DE2759764C2 - Axialkolbenkompressor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Axialkolbenkompressor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ein Kompressor dieser Bauart ist aus der US-PS 38 61 829 bekannt. Bei diesem bekannten Kompressor ist die Schrägscheibe drehfest mit der Antriebswelle verbunden, und die Übertragung des Drehmomentes von der Antriebswelle auf die Schrägscheibe erfolgt direkt an der Welle. Zum Ausgleich der von den Kolben über die Taumelscheibe auf die Schrägscheibe ausgeübten Axialkräfte ist ein Rcakiionsring vorgesehen, der über Verbindungsglieder mit der Schrägscheibe in Kontakt steht. Trotz, der Anordnung dieses Reaktionsringes ist die Schrägscheibe immer noch relativ hohen Beanspruchungen ausgesetzt, da die Drehmomentübertragung von der Antriebswelle mit radialem Abstand zur Lage der Kolben, d. h. unmittelbar an der Welle, erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Axialkolbenkompressor der angegebenen Art zu schaffen, bei dem die Schrägscheibe in geringerer Weise belastet wird.

Diese Aufgabe ist bei einem Axialkolbenkompressor der im Oberbegriff des Anspruchs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Antriebsplatte zwei sich axial erstreckende Flansche aufweist, daß die Schrägscheibe mit einem im Absland zur Antriebswelle und zu den beiden Flanschen angeordneten Ansatz versehen ist und daß die Verbindungsglieder mit einem Ende an dem Ansatz und mit dem anderen Ende an den Flanschen derart gelagert sind, daß sich gegenüberliegende Seiten eines Verbindungsgliedes mit dem Ansatz und dem entsprechenden Flansch in Kontakt befinden.

Nach der erfindungsgemäßen Lösung erfolgt somit die Übertragung des Drehmoments von der Antriebswelle auf die Schrägscheibe über die vorgesehene Antriebsplatte, die sich axial erstreckenden Flansche, die Verbindungsglieder und den an der Schrägscheibe vorgesehenen Ansatz. Die Kraft- bzw. Momenteneinleitung erfolgt somit mit radialem Abstand zur Antriebswelle auf der Höhe der Kolben. Damit erfolgt die Kraftbzw. Momenteneinleitung genau an der Stelle, an der die von den Kolben ausgeübten Axialkräfte an der Schrägscheibe angreifen, so daß ein entsprechender Kräfteausgleich erreicht wird. Die Schrägscheibe wird daher weniger auf Biegung und Torsion beansprucht.
Dadurch, daß die Verbindungsglieder zwischen der Antriebsplatte und der Schrägscheibe mit einer Seite an den Flanschen und mit der anderen Seite an dem Ansatz anliegen, werden auch auf die Verbindungsglieder selbst keine Biegemomente ausgeübt, wenn eine Kraftübertragung zwischen Antriebsplatte und Schrägscheibe stattfindet.

Die Erfindung wird nunmehr anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Ansicht eines Axialkolbenkompressors teilweise im Schnitt:

Fig. 2 einen Schnitt durch den Kompressor entlang Linie2-2in Fig. 1:

F i g. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 in F i g. 1:
F ■ g. 4 einen Schnitt durch die mit dem Ansatz versehene Schrägscheibe: und

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht der Schrägscheibe, wobei die entsprechende Gelenkkugel in verschiedenen Stellungen vor dem Zusammenbau dargestellt ist.
Die mechanischen Teile des dargestellten Axialkol-

JO benkompressors befinden sich alle innerhalb eines Gehäuses A. das einen im wesentlichen zylindrischen Querschnitt aufweist. Das Gehäuse ist mit kontinuierlichen Seitenwänden und einander gegenüberliegenden offenen Enden versehen. Ferner sind ein Zylinderblock B, eine Taumelscheibe C eine Schrägscheibe D, ein Kompressorkopf E, Kolben mit zugehörigen Pleuelstangen F, eine Steuereinheit G für die Leistung, eine Antriebswelle 18 und eine Ventilplatte J vorgesehen.
Wie am besten aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Zylinderblock B mit einer Vielzahl von im Abstund angeordneten Zylindern 10 versehen. Die Achsen der Zylinder verlaufen parallel zur Achse der Antriebswelle 18. Es versteht sich, daß diese Zylinder auch entlang nicht paralleler Achsen angeordnet sein können. Es sind 5 Zylinder dargestellt: die tatsächliche Anzahl liegt jedoch im Ermessen des Konstrukteurs. Allerdings gibt es offensichtlich eine praktische obere Grenze. Die dargestellte Bauweise erfordert mindestens drei Zylinder, da die Steuerung der Taumelscheibenstellung von

so den Ausgleichskräften abhängt, die sich aus der Geometrie des Schwenkpunktes der Taumelscheibe, bezogen auf die Antriebsachse, ergeben.

