KR20070086475A

KR20070086475A - 피스톤-실린더 유닛

Info

Publication number: KR20070086475A
Application number: KR1020077014010A
Authority: KR
Inventors: 미햐엘 무트; 게오르크 슬롯타
Original assignee: 에어로라스 게엠베하; 베에스하 보쉬 운트 지멘스 하우스게랫테 게엠베하
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-08-27
Also published as: US20080008610A1; WO2006089582A8; JP2008524504A; CN101087949A; WO2006089582A1; EP1831560A1; RU2376496C2; EP1831560B1; DE102004061940A1; CN101087949B; JP4960884B2; US7913613B2; RU2007120602A

Abstract

본 발명은 실린더(2)와, 피스톤(3)과, 유체 지지부를 포함하는 피스톤-실린더 유닛이며, 피스톤은 피스톤(3) 및 실린더(2)에 의해 둘러싸인 실린더 용적(18)이 최대가 되는 제1 피스톤 위치와 상기 실린더 용적이 최소가 되는 제2 피스톤 위치 사이에서 실린더(2)의 축 방향으로 왕복 운동할 수 있으며, 유체 지지부는 실린더(2)에 제공되어 실린더(2) 내에서 피스톤(3)을 축방향으로 움직일 수 있게 지지하고 피스톤(3)의 주연을 적어도 피스톤(2)의 축 방향 경로 중 일부에 걸쳐 둘러싸는 피스톤측 지지면(38)을 결정하며, 유체 지지부는 유체를 위해 실린더(2)의 내측 주연 벽(14)에 제공된 복수의 배출 노즐을 포함하는 피스톤-실린더 유닛에 관한 것이며, 배출 노즐(30', 32')은 피스톤(3)이 제2 피스톤 위치에 존재하는 경우, 제1 배출 노즐(30')이 피스톤의 종방향 경로와 관련하여 피스톤측 지지면(38)의 전방 또는 중간 영역에, 그리고 제2 배출 노즐(32')이 피스톤의 종방향 경로와 관련하여 피스톤측 지지면(38)의 중간 영역에 압력 유체를 제공하도록 배치되는 것을 특징으로 한다.

피스톤, 실린더, 유체 지지부, 배출 노즐, 압력 유체

Description

피스톤-실린더 유닛 {Piston/Cylinder Unit}

본 발명은 특히 압력 유체의 생성을 위한 압축기용 피스톤-실린더 유닛에 관한 것으로서, 피스톤-실린더 유닛은 실린더와, 피스톤과, 피스톤과 실린더 사이에 제공된 유체 지지부를 구비하며, 피스톤은 피스톤 및 실린더에 의해 둘러싸인 실린더 용적이 최대가 되는 제1 피스톤 위치와, 상기 실린더 용적이 최소가 되는 제2 피스톤 위치 사이에서 실린더의 축 방향으로 왕복 운동할 수 있으며, 유체 지지부는 실린더 내에서 피스톤을 축방향으로 움직일 수 있게 지지하고 피스톤의 주연을 적어도 피스톤의 축 방향 경로 중 일부에 걸쳐 둘러싸는 피스톤측 지지면을 결정하며, 유체 지지부는 유체를 위해 실린더의 내측 주연 벽에 제공된 복수의 배출 노즐을 포함한다.

상기 유형의 피스톤-실린더 유닛은 US 5, 525, 845 A호에 공지되어 있다. 이러한 공지된 피스톤-실린더 유닛의 경우, 피스톤을 제1 피스톤 위치에서뿐만 아니라 제2 피스톤 위치에서도 지지하는 배출 노즐이 실린더 벽에 제공된다. 이를 가능하게 하기 위해, 배출 노즐은 실린더 바닥으로부터 비교적 멀리, 즉 실린더 보어의 단부측 내벽으로부터 이격된다. 그 결과, 피스톤이 제2 피스톤 위치, 즉 압축 위치 쪽으로 더 이동할수록, 실린더 내에서 피스톤을 지지하기 위해 피스톤 주 연과 실린더 주연 사이에 형성된 유체의 쿠션 작용이 피스톤 바닥에 인접한 전방 주연 영역에서는 더욱 약화된다. 압축 도중에 실린더 용적 내에 형성되는 고압에 의해 압축된 유체는 실린더 용적으로부터 피스톤 외측 주연과 실린더 내측 주연 사이의 지지 간극 내로 투과되며, 주연을 따라 비대칭 투과되는 경우 피스톤의 측면 편향을 유도함으로써 피스톤의 바람직하지 않은 기울어짐을 유도한다.

