WO2022268904A1

WO2022268904A1 - Scrollmaschine

Info

Publication number: WO2022268904A1
Application number: PCT/EP2022/067060
Authority: WO
Inventors: Dennis RYMA
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg
Priority date: 2021-06-22
Filing date: 2022-06-22
Publication date: 2022-12-29
Also published as: EP4359671A1; DE102021206432A1; CN117545922A

Abstract

Scrollmaschine (2), insbesondere für Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage, mit: - einen ersten Scroll (28) mit einer in einer Axialrichtung (A) vorstehenden ersten Spiralwand (28a), - einen zweiten Scroll (30) mit einer in Axialrichtung (A) vorstehenden zweiten Spiralwand (30a), - einen Antrieb (16), - eine Antriebswelle (36), mittels derer der Antrieb (16) und der zweite Scroll (30) kraftübertragungstechnisch gekoppelt sind, und - ein Radius-Ausgleichssystem (32), das zwischen die Antriebswelle (36) und den zweiten Scroll (30) geschaltet ist und das einen Exzenter (32) aufweist, der mittels eines exzentrisch zur Antriebswelle (36) angeordneten Wellenpins (34) mit der Antriebswelle (36) und mittels eines gegenüber dem Wellenpin (34) exzentrischen Lagerzapfens (32b) mit dem zweiten Scroll (30) gekoppelt ist wobei eine Lagerzapfen-Achse (46) mit größerem Abstand zur Antriebswellen-Achse (50) angeordnet als eine Achse (48) des Wellenpins (34).

Description

Beschreibung

Scrollmaschine

Die Erfindung betrifft eine Scrollmaschine, bspw. in Form eines Scrollverdichters, der insbesondere für die Verdichtung von Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage eingesetzt wird. Bei Kraftfahrzeugen sind regelmäßig Klimaanlagen eingebaut, die mit Hilfe einer einen Kältemittelkreislauf bildenden Anlage den Fahrzeuginnenraum klimatisieren. Derartige Anlagen weisen grundsätzlich einen Kreislauf auf, in dem ein Kältemittel geführt ist. Das Kältemittel, beispielsweise R-744 (Kohlenstoffdioxid, CO2) oder R- 134a (1 ,1 ,1 ,2-Tetrafluorethan), wird an einem Verdampfer erwärmt und mittels ei- nes (Kältemittel-) Verdichters oder Kompressors verdichtet, wobei das Kältemittel anschließend über einen Wärmetauscher die aufgenommene Wärme wieder ab gibt, bevor es über eine Drossel erneut zum Verdampfer geführt wird.

Als Kältemittelverdichter wird häufig eine sogenannte Scrollmaschine eingesetzt, um ein Kältemittel zu verdichten. Der Aufbau und die Funktionsweise einer sol chen Scrollmaschine, eingesetzt als Verdichter für das Kältemittel einer Kraftfahr zeugklimaanlage, ist beispielsweise in DE 102012 104045 A1 beschrieben. We sentliche Bestandteile einer solchen Scrollmaschine sind zwei relativ zueinander bewegbare Scrollteile („Scrolls“). Meist liegt im System auch Öl in Tropfenform oder als Nebel vor, das nach der Verdichtung zumindest teilweise von dem (nach der Verdichtung üblicherweise gasförmigen) Kältemittel abgetrennt wird. Das Käl temittel (gegebenenfalls mit Resten von Öl) wird dann in den Klimakreislauf einge bracht, während das abgetrennte Öl meist innerhalb der Scrollmaschine zur Schmierung von bewegten Teilen an diese herangeführt werden kann.

Die Scrollteile sind in der Regel als ein feststehender, fixierter Scroll (Fixscroll, Verdrängerscroll) und als ein beweglicher, orbitierender Scroll (Gegenscroll, Ro- torscroll) ausgeführt. Die beiden Scrolls sind grundsätzlich gleichartig aufgebaut und weisen jeweils eine Basisplatte (Grundkörper, Scrollscheibe) und eine spiral förmige (schneckenförmige), ausgehend von der Basisplatte sich in Axialrichtung erstreckende Wandung (Spiralwand, Scrollwand) auf. Im zusammengesetzten Zu stand liegen die Spiralwände der beiden Scrolls verschachtelt ineinander und bil den zwischen den sich abschnittsweise berührenden Scroll-Wandungen mehrere Förderkammern.

