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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die eine Taumelscheibe
beinhaltet. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Baugruppe mit
einem kardanischen Arm, der dazu dient, zu vermeiden, dass eine
Taumelscheibe in einem Kolbenkompressor mit einer Antriebswelle
in dem Kompressor rotiert.
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Hintergrund
der Erfindung
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Axiale
Kolbenkompressoren mit einer Taumelscheibe zur Erzeugung von Druckluft
für eine Vielzahl
von Einrichtungen oder Kreisläufen
in Kraftfahrzeugen sind grundsätzlich
bekannt. Derartige Kompressoren besitzen üblicherweise ein Antriebswelle,
einen Zylinder-Block, der die Antriebswelle umgibt, wobei in dem
Zylinder-Block Zylinder-Bohrungen gebildet sind, sowie eine Vielzahl
von Kolben, die gleitend in den Zylinder-Bohrungen angeordnet sind,
wobei die Kolben durch eine Rotation der Antriebswelle sukzessive
hin- und hergehend in den Zylinder-Bohrungen beweglich sind, so
dass in jeder der Zylinder-Bohrungen alternierend ein Saug-Trakt und
ein Ausschiebe-Takt ausgeführt
wird. Ein derartiges Gerät
ist aus Patent
US 5,626,463 (Erfinder
Kimura) bekannt, welches ein Nocken-Platten-Element beschreibt,
das mit einem Antriebsschaft rotiert, sowie eine nicht-rotierende
Taumelscheibe, die auf die Nocken-Platte montiert ist, die entsprechend
dem rotierenden Nocken-Platten-Element verschwenkt, wodurch Kolben
in den Bohrungen axial bewegt werden.
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Ein
Nachteil derartiger Kompressoren ist allerdings, dass die Taumelscheiben-Baugruppen komplex
sind und viele Teile erfordern. Zusätzlich erfordern Kompressoren
eines derartigen Typs einen verhältnismäßig großen Bauraum.
Um die Komplexität
der Konstruktion und die Zahl der eingesetzten Teile und den erforderlichen
Bauraum zu reduzieren, ist ein Taumelscheiben-Druckluftkompressor
vorgeschlagen worden, der Kolben einsetzt, die in Bohrungen eines
stationären
Zylinder-Blocks angeordnet sind, wobei eine nicht rotierende Taumelscheibe
entsprechend der Beaufschlagung eines Aktuators verschwenkt, beispielsweise
mit einem Aktuator gemäß
US 6,439,857 , wobei das
vorgenannte Patent übertragen
worden ist auf den Anmelder der vorliegenden Anmeldung.
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Um
die Taumelscheibe an einer Rotation mit der Antriebswelle zu hindern,
ist es allerdings erforderlich, einen Mechanismus einzusetzen, der
wie zuvor beschrieben simultan eine Verschwenkung der Taumelscheibe
ermöglicht,
aber eine Rotation der Taumelscheibe vermeidet. Derartige Mechanismen verwenden üblicherweise
einen Ball oder Stopper, wie dieser beispielsweise in
US 6,439,857 offenbart ist, der entlang
einer Bahn oder Rille in dem Gehäuse des
Kompressors gleitet.
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Derartige
Anordnungen haben allerdings den Nachteil, dass diese nicht in der
Lage sind, effektiv in einem ölfreien
Betrieb des Kompressors zu arbeiten, was wünschenswert ist, um beispielsweise eine
Kontamination eines Luftbremssystems zu vermeiden, für welches
der Kompressor Druckluft erzeugt. Ohne Einsatz von Öl zur Schmierung
der Oberflächen
erzeugt das kontinuierliche Gleiten der Oberflächen, welches eingesetzt wird,
um die Taumelscheibe an einer Rotation zu hindern, unerwünschte Reibung,
die einen Verschleiß dieser
Oberflächen
erzeugt und unerwünscht
die Lebensdauer des Kompressors begrenzt.
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Ein
weiterer Nachteil derartiger Anordnungen ist, dass diese dazu führen, dass
sich die Kolben in dem Zylinder-Block unstet bewegen oder wandern, was
zahlreiche unerwünschte
Effekte verursacht. Zunächst
führt dies
oftmals zu übermäßigem Verschleiß der Kolben
und der Wandungen des Zylinder-Blocks. Weiterhin sind hierdurch
größere Kolben
erforderlich, um einem Spiel zu begegnen, als dies der Fall wäre, wenn
sich die Kolben stetig in dem Zylinder-Block bewegen würden, wodurch
die volumetrische Effizienz des Kompressors verringert wird.
