DE102024203564A1 - Scroll compressor for a refrigerant in a vehicle air conditioning system - Google Patents
Scroll compressor for a refrigerant in a vehicle air conditioning systemInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Scrollverdichter (2) für ein Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage, insbesondere für Kohlenstoffdioxid, aufweisend einen ersten Scroll (38) mit einer Basisplatte und mit einer Spiralwand, einen relativ zum ersten Scroll (38) bewegbaren zweiten Scroll (32) mit einer Basisplatte (40) und mit einer Spiralwand, welche in die Spiralwand des ersten Scrolls (38) eingreift und mit dieser Verdichterkammern bildet, einen elektromotorischen Antrieb (4), welcher mittels einer Antriebswelle (22) kraftübertragungstechnisch mit dem zweiten Scroll (32) gekoppelt ist, und ein Lagerschild (8), welches zwischen dem Antrieb (4) und dem zweiten Scroll (32) angeordnet ist und welches zweiteilig aus einem Außenteil (52) und einem von dem Außenteil (52) zumindest bereichsweise radial außenseitig umrandeten Innenteil (54) ausgebildet ist, wobei das Außenteil (52) ein Wellenlager (28) für die Antriebswelle (22) trägt, wobei das Innenteil (54) über einen Antirotationsmechanismus mit dem zweiten Scroll (32) gekoppelt ist, wobei das Innenteil (54) einen emporstehenden Ringkragen (68) mit einer Rändelverzahnung (70) aufweist, und wobei das Innenteil (54) mittels dem rändelverzahnten Ringkragen (68) form- und/oder kraftschlüssig axial in eine Aufnahme (62) des Außenteils (52) eingepresst ist. The invention relates to a scroll compressor (2) for a refrigerant of a vehicle air conditioning system, in particular for carbon dioxide, comprising a first scroll (38) with a base plate and a spiral wall, a second scroll (32) movable relative to the first scroll (38) with a base plate (40) and with a spiral wall which engages in the spiral wall of the first scroll (38) and forms compression chambers therewith, an electric motor drive (4) which is coupled to the second scroll (32) by means of a drive shaft (22) for power transmission, and a bearing plate (8) which is arranged between the drive (4) and the second scroll (32) and which is formed in two parts from an outer part (52) and an inner part (54) which is bordered radially on the outside by the outer part (52) at least in regions, wherein the outer part (52) carries a shaft bearing (28) for the drive shaft (22), wherein the inner part (54) is connected to the second Scroll (32) is coupled, wherein the inner part (54) has an upstanding annular collar (68) with a knurled toothing (70), and wherein the inner part (54) is pressed axially into a receptacle (62) of the outer part (52) in a form-fitting and/or force-fitting manner by means of the knurled annular collar (68).
Description
Die Erfindung betrifft einen Scrollverdichter für ein Kältemittel einer Fahrzeugklimaanlage, insbesondere für Kohlenstoffdioxid. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Lagerschild für einen solchen Scrollverdichter.The invention relates to a scroll compressor for a refrigerant in a vehicle air conditioning system, in particular for carbon dioxide. The invention further relates to a bearing plate for such a scroll compressor.
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 eines (Kältemittel-) Verdichters oder Kompressors verdichtet, wobei das Kältemittel anschließend über einen Wärmetauscher die aufgenommene Wärme wieder abgibt, bevor es über eine Drossel erneut zum Verdampfer geführt wird.Motor vehicles are regularly equipped with air conditioning systems that use a system forming a refrigerant circuit to cool the vehicle interior. Such systems generally have a circuit containing a refrigerant. The refrigerant, for example R-744 (carbon dioxide, CO2) or R-134a (1,1,1,2-tetrafluoroethane), is heated in an evaporator and compressed by a (refrigerant) compressor. The refrigerant then releases the absorbed heat via a heat exchanger before being returned to the evaporator via a throttle.
Als Kältemittelverdichter wird häufig eine sogenannte Scrollmaschine eingesetzt, um das Kältemittel zu verdichten. Der Aufbau und die Funktionsweise einer solchen Scrollmaschine, eingesetzt als Verdichter für das Kältemittel einer Kraftfahrzeugklimaanlage, ist beispielsweise in
Die Scrollteile sind in der Regel als ein feststehender, fixierter Scroll (Fixscroll, Verdrängerscroll) und als ein beweglicher, orbitierender Scroll (Gegenscroll, Rotorscroll) ausgeführt. Die beiden Scrolls sind grundsätzlich gleichartig aufgebaut und weisen jeweils eine Basisplatte (Grundkörper, Scrollscheibe) und eine spiralförmige (schneckenförmige), ausgehend von der Basisplatte sich in Axialrichtung erstreckende Wandung (Spiralwand, Scrollwand) auf. Im zusammengesetzten Zustand liegen die Spiralwände der beiden Scrolls verschachtelt ineinander und bilden zwischen den sich abschnittsweise berührenden Scroll-Wandungen mehrere Verdichter- oder Förderkammern.The scroll components are typically designed as a stationary, fixed scroll (fixed scroll, displacement scroll) and a movable, orbiting scroll (counter scroll, rotor scroll). Both scrolls are fundamentally similar in design and each comprise a base plate (main body, scroll disc) and a spiral-shaped wall (helical wall, scroll wall) extending axially from the base plate. When assembled, the spiral walls of the two scrolls are nested within each other, forming several compression or discharge chambers between the scroll walls, which touch each other in sections.
Zum Antrieb des beweglichen Scrolls ist typischerweise ein elektromotorischer Antrieb vorgesehen, dessen Antriebswelle (A-seitig, d. h. abtriebsseitig) mittels eines exzentrischen Wellenzapfens (auch: „Wellenpin“) mit dem beweglichen Scrollteil antriebstechnisch gekoppelt ist.To drive the movable scroll, an electric motor drive is typically provided, the drive shaft of which (A-side, i.e. output side) is coupled to the movable scroll part by means of an eccentric shaft journal (also: “shaft pin”).
Unter einer orbitierenden Bewegung ist hier und im Folgenden insbesondere eine exzentrische, kreisförmige Bewegungsbahn zu verstehen, bei welcher der bewegliche Scroll selbst nicht um die eigene Achse rotiert. Die beiden Scrolls weisen im Betrieb einen möglichst kleinen axialen Abstand zueinander auf, wo-bei bei jeder orbitierenden Bewegung zwischen den Spiralwänden im Wesentlichen sichelförmige (Verdichter- oder Förder-) Kammern gebildet werden, deren Volumen im Zuge der Bewegung der beiden Scroll zueinander (zumindest bei einem Verdichtungsprozess) 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.An orbiting movement, here and in the following, is understood in particular to mean an eccentric, circular movement path in which the movable scroll itself does not rotate about its own axis. During operation, the two scrolls are axially spaced from one another as closely as possible, whereby each orbiting movement essentially forms crescent-shaped (compression or delivery) chambers between the spiral walls. As the two scrolls move relative to one another (at least during a compression process), their volume migrates from the outside along the spiral walls toward the central axis of the respective scroll, thereby increasingly reducing (and thus compressing the medium conveyed therein).
