DE10149010A1

DE10149010A1 - Taumelscheibenkompressor

Info

Publication number: DE10149010A1
Application number: DE2001149010
Authority: DE
Inventors: Christoph Loy; Heiko Droese; Klaus Gebauer; Thomas Reske; Harry Nissen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-10-04
Filing date: 2001-10-04
Publication date: 2003-04-30
Also published as: FR2830576A1; FR2830576B1

Abstract

Ein Taumelscheibenkompressor für eine Kraftfahrzeugklimaanlage weist eine auf einer Antriebswelle (A) innerhalb eines Gehäuses (G) angeordnete Taumelscheibe auf. Die Antriebswelle (A) tritt aus dem Gehäuse (G) aus und im Austrittsbereich zwischen Antriebswelle (A) und Gehäuse (G) ist eine Gleitringdichtung mit wenigstens einem Gleitring angeordnet. Um die Gleitringdichtung erstreckt sich eine Ölkammer (22), in welche eine Ölzuführleitung (20) endet. Um eine jederzeit optimale Schmierung zu erzielen, endet die Ölzuführleitung (22) oberhalb des obersten Punktes des Gleitringes.

Description

Die Erfindung betrifft einen Taumelscheibenkompressor zum Einsatz in eine Fahrzeugklimaanlage nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
In Fahrzeugklimaanlagen werden häufig regelbare Taumelscheibenkompressoren zur Verdichtung des Kältemittels eingesetzt. Diese Taumelscheibenkompressoren sind mit ihrer Antriebswelle direkt an den Verbrennungsmotor gekoppelt, so dass die Steuerung des Kompressors über eine regelbare Verkippung der Taumelscheibe erfolgt. Hierzu muss das Kurbelgehäuse unter Druck stehen, wodurch eine Abdichtung der Antriebswelle gegen das Kurbelgehäuse nötig ist. Für entsprechende Abdichtungen werden in der Regel sogenannte Gleichringdichtungen eingesetzt. Diese Gleitringdichtungen müssen geschmiert werden. Hierzu ist die jeweilige Gleitringdichtung von einer Ölkammer umgeben, die mit dem Ölkreislauf des Kompressors verbunden ist. In den Gleitringdichtungen werden zumeist O-Ringe eingesetzt.
Insbesondere beim Einsatz von CO₂ als Kältemittel, was aus Umweltgründen grundsätzlich zu bevorzugen ist, können sich hinsichtlich der Abdichtung Probleme ergeben, da hier das Kältemittel relativ stark komprimiert werden muss und auch im Kurbelgehäuse ein entsprechend hoher Druck herrscht.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Taumelscheibenkompressor zur Verfügung zu stellen, dessen Dichtigkeit und Betriebssicherheit bezüglich der Abdichtung des Gehäuses gegen die Antriebswelle verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch einen Taumelscheibenkompressor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird die Ölkammer, die sich um die Gleitringdichtung herum erstreckt und die sie versorgende Ölzuführleitung so ausgebildet, dass die Gleitringdichtung in jedem Betriebszustand, also auch bei Stillstand des Kompressors, vollständig im Öl "steht". Dadurch wird eine verbesserte Dichtigkeit auch im Nichtbetriebszustand erreicht und somit eine Leckage des Kältemittels zuverlässig verhindert. Weiterhin tritt kein erhöhter Verschleiß beim Anfahren des Kompressors auf, so dass eine insgesamt erhöhte Lebenserwartung auftritt.

Nach Anspruch 2 ist auch eine Ölabführleitung vorhanden, deren Verbindung zur Ölkammer so ausgebildet ist, dass die Gleitringdichtung stets komplett von Öl umgeben ist.

Gemäß Anspruch 3 werden als Dichtungselemente vorzugsweise Nutenringe eingesetzt. Diese haben den Vorteil, dass sie sich leichter montieren lassen, wodurch insbesondere auch ein erhöhtes Maß an Automatisierung bei der Montage ermöglicht wird. Weiterhin zeigen solche Nutenringe größere Verträglichkeit gegenüber Fertigungstoleranzen, so dass eine insgesamt bessere Dichtigkeit erzielt wird.

