(57)【要約】  圧縮空気を形成するための多シリンダ乾式ピストンコンプレッサであって、クランクシャフト（２）を回転可能に支承するためのクランクケーシング（１）を有しており、クランクシャフトには、それぞれ所属のシリンダ（６ａ，６ｂ）を有するピストン（５ａ，５ｂ）の数に相応する数のコンロッド（３ａ，３ｂ）が互いに反対方向に回転するように支承されており、ピストン（５ａ，５ｂ）の運動サイクルにより発生されるポンプ効果により、クランクケーシング（１）の内部を通過する冷却空気流を形成するための手段が設けられている形式のものにおいて、ポンプ効果を助成するために各ピストン（５ａ，５ｂ）が固有の室（１０ａ，１０ｂ）内で作業し、これらの室（１０ａ，１０ｂ）は、クランクケーシング（１）内に配置され、クランクシャフト（２）を取り囲む分離壁によって形成されており、これにより各室（１０ａ，１０ｂ）内に異なる圧力比が生じることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮空気を形成するための多シリンダ乾式ピストンコンプレッサであって、クランクシャフト（２）を回転可能に支承するためのクランクケーシング（１）を有しており、クランクシャフトには、それぞれ所属のシリンダ（６ａ，６ｂ）を有するピストン（５ａ，５ｂ）の数に相応する数のコンロッド（３ａ，３ｂ）が互いに反対方向に回転するように支承されており、ピストン（５ａ，５ｂ）の運動サイクルにより発生されるポンプ効果により、クランクケーシング（１）の内部を通過する冷却空気流を形成するための手段が設けられている形式のものにおいて、
ポンプ効果を助成するために各ピストン（５ａ，５ｂ）が固有の室（１０ａ，１０ｂ）内で作業し、これらの室（１０ａ，１０ｂ）は、クランクケーシング（１）内に配置され、クランクシャフト（２）を取り囲む分離壁によって形成されており、これにより各室（１０ａ，１０ｂ）内に異なる圧力比が生じることを特徴とする、圧縮空気を形成するための多シリンダ乾式ピストンコンプレッサ。
【請求項２】
分離手段として、クランクケーシング（１）内に挿入される、クランクシャフト（２）のためのシールされた中間軸受（１１）が設けられている、請求項１記載の多シリンダ乾式ピストンコンプレッサ。
【請求項３】
分離手段として、クランクケーシング（１）内に挿入された動的なラジアルシールエレメントが設けられている、請求項１記載の多シリンダ乾式ピストンコンプレッサ。
【請求項４】
冷却空気のための、逆止弁として形成された少なくとも１つの入口弁（１２ａ，１２ｂ）が、シリンダヘッド（８）の吸込管片（７ａ，７ｂ）の領域の配置されている、請求項１記載の多シリンダ乾式ピストンコンプレッサ。
【請求項５】
冷却空気のための、逆止弁として形成された少なくとも１つの入口弁（１２ａ，１２ｂ）が、シリンダヘッド（８）に隣接して配置された、コンプレッサ弁を備えた弁プレート（９）に組み込まれている、請求項１記載の多シリンダ乾式ピストンコンプレッサ。
【請求項６】
冷却空気のための、逆止弁として形成された少なくとも１つの出口弁（１５ａ，１５ｂ）が、クランクケーシング（１）の下面に配置されている、請求項１記載の多シリンダ乾式ピストンコンプレッサ。
【請求項７】
入口弁（１２ａ，１２ｂ）と出口弁（１５ａ，１５ｂ）とがリード弁として形成されている、請求項４から６までのいずれか１項記載の多シリンダ乾式ピストンコンプレッサ。
【請求項８】
入口弁（１２ａ，１２ｂ）から吸い込まれた冷却空気が、弁プレート（９）の室（１３ａ，１３ｂ）内に集められ、続いてここから出発する通路（１４ａ，１４ｂ）を介してクランクケーシング（１）内に到る、請求項４又は５記載の多シリンダ乾式ピストンコンプレッサ。
【請求項９】
前記通路（１４ａ，１４ｂ）が、シリンダ領域を通過する際の冷却空気の加熱を回避するために、外側に位置する導管として形成されている、請求項８記載の多シリンダ乾式ピストンコンプレッサ。
【請求項１０】
それぞれ所属のシリンダ（６ａ，６ｂ）を有する、互いに反対方向に運動する偶数のピストン（５ａ，５ｂ）が設けられており、各ピストン（５ａ，５ｂ）がほぼ同じ大きさの直径を有している、請求項１から９までのいずれか１項記載の多シリンダ乾式ピストンコンプレッサ。
【請求項１１】
