DE10356396A1

DE10356396A1 - Kolbenanordnung

Info

Publication number: DE10356396A1
Application number: DE10356396A
Authority: DE
Inventors: Christian Petersen; Heinz Otto Lassen; Marten Nommensen; Frank Holm Iversen
Original assignee: Danfoss Compressors GmbH
Current assignee: Secop GmbH
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2023-12-04
Also published as: CN100380022C; US7134383B2; DE10356396B4; CN1626855A; ITTO20040850A1; US20050155489A1

Abstract

Es wird eine Kolbenanordnung (1) angegeben mit einem Kolben (2), der einen Kolbenboden (7) und ein Kolbenhemd (8) mit einer Mantelfläche (29) aufweist, und einer Pleuelstange (3), die über ein eine Kugel (6) aufweisendes Kugelgelenk (4) mit dem Kolben (2) verbunden ist und von einem Ölzufuhrkanal (5) durchsetzt ist, der mit einer Lagerfläche des Kugelgelenks (4) in Verbindung steht. DOLLAR A Man möchte eine gute Schmierung sicherstellen. DOLLAR A Hierzu ist vorgesehen, daß der Ölzufuhrkanal (5) mit einer in der Mantelfläche (29) ausgebildeten Schmiernut (30) über einen Ölpfad (12, 11, 14, 32, 33) in Verbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenanordnung mit einem Kolben, der einen Kolbenboden und ein Kolbenhemd mit einer Mantelfläche aufweist, und einer Pleuelstange, die über ein eine Kugel aufweisendes Kugelgelenk mit dem Kolben verbunden ist und von einem Ölzufuhrkanal durchsetzt ist, der mit einer Lagerfläche des Kugelgelenks in Verbindung steht.
Eine derartige Kolbenanordnung ist aus US 4 070 122 bekannt. Die Pleuelstange weist an ihrem dem Kolben benachbarten Ende eine Kugelpfanne auf, in die die Kugel eingesetzt ist, die mit Hilfe eines Niets am Kolbenboden befestigt ist. Öl, das durch den Ölzufuhrkanal fließt, ist dann in der Lage, die Berührungsfläche zwischen der Kugelpfanne und der Kugel zu schmieren. Die bekannte Kolbenanordnung ist, genau wie die Kolbenan ordnung der vorliegenden Erfindung, für die Verwendung in Kältemittelkompressoren vorgesehen.
JP 55-148985 A zeigt eine weitere Kolbenanordnung, bei der die Kugel am Ende der Pleuelstange angeordnet und mit der Pleuelstange einstückig verbunden ist. Der Ölzufuhrkanal durchsetzt nicht nur die Pleuelstange, sondern auch die Kugel, und steht mit Nuten in Verbindung, die auf der Oberfläche der Kugel angeordnet sind. Durch diese Nuten läßt sich das Schmieröl gleichmäßig in der Lagerfläche zwischen Kugel und Kugelpfanne verteilen.
JP 56-012073 zeigt eine Kolbenanordnung, bei der die Kugel ebenfalls einstückig mit der Pleuelstange verbunden ist. Die Pleuelstange weist einen abgestuften Ölzufuhrkanal auf, der sich zum Kolben hin vergrößert. Die Stufen sollen das Öl während eines Verdichtungshubs zurückhalten.
US 6 006 652 zeigt ein Kugelgelenk in einer Kolbenanordnung eines Kältemittelkompressors, bei der die Kugel in einer Kugelpfanne gehalten ist, deren der Pleuelstange zugewandte Enden auf die Kugel umgebördelt sind. Eine Ölzufuhr in die Lagerfläche erfolgt vom Verdichtungsraum durch Öffnungen im Kolbenboden bzw. im Kolbenhemd.
