WO2008119319A2 - Klimakompressor - Google Patents

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WO2008119319A2
WO2008119319A2 PCT/DE2008/000414 DE2008000414W WO2008119319A2 WO 2008119319 A2 WO2008119319 A2 WO 2008119319A2 DE 2008000414 W DE2008000414 W DE 2008000414W WO 2008119319 A2 WO2008119319 A2 WO 2008119319A2
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air conditioning
effective
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Tilo SCHÄFER
Thomas Di Vito
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Ixetic Mac Gmbh
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    • F04B2201/1204—Position of a rotating inclined plate
    • F04B2201/12041—Angular position

Definitions

  • the invention relates to a hubvolumenver monotonen air conditioning compressor, in particular for motor vehicles, with an engine for reciprocating in cylinders piston, the pistons are driven via an adjusting disc, such as swash plate or swivel ring or swash plate with an adjustable swivel angle and wherein the position of the swivel angle is affected by other effective in the engine compressive forces, inertial forces and spring forces.
  • an adjusting disc such as swash plate or swivel ring or swash plate with an adjustable swivel angle and wherein the position of the swivel angle is affected by other effective in the engine compressive forces, inertial forces and spring forces.
  • a hubvolumenver ratheren air conditioning compressor especially for motor vehicles, with an engine for reciprocating in cylinders piston, the pistons are driven via an adjusting disc, such as swash plate or swivel ring or swash plate, with adjustable swivel angle and the position of the swivel angle
  • the force acting on the pivot angle position of the adjusting spring forces are represented by a spring with a higher spring stiffness and a counter spring with a lower spring stiffness.
  • the spring with the higher rigidity acts in the swivel angle-increasing direction and the counter-spring with the lower spring stiffness acts in the swivel-angle-reducing direction.
  • This spring design has the advantage that, due to this combination of springs with different characteristics, a discontinuity occurs in the course of the force swivel angle. Characteristic is achieved. By suitable selection of a spring and a counter-spring with a significantly different, softer characteristic results in a non-continuous run of the spring force amounts above the stroke of the mechanism, which hampers the expression harmonic oscillations by suppressing the lower oscillation arc. This advantageously leads to the fact that the machine does not tend to harmonious oscillations of the pivot mechanism to its rest position in the off mode of the air conditioning, as well as in cold power requirements, ie when switching on the air conditioning, safely starts by means of a control valve signal.
  • a preferred embodiment of the air conditioning compressor is characterized in that the stiffer spring has a limited stroke by means of a maximum stroke stop, while the weaker opposing spring is optionally effective over the entire Schwenkwinkelhub. Also preferred is an air-conditioning compressor in which the stiffer spring in the maximum stroke stop determines the starting position of the swivel angle of the adjusting disk when the internal combustion engine is switched off and the air conditioning system is switched off. This has the advantage that the necessary for a safe start of the air compressor pivot angle position can be specified geometrically by the stop exactly and that correspondingly at this point either the much harder spring or the much softer spring, depending on the adjustment of the pivot angle, can come into effect ,
  • an air-conditioning compressor is preferred in which the stop of the stiffer spring is displaceably arranged from a maximum stroke to a minimum stroke. Furthermore, an air-conditioning compressor is preferred in which the displaceable stop is represented by a displaceable locking ring and a recess or a long groove on the drive shaft.
  • the sliding stop has the advantage that the stiffer spring can only be compressed up to a certain minimum stroke and is thus protected from overloading by further compression.
  • an air compressor is preferred in which the stiffer spring is effective by the stop only in a limited angular range of the adjusting.
  • an air-conditioning compressor is preferred in which the softer counter-spring is effective over the entire angular range of the adjusting disk. Since the softer counter spring, which works against the stiffer spring, is virtually ineffective in operation because of their relatively weak design against the stiffer spring, the stiffer spring takes over the actual spring force control over the swivel angle in the minimum swivel angle range. The softer Genfeder can therefore be effective over the entire angular range, without affecting the force of the stiffer spring. But the softer counter spring can also be in principle from the effective range of the stiffer spring with its spring stroke at the end and no longer expand.