少なくとも１つの低圧段と、これに続く少なくとも１つの高圧段とを有する多段式に形成されている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の多シリンダ乾式ピストンコンプレッサ。
【請求項１２】
商用車の内燃機関を介して運転するためのフランジユニットとして形成されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の多シリンダ乾式ピストンコンプレッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気を形成するための多シリンダ乾式ピストンコンプレッサであって、クランクシャフトを回転可能に支承するためのクランクケーシングを有しており、クランクシャフトには、それぞれ所属のシリンダを有するピストンの数に相応する数のコンロッドが互いに反対方向に回転するように支承されており、ピストンの運動サイクルにより発生されるポンプ効果により、クランクケーシングの内部を通過する冷却空気流を形成するための手段が設けられている形式のものに関する。
【０００２】
このような形式のピストンコンプレッサは、例えば商用車又はレール車両の圧縮空気調整システムの内側で使用される。商用車で使用する場合、ピストンコンプレッサによって形成される圧縮空気はブレーキ装置の作動の他に、エアサスペンション装置の作動のためにも使用される。これに伴う極めて高い所要の圧縮空気のため、ここでは主として多段式のピストンコンプレッサが使用され、これは相応に多シリンダに形成されている。このような形式の多シリンダピストンコンプレッサにより、短い時間内で必要な圧縮空気を形成することができる。
【０００３】
以前は、特に商用車では、オイル潤滑されたピストンコンプレッサが使用されていた。オイルを使用しない、即ち乾式のコンプレッサコンセプトは、極めて小さい構成スペースにおいて高い回転数と出力密度により構成部分の温度が高くなってしまい、構成部分の必要な耐用期間が得られないので、これまでは使用することはできなかった。
【０００４】
オイル潤滑されたピストンコンプレッサでは形成される圧縮空気はオイルを含んでいる。空気乾燥の際に生じる凝縮物は、そのオイル含有量のため、環境保護的観点から加熱可能な容器に集め、定期的な時間間隔で放出し、処理しなければならない。これにより保守整備の手間が極めて高くなる。さらに冬季に低負荷時、従来のオイル潤滑されたピストンコンプレッサのオイル回路においてエマルジョン形成の問題がしばしば生じる。商用車でオイル潤滑されたピストンコンプレッサを使用には特別な問題がある。ディーゼルエンジンの側方にフランジ固定され直接的に駆動されるピストンコンプレッサは高い回転数及び出力密度で運転される。これにより、ニューマチックシステムへの高いオイル交換も引き起こされ、このことは必然的に、後置された構成部分のオイル化につながる。極端な場合、高い熱的な負荷に基づき炭化が生じる恐れがあり、これは圧縮空気によりニューマチックシステムへともたらされ、管路横断面を狭めることになる。このことは、後置されたニューマチック機器の損傷を引き起こす。これら全ての理由から、乾式のピストンコンプレッサは重要である。
【０００５】
一般的な先行技術では乾式のピストンコンプレッサは公知である。公知の乾式のピストンコンプレッサでは、軸受の温度を下げるために、圧縮のために必要な吸込空気をクランクケーシングを通るように案内している。しかしながらこれにより吸込空気の不都合な加熱が生じ、圧縮最終温度が上昇することになる。これによりさらに、コンプレッサの全体の温度レベルは高くなる。従ってこのような技術的な手段は、特に熱的に高い負荷を受ける単段式のコンプレッサでは適当ではない。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１３８０７０号明細書により公知の冒頭で述べた形式の多シリンダの乾式ピストンコンプレッサは、二段式のコンプレッサの形式で形成されており、大きなピストン直径を有した低圧段と、小さなピストン直径を有した後置された高圧段とを有している。このようなピストンコンプレッサでは、相応の逆止弁によって、ピストンの運動サイクルの結果、ポンプ効果が生ぜしめられる。このポンプ効果は、クランクケーシングを通過する冷却空気を形成するために利用される。冷却空気はシリンダの周面冷却のために先行して使用されるが、クランクケーシングの通気のためにも使用される。しかしながらこのような構成の欠点は、通気が完全にはピストンコンプレッサに組み込まれていないことにある。クランクケーシング内に不純物及び水が集まるのを回避するために、側方の冷却空気ガイド及び冷却空気を清浄にするための付加的なフィルタシステムが必要である。しかしながら特に不利であるのは、クランクケーシングにおける個々のピストンの上記ポンプ効果は、互いに反対方向に運動する同じ直径の偶数のピストンのもとでは実際に相殺されてしまうことにある。