Die orbitierende Bewegung des beweglichen Scrolls wird hierbei üblicherweise unter Anderem mittels eines Antirotationsmechanismus bewirkt, welcher eine Eigenrotation des Scrolls verhindert. Dieser ist meist zwischen den beweglichen Scroll und ein ortsfestes Element der Scrollmaschine geschaltet. Häufig ist der Antirotationsmechanismus durch eine Anzahl von auf einer Kreisbahn angeordneten kreisförmigen, taschenartigen Öffnungen („Ringe“), meist in dem beweglichen Scroll, und zugeordnete Stifte („Pins“), meist in dem ortsfesten Element angeordnet, gebildet. Die Stifte greifen hierbei in die kreisförmigen Öffnungen des beweglichen Scrolls ein, und bilden hierbei jeweils einen sogenannten Pin-Ring-Kontakt. Im (Verdichter-) Betrieb gleiten die Stifte an den kreisförmigen Öffnungswandungen ab, wodurch eine Eigenrotation verhindert wird. Zur Reibungsminderung und Verbesserung der Lebensdauer sind beispielsweise Laufringe (Gleitringe) in die Öffnungen eingesetzt. Aufgrund dieser Ausgestaltung wird der Antirotationsmechanismus auch als „Pin-Ring-System“ bezeichnet.The orbiting movement of the movable scroll is typically achieved, among other things, by an anti-rotation mechanism, which prevents the scroll from rotating on its own. This mechanism is usually connected between the movable scroll and a stationary element of the scroll machine. The anti-rotation mechanism is often formed by a number of circular, pocket-like openings ("rings") arranged on a circular path, usually in the movable scroll, and associated pins ("pins"), usually arranged in the stationary element. The pins engage in the circular openings of the movable scroll, each forming a so-called pin-ring contact. During (compressor) operation, the pins slide along the circular opening walls, preventing self-rotation. To reduce friction and improve service life, race rings (sliding rings), for example, are inserted into the openings. Due to this design, the anti-rotation mechanism is also referred to as a "pin-ring system."
Die Motorwelle ist in der Regel mittels eines Lagers in einem Lagerschild (auch als „Zentralplatte“ oder „center plate“ bezeichnet) gelagert. Die Stifte des Antirotationsmechanismus sind dabei meist (insbesondere kraftschlüssig) in dem Lagerschild fixiert.The motor shaft is usually mounted in a bearing plate (also called a "center plate") by means of a bearing. The pins of the anti-rotation mechanism are usually fixed (especially force-locked) in the bearing plate.
Kohlenstoffdioxid als Kältemittel erfordert im Vergleich zu chemischen Kältemitteln (z. B. R-134a) höhere Drücke, so dass mit Aluminium als Material für die Scrolls häufig nicht eine hinreichend hohe Festigkeit erreicht werden kann. Ein hiermit zusammenhängendes Problem sind dabei Anschlussbauteile, die vorteil-hafterweise aus Aluminium gefertigt sind und deshalb regelmäßig ein unter-schiedliches thermisches Ausdehnungsverhalten aufweisen.Carbon dioxide as a refrigerant requires higher pressures than chemical refrigerants (e.g., R-134a), so sufficiently high strength cannot often be achieved with aluminum as the material for the scrolls. A related problem is the connecting components, which are preferably made of aluminum and therefore often exhibit different thermal expansion behavior.
Aus der zum Anmeldezeitpunkt noch unveröffentlichten deutschen Anmeldung der Anmelderin vom 16.02.2024 mit dem Aktenzeichen
Das Innenteil ist hierbei vorzugsweise aus einem Material hergestellt, welches einen nahezu gleichen Wärmeausdehungskoeffizienten wie das bewegliche Scrollteil aufweist, so dass der Antirotationsmechanismus im Betrieb stets zuverlässig funktioniert. Beispielsweise ist das Innenteil aus Grauguss hergestellt, wobei das Außenteil beispielsweise aus Aluminium hergestellt ist.The inner part is preferably made of a material that has a virtually identical coefficient of thermal expansion to the movable scroll part, ensuring that the anti-rotation mechanism always functions reliably during operation. For example, the inner part is made of gray cast iron, while the outer part is made of aluminum.
Aufgrund eines vergleichsweise großen Fügedurchmessers und der hiermit verbundenen Wärmeausdehnung lässt sich der Festsitz zwischen dem Innenteil und dem Außenteil über eine gewöhnliche Pressverbindung kaum sicherstellen. Der Festsitz bei niedrigen Temperaturen würde sich aufgrund der Ausdehnungskoeffizienten deutlich verstärken. Um jedoch bei hohen Temperaturen bzw. der Betriebstemperatur eine ausreichende Fixierung zu ermöglichen, muss eine sehr hohe Überpressung bei Raumtemperatur vorgesehen werden. Jedoch ist ein Fügeprozess aufgrund der hohen Überpressung bei Raumtemperatur in der Regel nicht möglich, so dass das Außenteil zusätzlich erwärmt und/oder das Innenteil abgekühlt werden muss. Weiterhin sind geringe Passungs- und Oberflächentoleranzen notwendig, um die Schwankung von Fügekräften zu reduzieren, und um bei niedrigen Temperaturen im elastischen Werkstoffbereich zu bleiben.Due to the comparatively large joining diameter and the associated thermal expansion, it is difficult to ensure a tight fit between the inner and outer parts using a conventional press fit. The tight fit at low temperatures would increase significantly due to the expansion coefficients. However, to ensure sufficient fixation at high temperatures or the operating temperature, a very high degree of over-pressing must be provided at room temperature. However, due to the high degree of over-pressing, a joining process is generally not possible at room temperature, so the outer part must be additionally heated and/or the inner part cooled. Furthermore, tight fit and surface tolerances are necessary to reduce the fluctuation of joining forces and to remain in the elastic material range at low temperatures.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen besonders geeigneten Scrollverdichter, insbesondere für den Einsatz mit Kohlenstoffdioxid als Kältemittel, anzugeben. Insbesondere soll eine betriebssichere Fügeverbindung für ein zweiteiliges Lagerschild eines solchen Scrollverdichters angegeben werden. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein besonders geeignetes Lagerschild für einen solchen Scrollverdichter anzugeben.The invention is based on the object of providing a particularly suitable scroll compressor, especially for use with carbon dioxide as a refrigerant. In particular, a reliable joint for a two-part bearing plate of such a scroll compressor is to be provided. The invention is further based on the object of providing a particularly suitable bearing plate for such a scroll compressor.
Die Aufgabe wird hinsichtlich des Scrollverdichters mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Lagerschilds mit den Merkmalen des Anspruchs 9 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche (Unteransprüche). Die im Hinblick auf den Scrollverdichter angeführten Vorteile und Ausgestaltungen sind sinngemäß auch auf das Lagerschild übertragbar und umgekehrt.The object is achieved according to the invention with regard to the scroll compressor by the features of claim 1 and with regard to the bearing plate by the features of claim 9. Advantageous embodiments and further developments are the subject of the dependent claims (subclaims). The advantages and embodiments cited with regard to the scroll compressor are also transferable mutatis mutandis to the bearing plate, and vice versa.
