DE10250649A1 - Axialkolbenverdichter, insbesondere CO2-Verdichter für Kraftfahrzeugklimaanlagen - Google Patents

Axialkolbenverdichter, insbesondere CO2-Verdichter für Kraftfahrzeugklimaanlagen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenverdichter, insbesondere einen CO¶2¶-Verdichter für Kraftfahrzeugklimaanlagen, mit einem einem Kolben (1) zugeordneten Taumelscheibenmechanismus (2), der eine, an einer mit einer Antriebswelle (3) umlaufenden Schrägscheibe (4), abgestützte Taumelscheibe (5) umfaßt, wobei die Abstützung der Taumelscheibe (5) über ein gleichzeitig axial als auch radial wirksames Ringlager (6) erfolgt. Das Ringlager ist als Gleit- oder Wälzkörperlager, insbesondere als Kreuzrollenlager, ausgeführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenverdichter, insbesondere CO2-Verdichter für Kraftfahrzeugklimaanlagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Axialkolbenverdichter werden vielfach in Klimaanlagen für Kraftfahrzeuge verwendet und dienen dort zum Ansaugen und Verdichten eines Kältemittels.
  • Solche Verdichter bzw. Kompressoren sind in zahlreichen unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt und umfassen in aller Regel ein Gehäuse, das eine Verdichter- bzw. Pumpeneinheit enthält. Der Antrieb der Verdichter- bzw. Pumpeneinheit erfolgt üblicherweise mittels einer außerhalb des Gehäuses gelegenen Antriebseinheit. Ein vorerwähnter Axialkolbenverdichter bildet einen Teil der Pumpeneinheit, die als Axialkolbenpumpe ausgebildet sein kann. Die Pumpeneinheit besteht aus mindestens einem Kolben, der in einem Zylinder hin und her bewegbar ist. Üblicherweise sind bekannte Kompressoren zur Erhöhung der Effektivität mit mehreren Kolben ausgestattet. Die Hin- und Herbewegung der Kolben entlang ihrer Längsachse wird durch eine Kopplung der Kolben an eine Taumelscheibe bewirkt, die über Lagereinheiten mit einer um eine Achse drehbaren Schrägscheibe in Wirkverbindung steht.
  • Die DE 198 33 604 A1 beschreibt einen „typischen" Aufbau eines Taumelscheibenverdichters. Das dortige Gehäuse umfasst zwei Teile, die einen Triebwerksraum begrenzen. In diesem ist ein Schrägscheiben/Taumelscheiben-Mechanismus angeordnet, der durch eine aus dem Gehäuse herausgeführte Antriebswelle angetrieben wird. Der Antrieb der Antriebswelle erfolgt über eine Riemenscheibe außerhalb des Gehäuses. Die Taumelscheibe ist über Pleuelstangen mit den Kolben verbunden. Die Abstützung der Taumelscheibe erfolgt über Axial- und Schrägkugellager an einer Schrägscheibe, die drehfest mit der Antriebswelle in Verbindung steht. Nachteilig bei dem Stand der Technik gemäß der DE 198 33 604 A1 ist der komplizierte Aufbau sowie eine, insbesondere bei höheren Drehzahlen aufgrund der auftretenden Fliehkräfte problematische Schmierung der Taumelscheibenlagerung. Darüber hinaus sind die dortigen Axiallager nur unzureichend für die im Wechsel auftretenden Druck- und Zugkräfte seitens der Pleuelstange und des Kolben ausgelegt. Ein erhöhter Verschleiß und damit kürzere Lebensdauer sind die Folge.
