專利名稱：被軸向驅(qū)動的活塞-缸單元的制作方法
被軸向驅(qū)動的活塞-缸單元
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的被軸向驅(qū)動的活塞 -缸單元。
這種活塞-缸單元例如已由US 5，525，845公開。在該文獻(xiàn)中，活塞 桿不僅與直線驅(qū)動裝置的可軸向運動的驅(qū)動元件、而且與活塞剛性地 連接。在由直線電動機(jī)驅(qū)動的活塞工作時可出現(xiàn)這樣的狀態(tài)，在該狀 態(tài)中，由可運動的驅(qū)動元件、活塞桿和活塞組成的單元的由直線電動 機(jī)產(chǎn)生的軸向振動經(jīng)歷振動驅(qū)動振幅的升高，以致活塞可用活塞底部 撞擊在缸孔的底部上。在此情況下可致使活塞底部或缸孔的缸蓋側(cè)的 端壁損壞。
本發(fā)明的任務(wù)在于，這樣構(gòu)造所述類型的被軸向驅(qū)動的活塞-缸單 元，使得活塞或缸毀壞的危險降低。
該任務(wù)通過權(quán)利要求1中給出的特征來解決。
在活塞-缸單元正常工作中，活塞桿不僅精確地固定在活塞上，而 且精確地固定在驅(qū)動元件上并且在驅(qū)動元件、活塞桿與活塞之間不發(fā) 生相對運動。只有在過載情況下，即當(dāng)由驅(qū)動元件施加的力超過彈性 裝置的預(yù)壓緊力時，在驅(qū)動元件與活塞桿之間或在活塞桿與活塞之間 才進(jìn)行相對運動。
通過使驅(qū)動元件的質(zhì)量與活塞借助于彈性裝置脫開耦合，在活塞 運動到壓縮位置中時，當(dāng)活塞靠置在缸孔的缸蓋側(cè)的端壁上時驅(qū)動元 件由彈性裝置制動。由此，僅活塞的質(zhì)量可能與活塞桿的質(zhì)量、但不 與驅(qū)動元件的質(zhì)量沖擊到缸孔的缸蓋側(cè)的端壁上。由此產(chǎn)生的沖量相 對于由活塞、活塞桿和驅(qū)動元件組成的剛性單元明顯地小，由此也使
活塞底部或缸孔的缸蓋側(cè)的端壁損壞的危險顯著降低。
在一個有利的構(gòu)型中，活塞底部設(shè)置有一個幵口，活塞桿的第一 端部穿過該開口，其中，活塞桿可相對于活塞在活塞的軸向方向上運 動，其中，彈性裝置設(shè)置在活塞桿與活塞之間，其中，彈性裝置將活 塞桿從活塞朝驅(qū)動裝置預(yù)壓緊，其中，活塞桿設(shè)置有一個端部止擋， 該端部止擋避免活塞桿從該開口中脫出。在該構(gòu)型形式中，沖擊在缸 蓋側(cè)的端壁上的質(zhì)量更進(jìn)一步減小，因為活塞桿的質(zhì)量與活塞也脫開
在此特別有利的是，活塞桿在開口中被密封地導(dǎo)向，為此優(yōu)選設(shè) 置有一個環(huán)繞活塞桿的密封裝置。在該構(gòu)型中，壓縮效率得到改善， 因為由活塞壓縮的介質(zhì)不可通過環(huán)繞活塞桿的環(huán)狀間隙開口泄漏。
另一個有利實施形式的特征在于驅(qū)動元件設(shè)置有一個開口，活 塞桿的第二端部穿過該開口，活塞桿可相對于驅(qū)動元件在驅(qū)動元件的 軸向方向上運動，彈性裝置設(shè)置在活塞桿與驅(qū)動元件之間，并且彈性 裝置將活塞桿從驅(qū)動裝置朝活塞預(yù)壓緊，其中，活塞桿設(shè)置有一個端 部止擋，該端部止擋避免活塞桿從該開口中脫出。在該變型方案中， 脫開耦合借助于彈性裝置在驅(qū)動元件側(cè)進(jìn)行，由此可在活塞與活塞桿 之間設(shè)置一個固定的連接裝置并且不必在活塞底部中設(shè)置幵口的昂 貴的密封裝置。
優(yōu)選彈性裝置具有一個彈簧或由一個彈簧構(gòu)成。在此特別優(yōu)選設(shè) 置一個碟形彈簧裝置或一個承受壓力或拉力負(fù)荷的螺旋彈簧。