  • an air-conditioning compressor is preferred in which the minimum pivoting angle of the adjusting disk is greater than, equal to or less than zero degrees. Also preferred is an air-conditioning compressor in which the starting position swivel angle of the adjusting disk is greater than the minimum swiveling angle.
  • An air conditioning compressor according to the invention is characterized in that the stiffer spring is only effective in the range of high rotational speeds of the air conditioning compressor when the air conditioning system is switched on. When the air conditioning system is switched off, the stiffer spring is effective over the whole speed range.
  • an air-conditioning compressor is preferred, in which the softer opposing spring is effective in all speed ranges of the air conditioning compressor.
  • Figure 1 shows a swash plate which abuts directly on a soft and a hard spring.
  • Figure 2 shows the swash plate of Figure 1, wherein the stiff spring has a displaceable Maximalhubanschlag.
  • FIG. 3 shows a guide device of a swivel ring with a guide sleeve on the shaft and otherwise the spring arrangements of FIG. 1.
  • FIG. 4 shows a guide device of a swivel ring with a guide sleeve as in FIG. 3, but with a displaceable stop of the stiff spring as in FIG. 2.
  • FIG. 5 shows a guide sleeve with a rigid disc spring on the guide sleeve and a soft opposing spring within the guide sleeve.
  • FIG. 6 shows the force curve over the swivel angle for the machine variants from FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 7 shows the force curve for the machine variant from FIG. 5.
  • a swash plate 1 is shown, wherein the swash plate 1 is pivotally and slidably guided on the shaft with a guide sleeve 5.
  • a stiff spring 9 shown here by two opposing disc springs, is positioned on the shaft 7 by a step 11 on the shaft 7 against a maximum stroke stop and on the other side by a locking ring 13.
  • a coil spring 15, which is decidedly softer in its spring stiffness than the double plate spring 9, strikes with its one end against a stop 17 of the shaft 7 and with its other end against a stop 19 of the guide sleeve 5.
  • a pressure in the compressor and in the air conditioning is built by the starting angle of the swash plate 1 of the air compressor, which leads to a further swinging of the swash plate 1 and a higher mass flow in the air conditioner, the Size of the pivot angle by a corresponding control valve, which regulates the pressure in the drive room, is specified.
  • the position of the guide sleeve 5 of the swashplate 1 is thus predetermined by the influence of the rigid spring 9 remaining in abutment, by the pressure conditions in the air conditioning compressor, the specifications by the control valve and the force of the softer spring 15.
  • the minimum swing angle of the air compressor as described above, set.
  • the plate spring 9 of Figure 1 is replaced by a spring assembly 21, and has a displaceable stop for the guide sleeve 5 by means of a sliding retaining ring 23, which is guided in a long groove 25 of the shaft.
  • the locking ring 23 can thus be moved at high speeds of the engine maximum up to a second stop 27 and ensures that the spring assembly 21 can not be compressed further and thus protected against overloads. All other components are, as described in Figure 1, unchanged in their function, so that reference can be made to the description in Figure 1.
  • FIG. 5 shows a spring arrangement which differs functionally from the illustrations in FIGS. 1 to 4.
  • the swivel ring 31 is arranged on a guide sleeve 35, which contains a plate spring 37, which is displaceable with the guide sleeve 35.
  • the function of this spring combination is to the effect that at low engine speed and high mass flow, so large swivel angle of the swing ring 31 of the air compressor, the guide sleeve 35 by means of the stiff spring 37, the coil spring 15 compresses and thus allows large swivel angle.
  • the pivot angle of the pivot ring 31 is reduced by the corresponding pressure specifications of the control valve for the engine, so that additionally by relaxing the spring 15, the guide sleeve with the stiffer spring 37 to the left moves and reduces the swivel angle in the compressor.
  • the stiffer spring 37 stops against the securing ring 13
  • a spring force increase takes place in the direction of minimum pivot angle due to deformation of the spring 37.
