DE10229647A1

DE10229647A1 - Federelement für einen Kolben

Info

Publication number: DE10229647A1
Application number: DE10229647A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Galle
Original assignee: Magna BDW Technologies GmbH
Current assignee: Ventrex Automotive GmbH
Priority date: 2001-07-05
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2003-02-20
Also published as: DE20111182U1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Federelement für einen Kolben, insbesondere für einen Kolbenverdichter für gasförmige Medien, mit einem Federkörper mit einem Außenumfang und einer im Federkörper zentral ausgebildeten Öffnung zur Aufnahme eines Verbindungselements zur Verbindung eines Ventiltellers mit einem Kolbenteller, wobei das Federelement einen gewölbten Querschnitt aufweist und mit seiner konvexen Unterseite auf dem Kolbenteller im Bereich der Öffnung aufliegt und mit seiner konkaven Oberseite im Bereich der Öffnung von einem zentralen Teil des Ventiltellers gehalten wird, wobei der nach oben gewölbte Außenumfang des Federkörpers an einem ringförmigen Kolbenkopf anliegt und der Kolbenkopf gegen den Kolbenteller bewegbar ausgebildet ist, wobei der Federkörper mindestens eine von der zentralen Öffnung beabstandete Ausnehmung aufweist, wobei der Abstand zwischen der Ausnehmung und der Öffnung derart gewählt ist, dass die Ausnehmung außerhalb einer Auflage- und Wirkfläche des Verbindungselements angeordnet ist oder an diese angrenzt oder diese teilweise überlappt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Federelement für einen Kolben, insbesondere für einen Kolbenverdichter für gasförmige Medien, mit einem Federkörper mit einem Außenumfang und einer im Federkörper zentral ausgebildeten Öffnung zur Aufnahme eines Verbindungselements zur Verbindung eines Ventiltellers mit einem Kolbenteller, wobei das Federelement einen gewölbten Querschnitt aufweist und mit seiner konvexen Unterseite auf dem Kolbenteller im Bereich der Öffnung aufliegt und mit seiner konkaven Oberseite im Bereich der Öffnung von einem zentralen Teil des Ventiltellers gehalten wird, wobei der nach oben gewölbte Außenumfang des Federkörpers an einem ringförmigen Kolbenkopf anliegt und der Kolbenkopf gegen den Kolbenteller bewegbar ausgebildet ist.
Derartige Federelemente sind bekannt. Sie kommen zwischen einem Kolbenteller und einem entsprechenden Kolbenkopf bzw. Ventilteller zu liegen und sollen einen sogenannten Anlaufschutz gewährleisten. Dies bedeutet, dass die Federelemente beim Anlaufen eines Kolbens gegen Druck einen anfänglichen Druckausgleich schaffen müssen. Insbesondere muß gewährleistet sein, dass durch das Anlaufen des Kolbens gegen den Druck der Motorstrom des den Kolben antreibender Motors nicht zu hoch wird. Überschreitet der Motorstrom nämlich einen vorbestimmten Wert, so wird der den Kolben antreibende Motor automatisch über Sicherungen abgeschaltet.
Nachteilig an den bekannten Federelementen ist jedoch, dass diese Federelemente nicht dauerbelastbar sind und ihre Federwirkung verlieren. Insbesondere geht die Federwirkung bzw. Federspannung durch die Befestigung des Federelementes und der anderen Kolbenelemente durch ein entsprechendes Verbindungselement, wie eine Niete, Schraube oder ähnliches bzw. durch dessen auf das Federelement wirkende Auflage- und Wirkfläche verloren.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Federelement der eingangs genannten Art bereitzustellen, dass dauerbelastbar ist und gleichzeitig eine sichere Federwirkung gewährleistet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Federelement mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Bei einem erfindungsgemäßen Federelement weist ein Federkörper mindestens eine von einer zentralen Öffnung beabstandete Ausnehmung auf, wobei der Abstand zwischen der Ausnehmung und der Öffnung derart gewählt ist, dass die Ausnehmung außerhalb einer Auflage- und Wirkfläche eines Verbindungselementes angeordnet ist oder an diese angrenzt oder diese teilweise überlappt. Durch eine derartige Ausgestaltung des Federelementes ist gewährleistet, dass zumindest ein Teilbereich des Federelementes bzw. des Federkörpers nicht durch das Verbindungselement zur Verbindung eines Ventiltellers mit einem Kolbenteller bzw. dessen Auflage- und Wirkfläche beeinflußt und niedergedrückt wird. In den sich außerhalb der Auflage- und Wirkfläche des Verbindungselementes befindlichen Federelementbereichen, die zudem vorteilhafterweise durch mindestens eine Ausnehmung von der Auflage- und Wirkfläche abgetrennt sind, bleibt die Federwirkung sicher erhalten, so dass eine Dauerbelastbarkeit des Federelementes gewährleistet ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausnehmung als den Federkörper durchdringende Öffnung ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass die Ausnehmung als eine den Federkörper nicht durchdringende Rinne ausgebildet ist. Die erstgenannte Ausführungsform gewährleistet eine einfache Herstellung des Federelementes, z. B. durch ein Stanzverfahren. Die letztgenannte Ausführungsform bietet vorteilhafterweise optional die Möglichkeit, die Ausnehmung auf der Ober- oder Unterseite des Federkörpers, d. h. auf der konkaven oder konvexen Seite des Federkörpers anzubringen.