CN110505966B - 具有压缩机组件的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于为可安装在车轮轮毂上的车轮的轮胎的轮胎腔供给压力介质的压缩机组件，其中，车轮轮毂被安装在车轮支架上以可围绕旋转轴线转动。

Description

具有压缩机组件的车辆
技术领域
本发明涉及具有压缩机组件的车辆。
压缩机组件用于为车轮的轮胎腔供给压力介质，其中，车轮包括车轮轮毂支架并且被安装在车轮轮毂上，其中，车轮轮毂可围绕旋转轴线在车轮支架上转动。
背景技术
为了用例如压缩空气的压力介质为车辆轮胎的轮胎腔充气，已知的是，在车轮上设置轮胎阀，经由轮胎阀可将压力介质引入轮胎腔中。在例如轿车、载重车辆或商用车等车辆中，轮胎阀通常布置在轮辋附近(轮胎安装在轮辋上)，使得轮胎阀可容易地从外部接触到。
外部压力介质源可借助软管连接至轮胎阀，以便可尤其以手动方式控制轮胎压力并且必要时对轮胎压力进行校正。
对此，压力介质源被理解为可对压力介质加压并且输送压力介质的装置以及压力介质储存器，即加压的压力介质的储存装置。
此外已知有车辆侧的压力介质供给系统，其允许用压力介质自主地为车辆轮胎的轮胎腔充气。对此已知的是，提供从车辆上的中央压力介质源(例如压缩机或压力储存器)到车轮的压力介质管路，该压力介质管路通往轮胎腔。在从车辆上的非转动构件(例如车轮支架)到在车辆运行中转动的车轮的过渡部分中实现所谓的旋转通道(rotaryfeedthroughs)，所述旋转通道即使在行驶期间、即在车轮转动时也可用压力介质对车轮进行充气。以这种方式例如可根据载荷、行驶路面和环境温度的改变而调节轮胎压力或补偿泄漏、例如经由渗出造成的泄漏。
已知的系统具有许多问题。对于多个外部压力介质源，必须分别维护这些外部压力介质源中的每一个并且必须广泛地检测在所有轮胎腔中的压力。在经由旋转通道将压力介质供给到轮胎腔的已知车辆侧压力介质源中，压力介质的旋转通道的工作可靠性是一个问题。只能通过大量劳动将旋转通道制造成强韧和耐用的，使得其使用寿命与车辆一样长，这被证明是昂贵且不经济的。
发明内容
本发明的目的是，提供具有压缩机组件的车辆，该压缩机组件可靠地且低维护地确保在车辆的整个使用寿命期间用压力介质对轮胎腔进行充气。
优选地，压缩机组件自动地工作。“自动地”表示无需停车并使用外部压力介质源。
然而，根据本发明的压缩机组件的操作可以自动地开始，即，经由车辆中的任意调节器或控制组件或响应于车辆驾驶员发出的控制信号而自动地开始。
该目的通过根据权利要求1的具有压缩机组件的车辆实现。根据本发明的车辆的特征是，压缩机组件布置在车轮支架附近，优选布置在车轮支架中。
由此压缩机组件可布置在轮毂侧上以使压缩机组件与轮毂侧的部件联合地转动，由此与相对于乘客座舱转动的部件联合地转动。换句话说，压缩机组件在车辆运行时与车辆车轮一起转动。通过使压缩机组件布置在轮毂侧，可直接向转动中的车辆车轮供给加压的压力介质。由此无需用于压力介质的旋转通道。换句话说，压力介质在所需的位置直接可用、即在转动中的轮胎腔处直接可用。
优选的是，压缩机组件的压力腔室——即对压力介质加载压力的腔室——布置在轮毂上，并因此一直连接以与轮毂侧部件联合地转动，所述轮毂侧部件当车辆运行时转动。
