DE3801802C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pleuelstange für einen Axialkolbenverdichter, insbesondere einer herme­ tisch gekapselten Kleinkältemaschine, die aus Blechform­ material mit tiefgezogenen Zylinderfassungen für die Pleuelaugen an den beiden Enden besteht, in die jeweils eine Lagerbuchse eingesetzt ist, die von der Zylinderfas­ sung nur über einen Teil ihrer axialen Länge übergriffen ist, und mit einer in Längsrichtung zwischen den Zylin­ derfassungen laufenden Verstärkungssicke.

Eine derartige Pleuelstange aus zwei Blechteilen mit ungeteiltem Pleuelkopf ist aus DD-PS 1 46 483 bekannt. Die Pleuellagerstellen sind durch paarweises Fügen der Pleuelstangenteilen von gezogenen Kragen gebildet, welche in Hauptbelastungsrichtung um die Pleuelaugen ein durch­ gehend winkelförmig gewölbtes Profil aufweisen. Eine Sicke verläuft zwischen den beiden Pleuelstangenteilen über die gesamte Länge des Pleuelschaftes.

Eine weitere Pleuelstange ist beispielsweise aus DE-OS 27 24 332 bekannt. Diese ist mit ihrem Pleuelkopf auf der exzentrisch umlaufenden Kurbel und mit ihrem Pleuel­ auge auf dem Kolbenzapfen gelagert. Diese beiden Teile sind durch ein stangenartiges Mittelteil miteinander verbunden. Eine solche Pleuelstange muß stabil sein, weil sie hohen Lagerbelastungen ausgesetzt ist. Sie ist daher verhältnismäßig schwer. Dies ist insbesondere bei hermetisch gekapselten Kleinkältemaschinen uner­ wünscht und führt auch zu größeren Vibrationen.

In neuerer Zeit werden Pleuelstangen einstückig aus einem Sintermetall hergestellt, denn dieses Material hat gute Lagereigenschaften und vermag große Druckbelastungen auszuhalten. Die Herstellung einer solchen aus zwei Lagern und einer Verbindungsstange bestehenden Pleuel­ stange aus Sintermetall ist jedoch ein komplizierter und verhältnismäßig teurer Prozeß. Außerdem ist das Sintermetall ein sehr hartes Material. Schon geringe Ungenauigkeiten in der Montage können bewirken, daß die Pleuelstange nicht ganz rechtwinklig im Verhältnis zu der Kurbelwelle und dem Kolbenbolzen verläuft. Dies führt zu Kantenpressungen.

Aus DE-GM 86 13 993 ist bereits das Problem der Kanten­ pressung bei der Lagerung der Pleuelstange von Klein­ kältemaschinen bekannt. Zur Vermeidung der Kantenpressung wird hier allerdings eine ballige Lagerfläche für die Pleuelaugen angegeben.

Aus DE-PS 9 23 631 ist es bei einem Gleitlager bekannt, einen federnden Lagerträger zur Vermeidung der Kanten­ pressung zu verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pleuel­ stange für einen Axialkolbenverdichter anzugeben, die trotz eines geringen Gewichts eine hohe Lebensdauer aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Blechformmaterial durch ein einziges Blechformteil gebildet ist und daß die Vertiefung der Verstärkungssicke die Wand mindestens einer Zylinderfassung durchsetzt, wobei auf der der Durchsetzungsstelle gegenüberliegenden Seite der Zylinderfassung eine weitere Sicke vorgesehen ist, deren Vertiefung dort ebenfalls die Wand der Zylin­ derfassung durchsetzt.

