DE102006005002A1

DE102006005002A1 - Piston drive for compressor of e.g. internal combustion engine, has pistons supported in piston cylinder and connected with rotatable drive or output, where sliders are connected with pistons and lie flatly with cam tracks

Info

Publication number: DE102006005002A1
Application number: DE200610005002
Authority: DE
Inventors: Günter Thanscheidt
Original assignee: THANSCHEIDT UTE
Current assignee: THANSCHEIDT UTE
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2026-02-02
Also published as: DE102006005002B4

Abstract

The drive has pistons (10, 11) supported in a piston cylinder and connected with a rotatable drive or output. Sliders (15, 16) are connected with the pistons and lie flatly with cam tracks (13, 14). Two sliding guides are arranged diametrically opposite to one another, where the sliding guides are attached to the pistons. The sliders are movably guided in a circular path and are provided with corresponding openings, so that the sliders partially slide one over the other.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kolbenantrieb, insbesondere für eine Pumpenanordnung oder einen Verbrennungsmotor, mit zumindest einem in einem Kolbenzylinder gelagerten Kolben, welcher mit einem drehenden An- oder Abtrieb verbunden ist.The The invention relates to a piston drive, in particular for a pump arrangement or an internal combustion engine having at least one in a piston cylinder stored piston, which with a rotating input or output connected is.

Gattungsgemäße Kolbenantriebe sind in vielfältiger Form bekannt. Beispielsweise ist jeder Verbrennungsmotor mit zumindest einem, in der Regel mehreren, Kolben ausgestattet, die über ein Pleuel mit einer Kurbelwelle verbunden sind und somit die durch Verbrennungsgase erzeugte Hubbewegung in eine Drehbewegung umsetzen. Des Weiteren existieren Kolbenantriebe, um beispielsweise in einem Kompressor ein Medium, vorzugsweise Luft, zu komprimieren. Bei dieser Lösung erfolgt der Antrieb in der Regel über einen Elektromotor und erzeugt die Kolbenbewegung, sodass die Druckräume zur Komprimierung des Mediums herangezogen werden können.Generic piston actuators are in more diverse Form known. For example, each internal combustion engine with at least one, usually several, equipped with pistons over one Connecting rods are connected to a crankshaft and thus the through Convert combustion gases generated stroke movement in a rotary motion. Furthermore, there are piston actuators, for example, in a compressor to compress a medium, preferably air. In this solution takes place the drive usually over an electric motor and generates the piston movement, so that the pressure chambers to Compression of the medium can be used.

Für die Komprimierung des Mediums und der Kolbenführung sind verschiedene Lösungen bekannt, beispielsweise können die Kolben an einer Kurvenscheibe anliegen, welche von einem Elektromotor angetrieben wird, wobei die Kurvenscheibe eine asymmetrische Form aufweist, sodass die Kolben in eine Hubbewegung versetzt werden. In weiterer Ausgestaltung können die Kolben mittels Schlitzführung und einer Kurvenscheibe in beiden Richtungen zwangsgeführt werden, sodass in jedem Fall sicher gestellt ist, dass die Kolben eine Auf- und Abwärtsbewegung ausführen. Bei diesen Lösungen wird vorzugsweise darauf geachtet, dass eine gerade Anzahl von Kolben vorhanden ist, die synchron arbeiten, sodass sich die auftretenden Massenkräfte gegenseitig kompensieren. Soweit die Kolben über Excenter oder Kurvenscheiben angetrieben werden, erfolgt ausschließlich eine linienförmige Pressung, wodurch ein nicht unerheblicher Verschleiß sowohl an der Führung als auch an den Kolben entstehen kann.For compression the medium and the piston guide are different solutions known, for example, can the pistons abut against a cam, which by an electric motor is driven, wherein the cam is an asymmetrical shape has, so that the pistons are placed in a lifting movement. In a further embodiment can the pistons by means of slot guide and a cam are forced in both directions, so that in any case it is ensured that the pistons and downward movement To run. With these solutions will be preferably made sure that an even number of pistons is present, working in sync, so that the occurring ground forces compensate each other. As far as the pistons over eccentric or cams are driven, there is only a line-shaped pressure, causing a significant amount of wear both on the leadership and can also occur on the piston.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen neuartigen Kolbenantrieb aufzuzeigen, welcher in der Lage ist, höhere Kräfte zu übertragen und zusätzlich eine erhebliche Verschleißreduzierung gewährleistet.task It is the object of the present invention to provide a novel piston drive show who is able to transmit higher forces and additionally one considerable wear reduction guaranteed.

Erfindungsgemäß ist zur Lösung der Aufgabe vorgesehen, dass die Umsetzung der Drehbewegung in eine Hubbewegung bzw. umgekehrt durch eine Gleitführung mindestens eines Gleitelements in einer Gleitbahn erfolgt, wobei das Gleitelement mit dem Kolben verbunden ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention is for solution the task provided that the implementation of the rotational movement in one Lifting movement or vice versa by a sliding guide at least one sliding element takes place in a sliding track, wherein the sliding element with the piston connected is. Further advantageous embodiment of the invention emerge from the dependent claims.

