EP1778977A1 - Axial piston compressor - Google Patents

Axial piston compressor

Info

Publication number
EP1778977A1
EP1778977A1 EP05771046A EP05771046A EP1778977A1 EP 1778977 A1 EP1778977 A1 EP 1778977A1 EP 05771046 A EP05771046 A EP 05771046A EP 05771046 A EP05771046 A EP 05771046A EP 1778977 A1 EP1778977 A1 EP 1778977A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compressor
compressor according
swash plate
angle
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05771046A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Otfried Schwarzkopf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Compressor Europe GmbH
Original Assignee
Valeo Compressor Europe GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Compressor Europe GmbH filed Critical Valeo Compressor Europe GmbH
Publication of EP1778977A1 publication Critical patent/EP1778977A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/10Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having stationary cylinders
    • F04B27/1036Component parts, details, e.g. sealings, lubrication
    • F04B27/1054Actuating elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/14Control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B27/00Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B27/08Multi-cylinder pumps specially adapted for elastic fluids and characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B27/14Control
    • F04B27/16Control of pumps with stationary cylinders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

An axial piston compressor, particularly a compressor for the air-conditioning system of a motor vehicle, comprising a housing and a compressor unit which is arranged inside the housing and driven by a drive shaft and used to suction and compress a cooling agent, wherein the compressor unit comprises pistons which move axially back and forth in a cylinder block and a pivoting plate (a slanting plate, a swash-plate or a pivoting ring). The pivoting plate is configured or mounted in such a way that the tipping behaviour thereof acts in an automatically limiting manner and such that when the speed of the compressor is high, particularly very high indeed or when it reaches a maximum, the maximal pivoting plate deflection angle amax is smaller than the maximum deflection angle at low compressor speeds.

