Die Erfindung betrifft einen Kompressor für eine
Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1 und einen Kompressor gemäß Oberbe
griff des Anspruchs 2.
Kompressoren der hier angesprochenen Art, die auch
als Klimakompressoren bezeichnet werden, sind be
kannt. Sie werden über einen über eine im folgenden
als Antriebsrad bezeichnete Riemenscheibe des Kom
pressors geführten Riemen angetrieben, der seiner
seits beispielsweise von der Kurbelwelle des Brenn
kraftmotors angetrieben wird. In das Antriebsrad
dieser Kompressoren ist eine Elektromagnet-Kupplung
integriert, die relativ groß baut, so daß der Kom
pressor in kleine Motorräume häufig nicht eingebaut
werden kann. Die Kupplung umfaßt eine Reibscheibe,
die durch ein Federelement auf der Antriebswelle
des Kompressor befestigt ist, so daß bei einem
Festlaufen des Klimakompressors der Antriebsriemen
weiterbewegt und der Betrieb sicherheitsrelevanter
Bauteile des Kraftfahrzeugs, die ebenfalls von die
sem Riemen betrieben werden, gewährleistet werden
kann.
Bekannte Klimakompressoren sind als Axialkolben
fördereinrichtungen ausgebildet, die mindestens
einen in einem Zylinderblock beweglichen Kolben um
fassen, der das zu komprimierende Medium aus einem
Saugbereich in einen Druckbereich fördert. Dazu
wird der Kolben in eine Hin- und Herbewegung ver
setzt, die von einer um eine Drehachse rotierenden
Taumelscheibe bewirkt wird. Diese wirkt mit einer
mit dem mindestens einen Kolben gekoppelten Aufnah
mescheibe zusammen, die drehfest im Gehäuse des
Kompressors angeordnet ist und sich über eine
Stützeinrichtung an einem drehfesten Widerlager ab
stützt. Das Widerlager dient dazu, das Drehmoment,
das von der rotierenden Taumelscheibe auf die Auf
nahmescheibe übertragen wird, abzufangen. Es hat
sich herausgestellt, daß Kompressoren herkömmlicher
Art im Bereich der Abstützung der Aufnahmescheibe
aufwendig aufgebaut sind und eine Vielzahl von Tei
len umfassen. Außerdem ist häufig eine Schwächung
der Aufnahmescheibe durch die Stützeinrichtung ge
geben. Überdies hat sich gezeigt, daß die bekannten
Kompressoren einen relativ großen Bauraumbedarf
aufweisen. Dieser kommt unter anderem dadurch zu
stande, daß ein Mitnehmer, über den die Taumel
scheibe mit der Antriebswelle gekoppelt ist, die
Antriebswelle umgreift oder die Drehmomentenüber
tragung von der Antriebswelle auf die Taumelscheibe
mit Hilfe von Stiften oder durch Verpressen er
folgt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Kompres
sor zu schaffen, der einen einfachen Aufbau auf
weist, klein baut und Sicherheit für die Gesamt
funktion des Fahrzeugs gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Kompressor vor
geschlagen, der die in Anspruch 1 genannten Merk
male aufweist. Der Kompressor zeichnet sich dadurch
aus, daß das Antriebsrad einen mit dem Riemen zu
sammenwirkenden Riemenkörper aufweist, der über ein
elastisches Kopplungselement mit der Antriebswelle
des Kompressors gekoppelt ist. Diese ist mit einer
Drehmomentbegrenzungseinrichtung versehen. Das An
triebsrad baut sehr klein, da hier völlig auf eine
Elektromagnetkupplung verzichtet wird. Der Kompres
sor ist also permanent mit dem Antrieb verbunden,
er läuft ständig mit. Dem wechselnden Bedarf der
Klimaanlage an Kältemittel wird dadurch Rechnung
getragen, daß die Druckmittelfördereinrichtung re
gelbar ausgelegt ist, so daß der Kompressor zwi
schen einer maximalen und minimalen Förderung eines
Kältemittels regelbar ist. Damit ein ständiger An
trieb weiterer an dem dem Antrieb des Kompressors
dienenden Riemen gewährleistet ist, ist eine Dreh
momentbegrenzungseinrichtung vorgesehen, die den
Kompressor abkoppelt, falls dieser festlaufen
sollte.
Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel des Kompres
sors, das sich dadurch auszeichnet, daß eine mit
der Antriebswelle gekoppelte Kopplungsscheibe vor
gesehen ist, die über das Kopplungselement mit dem
Riemenkörper verbunden ist und mindestens eine La
gerfläche aufweist, die mit dem Riemenkörper zusam
menwirkt. Die Lagerflächen gewährleisten sowohl
eine axiale als auch eine radiale Abstützung des
Riemenkörpers und damit eine exakte Positionierung.
Auf diese Weise wird der Verschleiß des dem Antrieb
wirkenden Riemens und des Antriebsrades auf ein Mi
nimum reduziert.
Bevorzugt wird weiterhin ein Ausführungsbeispiel
des Kompressors, das sich dadurch auszeichnet, daß
sich das Antriebsrad über eine als Nadellager aus
gebildete Lagereinrichtung an einem Gehäuse des
Kompressors abstützt. Damit läßt sich ein sehr kom
pakter Aufbau des Antriebsrades erreichen.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri
gen Unteransprüchen.
