DE2166411A1

DE2166411A1 - Taumelscheibenkompressor zur klimatisierung von fahrzeugen

Info

Publication number: DE2166411A1
Application number: DE19712166411
Authority: DE
Inventors: Shozo Nakayama
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1970-10-17
Filing date: 1971-10-14
Publication date: 1974-04-25
Also published as: DE2166411C3; DE2151291A1; DE2166411B2

Description

Dipl.-lncj. Heinz Lesser, Patentanwalt D —8 München 81. Cosimastraf$e 81 · Telefon: (0811) 48 3520

Kabushiki Kaisha Toyoda Jidcshokki Scisakusho

1, Toyoda-ko, 2-chome,

_v . , . L 9538 a

Kanya-shi,

Aichi-ken, Japan L/km

Taumelscheibenkompressor zur
Klimatisierung von Fahrzeugen

(Ausscheidung aus P 21 51 291.4-15)

Die Erfindung bezieht sich auf einen Taumelscheibenkompressor zur Klimatisierung von Fahrzeugen, dessen Gehäuse aus zwei in axialer Richtung miteinander verbundenen, endseitig durch Zylinderköpfe abgeschlossenen Zylinderblöcken besteht, die je
außer drei gleichmäßig verteilten Axialbohrungen, in denen
durch eine Taumelscheibe bewegbare Doppelkolben angeordnet sind, zwei beiderseits der oberen Axialbohrung Kühlmittel-An'saug-
und Entladeräume aufweisen, die Jg an eine Saug- bzw. an eine Entladeleitung eines Kühlkreises angeschlossen sind.

Kompressoren zur Klimatisierung von Fahrzeugen solion selbst
ausreichend kühlbar sein, was jedoch gewisse Schwierigkeiten
bereitet. Taumelscheibenkompressoren, von denen die Erfindung ausgeht, sind, was ihre Kühlung betrifft, so ausgebildet, daß die in einem vorderen und in einem hinteren Zylinderblock vorgesehenen, Kühlmittel führenden Räume der Saug- bzw. der Entladeseite je miteinander verbunden sind. Dementsprechend müssen zum Abdichten der Kühlmittel führenden Räume und zum Abdichten der Taumelscheibenkammern je getrennte Abdichtmittel vorgesehen sein und zwar in der Ebene, in der die beiden Zylinderblccke
einander stumpf stoßend miteinander verbunden sind. Dies kann

409817/0003

Dipl.-lng. Heinz Lesser, Patentanwalt D — 8 München 81, Cositnastro.fje 81 · Telefon: (031T) ^SSuzC j

- 2 - i

nicht nur zu Störungen führen, weil die eine oder die andere Dichtung nicht mehr einwandfrei abdichtet, es ist auch schwierig, die Zylinderblöcke so zu gestalten, daß auch bei neuen Dichtungen ein einwandfreies Abdichten erzielt wird. Hinzu kommt, daB sich die beiden miteinander verbundenen Zylinderbiöcke ■ nicht gleichmäßig kühlen lassen, weil das Kühlmittel im Regelfall der Saugkammer über einen Stutzen zugeführt und über einen anderen Stutzen aus der Entladekammer abgeführt wird (siehe DT-PS 350 135). Eine gleichmäßige Kühlung der beiden Zylinderblöcke läßt sich zwar dann erreichen, wenn den vom Kühlmittel durchflossenen Räumen der beiden Zylinderköpfe das Kühlmittel über eine Leitung zugeführt bzw. eine Leitung abgeführt wird,die in die vom Kühlmittel durchflossenen Kammern dort münden, wo sich die Trennebene zwischen den beiden Zylinderblöckan befinddet (US-PS 3 352 485). Dies erschwert jedoch wiederum das Abdichten der beiden Zylinderblöcke gegeneinander in der Ebene, in der sie stumpf aneinander stoßend miteinander verbunden sind.

