DE10261868B4 - Adjustable swash plate compressor - Google Patents
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Abstract
Regelbarer Taumelscheibenkompressor, mit einer in einer Kurbelkammer auf einer Antriebswelle neigungsverstellbar angeordneten und mehrere Hubkolben antreibenden Taumelscheibe, deren Neigung infolge einer Veränderung des Druckes in der Kurbelkammer zwischen zwei definierten Schrägstellungen veränderbar ist, die durch Anschläge definiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der der maximalen Schrägstellung entsprechende Neigungswinkel der Taumelscheibe (4) durch die Blocklänge (11B) einer auf der den Hubkolben (3) abgewandten Seite der Taumelscheibe (4) abgestützten Regelfeder (11) und der der minimalen Schrägstellung entsprechende Neigungswinkel durch die Blocklänge (14B) einer auf der den Hubkolben (3) zugewandten Seite abgestützten Nullhubfeder (14) bestimmt ist.Controllable swash plate compressor, with a swash plate adjustable in inclination in a crank chamber on a drive shaft and driving several reciprocating pistons, the inclination of which can be changed between two defined inclinations as a result of a change in the pressure in the crank chamber, which are defined by stops, characterized in that the maximum inclination corresponding angle of inclination of the swash plate (4) through the block length (11B) of a control spring (11) supported on the side of the swash plate (4) facing away from the reciprocating piston (3) and the angle of inclination corresponding to the minimum inclination through the block length (14B) one on the Piston (3) facing side supported zero stroke spring (14) is determined.
Description
Die Erfindung betrifft einen regelbaren Taumelscheibenkompressor, insbesondere zur Anordnung im Kältemittelkreislauf einer Fahrzeugklimaanlage.The invention relates to a variable swash plate compressor, in particular for arrangement in the refrigerant circuit of a vehicle air conditioning system.
Die in der Fahrzeug-Klimatechnik zur Anwendung kommenden Kompressoren werden bevorzugt über den Keilriementrieb des Fahrzeugmotors, seltener aber auch durch einen integrierten Elektromotor angetrieben. Sie saugen in einem Kältemittelkreislauf, in dem eine begrenzte Kältemittelmenge durch Zustandsänderungen immer wieder aufbereitet wird, über eine Saugleitung dampfförmiges Kältemittel aus einem Wärmetauscher, komprimieren dieses und fördern es in einen Kältemittelverflüssiger, aus dem es über ein Expansionsventil wieder dem Verdampfer zugeführt wird und an dem es der in die Fahrgastzelle geförderten Luft die zum Verdampfen erforderliche Wärmemenge entzieht und diese somit abkühlt. Als Kältemittel werden insbesondere Fluorkohlenwasserstoffe (FKW), z. B. das Kältemittel R134a, oder neuerdings CO2-Kältemittel (R744) verwendet.The compressors used in vehicle air-conditioning technology are preferably driven via the V-belt drive of the vehicle engine, but more rarely also by an integrated electric motor. They suck in a refrigerant circuit in which a limited amount of refrigerant is repeatedly processed by changes in state, via a suction vapor refrigerant from a heat exchanger, compressing it and convey it into a refrigerant condenser, from which it is fed via an expansion valve back to the evaporator and the it promotes the conveyed into the passenger compartment air the amount of heat required for evaporation and thus cools them. As a refrigerant in particular fluorocarbons (HFC), z. As the refrigerant R134a, or more recently used CO 2 refrigerant (R744).
Der Kältemittel-Massenstrom und damit die Kälteleistung der nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden Taumelscheibenkompressoren, bei denen eine neigungsverstellbare rotierende Taumelscheibe in der Regel mehrere Hin- und Herbewegungen ausführende Kolben (Hubkolben) antreibt, ist von der Motordrehzahl direkt abhängig. Das hat zur Folge, daß bei normalen Betriebsdrehzahlen ein Überschuß an Kälteleistung erzeugt wird. Eine Anpassung an den Kältemittelbedarf am Verdampfer ist durch Zu- und Abschalten des Kompressors oder durch den Einsatz von Taumelscheibenkompressoren mit stufenloser Hubregelung und damit stufenloser Regelung des Kältemittel-Massenstromes möglich. Diese Regelung kann durch eine ständige Veränderung des Neigungswinkels der Taumelscheibe erfolgen. Hierzu ist die Taumelscheibe schwenkbar auf der Antriebswelle befestigt. Eine Änderung des Neigungswinkels erfolgt als Reaktion auf eine Änderung der Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer und dem Druck in der Ansaugkammer des Kompressors. Ein solcher regelbarer Taumelscheibenkompressor ist beispielsweise in der
Die Kurbelkammer ist zumeist über ein Regelventil mit der Druckkammer verbunden, so daß der Kurbelkammerdruck geregelt und dadurch das Hubvolumen gezielt verändert werden kann. Fällt der Ansaugdruck, fällt auch der Druck in den Zylinderbohrungen, in denen die Kolben bewegt werden, und die Druckdifferenz zum Druck in der Kurbelkammer wird erhöht. Diese Erhöhung der Druckdifferenz wiederum verringert die Neigung der Taumelscheibe und auch den Kolbenhub. Zur Stabilisierung der Neigungsstellung der Taumelscheibe kann diese durch eine Feder in Richtung der Reduzierung ihrer Schrägstellung, also in Richtung einer Verkleinerung des Hubvolumens vorgespannt sein. Zur Definition der Stellungen der Taumelscheibe mit dem maximalen und dem minimalen Neigungswinkel dienen Anschläge, die an der Taumelscheibe selbst in Form von Führungskulissen im Zusammenwirken mit einem drehfest an der Antriebswelle angeordneten Mitnehmer (
Des Weiteren zeigt die
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen regelbaren Taumelscheibenkompressor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu gestalten, daß der durch die Ausbildung von Anschlägen für die Taumelscheibe verursachte Materialaufwand reduziert ist.It is an object of the invention to design a variable swash plate compressor according to the preamble of claim 1 so that the cost of materials caused by the formation of stops for the swash plate is reduced.
