DE102006001577A1 - Pneumatic reciprocating motor includes piston with contact surface with coating which projects beyond same at end facing compression chamber to form sealing lip - Google Patents

Pneumatic reciprocating motor includes piston with contact surface with coating which projects beyond same at end facing compression chamber to form sealing lip Download PDF

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Abstract

The reciprocating motor includes a piston (2) with a contact surface (4) which has a coating (14) which at the end of the piston facing the compression chamber (10) projects beyond the contact surface to form a sealing lip (22). The piston contact face can be defined by a shoulder (6) beyond which the coating projects and from which a stop pin (8) extends which projects further beyond the contact face than the sealing lip.

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Hubkolbenmaschine, insbesondere einen Klimakompressor, zum Verdichten eines kompressiblen Mediums, insbesondere eines Gases, in einem Kompressionsraum, der durch einen Kolben begrenzt ist, der eine Kolbenlauffläche aufweist, durch die der Kolben hin und her bewegbar an einer Zylinderlauffläche geführt und die mit einer Beschichtung versehen ist.The The invention relates to a pneumatic reciprocating engine, in particular an air conditioning compressor, for compressing a compressible medium, in particular a gas, in a compression space, by a Piston is limited, which has a piston tread through which the Piston reciprocated and guided on a cylinder surface and which is provided with a coating.

Pneumatische Hubkolbenmaschinen mit beschichteten Kolben sind bekannt. Zur besseren Abdichtung des Kompressionsraums können Kolbenringe verwendet werden, die in entsprechende Nuten eingelegt werden, die in der Kolbenlauffläche ausgebildet sind. Das Erzeugen der Nuten und das Einlegen der Kolbenringe sowie der Einbau der mit den Kolbenringen ausgestatteten Kolben ist relativ aufwendig und teuer.pneumatic Reciprocating engines with coated pistons are known. For better Sealing the compression space can be used piston rings be inserted into corresponding grooves in the Piston tread are formed. Creating the grooves and inserting the piston rings and the installation of equipped with the piston rings piston is relatively expensive and expensive.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine pneumatische Hubkolbenmaschine, insbesondere einen Klimakompressor, zum Verdichten eines kompressiblen Mediums, insbesondere eines Gases, in einem Kompressionsraum, der durch einen Kolben begrenzt ist, der eine Kolbenlauffläche aufweist, durch die der Kolben hin und her bewegbar an einer Zylinderlauffläche geführt und die mit einer Beschichtung versehen ist, zu schaffen, die kostengünstig herstellbar und einfach zu montieren ist.task The invention is a pneumatic reciprocating engine, in particular an air conditioning compressor, for compressing a compressible medium, in particular a gas, in a compression space, by a Piston is limited, which has a piston tread through which the Piston reciprocated and guided on a cylinder surface and which is provided with a coating to create, which can be produced inexpensively and easy to assemble.

