DE102006004741A1

DE102006004741A1 - R744-Kompressor für eine Fahrzeugklimaanlage

Info

Publication number: DE102006004741A1
Application number: DE200610004741
Authority: DE
Inventors: Ulrich Fochler
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2006-02-02
Filing date: 2006-02-02
Publication date: 2007-08-09

Abstract

Die Erfindung betrifft einen R744-Kompressor für eine Fahrzeugklimaanlage, der ein Kompressorgehäuse und einen außerhalb desselben angeordneten Antriebsmotor, eine durch die Wandung des Kompressorgehäuses geführte Antriebswelle für eine Taumelscheibe, die in einer in diesem ausgebildeten Kurbelkammer angeordnet und mit wenigstens einem Hubkolben wirkverbunden ist, sowie eine antriebsseitig an der Antriebswelle drehfest angeordnete Riemenscheibe aufweist. Sie löst die Aufgabe, die in der Kurbelkammer entstehende Wärme durch Kühlung abzuführen. Dazu ist das Kompressorgehäuse (1) im Bereich der Kurbelkammer (2) flüssigkeitsgekühlt und vorzugsweise mit einem koaxial angeordneten Kühlmantel (21) mit einem Ein- und einem Auslass (19, 20) für eine Kühlflüssigkeit versehen, der zumindest einen Teil der Kurbelkammer (2) umschließt.

Description

Die Erfindung betrifft einen R744-Kompressor für eine Fahrzeugklimaanlage, mit einem Kompressorgehäuse und einem außerhalb desselben angeordneten Antriebsmotor sowie mit einer durch das Kompressorgehäuse geführten Antriebswelle für eine Taumelscheibe und einer antriebsseitig an der Antriebswelle drehfest angeordneten Riemenscheibe.

Die Verwendung des Kältemittels CO₂ (R744-Kältemittel) in Fahrzeugklimaanlagen erfordert ein höheres Druckniveau im Vergleich zu einem herkömmlichen Kältemittel, insbesondere dem Kältemittel R134a. Daher sind auch höhere Anforderungen an die im Kompressor eingesetzten Dichtungen zu stellen, die insbesondere zur Abdichtung der Antriebswelle für eine in der Regel mehrere Hubkolben antreibende Taumelscheibe erforderlich sind. Üblicherweise wird dazu eine Gleitringdichtung verwendet, die zwei in axialer Richtung gegeneinander vorgespannte Gleitringe aufweist, von denen einer drehfest mit der Antriebswelle verbunden und gegenüber dieser abgedichtet und der andere fest am Gehäuse angeordnet und gegenüber diesem abgedichtet ist. Beim Betrieb des Kompressors entsteht insbesondere an den gegeneinander vorgespannten und sich relativ zueinander drehenden Gleitringen ein hohes Maß an Reibungswärme, die abgeführt werden muss, auch, um die Lebensdauer der Gleitringdichtung nicht zu verkürzen. Daher ist es geboten; die auftretende Reibungswärme zumindest zu einem großen Teil abzuführen. Dazu ist es bekannt, dem Kältemittel zum Zwecke der Kühlung des Kompressors zusätzlich zum Zwecke der Schmierung Öl beizugeben. Das ist mit dem Nachteil verbunden, dass im Kältemittelkreislauf weniger Kältemittel zur Verfügung steht.

Aus der DE 103 28 641 A1 ist es bekannt, bei dem in dieser beschriebenen Kompressor Reibungswärme durch eine der Gleitringdichtung zugeordnete Luftkühlungseinrichtung abzuführen, die darin besteht, dass die Riemenscheibe zugleich als Kühlluft-Gebläserad ausgebildet ist.

Allgemein sind Wasserkühleinrichtungen für Verdichter bekannt. So ist In der deutschen Patentschrift DE 887 395 . ein kombiniert luft- und wassergekühlter Verdichterzylinderkopf für eine Druckgaserzeugungsanlage beschrieben. Die DD 159 455 hat einen halbhermetischen Kältemittelverdichter mit einer Motorkühleinrichtung zum Gegenstand, bei. dem der Motorgehäusedeckel als Hohlkörper ausgebildet und von Kühlwasser durchströmt ist. Schließlich ist in der DE 102 32 648 A1 ein Kompressor mit einer Verdichtungseinheit für ein Fluid, einer Kurbeleinheit und einer Antriebsmotoreinheit für die Verdichtungseinheit beschrieben. Dabei ist am Gehäuse für die Antriebseinheit umfangsseitig ein. Kühlmantel ausgebildet, der von Kühlwasser durchströmt ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem R744-Kompressor für eine Fahrzeugklimaanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die in dessen Kurbelkammer entstehende Wärme alternativ abzuführen.