Description

"Axialkolbenverdichter" "Axial piston"
B e s c h r e i b u n gDescription
Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenverdichter, insbesondere Kompressor für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an axial piston compressor, in particular a compressor for the air conditioning system of a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
In der DE 195 14 748 C2 werden die an einer Schwenkscheibe grundsätzlich bei allen nach dem Stand der Technik existierenden Verdichtern, sowie den in der Serie einge¬ führten Verdichtern, wirksamen Kippmomente erläutert, die maßgeblich zum Kippver¬ halten der Schwenkscheibe beitragen. Die Einflußgrößen, die als Momente um das Kipp- Zentrum einer Schwenkscheibe wirken, sind im einzelnen folgende Momente, wobei in Klammern jeweils die Richtung der Momente angegeben ist und (-) abregelnd (in Rich¬ tung eines Minimalhubs) und (+) aufregelnd (in Richtung des Maximalhubs) bedeuten:In DE 195 14 748 C2, the effective on a swash plate basically all existing in the prior art compressors, as well as in the series einge¬ led compressors, effective tilting moments are explained, which contribute significantly to Kippver¬ hold the swash plate. The influencing variables, which act as moments about the tilting center of a swivel disk, are in detail the following moments, wherein the direction of the moments is indicated in brackets and (-) regulating (in the direction of a minimum lift) and (+) controlling ( in the direction of the maximum stroke):
Moment infolge der Gaskräfte in den Zylinderräumen (+) - Moment infolge der Gaskräfte aus dem Triebwerksraum (-)Moment due to the gas forces in the cylinder chambers (+) - moment due to the gas forces from the engine compartment (-)
Moment infolge einer Rückstellfeder (-) (Richtung Minimalhub) Moment infolge einer Aufstellfeder (+) (Richtung Maximalhub) Moment infolge rotierender Massen (-); inklusive Moment infolge Schwerpunktlage (zum Beispiel Schwenkscheibe: Kippposition ≠ Massenschwerpunkt): kann (+) oder (-) seinTorque as a result of a return spring (-) (minimum stroke direction) Moment due to a set-up spring (+) (maximum stroke direction) Moment due to rotating masses (-); including moment due to center of gravity (eg swashplate: tilting position ≠ center of gravity): can be (+) or (-)
Moment infolge der translatorisch bewegten Massen (+) Dabei wirkt das Moment (im weiteten Text als Msw bezeichnet) infolge der rotierenden Massen in der Regel abregelnd; lediglich im Bereich sehr kleiner Kippwinkel kann z.B. durch eine exponierte Schwerpunktslage (Steineranteil bei der Berechnung des Deviationsmomentes Jyz) bei der Schwenkscheibe ein aufregelndes Moment erzeugt wer- den (siehe hierzu DE 195 14 748 C2). Schon im Bereich kleiner Kippwinkel überwiegt dann der Anteil des Deviationsmomentes J ohne Steineranteil, und die Schwenkscheibe weist mit zunehmendem Kippwinkel ein zunehmend abregelndes Kippmoment auf.Moment due to translationally moving masses (+) In this case, the momentum (referred to in the expanded text as M sw ) usually acts as a result of the rotating masses; Only in the area of very small tilt angles can an adjusting moment be generated, for example, by an exposed center of gravity position (Steiner component in the calculation of the moment of deviation J yz ) in the swash plate (see DE 195 14 748 C2). Even in the area of small tilt angles, the proportion of the deviation moment J without stone fraction prevails, and the swashplate has an increasingly declining tilting moment as the tilt angle increases.
Im Hinblick auf die DE 195 14 748 C2 ist weiterhin ein Verlauf für die translatorisch bewegten Massen angegeben, der, wie bereits erläutert, aufregelnd wirksam ist.With regard to DE 195 14 748 C2 a course for the translationally moving masses is further indicated, which, as already explained, aufregelnd effective.
Von Interesse ist dann noch die Momentensumme, die ebenfalls grafisch dargestellt ist (Fig. 4 der DE 195 14 748 C2). Für den gesamten Kippwinkelbereich weist das Triebwerk ein aufregelndes Verhalten auf, da die translatorisch bewegten Massen in jedem Bereich das Regelverhalten dominieren.Of interest is then still the sum of the momentum, which is also shown graphically (Fig. 4 of DE 195 14 748 C2). For the entire tilt angle range, the engine has a aufregelndes behavior, since the translationally moving masses dominate the control behavior in each area.
Aus der EP 0 809 027 Al ist ein weiteres Triebwerk bekannt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Fördermenge des Verdichters durch das dynamische Verhalten des Triebwer¬ kes des Verdichters kompensiert wird, so daß die Fördermenge konstant gehalten werden kann. Konkret heißt es dort dazu wie folgt: „Für eine Konstantregelung der Fördermenge bei wechselnden Drehgeschwindigkeiten kann das rückstellende Drehmoment der Tau¬ melscheibe ausgenützt werden, das ihrer Schrägstellung aufgrund dynamischer Kräfte am mitdrehenden Scheibenteil entgegenwirkt."Another engine is known from EP 0 809 027 A1, which is characterized in that the delivery rate of the compressor is compensated by the dynamic behavior of the engine of the compressor, so that the delivery rate can be kept constant. Specifically, it says there as follows: "For a constant control of the flow rate at varying rotational speeds, the restoring torque of the Tau¬ melscheibe can be exploited, which counteracts their inclination due to dynamic forces on the co-rotating disc part."
Auf die EP 0 809 027 Al aufbauend sind aus der DE 198 39 914 Al Maßnahmen be¬ kannt, wie ein solches Regelverhalten (zumindest teilweise Kompensation der Förder¬ menge) erreicht werden kann. Es wird vorgeschlagen, die Bauteilmasse der Schwenk¬ scheibe im Hinblick auf die translatorisch bewegten Massen so zu dimensionieren, daß die Fliehkräfte der Schwenkscheibe das Regelverhalten derselben beeinflussen. Konkret heißt es dazu, daß die rotierende Masse der Antriebsscheibe größer ist als die gemeinsame Masse aller Kolben, so daß die beim Drehen der Antriebsscheibe auftretenden Fliehkräfte ausreichen, um der Schwenkbewegung der Antriebsscheibe bewußt regelnd entgegenzu- wirken, und damit den. Kolbenhub und somit die Fördermenge zu beeinflussen, insbeson¬ dere zu verringern bzw. zu begrenzen.Building on EP 0 809 027 A1, DE 198 39 914 A1 discloses measures for how such a control behavior (at least partial compensation of the delivery rate) can be achieved. It is proposed to dimension the component mass of the swiveling disk with respect to the translationally moved masses in such a way that the centrifugal forces of the swivel disk influence the control behavior of the same. Specifically, this means that the rotating mass of the drive pulley is greater than the common mass of all pistons, so that the centrifugal forces occurring during rotation of the drive pulley are sufficient to deliberately counteract the pivoting movement of the drive pulley. act, and thus the. Piston stroke and thus to influence the flow rate, in particular to reduce or limit.
In der auf die Anmelderin zurückgehenden und noch nicht veröffentlichten DE 103 24 393 wird dargelegt, weshalb die Bauteilmasse nicht der bevorzugte Parameter sein sollte, um das Regelverhalten des Triebwerkes infolge von Drehzahlschwankungen wie gewünscht zu beeinflussen.DE 103 24 393, which is based on the applicant and has not yet been published, explains why the component mass should not be the preferred parameter in order to influence the control behavior of the engine as a result of speed fluctuations as desired.
Das gewünschte Regelverhalten des Verdichters wird primär nicht mit der Bauteilmasse der Schwenkscheibe in Relation zu den translatorisch bewegten Massen erreicht, sondern unter Berücksichtigung des Massenträgheitsmomentes der Baueinheit „Schwenkscheibe", welches mehr von deren Geometrie abhängt als von der Bauteilmasse. Ein Kerngedanke ist also, bei Drehzahlschwankungen oder Drehzahländerungen, das Moment infolge translatorisch bewegter Massen direkt durch das Moment infolge rotierender Massen zu kompensieren, oder auch zu überkompensieren.The desired control behavior of the compressor is primarily not achieved with the component mass of the swashplate in relation to the translationally moved masses, but taking into account the mass moment of inertia of the unit "swash plate", which depends more on its geometry than on the component mass Speed variations or speed changes to compensate for the moment due to translationally moving masses directly by the moment due to rotating masses, or even overcompensate.
Bei derartigen Verdichtern ist es erwünscht, die Häufigkeit und die Intensität von Regel¬ eingriffen auf ein niedriges Niveau zu reduzieren. In bezug auf den Stand der Technik und die DE 195 14 748 C2 ist es äußerst nachteilig, daß bei Erhöhung des Fördervolu- mens infolge einer Drehzahlerhöhung eine zusätzlich Erhöhung des Fördervolumens infolge eines vergrößerten Schwenkscheibenkippwinkels hinzukommt.In such compressors, it is desirable to reduce the frequency and intensity of Regel¬ interventions to a low level. With respect to the prior art and DE 195 14 748 C2, it is extremely disadvantageous that an increase in the delivery volume as a result of an increase in the rotational speed as a result of an increase in the delivery volume due to an increase in the delivery volume due to an increased Schwenkscheibenkippwinkels added.
Dieser Effekt muß durch entsprechende Regeleingriffe kompensiert werden. Das ist nicht komfortabel, aufwendig und vermindert die Effizienz (Kraftstoffverbrauch).This effect must be compensated by appropriate control interventions. This is not comfortable, expensive and reduces the efficiency (fuel consumption).
Mit der EP 0 809 027 Al wird das Ziel vorgegeben, welches zu erreichen ist: Konstant¬ regelung der Fördermenge.With the EP 0 809 027 A1 the goal is given, which is to be reached: Constant regulation of the flow rate.
Es läßt sich jedoch sehr einfach nachweisen, daß das allein durch das an der Schwenk- scheibe angreifende Aufstellmoment (abregein) nicht möglich ist.However, it can be very easily demonstrated that this is not possible solely by the installation torque acting on the swivel disk (de-excitation).
Das Fördervolumen verhält sich direkt proportional zu der Drehzahl, d.h. verdoppelt sich die Drehzahl, so verdoppelt sich auch das Fördervolumen. Dagegen gilt für das Kippmoment der Schwenkscheibe, welches durch das relevante Deviationsmoment ausgelöst wird, die folgende Gleichung:The delivery volume is directly proportional to the speed, ie doubles the speed, so doubles the volume. In contrast, for the tilting moment of the swash plate, which is triggered by the relevant moment of deviation, the following equation applies:
Msw = Jyzω2 M sw = J yz ω 2
Da die Drehzahl quadratisch das Kippmoment beeinflußt, ist das formulierte Ziel „Konstantregelung der Fördermenge", allein durch die Konstruktion oder Dimensio¬ nierung der Schwenkscheibe nicht darstellbar.Since the rotational speed quadratically influences the overturning moment, the stated goal "constant regulation of the flow rate" can not be represented solely by the construction or dimensioning of the swivel disk.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Verdichter mit optimiertem Regelverhalten an¬ zugeben, bei dem bei hohen und höchsten Verdichter-Drehzahlen ein Vollastzustand vermieden wird.The object of the invention is to admit a compressor with optimized control behavior in which a full load state is avoided at high and highest compressor speeds.