Nach Anspruch 4 wird die Gleitringdichtung vorzugsweise patronenartig aufgebaut, wodurch ihre Montage ganz oder überwiegend automatisch erfolgen kann.

Der Einsatz von keramischen Materialien bei den Bestandteilen der Gleitringdichtung gemäß Anspruch 7, insbesondere hinsichtlich des statischen und des dynamischen Dichtelementes, ist in den allermeisten Anwendungsfällen zu bevorzugen, da keramische Materialien geringere Verschleißerscheinungen zeigen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den weiteren abhängigen Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Taumelscheibenkompressor im Querschnitt,
Fig. 2 eine Teilansicht aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,
Fig. 3 den Bereich einer Gleitringdichtung,
Fig. 4 die Gleitringdichtung aus Fig. 3 in vergrößerter Darstellung,
Fig. 5 eine Explosionsdarstellung der Gleitringdichtung aus Fig. 4.
Fig. 1 zeigt einen Taumelscheibenkompressor zum Einsatz in einer Fahrzeugklimaanlage, insbesondere zum Einsatz in einer Klimaanlage, bei der CO₂ als Kältemittel eingesetzt wird.
Über den Kältemitteleinlass 11 wird neben Kältemittel auch Schmieröl in den Zylinder 10 eingesaugt. Das komprimierte Kältemittel verlässt den Taumelscheibenkompressor durch den Kältemittelauslass 12, dem ein Ölabscheider 14 vorgeschaltet ist. An diesem Ölabscheider 14 scheidet sich das zuvor eingesaugte Schmieröl ab und sammelt sich aufgrund der Schwerkraft im Ölsammelraum 16. Aufgrund der herrschenden Druckunterschiede wird das Schmieröl durch die Düse 18 über die Ölzuführleitung 20 in die Ölkammer 22 gedrückt, wobei sich die Ölkammer 22 um die Gleitringdichtung erstreckt, welche die Antriebswelle A gegen das Gehäuse G abdichtet. Die Ölkammer 22 ist im wesentlichen rotationssymmetrisch bezüglich der Antriebswelle A, so dass die gesamte Gleitringdichtung von der Ölkammer 22 umgeben ist. Die Ölzuführleitung 20 endet an einem Punkt der Ölkammer 22, der oberhalb der Gleitringdichtung liegt.
Dadurch, dass die Ölzuführleitung 20 oben in der Ölkammer 22 und insbesondere oberhalb des obersten Punktes der Gleitringdichtung endet, steht die gesamte Gleitringdichtung und somit auch ihre Gleitringe in jedem Betriebszustand im Öl, insbesondere auch bei Stillstand des Kompressors, wenn kein Öl aus dem Schmierkreislauf der Gleitringdichtung zugeführt wird.
Die Abfuhr des zugeführten Öls geschieht zum einen Teil durch Leckage der Gleitringdichtung in Richtung der Kubelkammer K und zum anderen Teil über die Ölabfuhrleitung 24, die an einem oberen Punkt der Ölkammer 22 beginnt und ebenfalls in der Kurbelkammer K endet. Dies ist in Fig. 2 nochmals genauer dargestellt. Durch diese Anordnung von Ölzuführ- und Ölabfuhrleitung ist zum einen gewährleistet, dass die Gleitringdichtung immer von Öl umgeben ist und andererseits ein ständiger Ölaustausch bei Betrieb stattfindet.
Mit Bezug auf die Fig. 3 bis 5 wird nun eine bevorzugte Ausführungsform der eingesetzten Gleitringdichtung beschrieben.
Als Gleitringe werden bevorzugt Nutenringe 30 eingesetzt, deren Nuten voneinander weg zeigen. Die Einbaulage der Nutenringe ist insbesondere in Fig. 4 gut zu erkennen. Der Einsatz derartiger Nutenringe hat gegenüber Ohrringen den Vorteil, dass Nutenringe z. B. gegenüber Fertigungstoleranzen weniger anfällig sind und damit eine bessere Dichtigkeit des Kompressors gewährleistet ist.
Die hier vorgeschlagene Gleitringdichtung ist in Form einer Patrone aufgebaut, die sehr einfach und auch vollautomatisch montiert werden kann. In der Montagepatrone 34 ist die Druckfeder 32 aufgenommen, welche das statische Dichtelement 36 gegen das dynamische Dichtelement 38 drückt. Hierbei greifen Rastarme 35 der Montagepatrone 34 durch Ausnehmungen des statischen Dichtelements 36 hindurch und sind mit dem dynamischen Dichtelement 38 verrastet (siehe insbesondere Fig. 4). Die Lage der Nutenringe 30 in den beiden Dichtelementen 36,38 ist ebenfalls am besten der Fig. 4 zu entnehmen.
Die Übertragung der Rotationsbewegungen der Antriebswelle A auf das dynamische Dichtelement 38 geschieht hier mittels des Mitnahmerings 39, der zumindest bezüglich der Rotation an die Antriebswelle A gekoppelt ist. Dieser Mitnahmering 39 ist nur in Fig. 5, nicht jedoch in Fig. 4 dargestellt. Eine Übertragung der Rotationsbewegung auf das dynamische Dichtelement 38 wäre ebenfalls über eine Anspiegelung an die Antriebswelle A möglich.
Insbesondere durch Kombination dieses patronenartigen Aufbaus mit dem Einsatz von Nutenringen ist eine erheblich vereinfachte Fertigung ohne einen Verlust an Dichtigkeit möglich. Idealerweise wird diese Gleitringdichtung mit der oben beschriebenen Ölzufuhr kombiniert, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Bezugszeichenliste 10 Zylinder
11 Kältemitteleinlass
12 Kältemittelauslass
14 Ölabscheider
16 Ölsammelraum
18 Düse
20 Ölzuführleitung
22 Ölkammer
24 Ölabführleitung
30 Nutenring
32 Druckfeder
34 Montagepatrone
35 Rastarme
36 statisches Dichtelement
38 dynamisches Dichtelement
39 Mitnahmering
A Antriebswelle
G Gehäuse
K Kurbelkammer