Unter einer orbitierenden Bewegung ist hier und im Folgenden insbesondere eine exzentrische, kreisförmige Bewegungsbahn zu verstehen, bei welcher der beweg liche Scroll selbst nicht um die eigene Achse rotiert. Die beiden Scrolls weisen im Betrieb einen möglichst kleinen axialen Abstand zueinander auf, wobei bei jeder orbitierenden Bewegung zwischen den Spiralwänden im Wesentlichen sichelför mige (Verdichter- oder Förder-) Kammern gebildet werden, deren Volumen im Zuge der Bewegung der beiden Scroll zueinander (zumindest bei einem Verdich tungsprozess) von der Außenseite her entlang der Spiralwände in Richtung zur Mittelachse des jeweiligen Scrolls wandert und dabei zunehmend reduziert (und damit das darin geführte Medium verdichtet) wird.

Zum Antrieb des beweglichen Scrolls ist typischerweise ein Elektromotor vorgese hen, dessen Motorwelle mittels eines (A-seitigen) exzentrischen Wellenzapfens (auch: „Wellenpin“) mit dem beweglichen Scrollteil antriebstechnisch gekoppelt ist.

Aufgrund von Fertigungstoleranzen unter anderem der beiden Scrollkonturen weicht die reale exzentrische Laufbahn des beweglichen Scrolls in der Regel von einer idealen exzentrischen Laufbahn ab. Um hier eine über die gesamte Orbitati- onsbewegung möglichst durchgängige radiale Anschmiegung der beiden Scrolls, insbesondere deren Scrollwände, aneinander zu ermöglichen, ist üblicherweise eine am Wellenzapfen drehbar gelagerte Einheit (auch als „Exzentereinheit“ oder „Swing Link“ bezeichnet) vorhanden. Dieser Swing Link ist dabei gegenüber dem Wellenzapfen exzentrisch gelagert. Konkret ist der Wellenzapfen dabei in einem Lagerzapfen des Swing Links exzentrisch gelagert, wobei der bewegliche Scroll wiederum um den Lagerzapfen drehbar gelagert ist, üblicherweise mittels eines Wälzlagers. Im (Verdichter-) Betrieb wirken tangentiale Verdichtungskräfte auf die Wände (Scrollwände) der Förderkammern. Diese Verdichtungskräfte wirken auch auf das Zentrum des Lagerzapfens. Diese tangentialen Verdichtungskräfte müssen (insbe sondere zur Aufrechterhaltung des Betriebs) mittels einer Antriebs- oder Gegen kraft ausgeglichen werden. Diese Gegenkraft greift dabei im Zentrum des Wellen zapfens an. Aufgrund des Versatzes der Zentren von Wellen- und Lagerzapfen wird dabei ein Drehmoment hervorgerufen, das zur Verdrehung des Swing Link um den Wellenzapfen führt. Aufgrund der Exzentrizität des Lagerzapfens zu dem Wellenzapfen führt diese Verdrehung außerdem zu einer radialen Verschiebung des Zentrums des Lagerzapfens relativ zu dem Zentrum der Motorwelle. Anders ausgedrückt wird dadurch der sogenannte Orbitationsradius verändert und somit der radiale Abstand zwischen den Spiralwänden. Der Swing Link bildet also ein Radius-Ausgleichssystem.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Scrollmaschine zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Scrollmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausfüh rungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt.

Die erfindungsgemäße Scrollmaschine ist insbesondere als Scrollverdichter und in diesem Rahmen vorzugsweise zur Verdichtung von Kältemittel in einer Fahrzeug klimaanlage eingerichtet und vorgesehen. Dazu umfasst die Scrollmaschine einen ersten Scroll mit einer in einer Axialrichtung vorstehenden ersten Spiralwand. Vor zugsweise umfasst der erste Scroll dabei eine erste Basisplatte, von der die erste Spiralwand vorsteht und dabei einen ersten Spiralgang bildet, und eine (insbeson dere um die Spiralwand außenseitig) umlaufende Begrenzungswand. Die Scroll maschine weist auch einen zweiten Scroll mit einer in Axialrichtung vorstehenden zweiten Spiralwand auf. Insbesondere umfasst auch der zweite Scroll eine zweite Basisplatte, von der die zweite Spiralwand vorsteht. Die zweite Spiralwand greift dabei insbesondere in den ersten Spiralgang exzentrisch zu dem ersten Scroll ein und bildet in einem bestimmungsgemäßen Betrieb aufgrund einer Orbitation ge genüber dem ersten Scroll mit der ersten Spiralwand eine Anzahl von sich entlang der ersten Spiralwand bewegenden Förderkammern (in einem bestimmungsgemä ßen Verdichterbetrieb auch als „Verdichterkammern“ bezeichnet). Außerdem um fasst die Scrollmaschine einen - vorzugsweise elektrischen - Antrieb sowie eine Antriebswelle, mittels derer der Antrieb und der zweite Scroll mechanisch, insbe sondere kraftübertragungstechnisch, gekoppelt sind. Außerdem umfasst die Scrollmaschine ein Radius-Ausgleichssystem, das zwischen die Antriebswelle und den zweiten Scroll geschaltet ist. Dieses Radius-Ausgleichssystem weist einen Exzenter (auch als „Swing Link“ bezeichnet) auf, der mittels eines exzentrisch zur Antriebswelle angeordneten Wellenpins (oder auch: Wellenzapfen) mit der An triebswelle und mittels eines gegenüber dem Wellenpin exzentrischen Lagerzap fens mit dem zweiten Scroll gekoppelt ist. Vorzugsweise ist der Wellenpin separat von dem Exzenter und der Motorwelle, der Lagerzapfen dagegen einstückig (d. h. monolithisch) mit dem Exzenter ausgebildet. Eine Lagerzapfen-(Mittel-)Achse (im Folgenden kurz als „Zapfenzentrum“ bezeichnet) ist dabei mit größerem Abstand zur Antriebswellen-(Mittel-)Achse (kurz: „Wellenzentrum“) angeordnet als eine Mit tel-Achse des Wellenpins („Pinzentrum“).