Gegenüber dem bekannten Stand der Technik wird bei der vorliegenden Erfindung eine Gleitführung eingesetzt, bei der mindestens ein Gleitelement in einer Kurvenbahn geführt wird und das Gleitelement mit dem Kolben verbunden ist. Die Festlegung eines An- oder Abtriebs kann hierbei wahlweise erfolgen, sodass beispielsweise der Kolbenantrieb als Verbrennungsmotor eine Beaufschlagung der Kolben erfährt und diese Hubbewegung in eine Drehbewegung über die Gleitführung umgesetzt wird. Alternativ kann die Gleitführung durch einen Antriebsmotor, beispielsweise Elektromotor, in Rotation versetzt werden, sodass die Kolben eine Hubbewegung ausführen und zur Komprimierung eines Mediums eingesetzt werden können. Der besondere Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass für die Gleitelemente innerhalb der Gleitbahn keine Linienpressung, sondern eine Flächenpressung besteht und somit eine erhebliche Verschleißreduzierung gewährleistet ist.Compared to the known prior art is in the present invention a sliding guide used, in which at least one sliding element in a curved path guided is and the slider is connected to the piston. The determination of a Drive or driven here can be done optionally, so for example the piston drive as an internal combustion engine an admission of Piston experiences and implemented this lifting movement in a rotational movement over the slide becomes. Alternatively, the sliding guide by a drive motor, such as electric motor, in rotation be offset so that the pistons perform a lifting movement and can be used to compress a medium. Of the special advantage of this solution is that for the sliding elements within the slideway no line pressure, but a surface pressure exists and thus ensures a significant reduction in wear is.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jedem Kolben mindestens zwei diametral gegenüber liegend angeordnete Gleitführungen zugeordnet sind, damit der Kolben symmetrisch abgestützt innerhalb des Zylinders bewegt werden kann und zudem die Kraftübertragung erhöht wird. Ferner ist es möglich, dass die angetriebenen Kolben synchron oder asynchron arbeiten, hier kommt es auf den vorgesehenen Einsatzzweck des Kolbenantriebs an. Ebenso ist es denkbar, dass mehrere synchron oder asynchron arbeitende Kolben in mehren übereinander angeordneten Ebenen durch eine gemeinsame Gleitführung gekoppelt sind und somit ein äußerst kompakter Kolbenantrieb entsteht, der im Fall eines Kompressors zu einer erheblich gesteigerten Pumpleistung führt.In Another embodiment of the invention is provided that each Piston at least two diametrically opposed sliding guides are assigned, so that the piston is symmetrically supported inside the cylinder can be moved and also the power transmission elevated becomes. It is also possible that the driven pistons work synchronously or asynchronously, here it depends on the intended use of the piston drive. It is also conceivable that several synchronously or asynchronously working Pistons in several layers arranged levels are coupled by a common slide and thus an extremely compact Piston drive is created, which in the case of a compressor to a considerable Increased pump power leads.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Gleitbahn aus mindestens zwei sich schneidenden Kreisbahnen besteht, wobei die Mittelpunkte der Kreisbahnen bis zu 40 % des jeweiligen Durchmessers gegeneinander verschoben angeordnet sind. Somit können mehrere Gleitelemente innerhalb zum Teil gemeinsamer Gleitbahnen geführt werden, wodurch weiterhin eine kompakte Anordnung der erforderlichen Kolbenzahl gewährleistet ist. Die Mittelpunkte der beiden Kreisbahnen können hierbei bis zu 40 % des Durchmessers gegeneinander verschoben sein, sodass entsprechend groß gewählte Gleitelemente zum Einsatz kommen.In Further embodiment of the invention, it is provided that the slideway consists of at least two intersecting circular paths, wherein the centers of the circular paths up to 40% of the respective diameter arranged offset from one another. Thus, several can Sliding elements are guided within partially shared slideways, which further provides a compact arrangement of the required number of pistons guaranteed is. The centers of the two circular paths can be up to 40% of the Diameter be shifted against each other, so accordingly large selected sliding elements be used.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in den Kurvenbahnen Gleitelemente in Form von Gleitkufen und Gleitsteinen beweglich geführt sind, welche jeweils über ein Zapfengelenk mit den Kolben direkt verbunden sind. Die Gleitkufen bzw. Gleitsteine bestehen hierbei aus Gleitsteinen, die um die Zapfenaufnahme des Kolbens verschwenkbar gelagert sind und innerhalb der Gleitbahn infolge der Rotation des die Gleitbahnen aufnehmenden Gehäuseteils zu einer Hubbewegung der Kolben im Falle eines Antriebs führen.In a further embodiment of the invention it is provided that in the curved paths sliding elements in the form of skids and sliding blocks are movably guided, which are each directly connected via a pivot joint with the piston. The skids or sliding blocks in this case consist of sliding blocks, which are mounted pivotably about the pin receiving the piston and within the slideway due to the rotation of the slide tracks receiving housing part to a lifting movement the piston in case of a drive lead.

Um die Kompaktheit des Kolbenantriebs zu gewährleisten, ist in weiterer Ausgestaltung vorgesehen, dass die Gleitelemente endseitig mit einseitig korrespondieren Ausnehmungen versehen sind, sodass die Gleitelemente bei der Rotationsbewegung sich zumindest teilweise überlappen können. Hierdurch können längere Gleitsteine verwendet werden, wodurch die Anlagefläche vergrößert und damit der Verschleiß verringert wird. Des Weiteren ist es möglich, dass für Mehrfachanordnungen der Kolben die Gleitführungen radial und/oder höhenversetzt angeordnete Gleitbahnen und Gleitkufen aufweisen, die jeweils unabhängig voneinander einen Kolben antreiben: Zum Antrieb des Gehäuseteils verfügt der Kolbenantrieb über einen Elektromotor und die Kolben dienen hierbei zur Komprimierung eines Mediums, vorzugsweise Luft, welche über eine Einlassöffnung in den Kolbenraum einströmt und über eine Auslassöffnung in komprimierter Form ausströmen kann.Around To ensure the compactness of the piston drive is in further Design provided that the sliding elements correspond end side with one side Recesses are provided so that the sliding elements in the rotational movement itself at least partially overlap can. This allows longer Sliding blocks are used, which increases the contact surface and so that the wear is reduced becomes. Furthermore, it is possible that for Multiple arrangements of the piston, the sliding guides radially and / or offset in height arranged slideways and skids, each independently driving a piston: To drive the housing part of the piston drive has a Electric motor and the pistons serve to compress a Medium, preferably air, which via an inlet opening in flows in the piston chamber and over an outlet opening in compressed form can.

Vorzugsweise kann zwischen Elektromotor und Gleitführung ein Getriebe angeordnet sein, welches die hohe Drehzahl des Elektromotor in eine für die vorgesehene Hubbewegung der Kolben reduzierte Drehzahl herabsetzt. Vorzugsweise sind die Gleitführungen, bestehend aus Gleitbahn und Gleitsteinen, in einem Gehäuseteil aufgenommen, welches durch den Antrieb des Elektromotor in Drehbewegung versetzt wird. Die Kolben selbst sind diametral gegenüber liegend zu einer Symmetrieachse angeordnet, welche durch die Längsachse des Elektromotors vorgegeben ist.Preferably can be arranged between the electric motor and sliding a gearbox be, which is the high speed of the electric motor in one for the intended Stroke movement of the piston reduced speed reduced. Preferably are the sliding guides, consisting of slide and sliding blocks, in a housing part received, which by the drive of the electric motor in rotary motion is offset. The pistons themselves are diametrically opposed arranged to an axis of symmetry, which through the longitudinal axis the electric motor is predetermined.