Das einzelne Blechformteil ist wesentlich leichter als die beiden Teile der bekannten Pleuelstangen. Es läßt sich durch einen einfachen Stanz- und Tiefziehvorgang herstellen. Da das Blech für Lagerzwecke weniger geeignet ist, sind die Lagerbuchsen vorgesehen. Sie brauchen anschließend nur noch eingesetzt zu werden. Dies ergibt nicht nur ein geringeres Gewicht, sondern auch erheblich reduzierte Herstellungskosten. Vibrationen im Verdichter werden reduziert. Außerdem sinkt der Luftwiderstand. Desweiteren erlaubt es das Einsetzen der Buchsen in die Zylinderfassungen und gegebenenfalls auch die Ausge­ staltung des dünnwandigen Materials des Blechstanzteils, eine geringfügige Bewegung zwischen den beiden Buchsen zuzulassen, so daß Kantenpressungen vermieden werden. Durch die sich zwischen den Zylinderfassungen etwa in Längsrichtung erstreckende Verstärkungssicke wird trotz der geringen Blechstärke eine hohe Stabilität der Pleuel­ stange erreicht. Dadurch, daß die Zylinderfassung die Buchsen nur über einen Teil ihrer axialen Länge umfassen, greifen eventuell auftretende Kippkräfte mit einem sehr viel größeren Abstand von der Blechebene an der Buchse an als die Abstützkräfte in der Zylinderfassung. Dies läßt eine begrenzte Kippbewegung zu, welche Kantenpres­ sung zu vermeiden hilft. Die Ausgestaltung der Verstär­ kungssicke, die die Wand zumindest der einen Zylinderfas­ sung durchsetzt, bewirkt eine zusätzliche Aussteifung dieser Zylinderfassung an der besonders durch Druckkräfte beanspruchten Stelle. Auch gegenüber der Durchsetzungs­ stelle wird die Wand der Zylinderfassung verstärkt. Beide Stellen liegen also in der Hauptwirkungsrichtung der angreifenden Kräfte. Mit besonderem Vorteil erlaubt aber diese durchgehende Sicke eine Kippbewegung der in die Zylinderfassung eingesetzten Buchse.

Insbesondere können die Buchsen aus Sintermetall beste­ hen. Das bedeutet, daß nur ein sehr kleiner Teil der gesamten Pleuelstange aus diesem Material ausgeführt sein muß. Die Buchsen lassen sich leicht herstellen.

Vorzugsweise sind die Buchsen durch Preßsitz in den Zylinderfassungen gehalten. Dies ergibt einen sicheren Halt.

Besonders günstig ist es, daß der Blechabschnitt zwischen den Zylinderabschnitten sich zu einem Pleuelauge hin verbreitert und daß die Verstärkungssicke sich im breiten Bereich verzweigt. Dies führt zu einer außerordentlich guten Festigkeit in Richtung der zu übertragenden Druck­ kräfte.

Mit Vorteil durchsetzt die Vertiefung die Wand der Zylin­ derfassung des dem Kolbenbolzen zugeordneten Pleuelauges. Dies empfiehlt sich, weil hier auf einer kleinen Fläche hohe Druckkräfte übertragen werden müssen.

Bei vertikaler Motorwelle mit obenliegendem Verdichter sollte die Vertiefung der Sicke nach oben weisen und eine Ölsammelwanne bilden. Bei solchen Motorwellen wird an der Stirnseite Öl abgeschleudert, das durch die Ver­ tiefung aufgefangen wird. Es kann dann den Lagerstellen in den Pleuelaugen zugeführt werden.

Zumindest die Buchse des dem Kolbenbolzen zugeordneten Pleuelauges sollte eine Ölzutrittsbohrung aufweisen, die von der Ölsammelwanne gespeist ist. Das sonst nur schwierig von Öl benetzbare Pleuelauge wird auf diese Weise sehr gut geschmiert und auch gekühlt.

Hierbei ist es zweckmäßig, daß die Ölzutrittsbohrung auf der dem mittleren Blechabschnitt der Pleuelstange abgewandten Seite der Buchse angeordnet ist. Die Ölzu­ trittsbohrung schwächt daher nicht die Buchse an der am stärksten beanspruchten Stelle.

