JP2017534802A

JP2017534802A - 駆動源に対して適合可能な伝達装置を有するコンプレッサ

Info

Publication number: JP2017534802A
Application number: JP2017526677A
Authority: JP
Inventors: エブラールジル
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2014-11-17
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2017-11-24
Also published as: CN107110139A; CN107110139B; BR112017009922A2; DE102014116805A1; US20180291883A1; EP3221584B1; WO2016079031A1; US10753349B2; EP3221584A1

Abstract

本発明の範囲内でコンプレッサが改良された。コンプレッサは、クランクハウジングを備え、クランクハウジングに、クランクシャフトが、クランク室内で回動可能に軸支されている。クランクハウジングは、少なくとも１つのシリンダ室を有し、シリンダ室内で、連接棒により偏心的にクランクシャフトに軸支されたピストンが、往復運動可能である。クランクシャフトに配置された歯車が駆動源に設けられた歯車に噛み合うことにより、クランクシャフトは、モジュールｍを有する歯車伝動装置により駆動源と結合されている。本発明によれば、クランクシャフトの回転軸線は、シリンダ室の中心軸線に対して、ｍ／２の整数倍である値ｄｌだけ変位されている。シリンダ室の中心軸線とは、シリンダ室の底面の中心点からこの底面に対して垂直に延在する軸線であって、この軸線に沿ってピストンが運動する軸線と解される。このようにして、コンプレッサの外寸または駆動源に変更を講じる必要なく、伝動装置の伝達比を好適な範囲へ変更できることが明らかとなった。特に、駆動源の歯車を変更しなくてよい。伝達比に応じて、コンプレッサの動作音を減じるまたは空気出力を高めることができる。

Description

本発明は、伝動・伝達装置により駆動源と結合されたコンプレッサに関する。

背景技術
商用車に用いられるエアコンプレッサは、通常は、シリンダ内で上下運動しその運動に際して空気を圧縮する少なくとも１つのピストンの、駆動源（エンジン）により提供される回動運動を変換する。変換は、連接棒により行われる。連接棒は、一方の連接棒端部で、ピストンに回動可能に軸支されていて、他方の連接棒端部で、クランクシャフトに偏心的に回動可能に軸支されている。クランクシャフトは、伝動・伝達装置を介して駆動源により回動させられる。伝達比が一定であるので、コンプレッサの作動速度はエンジン回転数とともに変化する。

コンプレッサは、一般的に、車両のシステム圧において要求される車両の圧縮空気所要量を、車両エンジンのアイドリング時でも依然として送ることができるように設計されている。この場合、コンプレッサは、車両デザインにより設定される組込み容積に適合しなければならず、クランクシャフトは、力伝達のために、駆動源に存在する歯車に適合する歯車を有さなければならない。したがって、コンプレッサの動作パラメータは、大小の程度の差はあっても一定に設定されていて、動作パラメータが騒音およびエネルギ消費量に関して最適でなくてもユーザは甘受しなければならない。

課題および解決手段
したがって本発明の課題は、エンジンコンパートメントにおける具体的な組込みスペースおよび駆動源に設けられた具体的な歯車が設定されている場合に力伝達に関して好適な動作パラメータが得られるように構成可能であるコンプレッサを提供することである。この課題は、本発明によれば、独立請求項に記載のコンプレッサにより解決される。別の好適な態様は、独立請求項を引用する従属請求項から明らかである。

発明の対象
本発明の範囲内でコンプレッサが改良された。そのコンプレッサは、クランクハウジングを備え、クランクハウジングに、クランクシャフトがクランク室内で回動可能に軸支されている。クランクハウジングは、少なくとも１つのシリンダ室を有し、シリンダ室内で、連接棒により偏心的にクランクシャフトに軸支されたピストンが、往復運動可能である。クランクシャフトに配置された歯車が駆動源に設けられた歯車に噛み合うことにより、クランクシャフトは、モジュールｍを有する歯車伝動装置を介して駆動源と結合されている。

本発明によれば、クランクシャフトの回転軸線は、シリンダ室の中心軸線に対して、ｍ／２の整数倍である値ｄｌだけ変位されている。シリンダ室の中心軸線とは、シリンダ室の底面の中心点からこの底面に対して垂直に延在する軸線であって、この軸線に沿ってピストンが運動する、軸線と解される。

