DE3902658C2

DE3902658C2 - Piston compressor

Info

Publication number: DE3902658C2
Application number: DE19893902658
Authority: DE
Inventors: Dieter Ing Grad Spurny; Hans Ing Grad Unger
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 1989-01-30
Filing date: 1989-01-30
Publication date: 1997-08-28
Anticipated expiration: 2009-01-31
Also published as: DE3902658A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenkompressor, insbesondere für Druckluftbremsanlagen von Kraftfahrzeugen, mit einer zusätzlich zum Druckventil und diesem nachgeordneten Druckraum vorgesehenen, wenigstens ein Ventil aufweisenden Einrichtung, welche im Bereich der oberen Totpunktlage des mehrere Kolbenringe aufweisenden Kolbens den Kompressionsraum mit einem Raum niedrigeren Druckes verbindet.The invention relates to a piston compressor, in particular for Air brake systems of motor vehicles, in addition to Pressure valve and this downstream pressure chamber provided, at least one valve having device, which in the region of the upper Dead center position of the piston having several piston rings Compression space connects with a space of lower pressure.

Derartige Kolbenkompressoren sind aus der DE 35 14 119 A1 bekannt. Gemäß dieser Druckschrift soll bei Kompressoren der Liefergrad gesteigert und die Geräuschemission im antreibenden Rädertrieb gemindert werden; die Geräuschemission ist durch eine in Antriebsrichtung wirkende Drehbeschleunigung der Kurbelwelle durch die nach Beendigen des Kompressionshubes und zu Beginn des Saughubes expandierende, komprimierte Restluft im zwischen dem Kolbenboden in dessen oberer Totpunktlage und dem Zylinderkopf befindlichen Schadraum bedingt. Zu diesem Zweck ist nach dieser Druckschrift vorgesehen, daß die nur für mehrzylindrige Kompressoren nutzbare Einrichtung im Zylinderkopf einen die Schadräume zweier Zylinder miteinander verbindenden Luftführungskanal aufweist, dessen Durchgang von Absperrventilen überwacht ist, welche durch eine aufwendige Nockensteuerung von der Kurbelwelle oder von den Kolbenböden der Kolben aus schaltbar sind. Bei Beendigen des Kompressionshubes eines Kolbens, im Bereich der oberen Totpunktlage dieses Kolbens, wird das Absperrventil geöffnet und somit die Restluft aus dem Schadraum in den zumindest nahezu drucklosen Zylinderraum des anderen, sich etwa in unterer Totpunktstellung befindlichen Kolbens entspannt. Der Druck im Schadraum wird somit abgebaut und nachfolgend kann auf den Kolben keine in Antriebsrichtung wirkende Druckbeaufschlagung wirken. Die im anderen Zylinderraum durch den Druckausgleich eintretende Drucksteigerung bewirkt zugleich eine Steigerung des Liefergrades. Piston compressors of this type are known from DE 35 14 119 A1. According to this document, the delivery rate of compressors should be increased and the noise emissions in the driving wheel drive are reduced; the Noise emission is caused by an acting in the drive direction Acceleration of the crankshaft by the after finishing the Compression stroke and expanding at the beginning of the suction stroke, compressed residual air in between the piston crown in the upper Dead center position and the damage chamber located in the cylinder head. To for this purpose it is provided according to this document that the only for Multi-cylinder compressors usable device in the cylinder head a die Air ducts connecting two cylinders with each other has whose passage is monitored by shut-off valves, which by a complex cam control from the crankshaft or from Piston bottoms of the pistons are switchable. When you finish Compression stroke of a piston, in the area of the top dead center position this piston, the shut-off valve is opened and the residual air from the Harmful space in the at least almost unpressurized cylinder space of the other, the piston located in the bottom dead center position relaxes. Of the Pressure in the harmful space is thus reduced and subsequently the Pistons do not have any pressure acting in the drive direction. The in other cylinder space due to pressure equalization causes an increase in the degree of delivery at the same time.

