CN103797248A

CN103797248A - 产生车辆所用的压缩空气的往复式活塞压缩机的往复式活塞

Info

Publication number: CN103797248A
Application number: CN201280044617.2A
Authority: CN
Inventors: 福尔克尔·格尼斯默; 福克哈特·霍尔策; 克里斯蒂安·施瓦策; 克里斯托弗·维尔肯
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Europe BV; ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2012-07-07
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2032-07-07
Also published as: EP2756192B1; WO2013037436A1; CN103797248B; US9605758B2; EP2756192B2; BR112013032394A2; KR20140060518A; JP6074578B2; JP2014526630A; BR112013032394B1; DE102012006834A1; US20150020681A1; EP2756192A1

Abstract

本发明涉及一种用于往复式活塞压缩机的往复式活塞，所述往复式活塞压缩机用于产生车辆、尤其是载货车所用的压缩空气，所述往复式活塞包括活塞体和至少两个能引入活塞体的环绕的环槽（1、2、3）中的活塞环、优选是三个活塞环，活塞体具有活塞顶部（1a）、带有活塞裙壁（1d）的活塞裙、并且优选具有用于容纳活塞销的销座（1c）。分别在两个环槽（1、2、3）之间、并且在活塞顶部（1a）与最靠近活塞顶部（1a）布置的第一环槽（1）之间、并且在最靠近活塞裙布置的环槽（3）的背向其他一个或多个环槽的一侧上存在有活塞体的环岸（3a2、3a3）。活塞体的至少一个环岸（3a2、3a3），至少在其平行于活塞体的轴线所测量的环岸高度的部分区段上，通过至少一个凹进部（3b）相对于活塞体的直径而回移。

Description

产生车辆所用的压缩空气的往复式活塞压缩机的往复式活塞

技术领域

本发明涉及一种往复式活塞压缩机的往复式活塞，所述往复式活塞压缩机用于产生车辆、尤其是载货车所用的压缩空气，其中，所述往复式活塞包括活塞体，所述活塞体具有活塞顶部、带有活塞裙壁的活塞裙、并且优选具有用于容纳活塞销的销座，并且所述往复式活塞还包括至少两个能引入所述活塞体的环绕的环槽中的活塞环、优选是三个活塞环，它们之中，优选至少那个更靠近所述活塞顶部的活塞环构成为压缩环或者密封环，并且，至少一个活塞环、优选是最靠近所述活塞裙的活塞环构成为刮油环，并且其中，分别在两个环槽之间、并且在所述活塞顶部与最靠近所述活塞顶部布置的环槽之间、并且在最靠近活塞裙布置的环槽的背向其他一个或多个环槽的一侧上存在有活塞体的环岸。

背景技术

对于前述类型的往复式活塞压缩机，可能出现令人不悦的或者有害的到所运送的空气中的油散布。该散布的、在空气中引导的油可能造成弄脏供气系统或者也弄脏其他后续的系统，这可能导致大问题，其在维护技术上仅能非常困难地被清除，并且可能缩短系统的使用寿命。

除此之外，这种受污染的空气也造成加重的环境污染。

发明内容

因此，本发明基于如下任务，在所描述的油散布方面实现对所运送的空气的改善的净化。

根据本发明，该任务利用开头所述类型的往复式活塞通过如下方式解决：所述活塞体的至少一个环岸，至少在其平行于所述活塞体的轴线所测量的环岸高度的部分区段上，通过至少一个凹进部相对于所述活塞体的直径而回移。

通过该根据本发明的解决方案，总体上实现了往复式活塞的密闭特性的改善。由此，尤其是可以实现活塞环区域（环区）中的如下补偿容量或者流动横截面

通过它们有针对性地调节环状中间空间压力和/或通过它们使得含有油的空气从往复式活塞压缩机的驱动侧空间中出发关于油散布的流动特性变差。

根据本发明的往复式活塞的其他根据本发明的有利改进方案或者优选的构造方案由从属权利要求的特征得出。

根据本发明的活塞的优选改进方案规定，所述活塞体的环岸通过凹进部而构造有不同几何结构和/或通过凹进部以不同的方式构造。由此可以使根据本发明的往复式活塞的流动横截面以特好的方式变化，以便在可能的油散布或者油传播或油通行方面改善活塞的密闭性。尤其是，也可以将根据本发明的往复式活塞的所谓的耐火环岸（Feuersteg）列入这些措施中，所述耐火环岸位于活塞顶部与离它最近布置的活塞环之间。