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Dokument
US 5,105,728 offenbart einen Kompressor
mit variabler Verschiebung, der eine angetriebene Taumelscheibe
besitzt. Ein Widerlager ist zwischen die Taumelscheibe und eine
Unterstützung für den Kolben
zwischengeschaltet unter Beaufschlagung mit einer hin- und hergehenden
Bewegung. Ein Unterstützungs-Pin
ist an der Kolben-Unterstützung befestigt
und erstreckt sich radial von der Kolben-Unterstützung. Eine Gleitkugel und
ein Paar von halbzylindrischen Schuhen, die jeweils eine halbsphärische Oberfläche besitzen,
die in Kontakt mit der Gleit-Kugel stehen, sind verdrehbar und gleitend
mit dem Unterstützungs-Pin
verbunden. Die Gleitschuhe sind hin- und hergehend beweglich entlang
einer axialen Rille oder Nut, die in der inneren Umfangsfläche des vorderen
Gehäuses
gebildet ist, um die Kolben-Unterstützung an einer Rotation um
ihre Achse zu hindern, wodurch vermieden wird, dass die Kolben-Unterstützung zusammen
mit der Hauptwelle rotiert.
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US 5,095,807 offenbart eine
axiale Kolbenmaschine vom Taumelscheiben-Typ mit einem Mittel zur
Adaption in Form einer Stange, die durch einen Antrieb in Richtung
des Bodens eines Gehäuses
verschoben werden kann. Das Mittel zur Adaption ist mit einer Nase
an der Seite der Taumelscheibe verbunden. Eine Anpassung der axialen
Kolbenpumpe zur Reduzierung der Verschiebung bis auf Null erfolgt durch
Kraftbeaufschlagung des Mittels zur Anpassung in Richtung des Bodens
des Gehäuses.
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Somit
ist eine Vorrichtung zur Hinderung einer Taumelscheibe an einer
Rotation mit einer Antriebswelle gewünscht, die einen ölfreien
Betrieb des Kompressors ermöglicht.
Weiterhin gewünscht
ist eine Vorrichtung zur Vermeidung einer Rotation einer Taumelscheibe
mit einer Antriebswelle, die die Lebensdauer der einschließenden Einrichtung,
der Wandungen des Gehäuses,
der Kolben und der Wandungen des Zylinder-Blocks erhöht. Weiterhin von
Interesse ist eine Vorrichtung zur Vermeidung einer Rotation einer
Taumelscheibe mit einer Antriebswelle, die die volumetrische Effizienz
des Kompressors erhöht.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Entsprechend
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen axialen Kolbenkompressor vorzuschlagen,
der einen ölfreien
Betrieb des Kompressors ermöglicht.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen axialen
Kolbenkompressor vorzuschlagen, der den Verschleiß verringert,
dem die einschließende
Einrichtung und die Wandungen des Gehäuses ausgesetzt sind, wodurch
die einschließende
Einrichtung geschützt
wird.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen axialen
Kolbenkompressor vorzuschlagen, der den Verschleiß verringert,
den die Kolben und die Wandungen des Zylinder-Blocks, in dem sich
die Kolben bewegen, erfahren.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen axialen
Kolbenkompressor vorzuschlagen, der die volumetrische Effizienz
des Kompressors verbessert.