Der Erfindung liegt daher nicht nur die Aufgabe zugrunde, Abdichtschwierigkeiten bei Taumelscheibenkompressoren der eingangs! erwähnten Art zu vermeiden, es so3 1 auch die Kühlung des Kornpres sors und damit die Kühlleistung einer Kühlanlage eines Fahrzeuges verbessert werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Kühlmittel-Ansaug- und -Entladeräume zur Verbindungsebene der beiden Zylinderblöcke hin abgeschlossen auszubilden und je für sich nahe der Verbindungsebene über die Umfangskontursn der Zylinderblöcke mit der Ansaug- bzw. der Entladeleitung des Kühlkreises zu verbinden. Erreicht wird dadurch nicht nur eine erhebliche Vereinfachung der Abdichtung zwischen den beiden Zylinderblöcken, es wird auch eine gleichmäßigere Kühlung des Kompressors erzielt.

Erforderlich ist es nun nur noch, die Kühlmittel-Ansaugö-ffnungen! bzw. die Kühlmittel-Entladeöffnungen der beiden Zylinderblöcke

409817/0003

Dipl.-Ing. Heini lesser, Patentanwalt D —8 Münther. 81, Cosimastraße 81 · Telefon: (031Ί) 483820

an dis Saugseite bzw. dia Entladeseite des Kühlkreises anzuschließen. Es sind nun Verteilerkörper bekannt, die ein in einer Rohrleitung bewegtes Medium zwei Verbraucherstellen zuführen, die je eine Axialbohrung aufweisen, in die zwei weitere, in der gleichen Radialebene liegende Bohrungen münden. Diese an .sich bekannten Verteilerstücke sollen nun erfindungsgemäß so ausgebildet werden, daß ihre in der gleichen Radialebens liegenden Bohrungen mit den Kühlmittel-Zufuhr- bzw. Kühlmittel-AbfLihr-Öffnungen eines erfindungsgemä'B ausgebildeten Taumelscheibenkompressors fluchten. Da diese Verteilcrkörper jetzt an einen erfindungsgemäß ausgebildeten Taumelscheibenkompressor angesetzt werden, werden sie nachstehend als Ansatzkörper bezeichnet. Empfohlen wird nun weiterhin, mindestens das den Ansaugkammern des Kompressors zugeordnete Ansatzstück auch noch so auszubilden, daß der Querschnitt des zwischen den Radialboh-j x^ungen liegenden Teils der Axialbohrung des Ansatzstücks klei ner ist als der Querschnitt der an den Kühlkreis angeschlossenen Axialbohrung. Dies hat den Vorteil, daß das angesaugte Kühlmittel auch dann gleichmäßig in die Kühlmittel-Ansaugkammern der beiden Zylinderblöcke hineinverteilt wird, wenn nur ein Strang des Kühlkreises bis nahe an den Kompressor herangeführt j werden soll, um an Leitungslängen zu sparen. Grundsätzlich könnte man nämlich den beiden Einlaßöffnungen der beiden Kühimittel-Ansaugkammern das Kühlmittel über zwei Leitungen zuführen, die über eine Art Kniestück an eine Leitung des Kühlkreises angeschlossen sind, dann erhöht dies jedoch den Aufwand, was unerwünscht ist.

Dis Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen nachstehend erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht zweier Zylinderblöcke,

Fig. 2 eine Vorderansicht des vorderen Zylinderblocks nach ' Fig. 1,

409817/0003

Dipl.-lng. Heinz lesser, Patentanwalt D —8 MOndien 81, Cosimostrajje 81 ■ Telefon: (0811) 483820

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Kompressor etwa nach der Linie A-a der Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Kompressor etwa nach der Linie A-C der Fig. 2,

Fig. 5 einen Teilschnitt durch ein bekanntes Verteilerstück,

Fig. 6 einen Teilschnitt durch einen Kompressor mit einem ρ · Ansatzstück an der Kühlmittel-Saugseite.