  • Die US 5,823,490 sowie die korrespondierende DE 196 21 174 A1 beschreiben einen Kolbenantrieb mittels einer Taumelscheibenanordnung, bei der die Taumelscheibe ebenfalls auf einer Schrägscheibe drehgelagert ist. Für die Lagerung werden dort Nadellager zwischen der Taumelscheibe und der Schrägscheibe eingesetzt. Die Taumelscheibe ist ihrerseits über Gleitlager mit den Kolben verbunden. Die Gleitlager weisen hierzu halbkugelförmige Gleitschuhe auf, die vorne und hinten, d.h. axial von beiden Seiten an der Taumelscheibe anliegen. Die Gleitschuhe sind in entsprechend konkav ausgebildeten Lagerschalen aufgenommen, die in den Kolben ausgebildet sind. Die Neigung der Schrägscheibe ist einerseits über einen Gelenkarm und andererseits über eine Druckplatte einstellbar, die mittels einer Druckfeder gegen die Schrägscheibe geschoben wird und eine Schrägstellung der Schrägscheibe entsprechend einem gewünschten Kolbenhub definiert. Um die Kräfte und Momente an den Triebwerksteilen aufnehmen zu können, sind bei dem beschriebenen Verdichter insgesamt drei Lagerstellen vorgesehen: zwei Axialnadelkränze und ein Radialnadelkranz. Somit weist die Taumelscheibe fünf Lagerlaufbahnen auf, die integrativer Bestandteil der Taumelscheibe sind. Um den im Betrieb auftretenden Kräften, insbesondere bei hohen Drehzahlen, gerecht zu werden, ist es notwendig, die Taumelscheibe aus Stahl zu fertigen oder zumindest zu härten und einer Schleifbearbeitung zuzuführen. Dies wirkt sich in mehrfacher Hinsicht nachteilig aus, da zum einen die Vielzahl und die komplizierte Integration der Lagerstellen eine Schmierung problematisch macht. Darüber hinaus wird auch hier Schmieröl durch die Fliehkraft nach außen geschleudert, so dass die Ölversorgung und eine gleichmäßige Schmierung an den Lagerstellen schlecht bzw. nicht gewährleistet ist, was zu einem erhöhten Verschleiß führt.
  • Darüber hinaus wirkt sich die große Masse der Taumelscheibe nachteilig aus, da die Taumelscheibe mit steigender Drehzahl derart in das Kräftegleichgewicht des Schrägscheibenmechanismus eingreift, dass der Mechanismus in Richtung eines größeren Kippwinkels und damit einer größeren Leistung regelt. Dies ist jedoch unerwünscht, da die Leistung bei einer steigenden Drehzahl ohnehin erhöht wird, so dass dies durch einen kleineren Kolbenhub, der durch einen kleineren Kippwinkel gekennzeichnet wäre, kompensiert werden sollte. Ein Rückgriff auf gesonderte Regelsysteme ist deshalb notwendig. Bei der Verwendung eines Taumelscheibenverdichters zum Verdichten von CO2 ist darüber hinaus die Verwendung von Axialnadelkränzen problematisch, da deren Grenzdrehzahl gering ist, die geforderte Tragfähigkeit aber gerade große Lagerdurchmesser erfordert.
  • Ein weiterer Axialkolbenverdichter mit Taumelscheiben-Mechanismus ist in der EP 0 853 198 A2 offenbart. Die dortige Taumelscheibenanordnung entspricht prinzipiell derjenigen der DE 196 21 174 A1 . Unterschiedlich ist lediglich die Art und die Anzahl der Lagerungen sowie die Form und die Gestalt der Taumelscheibe. Die zum vorgenannten Verdichter beschriebenen Probleme treten auch bei diesem Aggregat auf. Die Schmierungsproblematik dürfte aufgrund einer geringeren Anzahl an Lagerlaufflächen etwas geringer sein als bei der DE 196 21 174 A1 . Ebenso wie dort, sind aber auch hier die Axiallager nur unzureichend auf die wechselnden Druck- und Zugbelastungen des Kolbens ausgelegt.
