DE1924538A1

DE1924538A1 - Double-acting single-cylinder compressor with particularly small dimensions

Info

Publication number: DE1924538A1
Application number: DE19691924538
Authority: DE
Inventors: Rudolf Hintze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-05-14
Filing date: 1969-05-14
Publication date: 1970-11-26
Also published as: BE750320A; AT298656B; FR2047562A5; GB1315156A

Description

Rudolf Hintze, 6056 Heusenstamm, Lessingstrasse 32Rudolf Hintze, 6056 Heusenstamm, Lessingstrasse 32

Doppelt wirkender Einzylinderkompressor mit besonders geringen Abmessungen. Double-acting single-cylinder compressor with particularly small dimensions.

Klimageräte für Kraftfahrzeuge, welche nach dem Kompressionssystem arbeiten, werden aus Kostengründen oft als Einzylinder hergestellt, beanspruchen jedoch infolge des in nur einem Zylinder untergebrachten Hubvolumens andererseits viel Platz im Motorraum des Kraftfahrzeuges. Eine Unterteilung des Kompressors in mehrere Zylinder erlaubt es, dessen Bauhöhe zu verringern, wie außerdem mehrere Zylinder das Betriebs verhalten eines solchen Kompressors insofern verbessern, als die Hintereinanderschaltung kleinerer Hubvolumina bei gleicher Leistung des Kompressors je Umdrehung das für eine Verdichtung erforderliche Übertragungsmoment verringern und damit die Antriebsorgane wie die üblicherweise verwendete elektromagnetische Kupplung und auch den Antriebsriemen entlasten und es erlauben, sie schwächer auszuführen. Auch'werden die bei Einzylinderkompressoren erforderlichen relativ hohen Riemenspannungen verringert und die Gefahr eines durch die wechselnde Riemenbelastung je Kompressorumdrehung und die Elastizität des Riemens erzeugten Riemenflatterns vermieden. Ebenso sind die vom Kompressor aus dem Rohrsystem der Klimaanlage angesaugten und in dasselbe wieder ausgestoßenen Volumina kleiner und verursachen dadurch weniger Pulsations ge raus ehe, die sich dem Fahrgstraum übertragen können.Air conditioning units for motor vehicles that work according to the compression system, are often manufactured as a single cylinder for cost reasons however, due to the stroke volume accommodated in only one cylinder on the other hand, a lot of space in the engine compartment of the motor vehicle. A subdivision of the compressor in several cylinders makes it possible to reduce its overall height, as well as several cylinders behave the operation of such Compressor improve insofar as the series connection of smaller stroke volumes with the same performance of the compressor per revolution for reduce a compression required transmission torque and thus the Drive elements such as the commonly used electromagnetic clutch and also relieve the drive belt and allow them to run weaker. Also, those required for single-cylinder compressors relatively high belt tensions and reduces the risk of damage caused by the changing belt load per compressor revolution and the elasticity of the belt avoid belt flutter generated. Likewise are the ones from the compressor The volumes sucked in from the pipe system of the air conditioning system and expelled back into the same are smaller and thus cause fewer pulsations out before, which can be transferred to the passenger compartment.

Daraus ist ersichtlich, daß Mehrzylinder neben geringeren Außenabmessungen auch ein günstigeres Betriebsverhalten zeigen als Einzylinder gleicher Leistung und daß eine in der Herstellung billige Mehrzylinderkonstruktion zu bevorzugen ist. Nun sind aber die bisher auf dem Markt befindlichen Zweizylinderkompressoren mit üblicherweise parallel angeordneten Zylindern so wesentlich teurer als ein gleiehvolümiger Einzylinder, daß lediglich aus Gründen der niedrigeren Herstellkosten die dem Einzylinder eigenen funktionellen Nachteile in Kauf genommen werden. So besitzt der übliche Zweizylinder wenn auch in einem Gußteil angeordnet - zwei selbständige Zylinder, dieIt can be seen from this that multiple cylinders, in addition to smaller external dimensions also show a more favorable operating behavior than a single cylinder of the same power and that a multi-cylinder construction that is cheap to produce prefer is. But now the two-cylinder compressors currently on the market are with cylinders usually arranged in parallel so much more expensive than a single cylinder of equal volume that only for reasons the lower manufacturing costs are the functional ones inherent in the single cylinder Disadvantages are accepted. The usual two-cylinder, even if arranged in a cast part, has two independent cylinders, the