特別有效的是在直線驅(qū)動裝置、例如直線電動機(jī)中實現(xiàn)本發(fā)明， 其中，活塞被直線驅(qū)動裝置的可運動的驅(qū)動元件加載以便往復(fù)運動地 被驅(qū)動。
根據(jù)本發(fā)明的被軸向驅(qū)動的活塞-缸單元的優(yōu)選應(yīng)用是在用于產(chǎn) 生壓力流體的壓縮機(jī)中使用。下面參照附圖借助于一個實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。附圖表
不


圖1本發(fā)明的在活塞的區(qū)域中脫開耦合的第一實施形式；
圖2根據(jù)圖1的實施形式中活塞桿穿過活塞底部的放大視圖。
圖1中示出了一個具有缸2和活塞3的活塞-缸單元1的縱剖面。 缸2設(shè)置有一個缸孔10，活塞3可在缸孔10的縱向軸線X的方向上 往復(fù)運動地且被自由導(dǎo)向地被接收在該缸孔中?；钊?在缸2中被氣 體支承著。缸孔10的構(gòu)造在缸蓋23上的缸蓋側(cè)的端壁12、缸孔10 的內(nèi)圓周壁14和活塞底部16限定缸容積18的邊界。
一個設(shè)置有示意性地示出的閥20的進(jìn)入通道22通到缸孔10的 缸蓋側(cè)的端壁12中。在缸蓋側(cè)的端壁12中也設(shè)置有一個排放通道24， 該排放通道具有一個相應(yīng)的閥26;該排放通道也通到缸孔10中。
當(dāng)活塞3在圖1中向左運動時，流體通過進(jìn)入通道22和進(jìn)入閥 20被抽吸到缸室18中，當(dāng)活塞3向右運動時，該流體在壓縮狀態(tài)下 通過排放閥26和排放通道24被推出。所示的活塞-缸單元1是一個活 塞工作機(jī)的一部分，在該活塞工作機(jī)中，被推出的流體是氣態(tài)的，在 壓縮機(jī)中例如就是這種情況。但本發(fā)明原則上也可在其它活塞工作機(jī) 中使用，例如在泵中使用。
活塞3由一個直線驅(qū)動裝置5的可沿軸線Y往復(fù)振動地縱向運動 的驅(qū)動元件50驅(qū)動，該直線驅(qū)動裝置在該圖中僅示意性地示出。該 可運動的驅(qū)動元件50與活塞3通過一個活塞桿4機(jī)械地相連接?；?塞桿4在軸向方向上不是彈性的并且由此能夠?qū)⑤S向力從驅(qū)動元件50 傳遞到活塞3上。
活塞桿4與驅(qū)動元件50剛性地相連接?；钊麠U4在活塞3中可 在缸2的縱向軸線X的方向上或者在活塞3的與該縱向軸線同軸的縱 向軸線X'的方向上移動地被導(dǎo)向。為此，活塞桿4在活塞3的內(nèi)部由
一個環(huán)狀的徑向支架31支承，其中，該徑向支架31在其徑向外圓周 上與活塞3固定地相連接并且具有一個中央的開口，活塞桿4可軸向 移動地穿過該開口。
在活塞底部16中設(shè)置有一個中央的穿通開口 16'(圖2)，活塞桿 4以其活塞側(cè)的第一端部4'可軸向移動地穿過該穿通開口?；钊麠U4 在其活塞側(cè)的第一端部4'上設(shè)置有一個端側(cè)的蘑菇狀的頭部41，該頭 部的拱曲的表面朝缸蓋23指向。該蘑菇狀的頭部41在其背后的朝活 塞底部16指向的側(cè)上形成一個環(huán)形的支承面41'，該支承面的外直徑 大于活塞底部16中的開口 16'的直徑，由此保護(hù)活塞桿4以免在圖中 向左滑動出來。
活塞桿4的活塞側(cè)的第一端部4'具有相對于活塞桿4的其余部分 減小的直徑。繞該直徑可設(shè)置一個密封裝置43，該密封裝置將活塞桿 4的活塞側(cè)的第一端部區(qū)段4'相對于活塞底部16的穿通開口 16'的內(nèi) 圓周密封。