  • Die EP 1 052 403 A2 beschreibt eine Taumelscheiben-Lagerung, bei der eine Lauffläche des Radiallagers als integrativer Bestandteil der Taumelscheibe vorgesehen ist. Darüber hinaus wird anstelle der vorbeschriebenen Axialnadelkränze ein Axialrollenlager zur Aufnahme der Druck- und Zugkräfte sowie zur Anlenkung der Taumelscheibe seitens der Schrägscheibe verwendet. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist jedoch das große Bauvolumen sowie eine große Masse, die zu erhöhten Fliehkräften und somit Unwucht- und Verschleißerscheinungen führt.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Verdichter zu schaffen, der sich gegenüber dem Stand der Technik durch eine einfachere und insbesondere auch leichtere Taumelscheibenlagerung auszeichnet. Auch sollten durch die Erfindung der Montageaufwand, das Bauvolumen sowie Schmierungs- und Verschleißprobleme verringert werden. Schließlich soll sich der Verdichter durch besonders geringe Verlustleistungsaufnahme auszeichnen und, insbesondere auch bei höheren Temperaturen, tribologisch optimal verhalten bedingt durch eine verbesserte Wärmeableitung aus den Laufflächenbereichen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Axialkolbenverdichter gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Insbesondere wird die Aufgabe durch einen Axialkolbenverdichter, insbesondere einen CO2-Verdichter für Kraftfahrzeugklimaanlagen, mit einem dem Kolben zugeordneten Taumelscheibenmechanismus gelöst, der eine, an einer mit einer Antriebswelle umlaufenden Schrägscheibe, abgestützte Taumelscheibe umfasst, wobei die Abstützung der Taumelscheibe über ein gleichzeitig axial als auch radial wirksames Ringlager erfolgt.
  • Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt darin, dass die axiale und radiale Abstützung der Taumelscheibe mit nur einem Lager realisiert ist. Das Lager, das als Ringlager ausgebildet ist, nimmt sowohl Radialkräfte als auch Axialkräfte (in beiden Richtungen) und ein Kippmoment der Taumelscheibe gleichmäßig auf.
  • Als Ringlager kommen Gleit- oder Wälzkörperlager in Betracht, wobei insbesondere Rollenlager bevorzugt sind. Es sind jedoch auch Kugellager oder, je nach Größe und Belastung des Lagers, Nadellager einsetzbar. Besonders vorteilhaft sind Rollenlager mit kurzen dicken Rollen, die sich durch eine höhere „Tragzahl" und geringere Reibung als Nadellager mit langen dünnen Nadeln auszeichnen.
  • Erfindungsgemäß sind die Lagerwirkebenen des Ringlagers kreuzweise zueinander angeordnet und entweder durch umlaufende Gleitflächen oder über den Umfang des Ringlagers angeordnete Wälzkörper einerseits und zugeordneten Laufflächen andererseits definiert.
  • Vorzugsweise ist das Ringlager als Kreuzrollenlager ausgebildet.
  • Gemäß einer Ausbildungsform der Erfindung sind zwei der vier Laufflächen des Kreuzrollenlagers in die Taumelscheibe integriert. Eine weitere Lauffläche ist als Gegenlauf fläche an der Schrägscheibe ausgebildet und die vierte Lauffläche, die ebenfalls als Gegenlauffläche dient, ist Teil eines gesonderten Lagerrings oder einer Sicherungsmutter. Somit bildet die Taumelscheibe mit dem Kreuzrollenlager eine Wirkeinheit, die auf die Schrägscheibe ansetzbar und mittels einer Sicherungsmutter fixierbar ist. Als Alternative kann ein gesonderter Lagerring zum Abschluß des Kreuzrollenlagers und ggf. zur Festlegung der Kreuzrollenlager-Taumelscheibe-Einheit dienen. Hierzu kommen neben Schraubverbindungen auch Rast- oder Schnappverbindungen in Frage. Auch der Einsatz eines Sicherungsbolzens oder -stifts ist denkbar.
  • Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich daraus, dass die Schrägscheibe keine(n) ausladenden „tellerförmigen" Bereiche) zur Aufnahme von Axialnadellager oder Axialrollenlager gemäß dem Stand der Technik aufweist. Hierdurch wird das Bauteil erheblich kleiner und leichter. Durch die reduzierte Masse der Schrägscheibe sind ehedem bestehende Unwuchtprobleme, die aufgrund bekannter Schrägscheibengeometrien zu berücksichtigen sind, deutlich verringert. Eine solche Unwucht kann beispielsweise im Bereich der Anlenkung und/oder Führung der Schrägscheibe auftreten, da die Schrägscheibe in diesem Bereich asymmetrisch aufgebaut ist. Da der „tellerförmige" Bereich jedoch erfindungsgemäß nicht vorhanden ist und der Bereich der Anlenkung und/oder Führung der Schrägscheibe erfindungsgemäß eine geringe Masse aufweist, ist hier ein Ausgleich von Unwucht durch die Anbringung eines geringen Ausgleichsgewichtes sehr leicht möglich. Das Ausgleichsgewicht wird vorzugsweise unmittelbar an der Schrägscheibe angebracht. Da sich eine Unwucht jedoch nicht nur auf die Schrägscheibe an sich, sondern auf die gesamte Schrägscheibe-Taumelscheibe-Anordnung auswirkt, kann ein solches Ausgleichsgewicht zur Auswuchtung der Einheit Taumel-/Schrägscheibe erfindungsgemäß auch an einem Lagerring bzw. einer Lagersicherungsmutter angeordnet sein. Vorzugsweise wird durch die Anbringung des Ausgleichsgewichts der Gesamtschwerpunkt der Taumel-/Schrägscheiben-Einheit derart verlagert, dass er im wesentlichen in einer sich senkrecht zur Antriebsachse erstreckenden Kippachse der Taumelscheibe liegt. Auf diese Weise ist es erfindungsgemäß möglich, den Massenschwerpunkt der Baugruppe mit dem Kipppunkt der Baugruppe zur Deckung zu bringen, so dass eine Unwucht in vorteilhafter Weise vollständig eliminiert ist, und zwar unabhängig vom Kippwinkel.
