DE10331856A1 - Electrically operated swash plate compressor for a motor vehicle's air conditioning has a swash plate in a crank chamber on a drive shaft to take in and condense a coolant and to drive a piston - Google Patents

Electrically operated swash plate compressor for a motor vehicle's air conditioning has a swash plate in a crank chamber on a drive shaft to take in and condense a coolant and to drive a piston Download PDF

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Abstract

A swash plate (4) in a crank chamber (2) fits in a torque-proof manner on a drive shaft (3) coupled to a lifting piston (6) moving to and fro in a lifting cylinder (5) so as to take in and condense a coolant and to drive the piston. An electric motor (9) fits in a drive chamber (8) with its rotor (10) linked to the drive shaft in a torque-proof manner.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrisch angetriebenen Taumelscheibenkompressor, insbesondere für eine mit CO2-Kältemittel betriebene Fahrzeug-Klimaanlage.The invention relates to an electrically driven swash plate compressor, in particular for a powered with CO 2 refrigerant vehicle air conditioning.

Elektrisch angetriebene Taumelscheibenkompressoren können vorteilhaft in Kraftfahrzeug-Klimaanlagen anstelle von mit dem Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs gekoppelten, also mechanisch angetriebenen Taumelscheibenkompressoren (Kompressoren), eingesetzt werden, da diese auf einfache Weise über die Ansteuerfrequenz des jeweiligen (Antriebs-) Elektromotors drehzahlregelbar sind. Ein solcher Kompressor weist ein Gehäuse auf, in dem in einem Antriebsraum der Elektromotor und in einer Kurbelkammer eine auf einer Antriebswelle drehfest angeordnete Taumelscheibe untergebracht sind, wobei der Rotor des Elektromotors drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist. Der Stator des Elektromotors ist mit dem Kompressorgehäuse in axialer Richtung fest verschraubt, wozu dieses entsprechend gestaltet ist. In der Regel besteht das Kompressorgehäuse aus Aluminium-Druckguss.electrical powered swash plate type compressors can be beneficial in automotive air conditioning systems instead of coupled to the internal combustion engine of the motor vehicle, ie mechanically driven swash plate compressors, be used because these in a simple way on the drive frequency of the respective (drive) electric motor speed controlled. One such compressor has a housing on, in which in a drive space the electric motor and in a Crank a rotatably mounted on a drive shaft swash plate are accommodated, wherein the rotor of the electric motor rotatably with the drive shaft is connected. The stator of the electric motor is with the compressor housing firmly screwed in the axial direction, what this designed accordingly is. As a rule, the compressor housing is made of die-cast aluminum.

Ein solcher Kompressor ist in der DE 102 31 211 A1 beschrieben. Darüber hinaus hat die EP 0 978 652 A2 einen Taumelscheibenkompressor zum Gegenstand, bei dem der Antrieb wahlweise durch einen Elektromotor oder durch den Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs erfolgen kann. Die Kompressorgehäuse sind für die vorzunehmenden Schraubverbindungen aufwändig gestaltet, auch mehrteilig, und die Montage des jeweiligen Kompressors ist erschwert und kostenintensiv. Auch kann die Zentrierung des Stators bezüglich der Antriebswelle in Abhängigkeit von der Gehäuseinnenwandung ungenau sein.Such a compressor is in the DE 102 31 211 A1 described. In addition, the EP 0 978 652 A2 a swash plate compressor to the object, in which the drive can be done either by an electric motor or by the internal combustion engine of the motor vehicle. The compressor housing are elaborate designed for the screw to be made, even in several parts, and the installation of the respective compressor is difficult and costly. Also, the centering of the stator with respect to the drive shaft in dependence on the Gehäuseinnenwandung be inaccurate.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektrisch angetriebenen Taumelscheibenkompressor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 vereinfacht zu gestalten, so dass dessen Montage erleichtert ist.It Object of the invention, an electrically driven swash plate compressor after simplified to make the preamble of claim 1, so that its assembly is facilitated.

Diese Aufgabe wird bei einem Taumelscheibenkompressor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den nachfolgenden Unteransprüchen aufgeführt.These Task is in a swash plate compressor according to the preamble of claim 1 solved by its characterizing features. advantageous Embodiments are listed in the following subclaims.