Zur Lösung der Aufgabe wird auch ein Kompressor
vorgeschlagen, der die in Anspruch 2 genannten
Merkmale umfaßt. Dadurch, daß die Stützeinrichtung
der Aufnahmescheibe einen von dieser entspringen
den, einstückig mit der Aufnahmescheibe ausgebilde
ten Vorsprung umfaßt, der mit einem einzigen Ab
stützelement zusammenwirkt, ergibt sich eine auf
ein Minimum reduzierte Teilezahl. Das Abstützele
ment weist eine erste Gleitfläche auf, die mit ei
ner ersten Lagerfläche des Widerlagers zusammen
wirkt, über das sich die Aufnahmescheibe beispiels
weise am Gehäuse des Kompressors abstützt. Der Vor
sprung und das Abstützelement sind über eine zweite
Gleitfläche formschlüssig miteinander verbunden,
wodurch einerseits ein sicherer Halt des Abstütze
lements am Vorsprung gewährleistet ist und zusätz
liche Sicherungseinrichtungen entfallen können und
andererseits über die Gleitfläche eine Relativbewe
gung der beiden Teile zueinander möglich ist, ohne
daß es zu einer hohen Belastung käme. Alternativ
oder zusätzlich zu den oben beschriebenen Maßnahmen
kann zur Vereinfachung des Aufbaus des Kompressors
der Mitnehmer, über den die Taumelscheibe mit der
Antriebswelle gekoppelt ist, und die Antriebswelle-
vorzugsweise durch Schweißen, Löten und/oder Kle
ben - stoffschlüssig miteinander verbunden oder ein
stückig ausgebildet werden. Diese Ausführungsform
macht ein Umgreifen der Antriebswelle durch den
Mitnehmer nicht erforderlich, so daß sich auch ein
geringerer Bauraumbedarf einstellt. Es zeigt sich
außerdem, daß aufgrund dieser Bauform die Taumel
scheibe weiter ausschwenken kann, wodurch der Kom
pressor kürzer baut.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Un
teransprüchen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich
nung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch ein erstes
Ausführungsbeispiel eines Kompressors;
Fig. 2 einen vergrößerten Teillängsschnitt durch
ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel ei
nes Teils eines Kompressors;
Fig. 3 eine Draufsicht auf das Antriebsrad eines
Kompressors mit einer Führungseinrich
tung;
Fig. 4 einen Längsschnitt durch ein zweites Aus
führungsbeispiel des Kompressors;
Fig. 5 einen Querschnitt durch den in Fig. 4
dargestellten Kompressor;
Fig. 6 eine Detailvergrößerung einer abgewandel
ten Ausführungsform der Stützeinrichtung
im Längsschnitt und
Fig. 7 eine Detailvergrößerung einer abgewandel
ten Ausführungsform der Stützeinrichtung
im Querschnitt.
Grundaufbau und Funktion eines als Axialkolbenma
schine aufgebauten Kompressors sind bekannt, so daß
hier nur kurz darauf eingegangen werden soll.
Der in Fig. 1 dargestellte Kompressor 1, der hier
im Längsschnitt dargestellt ist, weist ein Gehäuse
3 auf, das einen auch als Triebraum bezeichneten
Hohlraum 5 umschließt. In diesem ist eine Druckmit
telfördereinrichtung 6 eingebracht, die beispiels
weise nach dem Taumelscheibenprinzip arbeitet und
über eine Antriebswelle 7 mit einem Drehmoment be
aufschlagt wird. Die Funktion der Druckmittelför
dereinrichtung 6 ist grundsätzlich bekannt, so daß
hier lediglich eine von der Antriebswelle 7 in Ro
tation versetzte Taumelscheibe 9, eine drehfest im
Gehäuse 3 gelagerte Aufnahmescheibe 11, die über
eine Lagereinrichtung 13 mit der Taumelscheibe zu
sammenwirkt, und mit der Aufnahmescheibe 11 über
Pleuelstangen 15, 15' gekoppelte Kolben 17, 17'
dargestellt sind, die bei einer Rotation der An
triebswelle 7 und der Taumelscheibe 9 in einem Zy
linderblock 19 hin und her beweglich sind. Durch
die Hin- und Herbewegung der Kolben 17, 17' wird
das Kältemittel über eine Ventilplatte 21 in einen
auch als Hochdruckraum bezeichneten Druckraum 23
gefördert. Dieses gelangt über einen Anschluß zur
Klimaanlage des Kraftfahrzeugs. Das Gehäuse 3 wird
durch einen Deckel 27 verschlossen, der den Druck
raum 23 aufnimmt.
Der Kompressor 1 wird beispielsweise über die
Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs angetrieben,
wobei über eine geeignete Riemenscheibe, die mit
der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt
ist, ein Antriebsmoment in ein Antriebsrad 29 ein
geleitet wird. Dieses umfaßt einen Riemenscheiben
körper 31, über den der Riemen 33 geführt wird. Der
Riemenscheibenkörper wird von dem Riemen in Rota
tion versetzt. Das in den Riemenscheibenkörper ein
geleitete Drehmoment wird über ein elastisches
Kopplungselement 35 auf die Antriebswelle 7 über
tragen. Dabei ist das Kopplungselement 35 hier
nicht unmittelbar mit der Antriebswelle 7 gekop
pelt. Es ist eine mit der Antriebswelle gekoppelte
Kopplungsscheibe 37 vorgesehen, an der das elasti
sche Kopplungselement 35 angebracht ist.
Der Riemenscheibenkörper 31 weist hier zwei konzen
trisch in einem Abstand zueinander verlaufende Rin
gelemente 39 und 41 auf, deren Mittelachse mit der
Drehachse 43 der Antriebswelle 7 zusammenfällt. Sie
sind über einen in radialer Richtung, das heißt
senkrecht zur Drehachse 43 verlaufenden Steg 45
miteinander verbunden. Auf der Außenseite des äuße
ren, ersten Ringelements 39 liegt der Riemen 33 an.
Auf der Innenseite, das heißt der Drehachse 43 zu
gewandten Seite des inneren, zweiten Ringelements
41 ist das elastische Kopplungselement 35 drehfest
angebracht.