Die DE 31 12 386 A1 offenbart einen ebenfalls nur mehrzylindrigen Kolbenkompressor, bei welchem zum Steigern des Liefergrades in jedem Kolben ein Druckmittelkanal vorgesehen ist, welcher einerseits im Kolbenboden und andererseits unterhalb der Kolbenringe nahe des unteren Endes der Kolbenschürze am Außenumfang endet. Zwischen zwei benachbarten Zylindern ist im Zylindergehäuse ein zusätzlicher Druckmittelkanal angeordnet, welcher bei in unterer Totpunktlage befindlichem Kolben kurz oberhalb diesem in den Kompressionsraum mündet. In oberer Totpunktlage des Kolbens fluchten die untere Mündung des erstgenannten Druckmittelkanals dieses Kolbens und des zweitgenannten, zylindergehäuseseitigen Druckmittelkanal 5 miteinander. Hierdurch wird erreicht, daß bei oberer Totpunktlage eines Kolbens der in dessen Kompressionsraum verbleibende Restdruck sich durch die Druckmittelkanäle in den Kompressionsraum des benachbarten Zylinders abbauen kann, in welchem sich der Kolben in seiner unteren Totpunktlage befindet. Zusätzlich oder statt dessen können die Kompressionsräume beider Zylinder durch einen gehäusefesten Druckmittelkanal miteinander verbunden sein, nahe dessen Mündungen in die Kompressionsräume sich jeweils ein zwangsgesteuertes Absperrventil befindet. Nachteilig bei diesen bekannten Anordnungen ist, daß sie, ebenso wie die zuvor erwähnte Ausbildung nach der DE 35 14 119 A1, nur für mehrzylindrige Kolbenkompressoren verwendbar sind, daß zudem nach der ersten Ausführungsform die kolbenseitigen Druckmittelkanäle eine Verbindung vom Kompressionsraum zum unteren Bereich der Kolbenschürze bilden, welche ständig geöffnet ist und von deren unterem Mündungsbereich entlang dem unteren Schürzenbereich des Kolbens eine ständige Leckage zum Raum unterhalb des Kolbens offen ist, so daß sich ein ständiger Druckmittelverlust ergibt, und daß bei der zweiten Ausführungsform die Steuerung der zwangsgesteuerten Ventile einen hohen Bauaufwand erfordert.DE 31 12 386 A1 discloses a piston compressor, which is also only multi-cylinder, in which a pressure medium channel is provided in each piston to increase the delivery rate, which pressure channel ends on the one hand in the piston crown and on the other hand below the piston rings near the lower end of the piston skirt on the outer circumference. Between two adjacent cylinders, an additional pressure medium channel is arranged in the cylinder housing, which opens into the compression space just above the piston in the bottom dead center position. In the top dead center position of the piston, the lower mouth of the first-mentioned pressure medium channel of this piston and the second-mentioned pressure medium channel 5 on the cylinder housing side are aligned with one another. This ensures that when a piston is at the top dead center, the residual pressure remaining in its compression chamber can be reduced through the pressure medium channels into the compression chamber of the adjacent cylinder, in which the piston is in its bottom dead center position. Additionally or instead, the compression spaces of both cylinders can be connected to each other by a pressure medium channel fixed to the housing, near the mouths of which in the compression spaces there is a positively controlled shut-off valve. A disadvantage of these known arrangements is that, like the aforementioned design according to DE 35 14 119 A1, they can only be used for multi-cylinder piston compressors, and that, according to the first embodiment, the piston-side pressure medium channels form a connection from the compression space to the lower region of the piston skirt , which is constantly open and from its lower mouth area along the lower skirt area of the piston, a constant leak to the space below the piston is open, so that there is a constant loss of pressure medium, and that in the second embodiment, the control of the positive-controlled valves requires a lot of construction .

