(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダハウジング（１４）とシリンダハウジングに接続されているシリンダヘッド（１６）を備えた、自動車の圧縮空気系のための空気を圧縮するための圧縮機（１０）であって、シリンダハウジング（１４）において、少なくとも一つの圧縮機ピストンが、少なくとも一つのシリンダ内で振動するように上下に運動可能である圧縮機において、少なくとも一つの圧縮機ピストンに面した、シリンダヘッド（１６）の下側（３０）における少なくとも一つの窪み（３８）内に少なくとも一つの薄板（３４，３６）が収容されており、この薄板を用いて、シリンダヘッド（１６）の少なくとも一つの制御流路（６０，６０’）を閉じるかあるいは開くことにより、圧縮機（１０）の送出能力の調節が実施可能であり、少なくとも一つの薄板（３４，３６）の支承端部（４４）が、窪み（３８）の支承輪郭（５４）内に旋回可能に収容されてこの窪み（３８）の支承輪郭（５４）に枢着されていることを特徴とする圧縮機（１０）。
【請求項２】
少なくとも一方の薄板（３４，３６）の支承端部（４４）とシリンダヘッド（１６）の割当てられた少なくとも一方の窪み（３８）の支承輪郭（５４）が、各々少なくとも一部が円形に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧縮機。
【請求項３】
少なくとも一つの薄板（３４，３６）の支承端部（４４）とシリンダヘッド（１６）の少なくとも一つの窪み（３８）の各々の支承輪郭（５４）の少なくとも一部が噛合い係合式に互いに係合していることを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機。
【請求項４】
少なくとも一つの薄板（３４，３６）が、薄板の旋回運動のために、支承端部（４４）から離れるように向いた操作端部（４６）に操作部分（４８）を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の圧縮機。
【請求項５】
操作部分（４８）が、ほぼＴ字状に形成されており、かつ短いＴ字腕木状部分に二つの互いに対向して配置されかつほぼ半円形の腕木状部分端部（７２，７４）を備えていること、および両腕木状部分端部（７２，７４）の間のほぼ中央に、薄板の旋回運動を操作するためのアクチュエータ（５６）に機械的に接続するための操作ピン（５０）が形成されているかあるいは固定されていることを特徴とする請求項４に記載の圧縮機。
【請求項６】
少なくとも一つの薄板（３４，３６）の支承端部（４４）と作動部分（４８）が、制御流路（６０，６０’）を閉じるかあるいは開くための両側で円弧状の弁部分（５２）を介して互いに接続されていることを特徴とする請求項５に記載の圧縮機。
【請求項７】
少なくとも一つの薄板（３４，３６）の無負荷運転用操作位置において、薄板の弁部分（５２）が、シリンダヘッド（１６）の少なくとも一つの制御流路（６０，６０’）の少なくとも一部を開放することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の圧縮機。
【請求項８】
少なくとも一つの薄板（３４，３６）の負荷運転用操作位置において、薄板の弁部分（５２）が、少なくとも一つの制御流路（６０，６０’）を完全に閉鎖することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の圧縮機。
【請求項９】