Die Erfindung besteht danach darin, dass das Gehäuse eines elektrisch angetriebenen Taumelscheibenkompressors, in dem in bekannter Weise in einer Kurbelkammer eine mit wenigstens einem Hubkolben zum Ansaugen und Verdichten von Kältemittel gekoppelte Taumelscheibe auf einer Antriebswelle untergebracht ist, und in dem in einem Antriebsraum ein Elektromotor angeordnet ist, dessen Rotor mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist und dessen Stator am Gehäuse befestigt ist, das Gehäuse aus Stahl besteht und tiefgezogen ist, und dass dieses mit dem Stator schrumpfverbunden ist. Der Vorteil liegt in einer einfacheren und somit kostengünstigeren Gestaltung des Kompressorgehäuses, da unterschiedliche Wanddicken zur Ausbildung einer Anlageschulter für den Stator im Innern des Gehäuses bzw. von Befestigungsansätzen für Schraubverbindungen in axialer Richtung zur Befestigung des Stators nicht benötigt werden, und in einer vereinfachten und kostengünstigeren Montage des Kompressors. Dabei ist es von besonderem Vorteil, dass sich der Stator beim Schrumpfverbindungsvorgang im Gehäuse selbst zentriert. Das Aufschrumpfen des Gehäuses auf den Stator kann vorteilhaft induktiv in einer rohrförmigen Einrichtung erfolgen.The Invention is then that the housing of an electrically driven Swash plate compressor, in which in a known manner in a crank chamber one with at least one reciprocating piston for suction and compression of refrigerant coupled swash plate is housed on a drive shaft, and in which an electric motor is arranged in a drive space, whose rotor is rotatably connected to the drive shaft and whose Stator on the housing is attached, the housing Made of steel and deep-drawn, and that this with the stator is shrink-connected. The advantage lies in a simpler and thus cheaper Design of the compressor housing, because different wall thicknesses to form a contact shoulder for the Stator inside the case or from fastening lugs for screw connections not needed in the axial direction for attachment of the stator, and in a simplified and less expensive installation of the compressor. It is of particular advantage that the stator during the shrink connection process in the case self centered. The shrinking of the housing on the stator can be advantageous inductively in a tubular Establishment done.

Ein weiterer Vorteil liegt in der relativ geringen Wanddicke des Gehäuses durch den Einsatz von Stahl. Wegen dessen höherer und auch bleibender Festigkeit beim Betreiben des Kompressors, insbesondere mit CO2-Kältemittel bei sehr hohen Drücken bis zu ca. 180 bar und Temperaturen von über 100°C, kann die Wanddicke reduziert werden. Es hat sich gezeigt, dass eine Wanddicke im Bereich zwischen 2,5 mm und 4 mm völlig ausreicht. Dadurch, dass der Kompressor als einheitliche Komponente ein Verschleißteil darstellt, ist es durch die Verwendung von Stahl auch möglich, den elektromotorseitigen Abschlussdeckel und den Ventildeckel mit dem Gehäuse zu verschweißen. Bei einem verschweißten Gehäuse sind die Leckverluste gegenüber einem verschraubten geringer.Another advantage is the relatively small wall thickness of the housing through the use of steel. Because of its higher and permanent strength when operating the compressor, especially with CO 2 refrigerant at very high pressures up to about 180 bar and temperatures above 100 ° C, the wall thickness can be reduced. It has been found that a wall thickness in the range between 2.5 mm and 4 mm is completely sufficient. The fact that the compressor is a wear part as a uniform component, it is also possible by the use of steel, the electric motor-side end cover and the valve cover to weld to the housing. In a welded housing, the leakage losses are lower compared to a bolted.