Diese Aufgabe wird durch einen Verdichter mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst, wobei bevorzugte Weiterentwicklungen und Ausführungsformen in den Unteran¬ sprüchen beschrieben sind.This object is achieved by a compressor with the features according to claim 1, wherein preferred developments and embodiments are described in the subclaims.
Ein wesentlicher Punkt der Erfindung ist es demnach, daß das Kipp verhalten der Schwenkscheibe derart selbsttätig limitierend wirksam ist, daß bei hohen Drehzahlen des Verdichters, insbesondere bei sehr hohen Drehzahlen oder der maximalen Drehzahl des Verdichters, der Winkel maximaler Auslenkung der Schwenkscheibe kleiner ist als der Winkel maximaler Auslenkung αmax bei kleinen Drehzahlen des Verdichters. Durch eine derartige Maßnahme wird ausgeschlossen, daß der Verdichter bei hohen Drehzahlen, ins- besondere bei seiner Maximaldrehzahl, mit einem zu großen Fördervolumen arbeitet. Da diese Maßnahme regulierend in das Fördervolumen eingreift, verringert sich die Anzahl der benötigten Regeleingriffe (in der Regel werden Schwenkscheibenverdichter durch eine Druckdifferenz zwischen einem im Triebwerksraum des Verdichters vorherrschenden Druck und einem an der Verdichterausgangs seite vorherrschenden Druck geregelt, wobei diese Druckdifferenz den Kolbenhub und damit das Fördervolumen des Verdichters bestimmt). Dies führt auch dazu, daß gerade in Momenten der Drehzahlsteigerung, insbe¬ sondere im Bereich hoher Drehzahlen, eine deutlich verringerte Anzahl leistungskonsu- mierender Regeleingriffe bzw. ggf. gar kein Regeleingriff nötig sind, was gerade beim Einsatz eines Verdichters in Kraftfahrzeugen in diesen Momenten die Leistung unge¬ schmälert dem Antrieb des Kraftfahrzeugs zukommen läßt. Dies ist insbesondere bei Überholvorgängen sehr vorteilhaft.An essential aspect of the invention is therefore that the tilting behavior of the swash plate is so automatically limiting effect that at high speeds of the compressor, especially at very high speeds or the maximum speed of the compressor, the angle of maximum deflection of the swash plate is smaller than that Angle of maximum deflection α max at low speeds of the compressor. By such a measure is excluded that the compressor operates at high speeds, in particular at its maximum speed, with an excessive delivery volume. Since this measure engages regulating in the delivery volume, the number of required control operations is reduced (usually swash plate compressors are controlled by a pressure difference between a prevailing in the engine room of the compressor pressure and a pressure prevailing at the compressor outlet side pressure, this pressure difference the piston stroke and thus the delivery volume of the compressor determines). This also leads to a significantly reduced number of performance-consuming control interventions or, if necessary, no control intervention being necessary, especially in the region of high rotational speeds, especially in the case of increased engine speed Use of a compressor in motor vehicles in these moments, the power unge¬ diminished the drive of the motor vehicle to send. This is very advantageous especially in overtaking.
Vorzugsweise ist ein erfindungsgemäßer Verdichter derart ausgestaltet, daß sowohl die Geometrie als auch die Dimensionierung sämtlicher translatorisch bewegter Teile des Verdichters sowie sämtlicher rotatorisch bewegter Teile derart sind, daß für vorbestimmte Kippwinkel der Schwenkscheibe, insbesondere zwischen einem vorbestimmten minimalen Kippwinkel und einem vorbestimmten maximalen Kippwinkel das Moment Mk_ ges infolge der translatorisch bewegten Massen derart kleiner gewählt ist als das Moment Msw infolge des Deviationsmoments, d.h. derart kleiner gewählt ist als das Moment infolge der Mas¬ senträgheit der Schwenkscheibe, daß bei hohen Drehzahlen des Verdichters, insbesondere bei sehr hohen Drehzahlen oder einer maximalen Drehzahl, der Winkel maximaler Aus¬ lenkung der Schwenkscheibe kleiner ist als der Winkel maximaler Auslenkung bei kleine- ren Drehzahlen des Verdichters. Zu den translatorisch bewegten Teilen des Verdichters gehören die Kolben, ggf. auch die Kolbenstangen sowie Gleitsteine oder dgl. Zu den rotatorisch bewegten Teilen sind im wesentlichen die Schwenkscheibe, sowie ggf. ein bzw. mehrere Mitnehmer zu zählen. Bei dieser Aus führungs form handelt es sich um eine konstruktiv einfach zu realisierende und somit kostengünstig zu produzierende Ausfüh- rungsform eines erfindungsgemäßen Verdichters. Daneben sind selbstverständlich auch die bereits vorstehend erläuterten Vorteile, insbesondere der Vorteil einer geringen An¬ zahl von Regeleingriffen, die beim Betrieb eines erfindungsgemäßen Verdichters notwen¬ dig werden, in vollem Umfang für die vorhegende bevorzugte Aus führungs form gültig.Preferably, a compressor according to the invention is designed such that both the geometry and the dimensioning of all translationally moving parts of the compressor and all rotationally moving parts are such that for predetermined tilt angle of the swash plate, in particular between a predetermined minimum tilt angle and a predetermined maximum tilt angle the moment M k _ ges as a result of the translationally moving masses is chosen to be smaller than the moment M sw due to the Deviationsmoments, ie is chosen smaller than the torque due to the Mas¬ inertia of the swash plate, that at high speeds of the compressor, especially at very high speeds or a maximum speed, the angle of maximum Aus¬ steering of the swash plate is smaller than the angle of maximum deflection at smaller ren speeds of the compressor. To the translationally moving parts of the compressor include the piston, possibly also the piston rods and sliding blocks or the like. The rotationally moving parts are essentially the swash plate, and possibly one or more drivers to count. In this embodiment, it is an embodiment of a compressor according to the invention that is structurally simple to implement and thus inexpensive to produce. In addition, of course, the advantages already explained above, in particular the advantage of a small number of control actions, which become necessary during operation of a compressor according to the invention, are fully valid for the prevailing preferred embodiment.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß moderne Axialkolbenverdichter, insbesondere Ver¬ dichter, die für den Einsatz in einer Kraftfahrzeug-Klimaanlage vorgesehen sind, bei Teillast einen so großen Kältemittelmassenstrom, der quasi einer Leistung des Verdich¬ ters entspricht, bringen, um eine genügend hohe Kühlleistung bereitzustellen. Der Ver¬ dichter muß deshalb gerade bei hohen, sehr hohen und auch bei der höchsten Drehzahl abgeregelt werden, wobei durch die vorliegende Erfindung die Anzahl der benötigten Re¬ geleingriffe sehr stark verringert wird bzw. keinerlei Regeleingriffe mehr notwendig sind. Ferner sei auch auf den Sicherheitsaspekt verwiesen, der insbesondere bei Verdichtern, die mit einem Hochdruckkältemittel betrieben werden, eine erhebliche Rolle spielt. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion wird verhindert, daß eine hohe Drehzahl und ein großer Kolbenhub des Verdichters gleichzeitig auftreten, was bei Verdichtern gemäß dem Stand der Technik durchaus dazu führen kann, daß bei (ggf. plötzlichem) Auftreten von hoher Drehzahl und großem Hub der Verdichterdruck derart ansteigt, daß es zu einem Bersten des Verdichtergehäuses kommt.It should be noted at this point that modern axial piston compressors, in particular compressors, which are intended for use in a motor vehicle air conditioning system, bring at partial load such a large refrigerant mass flow, which virtually corresponds to a power of the compressor, in order to obtain sufficient power to provide high cooling capacity. The Ver¬ denser must therefore be regulated at high, very high and even at the highest speed, with the present invention, the number of Re¬ geleingriffe required is greatly reduced or no regulatory intervention are more necessary. Furthermore, reference is also made to the safety aspect, which plays a significant role in particular in compressors that are operated with a high-pressure refrigerant. By the construction according to the invention prevents a high speed and a large piston stroke of the compressor from occurring simultaneously, which in the case of compressors according to the prior art can definitely lead to the compressor pressure rising in the event of (possibly sudden) occurrence of high speed and long stroke in that the compressor housing bursts.
Der er findungs gemäße Verdichter kann wenigstens eine Einrichtung umfassen, welche eine Stellkraft auf die Schwenkscheibe ausübt. Die besagte Einrichtung ist vorzugsweise zusätzlich zu einer Einrichtung zur Verstellung bzw. zur Steuerung bzw. Regelung des Triebwerksraumdruckes des Verdichters demselben zugeordnet. Diese Einrichtung bzw. diese Einrichtungen kann bzw. können alleine als das selbsttätig limitierende Glied der Schwenkscheibe fungieren, sie kann bzw. können jedoch auch in einem Verdichter angeordnet sein, bei dem bereits die Massenverteilungen bzw. die Momentenverteilung der Schwenkscheibe ein Abregein derselben bei hohen Drehzahlen bewirkt. In diesem Fall wird eine bereits aufgrund der Geometrie des Schwenkscheibenmechanismus vorhandene Tendenz des Verdichters, bei hoher Drehzahl abzuregein, unterstützt bzw. verstärkt. Die wenigstens eine Einrichtung zur Ausübung der Stellkraft umfaßt optional ein elastisches Element, das insbesondere in Form einer Rückstellfeder vorliegen kann, und/oder einen Aktuator bzw. einen Stellkolben. Alternativ oder zusätzlich kann ein erfindungsgemäßer Verdichter ein fliehktaftabhängiges Stellglied und/oder eine weitere Feder umfassen. Es ist auch denkbar, daß die wenigstens eine Einrichtung zur Ausübung der Stellkraft eine Drosselstelle umfaßt, deren Querschnitt mittels eines Stellgliedes, insbesondere mittels eines Stellkolbens variierbar sein kann. Die Drosselstelle kann insbesondere auf der Saug- oder Druckseite des Verdichters angeordnet sein. Ist die Drosselstelle auf der Saugseite des Verdichters angeordnet, so kann dadurch die Dichte des Sauggases beliebig geregelt bzw. abgesenkt werden. Als Stellgröße für das Stellglied, insbesondere Stellkolben, ist ein im Triebwerks räum des Verdichters vorherrschender Druck und/oder der an der Auslaßseite des Verdichters vorherrschende Druck zu bevorzugen. Diese Stellgrößen sind leicht zugänglich. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Stellglied intern, insbesondere über eine Magnetspule oder dgl. Vorrichtung, geregelt bzw. gesteuert. Alternativ ist auch ein konstanter Querschnitt der Drosselstelle denkbar. Bei all den vorstehend genannten Aus führungs formen handelt es sich um konstruktiv einfache Maßnahmen, die somit kostengünstig herzustellen sind. Je nach Einsatzgebiet des Verdichters und gewünschter Stellkraft bzw. Rückstellkraft können die verschiedenen Maßnahmen entweder einzeln oder auch in Kombination miteinander im Verdichter realisiert werden, wodurch ein wunschgemäßes Regelverhalten einfach erreichbar ist.He inventive compressor according to may comprise at least one device which exerts a force on the swash plate. Said device is preferably assigned to the same in addition to a device for adjusting or for controlling the engine room pressure of the compressor. This device or these devices may or may act alone as the automatically limiting member of the swash plate, but it may also be arranged in a compressor, in which already the mass distributions or the torque distribution of the swash plate Abregein same at high speeds causes. In this case, an already existing due to the geometry of the swashplate mechanism tendency of the compressor to be depressed at high speed, supported or amplified. The at least one device for exerting the actuating force optionally comprises an elastic element, which may be present in particular in the form of a return spring, and / or an actuator or an actuating piston. Alternatively or additionally, a compressor according to the invention may comprise a centrifugal force-dependent actuator and / or a further spring. It is also conceivable that the at least one device for exercising the actuating force comprises a throttle point, whose cross-section can be varied by means of an actuator, in particular by means of an actuating piston. The throttle point may be arranged in particular on the suction or pressure side of the compressor. If the throttle point is arranged on the suction side of the compressor, the density of the suction gas can thereby be regulated or lowered as desired. As a manipulated variable for the actuator, in particular control piston, a thrust in the engine of the compressor prevailing pressure and / or the prevailing at the outlet side of the compressor pressure is to be preferred. These manipulated variables are easily accessible. In a further preferred embodiment, the actuator is controlled or controlled internally, in particular via a magnetic coil or the like device. Alternatively, a constant cross section of the throttle is conceivable. In all the above imple mentation forms are structurally simple measures, which are thus inexpensive to manufacture. ever According to the application of the compressor and desired force or restoring force, the various measures can be realized either individually or in combination with each other in the compressor, whereby a desired control behavior is easily achievable.
In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Schwerpunkt der Schwenkscheibe auf der Kippachse derselben. Die Kippachse der Schwenkscheibe wiederum liegt vorzugs¬ weise auf der Mittelachse der Antriebswelle. Durch diese konstruktiven Maßnahmen wird ein ruhiger, verschleißarmer Lauf des Verdichters mit einer möglichst geringen Unwucht gewährleistet.In a preferred embodiment, the center of gravity of the swash plate is on the tilting axis thereof. The tilting axis of the swashplate, in turn, preferably lies on the central axis of the drive shaft. These constructive measures ensure a quiet, low-wear running of the compressor with the least possible imbalance.
Die Schwenkscheibe ist in einer weiteren bevorzugten Aus führungs form ringförmig, d.h. als Schwenkring ausgebildet. Dies stellt ein optimales Verhältnis zwischen der Masse der Schwenkscheibe (die gering ist) bzw. des Schwenkrings und ihres bzw. seines Massen- trägheitsmomentes (das hoch ist) sicher.In a further preferred embodiment, the swivel disk is annular, i. designed as a swivel ring. This ensures an optimum relationship between the mass of the swash plate (which is low) or the swivel ring and its or their mass moment of inertia (which is high).
Vorzugsweise entspricht der Winkel maximaler Auslenkung der Schwenkscheibe im Bereich kleiner und mittlerer Drehzahlen des Verdichters einem Winkel ocmax, während der Winkel maximaler Auslenkung bei der Maximaldrehzahl des Verdichters in etwa einem Winkel von αmax/2 entspricht. Bereiche kleiner und mittlerer Drehzahl erstrecken sich im Sprachgebrauch der vorliegenden Anmeldung bis etwa zu der halben Maximaldrehzahl des Verdichters. Bei Verdichtern moderner Bauart, die eine Maximaldrehzahl von etwa 8000 bis 10.000 Umdrehungen pro Minute erreichen, erstreckt sich damit ein Bereich kleiner und mittlerer Drehzahlen bis hin zu etwa 4000 Umdrehun- gen pro Minute, wobei darauf verwiesen sei, daß die vorstehenden Zahlenangaben selbst¬ verständlich nur als beispielhaft anzusehen sind.Preferably, the angle of maximum deflection of the swash plate in the range of small and medium speeds of the compressor corresponds to an angle oc max , while the angle of maximum deflection at the maximum speed of the compressor corresponds approximately to an angle of α max / 2. Areas of low and medium speed extend in the parlance of the present application to about half the maximum speed of the compressor. In compressors of modern design, which reach a maximum speed of about 8000 to 10,000 revolutions per minute, thus extending a range of low and medium speeds up to about 4000 revolutions per minute, it being understood that the above figures selbst¬ of course are to be regarded as exemplary only.
Die Schwenkscheibe eines erfindungsgemäßen Verdichters ist bevorzugt für Drehzahlen ab etwa 4000 bis 5000 Umdrehungen pro Minute nicht mehr bis zu einem bzw. dem Winkel cxmax ver schwenkbar. Dadurch ist eine optimale Lastbegrenzung gewährleistet, die gerade unter dem Sicherheitsaspekt vorteilhafte Auswirkungen hat. Sowohl eine Gefahr des Vereisens als auch die Gefahr des Berstens des Verdichtergehäuses wird im Vergleich zu Verdichtern gemäß dem Stand der Technik deutlich reduziert. In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form wird die Limitierung des Schwenkwin¬ kels für steigende Drehzahlen des Verdichters stärker. Auch für diese Aus führungs form ergeben sich die Vorteile, insbesondere bei Betrachtung des Sicherheitsaspekts, analog zu den vorstehenden Ausführungen.The swash plate of a compressor according to the invention is preferably for speeds from about 4000 to 5000 revolutions per minute no longer up to one or the angle cx max ver pivoted. As a result, an optimal load limitation is guaranteed, which has advantageous effects especially under the safety aspect. Both a risk of icing and the risk of bursting of the compressor housing is significantly reduced compared to compressors according to the prior art. In a further preferred embodiment, the limitation of the pivot angle for increasing rotational speeds of the compressor becomes stronger. Also for this imple mentation form, the advantages arise, in particular when considering the safety aspect, analogous to the foregoing.
Das Verhältnis von Deviationsmoment in y-Richtung und Gesamtmasse aller translato¬ risch bewegbaren Teile J /mk , zu denen wie vorstehend erläutert beispielsweise die Kolben, ggf. auch die Gleitsteine und Kolbenstangen zählen, beträgt bevorzugt min- destens etwa 1000 mm2. Noch vorteilhafter ist ein Verhältnis Jy/mk ges von mehr alsThe ratio of the moment of deviation in the y-direction and the total mass of all translatably movable parts J / m k , to which, as explained above, for example the pistons, possibly also the sliding blocks and piston rods, is preferably at least about 1000 mm 2 . Even more advantageous is a ratio J y / m k tot of more than
1500 mm2. Das Verhältnis von Deviationsmoment in z-Richtung und Gesamtmasse aller translatorisch bewegbaren Teile Jz/mk_ ges beträgt in einer weiteren bevorzugten Ausfüh¬ rungsform mindestens etwa 2000 mm2, noch vorteilhafter ist ein Wert von mehr als 3000 mm2. Durch das große Verhältnis zwischen Deviationsmoment und Gesamtmasse der translatorisch bewegbaren Teile wird die gewünschte Regelcharakteristik auf eine einfache Art und Weise erreicht.1500 mm 2 . The ratio of deviation moment in z-direction and total mass of all translationally movable parts J z / m k _ ges is in a further preferred embodiment at least about 2000 mm 2 , even more advantageous is a value of more than 3000 mm 2 . Due to the large ratio between Deviationsmoment and total mass of the translationally movable parts, the desired control characteristic is achieved in a simple manner.
Erfindungsgemäß wurde auch erkannt, daß eine „passende" Federkonstante gewählt wer¬ den sollte (diese bestimmt die Steigung der Regelcharakteristik). In einer weiteren bevor- zugten Aus führungs form weist eine Rückstellfeder, die eine rückstellende Kraft auf die ausgelenkte Schwenkscheibe ausübt, eine Federkonstante von weniger als etwa 60 N/mm auf. Noch vorteilhafter ist eine Verwendung von Rückstellfedern, die eine Federkonstante von weniger als 30 N/mm aufweisen, wobei natürlich die Momente der translatorisch und rotatorisch bewegten Teile jeweils entsprechend angepaßt sind. Federn mit derartigen Federkonstanten sind kostengünstig erhältlich, benötigen einen geringen Einbauraum und sind außerdem verschleißarm.According to the invention, it has also been recognized that a "suitable" spring constant should be chosen (this determines the slope of the control characteristic.) In a further preferred embodiment, a return spring, which exerts a restoring force on the deflected swivel disk, has a spring constant It is even more advantageous to use return springs having a spring constant of less than 30 N / mm, of course, the moments of the translationally and rotationally moving parts are respectively adapted accordingly springs with such spring constants are available inexpensively, require a small installation space and are also low-wear.
Bei den hierin beschriebenen Aus führungs formen hat die Schwenkscheibe einen direkt oder indirekt (über die Schiebehülse) definierten minimalen und maximalen Anschlag. Der maximale Anschlag wird bei hohen Drehzahlen nicht erreicht und ist in den vor¬ stehend beschriebenen Aus führungs formen fest vorgegeben und nicht regelbar. In einer weiteren bevorzugten Aus führungs form weist ein erfindungsgemäßer Verdichter einen drehzahlabhängigen Anschlag auf, der in Abhängigkeit der Verdichterdrehzahl den Winkel maximaler Auslenkung der Schwenkscheibe begrenzt. Dieser drehzahlabhängige Anschlag dient als weitere Maßnahme, um sicherzustellen, daß bei hohen Drehzahlen der Winkel maximaler Auslenkung der Schwenkscheibe geringer ist als bei niedrigen Dreh¬ zahlen. Denkbar ist in diesem Falle beispielsweise ein Absatz an der Antriebswelle, der ein Verschwenken über einen vorbestimmten Winkel hinaus verhindert. Auch eine andere Konstruktion, die z.B. eine auf der Antriebswelle verschieblich gelagerte Hülse oder dgl. aufweist, wäre denkbar. Die Steuerung des Anschlags kann beispielsweise über die (dreh- zahlabhängige) Fliehkraft erfolgen.In the embodiments described herein, the swashplate has a minimum and maximum stop defined directly or indirectly (via the sliding sleeve). The maximum stop is not reached at high speeds and is fixed in the embodiments described above, and can not be regulated. In a further preferred embodiment, a compressor according to the invention has a speed-dependent stop, which limits the angle of maximum deflection of the swash plate as a function of the compressor speed. This speed-dependent stop serves as a further measure to ensure that at high speeds, the angle of maximum deflection of the swash plate is lower than pay at low Dreh¬. It is conceivable in this case, for example, a paragraph on the drive shaft, which prevents pivoting beyond a predetermined angle. Also, another construction, for example, has a displaceably mounted on the drive shaft sleeve or the like., Would be conceivable. The control of the stop can for example be done via the (speed-dependent) centrifugal force.
