DE102012201253A1

DE102012201253A1 - Kompressor und Luftfedervorrichtung unter Verwendung desselben

Info

Publication number: DE102012201253A1
Application number: DE102012201253A
Authority: DE
Inventors: Teruaki YAMANAKA
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2012-01-30
Publication date: 2012-08-02
Also published as: GB2487638A; US20120193845A1; CN102619724A; GB201200753D0; KR20120088567A; JP2012159011A

Abstract

Die vorliegende Anmeldung betrifft einen Kompressor mit einem Bürstenmotor (2; 51) mit einer Spule (4; 53) und Bürsten (7; 56), einem Motorgehäuse (8; 57), das den Bürstenmotor aufnimmt, und einem Hubkolbenkompressorkörper (9), in dem eine Kurbelwelle (13) drehend durch den Bürstenmotor angetrieben wird, um einen Kolben (15) in einem Zylinder (11) hin und her zu bewegen, wodurch ein Gas, das von einem Ansauganschluss (12A) angesaugt wird, komprimiert, und das komprimierte Gas aus einem Ausgabeanschluss (12B) abgegeben wird. Der Kompressor weist einen Gaseinlassströmungspfad (26; 63) auf, der derart ausgestaltet ist, dass das Gas die Bürsten in dem Motorgehäuse kühlt, bevor es die Spule kühlt und zu dem Ansauganschluss strömt.

Description

STAND DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kompressor, der dazu ausgestaltet ist, in einem Fahrzeug, beispielsweise einem vierrädrigen Auto installiert zu werden, und betrifft auch eine Luftfederungsvorrichtung unter Verwendung des Kompressors. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung einen Kompressor, der für eine Luftfederung oder dergleichen geeignet ist, um komprimierte Luft für eine Fahrzeughöhensteuerung zuzuführen und abzulassen, und betrifft auch eine Luftfederungsvorrichtung unter Verwendung des Kompressors.
Im Allgemeinen wird eine Luftfederung, die in einem Fahrzeug als eine Fahrzeughöhensteuerung installiert ist, mit komprimierter Luft aus einem fahrzeugseitigen Luftkompressor befüllt oder entleert, um die Veränderung der Fahrzeughöhe, die durch eine Veränderung beispielsweise der Beladungsmasse bewirkt wird, zu verhindern und die Fahrzeughöhe gemäß den Wünschen des Fahrers korrekt einzustellen.
Der fahrzeugseitige Luftkompressor zum Zuführen komprimierter Luft zu der Luftfederung treibt einen Hubkolbenkompressorkörper mit einem Elektromotor an, um Luft zu komprimieren, die von ihm angesaugt wurde, und führt die komprimierte Luft der Luftfeder zu.
Beispielsweise offenbart die japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2004-60524 einen Luftkompressor, der dazu ausgestaltet ist, Luft durch das Innere eines Elektromotors derart anzusaugen, dass die Luft zwischen einem Stator und einem Rotor des Motors hindurchgelangt, um dadurch den Stator und den Rotor zu kühlen.
In dem Luftkompressor der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2004-60524 wird die Luft, die in das Innere des Elektromotors strömt, durch den Spalt zwischen dem Stator und dem Rotor hindurchgeführt, bevor sie den Bürsten zugeführt wird, die in Gleitkontakt mit einem Gleichrichter sind. Folglich werden die Bürsten mit Luft versorgt, die durch ihre Strömung durch den Spalt zwischen dem Stator und dem Rotor erwärmt wird. Daher können die Bürsten nicht effizient gekühlt werden.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kompressor bereitzustellen, der dazu ausgestaltet ist, die Bürsten aktiv zu kühlen, die erwärmt wurden, wodurch es möglich ist, die Lebensdauer der Bürsten zu verlängern und ihre Betriebsdauer zu erhöhen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Luftfedervorrichtung unter Verwendung des Kompressors der vorliegenden Erfindung bereitzustellen.
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung einen Kompressor bereit, der einen Gaseinlassströmungspfad aufweist, der derart ausgestaltet ist, dass das Gas die Bürsten in dem Motorgehäuse kühlt, bevor es die Spule kühlt und zu dem Ansauganschluss strömt.
KURZE FIGURENBESCHREIBUNG
1 ist eine vertikale Schnittansicht eines Luftkompressors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht des Luftkompressors aus 1, gesehen von der rechten Seite.
3 ist eine Schnittansicht eines Kurbelgehäuses, von Bürsten, einer Trennwand (Einlassöffnungen) und so weiter, gesehen aus der Richtung des Pfeils III-III in 1.
4 ist eine Frontansicht, die die Trennwand in 3 als eine einzige Komponente zeigt.
5 ist eine Schnittansicht, gesehen aus der Richtung des Pfeils V-V in 1, die die Art und Weise zeigt, in der ein Metallrohr an einem Lufttrockner angebracht ist.
6 ist ein Schaltbild, das eine Struktur zum Zuführen komprimierter Luft aus dem Luftkompressor zu einer Luftfederung zeigt.
7 ist eine vertikale Schnittansicht eines Luftkompressors gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine Schnittansicht, gesehen aus der Richtung des Pfeils VIII-VIII in 7, die die Beziehung zwischen einem Lufttrockner und einer Metallröhre zeigt.
9 ist eine vertikale Schnittansicht eines Luftkompressors gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
DETAILBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Kompressoren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten detailliert mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen als Beispiele beschrieben, in denen die vorliegende Erfindung als ein fahrzeugseitiger Luftkompressor verwendet wird.
1 bis 6 zeigen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 1 enthält ein fahrzeugseitiger Luftkompressor 1 einen Bürstenmotor 2, ein Motorgehäuse 8, einen Kompressorkörper 9, einen Lufttrockner 22 und so weiter, wie später beschrieben wird.
Der Bürstenmotor 2 ist eine Leistungsquelle des Luftkompressors 1. Der Bürstenmotor 2 ist in dem Motorgehäuse 8 (später beschrieben) vorgesehen. Der Bürstenmotor 2 weist eine rotierende Welle 3 auf, die drehbar an einem Ende von ihr durch ein Kurbelgehäuse 10 (später beschrieben) gehalten wird. Das andere Ende der rotierenden Welle 3 ist drehbar durch einen Bodenabschnitt 8B des Motorgehäuses 8 gehalten. Ein Rotor 4, der als eine Spule dient, ist auf einem axialen Zwischenteil der rotierenden Welle 3 vorgesehen. Ein Stator 5 ist um den äußeren Umfang des Rotors 4 herum so vorgesehen, dass er dem Rotor 4 über einen Spalt zugewandt ist. Der Stator 5 ist aus einem Permanentmagneten gemacht und an der Innenoberfläche des Motorgehäuses 8 befestigt.
Ein Kreiszylindrischer Kommutator 6 ist an einem Endabschnitt der Rotationswelle 3 vorgesehen. Vier Bürsten 7 sind um den Kommutator 6 herum vorgesehen. Die Bürsten 7 werden an einer Trennwand 19 (später beschrieben) befestigt. Die vier Bürsten 7 erstrecken sich in radialer Richtung nach innen, um ihre jeweiligen distalen Enden gegen den Kommutator 6 zu drücken. In diesem Zustand sind die Bürsten 7 in Umfangsrichtung voneinander um 90° beabstandet. Damit ist jede Bürste 7 fest an einer Position angeordnet, die einer der Einlassöffnungen 19B der Trennwand 19 (später beschrieben) zugewandt ist. Es soll bemerkt werden, dass jede Bürste radial beweglich ist vorgesehen und radial nach innen, das heißt in Richtung des Kommutators 6, gedrängt wird.
Das Motorgehäuse 8 beinhaltet den Bürstenmotor 2 und weist einen kreiszylindrischen Abschnitt 8A und einen Bodenabschnitt 8B auf. Der Stator 5 ist an der inneren umfangseitigen Oberfläche des zylindrischen Abschnitts 8A befestigt. Der Bodenabschnitt 8B ist mit einem Auslassanschluss 18 (später beschrieben) versehen. Das Öffnungsende des zylindrischen Abschnitts 8A ist an einem Kurbelgehäuse 10 (später beschrieben) befestigt.