JP 2002-349 435 A호에는 선형 모터에 의해 구동되고 피스톤 링이 없는 피스톤에서 기체 쿠션에 대해 자유롭게 안내되는 피스톤-실린더 유닛이 공지되어 있다. 상기 기체 쿠션의 안정화를 위해, 피스톤 주연에는 주연 그루브가 제공된다. 상기 주연 그루브에 의해 실린더 내에서 피스톤이 기울어지는 위험은 감소된다고 한다. 이러한 환형 그루브는 피스톤의 지지를 위해 불리한 횡방향 힘을 약화시킬 뿐만 아니라, 전체적으로 공기 지지도 약화시킴으로써, 환형 그루브의 공기 지지와 관련된 작용은 오히려 불리하다.

따라서, 본 발명의 목적은 피스톤이 압축 위치로 움직이거나 압축 위치에 존재하는 경우, 실린더 내에서 피스톤의 신뢰할 수 있는 충분한 지지를 보장하고 이로써 피스톤의 측면 편향에 대한 안정성을 보장하도록 구성된 피스톤-실린더 유닛을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 특허청구범위 제1항에 기재된 특징을 갖는 피스톤-실린더 유닛에 의해 달성된다.

피스톤이 제2 피스톤 위치에 존재하는 경우, 제1 배출 노즐이 피스톤의 종방향 경로와 관련하여 피스톤측 지지면의 전방 또는 중간 영역에, 그리고 제2 배출 노즐이 피스톤의 종방향 경로와 관련하여 피스톤측 지지면의 중간 영역에 압력 유체를 제공하는 방식의 배출 노즐 장치에 의해, 피스톤이 실린더와 접촉하지 않으면서도 실린더 내에서 피스톤의 신뢰할 수 있는 지지 및 반경 방향 위치 설정이 이루어진다. 중간 영역의 또는 전방 및 중간 영역의 이와 같은 배출 노즐 장치에 의해, 압력이 압축실로부터 피스톤을 둘러싸는 지지 간극 내로 투과되는 경우 지지 중심은 피스톤의 중간 또는 전방 영역에서 그대로 유지되고 기껏해야 약간만 후방 쪽으로 이동되며, 이에 의해 피스톤의 중간 및 전방 영역에서도 지지 유체 상에 피스톤의 신뢰할 수 있는 반경 방향 지지가 보장됨으로써, 지지 간극 내에 존재하는 압력에 대한 압축실 내에서의 압력의 영향은 통상의 방법에 비해 분명하게 감소된다.

실린더가 제1 피스톤 위치에서가 아니라 제2 피스톤 위치에서 대면하는 실린더의 내측 주연 벽 영역에 배출 노즐이 제공되도록 노즐 장치가 배치되는 경우 유리하다. 이로써, 실린더 용적으로부터 압축된 유체의 투과에 의한 제거 없이, 압축 상태에서도 실린더의 내측 주연 벽과 피스톤의 외측 주연 벽 사이에 신뢰할 수 있는 유체 쿠션이 형성된다. 이러한 실시예에서 제2 피스톤 위치, 즉 피스톤의 압축 위치에서 피스톤은 실린더의 내측 주연 벽에 대해 더욱 신뢰할 수 있게 유체 쿠션 상에 지지된다.