このようにして、コンプレッサの外寸または駆動源に変更を講じる必要なく、伝動装置の伝達比を好適な範囲へ変更できることが明らかとなった。特に、駆動源の歯車を変更する必要はない。

駆動源の歯車がＺ₁個の歯車を有し、これに噛み合うクランクシャフトの歯車がＺ₂個の歯車を有するとき、歯車の回転軸線の間隔は、ｍ＊（Ｚ₁＋Ｚ₂）／２により得られ、ここで、ｍは伝動装置のモジュールである。このモジュールは、歯車の大きさに関する値である。クランクシャフトの回転軸線とシリンダ室の中心軸線との間の要求された変位が採用されることにより、駆動源に変更を講じる必要がなく、クランクシャフトに設けられた歯車の歯数Ｚ₂ひいては伝動装置の伝達比をも変更することができる。ちょうど要求された変位が存在する場合、歯数は整数に維持されるので、歯車に対する面倒な適合処置は省かれる。したがって、ｍ／２の整数倍という特徴は、明確に、純粋な数学により設計されるのでもなく、機械公差の範囲内でクランクシャフトの歯車がまだ力伝達を目的とする歯の大きさの変更なく駆動源の歯車に噛み合うことができる限りにおいて、ｍ／２の整数倍から外れる間隔ｄｌもさらに包含する。

この場合、伝動装置は、好適には、駆動源からクランクシャフトへ１：０．９〜１：１．１の伝達比を有する。重量のある商用車に用いられる通常のエンジンは、コンプレッサを駆動するために、１．５ｍｍ〜３．５ｍｍのモジュールの値を有する歯車を用意している。これにより、クランクシャフトに設けられた歯車の歯数Ｚ₂が変化させられる歯ごとの伝達比を２％〜３％変更することができる。

背景技術において、両方の歯車の歯数は同一である、つまりＺ₁＝Ｚ₂である。Ｚ₂がＺ₁を超えて高められると、コンプレッサにおけるピストンは、より低速に運動する。これにより、時間単位あたり空気出力も低下することを犠牲にすれば、コンプレッサの動作音を低減することができる。

したがって、１より大きな、つまりＺ₂がＺ₁よりも小さい伝達比が好適である。この場合、コンプレッサのピストンはより高速に運動する。時間単位あたり空気出力に関する規格が与えられている場合（たとえば１２ｂａｒのシステム圧で１分あたり７００回のエンジンの回転数の場合、２００リットル／分）、この出力を得るために、シリンダに必要とされるピストン行程はより小さくなっている。コンプレッサをよりコンパクトに構成することができる。より狭くなるエンジンコンパートメント内のスペース状況により、ピストンストローク室は、ますます隘路となっている。典型的には、シリンダあたり３６０ｃｍ³〜４００ｃｍ³しか提供されない。

好適には、連接棒の、クランクシャフトに対して回動可能に軸支された連接棒端部は、クランクシャフトの軸線を中心に自由に円運動可能である。この場合、支持力による摩耗は、特にわずかである。さらに、このような構成は、クランクハウジングのクランク室内に特にわずかなスペースしか必要としない。

好適には、クランクシャフトの回転軸線は、シリンダ室の中心軸線に対して、１ｍｍ〜５ｍｍ、好適には２ｍｍ〜３ｍｍの値ｄｌだけ変位されている。この場合、追加的に、クランクシャフトの軸線を中心とするクランクシャフトの回動時、シリンダの中心軸線からの連接棒の振れが低減される効果を利用することができる。この振れにより、ピストンに、シリンダの壁に押し付け、ひいてはシリンダとピストンとの間の摩擦による摩耗を高める力成分が加えられてしまう。

概して、本発明は、出力クラスの範囲の制限されたコンプレッサを、高い割合の同一部品をもって低コストで製造することができるという利点を提供する。出力を調整するために、クランクシャフトの回転軸線とシリンダの中心軸線との間の変位量ｄｌを適合するだけでよい。

詳細な説明
以下に、本発明の対象を図面に基づき説明する。本発明の対象は、この説明により制限されるものではない。

クランクシャフトとシリンダ室の中心軸線との間に変位量を有する、本発明に係るコンプレッサの原理図を示す。所定のエンジンコンパートメントへの本発明に係るコンプレッサの組込みを示す。

