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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf einen Hubkolben eines hermetisch gekapselten Kältemittelverdichters und insbesondere auf einen Hubkolben solcher Verdichter für Kleinkältemaschinen, die in Haushaltsgeräten verwendet werden.
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Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Hubkolben eines hermetisch gekapselten Kältemittelverdichters, wobei der Kältemittelverdichter ein hermetisches Gehäuse und einen in dem Gehäuse angeordneten, in einem Zylinderblock ausgebildeten Zylinder umfasst, in welchem der Hubkolben angeordnet ist, wobei der Hubkolben zumindest zwei in ihm ausgebildete Kolbenbolzenöffnungen zur Aufnahme eines mit einem Pleuelkopf eines Pleuels verbundenen Kolbenbolzens aufweist, welche zumindest eine Nut aufweisen.
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Es ist wohlbekannt, dass es zur Verbesserung der Langlebigkeit eines Pleuels vorteilhaft ist, die Schmierölversorgung des oberen Pleuellagers eines Hubkolbens, wie er beispielsweise in Haushaltskühlschränken verbaut wird, durch Verwendung von Schmierölleitungs-mechanismen zu verbessern. Gleichzeitig ist jedoch auch bekannt, dass diese Optimierung der Schmierölversorgung technisch schwierig durchzuführen ist.
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Prinzipiell gibt es mehrere Möglichkeiten, Schmieröl zum oberen Pleuellager zu befördern, jedoch bringen diese Methoden zahlreiche Nachteile mit sich. Einerseits kann eine Bohrung durch den Schaft der Pleuelstange als Ölkanal dienen und somit das Schmieröl in den Bereich des Zylinders, insbesondere in den Bereich des Kolbenbolzens und des mit ihm verbundenen Pleuelauges, befördern. Das Bohren des Kanals durch den gesamten Schaft ist allerdings sehr aufwändig und kostenintensiv, des Weiteren wird das Öl wegen der Bewegung der Pleuelstange im Hubkolben nicht gezielt an die erforderlichen Stellen befördert. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Kolbenbolzen an seinen beiden Enden mit zwei abgeflachten Stellen zu versehen, wodurch ebenfalls ein Ölkanal an den freien Flächen zwischen der Kolbenbolzenöffnung und dem Kolbenbolzen ausgebildet wird. Diese Methode weist ebenfalls Nachteile auf, da die abgeflachten Stellen des Kolbenbolzens aufgrund des ungleichmäßigen Materialabtrags beim Bearbeiten desselben zu einer verminderten Qualität des Kolbenbolzens und somit zu einer verminderten Qualität des Hubkolbens führen. Des Weiteren kann die Kolbenbolzenbohrung in diesem Fall nicht als Durchgangsbohrung ausgeführt werden, sondern muss als Sackbohrung ausgeführt werden, was neben der aufwändigeren Bohrungsart zusätzlich den Nachteil hat, dass der Kolbenbolzenstift, mittels welchem der Kolbenbolzen in der Kolbenbolzenbohrung fixiert wird, durch seine geringe Stecklänge sehr leicht aus der Bohrung fallen kann.
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Des Weiteren ist aus der Patentschrift
US 6,324,961 B1 eine Ölkanalanordnung in einem Verbrennungsmotor bekannt, welche zur Verbesserungen der Schmierölversorgung des Kolbenbolzens dient. Bei dieser Ölkanalanordnung ist in einem Kolben ein Ölkanal vorgesehen, der sich von einer in einer Außenumfangsfläche des Kolbens ausgebildeten ringförmigen Ölnut zu einer Kolbeninnenseitenfläche eines Kolbenbolzenträgerteils erstreckt, durch das ein Kolbenbolzenloch zum Einsetzen eines Kolbenbolzens ausgebildet ist, sodass dem Kolbenbolzen ein in der ringförmigen Nut gesammeltes Schmieröl zugeführt wird.
