EP2300711B1 - Kompressorsystem zur druckluftversorgung eines nutzfahrzeugs und verfahren zum betreiben eines kompressorsystems - Google Patents

Kompressorsystem zur druckluftversorgung eines nutzfahrzeugs und verfahren zum betreiben eines kompressorsystems Download PDF

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EP2300711B1
EP2300711B1 EP09757291.1A EP09757291A EP2300711B1 EP 2300711 B1 EP2300711 B1 EP 2300711B1 EP 09757291 A EP09757291 A EP 09757291A EP 2300711 B1 EP2300711 B1 EP 2300711B1
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EP
European Patent Office
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compressor
drive
compressor system
hydraulic pump
gear drive
Prior art date
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EP09757291.1A
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French (fr)
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EP2300711A1 (de
Inventor
Jörg MELLAR
Gilles Hebrard
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Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
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Publication date
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    • F04B17/05—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by internal-combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B41/00—Pumping installations or systems specially adapted for elastic fluids
    • F04B41/06—Combinations of two or more pumps

Definitions

  • the invention relates to a compressor system for compressed air supply of a commercial vehicle with a compressor, a clutch and a hydraulic pump, wherein the compressor system is drivable via a drive train and the compressor is completely decoupled by the clutch of a drive motor.
  • the invention further relates to a method for operating a compressor system for supplying compressed air to a commercial vehicle with a compressor, a clutch and a hydraulic pump, wherein the compressor system is driven by a drive train and the compressor is completely decoupled from the drive motor by the clutch.
  • Modern commercial vehicles have many subsystems that are operated with compressed air. These include, for example, a compressed air operated service brake or air suspension.
  • a compressed air supply device is normally provided in the commercial vehicle, which comprises a compressor.
  • This compressor is mechanically driven by a drive motor of the commercial vehicle.
  • the coupling of the compressor is normally via a toothing at one end of the crankshaft of the drive motor.
  • the compressor itself has a further crankshaft, on whose side facing away from the drive side toothing often a hydraulic pump, for example a power steering pump, is arranged.
  • connection of the hydraulic pump to the shaft of the compressor is carried out with the help of a radial play balance bearing, for example a Maltese cross, or a multi-tooth bearing, which can handle a higher torque, but tolerates a lesser clearance compared to the Maltese cross.
  • a radial play balance bearing for example a Maltese cross, or a multi-tooth bearing, which can handle a higher torque, but tolerates a lesser clearance compared to the Maltese cross.
  • a clutch is often provided in modern commercial vehicles, which is able to save energy to completely decouple the compressor from the drive motor.
  • this is not tolerable for safety reasons.
  • Another option is to operate the steering assistance purely electrically. It is then no longer mechanically powered by the drive motor power steering pump and the pump requires its own electric motor. This is in principle feasible, but the electric motor must provide a large power of about 50 KW, which is why he also claimed appropriate space and weight. Furthermore, the energy consumption is less favorable.
  • the compressor system builds on the generic state of the art in that the drive train comprises a gear drive, via which the hydraulic pump is drivable and that the coupling between the gear drive and the compressor is arranged.
  • Arranging the coupling between the gear drive and the compressor does not mean the spatial position of the coupling between the gear drive and the compressor.
  • the term "between” rather describes the path of the transmitted force.
  • the power is transmitted from the gear drive via the clutch to the compressor.
  • the coupling is also arranged in space between the gear drive and the compressor.
  • the arrangement of the clutch between the gear drive and the compressor, a decoupling of the compressor of the drive motor is possible without affecting the drive of the hydraulic pump.
  • As an additional mechanical component only the gear drive in the drive train is necessary, via which a power take-off for the hydraulic pump is provided.
  • the mechanical connection of the compressor system to the drive motor can remain unchanged compared to a conventional compressor system.
  • the compressor and the hydraulic pump are integrated in a common housing.
  • the placement of compressor and hydraulic pump in a common housing facilitates the cooling of both components, as a common cooling system can be used.
  • the common housing can be cooled as a whole.
  • the gear drive has a ratio equal to one.
  • the compressor and the hydraulic pump can be operated at different speeds. This allows separate optimization of the compressor and hydraulic pump for the vehicle.
  • a further advantage is that the compressor system comprises a further drive on the side facing away from the wheel drive side of the compressor.
  • the further drive can be designed, for example, as a further wheel drive, as a belt drive or as a chain drive.
  • a connection option for the hydraulic pump which is not limited by the compressor in terms of the available space.
  • a second connection possibility can arise, which can be used to connect a further auxiliary unit, for example a coolant pump.
  • the gear drive is partially mounted with a bushing and that the socket at the same time supports a crankshaft of the compressor.
  • the gears used in the gear drive are usually rotatably mounted, wherein the simultaneous use of a bearing point of a gear of the gear drive for supporting the crankshaft simplifies the mechanical construction of the compressor system.
  • the gear drive and the crankshaft are freely rotatably coupled to each other via the socket.
