DE19939130A1

DE19939130A1 - Axialkolbentriebwerk mit einem stufenlos verstellbaren Kolbenhub

Info

Publication number: DE19939130A1
Application number: DE1999139130
Authority: DE
Inventors: Otfried Schwarzkopf
Original assignee: Zexel GmbH
Current assignee: Valeo Compressor Europe GmbH
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2019-08-19
Also published as: DE19939130B4; JP2003507626A; WO2001012988A1; AU6997400A

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Axialkolbentriebwerk mit einem stufenlos verstellbaren Kolbenhub, das eine Antriebswelle (10, 12, 170) und einen Lagersitz (14) für eine Schrägscheibe (16, 18) besitzt, der zur Längsrichtung (20) einen ersten Kippwinkel (22) aufweist, auf dem die Schrägscheibe (16, 18, 174) in einem Kurbelraum (24) mit einer zur Senkrechten (26) der Schrägscheibe (16, 18, 174) um einen zweiten Kippwinkel (28) gekippten Lagerbohrung (30) gelagert und zur Einstellung des Kolbenhubs mit einer Regeleinrichtung (32, 34) über einen Winkelbereich verdrehbar ist und mit mindestens einem mit der Schrägscheibe (16, 18, 174) antriebsmäßig verbundenen, in einem Zylinder (36, 38, 40, 42) bewegbaren Kolben (44, 46, 48, 50). DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß die Verdrehbewegung von einem maximalen resultierenden Kippwinkel (52) zu einem minimalen resultierenden Kippwinkel (54) von einer axialen Hubbewegung (56) der Schrägscheibe (16, 18, 174) in Richtung des Kolbens (44, 46, 48, 50) und von dem minimalen resultierenden Kippwinkel (54) zu dem maximalen resultierenden Kippwinkel (52) von einer axialen Hubbewegung (116) in die vom Kolben (44, 46, 48, 50) abgewandte Richtung überlagert ist.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Axialkolbentriebwerk mit ei nem stufenlos verstellbaren Kolbenhub nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, Axialkolbentriebwerke mit einem stufenlos verstellbaren Kolbenhub, insbesondere für Kraftfahrzeugklima anlagen einzusetzen, und zwar als Kältemittelverdichter.

Eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs besitzt im wesentlichen einen Kältemittelverdichter, einen ersten Wärmeübertrager, einen sogenannten Verdampfer, einen zweiten Wärmeübertrager, einen sogenannten Verflüssiger oder Gaskühler bei über kriti schen Prozessen, ein Expansionsorgan und Rohrleitungen, die die Bauteile miteinander verbinden. Der Kältemittelverdichter hat die Aufgabe, ein Kältemittel aus dem Verdampfer anzusau gen, in dem das Kältemittel auf niedrigem Druckniveau unter Wärmeaufnahme verdampft, und auf einen höheren Druck zu ver dichten. Im zweiten Wärmeübertrager kann das Kältemittel an schließend die Wärme auf einem höheren Druck- und Temperatur niveau abgeben und erfährt in dem Expansionsorgan wieder eine Drosselung auf ein Druckniveau des Verdampfers. Es entsteht ein geschlossener Kreisprozeß.

Die Leistung des Kältemittelverdichters kann über eine An triebsdrehzahl und besonders energetisch günstig bei Axial kolbentriebwerken über den Kolbenhub stufenlos verstellbar ausgeführt werden. Bekannte Axialkolbentriebwerke bzw. Axial kolbenverdichter für Kraftfahrzeugklimaanlagen besitzen eine über eine Riemenscheibe angetriebene Antriebswelle. In einem Kurbelraum ist eine Schrägscheibe drehfest und verkippbar über ein Gelenk auf der Antriebswelle gelagert. Die Schräg scheibe treibt zumindest einen, in einem Zylinder bewegbaren Kolben an. Zur Aufnahme von Zug- und Druckbelastungen ist je der Kolben über zwei Gelenksteine mit der Schrägscheibe ver bunden, und zwar jeweils mit einem Gelenkstein an der dem Kolben zugewandten und an der dem Kolben abgewandten Laufflä che der Schrägscheibe. Die Gelenksteine laufen mit ihren Planflächen auf den Laufflächen der Schrägscheibe mit voller Umfangsgeschwindigkeit bei überlagerter radialer Bewegung, wodurch sich eine elliptische Laufbahn ergibt. Die Gelenk steine liegen mit ihren gewölbten Oberflächen in ausgeformten kugelschaligen Lagern der Kolben, in denen während des Be triebs eine vergleichsweise kleine Relativbewegung vorliegt.