Der Kompressor besteht im wesentlichen aus zwei Zylinderblöcken, d.h. aus einem hinteren Zylinderblock 101 und einem vorderen Zylinderblock 102, die, gleichachsig angeordnet, miteinander ver bunden sind. Weiterhin sind noch zwei Zylinderköpfe 103 und (Fig. 3) vorgesehen, die gleichachsig an den äußeren Enden der beiden Zylinderblöcke 101 bzw. 102 festgelegt sind. Diese vier Teile sind fest miteinander verbunden und bleiben immer in einer vorgeschriebenen Lage. Zwischen dem vorderen Zylinderkopf 104 und dem vorderen Zylinderblock 102 ist eine Ventilklappe 106 angeordnet, eine weitere Ventilklappe 105 ist zwischen dem hinteren Zylinderblock 101 und dem hinteren Zylinderkopf 103 vorgesehen. Eine Antriebswelle 107 erstreckt fcich koaxial durch die Zylinderblöcke, -Köpfe und -Klappen und steht in unmittelbarer Verbindung mit einem nicht dargestellten Antriebsteil des Antriebsmotors eines Fahrzeuges und wird dabei von Nadellagern 10B getragen, die sich an den äußeren Enden der Zylinderblöcke 101 und 102 befinden. Nahe der Verbindungsebene der beiden Zylinderblöcke 101 und 102 trägt diese Antriebswelle 107 eine Taumelscheibe 109. Die beiden Zylinderblöcke 101 und 102 sind beide mit jeweils drei Bohrungen 110 versehen, die gleichmäßig verteil angeordnet sind. Sämtliche Bohrungen 110 verlaufen im wesentlichen parallel zur Orehachse der Antriebswelle 107 und nehmen je doppelt wirkende Kolben 111 in sich auf.

409817/0003

Dipl.-Ing. Heinz Lesser, Patentanwalt D —8 München 81, Cosimastrafje 81 · Tetefon: (08Π) 4838,20

Jeder Kolben 111 besteht aus zwei Endköpfen, die an der Innenwand einer Bohrung 110 während des Gleitens der Kolben anliegen und aus einem Bindestück zwischen den beiden Köpfen.-Das Bindestück hat an seiner einen Seite eine Ausnehmung, die den Randbereich der Taumelscheibe 109 aufnimmt. Diese Ausnehmung des Bindestückes ist mit den beiden Flächen der Taumalscheibe 1Q9 über Kugeln 112 und Käfige 113 verbunden. Aufgrund dieser Verbindung verursacht der Umlauf der Taumelscheibe 109 das Gleiten der Kolben 111 innerhalb der Bohrungen 110 in entgegengesetzten Richtungen.

Zwei Drucklager 114 liegen zwischen der Nabe der Taumelscheibe 109 und den Zylinderblöcken 101 und 102 , um den durch die Pump tätigkeit der Kolben erzeugten axialen Längsdruck aufzunehmen.

Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, sind zwischen den gleichmäßig verteilten Bohrungen 110 und den Außenwänden der Zylinderblöcke 101 und 102 Teilkammern gebildet. Die untere Teilkammer 115 dient als Reservekammer für ein Schmiermittel, während die beiden anderen Teilkammern 116 und 119 jedes Zylinderblacks als Durchgänge für ein Kühlmittel dienen, und die mit Ansaugkammern 116 und Entladekammern 117 der Zylinderköpfe 103 bzw. 104 verbunden sind. Wie aus den Figuren 1 und 3 ersichtlich, sind die Durchgänge 118 und 119 nahe der Ebene geschlossen, an der die Zylinderblöcke 101 und 102 stumpf aneinander liegen. Sie stehen in Verbindung mit je einer Einlaßöffnung 120 (Fig. 2 und 3.) und je einer Auslaßöffnung 121 (Fig. 1 und 2), die in die Umfangsflächen der Zylinderblöcke 101 und 102 münden. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen 120,121 münden in den Ansatzstücken 122 bzw. 123 vorgesehenen Ein- und Ausl.aßöffnungen 124 bzw 125,

Nachdem das Kühlmittel durch eine nicht dargestellte Kühlleitung das Kühlkreises geflossen ist, läuft es zurück in den Kompressor, wird durch die Eingan^söffnungen 120 eingeleitet