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Um
die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, zumindest einige
der Aufgaben zu lösen
und zuvor erläuterte
Vorteile herbeizuführen, schlägt die Erfindung
eine eine Taumelscheibe beinhaltende Baugruppe (engl.: swash plate
containment assembly) vor, die ein Gehäuse, eine Antriebswelle, die
in dem Gehäuse
angeordnet ist, eine Taumelscheibe, die mit der Antriebswelle verbunden
ist, wobei die Antriebswelle darin rotiert, einen kardanischen Arm,
der ein erstes Ende besitzt, welches mit der Taumelscheibe über ein
erstes Drehgelenk verbunden ist, sowie ein zweites Ende, welches
mit dem Gehäuse über ein
zweites Drehgelenk verbunden ist, aufweist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung besitzt eine eine Taumelscheibe beinhaltende Baugruppe
ein Gehäuse,
einen Zylinder-Block, der mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei der
Zylinder-Block zumindest
eine Bohrung darin aufweist, zumindest einen Kolben, der in der
zumindest einen Bohrung angeordnet ist und darin eine Gleitbewegung
ausführen
kann, einer Antriebswelle, die in dem Gehäuse und dem Zylinder-Block
angeordnet ist, eine Taumelscheibe, die mit der Antriebswelle montiert
ist, sowie einen kardanischen Arm, der ein erstes Ende besitzt,
welches mit der Taumelscheibe über ein erstes
Drehgelenk verbunden ist, und ein zweites Ende, welches mit dem
Gehäuse über ein
zweites Drehgelenk verbunden ist.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine isometrische Ansicht des axialen Kolbenkompressors mit einem
kardanischen Arm entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine Seitenansicht eines Kompressors entsprechend dem Stand der
Technik.
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3 ist
eine Seitenansicht eines Kompressors entsprechend dem Stand der
Technik.
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4 ist
eine perspektivische Ansicht des Kompressors gemäß 1.
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5 ist
eine Draufsicht des Kompressors gemäß 4.
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6 ist
eine isometrische Ansicht des kardanischen Armes, der in dem Kompressor
gemäß den 4 bis 5 dargestellt
ist.
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7 ist
ein Querschnitt des Kompressors gemäß 4-5.
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8 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines Teilbereichs gemäß 7.
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9 ist
eine vergrößerte Ansicht
eines anderen Teilbereiches der 7.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Grundkomponenten einer Ausführungsform
eines axialen Kolbenkompressors 10 entsprechend der Erfindung
sind in 1 dargestellt. In der Beschreibung
betreffen die Begriffe "Oberseite", "Unterseite" oder "Boden", "oben", "unten", "vorne" oder "vorder" oder "hinten" oder "hinter" die in den Zeichnungen
dargestellten Orientierungen und Orte, wobei eine derartige Orientierung
nicht zwingend erforderlich ist, um die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung zu lösen.
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Üblicherweise
besitzt der Kompressor 10 einen Hauptkörper 12, eine hintere
Montage-Abdeckung 14 und einen vorderen Montage-Flansch 6.
Im Gebrauch ist der Kompressor 10 in einem Fahrzeug installiert,
wie beispielsweise einem Truck oder Nutzfahrzeug, und erzeugt Druckluft
für das
Druckluftsystem des Fahrzeugs, welches typischerweise einen Tank-
oder Druckluftbehälter
besitzt (nicht dargestellt), der zahlreiche Aggregate mit Druckluft
versorgt, wie beispielsweise das Bremssystem. Die Erzeugung der
Druckluft beginnt mit der Aufnahme von Luft, die von einem (nicht
dargestellten) Turbolader geliefert werden kann oder nicht, in Abhängigkeit
einer Verringerung des Luftdruckes in dem Druckluftsystem bis auf
oder unter einen Referenzdruck.
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Die
Basiskomponenten einer Ausführungsform
des Hauptkörpers 12 des
Kompressors 10 sind in 2–3 dargestellt.
Der Hauptkörper 12 weist ein
stationäres
Gehäuse 20,
welches darin eine Kurbel-Kammer 22 begrenzt, eine Taumelscheibe 24, die
in der Kurbel-Kammer 22 angeordnet ist, und einen stationären Zylinder-Block 26,
der mit dem Gehäuse 20 verbunden
ist, auf. Mehrere Kolben 30 sind mit der Taumelscheibe 24 gekoppelt.
Der Zylinder-Block 26 besitzt mehrere Bohrungen 32,
die die Kolben 30 aufnehmen. Die Kolben 30 sind
hin- und hergehend in den Bohrungen 32 verschieblich, um
einen Saug-Takt
und einen Ausschiebe-Takt zu ermöglichen.
Ein Raum 34 in den Bohrungen 32 über den Kolben 30 steht über eine
Vielzahl von Einlassanschlüssen 36 und
Auslassanschlüssen 38 in
fluidischer Wechselwirkung mit dem Druckluftsystem. Entsprechend
korrespondiert der Luftdruck in dem Raum 34 mit dem Luftdruck
in dem Druckluftsystem, wodurch ein Zustand eines Druckgleichgewichtes
für den
Kompressor 10 gewährleistet
wird, wie dies im Folgenden noch weiter beschrieben wird.