【０００７】
従って本発明の課題は、冒頭で述べた形式の多シリンダ乾式ピストンコンプレッサを改良して、反対方向に運動するピストンにより生じる不十分なポンプ効果のもとでも十分な冷却空気流を形成できるようにすることである。
【０００８】
この課題は、請求項１の上位概念に記載の形式の多シリンダ乾式ピストンコンプレッサを基点として、請求項１の特徴部に記載の特徴により解決される。従属請求項には、本発明の有利な構成が記載されている。
【０００９】
本発明の技術的教示は、ポンプ効果を助成するために各ピストンが固有の室内で作業し、これらの室は、クランクケーシング内に配置され、クランクシャフトを取り囲む分離壁によって形成されており、これにより各室内に異なる圧力比が生じる、というものである。
【００１０】
本発明による手段の利点は特に、例えば同じ直径の反対方向に動く２つのピストンを有したピストンコンプレッサでも運動サイクルにより、冷却空気流を形成するためのポンプ効果を得ることができることにある。この場合、両室を形成する分離手段は、両室を必ずしも互いに圧力密に分離する必要はない。従って僅かな過流損失は甘受される。この結果、高い圧送出力を有した環境に優しい乾式のピストンコンプレッサが得られ、その温度レベルは臨界未満に留まる。従って本発明による多シリンダ乾式ピストンコンプレッサは、商用車のディーゼルエンジン側方に直接フランジ固定するためにも適している。ここにある狭い限られた組み込みスペースで十分である。何故ならば、本発明による手段により、多シリンダ乾式ピストンコンプレッサの極めて小さい構成が可能であるからである。
【００１１】
有利には、複数のピストンに対応する複数の室を形成するための分離壁として、クランクケーシングに挿入されるシールされた中間軸受をクランクシャフトのために設けることができる。中間軸受により、クランクシャフトのための付加的な支承個所の他に、クランクケーシングの室の間の十分に密な分離も保証される。その他に、中間軸受の代わりにクランクケーシングで使用される動的なラジアルシールエレメントを分離壁として使用することもできる。ラジアルシールエレメントは勿論、クランクシャフトに定置に配置することもでき、クランクケーシングに対して動的にシールすることもできる。
【００１２】
有利には、冷却空気のための、逆止弁の形で形成された少なくとも１つの入口弁が、シリンダヘッドの吸込管片の領域に配置されている。何故ならばこの個所では、濾過された周囲からの冷却空気を本発明による手段のために分岐可能であるからである。その他に、冷却空気のための入口弁を、シリンダヘッド隣接して配置された、コンプレッサ弁を備えた弁プレートに組み込むこともできる。この場合、シリンダヘッドに配置される、圧縮空気のための入口弁のための別個の弁プレートを省くことができる。これにより必要な構成部分の数が減る。
【００１３】
有利には、冷却空気のための、同様に逆止弁として形成された出口弁が、クランクケーシングの下面に配置されている。何故ならばこの個所では、使用され加熱された冷却空気を適当な方法で周囲に放出することができるからである。入口弁も出口弁も堅牢なリード弁として構成することができる。
【００１４】
本発明の別の有利な構成によれば、入口弁から吸い込まれた冷却空気は、弁プレートの室に集まり、次いでここを起点とする通路を介してクランクケーシングに到る。通路は有利には外側に位置する導管として形成されていて、シリンダ領域を通過する際の冷却空気の加熱を回避する。その他に、通路をシリンダの壁に組み込み、冷却空気をシリンダヘッドの領域から、クランクケーシングの所属の室に搬送することも考えられる。
【００１５】
本発明のさらなる有利な構成は、以下に図面につき有利な実施例により詳しく説明する。図面には、内側の冷却空気流ガイドを備えた２シリンダ乾式ピストンコンプレッサの縦断面図が示されている。