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Der Nachteil dieser Ölkanalanordnung besteht einerseits darin, dass eine ringförmige Nut an der Außenumfangsfläche des Kolbens durch Fräsen oder ein ähnliches Bearbeitungsverfahren gebildet werden muss, was sehr aufwändig ist. Anderseits ist der vom Schmieröl entlang der Außenumfangsoberfläche des Kolbens zurückzulegende Weg sehr lang, wodurch die Gefahr besteht, dass das in der Ölnut angesammelte Schmieröl durch die Bewegung des Kolbens gar nicht oder nur teilweise an seinen Bestimmungsort angelangt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, einen Hubkolben eines hermetisch gekapselten Kühlmittelverdichters bereitzustellen, der die Nachteile des Standes der Technik vermeidet.
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Diese Aufgabe wird durch Bereitstellen eines Hubkolbens eines hermetisch gekapselten Kühlmittelverdichters vom Hubkolbentyp mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Ein derartiger Hubkolben umfasst eine Pleuelstange, welche einen Pleuelfuß sowie ein Pleuelauge aufweist, einen Kolbenbolzen, welcher ein Kolbenbolzenstiftloch sowie ein Kolbenbolzenloch aufweist, sowie einen Kolben, welcher zwei Kolbenbolzenbohrungen sowie ein Kolbenbolzenstiftloch aufweist. Der Kolben des erfindungsgemäßen Hubkolbens weist entlang einer Innenfläche von zumindest einer der Kolbenbolzenbohrungen eine durchgehende, zwischen den Enden der zumindest einen Kolbenbolzenbohrung verlaufende Ölkanalvertiefung auf, wobei die zumindest eine Ölkanalvertiefung mit einer durch eine Stirnfläche des Kolbenbolzens und einer die Stirnfläche des Kolbenbolzens umgebende Innenfläche der Kolbenbolzenbohrung ausgebildeten Öltasche verbunden ist und das Pleuelauge entlang einer Innenfläche des Pleuelauges eine durchgehende Ölnut aufweist.
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Hierdurch ist einerseits der Vorteil erhalten, dass eine verbesserte Bereitstellung von Schmieröl für die Schmierung des oberen Pleuellagers gewährleistet ist, da das Schmieröl aus der von der Kolbenbolzenbohrung und dem in ihr aufgenommenen Kolbenbolzen gebildeten Öltasche direkt über den in der Kolbenbolzenbohrung durch die Ölkanalvertiefung ausgebildeten Ölkanal in den Bereich des oberen Pleuellagers geführt wird, wodurch das Schmieröl zielgerichtet an seinen Einsatzort gelangt.
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Andererseits wird im Vergleich zum Stand der Technik auch der Bearbeitungsaufwand minimiert, da an jeder Kolbenbolzenbohrung lediglich eine lokal begrenzte Vertiefung an ihren Innenflächen sowie eine durchgehende Ölnut an einer Innenfläche des Pleuelauges zur Realisierung des Ölflusses zum oberen Pleuellager notwendig ist. Der zeitaufwändige und kostenintensive Schritt des Bearbeitens der Kolbenmantelfläche entfällt dadurch vollständig. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind in zumindest einer Auslenkposition der Pleuelstange in Bezug auf den Kolben die Ölnut des Pleuelauges und die Ölkanalvertiefung des Kolbens miteinander ausgerichtet.
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Somit kann vorteilhafterweise in zumindest einer, beispielsweise der äußersten, Auslenkposition der Pleuelstange das Schmieröl von der Ölkanalvertiefung in eine Innenfläche des Pleuelauges gelangen, wodurch die Innenfläche des Pleuelauges sowie der es umgebende Bereich vom Schmieröl benetzt wird.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Kolbenbolzen in Presspassung in den Kolbenbolzenbohrungen aufgenommen. Hierdurch ist der Vorteil erhalten, dass der Kolbenbolzen besonders einfach fest mit dem Kolben verbunden werden kann.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verläuft die Ölkanalvertiefung zwischen den Enden der zumindest einen Kolbenbolzenbohrung axial.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform verläuft die entlang einer Innenfläche des Pleuelauges durchgehende Ölnut axial.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind/ist die Ölkanalvertiefung und/oder die Ölnut durch Fräsen, Schleifen, Ätzen, oder ein ähnliches Verfahren geformt. Dadurch wird/werden in vorteilhafter Art und Weise die Ölkanalvertiefung und/oder die Ölnut besonders einfach hergestellt.