Claims

1. Taumelscheibenkompressor für eine Kraftfahrzeugklimaanlage mit einer auf einer Antriebswelle (A) innerhalb eines Gehäuses (G) angeordneten Taumelscheibe, wobei die Antriebswelle (A) aus dem Gehäuse austritt (G), wobei im Austrittsbereich zwischen Antriebswelle (A) und Gehäuse (G) eine Gleitringdichtung mit wenigstens einem Gleitring angeordnet ist, und wobei sich um die Gleitringdichtung eine Ölkammer (22) erstreckt, in welche eine Ölzuführleitung (20) endet, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzuführleitung (22) oberhalb des obersten Punktes des Gleitringes endet.

2. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölabführleitung (24) an der Ölkammer (22) beginnt, wobei die Verbindung zwischen Ölabführleitung (24) und Ölkammer (22) oberhalb des obersten Punktes des wenigstens einen Gleitringes liegt.

3. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Gleitring ein Nutenring (30) ist.

4. Taumelscheibenkompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er ein statisches Dichtelement (36), das starr bezüglich des Gehäuses (G) angeordnet ist, und ein dynamisches Dichtelement (38), das bezüglich der Rotation an die Antriebswelle (A) gekoppelt ist, aufweist, wobei die beiden Dichtelemente (36, 38) mit einer Feder (32) aufeinandergedrückt werden, und wobei die Dichtelemente (36, 38) und die Feder (32) in einer Montagepatrone (34) aufgenommen sind.

5. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagepatrone (34) Rastarme (35) aufweist, die durch Ausnehmungen im statischen Dichtelement (36) hindurchgreifen, und in denen das dynamische Dichtelement (38) verrastet ist.

6. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Antriebswelle (A) ein Mitnahmering (39) angeordnet ist, der im Eingriff mit dem dynamischen Dichtelement (38) steht.

7. Taumelscheibenkompressor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das dynamische und/oder das statische Dichtelement (36, 38) aus einem keramischen Werkstoff hergestellt sind.