PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69828270T2 29.12.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0000972146
Titel Pleuel-Kolben Verbindungseinheit für eine kleine Hubkolbenmaschine und motorgetriebenen Verdichter, der solche Einheit enthält
Anmelder Embraco Europe S.r.l., Turin/Torino, IT
Erfinder BIANCHI, Vittorio, I-21030 Ferrera di Varese, IT
Vertreter BEETZ & PARTNER Patentanwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69828270
Vertragsstaaten DE, ES, FR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 26.03.1998
EP-Aktenzeichen 989240833
WO-Anmeldetag 26.03.1998
PCT-Aktenzeichen PCT/EP98/01801
WO-Veröffentlichungsnummer 0098044280
WO-Veröffentlichungsdatum 08.10.1998
EP-Offenlegungsdatum 19.01.2000
EP date of grant 22.12.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.12.2005
IPC-Hauptklasse F16J 1/18

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft eine Pleuelstangen/Kolben-Einheit für kleine Kolbenmaschinen, im Besonderen für motorgetriebene Kompressoren für Kälteerzeugungsmaschinen und Ähnliches, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Derartige Einheiten sind aus den Dokumenten FR-A-2 330 923 und EP-A-0 608 506 bekannt.

Gemäß dem Dokument FR-A-2 330 923 besitzt der Kolben ein Paar von einander diametral gegenüber liegenden, inneren Vorsprüngen, die ihrerseits entsprechende Ausnehmungen aufweisen, die miteinander ausgerichtet sind und einen Lagersitz für den Kolbenbolzen bilden.

Bei einer Ausführungsform besitzen die Seiten der Ausnehmungen kaltverformte, örtliche Verformungen, die den Kolbenbolzen dauernd in seinem Lagersitz halten. Bei einer anderen Ausführungsform sind die Seiten der Ausnehmungen und der Kolbenbolzen über elektrische Punktschweißungen dauernd miteinander verbunden, die "warzenförmige Vorsprünge" genannt werden.

Die Verfahren zum Befestigen des Kolbenbolzens am Kolben gemäß dem Dokument FR-A-2 330 932 erfordern entweder eine geeignete Presse, um die örtlichen Verformungen auszubilden, oder eine geeignete elektrische Schweißstation für das Erzeugen der Schweißpunkte.

Diese Verfahren sind für die Montage von motorgetriebenen Kompressoren oder andersartigen kleinen Kolbenmaschinen auf einem Fließband nicht geeignet, da sie für die Befestigung des Kolbenbolzens am Kolben eine Presse oder eine Schweißmaschine benötigen, die vom Band getrennt sind.

Dieses Problem wurde zumindest teilweise durch die Lehren des Dokuments EP-A-0 608 506 gelöst.

In Übereinstimmung mit diesem Dokument besitzt der Kolben einer motorgetriebenen Kompressoreinheit wiederum ein Paar von einander diametral gegenüber liegenden, inneren Vorsprüngen, die ihrerseits entsprechende Ausnehmungen besitzen, die miteinander ausgerichtet sind und einen Lagersitz für den Kolbenbolzen bilden.

Die Einspanneinrichtung besteht in diesem Fall aus einem Federring, der den Schaft der Pleuelstange umgibt und Ankerlaschen besitzt, die von seinem Umfang vorspringen.

Im zusammengebauten Zustand wirkt der Einspannring gegen den Kolbenbolzen und hält ihn in seinem Sitz dadurch eingerastet, dass die Laschen des Rings in die Innenfläche des Kolbenmantels beißen, wodurch eine feste Verankerung zwischen dem Ring und dem Kolben durch einen Eingriff erreicht wird.

Dieser Aufbau, der aus dem Dokument EP-A-0 608 506 bekannt ist, ermöglicht einen vereinfachten Montagevorgang mit relativ geringen Kosten.