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jeder für sich bearbeitet werden müssen. Dazu aber gehören auch zwei ebenso selbständige Kolben, zwei Kolbenbolzen und zwei Pleuel, deren Lagerung außerdem trennbar ausgeführt sein muß, um sie überhaupt montieren zu können. Die Kurbelwelle eines solchen Zweizylinders mit entgegengesetzen Kröpfungen ist ebenso ganz wesentlich teurer als. die eines Einzylinders, each have to be edited for themselves. But that also includes two Independent pistons, two piston pins and two connecting rods, their bearings must also be made separable in order to be able to assemble them at all. The crankshaft of such a two-cylinder with opposite crankings is also quite much more expensive than. that of a single cylinder,

Die erfindungsgemäße Konstruktion eines doppeltwirkenden Einzylinders erreicht die geringen Außenabmessungen und das günstige Betriebsverhalten eines Zweizylinderkompressors durch die beidseitige Beaufschlagung eines einzigen in seiner Mitte mittels einer Kurbelschleife angetriebenen Kolbens, der in einem einzigen Zylinder angeordnet ist, welcher lediglich in seiher Mitte zur Aufnahme des Kurbeltriebes ausgespart ist. Im Gegensatz zu der getrennten Bearbeitung von zwei Zylindern ist bei der erfindungsgemäßen Konstruktion lediglich ein etwas längerer Zylinder in nur einem Arbeitsgang mit nur einem Werkzeug zu bearbeiten. Auch der Kolben wird in nur einem Exemplar benötigt, ist an beiden Seiten geschlossen und besitzt in seiner Mitte den den Kolbendurchmesser nicht überragenden Kurbelschleifenantrieb, welcher zwei der sonst üblichen Pleuel und Kolbenbolzen ersetzt.The construction of a double-acting single cylinder according to the invention is achieved the small external dimensions and the favorable operating behavior of a two-cylinder compressor due to the action of one on both sides single piston driven by a slider crank in its center, which is arranged in a single cylinder, which is only in its Center is recessed to accommodate the crank mechanism. In contrast to the separate machining of two cylinders, the construction according to the invention just a slightly longer cylinder in just one operation only one tool to be machined. The piston is also only available in one copy is required, is closed on both sides and has the crank loop drive, which does not protrude beyond the piston diameter, in its center two of the otherwise common connecting rods and piston pins replaced.

Durch Kurbelschleifen angetriebene Schubkolbenkompressoren in Einzylinderausführung sind bekannt und es sind auch solche vorgeschlagen worden, bei denen sich zu beiden Seiten der Kurbelschleife je ein Kolben sowie ein Zylinder befindet, wobei wenigstens einer dieser Zylinder mit einer Zentrierung versehen allerdings erst nach dem Zusammenbau des Kurbeltriebes angeschraubt werden kapn. Die Gefahr einer Beeinträchtigung der bei solchen Konstruktionen ja gemeinsamen Zylinder-Kolbenachse durch Verspannungen, die durch das. erforderliche Abdichtungsmaterial noch gefördert werden können, ist groß und zu ihrer Vermeidung müssen aufwendige Vorkehrungen getroffen werden. Außerdem kann der durch die Gleitsteinführung des Kurbelschleifentriebes in zwei Hälften getrennte Kolben nicht in dem kostengünstigen Durchlaufverfahren spitzenlos geschliffen werden, eodaß es sich bei solchen Konstruktionen eher um einen normalen Zweizylinder mit einem gemeinsamen Kurbeltrieb handelt.Single-cylinder piston compressors driven by crank slides are known and there have also been proposed in which there is a piston and a cylinder on both sides of the crank loop is located, at least one of these cylinders with a centering provided, however, can only be screwed on after the crankshaft drive has been assembled. The risk of impairment in such Constructions yes common cylinder-piston axis due to tension, which can still be promoted through the required sealing material, is large and extensive precautions must be taken to avoid it will. In addition, the sliding block guide of the slider crank drive Pistons separated in two halves are not ground centerless in the inexpensive continuous process, so that such Constructions more like a normal two-cylinder with a common Crank drive acts.

