(57)【要約】本発明は、吸入空間及び吸入空間から隔離される接続空間を含む、ピストン空気圧縮機に関する。本発明によれば、接続空間から吸入空間へ至る空気通路が設けられている。【選択図】図５ａ
2010537107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気圧縮機（１２）が、
ａ）吸入空間（４０）及び
ｂ）吸入空間（４０）から隔離される接続空間（４４）を含み、
接続空間（４４）から吸入空間（４０）へ至る空気通路（４８，５０，５６，６８）を持っているものにおいて、
接続空間（４４）が壁（４２）により吸入空間（４０）から隔離され、空気通路（４８，５０，５６，６８）がこの壁（４２）に形成されている
ことを特徴とする、ピストン空気圧縮機。
【請求項２】
吸入空間（４０）及び／又は接続空間（４４）がピストン空気圧縮機のシリンダヘッド（２６）に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のピストン空気圧縮機。
【請求項３】
空気通路が壁（４２）にある切欠き（４８）特に穴（５０）であることを特徴とする、請求項１に記載のピストン空気圧縮機。
【請求項４】
空気通路が５ｍｍ２以下の断面積を持っていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のピストン空気圧縮機。
【請求項５】
空気通路が調節可能な断面積を持っていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のピストン空気圧縮機。
【請求項６】
ピストン空気圧縮機が１シリンダピストン空気圧縮機であることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のピストン空気圧縮機。
【請求項７】
ピストン空気圧縮機が２シリンダピストン空気圧縮機であることを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載のピストン空気圧縮機。
【請求項８】
空気通路（４８，５０，５６，６８）が逆止弁（２４）特に玉弁（５６）を備えていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載のピストン空気圧縮機。
【請求項９】
逆止弁（２４）が閉鎖膜（５２）特に薄板閉鎖膜を含み、この閉鎖膜が少なくとも部分的に膜輪郭を持ち、この膜輪郭が少なくとも部分的に吸入空間（４０）の内側輪郭に一致していることを特徴とする、請求項８に記載のピストン空気圧縮機。
【請求項１０】
先行する請求項の１つに記載のピストン空気圧縮機を含む空気圧系統１０を持つ実用自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、吸入空間及び吸入空間から隔離される接続空間を含むピストン空気圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】  このようなピストン空気圧縮機は、例えば、トラックの空気圧系統において１シリンダピストン空気圧縮機の形で使用される。このようなピストン空気圧縮機は、シリンダ内で動くピストンを持ち、このピストンが下死点から上死点への行程で空気を圧縮し、この空気が圧縮空気として、逆止弁として機能する膜弁を通ってピストン空気圧縮機から出て行く。圧縮空気は圧力導管を経て空気処理装置へ導かれ、この空気処理装置が圧縮空気を乾燥させ、制御弁を経て圧縮空気容器のような負荷へ送る。【０００３】  圧縮空気が完全に充てんされていると、ピストン空気圧縮機は無負荷運転に切換えられる。その際圧力導管は圧力を受けたままである。同時に接続空間が１シリンダピストン空気圧縮機に接続される。下死点から上死点への行程において、ピストンが接続空間内の空気を圧縮し、圧縮された空気がその上死点から下死点の行程においてピストンを再び押し戻すので、流れ損失を別として、無負荷運転においてエネルギで消費してはならない。接続空間が大きいほど、最大に生じる可能性のあるピーク圧力がそれだけ小さい。接続空間が例えば行程空間とちょうど同じ大きさであると、ピストンが上死点にある時のピーク圧力は、ピストンが下死点にある時の最小圧力の２倍に等しい。