US 4 913 001 zeigt eine Kolbenanordnung mit einem Kugelgelenk, bei der die Kugel ebenfalls durch Umbördeln eines Teils des Kolbenbodens in der Kugelpfanne gehalten ist. Im Bereich der Umbördelung hat die Kugelpfanne seitliche Öffnungen, durch die Öl, das in das Innere des Kolbens gesprüht wird, zum Kugelgelenk fließen bzw. von dort wieder abfließen kann.
US 5 137 431 zeigt einen weiteren Kältemittelkompressor mit einer Kolbenanordnung, deren Kugelgelenk über einen Kanal mit Öl versorgt wird, der aus einem Spalt zwischen dem Kolbenhemd und der Innenwand des Zylinders abzweigt, in dem der Kolben bewegt wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gute Schmierung sicherzustellen.
Diese Aufgabe wird bei einer Kolbenanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Ölzufuhrkanal mit einer in der Mantelfläche ausgebildeten Schmiernut über einen Ölpfad in Verbindung steht.
Mit dieser Ausgestaltung wird nämlich nicht nur die Lagerfläche des Kugelgelenks mit dem Öl geschmiert, das durch den Ölzufuhrkanal herangeführt wird. Das Öl wird über den Ölpfad vielmehr weitergeführt und gelangt zu der Schmiernut, die in der Mantelfläche des Kolbenhemds ausgebildet ist. Dort kann das Öl zwei Aufgaben wahrnehmen. Es kann zum einen die Reibung zwischen dem Kolben und dem Zylinder herabsetzen, wenn der Kolben im Zylinder bewegt wird. Zum anderen dient das Öl in der Schmiernut dazu, den Verdichtungsraum, der vom Kolben begrenzt ist, besser abzudichten, so daß der Wirkungsgrad des Verdichters, der mit der Kolbenanordnung arbeitet, erhöht wird.
Eine Kolbenanordnung, bei der Öl, das durch die Pleuelstange zugeführt wird, auch zu einer Schmiernut am Um fang des Kolbens gelangt, ist zwar aus DE 100 53 575 C1 bekannt. Hier ist der Kolben aber nicht über ein Kugelgelenk mit der Pleuelstange verbunden, sondern einfach über einen Pleuelzapfen. Bei einem Pleuelzapfen ist es relativ einfach, das Öl unmittelbar zu der Schmiernut zu leiten. Dabei durchströmt das Öl aber nicht den Kolben. Außerdem ist die Lage der Schmiernut dadurch festgelegt. Bei der Verwendung eines Kugelgelenks ist man in der Positionierung der Schmiernut freier. Man kann sie z.B. weiter in Richtung Kolbenrückseite verlegen und dadurch eine Verlängerung der Dichtungslänge erreichen.
Vorzugsweise ist die Kugel durch ein Befestigungselement im Kolben gehalten, wobei das Befestigungselement zumindest einen Teil des Ölpfades begrenzt. Damit läßt sich der innere Aufbau des Kolbens relativ einfach gestalten. Man muß keine komplizierten Materialformungen oder -bearbeitungen vornehmen, um den Ölpfad zu schaffen. Der Ölpfad wird einfach durch das Zusammenwirken von Befestigungselement und Kolben, d.h. Kolbenhemd und/oder Kolbenboden, geschaffen.
Hierbei ist bevorzugt, daß das Befestigungselement eine Umfangswand aufweist, die zumindest an einem vom Kolbenboden ausgehenden Abschnitt einen Spalt zum Kolbenhemd bildet, der über mindestens eine Öffnung mit der Schmiernut in Verbindung steht. Damit erreicht man nicht nur, daß das Öl überhaupt zur Schmiernut gelangt. Das Öl muß auch einen Spalt zwischen dem Befestigungselement und dem Kolbenhemd durchströmen. Damit ist das Öl in der Lage, Wärme aufzunehmen, die im Bereich des Kolbenhemdes anfällt. Hierbei kann es sich beispiels weise um Reibungswärme handeln. Da der Spalt vom Kolbenboden ausgeht, ist das Öl auch in der Lage, Wärme vom Kolbenboden abzutransportieren. Diese Wärme entsteht bei der Kompression von Gas, insbesondere Kältemittelgas.