Die Kopplungsscheibe 37 weist ebenfalls zwei kon
zentrisch zueinander und zur Drehachse 43 angeord
nete Ringelemente 47 und 49 auf, die über eine
senkrecht zur Drehachse 43 verlaufende Scheibe 51
miteinander drehfest gekoppelt sind. An dem der
Scheibe 51 abgewandten Ende des äußeren, ersten
Ringelements 47 ist ein senkrecht zur Drehachse 43
verlaufender Ansatz 53 vorgesehen, so daß damit von
der Scheibe 51, dem ersten Ringelement 47 und dem
Ansatz 53 ein im Schnitt U-förmiges Kastenprofil
gebildet wird, das trotz einer sehr leichten Bau
weise sehr stabil ist. Die Kopplungsscheibe 37 ist
beispielsweise aus Blech hergestellt, wobei das in
nenliegende zweite Ringelement 49 an der Scheibe 51
beispielsweise durch Schrauben oder Nieten 55 ange
bracht ist.
Der von dem ersten Ringelement 39 eingeschlossene
Innendurchmesser ist etwas größer gewählt als der
Außendurchmesser des ersten Ringelements 47. Die
beiden Ringelemente sind parallel zueinander ange
ordnet und bilden ein hier als Gleitlager wirkendes
erstes Lager G1 aus, wobei die Außenfläche des er
sten Ringelements 47 eine Lagerfläche L1 für die
als Anlagefläche A1 dienende Innenfläche des ersten
Ringelements 39 bildet. Die Ringelemente des Rie
menscheibenkörpers 31 und der Kopplungsscheibe 37
greifen so ineinander, daß der Ansatz 53, der par
allel zu dem Steg 45 verläuft, eine Lagerfläche L2
aufweisen kann, die mit einer Anlagefläche A2 des
Steges 45 zusammenwirkt. Damit ist hier ein zweites
als Gleitlager ausgebildetes Lager G2 gegeben.
Die Berührungsflächen zwischen Riemenscheibenkörper
31 und Kopplungsscheibe 37 sind vorzugsweise mit
einem Gleitlagerwerkstoff belegt, so daß eine ver
schleißarme und axiale (erstes Gleitlager G1) und
radiale (zweites Gleitlager G2) Abstützung des Rie
menscheibenkörpers 31 auf der Kopplungsscheibe 37
realisiert ist.
Das zweite Ringelement 49 der Kopplungsscheibe 37
ist koaxial zum zweiten Ringelement 41 des Riemen
scheibenkörpers 31 in einem Abstand angeordnet, so
daß das elastische Kopplungselement 35 zwischen dem
der Drehachse 43 näherliegenden zweiten Ringelement
49 der Kopplungsscheibe und dem zweiten Ringelement
41 des Riemenscheibenkörpers 31 angeordnet ist. Da
mit können Antriebskräfte des Riemens 33 über den
Riemenscheibenkörper 31, das Kopplungselement 35
und die Kopplungsscheibe 37 auf die Antriebswelle 7
übertragen werden. Drehmomentschwankungen und Vi
brationen werden von dem elastischen Kopplungsele
ment 35 gedämpft.
Insgesamt ist erkennbar, daß die - in Richtung der
Drehachse 43 gemessene - Breite der Ringelemente der
Kopplungsscheibe 37 und der Ringelemente des Rie
menkörpers 31 so aufeinander abgestimmt sind, daß
der Riemenscheibenkörper 31 und die Kopplungs
scheibe 37 ineinandergreifen und das Antriebsrad 29
bilden, wobei der Steg 45 des Riemenscheibenkörpers
31 eine innere, dem Kompressor 1 zugewandte Begren
zungsfläche und die Scheibe 51 der Kopplungsscheibe
37 eine äußere Begrenzungsfläche des Antriebsrads
29 bilden. Das Antriebsrad 29 ist daher sehr kom
pakt und leicht aufgebaut. Die beiden äußeren Ring
elemente 39, 47 des Riemenscheibenkörpers 31 und
der Kopplungsscheibe 37 bilden ein einfach aufge
bautes, aber exaktes Lager aus, das eine axiale und
radiale Abstützung des Riemenscheibenkörpers ge
währleistet, während die inneren Ringelemente
41, 49 des Riemenscheibenkörpers und der Kopplungs
scheibe 37 über das elastische Kopplungselement 35
miteinander verbunden sind und damit der Drehmo
mentübertragung dienen. Das von dem Riemen 33 in
das Antriebsrad 29 eingeleitete Drehmoment wird von
der Kopplungsscheibe 37 in die Antriebswelle 7 ein
geleitet. Dazu ist die Kopplungsscheibe 37 über
eine Befestigungshülse 57 mit der Antriebswelle 7
drehfest verbunden. Die Befestigungshülse 57 ist
ihrerseits über eine Lagereinrichtung 59 am Gehäuse
3 des Kompressors 1 abgestützt, der einen konzen
trisch zur Drehachse 53 verlaufenden Lageransatz 61
umfaßt. Die Lagereinrichtung 59 kann, wie hier dar
gestellt, ein Nadellager umfassen, das exakt zur
Mittelebene 63 des Antriebsrads 29 und zum Riemen
33 angeordnet sein muß.
Es ist grundsätzlich denkbar, die Befestigungshülse
57 so auf der Antriebswelle 7 aufzupressen, daß das
maximale übertragbare Drehmoment begrenzt ist. Das
heißt bei überschreiten des maximalen Drehmoments
kann dann die Befestigungshülse 57 auf der An
triebswelle 7 durchdrehen. Sollte also die Druck
mittelfördereinrichtung 6 des Kompressors 1
blockieren, kann sich das Antriebsrad 29 weiterdrehen,
so daß der Riemen 33 nicht blockiert wird. Damit
bleiben weitere von dem Riemen angetriebene Bauele
mente, beispielsweise die Servolenkung des Kraft
fahrzeugs, funktionsfähig.
