DE10317700A1

DE10317700A1 - Verdichtergehäuse mit Spannvorrichtung

Info

Publication number: DE10317700A1
Application number: DE10317700A
Authority: DE
Inventors: Srinivas S Pitla; Chang Yun Ching; Vipen Khetarpal; Mirza Qadir M Baig
Original assignee: Visteon Global Technologies Inc
Current assignee: Visteon Global Technologies Inc
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2003-11-06
Also published as: US20030194331A1; US6658986B2

Abstract

Eine Gehäusebaugruppe für einen Kältemittelverdichter in einer Klimaanlage enthält einen vorderen Gehäuseteil und einen hinteren Gehäuseteil. Beide passen zum Aufnehmen der inneren Komponenten und zum Abdichten des Verdichters zusammen. Ein Spanner greift in den vorderen und hinteren Gehäuseteil ein und wird zum Zusammenpressen beider gedreht. Eine gewünschte Spannkraft bleibt unter verschiedenen Betriebs- und Umgebungsbedingungen erhalten.

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf Klimaanlagenverdichter und insbesondere auf die Gehäuse von Klimaanlagenverdichtern.
Bei in Klimaanlagen von Fahrzeugen verwendeten Verdichtern ist das Gehäuse gewöhnlich aus mindestens zwei einzelnen Teilen zusammengesetzt. Typischerweise werden zum Zusammenhalten der einzelnen Gehäuseteile Schrauben verwendet. Die Schrauben halten nicht nur das Gehäuse zusammen, sondern müssen außerdem zur Sicherstellung des richtigen Abdichtens des Gehäuses für eine bestimmte Druckbelastung sorgen. Ist das nicht der Fall, kann Kältemittel austreten. Ein Gehäuse, das mit Schrauben zusammengehalten wird, ist dafür nicht besonders gut geeignet, da gewöhnlich das Gehäuse aus Aluminium und die Schrauben aus Stahl gefertigt sind. Diese Materialien haben unterschiedliche Wärmeausdehnungseigenschaften. Wenn sich die Temperatur im Motorraum eines Fahrzeugs drastisch ändert, dehnen sich das Aluminiumgehäuse und die Stahlschrauben unterschiedlich aus, wodurch sich der Betrag der Druckbelastung ändert, so dass die Spannkräfte von den beim Zusammenbau des Verdichters erreichten Spannkräften abweichen können.
Die entsprechenden Spannkräfte können zur Sicherstellung des wirksamen Abdichtens des Gehäuses sehr wichtig sein. Dies gilt besonders, wenn in naher Zukunft neue Kältemittel verwendet werden könnten, die in wesentlich höheren Druckbereichen als die gegenwärtig verwendeten Kältemittel betrieben werden. Es ist aus diesem Grund wünschenswert, eine Gehäusebaugruppe für einen Klimaanlagenverdichter zu verwenden, die die Nachteile der zusammengeschraubten Gehäusebaugruppe überwindet. Insbesondere sollte diese Gehäusebaugruppe eine adäquate Abdichtung des Gehäuses ermöglichen und dennoch einfach zusammenzubauen sein, geringes Gewicht haben und kostengünstig sein, so dass sie den Ansprüchen an ein heutiges Kraftfahrzeug gerecht wird.