Der Scrollverdichter weist einen ersten und zweiten Scroll auf, welche in einem angetriebenen Zustand - als im (Verdichter-)Betrieb - relativ zueinander orbitierend bewegbar sind. Beispielsweise ist der erste Scroll als ein feststehender Scroll und der zweite Scroll als ein beweglicher oder orbitierender Scroll ausgeführt. Der erste Scroll und/oder der zweite Scroll ist beispielsweise aus einem Stahl oder Gusseisen gefertigt. Die Ausführung zumindest des zweiten Scrolls, vorzugsweise beider Scrolls, aus Stahl oder Gusseisen ermöglicht eine höhere Festigkeit gegenüber üblicherweise aus Aluminium gefertigten Scrolls und ist somit für die höheren Drücke bei Kohlenstoffdioxid als Kältemittel (insbesondere im Vergleich zu chemischen Kältemitteln) vorteilhaft.The scroll compressor has a first and a second scroll, which, in a driven state—i.e., during (compressor) operation—are orbiting relative to one another. For example, the first scroll is designed as a stationary scroll and the second scroll as a movable or orbiting scroll. The first scroll and/or the second scroll is made, for example, from steel or cast iron. Constructing at least the second scroll, and preferably both scrolls, from steel or cast iron enables greater strength compared to scrolls typically made of aluminum and is thus advantageous for the higher pressures when carbon dioxide is used as a refrigerant (particularly compared to chemical refrigerants).
Die Scrolls oder Scrollteile weisen jeweils eine Basisplatte (Bodenplatte, Scrollplatte) und eine sich hiervon im Wesentlichen entlang einer Axialrichtung senkrecht erstreckende Spiralwand (Scrollspirale) auf, wobei zwischen den ineinandergreifenden Spiralwänden der beiden Scrolls (Scrollteile) die insbesondere sichelförmigen Verdichterkammern gebildet sind. Die vorzugsweise im Wesentlichen symmetrisch ausgebildeten Spiralwände der Scrollteile weisen hierbei beispielsweise jeweils einen Spiralwinkel von mindestens 720° auf.The scrolls or scroll parts each comprise a base plate (bottom plate, scroll plate) and a spiral wall (scroll spiral) extending substantially perpendicularly therefrom along an axial direction. The compression chambers, which are in particular crescent-shaped, are formed between the interlocking spiral walls of the two scrolls (scroll parts). The preferably substantially symmetrical spiral walls of the scroll parts each have a spiral angle of at least 720°, for example.
Der Scrollverdichter weist ferner einen elektrischen oder elektromotorischen Antrieb auf, welcher über eine Antriebswelle (Motorwelle) den zweiten Scroll antreibt. Die Antriebswelle ist hierbei zumindest abschnittsweise in einem Lagerschild zwischen dem Antrieb und den Scrollteilen mittels eines (Haupt-)Lagers rotierbar gelagert. Zur Umsetzung der Rotationsbewegung der Antriebswelle in die orbitierende Bewegung des zweiten Scrolls ist ein Antirotationsmechanismus vorgesehen.The scroll compressor also has an electric or electric motor drive, which drives the second scroll via a drive shaft (motor shaft). The drive shaft is rotatably mounted, at least in sections, in a bearing plate between the drive and the scroll parts by means of a (main) bearing. An anti-rotation mechanism is provided to convert the rotational movement of the drive shaft into the orbiting movement of the second scroll.
Der Antirotationsmechnismus ist vorzugsweise als ein Pin-Ring-System ausgeführt, bei welchem axial emporstehende Stifte (Antirotationspins) des Lagerschilds in kreisförmigen Öffnungen der Basisplatte des zweiten Scrolls eingreifen.The anti-rotation mechanism is preferably designed as a pin-ring system in which axially projecting pins (anti-rotation pins) of the bearing plate engage in circular openings in the base plate of the second scroll.
Das Lagerschild ist zweiteilig aus einem Außenteil und einem von dem Außenteil zumindest bereichsweise radial außenseitig umrandeten Innenteil ausgebildet. Das Außenteil weist hierbei einen Lagersitz für das die Antriebswelle lagernde Lager auf, wobei das Innenteil mit dem Antirotationsmechanismus gekoppelt ist. The bearing shield is constructed in two parts, consisting of an outer part and an inner part, which is at least partially radially enclosed on the outside by the outer part. The outer part has a bearing seat for the bearing supporting the drive shaft, while the inner part is coupled to the anti-rotation mechanism.
Insbesondere weist das Innenteil hierbei die emporstehenden Stiften oder Antirotationspins auf.In particular, the inner part has the raised pins or anti-rotation pins.
Erfindungsgemäß weist das Innenteil einen axial emporstehenden Ringkragen zur Fügung mit dem Außenteil auf. Der Ringkragen ist insbesondere außenseitig mit einer umlaufenden Rändelung oder Rändelverzahnung versehen, wobei das Innenteil mittels des gerändelten oder rändelverzahnten Ringkragens form- und/oder kraftschlüssig axial in eine Aufnahme des Außenteils eingepresst ist. Dadurch ist ein besonders geeigneter Scrollverdichter realisiert.According to the invention, the inner part has an axially upstanding annular collar for joining to the outer part. The annular collar is provided, in particular, on the outside with circumferential knurling or knurled teeth, whereby the inner part is pressed axially into a receptacle of the outer part by means of the knurled or knurled-toothed annular collar in a form-fitting and/or force-fitting manner. This results in a particularly suitable scroll compressor.
Die Konjunktion „und/oder“ ist hier und im Folgenden derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.The conjunction “and/or” is to be understood here and in the following in such a way that the features linked by this conjunction can be formed both together and as alternatives to one another.
Unter einem „Formschluss“ oder einer „formschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass der Zusammenhalt der miteinander verbundenen Teile zumindest in einer Richtung durch ein unmittelbares Ineinandergreifen von Konturen der Teile selbst oder durch ein mittelbares Ineinandergreifen über ein zusätzliches Verbindungsteil erfolgt. Das „Sperren“ einer gegenseitigen Bewegung in dieser Richtung erfolgt also formbedingt.A "positive connection" or a "positive connection" between at least two interconnected parts is understood here and below in particular to mean that the interconnected parts are held together at least in one direction by a direct interlocking of the contours of the parts themselves or by an indirect interlocking via an additional connecting part. The "blocking" of mutual movement in this direction is therefore due to the shape.
Unter einem „Kraftschluss“ oder einer „kraftschlüssigen Verbindung“ zwischen wenigstens zwei miteinander verbundenen Teilen wird hier und im Folgenden insbesondere verstanden, dass die miteinander verbundenen Teile aufgrund einer zwischen ihnen wirkenden Reibkraft gegen ein Abgleiten aneinander gehindert sind. Fehlt eine diese Reibkraft hervorrufende „Verbindungskraft“ (dies bedeutet diejenige Kraft, welche die Teile gegeneinander drückt, beispielsweise eine Schraubenkraft oder die Gewichtskraft selbst), kann die kraftschlüssige Verbindung nicht aufrecht erhalten und somit gelöst werden.A "positive connection" or a "positive connection" between at least two interconnected parts is understood here and below in particular to mean that the interconnected parts are prevented from sliding against each other due to a frictional force acting between them. If a "connecting force" causing this frictional force (this means the force that presses the parts against each other, for example, a screw force or the force of gravity itself) is missing, the positive connection cannot be maintained and can therefore be released.
Die Rändelverzahnung des Ringkragens weist zumindest ein gewisses geometrisches Übermaß gegenüber der Aufnahme auf, wobei eine Anlagefläche der Aufnahme, an welcher die Rändelverzahnung im Fügezustand anliegt, vergleichsweise glatt ausgeführt ist. Dadurch ist eine Rändelpressverbindung zwischen dem Innenteil und dem Außenteil realisiert.The knurled teeth of the annular collar have at least a certain geometric oversize relative to the receptacle, with a contact surface of the receptacle, against which the knurled teeth rest when joined, being comparatively smooth. This creates a knurled press connection between the inner and outer parts.