Es sei an dieser Stelle angemerkt, daß im Rahmen der Erfindung erkannt wurde, daß die Vermeidung exponierter Schwerpunktlagen stärkere Krümmungen des Verlaufs der Regelcharakteristik vermeidet.It should be noted at this point that it has been recognized in the context of the invention that the avoidance of exposed center of gravity positions avoids stronger curvatures of the course of the control characteristic.
Die Erfindung wird nachfolgend in Hinsicht auf weitere Vorteile und Merkmale beispiel¬ haft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Die Zeich¬ nungen zeigen in:The invention will be described below with reference to further advantages and features by way of example and with reference to the accompanying drawings. The drawings show in:
Fig. 1 eine Skizze eines Schwenkrings eines erfindungsgemäßen Verdichters;Fig. 1 is a sketch of a pivot ring of a compressor according to the invention;
Fig. 2 eine Skizze einer Schwenkscheibe zur Erläuterung des in der vorliegenden Anmeldung Verwendung findenden Koordinatensystems;FIG. 2 shows a sketch of a swivel disk for explaining the coordinate system used in the present application; FIG.
Fig. 3-7 Diagramme, die die Regelkennlinien zweier Aus führungs formen eines erfin¬ dungsgemäßen Verdichters in Abhängigkeit verschiedener Parameter wie Drehzahl, Saugdruck, Verdichtungsdruck und Federkonstante eine Rückstell¬ feder zeigen; undFig. 3-7 diagrams showing the control characteristics of two embodiments of a compressor according to the invention as a function of various parameters such as speed, suction pressure, compression pressure and spring constant a Rückstell¬ feather; and
Fig. 8 ein Diagramm, das die Regelkennlinien eines erfindungsgemäßen Verdichters in Abhängigkeit weiterer (zusätzlicher) Parameter darstellt. Zur besseren Verdeutlichung der Erfindung kann dann das Kippmoment des schwenkba¬ ren Anteils der Schwenkscheibeneinrichtung vereinfacht durch Gleichungen ausgedrückt werden, die für einen ringförmigen Schwenkscheibenbauteil maßgebend sind.Fig. 8 is a diagram illustrating the control characteristics of a compressor according to the invention as a function of other (additional) parameters. To better illustrate the invention, the tilting moment of schwenkba¬ ren share the swash plate means can then be expressed in simplified form by equations that are relevant for an annular swash plate component.
Die im folgenden dargestellte vereinfachte Herleitung ist deshalb lediglich als beispielhaft anzusehen; bei komplexerer Geometrie der Schwenkscheibe würden die Massenträgheits¬ momente und Deviationsmomente und andere von Geometrie und Dichte beeinflußte Größen mittels CAD berechnet.The simplified derivation shown below is therefore to be considered as exemplary only; With more complex geometry of the swash plate, the moments of inertia and moments of deviation and other variables influenced by geometry and density would be calculated by means of CAD.
Für die Herleitung des Deviationsmomentes gelten im allgemeinen die folgenden mathe¬ matischen Zusammenhänge (Koordinatensystem Fig. 1):For the derivation of the moment of deviation, the following mathematical relationships generally apply (coordinate system Fig. 1):
Jyz = Ji cosα2 COSCt3 - J2 cosß2 cosß3 - J3 cosγ2 cosγ3 J yz = Ji cos 2 COSCt 3 - J 2 cosß 2 cosß 3 - J 3 cosγ 2 cosγ 3
(X1 = 0 P1 = 90° Richtungswinkel der x-Achse(X 1 = 0 P 1 = 90 ° direction angle of the x-axis
Y1 = 90° gegenüber den Hauptträgheitsachsen ξ, η, ζ α2 = 90° ß2 = ψ Richtungswinkel der y-Achse γ2 = 90° + ψ gegenüber den Hauptträgheitsachsen ξ, η, ζ CC3 = 90° ß3 = 90 - ψ Richtungswinkel der z-Achse γ3 = ψ gegenüber den Hauptträgheitsachsen ξ, η, ζY 1 = 90 ° with respect to the principal axes of inertia ξ, η, ζ α 2 = 90 ° β 2 = ψ Directional angle of the y-axis γ 2 = 90 ° + ψ with respect to the principal axes of inertia ξ, η, ζ CC 3 = 90 ° ß 3 = 90 - ψ Direction angle of the z-axis γ 3 = ψ with respect to the main axes of inertia ξ, η, ζ
Das hierbei verwendete Koordinatensystem geht aus der Darstellung in Fig. 2 hervor. Weiterhin gilt für einen „Ring":The coordinate system used here is apparent from the illustration in FIG. Furthermore applies to a "ring":
m \ 2 2 h I j2 =: Jη = T r" ' 3 S°Wle m \ 2 2 h I j2 =: Jη = T r "'3 S ° Wle
(Anmerkung: J3 « 2J2) (Note: J 3 «2J 2 )
Ziel: J soll eine bestimmte Größe haben; Jy2T >- J3T J2 erhöht sich zwangsläufig.Goal: J should have a certain size; J y2 T> - J 3 TJ 2 inevitably increases.
Für das Deviationsmoment, welches für die Schwenkbewegung maßgebend ist, gilt:For the moment of deviation, which is decisive for the pivoting movement, the following applies:
I7Z = -Ji cosψ sinψ + J3 cosψ sinψI 7Z = -Ji cosψ sinψ + J 3 cosψ sinψ
Unabhängig von der Fig. 2 gilt für das Moment infolge Massenkräfte der Kolben:Regardless of Fig. 2, the momentum is due to inertial forces of the piston:
P1 = θ + 2π(i-l) -P 1 = θ + 2π (il) -
Z1 = Rω2 tanα cosß, F = mkzt M(FJ = mkR cosßÄ Z 1 = Rω 2 tanα cosß, F = m k z t M (FJ = m k R Ä cosß
sowie das Moment Msw infolge Deviationsmoment:and the moment M sw due to moment of deviation:
M„ = Jyz ω2 M "= J yz ω 2
cosαsmαcosαsmα
JH J H
J = ^sin2α(3r>3r,2 -F)J = ^ sin2α (3r> 3r, 2- F)
Im Zusammenhang mit der Erfindung soll folgendes Momentenverhältnis konstruktiv eingestellt werden:In connection with the invention, the following torque ratio should be set constructively:
M,w > Mk>ges bzw. ω2R2mk tan a∑ cos 2ß < ω2^^-sin2a(3^ +3η2 -h2)M, w > M k> ges or ω 2 R 2 m k tan aΣ cos 2 ß <ω 2 ^^ - sin2a (3 ^ + 3η 2 -h 2)
/=1 ^/ = 1 ^
Wie bereits erläutert, läßt sich das (Kipp-)Moment des Schwenkringes infolge des zuge¬ hörigen Deviationsmoments durch verschiedene Parameter (Geometrie, Dichteverteilung, Masse, Massenschwerpunkt) bewußt so einstellen, daßAs already explained, the (tilt) moment of the swivel ring can be deliberately adjusted by various parameters (geometry, density distribution, mass, center of mass) as a result of the associated deviation moment
Msw > M.M sw > M.
gilt. Insbesondere aber soll Msw deutlich größer als Mk sein.applies. In particular, however, M sw should be significantly larger than M k .
Im Zusammenhang mit den angegebenen Gleichungen bedeutet:In connection with the given equations,
θ Drehwinkel der Welle (wobei die vor- und nachstehenden Betrachtungen derθ rotation angle of the shaft (the preceding and following considerations of the
Einfachheit halber für θ = 0 angestellt werden) η Anzahl der KolbenFor simplicity, for θ = 0 are employed) η number of pistons
R Abstand der Kolbenachse zur Wellenachse ω Wellendrehzahl α Kippwinkel des Schwenkrings / Schwenkscheibe mk Masse e. Kolbens inklusive Gleitstein (Paar) Masse aller Kolben inklusive Gleitsteine msw Masse des Schwenkringes ra Außenradius des Schwenkringes t{ Innenradius des Schwenkringes h Höhe des Schwenkringes g Dichte des SchwenkringesR Distance of the piston axis to the shaft axis ω Shaft speed α Tilt angle of the swivel ring / swivel disk m k Mass e. Piston including sliding block (pair) mass of all pistons including sliding blocks m sw mass of swivel ring r a outer radius of swivel ring t { inner radius of swivel ring h height of swivel ring g density of swivel ring
V Volumen des Schwenkringes ßi Winkelposition des Kolbens iV Volume of the swivel ring ßi Angular position of the piston i
Z; Beschleunigung des Kolbens iZ ; Acceleration of the piston i
Fmi Masssenkraft des Kolbens i (inklusive Gleitsteine) M(Fmi) Moment infolge der Massenkraft des Kolbens iF mi Mass force of the piston i (including sliding blocks) M (F mi ) Moment due to the mass force of the piston i
Mk Moment infolge der Massenkraft aller Kolben Msw Moment (bzw. Aufstellmoment des Schwenkringes/Schwenkscheibe) infolge des Deviationsmomentes (JYZ)M k moment due to the inertia of all pistons M sw moment (or installation moment of the swivel ring / swashplate) as a result of the deviation moment (J YZ )
Bei der Auswahl der Parameter zum Erreichen des erwünschten Momentenverhältnisses, soll erfindungsgemäß die Schwerpunktslage weitgehend keinen Einfluß haben. D.h. bei der Berechnung des maßgebenden Deviationsmomentes ist der für den Massenschwer¬ punkt zu berücksichtigende Steineranteil im wesentlichenWhen selecting the parameters for achieving the desired torque ratio, according to the invention the center of gravity position should largely have no influence. That When calculating the governing moment of deviation, the proportion of Steiner to be considered for the center of gravity is essentially
yszsm = 0y s z s m = 0
Dabei liegt die Koordinate zs in Richtung der Wellenachse und die Koordinate ys senkrecht hierzu und senkrecht zur Kippachse xs der Schwenkscheibe (xs ist natürlich auch =0).In this case, the coordinate z s lies in the direction of the shaft axis and the coordinate y s perpendicular thereto and perpendicular to the tilt axis x s of the swash plate (x s is, of course, also = 0).
Das Deviationsmoment J' inklusive Steineranteil ergibt sich zuThe moment of deviation J 'including Steiner proportion is too
J'yz = Jyz + YsZsßl J'yz = JYZ Ys + Z s SSL
Entsprechend der angegebenen Herleitung für eine Schrägscheibe in Ringform wurden die für das Regelverhalten maßgebenden Größen bestimmt. Aus den Tabellen 1 und 2 sind die Werte für zwei verschiedene bevorzugte Ausführungsformen von erfindungs¬ gemäßen Verdichtern entnehmbar. According to the specified derivation for a swash plate in ring form, the parameters governing the control behavior were determined. From Tables 1 and 2, the values for two different preferred embodiments of inventive compressor can be removed.
Tabelle 1:Table 1:
Kippmomentbestimmung für die Schrägscheibe einer ersten bevorzugtenTipping moment determination for the swash plate of a first preferred
Ausführungsform eines erfinduαgsgemäßen VerdichtersEmbodiment of a compressor according to the invention
Schrägscheibe Variante 1 Swash plate variant 1
Tabelle 2:Table 2:
Kippmomentbestimavung für die Schrägscheibe einer zweiten bevorzugtenTilting torque bestimavung for the swash plate of a second preferred
Ausführungsform eines er findungs gemäßen VerdichtersEmbodiment of a compressor according to the invention
Schrägscheibe Variante 2Swash plate variant 2
Als Auslegungskriterium ist, wie bereits erwähnt, das Verhältnis Jy/mk ges oder J2/mk sinnvoll, das unabhängig vom Kältemittel (welches beispielsweise CO2, Rl 34a, Rl 52a etc. sein kann) das MomentverhältnisAs a design criterion, as already mentioned, the ratio J y / m k tot or J 2 / m k makes sense, regardless of the refrigerant (which may be, for example, CO 2 , Rl 34a, Rl 52a, etc.), the moment ratio