Ferner kann die Schrägscheibe, anstatt lediglich über Gelenk steine, zusätzlich über eine Taumelscheibe mit den Kolben verbunden sein. Die Taumelscheibe ist entweder an einem Ge häuse oder über Kolbenstangen gegenüber der Antriebswelle verdrehgesichert. Eine Lagerung zwischen der Schrägscheibe und der Taumelscheibe nimmt die gesamte Relativbewegung auf. Die Taumelscheibe führt aufgrund der rotierenden Schrägschei be nur eine Taumelbewegung aus.

Der Kolbenhub und damit die Leistung des Axialkolbenverdich ters wird über den Grad des Kippwinkels der Schrägscheibe eingestellt. Bei einem großen Kippwinkel entsteht ein großer Kolbenhub und eine hohe Leistung, bei einem kleinen Kippwin kel entsteht ein kleiner Kolbenhub und eine niedrige Lei stung. Der Kippwinkel der Schrägscheibe wird in der Regel durch zwei Anschläge auf einen minimalen und einen maximalen Wert begrenzt. Gewöhnlich sind ein bis zwei Führungsstifte notwendig, um die Kippbewegung definiert zu führen und ein Verklemmen zu vermeiden. Die Kippbegrenzungen bzw. die An schläge können in den Führungsstiften integriert sein.

Wird bei der Verstellung des Kippwinkels von einem maximalen Wert auf einen kleineren Wert ein oberer Totpunkt des Kolbens in Richtung Schrägscheibe im Zylinder verschoben, kann be reits komprimiertes Gas nicht vollständig ausgeschoben wer den. Die in das Gas eingebrachte Kompressionsenergie kann nicht für den Kühlprozeß genutzt werden. Es entsteht ein so genannter Schadraum zwischen dem Kolben und einer Ventilplat te am Zylinder, der zu einem Energieverlust führt. Um den Schadraum zu vermeiden und den oberen Totpunkt der Kolben beizubehalten, ist die Schrägscheibe zusätzlich gegen eine vorgespannte Druckfeder axial verschiebbar gelagert. Die Schrägscheibe wird in der Regel über Anschläge in axialer Richtung begrenzt.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Axialkolbentriebwerk besitzt eine An triebswelle und einen radialen Lagersitz für eine Schräg scheibe, der zur Längsrichtung einen ersten Kippwinkel auf weist. Auf dem Lagersitz ist eine Schrägscheibe in einem Kur belraum mit einer zur Senkrechen der Schrägscheibe um einen zweiten Kippwinkel verkippten Lagerbohrung gelagert. Die Schrägscheibe ist antriebsmäßig mit zumindest einem, in einem Zylinder bewegbaren Kolben verbunden. Um den Kippwinkel und dadurch den Kolbenhub und die Leistung einstellen zu können, ist die Schrägscheibe mit einer Regeleinrichtung über einen Winkelbereich auf dem Lagersitz verdrehbar.

Es wird vorgeschlagen, daß die Verdrehbewegung von einem ma ximalen resultierenden Kippwinkel zu einem minimalen resul tierenden Kippwinkel mit einer axialen Hubbewegung der Schrägscheibe in Richtung des Kolbens und von dem minimalen resultierenden Kippwinkel zu dem maximalen resultierenden Kippwinkel von einer axialen Hubbewegung in die vom Kolben abgewandte Richtung überlagert ist. Auf die Schrägscheibe wirkende Kippmomente können über große Lagerflächen auf der Antriebswelle vorteilhaft abgestützt werden. Ein Klemmen wird vermieden und es kann eine lange Lebensdauer des Axial kolben triebwerks erreicht werden. Ferner wird durch die axiale Hub bewegung ermöglicht, einen durch die Kippbewegung verursach ten Schadraum zu vermeiden oder zu minimieren. Der obere Tot punkt des Kolbens kann in der Zylinderlaufbahn erhalten, Ver luste können vermieden und das Axialkolbentriebwerk kann ins besondere vorteilhaft bei Klimaanlagen als Verdichter verwen det werden. Der Verdichter kann als reiner Schrägscheibenver dichter oder als Taumelscheibenverdichter ausgeführt sein. Ferner kann die erfindungsgemäße Lösung bei Getrieben, Hy draulikpumpen usw. angewendet werden.

