DE102009060906A1

DE102009060906A1 - Synchronisierungseinrichtung zum Antrieb eines Klimakompressors

Info

Publication number: DE102009060906A1
Application number: DE102009060906A
Authority: DE
Inventors: Mathias 38476 Pioch
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-12-31
Filing date: 2009-12-31
Publication date: 2011-07-07

Abstract

Es wird ein Kraftfahrzeug-Klimakompressor mit einer schaltbaren Kopplungseinrichtung zur Ein- und Abkopplung einer Antriebswelle des Klimakompressors an einen Motor zur Übertragung des Drehmomentes des Motors auf die Antriebswelle vorgestellt. Die Kopplungseinrichtung als elektrisch betriebene Synchronisierungseinrichtung ausgebildet, die mittels eines Betätigungselements schaltbar ist, wobei die Synchronisierungseinrichtung dass sie sowohl im angekoppelten als auch im abgekoppelten Zustand der Antriebswelle durch eine mechanische Fixierung stromlos ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeug-Klimakompressor, ein Kraftfahrzeug sowie die Verwendung einer Verwendung einer elektrisch schaltbaren Getriebe-Synchronisierungseinrichtung, jeweils nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Aus dem Stand der Technik sind zur Ankopplung von Klimakompressoren an den Motor eines Kraftfahrzeuges elektromagnetische Kupplungen bekannt, wobei über einen Riemen das Drehmoment des Motors auf einen Rotor der Kupplung übertragen wird. Derartige Kupplungen sind beispielsweise in der DE 91 03 369 U1 , in der DE 44 30 995 A1 und in der DE 10 2004 060 877 A1 offenbart. Beispielsweise kann ein Anker der Kupplung mit Hilfe elektromagnetischer Kraft, die beispielsweise durch eine Spule erzeugt wird, zum Rotor gezogen werden, wodurch der Anker durch die Drehbewegung des Rotors und der zwischen Rotor und Anker erzeugten Anpresskraft in Drehung versetzt wird. Der Anker ist über eine Nabe mit einer Antriebswelle des Kompressors gekoppelt und überträgt die Drehbewegung des Rotors auf den Antrieb des Kompressors. Das Schalten der Kupplung erfolgt, beispielsweise mit Hilfe einer entsprechenden Bestromung der elektromagnetischen Spule, durch Bewegung des Ankers auf den Rotor zu und von diesem weg. Die Nabe ist dabei derart federnd oder elastisch mit der Ankerplatte gekoppelt, dass eine Bewegung des Ankers vom Rotor weg zum Lösen der Kupplung erfolgt.
Die elektromagnetische Kraft ist dabei so zu bemessen, dass eine Anpresskraft zwischen den Reibflächen von Rotor und Anker erzeugt wird, welche ein dem zu übertragenden Drehmoment entsprechendes Reibmoment erzeugt. Um ausreichend hohe Drehmomente auf den Kompressor übertragen zu können, sind die Bauteile der Kupplung entsprechend mechanisch stabil auszulegen. Bauteile derartiger Kupplungen nehmen viel Raum ein, sind schwer, teuer und aufwändig. Des weiteren ist zur Aufrechterhaltung der Anpresskraft der Kupplung eine ständige Bestromung der elektromagnetischen Spule erforderlich, was einen erhöhten Energie-, insbesondere Kraftstoffverbrauch zur Folge hat.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine energiesparende An- und Abkopplung der Antriebswelle eines Klimakompressors an eine Getriebewelle zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Klimakompressor mit einer schaltbaren Kopplungseinrichtung zur An- und Abkopplung einer Antriebswelle des Klimakompressors an eine Getriebewelle, ist vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung als elektrisch schaltbare Getriebe-Synchronisierungseinrichtung ausgebildet ist, die bei angekoppelter und abgekoppelter Antriebswelle stromlos ist. Da die Antriebswelle des Klimakompressors in angekoppeltem und abgekoppeltem Zustand stromlos ist, reduziert sich der zu seinem Betrieb erforderliche Energieaufwand. Die Getriebewelle ist mit einem Motor des Kraftfahrzeugs zur Aufnahme eines Drehmoments verbunden oder verbindbar.
Wenn vorgesehen ist, dass die Antriebswelle in der Getriebewelle drehbar angeordnet ist und die Synchronisierungseinrichtung eine auf der Welle drehfest angeordnete Riemenscheibe, ein auf der Antriebswelle drehfest angeordnetes Mitnehmerrad, sowie einen auf der Getriebewelle zwischen Riemenscheibe und Mitnehmerrad angeordneten Synchronkörper umfasst, wobei der Synchronkörper mittels eines elektrisch schaltbaren Betätigungselements auf der Getriebewelle relativ zum Mitnehmerrad hin verschiebbar und zur Ankopplung der Antriebswellle an die Getriebewelle mit dem Mitnehmerrad verrastbar ist und zur Abkopplung mit dem Mitnehmerrad entrastbar ist, ist die Kopplungseinrichtung besonders einfach herzustellen.
Zweckmässigerweise wird als Betätigungselement ein Magnetschalter oder eine Unterdruckdose eingesetzt.
Ferner umfasst die Erfindung den Einsatz einer Synchronisierungseinrichtung wie sie für Schaltgetriebe von Kraftfahrzeugen aus der DE 10 2005 007 647 A1 bekannt ist, deren Offenbarungsgehalt in vollem Umfang durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Patentanmeldung gemacht wird. Bei der bekannten Synchronisierungseinrichtung wird eine Drehzahlangleichung zwischen einem Gang- bzw. Loszahnrad unter einer auf der Getriebewelle drehfest angeordneten Schalt- bzw. Schiebemuffe durch Synchronringe erreicht, deren Sperrzähne das Aufschieben der Schiebemuffe auf die Schaltverzahnung des Loszahnrades erst bei Gleichlauf von Schiebemuffe und Loszahnrad zulassen. Solange sich Schiebemuffe und Loszahnrad mit unterschiedlicher Drehzahl drehen, entsteht ein Reibmoment, das den Synchronring soweit verdreht, dass die Sperrzähne vor den Schaltklauen der Schiebmuffe liegen und damit das Verschieben der Verschiebemuffe verhindern. Zum Verschieben der Schiebmuffe wird eine Schaltgabel verwendet, die in eine Nut der Muffe eingreift. Der Einsatz der bekannten Synchronisierungseinrichtung bietet den Vorteil ein bereits bekanntes, kompaktes Bauteil einsetzen und damit in der Serienfertigung Kosten reduzieren zu können.