Msw > Mk]ges M sw > M k] sat
und damit das Regelverhalten des Verdichtertriebwerks charakterisiert. Wie den beiden Tabellen entnommen werden kann, weisen die bevorzugten Aus führungs formen eines erfindungsgemäßen Verdichters ein Verhältnis Jj./mk_ ges von mehr als 1000 mm2 bzw. von mehr als 1500 mm2 auf, während das Verhältnis J2/mk ges in beiden Fällen deutlich über 2000 mm2, bei der zweiten bevorzugten Aus führungs form sogar in etwa 3000 mm2 beträgt. In Fig. 3 sind die Regelkennlinien eines erfindungsgemäßen Verdichters für das Kältemittel CO2 und eine Federkonstante der Rückstellfeder von 30 N/mm jeweils für eine maximale Drehzahl (in der vorliegenden Aus führungs form 8000 U/min) und eine minimale Drehzahl (1000 U/min) für die Betriebspunkteand thus characterizes the control behavior of the compressor engine. As can be seen from the two tables, the preferred point from guide forming a compressor according to the invention, a ratio J j k _ ./m tot of more than 1000 mm 2 or more than 1500 mm 2, while the ratio J 2 / m k ges in both cases, well over 2000 mm 2 , in the second preferred embodiment, even in about 3000 mm 2 . In Fig. 3, the control characteristics of a compressor according to the invention for the Refrigerant CO 2 and a spring rate of the return spring of 30 N / mm each for a maximum speed (in the present embodiment 8000 r / min) and a minimum speed (1000 r / min) for the operating points
- Saugdruck ps = 35 bar; Verdichtungsdruck pd = 130 bar- suction pressure ps = 35 bar; Compression pressure pd = 130 bar
Saugdruck ps = 50 bar; Verdichtungsdruck pd = 100 bar und Saugdruck ps = 20 bar; Verdichtungsdruck pd = 70 barSuction pressure ps = 50 bar; Compression pressure pd = 100 bar and suction pressure ps = 20 bar; Compression pressure pd = 70 bar
dargestellt. Die (nicht dargestellten) Regelkennlinien einer zwischen 1000 U/min und 8000 U/min liegenden Drehzahl hegen zwischen den jeweiligen Kurven mit dem entspre¬ chenden Saug- bzw. Verdichtungsdruck. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, schneiden die Regel¬ kennlinien für die Drehzahl 8000 U/min für die drei verschiedenen Betriebspunkte die x- Achse (auf der der Kippwinkel der Schrägscheibe oder das geometrische Hubvolumen des Verdichters aufgetragen ist) etwa bei halbem maximalem Kippwinkel, der bei der vorlie- genden bevorzugten Ausführungsform etwa 20° beträgt. Für genau eine Drehzahl läßt sich der Schnittpunkt mit der x-Achse konstruktiv einstellen, die anderen Betriebspunkte beinhalten kleinere Abweichungen hiervon, wobei Regelkennlinien gleicher Drehzahl und unterschiedlicher Betriebspunkte in etwa parallel zueinander verschoben sind.shown. The (not shown) control characteristics of a lying between 1000 rpm and 8000 rpm speed between the respective curves with the corre sponding suction or compression pressure. As can be seen from FIG. 3, the control characteristic curves for the rotational speed 8000 rpm for the three different operating points intersect the x axis (on which the tilting angle of the swash plate or the geometric stroke volume of the compressor is plotted) at approximately half the maximum tilt angle, which in the present preferred embodiment is about 20 °. For exactly one speed, the intersection with the x-axis can be constructively set, the other operating points include smaller deviations thereof, with control characteristics of the same speed and different operating points are shifted approximately parallel to each other.
In Fig. 4 sind Regelkennlinien für einen Betriebspunkt (Saugdruck ps = 35 bar; Verdich¬ tungsdruck pd = 130 bar) für verschiedene Drehzahlen, nämlich 1000 U/min, 2000 U/min, 4000 U/min und 8000 U/min, dargestellt, wobei die Federkonstante der Rück¬ stellfeder 30 N/mm beträgt. Wie der Figur entnommen werden kann, ist für Drehzahlen kleiner oder gleich 4000 U/min problemlos das Erreichen eines Winkels maximaler Aus- lenkung von etwa 20° erreichbar, während bei 8000 U/min nur mehr ein Winkel maxi¬ maler Auslenkung von etwa 14° erreicht werden kann. Demnach ist bis zu Drehzahlen von 4000 U/min, eventuell sogar 5000 U/min, das Erreichen eines maximalen Kolben¬ hubes möglich, während für größere Drehzahlen der Winkel größter Auslenkung der Schwenkscheibe reduziert wird. Durch eine Erhöhung der Federkonstante der Rückstell- feder oder aber auch eine Erhöhung der Massenträgheit der Schrägscheibe in Relation zur Kolbenmasse wäre ebenso ein Verdichter erreichbar, bei dem bereits bei einer Drehzahl von 4000 U/min ein maximaler Kolbenhub nicht mehr erreicht werden kann.4 shows control characteristics for an operating point (suction pressure ps = 35 bar, compacting pressure pd = 130 bar) for different rotational speeds, namely 1000 rpm, 2000 rpm, 4000 rpm and 8000 rpm , wherein the spring constant of the return spring 30 N / mm. As can be seen from the figure, reaching an angle of maximum deflection of approximately 20 ° is easily achievable for speeds of less than or equal to 4000 rpm, while at 8000 rpm only an angle of maximum deflection of approximately 14 ° is achievable can be achieved. Accordingly, reaching a maximum Kolben¬ stroke is possible up to speeds of 4000 rev / min, possibly even 5000 rev / min, while for larger speeds, the angle of greatest deflection of the swash plate is reduced. By increasing the spring constant of the restoring spring or else by increasing the inertia of the swashplate in relation to the piston mass, a compressor would also be achievable in which a maximum piston stroke can not be achieved even at a speed of 4000 rpm.
Die vorstehend beschriebene Tendenz ist aus Fig. 5 ersichtlich, in der die Regelkennlinien für die gleichen Betriebspunkte wie in Fig. 4, jedoch für eine Federkonstante vonThe tendency described above can be seen in Fig. 5, in which the control characteristics for the same operating points as in Fig. 4, but for a spring constant of
60 N/mm dargestellt sind. Wie man deutlich sieht, zeigen die dargestellten Kurven ein Verhalten, das ein Abregein des Verdichters favorisiert. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde erkannt, daß bei dem hier vorliegenden Betriebspunkt mit einem Saugdruck von ps = 35 bar und einem Verdichtungsdruck pd = 130 bar eine Erhöhung der Federkonstante von 30 N/mm auf 60 N/mm eine Regelcharakteristik mit sich bringt, die etwas günstiger ist als bei einer kleineren Federkonstante. Auf der anderen Seite ist, wie erfindungsgemäß erkannt wurde, für andere Betriebspunkte, beispielsweise einem Saugdruck ps — 20 bar und einem Verdichtungsdruck pd = 70 bar (vgl. Fig. 3) eine Er¬ höhung der Federkonstante ungünstig, da die Regelkennlinien eine größere Steigung auf¬ weisen würden. Der Schnittpunkt mit der x-Achse würde sich schon für kleinere Dreh¬ zahlen ergeben. Die vorstehenden Erläuterungen zusammenfassend läßt sich festhalten, daß erfindungsgemäß erkannt wurde, daß für die Rückstellfeder Federraten von weniger als 60 N/mm, insbesondere Federraten von etwa 30 N/mm oder ggf. noch kleiner vor¬ teilhaft sind.60 N / mm are shown. As can be clearly seen, the illustrated curves show a behavior that favors compressor attenuation. In the context of the present Invention has been recognized that at the operating point present here with a suction pressure of ps = 35 bar and a compression pressure pd = 130 bar an increase in the spring constant of 30 N / mm to 60 N / mm brings a control characteristic with it, which is slightly cheaper than at a smaller spring rate. On the other hand, as has been recognized according to the invention, for other operating points, for example a suction pressure ps-20 bar and a compression pressure pd = 70 bar (see Fig. 3), an increase in the spring constant is unfavorable since the control characteristics have a greater slope auf¬ would show. The intersection with the x-axis would already pay for smaller Dreh¬. Summarizing the above explanations, it has been found that according to the invention it has been recognized that spring rates of less than 60 N / mm, in particular spring rates of approximately 30 N / mm or possibly even smaller, are advantageous for the return spring.
Alternativ zur Variation der Federrate bzw. ggf. natürlich auch zusätzlich zu dieser kann die Massenträgheit der Schrägscheibe erhöht werden. In Fig. 6 sind wiederum die Regel¬ kennlinien für einen Saugdruck ps = 35 bar und einen Verdichtungsdruck pd = 130 bar für die verschiedenen Drehzahlen bei einer Federkonstante von 30 N/mm und bei er¬ höhter Massenträgheit der Schwenkscheibe dargestellt. Wie Fig. 6 entnehmbar ist, ergibt sich wiederum der gewünschte Verlauf. Die Angaben zur Geometrie der Schwenkscheibe, die eine Regelcharakteristik hat, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, können der vorstehenden Tabelle 2 entnommen werden.As an alternative to the variation of the spring rate or, if appropriate, of course, in addition to this, the inertia of the swashplate can be increased. FIG. 6 again shows the control characteristics for a suction pressure ps = 35 bar and a compression pressure pd = 130 bar for the various rotational speeds at a spring constant of 30 N / mm and at increased mass inertia of the swashplate. As shown in FIG. 6 can be removed, in turn results in the desired course. The information on the geometry of the swash plate, which has a control characteristic, as shown in Fig. 6, can be found in Table 2 above.
Beide der in den Tabellen 1 und 2 angegebenen Schrägscheiben-Geometrien sind, wie den vorstehend erläuterten Figuren entnehmbar ist, geeignet, das gewünschte Regelverhalten darzustellen.Both of the swash plate geometries indicated in Tables 1 and 2 are, as can be seen from the figures explained above, suitable for displaying the desired control behavior.
Fig. 7 schließlich zeigt analog zu Fig. 3 die bekannten drei Betriebspunkte bei einer Dreh¬ zahl von jeweils 1000 U/min und 8000 U/min. Erwünscht ist für einen Verdichter in etwa eine Anordnung der Regelkennlinien gemäß den Figuren 3 und 7 mit den angegebe- nen Massenträgheiten der Schrägscheiben gemäß Tabelle 1 und Tabelle 2. Die Regelkenn¬ linien aus dem Diagramm der Fig. 3 stellen im Vergleich zu den Regelkennlinien aus der Fig. 7 den gewünschten Effekt in vergleichsweise schwächerer Form dar, wohingegen der Effekt in den Regelkennlinien gemäß Fig. 7 deutlicher ausgeprägt ist. Beiden Ausfüh¬ rungsformen jedoch gleich ist, daß die Regelkennlinien für hohe Drehzahlen einen Schnittpunkt mit der x-Achse aufweisen, was heißt, daß der Winkel maximaler Aus¬ lenkung für hohe Drehzahlen geringer ist als der Winkel maximaler Auslenkung für nied¬ rige Drehzahlen. Insbesondere ist erwünscht, daß die Regelkennlinien für Drehzahlen etwa oberhalb 4000 U/min einen solchen Schnittpunkt aufweisen, d.h. also den Winkel maximaler Auslenkung der Schwenkscheibe verkleinern. Bei hohen Drehzahlen ist es erwünscht, das Hubvolumen auf etwa 50% oder kleiner zu begrenzen, wobei hohe Drehzahlen wie bereits erwähnt bei modernen Verdichtern etwa 8000 U/min sind.Finally, FIG. 7 shows, analogously to FIG. 3, the known three operating points at a rotational speed of 1000 rpm and 8000 rpm. Desired for a compressor in about an arrangement of the control characteristics according to Figures 3 and 7 with the specified inertia of the swash plates according to Table 1 and Table 2. The Regelkenn¬ lines from the diagram of Fig. 3 show in comparison to the control characteristics FIG. 7 shows the desired effect in a comparatively weaker form, whereas the effect in the control characteristics according to FIG. 7 is more pronounced. However, in both embodiments it is the same that the control characteristics for high speeds have an intersection with the x-axis, which means that the angle of maximum Aus¬ steering for high speeds is less than the angle of maximum deflection for nied¬ rige speeds. In particular, it is desirable that the control characteristics for speeds have such an intersection above about 4000 U / min, ie reduce the angle of maximum deflection of the swash plate. At high speeds, it is desirable to limit the stroke volume to about 50% or less, with high speeds as noted above being about 8000 rpm in modern compressors.