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Bei der vorliegenden Erfindung dagegen werden solche Nachteile dadurch vermieden, daß der Kolbendurchmesser größer gewählt wird als der Kolbenhub, sodaß die FUhrungshülse des Gleitsteins ^für den Kurbelschleifenantrieb innerhalb des Kolbendurchmessers angeordnet werden kann. Damit ist es möglich geworden, den Kolben durch eine Zylinderseite hindurch einzubringen und zur gegenüberliegenden Seite durchzuschieben, ohne daß wegen der üblicherweise den Kolbendurchmesser überragenden Führungshülse einer der Zylinder lösbar angeordnet werden müßte und damit die Gefahr entstünde, daß eine Verschiebung der Zylinderachsen und damit eine Kolbenverklemmung die Arbeitsweise des Kompressors beeinträchtigt.In the present invention, however, such disadvantages are avoided by that the piston diameter is chosen to be larger than the piston stroke, so that the guide sleeve of the sliding block ^ for the slider crank drive within of the piston diameter can be arranged. With that it is possible have become to introduce the piston through a cylinder side and to opposite side to push through without that because of the usual The guide sleeve protruding beyond the piston diameter of one of the cylinders is detachable would have to be arranged and thus the danger would arise that a shift the cylinder axes and thus a piston jamming the operation of the compressor is impaired.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Führungshülse innerhalb des Kolbendurchmessers erlaubt aber auch eine räumliche Verstärkung dieser Hülse, die bei den bekannten Ausführungen sich mit einer mehrfach durchbrochenen Blechstärke begnügen muß, was infolge Rückfederung des Materials sowohl beim Bohren als auch beim späteren Honen zur Unrundheit dieser Hülse führt. Diese räumliche Verstärkung wird dadurch erreicht,, daß die Achse der Führungshülse unterschiedlich von den bekannten Ausführungen zur Kolbenachse versetzt ist und zwar in Richtung auf den in den Gleitstein eingreifenden Kurbelzapfen, für den in jedem Fall ein Fenster offen gehalten werden muß. Mit dieser Versetzung wird eine räumliche Verstärkung der praktisch allseitig vom Kolben umgebenen Führungshülse ebenso erreicht wie die Verbindung zwischen den beiden Kolbenseiten räumlich widerstandsfähig gestaltet wird.The inventive arrangement of the guide sleeve within the piston diameter but also allows a spatial reinforcement of this sleeve, which in the known designs has to be content with a multiple perforated sheet metal thickness, which is due to both the springback of the material during drilling and later honing to the out-of-roundness of this sleeve leads. This spatial reinforcement is achieved, that the axis the guide sleeve different from the known designs for the piston axis is offset in the direction of the crank pin engaging in the sliding block, for which a window is kept open in each case got to. With this displacement, a spatial reinforcement of the practical The guide sleeve surrounded on all sides by the piston is achieved as well as the connection between the two sides of the piston is designed to be spatially resistant will.

