DE3638000C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung ist Gegenstand der früheren, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 36 09 796.9 (DE-OS 36 09 796), gemäß welcher die Schmierung der Lager der Taumelscheibe durch Schmiermitteltröpfchen in dem in eine Taumelscheibenkammer gelangenden gasförmigen Kältemittel erfolgt, wobei besondere Schmiereinrichtungen zum Schmieren der Führung der Taumelscheibe vorgesehen sind, die im Bereich dieser Führung in einen Ölsumpf des Taumelscheibengehäuses eintaucht.

Weiterhin ist es aus der US-PS 37 12 759 bekannt, bei einem Taumelscheibenkompressor mit fester Förderleistung verschiedene Lager der Taumelscheibenanordnung dadurch besonders wirksam zu schmieren, daß das aus dem Kältemittelkreislauf zurückfließende Kältemittel mit den darin suspendierten Ölpartikeln direkt in die Taumelscheibenkammer eingeleitet wird und von der Eintrittsstelle über dafür vorgesehene Öffnnungen und Kanäle zu den Lagern geleitet wird.

Ausghend von der früheren Anmeldung und dem vorstehend beschriebenen Stand der Technik, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das zwischen der Taumelscheibe und der Nabe der Antriebsplatte liegende Radiallager bei einem Kompressor mit variabler Förderleistung, bei dem die Taumelscheibenkammer nicht direkt mit dem äußeren Kältemittelkreislauf verbunden ist, wirksam zu schmieren.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Es ist ein besonderer Vorteil der Schmiervorrichtung gemäß der Erfindung, daß in unmittelbarer Nähe des Radiallagers der Taumelscheibe ein Ölvorrat gebildet wird, der eine zwangsweise kontinuierliche Schmierung des Radiallagers und gleichzeitig mit dem aus dem Radiallager abfließenden Schmieröl auch eine gute Schmierung des Drucklagers ermöglicht. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, daß diejenigen Ölspritzer und -tröpfchen eingefangen und gesammelt werden, die während des Betriebs des Kompressors aufgrund der Kipp- bzw. Taumelbewegungen der Taumelscheibe aus einem Ölsumpf am Boden des Kurbelgehäuses heraus zerstäubt bzw. verspritzt werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand von Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Taumelscheibenkompressors mit einer Schmiervorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Dar­ stellung eines Teils der Taumelschei­ benanordnung des Kompressors gemäß Fig. 1, und

Fig. 3 einen vergrößerten Teilquerschnitt durch den Kompressor gemäß Fig. 1 mit der erfindungsgemäßen Schmiervorrichtung.

Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen mit variabler Leistung betreibbaren Taumelscheibenkompressor mit einem Gehäuse 1, welches einen vorderen Gehäuseteil 1 F, einen hinte­ ren Gehäuseteil 1 R und einen Zylinderblock 2 aufweist. Diese Teile werden durch mehrere Schrauben 3 zusammen­ gehalten, welche alle drei Teile durchgreifen. Die Schrauben 3 sind in Umfangsrichtung in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet und in Gewindeboh­ rungen des hinteren Gehäuseteils 1 R eingeschraubt. Eine am Boden des Gehäuses 1 angeordnete Schraube 3 dient gleichzeitig dazu, eine Drehbewegung einer Tau­ melscheibe 21 zu verhindern und diese bei ihren Kipp­ bewegungen zu führen. Der vordere Gehäuseteil 1 F ist mit der einen Stirnfläche des Zylinderblocks 2 ver­ bunden und besitzt in seiner Mitte einen Lagerteil 5 A zur drehbaren Lagerung einer Antriebswelle 4, welche nach außen über das Gehäuse 1 vorsteht, so daß sie mit einem Drehantrieb verbindbar ist. Der hintere Gehäuse­ teil 1 R bildet einen Kompressorkopf und ist mit der anderen Stirnfläche des Zylinderblocks 2 verbunden. Der hintere Gehäuseteil 1 R umfaßt eine Ansaugkammer 6 und eine Auslaßkammer 7, die konzentrisch zueinan­ der angeordnet und voneinander durch eine Trennwand 8 getrennt sind. Die Auslaßkammer 7 befindet sich dabei innen und ist von der Einlaßkammer 6 umschlossen. Die Kammern 6, 7 des hinteren Gehäuseteils 1 R stehen mit den einzelnen Kompressionskammern 15, die durch meh­ rere Zylinderbohrungen 14 des Zylinderblocks 2 gebil­ det werden, über Ansaugöffnungen 9 und Auslaßöffnungen 10 in Verbindung, die in einer Ventilplatte 11 aus­ gebildet sind, welche zwischen dem hinteren Gehäuse­ teil 1 R und der angrenzenden Stirnseite des Zylinder­ blockes 2 angeordnet ist. In die Zylinderbohrungen 14 sind axial gleitverschiebliche Kolben 16 eingepaßt, welche eine Hin- und Herbewegung, nämlich Saug- und Druckhübe, ausführen. Wenn die Kolben 16 einen Saughub ausführen, werden Ansaugventile 12 aus ihrer Schließ­ stellung in ihre Offenstellung bewegt, in der sie die Ansaugöffnungen 9 freigeben. Auslaßventile 13, die dem Verschließen der Auslaßöffnungen 10 dienen, sind in der Auslaßkammer angeordnet und werden beim Druck- bzw. Kompressionshub der Kolben 16 geöffnet. Der Zy­ linderblock 2 besitzt gewöhnlich eine zylindrische Form und hat in seiner Mitte einen Lagerteil 5 B, der koaxial zum Lagerteil 5 A des vorderen Gehäuseteils 1 F angeordnet ist und ebenfalls der Lagerung der Antriebs­ welle 4 dient. Die Zylinderbohrungen 14 verlaufen in dem Zylinderblock 2 parallel zur Achse der Antriebs­ welle 4 und sind auf einem dazu konzentrischen Kreis in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnet. Die Kolben 16 in den Zylinderbohrungen 14 haben je­ weils ein Ende, das rechte Ende in Fig. 1, welches als Kompressionsfläche dient und die Kompressions­ kammer im hinteren Teil jeder Zylinderbohrung 14 be­ grenzt. Die Kompressionskammer 15 steht je nachdem, ob der Kolben einen Saughub oder einen Druckhub durch­ führt, alternierend mit der Ansaugkammer 6 oder der Auslaßkammer 7 in Verbindung.

Der vordere Gehäuseteil 1 F dient als Kurbelgehäuse mit einer Kammer 17, in der auf der Antriebswelle 4, welche durch die Kammer 17 hindurchgeht, eine Taumel­ scheibenanordnung montiert ist. Die Kammer 17 steht ständig mit mehreren Zylinderbohrungen 14 in einer Fluidverbindung.