在相应涉及的环岸之一中所相应设置的凹进部尤其可以是梯级或者具有梯级，可以是环绕所述活塞体的槽或者具有环绕所述活塞体的槽，和/或可以是环绕所述活塞体的倒角或者具有环绕所述活塞体的倒角。

这种倒角可以相邻于环槽，和/或面向或者背向所述环槽。

根据本发明的往复式活塞的另一种改进方案以有利的方式规定，至少一个凹进部围绕所述活塞体，关于活塞体的轴线非旋转对称地和/或偏心地环绕。在此，尤其可以在连杆摆动方向上相对于往复式活塞的活塞销方向设置非对称性和/或偏心性的不同大小。

凹进部的环绕可以大致遵循卵形或者椭圆形状或者也可以是自由形状。

也可以不依赖于就凹进部的整体环绕来看的非对称性或者偏心性而设置：至少一个凹进部围绕活塞体以非恒定的凹进部深度来环绕，也就是说，连续地或者分段地具有不同的径向凹进部深度。当然，也可以通过非恒定的凹进部深度最终实现非对称性或者偏心性。

对于根据本发明的往复式活塞的密闭性而言，优选也对所参与的活塞环或者对活塞环的选择采取根据本发明的措施。

为此，可以把例如至少一个活塞环构成为密封环，并且为此设置鼻形锥面环（Nasenminutenring）。

至少另一个活塞环可以构成为刮油环，并且为此可以是螺旋撑簧油环（Schlauchfederring），优选是同向倒棱螺旋撑簧油环（Gleichfasenschlauchfederring）或者异向倒棱螺旋撑簧油环（Dachfasenschlauchfederring）。优选应用两个密封环和一个刮油环，以便，例如在活塞环断裂的情况下，尤其在密封效果方面维持冗余。

根据本发明的改进方案，设置为刮油环的螺旋撑簧油环具有至少两个向外伸出的环岸。由此有利的是，在该区域中的油密闭性以所提出的任务的根据本发明的解决方案来改善。

根据本发明，如优选规定的那样，如果所述环岸具有如下环岸高度，即，以平行于所述活塞环的轴线的方式测量，所述环岸高度总共不大于所述活塞环高度的20%，并且所述环岸高度单个不大于所述活塞环高度的各自10%，那么实现了特别的改善。在此，当然也可以通过如下方式实现其他的改善：所述环岸具有如下环岸高度，即，以平行于所述活塞环的轴线的方式测量，所述环岸高度大小不等。

对于优选设置的同向倒棱螺旋撑簧油环或者异向倒棱螺旋撑簧油环，环岸具有连接角（Anbindungswinkel），其中，所述环岸的连接角可以优选具有0度至60度之间的角度值。此外，所述环岸的连接角可以具有不同的和/或非对称的角度值。

本发明的另一改进方案规定，所述刮油环具有至少一个、然而优选为多个用于让油在径向上通行的排油部可行方案。所述排油部可行方案可以例如实施为钻孔或者缝隙。由此，以有利的方式进一步阻止了油传播。

此外，例如根据本发明的改进方案所规定的，当设置用于刮油环的环槽具有至少一个、优选为多个排油部可行方案的时候，各个排油部可行方案可以是朝向活塞体的中空内部封闭的（也就是说，例如，仅构成盆状地或者河湾状），或者通到活塞体的中空内部中，并且在此优选的是，刮油环的排油部可行方案与环槽的至少一个排油部可行方案至少部分地对应。环槽的排油部可行方案在环槽的环绕方向上可以具有呈缝隙状的延伸。