在活塞3的內(nèi)部作為彈性裝置6在徑向支承架31的區(qū)域中設(shè)置 有一個環(huán)狀的拱曲的碟形彈簧44，該碟形彈簧的外圓周錨接在活塞3 上并且該碟形彈簧具有一個中央的孔，活塞桿4穿過該孔，其中，環(huán) 狀的碟形彈簧44的內(nèi)圓周錨接在活塞桿4上。碟形彈簧44在圖1中 向左即朝驅(qū)動元件50凸地拱曲，由此，碟形彈簧44在圖1中向左在 活塞桿4上施加預(yù)壓緊力，由此使活塞桿4的活塞側(cè)的第一端部4'上 的蘑菇狀的頭部41在彈簧44的壓緊力下以其環(huán)形的面41'靠置在活 塞底部16上。
如果活塞3在圖中向右即朝壓縮位置中運動——被包圍的缸容積 18在該壓縮位置中最小，則活塞底部16靠置在缸蓋23的缸蓋側(cè)的端 壁12上。由于可運動的驅(qū)動元件50和活塞桿4的慣性，驅(qū)動元件50 和活塞桿4使這種向右的運動抵抗碟形彈簧44的力繼續(xù)進(jìn)行并且被
碟形彈簧44的彈簧力制動?；钊麠U4的活塞側(cè)的端部4'上的蘑菇狀 的頭部41在此情況下從活塞底部16上抬起并且運動到一個留空部25 中，該留空部在缸蓋23中構(gòu)造在排放通道24通到缸容積18中的通 入部的區(qū)域中。以此方式，活塞底部16沖擊到缸蓋側(cè)的端壁12上時 的沖量限制在活塞3的質(zhì)量上，而驅(qū)動元件50和活塞桿4的質(zhì)量在 時間上在活塞底部16沖擊到缸蓋側(cè)的端壁12上之后由彈簧44制動。
作為替換方案，活塞桿4也可與活塞3固定地相連接，其中，活 塞桿4的可軸向移動的支承裝置于是設(shè)置在驅(qū)動元件50中并且由彈 簧44構(gòu)成的彈性元件設(shè)置在活塞桿4與驅(qū)動元件50之間。
本發(fā)明并不局限于上述實施例，該實施例僅用于對本發(fā)明的核心 思想作一般性說明。而在保護(hù)范圍的框架內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的裝置也可 呈現(xiàn)不同于上述構(gòu)型形式的構(gòu)型形式。該裝置在此尤其可具有這樣的 特征，這些特征是權(quán)利要求的各單個特征的組合。
權(quán)利要求書、說明書和附圖中的參考標(biāo)號僅用于更好的理解本發(fā) 明并且不應(yīng)限制保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.被軸向驅(qū)動的活塞-缸單元，具有-一個缸(2)，-一個活塞(3)，該活塞可在第一活塞位置與第二活塞位置之間在該缸(2)的軸向方向上往復(fù)運動，在該第一活塞位置中，由該活塞(3)和該缸(2)包圍的缸容積(18)最大，在該第二活塞位置中，該缸容積最小，以及-一個可在該缸的軸向方向上往復(fù)運動的驅(qū)動元件(50)，該驅(qū)動元件與該活塞(3)通過一個活塞桿(4)機(jī)械地相連接，其特征在于-該活塞桿(4)在其第一端部(4′)上和/或在其第二端部(4″)上借助于一個彈性裝置(6)與該活塞(3)或與該驅(qū)動元件(50)可抵抗該彈性裝置的預(yù)壓緊力相對于該活塞(3)或相對于該驅(qū)動元件(50)軸向運動地這樣相連接，使得當(dāng)活塞底部(16)在該活塞(3)運動到缸孔(10)的缸蓋側(cè)的端壁(12)處的第二活塞位置中時靠置在所述缸蓋側(cè)的端壁(12)上時，該驅(qū)動元件(50)抵抗該彈性裝置(6)的力繼續(xù)運動并且因此該驅(qū)動元件(50)被制動。