Diese Aufgabe wird bei einem Kompressor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung besteht darin, dass bei einem R744-Kompressor, der ein Kompressorgehäuse, einen außerhalb desselben angeordneten Antriebsmotor und eine durch die Wandung des Kompressorgehäuses in eine Kurbelkammer geführte Antriebswelle für eine Taumelscheibe aufweist, wobei die Antriebswelle antriebsseitig mit einer Riemenscheibe für den Antrieb durch den Antriebsmotor versehen ist, das Kompressorgehäuse im Bereich der Kurbelkammer flüssigkeitsgekühlt ist. Vorzugsweise ist das Kompressorgehäuse in diesem Bereich von einem koaxial angeordneten und von einer Kühlflüssigkeit durchströmten doppelwandigen Kühlmantel mit einem Ein- und einem Auslass umgeben, der vorzugsweise die gesamte Kurbelkammer umschließt. Durch das Kühlmittel wird ein Großteil der in der Kurbelkammer, insbesondere an der Gleitringdichtung für die Antriebswelle, entstehenden Wärme über das Kompressorgehäuse nach außen abgeführt. Auf diese Weise wird die Kompressorinnentemperatur stabilisiert, ohne dass dazu Öl als Kühlmittel im Kältemittel erforderlich ist. Die im Kältemittel befindliche Ölmenge kann somit bis auf diejenige, die zur Schmierung des Kompressors unbedingt erforderlich ist, reduziert werden.

Das bedeutet wiederum, dass der Kältemittelkreislauf effizienter ist, so dass Energie zum Betreiben des Kompressors und des Kältemittelkreislaufs eingespart wird. Bei sonst gleichen Bedingungen kann der Kältemittelkreislauf mehr Kälteleistung zur Verfügung stellen und auch spontaner. Gegebenenfalls, d.h. bei beibehaltener maximaler Kälteleistung, kann der Kompressor selbst verkleinert werden, was mit einer Reduzierung des Gewichtes und des erforderlichen Bauraumes einhergeht.

In bevorzugter Ausführung ist der Kühlmantel in der Kompressorwandung selbst ausgebildet, die dazu im Bereich der Kurbelkammer doppelwandig ausgeführt ist. Antriebsseitig ist dann der Kühlmantel durch einen Deckel verschlossen. Das Kompressorgehäuse wird durch ein Metall-Druckgussverfahren, insbesondere aus Al, hergestellt.

Alternativ dazu kann auch ein separat hergestellter doppelwandiger Hohlzylinder auf dem Kompressorgehäuse im Bereich der Kurbelkammer angeordnet sein, dessen zylindrische Innenfläche im direkten Flächenkontakt mit dem Kompressormantel steht. Der Vorteil hierbei ist, dass das Kompressorgehäuse dann tiefgezogen und aus Stahl gefertigt sein kann.