Ferner wird die Aufgabe mit einem Kraftfahrzeug mit einem Klimakompressor, wie oben dargestellt gelöst, welches ebenfalls die geschilderten Aspekte und Vorteile aufweist.
Die Aufgabe wird ferner durch Verwendung einer elektrisch schaltbaren Getriebe-Synchronisierungseinrichtung mit einem auf einer Welle verschiebbaren Synchronkörper gelöst, die sich dadurch auszeichnet, dass die Getriebe-Synchronisierungseinrichtung als Kopplungseinrichtung zur An- und Abkopplung einer Antriebswelle eines Kraftfahrzeug-Klimakompressors an eine Getriebewelle vorgesehen ist. Es ergeben sich dabei die bereits oben angesprochenen Vorteile.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der im Bezug auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 schematisch eine Seitenansicht eines Klimakompressors mit einer Synchronisierungseinrichtung im abgekoppelten Zustand; und
2 schematisch eine Seitenansicht eines Klimakompressors mit einer Synchronisierungseinrichtung im angekoppelten Zustand
3, 4 eine schematische Darstellung einer Mehrfach-Synchronisierungseinrichtung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist;
1 zeigt eine seitliche Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Klimakompressors 24 mit einer Synchronisierungseinrichtung 22 im deaktivierten Zustand des Klimakompressors. Eine Riemenscheibe 28 ist auf einer ersten Welle (Getriebewelle) 30 angeordnet, auf der auch ein Synchronkörper 32 angeordnet ist. Durch eine äußere Kraft, bspw. durch einen Hebel oder dgl. (nicht dargestellt), kann der Synchronkörper 32 auf der ersten Welle 30 verschoben werden. Die äußere Kraft wird durch ein Betätigungselement, beispielsweise einen Magnetschalter oder eine Unterdruckdose zur Verfügung gestellt. Auf einer zweiten Welle (Antriebswelle) 34, die in der ersten Welle 30 läuft, sitzen ein Mitnehmerrad 36 sowie der Klimakompressor 24. Die Das Mitnehmerrad 36 ist mit einer Schaltverzahnung versehen. Der Synchronkörper 32 kann mit dem Mitnehmerrad 36 über eine Sperrung verrastet und sowie auch entrastet werden.
Wird, beispielsweise vom Fahrer des Kraftfahrzeuges die Klimaanlage eingeschaltet und von dieser eine Aktivierung des Kompressor 24 vorgenommen, erfolgt mittels eines Schaltvorgangs eine Betätigung des Betätigungselements und eine Verschiebung des Synchronkörpers 32 bspw. durch einen Hebel oder dgl. Dabei wird nur während des Schaltvorgangs Strom benötigt, da der Synchronkörper 32 in der Endposition verrastet. Der Synchronkörper 32 schiebt sich auf das Mitnehmerrad 36 und nimmt es mit; vgl. 2, Pfeil 38.
Wird beim Deaktivieren des Kompressors 24 der Synchronkörper 32 mit einer Kraft in der entgegengesetzten Richtung wie beim Aktivieren beaufschlagt, wird er von dem Mitnehmerrad 36 herunter gezogen und die Antriebswelle 34 von der Getriebewelle 30 abgekoppelt.
Die 3 und 4 stellen eine schematische Ansicht einer Synchronisierungseinrichtung dar, wie sie aus der DE 10 2005 007 647 A1 bekannt ist und erfindungsgemäß zur An- und Abkopplung der Antriebswelle eines Kompressors eingesetzt werden kann.
Die Synchronisierungseinrichtung weist dabei einen Synchronkörper 120 auf, der über eine Verzahnung 140 drehfest auf einer nicht dargestellten Getriebewelle aufsteckbar ist. Auf den Synchronkörper 120 ist eine Schiebemuffe 160 aufgeschoben, die über eine Verzahnung 180 drehfest, aber verschiebbar auf dem Synchronkörper 120 gelagert ist. Das Verschieben der Schiebemuffe 160 erfolgt dabei über eine in eine Nut 110 der Schiebemuffe 160 eingreifende Schaltgabel (nicht dargestellt).
Zwischen der Schiebemuffe 160 und dem zu schaltenden Zahnrad 120, dem Loszahnrad 121, ist ein Reibringpaket angeordnet, das aus einem inneren und äußeren Synchronring 141 und 161 sowie einem dazwischen angeordneten Reibring 180 besteht. Der Reibring 180 weist dabei radial um den Umfang verteilte Stege 180a auf, die bei einer drehfesten Verbindung von Schiebemuffe 160 und Loszahnrad 121 (siehe 2) in entsprechenden stirnseitig im Loszahnrad 121 eingebrachten Öffnungen 201 eingreifen. Das Loszahnrad 121 weist weiterhin an seiner der Schiebemuffe 160 zugewandten Stirnseite eine Schaltverzahnung 222 auf, über die mit Hilfe der Innenverzahnung 181 der Schiebemuffe 160 eine drehfeste Verbindung zwischen Schiebemuffe 161 bzw. der Getriebewelle und dem Loszahnrad 121 herstellbar ist.
Die drei Ringe 141, 161 und 180 weisen entsprechende konisch verlaufende Reibflächen auf, über die auf bekannte Art und Weise ein Gleichlauf zwischen Getriebewelle bzw. Schiebemuffe 160 und dem Loszahnrad 121 herstellbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 9103369 U1 [0002]
DE 4430995 A1 [0002]
DE 102004060877 A1 [0002]
DE 102005007647 A1 [0009, 0019]