  • the stiff spring 37 thus has no biasing force, since the soft spring 15 is ineffective against the stiff spring 37. Otherwise, the functions are comparable to the previously described functions.
  • the starting angle ⁇ -stop is again shown at point 46 on the axis 42.
  • the soft spring according to the characteristic 44 With its spring force is effective.
  • the hard spring 37 which is not in the prestressed state, but relaxed within the guide sleeve 35 is carried along, deform according to the characteristic curve 52 and thus a steep spring force increase in the direction of small pivoting angle to the minimum stop ⁇ -min, which, for example, at maximum engine speed and switched-off air conditioning, so if no mass flow is needed prevails.

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Abstract

Hubverstellbarer Klimakompressor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Triebwerk für in Zylindern hin- und hergehenden Kolben, wobei die Kolben über eine Verstellscheibe, wie Schwenkscheibe oder Schwenkring oder Taumelscheibe, mit einem verstellbaren Schwenkwinkel angetrieben werden und wobei die Position des Schwenkwinkels unter anderem durch im Triebwerk wirksame Druckkräfte, Massenkräfte und Federkräfte beeinflusst werden.

Description

Klimakompressor
Die Erfindung betrifft einen hubvolumenverstellbaren Klimakompressor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Triebwerk für in Zylindern hin- und hergehenden Kolben, wobei die Kolben über eine Verstellscheibe, wie Schwenkscheibe oder Schwenkring oder Taumelscheibe, mit einem verstellbaren Schwenkwinkel angetrieben werden und wobei die Position des Schwenkwinkels unter anderem durch im Triebwerk wirksame Druckkräfte, Massenkräfte und Federkräfte beeinflusst wird.
Derartige Klimakompressoren sind bekannt. Dabei tritt das Problem auf, dass die Klimakompressoren im ausgeschalteten Klimaanlagenbetrieb bei drehendem Verbrennungsmotor zu Schwingungen des Schwenkmechanismus um seine Ruhelage neigen. Weiterhin sind Klimakompressoren bekannt, welche bei Kälte-Leistungsanforderungen, also beim Einschalten der Klimaanlage, nicht aus einer stabilen Schwenkwinkelposition heraus starten und zu Schwingungen beim Anlauf oder zu Anlaufverzögerungen führen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Klimakompressor darzustellen, der diese Probleme nicht aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen hubvolumenverstellbaren Klimakompressor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Triebwerk für in Zylindern hin- und hergehenden Kolben, wobei die Kolben über eine Verstellscheibe, wie Schwenkscheibe oder Schwenkring oder Taumelscheibe, mit verstellbaren Schwenkwinkel angetrieben werden und wobei die Position des Schwenkwinkels unter anderem durch im Triebwerk wirksame Druckkräfte, Massenkräfte und Federkräfte beeinflusst wird, wobei erfindungsgemäß die auf die Schwenkwinkelposition der Verstellscheibe wirksamen Federkräfte durch eine Feder mit einer höheren Federsteifigkeit und eine Gegenfeder mit einer niedrigeren Federsteifigkeit dargestellt werden. Bevorzugt wird eine Maschine, bei welcher die Feder mit der höheren Steifigkeit in schwenkwinkelvergrö- ßernde Richtung wirkt und die Gegenfeder mit der niedrigeren Federsteifigkeit in schwenkwin- kelverkleinernde Richtung wirkt.