Der Kompressorkörper 9 wird durch den Bürstenmotor 2 angetrieben und ist an einem Ende des Motorgehäuses 8 vorgesehen. Der Kompressorkörper 9 enthält ein kistenförmiges Kurbelgehäuse 10, einen Zylinder 11, der an dem Kurbelgehäuse 10 installiert ist, einen Zylinderkopf 12 (siehe 2), der an dem Zylinder 11 installiert ist, eine Kurbelwelle 13, die an einem Ende der Rotationswelle 3 in dem Kurbelgehäuse 10 montiert ist, eine Verbindungsstange 14, die an ihrem proximalen Ende an der Kurbelwelle 13 befestigt ist, und einen Kolben 15, der an dem distalen Ende der Verbindungsstange 14 angebracht ist, um sich in dem Zylinder 11 hin und her zu bewegen.
Das Kurbelgehäuse 10 weist ein Ende auf, das als eine Lagerbefestigungsoberfläche 10A dient. Ein Lager 16 ist an einem Mittelabschnitt der Lagerbefestigungsoberfläche 10A montiert, um das eine Ende der Rotationswelle 3 zu halten. Das andere Ende des Kurbelgehäuses 10 ist durch eine Abdeckplatte 10B verschlossen. Die Abdeckplatte 10B des Kurbelgehäuses 10 weist einen Einlassanschluss 17 (später beschrieben) auf, der im Wesentlichen in deren Mitte vorgesehen ist. Die Lagerbefestigungsoberfläche 10A ist ferner mit Verbindungsöffnungen 10C versehen, um es Luft zu ermögliche, durch den Einlassanschluss 17 einzuströmen, um in Richtung des Bürstenmotors 2 zu strömen. Die Verbindungsöffnungen 10C sind an vier in Umfangsrichtung beabstandeten Positionen um den äußeren Umfang des Lagers 16 vorgesehen, um den vier Bürsten 7 zu entsprechen.
Der Zylinderkopf 12 ist mit einem Luftansauganschluss 12A und einem Ausgabe- oder auch Zuführanschluss 12B (siehe 6) versehen. Der Ansauganschluss 12A ist mit einem kompressorseitigen Schlauch 25C der Verbindungsröhre 25 (später beschrieben) verbunden. Der Zuführanschluss 12B ist mit einem Lufttrockner 22 (später beschrieben) verbunden. Der Zylinderkopf 12 ist mit einem Saugventil und einem Ausgabeventil (die in den Figuren nicht gezeigt sind) versehen. Die Verbindungsstange 14 ist drehbar an ihrem proximalen Ende an einer exzentrischen Position der Kurbelwelle 13 über ein Lager 16A angebracht.
Der Einlassanschluss 17 ist auf der Abdeckplatte 10B des Kurbelgehäuses 10 vorgesehen, um als eine Öffnung zu dienen, um es der Atmosphärenluft zu erlauben, in das Kurbelgehäuse 10 zu strömen. Die Struktur, in der der Einlassanschluss 17 wie in dieser Ausführungsform auf der Abdeckplatte 10B vorgesehen ist, weist die folgenden Vorteile auf. Luft, die durch das Kurbelgehäuse 10 in das Motorgehäuse 8 strömt, strömt zuerst um die Bürsten 7, wodurch die Bürsten 7 durch die kühle Luft gekühlt werden können. Zusätzlich ist der im Wesentlichen zentrale Abschnitt der Abdeckplatte 10B, wo der Einlassanschluss 17 angeordnet ist, den Lagern 16 und 16A zugewandt. Daher können die Lager 16 und 16A durch die Luft gekühlt werden, die durch den Einlassanschluss 17 einströmt.
Andererseits ist der Auslassanschluss 18 auf dem Bodenabschnitt 8B des Motorgehäuses 8 vorgesehen, um als eine Öffnung zum Ausgeben der Luft zu dienen, die zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 5 hindurchgeströmt ist. Ferner bildet der Auslassanschluss 18 eine Verbindung, die mit einem motorseitigen Schlauch 25B der Verbindungsleitung 25 (später beschrieben) zu verbinden ist.
Die Trennwand 19 ist zwischen dem Motorgehäuse 8 und dem Kompressorkörper 9 vorgesehen. Wie in 3 und 4 gezeigt ist, wird die Trennwand 19 als ein ringförmiges Plattenelement ausgebildet, das in seiner Mitte eine runde Öffnung 19A aufweist, die in ihrem Durchmesser größer als der Kommutator 6 ist. Die Trennwand 19 wird beispielsweise an die Lagerbefestigungsoberfläche 10A des Kurbelgehäuses 10 geschraubt. Die zentrale runde Öffnung 19A ist in ihrem Durchmesser größer als der Kommutator 6 ausgebildet, sodass eine ringförmige Lücke 20 zwischen der runden Öffnung 19A und dem Kommutator 6 ausgebildet wir. Der Spalt 20 wird als ein (Kühl-)Luftpfad verwendet.
Die Trennwand 19 wird mit vier ausgeschnittenen nutförmigen Einlassöffnungen 19B versehen, die sich radial von der runden Öffnung 19A aus nach außen erstrecken. Die äußeren Enden der vier Einlassöffnungen 19B sind den Verbindungsöffnungen 10C des Kurbelgehäuses 10 zugewandt. Die Einlassöffnungen 19B erstrecken sich von den äußeren Enden in Richtung der runden Öffnung 19A entlang und gegenüber der vier Bürsten 7. Jede Einlassöffnung 19B ist so ausgebildet, dass sie einem Teil der Gesamtlänge der entsprechenden Bürste 7 gegenüberliegt, die sich von der Mitte zu ihrem distalen Ende erstreckt. Damit ermöglichen es die Einlassöffnungen 19B aktiv, dass die Luft aus den Verbindungsöffnungen 10C in Richtung des Spalts 20 und entlang der distalen Endabschnitte der Bürsten 7 strömen kann, die sich durch den Gleitkontakt mit dem Kommutator 6 auf hohe Temperaturen erhitzen. Die die Bürsten 7 gekühlt habende Luft strömt durch die Umgebungen der Bürsten 7 in Richtung des Rotors 4.
Der Einlassanschluss 17 ist mit einem ersten Filter 21A versehen. Ein zweiter Filter 21B ist zwischen jeder Verbindungsöffnung 10C (Lageranbringungsoberfläche 10A) des Kurbelgehäuses 10 und der hiermit verbundenen Einlassöffnung 19B der Trennwand 19 vorgesehen. Der Auslassanschluss 18 ist mit einem dritten Filter 21C versehen. Der Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfs 12 ist mit einem vierten Filter 21D versehen. Die Filter 21A bis 21D sind vor und hinter den Bürsten 7 vorgesehen.
Damit fangen die Filter 21A bis 21D, wenn Luft jeder Luftfederung 31 (später beschrieben) zugeführt wird, Staub in der Luft auf, die durch einen Einlassströmungspfad 26 (später beschrieben) strömt, und ermöglichen es, dass der Luftfederung 31 saubere Luft zugeführt wird. Wenn andererseits Luft von der Luftfederung 31 abgegeben wird, kann die Luft durch den Einlassströmungspfad 26 in der zur obigen entgegen gesetzten Richtung strömen, wodurch an den Filtern 21A bis 21D anhaftender Staub weggeblasen wird und damit ein Verstopfen der Filter 21A bis 21D mit Staub verhindert wird. Die Filter 21A bis 21D sind dazu positioniert, das Kurbelgehäuse 10, das Motorgehäuse 8, die Verbindungsröhren 25 und den Zylinderkopf 12 voneinander zu trennen. Daher kann Abrieb oder dergleichen, der in irgendeinem der abgetrennten Räume erzeugt wird, nicht in einen anderen Raum herausströmen.
Der Lufttrockner 22 ist in Verbindung mit dem Zuführungsanschluss 12B des Zylinderkopfs 12 vorgesehen und umfasst im Wesentlichen, wie in 5 gezeigt ist, ein Trocknergehäuse 23, das ein hohler geschlossener Behälter ist, und einen Wasseradsorbierer 24, der in dem Trocknergehäuse 23 enthalten ist. Der Wasseradsorbierer 24 ist ein Trockenmittel, beispielsweise Silikagel. Das Trocknergehäuse 23 des Lufttrockners 22 ist an seinem einen Ende mit dem Ausgabeanschluss 12B es Zylinderkopfs 12 verbunden. Der Lufttrockner 22 ist so angeordnet, dass er sich parallel zum Motorgehäuse 8 erstreckt. Das Trocknergehäuse 23 ist an seinem anderen Ende mit einem Zuführungs-Ausgabeanschluss 23A versehen, um trockene komprimierte Luft zu und von einer Luftfederung 31 (später beschrieben) zuzuführen und abzulassen. Der Zuführungs-Ausgabeanschluss 23A ist, wie in 6 gezeigt ist, mit mehreren Luftfederungen 31 (nur eine hiervon ist gezeigt) durch eine Luftröhre 32 (später beschrieben) und so weiter verbunden.