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Um
eine fluidische Kommunikation zwischen dem Einlassanschluss und
dem Auslassanschluss 36, 38 zu gewährleisten,
besitzt der Kompressor eine (nicht dargestellte) Kopfplatte, die
zur Vermeidung eines Rückflusses
der auszuschiebenden Luft mit einer Vielzahl von Rückschlagventilen 37, 39 ausgestattet
ist. In einigen vorteilhaften Ausführungsformen können die
Rückschlagventile
als Reed-Ventil oder als Poppet-Ventil ausgebildet sein, die einen Fluss
der Druckluft entlang eines Pfades von einem Hochdruckbereich zu
einem Niederdruckbereich ermöglichen.
Somit wird mit einer Verringerung des Druckes in dem Druckluftsystem
stromabwärts
des Kompressors ein Luftfluss aus den Bohrungen 32 zu dem
Druckluftsystem durch die Ventile 37 in den Auslass-Anschlüssen 38 ermöglicht.
Entsprechend verringert sich der Luftdruck über den Kolben 30,
wodurch eine Verschiebung der Taumelscheibe 24 und der
Kolben 30 verursacht wird. Als ein Ergebnis erzeugt der
Saug-Takt einen Unterdruck, der ausreichend ist, um zu ermöglichen,
dass Luft durch die Ventile 39, die in den Einlass-Anschlüssen 36 vorgesehen
sind, in den Zylinder-Block 26 eintritt.
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Um
temporär
den Motor des Nutzfahrzeuges unter bestimmten Konditionen von einer
zusätzlichen Last
zu befreien, beispielsweise wenn ein Nutzfahrzeug eine große Steigung überwinden
muss, kann ein Magnetventil 86 den Auslass-Anschluss 38 entsprechend
einem willkürlichen
Signal des Fahrers schließen.
Als ein Ergebnis steigt der Druck in den Räumen 34 über den
Kolben 30 rapide an, wodurch ermöglicht wird, dass der Kompressor 30 innerhalb einer
kurzen Zeitspanne einen Gleichgewichtszustand erreicht. Ein Öffnen des
Magnetventils 86 ermöglicht,
dass der Kompressor 10 wieder zu einem normalen Betriebsbereich
zurückkehrt.
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Zusätzlich ist
das Fahrzeug mit einer zentralen Verarbeitungseinheit 90 zum
Empfangen eines Signals, welches durch einen Drucksensor 92 erzeugt
wird, nachdem Luftdruck in dem Druckluftsystem einen vorbestimmten
oberen Schwellwert erreicht hat, ausgestattet. Wird ein derartiges
Signal verarbeitet, wird das Magnetventil 86 derart beaufschlagt,
dass der Auslass-Anschluss 38 blockiert wird.
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Weiterhin
ist die zentrale Verarbeitungseinheit 90, die typischerweise
ein Computer ist, in der Lage, ein Signal zu verarbeiten, welches
die Gesamtlast des Antriebsaggregats des Fahrzeugs indiziert. Wenn
ein Signal, welches die vorgenannte Last indiziert, einen bestimmten
Schwellwert überschreitet, erzeugt
die Verarbeitungseinheit 90 ein Pilotsignal, welches das
Magnetventil 86 beaufschlagt, das den Auslass-Anschluss 38 schließt. In diesem
Fall erreicht der Kompressor schnell einen Gleichgewichtszustand,
wie dies zuvor beschrieben worden ist, und stoppt die Komprimierung
von Luft.
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Da
die hin- und hergehende Bewegung der Kolben gestoppt ist, nachdem
der Gleichgewichtszustand erreicht ist, ist der Schmierbedarf zwischen
den Kolben 30 und dem Zylinder-Block 26 reduziert.