Die Kolben werden hierbei in einer Zylinderbuchse geführt, die gleichzeitig die äußere Begrenzung der Druckräume darstellt. In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zu beiden Seiten der Kolben ein Druckraum ausgebildet ist und über ein Ventil innerhalb des Kolbens beide Druckräume miteinander in Wirkverbindung stehen, sodass in einem ersten Druckraum bei einer Kolbenbewegung eine Vorkomprimierung stattfindet und das Medium in den zweiten Druckraum einströmt und bei der umgekehrten Kolbenbewegung das vorkomprimierte Medium im zweiten Druckraum nachkomprimiert wird und über ein Ausgangsventil austreten kann, während gleichzeitig das Medium in den ersten Druckraum einströmen kann. Hierbei ist vorgesehen, dass der erste Druckraum jeweils koaxial außen liegend zur Symmetrieachse angeordnet ist, während der zweite Druckraum koaxial innen liegt. Die Anordnung der Kolbenräume zueinander, insbesondere, welcher der Druckräume zur Vorkomprimierung und Endkomprimierung vorgesehen ist, kann wahlweise durch technische Änderungen in der Mediumführung durch die vorgegebenen Ventile abgeändert werden.The Pistons are guided in this case in a cylinder liner, the at the same time the outer boundary the pressure chambers represents. In a further embodiment, it is provided that to both Sides of the pistons a pressure space is formed and over a Valve inside the piston both pressure chambers in operative connection with each other stand so that in a first pressure chamber at a piston movement precompression takes place and the medium in the second Pressure chamber flows and in the reverse piston movement the precompressed medium in the second pressure chamber is recompressed and exit via an outlet valve can while at the same time the medium can flow into the first pressure chamber. It is intended that the first pressure chamber in each case coaxial outside lying to the axis of symmetry is arranged while the second pressure chamber lies coaxially inward. The arrangement of the piston chambers to each other, in particular, which of the pressure chambers is intended for precompression and final compression, optionally through technical changes in the medium guide be changed by the given valves.

In einem ersten Ausführungsbeispiel bestehen die Kolben jeweils aus einem Hohlzylinderkolben, welche in einer Zylinderbuchse geführt sind und einen ersten Druckraum gegenüber liegend zur Stirnfläche aufweisen und einen zweiten Druckraum innerhalb der Hohlzylinderkolben und auf einem feststehenden Zylinderschaft entlang gleiten, welcher zur Komprimierung des zweiten Druckraums vorgesehen ist.In a first embodiment each piston consists of a hollow cylinder piston, which guided in a cylinder liner are and have a first pressure chamber opposite to the end face and a second pressure space within the hollow cylinder piston and slide along a fixed cylindrical shank, which leads to the Compression of the second pressure chamber is provided.

Des Weiteren ist der erste Druckraum mit einem Saugventil ausgestattet, welches eine große Spaltöffnung in Form einer Ringdichtung aufweist. Hiermit wird sicher gestellt, dass bei der Öffnung des Ventils innerhalb kürzester Zeit eine größere Menge des Mediums einströmen kann, wobei die Ringdichtung eine große Spaltöffnung aufweist und nur einen äußerst geringen Hub ausführt, sodass eine schnelle Reaktionszeit bzw. Verschlusszeit des Einlassventils gewährleistet ist. Des Weiteren ist der zweite Druckraum mit dem ersten Druckraum über ein Kolbenventil verbunden, welches öffnet, wenn ein Überdruck in dem ersten Druckraum vorhanden ist und schließt, wenn der Kolben in entgegengesetzter Richtung verfährt und eine Komprimierung des Mediums im zweiten Druckraum vornimmt, während gleichzeitig in dem ersten Druckraum ein neues Medium einströmen kann. Auch bei diesem Kolbenventil wurde darauf geachtet, dass dieses nur eine kleine Hubbewegung ausführt und somit für eine schnelle Reaktionszeit ausgelegt ist. Hierdurch wird gewährleistet, dass auch bei hoher Umdrehungszahl eine zuverlässige Abdichtung der einzelnen Druckräume erfolgt und somit eine hohe Pumpleistung innerhalb kürzester Zeit erzielbar ist.Of Furthermore, the first pressure chamber is equipped with a suction valve, which has a large gap opening in Has a shape of a ring seal. This will ensure that at the opening of the valve within the shortest possible time Time a larger amount of Pour in the medium can, wherein the ring seal has a large gap opening and only a very small Hub executes, so ensuring a fast response time or shutter speed of the intake valve is. Furthermore, the second pressure chamber with the first pressure chamber via a Connected piston valve, which opens, if an overpressure is present in the first pressure chamber and closes when the piston in opposite Direction moves and performs a compression of the medium in the second pressure chamber, while at the same time in the first pressure chamber, a new medium can flow. Also with this piston valve was taken to ensure that this only performs a small lifting movement and thus for a fast reaction time is designed. This will ensure that even at high speeds, a reliable seal of the individual pressure chambers takes place and thus a high pumping power within a very short time is achievable.

Der zweite Druckraum ist zusätzlich über ein federvorgespanntes Auslassventil mit Überdruckfunktion ausgestattet, sodass nach der Endkomprimierung das Medium über das Auslassventil zu dem vorgesehenen Zweck austreten kann. In der Regel wird hierbei ausgangsseitig zum Ventil eine entsprechende Anschlussmöglichkeit, beispielsweise ein Schlauch oder eine Schraubverbindung vorgesehen.Of the second pressure chamber is additionally via a spring-biased Exhaust valve with overpressure function equipped so that after final compression the medium over the Exhaust valve can escape to the intended purpose. Usually will this output side to the valve a corresponding connection option, For example, a hose or a screw connection provided.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei einer kompakten Bauweise eine hohe Pumpleistung durch den Kolbenantrieb gewährleistet und durch die Ausbildung zweier Druckräume ein hoher Enddruck erzielbar ist. Des Weiteren wird durch die erfindungsgemäße Gleitführung eine Flächenpressung ermöglicht, die auch über eine lange Nutzungszeit des Kolbenantriebs einen äußerst geringen Verschleiß gewährleistet.Of the particular advantage of the invention is that in a compact Construction ensures a high pumping power through the piston drive and by the formation of two pressure chambers, a high final pressure achievable is. Furthermore, by the sliding guide according to the invention a surface pressure allows that too over a long service life of the piston drive an extremely low Wear guaranteed.