如上所述，很难构造用于压力介质的旋转通道并且难以使旋转通道以持久的方式变得可靠和发挥作用。此外，由于车轮附近的不利工况(因为这个区域容易结垢和具有冲击式负荷)，难以形成这种压力介质旋转通道。根据本发明的车辆由此实现了无需维护和运行可靠的压缩机组件安装，籍此在需要时可始终提供处于足够压力下的压力介质并且由此始终可确保轮胎的足够充气状态。车辆由此在总体上更安全。
特别有利的是，压缩机组件包括与车轮轮毂联合地转动的至少一个压力腔室。因为压力腔室与车轮轮毂联合地转动，因此由压力腔室提供的压力介质可经由刚性的管路输送给轮胎腔。
概念“压力腔室”在此在本申请中被广泛地理解。在其中压力介质受压、即被加压的任何腔室都落入该概念中。
对此特别优选的是，压力腔室的体积优选由轮毂侧的压缩机构件的运动(特别是平移运动)改变，其中，当压力腔室的体积减小时，需要导入轮胎腔中的压力介质被加压。这种压缩机组件基本上作为活塞泵工作并且特别紧凑且高效。
有利的是，压缩机组件包括电驱动装置。由此压缩机组件即使在车辆停止时也可运行。
同样有利的是，压缩机构件在压缩机组件运行时在旋转轴线的方向上实施振荡式平移运动。具有以振荡式平移方式移动的压缩机构件的实施例具有的优点是，没有出现径向力，所述径向力在车辆车轮旋转时导致不平衡。
一种实施方式的特征是，压缩机构件在压缩机组件运行时在径向方向上实施振荡式平移运动。由此可实现压缩机组件的特别高的输送率并且在使用多个压缩机构件时可获得特别恒定的输送率。
以有利的方式，压缩机组件包括用于将优选电驱动装置的驱动侧的传动件的旋转运动转变成压缩机构件的平移运动的传动组件。旋转运动可经由电驱动装置特别容易地获得。并且压缩机构件的平移运动是输送压力介质的特别有效且可靠的手段。
同样有利的是，传动组件包括凸轮机构。由此可将压缩机组件的驱动侧的传动件和其余部件之间的相对运动有效地转变成压缩机构件的平移运动。
同样有利的是，电驱动装置经由车载电源、尤其经由车辆的主电池供电并且设置用于将电能从车轮支架侧传递到轮毂侧的滑动触头。这具有以下优点，无需为压缩机组件提供额外的能源或蓄能器，而是可使用车载电源的电能来运行压缩机组件。
同样有利的是，在轮毂侧设置电能源、尤其蓄能器、优选蓄电池。由此可减轻车辆的主电池的负荷并且即使在车辆停止或车载电源耗尽时也可运行压缩机组件。
在优选的实施方式中，在轮毂侧设有发电机，发电机将轮毂侧和车轮支架侧的部件之间的相对旋转运动转变成用于驱动压缩机组件的电能。在车辆运行时在轮毂侧的部件和车轮支架侧的部件之间必定存在相对运动。在需要时，这种相对旋转运动可用于为压缩机组件供给能量。
一种有利的实施方式的特征是，包括用于联接和断开轮毂侧的传动件与驱动侧的传动件的联接机构。由此可以简单的方式将压缩机组件从工作运行状态转变成空转运行状态。
另一优选的实施方式的特征是，设有一种机构，用于将来自车轮支架侧的能源的能量无接触地传递到轮毂侧、尤其是压缩机组件。由此避免在为压缩机组件供给能量时的磨损现象。
有利的是，压缩机组件在压力介质入口侧与过滤器连接。这防止压缩机组件被堵塞。
有利的是，压缩机组件被构造成，使用来自轮胎腔中的压力介质或通过将压力介质输送通过压缩机组件而清洁过滤器。由此使得压缩机组件为自维护式。
在另一实施方式中，将来自车辆的主电池的用于运行压缩机组件的电能经由示意性示出的滑动触头从车轮支架侧传递到轮毂侧。
在另一实施方式中，借助能量发生器直接在轮毂侧提供用于运行压缩机组件的电能，该能量发生器优选地至少部分地布置在轮毂侧。能量发生器优选是发电机。能量发生器利用在车轮支架侧和轮毂侧之间的相对旋转运动来产生电流。