Zur Befestigung des Kompressors dient eine Befestigungsring, der umfangsseitig am Gehäuse lösbar angeordnet ist und der mehrere Befestigungselemente, insbesondere mit jeweils einem Befestigungsloch versehene und in tangentialer Richtung angeformte Befestigungslaschen, aufweist. Dabei ist der Befestigungsring zwischen zwei einander zugeordneten Befestigungselementen unterbrochen und am Kompressorgehäuse klemmfixierbar. Somit ist der Befestigungsring zugleich als Bandschelle zur Stützung des Gehäuses gegenüber den in diesem herrschenden hohen Drücken einsetzbar. Er ist in axialer Kompressorrichtung in variabler Lage anordbar und gegenüber dem Gehäuse an keine Winkelstellung gebunden. Durch diesen Befestigungsring ist eine Montage des Kompressors in beengten Bauräumen erheblich erleichtert, die eine bestimmte Kompressorstellung für den Anschluss an die Druckleitungen der Klimaanlage erfordert. Der zu montierende Kompressor kann über den Befestigungsring vormontiert, anschließend erleichtert ausgerichtet und endmontiert werden. Überdies kann der Kompressor an eine Vielzahl fahrzeugtypspezifischer Befestigungseinrichtungen montiert werden, was wiederum zu einer Reduzierung der Gehäusevielfalt führen kann.to Attaching the compressor is a fixing ring, the circumference detachably arranged on the housing is and the plurality of fasteners, in particular with each a fastening hole provided and integrally formed in the tangential direction Fastening straps, having. Here is the mounting ring between interrupted two associated fasteners and on Compressor housing can be clamped. Thus, the mounting ring at the same time as a band clamp to support the housing across from can be used in this prevailing high pressures. He is in axial Compressor device in variable position can be arranged and opposite the casing bound to no angular position. Through this fastening ring is considerably simplifies installation of the compressor in confined spaces, the one particular compressor position for connection to the pressure lines the air conditioning requires. The compressor to be mounted can via the Pre-assembled mounting ring, then aligned aligned and easier be assembled. moreover For example, the compressor may be attached to a variety of vehicle type-specific fasteners be mounted, which in turn leads to a reduction in housing diversity to lead can.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Die zugehörige Zeichnung zeigt, teilweise schematisch:The Invention will be explained below with reference to an embodiment. The associated drawing shows, partly schematically:

1: einen Taumelscheibenkompressor mit elektrischem Antrieb für eine Fahrzeug-Klimaanlage in einem Vertikalschnitt und 1 : a swash plate compressor with electric drive for a vehicle air conditioning in a vertical section and

2: einen Befestigungsring für diesen. 2 : a mounting ring for this.

Der in 1 gezeigte Taumelscheibenkompressor weist ein aus Stahl tiefgezogenes Gehäuse 1 mit einer Wanddicke von 4 mm auf, in dem in einer Kurbelkammer 2 eine Taumelscheibe 4 auf einer Antriebswelle 3 drehfest angeordnet ist, die mit mehreren in jeweils einem Hubzylinder 5 hin- und herbeweglich angeordneten hohlen Hubkolben 6 zum Ansaugen und Verdichten von CO2-Kältemittel über jeweils einen am jeweiligen Hubzylinder 5 ausgebildeten Lagerkäfig 7 gekoppelt ist und die Hubkolben 6 antreibt. In einem Antriebsraum 8 ist ein drehzahlgeregelter Elektromotor 9 derart angeordnet, dass dessen Rotor 10 in bekannter Weise drehfest mit der Antriebswelle 3 verbunden und der Stator 11 über eine Schrumpfverbindung am Gehäuse 1 festgelegt ist. Zwischen der Kurbelkammer 2 und dem Antriebsraum 8 ist eine Zwischenwand 12 eingebracht, wobei diese mit Durchlassbohrungen 13 und der Rotor 10 mit Durchlassbohrungen 14 für einen Kältemitteldurchtritt versehen sind, so dass die Kurbelkammer 2 und der Antriebsraum 8 eine gemeinsamen Gasraum ausbilden. Das Gehäuse 1 ist antriebsraumseitig durch einen mit einer Eintrittsöffnung 15 für das Kältemittel versehenen Abschlussdeckel 16 und auf der diesem gegenüberliegenden Stirnseite durch einen mit einer Ausstoßöffnung 17 für das Kältemittel versehenen Ventildeckel 18, der eine Ventilplatte 19 mit Auslaßventilen 20 abdeckt, verschlossen, wobei beide Deckel (16, 18) mit dem Gehäuse 1 verschweißt sind. Die (Hochdruck-)Auslassventile 20 korrespondieren dabei mit den in einem Zylinderblock 21 ausgebildeten Hubzylindern 5.The in 1 shown swash plate compressor has a deep-drawn steel housing 1 with a wall thickness of 4 mm, in which in a crank chamber 2 a swash plate 4 on a drive shaft 3 is arranged rotationally fixed, with several in each case a lifting cylinder 5 reciprocally arranged hollow reciprocating piston 6 for sucking and compressing CO 2 refrigerant via one on each lifting cylinder 5 trained camp cage 7 is coupled and the reciprocating pistons 6 drives. In a drive room 8th is a variable speed electric motor 9 arranged such that its rotor 10 in a known manner against rotation with the drive shaft 3 connected and the stator 11 via a shrink connection on the housing 1 is fixed. Between the crank chamber 2 and the drive room 8th is a curtain wall 12 introduced, these with through holes 13 and the rotor 10 with passage holes 14 are provided for a refrigerant passage, so that the crank chamber 2 and the drive room 8th form a common gas space. The housing 1 is on the drive chamber side by one with an inlet opening 15 for the refrigerant provided end cap 16 and on the opposite end face by a with an ejection opening 17 for the refrigerant provided valve cover 18 , which is a valve plate 19 with exhaust valves 20 covering, closed, with both covers ( 16 . 18 ) with the housing 1 are welded. The (high pressure) exhaust valves 20 correspond with those in a cylinder block 21 trained lifting cylinders 5 ,