Die Erfindung wird im Weiteren anhand der Figuren nochmals erläutert.The The invention will be explained again with reference to the figures.

Es zeigtIt shows

1 in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht einen kompletten Kolbenantrieb mit Elektromotor und Kolbenanordnung, 1 in a partially cut sei tenansicht a complete piston drive with electric motor and piston assembly,

2 in einer Draufsicht den Kolbenantrieb gemäß 1, 2 in a plan view of the piston drive according to 1 .

3 in mehreren Teilfiguren die Bewegung der Gleitelemente in den Gleitbahnen von einem unteren zu einem oberen Totpunkt der Kolben, 3 in several sub-figures, the movement of the sliding elements in the slideways from a lower to a top dead center of the piston,

4 in einer geschnittenen Ansicht die Kolbenanordnung des erfindungsgemäßen Kolbenantriebs, 4 in a sectional view of the piston assembly of the piston drive according to the invention,

5 einen Schnitt gemäß der Verbindungslinie A-A durch die Kolbenanordnung und 5 a section along the connecting line AA through the piston assembly and

6 einen Schnitt gemäß der Verbindungslinie A-A durch die Kolbenanordnung. 6 a section along the connecting line AA through the piston assembly.

1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kompressor 1, bestehend aus einem Elektromotor 2 und einem Kolbenantrieb 3, wie er in den nachfolgenden Figuren näher erläutert wird. 1 shows a compressor according to the invention 1 , consisting of an electric motor 2 and a piston drive 3 , as explained in more detail in the following figures.

Der Elektromotor wird über Verbindungskabel 4 mit elektrischer Energie gespeist und treibt über eine Welle 5 ein Untersetzungsgetriebe 6 an, welches direkt mit der Gleitführung 7 des Kolbenantriebs 3 verbunden ist. Der Kolbenantrieb 3 ist in dieser Figur nur schematisch angedeutet.The electric motor is connected via connecting cable 4 powered by electrical energy and drives over a wave 5 a reduction gear 6 which directly with the sliding guide 7 of the piston drive 3 connected is. The piston drive 3 is indicated only schematically in this figure.

2 zeigt den erfindungsgemäßen Kompressor 1 in einer Draufsicht mit Motor 2 und Kolbenantriebsgehäuse 8. 2 shows the compressor according to the invention 1 in a top view with engine 2 and piston drive housing 8th ,

3 zeigt in mehreren Ansichten die Position der Kolben 10, 11 während der Bewegung von einem unteren Totpunkt zu einem oberen Totpunkt infolge eines rotierenden Gehäuseteils 12, welches mit Kurvenbahnen 13, 14 ausgestattet ist. In den Kurvenbahnen 13, 14 sind Gleitsteine angeordnet, die aus Gleitsteinen 15, 16 bestehen und an die Kurvenform der Gleitbahnen 13, 14 mit ihrem Radius angepasst sind. Die Kurvenbahnen 13, 14 überschneiden sich zum Teil dadurch, dass die Mittelpunkte der kreisförmigen Kurvenbahnen 13, 14 einen Abstand zueinander aufweisen, der kleiner als dem zweifachen Radius entspricht. Die Länge der Kreisbogensegmente 15, 16 ist hierbei so bemessen, dass diese unabhängig voneinander jeweils in einer ringförmigen Kurvenbahn geführt sind. Infolge der Drehbewegung des Gehäuseteils 12 werden die Kreisbogensegmente 15, 16 in eine Schwenk- bzw. Auf- und Abwärtsbewegung gezwungen, sodass die über einen Zapfen 17, 18 mit den Gleitsteinen 15, 16 verbunden Kolben 10, 11 eine Hubbewegung ausführen. In der linken Teilfigur befinden sich beide Kolben 10, 11 im unteren Totpunktbereich, während in der rechts davon angeordneten Teilfiguren die Kolben 10, 11 infolge der Drehbewegung auseinander driften, weil die Kreisbogensegmente 15, 16, gezwungen durch die vorgegebene Kurvenbahn 13, 14, gegeneinander verschwenkt und auseinander gedrückt werden. In der weiteren rechts davon befindlichen Teilfigur sind die Kolben 10, 11 noch weiter auseinander gedrückt, während in der rechten Teilfigur beide Kolben den oberen Totpunkt erreicht haben und in dieser Position die beiden Kreisbogensegmente 15, 16 ihren größten Abstand zueinander aufweisen. Bei weiterer Drehbewegung werden die beiden Kolben 10, 11 in die ursprüngliche Lage zurück bewegt, sodass infolge der ständigen Drehung des Gehäuseteils 12 eine Auf- und Abwärtsbewegung beider Kolben 10, 11 erzwungen wird, wobei es sich um eine synchrone Kolbenbewegung handelt. Diese Kolbenanordnung ist in einem umgebenden Gehäuse aufgenommen, wie aus den nachfolgenden Figur ersichtlich. 3 shows in several views the position of the piston 10 . 11 during movement from a bottom dead center to a top dead center due to a rotating housing part 12 , which with curved paths 13 . 14 Is provided. In the curved paths 13 . 14 are sliding blocks arranged, made of sliding blocks 15 . 16 exist and the curve shape of the slideways 13 . 14 are adjusted with their radius. The curved paths 13 . 14 overlap in part by the fact that the centers of the circular curved paths 13 . 14 have a distance that corresponds to less than twice the radius. The length of the circular arc segments 15 . 16 is here dimensioned so that they are guided independently of each other in an annular curved path. As a result of the rotational movement of the housing part 12 become the circular arc segments 15 . 16 forced into a pivoting or up and down movement, so that the over a pin 17 . 18 with the sliding blocks 15 . 16 connected pistons 10 . 11 perform a lifting movement. In the left part of the figure are both pistons 10 . 11 in the bottom dead center, while in the right of it arranged sub-figures, the piston 10 . 11 drift apart due to the rotational movement, because the circular arc segments 15 . 16 , forced by the given curved path 13 . 14 , pivoted against each other and pushed apart. In the further right part of it are the pistons 10 . 11 pushed further apart, while in the right part of the figure, both pistons have reached the top dead center and in this position, the two circular arc segments 15 . 16 have their greatest distance from each other. Upon further rotation, the two pistons 10 . 11 moved back to the original position, so that as a result of the constant rotation of the housing part 12 an up and down movement of both pistons 10 . 11 is enforced, which is a synchronous piston movement. This piston assembly is received in a surrounding housing, as seen in the following figure.