在另一实施方式中将来自车辆主电池的用于运行压缩机组件的电能经由示意性示出的无接触的优选感应式的传递装置从车轮支架侧传递至轮毂侧。
在另一实施方式中直接在轮毂侧经由蓄能器(优选以蓄电池的形式)提供用于运行压缩机组件的电能。蓄能器与能量发生器的组合是优选的。能量发生器优选是发电机。能量发生器利用在车轮支架侧和轮毂侧之间的相对旋转运动来产生电流。
优选地，在轮胎压力低于轮胎压力阈值时，压缩机组件自主地开始运行。
优选地，在轮胎压力高于轮胎压力阈值时，压缩机组件自主地开始运行。
也可由车辆的驾驶员控制压缩机组件，即，根据驾驶员的控制信号开始和调节运行，对此有利的是，驾驶员可定义或设定轮胎压力阈值的目标值和/或轮胎压力目标值。
附图说明
本发明的其他特征、应用方案和优点从下面对本发明的示例性实施例的描述中得出，该实施例参照附图进行阐述，其中，一些特征不管是以单独形式还是不同组合的形式对于本发明可为是重要的，不一定要明确指出。其中：
图1示出了根据本发明的具有压缩机组件的车辆的示意图；
图2示出了压缩机组件的安装位置的细节；
图3至图6示出了第一实施方式的压缩机组件；
图7至图10示出了压缩机组件的另一实施方式；
图11示出了具有过滤器的压缩机组件的实施方式的示意图。
在下面附图中相应的构件和元件具有相同的附图标记。为了更好地示出，不是在所有附图中都示出所有附图标记。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的车辆1的示意图。车辆在此实施方式中具有四个车轮2，其中，本发明不限于四轮车辆1。如图1中示意性示出的，每一个车轮2都具有专用的压缩机组件10。
在车轮2中，用于使压缩机组件10运行的电能通过车辆的主电池3经由示意性示出的滑动触头4从车轮支架侧传递到轮毂侧。
在另一车轮2中，用于使压缩机组件10运行的电能直接在轮毂侧经由优选至少部分地布置在轮毂侧的能量发生器5提供。能量发生器5优选是发电机。能量发生器5利用在车轮支架侧和轮毂侧之间的相对转动运动来产生电流。
在另一车轮2中，来自车辆主电池3的用于使压缩机组件10运行的电能经由示意性示出的无接触的、优选感应式的传输机构6从车轮支架侧传递至轮毂侧。
在另一车轮2中，用于使压缩机组件10运行的电能直接在轮毂侧经由蓄能器7提供，所述蓄能器7优选以蓄电池形式出现。蓄能器7与能量发生器8的组合是优选的。能量发生器5优选是发电机。能量发生器5利用车轮支架侧和轮毂侧之间的相对旋转运动产生电流。
在图2中示意性地根据其中一个车轮2示出了压缩机组件10在各个车轮2中的布置。在此，压缩机的位置通过交叉影线的区域用附图标记10示出。
轮辋具有附图标记12，刹车片具有附图标记14，车轮支架具有附图标记16，车轮轮毂具有附图标记18以及车轮轴承具有附图标记20。
压力介质管路22从压缩机组件10延伸直至轮胎腔24。轮胎本身在图2中未示出。
根据本发明，压缩机组件如在图2中所示布置在车轮轮毂支架26附近，尤其是布置在车轮轮毂支架26中。加压的压力介质经由压力介质管路22从压缩机组件10传递到轮胎腔24中。
在图2示出的实施方式中，压力介质管路22延伸穿过轮辋12的材料。车轮2的轮毂侧的部件可经由车轮轴承20相对于车轮支架18围绕旋转轴线29转动。
图3示出了根据本发明的压缩机组件10的第一实施方式的细节侧视图。压缩机组件10包括轮毂侧的第一壳体部件30以及轮毂侧的第二壳体部件32，它们联合转动地彼此连接。
