeten Stellen Linienkontakt haben.
Ausgehend von der hier konkret gewählten Anordnung und Ausbildung der elasti
schen Mittel ist es von Vorteil, wenn es sich dabei um eine Feder handelt, die in
weiter vorteilhafter Weise als Blattfeder ausgeführt ist. Im Rahmen einer solchen
Ausgestaltung läßt sich ohne weiteres ein Linienkontakt oder Flächenkontakt zu der
Taumelscheibe realisieren, wobei sich aufgrund der flächigen Ausgestaltung der
Blattfeder ein Flächenkontakt ergeben kann.
Im Konkreten könnte sich die Feder an der Antriebswelle abstützen und gegen die
Taumelscheibe entgegen deren Ausschwenkung drücken. An dieser Stelle sei an
gemerkt, daß die minimale Ausschwenkung der Taumelscheibe durch einen Mini
malhubanschlag für die Taumelscheibe vorgegeben ist. Jedenfalls wirkt die Feder
zwischen der Antriebswelle und der Taumelscheibe und drückt dabei in Bezug auf
die Antriebswelle symmetrisch und zumindest weitgehend gleichmäßig gegen die
Taumelscheibe, so daß in Bezug auf die Schwenkachse der Taumelscheibe ein
Fehler wirksam vermieden ist.
Wie bereits zuvor erwähnt, ist die Taumelscheibe um eine drehfest mit der Antriebs
welle verbundene, orthogonal zu der Antriebswelle vorzugsweise abseits deren Mit
tellinie verlaufende Schwenkachse schwenkbar. Im Rahmen einer solchen Vorkeh
rung ist es insbesondere im Hinblick auf eine einfache Montage der Feder von ganz
besonderem Vorteil, wenn diese von oberhalb um die Schwenkachse der Taumelscheibe
greift und hinter der Schwenkachse gegen die Taumelscheibe drückt. Im
Rahmen einer solchen Ausgestaltung ist die Feder unabhängig von der
Schwenkachse bzw. dem Schwenkbolzen oder den Schwenkwangen der Taumel
scheibe montiert, wodurch sich die Möglichkeit zum einfachen Austausch der Feder
ergibt.
Im Konkreten könnte die Feder hosenträgerartig ausgebildet sein und mit zwei Fe
derbügeln beidseits der Antriebswelle, vorzugsweise symmetrisch, gegen die Tau
melscheibe drücken. Zum Erhalt einer besseren Stabilität der Federbügeln bzw. zur
Realisierung einer Art Synchronisation der beiden Federbügeln könnte diese unmit
telbar vor den Kontaktstellen mit der Taumelscheibe und/oder nach deren
bogenförmigen Bereich durch einen Quersteg miteinander verbunden sein. Ein
solcher Quersteg ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
Zur sicheren Kraftbeaufschlagung der Taumelscheibe könnte die Feder mit den
freien Enden der Federbügel in besondere Ausnehmungen der Taumelscheibe
greifen, so daß sich die freien Enden der Federbügel innerhalb der Ausnehmung ge
gen die Taumelscheibe abstützen können. Statt der Ausnehmungen könnten auf der
Oberfläche der Taumelscheibe angerauhte Flächen oder sonstige Widerlager vor
gesehen sein.
Auf der den Federbügeln abgewandten Seite der Feder ist in weiter vorteilhafter
Weise ein Abstützbereich zum Abstützen an der Antriebswelle vorgesehen. Damit
sich die Feder sicher gegen die Antriebswelle abstützen kann, weist der Abstützbe
reich eine vorzugsweise halbkreisförmige, in etwa dem Umfang der Antriebswelle
angepaßte Ausnehmung auf, mit der sich die Feder gegen eine auf der Antriebswelle
ausgebildete Schulter stützt oder mit der die Feder in einer auf der Antriebswelle
ausgebildete, vorzugsweise umlaufende Nut eingreift. Dabei ist wesentlich, daß die
auf der Antriebswelle ausgebildete Abstützstelle - Schulter oder Nut - derart aus
gebildet ist, daß die Feder im eingesetzten Zustand, d. h. abgestützt gegen die
Schulter bzw. Nut einerseits und gegen die Antriebswelle drückend andererseits auf
grund ihrer Federelastizität vorgespannt ist. Insoweit wird die Taumelscheibe stets in
Richtung einer geringstmöglichen Ausschwenkung gedrückt, die die Taumelscheibe
im Stillstand sowie beim Anfahren des Kompressors - zwangsweise - einnimmt.