바람직한 실시예에서 배출 노즐은, 피스톤이 제2 피스톤 위치에 존재하는 경우, 제1 배출 노즐이 피스톤의 종방향 경로와 관련하여 피스톤측 지지면의 전방 영역에, 그리고 제2 배출 노즐이 피스톤의 종방향 경로와 관련하여 피스톤측 지지면의 중간 또는 후방 영역에 압력 유체를 제공하는 방식으로 배치된다. 배출 노즐이 피스톤측 지지면의 전방 및 후방 영역에 제공되는 경우, 피스톤의 압축 위치에서 피스톤은 피스톤의 종방향 경로에 걸쳐 특히 균일하게 지지된다. 그러나, 제1 배출 노즐이 피스톤측 지지면의 전방 영역에 그리고 제2 배출 노즐이 피스톤측 지지면의 중간 영역에 제공되는 경우도 유리하며, 이로써 지지 중심은 전방 쪽으로, 즉 피스톤 바닥 쪽으로 연장된다. 이로써, 피스톤과 실린더 사이의 환형 간극의 전방 단부 영역에서, 즉 실린더 용적 쪽으로 피스톤과 실린더 사이의 유체 지지부에 고압이 형성되며, 이러한 고압은 실린더 용적 내 압축 압력에 대해 높은 저항을 제공하여, 압축된 압력 유체가 실린더 용적으로부터 지지 간극 내로 투과되는 것을 더욱 양호하게 방지한다.

다른 임의의 실시예에서 배출 노즐은, 피스톤이 제1 피스톤 위치에 존재하는 경우, 제2 배출 노즐이 피스톤의 종방향 경로와 관련하여 피스톤측 지지면의 전방 영역에, 그리고 제3 배출 노즐이 피스톤의 종방향 경로와 관련하여 피스톤측 지지면의 후방 영역에 압력 유체를 제공하는 방식으로 배치된다. 후방 영역에 임의로 제공된 상기 제3 배출 노즐은 피스톤이 복귀된 위치에서 피스톤의 지지를 더욱 개선시킬 수 있다.

유체 지지가 기체 압력 지지부에 의해 형성되는 경우 특히 바람직하며, 이때 배출 노즐은 기체 배출 노즐에 의해 형성되는데, 유리하고 특히 바람직한 실시예는 공기 지지부에 의해 형성되는 것이다.

바람직하게 각각 복수의 배출 노즐은 노즐 장치를 형성한다.

바람직하게 노즐 장치는 피스톤-실린더 유닛의 축방향으로 서로 이격되고 바람직하게는 실린더 축을 중심으로 링 형태로 구성된다. 이에 의해 피스톤과 실린더 사이에 특히 균일한 유체 또는 기체 쿠션이 형성된다.

피스톤과 실린더 사이에 특히 균일한 유체 또는 기체 쿠션을 형성하기 위해서는, 각각의 노즐 링이 주연 방향으로 서로 균일하게 이격된 복수의 배출 노즐을 포함하는 경우 유리하다.

바람직하게 배출 노즐은 충분한 에너지의 방사선에 의해 천공된 마이크로 홀(micro hole)로 형성되고, 더욱 바람직하게는 원추형으로 구성되며, 노즐의 가장 좁은 단면은 실린더측 지지면 내로의 합류부에 위치한다. 이러한 방식으로 생성된 마이크로 홀은 높은 균일도와 높은 지지력의 유체 또는 기체 쿠션을 형성한다.

바람직하게, 상기 마이크로 홀은 레어저 빔에 의해 천공된다.

압력 유체는 배출 노즐에 제공되기 위해 실린더 용적의 압축을 통해 생성된 유체 흐름에 의해 예컨대 배출 채널로부터 유도되어, 피스톤-실린더 유닛의 간단한 구조가 달성될 수 있으며, 동시에 배출 노즐에 제공되기 위한 압력 유체에 대해 추가의 압력 생성이 생략될 수 있으며, 이는 상기 유형의 피스톤-실린더 유닛을 저렴한 비용으로 제조하는데 기여한다.

피스톤이 왕복 운동하는 구동을 위해 선형 구동부의 운동 부분에 의해 작동되는 경우 상기 피스톤-실린더 유닛은 특히 바람직하다.