少なくとも一つの薄板（３４，３６）の材料肉厚（６２）が、その大きさにわたりほぼ一定であること、およびこの材料肉厚（６２）が、シリンダヘッド（１６）の下側（３０）の中の少なくとも一つの窪み（３８）の深さ（６４）よりも小さいことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダハウジングと、シリンダハウジングと接続されているシリンダヘッドとを備えた、自動車の圧縮空気系のための空気を圧縮するための圧縮機であって、シリンダハウジングにおいて、少なくとも一つの圧縮機ピストンが、少なくとも一つのシリンダ内で振動するように上下に運動可能である圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機はすべての種類のガスを圧縮するために、そして特に異なる技術的な応用のために空気を圧縮するために使用される。例えば、圧縮機は自動車および鉄道車両の空気圧制動系を運転するための圧縮空気を供給するために必要である。圧縮機は、自動車の場合、一般的に自動車の駆動のために設けられた内燃機関により一緒に駆動される。場合によっては圧縮機のために、内燃機関から独立した補助駆動装置が設けられていてもよい。
【０００３】
特許文献１からは、例えば補助の加圧室を備えたガス圧縮機が知られている。無負荷運転モードにおけるガス圧縮機の電力消費を最小限に減らすために、移動可能なおよび／または旋回可能な薄板を用いた、いわゆるデッドスペースの適切な接続によりシリンダ室は拡大され、これにより無負荷運転モードにおける圧縮機の機械的駆動出力は下げられる。
【０００４】
それに対して、ペアで逆方向に振動するピストンを備えた多気筒圧縮機の場合、各々二つのシリンダ室を無負荷運転モードにおいてバイパス流路を介して互いに接続することが知られている。この目的を達成するために、圧縮機の無負荷運転モードにおいてアクチュエータを用いて薄板の適切な操作位置により、少なくとも一つのバイパス流路の少なくとも一部は開放される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９８４８２１７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の根底を成す課題は、圧縮機の公知の実施形態に比べて、低損失の供給量調節でもって設計的に簡単な構造を備えた、ガスを圧縮するための圧縮機を提案することである。
【０００７】
本発明は、圧縮機の設計上の構造が、シリンダヘッドの下側における低損失の供給量調節のために使用される薄板の支承を最適化することにより単純化できるという認識から出発する。
【０００８】
従って本発明は、シリンダハウジングとこのシリンダハウジングと接続されているシリンダヘッドを備えた、自動車の圧縮空気系のための、空気を圧縮するための圧縮機から出発する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
課題を解決するために、少なくとも一つの圧縮機ピストンに面した、シリンダヘッドの下側における少なくとも一つの窪み内に少なくとも一つの薄板が収容されており、この薄板を用いて、シリンダヘッドの少なくとも一つの制御流路を閉じるかあるいは開くことにより、圧縮機の送出能力の低損失の調節が実施可能であり、少なくとも一つの薄板の支承端部が、旋回可能に案内されており、かつこの窪みの支承輪郭に枢着されていることが考慮されている。
【００１０】
この構成により特に、僅かに有利な実施形態に比べて、シリンダヘッドの下側で薄板を旋回可能に支承するための局所的な支承ピンは不必要である。更にシリンダヘッドのこのような支承ピンのための保持構造において、隣接して配置された流路に向かう方向での、他の場合に必要な材料の厚さの増大はなくなる。本発明による構造により、流路の流れ断面は拡大されて形成されていてもよく、同時にシリンダヘッドを製造する際の必要な材料の使用は、コストを減らすやり方で削減されることができる。
【００１１】
本発明の有利な実施例において、少なくとも一つの薄板の支承端部とシリンダヘッドの対応する少なくとも一つの窪みの支承輪郭は、各々少なくとも一部が円形に形成されていることが考慮されている。これにより、薄板の支承端部とシリンダヘッドの窪みの支承輪郭の間に生じる支承面の最適化が生じる。窪みの周囲輪郭は、薄板のための支承輪郭を含めて、窪み内での薄板の完全な収容を保証するために、幾何学的には実質的にこの薄板の周囲輪郭に位置している。
【００１２】