Eine Person, die für die Qualitätskontrolle stromabwärts der Montagestation verantwortlich ist, kann bemerken, dass irgendein Teil (beispielsweise die Pleuelstange) fehlerhaft ist. In diesem Fall kann die Teilmontage leicht zerlegt werden, indem der Kolben von der Pleuelstange und seinem Einspannring abgezogen wird, um den Kolben und den Kolbenbolzen wieder zu gewinnen.

Dieser Vorgang kann jedoch den Kolben irreparabel beschädigen, da beim Entfernen des Federrings seine Laschen, die in die Oberfläche des Mantels beißen, diesen zerkratzen können, wobei dies für eine mögliche Wiederverwendung des Kolbens von Nachteil ist.

Die Lösung des Dokuments EP-A-0 608 506 besitzt auch den Nachteil, dass sie die Verwendung von Kolben benötigt, die einen durchaus dicken Mantel besitzen und daher unerwünscht schwer sind. Tatsächlich wurde herausgefunden, dass die Laschen des Einspannrings einen ziemlich dünnen Mantel verformen, wodurch er seine zylindrische Form verliert. Beispielsweise nimmt der Mantel im Falle eines Einspannrings mit vier Laschen eine vierblättrige Form an.

Der Gegenstand der Erfindung besteht darin, eine Pleuelstangen/Kolben-Einheit zu liefern, die so montiert werden kann, wie dies die Lösung des Dokuments EP-A-0 608 506 ermöglicht, die jedoch nicht dazu neigt, einen dünnen Mantel zu verformen, und die das leichte Zerlegen einer fehlerhaften Pleuelstangen/Kolben-Einheit ermöglicht, um beispielsweise den Kolben und den Kolbenbolzen wieder zu gewinnen, ohne den Mantel zu beschädigen.

Erfindungsgemäß wird dieser Gegenstand mit Hilfe einer Pleuelstangen/Kolben-Einheit erreicht, die die beanspruchten Merkmale besitzt.

Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, dass in einer kleinen Kolbenmaschine, beispielsweise in einem motorgetriebenen Kompressor für Kälteerzeugungsmaschinen, jene Kräfte, die zwischen dem Kolben und der Pleuelstange während des Ansaugtakts wirken, so schwach sind, dass weder die dauernde Befestigung des Kolbenbolzens am Kolben, wie dies im Dokument FR-A-2 330 923 der Fall ist, noch eine Verankerung erforderlich ist, die demontierbar ist aber den Kolben beschädigen kann, wie dies im Dokument EP-A-0 608 506 der Fall ist.

Wie aus der Beschreibung, die sich auf die Zeichnungen bezieht, weiter ersichtlich ist, ist die Einschnappverbindung des Zangenelements gemäß der Erfindung mit dem Kolbenbolzen alles, was benötigt wird, um den relativ schwachen Kräften zu widerstehen, die während der Ansaugtakte auftreten, wobei jedoch der Kolbenbolzen dadurch leicht vom Kolben entfernt werden kann, dass die Backen des Zangenelements, die den Kolbenbolzen erfassen, einfach elastisch nach außen geöffnet werden.

Die Erfindung betrifft weiters einen motorgetriebenen Kompressor oder eine ähnliche Kolbenmaschine, die eine Pleuelstangen/Kolben-Einheit enthält, wie sie beansprucht wird.

Die Erfindung wird durch das Lesen der nun folgenden ausführlichen Beschreibung eines nicht einschränkenden Beispiels und im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen verständlich, in denen zeigt:

1 einen teilweise aufgeschnittenen Teilschrägriss einer Pleuelstangen/Kolben-Einheit gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

2 einen teilweise explodierten und teilweise aufgeschnittenen Schrägriss der Einheit von 1;

3 den Kolben der Einheit von 1 und 2 alleine und im Diametralschnitt;

4 einen der 3 ähnlichen Diametralschnitt des Kolbens von 3, in dem ein Zangenelement angebracht ist;