Diese Aufgabe wird bei einem Taumelscheibenkompressor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.This object is achieved in a swash plate compressor according to the preamble of claim 1 by its characterizing features. Advantageous embodiments are listed in the subclaims.
Die Erfindung besteht darin, daß bei einem regelbaren Taumelscheibenkompressor mit einer im Kompressor ausgebildeten Kurbelkammer auf einer Antriebswelle neigungsverstellbar angeordneten und mehrere Hubkolben antreibenden Taumelscheibe, deren Neigung infolge einer Veränderung des Druckes im Kurbelgehäuse zwischen zwei definierten Schrägstellungen veränderbar ist, wobei diese Schrägstellungen durch die Blocklänge zweier Federn bestimmt wird. Dabei wird der maximale Neigungswinkel der Taumelscheibe gegenüber der Antriebswelle durch die Blocklänge einer ohnehin eingesetzten und die Taumelscheibe beaufschlagenden Regelfeder bestimmt, die die Taumelscheibe in Richtung der Hubkolben beaufschlagt und zur Stabilisierung ihrer Schrägstellung beiträgt, und der minimale Neigungswinkel durch die Blocklänge einer sog. Nullhubfeder, die mit der Taumelscheibe ebenfalls zusammenwirkt und auf der den Hubkolben zugewandten Seite an dieser angreift. Auf diese Weise erübrigt sich die Ausbildung von Anschlägen oder von entsprechend begrenzten Führungskulissen, was mit einer Materialeinsparung und einer Gewichtsreduzierung am Kompressor einhergeht.The invention consists in that in a variable swash plate compressor with a crank chamber formed in the compressor on a drive shaft arranged tiltable and driving several reciprocating swash plate whose inclination is variable due to a change in pressure in the crankcase between two defined inclinations, said inclinations by the block length of two Springs is determined. In this case, the maximum inclination angle of the swash plate relative to the drive shaft is determined by the block length of an already inserted and the swash plate acted upon control spring, which acts on the swash plate in the direction of the reciprocating piston and contributes to the stabilization of their inclination, and the minimum inclination angle by the block length of a so-called. Nullhubfeder, which also interacts with the swash plate and engages on the side facing the reciprocating piston at this. In this way, the formation of attacks or of correspondingly limited guide slots is unnecessary, which is accompanied by a material saving and a weight reduction at the compressor.
Regelprinzip ist, daß am jeweiligen Hubkolben ein Druckgleichgewicht zwischen Vorder- und Rückseite herrscht, wobei an der Vorderseite der Saug- und der Kompressionsdruck und an der Rückseite der Druck in der Kurbelkammer wirken, wobei letzterer, durch den Druck der Regelfeder unterstützt, als Regeldruck wirkt. Zusammen mit der Regelfeder und dem Druck in der Kurbelkammer wird also ein Druckpotential gebildet, das vom Regeldruck mit der Folge einer Störung oder der Herstellung eines Druckgleichgewichtes geändert werden kann, so daß sich der Neigungswinkel der Taumelscheibe ändert. Die Regelfeder dient dazu, einen Regelbereich zu geben und eine bestimmte Schrägstellung der Taumelscheibe zu stabilisieren.Rule principle is that at the respective reciprocating pressure prevails between the front and back, with acting on the front of the suction and the compression pressure and at the back of the pressure in the crank chamber, the latter, supported by the pressure of the control spring acts as a control pressure , Together with the control spring and the pressure in the crank chamber so a pressure potential is formed, which can be changed by the control pressure with the result of a fault or the establishment of a pressure equilibrium, so that the inclination angle of the swash plate changes. The control spring is used to give a control range and to stabilize a specific inclination of the swash plate.