Die US-PS 2 596 004 zeigt einen insbesondere für die Ölindustrie vorgesehenen, einfach- oder doppeltwirkend ausgebildeten Kolbenkompressor, welcher bei unterschiedlichen Gasvolumen- und/oder - druckangeboten doch immer einen im wesentlichen konstanten Ausgangsdruck liefern soll, wozu bei wechselnden Eingangswerten nur geringe Umbauten am Kompressor erforderlich sein sollen. Hierzu weist der Kolben des Kompressors kompressionsraumseitig einen oder mehrere über den Umfang verteilte Innenkammern - bei doppeltwirkenden Kompressoren beidendig voneinander getrennte, derartige Innenkammern - auf, welche Öffnungen zur jeweiligen Kolbenendseite, d. h. dem Zylinderboden, hin aufweisen, die durch Stopfen verschließbar sind. Die Saug- und Druckventile sind lösbar im Zylinderdeckel montiert, bei entfernten Ventilen sind die Stopfen durch die Ventilöffnungen im Zylinderdeckel montier- und demontierbar, wodurch die Innenkammern auswählbar mit dem Schadraum des Kompressors verbindbar und das Volumen des Schadraumes somit veränderbar ist. Durch Einstellen des Volumens des Schadraumes ist der Kompressor auf die jeweils vorliegenden Eingangsbedingungen einstellbar. - Nach dieser Druckschrift können zusätzlich zu den relativ großquerschnittigen Verbindungsöffnungen der Innenkammern zu den Schadräumen noch Radialbohrungen im Kolben vorgesehen sein, die die Innenkammern mit dem Ringspalt zwischen Kolbenaußenmantel und Zylinderinnenwandung verbinden; da der Ringspalt eng ausgebildet ist, ist der Durchgang durch diese ständig offenen Radialbohrungen gedrosselt und nach der Druckschrift ist eine gasdichte Ausbildung der Innenkammern ohne derartige Radialbohrungen zu bevorzugen.US Pat. No. 2,596,004 shows one especially for the oil industry provided, single- or double-acting trained Piston compressor, which with different gas volume and / or - print offers always a substantially constant Should deliver output pressure, for which purpose only small with changing input values Modifications to the compressor should be necessary. For this purpose the piston points one or more of the compressor on the compression chamber side Circumferentially distributed inner chambers - with double-acting compressors such inner chambers separated at both ends - on which Openings to the respective piston end side, d. H. the cylinder bottom have closable by plugs. The suction and pressure valves are detachably mounted in the cylinder cover, the plugs are when the valves are removed can be assembled and disassembled through the valve openings in the cylinder cover, whereby the inner chambers can be selected with the compressor's clearance connectable and the volume of the malicious space can thus be changed. By Adjusting the volume of the dead space is the compressor on each existing input conditions adjustable. - According to this document can in addition to the relatively large cross-sectional connection openings radial bores in the piston of the inner chambers to the damaged areas be provided between the inner chambers with the annular gap Connect the outer piston skirt and the inner wall of the cylinder; because the ring gap the passage through them is constantly open Radial bores throttled and according to the document is a gas-tight Formation of the inner chambers without such radial bores to prefer.

Aus der US-PS 2 158 351 ist es bekannt, den Zylinderboden des Kolbens eines Kompressors mit mehreren Ansaugbohrungen zu durchbrechen, wobei die Ansaugbohrungen unterschiedliche Querschnitte aufweisen können. Verdichtungsraumseitig sind die Mündungen der Ansaugbohrungen durch geeignet ausgebildete Abschnitte einer am Kolben gehalterten Ventillamelle abgedeckt, derart, daß je nach Bedarf sich eine, mehrere oder alle Ansaugbohrungen mit gegebenenfalls unterschiedlichen Öffnungshüben der Ventillamelle-Abschnitte öffnen können.From US-PS 2 158 351 it is known the cylinder bottom of the piston to break through a compressor with several intake bores, whereby the suction holes can have different cross sections. On the compression chamber side, the mouths of the intake bores are through suitably designed sections of a valve lamella held on the piston covered, in such a way that, depending on requirements, one, several or all Intake bores with different opening strokes if necessary Can open valve lamella sections.

Das DE-Buch: Bouche/Wintterlin, Kolbenverdichter, Springer - Verlag 1960, lehrt auf Seite 129 einen Druckausgleich für Vakuumpumpen zu deren besseren Ausnützung, durch den Druckausgleich soll ein Ansaugen während fast des ganzen Ansaughubes und damit niedrigere, erzielbare Drücke erreicht werden. Bei derartigen Verdichtern mit selbsttätigen Ventilen soll der Druckausgleich dadurch erreicht werden, daß in der Nähe beider Totlagen eine absichtliche Undichtheit des Kolbens herbeigeführt wird, zum Beispiel durch flache Nuten in der Zylinderwand und im Kolben, deren Kanten die steuernden Kanten eines Kolbenschiebers darstellen. Derartige, gesteuerte Kolbenundichtheiten sind jedoch für Druckluftkompressoren, welche relativ hochverdichtete Druckluft liefern, wie sie beispielsweise für Druckluftbremsanlagen von Kraftfahrzeugen benötigt wird, völlig unbrauchbar: Durch die gesteuerten Undichtheiten ergäben sich im Kurbelraum rasch pulsierend hohe Druckluftstöße, welche das Schmieröl zum Aufschäumen brächten und somit zum Ausfall der Schmierung führen würden, und welche zudem durch die entsprechend großquerschnittig zu dimensioniernde Kurbelraumentlüftung abgebaut werden müßten, wobei trotz Filterung die Gefahr bestünde, daß beachtliche Schmierölmengen mitgerissen würden, was zu untragbaren Ölverlusten und ebenso untragbarer Umweltverschmutzung führen würde.The DE book: Bouche / Wintterlin, piston compressor, Springer - Verlag 1960, on page 129 teaches pressure equalization for vacuum pumps better utilization, through the pressure equalization a suction during almost the entire intake stroke and thus lower, achievable pressures achieved will. In such compressors with automatic valves, the Pressure equalization can be achieved in that a near two dead positions intentional leakage of the piston is brought about, for example by flat grooves in the cylinder wall and in the piston, the edges of which control Show edges of a spool. Such, controlled Piston leaks are, however, for air compressors, which are relative Deliver highly compressed compressed air, such as for Air brake systems of motor vehicles are required, completely unusable: The controlled leaks quickly result in the crankcase pulsating high air blows, which cause the lubricating oil to foam would bring and thus lead to the loss of lubrication, and which also due to the large cross-section Crankcase ventilation would have to be removed, although the filtering There is a danger that considerable amounts of lubricating oil would be carried away, which to intolerable oil losses and just as intolerable pollution would lead.