Die axiale Hubbewegung kann auf verschiedene, dem Fachmann als geeignet erscheinende Methoden erreicht werden, bei spielsweise über einen axial verfahrenden Stellkolben usw. Besonders vorteilhaft ist jedoch die Schrägscheibe über ein Gewinde mit der Antriebswelle verbunden, das aus der Verdreh bewegung der Schrägscheibe die zusätzliche axiale Hubbewegung erzeugt. Mit geringem Aufwand kann über eine bestimmte Gewin desteigung ein gewünschter Zusammenhang zwischen der Verdreh bewegung und der axialen Hubbewegung hergestellt werden. Die Gewindesteigung wird vorteilhaft so gewählt, daß bei einem Verdrehwinkel von 180° die Schrägscheibe um die Hälfte eines maximalen Kolbenhubs axial verschoben wird. Der obere Tot punkt des Kolbens in der Zylinderlaufbahn bleibt erhalten und ein Schadraum und Energieverluste werden vermieden.

Ferner kann die Schrägscheibe aufgrund einer Gewindehemmung besonders unempfindlich gegenüber Schwingungen und Stößen in axialer und radialer Richtungen sowie gegenüber Drehmoment schwankungen ausgeführt werden. Das Gewinde ist vorzugsweise in radialen Flächen eingebracht, kann jedoch auch in axialen Flächen eingebracht sein, beispielsweise in der Form von ei nem Ringkeil und einem Gegenringkeil usw. Ferner kann das Ge winde ein- oder mehrgängig ausgeführt werden. Mit einem mehr gängigen Gewinde kann vorteilhaft sicher gestellt werden, daß trotz einer großen Steigung des Gewindes, die Schrägscheibe bei minimalem und maximalem Kippwinkel über den Umfang an mehr wie einer Stelle sicher über das Gewinde mit der An triebswelle verbunden ist. Das Gewinde kann in einem auf der Antriebswelle befestigten zusätzlichen Bauteil eingebracht sein, beispielsweise in einem Schrägzylinder. In einer Ausge staltung wird vorgeschlagen, daß das Gewinde an die Antriebs welle angeformt ist. Zusätzliche Bauteile, Montageaufwand und Kosten können eingespart werden. Um eine besonders einfache Montage zu ermöglichen und beim Verstellvorgang den Maßenmit telpunkt der sich verstellenden Teile entlang einer gewünsch ten Achse verschieben zu können, und zwar insbesondere ent lang der Wellenachse, ist die Schrägscheibe vorteilhaft auf einer axial verschiebbaren Hülse verdrehbar gelagert.

Die Regeleinrichtung besitzt zumindest eine Stelleinheit, mit der die Schrägscheibe über eine Stellkraft verkippt und axial verschoben werden kann. Die Stelleinheit kann teilweise von den Kolben gebildet sein, indem durch Variation einer Gas druckdifferenz zwischen der Oberseite des Kolbens und der Un terseite des Kolbens im Kurbelraum eine Stellkraft erzeugt wird, die die Schrägscheibe gegen eine Gegenkrafteinrichtung verstellt. Die Gegenkrafteinrichtung kann von einer Druckfe der oder vorteilhaft von einer Torsionsfeder gebildet sein, die direkt über ein Drehmoment auf die Schrägscheibe wirkt und dadurch leichter und möglicherweise kostengünstiger als eine Druckfeder ausgeführt werden kann.