Die Rändelpressverbindung bietet Vorteile gegenüber einer herkömmlichen Pressverbindung. Zum einen sind vergleichsweise großzügige Passungstoleranzen, beispielsweise im Bereich von Zehntelmillimeter zulässig, so dass im Wesentlichen eine Notwendigkeit von Hunderstelmillimeter wie bei einer herkömmlichen Pressverbindung besteht. Dadurch werden aufgrund der somit reduzierbaren Bauteilgüte die Bauteilkosten zur Herstellung des Scrollverdichters, insbesondere des Lagerschilds gesenkt.The knurled press fit offers advantages over a conventional press fit. Firstly, comparatively generous fit tolerances, for example, in the range of tenths of a millimeter, are permissible, so that essentially only hundredths of a millimeter are required, as with a conventional press fit. This reduces the component quality required to manufacture the scroll compressor, especially the bearing plate.
Durch die Rändelpressverbindung ist es möglich das Außenteil und das Innenteil des Lagerschilds bei Raumtemperatur zu fügen, insbesondere ist hierbei kein zusätzliches Aufheizen oder Abkühlen der Fügepartner notwendig. Der Festsitz des Innenteils im Außenteil kann weiterhin über den kompletten Temperaturbereich des Scrollverdichters sichergestellt werden. Dadurch entstehen geringe Investment- und Montagekosten bei der Herstellung des Scrollverdichters beziehungsweise Lagerschilds.The knurled press fit allows the outer and inner parts of the bearing shield to be joined at room temperature. In particular, no additional heating or cooling of the joining partners is required. The tight fit of the inner part in the outer part can still be ensured across the entire temperature range of the scroll compressor. This results in low investment and assembly costs for the production of the scroll compressor and bearing shield.
Weiterhin nimmt eine Oberflächenqualität oder Oberflächenreinheit der Fügepartner lediglich einen geringen Einfluss auf die Fügekräfte und den Bauteilfestsitz bei einer Rändelpressverbindung. Die Anforderungen auf die Oberflächenrauheit und Oberflächenreinheit der Passungsflächen können daher deutlich reduziert werden, wodurch ebenfalls Bauteilkosten und Logistikkosten reduziert werden.Furthermore, the surface quality or surface cleanliness of the joining partners has only a minor influence on the joining forces and component tightness in a knurled press fit. The requirements for surface roughness and surface cleanliness of the mating surfaces can therefore be significantly reduced, which also reduces component and logistics costs.
Unter „axial“ oder einer „Axialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung parallel (koaxial) zur Drehachse des elektromotorischen Antriebs, also parallel zur Antriebswelle verstanden. Entsprechend wird hier und im Folgenden unter „radial“ oder einer „Radialrichtung“ insbesondere eine senkrecht (quer) zur Drehachse des Antriebs orientierte Richtung entlang eines Radius des Scrollverdichters verstanden. Unter „tangential“ oder einer „Tangentialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung entlang des Umfangs des Scrollverdichters oder des Antriebs (Umfangsrichtung, Azimutalrichtung), also eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung und zur Radialrichtung, verstanden."Axial" or an "axial direction" is understood here and below to mean, in particular, a direction parallel (coaxial) to the axis of rotation of the electric motor drive, i.e., parallel to the drive shaft. Accordingly, "radial" or a "radial direction" is understood here and below to mean, in particular, a direction oriented perpendicular (transverse) to the axis of rotation of the drive along a radius of the scroll compressor. "Tangential" or a "tangential direction" is understood here and below to mean, in particular, a direction along the circumference of the scroll compressor or the drive (circumferential direction, azimuthal direction), i.e., a direction perpendicular to the axial direction and the radial direction.
In einer vorteilhaften Ausführung ist ein geometrische Übermaß der Rändelverzahnung hinsichtlich einem Durchmesser der Aufnahme kleiner oder gleich Zweidrittel einer Teilung der Rändelverzahnung. Das geometrische Übermaß U der Rändelverzahnung ist also durch die Formel
Die Teilung ist hierbei der Abstand zwischen zwei entsprechenden Punkten auf benachbarten Rändelzähnen, gemessen entlang des Umfangs des Ringkragens. Dieser Abstand kann entlang des Kreisbogens (Bogenmaß) oder entlang der Sehne (Sehnenmaß) gemessen werden, abhängig von der spezifischen Anwendung oder Norm.The pitch is the distance between two corresponding points on adjacent knurled teeth, measured along the circumference of the collar. This distance can be measured along the arc (radian) or along the chord (chord), depending on the specific application or standard.
Die Rändelverzahnung ist somit in Radialrichtung um zwei Drittel des Teilungsabstandes größer bemessen als die Aufnahme. Ein zusätzlicher Abtrag am Rändelzahnkopf vereinfacht hierbei beispielsweise die Einstellung und Einhaltung definierter Toleranzen des Kopfkreisdurchmessers, sowie die Rundlaufgüte der gefügten Verbindungen.The knurling teeth are thus dimensioned two-thirds of the pitch larger in the radial direction than the mounting. Additional removal of material at the knurling tooth tip simplifies, for example, the setting and maintenance of defined tolerances for the tip diameter, as well as the concentricity of the joined joints.
Bereits bei einem LF/DF-Verhältnis von 0,2 sind bereits hohe Torsionsübertragungsfähigkeiten zwischen dem Außenteil und dem Innenteil realisierbar. Die Abkürzung LF steht hierbei für die Fügelänge, also für die axiale Eingriffslänge des Innenteils in das Außenteil, wobei DF für den Fügedurchmesser, also für die radiale Eingriffslänge, steht.Even with an LF/DF ratio of 0.2, high torsion transmission capacities between the outer and inner parts are achievable. The abbreviation LF stands for the joining length, i.e., the axial engagement length of the inner part with the outer part, while DF stands for the joining diameter, i.e., the radial engagement length.
In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist das Außenteil aus einem weicheren Material als das Innenteil hergestellt, so dass das Material des Außenteils beim Einpressen des Innenteils plastisch in die Rändelverzahnung fließt und dadurch den Form- und/oder Kraftschluss herstellt. Die Anlagefläche der Aufnahme wird beim Einpressen des Ringkragens somit zumindest teilweise umgeformt. Unter einem „weichen“ oder „weicheren“ Material ist hierbei insbesondere ein Material mit einer geringeren Härte beziehungsweise einen niedrigeren Härtegrad zu verstehen. In einer zweckmäßigen Weiterbildungsform beträgt ein Härteunterschied zwischen dem Material des Innenteils und dem Material des Außenteils mindestens 3,1:1. Mit anderen Worten ist das Innenteil aus einem Material, welches mindestens 3,1-mal härter als das Material des Außenteils ausgeführt ist.In a practical development, the outer part is made of a softer material than the inner part, so that the material of the outer part flows plastically into the knurled teeth when the inner part is pressed in, thereby creating the positive and/or frictional connection. The contact surface of the receptacle is thus at least partially reshaped when the annular collar is pressed in. A "soft" or "softer" material is understood to mean, in particular, a material with a lower hardness or a lower degree of hardness. In a practical development, the hardness difference between the material of the inner part and the material of the outer part is at least 3.1:1. In other words, the inner part is made of a material that is at least 3.1 times harder than the material of the outer part.