Es ist, wie eingangs zur DE 35 14 119 A1 bereits kurz beschrieben, bekannt, daß Kolbenkompressoren nach Durchlaufen der oberen Kolbentotpunktlage durch den im Kompressionsraum verbleibenden Restdruck ein negatives Antriebsdrehmoment aufweisen, also kurzzeitig als Motor wirken. Hierdurch kann es zu Unruhen im Antrieb des Kolbenkompressors kommen insbesondere bei einem Zahnradantrieb, wie er bei Kolbenkompressoren für Druckluftbremsanlagen von Kraftfahrzeugen häufig vorgesehen ist, kann ein Flankenwechsel der Zahnräder erfolgen, was zu einer unangenehmen Geräuschbildung führt. Auch der durch den Restdruck bedingte Kraftwechsel am Kolben während des Saughubes kann am Kurbelantrieb des Kolbens zu zusätzlicher Geräuschbildung führen.As already described briefly at the beginning of DE 35 14 119 A1, it is known that piston compressors after passing through the upper piston dead center position a negative due to the residual pressure remaining in the compression space Have drive torque, i.e. act briefly as a motor. Hereby there may be unrest in the piston compressor drive especially with a gear drive, as used for piston compressors Air brake systems of motor vehicles is often provided, can Flank changes of the gears are done, resulting in an uncomfortable one Noise leads. Also the change of force caused by the residual pressure on the piston during the suction stroke can on the crank drive of the piston too cause additional noise.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kolbenkompressor der eingangs genannten Art in einfacher und auch für einzylindrige Kolbenkompressoren geeigneter Weise ohne Wirkungsgrad- oder Liefergradverlust derart auszubilden, daß die negativen Drehmoment-Antriebsphasen und damit die durch diese verursachten Geräusche vermieden werden. It is an object of the invention to provide a reciprocating compressor mentioned type in simple and also for single-cylinder piston compressors suitably without loss of efficiency or degree of delivery such train that the negative torque drive phases and thus the caused by these noises.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß im Kolben ein Hohlraum angeordnet ist, welcher über ein in dieser Strömungsrichtung öffnendes Rückschlagventil mit dem Komoressionsraum verbunden ist und von welchem wenigstens ein Druckmittelkanal ausgeht, der in der Seitenwandung des Kolbens in einem zwischen zwei Kolbenringen befindlichen Bereich mündet, und daß die Zylinderwandung wenigstens eine Axialnut aufweist, welche sich vom kompressionsraumseitigen Zylinderende bis in einen bei oberer Totpunktlage des Kolbens sich mit dessen die Mündung des Druckmittelkanals aufweisenden Bereich überdeckenden Bereich erstreckt. Hierdurch wird erreicht, daß bei Erreichen der oberen Totpunktlage des Kolbens sich von dessen Kompressionsraum eine Verbindung zu dem im Kolben angeordneten Hohlraum öffnet und somit ein den Restdruck im Kompressionsraum abbauender Druckausgleich stattfindet. Während des Saughubes vermag sich der relativ niedrige Überdruck aus dem Hohlraum durch das Rückschlagventil in den sich vergrößernden Kompressionsraum abzubauen.This object is achieved according to the invention in that in the piston a cavity is arranged, which over a in this Check valve opening flow direction with the Compression room is connected and of which at least one Pressure medium channel goes out in the side wall of the piston an area between two piston rings opens, and that the cylinder wall has at least one axial groove, which from the compression chamber end of the cylinder to one top dead center of the piston with which the mouth of the Area covering pressure medium channel area extends. This ensures that when the upper Dead center position of the piston itself from its compression space Connection to the cavity arranged in the piston opens and thus a pressure compensation reducing the residual pressure in the compression chamber takes place. During the suction stroke, the relatively low one can Overpressure from the cavity through the check valve in the to reduce the enlarging compression space.