Es sei erwähnt, daß das Abregein des Verdichters auch durch einen Regeleingriff erreich¬ bar wäre, wobei neben der zeitlichen Trägheit, die der Regeleingriff beinhaltet, auch ener¬ getische Verluste hier eine große Rolle spielen. Bei starker Beschleunigung des Fahrzeugs und Betrieb des Verdichters bei Vollast erfordert der Verdichterbetrieb zunächst (zumin- dest bis die Regelung dies wieder korrigiert und das Hubvolumen verkleinert wird) ein sehr hohes Drehmoment, was insbesondere bei Überholvorgängen des Fahrzeugs natür¬ lich äußerst unerwünscht ist. Zusätzlich wird die Sicherheit in einem erfindungsgemäßen Verdichter erhöht, da Störungen des Regelventils beispielsweise durch Verschmutzung, Blockieren des Ventilsitzes, Vereisung oder dgl. einen Regeleingriff beeinträchtigen oder behindern. Ein starker Druckanstieg, insbesondere bei Hochdruck-Kältemitteln wie CO2, wird in einem derartigen Falle sehr leicht zum Sicherheitsrisiko. Daher ist es sinnvoll, bei hoher Drehzahl größere Kippwinkel der Schrägscheibe gar nicht erst erreichbar zu machen.It should be noted that the Abregein of the compressor would also be achievable by a control intervention, which in addition to the temporal inertia, which includes the control intervention, also ener¬ Tische losses play a major role here. During heavy acceleration of the vehicle and operation of the compressor at full load, the compressor operation initially (at least until the regulation corrected this again and the stroke volume is reduced) requires a very high torque, which is of course extremely undesirable, in particular during overtaking of the vehicle. In addition, the safety is increased in a compressor according to the invention, since disturbances of the control valve, for example, by contamination, blocking of the valve seat, icing or the like impair or hinder a control intervention. A strong increase in pressure, especially in high-pressure refrigerants such as CO 2 , is very easily a security risk in such a case. Therefore, it makes sense to make at high speed larger tilt angle of the swash plate not reachable.
Weiterhin sei angemerkt, daß die Figuren 3, 4, 5, 6 und 7, die sich auf Verdichter, in denen das Hochdruck-Kältemittel CO2 zum Einsatz kommt, beziehen, qualitativ selbst¬ verständlich auch für andere Kältemittel, wie R134a, R152a etc., verwendet werden kön¬ nen. Lediglich die y-Achse der Diagramme müßte in bezug auf die angegebenen Drücke angepaßt werden.It should also be noted that Figures 3, 4, 5, 6 and 7, which relate to compressors in which the high-pressure refrigerant CO 2 is used, qualitatively selbst¬ course also for other refrigerants, such as R134a, R152a etc ., can be used. Only the y-axis of the diagrams would have to be adjusted with respect to the indicated pressures.
Ferner sei darauf hingewiesen, daß die gewünschte Regelcharakteristik (mit Schnittpunk¬ ten der entsprechenden Kurven mit der x-Achse) im wesentlichen durch eine geeignete Auswahl von Msw und Mk erreicht wird. Die Feineinstellung der gewünschten Regel¬ charakteristik kann auch durch andere Maßnahmen erfolgen, wie beispielsweise eine geeignete Auswahl der Federkonstante der Rückstellfeder.It should also be noted that the desired control characteristic (with points of intersection of the corresponding curves with the x-axis) is achieved essentially by a suitable selection of M sw and M k . The fine adjustment of the desired Regel¬ characteristic can also be done by other means, such as a suitable selection of the spring constant of the return spring.
Abschließend sei auf Fig. 8 hingewiesen, in welcher das Zusammenspiel zwischen dem Kippwinkel der Schwenk- bzw. Schrägscheibe und dem Druck im Triebwerksraum bzw. dem Differenzdruck zwischen dem Triebwerks räum und der Saugkammer in Abhängigkeit verschiedener Parameter dargestellt ist. Der Fig. 8 lassen sich dieFinally, reference is made to Fig. 8, in which the interaction between the tilt angle of the swivel or swash plate and the pressure in the engine room or the differential pressure between the engine and the suction chamber is shown as a function of various parameters. Of Fig. 8 can be the
Regelcharakteristiken eines erfindungsgemäßen Verdichters bei einer Verwendung verschiedener zusätzlicher Einrichtungen, welche eine Stellkraft auf die Schwenkscheibe ausüben, erkennen. Mit den votstehend als zusätzlichen Einrichtungen bezeichneten Einrichtungen sind bei den vorliegend diskutierten bevorzugten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Verdichters Einrichtungen gemeint, welche neben einer Einrichtung zur Verstellung bzw. zur Variation des Triebwerksraumdruckes und zusätzlich zu einer Rückstellfeder dem Verdichter zugeordnet sind. An dieser Stelle sei angemerkt, daß neben geometrischen Überlegungen betreffend die Momentverteilungen selbstverständlich auch andere den Kippwinkel der Schwenkscheibe beeinflussende bzw. limitierende Einrichtungen, d.h. also Einrichtungen, welche beispielsweise eine Stellkraft auf die Schwenkscheibe ausüben, im Grundgedanken der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Dies können im einzelnen neben der bereits erwähnten Rückstellfeder ein Aktuator, ein Stellkolben, ein fliehkraftabhängiges Stellglied, eine weitere Feder oder auch eine Drosselstelle mit variablem oder mit konstantem Querschnitt sein. Eine Drosselstelle mit variablem Querschnitt ist insbesondere in Form einer Drosselstelle, die mittels eines Stellglieds, d.h. also eines Stellkolbens, variierbar ist, vorstellbar. Es ist hervorzuheben, daß im Umfang der Erfindung sowohl einzelne der vorstehend erwähnten Maßnahmen als auch mehrere Maßnahmen bzw. Einrichtungen in Kombination enthalten sind. Die entsprechenden Regelkennlinien können (wie bereits vorstehend erwähnt) der Fig. 8 entnommen werden.Control characteristics of a compressor according to the invention when using various additional devices which a force on the swash plate exercise, recognize. With the votstehend referred to as additional facilities facilities are meant in the presently discussed preferred embodiments of a compressor according to the invention means which are associated with the compressor in addition to a device for adjusting or for varying the engine room pressure and in addition to a return spring. At this point it should be noted that in addition to geometric considerations regarding the moment distributions, of course, other tilting of the tilting disc influencing or limiting devices, ie means which exert, for example, a force on the swash plate, are included in the basic idea of the present invention. These can be in detail in addition to the aforementioned return spring an actuator, a control piston, a centrifugal force-dependent actuator, another spring or a throttle point with variable or constant cross section. A throttle point with a variable cross section is conceivable, in particular in the form of a throttle point, which can be varied by means of an actuator, that is to say an actuating piston. It should be noted that within the scope of the invention, both individual of the above-mentioned measures as well as a plurality of measures or devices are included in combination. The corresponding control characteristics can be taken from FIG. 8 (as already mentioned above).
Im einzelnen kann der Fig. 8 entnommen werden, daß bei einer Vergrößerung der Federkonstante der Rückstellfeder oder durch die Verwendung einer ggf. weiteren Stellkraft, d.h. also beispielsweise durch die Verwendung eines Aktuators, eine steilere Regelcharakteristik erzielt werden kann. Ferner kann der Fig. 8 entnommen werden, daß eine Abdrosselung auf der Saugseite, beispielsweise durch eine Drosselstelle variablen oder aber auch festen Querschnitts, eine im Vergleich zur Regelcharakteristik ohne zusätzliche Stellkraft parallel zu niedrigeren Drücken hin verschobene Kurve ergibt. Eine analoge Regelcharakteristik ergibt sich, wenn die Rückstellfeder vorgespannt wird. Durch die vorstehend geschilderten Maßnahmen läßt sich insbesondere die gewünschte Regelcharakteristik mit Schnittpunkten der entsprechenden Kurve mit der X-Achse an der gewünschten Stelle auf eine einfache Art und Weise erzeugen, wobei die Vielfalt der Möglichkeiten ein breites Regelspektrum (je nach Einsatzgebiet des Verdichters) ermöglicht. Je nach Wunsch des Anwenders können ein oder mehrere Maßnahmen kombiniert werden und somit jegliche gewünschte Regelcharakteristik erzielt werden.In detail, it can be seen from Fig. 8, that at an increase in the spring constant of the return spring or by the use of a possibly further actuating force, i. Thus, for example, by using an actuator, a steeper control characteristic can be achieved. Furthermore, it can be seen from FIG. 8 that a throttling on the suction side, for example by means of a variable or even fixed cross section, results in a curve shifted parallel to lower pressures compared to the control characteristic without additional actuating force. An analogue control characteristic results when the return spring is preloaded. By the measures described above, in particular the desired control characteristic with intersections of the corresponding curve with the X-axis at the desired location can be generated in a simple manner, the variety of possibilities a wide range of control (depending on the application of the compressor) allows. Depending on the wishes of the user, one or more measures can be combined and thus any desired control characteristics can be achieved.
Obwohl die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit fester Merkmalskombina¬ tion beschrieben wird, umfaßt sie doch auch die denkbaren weiteren vorteilhaften Kom¬ binationen dieser Merkmale, wie sie insbesondere, aber nicht erschöpfend, durch die Unteransprüche angegeben sind. Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kom¬ bination gegenüber dem Stand der Technik neu sind. Although the invention is described on the basis of exemplary embodiments with a fixed combination of features, it nevertheless also encompasses the conceivable further advantageous combinations of these features, as they are particularly, but not exhaustively, described by US Pat Subclaims are specified. All features disclosed in the application documents are claimed to be essential to the invention insofar as they are novel individually or in combination with respect to the prior art.