Der Erfindung liegt die Überlegung zugrunde, dass im bestimmungsgemäßen Be trieb, insbesondere im Verdichterbetrieb, aufgrund des in den Förder- bzw. Ver dichterkammern vorliegenden (Fluid-, insbesondere Gas-) Drucks eine Tangential kraft auftritt, die auf das Zapfenzentrum wirkt. Aufgrund der Exzentrizität von Zap fenzentrum und Pinzentrum resultiert aus dieser Tangentialkraft ein Drehmoment, das um das Pinzentrum dreht. Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung der jeweiligen Zentren zueinander wirkt dieses Drehmoment zumindest im Verdichter betrieb entgegen einer Drehrichtung der Antriebswelle. Da der Wellenpin mit klei nerem Abstand zum Wellenzentrum angeordnet ist als das Zapfenzentrum, kann durch die vorstehend beschriebene Anordnung Platz - insbesondere auf der Stirn fläche der Antriebswelle - geschaffen werden, der wiederum genutzt werden kann, um den Durchmesser des Wellenpins möglichst groß zu gestalten. Dies er möglicht wiederum ein hohes, sogenanntes (Biege-) Widerstandsmoment, das die Steifigkeit des Wellenpins gegen Biegen widerspiegelt. In einer besonders bevorzugten Ausführung ist der Wellenpin auch mit einem ver gleichsweise großen (Pin-) Durchmesser ausgestaltet. Bevorzugt ist in diesem Fall für ein vorgegebenes Lastkollektiv ein Durchmesser des Wellenpins insbesondere gegenüber einer Anordnung, bei der das Pinzentrum mit größerem Abstand zum Wellenzentrum (insbesondere als das Zapfenzentrum) angeordnet ist (und insbe sondere die für das gleiche Lastkollektiv ausgelegt ist), vergrößert.

Vorteilhafterweise ermöglicht ein größerer Durchmesser des Wellenpins auch eine bessere „Schmiegung“ des Wellenpins in der entsprechenden Aufnahmebohrung des Exzenters, insbesondere dessen Lagerzapfens. Insbesondere wird dadurch eine Hertzsche Flächen-Pressung verringert, was wiederum zur Haltbarkeit des Wellenpins und/oder Exzenters, konkret dessen Lagerzapfens, beiträgt. Außer dem kann aufgrund des größeren Durchmessers des Wellenpins vorteilhafter weise auch eine dynamische Unwucht im Betrieb verringert werden, da aufgrund des erhöhten Biege-Widerstandsmoments eine geringere Biegung des Wellenpins ermöglicht wird. Letzteres ermöglicht wiederum eine geringere Verkippung und da mit eine geringere Verlagerung der Masse des zweiten Scrolls im Betrieb.