Ferner ist möglich, daß die Regeleinrichtung eine vom Kolben getrennte Stelleinheit aufweist, über die die Schrägscheibe verstellbar ist. Mit einer von dem Kolben getrennten Stelleinheit kann ein von den Betriebspunkten unabhängig gro ßer Regelbereich erreicht werden. Strömungsverluste zwischen der Oberseite des Kolbens und dem Kurbelraum können reduziert werden. Ferner kann das Axialkolbentriebwerk mit einem gerin gen Druck im Kurbelraum betrieben werden. Ein Leckagestrom von Kältemittel aus dem Kurbelraum durch Wellenabdichtungen nach außen ist etwa proportional dem Druck im Kurbelraum. Mit einem geringen Druck kann eine aufwendige Abdichtung des Kur belraums vermieden und ein geringer Leckagestrom erreicht werden. Dies ist insbesondere bei Kältemitteln mit hohen ab soluten Drücken von Vorteil, bei denen im allgemeinen für ei ne Regelung über eine Gasdruckdifferenz am Kolben hohe Drücke im Kurbelraum erforderlich sind. Bei einem geringen Druck ist ferner die Löslichkeit des Kältemittels einer Klimaanlage in einem Schmierstoff des Verdichters gering, wodurch eine hohe Viskosität beibehalten werden kann.

Ferner wirkt sich positiv auf die Viskosität aus, daß mit ei ner separaten Stelleinheit ein Aufheizen des Schmierstoffs durch ein von der Hochdruckseite des Kolbens erwärmtes Gas vermieden werden kann. Mit einer hohen Viskosität kann eine geringe Reibung zwischen hochbelasteten Gleitpaaren auf der Schrägscheibe und zwischen den Kolben und den Zylindern er reicht werden, was zu einer hohen Lebensdauer und einer hohen Zuverlässigkeit beiträgt.

Mit einer vom Kolben getrennten Stelleinheit ist kein be stimmter Druck im Kurbelraum zur Regelung erforderlich, wo durch von einem Verdampfer Kältemittel durch den Kurbelraum in den Zylinder geführt werden kann. Der Kurbelraum kann da durch gekühlt, eine zusätzliche Ansaugkammer auf der Obersei te des Kolbens kann vermieden und Bauraum kann eingespart werden. Ferner kann ein meist großes Volumen des Kurbelraums zur Dämpfung von Gaspulsationen genutzt werden.

Die Stelleinheit kann elektrisch, pneumatisch oder vorteil haft hydraulisch angetrieben sein. Mit Hydraulikflüssigkeit kann eine vorteilhafte Schwingungsdämpfung erreicht und ein besonders schwingungsunempfindliches Axialkolbentriebwerk ge schaffen werden. Die Stelleinheit kann direkt mit einem Drehmoment und/oder mit einer axialen Stellkraft auf die Schrägscheibe wirken. Eine axial wirkende Stelleinheit kann besonders leicht abgedichtet und kostengünstig ausgeführt werden. Bei einer mit einem Drehmoment auf die Schrägscheibe wirkenden Stelleinheit, wirkt das Stellmoment direkt in Rich tung der Verdrehbewegung der Schrägscheibe, wodurch mit einem kleinen Stellmoment und mit einer kleinen und platzsparenden Stelleinheit die Schrägscheibe verkippt und axial verschoben werden kann.

Die hydraulische Stelleinheit kann von einer vom geförderten Medium des Kolbens unabhängigen Hydraulikeinheit mit Drucköl versorgt sein, beispielsweise vorteilhaft von einer in einem Kraftfahrzeug bereits vorhandenen Hydraulikeinheit. Zusätzli che Bauteile können eingespart und ein von den Betriebspunk ten des Axialkolbentriebwerks unabhängiger großer Regelbe reich kann erreicht werden. Ferner ist kein Druckaufbau beim Anfahren des Axialkolbentriebwerks für die Regelung erforder lich, beispielsweise durch einen minimalen Kippwinkel von 2°. Ein lastfreies Anfahren des Axialkolbentriebwerks wird ermög licht und das Starten beispielsweise einer das Axialkolben triebwerk antreibenden Brennkraftmaschine wird erleichtert.

Mit einem dem Verdichter auf der hochdruckseite nachgeschal teten Ölabscheider kann ein guter Wärmeübergang in den Wärme übertragern sichergestellt und ein hoher Wirkungsgrad einer Klimaanlage erreicht werden. Ferner kann der Ölabscheider be sonders günstig dazu genutzt werden, die hydraulische Stel leinheit mit Drucköl zu versorgen. Das Drucköl aus dem Ölab scheider ist betriebspunktabhängig mit Druck beaufschlagt. Ist ein hohes Verstellmoment erforderlich, liegt im Ölab scheider ein hoher Druck vor, ist ein kleines Verstellmoment erforderlich, liegt ein kleiner Druck vor.