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Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
- 1 zeigt eine isometrische Explosionsansicht eines Hubkolbens eines hermetisch gekapselten Kältemittelverdichters gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
- 2 zeigt eine Seitenansicht eines Hubkolbens eines hermetisch gekapselten Kältemittelverdichters gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
- 3 zeigt in einer Seitenansicht eine Vergrößerung eines Teilabschnittes der Ausführungsform von 2.
- 4 zeigt in einer Querschnittsansicht einen Hubkolben eines hermetisch gekapselten Kältemittelverdichters gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Einbaulage des Hubkolbens im Kältemittelverdichter.
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In 1 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hubkolbens mit seinen Komponenten in einer Explosionsansicht dargestellt. Der Hubkolben 1 umfasst hierbei eine Pleuelstange 4 zur Umsetzung der kreisförmigen Bewegung einer Kurbelwelle 16 eines Kältemittelverdichters 18 in eine lineare Bewegung einer Pleuelstange 4, wobei die Pleuelstange 4 mit einem Pleuelfuß 2 zur Verbindung der Pleuelstange 4 mit der Kurbelwelle 16 des Kältemittelverdichters 18 sowie mit einem Pleuelauge 3 zur Verbindung der Pleuelstange 4 mit dem Kolben 8 über den Kolbenbolzen 5 verbunden ist. Der Kolbenbolzen 5 ist in einer Einbauposition des Pleuelauges 3, in welcher das Pleuelauge 3 zwischen den Kolbenbolzenbohrungen 10 derart positioniert ist, dass die Öffnungen des Pleuelauges 3 axial mit den Kolbenbolzenbohrungen 10 ausgerichtet sind, in zwei Kolbenbolzenbohrungen 10 des Kolbens 8 aufgenommen, wodurch der Kolbenbolzen 5 das Pleuelauge 3 in der Einbauposition des Pleuelauges 3 zwischen den Kolbenbolzenbohrungen 10 fixiert. Zur Fixierung des Kolbenbolzens 5 am Kolben 8 weisen sowohl der Kolbenbolzen 5 als auch die Kolbenbolzenbohrung 10 ein Kolbenbolzenstiftloch 7 auf. Somit kann der Kolbenbolzen 5 mittels eines Kolbenbolzenstiftes, welcher nicht in 1 abgebildet ist, durch ein Hindurchstecken des Kolbenbolzenstiftes durch die Kolbenbolzenstiftlöcher 7 der Kolbenbolzenbohrung 10 sowie des Kolbenbolzens 5 am Kolben 8 fixiert werden. Alternativ dazu kann der Kolbenbolzen 5 auch in Presspassung in den Kolbenbolzenbohrungen 10 aufgenommen sein. Darüber hinaus weist der Kolbenbolzen 5 ein zentrales Kolbenbolzenloch 6 auf.
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Der Kolben 8 weist entlang einer Innenfläche von zumindest einer der Kolbenbolzenbohrungen 10 eine durchgehende, zwischen den Enden der zumindest einen Kolbenbolzenbohrung 10 verlaufende Ölkanalvertiefung 9 auf. Das Pleuelauge 3 weist entlang einer Innenfläche des Pleuelauges 13 eine durchgehende Ölnut 15 auf. Aus der in 1 dargestellten Explosionsansicht ist ersichtlich, dass in einer Auslenkposition der Pleuelstange 4 in Bezug auf den Kolben 8 das Pleuelauges 3 in seiner Einbaulage die Ölnut 15 des Pleuelauges 3 und die Ölkanalvertiefung 9 des Kolbens 8 miteinander ausgerichtet sind, wodurch bei Anwesenheit von Schmieröl in der Ölkanalvertiefung 9 in dieser Auslenkposition über die Ölnut 14 Schmieröl in den Bereich der Innenfläche des Pleuelauges 3 gelangt und dort durch die Bewegung der Pleuelstange 4 verteilt wird, wodurch eine verbesserte Bereitstellung von Schmieröl im Bereich des oberen Pleuellager erreicht wird.