附图说明

在附图中示出实施例，其他发明性特征可以由实施例得知。其中：

图1示出根据本发明的往复式活塞的剖面；

图2以放大图示出图1中的局部区段1b；

图3示出构成为鼻形锥面环的压缩环的横截面；

图4a）至图4d）示出根据图2的局部的其他实施例；

图5a）至图5d）和图6a）至图6d）示出根据图1或者图4的环岸的凹进部形状的不同可能性；

图7以剖面形式示出带有凹进部的环岸的局部区段；

图8以在图7中用A-A标记的剖面线的俯视图示出根据图7的凹进部的周线；

图9a）至图9c）以不同的剖面视图或区段视图示出刮油环的例子；

图10示出刮油环的另一实施例的剖面视图；以及

图11和图12以剖面形式示出用于刮油环的环槽的两个不同例子。

具体实施方式

图1示出根据本发明的往复式活塞的剖面。所述往复式活塞具有活塞顶部1a、销座1c、带有承载的活塞裙壁1d的活塞裙和箱壁1e，所述箱壁将活塞裙壁1d与销座1c相连。此外，所述往复式活塞还具有带三个环槽的环区1b，所述环槽在下面还会详细阐述。当然，在该图1中已经可以识别的是，界定环槽的环岸中的各个环岸都根据本发明具有凹进部。

图2以放大图示出根据图1的环区1b。

环槽在这里从活塞顶部1a出发被编号为第一环槽1、第二环槽2和第三环槽3。界定所述三个环槽的环岸同样被逐一编号为第一环岸3a1、第二环岸3a2、第三环岸3a3和第四环岸3a4。在此，第一环岸3a1是所谓的耐火环岸。在此，环岸3a2至3a4示出根据本发明的、环绕的凹进部3b的例子，所述凹进部相对于往复式活塞的外部罩面3c在径向上回移或者切入。在根据图2的实施例中，所述凹进部3b分别梯级式回移。

第一环槽1和第二环槽2设置用于压缩环，所述压缩环，例如像在图3中以剖面示出的，可以构成为鼻形锥面环。

第三环槽3设置用于刮油环，例如像在图9或者图10中所示的。

图4a）至图4d）示出针对环区1b的其他可能的实施例，其中各自的环岸3a2至3a3示出凹进部3b的不同的、可能的横截面形状。即使在这些例子中没有示出，但是耐火环岸3a1也能具有凹进部。在图4a）至图4d）中所示的环岸3a1至3a4也可以彼此独立地变化。在此，附图标记相应于图2中的附图标记。

图5a）至图5d）还示出所述凹进部3b的其他可能的横截面，尤其是针对压缩活塞环槽（第一环槽1和/或第二环槽2）下方的环岸。

图6a）至图6d）还示出凹进部3b的其他可能的横截面，尤其是针对刮油活塞环槽（第三环槽3）下方的环岸。

在图5a）中，凹进部3b的直径

相对于活塞裙或者说活塞裙壁1d（参见图1）的直径

呈梯级状地后移错开，也就是说，活塞裙的直径

大于凹进部3b的直径

图5b）的构造方案类似于根据图5a）的构造方案，当然在这里，在所述直径

与所述直径之间还设置了具有角α的倒棱。根据图5c），设置有呈槽形式的凹进部3b，其中，槽的直径

小于活塞裙的直径

在图5d）中示出图5a）或者图5b）与图5c）的组合，其中不仅凹进部3b的槽的直径

而且凹进部的位于该槽下方的、具有直径

的区域均小于活塞裙的直径

根据图6a），凹进部3b的直径

相对于活塞裙或者说活塞裙壁1d（参见图1）的直径

呈梯级状地后移错开，也就是说，活塞裙的直径

大于凹进部3b的直径

图6b）的构造方案类似于根据图6a）的构造方案，当然在这里，在所述直径

上相对于第三环槽3设置了具有角β的倒棱。图6c）类似于图6a），其中，在这里，凹进部3b的高度小于在图6a）中的情况。图6d）示出图6a）或者图6c）与图6b）的组合。在此，又是活塞裙的直径

大于凹进部3b的直径

其中，附加地，在活塞裙的直径

与凹进部3b的直径

之间布置了具有角β的倒棱。

图7再次示例性地示出在环槽之间的任一环岸的具有剖面线A-A的凹进部3b的横截面视图。如果在相应于图8的所述剖面线A-A上观察，那么在该例子中同时清楚可见的是，所述凹进部3b同样可以关于往复式活塞的轴线以非对称和/或偏心的方式构成，也就是说，凹进部3b在其环绕延伸走向中的切入深度例如可以大小不等。尤其可以设想凹进部的环绕是卵形形状或者椭圆形状。在此，活塞销方向以箭头K来标记，而连杆摆动方向以箭头P来标记。

