Continental Aktiengesellschaft 207-198-P-WO-PCT/Ki

15. Oktober 2008

Beschreibung

Kompressoreinheit

Die Neuerung betrifft eine Kompressoreinheit, insbesondere zur Luftverdichtung innerhalb tragbarer / transportabler Geräte, welche mindestens einen Motor und einen über einen Schubkurbeltrieb angetriebenen Hubkolbenverdichter aufweist, wobei der Kolben des

Hubkolbenverdichters über einen in einem Kurbelgehäuse angeordneten Schubkurbeltrieb in einem durch einen Zylinderkopf endseitig abgeschlossenen Zylinder bewegbar ist.

üblicherweise bestehen Kompressoreinheiten aus einer Reihe von Bauteilen, wie z. B. Motorflansche, Kurbelgehäuse und Lagerungen, Getriebesätze, Zylinderbauteile,

Pleuelstange etc., die in ihren Abmessungen eng toleriert sind und daher sowohl in der Herstellung als auch in der Montage einen relativ hohen Aufwand und somit kostenintensive Arbeitsschritte erfordern.

Die DE 44 29 097 Al offenbart einen Kolbenverdichter für gasförmige Medien, bei dem nicht nur viele eng tolerierte Bauteile vorhanden sind, sondern sogar noch ein verstellbarer Verdichtungsraum (Verdichtungsvolumen) zur Minimierung des so genannten Totvolumens im oberen Totpunkt. Ausgehend von der dortigen Abtriebs- bzw. Antriebswelle des Motors schließt sich an den Motor zunächst ein mit einem Deckel versehenes Verdichtergehäuse an, welches das mit einem Exzenterzapfen ausgebildete Kurbelrad, das Pleuel mit dem Pleuellager und einen einschraubbaren Zylinderkörper aufnimmt. Zusätzlich ist das Verdichtergehäuse mit dem Zylinderdeckel verschraubt, welcher auch das Auslassventil und die Auslassleitung beinhaltet. Eine solche Ausführung einer Kompressoreinheit mit ihrem relativ komplizierten Aufbau ist jedoch für einfachste und in Großserien hergestellte Geräte aus Kostengründen nur bedingt einsetzbar.

Kompressoreinheiten zur Luftverdichtung in Form von tragbaren / transportablen Geräten, also Kleinkompressoren z. B. für das Aufpumpen von Autoreifen oder Schlauchbooten, benötigen aus Kostengründen einfachste und leichteste Bauteile bei einer trotzdem sicher funktionsfähigen Konstruktion. Kompressoren für Reifendichtsets werden in der Regel aus Metallen hergestellt. Insbesondere komplexe Teile wie Kurbelgehäuse, Zylinder und Zylinderkopf bestehen meistens aus Zinkdruckguß. Dieses Material erfüllt die Anforderungen an Temperaturbeständigkeit, Festigkeit und Komplexität der Bauteilstruktur. Nachteile sind das hohe Gewicht und die Materialkosten

Davon ausgehend bestand die Aufgabe der Neuerung darin, eine besonders leichte

Kompressoreinheit insbesondere zur Luftverdichtung mit einem Hubkolbenverdichter innerhalb tragbarer / transportabler Geräte bereitzustellen, welche möglichst wenige und auf einfachste Weise herstellbare Bauteile aufweist, welche eine sichere Funktionsfähigkeit aufweist und eine Konstruktion bereitstellt, die die erforderlichen Toleranzen auf wenige zu bearbeitende Schlüsselbauteile reduziert.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.

Die neuerungsgemäße Kompressoreinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass das

Kurbelgehäuse einteilig und aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet und als ein Bauteil abtriebsseitig am Motor befestigt ist. Durch eine solche Ausbildung der Werktoffe und durch die Integration und Zusammenfassung von Funktionsteilen werden einerseits die Anzahl der Teile, das Gewicht der Kompressoreinheit und die Anzahl der Bearbeitungsschritte bei der Herstellung reduziert, wodurch eine besonders kostengünstige Ausbildung der Kompressoreinheit erreicht wird. Das Kurbelgehäuse kann damit als einfaches Spritzgußteil aus Kunststoff in einem Arbeitsgang hergestellt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass der Zylinderkopf aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist. Hierdurch ergibt sich eine weitere

Gewichtverringerung und Kostenreduktion. Dies gilt auch für eine weitere vorteilhafte

Ausbildung, die darin besteht, dass der Zylinder für den Kolben ebenfalls aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Kurbelgehäuse und der Zylinder einteilig ausgebildet sind. Eine solche Ausbildung reduziert die Anzahl der Einzelteile und somit auch die Bearbeitungsschritte bei der Herstellung.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Kunststoffteile aus glasfaserverstärktem Polyamid bestehen. Dieses Material erfüllt alle Anforderungen in Bezug auf hohe Festigkeit und Gewichtseinsparung bei relativ geringen Material und Herstellungskosten.