In einer bevorzugten Ausführung wird die Vergrößerung des Durchmessers des Wellenpins insbesondere ermöglicht, indem der Wellenpin mit möglichst geringem Randabstand, zweckmäßigerweise unter Einhaltung eines kleinstzulässigen Rand abstands, zu der Antriebswelle angeordnet ist. Beispielsweise ist der Randabstand dabei der gleiche wie bei der Anordnung mit größerem Abstand zwischen Wellen zentrum und Pinzentrum als zwischen Wellenzentrum und Zapfenzentrum. Optio nal kann aber auch der Randabstand sogar verringert sein, da bei vergrößertem Durchmesser des Wellenpins die Pressung zwischen Antriebswelle und Wellenpin für die erforderliche Haltekraft (aufgrund der größeren reibwirksamen Fläche) ge ringer gehalten werden kann und somit die Welle geringer belastet wird. Vorzugs weise ist der Wellenpin dabei separat gefertigt und in die Antriebswelle eingesetzt, zweckmäßigerweise eingepresst. Als „kleinstzulässiger Randabstand“ wird dabei insbesondere ein Wert verstanden, bei dem ein randseitiges Ausbeulen der An triebswelle aufgrund der Presspassung zwischen Wellenpin und Antriebswelle - vorzugsweise auch unter bestimmungsgemäßer Last im Betrieb - vermieden oder zumindest in zulässigen Grenzen gehalten wird. Anders ausgedrückt wird der Durchmesser des Wellenpins vorzugsweise ausgehend von einem Teilkreis der Stirnfläche der Antriebswelle, auf dem das Pinzentrum für eine hinreichende Kraft- Übertagung auf den zweiten Scroll liegen sollte, derart gewählt, dass der kleinst- mögliche Randabstand erhalten bleibt. Der Durchmesser des Wellenpins wird ins besondere also ausgehend von dem gewählten Teilkreis soweit vergrößert, dass der kleinstzulässige Randabstand nicht unterschritten wird. Weiter bevorzugt spannen das Wellenzentrum, das Zapfenzentrum und das Pin zentrum ein Dreieck auf, liegen also nicht auf einer gemeinsamen Geraden.

In einerweiteren zweckmäßigen Ausführung ist der Exzenter mit seinem Lager zapfen mittels eines Standard-Lagers, insbesondere mittels eines Standard-Wälz- lagers (bspw. ein Kugellager), in dem zweiten Scroll gelagert. Insbesondere wird also - insbesondere im Vergleich zur Anordnung, bei der nur ein geringerer Durchmesser der Wellenpins möglich ist - kein Sonderlager verwendet. Ein sol ches Sonderlager ist üblicherweise erforderlich, um eine Verkippung oder Verbie gung des Lagerzapfens gegenüber der Antriebswelle, die wiederum aus einer Ver- biegung des Wellenpins resultiert, in Bezug auf den zweiten Scroll auszugleichen oder zu verringern, damit letzterer nicht ebenfalls gegenüber der Antriebswelle und dem ersten Scroll verkippt wird. Beispielsweise weist ein solches Sonderlager im Fall eines Kugellagers einen Lagerring mit einer Laufbahn auf, die in Axialrich tung nebeneinander mehrere unterschiedliche Laufbahnradien aufweist. Aufgrund der erhöhten Steifigkeit des Wellenpins ist ein solches (regelmäßig verhältnismä ßig teures) Sonderlager nicht (mehr) nötig. Dadurch können erkanntermaßen auch Herstellungskosten gesenkt werden.

In einer zweckmäßigen Ausführung ist das Pinzentrum in bestimmungsgemäßer Rotationsrichtung (der Antriebswelle, insbesondere im Verdichterbetrieb) und vom Wellenzentrum aus gesehen dem Zapfenzentrum nacheilend angeordnet. Bildlich und lediglich beispielhaft zur Verdeutlichung beschrieben liegen das Pinzentrum (bei Blickrichtung vom Scroll in Richtung Antrieb sowie im Fall einer bestimmungsgemäßen Rotationsrichtung der Antriebswelle entgegen dem Uhrzei gersinn) etwa auf einer „halb-Zwei“-Uhr-Position und das Zapfenzentrum grob auf einer „Zwölf“-Uhr-Position (und das Wellenzentrum im Zeigerursprung). Die Kraft, die von dem Wellenpin (insbesondere auf den Lagerzapfen) aufgebracht werden muss, weist dabei insbesondere etwa tangential in Rotationsrichtung. Aufgrund der in Rotationsrichtung „nacheilenden“ Anordnung des Wellenpins relativ zu dem Zapfenzentrum ist die vom Wellenpin aufgebrachte Kraft gegen eine möglichst große Wandstärke des Lagerzapfens (und optional auch der Antriebswelle) gerich tet. Dies ist wiederum für eine bessere, insbesondere längere Haltbarkeit (bspw. aufgrund von möglichem Abrieb) vorteilhaft.

Die Rotationsrichtung wird hier und im Folgenden stets insbesondere mit einem Blick, dessen Blickrichtung von einer „A“-Seite in Richtung auf eine „B“-Seite des Antriebs, also vom Scroll in Richtung Antrieb, verläuft, verstanden.