Vorzugsweise ist jedoch eine Drehmomentbegrenzungs
einrichtung vorgesehen, die eine Sollbruchstelle 65
in der Antriebswelle 7 umfaßt, die zwischen der
Stelle liegt, in der das Antriebsmoment von dem An
triebsrad 29 in die Antriebswelle 7 eingeleitet
wird, und der im Hohlraum 5 angeordneten Druckmit
telfördereinrichtung 6. Blockiert diese, kann die
Antriebswelle 7 im Bereich der Sollbruchstelle 65
abreißen. Für einen Notlaufbetrieb bleibt das An
triebsrad 29 am Gehäuse 3 des Kompressors 1 ge
führt, so daß der Riemen 33 ungehindert weiterlau
fen kann und die Funktionen der weiteren von dem
Riemen angetriebenen Baugruppen gewährleistet
bleibt.
Die Antriebswelle 7 weist noch eine als zylindri
sches Führungselement ausgebildete Führungshülse 67
auf, die im Bereich der Durchführung der Antriebs
welle 7 durch die Wandung des Gehäuses 3 angeordnet
ist und zwar auf der der Sollbruchstelle 65 abge
wandten Seite beziehungsweise zwischen Sollbruch
stelle und Pumpeneinheit 6. Sollte bei einem Fest
laufen der Pumpeneinheit die Sollbruchstelle 65 ab
reißen, kann die Führungshülse 67 einen Austritt
des Kältemittels aus dem Hohlraum 5 sicher verhin
dern, während die Antriebswelle 7 im Gehäuse 3 ab
gestützt bleibt.
Fig. 2 zeigt einen Teilausschnitt aus einem abge
wandelten Ausführungsbeispiel eines Kompressors im
Längsschnitt und zwar den Lageransatz 61 und das
Antriebsrad 29. Gleiche Teile sind mit gleichen Be
zugsziffern versehen, so daß insofern auf die Be
schreibung zu Fig. 1 verwiesen wird.
In der vergrößerten Darstellung wird noch einmal
sehr deutlich, wie der Riemenscheibenkörper 31 mit
seinen beiden Ringelementen 39 und 41 in die Kopp
lungsscheibe 37 eingreift, die die Ringelemente 47
und 49 zeigt. Die beiden Teile des Antriebsrads 29
sind praktisch ineinander verschränkt, wobei den
äußeren konzentrischen Ringelementen 39, 47 die Ab
stützungs- und Lagerfunktion zukommt und den beiden
inneren konzentrischen Ringelementen 41, 49 von
Riemenscheibenkörper und Kopplungsscheibe die An
triebsfunktion.
Einziger Unterschied gegenüber Fig. 1 ist, daß
hier eine Lagereinrichtung 59' vorgesehen ist, die
nicht als Nadellager, sondern als doppelreihiges
Kugellager ausgebildet ist. Der äußere Lagerring 69
des Kugellagers ist im Lageransatz 61 und der in
nere Lagerring 71 an der Befestigungshülse 57 befe
stigt. Zwischen den Lagerringen befinden sich zwei
nebeneinanderliegende Kugelreihen K1, K2 des Kugel
lagers, die symmetrisch zur Mittelachse 43 des An
triebsrads 29 angeordnet sind, so daß eine sehr ex
akte Führung des Antriebsrads 29 auf der Antriebs
welle 7 gewährleistet ist. Es bedarf hier nicht un
bedingt weiterer Maßnahmen, um das Antriebsrad ex
akt ausgerichtet auf der Antriebswelle 7 zu führen.
Wenn allerdings, wie in Fig. 1 dargestellt, die
Lagereinrichtung 59 als Nadellager ausgebildet ist,
sollte unbedingt darauf geachtet werden, daß die
Mittelebene 63 des Antriebsrads 29 mit der Mittel
ebene der von dem Riemen gebildeten geschlossenen
Schleife zusammenfällt. Bei einem Nadellager ist es
daher sehr vorteilhaft, eine zusätzliche Führungs
einrichtung vorzusehen, die den Verlauf des Riemens
33 beeinflußt.
Fig. 3 zeigt die Antriebswelle 29 in Draufsicht
und den über diese geführten Riemen 33. Es ist hier
eine zusätzliche Führungseinrichtung 73 angedeutet,
die durch eine Führungsrolle oder durch die Riemen
scheibe eines zusätzlichen Aggregats der Brenn
kraftmaschine, beispielsweise der Lenkhelfpumpe,
gebildet werden kann. Durch diese Führungseinrich
tung 73 wird gewährleistet, daß zumindest im Be
reich des Antriebsrads 29 die Mittelebene der von
dem Riemen 33 gebildeten Schlaufe und des Antriebs
rads 29 zusammenfällt. Zur Entlastung des in Fig.
2 dargestellten Kugellagers kann selbstverständlich
auch hier eine derartige Führungseinrichtung vorge
sehen werden.
Nach allem wird deutlich, daß der Antrieb des Kom
pressors 1 über ein sehr einfach aufgebautes, bei
spielsweise aus Blech gefertigtes, kompaktes An
triebsrad 29 erfolgt, das aus zwei ineinandergrei
fenden Bauteilen, dem Riemenscheibenkörper 31 und
der Kopplungsscheibe 37 besteht, wobei beide Bau
teile jeweils konzentrisch zueinander verlaufende
Ringelemente aufweisen, die so ineinandergreifen,
daß im zusammengebauten Zustand des Antriebsrades
29 alle Ringelemente von Riemenscheibenkörper und
Kopplungsscheibe konzentrisch zueinander verlaufen.