Die Taumelscheibenanordnung umfaßt eine Schwenkzapfen­ platte 18, die drehfest auf der Antriebswelle 4 sitzt und sich gemeinsam mit dieser dreht. Die Platte 18 be­ sitzt in ihrer Mitte eine ringförmige Stirnfläche 18 a, an der sich eine Buchse 19 abstützt, die gleitver­ schieblich auf der Antriebswelle 4 sitzt. Die Platte 18 ist ferner mit einer Schrägfläche 18 b versehen, an der sich eine Antriebsplatte 20 abstützt. Ferner besitzt die Platte 18 einen Ansatz 18 c, der in die Kammer 17 vorsteht und der Schrägfläche 18 b diametral gegenüberliegt. Die Antriebsplatte 20 ist ein im wesentlichen ringförmiges Element, welches die Antriebs­ welle 4 umschließt und schwenkbar an dem Ansatz 18 c ge­ haltert ist, so daß es seinen Neigungswinkel bezüglich der Antriebswelle 4 verändern kann. Im einzelnen ist der Ansatz 18 c der Schwenkzapfenplatte 18 mit einer länglichen, durchgehenden, bogenförmig verlaufenden Öffnung 23 versehen, in die ein seitlich über die Öffnung 23 vorstehender Verbindungszapfen eingreift. Der Verbindungszapfen 23 ist seinerseits an einem Bü­ gel 20′ befestigt, der von der Antriebsplatte 20 in Richtung auf den Ansatz 18 c der Platte 18 absteht. Die Antriebsplatte 20 ist somit gemeinsam mit der Platte 18 drehbar und kann ihren Neigungswinkel be­ züglich der Antriebswelle 4 kontinuierlich verhindern. Die gleitverschieblich auf der Antriebswelle 4 sitzende Buchse 19 ist mit der Platte 20 über zwei seitliche Verbindungszapfen 25 verbunden (Fig. 2), so daß die Buchse 19 sich längs der Welle 4 bewegt, wenn die Antriebsplatte 20 eine Kippbewegung um eine zu der Antriebswelle 4 senkrechte Achse ausführt.

Wie aus Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 1 deutlich wird, besitzt die Antriebsplatte 20 einen großen Scheiben­ teil 20 A, an dessen der Platte 18 zugewandte Haupt­ fläche der oben erwähnte Bügel 20′ vorgesehen ist. Außerdem umfaßt die Platte 20 einen kleinen (inneren) zylindrischen Teil bzw. eine Nabe 20 B, die einstückig mit dem Scheibenteil 20 A verbunden und mit einer vier­ eckigen Öffnung 20 C versehen ist, welche von der Antriebswelle 4 durchgriffen wird. An der Antriebs­ platte 20 stützt sich die oben bereits erwähnte Tau­ melscheibe 21 über Drucklager 26 ab. Ferner ist die Taumelscheibe 21 auf der Nabe 20 B mit Hilfe eines als Wälzlager ausgebildeten Radiallagers 28 gelagert. Das Drucklager 26 und das Radiallager 28 sind Lager, die bei laufendem Kompressor ständig geschmiert werden müssen. Die Taumelscheibe besitzt einen unteren Teil, der über ein radial gleitverschiebliches Element (nicht gezeigt) in Wirkverbindung mit einer der Schrauben 3 steht und wird dadurch an einer gemeinsamen Drehbewe­ gung mit der Antriebsplatte 20 gehindert. Die Taumel­ scheibe 21 kann jedoch gemeinsam mit der Antriebsplatte 20 eine Kippbewegung um eine zur Antriebswelle 4 senk­ rechte Achse ausführen. In der viereckigen Öffnung 20 C der Nabe 20 B ist angrenzend an das Innere - in Fig. 1 rechte - Ende ein Damm bzw. ein Rückhaltesteg 30 vor­ gesehen, welcher in der Öffnung 20 C eine Ölwanne 31 definiert. Die Ölwanne 31 ist an ihrem Boden mit einer durchgehenden, radial zu der Welle 4 verlaufenden Öffnung 32 versehen, die als Ölzuführleitung dient, welche einen Schmierölfluß aus der Ölwanne 31 zu dem Radiallager 28 auf der Nabe 20 b ermöglicht, wie dies besonders aus Fig. 3 deutlich wird. Die Ölwanne 31 bildet mit ihrer Öffnung 32 gemäß der Erfindung eine Schmiervorrich­ tung zum Schmieren der Taumelscheibenlager 26 und 28.