【０００４】  ２ピストン又は多ピストン空気圧縮機では、無負荷運転において個々のシリンダが接続空間を介して互いに接続されるので、同様のほぼ小さいエネルギしか必要でない。このようなピストン空気圧縮機の欠点は、膜弁が逆止弁としてｌ／ｍｉｎで示されかつ無効分とも称される若干の漏れ流を持つことである。無効分のため、圧縮空気が圧力導管からピストン空気圧縮機のシリンダへ流入する可能性がある。圧縮の際こうして高い圧力が得られる。この高い圧力のため、圧縮空気がシリンダとピストンとの間を通って流れ、こうしてピストン空気圧縮機の潤滑油も存在する圧縮機ハウジングへ達する。環境保護の理由から、潤滑油を含む空気による環境汚染を回避するため、トラックの内燃機関を通してこの空気を導かねばならない。しかしトラックの内燃機関がタービン過給機を持っている場合、潤滑油を含む空気がタービン過給機の老化を促進する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明の基礎になっている課題は、この問題を回避するピストン空気圧縮機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明は、接続空間から吸入空間への空気通路を持つ、最初にあげた種類のピストン空気圧縮機によって、この問題を解決する。【０００７】  本発明の利点は、ピストン空気圧縮機の圧力空間から流入する圧縮空気がピストンによる圧縮の際一部吸入空間へ逃げることができるので、圧力空間にも接続空間にも過度の圧力が形成されない。シリンダとピストンとの間の空気流は、それにより著しく減少されるか又は中断される。接続空間から吸入空間へ押込まれる空気は、例えばトラックの内燃機関の吸入範囲へ導出することができる。このように導出される空気は、実質的に潤滑油を含まないので、場合によっては存在するタービン過給機が保護される。【０００８】  更に本発明の利点は、それが容易に実現可能なことである。例えば空気通路は、例えば吸入空間と接続空間との間の隔壁にある適当な大きさの穴によって簡単に実現される。それにより、既に存在するピストン空気圧縮機を後で改造することも有利に可能である。【０００９】  本明細書の範囲内で、空気通路とは、ピストン空気圧縮機内にあって吸入空間から接続空間へ空気が達するのを可能にするあらゆる構造を意味する。その例はすべての弁、蓋、膜等が含むか又は持つことができる切欠き、穴、通路又は導管である。【００１０】  接続空間とは、吸入空間又は圧力空間に属さない有害な空間を意味する。吸入空間は、特にピストン空気圧縮機の吸入過程において吸入される空気が通る空間である。圧力空間は、特に圧縮される空気がピストン空気圧縮機から出る際通る空間である。２つ又はそれ以上のピストンを持つピストン空気圧縮機では、接続空間は、例えば無負荷運転において空気が１つのピストンから次のピストンへ流れる空気が通る空間である。【００１１】  好ましい実施形態では、吸入空間及び／又は接続空間がピストン空気圧縮機のシリンダヘッドに形成されている。こうして特に容易に製造されるピストン空気圧縮機が得られる。【００１２】  接続空間が壁により吸入空間から隔離され、空気通路がこの壁に形成されているのが好ましい。こうして空気通路が特に簡単に実現される。空気通路が壁にある切欠き特に穴であるのが特に好ましい。【００１３】  空気通路に、更に弁特に断面又は通過圧力を調節可能な弁又は絞りを組込むことができる。【００１４】  シリンダと出て行く圧力導管との間にあって所定の逆止弁無効分を示す逆止弁を持つ所定のピストン空気圧縮機に対して、ピストン空気圧縮機の無負荷運転において接続空間の圧力が長時間上昇しないように、空気通路がなるべく選ばれる。この要求を満たすために、しばしば１５ｍｍ２以下の断面積で充分なことがわかった。更に空気通路が０．５ｍｍ２以上の断面積を持つのがよいことがわかった。それぞれのピストン空気圧縮機のための断面積が個々に合わされているか、又は手動でかつ／又は例えば調節ねじ及び／又は圧力制限弁により自動的に調節可能であると、特に好都合である。【００１５】    本発明によるピストン空気圧縮機が１シリンダピストン空気圧縮機であるのがよい。その代わりに、ピストン空気圧縮機が２シリンダピストン空気圧縮機又は多シリンダピストン空気圧縮機である。【００１６】  吸入空間から接続空間への空気の逆流を阻止するため、空気通路が逆止弁特に玉弁を備えているのがよい。