In einer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, die hydraulische Stelleinheit über einen Abfluß mit dem Kurbelraum zu verbin den, wodurch besonders günstig der Ölabscheider und die Stelleinheit dazu genutzt werden können, den Schmierstoff zu rück in den Kurbelraum zu fördern. Hierbei kann ein Zufluß vom Ölabscheider zur Stelleinheit und/oder der Abfluß von der Stelleinheit zum Kurbelraum regelbar ausgeführt sein. Der un geregelte Teil wird vorteilhaft von einer Drosselstelle ge bildet.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe schreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammen fassen.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Axialkolbentriebwerk bei maximalem Kolben hub im Schnitt,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 ein Axialkolbentriebwerk nach Fig. 1 bei mini malem Kolbenhub im Schnitt,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 ein Axialkolbentriebwerk mit einer hydrauli schen Stelleinheit,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine Prinzipskizze einer hydraulischen Rege lung und

Fig. 8 einen Ausschnitt einer Variante nach Fig. 2.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt ein Axialkolbentriebwerk für eine Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, das als Verdichter arbeitet. Das Axial kolbentriebwerk besitzt eine Antriebswelle 10 mit einem La gersitz 14 für eine Schrägscheibe 16, der zur Längsrichtung 20 einen ersten Kippwinkel 22 aufweist (Fig. 2). Auf dem La gersitz 14 ist in einem Kurbelraum 24 die Schrägscheibe 16 mit einer zur Senkrechten 26 der Schrägscheibe 16 um einen zweiten Kippwinkel 28 verkippten Lagerbohrung 30 gelagert. Die Schrägscheibe 16 ist antriebsmäßig über halbkugelförmige Gelenksteine 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92 mit vier in Zy lindern 36, 38, 40, 42 geführten Kolben 44, 46, 48, 50 ver bunden (Fig. 3 u. 4). Zur Aufnahme von Zug- und Druckbela stungen ist jeder Kolben 44, 46, 48, 50 über zwei Gelenkstei ne 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92 mit der Schrägscheibe 16 verbunden, und zwar jeweils über einen Gelenkstein 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92 mit einer den Kolben 44, 46, 48, 50 zugewandten und mit einer den Kolben 44, 46, 48, 50 abgewand ten Lauffläche 94, 96 der Schrägscheibe 16. Die Gelenksteine 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92 laufen mit ihren Planflächen auf den Laufflächen 94, 96 der Schrägscheibe 16 mit voller Umfangsgeschwindigkeit bei überlagerter radialer Bewegung, wodurch sich eine elliptische Laufbahn ergibt. Die Gelenk steine 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90, 92 liegen mit ihren ge wölbten Oberflächen in ausgeformten kugelschaligen Lagern 98, 100, 102, 104, 106, 108, 110, 112 der Kolben 44, 46, 48, 50, in denen während des Betriebs eine vergleichsweise kleine Re lativbewegung vorliegt.

Um den Kolbenhub und damit die Leistung des Axialkolbentrieb werks stufenlos einstellen zu können, ist die Schrägscheibe 16 mit einer Regeleinrichtung 32 über einen Winkelbereich auf dem Lagersitz 14 verdrehbar. Sind der Lagersitz 14 und die Lagerbohrung 30 in gleicher Richtung geneigt, addieren sich die Kippwinkel 22, 28 zu einem maximalen resultierenden Kipp winkel 52 (Fig. 2), sind der Lagersitz 14 und die Lager bohrung 30 in entgegengesetzter Richtung geneigt, subtrahie ren sich die Kippwinkel 22, 28 zu einem minimalen resultie renden Kippwinkel 54 (Fig. 4). Der minimal resultierende Kippwinkel 54 beträgt ca. 2°, um beim Anfahren des Axialkol bentriebwerks einen Druckaufbau sicherzustellen.