Schließlich w^v£rd die Vereinigung der Zylinderhälften in einem einzigen Gußteil und das Fehlen dafür erforderlicher Verbindungsflansche und Abdichtungen bei der vorliegenden Erfindung zur Einbeziehung sowohl der Druck- und Saugschalldämpfer als auch der erforderlichen Zuleitungen in dieses gemeinsame Gußteil benutzt. Direkt in den Saugschalldämpfer führende Schlitze erlauben das Einströmen des Gases in den Zylinder im unteren Totpunkt einer jeden Kolbenhälfte. Diese Anordnung ermöglicht runde Ventilplatten für die Druckventile und dementsprechend einfache O-Ringabdichtungen, die zusammen mit den Abschlußdeckeln durch Federringe angedrückt werden unterFinally, w ^v £ around the union of the cylinder halves in a single casting, and the lack of necessary for connecting flanges and seals in the present invention to include both the pressure and suction muffler used as well as the necessary supply lines in this common casting. Slits leading directly into the suction muffler allow the gas to flow into the cylinder at the bottom dead center of each piston half. This arrangement enables round valve plates for the pressure valves and correspondingly simple O-ring seals, which are pressed together with the end caps by spring washers

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Vermeidung sämtlicher bisher dafür gebrauchten Schrauben. Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel;Avoidance of all the screws previously used for this. The drawing illustrates an embodiment;

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Kurbelwellenlagerung und den angeflanschten Kompressor, Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf das geöffnete und teilweise geschnittene Kurbel- und Zylindergehäuse.Figure 1 shows a longitudinal section through the crankshaft bearing and the flange-mounted compressor, Figure 2 shows a plan view of the open and partially cut crank and cylinder housings.

Das Kurbelgehäuse 1 ist mit den Zylinderhälfteri 2 und 3 sowie den SchalldämpferJkammern 4 und 5 zu einem Gußteil vereinigt, das mittels des Dekkels 6 verschlossen wird. Dieser sowohl die Kurbelgehäuseöffnung 7 als auch ™ die Schalldämpferkammern 4 und 5 gegen einander und nach außen gasdichtThe crankcase 1 has the cylinder halves 2 and 3 and the silencer chambers 4 and 5 combined into a casting, which by means of the cover 6 is closed. This both the crankcase opening 7 and the muffler chambers 4 and 5 are gas-tight to each other and to the outside

abschließende Deckel 6 ist zu dem Lagerteil 7 ausgebildet, welches die Lager 8 und 9 für die Kurbelwelle 10 ebenso aufnimmt wie die Stopfbüchse 11, die die Kurbelwelle 10 nach außen abdichtet.final cover 6 is formed to the bearing part 7, which the bearing 8 and 9 for the crankshaft 10 as well as the stuffing box 11, which seals the crankshaft 10 to the outside.

Die Kurbelwelle besitzt den Kurbelzapfen 12, der in den Gleitstein 13 des Kurbelschleifenantriebes eingreift. Dieser Gleitstein 13 ist in die Führung 14 eingepaßt, die als ein Teil des Kolbens 15 sich in dessen Mitte befindet zwischen den Kulbenmantelhälften 16 und i7, die in die Zylinderhälften 3 und 2 eingepaßt sind. Die Gleitsteinführung 14 befindet sich innerhalb des Durchmessers des Kolbens 15, den sie an keiner Stelle überragt, sodaß der Kolben 15 ein- W schließlich der Gleitsteinführung 14 durch die Zylinderhälfte 3 oder 2 von aus-The crankshaft has the crank pin 12, which engages in the sliding block 13 of the slider crank drive. This sliding block 13 is fitted into the guide 14 which, as a part of the piston 15, is located in the center thereof between the piston casing halves 16 and i7, which are fitted into the cylinder halves 3 and 2. The Gleitsteinführung 14 is located within the diameter of the piston 15, which it projects beyond at any point, so that the piston 15 mono- W finally Gleitsteinführung 14 through the cylinder half 3 or 2 of Removing

sen in das Kurbelgehäuse 1 eingeführt werden kann. Nach einer geringen Drehung des Kolbens 15 um seine Längsachse ist dann die Einführung des Gleitsteins 13 in die Führung 14 durch die Kurbelgehäuseöffnung 7 möglich.sen can be introduced into the crankcase 1. After a slight rotation of the piston 15 about its longitudinal axis, the sliding block is then introduced 13 into the guide 14 through the crankcase opening 7.