본 발명에 따른 피스톤-실린더 유닛의 특히 바람직하고 유리한 이용은 압력 유체의 생성을 위한 압축기에서, 바람직하게는 선형 모터에 의해 구동되는 선형 압축기에서 이루어진다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예는 종속항들에 제시된다.

이하, 본 발명은 도면을 참조로 하는 실시예에서 더욱 상세히 설명된다.

도1은 제1 피스톤 위치에 있는 피스톤을 구비한 본 발명에 따른 피스톤-실린더 유닛의 종단면도이다.

도2는 압축 위치에 있는 피스톤을 구비한 동일한 피스톤-실린더 유닛의 종단면도이다.

도1에는 실린더(2) 및 피스톤(3)을 구비한 피스톤-실린더 유닛(1)의 종단면이 도시된다. 실린더(2)에는 실린더 보어(10)가 제공되며, 피스톤(3)은 실린더 보어(10)의 종축(X) 방향으로 왕복 운동하고 자유롭게 안내되도록 실린더 보어 내에 수용된다. 실린더 헤드(23) 상에 구성된 실린더 보어(10)의 헤드측 단부 벽(12)과, 실린더 보어(10)의 내측 주연 벽(14)과, 피스톤 바닥(16)은 실린더 용적(18)을 한정한다.

개략적으로 도시된 밸브(20)를 구비한 유입 채널(22)은 실린더 보어(10)의 헤드측 단부 벽(12) 내로 합류된다. 마찬가지로 헤드측 단부 벽(12)에는 배출 채널(24)이 제공되며, 배출 채널은 상응하는 밸브(26)를 포함한다. 또한, 상기 배출 채널은 실린더 보어(10) 내로 합류된다.

또한, 도1에 도시된 바에 따르면, 실린더측 지지면(15)은, 피스톤(3)이 도2에 개략적으로 도시된 제2 피스톤 위치에 존재하는 경우, 피스톤측 지지면(38)의 피스톤측 전방 한계면(K1)과 일치하는 전방 한계면(Z1)으로부터, 피스톤(3)이 도1에 개략적으로 도시된 제1 피스톤 위치에 존재하는 경우, 피스톤 바닥(16)의 반대쪽으로 피스톤측 지지면(38)의 후방 한계선(K2)과 일치하는 후방 한계면(Z2)까지 연장된다. 실린더측 지지면(15)의 길이(L)는 실린더측 지지면(15)에 대해 수직인 지지면 중간면(E)에 의해, 그 길이가 각각 L/2인 두 개의 절반으로 분할된다.

또한, 도1에 도시된 바에 따르면, 배출 노즐(30', 32')은 단지 임의로 제공된 배출 노즐(34')이 도시된 실린더측 지지면(15)의 후방 영역에서보다 전방 영역에 더 많이 제공된다. 지지면 중간면(E)과 관련하여 이러한 배출 노즐들의 비대칭 배치에 의해, 배출 노즐의 노즐 단면적의 분배는 실린더측 지지면(15)의 길이(L)에 걸쳐 지지면 중간면(E)과 관련하여 비대칭이다. 이러한 유형의 비대칭은 실린더측 지지면(15)의 전방 또는 후방 영역에서 단지 상이한 수의 배출 노즐에 의해 달성될 뿐만 아니라, 예컨대 실린더측 지지면(15)의 전방 영역에서 배출 노즐이 실린더측 지지면(15)의 후방 영역에 위치하는 배출 노즐보다 더 큰 노즐 지름 및 이로써 더 큰 노즐 단면적을 포함함으로써 달성된다.

도2에서 피스톤(3)이 왼쪽으로 움직이는 경우, 유입 채널(22) 및 유입 밸브(20)에 의해 유체는 실린더 용적(18) 내로 흡인되고, 피스(3)톤이 오른쪽으로 움직이는 경우, 상기 유체는 압축된 상태에서 배출 밸브(26) 및 배출 채널(24)에 의해 배출된다. 도시된 피스톤-실린더 유닛(1)은 피스톤 작동기의 일부이며, 피스톤 작동기에서 배출된 유체는 예컨대 압축기의 경우에서와 같이 기체 형태이다. 그러나 본 발명은 기본적으로 예컨대 엔진 또는 펌프에서와 같은 다른 피스톤 작동기에서도 사용될 수 있다.