【００１６】
図示したように、駆動ユニット（図示せず）によって生ぜしめられる回転運動は、クランクケーシング１内で回転可能に支承されたクランクシャフト２の駆動のために働く。クランクシャフト２にはコンロッド３ａ，３ｂが互いに隣接して、クランクシャフト２とコンロッド３ａ，３ｂとの間に配置された転がり軸受４ａ，４ｂを介して支承されている。コンロッド３ａ，３ｂの、転がり軸受４ａ，４ｂとは反対側に位置する各端部にはピストン５ａ，５ｂが配置されている。両ピストン５ａ，５ｂはそれぞれ所属のシリンダ６ａ，６ｂ内で走行し、クランクシャフト２のクランクに応じて互いに反対方向に運動する。両ピストン５ａ，５ｂは同じ大きさの直径を有している。
【００１７】
ピストン５ａ，５ｂに吸い込まれる、濾過された周囲の空気は、それぞれ所属の吸込管片７ａ，７ｂを介してコンプレッサ内部に到る。吸込管片７ａ，７ｂはピストンコンプレッサのシリンダヘッド８に配置されている。シリンダヘッド８とシリンダ６ａ，６ｂとの間に配置された弁プレート９は、周囲の空気を圧縮するために必要な逆止弁装置を有している。
【００１８】
ピストンコンプレッサは、クランクケーシング１の内部を通過する冷却空気流を形成するための手段を有している。冷却空気流はピストン５ａ，５ｂの運動サイクルにより形成される。これにより引き起こされるポンプ効果を実現するために、各ピストン５ａ，５ｂは、固有のクランクケーシング側の室１０ａ，１０ｂ内で作業する。室１０ａ，１０ｂは、クランクケーシング１に分離手段として挿入されたシールされた中間軸受１１によって形成されている。
【００１９】
各室１０ａ，１０ｂには、吸込管片７ａ，７ｂの領域に設けられた冷却空気のための入口弁１２ａ，１２ｂが配属されている。入口弁１２ａ，１２ｂはリード弁として形成されている。ここから、吸い込まれた冷却空気が、弁プレート９の室１３ａ，１３ｂ内に到り、ここから外側に位置する通路１４ａ，１４ｂを介してクランクケーシング１に、即ちそれぞれ対応する室１０ａ，１０ｂに到る。加熱された冷却空気は、それぞれ所属の出口弁１５ａ，１５ｂを介して室１０ａ，１０ｂを出る。出口弁１５ａ，１５ｂは同様にリード弁として形成されている。
【００２０】
本発明は、上記の有利な実施例に限定されるものではない。むしろ、以下に記載する請求項の保護範囲内で複数の変化形も考えられる。
【００２１】
従って例えば、ピストンコンプレッサを、少なくとも１つの低圧段及びこれに続く少なくとも１つの高圧段を有した多段式のピストンコンプレッサとして形成することも可能である。ポンプ効果を改善するための本発明による技術的手段は、互いに反対方向に運動する偶数の及び／又は奇数のピストンが、その数、行程、または直径によって、十分な量の内側の冷却空気の形成が不可能であったあらゆるところで使用することができる。
【００２２】
さらに、分離手段によって形成された個々の室のために、固有の入口弁または出口弁、冷却空気通路を設ける必要はない。共通の通路を相応に分岐させることにより、または付加的な通路により、必要な入口弁及び出口弁の数を減じることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】内側の冷却空気流ガイドを有した２シリンダ乾式ピストンコンプレッサの縦断面図を示した図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  クランクケーシング、  ２  クランクシャフト、  ３  コンロッド、  ４  転がり軸受、  ５  ピストン、  ６  シリンダ、  ７  吸込管片、  ８  シリンダヘッド、  ９  弁プレート、  １０  室、  １１  中間軸受、  １２  入口弁、  １３  室、  １４  通路、  １５  出口弁
【図１】
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【国際調査報告】
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2009506249.tif 000005
2009506249.tif 000006
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