5 einen teilweise geschnittenen Aufriss einer Pleuelstange, deren Kolbenbolzen so angeordnet ist, dass er gerade in das Zangenelement von 4 eingerastet wird; 6 eine der 5 ähnliche Ansicht, in der der Kolbenbolzen vollständig in das Zangenelement eingerastet ist;

7 einen teilweise aufgeschnittenen Teilschrägriss einer Pleuelstangen/Kolben-Einheit gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

8 eine teilweise explodierte und teilweise aufgeschnittene Ansicht der Einheit von 7;

9 den Kolben der Einheit von 7 und 8 alleine und im Diametralschnitt;

10 einen der 9 ähnlichen Diametralschnitt des Kolbens von 9, in dem ein Zangenelement angebracht wurde;

11 einen teilweise geschnittenen Aufriss einer Pleuelstange, deren Kolbenbolzen so angeordnet ist, dass er gerade in das Zangenelement von 10 eingerastet wird; und

12 eine der 11 ähnliche Ansicht, in der der Kolbenbolzen vollständig in das Zangenelement eingerastet ist.

Im Zusammenhang mit 1 bis 6 trägt eine Pleuelstange, die als Ganzes in 5 und 6 dargestellt ist, die Bezugsziffer 10.

Die Pleuelstange 10 besitzt ein kleines Ende 12 in Form eines Auges, in das ein Kolbenbolzen 14 eingesetzt wird.

Ein Kolben, der der Pleuelstange 10 zugeordnet ist, trägt allgemein die Bezugsziffer 16.

Der Kolben 16, der aus einem gespritzten oder aus einem gesinterten Leichtmetallbauteil bestehen kann, enthält einen zylindrischen Mantel 18 und eine Stirnwand 20, die der Krone des Kolbens entspricht.

Bei der Ausführungsform von 1 bis 6 ist, ähnlich wie im Dokument FR-A-2 330 923, ein Lagersitz für den Kolbenbolzen gemeinsam mit dem Kolben ausgebildet.

Im Besonderen besitzt der Kolben 16 ein Paar von einander diametral gegenüber liegenden, inneren Vorsprüngen 22. Die Vorsprünge 22 sind durch einen mittleren Hohlraum 24 getrennt (2), um das kleine Ende 12 der Pleuelstange 10 aufzunehmen.

Die beiden Vorsprünge 22 sind mit entsprechenden Ausnehmungen 26 versehen, die miteinander ausgerichtet sind und die Form von Zylindersegmenten besitzen.

Die Ausnehmungen 26 bilden den Lagersitz für den Kolbenbolzen 14 im Kolben 16.

Die relativ großen Kräfte, die zwischen der Pleuelstange 10 und dem Kolben 16 während des Kompressionstakts wirken, wenn es sich um einen Kompressor handelt, und während des Kompressionstakts und des Arbeitstakts wirken, wenn es sich um einen Motor handelt, werden von den einander berührenden Zylinderflächen des Kolbenbolzens 14 und der Ausnehmungen 26 übertragen.

Der Mantel 18 des Kolbens 16 ist mit einander diametral gegenüber liegenden Rillen 28 (1 und 2) versehen, deren Basis mit einem Spiel mit den Enden des Kolbenbolzens 14 zusammenwirkt, um den Kolbenbolzen seitlich einzuspannen.

Es sind Einspanneinrichtungen vorgesehen, um den Kolbenbolzen 14 so zu halten, dass er in seinem Sitz liegt, der von den Ausnehmungen 26 gebildet wird, wobei sie erfindungsgemäß ein Zangenelement enthalten.

Das Zangenelement der Ausführungsform von 1 bis 6, das allgemein die Bezugsziffer 30 trägt, soll nunmehr besonders im Zusammenhang mit 2 beschrieben werden.