Zusammenfassung der Erfindung

In ihren Ausgestaltungen beinhaltet die Erfindung einen Verdichter für eine Klimaanlage. Der Verdichter enthält ein erstes Gehäuse mit einer Außenwand, die an einem Ende ein Außengewinde besitzt, einer Innenwand, die einen Innenraum umschließt, und einer teilweise im Innenraum montierten Komponente mit einer Außenfläche, die abdichtend in die Innenwand eingreift. Der Verdichter enthält außerdem ein zweites Gehäuse mit einer Innenwand, die einen Innenraum umschließt, der einen Teil der Komponente aufnimmt und zwischen der Innenwand und der Außenfläche der Komponente abgedichtet wird, und besitzt mit dem zweiten Gehäuse, das einen Verschraubungsteil enthält, eine Verschraubungseinrichtung. Ein Spannteil, das allgemein eine Hohlzylinderform besitzt, enthält ein erstes Innengewinde, mit dem es auf das Außengewinde des ersten Gehäuses geschraubt ist, und eine zweite Verschraubungseinrichtung, die betriebsfähig mit dem Verschraubungsteil des zweiten Gehäuses verschraubt ist, so dass durch Drehung des Spannteils in eine erste Richtung das erste und zweite Gehäuse zusammengezogen werden und durch Drehung des Spannteils in eine zweite, entgegengesetzte Richtung das Auseinanderdrücken des ersten und zweiten Gehäuses ermöglicht wird.
Ein Vorteil der Erfindung ist, dass die Komponenten eines Gehäuses eines Klimaanlagenverdichters zusammengebaut werden können und wirksam innerhalb eines großen Temperaturbereichs abdichten.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Gehäusebaugruppe eines Klimaanlagenverdichters kostengünstig, der Zusammenbau relativ einfach und das Gewicht des gesamten Gehäuses minimal ist.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Teils einer erfindungsgemäßen Verdichterbaugruppe.
Fig. 2 ist eine Schnittdarstellung eines Teils einer erfindungsgemäßen Verdichterbaugruppe.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht der Einzelheit 3 von Fig. 2.
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Spannrings.
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Zylindergehäuses.
Fig. 6 ist eine schematische, der in Fig. 3 ähnlichen Schnittdarstellung, die eine zweite Ausgestaltung der Erfindung zeigt.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die Fig. 1 bis 5 zeigen eine erste Ausgestaltung einer Gehäusebaugruppe 20 für einen Klimaanlagenverdichter entsprechend der Erfindung. Die Gehäusebaugruppe 20 stellt einen Teil eines Kolbenkältemittelverdichters dar. Die Kolben, der Antriebsmechanismus und andere Komponenten sind hier nicht dargestellt, jedoch in ihrer Art konventionell und den mit dem Fachgebiet der Kältemittelverdichter für Kraftfahrzeuge vertrauten Personen allgemein bekannt. Die anderen Komponenten können zum Beispiel analog zu denen eines Taumelscheibenverdichters sein, der im US-Patent 6,318,972 offenbart und hierin durch die Bezugnahme enthalten ist. Obwohl das Beispiel in der Vorzugsausgestaltung ein Verdichtergehäuse für einen Taumelscheibenverdichter darstellt, ist die Erfindung ebenso auch auf andere Typen von Kältemittelverdichtern anwendbar.
Die Gehäusebaugruppe 20 enthält einen vorderen Gehäuseteil 22 (manchmal auch als Kurbelgehäuse bezeichnet), einen hinteren Gehäuseteil 21 (manchmal auch als Zylinderkopf bezeichnet), einen Zylinderblock 23, eine Ventilscheibengruppe 27 und einen Spannring 31. Bei Bezugnahme hierbei auf "vorn" und "hinten" dient die Wortwahl lediglich der Beschreibung der Baugruppe und der Lage der Teile zueinander, lässt aber nicht auf eine bestimmte Lage der Baugruppe in einem Fahrzeug schließen.