4 zeigt eine geschnittene Teilansicht eines erfindungsgemäßen Kolbenantriebs 3, bestehend aus Kolbenantriebsgehäuse 8, einem Gehäuseteil 12 mit Kurvenbahnen 13, 14 und einer erfindungsgemäßen Kolbenanordnung. Zur besseren Übersicht ist das rotierende Gehäuseteil 12 lediglich mit den Kurvenbahnen 13, 14 dargestellt, während auf die Einzeichnung der Kreisbogensegmente 15, 16 verzichtet wurde. Das Gehäuseteil 12 befindet sich in der Mitte des Kolbenantriebsgehäuses 8 und wird, wie bereits aus der 3 ersichtlich über eine Welle 5 in eine drehende Bewegung versetzt. Durch die Ankopplung der nicht dargestellten Kreisbogensegmente 15, 16 mit den Kolben 10, 11 erfolgt die Umkehrung der Rotationsbewegung in eine translatorische Bewegung der Kolben 10, 11. 4 shows a sectional partial view of a piston drive according to the invention 3 , consisting of piston drive housing 8th , a housing part 12 with curved tracks 13 . 14 and a piston assembly according to the invention. For a better overview, the rotating housing part 12 only with the curved paths 13 . 14 shown while on the marking of circular arc segments 15 . 16 was waived. The housing part 12 is located in the middle of the piston drive housing 8th and will, as already from the 3 visible over a wave 5 put in a rotating motion. By coupling the circular arc segments, not shown 15 . 16 with the pistons 10 . 11 the reversal of the rotational movement takes place in a translatory movement of the pistons 10 . 11 ,

Die beiden Kolben 10, 11 sind spiegelsymmetrisch aufgebaut und in einer Zylinderbuchse 20, 21 aufgenommen, in denen die Kolben 10, 11 abgedichtet durch eine Dichtung 22, 23 gleitend auf und ab bewegt werden. Zur Führung der Kolben 10, 11 befindet sich in der Zylinderwandung 20, 21 jeweils ein hohlzylindrisch geformter Zylinderschaft 24, 25, welcher zur Aufnahme eines Auslassventils 26, 27 vorgesehen ist, während auf der Außenfläche 28, 29 die Kolben 10, 11 entlang gleiten können. Der Zylinderschaft 24, 25 ist einstückig mit dem Bodenbereich der Zylinderbuchse 20, 21 verbunden. Die Kolben 10, 11 sitzen nicht unmittelbar auf der Außenwandung 28, 29 auf, sondern werden über eine Hülse 30, 31 geführt. Die Hülse 30, 31 ist jeweils über eine Dichtung 32, 33 gegenüber dem Zylinderschaft 24, 25 abgedichtet. Des Weiteren ist die zylindrische Hülse 30, 31 gegenüber dem Kolben 10, 11 durch eine Dichtung 34, 35 abgedichtet. Durch diese Anordnung wird ein erster Druckraum 36, 37 geschaffen, der zwischen einem Zylinderdeckel 38, 39 und der Stirnfläche des Kolbens 10, 11 liegt. Hierbei ist der Zylinderdeckel 38, 39 über eine Dichtung 40, 41 abgedichtet. Ein zweiter Druckraum 42, 43 befindet sich innerhalb der Kolben 10, 11, und zwar zwischen der inneren ringförmigen Fläche 44, 45 und einem Ventileinsatz 46, 47.The two pistons 10 . 11 are mirror-symmetrical and in a cylinder liner 20 . 21 taken in which the pistons 10 . 11 sealed by a seal 22 . 23 sliding up and down. To guide the pistons 10 . 11 is located in the cylinder wall 20 . 21 each a hollow cylindrical shaped cylindrical shank 24 . 25 , which is for receiving an exhaust valve 26 . 27 is provided while on the outer surface 28 . 29 the pistons 10 . 11 can slide along. The cylindrical shank 24 . 25 is integral with the bottom portion of the cylinder liner 20 . 21 connected. The pistons 10 . 11 do not sit directly on the outer wall 28 . 29 but on a sleeve 30 . 31 guided. The sleeve 30 . 31 is each about a seal 32 . 33 opposite the cylindrical shank 24 . 25 sealed. Furthermore, the cylindrical sleeve 30 . 31 opposite the piston 10 . 11 through a seal 34 . 35 sealed. By this arrangement, a first pressure chamber 36 . 37 created between a cylinder cover 38 . 39 and the end face of the piston 10 . 11 lies. Here is the cylinder cover 38 . 39 about a seal 40 . 41 sealed. A second pressure room 42 . 43 is inside The piston 10 . 11 between the inner annular surface 44 . 45 and a valve core 46 . 47 ,

