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Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweizylinderkompressor, insbesondere für Kältemaschinen mit einer Exzenterwelle und zwei Kolben führenden Zylindern, die an zwei Seiten der Exzenterwelle einander gegenüberliegend und koaxial ausgerichtet angeordnet sind, wobei die Kolben auf den Exzentern der Exzenterwelle unmittelbar gelagert sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kompressor mit besonders kleinen Abmessungen zu schaffen, der sich insbesondere für die Verwendung in Klimaanlagen in Personenkraftwagen eignet.
Bei derartigen Kompressoren werden, abgesehen von der Bedeutung einer kompakten Bauweise, besondere Forderungen an einen ruhigen Lauf gestellt.
Bei den herkömmlichen Kompressoren bedeuten die beim Betrieb auftretenden unausgeglichenen Massenkräfte und Massenmomente beim Betrieb mit relativ hohen Drehzahlen eine starke Einschränkung der Anwendungsmöglichkeiten. Dies kommt noch dadurch verstärkt zur Geltung, dass bei herkömmlichen Kleinstkompressoren der Kurbelzapfen bzw. Exzenter fliegend angeordnet und die Kurbelwelle einseitig gelagert sind. Dadurch wird die Lagerung höher beansprucht und der Massenausgleich erschwert.
Eine bekanntgewordene technische Lösung sieht vor, dass die Kolben auf der Exzenterwelle unmittelbar gelagert sind. Es ist dabei zu beachten, dass bei Personenkraftwagen die Kompressoren für die Klimaanlage am Motor montiert sind. Der den Kompressor tragende Teil, beispielsweise das Kurbelgehäuse und die jeweiligen Konsolen, sind also sowohl den Schwingungen des Motors als auch den Schwingungen des Kompressors ausgesetzt. Nun ist aber die Widerstandsfähigkeit beispielsweise eines Gussbauteiles gegenüber Schwingungen gering.
Dies ist eine besondere Gefahr bei hoher Drehzahl, wobei zu beachten ist, dass vom Motor her Drehzahlen von 5000 bis 6000 Umdr/min ohne weiteres erreicht werden. Die Drehzahl des Kompressors ist ebenfalls entsprechend hoch und dies deswegen, weil auf Grund der im Motorraum gegebenen Raumverhältnisse nur Riemenscheiben mit geringem Durchmesser verwendet werden können ; anderseits sind Grenzen durch den kleinstmöglichen Umschlingungswinkel des Keilriemens gesetzt.
Es ist also nicht möglich, vom Motor zum Kompressor eine beliebig grosse Untersetzung zu erzielen.
Daher wird bei Riemenübersetzung im allgemeinen das Verhältnis 1 : 1 gewählt.
Der Kompressor wird bei laufendem Motor, durch einen Thermostat gesteuert, eingeschaltet. Der Fahrer hat somit auf das Einschalten des Kompressors keinen Einfluss. Es besteht somit die Möglichkeit, dass dies gerade im Moment der stärksten Beschleunigung während eines Überholvorganges geschieht. In solchen Fällen können dann auftretende, dem Einschaltstoss überlagerte Massenkräfte oder auch-momente zu einer Überbeanspruchung der Kompressorbefestigung bzw. eines Motorbauteiles führen. Es ist noch zu erwähnen, dass die Probleme, deren Lösung sich die Erfindung zum Ziel setzt, zwar nicht ausschliesslich, aber doch besonders bei kleineren Fahrzeugen, wie beispielsweise bei europäischen Klein- und Mittelklassewagen, auftreten.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, einen derartigen Kompressor zu schaffen, der abgesehen von einer äusserst kompakten Bauweise den Vorteil bietet, dass die während des Betriebes auftretenden Massenkräfte einander in jedem Moment ausgleichen, so dass es zu einem praktisch vibrationsfreien Lauf kommt.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass die Exzenterwelle in an sich bekannter Weise mit mehr als einem Exzenter versehen ist, wobei mindestens zwei Exzenter einander diametral gegenüberliegen, und dass die Resultierende der an den Lagerstellen der Kolben auf der Exzenterwelle und an den Lagerstellen der Exzenterwelle im Kompressorgehäuse auftretenden Kräfte - abgesehen von Reibungs- kräften-koaxial mit der Kolbenlängsachse verläuft.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Exzenterwelle mit drei Exzentern versehen ist, wobei der mittlere Exzenter den beiden äusseren diametral gegenüberliegt, und dass ein Kolben auf dem mittleren Exzenter und der andere Kolben auf den beiden äusseren Exzentern gelagert ist.
Durch diese Ausführung wird auch das Auftreten eines Drehmomentes auf der Exzenterwelle vermieden.