图9和图10以剖面形式一面示出同向倒棱螺旋撑簧油环的例子（图9）并且一面示出异向倒棱螺旋撑簧油环的例子（图10）作为刮油环的可能的实施方案。所述刮油环示例分别具有基体5d或者9d，所述基体带有两个径向伸出的环岸5a、5b或者9a、9b。此外，两个实施例还具有弹簧体5e或者9e。此外，在这两个例子中，在环岸5a、5b或者9a、9b之间设置相应的钻孔5c或9c作为排油部。如图5b）和图5c）中所示，所述排油部可以构成为分布在刮油环的周面上的钻孔5c1或者也可以构成为纵向伸展的缝隙5c2。

根据图9的同向倒棱螺旋撑簧油环可以例如在几何上通过如下方式来设计，即，环岸5a的环岸高度5d1加上环岸5b的环岸高度5d2小于整个同向倒棱螺旋撑簧油环的环高度5f的20%，其中，各自的环岸高度5d1或者5d2分别仅为环高度5f的10%。如果例如环高度5f等于4毫米，那么由此得出，环岸5a的环岸高度5d1和环岸5b的环岸高度5d2必须分别小于0.4毫米。

根据图10的异向倒棱螺旋撑簧油环可以例如在几何上通过如下方式来设计，即，环岸9a的环岸高度9d1加上环岸9b的环岸高度9d2小于整个异向倒棱螺旋撑簧油环的环高度9f的20%，其中，各自的环岸高度9d1或者9d2分别仅为环高度9f的10%。如果例如环高度9f等于4毫米，那么由此得出，环岸9a的环岸高度9d1和环岸9b的环岸高度9d2必须分别小于0.4毫米。

环岸5a、5b或者9a、9b应该具有如下轴向高度，即各自的环岸高度不大于整个刮油环高度的10%，并且所述环岸高度共计不大于该整个刮油环高度的20%。

连接角可以变化，例如在图9和图10中同样仅是示例性地示出。

在图11和图12中还以剖面形式示出用于刮油环的第三环槽3的其它可能的例子。在所述附图中，例如可以看出，第三环槽3也可以具有至少一个、优选为多个排油部11c或者12c，所述排油部可以穿过活塞裙壁1d（在11c的情况下）或者构成为盲孔（在12c的情况下），并且它们可以与刮油环的排油部5c（图9）或者9c（图10）至少部分地对应。

Claims

1.一种用于往复式活塞压缩机的往复式活塞，所述往复式活塞压缩机用于产生车辆、尤其是载货车所用的压缩空气，其中，所述往复式活塞包括活塞体，所述活塞体具有活塞顶部（1a）、带有活塞裙壁（1d）的活塞裙、并且优选具有用于容纳活塞销的销座（1c），并且所述往复式活塞还包括至少两个能引入所述活塞体的环绕的环槽（1、2、3）中的活塞环、优选是三个活塞环，这些活塞环中，优选至少那个更靠近所述活塞顶部（1a）的活塞环构成为压缩环或者密封环，并且，至少一个活塞环、优选是最靠近所述活塞裙的活塞环构成为刮油环，并且其中，分别在两个环槽（1、2、3）之间、并且在所述活塞顶部（1a）与最靠近所述活塞顶部（1a）布置的第一环槽（1）之间、并且在最靠近活塞裙布置的第三环槽（3）的背向其他一个或多个环槽的一侧上存在有所述活塞体的环岸（3a2、3a3），其特征在于，

所述活塞体的至少一个所述环岸（3a2、3a3）至少在其平行于所述活塞体的轴线所测量的环岸高度的部分区段上，通过至少一个凹进部（3b）相对于所述活塞体的直径而回移。

2.根据权利要求1所述的往复式活塞，其特征在于，在所述活塞顶部（1a）与所述第一环槽（1）之间的第一环岸（3a1）和/或在所述第三环槽（3）与所述活塞裙之间的第四环岸（3a4）也具有凹进部（3b）。