Um die Zuführung des Druckmediums zu ermöglichen, ist zwischen dem Zylinderdeckel 38, 39 und einer Auflageschulter 48, 49 ein Saugventil 50, 51 angeordnet. Das Saugventil 50, 51 zeichnet sich durch eine geringe Materialstärke und einem größeren Öffnungsquerschnitt aus, wobei das Saugventil im Fall einer Bewegung der beiden Kolben 10, 11 in Richtung auf das Zentrum von seinem Ventilbett abgehoben wird und somit das Druckmedium in den ersten Druckraum 36, 37 einströmen kann. Bei der umgekehrten Kolbenbewegung der Kolben 10, 11 wird das Saugventil 50, 51 gegen das Ventilbett gedrückt und dichtet den ersten Druckraum 36, 37 ab. Auf der Stirnfläche der Kolben 10, 11 befindet sich im Weiteren ein Kolbenventil 52, 53, welches ebenfalls eine geringe Materialstärke aufweist und an einem Ventilbett anliegt. Durch einen entstehenden Überdruck in den ersten Druckräumen 36, 37 wird das Kolbenventil 52, 53 von dem Ventilbett abgehoben, sodass das Druckmedium in den zweiten Druckraum 42, 43 einströmen kann.To allow the supply of the pressure medium is between the cylinder cover 38 . 39 and an overlay shoulder 48 . 49 a suction valve 50 . 51 arranged. The suction valve 50 . 51 is characterized by a low material thickness and a larger opening cross-section, the suction valve in case of movement of the two pistons 10 . 11 is lifted in the direction of the center of his valve bed and thus the pressure medium in the first pressure chamber 36 . 37 can flow in. In the reverse piston movement of the piston 10 . 11 becomes the suction valve 50 . 51 pressed against the valve bed and seals the first pressure chamber 36 . 37 from. On the face of the pistons 10 . 11 is located in the other a piston valve 52 . 53 , which also has a low material thickness and rests against a valve bed. By a resulting overpressure in the first pressure chambers 36 . 37 becomes the piston valve 52 . 53 lifted from the valve bed, so that the pressure medium in the second pressure chamber 42 . 43 can flow in.

Nach Erreichen des oberen Totpunktes der beiden Kolben 10, 11 weist somit jeweils der erste Druckraum 36, 37 das kleinste Volumen auf und der zweite Druckraum 42, 43 erreicht sein Maximum. Wenn die beiden Kolben 10, 11 vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt zurückbewegt werden, erfolgt demzufolge eine Komprimierung des zweiten Druckraumes 42, 43, wobei in dem ersten Druckraum 36, 37 bereits ein Druck von ungefähr 3 bar erzielt werden kann, während im zweiten Druckraum bei der erfolgten Nachkomprimierung durch den kleineren Querschnitt ein Druck von 8–10 bar erzielbar ist. Über ein Auslassventil 26, 27 gelangt das Druckmedium von dem zweiten Druckraum 42, 43 in einen Austrittskanal 62, der beispielsweise mit einer Anschlussbuchse für einen Schlauch oder ähnlichem versehen ist. Die Auslassventile 26, 27 sind mit Federn 54, 55 vorgespannt, sodass ein Öffnen des Auslassventils 26, 27 nur ab einem bestimmten Mindestdruck möglich ist. Der Ventilkörper 56, 57 ist in der zylindrischen Ausnehmung des Zylinderschaftes 24, 25 zentrisch aufgenommen und mittels der Federn 54, 55 in einer diametral entgegengesetzten Richtung vorgespannt. Durch einen Ventilkopf 58, 59, welcher in einer korrespondierenden Ausnehmung eines Ventileinsatzes 46, 47 abdichtend über eine Dichtung 60, 61 sitzt, wird gleichzeitig gewährleistet, dass ein Druckaufbau in dem zweiten Druckraum 42, 43 bis zu einem Höchstdruck möglich ist. Nach Überschreiten des voreingestellten Druckwertes wird der Ventilkörper 56, 57 gegen die Federkraft der Feder 54, 55 in Richtung auf das Zentrum bewegt und öffnet somit den zweiten Druckraum 42, 43. Hierdurch gelangt das Druckmedium in den Austrittskanal 62, welcher mit einem nicht dargestellten Anschlussstutzen versehen ist.After reaching the top dead center of the two pistons 10 . 11 thus indicates in each case the first pressure chamber 36 . 37 the smallest volume and the second pressure chamber 42 . 43 reaches its maximum. If the two pistons 10 . 11 be moved back from the top dead center to the bottom dead center, therefore, takes place a compression of the second pressure chamber 42 . 43 , wherein in the first pressure chamber 36 . 37 already a pressure of about 3 bar can be achieved, while in the second pressure chamber at the completed recompression by the smaller cross section, a pressure of 8-10 bar can be achieved. Via an outlet valve 26 . 27 the pressure medium from the second pressure chamber 42 . 43 in an exit channel 62 For example, provided with a connector for a hose or the like. The exhaust valves 26 . 27 are with feathers 54 . 55 biased, allowing an opening of the exhaust valve 26 . 27 only from a certain minimum pressure is possible. The valve body 56 . 57 is in the cylindrical recess of the cylindrical shank 24 . 25 taken centrally and by means of the springs 54 . 55 biased in a diametrically opposite direction. Through a valve head 58 . 59 , which in a corresponding recess of a valve core 46 . 47 sealing over a seal 60 . 61 sits, while ensuring that a pressure build-up in the second pressure chamber 42 . 43 up to a maximum pressure is possible. After exceeding the preset pressure value of the valve body 56 . 57 against the spring force of the spring 54 . 55 moved towards the center and thus opens the second pressure chamber 42 . 43 , As a result, the pressure medium enters the outlet channel 62 , which is provided with a connecting piece, not shown.

Infolge der Hubbewegung der beiden Kolben 10, 11 findet somit bis zum Erreichen des oberen Totpunktes eine Komprimierung des Druckmediums in den ersten Druckräumen 36, 37 statt und bei der entgegengesetzten Kolbenbewegung bis zum unteren Totpunkt erfolgt eine weitere Komprimierung im zweiten Druckraum 42, 43, wobei gleichzeitig ein neues Druckmedium in den ersten Druckraum einströmen kann und durch die vorhandene Saugventildichtung und Kolbenventildichtung mit großen Querschnittsöffnungen das Einströmen einer großen Menge des Druckmedium innerhalb kürzester Zeit gewährleistet ist und gleichzeitig eine ausreichende Abdichtung der beiden Druckräume 36, 37 und 42, 43 vorliegt. Von dem zweiten Druckraum 42, 43 gelangt das Druckmedium über das Auslassventil 26, 27 in den Austrittskanal 62, der zu einer Bohrung 63 führt, in dem eine Anschlussbuchse ggf. eingeschraubt werden kann, damit ein Schlauch oder Ähnliches angeschlossen werden kann. Die beiden Kolben 10, 11 arbeiten hierbei synchron gemeinsam auf die Austrittsöffnung 62.As a result of the lifting movement of the two pistons 10 . 11 thus finds a compression of the pressure medium in the first pressure chambers until reaching the top dead center 36 . 37 instead of and in the opposite piston movement to the bottom dead center is carried out a further compression in the second pressure chamber 42 . 43 , wherein at the same time a new pressure medium can flow into the first pressure chamber and is ensured by the existing Saugventildichtung and piston valve seal with large cross-sectional openings the influx of a large amount of the pressure medium within a very short time and at the same time a sufficient seal of the two pressure chambers 36 . 37 and 42 . 43 is present. From the second pressure chamber 42 . 43 the pressure medium passes through the outlet valve 26 . 27 in the exit channel 62 that to a hole 63 leads, in which a connection socket can be screwed if necessary, so that a hose or the like can be connected. The two pistons 10 . 11 work synchronously together on the outlet opening 62 ,