Dabei übernehmen die äußeren Ringelemente die La
ger- und Positionierungsfunktion, während die inne
ren Ringelemente von Riemenscheibenkörper und Kopp
lungsscheibe der Drehmomentübertragung dienen. Da
durch, daß die inneren Ringelemente durch ein ela
stisches Kopplungselement, das durch ein Gummiele
ment oder ein Einsatzteil realisiert werden kann,
miteinander verbunden sind, können durch die Brenn
kraftmaschine in den Riemen eingeleitete Schwingun
gen gedämpft werden. Durch die Kopplung des An
triebsrads 29 mit der Antriebswelle 7, die über
eine Drehmomentbegrenzungseinrichtung erfolgt, ist
ein sicherer Riemenschutz gewährleistet. Das heißt,
der Riemen 33 wird durch einen festgelaufenen Kom
pressor nicht angehalten, so daß sicherheitsrele
vante Bauteile des Fahrzeugs weiter durch den Rie
men angetrieben werden können.
Nach allem zeigt sich, daß der Kompressor permanent
mit dem Riemen 33 gekoppelt ist. Dies ist möglich,
wenn die Druckmittelfördereinrichtung des Kompres
sors regelbar ausgebildet ist, so daß gegebenen
falls - als bei keinem oder geringem Kältemittelbe
darf - eine sehr geringe Belastung der Brennkraftma
schine gegeben ist. Trotz der permanenten Kopplung
ist keine Gefährdung für das Gesamtsystem gegeben,
da durch die Drehkraftbegrenzungseinrichtung not
falls eine Abkopplung des Kompressors möglich ist.
Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des
Kompressors 1 im Längsschnitt. Gleiche Teile sind
mit gleichen Bezugszeichen versehen, so daß inso
fern zur Beschreibung der Fig. 1 bis 3 verwiesen
wird. Die in den Fig. 1 und 4 dargestellten Aus
führungsbeispiele sind im wesentlichen gleich auf
gebaut und unterscheiden sich vor allem in der Aus
gestaltung des Deckels 27 und der Verbindung des
Mitnehmers, über den die Taumelscheibe mit der An
triebswelle gekoppelt ist, mit der Antriebswelle.
Die Antriebswelle 7 ist an ihrem dem Antriebsrad 29
abgewandten Ende im Zylinderblock 19 durch ein
Festlager 121 und im Bereich des Eintritts in das
Gehäuse 3 mittels eines Loslagers 123 gelagert. Die
rotierende Taumelscheibe 9 ist über eine geeignete
Lagereinrichtung 13 mit der Aufnahmescheibe 11 ge
koppelt, die drehfest im Gehäuse 3 angeordnet ist
und die sich über eine Stützeinrichtung 127 an ei
nem Widerlager 129 abstützt, welches drehfest im
Gehäuse 3 vorgesehen ist. Das Widerlager 129 weist
zwei Lagerflächen auf, von der hier eine Lagerflä
che 145 wiedergegeben ist. Die Lagerung der An
triebswelle, die Lagereinrichtung 13 sowie die am
Widerlager abstützende Stützeinrichtung entsprechen
der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform des
Kompressors. Diese werden lediglich aus Gründen der
Übersichtlichkeit anhand von Fig. 4 näher be
schrieben.
Wird die Antriebswelle 7 über das Antriebsrad 29 in
Rotation versetzt, dreht sich die Taumelscheibe 9
gegenüber der Aufnahmescheibe 11, die sich am dreh
festen Widerlager 129 abstützt, also der Drehung
der Taumelscheibe 9 nicht folgt. Die Aufnahme
scheibe 11 führt gemeinsam mit der Taumelscheibe 9
eine Taumelbewegung durch, so daß die Kolben 17 und
17' in Richtung ihrer Längsachse hin und her bewegt
werden. Dadurch wird ein Medium über eine Rück
schlagventileinrichtung 133 in den Druckraum 23 ge
fördert und gelangt von dort zu einem Verbraucher.
Beispielsweise fördert der Kompressor 1 ein kompri
mierbares Medium für eine Klimaanlage eines Kraft
fahrzeugs. Der Druckraum 23 liegt im Deckel 27, der
noch einen weiteren Druckraum, den zweiten Druck
raum 23', der den Ansaugdruckraum darstellt, um
faßt. Die Druckräume sind über einen ersten Dicht
steg 24 voneinander getrennt. Ein zweiter Dichtsteg
24' dichtet den ersten Druckraum 23 gegenüber der
Umgebung ab. Die Dichtstege können mit geeigneten
Dichtungseinrichtungen versehen sein und unmittel
bar auf dem Zylinderblock 19 aufliegen oder - wie
bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbei
spiel - vorzugsweise auf der mit dem Zylinderblock
19 zusammenwirkende Ventilplatte 21 aufliegen.
Bei dem in den Fig. 4 und 1 dargestellten Aus
führungsbeispielen sind die Längsachsen der Kolben
17, 17' im wesentlichen parallel zur Drehachse 43
der Antriebswelle 7 angeordnet. Es ist jedoch auch
möglich, daß die Achsen einen Winkel miteinander
einschließen. Wesentlich ist, daß die Längsachse
der Kolben nicht senkrecht zur Drehachse der An
triebswelle verläuft, so daß eine sogenannte Axial
kolbenmaschine verwirklicht wird.