Mit Vorteil ist das Blechformstück längs einer quer zur Mittellinie der Pleuelstange verlaufenden Gerade unverformt. Längs der quer zur Mittellinie der Pleuel­ stange verlaufenden Geraden kann leichter eine Biegung erfolgen als in dem durch die Zylinderfassung oder die Sicke verformten Blechabschnitten. Auch eine solche Verbiegbarkeit vermindert die Kantenpressung.

Vorzugsweise verläuft die Gerade zwischen der Zylinder­ fassung des Pleuelkopfes und der Verstärkungssicke.

Die Zylinderfassungen müssen nicht in einer Ebene ange­ ordnet sein. Vielmehr können sie auch in verschiedenen Ebenen angeordnet sein, wobei der dazwischenliegende Blechabschnitt einen stufenartigen Knick aufweist. Durch die Anordnung der Pleuelaugen in verschiedenen Ebenen läßt sich eine besonders gute Platzausnutzung erreichen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter, bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den oberen Teil einer erfindungsgemäßen gekapselten Kleinkältemaschine,

Fig. 2 einen Schnitt durch die Pleuelstange der Fig. 1 mit abgewandelter Buchse im Pleuelauge,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Pleuelstange der Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 3 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 5 die Pleuelstange der Fig. 1 um 180° gedreht in Seitenansicht,

Fig. 6 eine Ansicht von unten auf eine abgewandelte Ausführungsform und

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungs­ form der Pleuelstange.

In Fig. 1 ist ein Motorverdichter 1 veranschaulicht, der von einer Kapsel 2 hermetisch dicht umschlossen ist. In einem Gehäuse 3 ist ein Zylinder 4 ausgebildet, in welchem sich ein Kolben 5 hin- und herbewegen kann. Der Zylinder ist unter Zwischenschaltung einer Ventil­ platte 6 von einem Zylinderkopf 7 abgedeckt, der gas­ förmiges Kältemittel aus dem Innenraum 8 der Kapsel 2 ansaugt und über eine Druckleitung 9 nach außen abgibt.

Der Antrieb des Kolbens 5 erfolgt über eine Motorwelle 10, die einen Kurbelzapfen 11 aufweist und von einem Elektromotor 12 angetrieben wird, von dem die Statorwick­ lung 13 angedeutet ist.

Eine Pleuelstange 14 ist mit einem im folgenden als "Pleuelkopf" bezeichneten Pleuelauge 15 auf dem Kurbel­ zapfen 11 und mit dem anderen Pleuelauge 16 auf einem Kolbenbolzen 31 gelagert, so daß die exzentrische Kreis­ bewegung des Kurbelzapfens 11 in eine Hin- und Herbewe­ gung des Kolbens 5 umgesetzt wird.

Die Pleuelstange 14 besteht aus einem Blechformstück 17 mit tiefgezogenen Zylinderfassungen 18 und 19 an beiden Enden, in welche jeweils Buchsen 20 bzw. 21 aus Lagermetall, insbesondere Sintermetall, eingesetzt und durch Preßsitz festgehalten sind. Diese Buchsen sind mit Gleitsitz auf dem Kurbelzapfen 11 bzw. dem Kolben­ bolzen 31 geführt und haben eine größere axiale Länge als die Zylinderfassungen.

Zur Versteifung des mittleren Blechabschnitts 22 zwi­ schen den Zylinderfassungen ist eine sich etwa in Längs­ richtung erstreckende Längssicke 23 vorgesehen, die auf der Oberseite eine Vertiefung 24 bildet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Zylinderfassung 19 durch­ setzt ebenfalls eine Sicke 25 mit ihrer Vertiefung 26 die Wand der Zylinderfassung.

Diese Ausgestaltung hat zur Folge, daß die Buchse 21 nur über einen Teil ihrer Länge von der Zylinderfassung 19 umgriffen wird und daß außerdem die axiale Überdeckung im Bereich der Vertiefungen 24 und 26 nochmals vermindert wird. Dies erlaubt unter den im Betrieb auftretenden Kräften ein Kippen der Buchse 21 um die Längsachse der Pleuelstange 14 in einem zur Vermeidung von Kantenpres­ sungen erforderlichen Ausmaß. Außerdem wird die Zylinder­ fassung 19 am Übergang zum mittleren Blechabschnitt 22 besonders wirksam abgestützt, was an dieser Stelle besonders günstig ist, weil hier die größte Belastung der Zylinderfassung 19 auftritt.