Eine weitere Ausbildung im Sinne der vorgenanten Vorteile besteht darin, dass das Teile des Schubkurbeltriebs, z.B. auch das Kurbelrad und die Pleuelstange mindestens teilweise aus Kunststoff bestehen. Dabei kann die Pleuelstange etwa in ihrem Lagerbereich durchaus in den Kunststoff eingebettete metallische Lager enthalten, die evtl. entstehende Spannungsspitzen aufnehmen. An Stelle eines Kurbelrades kann natürlich auch ein Rad/Zahnrad und eine separate, auf der Achse des Zahnrades befestigte Kurbel eingesetzt werden. Die separate Kurbel kann ein Gegengewicht oder ein Schwunggewicht zur überwindung der Totpunkte aufweisen, ebenso wie das Kurbelrad in seiner Geometrie so ausgebildet sein kann, dass durch Masseanhäufungen am Umfang des Kurbelrades die Totpunkte durch die Trägheitskräfte überwunden werden können.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das zwischen Zylinder und Kolben bzw. zwischen Zylinder und dem zugehörigen und die Außenseite des Kolbens dichtenden Kolbenring eine reibungsarme Materialpaarung ausgebildet ist. Gerade bei Kunststoffwerkstoffen lässt sich dies in überraschend guter Weise realisieren, sodass ein geringer Dichtungsverschleiß und sogar der Verzicht auf- ggf. weitere - Dichtungen möglich sind. Ebenso werden dadurch höhere Standzeiten erreicht.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Neuerung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine neuerungsgemäße Kompressoreinheit in der Ansicht

Fig. 2 das Kurbelgehäuse einer neuerungsgemäße Kompressoreinheit gem.

Fig.l als Einzelteil

Fig. 3 den Zylinderkopf einer neuerungsgemäße Kompressoreinheit gem.

Fig.1 als Einzelteil

Fig. 4 die neuerungsgemäße Kompressoreinheit gem. Fig.l in einer weiteren Ansicht

Die Fig. 1 zeigt eine erfmdungsgemäße Kompressoreinheit 1 mit ihren Bauteilen, aufweisend nämlich einen Motor 2 und einen über einen Schubkurbeltrieb 3 angetriebenen Hubkolbenverdichter 4. Der in einem Kurbelgehäuse 5 angeordnete Schubkurbeltrieb 3 besteht aus einem Kurbelrad 6 mit Excenterzapfen und einer mit dem Kurbelrad 6 / dem Excenterzapfen und einem Kolben verbundenen Pleuelstange. Kolben, Pleuelstange und Kurbelrad sind als vielfach bekannte Bauteile hier nicht in Einzelheiten dargestellt. Der Kolben ist in einem Zylinder 7 dichtend geführt.

Das Kurbelgehäuse 5 ist einteilig und aus glasfaserverstärktem Polyamid ausgebildet und als ein Bauteil abtriebsseitig am Motor 2 befestigt.

Der Zylinder 7 ist endseitig durch den Zylinderkopf 8 abgeschlossenen, in dem sich die nötigen Ventile und Auslasskanäle befinden und an den auch ein Manometer 9 angeschlossen ist. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind das Kurbelgehäuse 5 und der Zylinder 7 nicht einteilig, sondern zweiteilig ausgebildet.

Fig. 2 zeigt das Kurbelgehäuse 5 einer neuerungsgemäßen Kompressoreinheit gem. Fig.l als Einzelteil. Deutlich sieht man hier die teilweise komplizierte Geometrie mit Verstärkungsrippen, die durch die Ausbildung des Kurbelgehäuses als ein spritzgussfähiges Kunststoffteil erstmalig einfach und preiswert als besonders leichtes Bauteil herstellbar wird.

Fig. 3 zeigt den Zylinderkopf 8 gem. Fig.1 als Einzelteil. Der Zylinderkopf 8 ist aus einem faserverstärkten Kunststoff ausgebildet. Hierdurch ergibt sich eine weitere Gewichtverringerung und Kostenreduktion.

Fig. 4 zeigt die Kompressoreinheit gem. Fig.1 in einer weiteren Ansicht. Auch hier erkennt man den Motor 2, das aus glasfaserverstärktem Polyamid bestehende Kurbelgehäuse 5, den Zylinder 7, den aus Kunststoff bestehenden Zylinderkopf 8 und das Manometer 9.

Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

1 Kompressoreinheit

2 Motor

3 Schubkurbeltrieb

4 Hubko lbenverdichter

5 Kurbelgehäuse

6 Kurbelrad

7 Zylinder

8 Zylinderkopf

9 Manometer