3.根据权利要求1或2所述的往复式活塞，其特征在于，所述活塞体的环岸（3a1、3a2、3a3、3a4）通过凹进部（3b）而构造有不同几何结构和/或通过凹进部（3b）以不同的方式构造。

4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的往复式活塞，其特征在于，至少一个凹进部（3b）是梯级或者具有梯级。

5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的往复式活塞，其特征在于，至少一个凹进部（3b）是环绕所述活塞体的槽或者具有环绕所述活塞体的槽。

6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的往复式活塞，其特征在于，至少一个凹进部（3b）是环绕所述活塞体的倒角或者具有环绕所述活塞体的倒角。

7.根据权利要求6所述的往复式活塞，其特征在于，所述倒角相邻于环槽（1、2、3），和/或面向或者背向所述环槽（1、2、3）。

8.根据前述权利要求中的一个或多个所述的往复式活塞，其特征在于，至少一个凹进部（3b）围绕所述活塞体、关于所述活塞体的轴线非旋转对称地和/或偏心地环绕。

9.根据权利要求8所述的往复式活塞，其特征在于，所述凹进部（3b）的环绕大致遵循卵形或者椭圆形状。

10.根据前述权利要求中的一项或多项所述的往复式活塞，其特征在于，至少一个凹进部（3b）围绕所述活塞体以非恒定的凹进部深度来环绕。

11.根据前述权利要求中的一项或多项所述的往复式活塞，其特征在于，至少一个活塞环构成为密封环，并且为此设置鼻形锥面环。

12.根据前述权利要求中的一项或多项所述的往复式活塞，其特征在于，至少一个活塞环构成为刮油环，并且为此设置螺旋撑簧油环，优选是同向倒棱螺旋撑簧油环或者异向倒棱螺旋撑簧油环。

13.根据权利要求12所述的往复式活塞，其特征在于，所述螺旋撑簧油环具有至少两个向外伸出的环岸（5a、5b；9a、9b）。

14.根据权利要求13所述的往复式活塞，其特征在于，所述螺旋撑簧油环的环岸（5a、5b；9a、9b）具有如下环岸高度（5d1、5d2；9d1、9d2），即，以平行于所述活塞环的轴线的方式测量，所述环岸高度总共不大于所述活塞环高度的20%，并且所述环岸高度单个不大于所述活塞环高度的各自10%。

15.根据权利要求13或14所述的往复式活塞，其特征在于，所述螺旋撑簧油环的环岸（5a、5b；9a、9b）具有如下环岸高度（5d1、5d2；9d1、9d2），即，以平行于所述活塞环的轴线的方式测量，所述环岸高度大小不等。

16.根据权利要求13至15中的一项或多项所述的往复式活塞，其特征在于，所述螺旋撑簧油环的环岸（5a、5b；9a、9b）的连接角（α、β）具有0度至60度之间的角度值。

17.根据权利要求13至16中的一项或多项所述的往复式活塞，其特征在于，所述螺旋撑簧油环的环岸（5a、5b；9a、9b）的连接角（α、β）具有不同的和/或非对称的角度值。

18.根据权利要求12至17中的一项或多项所述的往复式活塞，其特征在于，所述刮油环具有至少一个用于让油在径向上通行的排油部。

19.根据权利要求18所述的往复式活塞，其特征在于，所述排油部实施为钻孔（5c1）或者缝隙（5c2）。

20.根据前述权利要求中的一项或多项所述的往复式活塞，其特征在于，设置用于刮油环的第三环槽（3）具有至少一个排油部。

21.根据权利要求20所述的往复式活塞，其特征在于，所述排油部朝向所述活塞体的中空内部是封闭的，或者通到所述活塞体的中空内部中。

22.根据权利要求19或20所述的往复式活塞，其特征在于，所述排油部在所述第三环槽（3）的环绕方向上具有呈缝隙状的延伸。

23.根据权利要求18至22中的一项或多项所述的往复式活塞，其特征在于，所述刮油环的至少一个排油部与所述第三环槽（3）的至少一个排油部至少部分地对应。