Das Trocknergehäuse 23 ist auf seinem äußeren Umfang mit zwei Röhrenhaltern 23B an entsprechenden Positionen näher an dem Motorgehäuse 8 versehen. Wie in 1 und 5 gezeigt ist, sind die Röhrenhalter 23B jeweils in der Form eines C ausgebildet, mit einer Elastizität, um zwei axial einander gegenüberliegende Enden einer Metallröhre 25A einer Verbindungsröhre 25 (später beschrieben) klemmend zu halten. Die Röhrenhalter 23B befestigen die Metallröhre 25A an einer Position nahe der äußeren Umfangsoberfläche des Trocknergehäuses 23, sodass ein kleiner Spalt zwischen der Metallröhre 25A und der äußeren Umfangsoberfläche des Trocknergehäuses 23 ausgebildet wird. Diese Struktur verhindert es, dass jemand einen Finger zwischen die Metallröhre 25A und das Trocknergehäuse 23 einführt, und macht es damit unmöglich, den Luftkompressor 1 anzuheben, indem die Metallröhre 25A gehalten wird.
Wenn komprimierte Luft durch den Lufttrockner 22 den Luftfederungen 31 zugeführt wird, wird die komprimierte Luft in Kontakt mit dem Wasseradsorbierer 24 in den Lufttrockner 22 gebracht, um Wasser zu adsorbieren und aus der komprimierten Luft zu entfernen, wodurch trockene komprimierte Luft zu den Luftfederungen 31 geleitet werden kann. Wenn andererseits komprimierte Luft von den Luftfederungen 31 abgegeben wird, strömt trockene komprimierte Luft durch das Trocknergehäuse 23 zurück, um Wasser aus dem Wasseradsorbierer 24 zu desorbieren, sodass der Wasseradsorbierer 24 regeneriert wird, um Wasser zu adsorbieren.
Die Verbindungsröhre 25 ist vorgesehen, um den Auslassanschluss 18 des Motorgehäuses 8 und den Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfs 12 zu verbinden, um Luft, die von dem Auslassanschluss 18 des Motorgehäuses 8 ausgegeben wird, in Richtung des Ansauganschlusses 12A des Zylinderkopfs 12 zu führen. Die Verbindungsröhre 25 verwendet eine Metallröhre als zumindest einen Teil von ihr. Das heißt, die Verbindungsröhre 25 weist eine Metallröhre 25A auf, die in einem längsseitigen Zwischenteil von ihr vorgesehen ist. Die Metallröhre 25A wird aus einem metallischen Röhrenelement gebildet. Die Verbindungsröhre 25 weist ferner einen motorseitigen Schlauch 25B auf, der als eine motorseitige Universalverbindung dient, die den Auslassanschluss 18 des Motorgehäuses 8 und die Metallröhre 25A verbindet, und ein kompressorseitiger Schlauch 25C, der als eine kompressorseitige Universalverbindung dient, verbindet die Metallröhre 25A und den Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12. Die Schläuche 25B und 25C sind jeweils aus einem flexiblen Gummi, Harz, Kunststoff oder anderen ähnlichen Schlauch gebildet, um die Übertragung von Vibrationen zu unterdrücken.
Die Metallröhre 25A wird befestigt, indem sie klemmend durch zwei Röhrenhalter 23B gehalten wird, die in dem Trocknergehäuse 23 vorgesehen sind. In diesem Fall wird die Metallröhre 25A an einer Position befestigt, die nahe der äußeren Umfangsoberfläche des Trocknergehäuses 23 ist. Folglich kann ein menschlicher Finger nicht zwischen die Metallröhre 25A und das Trocknergehäuse 23 hindurchgeführt werden. Es ist daher möglich, zu verhindern, dass eine Person den Luftkompressor 1 anhebt, indem die Metallröhre 25A gehalten wird. Darüber hinaus ist es möglich, weil die Metallröhre 25A eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, Wärme von der Luft effizient abzuleiten, wenn diese durch das Innere der Metallröhre 25A strömt, nachdem sie durch das Kühlen des Bürstenmotors 2 und so weiter erwärmt wurde.
Der Einlassströmungspfad 26 ist so vorgesehen, dass er sich durch den Kompressorkörper 9, den Bürstenmotor 2 und die Verbindungsröhre 25 erstreckt, um einen Pfad für Luft bereitzustellen, sodass diese zu dem Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12 strömen kann. Genauer umfasst der Einlassströmungspfad 26 den Einlassanschluss 17, die Verbindungsöffnungen 10C des Kurbelgehäuses 10, die Einlassöffnungen 19B der Trennwand 19, den Spalt 20, den Spalt zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 5, den Auslassanschluss 18 und die Verbindungsröhre 25. Die Atmosphärenluft strömt durch diese Komponententeile des Einlassströmungspfades 26 in der genannten Reihenfolge, wenn komprimierte Luft den Luftfederungen 31 zugeführt wird.
Wie in 6 gezeigt ist, ist ein Zuführungs-Auslassschaltventil 27 an der Ansaugseite des Zylinderkopfes 12 vorgesehen. Das Zuführungs-Auslassschaltventil 27 umfasst im Wesentlichen eine Bypassleitung 28, die den Kompressorkörper 9 umgeht, um die Verbindungsleitung 25 (den Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12) und ein Ende des Lufttrockners 22 direkt miteinander zu verbinden. Das Zuführungs-Auslassschaltventil 27 umfasst ferner ein Zwei-Wege-Zwei-Positions-Luft-Steuer-Elektromagnet-An-Aus-Ventil 29, das auf der Bypassleitung 28 vorgesehen ist und mit einer Steuerung (nicht gezeigt) verbunden ist, und ein Zwei-Wege-Zwei-Positoos-Luft-Steuer-An-Aus-Ventil 30, das in Reihe mit dem elektromagnetischen An-Aus-Ventil 29 vorgesehen ist und in eine „An”-Position (d) geschaltet ist, indem das elektromagnetische An-Aus-Ventil 29 in eine „An”-Position (b) geschaltet wird.
Das elektromagnetische An-Aus-Ventil 29 ist normalerweise in einer „Aus”-Position (a), um die Bypassleitung 28 zu verschließen. Wenn es mit einem Steuersignal von der Steuerung versehen wird, wird das elektromagnetische An-Aus-Ventil 29 in die „An”-Position (b) geschaltet und das An-Aus-Ventil 30 wird auch in die „An”-Position (d) geschaltet, wodurch eine Verbindung durch die Bypassleitung 28 ermöglicht wird.
Die Luftfederungen 31 als fahrzeugseitige Luftfederungen sind jeweils zwischen einem fahrzeugkörperseitigen Element und einem radseitigen Element vorgesehen, die nicht gezeigt sind. Im Fall eines vierrädrigen Fahrzeugs wird beispielsweise eine Gesamtheit von vier Luftfederungen 31 vorgesehen: zwei für die Vorder- und zwei für die Hinterräder. Jede Luftfederung 31 weist eine Luftkammer 31C zwischen einem Zylinder 31A und einer Kolbenstange 31B auf. Die Luftkammer 31C ist durch eine Luftröhre 32 mit dem Zuführungs-Auslassanschluss 23A des Trocknergehäuses 23 verbunden, das den Lufttrockner 22 bildet. Ein Luftzuführungs-Auslassventil 33 wird auf halber Strecke in der Luftleitung 32 vorgesehen. Das Luftzuführungs-Auslassventil 33 ist ein Zwei-Weg-Zwei-Positions-Elektromagnet-Steuer-An-Aus-Ventil. Das Luftzuführungs-Auslassventil 33 ist normalerweise in einer „Aus”-Position (e) um die Luftleitung 32 zu verschließen. Wenn es mit einem Steuersignal von der Steuerung versehen wird, wird das Zuführungs-Auslassventil 33 in eine „An”-Position (f) umgeschaltet, um eine Verbindung durch die Luftleitung 32 zu ermöglichen.
Das Folgende ist eine Erklärung des Betriebs des Luftkompressors 1 gemäß der ersten Ausführungsform, die wie oben genannt angeordnet ist, in Bezug auf die Strömung von Luft, wenn sie die Höhe des Fahrzeugs einstellt.