在图4中示出了图3中的压缩机组件从相应的箭头方向上观察的沿着剖切线IV-IV剖切得到的视图。
轮毂侧的传动件具有附图标记34。在图3中可看出，压缩机组件10具有多个轮毂侧的传动件34。环形活塞与轮毂侧的传动件34连接，环形活塞形成压缩机构件38。
环形活塞构造成双活塞并且限定第一压力腔室40以及第二压力腔室42。第一压力腔室40和第二压力腔室42分别实施成环形腔室。
轮毂侧的传动元件34与驱动侧的传动件44如此接合，使得传动元件可与传动件相互作用。轮毂侧的传动元件34与驱动侧的传动件44共同形成传动组件45。轮毂侧的传动件34在轮毂侧的第二壳体部件32中支承在槽状的凹口46中。由于轮毂侧的传动件34制成在槽状凹口46中，轮毂侧的传动件34仅可沿着旋转轴线29的方向相对于轮毂侧的第二壳体部件32平移运动，但是轮毂侧的传动件无法相对于轮毂侧的第二壳体部件32和压缩机构件38旋转。
轮毂侧的传动件34如所述地与驱动侧的传动件44接合。相应的轮毂侧的传动件34的接合区段48接合到位于驱动侧的传动件44上的凸轮轨道50中。凸轮轨道50是圆柱形凸轮52的一种实施方式。
在轮毂侧的壳体部件30和32内布置电驱动装置54。电驱动装置54的第一区段55经由销56以联合转动的方式与轮毂侧的第一壳体部件30连接并且因此间接地与轮毂侧的第二壳体部件32连接。电驱动装置54的第二区段58可相对于第一区段55旋转并且以联合转动的方式与驱动侧的传动件44连接。
在图4中以透视的且剖切的示意图示出了图2和图3中的压缩机组件10。在图5中在类似于图4的透视示意图中示出了压缩机组件10，其中，仅示出了其中一个轮毂侧的传动件34。环形活塞、轮毂侧的第二传动件34和轮毂侧的第一壳体部件30都未示出。在图5中可特别清楚看出凸轮轨道50的弯曲部。
在压缩机组件10运行时，电驱动装置54的第二区段58相对于第一区段55旋转。由此驱动侧的传动件44相对于轮毂侧的壳体部件30和32以及轮毂侧的传动件34偏转，其通过图4中的箭头60示出。
轮毂侧的传动件34与驱动侧的传动件44如此接合，使得轮毂侧的传动件与驱动侧的传动件可相互作用。通过该相互作用，前面提到的相对旋转运动60转变成轮毂侧的传动件34和压缩机构件38(即环形活塞)的振荡式平移运动62。通过振荡式平移运动使得第一压力腔室40和第二压力腔室42的体积以交替的方式减小和增大，由此压力腔室40、42中的压力介质、在此为空气被压缩，由此被加压和传递。空气、即压力介质在环形活塞的相应输送行程中经由朝轮胎腔24打开的止回阀66朝轮胎腔24经由压力介质管路22输送。在环形活塞的相应吸入行程中，朝相应的压力腔室40、42打开的止回阀68打开并且空气可流入压力腔室40和42中。
图7至图10示出了根据本发明的压缩机组件10的可替代的实施方式。
根据图7至图10的实施方式与前面图3至图6的实施方式的区别在于，轮毂侧的传动件34可与驱动侧的传动件44联接。轮毂侧的传动件34由此形成联接装置70的一部分。为了将轮毂侧的传动件34联接至驱动侧的传动件44，用压力介质加载传动件侧的压力介质腔72，由此使轮毂侧的传动件34朝驱动侧的传动件44的方向运动。
如果传动件侧的压力腔室72不再被加载压力介质，则轮毂侧的传动件34返回到其未受压状态下，如在下面两个轮毂侧的传动件34的下部所示，因为轮毂侧的传动件34分别通过压缩弹簧74预紧在该位置中。
在图8中示出的上部的轮毂侧的传动件34与驱动侧的传动件44接合并且与其相互作用。