  • the freely rotating coupling between the gear drive and the crankshaft allows only the switching off of the compressor via the clutch.
  • the generic method for operating a compressor system is further developed in that the hydraulic pump is driven by a drive train of the drive train and that the drive train between the gear drive and the compressor is disconnected to decouple the compressor from the drive motor.
  • the advantages and particularities of the compressor system according to the invention are also implemented in the context of a method. This also applies to the following particularly preferred embodiments of the method according to the invention.
  • the hydraulic pump is driven via the gear drive with a ratio not equal to one.
  • the compressor is driven by a further drive, which is arranged behind the gear drive seen from the drive train.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a commercial vehicle with a compressor system according to the invention.
  • the illustrated commercial vehicle 20 includes a drive motor 18 and is driven by the drive motor 18 via a drive train 28. From the drive train 28, a drive train 16 for a compressor system 10 is branched off via a drive 32, which comprises a compressor 12 and a hydraulic pump 14. The compressor system 10 is driven as a whole by the drive train 16, wherein via a gear drive 30, a power take-off 24 is provided for driving the hydraulic pump 14. Between the Rädertrieb 30 and the compressor 12, a clutch 22 is arranged, which can be opened or closed, without affecting the operation of the hydraulic pump 14. The switching of the clutch 22 can be taken over by a control unit, not shown, which, for example, part a compressed air treatment plant of the commercial vehicle 20 may be. The ratio of the gear drive 30 can be freely selected to allow a separate optimization of hydraulic pump 14 and compressor 12.
  • FIG. 2 shows an exterior view of a compressor system according to the invention.
  • the illustrated compressor system 10 is integrated in a common housing 26, wherein in the upper region of the compressor and in the lower region, the hydraulic pump is arranged.
  • FIG. 3 shows a cross section through a compressor system according to the invention.
  • the illustrated compressor system 10 is a cross-section through a section of FIG FIG. 2 illustrated outside view.
  • the compressor 12 is arranged in the upper region and the power steering pump 14 in the lower region.
  • the drive train 16 enters behind a standard connection port 34 in the common housing 26 of the compressor system 10, wherein subsequently via a gear drive 30, a power take-off 24 is provided for driving a hydraulic pump 14.
  • a clutch 22 is further arranged.
  • FIG. 4 shows an external view of a compressor system according to the invention without attached hydraulic pump. Shown is the arranged in the housing 26 compressor 12, which is separable via a clutch control port 36 of the drive train not visible in this illustration. In the foreground are still visible a connection flange 38 and a further connection flange 38 'to which the hydraulic pump can be connected. Depending on requirements, it is conceivable that two hydraulic pumps on the connecting flanges 38, 38 'simultaneously to operate, or supply other ancillaries with drive energy.
  • FIG. 5 shows a cross section through a compressor system according to the invention without attached hydraulic pump. This is shown from the FIG. 4 already known compressor system in a sectional view.
  • the wheel drive 30 and a further wheel drive 44 which are arranged on two different sides of the compressor 12, are visible.
  • the clutch 22 is disposed between the further gear train 44 and the compressor 12 and is operable via the clutch control port 36.
  • the transmission ratio of the further gear drive 44 can be chosen freely analogous to the transmission ratio of the gear drive 30.
  • the transmitted from the drive train, not shown on the gear drive 30 force is transmitted via a shaft 42 to the other gear drive 44. From there it can be tapped at the connecting flanges 38, 38 ', or is transmitted via the coupling 22 to the compressor 12.
  • crankshaft 46 assigned to the compressor 12 and the wheel drive 30 takes place via a bush 40 which supports both a gear of the gear drive 30 and the crankshaft 46.
  • the use of two separate sockets, which can then be positioned arbitrarily, is also possible.
  • the storage takes place freely rotating, so that the gear of the gear drive 30 can rotate independently of the crankshaft 46.
  • FIG. 6 shows a schematic structure of a power transmission path in a compressor system according to the invention.
  • Power is transmitted in the form of a torque to the gear drive 30 via the drive train 16.
  • the illustrated gear drive 30 comprises three gears, which are shown without their teeth for the sake of simplicity.
  • the force introduced into the wheel drive 30 is transmitted via the shaft 42 to the further wheel drive 44, which has two connecting flanges 38, 38 ', to which auxiliary units, not shown, for example the hydraulic pump, can be connected.
  • the crankshaft 46 of the compressor is driven via the clutch 22, which is mounted on the wheel drive 30 side facing by means of a sleeve 40.
  • the sleeve 40 stores at the same time a gear wheel of the gear drive 30, wherein the crankshaft 46 and the gear wheel of the gear drive 30 are independently rotatable.
  • the sleeve 40 thus supports the crankshaft 46 in the compressor housing 26 and the gear of the gear drive 30 on the crankshaft 46 freely rotating.
  • FIG. 7 shows a schematic representation of a commercial vehicle with a second embodiment of a compressor system according to the invention.
  • the driving force for the in FIG. 7 shown compressor system 10 is transmitted directly from the drive 32 to the gear drive 30.