Die Taumelscheibe 21 ist, wie vorstehend erläutert, schwenkbar, aber nicht drehbar derart an der Antriebs­ platte 20 montiert, daß sie die Antriebswelle 4 umgibt. Die Taumelscheibe 21 ist mit den einzelnen Kolben 16 über Verbindungsstangen 22 verbunden, die an beiden Enden mit Kugelgelenken versehen sind. Wenn die Plat­ te 18 durch die Antriebswelle 4 zu einer Drehbewegung angetrieben wird, dann wird folglich eine Kipp- bzw. Taumelbewegung der Antriebsplatte 20 und der Taumel­ scheibe 21 erzeugt, so daß die Kolben 16 zu einer Hin- und Herbewegung in den Zylinderbohrungen 14 angetrie­ ben werden. Die Kolben 16 führen somit Kompressions- und Saughübe aus. Wenn der Ansatz 18 c der Platte 18 in eine Position gedreht wird, in der er mit einer der Zylinderbohrungen 14 fluchtet, dann erreicht der zugeordnete Kolben 16 seinen oberen Totpunkt, wobei er ein gasförmiges Kältemittel in der Kompressions­ kammer 15 komprimiert. Fig. 1 zeigt einen Kolben 16, der sich in seinem oberen Totpunkt befindet. Ein axial verlaufender Entlastungskanal 27, welcher axial durch den Zylinderblock 2 hindurchgeht, dient dazu, eine Fluidverbindung zwischen der Kammer 17 und der Ansaugkammer 6 herzustellen, so daß der Druck in der Kammer 17, d. h. im Kurbelgehäuse, in die Ansaugkammer 6 abgebaut werden kann. Dabei ist im hinteren Gehäuse­ teil 1 R ein Steuerventil 29 vorgesehen, welches den Innendruck im Kurbelgehäuse und damit den Neigungs­ winkel der Taumelscheibe 21 in Abhängigkeit von der erforderlichen Kühlleistung einer Klimaanlage steuert, in der der Taumelscheibenkompressor eingesetzt wird. Da das Steuerventil 29 selbst nicht Gegenstand vor­ liegender Erfindung ist, wird hier auf eine detail­ lierte Erläuterung von Aufbau und Arbeitsweise des Steuerventils 29 verzichtet. Es wird lediglich auf die US-Patentanmeldung Serial No. 8 12 247 verwiesen, wo ein typisches Steuerventil für den Gehäuseinnen­ druck eines Taumelscheibenkompressors beschrieben ist.

Nachstehend soll nunmehr die erfindungsgemäße Schmiervorrichtung für die Taumelscheibenlager bei dem betrachteten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 noch näher erläutert werden.

Im Betrieb, wenn der Taumelscheibenkompressor mit ei­ nem Antrieb, beispielsweise der Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, verbunden ist, z.B. über eine Magnet­ kupplung, wird die Antriebswelle 4 zu einer Drehbewe­ gung angetrieben, so daß auch die Antriebsplatte 20 zu einer Dreh- und Kippbewegung, nämlich zu einer Tau­ melbewegung angetrieben wird. Diese Bewegung der An­ triebsplatte 20 führt zu einer Kipp- bzw. Taumelbe­ wegung der nicht-drehbaren Taumelscheibe 21, welche über die Lager 26 und 28 mit der Antriebsplatte in Verbindung steht und durch eine der Schrauben 3 ge­ führt wird, die den unteren Teil der Taumelscheibe 21 durchgreift. Die Kolben 16 werden folglich in den Zy­ linderbohrungen 14 von der Taumelscheibe 21 über die Verbindungsstangen 22 zu einer Hin- und Herbewegung angetrieben. Hierdurch wird das gasförmige Kältemit­ tel aus der Ansaugkammer 6 über die Ansaugöffnungen 9 mit den Ansaugventilen 12 in die Kompressionskammern 15 gesaugt und dort durch die Kolben 16 komprimiert. Das komprimierte Kältemittel wird aus den Kompressions­ kammern 15 der Zylinderbohrungen 14 über die Auslaß­ öffnungen 10 mit den Auslaßventilen 13 in die Auslaß­ kammer 7 gedrückt. Das durch Leckströme aus den Kom­ pressionskammern 15 in die Kurbelkammer 17 gelangende Kältemittel kehrt über den Ausgleichs- bzw. Entlastungs­ kanal 27 (und das Ventil 29) in die Ansaugkammer 6 zurück.

