DE102009060906A1

DE102009060906A1 - Synchronization device for driving an air conditioning compressor

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

The compressor (24) has a switchable coupling device for coupling and uncoupling a drive shaft (34) of the compressor to a counter shaft (30). The coupling device is designed as an electrically-switchable gearbox-synchronization device (22) that is electroless during coupling and uncoupling of the drive shaft to the counter shaft. The drive shaft is arranged in the counter shaft in a rotatable manner, and the synchronization device has a belt pulley arranged in the counter shaft in a torque-proof manner and a synchronizing ring (32) that is movable by an operating element i.e. magnetic switch.

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.The invention relates to a motor vehicle air conditioning compressor, a motor vehicle and the use of a use of an electrically switchable transmission synchronization device, each according to the preambles of the independent claims.

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.From the prior art electromagnetic couplings are known for coupling of air conditioning compressors to the engine of a motor vehicle, wherein the torque of the motor is transmitted to a rotor of the clutch via a belt. Such couplings are for example in the DE 91 03 369 U1 , in the DE 44 30 995 A1 and in the DE 10 2004 060 877 A1 disclosed. For example, an armature of the coupling with the aid of electromagnetic force, which is generated for example by a coil, are drawn to the rotor, whereby the armature by the rotational movement of the rotor and the contact force generated between rotor and armature is rotated. The armature is coupled via a hub to a drive shaft of the compressor and transmits the rotational movement of the rotor to the drive of the compressor. The switching of the clutch takes place, for example by means of a corresponding energization of the electromagnetic coil, by movement of the armature to the rotor and away from it. The hub is so resiliently or elastically coupled to the anchor plate, that a movement of the armature away from the rotor to release the clutch.

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.The electromagnetic force is to be dimensioned so that a contact force between the friction surfaces of the rotor and armature is generated, which generates a friction torque corresponding to the torque to be transmitted. In order to transfer sufficiently high torques to the compressor, the components of the coupling must be interpreted mechanically stable. Components of such couplings take up a lot of space, are heavy, expensive and expensive. Furthermore, a constant energization of the electromagnetic coil is required to maintain the contact force of the clutch, resulting in increased energy, in particular fuel consumption.

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.Based on this prior art, the present invention has the object to enable an energy-saving coupling and uncoupling of the drive shaft of an air compressor to a transmission shaft.

Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object is achieved with the features of the independent claims. Further developments of the invention are the subject of the dependent claims.

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.In the motor vehicle air-conditioning compressor according to the invention with a switchable coupling device for coupling and uncoupling a drive shaft of the air conditioning compressor to a transmission shaft, it is provided that the coupling device is designed as an electrically switchable transmission synchronization device which is de-energized when the drive shaft is coupled and uncoupled. Since the drive shaft of the air compressor is de-energized in the coupled and uncoupled state, the energy required for its operation is reduced. The transmission shaft is connected or connectable to an engine of the motor vehicle for receiving a torque.

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.If it is provided that the drive shaft is rotatably arranged in the transmission shaft and the synchronization device comprises a rotatably mounted on the shaft pulley, a rotatably mounted on the drive shaft Mitnehmerrad, and arranged on the transmission shaft between the pulley and Mitnehmerrad synchronizer body, wherein the synchronizer body by means of a electrically switchable actuator on the transmission shaft relative to the Mitnehmerrad out and slidably for coupling the drive shaft to the transmission shaft with the Mitnehmerrad is latched and can be unlocked for decoupling with the Mitnehmerrad, the coupling device is particularly easy to manufacture.

Zweckmässigerweise wird als Betätigungselement ein Magnetschalter oder eine Unterdruckdose eingesetzt.Conveniently, a magnetic switch or a vacuum unit is used as the actuating element.

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.Furthermore, the invention comprises the use of a synchronization device as for manual transmissions of motor vehicles from the DE 10 2005 007 647 A1 is known, the disclosure of which is fully incorporated by reference into the disclosure of the present patent application. In the known synchronization device, a speed equalization between a gear or idler gear under a rotatably mounted on the transmission shaft shift or sliding sleeve is achieved by synchronizing rings whose ratchet teeth allow the sliding of the sliding sleeve on the gear teeth of the idler gear only at synchronism of sliding sleeve and idler gear. As long as the sliding sleeve and the idler gear rotate at different speeds, a friction torque is generated which rotates the synchronizer ring far enough that the ratchet teeth lie in front of the shift claws of the sliding sleeve and thus prevent the sliding sleeve from shifting. To move the sliding sleeve, a shift fork is used, which engages in a groove of the sleeve. The use of the known synchronization device offers the advantage of using an already known, compact component and in order to be able to reduce costs in series production.

Ferner wird die Aufgabe mit einem Kraftfahrzeug mit einem Klimakompressor, wie oben dargestellt gelöst, welches ebenfalls die geschilderten Aspekte und Vorteile aufweist.Furthermore, the object is achieved with a motor vehicle having an air-conditioning compressor, as described above, which likewise has the described aspects and advantages.

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.The object is further achieved by using an electrically switchable transmission synchronization device with a synchronizing body which can be displaced on a shaft, which is characterized in that the transmission synchronization device is provided as a coupling device for coupling and decoupling a drive shaft of a motor vehicle air conditioning compressor to a transmission shaft. This results in the above-mentioned advantages.

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.Further advantages, features and details emerge from the following description in which an exemplary embodiment is described in detail with reference to the drawings. The same, similar or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.