배출된 기체 형태의 유체 중 일부는 배출 채널(24)로부터, 실린더(2)의 실린더 헤드(23) 내에 그리고 하우징(21) 내에 제공된 연결 채널(28)을 통해 링 채널(30, 32, 34) 내로 유도되며, 링 채널은 마찬가지로 실린더(2)의 하우징(21) 내에 제공되고 실린더 보어(10)를 링 형태로 둘러싼다. 링 채널(30, 32, 34)은 실린더 보어(10)의 종축(X) 방향으로 서로 이격된다. 각각의 링 채널(30, 32, 34)에는 복수의 마이크로 홀(30', 32', 34')이 제공되며, 마이크로 홀은 실린더 보어(10)의 주연에 걸쳐 균일하게 분배되어 링 채널(30, 32, 34)을 실린더 보어(10)의 내부와 연결시키고 실린더의 내벽(14)을 관통한다. 각각의 링 채널(30, 32, 34) 중 하나의 마이크로 홀(30', 32', 34')은 각각 링 형태의 노즐 장치(30", 32", 34")를 형성한다. 연결 채널(28)을 통해 링 채널(30, 32, 34) 내로 유도되는 압력 기체는 마이크로 홀(30', 32', 34')을 통해 배출될 수 있고, 이로써 실린더(2)의 내측 주연 벽(14)에 대한 실린더측 지지면(15)과 피스톤(3)의 외측 주연 벽(36)에 대한 피스톤측 지지면(38) 사이에는 피스톤을 측면에서 지지하는 기체 쿠션이 형성된다.

할당된 마이크로 홀(30')을 갖는 제1 링 채널(30)은, 피스톤이 압축 위치 근처에 존재하는 경우, 즉 도2에 도시된 바와 같이 실린더 용적(18)이 최소가 되는 경우에만, 피스톤이 마이크로 홀(30')을 덮는 영역에 위치한다. 이러한 경우, 피스톤(3)은 전방 영역(3")에서 지지면(38)으로 제1 전방 마이크로 홀을 덮는다.

도1에 도시된, 실린더 용적(18)이 최대가 되는 위치에서, 전방 마이크로 홀(30')은 실린더(2)의 내측 주연 벽(14)과 피스톤의 외측 주연 벽(36) 사이에 기체 쿠션의 형성에 기여하지 않는다. 그러나, 마이크로 홀(30')의 단면은 극히 작기 때문에, 발생되는 압력 손실이 더욱 악화되지는 않는다. 그러나 (도시되지 않은) 밸브 장치가 제공될 수 있는데, 이러한 밸브 장치는, 피스톤(3)이 마이크로 홀(30')을 덮는 경우에만 제1 링 채널(30)을 압력 기체로 작동시킨다.

제2 링 채널(32)은, 이에 할당된 마이크로 홀(32')이 항상 피스톤(3)에 의해 덮여 있어서, 마이크로 홀(32')이 피스톤(3)의 전체적인 축방향 운동 경로에 걸쳐 실린더(2) 내측 주연 벽(14)과 피스톤(3)의 외측 주연 벽(36) 사이에 기체 쿠션을 형성하는데 기여하도록 배치된다.

제3 링 채널(34)은 실린더 보어(10)의 헤드측 단부벽(12)으로부터 가장 멀리 떨어져 위치한다. 따라서, 제3 링 채널(34)에 할당된 마이크로 홀(34')은, 피스톤(3)이 복귀된 위치에 존재하여 실린더 용적(18)이 최대가 되는 경우에만 피스톤(3)에 의해, 구체적으로는 피스톤의 후방 영역(3')에서 지지면(38)에 의해 덮인다. 그에 할당된 마이크로 홀(34')을 구비한 제3 링 채널(34)은 임의로 제공되고 단지 실린더 보어(10) 내에서 피스톤(3)의 운동 특성을 더욱 개선시키는데 사용된다.