他の実施例によれば、少なくとも一つの薄板の支承端部とシリンダヘッドの少なくとも一つの窪みの支承輪郭の少なくとも一部が噛合い係合式に互いに係合している。これにより、シリンダヘッドの該窪みの支承輪郭内における少なくとも一つの薄板の支承端部の、滑らかに動き、かつ同時に理想的な場合には遊びが無い支承が提供されている。
【００１３】
別の実施形態によれば、少なくとも一つの薄板が、支承端部から離れるように向いた操作端部に操作部分を備えていることが考慮されている。これにより、圧縮機の各動作状態に依存した薄板の旋回に対する、シリンダヘッド内に一体化されたアクチュエータ、例えば小型の空気圧ピストン・シリンダ機構の接続が可能である。
【００１４】
薄板の操作部分の他の典型的な実施形態において、操作部分は平面図では、薄板の旋回軸線に対して平行にほぼＴ字状に形成されており、かつ短いＴ字腕木状部分に二つの互いに対向して配置されかつほぼ半円形の腕木状部分端部を備えており、これら両腕木状部分端部の間のほぼ中央に、アクチュエータに機械的に接続するための操作ピンが形成されているかあるいは固定されている。
【００１５】
二つの操作側の腕木状部分端部を備えた薄板の操作部分のＴ字状あるいはハンマー状の構造の結果、旋回操作の際に薄板の二つの端部位置が生じ、これらの端部位置において、薄板の各々一つの腕木状部分端部は、シリンダヘッドの窪みの周囲輪郭の極めて近くに配置されている。薄板のＴ字状の幾何学形状により、薄板はその腕木状部分端部の領域においてシリンダヘッドの円弧状の凹部を覆い、この凹部を薄板の操作ピンが貫通する。シリンダヘッドの円弧状の凹部の下方には、薄板の旋回運動を操作するためのアクチュエータが配置されており、このアクチュエータは薄板腕木状部分を用いて円弧状の凹部を覆うことにより、圧縮工程の熱からならびに汚れから保護される。別の実施形態において、薄板はＬ字状の幾何学形状も備えていてもよく、短いＬ型腕木状部分はシリンダヘッドの円弧状の凹部を覆う。
【００１６】
他の実施形態によれば、薄板の平面図では、薄板の腕木状部分に対して平行に、少なくとも一つの薄板の支承端部と操作部分は、両側で円弧状の弁部分を介して互いに接続されている。これにより、薄板の弁部分は大きな横断面積でもって、小さい旋回角度だけ比較的わずかな旋回運動をする際に制御流路を覆いかつ再度開放する。
【００１７】
それに加えてこの圧縮機の場合、少なくとも一つの薄板の無負荷運転用操作位置において、薄板の弁部分は、シリンダヘッドの少なくとも一つの制御流路の少なくとも一部を開放することが考慮されている。これにより、圧縮機の省エネルギーの無負荷運転モードが可能である。それに反して少なくとも一つの薄板の負荷運転用操作位置においては、薄板の弁部分は少なくとも一つの制御流路を完全に閉鎖する。従って、圧縮機は薄板の容易な旋回により、無負荷運転用操作位置から、圧縮機の必要な機械的駆動出力を同時に高めながら、最大の供給量の際の全負荷運転における負荷運転用操作位置へ切替えられることができる。
【００１８】
最後に、少なくとも一つの薄板の材料肉厚が、その大きさにわたりほぼ一定であること、およびこの材料肉厚が、シリンダヘッドの下側にある少なくとも一つの窪みの深さよりも小さいことが好ましい。これにより、いかなる場合でもシリンダヘッドの組立後の薄板の自由な可動性が保証されている。
【００１９】
本発明の一層良好な理解のために、明細書には図が添付されている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】二つのシリンダを備えた圧縮機の斜視図を示す。
【図２】下側から取外されて示された二つの薄板と共に、図１の圧縮機のシリンダヘッドの下側の斜視図を示す。
【図３】挿入されかつ負荷運転用操作位置に配置された薄板を備えた図２のシリンダヘッドの下側の平面図を示す。
【図４】挿入され無負荷運転用操作位置に配置された薄板を備えた図２のシリンダヘッドの下側の平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図において、同じ構造要素は各々同じ符号を備えている。