  • a drive train for example in the form of a wave, can be omitted.
  • a gear of the drive 32 directly engage in a gear of the gear drive 30 and thus supply the compressor system 10 with drive energy.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a commercial vehicle with a third embodiment of a compressor system according to the invention.
  • illustrated embodiment of the compressor system 10 is based on the already in FIG. 6 described power transmission path.
  • drive energy is introduced into a gear drive 30, wherein a not explicitly illustrated gear of the gear drive 30 is supported by a bushing 40.
  • the force introduced into the gear drive 30 is transmitted via a shaft 42 to a further gear drive 44 and supplied from there via a coupling 22 to a compressor 12.
  • the crankshaft of the compressor 12 is mounted on the side facing away from the coupling 22 by a sleeve 40 '.
  • FIG. 8 shows a schematic representation of a commercial vehicle with a third embodiment of a compressor system according to the invention.
  • illustrated embodiment of the compressor system 10 is based on the already in FIG. 6 described power transmission path.
  • a drive 30 and a drive train 16 drive energy is introduced into a gear drive 30, wherein a not explicitly illustrated gear of the gear drive 30 is supported by a bush
  • the sleeve 40 ' is provided, which is arranged spatially spaced from the sleeve 40.
  • a connecting flange 38 and a further connecting flange 38 ' are furthermore provided, to which a hydraulic pump 14 and a pump 14' can be connected.
  • the pump 14 ' stands symbolically for any of the Drive motor 18 to be driven auxiliary unit, for example, a coolant pump.
  • FIG. 9 shows a schematic representation of a commercial vehicle with a fourth embodiment of a compressor system according to the invention.
  • the FIG. 9 illustrated embodiment differs from the in FIG. 8 illustrated embodiment in the way how torque is introduced into the compressor system 10. Analogous to the in FIG. 7 torque is transferred directly from the drive 32 to the gear drive 30, wherein an intermediate shaft is omitted.
  • FIG. 10 shows a second embodiment of a power transmission path in a compressor system according to the invention.
  • the illustrated power transmission path differs from that FIG. 3 mentioned embodiment in particular in that the gear drive 30 comprises three gears and the drive train 16 and the crankshaft 46 are not coupled together to a single gear of the gear drive 30. In this way, the speed of the compressor and the power take-off 24 in the design of the gear drive 30 can be varied within wide ranges.
  • FIG. 11 shows a second external view of a compressor system according to the invention.
  • the illustrated compressor system 10 is different from that FIG. 2 known compressor system 10 in particular by the mounting position of a in FIG. 11 ancillaries, not shown, for example, a hydraulic pump.
  • the accessory is mounted on the port flange 38 so as to occupy a position between a cylinder head 48 of the compressor and the port flange 38 on the gear train inside the housing 26.
  • FIG. 12 shows a third embodiment of a power transmission path in a compressor system according to the invention.
  • the illustrated Kraftauertragungsweg differs from the embodiment known from Figure by the use of a belt drive 50 with a belt 52 and an additional tensioning wheel, the function of the FIG. 6 known further wheel drive takes over.
  • On the representation of connecting flanges for the connection of ancillary units was omitted for better clarity. Analogous to FIG. 6 However, appropriate connection options are foreseeable.
  • FIG. 13 shows a fourth embodiment of a power transmission path in a compressor system according to the invention.
  • a chain drive 54 is used with a chain 56 and an additional tensioning wheel.
  • Analogous to FIG. 12 are also possible connections for ancillaries.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kompressorsystem zur Druckluftversorgung eines Nutzfahrzeugs mit einem Kompressor, einer Kupplung und einer Hydraulikpumpe, wobei das Kompressorsystem über einen Antriebsstrang antreibbar ist und der Kompressor durch die Kupplung vollständig von einem Antriebsmotor entkoppelbar ist.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Kompressorsystems zur Druckluftversorgung eines Nutzfahrzeugs mit einem Kompressor, einer Kupplung und einer Hydraulikpumpe, wobei das Kompressorsystem über einen Antriebsstrang angetrieben wird und der Kompressor durch die Kupplung vollständig von dem Antriebsmotor entkoppelt wird.
  • Moderne Nutzfahrzeuge weisen viele Teilsysteme auf, die mit Druckluft betrieben werden. Dazu gehört beispielsweise eine druckluftbetriebene Betriebsbremse beziehungsweise eine Luftfederung. Um die Versorgung dieser Teilsysteme mit Druckluft sicherzustellen, ist normalerweise eine Druckluftversorgungseinrichtung in dem Nutzfahrzeug vorgesehen, die einen Kompressor umfasst. Dieser Kompressor wird mechanisch von einem Antriebsmotor des Nutzfahrzeugs angetrieben. Die Kopplung des Kompressors erfolgt normalerweise über eine Verzahnung an einem Ende der Kurbelwelle des Antriebsmotors. Der Kompressor selbst besitzt eine weitere Kurbelwelle, an deren der antriebsseitigen Verzahnung abgewandten Seite häufig eine Hydraulikpumpe, zum Beispiel eine Lenkhilfepumpe, angeordnet ist. Der Anschluss der Hydraulikpumpe an die Welle des Kompressors erfolgt mit Hilfe eines Radialspielausgleichlagers, zum Beispiel einem Malteser Kreuz, oder einem Vielzahnlager, welches ein höheres Drehmoment verkraftet, jedoch im Vergleich mit dem Malteser Kreuz ein geringeres Spiel toleriert.