A09817/0003

Dipl.-Ing. Heinz Lesser. Patentanwalt D —8 Mund-.βπ 81, CoämaAiafa 81 · Telefon: fDSIl) 483820

und gleichmäßig in den Durchgängen 118 verteilt, die in beiden Zylinderblöcken 101 und 102 vorgesehen sind. Um einen für den Umlauf der Taumelscheibe 109 notwendigen Raum zur Verfugung zu stellen, besteht jeder Kühlmittel-Durchgang 118 aus einer Teilkammer 126 mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt und aus einer Teilkammer 127 mit größerem Querschnitt, die beide miteinander verbunden sind. Wenn das Kühlmittel durch die Eingangsöff nungen 120 einfließt, wird es zunächst in die kleineren Teilkammern 126 gelenkt und gezwungen, seine Rießrichtung zu ändern Aufgrund dieser zwangsweisen Richtungsänderung wird der ölanteil im Kühlmittel vom Kühlmittel durch die Wirkung der Trägheit der Masse getrennt. Bei der Einführung des Kühlmittels in die größeren Tailkammern 127 verlangsamt sich der Fluß des Kühlmittels plötzlich, was auf die plötzliche Erweiterung des Querschnittsraumes zurückzuführen ist, und die schwereren ölteilchen werden aufgrund der Schwerkraft von den Kühlmittelteilchen getrenntt

Das von seinem mit ihm verbundene! Kühlmittel getrennte und am Boden der Teilkammern 127 angesammelte öl wird durch ölrinnen 129 in ein Wellenbohrloch 128 geleitet und gelangt von dort zu weiteren zu schmierenden Teilen, beispielsweise zu den Nadellagern 108.

Nachdem das Kühlmittel von seinem {!!bestandteil getrennt ist, wird das nun ölfreie Kühlmittel in die Saugkammern 116 beider Zylinderköpfe 103, 104 geleitet und zwar durch die den größeren Teilkammern 127 zugeordneten Ventilklappen 1D5 bzw. 106. Von dort wird das Kühlmittel durch die Tätigkeit eines nicht dargestellten Pumpventils in die Bohrungen 110 gepumpt.

Das verdichtete Kühlmittel wird dann durch ein geeignetes Ladeventil 134 bzw.135 in die Entladekammern 117 dar Zylinderköpfe 103 und 104 geleitet, dann ütaer die Ventilklappen 105 bzw. 106 in die Durchgänge 119 und achÜBBlich über die Auslässe 121 zu

ΛΟ9817/0Ο03

Dipl.-lng. Heinr lesser, ftitetitanwdi D —8 Mönchen 81. Cosimoslraße 81 ■ Telefon: (0811) 483820

den AusIaBSffnungen 12Si die mit dem Kühlkreis verbunden sind. Den Weg des Kühlmittels veranschaulichen die Pfeile in Fig· 1, die gestrichelten Pfeile zeigen die Führung im Bereich des Saugsystems, die ausgezogenen Pfeile den Weg im Bereich des Entladesystems.

Die Teilkammer 115 for die Aufnahme des Schmiermittels ist durch zwei Trennwände 140 in Kammern aufgeteilt, die ober öffnungen 142b miteinander in Verbindung stehen, wenn zwei Trennwände 140 über einen Boden 141 eine besondere Kammer 143 bilden, in die die Taumelscheibe 109 eingreift.

Aus den Figuren 1 und 3 ist deutlich erkennbar, daß die Durchgänge 118 und 119 bzw. deren Teilkammern zur Verbinduhgsebene der beiden Zylinderblocke 101 und 102 hin abgeschlossen sind, wodurch sich die Abdichtung der beiden Zylinderblocke gegeneinander erheblich vereinfacht, es bedarf lediglich der Anordnung eines Dichtringes 131, um eine einwandfreie Abdichtung in diesem Bareich zu erzielen.

Fig. 5 zeigt ein en sich bekanntes Verteilerstücke 50, das eine Bohrung 51 aufweist, von der zwei Querbohrungen 52 und 53 ausgehen. Die Bohrung 51 und ihr zwischen den Querbohrungen 52 und 53 liegendes Stück 54 weisen den gleichen Querschnitt A auf. Strömt in die Leitung51 ein Medium, z.B.ein Kühlmittel, ein, dann bewegt es sich in Richtung auf den Bohrungsteil 54 hin, passiert also* grob ausgedrückt, die Querbohrung 52 und fließt zur Querbohrung 53, so daß, würde man diese Querbohrung 53 mit der Einlaßöffnung 120 eines vorderen Zylinderkopfes 102 verbinden, die Durchgangsöffnung des hinteren Zylinderkopfes 102 nicht voll bzw. gleichmäßig beaufschlagt wird. Praktisch heißt dies, daß der Zufluß zu den Teilkammern 12B und 127 des hinteren Zylinderblockes 101 unbefriedigend ist. Ordnet man ein solches Verteilerstuck 50 als Ansatzstück 150 einem er- <