Fig. 4 zeigt, daß die Aufnahmescheibe 11 sich in
einem Vorsprung 137 fortsetzt, der Teil der Stütz
einrichtung 127 ist und mit einem Abstützelement
139 zusammenwirkt, welches seinerseits Teil der
Stützeinrichtung 127 ist. Die Dicke des Vorsprungs
137 entspricht der der Aufnahmescheibe 11, so daß
eine besonders hohe Festigkeit gegeben ist. Das Ab
stützelement 139 umfaßt eine Gleitfläche, die auf
der Lagerfläche 145 des Widerlagers 129 entlang
gleitet. In der Darstellung gemäß Fig. 4 befindet
sich das Abstützelement 139 in seiner maximal nach
links ausgelenkten Position. Durch einen gestri
chelten Kreis 141 ist die maximal nach rechts aus
gelenkte Position des Abstützelements 139 angedeu
tet, wodurch die entgegengesetzte Schwenkposition
der Taumelscheibe 9 angedeutet werden soll. In der
hier dargestellten Position befindet sich der obere
Kolben 17 in seiner maximal in den Zylinderblock 19
angehobenen Position, die auch als oberer Totpunkt
bezeichnet wird, während sich der untere Kolben 17'
praktisch in seiner maximalen, auch als unterer
Totpunkt bezeichneten Einwärtsposition befindet.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch den Kompres
sor 1. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszif
fern versehen, so daß insofern auf die Beschreibung
gemäß den vorangegangenen Figuren verwiesen wird.
Die Querschnittsdarstellung läßt erkennen, daß der
Kompressor 1 sieben in Umfangsrichtung gleichmäßig
zueinander beabstandete Pleuel 15, 15', 15'' und so
weiter umfaßt. Aus der Darstellung ist ersichtlich,
daß sich die Aufnahmescheibe 11 in einem Vorsprung
137 fortsetzt, der Teil der Stützeinrichtung 127
ist. Der Vorsprung 137 ist einstückig mit der Auf
nahmescheibe 11 verbunden. Er wirkt mit dem Abstüt
zelement 139 zusammen, welches mit einer ersten
Gleitfläche 143 auf einer Lagerfläche 145 des Wi
derlagers 129 entlanggleitet. Der Vorsprung 137 und
das Abstützelement 139 sind formschlüssig miteinan
der verbunden. In ihrem Berührungsbereich ist eine
zweite Gleitfläche 147 ausgebildet, die vorzugs
weise kugelförmig gewölbt ist. Dabei ist der Vor
sprung 137 mit einer - vorzugsweise kugelförmig - ge
wölbten Vertiefung versehen, in die eine Vorwölbung
des - vorzugsweise als Kugelabschnitt ausgebildeten - Ab
stützelements 139 eingreift. Damit ist eine Mit
nahme des Abstützelements 139 bei der Hin- und Her
bewegung des Vorsprungs 137 gewährleistet. Es be
darf also keiner zusätzlichen Sicherungselemente,
um die beiden Teile der Stützeinrichtung 127 mit
einander zu koppeln.
Auf der dem Abstützelement 139 gegenüberliegenden
Seite des Vorsprungs 137 ist eine dritte Gleitflä
che 149 vorgesehen, die mit der in Fig. 5 darge
stellten Lagerfläche 131 des Widerlagers 129 zusam
menwirkt.
Fig. 5 läßt erkennen, daß die erste Lagerfläche
131 und die zweite Lagerfläche 145 des Widerlagers
129 im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.
Es ist auch möglich, daß sie einen spitzen Winkel
miteinander einschließen, der sich in Richtung zur
Aufnahmescheibe 11 öffnet. Die Darstellung zeigt
auch, daß die Lagerflächen und eine gedachte, die
Drehachse 43 schneidende Linie 151 einen Winkel α
einschließen. Es handelt sich hier um einen spitzen
Winkel von ca. 12°.
Es ist jedoch auch möglich, die Lagerflächen paral
lel zu der radial verlaufenden Linie 151 anzuord
nen. Diese Ausgestaltung ist hier nicht separat
dargestellt.
Fig. 6 zeigt den Vorsprung 137 der Stützeinrich
tung 127 in einer abgewandelten Ausführungsform.
Dieser zeichnet sich dadurch aus, daß seine dritte
Gleitfläche 149 nicht gerade, sondern gekrümmt aus
gebildet ist. Es ist also möglich, eine Kipp- be
ziehungsweise Schwenkbewegung des Vorsprungs 137
gegenüber der ersten Lagerfläche 131 zuzulassen.
Bei einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen
sein, daß senkrecht zu der in Fig. 7 vorgesehenen
Krümmung ebenfalls eine Wölbung der dritten Gleit
fläche 149 vorgesehen ist. Denkbar ist auch eine
Ausführungsform, die nur eine der in den Fig. 6
und 7 dargestellten Wölbungen aufweist. Diese Aus
führungsform ist in Fig. 7 wiedergegeben, die den
Vorsprung 137 im Querschnitt zeigt. In beiden Fäl
len ist die zweite Gleitfläche 147 erkennbar. Das
Abstützelement 139 ist hier jedoch nicht wiederge
geben. Es ist in Fig. 7 lediglich gestrichelt an
gedeutet.
Durch die zusätzliche in Fig. 7 dargestellte Wöl
bung der dritten Gleitfläche 149 ist auch eine
Schwenkbewegung gegenüber einer senkrecht auf der
Bildebene in Fig. 7 stehenden Geraden möglich.
Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß die
beiden Lagerflächen 131 und 145 und/oder die Gleit
flächen 143, 147 und 149 eine besonders wider
standsfähige Schicht aufweisen. Es ist auch mög
lich, die Lagerschichten 131 und 145 des Widerla
gers 129 mit einem widerstandsfähigen Metallstrei
fen zu belegen. Dies ist insbesondere dann als ko
stengünstige Realisierung zu bevorzugen, wenn das
Gehäuse 3 des Kompressors 1 aus einem relativ wei
chen Material, beispielsweise aus Aluminium, be
steht, so daß ein Verschleiß der Lagerflächen des
Widerlagers 129 zu befürchten ist. Denkbar ist es
jedoch, ein siliciumhaltiges Aluminium zur Herstel
lung des Gehäuses zu verwenden, so daß die Lager
flächen von sich aus relativ widerstandsfähig sind.