  • Diese Ausführungsform stellt gegenüber dem Stand der Technik einen erheblichen Vorteil dar, da, wie bereits erwähnt, eine taumelnde Masse (gemeinsam mit den Kolben) aufgrund ihrer Trägheit die Schrägscheibe in Abhängigkeit der Drehzahl in Richtung des maximalen Kippwinkels der Schrägscheibe zu stellen versucht. Hiergegen wirkt die Fliehkraft der Schrägscheibe, die im Gegenzug einem minimalen Kippwinkel der Schrägscheibe entgegenstrebt. Erfindungsgemäß ist es aufgrund der kleinen Masse der Taumelscheibe möglich, die Massenverhältnisse und die Dimensionierung von Schrägscheibe und Taumelscheibe so zu wählen, dass sich der Mechanismus gegenüber Drehzahlschwankungen im wesentlichen stabil verhält, so dass ein voreingestellter Schrägscheibenkippwinkel erhalten bleibt.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Schrägstellung der Schrägscheibe mittels einer Feder, die sich einerseits an einer Grundplatte abstützt, die drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist und die andererseits die Schrägscheibe in eine Neigung drängt. Die Einstellung der Neigung kann entweder über einen Gelenkarm oder über eine Schrägstellung der Grundplatte an sich eingestellt werden. Der Gelenkarm ist drehfest mit der Antriebswelle verbunden. Durch die Verwendung einer Druckfeder ist in vorteilhafter Weise eine kompakte Bauform des Schrägscheibenverdichters möglich. Als Druckfedern kommen insbesondere Schrauben- oder Tellerfedern in Frage, wobei Mehrdrahtfedern, Schraubentellerfedern und Federn mit einem rechteckigen Coil-Querschnitt bevorzugt sind. Die jeweilige Wahl der Feder richtet sich nach den jeweiligen Bedürfnissen, wobei sich bei hohen Stoßfrequenzen, d.h. bei hohen Drehzahlen und/oder einer größeren Anzahl von Kolben, Mehrdrahtfedern, und für einen sehr kompakten Andruckmechanismus insbesondere Schraubentellerfedern bevorzugt eignen. Die Federkennlinie kann sowohl progressiv, als auch degressiv gewählt sein. Hiermit lässt sich das Regelverhalten des Schrägscheibenverdichters beeinflussen.
  • Gemäß bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sind die Rollenkörper des Kreuzrollenlagers entweder wechselweise im Verhältnis 1:1, 1:2 oder 1:3 kreuzweise zueinander angeordnet. Auf diese Weise ist eine auslastungsgerechte Auslegung des Kreuzrollenlagers möglich. So kann beispielsweise eine hohe Druckbelastung während eines Kompressionsvorgangs des Kolbens durch eine erhöhte Anzahl von Rollenkörpern gegenüber einer reduzierten Anzahl von belasteten Rollenkörpern während einer Expansionsbewegung des Kolbens abgefangen werden. Druckseitig sind somit onsbewegung des Kolbens abgefangen werden. Druckseitig sind somit beispielsweise zwei Rollenkörper angeordnet, während zugseitig lediglich ein Rollenkörper vorliegt. Praktisch wechseln sich demgemäß zwei druckbelastete Rollenkörper wechselseitig mit einem zugbelasteten Rollenkörper über den Umfang des Kreuzrollenlagers ab. Sofern notwendig, können die Rollenkörper des Kreuzrollenlagers wechselweise auch im Verhältnis 1:4 oder in einem höheren Verhältnis kreuzweise zueinander angeordnet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Lagerwirkebenen des Ringlagers unter einem Winkel von 90° oder schiefwinklig zueinander angeordnet. Je nach Belastung des Ringlagers ist jedoch auch eine asymmetrische Anordnung der Lagerwirkebenen vorgesehen, die eine gute Kraftverteilung einerseits und eine optimierte Lagerführung andererseits gewährleistet.