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的被軸向驅(qū)動的活塞-缸單元，其特征在于 -該活塞底部(16)設(shè)置有一個開口 (16')，該活塞桿(4)的第一端部(4')穿過該開口， -該活塞桿(4)可相對于該活塞(3)在該活塞(3)的軸向 方向上運動，-該彈性裝置(6)設(shè)置在該活塞桿與該活塞(3)之間，以 及-該彈性裝置(6)將該活塞桿(4)從該活塞(3)朝該驅(qū)動 裝置(50)預(yù)壓緊，其中，該活塞桿(4)設(shè)置有一個端部 止擋(410，該端部止擋避免該活塞桿(4)從所述開口 (16') 中脫出。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的被軸向驅(qū)動的活塞-缸單元，其特征在于: 該活塞桿(4)在所述開口 (16')中被密封地導(dǎo)向，為此優(yōu)選設(shè)置有 —個環(huán)繞該活塞桿(4)的密封裝置(43)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的被軸向驅(qū)動的活塞-缸單元，其特征在于: -該驅(qū)動元件(50)設(shè)置有一個開口，該活塞桿(4)的第二端部(4")穿過該開口， -該活塞桿(4)可相對于該驅(qū)動元件(50)在該驅(qū)動元件(50)的軸向方向上運動， -該彈性裝置設(shè)置在該活塞桿(4)與該驅(qū)動元件(50)之間，以及-該彈性裝置將該活塞桿(4)從該驅(qū)動裝置(50)朝該活塞 (3)預(yù)壓緊，其中，該活塞桿(4)設(shè)置有一個端部止擋， 該端部止擋避免該活塞桿(4)從所述開口中脫出。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的被軸向驅(qū)動的活塞-缸單元，其特 征在于該彈性裝置(6)具有一個彈簧(60)。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的被軸向驅(qū)動的活塞-缸單元，其特 征在于該活塞(3)被直線驅(qū)動裝置(5)的可運動的驅(qū)動元件(50) 加載以便往復(fù)運動地被驅(qū)動。
7. 壓縮機(jī)，用于產(chǎn)生壓力流體，具有至少一個根據(jù)權(quán)利要求1至 6之一所述的被軸向驅(qū)動的活塞-缸單元(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種被軸向驅(qū)動的活塞-缸單元，具有一個缸(2)；一個活塞(3)，該活塞可在第一活塞位置與第二活塞位置之間在該缸(2)的軸向方向上往復(fù)運動，在該第一活塞位置中，由該活塞(3)和該缸(2)包圍的缸容積(18)最大，在該第二活塞位置中，該缸容積最?。灰约耙粋€可在該缸的軸向方向上往復(fù)運動的驅(qū)動元件(50)，該驅(qū)動元件與該活塞(3)通過一個活塞桿(4)機(jī)械地相連接，其特征在于該活塞桿(4)在其第一端部(4′)上和/或在其第二端部(4″)上借助于一個彈性裝置(6)與該活塞(3)或與該驅(qū)動元件(50)可抵抗該彈性裝置的預(yù)壓緊力相對于該活塞(3)或相對于該驅(qū)動元件(50)軸向運動地這樣相連接，使得當(dāng)活塞底部(16)在該活塞(3)運動到缸孔(10)的缸蓋側(cè)的端壁(12)處的第二活塞位置中時靠置在所述缸蓋側(cè)的端壁(12)上時，該驅(qū)動元件(50)抵抗該彈性裝置(6)的力繼續(xù)運動并且因此該驅(qū)動元件(50)被制動。
文檔編號F02G1/043GK101103199SQ200680002162
公開日2008年1月9日 申請日期2006年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月12日
發(fā)明者G·斯洛塔, M·穆特 申請人:艾羅拉斯有限公司;Bsh博世和西門子家用器具有限公司