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2 zeigt den Hubkolben 1 in einer Einbauposition der Pleuelauges 3 in einer Seitenansicht, wobei der in zwei Kolbenbolzenbohrungen 10 des Kolbens 8 aufgenommene Kolbenbolzen 5 das Pleuelauge 3 zwischen den Kolbenbolzenbohrungen 10 fixiert. Die Pleuelstange 4 befindet sich in der dargestellten Ausführungsform in der Auslenkposition, in welcher die Ölnut 15 des Pleuelauges 3 und die Ölkanalvertiefung 9 des Kolbens 8 miteinander ausgerichtet sind. Durch die Positionierung des Kolbenbolzens 5 in den Kolbenbolzenbolzenbohrungen 10 wird eine Öltasche 14 gebildet, welche durch eine Stirnfläche 11 des Kolbenbolzens 5 und eine die Stirnfläche 11 des Kolbenbolzens 5 umgebenden Innenfläche 12 der Kolbenbolzenbohrung 10 ausgeformt wird. In dieser Öltasche 14 akkumuliert sich während der Schmierung im laufenden Betrieb des Kältemittelverdichters 18 im Bereich des Kolbens 8 zirkulierendes Schmieröl. In Folge kann bei Ausrichtung der Ölnut 15 und der Ölkanalvertiefung 9 das angesammelte Schmieröl aus der Öltasche 14 in den Innenbereich des Kolbens 8 und insbesondere zum oberen Pleuellager gelangen.
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Dieser Sachverhalt ist in 3 dargestellt, in welcher eine Vergrößerung des zentralen oberen Bereichs aus 2 gezeigt ist. Aus 3 ist klar ersichtlich, dass die entlang einer Innenfläche der Kolbenbolzenbohrungen 10 verlaufende Ölkanalvertiefung 9 an den Außenumfang des Kolbenbolzens 5, in dessen zentralen Bereich das Kolbenbolzenloch 6 ausgebildet ist, angrenzt. Des Weiteren ist die Öltasche 14 derart ausgestaltet, dass sie durch eine Stirnfläche 11 des Kolbenbolzens 5 und eine die Stirnfläche 11 des Kolbenbolzens 5 umgebenden Innenfläche 12 der Kolbenbolzenbohrung 10 gebildet wird. Insbesondere kann die Ölkanalvertiefung 9 zwischen den Enden der Kolbenbolzenbohrung 10 axial verlaufen. Des Weiteren kann insbesondere die Ölnut 15 entlang der Innenfläche des Pleuelauges 3 axial verlaufen. Die in 3 dargestellte Ölkanalvertiefung 9, aber auch die Ölnut 15, welche in 3 nicht dargestellt ist, kann durch verschiedene Arten der Materialbearbeitung ausgestaltet werden. Zu diesen Materialbearbeitungsformen zählen insbesondere durch Fräsen, Schleifen und Ätzen, wobei auch jegliches andere geeignete Verfahren dazu herangezogen werden kann, die Ölkanalvertiefung 9 und/oder die Ölnut 15 auszugestalten.
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In 4 ist der Hubkolben 1 in seiner Einbauposition in einem hermetisch gekapselten Kältemittelverdichter 18 in einer Querschnittsansicht dargestellt. Der untere Bereich des Kältemittelverdichters 18 ist in Kontakt mit einem Schmierölsumpf, welcher in 4 nicht dargestellt ist, und von welchem aus über einen Pumpmechanismus in bekannter Weise Schmieröl zu den zu schmierenden Maschinenteilen, unter anderem zu dem Hubkolben 1, gelangt. Wie der Abbildung zu entnehmen ist, ist der Pleuelfuß 2 über einen, beispielsweise in Presspassung befestigten, Kurbelwellenbolzen 17 mit der Kurbelwelle 16 des Kältemittelverdichters 18 verbunden. Die Rotation der Kurbelwelle 16 wird somit in eine lineare Bewegung der Pleuelstange 4 übertragen, welche über die vorhin beschriebene Verbindung über den Kolbenbolzen 5 und das Pleuelauge 3 mit dem Kolben 8 verbunden ist. Durch den erfindungsgemäßen Hubkolben 1 ist hierbei eine verbesserte Bereitstellung von Schmieröl insbesondere im oberen Pleuellager des Hubkolbens 1 gewährleistet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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