Zur Vermeidung einer unbeabsichtigten Lageveränderung der Feder ist es von weite
rem Vorteil, wenn die Feder in ihrer eingespannten Position fixiert ist. Dazu könnte
die Feder eine zwischen dem Abstützbereich und den Federbügeln abragende Nase
aufweisen, mit der die Feder in einen die Schwenkachse der Taumelscheibe auf
nehmenden, starr mit der Antriebswelle verbundenen Mitnehmer oder in den
Schwenkbolzen der Taumelscheibe greift. Wesentlich ist jedenfalls, daß die Feder
dadurch mit ihrem Abstützbereich relativ zu der Antriebswelle zumindest weitgehend
festgelegt ist, so daß eine unbeabsichtigte Entkopplung des Abstützbereichs von der
Antriebswelle wirksam vermieden ist. Im Konkreten könnte die Nase in etwa mittig
zwischen den Federbügeln ausgebildet sein, so daß eine symmetrische Fixierung der
Feder und somit auch eine symmetrische Krafteinwirkung der Federbügel auf der
Taumelscheibe gewährleistet ist.
Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in
vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die
dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfol
gende Erläuterung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung
zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbei
spiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 in einer schematischen Darstellung, teilweise geschnitten, einen gat
tungsbildenden Kompressor, wobei dort die elastischen Mittel der Ein
fachheit halber nicht eingezeichnet sind,
Fig. 2 in einer schematischen Darstellung den Gegenstand aus Fig. 1 teil
weise und vergrößert, mit einer Blattfeder als elastisches Mittel,
Fig. 3 ein erstes Auführungsbeispiel einer als elastisches Mittel dienenden
Blattfeder und
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel einer als elastisches Mittel dienenden
Blattfeder.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Kompressor für die Klimaan
lage eines Kraftfahrzeugs. Der Kompressor umfaßt ein Gehäuse 1 und eine in dem
Gehäuse 1 angeordnete Verdichtungseinheit 2 zum Ansaugen und Verdichten eines
Kältemittels, wobei es sich bei dem Kältemittel um ein Inertgas, so beispielsweise
CO2, handeln kann.
Das Kältemittel strömt von einem in einem stirnseitigen Gehäusedeckel 3 ausgebil
deten Ansaugbereich 4 durch die Verdichtereinheit 2 hindurch in den ebenfalls im
Gehäusedeckel 3 ausgebildeten Auslaßbereich 5. An dieser Stelle sei angemerkt,
daß es sich bei dem Ansaugbereich 4 um einen Niederdruckbereich und bei dem
Auslaßbereich 5 um einen Hochdruckbereich handelt.
Fig. 1 läßt des weiteren erkennen, daß der Gehäusedeckel 3 abdichtend mit dem
Gehäuse 1 verbunden ist. Zwischen dem Gehäusedeckel 3 und dem Gehäuse 1 ist
des weiteren eine Ventilplatte 6 vorgesehen, auf die hier nicht näher eingegangen
wird.
Die als Axialkolbenpumpe ausgebildete Verdichtereinheit 2 umfaßt mehrere Kolben
7, die in einem Zylinderblock 8 hin und her bewegbar sind. Die Bewegung der Kolben
7 erfolgt bei Drehung einer drehfest auf einer Antriebswelle 9 ausschwenkbaren Tau
melscheibe 10, und zwar über eine drehfest im Gehäuse 1 gelagerte, entsprechend
der Ausschwenkung und Drehung der Taumelscheibe 10 schwenkende Aufnahme
scheibe 11. Die Kolben 7 werden über die Aufnahmescheibe 11 in Richtung ihrer
Längsachsen hin und her bewegt.