  • Zusätzlich wird in modernen Nutzfahrzeugen häufig eine Kupplung vorgesehen, die zur Energieeinsparung in der Lage ist, den Kompressor vollständig vom Antriebsmotor zu entkoppeln. Bei der herkömmlichen Anordnung der Hydraulikpumpe auf der Abtriebsseite der Kurbelwelle des Kompressors bedeutet dies, dass gleichzeitig mit dem Kompressor auch die Hydraulikpumpe vom Antrieb abgekoppelt wird. Dies führt jedoch dazu, dass beispielsweise keine Lenkunterstützung in Form einer Servolenkung für das Nutzfahrzeug mehr verfügbar wäre. Dies ist aus Sicherheitsgründen jedoch nicht tolerierbar.
  • Es sind verschiedene Alternativen zur Lösung dieses Problems bekannt. Eine Möglichkeit besteht darin, die Lenkunterstützung zurückzufahren, wenn der Kompressor abgeschaltet ist. Bei dieser Variante wird davon ausgegangen, dass der Kompressor hauptsächlich auf Autobahnen ausgekuppelt werden kann. Auf diesen Strecken ist wegen der geringen Radien der Kurven auch die Lenkunterstützung nicht zwingend erforderlich. Falls jedoch ein Lenkmanöver, zum Beispiel zum Ausweichen, durchgeführt werden muss, fehlt die Lenkhilfe und der Kompressor müsste zugeschaltet werden.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Lenkunterstützung rein elektrisch zu betreiben. Es ist dann keine vom Antriebsmotor mechanisch angetriebene Lenkhilfepumpe mehr vorhanden und die Pumpe benötigt einen eigenen Elektromotor. Dies ist prinzipiell realisierbar, aber der Elektromotor muss eine große Leistung von etwa 50 KW erbringen, weshalb er auch entsprechenden Platz und Gewicht beansprucht. Weiterhin ist der Energieverbrauch ungünstiger.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung das gattungsgemäße Kompressorsystem derart weiterzubilden, dass die vollständige Entkopplung des Kompressors von dem Antriebsmotor bei gleichzeitigem Betrieb der Hydraulikpumpe ohne großen mechanischen Mehraufwand möglich ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Kompressorsystem baut auf dem gattungsgemäßen Stand der Technik dadurch auf, dass der Antriebsstrang einen Rädertrieb umfasst, über den die Hydraulikpumpe antreibbar ist und dass die Kupplung zwischen dem Rädertrieb und dem Kompressor angeordnet ist. Unter dem Anordnen der Kupplung zwischen dem Rädertrieb und dem Kompressor wird dabei nicht die räumliche Lage der Kupplung zwischen dem Rädertrieb und dem Kompressor verstanden. Der Begriff "zwischen" beschreibt vielmehr den Weg der übertragenen Kraft. Die Kraft wird von dem Rädertrieb über die Kupplung auf den Kompressor übertragen. Es ist jedoch denkbar, dass aufgrund baulicher Bedürfnisse die Kupplung auch in räumlicher Hinsicht zwischen dem Rädertrieb und dem Kompressor angeordnet ist. Durch die Anordnung der Kupplung zwischen dem Rädertrieb und dem Kompressor wird ein Entkoppeln des Kompressors von dem Antriebsmotor möglich, ohne den Antrieb der Hydraulikpumpe zu beeinträchtigen. Als zusätzliches mechanisches Bauteil ist dabei lediglich der Rädertrieb in dem Antriebsstrang notwendig, über den ein Nebenabtrieb für die Hydraulikpumpe bereitgestellt wird. Weiterhin kann der mechanische Anschluss des Kompressorsystems an den Antriebsmotor gegenüber einem herkömmlichen Kompressorsystem unverändert bleiben.
  • Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass der Kompressor und die Hydraulikpumpe in ein gemeinsames Gehäuse integriert sind. Die Unterbringung von Kompressor und Hydraulikpumpe in einem gemeinsamen Gehäuse erleichtert die Kühlung beider Komponenten, da ein gemeinsames Kühlsystem angewendet werden kann. Beispielsweise kann in einfacher Weise das gemeinsame Gehäuse insgesamt gekühlt werden.
  • Erfindungsgemäß weist der Rädertrieb eine Übersetzung ungleich Eins auf. Durch das Vorsehen einer Übersetzung ungleich Eins in dem Rädertrieb können der Kompressor und die Hydraulikpumpe mit verschiedenen Drehzahlen betrieben werden. Dadurch wird eine separate Optimierung von Kompressor und Hydraulikpumpe für das Fahrzeug ermöglicht.