この逆止弁は吸入空間から接続空間への空気流を阻止する。【００１７】  その代りに又はそれに加えて、逆止弁が膜特に薄板膜を含み、この閉鎖膜が少なくとも部分的に膜輪郭を持ち、この膜輪郭が少なくとも部分的に吸入空間の内側輪郭に一致している。この場合逆止弁の膜は閉鎖体として機能する。吸入空間が超過圧力であると、逆止弁膜は吸入空間の内側輪郭に当接して、吸入空間からの空気の流出を阻止する。【００１８】  添付図面により本発明の実施例を以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】  本発明による空気圧系統を示す。
【図２】  本発明による１シリンダピストン空気圧縮機を断面図で示す。
【図３】  図２による１シリンダピストン空気圧縮機のシリンダヘッドを斜視図で示す。
【図４ａ】  本発明によるピストン空気圧縮機のシリンダヘッドの別の実施例を示す。
【図４ｂ】  図４ａによるシリンダヘッドの閉鎖体を示す。
【図５ａ】  本発明によるピストン空気圧縮機のシリンダヘッドの更に別の実施例を示す。
【図５ｂ】  図５ａによるシリンダヘッドの逆止弁を示す。
【図６】  本発明による２シリンダピストン空気圧縮機のシリンダヘッドの平面図を示す。
【図７】  本発明による２シリンダピストン空気圧縮機のシリンダヘッドの別の実施例の斜視図を示す。
【図８】  種々のピストン空気圧縮機の消費電力を圧縮機回転数に対して記入した線図を示す。
【図９】  種々のピストン空気圧縮機の無負荷運転における無効分を圧縮機回転数に対して記入した線図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】  図１は、概略的に示されるピストン空気圧縮機１２、圧力導管１４、空気処理装置１６、供給導管１８及び制御導線２０を含む、図示しないトラック用の空気圧系統１０を示す。
【００２１】  ピストン空気圧縮機１２は、負荷運転において、吸入開口２２を通して周囲空気を吸入し、これを圧縮して圧力導管１４へ放出する。供給導管１８に所定の圧力ｐｍａｘがかかっていると、空気処理装置１６は制御導線２０を介して信号をピストン空気圧縮機１２へ送り、それにより圧縮機１２が無負荷運転に切換えられる。この場合それ以上の空気はもはや吸入されず、逆止弁２４により、圧縮空気が圧力導管１４からピストン空気圧縮機１２へ達するのを阻止される。
【００２２】  図２は、シリンダヘッド２６、シリンダ２８、シリンダ２８内を動くピストン３０及びクランク伝動装置３２を持つ本発明によるピストン空気圧縮機１２を示す。ピストン３０はピストンリング３４ａ，３４ｂ及び３４ｃを持ち、連接棒３６により往復運動せしめられる。ハウジング３８内に図示しない潤滑油があって、ピストン３０を潤滑する。ハウジング３８は、図示しない排気導管を介してトラックの内燃機関の吸入範囲に接続されている。
【００２３】  図３は、本願の独立した発明対象であるシリンダヘッド２６を斜視図で示す。ピストンは、見る者から遠い方にあるピストンヘッドの側で動く。シリンダヘッド２６には吸入空間４０が形成され、壁４２により接続空間４４から隔離されているピストン空気圧縮機の運転の際、空気が入口開口２２（図２参照）を通って吸入空間４０へ流入し、吸入空間４０からシリンダ２８へ流入し、そこで上死点へ動かされるピストン３０によって圧縮される。図３において覆われる吸入空間膜密封片は、圧縮される空間が吸入空間へ逆流するのを防止する。負荷運転において圧縮される空気は圧力空間４６へ押込まれ、そこから圧力導管１４へ達する（図１参照）。
【００２４】  無負荷運転において吸入される空気は、ピストンが上死点から下死点へ動かされる時、接続空間４４（図３）へ押込まれ、そこからシリンダへ逆流する。グロベナー（Ｇｒｏｖｅｎａｒ）回路が存在する。
【００２５】  吸入空間４０を接続空間４４から隔離する壁４２には、切欠き４８の形の空気通路が設けられている。その代りに又はそれに加えて、穴５０の形の空気通路が設けられている。
【００２６】  逆止弁２４（図１）に漏れがあると、圧縮空気が圧力導管１４から圧力空間４６（図３）へ流入し、そこでシリンダ２８（図２）へ、またそこから接続空間４４へ達する。この過剰な空気の一部は、切欠き４８又は穴５０を通って吸入空間４０へ導かれ、入口開口２２（図１）を通ってピストン空気圧縮機から出る。