Vorzugsweise steht die Schmiernut über eine Öffnung mit einem zwischen dem Kolbenhemd und dem Befestigungselement gebildeten, gegenüber dem Spalt abgeschlossenen Ringraum in Verbindung, der über eine im Befestigungselement ausgebildete Abflußöffnung mit dem Inneren des Kolbens in Verbindung steht. Die Abflußöffnung bildet dabei eine Drosselstelle für den Ölfluß. Der Druck und die Menge des durchfließenden Öls kann also durch die Größe der Öffnung eingestellt werden. Das Öl im Ringraum kann gleichzeitig Wärme vom Kolbenhemd, d.h. von der Umfangsfläche des Kolbens, aufnehmen.
Vorzugsweise weist der Ölpfad einen Kühlabschnitt auf, der auf einer dem Kugelgelenk zugewandten Seite des Kolbenbodens verläuft. Damit kann das Öl Wärme unmittelbar dort aufnehmen, wo sie hauptsächlich entsteht, nämlich am Kolbenboden. Der Kolbenboden ist eine Begrenzungsfläche des Verdichtungsraums, in dem bei einem Kompressionshub höhere Temperaturen entstehen. Wenn das Öl, das den Ölpfad durchströmt, die Wärme dort abnehmen kann, dann wird die thermische Belastung des Kolbens klein gehalten. Dies hat die vorteilhafte Auswirkung, daß sich der Kolben im Betrieb weniger stark ausdehnt, d.h. man kann den Kolben mit engeren Toleranzen zum Zylinder fertigen, ohne daß man befürchten muß, daß die Reibung zu stark erhöht wird. Der Wirkungsgrad des Ver dichters, der mit einer derartigen Kolbenanordnung ausgerüstet ist, läßt sich also auf einfache Weise steigern. Darüber hinaus wird das Sauggas, das bei einem Saughub angesaugt wird, weniger stark erwärmt, was ebenfalls zu einer Steigerung des Wirkungsgrades führt.
Vorzugsweise ist der Kolben aus einem umgeformten Blech gebildet, die Kugel ist in einem Lagerbereich eines Verstärkungselements gelagert, das am Kolbenboden anliegt, und der Ölpfad ist durch das Verstärkungselement geführt. Die Verwendung eines Blechformteils als Kolben erlaubt es, das Gewicht des Kolbens in erheblichem Maße zu reduzieren. Allerdings ist ein Blechformteil, das aus relativ dünnen Blechen im Bereich von 0,6 bis 1 mm, vorzugsweise im Bereich von 0,7 bis 0,8 mm, gefertigt wird, nicht in der Lage, die teilweise erheblichen Drücke aufzunehmen, die bei der Kompression von Kältemittelgas entstehen. Man verwendet daher ein Verstärkungselement, das den Kolbenboden unterstützt. Dieses Verstärkungselement bildet mit seinem Lagerbereich gleichzeitig einen Teil der Lagerfläche des Kugelgelenks. Wenn der Ölpfad durch das Verstärkungselement hindurchgeführt wird, ist es auf einfache Weise möglich, das Öl auch zum Kolbenboden gelangen zu lassen.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Kühlabschnitt zwischen dem Verstärkungselement und dem Kolbenboden verläuft. Durch die Verwendung eines Verstärkungselements ist es auf besonders einfache Weise möglich, einen Kühlabschnitt für das Öl unmittelbar am Kolbenboden anliegen zu lassen. Der Kühlabschnitt kann dabei durch halboffene Nuten gebildet werden, die jeweils nur noch abgedeckt zu werden brauchen, um einen Abschnitt des Ölpfades zu bilden.
Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Kühlabschnitt durch Nuten in einer am Kolbenboden anliegenden Stirnseite des Verstärkungselements gebildet ist. Die Bearbeitung der Stirnseite des Verstärkungselements ist relativ einfach möglich, solange das Verstärkungselement noch nicht in den Kolben eingesetzt ist. Durch die Verwendung des Verstärkungselements für die Begrenzung des Kühlabschnitts ist eine Bearbeitung des Kolbenbodens nicht erforderlich. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Kolbenboden ohnehin nur aus einem relativ dünnen Blech gebildet ist, der durch das Einbringen von Nuten noch weiter geschwächt werden würde.
Bevorzugterweise wirkt das Befestigungselement nur zwischen dem Kolbenhemd und der Kugel. Dies hat den Vorteil, daß sich das Verstärkungselement bei der Montage relativ frei positionieren kann. Es ist in gewissen Grenzen radial zum Kolbenboden verschiebbar. Wenn das Befestigungselement die Kugel in das Verstärkungselement hineindrückt, dann zentriert sich das Verstärkungselement automatisch im Hinblick auf die Kugel. Darüber hinaus wird das Verstärkungselement nur mittig über die Kugel beaufschlagt. Man muß also keine Sorge dafür tragen, daß sich das Befestigungselement im übrigen gleichförmig auf dem Verstärkungselement abstützt. Eine Berührung zwischen dem Verstärkungselement und dem Befestigungselement ist nicht vorgesehen.
Vorzugsweise bildet das Befestigungselement zumindest auf einem Abschnitt radial außerhalb des Kugelgelenks mit dem Verstärkungselement einen Flächenspalt. Das Befestigungselement und das Verstärkungselement bilden also zusammen einen weiteren Teil des Ölpfades durch den Kolben hindurch. Durch diesen Ölpfad kann Öl, in Abhängigkeit von den herrschenden Drücken, entweder von radial außen nach radial innen zum Kugelgelenk strömen. Diese Situation wird in der Regel am häufigsten auftreten. Oder das Öl kann von dem Kugelgelenk radial nach außen strömen, um von dort zu der Schmiernut an der Mantelfläche zu gelangen. Dies hat eine gewisse Bedeutung für den Ausgleich von Lagerspiel zwischen der Kugel und den Lagerflächen. Beispielsweise wird während eines Ansaughubs die Kugel gegen die Lagerfläche im Befestigungselement gedrückt. Dabei entsteht ein Spalt zwischen der Kugel und dem Verstärkungselement, der jedoch sofort mit Öl gefüllt wird. Beim nachfolgenden Kompressionshub dient dieser Ölfilm als Dämpfungsorgan für die Bewegung der Kugel. Ohne Öl würde die Lagerfläche hier verschleißen und die Lebensdauer vermindert.
Vorzugsweise weist der Flächenspalt die Form eines Abschnitts eines Konus auf, wobei die Spitze des Konus vom Kolbenboden weg gerichtet ist. Mit dieser Ausgestaltung wird die Form des Verstärkungselements festgelegt. Das Verstärkungselement hat in der Mitte des Kolbenbodens seine größte Dicke. Hier ist auch der Lagerbereich für die Kugel vorgesehen. In der Mitte des Kolbenbodens treten bei einem Kompressionshub auch die größten Belastungen auf. Wenn man radial weiter nach außen geht, werden die Belastungen zunehmend vom Kolbenhemd aufgenommen. Hier ist dann eine entsprechend geringere Unterstützung durch das Verstärkungselement erforderlich. Wenn man die Form des Verstärkungsele ments an die zu erwartenden Kräfte anpaßt, dann kann man Material einsparen und dementsprechend ein Verstärkungselement mit einem geringeren Gewicht verwenden. Dieses geringere Gewicht wirkt sich positiv auf das Betriebsverhalten der Kolbenanordnung im Kompressor aus. Insbesondere ist es dabei möglich, die Gegen- oder Ausgleichsgewichte kleiner zu machen.