Diese Federauslegung hat den Vorteil, dass durch diese Kombination von Federn mit unterschiedlichen Charakteristiken eine Unstetigkeit im Verlauf der Kraft-Schwenkwinkel- Kennlinie erzielt wird. Durch geeignete Auswahl einer Feder sowie einer Gegenfeder mit einer wesentlich abweichenden, weicheren Charakteristik ergibt sich ein nicht kontinuierlicher Lauf der Federkraft-Beträge über dem Hub des Mechanismus, welcher die Ausprägung harmonischer Schwingungen durch Unterdrücken des unteren Schwingungsbogens behindert. Das führt vorteilhafterweise dazu, dass die Maschine im Aus-Betrieb der Klimaanlage nicht zu harmonischen Schwingungen des Schwenkmechanismus um seine Ruhelage neigt, sowie bei Kälte-Leistungsanforderungen, also beim Einschalten der Klimaanlage, mittels eines Regelventil-Signals sicher startet.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Klimakompressors zeichnet sich dadurch aus, dass die steifere Feder einen begrenzten Hub mittels eines Maximal-Hubanschlages aufweist, während die schwächere Gegenfeder gegebenenfalls über den gesamten Schwenkwinkelhub wirksam ist. Auch wird ein Klimakompressor bevorzugt, bei welchem die steifere Feder im Maximal- Hubanschlag die Startposition des Schwenkwinkels der Verstellscheibe bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor und ausgeschalteter Klimaanlage vorgibt. Das hat den Vorteil, dass die für ein sicheres Starten des Klimakompressors notwendige Schwenkwinkelposition geometrisch durch den Anschlag genau vorgegeben werden kann und dass entsprechend in diesem Punkt entweder die wesentlich härtere Feder oder die wesentlich weichere Feder, je nach Verstellrichtung des Schwenkwinkels, zur Wirkung kommen kann.
Auch wird ein Klimakompressor bevorzugt, bei welchem der Anschlag der steiferen Feder verschiebbar von einem Maximalhub auf einen Minimalhub angeordnet ist. Weiterhin wird ein Klimakompressor bevorzugt, bei welchem der verschiebbare Anschlag durch einen verschiebbaren Sicherungsring und eine Eindrehung oder eine Langnut auf der Antriebswelle dargestellt ist. Der verschiebbare Anschlag hat den Vorteil, dass die steifere Feder nur bis zu einem gewissen Minimalhub zusammengepresst werden kann und damit vor Überlastung durch weiteres Zusammenpressen geschützt ist.
Auch wird ein Klimakompressor bevorzugt, bei welchem die steifere Feder durch den Anschlag nur in einem begrenzten Winkelbereich der Verstellscheibe wirksam ist. Ebenso wird ein Klimakompressor bevorzugt, bei welchem die weichere Gegenfeder im gesamten Winkelbereich der Verstellscheibe wirksam ist. Da die weichere Gegenfeder, welche gegen die steifere Feder arbeitet, im Betrieb wegen ihrer relativ schwachen Auslegung gegen die steifere Feder so gut wie wirkungslos ist, übernimmt im Minimal-Schwenkwinkelbereich die steifere Feder die eigentliche Federkraftkontrolle über den Schwenkwinkel. Die weichere Ge- genfeder kann also über den gesamten Winkelbereich wirksam sein, ohne die Kraftwirkung der steiferen Feder zu beeinflussen. Die weichere Gegenfeder kann aber auch prinzipiell ab dem Wirkungsbereich der steiferen Feder mit ihrem Federhub am Ende sein und sich nicht mehr weiter ausdehnen.
Weiterhin wird ein Klimakompressor bevorzugt, bei welchem der minimale Schwenkwinkel der Verstellscheibe größer, gleich oder kleiner null Grad ist. Auch wird ein Klimakompressor bevorzugt, bei welchem der Startpositions-Schwenkwinkel der Verstellscheibe größer als der minimale Schwenkwinkel ist.
Ein erfindungsgemäßer Klimakompressor zeichnet sich dadurch aus, dass im eingeschalteten Klimaanlagenbetrieb die steifere Feder nur im Bereich hoher Drehzahlen des Klimakompressors wirksam ist. Im ausgeschalteten Klimaanlagenbetrieb ist die steifere Feder im gesamten Drehzahlbereich wirksam.
Weiterhin wird ein Klimakompressor bevorzugt, bei welchem die weichere Gegenfeder in allen Drehzahlbereichen des Klimakompressors wirksam ist.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Schwenkscheibe, welche direkt an eine weiche und eine harte Feder anschlägt.
Figur 2 zeigt die Schwenkscheibe aus Figur 1 , wobei die steife Feder einen verschiebbaren Maximalhubanschlag aufweist.