【００２２】
従って図１は全ての種類のガスを圧縮するための、特に空気圧系統のための圧縮空気を発生させるための二気筒圧縮機を示す。圧縮機１０は特にクランク室１２、シリンダハウジング１４ならびにシリンダハウジング上に装着されたシリンダヘッド１６を備えており、このシリンダヘッドはその側においてシリンダヘッドカバ１８により閉鎖されている。圧縮機１０の駆動軸２２の駆動は、図示されていない駆動ユニットにより行われ、この駆動ユニットはクランク室１２に形成されたフランジ２０を介して圧縮機１０と接続可能である。特に空気を圧縮するための二つのシリンダを備えたこのような圧縮機の構造設計のそれ以上の技術的詳細は、空力学の技術的専門分野に従事する当業者にとっては十分周知であり、従ってこの場所では圧縮機１０の内部構造詳細な説明はしない。
【００２３】
図２には、シリンダヘッド１６の、圧縮機１０の圧縮ピストンに近い方にある下側３０の斜視図が、これから外れた状態で示された二つの薄板３４，３６と一緒に示されている。シリンダヘッド１６の下側３０は、二つの領域Ｉ，ＩＩに分割されており、これらの領域は全ての孔、流路、ピンおよび凹部も含めて対称軸線３２に対して鏡対称に形成されている。下側３０から浮いた状態で示された両方の薄板３４，３６にも同じことが言え、従って反復を避けるために、引続く説明では下側３０の領域Ｉならびに薄板３４だけが詳細に記載される。
【００２４】
シリンダヘッド１６の下側３０には、その領域Ｉにおいて特に閉じられた周囲輪郭４０を備えた窪み３８が形成されている。この場合、周囲輪郭４０の幾何学的推移は、おおよそ薄板３４の周囲輪郭４２と一致する。窪み３８における薄板３４の面一の収容と、同時に周囲輪郭４０により規定された窪み３８の面内における薄板の旋回を可能にするために、窪み３８の周囲輪郭４０は薄板３４の周囲輪郭４２に比べて薄板３４の縦方向延在部に対して横方向に大きくされている。
【００２５】
薄板３４は支承端部４４と、これから離間する方向に向く操作端部４６に、シリンダ状の操作ピン５０を有する操作部分４８とを備えており、これら支承端部と操作部分は膨らんでいるかまたは各々両側で円弧状の弁部分５２を介して互いに接続されている。シリンダヘッド１６の窪み３８内部の薄板３４の旋回可能な支承は支承端部４４により行われ、この支承端部の少なくとも一部は、窪み３８の周囲輪郭４０の円形セグメント状の支承輪郭５４内へ噛合い係合式に挿入可能であり、そこでこの窪みと協働して薄板３４の旋回運動のための支点を規定する。
【００２６】
圧縮機１０の運転状態に依存した、特に最少の供給量の際の無負荷運転モードおよび最大の供給量を有する全負荷モードに依存した薄板３４の旋回は、破線で指示されたアクチュエータ５６により行われ、このアクチュエータはシリンダヘッド１６の下側３０の上方でシリンダヘッドの図示されていない孔に配置されており、ならびに空気圧ピストン・シリンダ機構として形成されている。この目的で、薄板３４の操作ピン５０は薄板の挿入された状態でシリンダヘッド１６の円弧状の凹部５８を貫通し、かつこのようにしてアクチュエータ５６のピストンの図示されていない環状溝と係合する。
【００２７】
窪み３８内部の薄板３４の旋回により、シリンダヘッド１６の二つの制御流路６０，６０’は少なくともその一部が開放されるかあるいは完全に覆われ、制御流路６０，６０’の開口部を通って、例えばいわゆるデッドスペースが圧縮機１０の所属するシリンダ室に接続され、その結果として、作業容積は拡大されることができる。この作業容積により無負荷運転モードの際に必要な圧縮機１０の駆動出力の明らかな減少が行われる。
【００２８】
ここで与えられた、好ましくは圧縮機１０のシリンダ室内に逆方向に上下に振動する二つの圧縮機ピストンにおいて、上記シリンダ室は制御流路６０，６０’を介して薄板３４により互いに接続されており、従って、両シリンダ室間の圧縮機１０の無負荷運転モードにおける空気は実際には損失なくあちこちに搬送され、圧縮機１０の無負荷運転モードにおいてまだ必要とされる駆動出力は劇的に減少されている。