Während der Taumelbewegung der Taumelscheibe 21 in der Kammer 17 wird das im unteren Teil des vorderen Ge­ häuseteils 1 F befindliche Öl durch den unteren Teil der Taumelscheibe 21 verstäubt. Folglich füllt sich die Kammer 17 mit einem Ölnebel bzw. mit kleinen Öl­ tröpfchen. Ein Teil des Nebels bzw. der Tröpfchen wird von der Ölwanne 31 aufgefangen und sammelt sich dort, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Das Öl wird also in der Nähe der Taumelscheibenlager 26 und 28 zurückge­ halten. Dieses Öl aus der Ölwanne 31 wird dann über die radiale Öffnung 32 zunächst dem Radiallager 28 auf der Nabe 20 b der Antriebsplatte 20 zugeführt, und zwar aufgrund der Zentrifugalkräfte, die sich durch die Drehung der Antriebsplatte ergeben. Das Öl erreicht dabei auch den äußeren Umfang des Radiallagers 28 und den Lagerteil der Taumelscheibe 21. Von dort wird das Öl aufgrund der Zentrifugalkraft, die sich aufgrund der Drehung der Antriebsplatte 20 ergibt, dem Druck­ lager 26 zugeführt, um dieses zu schmieren. Das Öl fließt dann von der Oberfläche des großen Scheiben­ teils 20 A der Antriebsplatte nach außen und wird schließlich zum Boden der Kammer 17 zurückgeführt. Auf diese Weise wird zwangsweise eine Schmierung der Taumelscheibenlager 26 und 28 erreicht, indem das Öl vom Boden der Kammer 17 zunächst zerstäubt bzw. ver­ wirbelt wird und dann aus der Ölwanne 31 aufgrund der Zentrifugalkräfte bei laufendem Kompressor verteilt. Die durch den Rückhaltesteg 30 erhaltene Ölwanne 31 in der Antriebsplatte 20 ermöglicht somit das Sammeln eines Ölvorrats für eine sehr wirksame konstante Schmie­ rung der Taumelscheibenlager. Das Zurückhalten des Öls in der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann ferner dazu beitragen, daß ein Absinken der Kühlleistung der Klima­ anlage verhindert wird, wie es eintreten kann, wenn Öl aus dem Kompressor in Form suspendierter Ölpartikel in dem Kältemittel in den Kühlkreislauf gelangt.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Schmieren der Lager einer Taumelscheibe an einer schwenkbar an einem Antriebselement angelenkten Antriebsplatte, wobei die Taumelscheibe, die in einem Kompressorgehäuse in Schwenkrichtung geführt ist und so eine Verschwenkung der Taumelscheibe um eine Antriebswelle in einer zu dieser senkrechten Ebene ermöglicht, an derAntriebsplatte über ein Drucklager abgestützt ist und auf der Mantelfläche der Nabe der Antriebsplatte mittels eines Radiallagers gelagert ist, wobei die Antriebsplatte eine zentrale, durch ihre Nabe hindurchgehende, von der Antriebswelle durchgriffene zentrale Öffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (20 B) in der zentralen Öffnung (20 C) mit einer, eine Ölwanne (31) definierenden Rückhalteeinrichtung versehen ist, und daß der Boden der Ölwanne (31) über eine Ölleitung (32) mit einer Auslaßöffnung an der das Radiallager (28) tragenden Mantelfläche der Nabe (20 B) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückhalteeinrichtung einen radial nach innen vorspringenden Steg (30) umfaßt, der am freien Ende der Nabe (20 B) der Antriebsplatte (20) in der zentralen Öffnung (20 C) derselben angeordnet ist.