In den Zylinderhälften 2 und 3 sind die Saugschlitze 18 und 19 vorgesehen, welche im jeweils unteren Totpunkt der Kolbenmantelhälften 17 und 16 das betreffende Zylindervolumen freigeben und den darin entstandenen Unterdruck durch das im Saugschalldämpfer 4 befindliche Gas auszugleichen erlauben. Der Schalldämpfer 4 steht über das Sieb 20 mit dem Absperrventil 21 in Verbindung, das den Anschluß einer Saugverbindung zum Verdampfer des •Klimasystems gestattet. Die Zylinderhälften 2 und 3, die sich auf gemeinsamerThe suction slots 18 and 19 are provided in the cylinder halves 2 and 3, which in each case bottom dead center of the piston skirt halves 17 and 16 the relevant Release the cylinder volume and allow the negative pressure created in it to be compensated for by the gas in the suction muffler 4. The silencer 4 is connected to the shut-off valve 21 via the sieve 20, which allows the connection of a suction connection to the evaporator of the • air conditioning system. The cylinder halves 2 and 3, which are on common

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Achse befinden, werden an ihren nach außen gewendeten Öffnungen durch Ventilplatten 22 verschlossen, welche Rückschlagventile 23 besitzen, die dem verdichteten Gas den Austritt in die Vorkammer 24 erlauben, die durch den Dekkel 25 mittels der O-Ringdichtungen 26 und 27 und einen federnden Ring 28 abgedichtet ist. Aus der Vorkammer 24 tritt das Gas durch den Kanal 29 in. den Druckschalldämpfer 5 ein, aus welchem es durch die öffnung 31 in das Absperrventil 32 eintritt, das durch eine weitere Schlauchverbindung mit dem Kondensator des Klimasystems verbunden ist.Axis are located at their outwardly facing openings through valve plates 22 closed, which have check valves 23, the compressed Allow gas to exit into the antechamber 24 through the lid 25 by means of the O-ring seals 26 and 27 and a resilient ring 28 is sealed. From the antechamber 24, the gas enters through the channel 29. the pressure muffler 5, from which it flows through the opening 31 into the Shut-off valve 32 enters, which is through a further hose connection with the Condenser is connected to the air conditioning system.

Die konzentrische Anordnung der. Schalldämpfer 4 und 5 um die Achse der Kurbelwelle 10 dient einmal der Verbindung der Zylindersaagacuiitze 18 und 19 mit dem Saugschalldämpfer 4 und der Verbindung der Kanäle 29 mit dem Druckschalldämpfer 5, zum anderen aber auch einer Beschränkung des Platzbedarfs des gesamten Kompressors auf etwa den Durchmesser der Antriebsriemenscheibe, den der Kompressor damit praktisch nach keiner Richtung überragt, wie das bei Einzylindern oder stehenden Parallelzweizylinderkompressoren notwendigerweise der PkIl ist. Während bei solchen Konstruktionen dem oftmals beschränkten Platz im Motorraum des Fahrzeuges dadurch Rechnung getragen werden muß, daß meistens drei verschiedene Befestigungspositionen für den Kompressor vorgesehen werden, um den herausragenden Zylinderteil nach dem vorhandenen Platz schwenken zu können, ist dies bei der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich. Somit körnten die für ein Schwenken des Kompressors an demselben sonst vorgesehenen zusätzlichen Fundamente- und Muttergewinde eingespart werden.The concentric arrangement of the. Silencers 4 and 5 around the axis of the crankshaft 10 is used once to connect the cylinder bag holder 18 and 19 with the suction muffler 4 and the connection of the channels 29 with the pressure muffler 5, but also a restriction of the space requirement of the entire compressor to approximately the diameter of the drive belt pulley, which the compressor practically does not protrude in any direction, as is the case with single-cylinder or vertical parallel two-cylinder compressors necessarily the PkIl. While this is often the case with such constructions limited space in the engine compartment of the vehicle must be taken into account that usually three different mounting positions be provided for the compressor in order to be able to pivot the protruding cylinder part according to the available space, this is not necessary in the present invention. This allows the compressor to pivot can be saved on the same additional foundation and nut thread otherwise provided.