Der in 2 gezeigte Befestigungsring 22 aus Stahl weist umfangsseitig mehrere in tangentialer Richtung angeformte Befestigungslaschen 23 mit jeweils einem Befestigungsloch 24 auf, das quer zu deren Richtung und ebenfalls tangential angeordnet ist. Zwischen den beiden unteren Befestigungslaschen 23 ist der Befestigungsring 22 mit einer diesen unterbrechenden Ausnehmung 25 versehen. Zwei weitere Befestigungslaschen 23 sind im Abstand voneinander auf der der Ausnehmung gegenüberliegenden Seite angeformt. Mit diesem Befestigungsring 22 wird der Kompressor an nicht dargestellten Schraubbolzen, insbesondere ortsfesten Schweißbolzen, vorfixiert, anschließend im vorfixierten Befestigungsring 22 in die gewünschte Position gedreht und/oder geschoben und durch Verschraubung des Befestigungsringes 22 klemmfixiert. Der Befestigungsring 22 wirkt damit auch in der Art einer Bandschelle zur Stützung des Kompressorgehäuses 1 gegenüber den in diesem herrschenden hohen Kältemitteldrücken.The in 2 shown fastening ring 22 made of steel has a plurality of circumferentially formed in the tangential direction fastening tabs 23 each with a mounting hole 24 on, which is arranged transversely to their direction and also tangential. Between the two lower mounting straps 23 is the mounting ring 22 with a recess that interrupts this 25 Mistake. Two more fastening straps 23 are formed at a distance from each other on the opposite side of the recess. With this fastening ring 22 the compressor is prefixed to bolts, not shown, in particular stationary welding bolts, then in the prefixed mounting ring 22 rotated and / or pushed into the desired position and by screwing the mounting ring 22 clamp fixed. The fastening ring 22 thus also acts in the manner of a band clamp to support the compressor housing 1 compared to the prevailing in this high refrigerant pressures.

Bei dem vorbeschriebenen Taumelscheibenkompressor wird das CO2-Kältemittel mit einem vorbestimmten Ansaugdruck über die Eintrittsöffnung 15, die Durchlassbohrungen 14 und die Durchlassbohrungen 13 durch die Kolbenbewegung in die Kurbelkammer 2 gesaugt. Von dort gelangt es bei einem Kolbenhub des jeweiligen hohlen Hubkolbens 6 in Richtung auf den Antriebsraum 8 durch diesen (6) und ein an dessen ventilplattenseitiger Stirnseite angeordnetes Ansaugventil 26 in den durch den Hubkolben 6 und den Hubzylinder 5 gebildeten Saugraum 27. Bei einer Hubkolbenbewegung in Richtung auf die Ventilplatte 19 wird das Kältemittel verdichtet und bei einem vorbestimmten Druck über ein (Hochdruck-)Auslassventil 20 mit um ein Vielfaches höherem Druck als der Ansaugdruck ausgestoßen.In the above-described swash plate compressor, the CO 2 refrigerant having a predetermined suction pressure via the inlet opening 15 , the passage holes 14 and the passage holes 13 by the piston movement in the crank chamber 2 sucked. From there it arrives at a piston stroke of the respective hollow lifting piston 6 towards the drive room 8th Through this ( 6 ) and arranged on the valve plate side end side intake valve 26 in through the reciprocating piston 6 and the lifting cylinder 5 formed suction chamber 27 , In a reciprocating motion in the direction of the valve plate 19 the refrigerant is compressed and at a predetermined pressure via a (high pressure) exhaust valve 20 ejected at a pressure many times higher than the suction pressure.