Die Vertiefung 24 der Sicke 23 ist, wie Fig. 1 zeigt, im Betrieb nach oben gerichtet. Daher wird Öl, das über einen Förderkanal 27 und eine schräge Zentrifugal-Aus­ trittsöffnung 28 nach oben geschleudert wird, zum Teil von der durch die Vertiefung gebildeten Ölauffangwanne aufgenommen. In Fig. 2 ist veranschaulicht, daß die Buchse 121 im Pleuelauge 16 eine Ölzutrittsbohrung 29 auf der am wenigsten belasteten Seite aufweist. Über diese Bohrung kann gesammeltes Öl, das längs des Umfangs der Buchse 121 auch in den Bereich der Vertiefung 26 gelangt, unmittelbar zur Schmierung zwischen Kolbenzapfen 31 und Buchse 121 herangezogen werden.

Zwischen der Sicke 23 und der Zylinderfassung 18 ist eine durch eine Gerade 30 angedeutete Biegelinie vorge­ sehen, die senkrecht zur Längsmittellinie der Pleuel­ stange 14 verläuft. Längs dieser Geraden 30 ist keine Profilierung des Blechformstücks vorgesehen. Während sich über die gesamte andere Länge sonst entweder ein U-förmiger Querschnitt der Sicke 23 oder eine durch die Zylinderfassungen erzeugte Profilierung finden, ist hier die ursprüngliche Blechebene unverändert beibe­ halten. Daher hat das Blechformstück an dieser Linie den geringsten Biegewiderstand. Das bedeutet, daß gering­ fügige Ungenauigkeiten in der Ausrichtung von Motorwel­ lenachse und Zylinderachse durch eine geringfügige ela­ stische Verformung der Pleuelstange ausgeglichen werden können. Auch dies hilft, die Kantenpressung zu vermeiden. Da sich die Gerade 30 im Bereich großer Blechbreite befindet, besteht bei leichter Biegeverformung keine Gefahr, daß die Pleuelstange bricht.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6, bei der für ent­ sprechende Teile um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet werden, ist ein Blechformstück 117 ohne Buchsen von der Unterseite her veranschaulicht. Diesmal verbreitert sich der mittlere Blechabschnitt 122 in stärkerem Maße vom Pleuelauge zum Pleuelkopf. Daher ist eine Sicke 123 vorgesehen, die sich im breiteren Bereich in zwei Äste und 123 a und 123 b verzweigt. Dies führt zu einer noch höheren Steifigkeit. Auch hier ist wieder eine Gerade 130 vorgesehen, an der das Blech unverformt ist und daher leichter verbogen werden kann.

In Fig. 7, bei der um 200 erhöhte Bezugszeichen verwendet sind, ist eine abgewandelte Pleuelstange 214 darge­ stellt, bei der die Zylinderfassung 219 des Pleuelauges in einer anderen Ebene angeordnet ist als die Zylinder­ fassung 218 des Pleuelkopfes. Hierbei besitzt der mitt­ lere Blechabschnitt 222 einen stufenartigen Knick 230, der den Höhenunterschied ermöglicht. Im übrigen kann auch hier eine Sicke 223 vorgesehen sein.