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Ausnehmung halbkreisförmig, rechteckig, quadratisch, keilförmig oder rund ausgebildet. Auch andere Formen der Ausnehmung sind denkbar.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Federelementes sind mindestens zwei Ausnehmungen symmetrisch um die zentrale Öffnung angeordnet. Durch die symmetrische Anordnung mehrerer Ausnehmungen um die zentrale Öffnung ist vorteilhafterweise eine gleichmäßige Verteilung der Federwirkung gewährleistet.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt der Außenumfang des Federelements an einer ringförmigen Innennut des Kolbenkopfes an. Dadurch ist ein fester Sitz des Federelementes an dem Kolbenkopf gewährleistet.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung eines Kolbens mit einem erfindungsgemäßen Federelement;
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung eines Teilbereichs des Kolbens gemäß Fig. 1; und
Fig. 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Federelements.
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Kolben 44 mit einem Federelement 10. Das Federelement 10 weist einen ring- und scheibenförmigen Federkörper 12 mit einem Außenumfang 20 und einer im Federkörper 12 zentral ausgebildeten Öffnung 14 zur Aufnahme eines Verbindungselementes 22 auf. Das Verbindungselement 22 ist in dem Ausführungsbeispiel als Niet dargestellt und dient zur Verbindung eines Ventiltellers 24 mit einem Kolbenteller 34 und der Befestigung an der Kolbenstange 36. Auch andere Verbindungselemente wie Schrauben oder ähnliches sind denkbar. Auch ist es möglich, dass die Kolbenstange 36 an der dem Kolben 44 zugewandten Seite eine entsprechende Nase aufweist, die durch eine Öffnung 46 des Ventiltellers 24, die Öffnung 14 des Federelementes 10 sowie eine Öffnung 42 des Ventiltellers 24 hindurchragt. Auf der dem Ventilteller 24 zugewandten Seite kann diese Nase durch ein Befestigungselement oder durch ein Umnieten die entsprechende Verbindungswirkung erzielen.
Man erkennt, dass das Federelement 10 einen gewölbten Querschnitt aufweist und mit einer konvexen Unterseite auf den Kolbenteller 34 im Bereich der Öffnung 14 (vgl. auch Fig. 2) aufliegt. Die konkave Oberseite des Federelementes 10 wird im Bereich der Öffnung 14 von einem zentralen Teil des Ventiltellers 24 gehalten. Des weiteren erkennt man, dass der nach oben gewölbte Außenumfang 20 des Federkörpers 12 an einem ringförmigen Kolbenkopf 28 anliegt. Der Kolbenkopf 28 ist dabei gegen den Kolbenteller 34 bewegbar ausgebildet. Zwischen dem Kolbenkopf 28 und dem Ventilteller 24 ist eine ringförmige Dichtung 32 ausgebildet. Der Ventilteiler 24 weist des weiteren mehrere Durchlassöffnungen 26 für den Durchtritt eines gasförmigen Mediums auf.
An dem dem Kolben 44 gegenüberliegenden Ende ist an der Kolbenstange 36 ein Lager 40 ausgebildet, dass zur Verbindung mit einer nichtdargestellten Antriebsvorrichtung, insbesondere einem Elektromotor dient.
Fig. 2 zeigt einen Teilbereich des Kolbens 44 gemäß Fig. 1. Man erkennt, dass der Federkörper 12 mindestens eine von der zentralen Öffnung 14 beabstandete Ausnehmung 16 aufweist. Dabei ist der Abstand zwischen der Ausnehmung 16 und der Öffnung 14 derart gewählt, dass die Ausnehmung 16 außerhalb einer Auflage- und Wirkfläche 38 des Verbindungselementes 22 angeordnet ist. Es ist aber auch möglich, dass die Ausnehmung an die Auflage- und Wirkfläche 38 angrenzt oder diese teilweise überlappt. Die Ausnehmung 16 ist in dem Ausführungsbeispiel als eine den Federkörper 12 durchdringende Öffnung ausgebildet. Aus Fig. 2 wird deutlich, dass der Außenumfang 20 des Federelementes 10 an einer ringförmigen Innennut 30 des Kolbenkopfes 28 anliegt. Der Kolbenkopf 28 ist in dem Ausführungsbeispiel ringförmig und einteilig ausgebildet. Es ist allerdings auch möglich, dass ein zweigeteilter Kolbenkopf verwendet wird.
Fig. 3 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Federelement 10 mit zwei symmetrisch um die zentrale Öffnung 14 angeordnete halbkreisförmige Ausnehmungen 16, 18. Die Ausnehmungen 16, 18 sind wiederum als den scheibenförmigen Federkörper 12 durchdringende Öffnungen ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dass die Ausnehmungen als den Federkörper nicht- durchdringende Rinnen ausgebildet sind. Auch die Form der Ausnehmungen kann variiert werden. So ist es möglich, rechteckige, quadratische, keilförmige oder runde Ausnehmungen zu verwenden. Das Federelement 10 besteht aus Metall, einer Metall-Legierung oder aus Kunststoff.