  • Vorteilhaft ist weiterhin, dass das Kompressorsystem einen weiterer Trieb auf der dem Rädertrieb abgewandten Seite des Kompressors umfasst. Durch das Vorsehen eines weiteren Triebs auf der dem Rädertrieb abgewandten Seite des Kompressors wird eine mechanisch stabilere Konstruktion ermöglicht. Der weitere Trieb kann beispielsweise als weiterer Rädertrieb, als Riementrieb oder als Kettentrieb ausgeführt sein. Weiterhin ergibt sich auf der dem Rädertrieb abgewandten Seite des Kompressors eine Anschlussmöglichkeit für die Hydraulikpumpe, die hinsichtlich des verfügbaren Bauraums nicht durch den Kompressor beschränkt ist. Bei dieser Bauform kann auch eine zweite Anschlussmöglichkeit entstehen, die zum Anschluss eines weiteren Nebenaggregates, zum Beispiel einer Kühlmittelpumpe, verwendet werden kann.
  • Es kann vorgesehen sein, dass der Rädertrieb teilweise mit einer Buchse gelagert ist und dass die Buchse zugleich eine Kurbelwelle des Kompressors lagert. Die in dem Rädertrieb verwendeten Zahnräder werden üblicherweise drehbar gelagert, wobei die gleichzeitige Verwendung eines Lagerpunkts eines Zahnrads des Rädertriebs zur Lagerung der Kurbelwelle den mechanischen Aufbau des Kompressorssystems vereinfacht.
  • Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass der Rädertrieb und die Kurbelwelle über die Buchse frei drehend miteinander gekoppelt sind. Die frei drehende Kopplung zwischen dem Rädertrieb und der Kurbelwelle erlaubt erst das Abschalten des Kompressors über die Kupplung.
  • Das gattungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Kompressorsystems wird dadurch weiterentwickelt, dass die Hydraulikpumpe über einen Rädertrieb von dem Antriebsstrang angetrieben wird und dass der Antriebsstrang zwischen dem Rädertrieb und dem Kompressor getrennt wird, um den Kompressor von dem Antriebsmotor zu entkoppeln. Auf diese Weise werden die Vorteile und Besonderheiten des erfindungsgemäßen Kompressorsystems auch im Rahmen eines Verfahrens umgesetzt. Dies gilt auch für die nachfolgend angegebenen besonders bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Dieses ist in nützlicher Weise dadurch weitergebildet, dass der Kompressor und die Hydraulikpumpe in ein gemeinsames Gehäuse integriert werden.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Hydraulikpumpe über den Rädertrieb mit einer Übersetzung ungleich Eins angetrieben wird.
  • Besonders bevorzugt ist, dass der Kompressor über einen weiteren Trieb angetrieben wird, der von dem Antriebsstrang aus gesehen hinter dem Rädertrieb angeordnet ist.
  • Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen anhand besonders bevorzugter Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Kompressorsystem;
    Figur 2
    eine Außenansicht eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems;
    Figur 3
    einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kompressorsystem;
    Figur 4
    eine Außenansicht eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems ohne angebaute Hydraulikpumpe;
    Figur 5
    einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kompressorsystem ohne angebaute Hydraulikpumpe;
    Figur 6
    einen schematischen Aufbau eines Kraftübertragungsweges in einem erfindungsgemäßen Kompressorsystem;
    Figur 7
    eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs mit einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems;
    Figur 8
    eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs mit einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems;
    Figur 9
    eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs mit einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems;
    Figur 10
    eine zweite Ausführungsform eines Kraftübertragungsweges in einem erfindungsgemäßen Kompressorsystem;
    Figur 11
    eine zweite Außenansicht eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems;
    Figur 12
    eine dritte Ausführungsform eines Kraftübertragungsweges in einem erfindungsgemäßen Kompressorsystem und
    Figur 13
    eine vierte Ausführungsform eines Kraftübertragungsweges in einem erfindungsgemäßen Kompressorsystem.
  • In den folgenden Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder gleichartige Teile.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Kompressorsystem. Das dargestellte Nutzfahrzeug 20 umfasst einen Antriebsmotor 18 und wird über einen Triebstrang 28 von dem Antriebsmotor 18 angetrieben. Von dem Triebstrang 28 wird über einen Trieb 32 ein Antriebsstrang 16 für ein Kompressorsystem 10 abgezweigt, welches einen Kompressor 12 und eine Hydraulikpumpe 14 umfasst. Das Kompressorsystem 10 wird als Ganzes von dem Antriebsstrang 16 angetrieben, wobei über einen Rädertrieb 30 ein Nebenabtrieb 24 zum Antrieb der Hydraulikpumpe 14 bereitgestellt wird. Zwischen dem Rädertrieb 30 und dem Kompressor 12 ist eine Kupplung 22 angeordnet, die geöffnet beziehungsweise geschlossen werden kann, ohne den Betrieb der Hydraulikpumpe 14 zu beeinflussen. Das Schalten der Kupplung 22 kann dabei von einem nicht dargestellten Steuergerät übernommen werden, welches beispielsweise Teil einer Druckluftaufbereitungsanlage des Nutzfahrzeugs 20 sein kann. Die Übersetzung des Rädertriebs 30 kann frei gewählt werden, um eine separate Optimierung von Hydraulikpumpe 14 und Kompressor 12 zu ermöglichen.