Der Zylinderblock B enthält außerdem eine mittig angebrachte Axialbohrung 12 (links in Fig. I gezeigt), die einen Teil des SchmiermiUelverteilungssystenis bildet. Außerdem gibt es eine Gegenbohrung 14. welche ein rückwärtiges Radiallager 16 aufnimmt. Dieses ist als Nadel- bzw. Rollenlager dargestellt. Das Radiallager 16 trägt das rückwärtige Ende der Antriebswelle 18. Bei

Mi dieser Beschreibung ist die Vorderseite des Kompressors der rechte Abschnitt von Fig. 1. während die Rückseite des Kompressors der linke Abschnitt von F i g. 1 ist.

Die Antriebswelle 18 ist ein ihrem vorderen Ende

b5 durch ein vorderes Radiullagcr 20 gelagert. Das Gehäuse A ist mit einer mittleren Axialbohrung 22 verschen, welche das vordere Radiallagcr 20 aufnimmt, sowie mit einer Gegenbohrung 24. Diese bildet einen

Hohlraum 25, in der eine Dichtungsanordnung 26 und ein kleines Schublager 28 untergebracht sind. Das rechte Ende (in Sicht von F i g. 1) des Gehäuses ist durch eine Dichtungsplatte 30 abgeschlossen, die durch mehrere Maschinenschrauben 31 befestigt ist Diese sind in den Ringabschnitt 32 eingeschraubt, welcher den Hohlraum 25 am rechten Ende des Gehäuses umgibt

Die Antriebswelle 18 besitzt einen mittleren AxialKanal 34, welcher mit einer Vielzahl radialer Kanäle 35,36, 37 in Verbindung steht Diese dienen zur Zuführung von Schmieröl zur Schrägscheibe D, zum vorderen Radiallager 20, den Schublagern und anderen kritischen Teilen. Außerdem befindet sich ein geneigter Kanal 38 im rechten Ende des Gehäuses, der einen Schmierölkanal und eine Strömungsmittelverbindung zwischen dem Inneren des Gehäuses und dem Dichtungshohlraum 25 herstellt Der Gehäuseinnenraum 40 ist hermetisch abgedichtet, wenn man von den Abständen zwischen den Kolben und den Zylinderwänden und den Kanälen für die ölströmung durch die Antriebswelle zu den Lagern usw. absieht. Die Dichtungsanordnung 26 am rechten Ende der Antriebswelle ist strömungsmitteldicht; sie ist so gebaut, daß die Dichtwirkung verstärkt wird, wenn der Druck innerhalb des Kurbelgehäuses ansteigt, der auf die Dichtung und den Lagerhohlraum durch den Kanal 38 übermittelt wird. Der Dichtkontakt erfolgt zwischen dem umlaufenden Dichtelement 46 und der Innenfläche der Dichtungsplatte 30.

Die Antriebswelle wird über eine Riemenscheibe 48 angetrieben, die im wesentlichen glockenförmig ausgebildet ist Sie ist mit Flanschen 50 für einen V-Riemen versehen. Die Riemenscheibe ist bei 52 am sich verjüngenden Abschnitt 53 der Antriebswelle 18 verkeilt und wird an ihrem Ende durch eine Maschinenschraube 54 gesichert Der beschriebene Kompressor wird zwar über eine Riemenscheibe angetrieben, da das Hauptanwendungsgebiet des Kompressors in Klimaanlagen für Automobile liegt, die von dem Antriebsriemen für Zusatzaggregate betrieben werden. Es versteht sich jedoch, daß jeder geeignete Antrieb verwendet werden kann.

Die Anordnung F von Kolben und Pleuelstangen enthält Kolben 56, die mit der Taumelscheibe C über Pleuelstangen 60 verbunden sind. Jede Pleuelstange besitzt kugelförmige, vergrößerte Abschnitte 61, 62 an den gegenüberliegenden Enden. Diese können sich in Sockeln befinden, die in den Kolben bzw. in der Taumelscheibe ausgebildet sind. In F i g. 1 ist das jeweils linke Ende 61 der Pleuelstangen an der Unterseite der Kolben befestigt und wird von einem komplementär geformten Sockel 64 aufgenommen, der in einem verdickten Abschnitt 65 in der Mitte des Kolbens 56 ausgebildet ist. Das gegenüberliegende kugelförmige Ende 60 der Pleuelstange wird von einem komplementären Sockel 66 aufgenommen, der in der Taumelscheibe C ausgebildet ist. Durch diese Anordnung ergibt sich eine ganze Anzahl von Freiheitsgraden in allen Richtungen zwischen den entsprechenden Enden der Pleuelstangen, sowohl am Kolben als auch an der Taumelscheibe.