Zuerst wird, wenn die Fahrzeughöhe durch die Luftfederung 31 angehoben werden soll, der Bürstenmotor 2 durch ein Steuerungssignal von der Steuerung angetrieben, um die Kurbelwelle 13 des Kompressorkörpers 9 zu rotieren. Folglich bewegt sich der Kolben 15 des Kompressorkörpers 9 in dem Zylinder 11 hin und her, um Luft, die von dem Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfs 12 angesaugt wurde, zu komprimieren und die komprimierte Luft aus dem Ausgabeanschluss 123 abzugeben.
Genauer strömt die Luft in Richtung des Ansauganschlusses 12A des Zylinderkopfes 12 wie folgt. Ein Lufteinsaugströmungspfad 26 wird durch den Einlassanschluss 17, die Verbindungsöffnungen 10C des Kurbelgehäuses 10, die Einlassöffnungen 19B der Trennwand 19, den Spalt 20, den Spalt zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 5, den Auslassanschluss 18 und die Verbindungsleitung 25 gebildet und die Atmosphärenluft strömt durch diese Komponententeile des Einlassströmungspfades 26 in der genannten Reihenfolge, wenn komprimierte Luft zu den Luftfederungen 31 zugeführt wird. Folglich strömt Luft, die in das Kurbelgehäuse 10 aus dem Ansauganschluss 17 strömt, entlang der Lager 16 und 16A, wodurch die Lager 16 und 16A gekühlt werden. Es sollte bemerkt werden, dass die Lager 16 und 16A einen niedrigeren Temperaturanstieg aufweisen, als der Bürstenmotor 2 während des Betriebs des Luftkompressors 1; daher kann selbst die Luft, die durch die Lager 16 und 16A gelangt, den Bürstenmotor 2 ausreichend kühlen.
Ein Teil der Luft, die durch die Lager 16 und 16A hindurchgelangt, gelangt durch die Verbindungsöffnungen 10C des Kurbelgehäuses 10 und strömt zu den Einlassöffnungen 19B der Trennwand 19. An den Einlassöffnungen 19B strömt die Luft entlang den Bürsten 7 von der Mitte zum distalen Ende jeder Bürste 7. Folglich kann die Luft, die durch die Verbindungsöffnungen 10C gelangt ist, die distalen Enden der Bürsten 7 aktiv kühlen, die sich durch Gleitkontakt mit dem Kommutator 6 auf die höchste Temperatur in dem Motorgehäuse 8 erhitzen, wenn die Luft von den Einlassöffnungen 19B in den Spalt 20 zwischen der runden Öffnung 19A und dem Kommutator 6 strömt.
Die Luft, die die Bürsten 7 gekühlt hat, gelangt durch den Spalt zwischen dem Rotor 4 und dem Statur 5 und erreicht den Auslassanschluss 18 nach dem Kühlen des Rotors 4 und des Stators 5. Zu diesem Zeitpunkt hat die Luft, die Wärme von den verschiedenen Teilen des Luftkompressors 1 entnommen hat, eine hohe Temperatur. Wenn jedoch die erwärmte Luft von dem Auslassanschluss 18 zu dem Ansauganschluss 12A durch die Verbindungsleitung 25 geführt wird, kann die Luft Wärme abgeben, wenn sie durch die Metallleitung 25A strömt, die auf halber Strecke in der Verbindungsleitung 25 vorgesehen ist, wodurch kühle Luft zu dem Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12 zugeführt werden kann. Damit kann der Kompressorkörper 9 effizient Luft komprimieren, deren Wärmeexpansion unterdrückt wird. Wenn die Luft durch den Lufteinlassströmungspfad 26 strömt, kann Staub in der Luft durch die Filter 21A bis 21D, die in mehreren Stufen angeordnet sind, eingefangen werden. Daher kann den Luftfederungen 31 saubere Luft zugeführt werden.
Die komprimierte Luft, die von dem Auslassanschluss 12B des Zylinderkopfes 12 abgeben wird, wird dem Lufttrockner 22 zugeführt, indem die Luft den Wasseradsorbierer 24 in dem Trocknergehäuse 23 kontaktiert, wodurch Wasser durch den Wasseradsorbierer 24 adsorbiert und daher trockene komprimierte Luft bereitgestellt werden kann.
Die trockene komprimierte Luft wird der Luftkammer 31C jeder Luftfederung 31 des Fahrzeugs durch die Luftleitung 32 und das Luftzuführungs-Auslassventil 33, das in die „An”-Position (f) geschaltet ist, zugeführt. Folglich verlängert die Luftfederung 31 die Kolbenstange 31B des Zylinders 31A, um die Höhe des Fahrzeugs zu vergrößern.
Als nächstes wird der Betrieb des Luftkompressors 1 zum Verringern der Höhe des Fahrzeugs beschrieben werden. Zuerst wird der Bürstenmotor 2 angehalten, um den Betrieb des Kompressorkörpers 9 anzuhalten. In diesem Zustand wird das elektromagnetische An-Aus-Ventil 29 in die „An”-Position (b) geschaltet. Folglich ist das An-Aus-Ventil 30 in die „An”-Position (d) geschaltet, um eine Verbindung durch die Bypassleitung 28 zu ermöglichen.
Dadurch strömt die Luft, die von der Luftkammer 31C der Luftfederung 31 abgegeben wird, zurück durch die Luftleitung 32 in das Trocknergehäuse 23 des Lufttrockners 22, um das adsorbierte Wasser aus dem Wasseradsorbierer 24 in dem Trocknergehäuse 23 zu entfernen, um den Wasseradsorbierer 24 zu regenerieren.
Danach gelangt die Luft, die aus dem Lufttrockner 22 herausströmt, durch die Bypassleitung 28 und das An-Aus-Ventil 29, um in die Verbindungsleitung 25 zu strömen. Die Luft, die die Verbindungsleitung 25 erreicht, strömt durch den Einlassströmungspfad 26 zurück, wodurch anhaftender Staub von den Filtern 21A bis 21D weggeblasen wird, um diese zu regenerieren. Zusätzlich ermöglicht die Strömung von Luft durch das Motorgehäuse 8 und das Kurbelgehäuse 10, dass verschiedene Teile des Luftkompressors 1 selbst dann gekühlt werden, wenn die Luft zurückströmt (wenn die Luft abgegeben wird).
Damit kühlt die Luft, die von dem Einlassanschluss 17 in das Kurbelgehäuse 10 strömt, das den Einlassströmungspfad 26 bildet, gemäß der ersten Ausführungsform den Rotor 4 und den Stator 5 nach dem Kühlen der Bürsten 7. Folglich können die Bürsten 7, die sich in dem Motorgehäuse 8 auf eine hohe Temperatur erhitzen, aktiv durch kühle Luft gekühlt werden, die noch nicht erwärmt wurde.
Als eine Folge kann die Lebensdauer der Bürsten 7 an sich verlängert werden, indem die Bürsten 7 aktiv gekühlt werden, die sich in dem Motorgehäuse 8 auf die höchste Temperatur erwärmen und deren Erwärmung einen signifikanten Einfluss auch auf die Lebensdauer des Bürstenmotors 2 hat. Die Reduktion des thermischen Effektes der Bürsten 7 ermöglicht es, den Zeitraum zu verlängern, über den der Kompressor durchgehend betrieben werden kann.
Die Trennwand 19 in dem Motorgehäuse 8 wird mit Einlassöffnungen 19B an entsprechenden Positionen versehen, die den Bürsten 7 zugewandt sind. Daher ist es möglich, die Bürsten 7 sicher zu kühlen, die sich auf eine hohe Temperatur erhitzen. Darüber hinaus wird jede Einlassöffnung 19B so ausgebildet, dass sie einem Teil der Gesamtlänge der hiermit verbundenen Bürste 7 zugewandt sind, die sich von der Mitte zu einem distalen Ende von ihr erstreckt. Folglich ermöglichen die Einlassöffnungen 19B aktiv, dass die Luft in Richtung der distalen Enden der Bürsten 7 strömt, die sich durch Gleitkontakt mit dem Kommutator 6 auf eine hohe Temperatur erwärmen. Damit können die Bürsten 7 effizient gekühlt werden.
Zusätzlich wird der Gaseinlassströmungspfad mit Filtern 21A bis 21D vor und hinter den Bürsten 7 versehen. Das heißt, der erste Filter 21A ist für den Einlassanschluss 17 vorgesehen. Der zweite Filter 21B ist zwischen jeder Verbindungsöffnung 10C des Kurbelgehäuses 10 und der verbundenen Einlassöffnung 19B der Trennwand 19 vorgesehen. Der dritte Filter 21C ist für den Auslassanschluss 18 vorgesehen. Der vierte Filter 21D ist für den Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12 vorgesehen. Mit dieser Struktur kann Staub in der Luft durch die Filter 21A bis 21D eingefangen werden und saubere Luft kann den Luftfederungen 31 zugeführt werden.