Figur 3 zeigt eine Führungsvorrichtung eines Schwenkrings mit einer Führungshülse auf der Welle und ansonsten die Federanordnungen aus Figur 1.
Figur 4 zeigt eine Führungsvorrichtung eines Schwenkrings mit einer Führungshülse wie in Figur 3, aber mit einem verschiebbaren Anschlag der steifen Feder wie in Figur 2.
Figur 5 zeigt eine Führungshülse mit einer steifen Tellerfeder an der Führungshülse und einer weichen Gegenfeder innerhalb der Führungshülse. Figur 6 zeigt den Kraftverlauf über dem Schwenkwinkel für die Maschinenvarianten aus Figur 1 bis Figur 4.
Figur 7 zeigt den Kraftverlauf für die Maschinenvariante aus Figur 5.
In Figur 1 ist eine Schwenkscheibe 1 dargestellt, wobei die Schwenkscheibe 1 auf der Welle mit einer Führungshülse 5 schwenkbar und verschieblich geführt ist. Das aus dem Stand der Technik bekannte, auch mit der Welle verbundene Schwenkgelenk ist hier nicht dargestellt. Eine steife Feder 9, hier durch zwei gegeneinander gestellte Tellerfedern dargestellt, ist zum einen durch eine Stufe 11 an der Welle 7 gegen einen Maximal-Hubanschlag und auf der anderen Seite durch einen Sicherungsring 13 auf der Welle 7 positioniert. Eine Schraubenfeder 15, welche in ihrer Federsteifigkeit entschieden weicher ist als die doppelte Tellerfeder 9, schlägt mit ihrem einen Ende an einen Anschlag 17 der Welle 7 und mit ihrem anderen Ende an einen Anschlag 19 der Führungshülse 5 an. Im ausgeschalteten Zustand des Klimakompressors und des Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeuges wird somit durch die weichere Feder 15 die Führungshülse 5 gegen die härtere Feder 9 gepresst, welche aber, ohne einen Federhub zu vollziehen, somit den Startwinkel der Schwenkscheibe 1 vorgibt.
Sobald der Verbrennungsmotor gestartet wird und die Klimaanlage eingeschaltet wird, wird durch den Startwinkel der Schwenkscheibe 1 des Klimakompressors ein Druck im Kompressor und in der Klimaanlage aufgebaut, welcher zu einem weiteren Ausschwenken der Schwenkscheibe 1 und zu einem höheren Massenstrom in der Klimaanlage führt, wobei die Größe des Schwenkwinkels durch ein entsprechendes Regelventil, welches den Druck im Triebraum einregelt, vorgegeben wird. Die Position der Führungshülse 5 der Schwenkscheibe 1 wird also durch den Einfluss der im Anschlag verharrenden steifen Feder 9, durch die Druckverhältnisse im Klimakompressor, die Vorgaben durch das Regelventil und die Kraft der weicheren Feder 15 vorgegeben.
Bei höheren Motordrehzahlen, wenn also dann auch durch die höhere Drehzahl des Klimakompressors automatisch der ausgestoßene Massenstrom größer ist, kann der Schwenkwinkel entsprechend reduziert werden und die Führungshülse 5 der Schwenkscheibe 1 des Klimakompressors fährt entsprechend durch Ausdehnung der weicheren Feder 15 und durch die durch das Regelventil vorgegebenen Druckverhältnisse zurück, bis sie wieder den Anschlag der härteren Feder 9 erreicht. In diesem Punkt wird bei weiterer Veränderung der Druckverhältnisse im Triebwerk zunächst einmal die Federvorspannkraft der Feder 9 über- wunden werden müssen, so dass sich im Verlauf der Kraft-Federkennlinien zunächst eine Stufe bis auf die Vorspannkraft der Feder 9 ergibt, ehe bei noch höherer Drehzahl des Verbrennungsmotors die Führungshülse 5 gegen die harte Feder 9, welche jetzt zusammen- gepresst wird, den Schwenkwinkel der Schwenkscheibe 1 reduzieren kann. Bei weiterer Erhöhung der Verbrennungsmotordrehzahl wird im Extremfall die Feder 9 auf einen Minimalhub gegen den Anschlag 13 zusammengepresst, und der minimale Schwenkwinkel des Klimakompressors stellt sich ein, welcher somit kleiner ist als der Startwinkel des Klimakompressors, wie vorab beschrieben.