为了与驱动侧的传动件44形成接合，轮毂侧的传动件34由此在径向方向76上朝驱动侧的传动件44运动。轮毂侧的传动件34在其接合区段48上在其面对驱动侧的传动件的端部78上具有一横截面，该横截面的延伸部分在径向方向上变宽。
凸轮轨道50具有两个弯曲表面，其中，两个弯曲表面在径向方向上朝旋转轴线延伸。换句话说，在图8的剖视图中，即，在沿着径向方向76的剖视图中，弯曲表面80不是准确地在径向方向76上延伸。换句话说，凸轮轨道50的孔口沿径向向外增加。由于前面描述的凸轮轨道50以及轮毂侧的传动件34的接合区段48的略为倾斜的形状，能够使得轮毂侧的传动件34顺利地联接到驱动侧的传动件44中以及从中脱开。
如果轮毂侧的传动件34联接到驱动侧的传动件44，则压缩机组件10如根据图3至图6的实施方式描述那样运行。
可通过使传动件34、44分离或通过中断电驱动装置54的运行来导致压缩机组件的运行，由此压缩机组件10从一种工作运行状态转变成空转的运行状态。
如在图11中所示，压缩机组件10可与过滤器200和控制机构210连接。过滤器200优选被布置成使得过滤器200在压缩机组件10的压力介质入口和空气入口前面建立流体连接。
控制机构210可经由测量连接部220检测过滤器200何时发生阻塞。如果控制机构210检测到过滤器200阻塞，则可通过以下方式清洁过滤器：使得过滤器沿相反的流动方向受压力介质或空气影响。在压缩机组件10的正常运行中，空气经由过滤器200朝压缩机组件10输送并且从此处朝轮胎腔24输送。在清洁过程中，压力介质或空气或者从轮胎腔24中排出并且以相反的方向输送通过过滤器200，或者压缩机组件10将压力介质朝向过滤器200输送，而不是朝向轮胎腔24输送。对此，压缩机组件10经由额外的入口230吸入压力介质，所述额外的入口具有额外的空气过滤器240，其可以类似的方式被清洁。
有利地，控制机构210可用于测量和/或指示在轮胎腔24中的压力介质的压力、温度和/或湿度，其中，这些功能与控制装置210的其他功能无关。

Claims (17)

1.一种具有压缩机组件(10)的车辆，所述压缩机组件(10)用于为车辆车轮(2)的轮胎的轮胎腔(24)供给压力介质，其中，所述车辆车轮(2)包括车轮轮毂支架(26)并且被安装在车轮轮毂(18)上，其中，所述车轮轮毂(18)能够被安装在车轮支架(16)上以使得所述车轮轮毂(18)能够围绕旋转轴线(29)转动，其中，所述压缩机组件(10)布置在所述车轮轮毂支架(26)的附近或在所述车轮轮毂支架(26)中，
其中所述压缩机组件(10)包括至少一个压力腔室(40、42)，所述压力腔室(40、42)的体积能够由轮毂侧的压缩机构件(38)的平移运动(62)改变，其中，通过所述压力腔室(40、42)的体积减小能够使需要导入所述轮胎腔(24)中的压力介质被加压，
其中所述压缩机组件(10)包括电驱动装置(54)，并且
其中，所述轮毂侧的压缩机构件(38)为被配置成双活塞的环形活塞。
2.根据权利要求1所述的具有压缩机组件(10)的车辆，其特征在于，所述压力腔室(40、42)以与所述车轮轮毂(18)联合转动的方式连接至所述车轮轮毂(18)。
3.根据权利要求1所述的具有压缩机组件(10)的车辆，其特征在于，所述压缩机构件(38)在所述压缩机组件(10)运行时在所述旋转轴线(29)的方向上实施振荡式平移运动(62)。