In einer geeigneten Ausführung ist das Außenteil aus einem Aluminummaterial und das Innenteil aus einem Material mit dem gleichen oder zumindest einem vergleichbaren Wärmeausdehnungskoeffizienten wie Stahl oder Gusseisen des zweiten Scrolls gefertigt.In a suitable embodiment, the outer part is made of an aluminum material and the inner part is made of a material with the same or at least a comparable thermal expansion coefficient as steel or cast iron of the second scroll.
Außerdem ist das Außenteil aus einem Aluminium und das Innenteil aus einem Material mit dem gleichen oder zumindest einem vergleichbaren Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Stahl oder das Gusseisen des zweiten Scrolls gefertigt. Insbesondere ist das Innenteil aus Stahl oder Gusseisen hergestellt. Dadurch weist das Material des Innenteils auch eine höhere Härte als das Material des Außenteils auf, so dass eine zuverlässige und stabile Rändelpressverbindung gegeben ist.In addition, the outer part is made of aluminum, and the inner part is made of a material with the same or at least a comparable thermal expansion coefficient as the steel or cast iron of the second scroll. In particular, the inner part is made of steel or cast iron. This also makes the material of the inner part harder than the material of the outer part, ensuring a reliable and stable knurled press connection.
In einer denkbaren Ausgestaltung ist die Aufnahme als eine tangential umlaufende Ausklinkung an einem Innenrand des Außenteils ausgeführt. Das Innenteil und das Außenteil weisen jeweils eine zentrale Aussparung zur Hindurchführung der Antriebswelle auf, wobei der Ringkragen die Aussparung des Innenteils einfasst, und wobei die Aufnahme im Bereich des dem Innenteil zugewandten stirnseitigen Randes der Aussparung des Außenteils als ringförmige Ausklinkung umlaufend eingebracht ist. Dadurch ist eine besonders stabile und betriebssichere Rändelpressverbindung zwischen den Teilen des Lagerschilds realisiert.In one conceivable embodiment, the receptacle is designed as a tangentially circumferential notch on an inner edge of the outer part. The inner part and the outer part each have a central recess for the drive shaft to pass through, with the annular collar enclosing the recess of the inner part, and the receptacle being incorporated as an annular notch in the area of the front edge of the recess of the outer part facing the inner part. This creates a particularly stable and reliable knurled press connection between the parts of the bearing plate.
In einer besonders geeigneten Ausbildung ist die Rändelverzahnung achsparallel zur Einpressrichtung, also zur Axialrichtung, ausgeführt. Dies ist hinsichtlich des axialen Fügevorgangs besonders vorteilhaft. Unter einer achsparallelen Rändelverzahnung sind hierbei insbesondere achsparallele Rändel (Rändel mit achsparallelen Riefen) der Form RAA nach DIN 82 zu verstehen.In a particularly suitable design, the knurling teeth are axially parallel to the press-in direction, i.e., the axial direction. This is particularly advantageous for the axial joining process. Axial-parallel knurling refers in particular to axial-parallel knurls (knurls with axial-parallel grooves) of form RAA according to DIN 82.
Zum Fügen wird der gerändelte Ringkragen axial in die Aufnahme eingepresst. Dabei beeinflussen Geometriefaktoren die Art des Fügevorgangs von schneidend bis umformend mit kombinierten Zwischenstufen, wobei die Fügeart wiederum Einfluss auf das Übertragungsverhalten der Verbindung hat. Zu den Geometriefaktoren gehört unter anderem auch ein Fasenwinkel einer Fädelfase am Beginn der Rändelung. Die Fädelfase dient insbesondere dazu, das Einpressen der Rändelung zu erleichtern. Kleine Fasenwinkel an der Rändelung bewirken einen (um)formenden Prozess beim Einpressen, wobei größere Fasenwinkel einen schneidenden Prozess bewirken. Vorzugsweise wird das Material des Außenteils umgeformt, so dass es in die Rändelverzahnung plastisch fließt. Daher weist die Rändelverzahnung in einer geeigneten Ausführung eine Fädelfase mit einem Fasenwinkel zwischen 5° bis 10° auf.For joining, the knurled annular collar is pressed axially into the holder. Geometric factors influence the type of joining process, from cutting to forming with combined intermediate steps, whereby the joining type in turn influences the transmission behavior of the connection. The geometric factors include, among other things, the chamfer angle of a threading chamfer at the beginning of the knurl. The threading chamfer serves in particular to facilitate the pressing in of the knurl. Small chamfer angles on the knurl cause a (forming) process during pressing in, with larger chamfer angles causing a cutting process. Preferably, the material of the outer part is formed so that it flows plastically into the knurl serration. Therefore, a suitable design of the knurl has a threading chamfer with a chamfer angle between 5° and 10°.
Das erfindungsgemäße Lagerschild ist für einen vorstehend beschriebenen Scrollverdichter vorgesehen sowie dafür geeignet und eingerichtet. Das mehrteilige, insbesondere zweiteilige, Lagerschild weist ein Außenteil und ein von dem Außenteil zumindest bereichsweise radial außenseitig umrandetes Innenteil auf. Das Außenteil ist mit einem einen Lagersitz für das Wellenlager zur Lagerung der Antriebswelle ausgestattet, wobei das Innenteil eine Anzahl von axial emporstehenden Stiften als Teil des Antirotationsmechanismus mit dem zweiten Scroll aufweist.The bearing plate according to the invention is intended for, and is suitable and configured for, a scroll compressor described above. The multi-part, in particular two-part, bearing plate comprises an outer part and an inner part, which is bordered radially on the outside at least in some areas by the outer part. The outer part is equipped with a bearing seat for the shaft bearing for supporting the drive shaft, and the inner part has a number of axially projecting pins as part of the anti-rotation mechanism with the second scroll.
Das Innenteil weist einen emporstehenden Ringkragen mit einer Rändelverzahnung auf, wobei das Innenteil mittels dem rändelverzahnten Ringkragen form- und/oder kraftschlüssig axial in eine Aufnahme des Außenteils eingepresst oder einpressbar ist. Dadurch ist ein besonders geeignetes Lagerschild realisiert.The inner part has a raised annular collar with knurled teeth. The inner part is pressed or can be pressed axially into a receptacle of the outer part by means of the knurled annular collar, either positively and/or non-positively. This creates a particularly suitable bearing shield.
Der Ringkragen ist beispielsweise mit einer Rändelverzahnung mit 253 Zähnen, einer Teilung von 1 mm, und einer Fädelfase mit einem Fasenwinkel zwischen 5° und 8° ausgeführt. Alternativ ist der Ringkragen beispielsweise mit einer Rändelverzahnung mit 157 Zähnen, einer Teilung von 1,6 mm, und einer Fädelfase mit einem Fasenwinkel zwischen 5° und 8° ausgeführt.The ring collar, for example, is designed with a knurled toothing with 253 teeth, a pitch of 1 mm, and a threading chamfer with a chamfer angle between 5° and 8°. Alternatively, the Ring collars, for example, are designed with a knurled toothing with 157 teeth, a pitch of 1.6 mm, and a threading chamfer with a chamfer angle between 5° and 8°.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
-
1 in perspektivischer Seitenansicht einen Scrollverdichter, -
2 in perspektivischer Darstellung ausschnittsweise ein Antrieb des Scrollverdichters, -
3 in perspektivischer Darstellung ausschnittsweise einen Verdichterkopf des Scrollverdichters, -
4 in perspektivischer Darstellung ein Lagerschild des Scrollverdichters, -
5 in perspektivischer Darstellung ein Innenteil des Lagerschilds mit Blick auf eine Verdichterkopfseite, -
6 in perspektivischer Darstellung das Innenteil mit Blick auf eine Antriebsseite, -
7 in perspektivischer Darstellung ein Außenteil des Lagerschilds, -
8 in perspektivischer Schnittansicht das Lagerschild, -
9 in perspektivischer Schnittansicht ausschnittsweise einen Fügebereich des Lagerschilds, und -
10 in Draufsicht ausschnittsweise den Fügebereich.