In einerweiteren zweckmäßigen Ausführung weist das Radius-Ausgleichsystem einen, insbesondere in der Antriebswelle starr gehalterten, Begrenzungspin auf. Dieser dient zur Begrenzung einer Ausgleichsbewegung des Exzenters und steht dazu mit diesem in Eingriff. Beispielsweise liegt der Begrenzungspin dabei in ei- nem Langloch des Exzenters und/oder einer Bohrung mit gegenüber dem Begren zungspin entsprechend vergrößertem Durchmesser ein. Eine Verdrehung des Ex zenters ist somit über die Differenz zwischen der Länge bzw. dem Durchmesser dieser „Begrenzungsbohrung“ und dem Durchmesser des Begrenzungspins vor gegeben. Das Wellenzentrum ist dabei zweckmäßigerweise zwischen dem Be- grenzungspin und der Lagerzapfen-Achse sowie der Achse des Wellenpins ange ordnet.

Die Scrollmaschine kommt vorzugsweise als Scrollverdichter zum Einsatz. Die Förderkammern stellen in diesem Fall im bestimmungsgemäßen (Verdichter-) Be- trieb (wie vorstehend bereits angedeutet) Verdichterkammern dar, da deren Volu men im Betrieb sich zunehmend verringert. Gleichermaßen ist mit der hier und im Folgenden beschriebenen Scrollmaschine aber auch - insbesondere bei Umkehr der Orbitationsrichtung - ein Expanderbetrieb möglich, also eine Förderung aus einem Hochdruckbereich in einen Niederdruckbereich. Insbesondere für den Fall, dass die Scrollmaschine elektromotorisch angetrieben ist, ist somit auch ein Gene ratorbetrieb möglich, bei dem der Antrieb der Scrollbewegung durch Expansion ei nes Mediums in den Förderkammern erfolgt.

Bevorzugt orbitiert im bestimmungsgemäßen Betrieb nur einer der beiden Scrolls, insbesondere der zweite Scroll. In diesem Fall ist der andere, konkret erste Scroll vorzugsweise als feststehender Scroll ausgebildet. Zur Vereinfachung wird der zweite Scroll im Folgenden als orbitierender Scroll (auch: „O-ScroN“) bezeichnet Entsprechend wird der erste Scroll zur Vereinfachung auch als fixierter Scroll oder „F-Scroll“ bezeichnet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 in einer Perspektivdarstellung schematisch eine Scrollmaschine,

Fig. 2 in einer Teilschnittdarstellung schematisch einen Längsschnitt der

Scrollmaschine,

Fig. 3 in einer Detailansicht zu Fig. 2 ausschnitthaft schematisch einen Rotor eines Elektromotors sowie einen ersten Scroll eines Verdichtermoduls der Scrollmaschine, und

Fig. 4 in einer Ansicht auf einer Oberseite schematisch einen Teil eines radi alen Ausgleichssystems der Scrollmaschines. Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszei chen versehen.

Fig. 1 zeigt eine Scrollmaschine, welche beispielsweise als Scrollverdichter 2, kon kret als Kältemittelverdichter, in einem nicht näher dargestellten Kältemittelkreis- lauf einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs verbaut ist. Der Scrollverdichter 2 ist elektromotorisch betrieben und weist dazu ein elektrisches (elektromotorisches) Antriebsmodul 4 und ein mit diesem gekoppeltes Verdichtermodul 6 auf. Zwischen dem Antriebsmodul 4 und dem Verdichtermodul 6 ist eine mechanische Schnittstelle 8 vorgesehen, mittels derer das Verdichtermodul 6 antriebstechnisch an das Antriebsmodul 4 angebunden ist. Das Verdichtermodul 6 ist dabei mittels umfangsseitig verteilten, sich in eine Axialrichtung A des Scrollverdichters 2 erstre ckenden Flanschverbindungen 10 mit dem Antriebsmodul 4 verbunden, konkret verschraubt.

Das Antriebmodul 4 weist ein Antriebsgehäuse 12 mit einem Innenraum 12a (s.

Fig. 2) auf, das Verdichtermodul 6 ein Verdichter- oder „Scrollgehäuse 14“ mit ei nem „Scrollraum 14a“. In dem Innenraum 12a ist als Antrieb ein Elektromotor 16 angeordnet. Ein in Fig. 1 unten abgebildeter Gehäuseteilbereich des Antriebsge häuses 12 umschließt einen Elektronikraum 12b (s. Fig. 2), in dem eine den Elekt romotor 16 ansteuernde Motorelektronik (nicht dargestellt) angeordnet ist.