4.根据权利要求1所述的具有压缩机组件(10)的车辆，其特征在于，所述压缩机构件(38)在所述压缩机组件(10)运行时在径向方向(76)上实施振荡式平移运动(62)。
5.根据权利要求1所述的具有压缩机组件(10)的车辆，其特征在于，所述压缩机组件包括用于将所述电驱动装置(54)的旋转运动(60)转变成所述压缩机构件(38)的平移运动(62)的传动组件(45)。
6.根据权利要求5所述的具有压缩机组件(10)的车辆，其特征在于，所述传动组件(45)包括凸轮机构。
7.根据权利要求1所述的具有压缩机组件(10)的车辆，其特征在于，所述电驱动装置(54)经由车载电源(3)供电，并且设有用于将电能从车轮支架侧传递到轮毂侧的滑动触头(4)。
8.根据权利要求1所述的具有压缩机组件(10)的车辆，其特征在于，所述电驱动装置(54)经由车辆的主电池供电，并且设有用于将电能从车轮支架侧传递到轮毂侧的滑动触头(4)。
9.根据权利要求1所述的具有压缩机组件(10)的车辆，其特征在于，在轮毂侧设有电能源。
10.根据权利要求1所述的具有压缩机组件(10)的车辆，其特征在于，在轮毂侧设有蓄能器。
11.根据权利要求1所述的具有压缩机组件(10)的车辆，其特征在于，在轮毂侧设有蓄电池。
12.根据权利要求1所述的具有压缩机组件(10)的车辆，其特征在于，在轮毂侧设有发电机，所述发电机将在轮毂侧和车轮支架侧的部件之间的相对旋转运动(60)转变为用于驱动所述压缩机组件(10)的电能。
13.根据权利要求1所述的具有压缩机组件(10)的车辆，其特征在于，包括用于将驱动侧的传动件(44)与轮毂侧的传动件(34)联接和分离的联接机构(70)。
14.根据权利要求1所述的具有压缩机组件(10)的车辆，其特征在于，具有用于无接触地将来自车轮支架侧能源的能量传递到所述压缩机组件(10)的机构。
15.根据权利要求1所述的具有压缩机组件(10)的车辆，其特征在于，所述压缩机组件(10)在压力介质入口侧与过滤器(200)连接。
16.根据权利要求15所述的具有压缩机组件(10)的车辆，其特征在于，所述压缩机组件(10)被构造成利用来自所述轮胎腔(24)的所述压力介质或通过将所述压力介质输送通过所述压缩机组件(10)来清洁所述过滤器(200)。
17.一种具有压缩机组件(10)的车辆，所述压缩机组件(10)用于为车辆车轮(2)的轮胎的轮胎腔(24)供给压力介质，其中，所述车辆车轮(2)包括车轮轮毂支架(26)并且被安装在车轮轮毂(18)上，其中，所述车轮轮毂(18)能够被安装在车轮支架(16)上以使得所述车轮轮毂(18)能够围绕旋转轴线(29)转动，其中，所述压缩机组件(10)布置在所述车轮轮毂支架(26)的附近或在所述车轮轮毂支架(26)中，
其中，所述压缩机组件(10)具有多个轮毂侧的传动件(34)，环形活塞与所述轮毂侧的传动件(34)连接，所述环形活塞形成压缩机构件(38)，
其中，所述环形活塞构造成双活塞并且限定第一压力腔室(40)以及第二压力腔室(42)，并且所述第一压力腔室(40)和所述第二压力腔室(42)分别实施成环形腔室，
其中，所述第一压力腔室(40)和所述第二压力腔室(42)的体积能够由轮毂侧的压缩机构件(38)的平移运动(62)改变，其中，通过所述第一压力腔室(40)和所述第二压力腔室(42)的体积减小能够使需要导入所述轮胎腔(24)中的压力介质被加压。
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