Das Zangenelement 30 wird von einem einzigen Teil aus einem gestanzten und gebogenen Metallblech gebildet, das aus einem Metall besteht, das elastische Eigenschaften besitzt, beispielsweise aus einem Edelstahl oder einem nichtrostenden Stahl.

Das Zangenelement 30 enthält einen plattenförmigen Basisteil 32 sowie ein Paar von Zangenteilen 34, die an zwei einander gegenüber liegenden Seiten des Basisteils 32 angeordnet sind.

Jeder der Zangenteile 34 enthält ein entsprechendes Joch 36 neben dem Basisteil sowie ein Paar von elastischen Backen 38.

Jede der elastischen Backen 38 besitzt im Bereich ihres freien Endes einen entsprechenden Einschnappkupplungs-Zahn 40, der zum anderen Zahn 40 vorspringt.

Jeder der Zähne 40 besitzt eine Einführfläche 42. Die Einführflächen 42 eines jeden Zangenteils 34 sind so angeordnet, dass sie eine sich erweiternde Öffnung bilden, deren Zweck später ausführlich erläutert werden soll.

Im zusammengebauten Zustand wird das Zangenelement 30 auf die Stirnwand 20 des Kolbens 16 geschweißt oder geklebt.

Die dicken Linien 44 in 4, 5 und 6 kennzeichnen ohne Unterscheidung Bereiche, in denen der, plattenförmige Teil 42 mit der Stirnwand 20 verschweißt oder verklebt ist.

Wenn ein Verschweißen Verwendung findet, so kann dies vorteilhaft mit einem Verfahren mit kapazitiven Entladungen ausgeführt werden.

3 zeigt den Kolben 16 vor dem Zusammenbau und ohne das Zangenelement 30.

In 4 wurde das Zangenelement 30 mit der Stirnwand 20 in den Bereichen 44 verschweißt oder verklebt.

Um mit der Montage der Pleuelstangen/Kolben-Einheit fortzufahren, wobei das Zangenelement 30 am Kolben 16 befestigt ist, wie dies 4 zeigt, wird die Pleuelstange 10 zum Kolben 16 gebracht, wie dies 5 zeigt, wobei der Kolbenbolzen 14 auf die abgeschrägten Flächen 42 der Backen 38 gelegt wird.

Daraufhin genügt es, dass eine Kraft oder ein Druck auf die Pleuelstange 10 in Richtung des Pfeils A von 5 aufgebracht wird, um die Backen 38 gemäß den Pfeilen B zu öffnen und den Kolbenbolzen 14 zwischen die Backen einzusetzen, bis die Endstellung von 6 erreicht ist.

In der Stellung von 6 ist der Kolbenbolzen 14 in jenem Sitz zur Ruhe gekommen, der von den Ausnehmungen 26 gebildet wird, wobei die Backen 38 zueinander zurückgegangen sind, wodurch der Kolbenbolzen 14 im Zangenelement 30 mit einer Einschnappkupplung gehalten wird.

Die Backen 38 und deren Zähne 40 sind so bemessen und ausgebildet, dass jene Kräfte, die zwischen der Pleuelstange 10 und dem Kolben 16 während des Ansaugtakts wirken, nicht groß genug sind, um die Backen 38 in Richtung der Pfeile B zu öffnen (5), wobei diese elastische Öffnung nach außen, um den Kolbenbolzen 14 aus dem Zangenelement 30 freizugeben, jedoch durch eine Kraft mit der Hand oder mit einem Werkzeug möglich ist, um die Pleuelstange 10 vom Kolben 16 zu demontieren.

Nunmehr wird auf 7 bis 12 Bezug genommen, um eine zweite Ausführungsform der Erfindung zu beschreiben.

In 7 bis 12 sind Teile, die mit Teilen von 1 bis 6 ident oder äquivalent sind, mit den gleichen Bezugsziffern versehen, die jedoch um 100 erhöht sind.