Beim Zusammenbau wird in der Weise vorgegangen, daß zunächst die Buchse 21 in die Zylinderfassung 19 einge­ preßt wird. Sie wird dann in das Innere des Kolbens 5 gebracht, worauf der Kolbenbolzen 31 eingeführt wird. Hier empfiehlt es sich, daß die in Einpreßrichtung erste Kolbenbohrung für den Kolbenbolzen 31 eine Gleitsitzpas­ sung besitzt, so daß man den Zapfen ohne große Kraft durch diese Eingangsbohrung und die Buchse 21 schieben kann. Die gegenüberliegende Kolbenbohrung hat dann Preß­ sitzpassung, so daß der Kolbenbolzen 31 sicher gehalten wird. Der so vorbereitete Kolben wird in den Zylinder 4 eingeführt, wobei es der Spielraum zwischen Kurbel­ zapfen 11 und Zylinderfassung 18 erlaubt, durch Drehen des Kolbens 5 um seine Achse die Pleuelstange 14 an Ort und Stelle zu bringen. Abschließend wird die Buchse 20 in die Zylinderfassung 18 eingepreßt.

Von den dargestellten Ausführungsbeispielen kann in vielerlei Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grundge­ danken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die Pleuelstange auch in vertikaler oder schräger Ebene angewendet werden. Als Material für das Blechformstück eignet sich normaler Tiefziehstahl von der Tiefziehgü­ te 2. Unterschiedliche Druckbelastungen können leicht durch Wahl der Blechstärke und der Profilierung berück­ sichtigt werden. Die für die Buchse 19 dargestellte Ölzufuhr kann auch für die Buchse 18 vorgesehen sein.

Claims (10)

1. Pleuelstange für einen Axialkolbenverdichter, insbe­ sondere eine hermetisch gekapselte Kleinkältemaschine, die aus Blechformmaterial mit tiefgezogenen Zylinder­ fassungen für die Pleuelaugen an den beiden Enden besteht, in die jeweils eine Lagerbuchse eingesetzt ist, die von der Zylinderfassung nur über einen Teil ihrer axialen Länge übergriffen ist, und mit einer in Längsrichtung zwischen den Zylinderfassungen lau­ fenden Verstärkungssicke, dadurch gekennzeichnet, daß das Blechformmaterial durch ein einziges Blech­ formteil (17; 117; 217) gebildet ist und daß die Vertiefung (24) der Verstärkungssicke (23) die Wand mindestens einer Zylinderfassung (19) durchsetzt, wobei auf der der Durchsetzungsstelle gegenüberliegen­ den Seite der Zylinderfassung (19) eine weitere Sicke (25) vorgesehen ist, deren Vertiefung (26) dort eben­ falls die Wand der Zylinderfassung (19) durchsetzt.

2. Pleuelstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbuchsen (20, 21; 121) aus Sintermetall bestehen.

3. Pleuelstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lagerbuchsen (20, 21; 121) durch Preßsitz in den Zylinderfassungen (18, 19) gehalten sind.

4. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechabschnitt (122) zwischen den Zylinderabschnitten (118, 119) sich zu einem Pleuelauge hin verbreitert und daß die Verstärkungs­ sicke (123) sich im breiten Bereich verzweigt.

5. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (24) die Wand der Zylinderfassung (19) des dem Kolbenbolzen (31) zugeordneten Pleuelauges durchsetzt.

6. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß bei horizontal angeordneter Pleuelstange die Vertiefung (24) der Sicke (23) nach oben weist und eine Ölsammelwanne bildet.

7. Pleuelstange nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß zumindest die Lagerbuchse (121) des dem Kolbenbolzen (31) zugeordneten Pleuelauges eine Ölzu­ trittsbohrung (29) aufweist, die von der Ölsammelwanne gespeist ist.

8. Pleuelstange nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ölzutrittsbohrung (29) auf der dem mittleren Blechabschnitt (22) der Pleuelstange (14) abgewandten Seite der Lagerbuchse (19) angeordnet ist.

9. Pleuelstange nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß das Blechformstück (17; 117) längs einer quer zur Mittellinie der Pleuel­ stange (14) verlaufenden Geraden (30; 130) unverformt ist.

10. Pleuelstange nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Gerade (30) zwischen der Zylinderfassung (18; 118) des dem Kurbelzapfen (10) zugeordneten Pleuelauges und der Verstärkungssicke (23; 123) verläuft.