図１は、本発明に係るコンプレッサの原理図を示している。クランクハウジング１，５に、シリンダ孔１ａが存在する。シリンダ孔１ａの中心軸線は、Ｘで示されている。シリンダ孔内で、ピストン２が運動する。ピストン２は、連接棒３を介して、クランクシャフト４と結合されている。連接棒は、２つの連接棒端部３ａ，３ｂを有する。上側の連接棒端部３ａは、ピストン２に対して回動可能に軸支されている。下側の連接棒端部３ｂは、クランクピン４ａに対して回動可能に軸支されており、クランクピン４ａは、クランクシャフト４とともに中心軸線Ｙを中心に回動する。クランクシャフト４が回動すると、連接棒３の下側の連接棒端部３ｂは、クランクシャフト４の中心軸線Ｙを中心とする円を描く。軸線Ｘと軸線Ｙとは、互いに垂直に延在しており、軸線Ｘは、図平面内で延在し、軸線Ｙは、図平面に対して垂直に延在する。しかし両方の軸線は、平行に値ｄｌだけ互いに変位されている。クランクシャフト４は、クランクハウジング１，５の部分５に対して回動可能に軸支されている。

平行の変位ｄｌの作用は、図２に示すように、エンジンコンパートメントへコンプレッサを組込んだ状態で明らかである。所定の箇所に、決まった寸法を有するエンジンブロック９が位置し、エンジンブロック９は、コンプレッサの駆動に用いられる所定の歯車８を用意している。歯車は、Ｚ軸線を中心に回動する。Ｚ軸線は、図平面上で垂直に位置し、図平面内で延在する、シリンダ室の中心軸線Ｘから間隔Ａを有する。クランクシャフト４は、歯車７により駆動される。歯車７は、エンジンブロック９に設けられた歯車８に噛み合う。この歯車７は、クランクシャフト４の対称軸線であり、図平面上で垂直に位置する軸線Ｙを中心に回動する。軸線Ｙと軸線Ｚとは、互いに、間隔Ａよりも小さい間隔Ｂを有する。したがって、歯車７は、エンジンブロック９に設けられた歯車８の歯数Ｚ₁よりも少ない歯の数Ｚ₂を有する。したがって、歯車７は、歯車８よりも高速に回動する。これにより、コンプレッサは、時間単位あたりより大きな空気容積を排出する。このような変更は、コンプレッサの寸法およびフォームファクタに変化を講じる必要なくもたらされた。コンプレッサをエンジンコンパートメントに取り付けるフランジ６も、背景技術による、歯車７が歯車８と全く同じ大きさであったコンプレッサの場合と同一の箇所に位置する。

Claims

コンプレッサであって、
クランクハウジング（１，５）を備え、該クランクハウジング（１，５）に、クランクシャフト（４）がクランク室内で回動可能に軸支されており、前記クランクハウジング（１，５）は、少なくとも１つのシリンダ室（１ａ）を有し、該シリンダ室（１ａ）内で、連接棒（３）により偏心的に前記クランクシャフト（４）に軸支されたピストン（２）が、往復運動可能であり、前記クランクシャフト（４）に配置された歯車（７）が駆動源（９）の歯車（８）に噛み合うことにより、前記クランクシャフト（４）は、モジュールｍを有する歯車伝動装置（７，８）により駆動源（９）と結合されている、コンプレッサにおいて、
前記クランクシャフト（４）の回転軸線（Ｙ）は、前記シリンダ室（１ａ）の中心軸線（Ｘ）に対して、ｍ／２の整数倍である値ｄｌだけ変位されていることを特徴とする、コンプレッサ。
前記伝動装置（７，８）は、前記駆動源（９）から前記クランクシャフト（４）へ１：０．９〜１：１．１の伝達比を有する、請求項１記載のコンプレッサ。
伝達比は、１よりも大きい、請求項１または２記載のコンプレッサ。
前記連接棒（３）の、前記クランクシャフト（４）に対して回動可能に軸支された連接棒端部（３ｂ）は、前記クランクシャフト（４）の軸線（Ｙ）を中心に自由に円運動可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載のコンプレッサ。
前記クランクシャフト（４）の回転軸線（Ｙ）は、前記シリンダ室（１ａ）の中心軸線（Ｘ）に対して、１ｍｍ〜５ｍｍ、好適には２ｍｍ〜３ｍｍの値ｄｌだけ変位されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のコンプレッサ。