Zusätzlich sind die Filter 21A bis 21D dazu positioniert, das Kurbelgehäuse 10, das Motorgehäuse 8, die Verbindungsleitung 25 und den Zylinderkopf 12 voneinander zu trennen. Daher kann Abrieb oder dergleichen, der in einem der abgetrennten Räume erzeugt wird, nicht in einen anderen Raum herausströmen. Folglich ist es möglich, eine nicht normale Abnutzung oder dergleichen zu verhindern, die andernfalls durch Abrieb erzeugt würde, der in dem abgetrennten Räumen erzeugt wird, und daher ist es möglich, die Haltbarkeit auch in dieser Hinsicht zu verbessern.
Die Verbindungsleitung 25 ist vorgesehen, um den Auslassanschluss 18 des Motorgehäuses 8 und den Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12 zu verbinden. Die Verbindungsleitung 25 weist eine Metallleitung 25A auf, die aus einem metallischen Leitungselement ausgebildet ist, das in einer längsseitig zentralen Position der Verbindungsleitung 25 vorgesehen ist. Die Verbindungsleitung 25 weist ferner einen flexiblen motorseitigen Schlauch 25B auf, der den Auslassanschluss 18 des Motorgehäuses 8 und die Metallleitung 25A verbindet, und einen flexiblen kompressorseitigen Schlauch 25C, der die Metallleitung 25A und den Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12 verbindet.
Mit der oben beschriebenen Struktur ist es möglich, weil die Metallleitung 25A eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, effizient Wärme aus der Luft abzuleiten, wenn diese durch das Innere der Metallleitung 25A strömt, nachdem sie durch das Kühlen des Bürstenmotors 2 und so weiter erwärmt wurde, und daher ist es möglich, die Luftkompressionseffizienz des Kompressorkörpers 9 zu erhöhen. Zusätzlich können die Schläuche 25B und 25C, die aus flexiblem Gummi, Harz, Kunststoff oder Ähnlichem gemacht sind, die Übertragung von Vibrationen unterdrücken, was eine Verbesserung der Haltbarkeit ermöglicht.
Die Metallleitung 25A der Verbindungsleitung 25 ist an dem Trocknergehäuse 23 des Lufttrockners 22 befestigt, der parallel zu dem Motorgehäuse 8 vorgesehen ist. Folglich kann die Verbindungsleitung 25 stabil bereitgestellt werden, sodass sie nicht merklich schwingt.
Zusätzlich ist ein kleiner Spalt zwischen der Metallleitung 25A und der äußeren Umfangsoberfläche des Trocknergehäuses 23 ausgebildet. Der Spalt ist so klein, dass ein menschlicher Finger nicht zwischen den Metallleitung 25A und das Trocknergehäuse 23 hindurchgeführt werden kann. Der kleine Spalt verhindert, dass eine Person die Metallleitung 25A hält. Folglich ist es möglich, eine Person daran zu hindern, den Luftkompressor 1 durch Halten der Verbindungsleitung 25 zu tragen.
Zusätzlich kann die Luft, wenn Luft aus jeder Luftfederung 31, die zwischen einem fahrzeugkörperseitigen Element und einem radseitigen Element vorgesehen ist, abgegeben wird, durch den Einlassströmungspfad 26 zurückströmen, das heißt in der folgenden Reihenfolge: die Verbindungsleitung 25, den Auslassanschluss 18, den Spalt zwischen dem Rotor 4 und dem Stator 5, den Spalt 20, die Einlassöffnungen 19B der Trennwand 19, die Verbindungsöffnungen 10C des Kurbelgehäuses 10 und den Einlassanschluss 17. Die Luft, die zurückströmt, kann anhaftenden Staub von den Filtern 21A bis 21D wegblasen und die Filter 21A bis 21D reinigen.
7 und 8 zeigen eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Merkmal dieser Ausführungsform liegt darin, dass eine Metallleitung, die eine Verbindungsleitung bildet, integral auf einem Lufttrockner ausgebildet ist. Es sollte bemerkt werden, dass in dieser Ausführungsform dieselben Elemente wie diejenigen der vorhergehenden ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen wie den für die erste Ausführungsform verwendeten bezeichnet werden und eine entsprechende Beschreibung wird ausgelassen.
Wie in 7 und 8 gezeigt ist, umfasst ein Lufttrockner 41 gemäß der zweiten Ausführungsform im Wesentlichen ein Trocknergehäuse 42 und einen Wasseradsorbierer 43 im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie der Lufttrockner 22 gemäß der vorhergehenden ersten Ausführungsform. Der Lufttrockner 41 gemäß dieser Ausführungsform unterscheidet sich jedoch von dem Lufttrockner 22 gemäß der ersten Ausführungsform darin, dass eine Metallleitung 44 (später beschrieben) integral an dem Trocknergehäuse 42 vorgesehen ist.
Eine Metallleitung 44 ist an einem äußeren Umfang des Trocknergehäuses 42 vorgesehen. Die Metallleitung 44 bildet einen Zwischenteil einer Verbindungsleitung 45 (später beschrieben). Wie in 8 gezeigt ist, ist die Metallleitung 44 integral mit dem Trocknergehäuse 42 ausgebildet, das als ein kreiszylindrischer Behälter ausgebildet ist, der ein Metallmaterial verwendet. Die Metallleitung 44 erstreckt sich in der axialen Richtung des Trocknergehäuses 42. Die einander gegenüberliegenden Endabschnitte der Metallleitung 44 stehen in axialer Richtung vor, um einen motorseitigen Verbindungsanschluss 44A bzw. einen kompressorseitigen Verbindungsanschluss 44B zu bilden.
Die Verbindungsleitung 45 gemäß der zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, um zwischen dem Auslassanschluss 18 des Motorgehäuses 8 und dem Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12 verbunden zu sein, um Luft, die aus dem Auslassanschluss 18 des Motorgehäuses 8 abgegeben wurde, zu dem Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12 zu leiten. Die Verbindungsleitung 45 verwendet eine Metallleitung in zumindest einem Teil von ihr. Das heißt, die Verbindungsleitung 45 umfasst die oben beschriebene Metallleitung 44, die in einem längsseitigen Zwischenteil der Verbindungsleitung 45 vorgesehen ist, einen motorseitigen Schlauch 45A als eine motorseitige Universalverbindung, die den Auslassanschluss 18 des Motorgehäuses 8 und den motorseitigen Verbindungsanschluss 44A der Metallleitung 44 verbindet, und einen kompressorseitigen Schlauch 45B als eine kompressorseitige Universalverbindung, die den Kompressorseitigen Verbindungsanschluss 44B der Metallleitung 44 und den Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12 verbindet. Die Schläuche 45A und 45B sind jeweils aus einem flexiblen Gummi, Kunststoff oder Harz oder einem ähnlichen Schlauch gebildet, um die Übertragung von Vibrationen zu unterbinden.
Weil die Metallleitung 44 integral mit dem Trocknergehäuse 42 ausgebildet ist, kann ein menschlicher Finger nicht zwischen der Metallleitung 44, die die Verbindungsleitung 45 bildet, und dem Trocknergehäuse 42 hindurchgeführt werden. Daher ist es unmöglich für eine Person, den Luftkompressor 1 durch Halten der Metallleitung 44 anzuheben. Weil die Metallleitung 44 eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, ist es darüber hinaus möglich, Wärme von der Luft effizient abzuleiten, wenn diese durch das Innere der Metallleitung 25A strömt, nachdem ihre Temperatur durch das Kühlen des Bürstenmotors 2 und so weiter angehoben wurde. Weil die Metallleitung 44 integral mit dem Trocknergehäuse 42 ausgebildet ist, kann darüber hinaus die Wärme der Luft, die auf die Metallleitung 44 übertragen wurde, in Richtung des Trocknergehäuses 42 entweichen.