Erfindungsgemäß ist die Verdrehbewegung von dem maximalen re sultierenden Kippwinkel 52 zu dem minimalen resultierenden Kippwinkel 54 von einer axialen Hubbewegung 56 der Schräg scheibe 16 in Richtung der Kolben 44, 46, 48, 50 und von dem minimalen resultierenden Kippwinkel 54 zu dem maximalen re sultierenden Kippwinkel 52 von einer axialen Hubbewegung 116 in die vom Kolben 44, 46, 48, 50 abgewandte Richtung überla gert (Fig. 1-4). Die Schrägscheibe 16 ist über ein Gewinde 58 mit der Antriebswelle 10 verbunden, das aus der Verdrehbewe gung der Schrägscheibe 16 die zusätzliche Hubbewegung 56, 116 erzeugt. Das Gewinde 58 ist an die Antriebswelle 10 angeformt und besitzt eine Steigung, daß bei einem Verdrehwinkel von 180° die Schrägscheibe 16 um die Hälfte eines maximalen Kol benhubs 60 axial verschoben ist und ein oberer Totpunkt 114 der Kolben 44, 46, 48, 50 in der Zylinderlaufbahn erhalten bleibt (Fig. 2 u. 4). Die Hubbewegung 56, 116 und die Ver drehbewegung der Schrägscheibe 16 ist durch auf der Antriebs welle 10 befestigten Anschlagplatten 120, 122 begrenzt, über die die Antriebswelle 10 in axialer Richtung über Axiallager 160 und Laufscheiben 168 an einem Deckel 162 und an einem Ge häuse 164 des Axialkolbentriebwerks abgestützt ist. Radial ist die Antriebswelle 10 über zwei Radiallager 166 im Deckel 162 und im Gehäuse 164 gelagert.

Die Regeleinrichtung 32 besitzt eine teilweise von den Kolben 44, 46, 48, 50 gebildete Stelleinheit. Durch Variation einer Gasdruckdifferenz zwischen der Oberseite 118 der Kolben 44, 46, 48, 50 und der Unterseite der Kolbens 44, 46, 48, 50 im Kurbelraum 24 wird mit nicht näher dargestellten Kanälen und Regelventilen eine Stellkraft erzeugt (Fig. 1), die die Schrägscheibe 16 gegen eine Gegenkrafteinrichtung verstellt. Die Gegenkrafteinrichtung wird von vier vorgespannten Tor sionsfedern 62, 64, 66, 68 gebildet. Die Torsionsfedern 62, 64, 66, 68 stützen sich an den Anschlagplatten 120, 122 der Schrägscheibe 16 ab und wirken über nicht näher dargestellte Anschläge auf die Schrägscheibe 16. Wird die Schrägscheibe 16 vom maximalen resultierenden Kippwinkel 52 auf den minimalen resultierenden Kippwinkel 54 verstellt, werden die Torsions federn 62, 64, 66, 68 weiter vorgespannt. Wird die Schräg scheibe 16 vom minimalen resultierenden Kippwinkel 54 auf den maximalen resultierenden Kippwinkel 52 verstellt, werden die Torsionsfedern 62, 64, 66, 68 entspannt. Zwischen dem maxima len und dem minimalen resultierenden Kippwinkel 52, 54 kann die Schrägscheibe 16 auf beliebige Kippwinkel stufenlos ein gestellt werden. Die Schrägscheibe 16 wird an einer gekippten Mittelachse verschoben, wodurch sich in den Extremlagen eine leichte Exzentrizität der Schrägscheibe ergibt. Eine Unwucht in den Extremlagen kann vorteilhaft durch Ausgleichsmassen vermieden werden.

Fig. 8 zeigt einen Ausschnitt einer Variante nach Fig. 1 mit einer Antriebswelle 170. Auf der Antriebswelle 170 ist eine Hülse 178 axial verschiebbar und drehfest gelagert. Die Hülse 178 besitzt einen Lagersitz 14, auf dem eine Schrägscheibe 174 mit einer Lagerbohrung 30 verdrehbar gelagert ist. Die Schrägscheibe 174 ist auf der Hülse 178 über Wälzlager 182, 184, 186 axial und radial abgestützt und ist über eine Kupp lung 176 mit einer Mutter 180 gekoppelt, die über ein Gewinde 172 mit der Antriebswelle 170 verbunden ist. Hinsichtlich der Verstellfunktion kann im wesentlichen auf die Beschreibung zu dem Ausführungsbeispiel in Fig. 1 bis 4 verwiesen werden. Demgegenüber kann die Schrägscheibe 174 jedoch besonders ein fach montiert und ferner kann durch eine entsprechende Ausge staltung der Hülse 178 der Massenmittelpunkt der sich ver stellenden Teile entlang der Wellenachse geführt werden.