Der vordere Gehäuseteil 22, der hintere Gehäuseteil 21 und der Spannring 31 sind vorzugsweise aus Aluminium gefertigt, obwohl sie aus anderen Materialien hergestellt sein können. Vorzugsweise bestehen diese drei Komponenten zur Verminderung der Wirkung thermischer Belastungen sämtlich aus demselben Material, obwohl sie erforderlichenfalls aus unterschiedlichen Materialien bestehen können. Die Ventilscheibe 27 ist vorzugsweise aus Stahl hergestellt, obwohl sie ebenfalls aus anderen Materialien bestehen kann.
Der vordere Gehäuseteil 22 besteht aus einer zylindrischen Wand 24 in einem Stück mit einer Stirnwand 25. Die Stirnwand 25 enthält eine Durchführung 29 für die Antriebswelle. Die zylindrische Wand 24 enthält eine Außenfläche 26 und eine Innenfläche 32, die einen am hinteren Ende offenen Innenraum 28 (auch als Kurbelgehäuseraum bezeichnet) umschließt. Die zylindrische Wand 24 enthält außerdem einen ersten Satz Außengewinde 30 auf ihrer Außenfläche 26, die die Öffnung am hinteren Ende des vorderen Gehäuseteils 22 umgibt. Ein Paar Montageösen 34 erstreckt sich aus dem vorderen Gehäuseteil 22 heraus, das zur Montage der Gehäusebaugruppe 20 in einem Motorraum eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) gebraucht wird.
Der Zylinderblock 23 besitzt eine vordere Außenfläche 36, die im Allgemeinen zylindrisch ist und im Innenraum 28 mit einem geringen Spiel zwischen der Außenfläche 36 und der Innenfläche 32 des vorderen Gehäuseteils 22 gleitet. Ein in einer Dichtnut montierter und sich gegen die Innenfläche 32 pressender erster O-Ring bildet die Dichtung zwischen dem vorderen Gehäuseteil 22 und dem Zylinderblock 23. Der Zylinderblock enthält außerdem eine hintere Außenfläche 40, die im Allgemeinen eine zylindrische Form besitzt. Sie enthält eine Dichtnut, in der ein zweiter O-Ring 42 montiert ist. Der Zylinderblock 23 besitzt sechs durchführende Kolbenzylinder 44, zwölf Bohrungen 46 zur Gewichtserleichterung und eine zentrale Bohrung 48 zur Aufnahme und Montage einer Welle und einer Lagergruppe (nicht dargestellt).
Die hintere Stirnfläche 55 des Zylinderblocks 23 enthält um jede der Kolbenzylinderöffnungen 44 eine Nut zur Aufnahme der Zylinder-O-Ringe 53, die zwischen hinterer Stirnfläche 55 und der Ventilscheibengruppe 27 abdichten. Alternativ kann eine Dichtungsmanschette zwischen der hinteren Stirnfläche 55 des Zylinderblocks 23 und der Ventilscheibe 27 verwendet werden, obwohl dies eine höhere Spannkraft zum Erreichen der gewünschten Dichtheit erfordert.
Der Zylinderblock 23 kann aus Aluminium, Stahl oder Eisen gefertigt sein. Er kann ohne Rücksicht auf eine mögliche Korrosion aus Eisen gefertigt sein, da er im vorderen Gehäuseteil 22 und hinteren Gehäuseteil 21 vollständig abgedichtet ist und deshalb nicht der Umgebung außerhalb der Gehäusebaugruppe 20 ausgesetzt wird.
Der hintere Gehäuseteil 21 enthält eine äußere Zylinderwand 50, die einen Saugraum 52 einschließt, und eine Austrittskammer 54 sowie verschiedene Durchlässe (nicht im Einzelnen dargestellt) zum Einlassen des Kältemittels in das Verdichtergehäuse 20 und zum Ableiten aus dem Verdichtergehäuse 20. Die Zylinderwand 50 besitzt außerdem eine Innenfläche 51, die einen Zylinderblockraum 56 vor dem Saugraum 52 und der Austrittskammer 54 bildet.
Eine Außenfläche 58 der Zylinderwand 50 enthält auf ihrem Umfang am vorderen Ende einen Gewindeteil 60 und vor dem Gewindeteil 60 einen zylindrischen Dichtungsteil 62. Der zylindrische Dichtungsteil 62 gleitet mit einem geringen Spiel in der Innenfläche 32 des vorderen Gehäuseteils 22. Der zylindrische Dichtungsteil 62 enthält eine Nut zur Aufnahme eines O-Rings 64, der gegen die Innenfläche 32 abdichtet. Außerdem dichtet die Innenfläche 51 der Zylinderwand 50 gegen den zweiten O-Ring 42, da die hintere Außenfläche 40 des Zylinderblocks 23 im Zylinderblockraum 56 mit minimalem Spiel steckt. Obwohl das hintere Gehäuseteil 21 gleitend im vorderen Gehäuseteil 22 gezeigt wird, kann die Art der Verbindungsgestaltung natürlich umgekehrt sein, wobei der vordere Gehäuseteil eine im hinteren Gehäuseteil gleitende Außenfläche mit kleinerem Durchmesser besitzt. Außerdem können am vorderen und hinteren Gehäuseteil sowie am Zylinderblock Passstifte und entsprechende Bohrungen als Hilfe für eine bleibende Lage der Teile während der Montage vorhanden sein.