피스톤의 후방 영역(3')은 피스톤측 지지면(38)에 대해 수직인 중간면(M)과 관련하여(도2 참조) 피스톤 바닥(16)의 반대쪽 영역으로서 규정된다. 이에 상응하게 전방 피스톤 영역(3")은 중간면(M)과 관련하여 피스톤(3)의 전방 피스톤 바닥측 단부쪽 영역이다. 후방 피스톤 영역(3')과 전방 피스톤 영역(3") 사이에서 중간 피스톤 영역(3''')은 피스톤 중간면(M) 전방 및 후방 영역으로서 규정된다. 피스톤 중간면(M)은 피스톤측 지지면(38)에 수직이고 피스톤측 지지면(38)의 지지면 길이(a)와 관련하여 지지면 길이의 절반(a/2)에서 중간에 위치한다. 중간 피스톤 영역(3''')은 전방 피스톤 영역(3")에 대해, 피스톤 중간면(M)에 평행한 면에서 연장되는 가상의 주연선인 전방 주연선(U1)에 의해 한정된다. 동일한 방식으로 중간 피스톤 영역(3''')은 후방 피스톤 영역(3')에 대해, 피스톤 중간면(M)에 평행한 면에서 연장되는 가상의 주연선인 후방 주연선(U2)에 의해 한정된다. 전방 주연선(U1) 및 후방 주연선(U2)은 각각 피스톤 중간면(M)에 대해 지지면 길이의 20%까지, 바람직하게는 15%까지, 더욱 바람직하게는 10%까지의 축방향 거리를 포함한다. 피스톤 중간면(M)에 대한 주연선(U1, U2)의 대칭 배치가 바람직함에도 불구하고, 피스톤 중간면(M)에 대한 전방 주연선(U1)의 거리는 피스톤 중간면(M)에 대한 후방 주연선(U2)의 거리와 동일할 필요는 없다.

할당된 마이크로 홀(30', 32', 34')을 구비하고 각각 링 형태의 노즐 장치(30", 32", 34")를 형성하는 링 채널(30, 32, 34)들 사이에 동일한 방식으로 구성된 링 형태의 추가의 노즐 장치가 실린더 보어(10)의 내벽(14)에 제공될 수 있다.

실질적인 사용이 입증된 본 발명에 따른 피스톤-실린더 유닛의 바람직한 실시예에서, 제1 배출 노즐(30') 및 제2 배출 노즐(32')은 도2에 도시된 제2 전방 피스톤 위치에서 피스톤-실린더 유닛의 피스톤(3)의 중간 영역(3''')에 압력 유체를 사용하여 영향을 미치는 반면, 이러한 피스톤 위치에서는 후방 피스톤 영역(3')에 영향을 미치는 배출 노즐이 없도록 배치된다. 배출 노즐(30', 32')은 도2에 도시된 바와 같이, 피스톤 중간면(M)과 관련하여 전방 피스톤 영역(3')에 대한 방향으로 약간 옵셋된다.

본 발명은 본 발명의 핵심 사상을 단지 일반적으로 설명하기 위해 사용되는, 상술된 실시예로 제한되지 않는다. 오히려 본 발명에 따른 장치는 그 보호 범위 내에서 상술된 실시예 이외의 장치도 채택될 수 있다. 이러한 장치는 특히 청구항들의 각각의 개별 특징으로부터 조합될 수 있는 특징을 포함할 수 있다.

청구항, 상세한 설명 및 도면에서 도면 부호는 단지 본 발명을 더 잘 이해하는데 사용되며 보호 범위를 한정하는데 사용되지 않아야 한다.