11
Kompressorgehäusecompressor housing
22
Kurbelkammercrank chamber
33
Antriebswelledrive shaft
44
Taumelscheibeswash plate
55
Hubzylinderlifting cylinder
66
Hubkolbenreciprocating
77
Lagerkäfigbearing cage
88th
Antriebsraumdrive space
99
Elektromotorelectric motor
1010
Rotorrotor
1111
Statorstator
1212
Zwischenwandpartition
1313
DurchlassbohrungPassage bore
1414
DurchlassbohrungPassage bore
1515
Eintrittsöffnunginlet opening
1616
AbschlussdeckelEnd cover
1717
Ausstoßöffnungdischarging port
1818
Ventildeckelvalve cover
1919
Ventilplattevalve plate
2020
Auslassventiloutlet valve
2121
Zylinderblockcylinder block
2222
Befestigungsringfixing ring
2323
Befestigungslaschemounting tab
2424
Befestigungslochmounting hole
2525
Ausnehmungrecess
2626
Ansaugventilintake valve
2727
Saugraumsuction

Claims (7)

Elektrisch angetriebener Taumelscheibenkompressor, mit einem Kompressorgehäuse, in dem in einer Kurbelkammer eine Taumelscheibe auf einer Antriebswelle drehfest angeordnet ist, die mit wenigstens einem in einem Hubzylinder hin- und herbewegbaren Hubkolben zum Ansaugen und Verdichten von Kältemittel gekoppelt ist und diesen antreibt, und in dem in einem Antriebsraum ein Elektromotor angeordnet ist, dessen Rotor mit der Antriebswelle drehfest verbunden ist und dessen Stator am Kompressorgehäuse befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompressorgehäuse (1) aus Stahl besteht und tiefgezogen ist, und dass dieses mit dem Stator (11) schrumpfverbunden ist.Electrically driven swash plate compressor, comprising a compressor housing in which a swash plate is rotatably mounted on a drive shaft in a crank chamber, with at least one reciprocating in a lifting cylinder reciprocating piston for sucking and compressing Is coupled refrigerant and this drives, and in which a drive motor in an electric motor is arranged, whose rotor is rotatably connected to the drive shaft and whose stator is fixed to the compressor housing, characterized in that the compressor housing ( 1 ) is made of steel and deep-drawn, and that this with the stator ( 11 ) is shrink-connected. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Kompressorgehäuses (1) zwischen 2,5 mm und 4 mm dick ist.Swash plate compressor according to claim 1, characterized in that the wall of the compressor housing ( 1 ) is between 2.5 mm and 4 mm thick. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromotorseitige Abschlussdeckel (16) mit dem Kompressorgehäuse (1) verschweißt ist.Swash plate compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the electric motor end cover ( 16 ) with the compressor housing ( 1 ) is welded. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventildeckel (18) mit dem Kompressorgehäuse (1) verschweißt ist.Swash plate compressor according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the valve cover ( 18 ) with the compressor housing ( 1 ) is welded. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelkammer (2) und der Antriebsraum (8) einen gemeinsamen Gasraum bilden.Swash plate compressor according to claim 1, characterized in that the crank chamber ( 2 ) and the drive space ( 8th ) form a common gas space. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Antriebsraum (8) und der Kurbelkammer (2) eine Zwischenwand (12) mit wenigstens einer Kältemittel-Durchlassbohrung angeordnet ist.Swash plate compressor according to claim 1 or 5, characterized in that between the drive space ( 8th ) and the crank chamber ( 2 ) an intermediate wall ( 12 ) is arranged with at least one refrigerant passage bore. Taumelscheibenkompressor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für diesen mehrere Befestigungselemente (23) an wenigstens einem am Kompressorgehäuse (1) umfangseitig lösbar angeordneten Befestigungsring (22) ausgebildet sind, wobei zwei Befestigungselemente (23) einander zugeordnet sind und der Befestigungsring (22) zwischen diesen eine diesen unterbrechende Ausnehmung (25) aufweist und über die Befestigungselemente (23) am Taumelscheibenkompressor klemmfixiert ist.Swash plate compressor according to one or more of the preceding claims, characterized in that a plurality of fastening elements ( 23 ) on at least one of the compressor housing ( 1 ) circumferentially releasably arranged fastening ring ( 22 ) are formed, wherein two fastening elements ( 23 ) are assigned to each other and the mounting ring ( 22 ) between these one interrupting recess ( 25 ) and via the fastening elements ( 23 ) is clamp-fixed to the swash plate compressor.
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