Die Aufgabe ist bei einer pneumatischen Hubkolbenmaschine, insbesondere einem Klimakompressor, zum Verdichten eines kompressiblen Mediums, insbesondere eines Gases, in einem Kompressionsraum, der durch einen Kolben begrenzt ist, der eine Kolbenlauffläche aufweist, durch die der Kolben hin und her bewegbar an einer Zylinderlauffläche geführt und die mit einer Beschichtung versehen ist, dadurch gelöst, dass die Beschichtung an dem dem Kompressionsraum zugewandten Ende des Kolbens über die Kolbenlauffläche hinaus ragt, um eine Dichtlippe zu bilden. Die Dichtlippe wird beim Komprimieren eines Mediums in dem Kompressionsraum gegen die Zylinderlauffläche gedrückt und übernimmt die Funktion von mindestens einem Kolbenring. Somit kann auf die Verwendung von Kolbenringen verzichtet werden.The Task is in a pneumatic reciprocating engine, in particular an air conditioning compressor, for compressing a compressible medium, in particular a gas, in a compression space, by a Piston is limited, which has a piston tread through which the Piston reciprocated and guided on a cylinder surface and which is provided with a coating, solved by the coating on the compression space facing the end of the Piston over the piston tread protrudes to form a sealing lip. The sealing lip is at Compressing a medium in the compression space pressed against the cylinder surface and takes over the Function of at least one piston ring. Thus, on the use be dispensed with piston rings.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hubkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenlauffläche von einem Absatz begrenzt ist, über den die Beschichtung hinaus ragt und von dem ein Anschlagzapfen ausgeht, der weiter über die Kolbenlauffläche hinaus ragt als die Dichtlippe. Dadurch wird sichergestellt, dass die über die Kolbenlauffläche hinaus ragende Dichtlippe nicht beschädigt wird, wenn das dem Kompressionsraum zugewandte Ende des Kolbens an einer den Kompressionsraum begrenzenden Fläche oder Ventilzunge zur Anlage kommt.One preferred embodiment the reciprocating engine is characterized in that the piston running surface of a paragraph is limited to which protrudes beyond the coating and of which a stop pin goes out, the further over the piston tread protrudes as the sealing lip. This will ensure that the above the piston tread protruding sealing lip is not damaged if that the compression space facing the end of the piston at a compression space limiting area or valve tongue comes to rest.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hubkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Zylinderlauffläche zugewandten Seite der Dichtlippe mindestens eine Dichtkante ausgebildet ist. Durch die Dichtkante wird die Abdichtfunktion der Dichtlippe verbessert.One Another preferred embodiment the reciprocating engine is characterized in that on the Cylinder surface facing side of the sealing lip formed at least one sealing edge is. Due to the sealing edge, the sealing function of the sealing lip improved.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hubkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkante, im Querschnitt betrachtet, die Gestalt eines Dreiecks aufweist, dessen eine Ecke an der Zylinderlauffläche anliegt. Je nach Anwendungsfall kann die Dichtkante auch eine andere Geometrie aufweisen, so dass sich sowohl eine einfache Montage als auch eine gute Abdichtung ergibt.One Another preferred embodiment the reciprocating engine is characterized in that the sealing edge, viewed in cross section, has the shape of a triangle, whose one corner bears against the cylinder surface. Depending on the application the sealing edge may also have a different geometry, so that Both a simple installation and a good seal results.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hubkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung von einer Folie gebildet wird, die auf die Kolbenlauffläche des Kolbens aufgebracht ist und ein Material mit sehr guten Gleiteigenschaften enthält. Vorzugsweise wird die Folie unter hohem Druck und einer hohen Temperatur auf die Kolbenlauffläche aufgeklebt.One Another preferred embodiment the reciprocating engine is characterized in that the coating is formed by a film which is on the piston tread of the Piston is applied and a material with very good sliding properties contains. Preferably, the film is under high pressure and a high temperature on the piston tread glued.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hubkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die der Zylinderlauffläche zugewandte Fläche der Folie spanend bearbeitet ist. Vorzugsweise wird die Folie nach dem Aufbringen auf die Kolbenlauffläche fein gedreht oder geschliffen. Bei dieser Bearbeitung wird vorzugsweise auch die Dichtkante in die Dichtlippe eingearbeitet.One Another preferred embodiment the reciprocating engine is characterized in that the cylinder surface facing the surface of Foil is machined. Preferably, the film is after the Apply to the piston tread finely turned or ground. In this processing is preferably also incorporated the sealing edge in the sealing lip.

Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Hubkolbenmaschine sind dadurch gekennzeichnet, dass die Folie eine Dicke von 0,2 bis 0,8 mm, insbesondere von etwa 0,5 mm, aufweist. Diese Dicken haben sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.Further preferred embodiments of Reciprocating engine are characterized in that the film has a Thickness of 0.2 to 0.8 mm, in particular of about 0.5 mm. These thicknesses have in the context of the present invention as proved particularly advantageous.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Hubkolbenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Folie aus Polytetrafluorethylen gebildet ist. Dieses Material hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen.One Another preferred embodiment the reciprocating engine is characterized in that the film is formed of polytetrafluoroethylene. This material has become in the context of the present invention proved to be particularly advantageous.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following Description in which, with reference to the drawing, various embodiments are described in detail. The features mentioned in the claims and in the description may each be essential to the invention individually or in any desired combination. Show it:

1 die Darstellung eines Schnitts durch einen Teil der erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine und 1 the representation of a section through a part of the reciprocating piston engine according to the invention and

2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts II aus 1. 2 an enlarged view of a section II from 1 ,