In den Unteransprüchen sind nach der weiteren Erfindung vorteilhafte Ausbildungsmöglichkeiten für einen derartigen Kolbenkompressor aufgezeigt.According to the further invention, the subclaims are advantageous Training opportunities for such a piston compressor shown.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für einen nach der Erfindung ausgebildeten, einzylindrigen Kolbenkompressor im Schnitt dargestellt, und zwar zeigtIn the drawing is an embodiment for a according to the Invention trained, single-cylinder piston compressor in section shown, namely shows

Fig. 1 die obere Totpunktlage und Fig. 1, the top dead center position

Fig. 2 eine Stellung kurz vor Erreichen der unteren Totpunktlage. Fig. 2 shows a position just before reaching bottom dead center.

Der Kolbenkompressor weist ein Gehäuse 1 auf, welches in ein Kurbelraumgehäuse 2 und einen Zylinder 3 untergliederbar ist. An der Zylinderwandung 4 auf der Zylinderinnenseite ist ein Kolben 5 verschieblich geführt, welcher über drei zueinander axial versetzte Kolbenringe 6, 7 und 8 abgedichtet ist. Im Kurbelraumgehäuse 2 befindet sich eine drehbare Kurbelwelle, an deren Kurbelzapfen 9 ein Pleuel 10 angelenkt ist, dessen anderes Ende nahe des unteren Endes des Kolbens 5, etwa im Bereich von dessen Kolbenschürze 11, mittels eines Kolbenbolzens 12 am Kolben 5 angelenkt ist. Die Kurbelwelle ist durch einen nicht dargestellten, üblichen Antrieb, welcher Zahnräder enthalten kann, antreibbar. Der Zylinder 3 ist von einer Wandung 13 eines Zylinderkopfes 14 verschlossen, der einen Saugraum 15 und einen Druckraum 16 beinhaltet, welche beide mit Leitungsanschlüssen versehen sind. Vom Saugraum 15 führt eine Durchbrechung 17 in einen zwischen der Wandung 13 und dem Kolbenboden 18 des Kolbens 5 befindlichen Kompresisonsraum 19. Die kolbenseitige Mündung der Durchbrechung 17 ist von einer Ventillamelle 20 abdeckbar, welche an der Wandung 13 gehaltert ist. Eine weitere Durchbrechung 21 der Wandung 13 führt vom Kompressionsraum 19 in den Druckraum 16, ihre druckraumseitige Mündung ist von einer Ventillamelle 22 abdeckbar, welche ebenfalls an der Wandung 13 gehaltert ist. Insoweit entspricht der Kolbenkompressor dem üblichen Kompressorenaufbau.The piston compressor has a housing 1 , which can be subdivided into a crankcase housing 2 and a cylinder 3 . A piston 5 is slidably guided on the cylinder wall 4 on the inside of the cylinder and is sealed by means of three piston rings 6 , 7 and 8 which are axially offset from one another. In the crankcase housing 2 there is a rotatable crankshaft, to the crank pin 9 of which a connecting rod 10 is articulated, the other end of which is articulated on the piston 5 by means of a piston pin 12 near the lower end of the piston 5 , for example in the region of its piston skirt 11 . The crankshaft can be driven by a conventional drive, which is not shown and which can contain gearwheels. The cylinder 3 is closed by a wall 13 of a cylinder head 14 , which contains a suction chamber 15 and a pressure chamber 16 , both of which are provided with line connections. An opening 17 leads from the suction chamber 15 into a compression chamber 19 located between the wall 13 and the piston crown 18 of the piston 5 . The mouth of the opening 17 on the piston side can be covered by a valve lamella 20 which is held on the wall 13 . Another opening 21 of the wall 13 leads from the compression space 19 into the pressure space 16 , its mouth on the pressure space side can be covered by a valve lamella 22 , which is also held on the wall 13 . In this respect, the piston compressor corresponds to the usual compressor design.