Über der fliegenden Lagerung in dem Lagerteil 7 können neben einer Antriebsriemenscheibe für einen Keilriemen auch eine Magnetkupplung angebracht werden, ein Radialgebläse, wie es auf der Figur 1 gestrichelt angedeutet ist oder ein Getriebe zur Veränderung der Kompressordrehzahl.In addition to a drive belt pulley for a V-belt, a magnetic coupling can also be attached above the cantilever bearing in the bearing part 7 be a radial fan, as indicated by dashed lines in Figure 1, or a gear for changing the compressor speed.

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Claims

PatentansprücheClaims

l.)Doppelt wirkender Einzylinderschubkolbenkompressor mit Kurbelschleifenantrieb, insbesondere für Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbendurchmesser größer ist als der Kolbenhub und die Führungshülse des Gleitsteins der Kurbelschleife im Kolben und innerhalb der Kolbenlauffläche angeordnet ist.l.) Double-acting single-cylinder reciprocating piston compressor with a slider crank drive, in particular for air conditioning systems in motor vehicles, characterized in that the piston diameter is greater than the piston stroke and the Guide sleeve of the sliding block of the slider crank is arranged in the piston and within the piston running surface.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Führungshülse für den Gleitstein nach der zum Eingreifen des Kurbelzapfen^ offenen Seite hin gegen die Kolbenachse versetzt ist.2. Compressor according to claim 1, characterized in that the axis of the guide sleeve for the sliding block is offset towards the piston axis after the side open to the engagement of the crank pin ^.

3. Kompressor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Ölwanne als auch die Zylinderhälften und die Schalldämpfer ein einziges ungeteiltes nach der Antriebsseite offenes Gußteil bilden.3. Compressor according to claim 1 and 2, characterized in that both the oil pan as well as the cylinder halves and the muffler are a single one Form an undivided casting that is open to the drive side.

4. Kompressor nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die offene Seite des gemeinsamen Gußteiles eine Ebene Abdichtungsfläche bildet, die durch einen einzigen Deckel sowohl die Öffnung der ölwanne als auch die Öffnungen der Schalldämpfer gegen einander und nach außen zu verschließen erlaubt.4. Compressor according to claims 1-3, characterized in that the open Side of the common casting forms a flat sealing surface that A single cover allows both the opening of the oil pan and the openings of the silencer to be closed against each other and to the outside.

5. Kompressor nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der ab- : schließende Deckel als Lagerung der Kurbelwelle des Kompressor* ausgebildet ist. ' 5. Compressor according to claims 1-4, characterized in that the closing cover is designed as a bearing for the crankshaft of the compressor *. '

6. Kompressor nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrisch zur Kurbelwellenachse angeordneten Schalldämpfer gleichzeitig die Verbindung der Saug- und Drucköffnungen der Zylinder herstellen.6. Compressor according to claims 1-5, characterized in that the muffler arranged concentrically to the crankshaft axis at the same time Connect the suction and pressure ports of the cylinders.

7. Kompressor nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet daß im unteren Totpunkt der Kolbenlaufbahn Schlitze freigelegt werden/ die eine direkte Verbindung zum Saugschalldämpfer herstellen. ■ .7. Compressor according to claims 1-6, characterized in that in the lower Dead center of the piston raceway slots are exposed / which have a direct Establish a connection to the suction silencer. ■.

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8. Compressor according to claim 1-7, characterized in that the pressure valve plate and its end cover are sealed by means of O-rings, which are pressed on by spring washers.

9. Compressor according to claim 1-8, characterized in that over the Overhung mounting of the crankshaft drive disks, fans, clutches or overlap transmission organs.

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