-
1 in perspective side view a scroll compressor, -
2 in perspective view, a section of a drive of the scroll compressor, -
3 in perspective view, a section of a compressor head of the scroll compressor, -
4 in perspective view a bearing plate of the scroll compressor, -
5 in perspective view an inner part of the bearing plate with a view of a compressor head side, -
6 in perspective view of the inner part with a view of a drive side, -
7 in perspective view an outer part of the bearing shield, -
8 in perspective sectional view of the bearing plate, -
9 in perspective sectional view, a section of a joining area of the bearing shield, and -
10 A section of the joining area in top view.
Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are always provided with the same reference symbols in all figures.
Der in
Der insbesondere elektrische oder elektromotorische Scrollverdichter 2 weist einen elektrischen (elektromotorischen) Antrieb 4 sowie ein mit diesem gekoppelten Verdichterkopf 6 auf. Der Scrollverdichter 2 ist nachfolgend auch verkürzt als Verdichter 2 bezeichnet.The scroll compressor 2, in particular an electric or electromotive one, has an electric (electromotive) drive 4 and a compressor head 6 coupled thereto. The scroll compressor 2 is also referred to below as compressor 2 for short.
Der Antrieb 4 einerseits und der Verdichterkopf 6 andererseits sind beispielsweise modular aufgebaut, sodass beispielsweise ein Antrieb 4 an unterschiedliche Verdichterköpfe 6 koppelbar ist. Ein zwischen den Modulen 4 und 6 gebildeter Übergangsbereich weist eine mechanische Schnittstelle in Form eines Lagerschilds 8 auf. Das Lagerschild 8 ist nachfolgend auch als Zentralplatte (Center Plate) des Scrollverdichters 2 bezeichnet. Der Verdichterkopf 6 ist antriebstechnisch über das Lagerschild 8 an den Antrieb 4 angebunden. Wie beispielsweise in der Darstellung der
Der Antrieb 4 weist ein topfartiges Antriebsgehäuse mit zwei Gehäuseteilbereichen 10a und 10b, welche durch eine nicht näher gezeigte monolithisch integrierte Gehäusezwischenwand (Schottwand) innerhalb des Antriebsgehäuses voneinander fluiddicht getrennt sind. Das Antriebsgehäuse ist vorzugsweise als ein Druckgussteil aus einem Aluminium-Material hergestellt.The drive 4 has a pot-shaped drive housing with two housing sections 10a and 10b, which are separated from each other in a fluid-tight manner by a monolithically integrated housing partition (bulkhead) within the drive housing (not shown in detail). The drive housing is preferably manufactured as a die-cast part from an aluminum material.
Der verdichterkopfseitige Gehäuseteilbereich ist als ein Motorgehäuse 10a zur Aufnahme eines Elektromotors 12 (
Das Elektronikgehäuse 10b ist mit einem Gehäusedeckel (Elektronikdeckel) 14 zu einer dem Verdichterkopf 6 abgewandten Stirnseite des Antriebs 4 hin verschlossen. Die Leistungselektronik wird bei einem geöffneten Gehäusedeckel 14 in einem durch das Elektronikgehäuse 10b gebildeten Elektronikfach montiert, und ist weiterhin bei einem abgenommenen Gehäusedeckel 14 zu Wartungs- oder Reparaturzwecken problemlos zugänglich.The electronics housing 10b is closed with a housing cover (electronics cover) 14 toward a front side of the drive 4 facing away from the compressor head 6. When the housing cover 14 is open, the power electronics is mounted in an electronics compartment formed by the electronics housing 10b and is still easily accessible for maintenance or repair purposes when the housing cover 14 is removed.
Das Antriebsgehäuse weist etwa auf Höhe des Elektromotors 12 einen (Sauggas)Einlass 16 oder Saugport (Zulauf) zum Anschluss an den Kältemittelkreislauf der Klimaanlage auf. Über den Einlass 16 strömt das Kältemittel (Sauggas), insbesondere CO2, in das Antriebsgehäuse, insbesondere in das Motorgehäuse 10a, ein. Von dem Motorgehäuse 10a aus fließt das Fluid durch das Lagerschild 8 zu dem Verdichterkopf 6. Das Kältemittel wird anschließend mittels des Verdichterkopfs 6 verdichtet beziehungsweise komprimiert, und tritt an einem bodenseitigen (Kältemittel-)Auslass 18 (Ablauf) des Verdichterkopfs 6 in den Kältemittelkreislauf der Klimaanlage aus.The drive housing has a (suction gas) inlet 16 or suction port (inlet) for connection to the refrigerant circuit of the air conditioning system, approximately at the level of the electric motor 12. The refrigerant (suction gas), in particular CO2 , flows into the drive housing, in particular into the motor housing 10a, via the inlet 16. From the motor housing 10a, the fluid flows through the bearing plate 8 to the compressor head 6. The refrigerant is then compressed by the compressor head 6 and exits the refrigerant circuit of the air conditioning system at a bottom-side (refrigerant) outlet 18 (outlet) of the compressor head 6.
Der Auslass 18 ist an dem Boden eines topfförmigen Verdichtergehäuses 20 des Verdichterkopfs 6 angeformt. Im angeschlossenen Zustand bildet der Einlass 16 hierbei die Niederdruck- beziehungsweise Saugseite und der Auslass 18 die Hochdruck- beziehungsweise Pumpseite des Scrollverdichters 2.The outlet 18 is formed on the bottom of a pot-shaped compressor housing 20 of the compressor head 6. When connected, the inlet 16 forms the low-pressure or suction side, and the outlet 18 forms the high-pressure or pump side, of the scroll compressor 2.
Unter „axial“ oder einer „Axialrichtung A“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung parallel (koaxial) zur Drehachse des Elektromotors 12, also entlang der Längsrichtung des Scrollverdichters 2, verstanden. Entsprechend wird hier und im Folgenden unter „radial“ oder einer „Radialrichtung“ insbesondere eine senkrecht (quer) zur Drehachse des Elektromotors 12 orientierte Richtung entlang eines Radius des Elektromotors 12 verstanden. Unter „tangential“ oder einer „Tangentialrichtung“ wird hier und im Folgenden insbesondere eine Richtung entlang des Umfangs des Elektromotors 12 (Umfangsrichtung, Azimutalrichtung), also eine Richtung senkrecht zur Axialrichtung und zur Radialrichtung, verstanden. "Axial" or an "axial direction A" is understood here and below to mean, in particular, a direction parallel (coaxial) to the axis of rotation of the electric motor 12, i.e., along the longitudinal direction of the scroll compressor 2. Accordingly, "radial" or a "radial direction" is understood here and below to mean, in particular, a direction oriented perpendicular (transversely) to the axis of rotation of the electric motor 12 along a radius of the electric motor 12. "Tangential" or a "tangential direction" is understood here and below to mean, in particular, a direction along the circumference of the electric motor 12 (circumferential direction, azimuthal direction), i.e., a direction perpendicular to the axial direction and the radial direction.