Die Ventilscheibengruppe 27 ist zwischen dem Zylinderblock 23 und dem hinteren Gehäuseteil 21 montiert. Sie besitzt einen mithilfe von Schrauben 68 befestigten Ventilhalter 66.
Der Spannring 31 ist allgemein ein zylindrisches Teil mit einem vorderen Innengewinde 84, einem hinteren Innengewinde 86 und einer dazwischen liegenden schmalen kreisringförmigen Wand 88. Das vordere Innengewinde 84 ist so ausgeführt, dass es mit dem ersten Außengewinde 30 auf dem vorderen Gehäuseteil 22 zusammenpasst, und das hintere Innengewinde 86 ist so ausgeführt, dass es mit dem Außengewinde 60 auf dem hinteren Gehäuseteil 21 zusammenpasst. Die Orientierung der Gewinde ist so, dass die zwei Gehäuseteile 21, 22 durch das erste Außengewinde 30 auf dem vorderen Gehäuseteil 22 und das Außengewinde 60 auf dem hinteren Gehäuseteil 21 zueinander gezogen werden, wenn der Spannring 31 in die erste Richtung gedreht wird, und die zwei Gehäuseteile 21, 22 auseinander gedrückt werden, wenn der Spannring 31 in entgegengesetzte Richtung gedreht wird. Die Gewinde können entgegengesetzt oder gleichgerichtet sein, solange durch die Drehung in eine erste Richtung die Gehäuseteile 21, 22 zusammengezogen werden. Ein Satz Mitnehmer 90 ist am Umfang der Außenfläche des Spannrings 31 verteilt angeordnet. Die Mitnehmer 90 ermöglichen beim Drehen mit einem entsprechenden Drehmoment einen angemessenen Halt, um die gewünschte Spannkraft, die zwischen den montierten Teilen der Gehäusebaugruppe 20 aufgebracht wird, sicherzustellen.
Nach dem Zusammenbau mit dem gewünschten Drehmoment wird eine Sicherungsbohrung durch den Spannring 31 und mit einer geringen Tiefe in den hinteren Gehäuseteil 21 gebohrt. Ein Sicherungsstift 92 wird in die Sicherungsbohrung eingebracht, um abzusichern, dass sich der Spannring 31 nicht mit der Zeit löst. Alternativ kann eine Keilnut oder ein anderer Sicherungsmechanismus verwendet werden, damit der Spannring 31 in der gewünschten Lage verbleibt.
Fig. 6 stellt eine zweite Ausgestaltung der Erfindung dar. In dieser Ausgestaltung sind dieselben Elemente, wie die der ersten Ausgestaltung, mit denselben Elementnummern gekennzeichnet, die hinzugefügten oder geänderten jedoch mit Nummern über 100. Die Ventilscheibengruppe 27 und der Zylinderblock 123 sind im vorderen Gehäuseteil 122 und hinteren Gehäuseteil 121 montiert. Der Spannring 131 wird über die Außenfläche 158 des hinteren Gehäuseteils 121 geschoben, bis eine Schulter 186 vom Spannring 131 an einer Schulter 160 vom hinteren Gehäuseteil 121 anstößt. Das Gewinde 30 auf dem vorderen Gehäuseteil 122 wird mit dem vorderen Gewinde 84 des Spannrings 131 in Eingriff gebracht. Anschließend wird der Spannring 131 gedreht, wobei sich das vordere 122 und hintere Gehäuseteil 121 zusammenziehen, bis die gewünschte Spannkraft erreicht ist.
Zum Absichern der Dichtheit der Gehäusebaugruppe 20 können natürlich O- Ringe (in Fig. 6 nicht dargestellt), ähnlich wie in der ersten Ausgestaltung, angeordnet sein. Die Konfiguration kann ebenfalls umgekehrt sein, so dass sich, wenn es so gewünscht wird, die Schulter am vorderen Gehäuse und das Gewinde am hinteren Gehäuse befinden.
Während bestimmte Ausgestaltungen der Erfindung detailliert beschrieben worden sind, werden Personen, die mit dem der Erfindung entsprechenden Fachgebiet vertraut sind, verschiedene alternative Formen und Ausgestaltungen zur praktischen Umsetzung der Erfindung erkennen, wie sie durch die nachfolgenden Patentansprüche definiert ist.