In 1 ist ein Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Hubkolbenmaschine im Schnitt dargestellt. Bei der Hubkolbenmaschine handelt es sich um einen Kompressor für die Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs. Derartige Kompressoren werden auch als Klimakompressoren bezeichnet und dienen dazu, ein Kältemittel zu verdichten. Bei dem Klimakompressor handelt es sich zum Beispiel um einen Axialkolbenverdichter, der mehrere Kolben aufweist, die durch eine Taumelscheibe angetrieben werden. Der Aufbau und die Funktion eines Axialkolbenverdichters werden als bekannt vorausgesetzt und daher nicht weiter erläutert. Für die vorliegende Erfindung kommt es darauf an, dass der Klimakompressor eine Verdichtereinheit mit mindestens einem Kolben, insbesondere mehreren Kolben, zum Ansaugen und Verdichten eines Kältemittels aufweist.In 1 is a section of a reciprocating piston engine according to the invention shown in section. In the reciprocating engine is a compressor for the air conditioning of a motor vehicle. Such compressors are also referred to as air conditioning compressors and serve to compress a refrigerant. The air conditioning compressor is, for example, an axial piston compressor having a plurality of pistons driven by a swash plate. The structure and function of an axial piston compressor are assumed to be known and therefore not further explained. For the present invention, it is important that the air compressor has a compressor unit with at least one piston, in particular a plurality of pistons, for sucking and compressing a refrigerant.

In dem in 1 dargestellten Ausschnitt der Hubkolbenmaschine sieht man ein Ende 1 eines Kolbens 2, das im Wesentlichen die Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist. Das Kolbenende 1 weist eine Kolbenlauffläche 4 auf, die im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels hat. Die Kolbenlauffläche 4 ist in Längsrichtung des Kolbens 2 durch einen umlaufenden Absatz 6 begrenzt. Der Absatz 6 geht in einen Anschlagzapfen 8 über, der sich von dem Kolbenende 1 in einen Kompressionsraum 10 erstreckt. Der Anschlagzapfen 8 und das Kolbenende 1 weisen eine gemeinsame Längsachse 12 auf. Der Außendurchmesser des Anschlagzapfens 8 ist etwas kleiner als der Außendurchmesser des Kolbenendes 1.In the in 1 shown section of the reciprocating engine you see an end 1 a piston 2 which has substantially the shape of a right circular cylinder. The piston end 1 has a piston tread 4 which essentially has the shape of a circular cylinder jacket. The piston tread 4 is in the longitudinal direction of the piston 2 by a circumferential paragraph 6 limited. Paragraph 6 goes into a stop pin 8th over, extending from the piston end 1 in a compression room 10 extends. The stop pin 8th and the piston end 1 have a common longitudinal axis 12 on. The outer diameter of the stop pin 8th is slightly smaller than the outer diameter of the piston end 1 ,

Die Kolbenlauffläche 4 des Kolbenendes 1 ist mit einer Beschichtung 14 versehen. Die Beschichtung 14 wird von einer Folie aus Polytetrafluorethylen gebildet, die eine Dicke von etwa 0,5 mm aufweist. Das Kolbenende 1 des Kolbens 2 ist mit der beschichteten Kolbenlauffläche 4, 14 in einer im Wesentlichen kreiszylindermantelförmigen Zylinderlauffläche 17 in Richtung der Längsachse 12 hin und her bewegbar geführt. Die Beschichtung 14 erstreckt sich im Bereich des Anschlagzapfens 8 über die Kolbenlauffläche 4 hinaus in den Kompressionsraum 10. Die Beschichtung 14 ragt mit einer Länge 20 über den Absatz 6 an dem Kolbenende 1 hinaus. Das um die Länge 20 überstehende Ende der Beschichtung 14 hat die Gestalt eines Kreisrings mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Das über den Absatz 6 hinaus ragende Ende der Beschichtung 14 bildet eine Dichtlippe 22, die radial innen von dem Anschlagzapfen 8 beabstandet ist und radial außen an der Zylinderlauffläche 17 anliegt. Der Anschlagzapfen 8 weist in Richtung der Längsachse 12 eine deutlich größere Ausdehnung als die Dichtlippe 22 auf. Die Dicke der Dichtlippe 22 ist etwas größer als die Dicke der Beschichtung 14 im Bereich der Kolbenlauffläche 4.The piston tread 4 the piston end 1 is with a coating 14 Mistake. The coating 14 is formed by a film of polytetrafluoroethylene having a thickness of about 0.5 mm. The piston end 1 of the piston 2 is with the coated piston tread 4 . 14 in a substantially circular cylinder jacket-shaped cylinder surface 17 in the direction of the longitudinal axis 12 guided back and forth. The coating 14 extends in the region of the stop pin 8th over the piston tread 4 out into the compression room 10 , The coating 14 sticks out with a length 20 about the paragraph 6 at the piston end 1 out. That's about the length 20 protruding end of the coating 14 has the shape of a circular ring with a substantially rectangular cross-section. That about the paragraph 6 protruding end of the coating 14 forms a sealing lip 22 radially inward of the stop pin 8th is spaced and radially outward on the cylinder surface 17 is applied. The stop pin 8th points in the direction of the longitudinal axis 12 a significantly larger extent than the sealing lip 22 on. The thickness of the sealing lip 22 is slightly larger than the thickness of the coating 14 in the area of the piston running surface 4 ,