Vorzugsweise mündet der Flächenspalt in einen Ringspalt mit größerer Dicke als der Flächenspalt, der die Kugel umgibt und mit einer Lagerfläche zwischen der Kugel und dem Befestigungselement in Verbindung steht. In diesem Ringspalt kann sich dann ein gewisser Ölvorrat bilden, von dem aus auch die Lagerfläche zwischen der Kugel und dem Befestigungselement geschmiert werden kann.
Vorzugsweise ist der Lagerbereich sphärisch ausgebildet, wobei der Lagerbereich einen Radius aufweist, der größer als der Radius der Kugel ist. Die Kugel liegt also nicht vollflächig am Verstärkungselement an, sondern es ergeben sich immer kleine Spalte, durch die Öl zwischen der Kugel und dem Verstärkungselement vordringen kann. Dies verbessert die Schmierung.
Vorzugsweise ist das Befestigungselement an dem vom Kolbenboden abgewandten Ende des Kolbenhemds mit dem Kolben verbunden. Die Verbindung an dem Ende verhindert, daß sich im Bereich des Kolbenbodens Spannungen ergeben, die durch das Verbinden verursacht sein können. Der Kolben kann also mit einer hohen Genauigkeit eine Zylinderform beibehalten.
Hierbei ist von Vorteil, wenn das Kolbenhemd an dem Ende einen verminderten Durchmesser aufweist. Wenn sich Verformungen des Kolbenhemdes durch die Verbindung ergeben, dann führt dies nicht zu einer Störung der Zylinderform.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
1 eine Schnittansicht durch eine Kolbenanordnung und
2 einen Schnitt durch einen Kolben der Kolbenanordnung mit Darstellung eines Ölpfades.
Eine Kolbenanordnung 1 weist einen Kolben 2 und eine Pleuelstange 3 auf, die über ein Kugelgelenk 4 mit dem Kolben 2 verbunden ist.
Die Pleuelstange 3 weist einen Ölzufuhrkanal 5 auf, der beispielsweise durch eine axiale Bohrung gebildet werden kann. Die Pleuelstange 3 ist in eine Kugel 6 eingeschraubt (oder auf andere Weise befestigt), die einen Bestandteil des Kugelgelenks 4 bildet.
Der Kolben 2 weist einen Kolbenboden 7 und ein Kolbenhemd 8 auf. Der Kolben 2 ist als Blechformteil gebildet, d.h. er ist aus einem Blech mit einer Stärke im Bereich von 0,7 bis 0,8 mm tiefgezogen. Der Kolben selbst ist also relativ leicht. Dies hat Vorteile, weil der Kolben im Betrieb relativ schnell hin und her bewegt werden muß. Je geringer die Masse des Kolbens ist, desto geringer können die zur Beschleunigung verwendeten Kräfte sein und desto kleiner können die Ausgleichsgewichte gewählt werden.
Das relativ dünne Blech des Kolbens 2 würde den relativ großen Drücken, die bei der Verdichtung von Kältemittelgas entstehen, nicht standhalten. Aus diesem Grunde ist auf der Innenseite des Kolbenbodens 7 ein Verstärkungselement 9 angeordnet, das einen sphärischen Lagerbereich 10 aufweist, in dem die Kugel 6 gelagert ist. Der Lagerbereich 10 hat dabei einen Radius, der geringfügig größer als der Radius der Kugel ist.
Das Verstärkungselement 9 weist eine zentrische Bohrung 11 auf, die über einen Freiraum 12, der von der Kugel 6 im Lagerbereich nicht ausgefüllt ist, mit dem Ölzufuhrkanal 5 in Verbindung steht. Über den Freiraum 12 kann Öl zunächst einmal in einen Berührungsbereich 13 zwischen der Kugel 6 und dem Verstärkungselement 9 gelangen.