Im Kolben 5 befindet sich ein Hohlraum 23, welcher einerseits vom Kolbenboden, andererseits von einer Querwandung 24 im Kolben 5 und dazwischen, seitlich, von der Kolbenaußenwand begrenzt ist. Der Kolbenbolzen 12 befindet sich unterhalb der Querwandung 24 im Kolben 5. Der Kolbenboden 18 weist eine Durchbrechung 25 auf, welche vom Hohlraum 23 zum Kompressionsraum 19 führt und deren kompressionsraumseitige Mündung durch eine Ventillamelle 26 eines Lamellenventiles 27 abdeckbar ist; die Ventillamelle 26 ist am Kolbenboden 18 gehaltert. Vom Hohlraum 23 führen als Bohrungen ausgebildete Druckmittelkanäle 28 durch die Außenwandung des Kolbens 5 und münden außenseitig in einem Bereich 29, welcher sich zwischen dem ersten, kompressionsseitigen Kolbenring 6 und dem nächstfolgenden, zweiten Kolbenring 7 befindet; in diesem Bereich 29 kann der Kolben 5 an seinem Außenumfang eine flache Ringnut 30 aufweisen. Der Zylinder 3 ist an seiner inneren Zylinderwandung 4 mit Axialnuten 31 versehen, welche sich vom zylinderkopfseitigen Ende des Zylinders 3 bis in einen Bereich erstrecken, welcher bei oberer Totpunktlage des Kolbens 5 im Bereich der radial äußeren Mündungen der Druckmittelkanäle 28 und damit im Bereich der Ringnut 30 liegt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.In the piston 5 there is a cavity 23 which is delimited on the one hand by the piston crown, on the other hand by a transverse wall 24 in the piston 5 and in between, laterally, by the piston outer wall. The piston pin 12 is located below the transverse wall 24 in the piston 5 . The piston crown 18 has an opening 25 which leads from the cavity 23 to the compression space 19 and whose mouth on the compression space side can be covered by a valve lamella 26 of a lamella valve 27 ; the valve lamella 26 is held on the piston crown 18 . Pressure medium channels 28 designed as bores lead from the cavity 23 through the outer wall of the piston 5 and open on the outside in a region 29 which is located between the first, compression-side piston ring 6 and the next, second piston ring 7 ; in this area 29 the piston 5 can have a flat annular groove 30 on its outer circumference. The cylinder 3 is provided on its inner cylinder wall 4 with axial grooves 31 which extend from the end of the cylinder 3 on the cylinder head side to an area which, when the piston 5 is at the top dead center, in the area of the radially outer orifices of the pressure medium channels 28 and thus in the area of the annular groove 30 lies, as shown in Fig. 1.