In einigen Ausführungsformen
sind die Bohrungen 32 und Kolben 30 mit verschleißbeständigen Materialien beschichtet,
um den Schmiermittelbedarf weiter zu reduzieren. Entsprechend können die
Kolben 30 beispielsweise mit einem Material beschichtet
sein, welches gewählt
ist aus der Gruppe der Materialien, die ein PTFE-Material, welches
mit Bronze und Molybdän
Disulfid gefüllt
ist, und einem PTFE-Material, welches mit Graphit und PPS gefüllt ist,
einschließt. Ein
anodisierter Aluminium-Überzug
(nahe einer 60 RC-Härte)
kann auf die Oberflächen
der Bohrungen 32 aufgebracht werden. Entsprechend ist mit
einer geeigneten Wahl der Überzugs-Materialien,
gemeinsam mit der kontrollierbaren Bewegung der Kolben 30,
eine Schmierung zwischen den Kolben 30 und den Wandungen
des Zylinder-Blocks 26 nicht zwingend erforderlich.
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Die
Taumelscheibe 24 und der Zylinder-Block 26 besitzen
in ihrem Zentrum jeweils eine Bohrung, die gemeinsam einen Knall
bilden, in dem eine Antriebswelle 40 angeordnet ist. Die
gesamte Taumelscheibe 24 ist gegenüber der Antriebswelle 40 verschwenkbar.
Ein Mechanismus zur Umwandlung der Schwenkbewegung der Taumelscheibe 24 in
eine hin- und hergehende Bewegung der Kolben 30 besitzt
eine Vielzahl von Kugelgelenken, von denen jedes eine Stange 52 und
ein Kugelelement 54 aufweist. In bestimmten Ausführungsformen
sind die Stangen 52, die mit gleichmäßigen Winkeln voneinander beabstandet
sind entlang des äußeren Umfangs
der Taumelscheibe 24 und sich radial hiervon erstrecken,
Bolzen oder Schrauben, die ein Gewinde 56 an einem Ende
besitzen sowie eine Mutter oder einen Schraubenkopf 58 an
dem gegenüberliegenden
Ende. Die Kugelelemente 54 besitzen eine sphärische äußere Oberfläche, die
gleitend mit einer Kolbenstange 60 in Wechselwirkung tritt
oder in diese eingreift, die sich parallel zu der rotierenden Welle 40 erstreckt
zur Ermöglichung
einer synchronen axialen Verschiebung. Hierbei ist eine relative
Verdrehung der Kolbenstange 60 und des Kugelelementes 54 zueinander
möglich.
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Zur
Verschiebung der Kolben 30 und der Taumelscheibe 24 relativ
zueinander mit Verschwenkung der Taumelscheibe 24 besitzt
jede Kolbenstange 60 einen Flansch 62, dessen
innere Oberfläche mit
einer äußeren Extremität der Kugelelemente 54 in Wirkverbindung
tritt. Mit der Verdrehung der Taumelscheibe 24 aus einer
Position senkrecht zu der Antriebswelle 40 gleiten die
zusammenwirkenden Oberflächen
der Kugelelemente 54 und des Flansches 62 relativ
zueinander. Eine derartige Verschiebung ermöglicht eine gemeinsame axiale
Bewegung der Kolbenstange 60 und der Kugelelemente 54,
während die
Kugelelemente 54 in dem Flansch 622 in Abhängigkeit
der Schwenkbewegung der Trommelscheibe 24 rotieren. Obwohl
die zusammenwirkenden Oberflächen
der Kugelelemente 54 und des Flansches 62 ringförmig dargestellt
sind, können
in bestimmten Ausführungsformen
andere Formen verwendet werden, sofern sich diese Elemente bei relativer
Verschwenkung zueinander synchron bewegen.
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Die
Kolben 30 ruhen in einem Zustand eines Druckgleichgewichtes,
wenn eine von einem Kolben generierte Kraft, die auf eine Taumelscheibe 24 wirkt, und
eine Kraft infolge der Druckluft in dem Raum 34 über den
Kolben 30 gleich groß,
aber entgegengesetzt gerichtet sind zu einer Last oder Abstützung, die durch
einen Aktuator 70 auf die Taumelscheibe 24 aufgebracht
wird. Dieser Gleichgewichtszustand tritt auf, wenn die Taumelscheibe 24 substantiell
senkrecht zu der Achse der Antriebswelle 40 ausgerichtet ist.