Die Taumelscheibe Cist drehbar auf der Schrägscheibe D gelagert. Diese enthält einen Ringflansch 67, der sich radial von der Antriebswellenachse weg erstreckt, sowie einen axialen Nabenabschnitt 68, der hohl ist und mit einer inneren Kugelfläche 70 ausgebildet ist Hier wird das Hauptlagerteil für die Taumelscheibe und die Schrägscheibe aufgenommen, das hier als Gelenkkugel 72 bezeichnet wird. Die Gelenkkugel 72 besitzt eine Bohrung 69 für die Antriebswelle 18, einander gegenüberliegende Kugelflächen 71 und einander gegenüberliegende Zylinderflächen 73. Hierdurch kann die Gelenkkugel in den Nabenabschnitt 68 eingesetzt werden, wie in F i g. 5 gezeigt

Die Taumelscheibe C läßt sich mittels dreier Lagersätze relativ zur umlaufenden Schrägscheibe D verdrehen: mittels des hinteren Schublagers 74, dem vorderen Schublager 76 und dem Radiallager 78. Die innere Lauffläche des Radiallagers 78 ist auf dem Außendurchmesser 80 des axialen Nabenabschnitts 68 der Schrägscheibe angebracht Auf diese Weise kann die Schrägscheibe, die als Nockenmechanismus wirkt, gegenüber der Taumelscheibe umlaufen. Um die Anordnung unter dynamischen Bedingungen auszugleichen, ist ein Ausgleichsgewichtsring 81 beträchtlicher Masse an der Nase des Nabenabschnitts 68 durch einen Haltering 85 befestigt. Die Drehbewegung der Taumelscheibe C wird durch ein Kugelelement 82 und damit zusammenwirkenden Gleitführungen 83 verhindert. Wenn der Kompressor einen Hub ausführt, gleitet die Verankerungskugel innerhalb einer U-förmigen Bahn 84 vorwärts und rückwärts, die am unteren Abschnitt des Zylinderblocks B in den Schützen 86,87 angeordnet ist

Eine Antriebsplatte H, die an der Antriebswelle befestigt ist und sich mit dieser dreht, ist aus zwei Stanzteilen hergestellt Das erste (bei 90 gezeigt) besitzt von der Oberfläche 91 an der Innenseite des Gehäuses aufgrund eines großen Schublagers 92 einen Abstand. Ein zweites Stanzteil 94, das bezüglich der Antriebswelle geneigt ist (und zwar unter dem maximalen Neigungswinkel bei Maximalhub des Kompressors), ist an der Antriebswelle 18 sowie dort, wo es das erste Stanzstück 90 berührt, beispielsweise durch Schweißen befestigt Die beiden Stanzteile sind oben über zwei im Abstand angeordnete Flansche 96, 98 (vgl. Fig.3) verbunden. Diese tragen Verbindungsglieder 100, 102, welche die Schrägscheibe D mit der Antriebswelle über die Antriebsplatte //verbinden.

Die Verbindungsglieder 100, 102 sind aufgrund ihrer verhältnismäßig geringen Größe als Antriebsübertragungselemente allein nicht geeignet. Wie am besten aus

Fig.3 hervorgeht, sind die Flansche 96, 98 mit dem vorderen Ende der Verbindungsglieder 100, 102 durch einen Zapfen 104 verbunden. Das entgegengesetzte Ende von jedem Verbindungsglied ist mittels eines Zapfens 110 an einem Ansatz 106 befestigt, der von der

Vorderseite der Schrägscheibe D vorsteht (F i g. 4). Da die Verbindungsglieder 100,102 jeweils mit gegenüberliegenden Flächen mit dem Ansatz 106 an der Schrägscheibe und den Flanschen 96, 98 an der Antriebsplatte H in Berührung stehen, wird das Drehmoment von den Flanschen 96,98 zum Ansatz 106 übertragen, ohne daß ein Biegemoment auf die Verbindungsglieder 100,102 ausgeübt wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Axialkolbenkompressor mit einer Schrägscheibe, die von einer Antriebswelle angetrieben wird, mit einer Taumelscheibe, die von der Schrägscheibe auf einem Nutationsweg um die Antriebswellenachse bewegt wird, mit einer Verbindung zwischen der Taumelscheibe und den einzelnen Kolben, welche die Kolben hin- und herbewegt, wobei die Hublänge eine Funktion des Winkels ist, unter dem die Taumelscheibe relativ zur Antriebswelle gehalten wird, mit einer an der Antriebswelle befestigten Antriebsplatte und mit Verbindungsgliedern zwischen der Schrägscheibe und der Antriebsplatte, die an beiden Elementen schwenkbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsplatte (H) zwei sich axial erstreckende Flansche (96,98) aufweist, daß die Schrägscheibe (D) mit einem im Abstand zur Antriebswelle (18) und zu den beiden Flanschen (96,98) angeordneten Ansatz (106) versehen ist und daß die Verbindungsglieder (100, 102) mit einem Ende an dem Ansatz (106) und mit dem anderen Ende an den Flanschen (96, 98) derart gelagert sind, daß sich gegenüberliegende Seiten eines Verbindungsgliedes (100 bzw. 102) mit dem Ansatz (106) und dem entsprechenden Flansch (96 bzw. 98) in Kontakt befinden.