Claims

특히 압력 유체의 생성을 위한 압축기용 피스톤-실린더 유닛(1)이며, 상기 피스톤-실린더 유닛은

실린더(2)와,

피스톤(3) 및 실린더(2)에 의해 둘러싸인 실린더 용적(18)이 최대가 되는 제1 피스톤 위치와, 상기 실린더 용적이 최소가 되는 제2 피스톤 위치 사이에서 실린더(2)의 축 방향으로 왕복 운동할 수 있는 피스톤(3)과,

피스톤(3)과 실린더(2) 사이에 제공되어 실린더(2) 내에서 피스톤(3)을 축방향으로 움직일 수 있게 지지하고 피스톤(3)의 주연을 적어도 피스톤(2)의 축 방향 경로 중 일부에 걸쳐 둘러싸는 피스톤측 지지면(38)을 결정하는 유체 지지부를 구비하며, 상기 유체 지지부는 유체를 위해 실린더(2)의 내측 주연 벽(14)에 제공된 복수의 배출 노즐을 포함하며, 상기 배출 노즐은 피스톤(3)이 제1 피스톤 위치에서가 아니라 제2 피스톤 위치에서 대면하는 실린더의 내측 주연 벽(14) 영역에 제공되는 피스톤-실린더 유닛에 있어서,

배출 노즐(30', 32')은, 피스톤(3)이 제2 피스톤 위치에 존재하는 경우, 제1 배출 노즐(30')이 피스톤의 종방향 경로와 관련하여 피스톤측 지지면(38)의 전방 또는 중간 영역에, 그리고 제2 배출 노즐(32')이 피스톤의 종방향 경로와 관련하여 피스톤측 지지면(38)의 중간 영역에 압력 유체를 제공하여, 지지 중심이 피스톤 바닥(16)을 향한 전방 쪽으로 연장됨으로써, 피스톤(3)과 실린더(2) 사이의 환형 간 극의 전방 단부 영역에서 피스톤(3)과 실린더(3) 사이의 유체 지지부에 고압이 형성되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제1항에 있어서, 중간 피스톤 영역(3''')은 피스톤 중간면(M)의 전방 및 후방 영역으로 규정되며, 상기 피스톤 중간면(M)은 피스톤측 지지면(38)에 수직이고 피스톤측 지지면(38)의 지지면 길이(a)와 관련하여 지지면 길이의 절반(a/2)에서 중간에 위치하는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제2항에 있어서, 중간 피스톤 영역(3''')은 전방 주연선(U1)으로부터 후방 주연선(U2)까지 연장되며, 전방 주연선(U1)은 피스톤 중간면(M) 전방에서 지지면 길이(a)의 20%까지의 거리로 피스톤 바닥(16) 쪽에 위치하며, 후방 주연선(U2)은 피스톤 중간면(M)의 후방에서 지지면 길이(a)의 20%까지의 거리로 피스톤 바닥(16) 반대 쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제2항에 있어서, 중간 피스톤 영역은 전방 주연선(U1)으로부터 후방 주연선(U2)까지 연장되며, 전방 주연선(U1)은 피스톤 중간면(M) 전방에서 지지면 길이(a)의 15%까지의 거리로 피스톤 바닥(16) 쪽에 위치하며, 후방 주연선(U2)은 피스톤 중간면(M)의 후방에서 지지면 길이(a)의 15%까지의 거리로 피스톤 바닥(16) 반대 쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제2항에 있어서, 중간 피스톤 영역은 전방 주연선(U1)으로부터 후방 주연선(U2)까지 연장되며, 전방 주연선(U1)은 피스톤 중간면(M) 전방에서 지지면 길이(a)의 10%까지의 거리로 피스톤 바닥(16) 쪽에 위치하며, 후방 주연선(U2)은 피스톤 중간면(M)의 후방에서 지지면 길이(a)의 10%까지의 거리로 피스톤 바닥(16) 반대 쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤이 제2 피스톤 위치에 존재하는 경우, 배출 노즐 중 어느 것도 피스톤 종방향 경로와 관련하여 피스톤측 지지면(38)의 후방 영역에 압력 유체를 제공하지 않는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 배출 노즐(32', 34')은, 피스톤이 제1 피스톤 위치에 존재하는 경우, 제2 배출 노즐(32')이 피스톤의 종방향 경로와 관련하여 피스톤측 지지면(38)의 전방 영역에, 그리고 제3 배출 노즐(34')이 피스톤의 종방향 경로와 관련하여 피스톤측 지지면(38)의 후방 영역에 압력 유체를 제공하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤(3)이 제1 피스톤 위치에서가 아니라 제2 피스톤 위치에서 대면하는 실린더의 내측 주연 벽(14) 영역에도 배출 노즐(30')이 제공되는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
특히 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 피스톤-실린더 유닛(1)을 사용하여 압력 유체의 생성을 위한, 특히 압축기용 피스톤-실린더 유닛이며, 상기 피스톤-실린더 유닛은