Zum Erläutern der Funktionsweise des Kolbenkompressors sei angenommen, daß sich dieser in seinem Kompressionshub befinde, während welchem sich der Kolben 5 von seiner unteren in Richtung zu seiner oberen Totpunktlage bewegt. Im Hohlraum 23 herrscht dabei annährend Atmosphärendruck, das Lamellenventil 27 ist durch Auflage der Ventillamelle 26 auf dem Kolbenboden 18 verschlossen, auch das aus der Durchbrechung 17 und der Ventillamelle 20 gebildete Saugventil 17, 20 ist geschlossen, und das aus der Durchbrechung 21 und der Ventillamelle 22 gebildete Druckventil 21,22 ist anfänglich ebenfalls geschlossen. Durch die Hubbewegung des Kolbens 5 wird die im Kompressionsraum 19 befindliche Luft komprimiert, sobald sie einen den im Druckraum 16 herrschenden Druck übersteigenden Druck erreicht, öffnet sich das Druckventil 21, 22 und die komprimierte Luft wird aus dem Kompressionsraum 19 in den Druckraum 16 ausgeschoben. Während dieser Hubbewegung des Kolbens 5 ist die Ringnut 30 beidseitig von den Kolbenringen 6 und 7 abgedichtet, sie steht in keiner Verbindung zu den Axialnuten 31, der Hohlraum 23 ist somit abgeschlossen und behält seinen annähernden Atmosphärendruck bei. Erst bei Erreichen der oberen Totpunktlage des Kolbens 5 überschleift der erste Kolbenring 6 die untere Begrenzung der Axialnuten 31, wodurch die Axialnuten 31 in Druckmittelverbindung zur Ringnut 30 und damit den Druckmittelkanälen 28 gelangen. Das Druckventil 21, 22 schließt sich bei Erreichen der oberen Totpunktlage des Kolbens 5, da keine Druckluft mehr aus dem Kompressionsraum 19 zum Druckraum 16 hin ausgeschoben wird. Der bei dieser Hubstellung des Kolbens 5 noch anstehende Restdruck im Kompressionsraum 19 gelangt nun durch die Axialnuten 31 am ersten Kolbenring 6 vorbei zur Ringnut 30 und durch die Druckmittelkanäle 28 in den Hohlraum 23, welcher ein wesentlich größeres Volumen als der Kompressionsraum 19 bei dieser oberen Totpunktlage des Kolbens 5 aufweist. Durch Druckausgleich zwischen dem Kompressionsraum 19 und dem Hohlraum 23 ergibt sich ein relativ niedriger Druck in beiden Räumen, wesentlich ist, daß bei diesem Vorgang der relativ hohe Restdruck des Kompressionsraumes 19 weit bis auf ein relativ niedriges Druckniveau abgesenkt wird. Beim nach Durchlaufen der oberen Totpunktlage einsetzenden Saughub mit Abwärtsbewegung des Kolbens 5 vermag die nunmehr nur noch niedrige Druckbeaufschlagung des Kompressionsraumes 19 in Verbindung mit dessen Volumenvergrößerung und damit weiterer Druckminderung keine nennenswerte, abwärts gerichtete Beaufschlagungskraft auf den Kolben 5 auszuüben, so daß dieser über das Pleuel 10 keine Antriebskraft auf den Kurbelzapfen 9 und die mit diesem verbundene Kurbelwelle ausüben kann. Der Kolbenkompressor entwickelt also während dieser Funktionsphase kein negatives Antriebsmoment und im Antrieb des Kolbenkompressors tritt somit kein Richtungswechsel des zu Übertragenden Drehmomentes auf, so daß auch entsprechende Geräuschentwicklungen unterbleiben.To explain the operation of the piston compressor, it is assumed that it is in its compression stroke during which the piston 5 moves from its lower towards its top dead center position. In the cavity 23 there exists nearly atmospheric pressure, the reed valve 27 is closed by supporting the valve plate 26 on the piston head 18, and the suction valve from the opening 17 and the valve sheet 20 formed 17, 20 is closed, and from the opening 21 and the valve blade 22 formed pressure valve 21,22 is also initially closed. The stroke of the piston 5 compresses the air in the compression space 19 , as soon as it reaches a pressure exceeding the pressure prevailing in the pressure space 16 , the pressure valve 21 , 22 opens and the compressed air is pushed out of the compression space 19 into the pressure space 16 . During this stroke movement of the piston 5 , the annular groove 30 is sealed on both sides by the piston rings 6 and 7 , it is not connected to the axial grooves 31 , the cavity 23 is thus closed and maintains its approximate atmospheric pressure. Only when the top dead center position of the piston 5 has been reached does the first piston ring 6 overlap the lower limit of the axial grooves 31 , as a result of which the axial grooves 31 come in pressure medium connection to the annular groove 30 and thus the pressure medium channels 28 . The pressure valve 21, 22 closes when the top dead center position of the piston 5 is reached , since compressed air is no longer pushed out of the compression space 19 toward the pressure space 16 . The residual pressure still present in the compression chamber 19 at this stroke position of the piston 5 now passes through the axial grooves 31 past the first piston ring 6 to the annular groove 30 and through the pressure medium channels 28 into the cavity 23 , which has a much larger volume than the compression chamber 19 at this top dead center position of the piston 5 . By pressure equalization between the compression space 19 and the cavity 23 results in a relatively low pressure in both spaces, it is essential that the relatively high residual pressure of the compression space 19 is lowered far to a relatively low pressure level in this process. When, after passing through the top dead center position, the suction stroke with downward movement of the piston 5, the now only low pressurization of the compression space 19 in connection with its increase in volume and thus further pressure reduction cannot exert any appreciable, downward acting force on the piston 5 , so that it acts on the connecting rod 10 can exert no driving force on the crank pin 9 and the crankshaft connected to it. The piston compressor therefore does not develop a negative drive torque during this functional phase and there is therefore no change in direction of the torque to be transmitted in the drive of the piston compressor, so that corresponding noise developments are also avoided.

Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens überschleift der erste Kolbenring 6 alsbald die untere Begrenzung der Axialnuten 31, wodurch der Hohlraum 23 wieder vom Kompressionsraum 19 abgetrennt wird. Während der Abwärtsbewegung des Kolbens 5 verringert sich durch Volumenvergrößerung der im Kompressionsraum 19 herrschende Druck, so daß der relative Überdruck im Hohlraum 23 das Lamellenventil 27 öffnet und Luft aus dem Hohlraum 23 in den Kompressionsraum 19 überströmt; hierdurch wird der im Hohlraum 23 anstehende Druck bis auf annähernd Atmosphärendruck abgesenkt. Parallel hierzu und auch während des weiteren Saughubes wird in üblicher Weise durch Öffnen des Saugventils 17, 20 Atmosphärenluft aus dem Saugraum 15 in den Kompressionsraum 19 eingesaugt. In Fig. 2 ist diese Funktionsphase des Kolbenkompressors kurz vor Erreichen der unteren Totpunktlage mit geöffnetem Lamellenventil 27 und geöffnetem Saugventil 17,20 dargestellt. Mach entsprechendem Druckabbau im Hohlraum 23 auf annährend Atmosphärendruck schließt sich das Lamellenventil 27 wieder, bei Durchlaufen der unteren Totpunktlage schließt sich das Saugventil 17, 20 und es beginnt ein erneuter Kompressionshub.During the downward movement of the piston, the first piston ring 6 soon grinds over the lower limit of the axial grooves 31 , as a result of which the cavity 23 is separated again from the compression space 19 . During the downward movement of the piston 5 , the pressure prevailing in the compression space 19 decreases due to the increase in volume, so that the relative excess pressure in the cavity 23 opens the lamella valve 27 and air flows from the cavity 23 into the compression space 19 ; as a result, the pressure prevailing in the cavity 23 is reduced to approximately atmospheric pressure. Parallel to this, and also during the further suction stroke by opening the suction valve 17, 20, atmospheric air from the suction chamber 15 is sucked into the compression chamber 19 in the usual manner. In FIG. 2, this function phase of the reciprocating compressor shown shortly before reaching the bottom dead center position with open reed valve 27 and open the suction valve 17,20. After appropriate pressure reduction in the cavity 23 to approximately atmospheric pressure, the lamella valve 27 closes again, when passing through the bottom dead center position, the suction valve 17 , 20 closes and a new compression stroke begins.