Fig. 5 zeigt ein Axialkolbentriebwerk mit einer Regeleinrich tung 34, die eine von den Kolben 44, 46, 48, 50 getrennte hy draulische Stelleinheit 70 aufweist. Im wesentlichen gleich bleibende Bauteile sind in den dargestellten Ausführungsbei spielen grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen bezif fert. Die Stelleinheit 70 besitzt ein in einem Gehäuse 124 gelagertes Rad 126 mit zwei Flügeln 128, 130 (Fig. 6), die mit zwei Flügeln 132, 134 am Gehäuse 124 vier Kammern 136, 138, 140, 142 bilden. Um eine Schrägscheibe 18 auf einer An triebswelle 12 zu verdrehen, werden die zwei Kammern 142, 138 mit Ölhochdruck über eine axiale und eine radiale Bohrung 144, 146 in der Antriebswelle 12 und über eine radiale Boh rung 148 im Rad 126 beaufschlagt. Das Rad 126 ist auf der An triebswelle 12 befestigt, während das Gehäuse 124 relativ zum Rad 126 drehbar gelagert ist, über ein Verbindungselement 150 ein Drehmoment auf die Schrägscheibe 18 ausübt und die Schrägscheibe 18 gegen die vorgespannten Torsionsfedern 66, 68 verstellt. Das Verbindungselement 150 greift in eine Aus nehmung 152 der Schrägscheibe 18, ist in axialer Richtung re lativ zur Schrägscheibe 18 verschiebbar und liegt über den gesamten Verstellbereich an der Schrägscheibe 18 an.

Die Stelleinheit 70 wird von einem den Zylindern 36, 38, 40, 42 nachgeschalteten Ölabscheider 72 über einen Zufluß 76 mit Drucköl versorgt und ist über einen Abfluß 74 mit dem Kurbel raum 24 verbunden (Fig. 7). Das vom Öl getrennte Kühlmittel wird vom Ölabscheider 72 auf eine Niederdruckseite der Klima anlage befördert, wie mit Pfeil 154 angedeutet. Der Zufluß 76 vom Ölabscheider 72 zur Stelleinheit 70 und der Abfluß 74 aus der Stelleinheit 70 in den Kurbelraum 24 ist jeweils über ein Ventil 156, 158 regelbar. Ferner wäre möglich, ein Ventil 156 oder 158 durch eine feste Drosselstelle zu ersetzen.