Bei Störung
der Balance des Luftdruckes überschreitet
die Last, die durch den Aktuator 70 aufgebracht wird, die
verringerte, von dem Kolben verursachte Kraft, was zu einem Schwenken
der Taumelscheibe 24 aus ihrer senkrechten Position führt. Als ein
Ergebnis beginnen die Kolben 30 sich hin- und hergehend in
den Bohrungen 32 zu bewegen, wie dies im Detail noch weiter
erläutert
wird. Je mehr der Luftdruck in dem Druckluftsystem fällt, umso
größer wird
die Verschwenkung der Taumelscheibe und umso länger wird die Bewegung der
Kolben 30 in den Takten.
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Die
Taumelscheibe 24 schwenkt um einen Pin 48 mit
einer Beaufschlagung, die durch den Aktuator 70 aufgebracht
wird. In gewissen vorteilhaften Ausführungsformen besitzt der Aktuator 70 ein
elastisches Element 72, wie beispielsweise eine Tellerfeder,
und einen Nocken- oder Steuer-Bund 74. Die Tellerfedern 72 sind
mit dem Steuer-Bund 74 verbunden, der hinsichtlich der
Welle 40 eine geneigte Steueroberfläche besitzt, wobei ein erweiterteter
Teilbereich ständig
in Kontakt mit der Taumelscheibe 24 steht. Die Taumelscheibe 24 steht
ständig
unter dem Druck, der über
den Kolben 30 vorhanden ist. Zur Aufrechterhaltung der
Taumelscheibe 24 in einer Ausrichtung senkrecht zu der
Welle 40 während
des Gleichgewichtszustands muss der Steuer-Bund 74 ständig die
Taumelscheibe 24 beaufschlagen. Allerdings erzeugt dieser
Kontakt in dem Gleichgewichtszustand keine ausreichende Last, um
den Druck über den
Kolben 30 zu überwinden
und die Taumelscheibe 24 zu verschwenken. Im Betrieb expandieren
die Tellerfedern 72 als Reaktion auf den Druckabfall in
dem Druckluftsystem zu oder unter den Referenzwert. Als ein Ergebnis
wird der Steuerbund 74 axial verschoben, was zu einer Verschwenkung
der Taumelscheibe 24 führt,
deren Bewegung den Saug-Takt und den Ausschiebe-Takt der Kolben 30 erzeugt.
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Obwohl
der Aktuator 70 verschwenkbar mit der Welle 40 montiert
dargestellt ist, kann in bestimmten Ausführungsformen der Aktuator 70 mit dem
Gehäuse 20 montiert
sein. Weiterhin können
in bestimmten Ausführungsformen
andere Typen elastischer Elemente, wie beispielsweise unterschiedliche
Typen von Druckfedern, wie beispielsweise Bälge, anstelle der zuvor erwähnten Tellerfedern
eingesetzt werden. In anderen Ausführungsformen besitzt der Aktuator
einen Servo-Kolben (nicht dargestellt), der entsprechend einem Pilotsignal
beaufschlagt wird, welches den Differenzwert des Druckes des Druckluftsystems
repräsentiert
und erzeugt wird von einer externen Quelle, wenn der Druck auf oder
unter einen Schwellwert fällt.
Der Servo-Kolben, der mit einer mechanischen Verbindung wie beispielsweise
einer Gabel verbunden ist, verschiebt den Steuerbund 74 zur
Aufbringung einer Beaufschlagung zur Verschwenkung der Taumelscheibe 24.
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Da
die Antriebswelle 40 verdrehbar in der Taumelscheibe 24 angeordnet
ist anstelle integral darin gebildet zu sein oder hiermit fest verbunden
zu sein, setzt die Welle 40 die Rotation fort, selbst wenn die
Kolben 30 in Ruhe sind und der Kompressor 10 keine
Druckluft erzeugt. Als eine Folge können Aggregate, die mit der
Welle 40 gekoppelt sind, wie beispielsweise eine Kraftstoffpumpe,
ihre Funktion fortsetzen.
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Eine
derartige Anordnung ist möglich
durch Einsatz einer Taumelscheibe 24 mit einem äußeren Teil 42,
welches über
eine Lagerbaugruppe 46 mit einem verdrehbaren inneren Teil 44 verbunden
ist. Das innere Teil 42 ist auf der Welle 40 über den
Pin 48 montiert, so dass das innere Teil 44 mit
der Antriebswelle 44 rotiert. Als ein Ergebnis kann mit
Rotation der Welle 40 der äußere Teil 42 der Taumelscheibe 24 an
einer Rotation mit der Welle 40 gehindert werden.