【００２９】
薄板３４の材料肉厚６２は、特にシリンダヘッド１６の組立後の薄板３４の自由な可動性を保証するために、シリンダヘッド１６の窪み３８の深さ６４よりも小さいように採寸されている。
【００３０】
さらにシリンダヘッド１６において、多数の別の孔、流路、開口部、凹部およびピンが構成されているかまたは配置されており、これらは本発明の理解にとって重要ではない。
【００３１】
図３は、嵌め込まれ、かつその負荷運転用操作位置で旋回される薄板３４，３６を備えた、図２のシリンダヘッド１６の下側３０の平面図を示す。対称線３２に対するシリンダヘッド１６の下側３０の対称な構造のため、説明の別の進行において、もっぱら下側３０の領域Ｉがより詳しく説明される。ここに示された位置では、薄板３４はその負荷運転用操作位置にあり、この負荷運転用操作位置において、円弧状の弁部分５２は破線で示された二つの制御流路６０，６０’を完全に覆い、従って圧縮機１０は圧縮される空気の最大に可能な供給量を送り出す。
【００３２】
薄板３４の支承端部４４は、実質的に円形に形成されており、かつ少なくとも一部が噛合い係合式に同様に支点７０の構成のため窪み３８のほぼ円形の支承輪郭５４内に旋回可能に収容されている。支承輪郭５４は窪み３８の周囲輪郭４０の一部分である。支点７０は、さらにこの領域におけるシリンダヘッド１６の薄板３４の旋回可能な支承のために必要な枢軸の代わりになる。これによりシリンダヘッド１６の設計上の構造かなり単純化されることが明らかになる。支点７０により、下側３０に対して平行に作用する機械的負荷に対する、窪み３８内部の薄板３４の旋回可能な支承が保証されている。ここに示された実施例とは異なり、薄板３４の支承端部４４は、円形とは異なる幾何学形状を備え、利用できる支承面を減らしながら、例えば多角形として、例えば星形等で形成されていてもよい。
【００３３】
薄板３４の操作部分４８は、この実施例では、ほぼＴ字状に形成されており、かつ二つの対向するように互いに配置され、各々ほぼ半円形の腕木状部分端部７２，７４を備えている。第一の腕木状部分端部７２と第二の腕木状部分端部７４の間の中心には、すでに挙げた円形の操作ピン５０が薄板３４に固定されており、この固定は例えば圧入、接着、リベット留め、溶接等によって行われてもよい。両腕木状部分端部７２，７４は、窪み３８の周囲輪郭４０における腕木状部分端部７２，７４に一致するように形整された、同様にほぼ半円形のポケット状部分７６，７８と協働して、窪み３８内部での薄板３４の二つの規定された最終位置を定める。薄板３４の示された旋回位置において、第二の腕木状部分端部７４はこれに割当てられた第二のポケット状部分７８内にあり、これにより薄板３４の示された負荷運転用操作位置が定められている。先に挙げたアクチュエータ５６は、その軸方向の往復運動の両端部位置でもって、薄板３４の旋回運動の両端部位置を決定する。
【００３４】
圧縮機１０を図３に示された負荷運転用操作位置から出発して低損失の無負荷運転用操作位置に動かすために、薄板３４はその可動な要素が操作ピン５０と係合するアクチュエータ５６を用いて、矢印８０の方向に、第一の腕木状部分端部７２がそれに割当てられた第一のポケット状部分７６においてほぼ当接し、円弧状の弁部分５２が制御流路６０を理想的な場合、完全に開放するまで（図４参照）、支点７０を中心にして旋回する。アクチュエータ５６と薄板３４の操作ピン５０の間の必要な機械的な連結を可能にするために、シリンダヘッド１６は、半円形のポケット状部分７６，７８の領域に円弧状の凹部５８を備えている。薄板３４の操作ピン５０とアクチュエータ５６の間の機械的な連結は、例えばアクチュエータのピストンに入れられた環状溝を介して行われることができ、この環状溝内には操作ピン５０が係合する。それにより、長手方向中心軸線を中心にしたアクチュエータ５６の場合によってはあり得る回転運動には左右されない、アクチュエータ５６と操作ピン５０の間の機械的な連結が保証されており、これによって特にシリンダヘッド１６の組立は容易にされる。