Der Kühlmantel ist vorteilhaft über eine Nebenleitung an den Motorkühlkreislauf angeschlossen, so dass ein separat betriebener Kompressorkühlkreislauf nicht erforderlich ist. Dabei ist der Einlass des Kühlmantels über eine Kühlflüssigkeitsleitung mit dem Auslass des Fahrzeugkühlers verbunden und der Auslass des Kühlmantels mit dem Einlass des Fahrzeugkühlers. Der Kompressorkühlkreislauf wird auf diese Weise automatisch durch den Motorkühlkreislauf mit betrieben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In der zugehörigen Zeichnung ist ein an den Motorkühlkreislauf angeschlossener, mechanisch angetriebener R744-Taumelscheibenkompressor für eine Fahrzeugklimaanlage in einem Längsschnitt dargestellt.
Dieser weist ein Kompressorgehäuse 1 aus Al-Druckguss mit einer Kurbelkammer 2 und einer in dieser auf einer Antriebswelle 3 neigungsverstellbar angeordneten und mehrere Hubkolben 4 antreibenden Taumelscheibe 5 auf, wobei die Hubkolben 4 über Gleitsteine 6 an die Taumelscheibe 5 gekoppelt sind. Die durch die Wandung des Kompressorgehäuses 1 geführte und gegenüber diesem mit einer Gleitringdichtung 7 abgedichtete Antriebswelle 3 ist außerhalb desselben drehfest mit einer Riemenscheibe 8 verbunden, über die und einen Antriebsriemen der Kompressor an den nicht dargestellten Fahrzeugmotor gekoppelt ist. Die Hubkolben 4 sind in einem gehäusefesten Zylinderblock 9 in mit Zylinderlaufbuchsen 10 versehenen Zylinderbohrungen 11 in axialer Richtung bewegbar angeordnet. Für eine definierte Neigungsverstellbewegung und zur Definition von Schrägstellungen ist die Taumelscheibe 5 mit zwei Führungskulissen 12 versehen, von denen in der Darstellung jedoch nur eine zu sehen ist. In die Führungskulissen greift ein Mitnehmerstift 13 ein, der an zwei Laschen 14 gehaltert ist, die an einer drehfest mit der Antriebswelle 3 verbundenen Mitnehmerscheibe 15 befestigt sind.
Das Kompressorgehäuse 1 ist im Bereich der Kurbelkammer 2 doppelwandig ausgeführt und antriebsseitig durch einen ringförmigen Deckel 16 flüssigkeitsdicht verschlossen. Dazu sind in diesem (16), jeweils in einer koaxialen Ringnut, zwei Dichtungsringe 17 angeordnet, die im montierten Zustand des Deckels 16 mit dem Kompressorgehäuse 1 verspannt sind, wobei dieser (16) am Kompressorgehäuse 1 mit Schrauben 18 angeschraubt ist. Das doppelwandig ausgeführte Kompressorgehäuse 1 ist an der äußeren Wandung mit einer Einlassöffnung 19 und einer Auslassöffnung 20 versehen und bildet einen koaxial angeordneten Kühlmantel 21. Über diese Öffnungen 19 und 20 ist der Kühlmantel mit dem Motorkühlkreislauf 22 verbunden und in einer Nebenleitung 23 angeordnet, durch die aus dem Motorkühlkreislauf 22 durch den Kühlflüssigkeitskühler 24 gekühlte Kühlflüssigkeit abgezweigt und über den Kühlmantel geleitet wird. Die aus dem Kühlmantel 21 austretende erwärmte Kühlflüssigkeit wird der erhitzten Motorkühlflüssigkeit vor dem Eintritt in den Kühlflüssigkeitskühler 24 wieder zugeführt. Dieser über den Kühlmantel 21 geführte Nebenkühlkreislauf (Nebenleitung 23) wird automatisch mit dem Motorkühlkreislauf betrieben, sobald der Fahrzeugmotor gestartet ist und führt im Kompressor entstehende Wärme ab, insbesondere an der Gleitringdichtung 7 und in der Kurbelkammer 2 entstehende Reibungswärme.

1: Kompressorgehäuse
2: Kurbelkammer
3: Antriebswelle
4: Hubkolben
5: Taumelscheibe
6: Gleitstein
7: Gleitringdichtung
8: Riemenscheibe
9: Zylinderblock
10: Zylinderlaufbuchse
11: Zylinderbohrung
12: Führungskulisse
13: Mitnehmerstift
14: Lasche
15: Mitnehmerscheibe
16: Deckel
17: Dichtungsring
18: Schraube
19: Einlassöffnung
20: Auslassöffnung
21: Kühlmantel
22: Motorkühlkreislauf
23: Nebenleitung
24: Kühlflüssigkeitskühler

Claims

R744-Kompressor für eine Fahrzeugklimaanlage, mit einem Kompressorgehäuse und einem außerhalb desselben angeordneten oder anordnenbaren Antriebsmotor, mit einer durch die Wandung des Kompressorgehäuses geführten Antriebswelle für eine Taumelscheibe, die in einer in diesem ausgebildeten Kurbelkammer angeordnet und mit wenigstens einem Hubkolben wirkverbunden ist, wobei die Antriebswelle wirkverbunden oder wirkverbindbar mit dem Antriebsmotor ist, insbesondere über eine antriebsseitig an der Antriebswelle drehfest angeordneten Riemenscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompressorgehäuse (1) im Bereich der Kurbelkammer (2) flüssigkeitsgekühlt ist.
R744-Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompressorgehäuse (1) einen koaxial angeordneten Kühlmantel (21) mit einem Ein- (19) und einem Auslass (20) für eine Kühlflüssigkeit aufweist, der zumindest einen Teil der Kurbelkammer (2) umschließt.
R744-Kompressor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel (21) durch die Kompressorwandung selbst gebildet ist, die dazu doppelwandig ausgeführt ist.
R744-Kompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die doppelwandig ausgeführte Kompressorwandung antriebsseitig durch einen Deckel (16) dichtend verschlossen ist.
R744-Kompressor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmantel (21) über eine Nebenleitung (23) an den Motorkühlkreislauf (22) angeschlossen ist.