  • Grundsätzlich wird jedoch eine Anordnung der Rollen unter einem Winkel von 90° zueinander bevorzugt, da diese Anordnung konstruktiv am einfachsten ist. Denkbar ist, die Rollen insgesamt um einen vorbestimmten Winkel zu kippen, ohne dass der Relativwinkel zwischen den Rollenachsen verändert wird. Dadurch kann einer unterschiedlich starken Axial- und/oder Radialbelastung des Ringlagers Rechnung getragen werden. Insbesondere kann dadurch z.B. dem Umstand Rechnung getragen werden, dass den axialen Kompressionskräften durch entsprechendes Kippen der Lagerwirkflächen eine höhere Tragfähigkeit zugeordnet wird als den geringeren Axialkräften beim Saughub der Axialkolben, die sich über die Taumelscheibe am Ring- bzw. Kreuzrollenlager abstützen.
  • Durch eine Kombination der Anzahl der Rollenkörper, die an den Lagerwirkebenen des Ringlagers angeordnet sind und dem Winkel, unter dem die Lagerwirkebenen stehen, ist eine optimale Einstellung auf hohe Axiallasten möglich. Hierbei kann in bestmöglicher Weise berücksichtigt werden, dass die Axiallast bei einer Kompression einseitig sehr hoch ist, während die Axiallast aufgrund eines Saughubs vergleichsweise klein bemessen ist.
  • Es sei betont, dass anstelle von Rollenkörpern auch andere Wälzkörper in Form eines entsprechenden Kreuzwälzkörperlagers eingesetzt werden können. Bevorzugt sind ne ben den bereits vorerwähnten Zylinderrollen, Kugeln oder tonnenförmige Walzen sowie, insbesondere im Falle einer Miniaturisierung auch Nadeln. Gegebenenfalls sind den Wirkebenen des Ringlagers unterschiedliche Wälzkörper zugeordnet.
  • Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben, das anhand der Abbildungen näher erläutert wird. Hierbei zeigen:
  • 1 einen Schrägscheibenverdichter mit Taumelscheibenanordnung gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 eine perspektivische, teilweise gebrochene Darstellung einer erfindungsgemäßen Taumelscheibenanordnung;
  • 3 die Taumelscheibenanordnung gemäß 2 in gedrehter und etwas gekippter Ansicht;
  • 4 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Taumelscheibenanordnung;
  • 5 eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Taumelscheibenanordnung gemäß 4 in gedrehter Darstellung;
  • 6 die Darstellung der Tragfähigkeitskriterien des erfindungsgemäßen Ringlagers; und
  • 7 die Tragfähigkeit des erfindungsgemäßen Ringlagers bei gekippter Lage der Lagerwirkebenen insgesamt unter Beibehaltung der Relativlage der Lagerwirkebenen zueinander.
  • In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
  • 1 zeigt einen Schrägscheibenverdichter mit einer Taumelscheibenanordnung gemäß dem Stand der Technik. Ein Taumelscheibenmechanismus 2, der mittels einer Antriebswelle 3 betrieben wird, umfasst eine Schrägscheibe 4 sowie eine Taumelscheibe 5. Die Taumelscheibe 5 steht über Ringlager 6 mit der Schrägscheibe 4 in Wirkverbindung. Die Ringlager 6 sind als Axial- und Radiallager ausgebildet. Die Schrägscheibe 4 ist drehfest an der Antriebswelle 3 befestigt. Die Taumelscheibe 5 ist mittels einer Verdrehsicherung in einem Gehäuse, in dem der Taumelscheibenmechanismus 2 untergebracht ist, angeordnet. An der Taumelscheibe 5 ist eine Pleuelstange 15 angebracht, über die ein Kolben 1 betätigbar ist. Die Schrägscheibe 4 ist durch einen relativ weit ausladenden tellerförmigen Bereich 19 gekennzeichnet, der zur Aufnahme der Lager 6 dient. Diese aus Stabilitätsgründen relativ großvolumige Bauweise ist sowohl platz- als auch gewichtsintensiv.