  • Figur 2 zeigt eine Außenansicht eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems. Das dargestellte Kompressorsystem 10 ist in ein gemeinsames Gehäuse 26 integriert, wobei in dem oberen Bereich der Kompressor und in dem unteren Bereich die Hydraulikpumpe angeordnet ist.
  • Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kompressorsystem. Das dargestellte Kompressorsystem 10 ist ein Querschnitt durch einen Ausschnitt der in Figur 2 dargestellten Außenansicht. Wieder ist im oberen Bereich der Kompressor 12 und im unteren Bereich die Lenkhilfepumpe 14 angeordnet. Der Antriebsstrang 16 tritt hinter einem normbaren Verbindungsanschluss 34 in das gemeinsame Gehäuse 26 des Kompressorsystems 10 ein, wobei anschließend über einen Rädertrieb 30 ein Nebenabtrieb 24 zum Antrieb einer Hydraulikpumpe 14 vorgesehen ist. Zwischen dem Rädertrieb 30 und einem Kompressor 12 ist weiterhin eine Kupplung 22 angeordnet. Durch die Verwendung eines einzigen Antriebsstrangs 16 mit einem normbaren Verbindungsanschluss 34 zum Antrieb des Kompressorsystems 10 kann ein standardisierter Anschluss des Kompressorsystems 10 an den Antriebsmotor 18 erfolgen.
  • Insbesondere sind keine weiteren Modifikationen im Bereich des Antriebsstrangs 16 erforderlich, wenn an Stelle eines gattungsgemäßen Kompressorsystems ein erfindungsgemäßes Kompressorsystem verwendet wird.
  • Figur 4 zeigt eine Außenansicht eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems ohne angebaute Hydraulikpumpe. Dargestellt ist der in dem Gehäuse 26 angeordnete Kompressor 12, der über einen Kupplungssteueranschluss 36 von dem in dieser Darstellung nicht sichtbaren Antriebstrang trennbar ist. Im Fordergrund sichtbar sind weiterhin ein Anschlussflansch 38 und ein weiterer Anschlussflansch 38' an denen die Hydraulikpumpe angeschlossen werden kann. Je nach Bedarf ist denkbar, auch zwei Hydraulikpumpen an den Anschlussflanschen 38, 38' gleichzeitig zu betreiben, beziehungsweise andere Nebenaggregate mit Antriebsenergie zu versorgen.
  • Figur 5 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kompressorsystem ohne angebaute Hydraulikpumpe. Dargestellt ist das aus der Figur 4 bereits bekannte Kompressorsystem in einer geschnittenen Ansicht. Sichtbar sind insbesondere der Rädertrieb 30 und ein weiterer Rädertrieb 44, die auf zwei verschiedenen Seiten des Kompressors 12 angeordnet sind. Die Kupplung 22 ist zwischen dem weiteren Rädertrieb 44 und dem Kompressor 12 angeordnet und ist über den Kupplungsteueranschluss 36 betätigbar. Das Übersetzungsverhältnis des weiteren Rädertriebs 44 kann analog zu dem Übersetzungsverhältnis des Rädertriebs 30 frei gewählt werden. Die von dem nicht dargestellten Antriebstrang auf den Rädertrieb 30 übertragene Kraft wird über eine Welle 42 an den weiteren Rädertrieb 44 übertragen. Von dort kann die an den Anschlussflanschen 38, 38' abgegriffen werden, beziehungsweise wird über die Kupplung 22 an den Kompressor 12 übertragen. Die Verbindung zwischen einer dem Kompressor 12 zugeordneten Kurbelwelle 46 und dem Rädertrieb 30 erfolgt über eine Buchse 40, die sowohl ein Zahnrad des Rädertriebs 30 als auch die Kurbelwelle 46 lagert. Die Verwendung zweier separater Buchsen, die dann beliebig positionierbar sein können, ist ebenfalls möglich. Die Lagerung erfolgt dabei frei drehend, so dass sich das Zahnrad des Rädertriebs 30 unabhängig von der Kurbelwelle 46 drehen kann.