409817/0003

Dipi.-lng. Heinz Lesser, Patentanwalt D —8 München 81, Cosimastraf5e Sl ■ Telefon: (OSIl) 483S20

_ R

findungsgemäß ausgebildeten Kompressor zu, dann weist dieses Ansatzstück außer einer Bohrung 151 zwei Querbohrungen 152 und 153 auf, jedoch ist der Querschnitt B des Bohrungsteils 154, der eine Verlängerung der Bohrung 151 darstellt, kleiner als dar Querschnitt A der Bohrung 151.. Ist also ein solches Ansatzstück 150 dem Saugsystem des Kompressors zugeordnet, dann fließt das durch die Kühlleitungen geflossene Kühlmittel in die Bohrung 151 hinein in Richtung auf die Querbohrung 152 und da nun der Querschnitt B des Bohrungsteils 154 kleiner ist als der Querschnitt der Bohrung 151, trifft ein Teil des Kühlmittels gegen die dadurch nach innen vorspringende Wand im Bereich der Querbohrung 152, ändert seine Flußrichtung und fließt durch die Querbohrung 152 in die Einlaßöffnung 120 des hinteren Zylinderblocks 101. Der andere Teil des Kühlmittels bewegt sich direkt durch den Bohrungsteil 154 kleineren Querschnitts und gelangt durch die Querbohrung 153 in die Einlaßöffnung 120 des Zylinderblocks 102. Es läßt sich also wegen des unterschiedlichen Querschnitts die Verteilung des Kühlmittels zum vorderen und hinteren Zylinderblock gleichmäßig durchführen.

Der volumetrische Wirkungsgrad des Kompressors wird vergleichmäßigt, wodurch sich eine erhöhte Kühlfunktion und ein ausgeglichener Druckverlauf erzielen lassen.

/»09817/0003

Claims

Dipl.-lng. Heinz Lesser, Potentonwolt D —8 München 81, Cosimastra|je 81 · Telefon: (08Π) 483820

PATENTANSPRÜCHE

J 1»JTaumelscheibenkompressor zur Klimatisierung von Fahrzeugen, dessen Gehäuse aus zwei in axialer Richtung miteinander verbundenen, endseitig durch Zylinderköpfe abgeschlossenen Zylinderblöcken besteht, die je außer drei gleichmäßig verteilten Axialbohrungen, in denen durch eine Taumelscheibe bewegbare Doppelkolben angeordnet sind, zwei beiderseits de oberen Axialbohrung Kühlmittel-Ansaug- und -Entladeräume aufweisen, die je an eine Saug- bzw. an eine Entladeleitung eines Kühlkreises angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlmittel-Ansaug- und -Entladedurchgänge (118j 119) zur Verbindungsebene der beiden Zylinderblöcke (101, 102) hin abgeschlossen ausgebildet und je für sich nahe der Verbindungsebene über die Umfangskonturen der Zylinderblöcke mit der Ansaug- bzw. Entlade-Leitung (124; 125) des Kühlkreises verbunden sind.
2. Taumelscheibenkompressor nach Anspruch 1, unter Verwendung von Verteilerstücken, die je eine Axiaibohrung aufweisen, in die zwei weitere, in der gleichen Radialebene liegende Bohrungen münden, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilerstücke als Ansatzstücke (150) ausgebildet und so angeordnet sind, daß ihre in der gleichen Radialebene liegenden Bohrungen (152, 153) mit den Ansaugbzw. Entladeöffnungen (120, 121) der Durchgänge [110, 119) fluchten und daß mindestens das den Ansaug-Durchgängen (118] zugeordnete Ansatzstücke (150) so ausgebildet ist, daß der Querschnitt (B) des zwischen den Radialbohrungen (152, 153) liegenden Bohrungsteils (154) der Axialbohrung (151) kleiner ist als der Querschnitt (A) der an den Kühlkreislauf angeschlossenen Axialbohrung (151).

409817/0003