  • 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Taumelscheibenmechanismus 2. Eine Schrägscheibe 4 ist auf einer Antriebswelle 3 drehfest befestigt. Eine Taumelscheibe 5 steht mit der Schrägscheibe 4 über ein sich um die Schrägscheibe 4 herumerstreckendes Ringlager 6 in Wirkverbindung. Das Ringlager 6 ist als Kreuzrollenlager 8 ausgebildet. Das Kreuzrollenlager 8 weist zwei winklig zueinander angeordnete Lagerwirkebenen 7 auf. Die Lagerwirkebenen sind relativ zur Schrägscheiben bzw. Ringlagerebene 10 (s. 6) symmetrisch unter einem Winkel von jeweils 45° angeordnet. Die Lagerwirkebenen 7 sind durch in Rollenkörperbuchsen 14 aufgenommene Zylinderrollen (nicht gezeigt) definiert. Wie in 2 und in 3 ersichtlich, ist der Taumelscheibenmechanismus 2 mittels einer Sicherungsmutter 13 fixiert. Hierzu ist die Sicherungsmutter 13 auf ein an der Schrägscheibe 4 ausgebildetes Gewinde aufschraubbar.
  • Das Kreuzrollenlager 8 ist so konzipiert, dass es vier Laufflächen 9, 10, 11 aufweist. Zwei Laufflächen 9 sind gemäß den 4 und 5 an der Taumelscheibe 5 lokalisiert. Eine Gegenlauffläche 10 sowie eine Gegenlauffläche 11 befinden sich jeweils an der Schrägscheibe 4 sowie an einem Lagerring 12 bzw. einer Sicherungsmutter 13.
  • Eine gute und über das gesamte Kreuzrollenlager gleichmäßige Schmierung des Kreuzrollenlagers ist auf einfache Weise möglich. Dies ergibt sich zum einen daraus, dass vorteilhafterweise lediglich ein umlaufendes Lager vorgesehen ist. Auftretende Fliehkräfte sind gegenüber herkömmlichen Axiallagern gemäß dem Stand der Technik deutlich reduziert, da der radiale Abstand des Kreuzrollenlagers von der Achse der Antriebswelle 3 kleiner als bei herkömmlichen „tellerförmigen" Schrägscheiben ist. Somit ist ein „Ausschleudern" von Schmiermittel nicht zu befürchten. Darüber hinaus wird das Schmiermittel durch die winklig zur Antriebswellenachse 3 verlaufenden Rollen durch die Rollbewegung in Richtung der Lagerbuchsen rückgeführt. Über einen Lagerring 12, der als Sicherungsmutter 13 ausgebildet sein kann, ist das Kreuzrollenlager 8 abdichtbar. Die Laufflächen 9, 10, 11 des Kreuzrollenlagers 8 sind vorzugsweise zumindest oberflächengehärtet. Alternativ kann auch ein gehärteter Einsatz vorgesehen sein. Der Lagerring 12 bzw. die Sicherungsmutter 13 kann ein Ausgleichsgewicht 16 umfassen, das als Gegengewicht zu einem in den 4 und 5 links unten dargestellten „henkelförmigen" Führungsbereich dient und eine Unwucht, die durch diesen Führungsbereich gegeben ist, ausgleicht. Vorzugsweise erfolgt die Anbringung und Dimensionierung des Ausgleichsgewichtes 16 so, dass der Gesamtschwerpunkt der Einheit „Taumelscheibe, Schrägscheibe, Ringlager, Sicherungsmutter" etwa in deren sich senkrecht zur Antriebsachse 3 erstreckenden Kippachse 17 liegt. Dadurch lässt sich eine minimale Belastung des Ringlagers durch äußere Drehmomente erhalten. Die Ansteuerung bzw. Betätigung der Kolben des Taumelscheibenverdichters erfolgt über Gleitsteine (nicht gezeigt), die an der Taumelscheibe 5 abgestützt sind.