Bei der Ausführungsform von 7 bis 12 trägt die Pleuelstange die Bezugsziffer 110, ihr kleines Ende die Bezugsziffer 112 und der Kolbenbolzen die Bezugsziffer 114.

Ein Kolben, der der Pleuelstange 110 zugeordnet ist, ist allgemein mit der Bezugsziffer 116 versehen.

Der Kolben 116, der wiederum aus einem gespritzten oder gesinterten Leichtmetallbauteil oder auch aus einem tiefgezogenen Metallteil bestehen kann, ist schalenförmig mit einem zylindrischen Mantel 118 und einer Stirnwand 120 ausgebildet.

Ein Zangenelement, das allgemein die Bezugsziffer 130 trägt, ist im Kolben 110 befestigt und soll nunmehr besonders im Zusammenhang mit 8 beschrieben werden.

Bei der Ausführungsform von 7 bis 12 wird das Zangenelement 130 wiederum von einem einzigen Teil eines gestanzten und gebogenen Metallblechs gebildet, das aus einem Metall besteht, das elastische Eigenschaften besitzt, beispielsweise aus einem Edelstahl oder einem nichtrostenden Stahl.

Das Zangenelement 130 enthält einen plattenförmigen Basisteil 132 sowie ein Paar von Zangenteilen 134, die an zwei einander gegenüber liegenden Seiten des Basisteils 132 angeordnet sind.

Jeder der Zangenteile 134 enthält ein entsprechendes Joch 136 neben dem Basisteil sowie ein paar von elastischen Backen 138.

An Stelle der Ausnehmung 26 der Ausführungsform von 1 bis 6 besitzt jedes der Joche 136 innerhalb des Zangenteils 134 eine entsprechende konkav gebogene Kante 126 in Form eines Zylindersegments, die einen Lagersitz für den Kolbenbolzen 114 im Kolben 116 bildet.

Jede der elastischen Backen 138 besitzt im Bereich ihres freien Endes einen entsprechenden Einschnappkupplungs-Zahn 140, der zum anderen Zahn 140 vorspringt.

Jeder der Zähne 140 besitzt eine Einführfläche 142. Die Einführflächen 142 eines jeden Zangenteils 134 sind so angeordnet, dass sie eine sich erweiternde Öffnung bilden, wie dies bei der Ausführungsform von 1 bis 6 der Fall ist.

Im zusammengebauten Zustand wird das Zangenelement 130 auf die Stirnwand 120 des Kolbens 116 geschweißt oder geklebt.

Eine dicke Linie 144 in 10, 11 und 12 kennzeichnet ohne Unterscheidung einen Bereich, in dem der plattenförmige Teil 142 mit der Stirnwand 120 verschweißt oder verklebt ist.

Wenn ein Verschweißen Verwendung findet, so kann dies bei dieser Ausführungsform vorteilhaft mit einem Verfahren mit kapazitiven Entladungen ausgeführt werden.

9 zeigt den Kolben 116 vor dem Zusammenbau und ohne das Zangenelement 130.

In 10 wurde das Zangenelement 130 mit der Stirnwand 120 im Bereich 144 verschweißt oder verklebt.

Um mit der Montage der Pleuelstangen/Kolben-Einheit fortzufahren, wobei das Zangenelement 130 am Kolben 116 befestigt ist, wie dies 10 zeigt, wird die Pleuelstange 110 zum Kolben 116 gebracht, wie dies 11 zeigt, wobei der Kolbenbolzen 114 auf die abgeschrägten Flächen 142 der Backen 138 gelegt wird.

Auch bei dieser Ausführungsform genügt es dann, dass eine Kraft oder ein Druck auf die Pleuelstange 110 in Richtung des Pfeils A von 11 aufgebracht wird, um die Backen 138 in Richtung der Pfeile B nach außen zu öffnen und den Kolbenbolzen 114 zwischen die Backen einzusetzen, bis die Endstellung von 12 erreicht ist.