In diesem Fall kann auf eine Belegung der Lagerflä
chen verzichtet werden.
Auch die Gleitflächen können mit einer widerstands
fähigen Schicht versehen werden, die auch als Ver
schleißschicht bezeichnet werden kann. Insbesondere
bietet es sich an, die erste Gleitfläche 143 des
Abstützelements 139 mit einer derartigen Ver
schleißschicht zu versehen. Es ist jedoch auch mög
lich, das Abstützelement 139 aus einem widerstands
fähigen Material, beispielsweise aus Stahl, herzu
stellen und damit den Verschleiß beim Zusammenwir
ken mit dem Widerlager 129 auf ein Minimum zu redu
zieren.
Die spezielle anhand der Fig. 6 und 7 darge
stellte Ausführungsform der dritten Gleitfläche 149
kann nicht nur bei einem anhand von Fig. 5 erläu
terten Ausführungsbeispiel verwendet werden, bei
dem die Lagerflächen des Widerlagers 129 einen Win
kel α mit einer gedachten Linie 151 einschließen.
Es ist vielmehr möglich, auch eine gewölbte Gleit
fläche bei einem Vorsprung vorzusehen, der mit ei
nem Widerlager zusammenwirkt, dessen Lagerflächen
parallel zu der angesprochenen Linie 151 verlaufen.
Nach allem wird deutlich, daß bei dem hier wieder
gegebenen Aufbau des Kompressors eine optimale Ab
stützung der Aufnahmescheibe 11 an einem Widerlager
129 eines Gehäuses 3 möglich ist. Fig. 5 läßt er
kennen, daß das Widerlager 129 einstückig mit dem
Gehäuse 3 ausgebildet werden kann, also einen Teil
des Gehäuses darstellt, so daß insofern ein sehr
einfacher und kostengünstiger Aufbau gegeben ist.
Aus den Schnittdarstellungen in der Fig. 6 und Fig.
4 wird deutlich, daß der Vorsprung 137 ein
stückig mit der Aufnahmescheibe 11 ausgebildet ist, daß
also keine Schwächung der Aufnahmescheibe 11 bezie
hungsweise des Vorsprungs 137 gegeben ist, wie dies
beim Stand der Technik häufig der Fall ist. Es
zeigt sich auch, daß die Stützeinrichtung 127 sehr
einfach aufgebaut ist und lediglich ein Abstützele
ment 139 aufweist, das über die zweite Gleitfläche
147 formschlüssig am Vorsprung 137 gehalten ist.
Denkbar ist es auch, die Gleitfläche umgekehrt zu
krümmen und am Vorsprung eine kugelabschnittförmig
ausgebildete Vorwölbung vorzusehen, die in ein Ab
stützelement eingreift, das mit einer entsprechen
den Vertiefung versehen ist. Auch hier ist eine Re
lativbewegung zwischen Vorsprung und Abstützelement
möglich, wie dies bei der hier dargestellten Aus
führungsform der Fall ist. Gleichzeitig bleibt si
chergestellt, daß die Stützeinrichtung einfach auf
gebaut und damit kostengünstig und funktionssicher
realisierbar ist.
Durch die kompakte Ausbildung der Stützeinrichtung
wird sichergestellt, daß das in die Aufnahmescheibe
129 eingeleitete Drehmoment sicher abgefangen wird.
Es ergibt sich also eine optimale Krafteinleitung
in die Aufnahmescheibe.
Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungs
form der Stützeinrichtung 127 ergibt sich eine Be
sonderheit: Der Vorsprung 137 stützt sich über das
Abstützelement 139 besonders gut an der zugehörigen
zweiten Lagerfläche 145 ab. Durch die Rotation der
Taumelscheibe 9, beispielsweise gegen den Uhrzei
gersinn, wird ein Drehmoment in die Aufnahmescheibe
eingeleitet, so daß der Vorsprung 137 gegen die
zweite Lagerfläche 145 gepreßt wird. Bei der hier
gewählten Ausgestaltung ist also die bevorzugte
Drehrichtung der Taumelscheibe 9 festgelegt. Sie
verläuft gemäß Fig. 5 gegen den Uhrzeigersinn.
Dreht sich der Kompressor also in entgegengesetzter
Richtung, muß die Stützeinrichtung 127 quasi spie
gelbildlich ausgebildet werden, um eine optimale
Drehmomentabstützung zu gewährleisten. Im Zusammen
spiel mit dem Abstützelement 139 und dem Widerlager
129 ergeben sich besonders geringe Flächenpressun
gen, daher also die bevorzugte Drehrichtung des
Kompressors.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, ist die Taumelscheibe
über einen Mitnehmer 81 mit der Antriebswelle 7 ge
koppelt. Die Taumelscheibe 9 wird also über den
Mitnehmer 81 in Rotation versetzt, der hier in eine
quer zur Drehachse 43 der Antriebswelle 7 verlau
fende Ausnehmung 83 eingreift, deren Basis vorzugs
weise eben ausgebildet ist und zum Beispiel durch
einen Fräsvorgang in die Umfangsfläche der An
triebswelle 7 eingearbeitet ist. Der Mitnehmer 81
ist durch Schweißen, Reibschweißen, Kleben, Löten
oder dergleichen mit der Antriebswelle 7 verbunden.
Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel
zeigt also eine stoffschlüssige Verbindung zwischen
dem Mitnehmer 81 und der Antriebswelle 7. Die Be
rührungsfläche 85 zwischen Mitnehmer 81 und An
triebswelle 7 kann ohne weiteres auch anders ausge
bildet werden. Es ist beispielsweise auch möglich
den Mitnehmer oder die Antriebswelle mit einer Ku
gelfläche und das jeweilige Gegenstück mit einer
entsprechenden Vertiefung zu versehen. Auch kann
der Mitnehmer eine teilzylindrische Ausnehmung auf
weisen, die auf die Außenfläche der Antriebswelle 7
aufgesetzt und mit dieser verbunden wird.