【００３５】
薄板３４はこの実施例では長手方向中心軸線８２に対して対称に形成されており、操作部分４８，弁部分４２ならびに支承端部４４は、長手方向中心軸線８２に対して各々相前後してかつ各々対称に形成されている。更に操作ピン５０ならびに支点７０は、同様にある間隔８４だけお互いから隔てられた状態で長手方向中心軸線８２上にある。
【００３６】
窪み３８の周囲輪郭４０の幾何学形状は、実質的に薄板３４の周囲輪郭４２に一致しているが、窪み３８の周囲輪郭４０の横方向延在部は、薄板３４の周囲輪郭４２の横方向延在部と比較して、長手方向中心軸線８２に対して不釣合いに大きい。これにより薄板３４は、その無負荷運転用操作位置においても、その負荷運転用操作位置においても、完全にシリンダヘッド１６の窪み３８の中に収容されていることが保証されている。
【００３７】
圧縮機１０の無負荷運転用操作位置と負荷運転用操作位置の間で切替えを行うための所望の調節作用あるいは制御作用が、制御流路６０，６０’を覆うことによりまたは開放することにより達せられ、特に窪み３８内での薄板３４の完全な収容がその両方の旋回位置で得られている限り、窪み３８の周囲輪郭４０と薄板３４の周囲輪郭４２は、図示した実施例と異なって構成されていてもよい。
【００３８】
同様に図４は、嵌め込まれ、かつその無負荷運転用操作位置にある薄板３４，３６を備えた、図２のシリンダヘッド１６の下側３０の平面図を示す。図４の描写は図３の描写に十分対応しているが、薄板３４は図３で示された負荷運転用操作位置とは異なり、ここでは無負荷運転用操作位置に配置された状態に旋回されている。この無負荷運転用操作位置において、シリンダヘッド１６の下側３０から現れ出る制御流路６０，６０’は、薄板３４の円弧状の弁部分５２から完全に開放されている。こうして制御流路６０，６０’を介して、それ自体その中で各々逆方向に移動する圧縮機ピストンあるいは少なくとも一つの大きさが適当なデッドスペースを備えた、ここに設けられている二つのシリンダ室の間の空気圧接続が提供され、これにより圧縮機の無負荷運転モードにおける圧縮機１０の動力消費はかなり減らされている。
【００３９】
薄板３４をここで示された無負荷運転用操作位置から出発して、再度図３による負荷運転用操作位置に戻すために、薄板３４の操作部分４８の第二の腕木状部分端部７２の少なくともその一部が、再度窪み３８の周囲輪郭４０により規定された第二のポケット状部分７６にほぼ当接するまで、窪み３８の支承輪郭５４内に旋回可能に収容された薄板３４は、アクチュエータ５６を用いて矢印８６の方向へ戻るように旋回される。
【符号の説明】
【００４０】
１０  圧縮機
１２  クランク室
１３  シリンダハウジング
１６  シリンダヘッド
１８  シリンダヘッドカバ
２０  クランク室のフランジ
２２  圧縮機の駆動軸
３０  シリンダヘッドの下側
３２  対称軸線
３４  第一の薄板
３６  第二の薄板
３８  シリンダヘッド下側の窪み
４０  窪みの周囲輪郭
４２  薄板の周囲輪郭
４４  薄板の支承端部
４６  薄板の操作端部
４８  薄板の操作部分
５０  薄板の操作ピン
５２  薄板の円弧状の弁部分
５４  周囲輪郭の支承輪郭
５６  アクチュエータ
５８  円弧状の凹部
６０  シリンダヘッドの第一の制御流路
６０’  シリンダヘッドの第二の制御流路
６２  薄板の材料肉厚
６４  窪みの深さ
７０  薄板の支点
７２  薄板の第一の腕木状部分端部
７４  薄板の第二の腕木状部分端部
７６  第一のポケット状部分
７８  第二のポケット状部分
８０  矢印
８２  薄板の長手方向軸線
８４  間隔
８６  矢印
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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