Als Regelfeder und Nullhubfeder werden bevorzugt Druckfedern eingesetzt, wobei die Regelfeder eine größere Federkonstante als die Nullhubfeder hat. Beispielsweise kann die Regelfeder eine Federkonstante von 80 bis 200 N/mm gegenüber einer Federkonstanten der Nullhubfeder von 20 bis 40 N/mm aufweisen und damit um ein Vielfaches größer sein. Vorzugsweise ist die Federkonstante der Regelfeder um etwa das Dreifache größer.As a control spring and zero stroke spring compression springs are preferably used, wherein the control spring has a larger spring constant than the zero stroke. For example, the control spring may have a spring constant of 80 to 200 N / mm compared to a spring constant of the zero-stroke spring of 20 to 40 N / mm and thus be many times greater. Preferably, the spring constant of the control spring is about three times larger.
Zur Führung der Taumelscheibe und Definition der beiden Schrägstellungen und auch für eine definierte Neigungsverstellbewegung sind an der Taumelscheibe zwei Laschen mit jeweils einer Führungskulisse ausgebildet. Diese Laschen sind parallel zueinander und jeweils parallel in einer Ebene zur Antriebswelle angeordnet. In die Führungskulissen greift ein Mitnehmerstift ein, der über eine Mitnehmerscheibe drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Die Führungskulissen weisen die Form eines gekrümmten Langloches auf, dessen Krümmungmittelpunkt an der Peripherie der Taumelscheibe im Bereich der Kolbenankopplung liegt. Der Vorteil ist, daß die Führungskulissen in ihrer Länge nicht mehr begrenzt sein müssen, um Anschläge für die beiden Schrägstellungen auszubilden, da diese ja durch die Blocklängen der beiden Druckfedern gebildet werden. Das bedeutet, daß die Führungskulissen an ihrem freien Ende offen sein und taumelscheibenseitig im wesentlichen bis an die Taumelscheibe ausgebildet sein können. Damit verbunden sind eine Material- und Gewichtseinsparung und auch eine Reduzierung des erforderlichen Bauraumes für die Taurelscheibe.To guide the swash plate and defining the two inclinations and also for a defined Neigungsverstellbewegung two lugs are each formed with a guide slot on the swash plate. These tabs are arranged parallel to one another and in each case parallel in a plane to the drive shaft. In the guide slots engages a driving pin, which is rotatably connected via a drive plate with the drive shaft. The guide slots have the shape of a curved elongated hole whose center of curvature lies at the periphery of the swash plate in the region of the piston coupling. The advantage is that the guide slots need not be limited in length to form stops for the two inclinations, since these are formed by the block lengths of the two compression springs. This means that the guide slots can be open at their free end and swash plate side can be formed substantially to the swash plate. This is associated with a material and weight savings and also a reduction of the required installation space for the Taurelscheibe.
Überdies bietet die Definierung der maximalen Schrägstellung der Taumelscheibe bei gleichbleibender minimaler Schrägstellung durch die Blocklänge der Regelfeder die Möglichkeit, diese maximale Schrägstellung durch den Einsatz von Regelfedern mit jeweils einer anderen Blocklänge zu variieren. Das bedeutet, daß mit einem Kompressor eines bestimmten Typs durch den Einsatz verschiedener Regelfedern auch verschiedene maximale Hubvolumina realisiert werden können, so daß ein und derselbe Kompressor, jeweils mit einer anderen Regelfeder ausgerüstet, in verschiedenen Fahrzeugtypen einsetzbar ist. Damit wird in vorteilhafter Weise die Komponentenvielfalt reduziert.Moreover, the definition of the maximum inclination of the swash plate with constant minimum inclination by the block length of the control spring offers the possibility to vary this maximum inclination by the use of control springs, each with a different block length. This means that with a compressor of a certain type by the use of different control springs and different maximum stroke volumes can be realized, so that one and the same compressor, each equipped with a different control spring, can be used in different types of vehicles. This advantageously reduces the variety of components.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained below with reference to an embodiment. In the accompanying drawings show:
Der in
Zwischen der Mitnehmerscheibe
Zwischen dem Zylinderblock
Infolge einer Änderung der Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Kurbelkammer
In
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kurbelkammercrank chamber
- 22
- Antriebswelledrive shaft
- 33
- Hubkolbenreciprocating
- 44
- Taumelscheibeswash plate
- 55
- Gleitschuhshoe
- 66
- Lascheflap
- 77
- Führungskulisseguide link
- 88th
- MitnehmerstiftCarrier pin
- 99
- Lascheflap
- 1010
- Mitnehmerscheibedriver disc
- 1111
- Regelfedercontrol spring
- 11B11B
- Regelfeder auf BlockControl spring on block
- 1212
- Ansaugkammersuction
- 1313
- Zylinderblockcylinder block
- 1414
- NullhubfederNullhubfeder
- 14B14B
- Nullhubfeder auf BlockZero-stroke spring on block
Claims (7)
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- 2002-12-20 DE DE2002161868 patent/DE10261868B4/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
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8120 | Willingness to grant licences paragraph 23 | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
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Effective date: 20120524 |
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