Es ist jedoch auch möglich, die Antriebswelle und
den Mitnehmer einstückig auszubilden und damit die
über das Antriebsrad in die Antriebswelle 7 einge
leiteten Antriebskräfte auf die Taumelscheibe 9 zu
übertragen.
Aus der Schnittdarstellung gemäß Fig. 4 wird ohne
weiteres deutlich, daß der Mitnehmer 81 ohne ir
gendwelche Hilfsmittel (Bolzen oder Stifte) mit der
Antriebswelle 7 so gekoppelt ist, so daß ein Dreh
moment vom Antriebsrad 29 auf die Taumelscheibe 9
übertragen werden kann. Diese ist drehfest und in
axialer Richtung starr mit der Antriebswelle 7 ver
bunden. Dabei ist ein Umgreifen der Antriebswelle 7
durch den Mitnehmer 81 oder ein Verpressen der bei
den Bauteile miteinander nicht erforderlich, so daß
sich ein geringerer Bauraumbedarf einstellt, als
dies bei herkömmlichen Kompressoren der Fall ist.
Dadurch, daß der Mitnehmer selbst sehr klein baut,
kann die Taumelscheibe weiter ausschwenken, so daß
auch der Kompressor an sich kleiner ist als her
kömmliche Kompressoren.
Selbstverständlich kann auch der Mitnehmer und die
Antriebswelle des in Fig. 1 dargestellten Ausfüh
rungsbeispiels des Kompressors stoffschlüssig aus
gebildet werden.
Das Gehäuse 3 und der Deckel 27 sind auf geeignete
Weise miteinander verbunden. Es ist hier rein bei
spielhaft eine V-förmige umlaufende Nut 87 angedeu
tet, die an der Verbindungsstelle des Gehäuses 3
und des Deckels 27 vorgesehen ist und die ein Ver
schweißen dieser Teile ermöglicht. Bei Einsatz ei
nes Laserschweißverfahrens kann auch auf die Nut 87
verzichtet werden. Grundsätzlich ist jedoch eine
beliebige Verbindung des Gehäuses 3 und des Deckels
27 möglich, um das Gehäuse 3 druckdicht abzu
schließen. Der Aufbau des Gehäuses ist für die hier
angesprochene Kopplung zwischen Antriebswelle 7 und
Mitnehmer 81 nicht von Belang.
Zusammenfassend ist festzuhalten, daß ein klein
bauender Kompressor mit einfachem und somit kosten
günstigem Aufbau durch eine oder mehrere der anhand
der Fig. 1 bis 7 beschriebenen konstruktiven
Maßnahmen realisierbar ist. Besonders vorteilhaft
ist die Kombination der Stützeinrichtung, die eine
von der Aufnahmescheibe entspringenden Vorsprung
und ein Abstützelement umfaßt, wobei das Abstütze
lement eine erste Gleitfläche aufweist, die mit ei
ner Lagerfläche des Widerlagers zusammenwirkt und
wobei der Vorsprung und das Abstützelement über
eine zweite Gleitfläche formschlüssig miteinander
verbunden sind, mit der stoffschlüssigen oder ein
stückigen Verbindung des Mitnehmers und der An
triebswelle. Besonders vorteilhaft ist auch ein
Ausführungsbeispiel, bei dem die erfindungsgemäße
Stützeinrichtung vorgesehen ist und das Antriebsrad
einen Riemenscheibenkörper aufweist, der über ein
elastisches Kopplungselement mit der Antriebswelle
gekoppelt ist, wobei die Antriebswelle mit einer
Drehmomentbegrenzungseinrichtung, beispielsweise
Sollbruchstelle, versehen ist. Die erfindungsgemäße
Ausgestaltung des Antriebsrads allein löst schon
die Aufgabe. Besonders vorteilhaft ist jedoch vor
allem ein Kompressor, der die Merkmale der Ansprü
che 1 und 2 aufweist. Der Gegenstand der Erfindung
ist darauf jedoch nicht beschränkt. Auch die erfin
dungsgemäße Ausgestaltung der Stützeinrichtung oder
die einstückige/stoffschlüssige Verbindung des Mit
nehmers und der Antriebswelle löst/lösen die Auf
gabe.
Allen aus den Ansprüchen hervorgehenden Ausfüh
rungsbeispiele des Kompressors ist gemeinsam, daß
der Aufbau des Kompressors gegenüber bekannten Kom
pressoren vereinfacht ist und eine vorzugsweise
kurze und kompakte Bauweise realisiert wird. Über
dies weist der Kompressor eine hohe Funktionssi
cherheit auf, wobei die Sicherheit für die Gesamt
funktion des Fahrzeugs auch dann gewährleistet wer
den kann, wenn Störungen auftreten. Dies wird zum
einen über die eine Drehmomentbegrenzungseinrich
tung aufweisende Antriebswelle als auch beispiels
weise über die stoffschlüssige Verbindung des Mit
nehmers und der Antriebswelle realisiert. Die
stoffschlüssige Verbindung kann beispielsweise der
art auf das zu übertragende Drehmoment abgestimmt
werden, so daß bei einem Blockieren der Druckmit
telfördereinrichtung die Verbindung zerstört wird.
Dadurch kann das Antriebsrad frei drehen, so daß
der Betrieb sicherheitsrelevanter Bauteile des
Kraftfahrzeugs, die ebenfalls von dem über das An
triebsrad geführten Riemen betrieben werden, ge
währleistet werden kann.