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Wie
in 4–5 dargestellt
ist ein kardanischer Arm 10 (der im größeren Detail ein 6 dargestellt
ist) zur Vermeidung einer Rotation des äußeren Teils 42 der
Taumelscheibe 24 simultan mit der Taumelscheibe 24 durch
ein erstes Drehgelenk 102 und mit dem Gehäuse 20 über ein
zweites Drehgelenk 104 verbunden. In bestimmten vorteilhaften Ausführungsformen
ist die Rotationsachse des ersten Drehgelenks 102 unter
einem 90°-Winkel
gegenüber
der Rotationsachse des zweiten Drehgelenks 104 relativ
zu der Rotationsachse der Antriebswelle 40 angeordnet.
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Durch
Ermöglichung
einer Rotation des kardanischen Arms 100 um zwei senkrecht
zueinander orientierte Achsen ist die Taumelscheibe 24 frei
hinsichtlich einer Verschwenkung um den Pin 48 in eine radiale
Richtung. Somit ist die Taumelscheibe 24 nie während einer
Rotation um den gesamten Umfangswinkel von 360° an einer Verschwenkung gehindert, wenn
der Aktuator 70 kontinuierlich eine Beanspruchung auf die
Taumelscheibe 24 ausübt.
Da der kardanische Arm 100 in der Lage ist, ausschließlich entlang
dieser beiden Rotationsachsen zu rotieren, erfolgt allerdings keine
Rotation um die Rotationsachse, die senkrecht zu diesen beiden Achse
ist – d.
h. um die Rotationsachse der Antriebswelle 40. Als ein Ergebnis
hindert der kardanische Arm 190 die Taumelscheibe an einer
Rotation um die Rotationsachse der Antriebswelle 40 und
hindert somit die Taumelscheibe 24 an einer Rotation mit
der Antriebswelle 40.
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Wie
in den 7–9 dargestellt
besitzen in bestimmten vorteilhaften Ausführungsformen die Drehgelenke 102, 104 zumindest
ein Wälzlager 106, 110 und
einen darin angeordneten Lagerzapfen 120, 122.
Auf diese Weise wird Öl,
welches erforderlich ist, um eine Rotation des kardanischen Arms 100 zu ermöglichen
oder zu vereinfachen, welches Öl
ist, das in den Wälzlagern 106, 110 angeordnet
ist, gegenüber
dem Rest des Kompressors 10 isoliert, wodurch die Wahrscheinlichkeit
einer Kontamination der komprimierten Luft, die schließlich zu
den zahlreichen Aggregaten des Fahrzeugs geliefert wird, verringert
wird. In bestimmten vorteilhaften Ausführungsformen ist anstelle eines
einzigen Lagers 106 für
jedes Drehgelenk 102, 104 eine Vielzahl von Wälzlagern 106, 108 eingesetzt.
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In
bestimmten vorteilhaften Ausführungsformen
besitzen die Enden des kardanischen Arms 100 innere und äußere Lagerzapfen-Kappen 124, 126,
in denen die Lagerzapfen 122, 120 angeordnet sind,
mit denen diese verbunden sind oder mit denen diese integral ausgebildet
sind. Entsprechend sind zahlreiche Alternativen verfügbar zur
Schaffung der Drehgelenke 102, 104. Beispielsweise
kann, wie in 7 und 8 dargestellt,
eine Vertiefung 130 in dem Gehäuse 20 oder der Taumelscheibe 24 die
Wälzlager 106, 108 aufweisen.
Demgemäß ist der Lagerzapfen 120 verdrehbar
in der Vertiefung 130 angeordnet zur Schaffung des Gelenkes 104.
In anderen Ausführungsformen,
wie dies in 7 und 9 dargestellt
ist, kann die Lagerzapfen-Kappe 124 die Wälzlager 110, 112 aufweisen.
Somit ist der Lagerzapfen 122, der mit der Taumelscheibe 24 oder dem
Gehäuse 20 gekoppelt
ist, mit diesem verbunden ist oder integraler Teil ist, verdrehbar
in der Lagerzapfen-Kappe 124 angeordnet.
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Die
vorangehende Beschreibung ist lediglich erläuternd und nicht begrenzend.
Zahlreiche Modifikationen können
durch den Fachmann vorgenommen werden, ohne dass diese den Rahmen
der Erfindung verlassen.