Insbesondere im ausgeschalteten Zustand der Klimaanlage, wenn also kein Massenstrom des Kompressors benötigt wird, aber die Drehzahl des Verbrennungsmotors, beispielsweise bei Fahrten mit hoher Geschwindigkeit, sehr hoch ist, wird der minimale Schwenkwinkel des Klimakompressors, wie vorab beschrieben, eingestellt.
In Figur 2 ist die Tellerfeder 9 aus Figur 1 durch ein Federpaket 21 ersetzt, und weist mittels eines verschieblichen Sicherungsringes 23, welcher in einer Langnut 25 der Welle geführt ist, einen verschiebbaren Anschlag für die Führungshülse 5 auf. Der Sicherungsring 23 kann damit bei hohen Drehzahlen des Verbrennungsmotors maximal bis zu einem zweiten Anschlag 27 verschoben werden und sorgt dafür, dass das Federpaket 21 nicht weiter zusammengepresst werden kann und somit vor Überlastungen geschützt wird. Alle anderen Bauteile sind, wie in Figur 1 beschrieben, in ihrer Funktion unverändert, so dass deswegen auf die Beschreibung in Figur 1 verwiesen werden kann.
In Figur 3 ist die Schwenkscheibe 1 aus Figur 1 und 2 durch einen Schwenkring 31 ersetzt, welcher auf einer Führungshülse 29 angeordnet ist. Auch hier sind entsprechende Schwenkgelenke und Mitnehmer zur Vereinfachung der Beschreibung der Federkraftfunktionen nicht dargestellt. Die Führungshülse 29 umgreift damit die weichere Feder 15. Durch diese Bauweise ist eine bessere räumliche Ausnutzung der Feder 15 innerhalb der Führungshülse 29 möglich, da die Längenausdehnung der Führungshülse 5 aus Figur 1 und 2 durch die relativ schmale Wandung 33 der Stirnfläche der Führungshülse 29 stark reduziert werden kann. Ansonsten wird die Funktion der Führungsvorrichtung, welche zwischen die steife Feder 9 und die weiche Feder 15 eingespannt ist, wie in Figur 1 beschrieben, auch hier realisiert.
In Figur 4 wird die Führungshülsenanordnung aus Figur 3 mit dem Federpaket 21 aus Figur 2 und mit dem durch die verschiebliche Sicherungsscheibe 23 gebildeten Anschlag realisiert, so dass auch hier diesbezüglich auf die Funktion, wie in Figur 2 beschrieben, verwiesen werden kann.
In Figur 5 ist eine Federanordnung dargestellt, die sich funktionell von den Darstellungen in den Figuren 1 bis 4 unterscheidet. Der Schwenkring 31 ist an einer Führungshülse 35 angeordnet, welche eine Tellerfeder 37 enthält, welche mit der Führungshülse 35 verschiebbar ist. Die Funktion dieser Federkombination stellt sich dahingehend dar, dass bei niedriger Verbrennungsmotordrehzahl und hohem Massenstrombedarf, also großem Schwenkwinkel des Schwenkrings 31 des Klimakompressors, die Führungshülse 35 mittels der steifen Feder 37 die Schraubenfeder 15 zusammenpresst und somit große Schwenkwinkel ermöglicht. Bei Erhöhung der Verbrennungsmotordrehzahl, welche wiederum zu einer Erhöhung des Klimakompressor-Massenstroms führt, wird der Schwenkwinkel des Schwenkrings 31 durch die entsprechenden Druckvorgaben des Regelventils für das Triebwerk reduziert, so dass zusätzlich durch Entspannung der Feder 15 die Führungshülse mit der steiferen Feder 37 nach links fährt und den Schwenkwinkel im Kompressor reduziert. Bei Anschlag der steiferen Feder 37 an den Sicherungsring 13 erfolgt durch Verformen der Feder 37 ein Federkraftanstieg in Richtung minimale Schwenkwinkel. Die steife Feder 37 weist also keine Vorspannkraft auf, da die weiche Feder 15 gegen die steife Feder 37 wirkungslos ist. Ansonsten sind die Funktionen mit den vorab beschriebenen Funktionen vergleichbar.