Damit ist gemäß der zweiten Ausführungsform, die wie oben beschrieben angeordnet ist, die Metallleitung 44 in der längsseitigen Mittelposition der Verbindungsleitung 45 vorgesehen und es ist daher möglich, Wärme von der Luft, die durch das Kühlen des Bürstenmotors 2 und so weiter erwärmt wurde, im Wesentlichen auf dieselbe Weise wie in der vorhergehenden ersten Ausführungsform abzuleiten. Insbesondere kann Wärme der Luft, die auf die Metallleitung 44 übertragen wird, in Richtung des Trocknergehäuses 42 entweichen, weil die Metallleitung 44 integral mit dem Trocknergehäuse 42 ausgebildet ist, und damit kann die zirkulierende Luft effizient gekühlt werden. Folglich kann die Luftkompressionseffizienz des Kompressorkörpers 9 weiter verbessert werden. Zusätzlich können die Schläuche 45A und 45B, die aus flexiblem Gummi, Harz oder Kunststoff oder ähnlichen Schläuchen gebildet sind, die Übertragung von Vibrationen unterbinden, was eine Verbesserung der Lebensdauer ermöglicht. Weil zusätzlich die Metallleitung 44 integral mit dem Trocknergehäuse 42 ausgebildet ist, kann die Installationsfestigkeit der Metallleitung 44 verbessert werden und es ist auch möglich, den Luftkompressor 1 durch Halten der Metallleitung 44 mit den Fingern zu tragen.
9 zeigt eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Merkmal dieser Ausführungsform liegt darin, dass die Einlassöffnungen in dem Motorgehäuse an einer Seite von ihm vorgesehen sind, die dessen Seite gegenüberliegen, an der der Kompressorkörper installiert ist. Es soll bemerkt werden, dass in dieser Ausführungsform dieselben Elemente wie diejenigen der vorhergehenden ersten Ausführungsform mit denselben Bezugszeichen wie jenen, die in der ersten Ausführungsform verwendet werden, bezeichnet sind und eine Beschreibung hiervon ausgelassen wird.
In 9 weist ein Bürstenmotor 51 gemäß der dritten Ausführungsform eine rotierende Welle 52 auf, die an ihrem einen Ende durch das Kurbelgehäuse 10 drehbar gehalten wird. Das andere Ende der Rotationswelle 52 wird durch einen Bodenabschnitt 57B eines Motorgehäuses 57 (später beschrieben) drehbar gehalten. Ein Rotor 53 als eine Spule ist auf einem axialen Zwischenteil der Rotationswelle 52 vorgesehen. Der Stator 54 ist um den äußeren Umfang des Rotors 53 herum vorgesehen, um dem Rotor 53 über einen Spalt zugewandt zu sein. Der Stator 54 ist aus einem Permanentmagneten gemacht und an der Innenoberfläche des Motorgehäuses 57 befestigt.
Ein kreiszylinderförmiger Kommutator 55 ist an einem Ende der Rotationswelle 52, entfernt von dem Kompressorkörper 9, das heißt am axial anderen Ende der Rotationswelle 52 vorgesehen. Vier Bürsten 56 (von denen nur eine gezeigt ist) sind um den Kommutator 55 herum vorgesehen. Die Bürsten 56 sind an einer Trennwand 60 (später beschrieben) befestigt. Die vier Bürsten 56 erstrecken sich radial nach Innen, um jeweils ihre distalen Enden gegen den Kommutator 50 zu drücken. In diesem Zustand sind die Bürsten in Umfangsrichtung voneinander um 90° beabstandet. Damit ist jede Bürste 56 fest an einer Position angeordnet, die einer der Einlassöffnungen 60B der Trennwand 60 (später beschrieben) zugewandt ist. Es sollte bemerkt werden, dass jede Bürste 56 radial beweglich vorgesehen ist und in Richtung des Kommutators 55 gedrängt wird.
Das Motorgehäuse 57 nimmt den Bürstenmotor 51 auf und weist einen kreiszylindrischen Abschnitt 57A und einen Bodenabschnitt 57B auf. Der Statur 54 ist an der inneren Umfangsoberfläche des zylindrischen Abschnitts 57A befestigt. Der Bodenabschnitt 57B ist mit einem Einlassanschluss 58 (später beschrieben) versehen. Das Öffnungsende (ein Ende) des zylindrischen Abschnitts 57A ist an dem Kurbelgehäuse 10 befestigt.
Der Einlassanschluss 58 ist an dem Bodenabschnitt 57B des Motorgehäuses 57 vorgesehen, um als eine Öffnung zu dienen, um es der Atmosphärenluft zu ermöglichen, in das Motorgehäuse 57 zu strömen. Das Bereitstellen des Einlassanschlusses 58 an dem Bodenanschluss 573 ermöglicht es, dass Luft in das Motorgehäuse 57 strömt, um zuerst um die Bürsten 56 herum zu strömen. Folglich können die Bürsten 56 mit kühler Luft gekühlt werden.
Ein Auslassanschluss 59 ist an der Abdeckplatte 10B des Kurbelgehäuses 10 vorgesehen, um als eine Öffnung zum Abgeben von Luft zu dienen, die zwischen dem Rotor 53 und dem Statur 54 hindurch und durch die Lager 16 und 16A geströmt ist. Ferner bildet der Auslassanschluss 59 eine Verbindung, mit der die Verbindungsleitung 62 (später beschrieben) verbunden ist.
Eine Trennwand 60 gemäß der dritten Ausführungsform ist in dem Motorgehäuse 57 an einer Seite von diesem vorgesehen, die gegenüber einer Seite des Motorgehäuses liegt, an dem der Kompressorkörper 9 installiert ist. Das heißt, die Trennwand 60 ist in dem Motorgehäuse 57 an einer Position vorgesehen, die dem Bodenabschnitt 57B zugewandt ist. Die Trennwand 60 weist im Wesentlichen dieselbe Struktur wie die Trennwand 19 gemäß der ersten Ausführungsform auf. Das heißt, die Trennwand 60 weist in ihrer Mitte eine runde Öffnung 60A auf, die in ihrem Durchmesser größer als der Kommutator 55 ist, und weist ferner vier ausgeschnittene nutförmige Einlassöffnungen 60B auf (von denen nur eine gezeigt ist), die sich radial von der runden Öffnung 60A aus nach außen erstrecken. Ein ringförmiger Spalt 61 ist zwischen der runden Öffnung 60A und dem Kommutator 55 ausgebildet.
Die vier Einlassöffnungen 60B, die in der Trennwand 60 vorgesehen sind, sind jeweils so ausgebildet, dass sie einem Teil der Gesamtlänge der dazugehörigen Bürste 56 zugewandt sind, die sich von der Mitte aus zu ihrem distalen Ende erstreckt. Die Einlassöffnungen 60B erlauben es aktiv, dass die Luft entlang der Bürsten 56 in Richtung derer distaler Enden strömt, die sich auf eine hohe Temperatur erhitzen. Die Luft, die die Bürsten 56 gekühlt hat, strömt durch die Umgebungen der Bürsten 56 in Richtung des Rotors 53.
Eine Verbindungsleitung 62 gemäß der dritten Ausführungsform ist vorgesehen, um den Auslassanschluss 59 des Kurbelgehäuses 10 und den Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12 zu verbinden, um Luft, die von dem Auslassanschluss 59 abgegeben wird, zu dem Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12 zuzuführen. Die Verbindungsleitung 62 wird durch Biegen eines flexiblen Gummi-, Kunststoff-, Harz- oder ähnlichen Schlauches, beispielsweise im Wesentlichen in eine S-Form, gebildet. Ein Ende der Verbindungsleitung 62 wird mit dem Auslassanschluss 59 des Kurbelgehäuses 10 verbunden. Das andere Ende der Verbindungsleitung 62 wird mit dem Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12 verbunden.
Ein Einlassströmungspfad 63 erstreckt sich durch den Bürstenmotor 51, den Kompressorkörper 9 und die Verbindungsleitung 62 und umfasst den Einlassanschluss 58, die Einlassöffnungen 60B der Trennwand 60, den Spalt 61, den Spalt zwischen dem Rotor 53 und dem Stator 54, die Verbindungsöffnungen 10C des Kurbelgehäuses 10, den Auslassanschluss 59 und die Verbindungsleitung 62. Die Atmosphärenluft strömt durch diese Komponententeile des Einlassströmungspfades 63 in der genannten Reihenfolge, wenn komprimierte Luft den Luftfederungen 31 zugeführt wird.
Das Folgende ist eine Erklärung des Betriebes des Luftkompressors 1 gemäß der dritten Ausführungsform, der wie oben beschrieben angeordnet ist, in Bezug auf die Luftströmung, wenn die Höhe des Fahrzeugs eingestellt wird.