Ferner steht die Bohrung 11 auch in Verbindung mit einem Ölkanal 14, der zwischen dem Verstärkungselement 9 und dem Kolbenboden 7 ausgebildet ist. Der Ölkanal 14 ist gebildet durch eine oder mehrere sich vorzugsweise im Bereich der Bohrung 11 kreuzende Nuten in der Stirnseite des Verstärkungselements 9, die am Kolbenboden 7 von innen anliegt.
Das Verstärkungselement 9 hat einen geringeren Durchmesser als der Innendurchmesser des Kolbenhemds 8. Dementsprechend ist zwischen dem Verstärkungselement 9 und dem Kolbenelement 8 in Umfangsrichtung ein Ringraum 15 vorgesehen, der einen Abstand zwischen dem Verstärkungselement 9 und dem Kolbenhemd 8 definiert.
Die Kugel 6 wird mit Hilfe eines Befestigungselements 16 im Verstärkungselement 9 festgehalten. Das Befestigungselement 9 wirkt dabei nur auf die Kugel. Es ist also nicht mit dem Verstärkungselement 9 verbunden.
Das Befestigungselement 16 ist becherförmig ausgebildet mit einer Umfangswand 17 und einem Boden 18, der eine Öffnung 19 für den Durchtritt der Pleuelstange 3 aufweist. Die Umfangswand 17 ist in Umfangsrichtung bis auf eine später erläuterte Öffnung 35 vollständig geschlossen. Auch der Boden ist bis auf die Öffnung 19 geschlossen.
Das Verstärkungselement 9 weist mittig einen Zylinderabschnitt 20 auf, der den Lagerbereich 10 aufnimmt. An diesen Zylinderabschnitt 20 schließt sich ein Konusabschnitt 21 an, d.h. das Verstärkungselement 9 weist eine radial nach außen abnehmende Dicke auf. Dabei trägt man der Tatsache Rechnung, daß der Kolbenboden 7 in seinem mittleren Bereich stärker unterstützt werden muß als in seinen radial äußeren Bereichen, weil dort Kräfte bereits vom Kolbenhemd 8 aufgenommen werden können. Durch die Verminderung der Dicke kann man ein Verstärkungselement 9 mit einer relativ geringen Masse erreichen, so daß man den Kolben auch durch Hinzufügung des "Innenlebens" leicht halten kann.
Der Boden 18 des Befestigungselements 16 weist ausgehend von der Umfangswand 17 zunächst einen konischen Abschnitt 22 auf, dessen Steigung der Steigung des Ko nusabschnitts 21 des Verstärkungselements 9 folgt. Zwischen dem Verstärkungselement 9 und dem Boden 18 ist dementsprechend ein Flächenspalt 23 gebildet, der die Form eines Abschnitts eines Konus hat, wobei die Spitze dieses Konus vom Kolbenboden 7 weg gerichtet ist. Die Form des Befestigungselements 16 ist also der Form des Verstärkungselements 9 angepaßt, um das Ölvolumen möglichst klein zu halten.
An den konischen Abschnitt 22 schließt sich ein Zylinderabschnitt 24 an, der den Zylinderabschnitt 20 des Verstärkungselements 9 mit einem kleinen Abstand umgibt, so daß auch hier ein Spalt ausgebildet ist. An den Zylinderabschnitt 24 schließt sich ein Lagerabschnitt 25 an, der an die Form der Kugel 6 angepaßt ist und die Kugel 6 mit einer Haltekraft beaufschlagt.
Das Befestigungselement 16 ist von innen am Kolbenhemd 8 befestigt und zwar an einem Ende 26 des Kolbenhemds 8, das dem Kolbenboden 7 entgegengesetzt ist. Hier weist das Kolbenhemd 8 einen Befestigungsbereich 27 mit einem verminderten Durchmesser auf. Die Verminderung des Durchmessers hat den Vorteil, daß man das Befestigungselement 16 mit dem Kolben 2 verschweißen oder mit anderen thermischen Verfahren verbinden kann, ohne daß man befürchten muß, daß der Kolben seine zylindrische Form dort verliert, wo er mit einem Zylinder zusammenwirkt. Wenn sich der Befestigungsbereich 27 etwas verformt, spielt dies keine größere Rolle.