5 zeigt in einer geschnittenen Darstellung gemäß der Schnittlinie A-A aus 4 den Kompressor 1 mit Kolben 10 und Zylinderwandung 20, die durch einen Zylinderdeckel 38 mit Dichtung 40 verschlossen ist. Aus dieser Ansicht ist die Kopplung des Kolben 10 mit den Gleitsteinen ersichtlich, wobei der Gleitstein 15 in einer Gleitbahn 14 aufgenommen ist und infolge der Rotationsbewegung in die weiter außen liegende Gleitbahn 13 zur Führung des diametral gegenüber liegenden Kolbens 11 gelangt. 5 shows in a sectional view according to the section line AA 4 the compressor 1 with pistons 10 and cylinder wall 20 passing through a cylinder cover 38 with seal 40 is closed. From this view, the coupling of the piston 10 with the sliding blocks, with the sliding block 15 in a slideway 14 is received and due to the rotational movement in the farther outer slide 13 for guiding the diametrically opposed piston 11 arrives.

Insbesondere wird aus dieser Darstellung deutlich, dass zu beiden Seiten des Kolben 10 jeweils ein Gehäuseteil 12 mit Gleitbahn 13, 14 und Gleitsteinen 15 angeordnet ist. Hierdurch wird eine beidseitige Kopplung der Kolben 10 erreicht, sodass die auftretenden Kräfte gleichmäßig auf den Kolben 10 übertragen werden und für ein optimales Gleitverhalten sorgen. Über einen Bolzen 70 sind hierbei die Gleitsteine 15 mit dem Kolben 10 verbunden. Der Bolzen 70 ruht hierbei in einer Bohrung 71 der Gleitsteine 15 und ragt durch eine Ausnehmung 72 des zylindrischen Gehäuses 20 in den Kolben 10 in der Form eines Zapfengelenks hinein. Die beiden Gehäuseteile 12 sind mittels Schraubbolzen 73 miteinander verbunden und zudem mit der Welle 5 des Antriebsmotors gekoppelt. Im Schnitt A-A ist der Kolben 10 im unteren Totpunkt dargestellt, sodass der erste Druckraum 36 sein größtes Volumen erreicht, während der zweite Druckraum 42 sein kleinstes Volumen eingenommen hat.In particular, it becomes clear from this illustration that on both sides of the piston 10 in each case a housing part 12 with slideway 13 . 14 and sliding blocks 15 is arranged. As a result, a two-sided coupling of the piston 10 achieved so that the forces occurring evenly on the piston 10 be transferred and ensure optimum sliding behavior. About a bolt 70 Here are the sliding blocks 15 with the piston 10 connected. The bolt 70 rests in a hole 71 the sliding blocks 15 and protrudes through a recess 72 of the cylindrical housing 20 in the pistons 10 in the form of a pivot joint. The two housing parts 12 are by means of bolts 73 connected with each other and also with the wave 5 coupled to the drive motor. On average AA is the piston 10 shown at bottom dead center, so that the first pressure chamber 36 reaches its largest volume, while the second pressure chamber 42 has taken its smallest volume.

6 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht gemäß der Schnittlinie A-A den aus 5 bekannten Aufbau, wobei sich der Kolben 10 im oberen Totpunkt befindet und somit der erste Druckraum 36 sein kleinstes Volumen erreicht hat, während der zweite Druckraum 42 das größte Volumen erreicht hat. Infolge der Rotation des Gehäuseteils 12 befinden sich die Gleitsteine 15 nunmehr in der oberen Gleitbahn 13 des Gehäuseteils 12 und durch die eingetretene Positionsverschiebung der Gleitsteine 15 gelangt der Kolben 10 zu seinem oberen Totpunkt. 6 shows in a sectional side view along the section line AA from the 5 be knew structure, with the piston 10 located at top dead center and thus the first pressure chamber 36 has reached its smallest volume, while the second pressure chamber 42 has reached the largest volume. As a result of the rotation of the housing part 12 are the sliding blocks 15 now in the upper slideway 13 of the housing part 12 and by the occurred positional shift of the sliding blocks 15 the piston arrives 10 to its top dead center.

11: Kompressorcompressor
22: Elektromotorelectric motor
33: Kolbenantriebpiston drive
44: Verbindungskabelconnection cable
55: Wellewave
66: UntersetzungsgetriebeReduction gear
77: Gleitführungslide
88th: KolbenantriebsgehäusePiston drive housing
1010: Kolbenpiston
1111: Kolbenpiston
1212: Gehäuseteilhousing part
1313: Kurvenbahnencurved paths
1414: Kurvenbahnencurved paths
1515: Gleitsteinesliding blocks
1616: Gleitsteinesliding blocks
1717: Zapfenspigot
1818: Zapfenspigot
2020: Zylinderbuchsecylinder liner
2121: Zylinderbuchsecylinder liner
2222: Dichtungpoetry
2323: Dichtungpoetry
2424: ZylinderschaftStraight shank
2525: ZylinderschaftStraight shank
2626: Auslassventiloutlet valve
2727: Auslassventiloutlet valve
2828: Außenflächeouter surface
2929: Außenflächeouter surface
3030: Hülseshell
3131: Hülseshell
3232: Dichtungpoetry
3333: Dichtungpoetry
3636: Druckraumpressure chamber
3737: Druckraumpressure chamber
3838: Zylinderdeckelcylinder cover
3939: Zylinderdeckelcylinder cover
4040: Dichtungpoetry
4141: Dichtungpoetry
4242: Druckraumpressure chamber
4343: Druckraumpressure chamber
4444: Flächearea
4545: Flächearea
4646: Ventileinsatzvalve core
4747: Ventileinsatzvalve core
4848: Auflageschultersupporting shoulder
4949: Auflageschultersupporting shoulder
5050: Saugventilsuction
5151: Saugventilsuction
5252: Kolbenventilpiston valve
5353: Kolbenventilpiston valve
5454: Federfeather
5555: Federfeather
5656: Ventilkörpervalve body
5757: Ventilkörpervalve body
5858: Ventilkopfvalve head
5959: Ventilkopfvalve head
6060: Dichtungpoetry
6161: Dichtungpoetry
6262: Austrittskanaloutlet channel
6363: Bohrungdrilling
70 70: Bolzenbolt
7171: Bohrungdrilling
72 72: Ausnehmungrecess