  • Figur 6 zeigt einen schematischen Aufbau eines Kraftübertragungsweges in einem erfindungsgemäßen Kompressorsystem. Über den Antriebsstrang 16 wird Kraft in Form eines Drehmomentes auf den Rädertrieb 30 übertragen. Der dargestellte Rädertrieb 30 umfasst drei Zahnräder, die der Einfachheit halber ohne ihre Zähne dargestellt sind. Die in den Rädertrieb 30 eingebrachte Kraft wird über die Welle 42 an den weiteren Rädertrieb 44 übertragen, welcher zwei Anschlussflansche 38, 38' aufweist, an denen nicht dargestellte Nebenaggregate, zum Beispiel die Hydraulikpumpe, anschließbar sind. Von dem weiteren Rädertrieb 44 wird über die Kupplung 22 die Kurbelwelle 46 des Kompressors angetrieben, die auf der dem Rädertrieb 30 zugewandten Seite mit Hilfe einer Buchse 40 gelagert ist. Die Buchse 40 lagert gleichzeitig ein Zahnrad des Rädertriebs 30, wobei die Kurbelwelle 46 und das Zahnrad des Rädertriebs 30 voneinander unabhängig drehbar sind. Die Buchse 40 lagert also die Kurbelwelle 46 im Kompressorgehäuse 26 und das Zahnrad des Rädertriebs 30 auf der Kurbelwelle 46 frei drehend. Durch das Betätigen der Kupplung 22 ist daher die Kraftübertragung auf die Kurbelwelle 46 des Kompressors unterbrechbar, während an den Anschlussflanschen 38, 38' weiterhin Antriebskraft in Form von Drehmoment entnehmbar ist.
  • Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs mit einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems. Im Gegensatz zu der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform wird die Antriebskraft für das in Figur 7 dargestellte Kompressorsystem 10 direkt von dem Trieb 32 auf den Rädertrieb 30 übertragen. Ein Antriebsstrang, zum Beispiel in Form einer Welle, kann dabei entfallen. Bei der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform kann beispielsweise ein Zahnrad des Triebs 32 direkt in ein Zahnrad des Rädertriebs 30 eingreifen und somit das Kompressorsystem 10 mit Antriebsenergie versorgen.
  • Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs mit einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems. Die in Figur 8 dargestellte Ausführungsform des Kompressorsystems 10 basiert auf dem bereits in Figur 6 beschriebenen Kraftübertragungsweg. Über einen Trieb 30 und einen Antriebsstrang 16 wird Antriebsenergie in einen Rädertrieb 30 eingebracht, wobei ein nicht explizit dargestelltes Zahnrad des Rädertriebs 30 von einer Buchse 40 gelagert wird. Die in den Rädertrieb 30 eingebrachte Kraft wird über eine Welle 42 auf einen weiteren Rädertrieb 44 übertragen und von dort über eine Kupplung 22 einem Kompressor 12 zugeführt. Die Kurbelwelle des Kompressors 12 ist dabei auf der der Kupplung 22 abgewandten Seite von einer Buchse 40' gelagert. Im Gegensatz zu Figur 6 ist bei dieser Ausführungsform die Buchse 40' vorgesehen, die räumlich beabstandet von der Buchse 40 angeordnet ist. An dem weiteren Rädertrieb 44 sind weiterhin ein Anschlussflansch 38 und ein weiterer Anschlussflansch 38' vorgesehen, an welche eine Hydraulikpumpe 14 und eine Pumpe 14' anschließbar sind. Die Pumpe 14' steht dabei symbolisch für ein beliebiges von dem Antriebsmotor 18 anzutreibendes Nebenaggregat, zum Beispiel eine Kühlmittelpumpe.
  • Figur 9 zeigt eine schematische Darstellung eines Nutzfahrzeugs mit einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems. Die in Figur 9 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Figur 8 dargestellten Ausführungsform in der Art, wie Drehmoment in das Kompressorsystem 10 eingebracht wird. Analog zu der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform wird Drehmoment direkt von dem Trieb 32 auf den Rädertrieb 30 übertragen, wobei auf eine dazwischen liegende Welle verzichtet wird.
  • Figur 10 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Kraftübertragungsweges in einem erfindungsgemäßen Kompressorsystem. Der dargestellte Kraftübertragungsweg unterscheidet sich von der aus Figur 3 erwähnten Ausführungsform insbesondere dadurch, dass der Rädertrieb 30 drei Zahnräder umfasst und der Antriebsstrang 16 und die Kurbelwelle 46 nicht gemeinsam an ein einzelnes Zahnrad des Rädertriebs 30 gekoppelt sind. Auf diese Weise kann die Drehzahl des Kompressors und des Nebenabtriebs 24 bei der Auslegung des Rädertriebs 30 in weiten Bereichen variiert werden.
  • Figur 11 zeigt eine zweite Außenansicht eines erfindungsgemäßen Kompressorsystems. Das dargestellte Kompressorsystem 10 unterscheidet sich von dem aus Figur 2 bekannten Kompressorsystem 10 insbesondere durch die Montageposition eines in Figur 11 nicht dargestellten Nebenaggregates, zum Beispiel einer Hydraulikpumpe. Das Nebenaggregat wird an dem Anschlussflansch 38 montiert, so dass es eine Position zwischen einem Zylinderkopf 48 des Kompressors und dem Anschlussflansch 38 an dem Rädertrieb im Inneren des Gehäuses 26 einnimmt.