Wenn die Fahrzeughöhe durch die Luftfederung 31 angehoben werden soll, wird zuerst der Bürstenmotor 51 durch ein Steuersignal von der Steuerung angetrieben, um die Kurbelwelle 13 des Kompressorkörpers 9 zu rotieren. Folglich bewegt sich der Kolben 15 des Kompressorkörpers 9 in dem Zylinder 11 hin und her, um Luft, die von dem Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12 angesaugt wird, zu komprimieren und die komprimierte Luft aus dem Auslassanschluss 12B abzugeben.
Genauer strömt die Luft in Richtung des Ansauganschlusses 12A des Zylinderkopfes 12 wie folgt. Der Lufteinlassströmungspfad 63 wird aus dem Einlassanschluss 58, den Einlassöffnungen 60B der Trennwand 60, dem Spalt 61, dem Spalt zwischen dem Rotor 53 und dem Stator 54, den Verbindungsöffnungen 10C des Kurbelgehäuses 10, dem Auslassanschluss 59 und der Verbindungsleitung 62 gebildet, und die Atmosphärenluft strömt durch diese Teile des Einlassströmungspfades 63 in der genannten Reihenfolge, wenn komprimierte Luft den Luftfederungen 31 zugeführt wird. Folglich kann Luft, die in das Motorgehäuse 57 von dem Einlassanschluss 58 strömt, den Bürstenmotor 51 ausreichend kühlen.
Das heißt, die Luft, die in das Motorgehäuse 57 aus dem Einlassanschluss 58 strömt, strömt zu den Einlassöffnungen 60B der Trennwand 60. An den Einlassöffnungen 60B strömt die Luft entlang der Bürsten 56 von der Mitte zu dem distalen Ende jeder Bürste 56. Folglich kann die Luft, die durch den Einlassanschluss 58 gelangt ist, die distalen Enden der Bürsten 56 aktiv kühlen, die sich in dem Motorgehäuse 57 durch Gleitkontakt mit dem Kommutator 55 auf die höchste Temperatur erhitzen, wenn die Luft von den Einlassöffnungen 60B in den Spalt 61 zwischen der runden Öffnung 60A und dem Kommutator 55 strömt.
Die Luft, die die Bürsten 56 gekühlt hat, gelangt durch den Spalt zwischen dem Rotor 53 und dem Stator 54 und um die Lager 16 und 16A und erreicht den Auslassanschluss 59 nach dem Kühlen des Rotors 4, des Stators 5 und der Lager 16 und 16A. Daraufhin wird die Luft dem Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12 durch die Verbindungsleitung 62 zugeführt. Damit kann der Kompressorkörper 9 die zugeführte Luft komprimieren und die komprimierte Luft aus dem Auslassanschluss 12B des Zylinderkopfes 12 abgeben.
Die komprimierte Luft, die von dem Zuführungsanschluss 12B des Zylinderkopfes 12 abgegeben wurde, wird der Luftkammer 31C jeder Luftfederung 31 des Fahrzeugs durch einen Zirkulationspfad ähnlich demjenigen der vorhergehenden ersten Ausführungsform zugeführt. Folglich verlängert die Luftfederung 31 die Kolbenstange 31B von dem Zylinder 31A, um die Höhe des Fahrzeugs anzuheben.
Wenn als nächstes die Höhe des Fahrzeugs abgesenkt wird, wird die komprimierte Luft, die aus der Luftkammer 31C strömt, dazu gebracht, den Kompressorkörper 9 zu umgehen und von dem Lufttrockner 22 unmittelbar in die Verbindungsleitung 62 zu strömen, wodurch es der Luft ermöglicht wird, durch den Einlassströmungspfad 63 zurück zu strömen, um nach außen abgegeben zu werden. Auch zu dieser Zeit strömt die Luft durch das Kurbelgehäuse 10 und das Motorgehäuse 57, wodurch verschiedene Teile des Luftkompressors 1 selbst dann gekühlt werden können, wenn die Luft zurückströmt (wenn die Luft ausgegeben wird).
Damit kann die dritte Ausführungsform, die wie oben bezeichnet angeordnet ist, auch im Wesentlichen dieselben vorteilhaften Effekte wie diejenigen der vorhergehenden ersten Ausführungsform bereitstellen. Insbesondere können gemäß der dritten Ausführungsform selbst in einem Fall, in dem der Kommutator 55 und die Bürsten 56, die während des Betriebes des Luftkompressors 1 erwärmt werden, in dem Motorgehäuse 57 an eine Seite hiervon gegenüber einer Seite hiervon angeordnet sind, in der der Kompressorkörper 9 installiert ist, das heißt in dem Bodenabschnitt 57B des Motorgehäuses 57, der Kommutator 55 und die Bürsten 56 aktiv mit kühler Luft gekühlt werden, indem der Einlassanschluss 58 in dem Bodenabschnitt 57B vorgesehen ist.
Als eine Folge kann die Lebensdauer der Bürsten 56 an sich verlängert werden. Die Verringerung des Wärmeeffekts der Bürsten 56 ermöglicht es, den Zeitraum zu verlängern, über den der Luftkompressor 1 durchgehend betrieben wird. Weil die Einlassöffnungen 60B in der Trennwand 60 jeweils an Positionen vorgesehen sind, die den Bürsten 56 zugewandt sind, ist es möglich, die Bürsten 56 sicher zu kühlen, die sich auf eine hohe Temperatur erhitzen.
Es soll bemerkt werden, dass die vorliegende Erfindung in der ersten Ausführungsform durch ein Beispiel erklärt wurde, in dem der Luftkompressor 1 dazu verwendet wird, komprimierte Luft zu einer Luftkammer 31C jeder Luftfederung des Fahrzeugs zuzuführen. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf begrenzt. Beispielsweise kann der Luftkompressor 1 dazu verwendet werden, komprimierte Luft zu und von einer pneumatischen Vorrichtung, wie zum Beispiel einem Luftzylinder oder einem Lufttank zuzuführen und abzulassen. Diese Struktur ist ähnlich anwendbar auf die anderen Ausführungsformen.
Ferner wurde in der ersten Ausführungsform die vorliegende Erfindung durch ein Beispiel erklärt, in dem die Verbindungsleitung 25 mit Schläuchen 25B und 25C als Universalverbindungen versehen ist, die aus einem flexiblen Gummi, Kunststoff oder Harz oder ähnlichem anderen Material gemacht sind. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Faltige Metallleitungen oder dergleichen können als Universalverbindungen der Verbindungsleitung verwendet werden. Diese Struktur ist ähnlich anwendbar auch auf die anderen Ausführungsformen.
Ferner wurde in der ersten Ausführungsform die vorliegende Erfindung durch ein Beispiel erklärt, in dem die Trennwand 19 an dem Kurbelgehäuse 10 angebracht ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die Trennwand an dem Motorgehäuse angebracht sein. Die Trennwand kann integral mit dem Kurbelgehäuse oder dem Motorgehäuse ausgebildet sein. Diese Struktur ist ähnlich anwendbar auf die zweite Ausführungsform.
Ferner wurde in der dritten Ausführungsform die vorliegende Erfindung durch ein Beispiel erklärt, in dem der Auslassanschluss 59 des Kurbelgehäuses 10 und der Ansauganschluss 12A des Zylinderkopfes 12 miteinander durch eine einzige Verbindungsleitung 62 verbunden sind, die aus einem flexiblen Gummi, Kunststoff oder Harz oder anderem ähnlichen Schlauch gebildet ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Eine Metallleitung kann in einem Teil der Verbindungsleitung 62 vorgesehen sein.