In Figur 6 ist der resultierende Federkraftverlauf für die Varianten aus Figur 1 bis Figur 4 schematisch dargestellt. Der Absolut-Kraftverlauf der Federkräfte F wird auf der Achse 40 über dem Schwenkwinkel α auf der Achse 42 dargestellt. Bei niedriger Drehzahl und hohem Massenstrombedarf nimmt der Schwenkwinkel α entsprechend der Kennlinie 44, welche durch die Federsteifigkeit der Feder 15 vorgegeben wird, zu. Bei Reduzierung des Schwenkwinkels bis zum Anschlagspunkt 46, welcher auch dem Startwinkel bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor und ausgeschalteter Klimaanlage entspricht, wird die Verstelleinrichtung, dargestellt durch die Schwenkscheibe 1 bzw. den Schwenkring 31 und deren Führungshülsen 5, 29, durch den Anschlag gegen die harte Feder 9, 21 und deren Vorspannkraft gefahren, so dass sich zunächst ein Kraftsprung 48 in der Federkennlinie ergibt, ehe die harte Feder 9, 21 zusammengepresst werden kann und damit ein Federkraftverlauf entsprechend der Kennlinie 50 fortgesetzt wird. Sofern die weiche Feder 15 noch den Vorspannhub der harten Feder 9, 21 mitmachen kann, ergibt sich theoretisch eine Addition der beiden Federkraftverläufe bzw. eine Subtraktion durch abnehmende Federkraft der Feder 15 und zunehmende Federkraft der Feder 9, 21. In der Realität ist aber die Feder 15 in ihrer Steifigkeit um so vieles weicher, dass deren Krafteinfluss bei der Federkraftzunahme der Feder 9 vernachlässigbar ist. In Figur 7 ist der Federkraftverlauf der Federkombinationen für die Bauweise aus Figur 5 dargestellt. Der absolute Federkraftverlauf ist auf der Achse 40 über dem Schwenkwinkel α auf der Achse 42 dargestellt. Der Startwinkel α-Anschlag ist wiederum im Punkt 46 auf der Achse 42 dargestellt. Bei niedriger Drehzahl und hohem Massenstrombedarf wird die weiche Feder entsprechend der Kennlinie 44 mit ihrer Federkraft wirksam. Bei Reduktion des Schwenkwinkels durch zunehmende Verbrennungsmotordrehzahl wird nun aber, wie in Figur 5 bereits beschrieben, im Anschlag 13 die harte Feder 37, welche sich ja nicht im vorgespannten Zustand befindet, sondern entspannt innerhalb der Führungshülse 35 mitgeführt ist, entsprechend der Kennlinie 52 verformen und damit einen steilen Federkraftanstieg in Richtung kleine Schwenkwinkel vollziehen bis zum Minimal-Anschlag α-min, welcher beispielsweise bei maximaler Verbrennungsmotordrehzahl und ausgeschalteter Klimaanlage, wenn also kein Massenstrom benötigt wird, vorherrscht.
Die vorab beschriebenen Varianten der Erfindung dieser speziellen Federkraftabstimmung des Triebwerkes u. a. für die Triebwerksberuhigung im Off-mode führen also dazu, dass der Klimakompressor im ausgeschalteten Klimaanlagenbetrieb nicht zu harmonischen Schwingungen des Schwenkmechanismus um seine Ruhelage neigt, sowie dass bei Kälte- Leistungsanforderungen der Förderstrom des Klimakompressors mittels des Regelventils sicher angefahren werden kann. Erfindungsgemäß wird das durch eine Unstetigkeit im Verlauf der Kraft-Schwenkwinkel-Kennlinie durch die Kombination von Federn mit unterschiedlichen Charakteristiken erzielt. Durch die geeignete Auswahl einer Feder sowie einer Gegenfeder mit wesentlich abweichenden, harten und sehr weichen Charakteristiken ergibt sich ein nicht kontinuierlicher Verlauf der Federkraftbeträge über dem Hub des Schwenkmechanismus, welcher die Ausprägung harmonischer Schwingungen durch Unterdrücken des unteren Schwingungs- bogens behindert.
