JP5523449B2 - 商用車に圧縮空気供給するためのコンプレッサシステムおよびコンプレッサシステムを運転するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、商用車に圧縮空気供給するためのコンプレッサシステムであって、コンプレッサと、クラッチと、ハイドロリックポンプとが設けられており、コンプレッサシステムが、ドライブトレーンを介して駆動可能であり、コンプレッサが、クラッチによって原動機から完全に切離し可能である形式のものに関する。

さらに、本発明は、商用車が、コンプレッサと、クラッチと、ハイドロリックポンプとを備えており、コンプレッサシステムをドライブトレーンを介して駆動し、コンプレッサをクラッチによって原動機から完全に切り離して、商用車に圧縮空気供給するためのコンプレッサシステムを運転するための方法に関する。

現代の商用車は、圧縮空気で運転される多数の部分システムを有している。これらの部分システムには、たとえば圧縮空気運転される常用ブレーキもしくは空気ばね装置が含まれている。これらの部分システムへの圧縮空気の供給を確保するためには、通常、商用車に圧縮空気供給装置が設けられている。この圧縮空気供給装置はコンプレッサを有している。このコンプレッサは商用車の原動機によって機械的に駆動される。コンプレッサの連結は、通常、原動機のクランクシャフトの一端に設けられた歯列を介して行われる。コンプレッサ自体は別のクランクシャフトを有している。このクランクシャフトの、入力側の歯列と反対の側には、しばしば、ハイドロリックポンプ、たとえば操舵補助ポンプが配置されている。コンプレッサのクランクシャフトへのハイドロリックポンプの接続は、半径方向遊び補償支承部、たとえばマルタ十字部、または複歯支承部によって行われる。この複歯支承部は、より高いトルクを処理するものの、マルタ十字部に比べて、より僅かな遊びを許容している。

付加的に現代の商用車には、しばしば、クラッチが設けられている。このクラッチは、エネルギ節約のために、コンプレッサを原動機から完全に切り離すことができる。コンプレッサのクランクシャフトの出力側へのハイドロリックポンプの従来の配置において、これは、コンプレッサと同時にハイドロリックポンプも原動機から切り離されることを意味している。しかし、これによって、たとえば商用車に用いられるパワーステアリングの形の操舵支援機構をもはや使用することができなくなってしまう。しかし、このことは、安全性の理由から許容することができない。

この問題を解決するための種々異なる択一的な可能性が公知である。１つの可能性は、コンプレッサがオフにされている場合に操舵支援機構を無効にすることにある。このバリエーションでは、コンプレッサが主に高速道路で切り離されることがあることを前提とする。この区間では、カーブの僅かな曲率半径のため、操舵支援機構も必ずしも必要とはならない。しかし、たとえば回避のために操舵動作が実施されなければならない事例では、操舵補助が欠落しており、コンプレッサがオンにされなければならない。

別の可能性は、操舵支援機構を純粋に電気的に運転することにある。この場合、原動機によって機械的に駆動される操舵補助ポンプはもはや存在せず、ポンプが固有の電動モータを必要とする。このことは、原理的に実現可能であるものの、電動モータが約５０ＫＷの大きな出力を提供しなければならない。なぜならば、電動モータによって、相応のスペースおよび重量も必要となるからである。さらに、エネルギ消費が不利となる。

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式のコンプレッサシステムを改良して、原動機からのコンプレッサの完全な切離しと同時にハイドロリックポンプの運転が、大きな機械的な多大な手間なく可能となるようにすることである。

この課題を解決するために本発明に係るコンプレッサシステムでは、ドライブトレーンが、歯車伝動装置を有しており、該歯車伝動装置を介してハイドロリックポンプが駆動可能であり、クラッチが、歯車伝動装置とコンプレッサとの間に配置されているようにした。

本発明に係るコンプレッサシステムの有利な態様によれば、コンプレッサとハイドロリックポンプとが、１つの共通のハウジング内に組み込まれている。

本発明に係るコンプレッサシステムの有利な態様によれば、歯車伝動装置が、１と異なる変速比を有している。

本発明に係るコンプレッサシステムの有利な態様によれば、コンプレッサシステムが、コンプレッサの、歯車伝動装置と反対の側に設けられた別の伝動装置を有している。

本発明に係るコンプレッサシステムの有利な態様によれば、歯車伝動装置が、部分的にブシュによって支承されており、該ブシュが、同時にコンプレッサのクランクシャフトを支承している。

本発明に係るコンプレッサシステムの有利な態様によれば、歯車伝動装置とクランクシャフトとが、ブシュを介して自由に回転するように互いに連結されている。

さらに、前述した課題を解決するために本発明に係る方法では、ハイドロリックポンプを歯車伝動装置を介してドライブトレーンによって駆動し、該ドライブトレーンを歯車伝動装置とコンプレッサとの間で分離し、これによって、コンプレッサを原動機から切り離すことを特徴とするようにした。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、コンプレッサとハイドロリックポンプとを１つの共通のハウジング内に組み込む。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、ハイドロリックポンプを、１と異なる変速比を備えた歯車伝動装置を介して駆動する。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、コンプレッサを、ドライブトレーンから見て歯車伝動装置の背後に配置された別の伝動装置を介して駆動する。