Die
Wie in Verbindung mit
Der Scrollverdichter 2 beziehungsweise der Verdichterkopf 6 weist zudem einen starren, also gehäusefest im Verdichtergehäuse 20 befestigten, feststehenden Scroll (Scrollteil) 38 auf. Die beiden Scrolls (Scrollteile) 32, 38 greifen mit nicht näher gezeigten schnecken- oder spiralförmigen Spiralwänden (Scrollwänden, Scrollspiralen) ineinander, die von einer jeweiligen Basisplatte 40 axial emporragen, wobei in den Figuren lediglich die Basisplatte 40 des Scrolls 32 gezeigt ist. Der Scroll 38 weist weiterhin eine den Außenumfang bildende, umlaufende Begrenzungswand 42 auf. Die Scrolls 32, 38 sind beispielsweise aus einem Stahl oder Gusseisen hergestellt.The scroll compressor 2 or the compressor head 6 also has a rigid, fixed scroll (scroll part) 38, which is fixed to the housing in the compressor housing 20. The two scrolls (scroll parts) 32, 38 mesh with each other via helical or spiral-shaped spiral walls (scroll walls, scroll spirals) not shown in detail, which protrude axially from a respective base plate 40, whereby only the base plate 40 of the scroll 32 is shown in the figures. The scroll 38 also has a circumferential boundary wall 42 forming the outer circumference. The scrolls 32, 38 are made, for example, of steel or cast iron.
Im Montagezustand ist ein Lager 44 auf einen Abschnitt des Ausgleichsgewichts aufgesetzt. Das in der
Um den Lagersitz 46 herum sind sechs sickenartige, kreisrunde Vertiefungen 48 der Basisplatte 40 angeordnet, in welche im Montagezustand jeweils ein (Antirotations-Pin-)Fortsatz des Lagerschilds 8 eingreift. Die Fortsätze und Vertiefungen 48 wirken hierbei im Verdichterbetrieb als Pin-Ring-Kontakte zusammen. Zur Reibungsminderung ist jeweils ein Gleitring 50 in den Vertiefungen 48 eingesetzt. Im Verdichterbetrieb rollen die kreisförmigen Vertiefungswandungen mit den Gleitringen 50 an den Fortsätzen ab, wodurch die Rotationsbewegung der Antriebswelle 22 in eine exzentrische, orbitierende Scrollbewegung des beweglichen Scrolls 32 gegenüber dem feststehenden Scroll 38 umgesetzt wird.Arranged around the bearing seat 46 are six bead-like, circular recesses 48 of the base plate 40, into which, in the assembled state, an (anti-rotation pin) extension of the bearing plate 8 engages. The extensions and recesses 48 interact as pin-ring contacts during compressor operation. To reduce friction, a sliding ring 50 is inserted into each of the recesses 48. During compressor operation, the circular recess walls with the sliding rings 50 roll against the extensions, thereby converting the rotational movement of the drive shaft 22 into an eccentric, orbiting scrolling movement of the movable scroll 32 relative to the stationary scroll 38.
Das Lagerschild 8 mit den nicht näher gezeigten Fortsätzen und die Basisplatte 40 mit den Vertiefungen 48 bilden zusammen einen Antirotationmechanismus des Scrollverdichters 2, welche vorzugsweise auch die Wellenzapfen 34, 36, das Ausgleichsgewicht sowie das Lager 44 umfasst.The bearing plate 8 with the extensions not shown in detail and the base plate 40 with the recesses 48 together form an anti-rotation mechanism of the scroll compressor 2, which preferably also includes the shaft journals 34, 36, the counterweight and the bearing 44.
Nachfolgend ist anhand der
Das in der
Radial innenseitig weist die Aufnahme 58 einen axialen Versatz auf. Der Versatz ist als eine umlaufende, ringförmige, Ausklinkung in die Innenwand des Außenteils 52 eingebracht. Die Ausklinkung bildet hierbei eine Aufnahme 62.On the radially inner side, the receptacle 58 has an axial offset. The offset is introduced as a circumferential, annular notch in the inner wall of the outer part 52. The notch forms a receptacle 62.
Das Außenteil 52 ist beispielsweise aus Aluminium beziehungsweise einem Aluminiummaterial hergestellt, wobei eine Außenwand 64 des Außenteils 52 beispielsweise zumindest abschnittsweise einen Gehäuseabschnitt des Scrollverdichters 2 ausbildet. Das Außenteil 52 ist im Montagezustand feststehend mit dem Motorgehäuse 10a einerseits und mit dem Verdichtergehäuse 20 andererseits gefügt.The outer part 52 is made, for example, of aluminum or an aluminum material, wherein an outer wall 64 of the outer part 52, for example, forms at least a portion of a housing section of the scroll compressor 2. In the assembled state, the outer part 52 is fixedly joined to the motor housing 10a on the one hand and to the compressor housing 20 on the other.
Das Innenteil 54 ist im Montagezustand eine feststehend im Außenteil 52 montierte Gehäusewand, welche zwischen dem Lagersitz 30 und der Basisplatte 40 angeordnet ist. Das ringförmige Innenteil 54 weist beispielsweise sieben radial emporstehende Schraublaschen 65 auf, welche tangential formschlüssig in die zahnkranzartige Aufnahme 58 des Außenteils 52 eingreifen, und welche axial fluchtend zu den Bohrungen 60 angeordnet sind. Die Schraublaschen 65 und die Bohrungen 60 sind im Montage- oder Fügezustand jeweils von einer Befestigungsschraube durchgriffen.In the assembled state, the inner part 54 is a housing wall fixedly mounted in the outer part 52, which is arranged between the bearing seat 30 and the base plate 40. The annular inner part 54 has, for example, seven radially projecting screw tabs 65, which engage tangentially in the gear-ring-like receptacle 58 of the outer part 52 and are arranged axially aligned with the bores 60. In the assembled or joined state, the screw tabs 65 and the bores 60 are each penetrated by a fastening screw.
Das Innenteil 54 ist vorzugsweise als ein einteiliges, also einstückiges oder monolithisches, Bauteil ausgeführt. Die zentrale Ringöffnung des Innenteils 54 weist hierbei sechs radial nach innen ragende und tangential gleichmäßig verteilt angeordnete Haltelaschen 66 auf, wobei jede Haltelasche 66 eine nicht näher mit Bezugszeichen versehene axiale Durchführöffnung aufweist, in welche die axial emporstehenden Fortsätze (Pins, Stifte) für den Pin-Ring-Antirotationsmechanismus einpressbar oder eingepresst sind. Die Fortsätze können hierbei beispielsweise auch durch Kaltumformen, insbesondere durch Tiefziehen, an die Haltelaschen 66 einstückig angeformt werden.The inner part 54 is preferably designed as a one-piece, i.e., single-piece or monolithic, component. The central ring opening of the inner part 54 has six radially inwardly projecting and tangentially evenly distributed retaining tabs 66, each retaining tab 66 having an axial through-opening (not further identified by reference numerals) into which the axially projecting extensions (pins) for the pin-ring anti-rotation mechanism can be pressed or are pressed. The extensions can also be integrally formed onto the retaining tabs 66, for example, by cold forming, in particular by deep drawing.