Die Dichtlippe 22 wird bei der Kompression eines Kältemittels in dem Kompressionsraum 10 durch den Innendruck an die Zylinderlauffläche 17 gepresst. Dadurch werden der Kompressionsraum 10 abgedichtet und die Kompressionsverluste gering gehalten. Ein separater Kolbenring wird nicht mehr benötigt. Beim Saughub wirkt zwar kein hoher Innendruck auf die Dichtlippe 22, aber dadurch wird Schmiermittel an der Dichtlippe 22 vorbei vom Triebraum in den Kompressionsraum 10 geleitet, wobei das Schmiermittel sowohl die Laufflächen schmiert als auch abdichtet. Die Beschichtung 14 wird von einer 0,5 mm dicken Polytetrafluorethylen-Folie gebildet, die auf die Kolbenlauffläche 4 aufgeklebt ist. Nach dem Aufbringen der Folie wird deren Außenseite durch Drehen oder Schleifen bearbeitet. Dabei kann die an der Zylinderlauffläche 17 zur Anlage kommende Fläche mit einer für die Erfordernisse der Montage beim Einführen in einen Zylinderkopf und einer für die Abdichtung beziehungsweise Reibung günstigen Geometrie versehen werden.The sealing lip 22 becomes during the compression of a refrigerant in the compression space 10 by the internal pressure to the cylinder surface 17 pressed. This will make the compression space 10 sealed and kept the compression losses low. A separate piston ring is no longer needed. Although no high internal pressure acts on the sealing lip during the suction stroke 22 but this will cause lubricant on the sealing lip 22 past the drive room into the compression room 10 the lubricant lubricates and seals both the treads. The coating 14 is formed by a 0.5 mm thick polytetrafluoroethylene film on the piston tread 4 is glued on. After application of the film whose outer side is machined by turning or grinding. It can be on the cylinder surface 17 Coming to the plant surface to be provided with a favorable for the requirements of assembly during insertion into a cylinder head and a suitable for the sealing or friction geometry.

In 2 ist ein Ausschnitt II aus 1 vergrößert dargestellt. In 2 sieht man, dass an der Außenseite der Dichtlippe 22 eine umlaufende Dichtkante 23 ausgebildet ist. Die Dichtkante 23 hat, im Querschnitt betrachtet, die Gestalt eines gleichschenkligen Dreiecks 24 mit zwei Schenkeln 25 und 26. Die beiden Schenkel 25 und 26 laufen in einer Ecke 28 zusammen, die eine umlaufende Kante bildet und an der Zylinderlauffläche anliegt.In 2 is a section II off 1 shown enlarged. In 2 you can see that on the outside of the sealing lip 22 a circumferential sealing edge 23 is trained. The sealing edge 23 has, in cross-section, the shape of an isosceles triangle 24 with two thighs 25 and 26 , The two thighs 25 and 26 run in a corner 28 together, which forms a circumferential edge and rests against the cylinder surface.