Das Kolbenhemd weist eine zweite Durchmesserverringerung 28 auf, an der das Befestigungselement 16 mit seiner Umfangswand 17 ebenfalls mit dem Kolbenhemd 8 ver bunden ist. Die Durchmesserverringerung bildet auf der Mantelfläche 29 des Kolbens 2 eine Schmiernut 30. Zwischen dem Befestigungsbereich 27 und der Durchmesserverringerung 28 sowie dem Kolbenhemd 8 und dem Befestigungselement 16 ist ein Ringkanal 31 ausgebildet.
Das Kolbenhemd 8 bildet mit der Umfangswand 17 des Befestigungselements 16 einen Ringspalt 32, der vom Kolbenboden ausgeht. Dieser Ringspalt 32 steht über eine Öffnung 33 mit der Schmiernut 30 in Verbindung. Die Schmiernut 30 wiederum steht über eine andere Öffnung 34 mit dem Ringkanal 31 in Verbindung. Die Öffnungen 33 und 34 sind um etwa 180° versetzt zueinander am Umfang des Kolbenhemds 8 angeordnet, so daß das Schmieröl praktisch um den gesamten Kolbenumfang herum fließen muß. In der Umfangswand 17 des Befestigungselements 16 ist eine Abflußöffnung 35 vorgesehen, die in den Innenraum 36 des Kolbens mündet.
Zwischen dem Zylinderabschnitt 24 des Befestigungselements 16 und der Kugel 6 ist ein Ringspalt 37 vorgesehen, der eine größere Dicke als der Flächenspalt 23 aufweist.
Anhand von 2 soll nun erläutert werden, wie sich das Öl, das durch den Ölzufuhrkanal 5 durch die Pleuelstange 3 zugeführt wird, in dem Kolben verteilt. Der Ölstrom ist hier durch Pfeile symbolisiert. An den Pfeilen befinden sich die Bezugsziffern der Teile, die in 1 erläutert worden sind.
Schmieröl wird in bekannter Weise vom Ölsumpf eines Kältemittelverdichters durch die Antriebswelle, den Kurbelzapfen und durch den Ölzufuhrkanal 5 in der Pleuelstange 3 zum Kolben 2 gefördert. Die Ölzufuhr kann hier pulsierend erfolgen, gesteuert durch den jeweiligen Zeitpunkt einer Oberdeckung von Radialbohrungen im großen Pleuelauge mit einer Bohrung im Kurbelzapfen, die beide nicht dargestellt sind.
Das Öl tritt durch den Freiraum 12 in den Berührungsbereich 13 ein. Ein größerer Teil des Öls tritt durch die Bohrung 11 in den Ölkanal 14 zwischen dem Kolbenboden 7 und dem Verstärkungselement 9 und fließt dort radial nach außen in den Ringspalt 32. Ein Teil des Öls fließt aus dem Ringspalt 32 durch die Öffnung 33 in die Schmiernut 30 und von dort durch die Öffnung 34 in den Ringkanal 31. Aus dem Ringkanal 31 fließt das Öl durch die Abflußöffnung 35 in den Innenraum 36 des Kolbens ab und wird im Innern des Befestigungselements 16 versprüht. Die Abflußöffnung 35 bildet dabei eine Drosselstelle für den Ölfluß. Der Druck und die Menge des transportierten Öls kann also durch die Größe dieser Abflußöffnung 35 eingestellt werden.