Der Scrollverdichter 2 weist einen (Kältemittel-)Einlass 20 (oder auch: Anschluss) zum Anschluss an den Kältemittelkreislauf und einen (Kältemittel-)Auslass 22 auf. Der Einlass 20 ist in einem dem Elektronikraum 12b zugewandten Bereich des An triebsgehäuses 12 angeformt. Der Auslass 22 ist an einem „Boden 24“ des Scroll- gehäuses 14 angeformt. Im angeschlossenen Zustand bildet der Einlass 20 die Niederdruck- oder Saugseite (Sauggasseite) und der Auslass 22 die Hochdruck- oder Pumpseite (Pumpenseite) des Scrollverdichters 2.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist im Bereich der mechanischen Schnittstelle 8 ein „ab triebsseitiger“ („A^bseitiger in Richtung auf die nachgelagerten, anzutreibenden Elemente angeordneter) Lagerschild 26 angeordnet. Dieser bildet eine Zwischen wand, auch als „Centerplate“ bezeichnet, zwischen dem Antriebsmodul 4 und dem Verdichtermodul 6.

Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich ist, weist das Verdichtermodul 6 des Scrollver dichters 2 einen im Scrollgehäuse 14 angeordneten ersten, feststehenden Scroll (Scrollteil, nachfolgend als fixierter Scroll, kurz „F-Scroll 28“ bezeichnet) und einen zweiten, beweglichen Scroll (Scrollteil, nachfolgend als orbitierender Scroll, kurz „O-Scroll 30“ bezeichnet) auf. Der O-Scroll 30 ist mittels eines Exzenters, im Fol genden als „Swing Link 32“ bezeichnet, über einen Fügestift oder Wellenzapfen (hier: „Wellenpin 34“; s. auch Fig. 3) an eine (Antriebs- oder Motor-) Welle 36 des Elektromotors 16 gekoppelt, welche in den Lagerschild 26 geführt ist. An den Swing Link 32 ist ein Ausgleichsgewicht (hier als „Wuchtgewicht“ 32a bezeichnet) exzentrisch angebunden.

Der Swing Link 32 ist mittels eines einstückig mit sich ausgeformten Lagerzapfens 32b in einem im O-Scroll 30 gehaltenen Wälz- oder Kugellager 38 gelagert. Ein weiteres Wälz- oder Kugellager 40 ist zur Lagerung der Welle 36 im Lagerschild 26 angeordnet. Der O-Scroll 30 ist mittels der Welle 36 und des exzentrisch in der Welle 36 eingebrachten Wellenpins 34 im Betrieb des Scrollverdichters 2 orbitie- rend angetrieben.

Der F-Scroll 28 ist dagegen starr, also gehäusefest im Scrollgehäuse 14 befestigt. Beide Scrolls 28, 30 weisen jeweils zugeordnete Schnecken- oder spiralförmige Spiralwände 28a, 30a (Scrollwände, Scrollspiralen) auf, die von einer jeweiligen Basisplatte 28b, 30b axial vorstehen. Der F-Scroll 28 weist zusätzlich eine um fänglich umlaufende Begrenzungswand 28c auf. Die beiden Scrolls 28 und 30 greifen im montierten Zustand mit ihren Spiralwänden 28a, 30a ineinander. Zwi schen den Scrolls 28, 30, dies bedeutet zwischen deren Spiralwänden 28a, 30a und den Basisplatten 28b, 30b sind dadurch (Förder- oder) Verdichterkammern 42 gebildet, deren Volumen sich bei Betrieb des Elektromotors 16 verändert.