【００２７】  図４ａは、２部分から成る接続空間４４ａ，４４ｂと環部分状の吸入空間４０を持つ別の本発明によるシリンダヘッド２６を示す。吸入空間４０と接続空間４４ｂとの間の壁４２には、切欠き４８の形の空気通路が設けられて、閉鎖体である閉鎖膜５２により吸入空間側を閉鎖される。閉鎖膜５２はばね鋼板から製造されて、吸入空間４０の内側輪郭に一致する膜輪郭を持っている。接続空間４４ｂ内の空気圧力ｐが所定の値を超過すると、この空気圧力が閉鎖膜５２の抵抗に打勝ち、圧縮空気５４が吸入空間４０へ流入する。
【００２８】  図４ｂは閉鎖膜５２を斜視図で示す。閉鎖膜５２が曲げられたばね鋼板から構成されていることがわかる。
【００２９】  図５ａは本発明による１シリンダピストン空気圧縮機のシリンダヘッド２６の別の実施例を示し、接続空間４４ｂと吸入空間４０との間に、逆止弁即ち玉弁５６の形の空気通路が設けられている。
【００３０】  図５ｂは、ばね６０を介して弁座６２へ向かって予荷重をかけられる弁玉５８を持つ玉弁５６を示している。
【００３１】  図６は本発明による２シリンダピストン空気圧縮機のシリンダヘッド２６を示す。吸入空間４０と接続空間４４との間に再び空気通路が形成され、この空気通路に玉弁５６が設けられている。ピストン空気圧縮機が無負荷で運転されると、それぞれ２つの流入開口６４及び６６を経て、空気が両方のシリンダのそれぞれ１つから接続空間４４を通ってそれぞれ他方のシリンダへ流入することができるので、接続空間が同時に接続通路として機能する。
【００３２】  図７は本発明によるピストン空気圧縮機の別のシリンダヘッドを示し、吸入空間４０を接続空間４４から隔離する壁４２に、切欠き４８６８ａ，６８ｂの形の２つの空気通路が設けられている。図７においても、ピストン空気圧縮機のピストンは、組込み位置において、見る方向においてシリンダヘッド２６の後ろにある。圧力空間４６には、２つの圧力空間膜弁４０ａ，７０ｂが認められ、圧縮される空気がそれぞれのシリンダから圧力空間４６へ流入するのを可能にし、逆流を阻止する。
【００３３】  図８は、無負荷運転する種々のピストン空気圧縮機の消費電力をピストン空気圧縮機の回転数に対して記入した線図を示す。いずれの場合もＶｈ＝３１８ｍ３の行程空間を持つ１シリンダピストン空気圧縮機が扱われている。曲線ａは従来技術によるピストン空気圧縮機の回転数に関係する消費電力を示し、無負荷運転において圧縮される空気が大気へ放出される。曲線ｂは、グロベナーモードにおける漏れのない理想的な逆止弁２４（図１参照）を持つ図１の系統の消費電力を示す。曲線ｃは、逆止弁２４が２５ｌ／ｍｉｎ無効分（漏れ流量）を持つ場合、図１によるピストン空気圧縮機の消費電力を示し、曲線ｄは、穴５０（図３参照）が壁４２に設けられている曲線ｃの場合を示す。この場合消費電力が穴なしの場合より著しく少ないことが分かる。更に穴により、漏れのない理想的な逆止弁２４を持つピストン空気圧縮機とほぼ同じ消費電力が得られることが分かる。
【００３４】  図９は、無負荷運転における無効分を、図８にあげた場合の圧縮機回転数に関係して示す。曲線ｃとｂとの相違は、壁４２にある穴４０（図３参照）の形の空気通路の有利な影響を示す。
【図１】
2010537107.tif 000003
【図２】
2010537107.tif 000004
【図３】
2010537107.tif 000005
【図４ａ】
2010537107.tif 000006
【図４ｂ】
2010537107.tif 000007
【図５ａ】
2010537107.tif 000008
【図５ｂ】
2010537107.tif 000009
2010537107.tif 000010
【図６】
2010537107.tif 000011
【図７】
2010537107.tif 000012
【図８】
2010537107.tif 000013
【図９】
2010537107.tif 000014
【国際調査報告】
2010537107.tif 000015
2010537107.tif 000016
2010537107.tif 000017
2010537107.tif 000018
2010537107.tif 000019
2010537107.tif 000020