1 schematisch eine Seitenansicht eines Klimakompressors mit einer Synchronisierungseinrichtung im abgekoppelten Zustand; und 1 schematically a side view of an air conditioning compressor with a synchronization device in the disconnected state; and

2 schematisch eine Seitenansicht eines Klimakompressors mit einer Synchronisierungseinrichtung im angekoppelten Zustand 2 schematically a side view of an air conditioning compressor with a synchronization device in the coupled state

3, 4 eine schematische Darstellung einer Mehrfach-Synchronisierungseinrichtung, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist; 3 . 4 a schematic representation of a multiple synchronization device, as known from the prior art;

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. 1 shows a side sectional view of an air conditioning compressor according to the invention 24 with a synchronization device 22 in the deactivated state of the air conditioning compressor. A pulley 28 is on a first wave (gear shaft) 30 arranged, on which also a synchronizer body 32 is arranged. By an external force, for example by a lever or the like (not shown), the synchronizer body 32 on the first wave 30 be moved. The external force is provided by an actuator, such as a magnetic switch or a vacuum box available. On a second shaft (drive shaft) 34 that in the first wave 30 is running, a Mitnehmerrad sit 36 as well as the air conditioning compressor 24 , The Mitnehmerrad 36 is provided with a gearing. The synchronizer body 32 can with the Mitnehmerrad 36 locked by a lock and as well as unlocked.

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.Is, for example, turned on by the driver of the motor vehicle, the air conditioner and from this an activation of the compressor 24 made, by means of a switching operation, an actuation of the actuating element and a displacement of the synchronizer body 32 For example, by a lever or the like. In this case, power is needed only during the switching process, since the synchronizer body 32 latched in the end position. The synchronizer body 32 pushes on the Mitnehmerrad 36 and take it with you; see. 2 , Arrow 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.Will when you turn off the compressor 24 the synchronizer body 32 it is acted on by the Mitnehmerrad with a force in the opposite direction as when activated 36 pulled down and the drive shaft 34 from the gear shaft 30 decoupled.

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.The 3 and 4 illustrate a schematic view of a synchronization device, as shown in the DE 10 2005 007 647 A1 is known and according to the invention can be used for coupling and decoupling the drive shaft of a compressor.

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).The synchronization device has a synchronizer body 120 up, over a gearing 140 rotatably on a transmission shaft, not shown, can be plugged. On the synchronizer body 120 is a sliding sleeve 160 deferred, over a gearing 180 rotatably, but slidably on the synchronizer body 120 is stored. Moving the sliding sleeve 160 takes place via a into a groove 110 the sliding sleeve 160 engaging shift fork (not shown).

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.Between the sliding sleeve 160 and the gear to be switched 120 , the loose gear 121 , a friction ring package is arranged, which consists of an inner and outer synchronizer ring 141 and 161 and a friction ring disposed therebetween 180 consists. The friction ring 180 has radially distributed around the circumference webs 180a on, in a non-rotatable connection of sliding sleeve 160 and loose gear 121 (please refer 2 ) in the corresponding front side in the Loszahnrad 121 introduced openings 201 intervention. The Loszahnrad 121 continues to note the sliding sleeve 160 facing end a shift toothing 222 over, with the help of the internal toothing 181 the sliding sleeve 160 a non-rotatable connection between sliding sleeve 161 or the transmission shaft and the idler gear 121 can be produced.

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.The three rings 141 . 161 and 180 have corresponding conical friction surfaces, on the known manner, a synchronization between the transmission shaft and sliding sleeve 160 and the loose gear 121 can be produced.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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

Claims

Automotive air conditioning compressor ( 24 ) with a switchable coupling device for coupling and uncoupling a drive shaft ( 34 ) of the air conditioning compressor to a transmission shaft ( 30 ), characterized in that the coupling device as an electrically switchable transmission synchronization device ( 26 ) is formed, which is de-energized when coupled and uncoupled drive shaft.

Motor vehicle air-conditioning compressor according to claim 1, characterized in that the drive shaft ( 34 ) in the gear shaft ( 30 ) is rotatably arranged and the synchronization device ( 26 ) one on the shaft ( 30 ) rotatably arranged pulley ( 28 ), one on the drive shaft ( 34 ) rotatably arranged Mitnehmerrad ( 36 ), as well as one on the transmission shaft ( 30 ) between the pulley ( 28 ) and Mitnehmerrad ( 36 ) arranged synchronous body ( 32 ), wherein the synchronous body ( 32 ) by means of an electrically switchable actuating element on the transmission shaft ( 30 ) relative to the Mitnehmerrad ( 36 ) and for coupling the drive shaft ( 34 ) to the gear shaft ( 30 ) with the Mitnehmerrad ( 36 ) can be latched and for decoupling with the Mitnehmerrad ( 36 ) is unlocked.

Motor vehicle air-conditioning compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the actuating element is an electrically switchable magnetic switch.

Motor vehicle air-conditioner compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the actuating element is an electrically switchable vacuum unit.

Motor vehicle with an air conditioning compressor according to one of the preceding claims.

Use of an electrically shiftable transmission synchronization device with a synchronizer body displaceable on a shaft, characterized in that the transmission synchronization device ( 26 ) as a coupling device for coupling and uncoupling a drive shaft ( 34 ) of a motor vehicle air conditioning compressor ( 24 ) to a gear shaft ( 30 ) is provided.

Use of an electrically shiftable transmission synchronization device according to claim 6, characterized in that the transmission synchronization device ( 26 ) with coupled and uncoupled drive shaft ( 34 ) is de-energized.