Der Swing Link 32 bildet ein radiales Toleranz- (oder: Radius-) Ausgleichssystem und ist in Fig. 4 näher dargestellt. Die Kernaufgabe des Swing Links 32 besteht darin, eine dichtende radiale Anschmiegung beider Scrolls 28, 30 aneinander auch trotz Fertigungstoleranzen, insbesondere der beiden Spiralwände 28a und 30a, die einer solchen Anschmiegung entgegenwirken, aufrecht zu halten. Diese Funk tion wird nachfolgend anhand von Fig. 4 näher erläutert. Wie vorstehend beschrieben ist der Swing Link 32 mittels des Wellenpins 34 mit der Welle 36 gekoppelt. Dazu weist der Swing Link 32 eine Bohrung 44 auf, die exzentrisch im Lagerzapfen 32b angeordnet ist. Ein Zapfenzentrum 46 des La gerzapfens 32b (d. h. dessen Achse) und ein Pinzentrum 48 des Wellenpins 34 (sowie der Bohrung 44, d. h. deren Achse) fallen somit auseinander. Ein Wellen zentrum 50 der Welle 36 (also deren Achse) ist außerdem sowohl zum Zapfen zentrum 46 und zum Pinzentrum 48 versetzt. Der Abstand zwischen dem Wellenzentrum 50 und dem Zapfenzentrum 46 ist hier größer gewählt als der Abstand zwischen dem Wellenzentrum 50 und dem Pin zentrum 48. Somit spannen die drei Punkte ein Dreieck auf (vgl. Fig. 4 gepunktete Linie). Der Abstand zwischen dem Wellenzentrum 50 und dem Zapfenzentrum 46 beschreibt dabei einen Orbitationsradius Ro, mit dem der O-Scroll 30 im Verdich- terbetrieb orbitiert.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 sind Pinzentrum 48 und Zapfenzentrum 46 außerdem derart angeordnet, dass das Pinzentrum 48 in einer Rotationsrichtung R der Welle 36 (die hier bei Blickrichtung vom Scrollraum 14a in Richtung auf den Elektromotor 16 entgegen dem Uhrzeigersinn verläuft) und vom Wellenzentrum 50 aus gesehen dem Zapfenzentrum 46 nacheilt. Bildlich gesprochen liegt das Pin zentrum 48 in Bezug auf das Wellenzentrum 50 als Ursprung grob auf einer „Halb- Zwei-Uhr-Position“, während das Lagerzentrum 46 etwa auf „Zwölf-Uhr“ liegt. Im Verdichterbetrieb ergibt sich aus dem Gasdruck in den Verdichterkammern 42 eine Tangentialkraft Ft auf die Spiralwände 28a, 30a, die somit auch auf das Zap fenzentrum 46 wirkt. Eine korrespondierende Gegenkraft muss mittels der Welle 36 über den Wellenpin 34 aufgebracht werden und greift somit versetzt zur Tan gentialkraft Ft im Pinzentrum 48 an. Aufgrund des Versatzes zwischen Zapfen- Zentrum 46 und Pinzentrum 48 resultiert aus der Gegenkraft eine zu dieser schräg stehende Resultierende Fr (s. Fig. 4 langgestrichener Kraftvektor). Aufgrund der oben beschriebenen Anordnung von Wellenzentrum 50, Zapfenzentrum 46 und Pinzentrum 48 zueinander ergibt sich hier ein resultierendes Drehmoment Mr, das im Uhrzeigersinn wirkt.

Der Swing Link 32 ist nun mittels eines Begrenzungspins 52 (s. Fig. 3) an der Welle 36 gegen eine Rotation um den Wellenpin 34 gesichert. Der Begrenzungs pin 52 ist drehfest in der Welle 36 gehaltert und greift in eine Begrenzungsbohrung 54 im Swing Link 32 ein. Diese Begrenzungsbohrung 54 weist einen größeren Durchmesser als der Begrenzungspin 52 auf, so dass eine geringfügige Verdre hung des Swing Links 32 um den Wellenpin 34 ermöglicht ist. Dadurch wird bei zunehmender Tangentialkraft Ft aufgrund des resultierenden Drehmoments Mr eine Verdrehung des Swing Links 32 im Uhrzeigersinn, damit eine Vergrößerung des Abstands zwischen dem Wellenzentrum 50 und dem Zapfenzentrum 46 und somit eine Vergrößerung des Orbitationsradius Ro bewirkt, so dass die Anschmie gung zwischen O-Scroll 30 und F-Scroll 28 aufrechterhalten oder verbessert wird. Dadurch, dass der Abstand zwischen Wellenzentrum 50 und Pinzentrum 48 klei ner gewählt ist als der Orbitationsradius Ro (also der Abstand zwischen Wellen zentrum 50 und Lagerzentrum 46) kann der Wellenpin 34, konkret dessen Pin zentrum 48, näher zum Wellenzentrum 50 angeordnet werden. Im Vergleich zu ei ner Anordnung des Wellenpins 34 mit größerem Abstand zum Wellenzentrum 50 als das Lagerzentrum 46 (Standardanordnung) kann somit, insbesondere bei Aus legung auf das jeweils gleiche Lastkollektiv, aber der Durchmesser des Wellenpins 34 vergrößert werden, ohne dass ein aufgrund der Festigkeit der Welle 36 vorge gebener minimaler Randabstand Am unterschritten wird. Dieser Randabstand Am begrenzt bei der Standardanordnung den Durchmesser des Wellenpins 34. Bei der in Fig. 4 dargestellten Anordnung kann der Durchmesser des Wellenpins 34 (insbesondere zumindest) bis an den Randabstand am vergrößert werden, so dass der Wellenpin 34 (aufgrund der entsprechenden Erhöhung dessen Biegewi derstandsmoments) eine signifikante Festigkeitssteigerung erfährt. Dadurch wird eine Biegung des Wellenpins 34 unter Belastung und somit auch eine Verkippung des Swing Links 32 verringert. Deshalb kann wiederum das Kugellager 38 als Standardlager ausgeführt werden, da dieses keine Verkippung mehr kompensie ren braucht.