Im Montagezustand liegen die Stirnseiten des Innenteils 54 und der Basisplatte 40 vorzugsweise im Wesentlichen unmittelbar oder direkt aneinander an. Mit anderen Worten ist vorzugsweise keine zusätzliche Verschleißplatte zwischen dem Innenteil 54 und der Basisplatte 40 vorgesehen. Das Innenteil 54 wirkt hierbei vorzugsweise als Gleitelement für die Basisplatte 40.In the assembled state, the end faces of the inner part 54 and the base plate 40 preferably lie substantially directly against one another. In other words, preferably no additional wear plate is provided between the inner part 54 and the base plate 40. The inner part 54 preferably acts as a sliding element for the base plate 40.
Vorzugsweise ist das Innenteil 54 aus dem gleichen Material wie der Scroll 32 hergestellt. Das Innenteil 54 ist beispielsweise aus Gusseisen oder Stahl, insbesondere aus einem kaltgewalzten Stahlblech, hergestellt.Preferably, the inner part 54 is made of the same material as the scroll 32. The inner part 54 is made, for example, of cast iron or steel, in particular of a cold-rolled steel sheet.
Das Innenteil 54 weist an einer der Basisplatte 40 abgewandten Rückseite einen axial emporstehenden Ringkragen 68 auf, welcher die zentrale Ringöffnung des Innenteils 54 einfasst. Der Ringkragen 68 ist radial außenseitig mit einer umlaufenden Rändelung oder Rändelverzahnung 70 versehen. Die Rändelverzahnung 70 ist als eine zur Axialrichtung A achsparallele Rändelung der Form RAA nach DIN 82 ausgeführt, so dass die Riefen der Rändelung parallel zur Axialrichtung verlaufen.The inner part 54 has an axially upstanding annular collar 68 on a rear side facing away from the base plate 40, which encloses the central annular opening of the inner part 54. The annular collar 68 is provided radially on the outside with a circumferential knurling or knurling toothing 70. The knurling toothing 70 is designed as a knurling of form RAA according to DIN 82, axially parallel to the axial direction A, so that the grooves of the knurling run parallel to the axial direction.
Wie insbesondere in den
Die Rändelverzahnung 70 weist eine nicht näher bezeichnete Teilung auf, wobei der rändelverzahnte Ringkragen 68 gegenüber dem Innendurchmesser der Aufnahme 62 ein geometrisches Übermaß aufweist, welches kleiner oder gleich Zweidrittel der Teilung ist.The knurled toothing 70 has a pitch not specified in more detail, wherein the knurled annular collar 68 has a geometric oversize compared to the inner diameter of the receptacle 62, which is less than or equal to two-thirds of the pitch.
Ein Härteunterschied zwischen dem Material des Innenteils 54 und dem Material des Außenteils 52 beträgt mindestens 3,1:1. Weiterhin weist der Randkragen eine nicht näher mit Bezugszeichen versehene Fädelfase mit einem Fasenwinkel zwischen 5° bis 10°, insbesondere zwischen 5° und 8° auf.The hardness difference between the material of the inner part 54 and the material of the outer part 52 is at least 3.1:1. Furthermore, the edge collar has a threading chamfer, not further identified by reference numerals, with a chamfer angle between 5° and 10°, in particular between 5° and 8°.
Beim axialen Einpressen des Innenteils 54 in das Außenteil 52 beziehungsweise des gerändelten Ringkragens 68 in die Aufnahme 62 wird durch den Härteunterschied der Materialien und den kleinen Fasenwinkel zumindest teilweise eine Umformung der Aufnahme 62 bewirkt, welche plastisch in die Rändelverzahnung 70 fließt und somit den Form- und/oder Kraftschluss insbesondere in tangentialer und radialer Richtung realisiert (
Der Ringkragen ist beispielsweise mit einer Rändelverzahnung mit 253 Zähnen, einer Teilung von 1 mm, und einer Fädelfase mit einem Fasenwinkel zwischen 5° und 8° ausgeführt. Alternativ ist der Ringkragen beispielsweise mit einer Rändelverzahnung mit 157 Zähnen, einer Teilung von 1,6 mm, und einer Fädelfase mit einem Fasenwinkel zwischen 5° und 8° ausgeführt.The ring collar, for example, is designed with a knurled toothing with 253 teeth, a pitch of 1 mm, and a threading bevel with a bevel angle between 5° and 8°. Alternatively, the ring collar is designed with a knurled toothing with 157 teeth, a pitch of 1.6 mm, and a threading bevel with a bevel angle between 5° and 8°.
Die beanspruchte Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus im Rahmen der offenbarten Ansprüche abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsbeispielen beschriebenen Einzelmerkmale im Rahmen der offenbarten Ansprüche auch auf andere Weise kombinierbar, ohne den Gegenstand der beanspruchten Erfindung zu verlassen.The claimed invention is not limited to the embodiments described above. Rather, other variants of the invention can also be derived therefrom by a person skilled in the art within the scope of the disclosed claims, without departing from the subject matter of the claimed invention. In particular, all individual features described in connection with the various embodiments are also applicable to other way without departing from the subject matter of the claimed invention.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 22
- ScrollverdichterScroll compressor
- 44
- Antriebdrive
- 66
- VerdichterkopfCompressor head
- 88
- Lagerschildbearing plate
- 10a10a
- Gehäuseteilbereich, MotorgehäuseHousing part area, engine housing
- 10b10b
- GehäuseteilbereichHousing part area
- 1212
- Elektromotorelectric motor
- 1414
- GehäusedeckelHousing cover
- 1616
- Einlassinlet
- 1818
- AuslassOutlet
- 2020
- VerdichtergehäuseCompressor housing
- 2222
- Antriebswelledrive shaft
- 2424
- Rotorrotor
- 2626
- Statorstator
- 2828
- WellenlagerShaft bearings
- 3030
- Lagersitzwarehouse location
- 3232
- ScrollScroll
- 3434
- Wellenzapfen, Exzenter-PinShaft journal, eccentric pin
- 3636
- Wellenzapfen, Limiter-PinShaft journal, limiter pin
- 3838
- ScrollScroll
- 4040
- BasisplatteBase plate
- 4242
- Begrenzungswandboundary wall
- 4444
- Lagerwarehouse
- 4646
- Lagersitzwarehouse location
- 4848
- VertiefungDeepening
- 5050
- Gleitringsliding ring
- 5252
- Zentralplatte, AußenteilCentral plate, outer part
- 5454
- Zentralplatte, InnenteilCentral plate, inner part
- 5656
- Aussparungrecess
- 5858
- AufnahmeRecording
- 6060
- Bohrungdrilling
- 6262
- AufnahmeRecording
- 6464
- Außenwandexterior wall
- 6565
- Schraublaschenscrew tabs
- 6666
- HaltelaschenRetaining tabs
- 6868
- RingkragenRing collar
- 7070
- RändelverzahnungKnurled serration
- AA
- Axialrichtungaxial direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES CONTAINED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10 2012 104 045 A1 [0003]DE 10 2012 104 045 A1 [0003]
- DE 10 2024 201 453.2 [0010]DE 10 2024 201 453.2 [0010]
Claims (9)
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| DE102012104045A1 (en) * | 2012-05-09 | 2013-11-14 | Halla Visteon Climate Control Corporation 95 | Refrigerant Scroll Compressor for Automotive Air Conditioning Systems |
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-
2024
- 2024-04-17 DE DE102024203564.5A patent/DE102024203564A1/en active Pending
Patent Citations (4)
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