Das Folgende ist eine Erklärung von Erfindungen, die in den vorhergehenden Ausführungsformen enthalten sind. In der vorliegenden Erfindung ist das Motorgehäuse mit Einlassöffnungen zum Einführen von Gas in das Motorgehäuse versehen und die Bürsten sind an entsprechenden Positionen, die den Einlassöffnungen zugewandt sind, befestigt. Mit dieser Struktur kann kühle Luft vor dem Kühlen der Spule zu den Bürsten zugeführt werden, indem die Luft durch die Einlassöffnungen geführt wird. Folglich ist es möglich, die Bürsten sicher zu kühlen, die sich auf eine hohe Temperatur erhitzen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Einlassöffnungen in einer Trennwand zwischen dem Motorgehäuse und dem Kompressorkörper ausgebildet. Mit dieser Struktur können die Einlassöffnungen bereits einfach vorgesehen werden, indem die Trennwand zwischen dem Motorgehäuse und dem Kompressorkörper angeordnet wird. Indem Luft durch die Einlassöffnungen gelangt, kann der Kompressorkörper auch gekühlt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Einlassöffnungen in dem Motorgehäuse an einer Seite hiervon gegenüber einer Seite hiervon vorgesehen sein, an der der Kompressorkörper installiert ist. Mit dieser Struktur kann die vorliegende Erfindung auch auf eine Struktur angewendet werden, in der Bürsten eines Bürstenmotors in dem Motorgehäuse an einer Seite hiervon angeordnet sind, die von dem Kompressorkörper entfernt ist. Zusätzlich kann kühle Luft, die gerade erst von außen eingeströmt ist, zu den Bürsten zuerst zugeführt werden. Damit kann die Bürstenkühlaktion verbessert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Gaseinlassströmungspfad mit Filtern vor und hinter den Bürsten versehen, um Staub in dem Gas einzufangen. Mit dieser Struktur ist es möglich, Staub in dem Gas einzufangen, das durch das Motorgehäuse strömt, und sauberes Gas in Richtung des Kompressorkörpers zuzuführen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Verbindungsleitung vorgesehen, um das Motorgehäuse und den Ansauganschluss des Kompressorkörpers zu verbinden, und eine Metallleitung wird verwendet als zumindest ein Teil der Verbindungsleitung. Mit dieser Struktur ist es möglich, da die Metallleitung eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, Wärme von der Luft effizient abzuleiten, wenn diese durch das Innere der Metallröhre strömt, nachdem sich ihre Temperatur durch das Kühlen des Bürstenmotors erhöht hat, und daher ist es möglich, die Luftkompressionseffizienz des Kompressorkörpers zu erhöhen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Lufttrockner an der Zuführungsseite des Kompressorkörpers vorgesehen, um das Gas zu trocknen, das in dem Kompressorkörper ausgegeben wird, und die Metallröhre wird am äußeren Umfang des Lufttrockners befestigt. Mit dieser Struktur kann die Metallröhre der Verbindungsleitung unter Verwendung des Lufttrockners befestigt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Verbindungsleitung die Metallleitung, eine motorseitige Universalverbindung, die das Motorgehäuse und die Metallleitung verbindet, und eine kompressorseitige Universalverbindung, die die Metallleitung und den Ansauganschluss des Kompressorkörpers verbindet. Mit dieser Struktur ist es möglich, weil die Metallleitung eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, effizient Wärme von der Luft abzuleiten, wenn diese durch das Innere der Metallleitung strömt, nachdem ihre Temperatur durch das Kühlen des Bürstenmotors erhöht wurde, und daher ist es möglich, die Luftkompressionseffizienz des Kompressorkörpers zu erhöhen. Zusätzlich können die Universalverbindungen es unterbinden, dass Vibrationen übertragen werden, was eine Erhöhung der Haltbarkeit ermöglicht.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein kleiner Spalt zwischen der Metallleitung und dem äußeren Umfang des Lufttrockners ausgebildet. Mit dieser Struktur ist der Spalt so klein, dass ein menschlicher Finger nicht zwischen der Metallleitung und dem Lufttrockner hindurchgeführt werden kann. Der kleine Spalt verhindert, dass eine Person die Metallleitung hält. Folglich ist es möglich, zu verhindern, dass eine Person den Luftkompressor durch Halten der Verbindungsleitung trägt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Kompressorkörper ein Kurbelgehäuse auf, das mit einem Einlassanschluss zum Ansaugen der Atmosphärenluft als das Gas versehen ist. Mit dieser Struktur kann das Innere des Kompressorkörpers durch das Atmosphärengas gekühlt werden, das von dem Einlassanschluss einströmt.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, wenn Luft von einer Luftfeder, die zwischen einem fahrzeugkörperseitigen Element und einem radseitigen Element eines Fahrzeugs vorgesehen ist, abgelassen wird, die Luft durch den Einlassströmungspfad zurückströmen. Mit dieser Struktur kann der Bürstenmotor und der Kompressorkörper auch dann gekühlt werden, wenn die Luft von der Luftfeder abgelassen wird.
Gemäß den vorhergehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Bürsten, die sich erwärmen, aktiv gekühlt werden, sodass es möglich ist, die Lebensdauer der Bürsten zu verlängern und die Betriebsdauer zu verlängern.
Obwohl nur einige beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung oben im Detail beschrieben wurden, wird der Fachmann bereits erkennen, dass viele Modifikationen der beispielhaften Ausführungsformen möglich sind, ohne materiell von der neuen Lehre und dem Vorteil dieser Erfindung abzuweichen. Folglich sollen alle diejenigen Modifikationen im Schutzbereich dieser Erfindung umfasst sein.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-018311 , angemeldet am 31. Januar 2011. Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-018311 , angemeldet am 31. Januar 2011, inklusive Beschreibung, Ansprüche und Zeichnungen sowie Zusammenfassung wird durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen.
Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2004-60524 , inklusive Beschreibung, Ansprüche, Zeichnungen und Zusammenfassung wird durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hierin aufgenommen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 200460524 [0004, 0005]
JP 2011-018311 [0102, 0102]
JP 2004-60524 [0103]

Claims

Kompressor (1) umfassend: einen Bürstenmotor (2; 51) mit einer Spule (4; 53) und Bürsten (7; 56); ein Motorgehäuse (8; 57), das den Bürstenmotor aufnimmt; einen Hubkolbenkompressorkörper (9), in dem eine Kurbelwelle (13) drehend durch den Bürstenmotor angetrieben wird, um einen Kolben (15) in einem Zylinder (11) hin und her zu bewegen, wodurch ein Gas komprimiert wird, das von einem Ansauganschluss (12A) angesaugt wird, und das komprimierte Gas von einem Ausgabeanschluss (12B) ausgegeben wird, und dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor einen Gaseinlassströmungspfad (26; 63) aufweist, der derart ausgestaltet ist, dass das Gas die Bürsten in dem Motorgehäuse kühlt, bevor es die Spule kühlt und zu dem Ansauganschluss strömt.
Kompressor nach Anspruch 1, wobei das Motorgehäuse mit Einlassöffnungen (19B; 60B) zum Einführen des Gases in das Motorgehäuse versehen ist und die Bürsten an entsprechenden Positionen befestigt sind, die den Einlassöffnungen zugewandt sind.
Kompressor nach Anspruch 2, wobei die Einlassöffnungen in einer Trennwand (19; 60) zwischen dem Motorgehäuse und dem Kompressorkörper vorgesehen sind.
Kompressor nach Anspruch 2, wobei die Einlassöffnungen in dem Motorgehäuse an einer Seite hiervon gegenüber einer Seite hiervon, an der der Kompressorkörper installiert ist, vorgesehen sind.
Kompressor nach einem der Ansprüche 1, 2, 3 oder 4, wobei der Gaseinlassströmungspfad mit Filtern (21A; 21B; 21C; 21D) vor und hinter den Bürsten versehen ist, um Staub in dem Gas einzufangen.
Kompressor nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei eine Verbindungsleitung (25; 45; 62) vorgesehen ist, um das Motorgehäuse und den Ansauganschluss des Kompressorkörpers zu verbinden, und eine Metallleitung (25A; 44) als zumindest ein Teil der Verbindungsleitung verwendet wird.
Kompressor nach Anspruch 6, wobei ein Lufttrockner (22) an einer Zuführungsseite des Kompressorkörpers vorgesehen ist, um das Gas zu trocknen, das von dem Kompressorkörper abgegeben wird, und die Metallleitung (25A) an einem äußeren Umfang des Lufttrockners befestigt ist.
Kompressor nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Verbindungsleitung eine Metallleitung, eine motorseitige Universalverbindung (25B) zum Verbinden des Motorgehäuses und der Metallleitung und eine kompressorseitige Universalverbindung (25C) zum Verbinden der Metallleitung und des Ansauganschlusses des Kompressorkörpers aufweist.
Kompressor nach Anspruch 7 oder 8, wobei ein kleiner Spalt zwischen der Metallleitung und dem äußeren Umfang des Lufttrockners ausgebildet ist.
Kompressor nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8 oder 9, wobei der Kompressorkörper ein Kurbelgehäuse (10) aufweist, das mit einem Einlassanschluss (17) versehen ist, um eine Atmosphärenluft als das Gas aufzunehmen.
Luftfederungsvorrichtung umfassend: eine Luftfeder (31), die zwischen einem fahrzeugkörperseitigen Element und einem radseitigen Element eines Fahrzeugs vorgesehen ist; und den Kompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Kompressor mit der Luftfeder verbunden ist; wobei, wenn Luft von der Luftfeder abgegeben wird, die Luft durch den Einlassströmungspfad (26; 63) zurückströmen kann.