  • In den 6 und 7 ist die axiale und radiale Tragfähigkeit des Ringlagers durch die Axialkraftpfeile Fax1, Fax2 und Frad dargestellt, und zwar in 6 bei symmetrischer Anordnung der Lagerrollen relativ zur Ringlagerebene 19 im Vergleich zu einer asymmetrischen Anordnung gemäß 7. Bei letzterer ist die axiale Tragfähigkeit Fax2 erheblich größer als bei der symmetrischen Anordnung gemäß 6, wo Fax1 = Fax2 ist. Im übrigen zeigt 6, dass das beschriebene Kreuzrollenlager sowohl axiale Fax1, Fax2 als auch radiale Kräfte Frad sowie Drehmomente M aufzunehmen vermag.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellten Details als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
  • 1
    Kolben
    2
    Taumelscheibenmechanismus
    3
    Antriebswelle
    4
    Schrägscheibe
    5
    Taumelscheibe
    6
    Ringlager
    7
    Lagerwirkebenen
    8
    Kreuzrollenlager
    9
    Lauffläche (Taumelscheibe)
    10
    Gegenlauffläche (Schrägscheibe)
    11
    Gegenlauffläche (Lagerring)
    12
    Lagerring
    13
    Sicherungsmutter
    14
    Rollenkörperbuchsen
    15
    Pleuelstange
    16
    Ausgleichsgewicht
    17
    Kippachse
    18
    tellerförmiger Bereich
    19
    Ringlagerebene

Claims (8)

  1. Axialkolbenverdichter, insbesondere CO2-Verdichter für Kraftfahrzeugklimaanlagen, mit einem einem Kolben (1) zugeordneten Taumelscheibenmechanismus (2), der eine, an einer mit einer Antriebswelle (3) umlaufenden Schrägscheibe (4), abgestützte Taumelscheibe (5) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung der Taumelscheibe (5) über ein gleichzeitig axial als auch radial wirksames Ringlager (6) erfolgt.
  2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerwirkebenen (7) des Ringlagers (6) sich kreuzweise zueinander erstrecken und entweder durch umlaufende Gleitflächen oder über den Umfang angeordnete Wälzkörper einerseits und Laufflächen andererseits definiert sind.
  3. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringlager (6) ein Kreuzrollenlager (8) umfaßt.
  4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass von vier Laufflächen des Kreuzrollenlagers (8) zwei Laufflächen (9) in die Taumelscheibe (5) und eine Lauffläche als Gegenlauffläche (10) in die Schrägscheibe (4) integriert sind, während die vierte Lauffläche als Gegenlauffläche (11) Teil eines gesonderten Lagerrings (12) oder einer Sicherungsmutter (13) ist.
  5. Verdichter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrägscheibe (4), die Taumelscheibe (5) oder der Lagerring (12) bzw. die Lagerstcherungsmutter (13) ein Ausgleichsgewicht (16) zur Auswuchtung der Einheit Taumel-/Schrägscheibe (2) aufweist, insbesondere derart, dass der Gesamtschwerpunkt dieser Einheit (2) etwa in deren sich senkrecht zur Antriebsachse (3) erstreckenden Kippachse (17) liegt.
  6. Verdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rollenkörper des Kreuzrolleniagers (8) entweder wechselweise 1 : 1, 1 : 2 oder 1 : 3 kreuzweise zueinander angeordnet sind.
  7. Verdichter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerwirkebenen (7) des Ringlagers (6) sich entweder unter einem Winkel von 90° oder schiefwinkelig zueinander erstrecken.
  8. Verdichter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerwirkebenen (7) des Ringlagers (6) insgesamt um einen vorbestimmten Winkel gekippt sind, ohne dass die Relativlage derselben zueinander verändert ist, um auf diese Weise entweder höhere Axialkräfte oder höhere Radialkräfte auffangen zu können.
DE2002150649 2002-10-30 2002-10-30 Axialkolbenverdichter, insbesondere CO2-Verdichter für Kraftfahrzeugklimaanlagen Withdrawn DE10250649A1 (de)

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