Bezugszeichen

10

Antriebswelle

12

Antriebswelle

14

Lagersitz

16

Schrägscheibe

18

Schrägscheibe

20

Längsrichtung

22

Kippwinkel

24

Kurbelraum

26

Senkrechten

28

Kippwinkel

30

Lagerbohrung

32

Regeleinrichtung

34

Regeleinrichtung

36

Zylinder

38

Zylinder

40

Zylinder

42

Zylinder

44

Kolben

46

Kolben

48

Kolben

50

Kolben

52

Kippwinkel

54

Kippwinkel

56

Hubbewegung

58

Gewinde

60

Kolbenhub

62

Torsionsfeder

64

Torsionsfeder

66

Torsionsfeder

68

Torsionsfeder

70

Stelleinheit

72

Ölabscheider

74

Abfluß

76

Zufluß

78

Gelenkstein

80

Gelenkstein

82

Gelenkstein

84

Gelenkstein

86

Gelenkstein

88

Gelenkstein

90

Gelenkstein

92

Gelenkstein

94

Lauffläche

96

Lauffläche

98

Lager

100

Lager

102

Lager

104

Lager

106

Lager

108

Lager

110

Lager

112

Lager

114

Oberer Totpunkt

116

Hubbewegung

118

Oberseite

120

Anschlagplatte

122

Anschlagplatte

124

Gehäuse

126

Rad

128

Flügel

130

Flügel

132

Flügel

134

Flügel

136

Kammer

138

Kammer

140

Kammer

142

Kammer

144

Bohrung

146

Bohrung

148

Bohrung

150

Verbindungselement

152

Ausnehmung

154

Pfeil

156

Ventil

158

Ventil

160

Axiallager

162

Deckel

164

Gehäuse

166

Lager

168

Laufscheiben

170

Antriebswelle

172

Gewinde

174

Schrägscheibe

176

Kupplung

178

Hülse

180

Mutter

182

Wälzlager

184

Wälzlager

186

Wälzlager

Claims

1. Axialkolbentriebwerk mit einem stufenlos verstellbaren Kolbenhub, das eine Antriebswelle (10, 12, 170) und einen La gersitz (14) für eine Schrägscheibe (16, 18, 174) besitzt, der zur Längsrichtung (20) einen ersten Kippwinkel (22) auf weist, auf dem die Schrägscheibe (16, 18, 174) in einem Kur belraum (24) mit einer zur Senkrechten (26) der Schrägscheibe (16, 18, 174) um einen zweiten Kippwinkel (28) verkippten La gerbohrung (30) gelagert und zur Einstellung des Kolbenhubs mit einer Regeleinrichtung (32, 34) über einen Winkelbereich verdrehbar ist und mit mindestens einem mit der Schrägscheibe (16, 18, 174) antriebsmäßig verbundenen, in einem Zylinder (36, 38, 40, 42) bewegbaren Kolben (44, 46, 48, 50), dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehbewegung von einem maximalen resultierenden Kippwinkel (52) zu einem minimalen resultie renden Kippwinkel (54) von einer axialen Hubbewegung (56) der Schrägscheibe (16, 18, 174) in Richtung des Kolbens (44, 46, 48, 50) und von dem minimalen resultierenden Kippwinkel (54) zu dem maximalen resultierenden Kippwinkel (52) von einer axialen Hubbewegung (116) in die vom Kolben (44, 46, 48, 50) abgewandte Richtung überlagert ist.

2. Axialkolbentriebwerk nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Schrägscheibe (16, 18, 174) über ein Gewin de (58, 172) mit der Antriebswelle (10, 12, 170) wirkverbun den ist, das aus der Verdrehbewegung der Schrägscheibe (16, 18, 174) die zusätzliche axiale Hubbewegung (56) erzeugt.

3. Axialkolbentriebwerk nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gewinde (58, 172) an die Antriebswelle (10, 12, 170) angeformt ist.

4. Axialkolbentriebwerk nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Verdrehwinkel von 180° die Schrägscheibe (16, 18, 174) um die Hälfte eines maximalen Kolbenhubs (60) axial verschoben ist.

5. Axialkolbentriebwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrägscheibe (174) auf einer axial verschiebbaren Hülse (178) verdrehbar gelagert ist.

6. Axialkolbentriebwerk nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (32) eine Gegenkrafteinrichtung mit zumindest einer auf die Schrägscheibe (16, 174) wirkende, vorgespannte Torsionsfeder (62, 64, 66, 68) aufweist.

7. Axialkolbentriebwerk nach einem der vorhergehende n An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (34) eine vom Kolben (44, 46, 48, 50) getrennte Stelleinheit (70) aufweist.

8. Axialkolbentriebwerk nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Stelleinheit (70) hydraulisch angetrieben ist.

9. Axialkolbentriebwerk nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die hydraulische Stelleinheit (70) von einer vom geförderten Medium des Kolbens (44, 46, 48, 50) unabhän gigen Hydraulikeinheit mit Drucköl versorgt ist.

10. Axialkolbentriebwerk nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die hydraulische Stelleinheit (70) von einem dem Zylinder (36, 38, 40, 42) nachgeschalteten Ölabscheider (72) mit Drucköl versorgt ist.

11. Axialkolbentriebwerk nach Anspruch 10, dadurch gekenn zeichnet, daß die hydraulische Stelleinheit (70) über einen Abfluß (74) mit dem Kurbelraum (24) verbunden ist und ein Zu fluß (76) vom Ölabscheider (72) zur Stelleinheit (70) und/oder der Abfluß (74) von der Stelleinheit (70) zum Kur belraum (24) regelbar sind.