Claims

"Axialkolbenverdichter "Patentansprüche "Axial piston compressor" claims
1. Axialkolbenverdichter, insbesondere Verdichter für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeuges, mit einem Gehäuse und einer in dem Gehäuse angeordneten, über eine Antriebswelle angetriebenen Verdichtereinheit zum Ansaugen und Verdichten eines Kältemittels, wobei die Verdichtereinheit in einem Zylinderblock axial hin- und herlaufende Kolben und eine die Kolben antreibende, mit der Antriebswelle drehende Schwenkscheibe (Schräg-, Taumelscheibe oder Schwenkring) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Kippverhalten der Schwenkscheibe derart selbsttätig limitierend wirksam ist, daß bei hohen Drehzahlen des Verdichters, insbesondere bei sehr hohen Drehzahlen oder der maximalen Drehzahl, der Winkel maximaler Auslenkung der Schwenkscheibe kleiner ist als der Winkel maximaler Auslenkung αmax bei niedrigen Drehzahlen des Verdichters.1. Axial piston compressor, in particular compressor for the air conditioning of a motor vehicle, comprising a housing and a housing arranged in the driven via a drive shaft compressor unit for sucking and compressing a refrigerant, wherein the compressor unit in a cylinder block axially reciprocating piston and the piston driving, rotating with the drive shaft swash plate (oblique, swash plate or swivel ring) comprises, characterized in that the tilting behavior of the swash plate is so self-limiting effect that at high speeds of the compressor, especially at very high speeds or the maximum speed, the angle maximum deflection of the swash plate is smaller than the angle of maximum deflection α max at low speeds of the compressor.
2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geometrie und Dimensionierung sämtlicher translatorisch bewegter Teile, wie Axialkolben, Kolbenstange oder Gleitsteine, od. dgl., einerseits und sämtlicher rotatorisch bewegter Teile, wie Schwenkscheibe, Mitnehmer od. dgl., andererseits derart sind, daß für vorbestimmte Kippwinkel der Schwenkscheibe, insbesondere zwischen einem vorbestimmten minimalen Kippwinkel und einem vorbestimmten maximalen Kippwinkel das Moment Mk infolge der translatorisch bewegten Massen, insbesondere der Kolben, ggf. einschließlich Gleitsteine, Kolbenstangen od. dgl., derart kleiner gewählt ist als das Moment Msw infolge des Deviations¬ moments, d.h. als das Moment infolge der Massenträgheit der Schwenkscheibe, daß bei hohen Drehzahlen des Verdichters, insbesondere bei sehr hohen Drehzahlen oder bei einer maximalen Drehzahl, der Winkel maximaler Auslenkung der2. A compressor according to claim 1, characterized in that the geometry and dimensioning of all translationally moving parts, such as axial piston, piston rod or sliding blocks, od. Like., On the one hand and all rotationally moving parts, such as swash plate, driver od. Like., On the other hand so are that for predetermined tilt angle of the swash plate, in particular between a predetermined minimum tilt angle and a predetermined maximum tilt angle, the moment M k due to the translationally moving Mass, in particular the piston, if necessary, including sliding blocks, piston rods od. Like., Is chosen smaller than the moment M sw due to Deviations¬ moments, ie as the moment due to the inertia of the swash plate, that at high speeds of the compressor, in particular at very high speeds or at a maximum speed, the angle of maximum deflection of
Schwenkscheibe kleiner ist als der Winkel maximaler Auslenkung ctmax bei kleineren Drehzahlen des Verdichters.Swing plate is smaller than the angle of maximum deflection ct max at lower speeds of the compressor.
3. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens eine Einrichtung, welche eine Stellkraft auf die Schwenkscheibe ausübt.3. Compressor according to one of the preceding claims, characterized by at least one device which exerts a force on the swash plate.
4. Verdichter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Einrichtung zur Ausübung der Stellkraft dem Verdichter zusätzlich zu einer Einrichtung zur Verstellung des Drucks im Triebwerksraum zugeordnet ist.4. A compressor according to claim 3, characterized in that the at least one means for exerting the actuating force is assigned to the compressor in addition to a device for adjusting the pressure in the engine room.
5. Verdichter nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Einrichtung zur Ausübung der Stellkraft einen Aktuator bzw. einen Stellkolben umfaßt.5. A compressor according to claim 3 or claim 4, characterized in that the at least one means for exerting the actuating force comprises an actuator or a control piston.
6. Verdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Einrichtung zur Ausübung der Stellkraft ein fliehkraftabhängiges Stellglied umfaßt.6. A compressor according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the at least one means for exerting the actuating force comprises a centrifugal force-dependent actuator.
7. Verdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Einrichtung zur Ausübung der Stellkraft eine Feder, insbesondere zusätzlich zu einer Rückstellfeder, umfaßt. 7. A compressor according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the at least one means for exerting the actuating force comprises a spring, in particular in addition to a return spring.
8. Verdichter nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens eine Einrichtung zur Ausübung der Stellkraft eine Drosselstelle umfaßt.8. A compressor according to any one of claims 3 to 7, characterized in that the at least one means for applying the actuating force comprises a throttle point.
9. Verdichter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle auf der Saugseite des Verdichters angeordnet ist.9. A compressor according to claim 8, characterized in that the throttle point is arranged on the suction side of the compressor.
10. Verdichter nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Drosselstelle mittels eines Stellgliedes, insbesondere Stellkolbens variierbar ist.10. A compressor according to claim 8 or claim 9, characterized in that the cross section of the throttle point by means of an actuator, in particular adjusting piston is variable.
11. Verdichter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Triebwerksraum des Verdichters vorherrschender Druck (P c) und/oder ein an einer Auslaßseite vorherrschender Druck (PD) als Stellgröße für das Stellglied, insbesondere Stellkolben, dienen.11. A compressor according to claim 10, characterized in that in the engine room of the compressor prevailing pressure (P c ) and / or prevailing at an outlet side pressure (P D ) as a control variable for the actuator, in particular control piston, are used.
12. Verdichter nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß daß das Stellglied intern, insbesondere über eine Magnetspule oder dgl. Vorrichtung, geregelt bzw. gesteuert ist.12. A compressor according to claim 10 or claim 11, characterized in that that the actuator internally, in particular via a magnetic coil or the like. Device, is regulated or controlled.
13. Verdichter nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle einen konstanten Querschnitt aufweist.13. A compressor according to claim 8 or claim 9, characterized in that the throttle point has a constant cross-section.
14. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt der Schwenkscheibe auf der Kippachse derselben liegt. 14. A compressor according to any one of the preceding claims, characterized in that the center of gravity of the swash plate is on the tilting axis thereof.
15. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippachse der Schwenkscheibe auf einer Mittelachse der Antriebswelle Hegt.15. A compressor according to any one of the preceding claims, in particular claim 14, characterized in that the tilting axis of the swash plate on a central axis of the drive shaft Hegt.
16. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkscheibe ringförmig, d.h. als Schwenkring ausgebildet ist.16. A compressor according to one of the preceding claims, characterized in that the swash plate is annular, i. is designed as a pivot ring.
17. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel maximaler Auslenkung der Schwenkscheibe im Bereich kleiner und mittlerer Drehzahlen bis hin zu etwa der halben Maximal-Drehzahl des Verdichters, insbesondere in einem Bereich von 0 bis 4000 Umdrehungen/Minute einem Winkel αmax entspricht, während er bei der Maximal-Drehzahl des Verdichters in etwa einem Winkel von αmax/2 entspricht.17. A compressor according to any one of the preceding claims, characterized in that the angle of maximum deflection of the swash plate in the range of small and medium speeds up to about half the maximum speed of the compressor, in particular in a range of 0 to 4000 revolutions / minute an angle α max , while at the maximum speed of the compressor corresponds approximately to an angle of α max / 2.
18. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkscheibe für Drehzahlen ab etwa 4000 Umdrehungen/Minute bis 5000 Umdrehungen/Minute nicht mehr bis zu einem/dem Winkel αmax verschwenkbar ist.18. A compressor according to any one of the preceding claims, characterized in that the swash plate for speeds from about 4000 revolutions / minute to 5000 revolutions / minute is no longer up to an / the angle α max is pivoted.
19. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Limitierung des Schwenkwinkels für steigende Drehzahlen des Verdichters stärker wird.19. A compressor according to any one of the preceding claims, characterized in that the limitation of the pivot angle for increasing speeds of the compressor is stronger.
20. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis von Deviationsmoment in y-Richtung und der Gesamtmasse aller translatorisch bewegbaren Teile wie beispielsweise Kolben, ggf. Gleitsteine und dgl.,20. A compressor according to any one of the preceding claims, characterized in that a ratio of Deviationsmoment in the y-direction and the total mass of all translationally movable parts such as pistons, optionally sliding blocks and the like.,
Jy/m , mindestens in etwa 1000 gmm2/g, insbesondere mehr als 1500 gmm2/g beträgt. Y y / m, at least about 1000 gmm 2 / g, in particular more than 1500 gmm 2 / g.
21. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verhältnis von Deviationsmoment in z-Richtung und der Gesamtmasse aller translatorisch bewegbaren Teile wie beispielsweise Kolben, ggf. Gleitsteine und dgl.,21. A compressor according to any one of the preceding claims, characterized in that a ratio of Deviationsmoment in the z-direction and the total mass of all translationally movable parts such as pistons, optionally sliding blocks and the like.,
Jz/mk , mindestens in etwa 2000 gmm2/g, insbesondere mehr als 3000 gmm2/g beträgt.J z / m k , at least about 2000 gmm 2 / g, in particular more than 3000 gmm 2 / g.
22. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine bzw. die Rückstellfeder eine Federkonstante von weniger als etwa 60 N/mm, insbesondere von weniger als 30 N/mm aufweist.22. Compressor according to one of the preceding claims, in particular according to claim 4, characterized in that one or the return spring has a spring constant of less than about 60 N / mm, in particular less than 30 N / mm.
23. Verdichter nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen drehzahlabhängigen Anschlag, der in Abhängigkeit der Verdichterdrehzahl den Winkel maximaler Auslenkung der Schwenkscheibe begrenzt. 23. A compressor according to one of the preceding claims, characterized by a speed-dependent stop which limits the angle of maximum deflection of the swash plate in dependence on the compressor speed.
EP05771046A 2004-08-18 2005-08-05 Axial piston compressor Withdrawn EP1778977A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102004040042A DE102004040042A1 (en) 2004-08-18 2004-08-18 axial piston
PCT/EP2005/008530 WO2006018162A1 (en) 2004-08-18 2005-08-05 Axial piston compressor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1778977A1 true EP1778977A1 (en) 2007-05-02

Family

ID=35064817

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP05771046A Withdrawn EP1778977A1 (en) 2004-08-18 2005-08-05 Axial piston compressor

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20090104048A1 (en)
EP (1) EP1778977A1 (en)
DE (1) DE102004040042A1 (en)
WO (1) WO2006018162A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE502007003747D1 (en) * 2006-05-23 2010-06-24 Valeo Compressor Europe Gmbh METHOD FOR REGULATING THE REFRIGERANT MASS FLOW OF A COMPRESSOR
DE102006029874A1 (en) * 2006-05-23 2007-11-29 Valeo Compressor Europe Gmbh Method for controlling the refrigerant mass flow of a compressor

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3417652B2 (en) * 1994-04-21 2003-06-16 株式会社豊田自動織機 Variable capacity swash plate compressor
DE19616961C2 (en) * 1996-04-27 2002-11-07 Daimler Chrysler Ag Reciprocating piston machine with swash plate gear
JP3787903B2 (en) * 1996-08-05 2006-06-21 株式会社豊田自動織機 Variable capacity compressor
DE69723556T2 (en) * 1997-01-24 2004-05-13 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki, Kariya SWASH DISC BEARING FOR A COMPRESSOR WITH VARIABLE DISPLACEMENT
DE19839914A1 (en) * 1998-09-02 2000-03-09 Luk Fahrzeug Hydraulik Axial piston machine, esp. compressor for motor vehicle air conditioning unit
JP2001107849A (en) * 1999-10-08 2001-04-17 Toyota Autom Loom Works Ltd Variable displacement compressor
DE60136128D1 (en) * 2000-06-19 2008-11-27 Toyota Jidoshokki Kariya Kk Swash plate compressor
KR100382362B1 (en) * 2000-10-11 2003-05-01 한라공조주식회사 Swash plate type compressor of variable capacity

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006018162A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20090104048A1 (en) 2009-04-23
DE102004040042A1 (en) 2006-02-23
WO2006018162A1 (en) 2006-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19514748C2 (en) Swash plate compressor with variable delivery rate
WO2006079525A1 (en) Axial piston compressor
EP1778977A1 (en) Axial piston compressor
EP1718867B1 (en) Axial piston compressor in particular a compressor for the air conditioner on a motor vehicle
WO2005124150A1 (en) Axial piston compressor, in particular a compressor for the air conditioning system of a motor vehicle
EP1673537B1 (en) Axial piston compressor, especially for the air conditioning system of a motor vehicle
DE10329393A1 (en) Axial piston compressor, in particular compressor for the air conditioning of a Kraftfahtzeuges
EP2021630B1 (en) Method for controlling the refrigerant mass flow of a compressor
WO2005111418A1 (en) Axial piston compressor, especially for an air-conditioning installation of a motor vehicle
EP1692396B1 (en) Axial piston compressor, in particular for the air conditioning system of a motor vehicle
WO2007019903A1 (en) Axial piston compressor
DE102006029875A1 (en) Method for controlling the coolant mass stream of an axial piston compressor comprises guiding a pivoting disk in equilibrium between a torque produced by rotating masses and a torque produced by translating masses
EP1636492B1 (en) Axial piston compressor, particularly a compressor for the air-conditioning system of a motor vehicle
EP2021631B1 (en) Method for regulating the coolant mass flow rate of a compressor
DE102006056823A1 (en) Compressor, particularly axial piston compressor for air conditioning system of vehicle, has engine area with compression bearing of lowest pressure, particularly with volume, which has lowest predominating pressure
EP1602829A2 (en) Swash plate compressor
DE10354039B4 (en) Axial piston compressor, in particular compressor for the air conditioning of a motor vehicle
DE102005033706A1 (en) Axial piston compressor especially for air conditioning unit of motor vehicle has additional mass associated with swashplate, wherein swashplate or additional mass is pivotably mounted relative to sleeve or drive shaft
DE102008008355A1 (en) Compressor i.e. axial piston compressor, for motor vehicle, has fluid connector arranged between mechanism area and suction gas side, where sum of moments is formed such that refrigerant mass flow remains constant or decreases at speed
EP2067995A1 (en) Swash plate compressor
WO2008025412A1 (en) Axial piston compressor

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20070118

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE FR GB

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: SCHWARZKOPF, OTFRIED

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): DE FR GB

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20100301