BezugszeichenlisteReference list

1 Gehäuse
2 Kurbelraumgehäuse
3 Zylinder
4 Zylinderwandung
5 Kolben
6 Kolbenring
7 Kolbenring
8 Kolbenring
9 Kurbelzapfen
10 Pleuel
11 Kolbenschürze
12 Kolbenbolzen
13 Wandung
14 Zylinderkopf
15 Saugraum
16 Druckraum
17 Durchbrechung
18 Kolbenboden
19 Kompressionsraum
20 Ventillamelle
17, 20 Druckventil
21 Durchbrechung
22 Ventillamelle
21, 22 Druckventil
23 Hohlraum
24 Querwandung
25 Durchbrechung
26 Ventillamelle
27 Lamellenventil
28 Druckmittelkanal
29 Bereich
30 Ringnut
31 Axialnut 1 housing
2 crankcase
3 cylinders
4 cylinder wall
5 pistons
6 piston ring
7 piston ring
8 piston ring
9 crank pins
10 connecting rods
11 piston skirt
12 piston pins
13 wall
14 cylinder head
15 suction chamber
16 pressure chamber
17 breakthrough
18 piston crown
19 compression space
20 valve lamella
17 , 20 pressure valve
21 breakthrough
22 valve lamella
21 , 22 pressure valve
23 cavity
24 transverse wall
25 breakthrough
26 valve lamella
27 lamella valve
28 pressure medium channel
29 area
30 ring groove
31 axial groove

Claims

1. Piston compressor, in particular for compressed air brake systems of motor vehicles, with an additional device, which is provided for the pressure valve ( 21 , 22 ) and this pressure chamber ( 16 ) and has at least one valve, in the area of the top dead center position of the several piston rings ( 6 , 7 , 8 ) having the piston (5) connects the compression chamber (19) with a lower-pressure space, characterized in that a cavity (23) is arranged in the piston (5) which via an opening in this flow direction the check valve (27) to the compression chamber ( 19 ) and from which at least one pressure medium channel ( 28 ) extends, which opens into the side wall of the piston ( 5 ) in an area ( 29 ) located between two piston rings ( 6 , 7 , 8 ), and that the cylinder wall ( 4 ) has at least one axial groove ( 31 ), which extends from the compression chamber end of the cylinder to one with the piston at the top dead center ens ( 5 ) extends with its area ( 29 ) covering the mouth of the pressure medium channel ( 28 ).

2. Piston compressor according to claim 1, characterized in that the mouth of the pressure medium channel ( 28 ) between the first, the compression space ( 19 ) closest piston ring ( 6 ) and the following, second piston ring ( 7 ).

3. Piston compressor according to claim 1 or 2, characterized in that the piston ( 5 ) in the region of the mouth of the pressure medium channel ( 28 ) has an annular groove ( 30 ) on its outer circumference.

4. Piston compressor according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the cavity ( 23 ) is located immediately below the piston crown ( 18 ), on the other hand by an additional transverse wall ( 24 ) limited in the piston ( 5 ), the piston pin ( 12 ) is arranged below the transverse wall ( 24 ).

5. Piston compressor according to claim 4, characterized in that the transverse wall ( 24 ) is substantially in a between the second and a third piston ring ( 7 , 8 ) extending transverse plane through the piston ( 5 ).

6. Piston compressor according to one or more of the preceding claims, characterized in that the check valve is designed as a lamellar valve ( 27 ) with a valve lamella ( 26 ) held on the piston head ( 18 ) and an opening ( 25 ) of the piston head ( 18 ) which can be covered by this is.