1.1.
EndeThe End
2.Second
Kolbenpiston
4.4th
KolbenlaufflächePiston tread
6.6th
Absatzparagraph
8.8th.
Anschlagzapfenstop pin
10.10th
Kompressionsraumcompression chamber
12.12th
Längsachselongitudinal axis
14.14th
Beschichtungcoating
17.17th
ZylinderlaufflächeCylinder surface
20.20th
Längelength
22.22nd
Dichtlippesealing lip
23.23rd
Dichtkantesealing edge
24.24th
Dreiecktriangle
25.25th
Schenkelleg
26.26th
Schenkelleg
28.28th
Eckecorner

Claims (9)

Pneumatische Hubkolbenmaschine, insbesondere Klimakompressor, zum Verdichten eines kompressiblen Mediums, insbesondere eines Gases, in einem Kompressionsraum (10), der durch einen Kolben (2) begrenzt ist, der eine Kolbenlauffläche (4) aufweist, durch die der Kolben (2) hin und her bewegbar an einer Zylinderlauffläche (17) geführt und die mit einer Beschichtung (14) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (14) an dem dem Kompressionsraum (10) zugewandten Ende des Kolbens (2) über die Kolbenlauffläche (4) hinaus ragt, um eine Dichtlippe (22) zu bilden.Pneumatic reciprocating engine, in particular air-conditioning compressor, for compressing a compressible medium, in particular a gas, in a compression space ( 10 ), which by a piston ( 2 ) having a piston tread ( 4 ), through which the piston ( 2 ) can be moved back and forth on a cylinder surface ( 17 ) and with a coating ( 14 ), characterized in that the coating ( 14 ) at the compression space ( 10 ) facing the end of the piston ( 2 ) over the piston tread ( 4 ) protrudes to a sealing lip ( 22 ) to build. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenlauffläche (4) von einem Absatz (6) begrenzt ist, über den die Beschichtung (14) hinaus ragt und von dem ein Anschlagzapfen (8) ausgeht, der weiter über die Kolbenlauffläche (4) hinaus ragt als die Dichtlippe (22).Reciprocating piston engine according to claim 1, characterized in that the piston running surface ( 4 ) of a paragraph ( 6 ) over which the coating ( 14 ) protrudes and from which a stop pin ( 8th ), which continues on the piston tread ( 4 ) protrudes than the sealing lip ( 22 ). Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der der Zylinderlauffläche (17) zugewandten Seite der Dichtlippe (22) mindestens eine Dichtkante (23) ausgebildet ist.Reciprocating piston engine according to one of the preceding claims, characterized in that on the cylinder surface ( 17 ) facing side of the sealing lip ( 22 ) at least one sealing edge ( 23 ) is trained. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkante (23), im Querschnitt betrachtet, die Gestalt eines Dreiecks (24) aufweist, dessen eine Ecke (28) an der Zylinderlauffläche (17) anliegt.Reciprocating piston engine according to claim 3, characterized in that the sealing edge ( 23 ), viewed in cross-section, the shape of a triangle ( 24 ), whose one corner ( 28 ) on the cylinder surface ( 17 ) is present. Hubkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (14) von einer Folie gebildet wird, die auf die Kolbenlauffläche (4) des Kolbens (2) aufgebracht ist und ein Material mit sehr guten Gleiteigenschaften enthält.Reciprocating piston engine according to one of the preceding claims, characterized in that the coating ( 14 ) is formed by a film which on the piston tread ( 4 ) of the piston ( 2 ) is applied and contains a material with very good sliding properties. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die der Zylinderlauffläche (17) zugewandte Fläche der Folie (14) spanend bearbeitet ist.Reciprocating piston engine according to claim 5, characterized in that the cylinder surface ( 17 ) facing surface of the film ( 14 ) is machined. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (14) eine Dicke von 0,2 bis 0,8 mm aufweist.Reciprocating piston engine according to claim 5 or 6, characterized in that the film ( 14 ) has a thickness of 0.2 to 0.8 mm. Hubkolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (14) eine Dicke von etwa 0,5 mm aufweist.Reciprocating piston engine according to claim 7, characterized in that the film ( 14 ) has a thickness of about 0.5 mm. Hubkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (14) aus Polytetrafluorethylen gebildet ist.Reciprocating piston engine according to one of claims 5 to 8, characterized in that the film ( 14 ) is formed of polytetrafluoroethylene.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2963953A1 (en) * 2010-08-19 2012-02-24 Bosch Gmbh Robert PISTON PUMP AND METHOD OF MAKING SUCH A PUMP

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