Fig. 2 zeigt deutlich, daß zwischen der Antriebswelle 9 und der Taumelscheibe 10
elastische Mittel 12 vorgesehen sind, die dem Ausschwenken der Taumelscheibe 10
entgegenwirken, so daß die Taumelscheibe 10 im Stillstand beim Anfahren des
Kompressors die geringstmögliche Ausschwenkung und die Kolben 7 entsprechend
Minimalhub haben.
Erfindungsgemäß sind die elastischen Mittel 12 derart ausgebildet und angeordnet,
daß sie symmetrisch zur Mittelachse des Schwenkwinkels der Taumelscheibe 10
zumindest weitgehend gleichmäßig gegen die Taumelscheibe 10 drücken. Mit ande
ren Worten sind die elastischen Mittel 12 derart ausgebildet und dimensioniert, daß
sie beidseits der Antriebswelle gleichermaßen gegen die Taumelscheibe 10 drücken
und somit eine asymmetrische bzw. ungleichmäßige Krafteinleitung bzw. einen
Kippfehler der Taumelscheibe ausschließen.
Bei den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen sind die elatischen Mittel 12
als Blattfeder ausgebildet, wobei sich die Feder 12 an der Antriebswelle 9 abstützt
und gegen die Taumelscheibe 10 entgegen deren Ausschwenkung drückt.
Fig. 1 und 2 zeigen gemeinsam, daß die Taumelscheibe 10 um eine drehfest mit
der Antriebswelle 9 verbundene, orthogonal zu der Antriebswelle 9 abseits deren
Mittellinie verlaufende Schwenkachse schwenkbar ist. Die Feder 12 ist gemäß den in
den Fig. 2, 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen bogenförmig ausgebildet
und greift - gemäß der Darstellung in Fig. 2 - um die Schwenkachse 13 der Tau
melscheibe und drückt hinter der Schwenkachse 13 gegen die Taumelscheibe 10.
Die Fig. 3 und 4 zeigen - jeweils aus unterschiedlichen Richtungen - zwei
alternative Ausgestaltungen der Feder 12, wobei die Feder 12 im Rahmen beider
Ausgestaltungen hosenträgerartig ausgebildet ist und mit zwei Federbügeln 14
beidseits der Antriebswelle 9 symmetrisch gegen die Taumelscheibe 10 drückt.
Auf der den Federbügeln 14 abgewandten Seite der Feder 12 ist ein zum Abstützen
an der Antriebswelle 9 dienender Abstützbereich 15 ausgebildet. Bei beiden Ausfüh
rungsbeispielen - Fig. 3 und 4 - umfaßt der Abstützbereich 15 eine halbkreis
förmige, in etwa dem Umfang der Antriebswelle 9 angepaßte Ausnehmung 16, mit
der die Feder 12 in einer auf der Antriebswelle 9 ausgebildete, umlaufende Nut 17
greift. Dies ist in Fig. 2 angedeutet.
Schließlich lassen die Fig. 2, 3 und 4 erkennen, daß die Feder 12 zu deren Fixie
rung eine Nase 18 aufweist, die zwischen dem Abstützbereich 15 und den Federbü
geln 14 nach innen abragt. Mit der Nase 18 greift die Feder 12 in einen die
Schwenkachse 13 der Taumelscheibe 10 aufnehmenden, starr mit der Antriebswelle
9 verbundenen Mitnehmer 19 und ist dadurch in einer vorgespannten Position fixiert.
Die Nase 18 ist mittig zwischen den Federbügeln 14 ausgebildet und in Richtung der
Federbügeln 14, d. h. zur Mitte der Feder 12 hin, orientiert bzw. gebogen.
Abschließend sei ganz besonders darauf hingewiesen, daß die voranstehend ge
nannten Ausführungsbeispiele lediglich der Erörterung der beanspruchten Lehre die
nen, diese jedoch nicht auf die Ausführungsbeispiele einschränken. Des weiteren sei
angemerkt, daß eine beliebige Kombination der voranstehend erörterten Merkmale
denkbar ist, daß jedoch eine hier zufällig gewählte Verknüpfung von Merkmalen nicht
zwingend erforderlich und somit auch nicht bindend ist.