In der Stellung von 12 ist der Kolbenbolzen 114 in jenem Sitz zur Ruhe gekommen, der von den konkav gebogenen Kanten 126 der Joche 136 gebildet wird, wobei die Backen 138 zueinander zurückgegangen sind, wodurch der Kolbenbolzen 114 im Zangenelement 130 mit einer Einschnappkupplung gehalten wird.

Auch bei dieser zweiten Ausführungsform sind die Backen 138 und deren Zähne 140 so bemessen und ausgebildet, dass jene Kräfte, die zwischen der Pleuelstange 110 und dem Kolben 116 während des Ansaugtakts wirken, nicht groß genug sind, um die Backen 136 nach außen in Richtung der Pfeile B zu öffnen (11), wobei diese elastische Öffnung nach außen, um den Kolbenbolzen 114 aus dem Zangenelement 130 freizugeben, immer noch durch eine Kraft mit der Hand oder mit einem Werkzeug möglich ist, um die Pleuelstange 110 vom Kolben 116 zu demontieren.


Anspruch[de]
  1. Pleuelstangen/Kolben-Einheit für kleine Kolbenmaschinen, im Besonderen für motorgetriebene Kompressoren für Kälteerzeugungsmaschinen und Ähnliches, bei der die Pleuelstange (10; 110) einen Kolbenbolzen (14; 114) besitzt, und bei der der Kolben (16; 116) eine Stirnwand (20; 120) besitzt, die der Krone des Kolbens entspricht, bei der ein Lagersitz (26; 126) im Kolben (16; 126) für den Kolbenbolzen (14; 114) vorgesehen ist, und bei der eine Einrichtung (30; 130) vorgesehen ist, um den Kolbenbolzen (14; 114) in seinem Sitz (26; 126) einzuspannen, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspanneinrichtung ein Zangenelement (30; 130) mit einem Basisteil (32; 132) besitzt, der an der Stirnwand (20; 120) befestigt ist, und mit einem Paar von Zangenteilen (34; 134), die zu beiden Seiten des kleinen Endes (12; 112) der Pleuelstange angeordnet sind und von denen jeder ein Joch (36; 136) sowie ein Paar von elastischen Backen (38; 138) besitzt, die so ausgebildet sind, dass sie den Kolbenbolzen (14; 114) erfassen und ihn im Sitz (26; 126) mit einer Schnappkupplung einspannen.
  2. Pleuelstangen/Kolben-Einheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (16) ein Paar von einander diametral gegenüber liegenden, inneren Vorsprüngen (22) besitzt, die durch einen mittleren Hohlraum (24) getrennt sind, um das kleine Ende (12) der Pleuelstange (10) aufzunehmen, und die entsprechende Ausnehmungen (26) besitzen, die miteinander ausgerichtet sind und den Lagersitz (26) bilden.
  3. Pleuelstangen/Kolben-Einheit gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagersitz von konkav gebogenen Kanten (126) der Joche (136) der beiden Zangenteile (134) des Zangenelements (130) gebildet wird.
  4. Pleuelstangen/Kolben-Einheit gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zangenelement (30; 130) von einem einzigen Teil aus einem gestanzten und gebogenen Metallblech gebildet wird, das aus einem Metall besteht, das elastische Eigenschaften besitzt.
  5. Pleuelstangen/Kolben-Einheit gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisteil (32; 132) des Zangenelements (30; 130) an der Stirnwand (20; 120) durch Anschweißen (44; 144) befestigt wird.
  6. Pleuelstangen/Kolben-Einheit gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisteil (32; 132) des Zangenelements (30; 130) an der Stirnwand durch Verkleben (44; 144) befestigt wird.
  7. Motorgetriebener Kompressor oder eine ähnliche Kolbenmaschine, die eine Pleuelstangen/Kolben-Einheit gemäß irgendeinem der bisherigen Ansprüche enthalten.
Es folgen 4 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com