  • Figur 12 zeigt eine dritte Ausführungsform eines Kraftübertragungsweges in einem erfindungsgemäßen Kompressorsystem. Der dargestellte Kraftübertragungsweg unterscheidet sich von der aus Figur bekannten Ausführungsform durch die Verwendung eines Riementriebes 50 mit einem Riemen 52 und einem zusätzlichen Spannrad, der die Funktion des aus Figur 6 bekannten weiteren Rädertriebes übernimmt. Auf die Darstellung von Anschlussflanschen zum Anschluss von Nebenaggregaten wurde zur besseren Übersichtlichkeit verzichtet. Analog zu Figur 6 sind jedoch entsprechende Anschlussmöglichkeiten vorsehbar.
  • Figur 13 zeigt eine vierte Ausführungsform eines Kraftübertragungsweges in einem erfindungsgemäßen Kompressorsystem. Anstelle des aus Figur 12 bekannten Riementriebes 50 wird in Figur 13 ein Kettentrieb 54 mit einer Kette 56 und einem zusätzlichen Spannrad verwendet. Analog zu Figur 12 sind auch hier Anschlussmöglichkeiten für Nebenaggregate vorsehbar.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kompressorsystem
    12
    Kompressor
    14
    Hydraulikpumpe
    14'
    Pumpe
    16
    Antriebsstrang
    18
    Antriebsmotor
    20
    Nutzfahrzeug
    22
    Kupplung
    24
    Nebenabtrieb
    26
    Gehäuse
    28
    Triebstrang
    30
    Rädertrieb
    32
    Trieb
    34
    Verbindungsanschluss
    36
    Kupplungssteueranschluss
    38
    Anschlussflansch
    38'
    weiterer Anschlussflansch
    40
    Buchse
    40'
    weitere Buchse
    42
    Welle
    44
    weiterer Rädertrieb
    46
    Kurbelwelle
    48
    Zylinderkopf
    50
    Riementrieb
    52
    Riemen
    54
    Kettentrieb
    56
    Kette

Claims (8)

  1. Kompressorsystem (10) zur Druckluftversorgung eines Nutzfahrzeugs (20) mit einem Kompressor (12), einer Kupplung (22) und einer Hydraulikpumpe (14), wobei das Kompressorsystem (10) über einen Antriebsstrang (16) von dem Antriebsmotor (18) des Nutzfahrzeugs (20) antreibbar ist und der Kompressor (12) durch die Kupplung (22) vollständig von dem Antriebsmotor (18) entkoppelbar ist, wobei der Antriebsstrang (16) einen Rädertrieb (30) umfasst, über den die Hydraulikpumpe (14) antreibbar ist, und wobei die Kupplung (22) zwischen dem Rädertrieb (30) und dem Kompressor (12) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rädertrieb (30) an zwei voneinander getrennten Abtrieben unterschiedliche Drehzahlen zum Antrieb von Kompressor (12) und Hydraulikpumpe (14) bereitstellt.
  2. Kompressorsystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (12) und die Hydraulikpumpe (14) in ein gemeinsames Gehäuse (26) integriert sind.
  3. Kompressorsystem (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompressorsystem (10) einen weiteren Trieb (44, 50, 54) auf der dem Rädertrieb (30) abgewandten Seite des Kompressors (12) umfasst.
  4. Kompressorsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Rädertrieb (30) teilweise mit einer Buchse (40) gelagert ist und
    - dass die Buchse (40) zugleich eine Kurbelwelle (46) des Kompressors (12) lagert.
  5. Kompressorsystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rädertrieb (30) und die Kurbelwelle (46) über die Buchse (40) frei drehend miteinander gekoppelt sind.
  6. Verfahren zum Betreiben eines Kompressorsystems (10) zur Druckluftversorgung eines Nutzfahrzeugs (20) mit einem Kompressor (12), einer Kupplung (22) und einer Hydraulikpumpe (14), wobei das Kompressorsystem (10) über einen Antriebsstrang (16) von dem Antriebsmotor (18) des Nutzfahrzeugs (20) angetrieben wird und der Kompressor (12) durch die Kupplung (22) vollständig von dem Antriebsmotor (18) entkoppelt wird, und wobei die Hydraulikpumpe (14) über einen Rädertrieb (30) von dem Antriebsstrang (16) angetrieben wird, und wobei der Antriebsstrang (16) zwischen dem Rädertrieb (30) und dem Kompressor (12) getrennt wird, um den Kompressor (12) von dem Antriebsmotor (18) zu entkoppeln, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei voneinander getrennten Abtrieben unterschiedliche Drehzahlen zum Antrieb von Kompressor (12) und Hydraulikpumpe (14) bereitgestellt werden.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (12) und die Hydraulikpumpe (14) in ein gemeinsames Gehäuse (26) integriert werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Trieb (44, 50, 54) vorgesehen wird, der von dem Antriebsstrang (16) aus gesehen hinter dem Rädertrieb (30) angeordnet ist.
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