Außerdem ist in Richtung der Resultierenden Fr die zwischen dem Wellenpin 34 und dem Rand der Welle 36 liegende Materialstärke erhöht, so dass Ermüdungs erscheinungen (bspw. Abrieb) der Welle 36 und/oder des Lagerzapfens 35b) ver ringert oder eine Zeit bis zu deren Auftreten verlängert werden kann. Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausfüh rungsbeispiel beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfin dung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand des Ausführungsbeispiels beschriebenen Ein- zelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.

2 Scrollverdichter

4 Antriebsmodul

6 Verdichtermodul

8 Schnittstelle 10 Flanschverbindung

12 Antriebsgehäuse

12a Innenraum

12b Elektronikraum

14 Scrollgehäuse 14a Scrollraum

16 Elektromotor

20 Einlass

22 Auslass

24 Boden 26 Lagerschild

28 F-Scroll

28a Spiralwand

28b Basisplatte

30 O-Scroll 30a Spiralwand

30b Basisplatte

32 Swing Link

32a Wuchtgewicht

34 Wellenpin 36 Welle

38 Kugellager

40 Kugellager

42 Verdichterkammer

44 Bohrung 46 Zapfenzentrum

48 Pinzentrum

50 Wellenzentrum

52 Begrenzungspin 54 Begrenzungsbohrung

A Axialrichtung

Ft Tangentialkraft Fr Resultierende

Mr resultierendes Drehmoment

R Rotationsrichtung

Ro Orbitationsradius

Am Randabstand

Claims

Ansprüche

1. Scrollmaschine (2), insbesondere für Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage, aufweisend

- einen ersten Scroll (28) mit einer in einer Axialrichtung (A) vorstehenden ersten Spiralwand (28a),

- einen zweiten Scroll (30) mit einer in Axialrichtung (A) vorstehenden zwei ten Spiralwand (30a),

- einen Antrieb (16),

- eine Antriebswelle (36), mittels derer der Antrieb (16) und der zweite Scroll (30) kraftübertragungstechnisch gekoppelt sind, und

- ein Radius-Ausgleichssystem (32), das zwischen die Antriebswelle (36) und den zweiten Scroll (30) geschaltet ist und das einen Exzenter (32) aufweist, der mittels eines exzentrisch zur Antriebswelle (36) angeordne ten Wellenpins (34) mit der Antriebswelle (36) und mittels eines gegen über dem Wellenpin (34) exzentrischen Lagerzapfens (32b) mit dem zwei ten Scroll (30) gekoppelt ist, wobei eine Lagerzapfen-Achse (46) mit größerem Abstand zur Antriebswel- len-Achse (50) angeordnet ist als eine Achse (48) des Wellenpins (34).

2. Scrollmaschine (2) nach Anspruch 1 , wobei für ein vorgegebenes Lastkollektiv ein Durchmesser des Wellenpins (34) gegenüber einer Anordnung, bei der die Achse (48) des Wellenpins (34) mit größerem Abstand zur Antriebswellen-Achse (50) angeordnet ist, vergrö ßert ist.

3. Scrollmaschine (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Wellenpin (34) mit kleinstmöglichem Randabstand (Am) an der An triebswelle (36) angeordnet ist.

4. Scrollmaschine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Lagerzapfen-Achse (46), die Antriebswellen-Achse (50) und die Achse (48) des Wellenpins (34) ein Dreieck aufspannen.

5. Scrollmaschine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Exzenter (32) mit seinem Lagerzapfen (32b) mittels eines Stan dard-Lagers, insbesondere eines Standard-Wälzlagers (38), in dem zweiten Scroll (30) gelagert ist.

6. Scrollmaschine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Achse (48) des Wellenpins (34) in bestimmungsgemäßer Rotati onsrichtung (R) und von der Antriebswellen-Achse (50) aus gesehen der La gerzapfen-Achse (46) nacheilend angeordnet ist.

7. Scrollmaschine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Radius-Ausgleichsystem (32) einen, insbesondere in der Antriebs welle (36) starr gehalterten, Begrenzungspin (52) aufweist, der zur Begren zung einer Ausgleichsbewegung des Exzenters (32) mit diesem in Eingriff steht und wobei die Antriebswellen-Achse (50) zwischen dem Begrenzungs pin (52) und der Lagerzapfen-Achse (46) sowie der Achse (48) des Wellen pins (34) angeordnet ist.