Ein weiterer Teil des Öls fließt durch den Flächenspalt 23 und gelangt in den Ringraum 37 und von dort in einen Berührungsbereich 38 zwischen Kugel 6 und Lagerabschnitt 25 des Befestigungselements 16.
Es läßt sich also erkennen, daß das zufließende Öl nicht nur sämtliche relativ zueinander bewegten Teile schmiert, dort also die Reibung herabsetzt. Das Öl kann auch Wärme abtransportieren und zwar insbesondere die Wärme am Kolbenboden 7.

Claims

Kolbenanordnung mit einem Kolben, der einen Kolbenboden und ein Kolbenhemd mit einer Mantelfläche aufweist, und einer Pleuelstange, die über ein eine Kugel aufweisendes Kugelgelenk mit dem Kolben verbunden ist und von einem Ölzufuhrkanal durchsetzt ist, der mit einer Lagerfläche des Kugelgelenks in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölzufuhrkanal (5) mit einer in der Mantelfläche (29) ausgebildeten Schmiernut (30) über einen Ölpfad (12, 11, 14, 32, 33) in Verbindung steht.
Kolbenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (6) durch ein Befestigungselement (16) im Kolben (2) gehalten ist, wobei das Befestigungselement (16) zumindest einen Teil (32) des Ölpfades begrenzt.
Kolbenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (16) eine Umfangswand (17) aufweist, die zumindest an einem vom Kolbenboden (7) ausgehenden Abschnitt einen Spalt (32) zum Kolbenhemd (8) bildet, der über mindestens eine Öffnung (33) mit der Schmiernut (30) in Verbindung steht.
Kolbenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiernut (30) über eine Öffnung (34) mit einem zwischen dem Kolbenhemd (8) und dem Befestigungselement (16) gebildeten, gegenüber dem Spalt (32) abgeschlossenen Ringraum (31) in Verbindung steht, der über eine im Befestigungselement (16) ausgebildete Abflußöffnung (35) mit dem Inneren (36) des Kolbens (2) in Verbindung steht.
Kolbenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölpfad einen Kühlabschnitt (14) aufweist, der auf einer dem Kugelgelenk (4) zugewandten Seite des Kolbenbodens (7) verläuft.
Kolbenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (2) aus einem umgeformten Blech gebildet ist, die Kugel (6) in einem Lagerbereich (10) eines Verstärkungselements (9) gelagert ist, das am Kolbenboden (7) anliegt, und der Ölpfad durch das Verstärkungselement (9) geführt ist.
Kolbenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlabschnitt (14) zwischen dem Verstärkungselement (9) und dem Kolbenboden (7) verläuft.
Kolbenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlabschnitt (14) durch Nuten in einer am Kolbenboden (7) anliegenden Stirnseite des Verstärkungselements (9) gebildet ist.
Kolbenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (16) nur zwischen dem Kolbenhemd (8) und der Kugel (6) wirkt.
Kolbenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (16) zumindest auf einem Abschnitt radial außerhalb des Kugelgelenks (4) mit dem Verstärkungselement (9) einen Flächenspalt (23) bildet.
Kolbenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenspalt (23) die Form eines Abschnitts eines Konus aufweist, wobei die Spitze des Konus vom Kolbenboden (7) weg gerichtet ist.
Kolbenanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Flächenspalt (23) in einen Ringspalt (37) mit größerer Dicke als der Flächenspalt (23) mündet, der die Kugel (6) umgibt und mit einer Lagerfläche zwischen der Kugel (6) und dem Befestigungselement (16) in Verbindung steht.
Kolbenanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbereich (10) sphärisch ausgebildet ist, wobei der Lagerbereich (10) einen Radius aufweist, der größer als der Radius der Kugel (6) ist.
Kolbenanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement (16) an dem vom Kolbenboden (7) abgewandten Ende (26) des Kolbenhemds (8) mit dem Kolben (2) verbunden ist.
Kolbenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenhemd (8) an dem Ende einen verminderten Durchmesser aufweist.