Claims

Kraftfahrzeug-Klimakompressor (24) mit einer schaltbaren Kopplungseinrichtung zur An- und Abkopplung einer Antriebswelle (34) des Klimakompressors an eine Getriebewelle (30), dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung als elektrisch schaltbare Getriebe-Synchronisierungseinrichtung (26) ausgebildet ist, die bei angekoppelter und abgekoppelter Antriebswelle stromlos ist.
Kraftfahrzeug-Klimakompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (34) in der Getriebewelle (30) drehbar angeordnet ist und die Synchronisierungseinrichtung (26) eine auf der Welle (30) drehfest angeordnete Riemenscheibe (28), ein auf der Antriebswelle (34) drehfest angeordnetes Mitnehmerrad (36), sowie einen auf der Getriebewelle (30) zwischen Riemenscheibe (28) und Mitnehmerrad (36) angeordneten Synchronkörper (32) umfasst, wobei der Synchronkörper (32) mittels eines elektrisch schaltbaren Betätigungselements auf der Getriebewelle (30) relativ zum Mitnehmerrad (36) hin verschiebbar und zur Ankopplung der Antriebswelle (34) an die Getriebewelle (30) mit dem Mitnehmerrad (36) verrastbar ist und zur Abkopplung mit dem Mitnehmerrad (36) entrastbar ist.
Kraftfahrzeug-Klimakompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement ein elektrisch schaltbarer Magnetschalter ist.
Kraftfahrzeug-Klimakompressor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement eine elektrisch schaltbarere Unterdruckdose ist.
Kraftfahrzeug mit einem Klimakompressor nach einem der vorstehenden Ansprüche.
Verwendung einer elektrisch schaltbaren Getriebe-Synchronisierungseinrichtung mit einem auf einer Welle verschiebbaren Synchronkörper, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebe-Synchronisierungseinrichtung (26) als Kopplungseinrichtung zur An- und Abkopplung einer Antriebswelle (34) eines Kraftfahrzeug-Klimakompressors (24) an eine Getriebewelle (30) vorgesehen ist.
Verwendung einer elektrisch schaltbaren Getriebe-Synchronisierungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebe-Synchronisierungseinrichtung (26) bei angekoppelter und abgekoppelter Antriebswelle (34) stromlos ist.