Claims

1. Ein Verdichter für eine Klimaanlage, umfassend:
ein erstes Gehäuse mit einer Außenwand, die an einem Ende ein Außengewinde besitzt, und einer Innenwand, die einen Innenraum umschließt;
eine teilweise im Innenraum montierte Komponente mit einer Außenfläche, die abdichtend in die Innenwand eingreift;
ein zweites Gehäuse mit einer Innenwand, die einen Innenraum umschließt, der einen Teil der Komponente aufnimmt und zwischen Innenwand und Außenfläche der Komponente abgedichtet wird, wobei das zweite Gehäuse einen Verschraubungsteil mit einer Verschraubungseinrichtung enthält;
ein Spannteil, das allgemein eine Hohlzylinderform besitzt, ein erstes Innengewinde, mit dem es auf das Außengewinde des ersten Gehäuses aufgeschraubt ist, und eine zweite Verschraubungseinrichtung enthält, die betriebsfähig mit dem Verschraubungsteil des zweiten Gehäuses verschraubt ist, so dass durch Drehung des Spannteils in eine erste Richtung das erste und zweite Gehäuse zusammengezogen werden und durch Drehung des Spannteils in eine zweite entgegengesetzte Richtung das Auseinanderdrücken des ersten und zweiten Gehäuses ermöglicht wird.

2. Der Verdichter nach Anspruch 1, wobei die Komponente ein Zylinderblock ist.

3. Der Verdichter nach Anspruch 2, außerdem enthaltend eine zwischen dem Zylinderblock und dem zweiten Gehäuse montierte Ventilplatte.

4. Der Verdichter nach Anspruch 3, außerdem enthaltend ein betriebsfähig in das Spannteil und entweder das erste Gehäuse oder das zweite Gehäuse eingreifendes Spannschloss zur Verhinderung einer gegeneinander gerichteten Drehung.

5. Der Verdichter nach Anspruch 1, wobei der Verschraubungsteil des zweiten Gehäuses ein Gewinde ist und die Verschraubungseinrichtung am Spannteil ein entsprechendes Gewinde ist, das in das Gewinde des zweiten Gehäuses eingreift.

6. Der Verdichter nach Anspruch 1, wobei der Verschraubungsteil des zweiten Gehäuses eine radial nach außen ragende Schulter und die Verschraubungseinrichtung am Spannteil eine radial nach innen ragende Schulter ist, die sich mit der Schulter des zweiten Gehäuses überdeckt.

7. Der Verdichter nach Anspruch 1, wobei das Spannteil eine Außenfläche besitzt und die Außenfläche auf ihr verteilte Mitnehmer enthält.

8. Der Verdichter nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Gehäuse aus Aluminium und das Spannteil aus Stahl gefertigt sind.