Claims

Piston drive ( 3 ), in particular for a pump arrangement or an internal combustion engine, with at least one piston mounted in a piston cylinder ( 10 . 11 ), which is connected to a rotating input or output, characterized in that the implementation of the rotational movement in a lifting movement or vice versa by a sliding guide ( 7 ) at least one sliding element ( 15 . 16 ) in a slideway ( 13 . 14 ), wherein the sliding element ( 15 . 16 ) with the piston ( 10 . 11 ) connected is.

Piston drive according to claim 1, characterized in that each piston ( 10 . 11 ) at least two diametrically opposed sliding guides ( 7 ) assigned.

Piston drive according to claim 1 or 2, characterized in that two synchronously or asynchronously operating piston ( 10 . 11 ) with a common sliding guide ( 7 ) are drivable.

Piston drive according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a plurality of synchronously or asynchronously operating piston ( 10 . 11 ) are drivable in a plurality of planes arranged one above the other.

Piston drive according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the slideway ( 13 . 14 ) consists of at least two intersecting circular paths.

Piston drive according to claim 5, characterized in that that the centers of the two circular paths up to 40% of the diameter are shifted against each other.

Piston drive according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that in the circular paths sliding elements in the form of skids or sliding blocks ( 15 . 16 ) are movably guided, which in each case via a pivot joint with the piston ( 10 . 11 ) are connected.

Piston drive according to claim 7, characterized in that the sliding elements ( 15 . 16 ) each consist of a sliding block, which is around the pin receiving the piston ( 10 . 11 ) are pivotally mounted.

Piston drive according to one of claims 7 or 8, characterized in that the sliding elements ( 15 . 16 ) are provided at the end with one-sided corresponding recesses so that they at least partially slide over each other.

Piston drive according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that for multiple arrangements of the piston ( 10 . 11 ) the sliding guides ( 7 ) arranged radially and / or offset in height slideways and sliding elements ( 15 . 16 ) exhibit.

Piston drive according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that this via a drive in the form of an electric motor ( 2 ) and the pistons ( 10 . 11 ) are provided for compressing a medium, preferably air.

Piston drive according to one or more of claims 1 to 11, characterized in that between the electric motor ( 2 ) and sliding guide ( 7 ) a gearbox ( 6 ) is arranged.

Piston drive according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the sliding guides ( 7 ) in a housing part ( 12 ), which is a rotary movement by the drive of an electric motor ( 2 ).

Piston drive according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the pistons ( 10 . 11 diametrically opposite to an axis of symmetry formed by the longitudinal axis of the electric motor ( 2 ) are arranged.

Piston drive according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that the pistons ( 10 . 11 ) in a cylinder liner ( 20 . 21 ) are guided.

Piston drive according to one or more of claims 1 to 15, characterized in that on both sides of the piston ( 10 . 11 ) a pressure chamber ( 36 . 37 and 42 . 43 ) is formed and via a valve ( 52 . 53 ) within the piston ( 10 . 11 ) both pressure chambers ( 36 . 37 and 42 . 43 ) are in operative connection with each other, so that in a first pressure chamber ( 36 . 37 ) takes place during a piston movement Vorkomprimierung and the medium in the second pressure chamber ( 42 . 43 ) flows in and in the reverse piston movement, the precompressed medium in the second pressure chamber ( 42 . 43 ) is recompressed and via an output valve ( 52 . 53 ), while at the same time the medium in the first pressure chamber ( 36 . 37 ) flows in.

Piston drive according to claim 16, characterized in that the first pressure chamber ( 36 . 37 ) is arranged coaxially outside lying to the axis of symmetry, while the second pressure chamber ( 42 . 43 ) is coaxial inside.

Piston drive according to one or more of claims 1 to 17, characterized in that the pistons ( 10 . 11 ) each consist of a hollow cylinder piston, which in a cylinder liner ( 20 . 21 ) and a first pressure chamber ( 36 . 37 ) lying opposite to the end face and a second pressure chamber ( 42 . 43 ) within the hollow cylinder piston and on a fixed cylindrical shank ( 24 . 25 ), which is used to compress the second pressure space ( 42 . 43 ) is provided.

Piston drive according to one or more of claims 1 to 18, characterized in that the first pressure chamber ( 36 . 37 ) a suction valve ( 50 . 51 ) in the form of a ring seal.

Piston drive according to one or more of claims 1 to 19, characterized in that the ring seal has a large gap opening.

Piston drive according to one or more of claims 1 to 20, characterized in that the second pressure chamber ( 42 . 43 ) with the first pressure chamber ( 36 . 37 ) via a piston valve ( 52 . 53 ), which opens when an overpressure in the first pressure chamber ( 36 . 37 ) is present and closes when the piston ( 10 . 11 ) in the opposite direction.

Piston drive according to one or more of claims 1 to 21, characterized in that the second pressure chamber ( 42 . 43 ) via a spring-biased exhaust valve ( 26 . 27 ) with overpressure function, so that a leakage of the medium is guaranteed.

Piston drive according to one or more of claims 1 to 22, characterized in that it is designed as an internal combustion engine and via the output of the sliding guide ( 7 ) generates a rotational movement.