Bezugszeichenliste
Schwenkscheibe
Führungshülse
Welle harte Feder
Stufe
Sicherungsring weiche Schraubenfeder
Anschlag
Anschlag hartes Federpaket
Sicherungsring
Langnut
Anschlag
Führungshülse
Schwenkring
Wandung der Stirnfläche
Führungshülse harte Tellerfeder
Achse Federkraftverlauf
Achse Schwenkwinkelverlauf
Kennlinie weiche Feder
Anschlagspunkt
Kraftsprung
Kennlinie harte Feder
Kennlinie harte Feder

Claims

Patentansprüche
1. Hubvolumenverstellbarer Klimakompressor, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Triebwerk für in Zylindern hin- und hergehenden Kolben, wobei die Kolben über eine Verstellscheibe, wie Schwenkscheibe (1) oder Schwenkring (31) oder Taumelscheibe, mit einem verstellbaren Schwenkwinkel angetrieben werden und wobei die Position des Schwenkwinkels unter anderem durch im Triebwerk wirksame Druckkräfte, Massen kräfte und Federkräfte beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Schwenkwinkelposition der Verstellscheibe wirksamen Federkräfte durch eine Feder (9, 21 , 37) mit einer höheren Federsteifigkeit und eine Gegenfeder (15) mit einer niedrigeren Federsteifigkeit dargestellt werden.
2. Klimakompressor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (9, 21, 37) mit der höheren Steifigkeit in schwenkwinkelvergrößernde Richtung wirkt und die Gegenfeder (15) mit der niedrigeren Federsteifigkeit in schwenkwinkelver- kleinernde Richtung wirkt.
3. Klimakompressor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die steifere Feder (9, 21, 37) einen begrenzten Hub mittels eines Maximal- Hubanschlages (11) aufweist, während die schwächere Gegenfeder (15) gegebenenfalls über den gesamten Schwenkwinkelhub wirksam ist.
4. Klimakompressor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die steifere Feder (9, 21, 37) im Maximal-Hubanschlag (11) die Startposition des Schwenkwinkels der Verstellscheibe bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor und ausgeschalteter Klimaanlage vorgibt.
5. Klimakompressor nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag der steiferen Feder (21 ) verschiebbar von einem Maximalhub auf einen Minimalhub angeordnet ist.
6. Klimakompressor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der verschiebbare Anschlag durch einen verschiebbaren Sicherungsring (23) und eine Eindrehung (25) oder eine Langnut auf der Antriebswelle dargestellt ist.
7. Klimakompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die steifere Feder (21) durch den Anschlag nur in einem begrenzten Winkelbereich der Verstellscheibe wirksam ist.
8. Klimakompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weichere Gegenfeder (15) im gesamten Winkelbereich der Verstellscheibe wirksam ist.
9. Klimakompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Schwenkwinkel der Verstellscheibe größer, gleich oder kleiner null Grad ist.
10. Klimakompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Startpositions-Schwenkwinkel der Verstellscheibe größer als der minimale Schwenkwinkel ist.
11. Klimakompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die steifere Feder (9, 21, 37) im eingeschalteten Klimaanlagenbetrieb nur im Bereich hoher Drehzahlen des Klimakompressors wirksam ist und im ausgeschalteten Klimaanlagenbetrieb im gesamten Drehzahlbereich wirksam ist.
12. Klimakompressor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die weichere Gegenfeder (15) in allen Drehzahlbereichen des Klimakompressors wirksam ist.
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