Erfindungsgemäss ist weiters vorgesehen, dass die Kolben im Bereich der Lagerung in an sich bekannter Weise mit einem normal zur Hubrichtung ausgerichteten, die Exzenterwelle aufnehmenden Langloch versehen sind, dessen lichte Weite mindestens dem Hub, vermehrt um den Exzenterdurchmesser, entspricht.
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Erfindungsgemäss ist weiters vorgesehen, dass die Exzenterwelle in an sich bekannter Weise beidseitig der Zylinder gelagert ist.
Dadurch, dass sowohl die Lagerung als auch die Exzenterwelle minimal belastet werden, kann also in wirtschaftlichster Ausnutzung des verfügbaren Raumes dimensioniert und entsprechend preisgünstig hergestellt werden. Besonders günstig wirkt sich die Verringerung der inneren Kräfte auf die Lebensdauer aller Triebwerks- und Lagerteile aus.
Bei zweistufiger Ausführung des Kompressors ist der Hub der diametral gegenüberliegenden Exzenter verschieden, wobei dem Exzenter mit dem grösseren Hub ein Kolben mit entsprechend geringerer Masse zugeordnet ist, so dass sich die auftretenden Massenkräfte ausgleichen.
Nachstehend werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnungen eingehend beschrieben, ohne dass diese Beschreibung im einschränkenden Sinn verstanden werden soll. Ebenso sollen die in den nachfolgenden Ansprüchen angeführten Bezugszeichen keine Einschränkung bedeuten. Sie dienen lediglich dem erleichterten Auffinden bezogener Teile in den Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Kompressors, Fig. 2 zeigt einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 1, Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Kompressors, wobei die Zylinderdeckel weggelassen sind, und Fig. 4 zeigt schematisch den Lagerungsbereich der Kolben nach Fig. 3.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist der erfindungsgemässe Kompressor ein Zylindergehäuse --4-- auf, in dem koaxial zueinander ausgerichtet gegenläufige Kolben --1, 2-- in je einem Doppelzylinder --10-geführt sind.
Beidseitig der Zylinder --10-- ist die Exzenterwelle --3-- in Lagern --8, 8'-- gelagert.
Die Exzenterwelle --3-- weist im Bereich der Zylinder --10-- drei Exzenter --11, 12-- auf. wobei der mittlere Exzenter --12-- den beiden äusseren Exzentern --11-- diametral entgegengesetzt ist.
Auf den Exzentern --11, 12-- sind die Kolben --1, 2-- direkt gelagert.
Die Kolben --1, 2-- weisen in diesem Bereich Langlöcher --13-- auf, deren lichte Weite l dem Hub der Kolben, vermehrt um den Exzenterdurchmesser, entspricht.
Bei den ineinandergreifenden Kolben --1, 2-- wird, abgesehen von geringfügigen Reibungskräften, sowohl kein Drehmoment als auch kein Kippmoment eingeleitet.
Weiters sind die Kolben bei gleichen Exzentern in jedem Moment gleich weit, aber einander entgegengesetzt, von der Achse I-I der Exzenterwelle entfernt. Die auftretenden Massenkräfte gleichen einander daher bei gleicher Exzenterform bzw. gleichem Exzenterhub sowie gleichen Kolbenmassen vollständig aus.
In Fig. 1 sind weiters noch die Zylinderdeckel mit --6--, eine Wellendichtung mit --9--, der Hubbegrenzer mit --7-- und das Saugdruckventil mit --5-- bezeichnet.
Weitere Teile, wie beispielsweise Kolbendichtringe, zwischen der Exzenterwelle und den Kolben eventuell anzuordnende Lager und die am Ende der Exzenterwelle --3-- anzuordnende Kupplung, sind nicht gezeigt, da diese Details zum Wissen eines jeglichen Fachmannes gehören und nicht unmittelbar Gegenstand der Erfindung sind.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Exzenterwelle --3'-- zwei nebeneinander angeordnete, einander diametral gegenüberliegende Exzenter --14, 15-- aufweist. Diese Exzenter - 14, 15-werden gleichfalls in Langlöchern --13'-- der Kolben --1', 2'-- geführt.
Auch bei dieser Ausführung liegt die Resultierende der von den Kolben --1', 2'-- auf die Exzenterwelle --3'-- wirkenden Kräfte koaxial mit der Längsachse 11-11 der Kolben --1', 2'-- und somit des Doppelzylinders.
In Fig. 3 sind die zwischen den Kolben --1', 2'-- und der Exzenterwelle --3'-- angeordneten Nadellager mit --16-- bezeichnet.
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