실린더(2)와,

피스톤(3) 및 실린더(2)에 의해 둘러싸인 실린더 용적(18)이 최대가 되는 제1 피스톤 위치와, 상기 실린더 용적이 최소가 되는 제2 피스톤 위치 사이에서 실린더(2)의 축 방향으로 왕복 운동할 수 있는 피스톤(3)과,

피스톤(3)과 실린더(2) 사이에 제공되어 실린더(2) 내에서 피스톤(3)을 축방향으로 움직일 수 있게 지지하고 피스톤(3)의 주연을 적어도 피스톤(2)의 축 방향 경로 중 일부에 걸쳐 둘러싸는 피스톤측 지지면(38)을 결정하는 유체 지지부를 구비하며, 상기 유체 지지부는 유체를 위해 실린더(2)의 내측 주연 벽(14)에 제공된 복수의 배출 노즐을 포함하며, 실린더측 지지면(15)은, 피스톤(3)이 제2 피스톤 위치에 존재하는 경우 피스톤측 지지면(38)의 피스톤 바닥측 전방 한계면(K1)과 일치하는 전방 한계면(Z1)으로부터, 피스톤(3)이 제1 피스톤 위치에 존재하는 경우 피스톤 바닥(16) 반대쪽으로 피스톤측 지지면(38)의 후방 한계선(K2)과 일치하는 후방 한계면(Z2)까지 연장되는 피스톤-실린더 유닛에 있어서,

배출 노즐의 노즐 단면적 분배는 실린더측 지지면(15)의 길이(L)에 걸쳐 지지면의 중간면(E)과 관련하여 비대칭이며, 실린더측 지지면(15)의 전방 영역에서 배출 노즐(30', 32')의 노즐 단면적의 합은 후방 영역에서 배출 노즐(34')의 노즐 단면적의 합보다 큰 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제9항에 있어서, 배출 노즐은 실린더측 지지면(15)의 후방 영역보다 전방 영역에 더 많이 제공되는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제9항 또는 제10항에 있어서, 실린더 지지면(15)의 전방 영역에 제공된 배출 노즐의 적어도 일부는 나머지 배출 노즐에 비해 더 큰 노즐 단면적을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 유체 지지부는 기체 압력 지지부, 바람직하게는 공기 지지부에 의해 형성되며, 배출 노즐은 기체 배출 노즐(30', 32', 34')에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 각각 복수의 배출 노즐(30', 32', 34')은 노즐 장치(30", 32", 34")를 형성하는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제13항에 있어서, 노즐 장치(30", 32", 34")는 피스톤-실린더 유닛(1)의 축방향으로 서로 이격되고 바람직하게는 실린더 축(X)을 중심으로 링 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제13항 또는 제14항에 있어서, 각각의 노즐 장치(30", 32", 34")는 주연 방향으로 서로 균일하게 이격된 복수의 배출 노즐(30', 32', 34')을 포함하는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 배출 노즐(30', 32', 34')은 충분한 에너지의 방사선에 의해 천공된 마이크로 홀로 형성되고 바람직하게는 원추형으로 구성되며, 노즐의 가장 좁은 단면은 실린더측 지지면(15) 내로의 합류부에 위치하는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제16항에 있어서, 마이크로 홀은 레이저 빔에 의해 천공되는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 압력 유체는 배출 노즐(30', 32', 34')에 제공되기 위해 실린더 용적(18)의 압축을 통해 압축된 유체 흐름에 의해 유도되는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 피스톤(3)은 왕복 운동하는 구동을 위해 선형 구동부의 운동 부분에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 피스톤-실린더 유닛.
압력 유체를 생성하기 위해 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 피스톤-실린더 유닛(1)을 사용하는 압축기.