Claims

1. Federelement für einen Kolben, insbesondere für einen Kolbenverdichter für gasförmige Medien, mit einem Federkörper (12) mit einem Außenumfang (20) und einer im Federkörper (12) zentral ausgebildeten Öffnung (14) zur Aufnahme eines Verbindungselements (22) zur Verbindung eines Ventiltellers (24) mit einem Kolbenteller (34), wobei das Federelement (10) einen gewölbten Querschnitt aufweist und mit seiner konvexen Unterseite auf dem Kolbenteller (34) im Bereich der Öffnung (14) aufliegt und mit seiner konkaven Oberseite im Bereich der Öffnung (14) von einem zentralen Teil des Ventiltellers (24) gehalten wird, wobei der nach oben gewölbte Außenumfang (20) des Federkörpers (12) an einem ringförmigen Kolbenkopf (28) anliegt und der Kolbenkopf (28) gegen den Kolbenteller (34) bewegbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (12) mindestens eine von der zentralen Öffnung (14) beabstandete Ausnehmung (16, 18) aufweist, wobei der Abstand zwischen der Ausnehmung (16, 18) und der Öffnung (14) derart gewählt ist, dass die Ausnehmung (16, 18) außerhalb einer Auflage- und Wirkfläche (38) des Verbindungselements (22) angeordnet ist oder an diese angrenzt oder diese teilweise überlappt.

2. Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (16, 18) als den Federkörper (12) durchdringende Öffnung ausgebildet ist.

3. Federelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (16, 18) als den Federkörper (12) nicht- durchdringende Rinne ausgebildet ist.

4. Federelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (16, 18) halbkreisförmig, rechteckig, quadratisch, keilförmig oder rund ausgebildet ist.

5. Federelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Ausnehmungen (16, 18) symmetrisch um die zentrale Öffnung (14) angeordnet sind.

6. Federelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Federkörper (12) als ringförmige Scheibe ausgebildet ist.

7. Federelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang (20) des Federelements (10) an einer ringförmigen Innennut (30) des Kolbenkopfs (28) anliegt.

8. Federelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (10) aus Metall, einer Metall-Legierung oder aus Kunststoff besteht.