本発明に係るコンプレッサシステムは、冒頭で述べた形式の公知先行技術に基づき、ドライブトレーンが、歯車伝動装置を有しており、この歯車伝動装置を介してハイドロリックポンプが駆動可能であり、クラッチが、歯車伝動装置とコンプレッサとの間に配置されていることによって特徴付けられている。この場合、「歯車伝動装置とコンプレッサとの間へのクラッチの配置」とは、歯車伝動装置とコンプレッサとの間のクラッチの空間的な位置を意味するものではない。むしろ、「間」という概念は、伝達される力の経路を説明している。この力は歯車伝動装置からクラッチを介してコンプレッサに伝達される。しかし、構造上の必要性に基づき、クラッチが、空間的な観点でも、歯車伝動装置とコンプレッサとの間に配置されていることが可能である。歯車伝動装置とコンプレッサとの間へのクラッチの配置によって、ハイドロリックポンプの駆動を損なうことなく、原動機からのコンプレッサの切離しが可能となる。付加的な機械的な構成部材として、ドライブトレーンに設けられた歯車伝動装置しか必要とならない。この歯車伝動装置を介して、ハイドロリックポンプに対する副出力部材が提供される。さらに、原動機へのコンプレッサシステムの機械的な接続を従来のコンプレッサシステムに対して不変に保つことができる。

有利には、コンプレッサとハイドロリックポンプとが、１つの共通のハウジング内に組み込まれていることが提案されている。この１つの共通のハウジング内へのコンプレッサとハイドロリックポンプとの収納によって、両構成要素の冷却が容易になる。なぜならば、１つの共通の冷却システムを使用することができるからである。たとえば、共通のハウジングを一緒に簡単に冷却することができる。

特に有利には、歯車伝動装置が、１と異なる変速比を有している。歯車伝動装置に１と異なる変速比を設けることによって、コンプレッサとハイドロリックポンプとを互いに異なる回転数で運転することができる。これによって、車両に対するコンプレッサとハイドロリックポンプとの別個の最適化が可能になる。

さらに、有利には、コンプレッサシステムが、コンプレッサの、歯車伝動装置と反対の側に設けられた別の伝動装置を有している。コンプレッサの、歯車伝動装置と反対の側に１つの別の伝動装置を設けることによって、機械的に安定した構成が可能になる。別の伝動装置は、たとえば別の歯車伝動装置、ベルト伝動装置またはチェーン伝動装置として形成されていてよい。さらに、コンプレッサの、歯車伝動装置と反対の側には、ハイドロリックポンプに対する接続可能性が得られる。この接続可能性は、使用可能な構成スペースに関してコンプレッサによって制限されていない。この構造では、別の補機、たとえば冷媒ポンプの接続のために使用することができる第２の接続可能性も形成することができる。

歯車伝動装置が、部分的にブシュによって支承されており、このブシュが、同時にコンプレッサのクランクシャフトを支承していることが提案されていてよい。歯車伝動装置に使用される歯車は、通常、回転可能に支承される。クランクシャフトを支承するための歯車伝動装置の１つの歯車の１つの支承点の同時の使用によって、コンプレッサシステムの機械的な構造が簡単になる。

特に歯車伝動装置とクランクシャフトとが、ブシュを介して自由に回転するように互いに連結されていることが提案されている。歯車伝動装置とクランクシャフトとの間の自由に回転する連結によって、クラッチを介したコンプレッサの切断が初めて可能となる。

コンプレッサシステムを運転するための冒頭で述べた方法は、ハイドロリックポンプを歯車伝動装置を介してドライブトレーンによって駆動し、このドライブトレーンを歯車伝動装置とコンプレッサとの間で分離し、これによって、コンプレッサを原動機から切り離すことによって改良される。こうして、本発明に係るコンプレッサシステムの利点および特性が方法の範囲にも置き換えられる。このことは、以下に記載した本発明に係る方法の特に有利な態様にも当てはまる。

本発明に係る方法は、有利には、コンプレッサとハイドロリックポンプとを１つの共通のハウジング内に組み込むことによって改良されている。

有利には、ハイドロリックポンプを、１と異なる変速比を備えた歯車伝動装置を介して駆動することが提案されている。

コンプレッサを、ドライブトレーンから見て歯車伝動装置の背後に配置された別の伝動装置を介して駆動すると特に有利である。

本発明に係るコンプレッサシステムを備えた商用車の概略図である。 本発明に係るコンプレッサシステムの外面図である。 本発明に係るコンプレッサシステムの横断面図である。 ハイドロリックポンプが組み付けられていない本発明に係るコンプレッサシステムの外面図である。 ハイドロリックポンプが組み付けられていない本発明に係るコンプレッサシステムの横断面図である。 本発明に係るコンプレッサシステムにおける力伝達路の概略的な構造を示す図である。 本発明に係るコンプレッサシステムの第２の実施の形態を備えた商用車の概略図である。 本発明に係るコンプレッサシステムの第３の実施の形態を備えた商用車の概略図である。 本発明に係るコンプレッサシステムの第４の実施の形態を備えた商用車の概略図である。 本発明に係るコンプレッサシステムにおける力伝達路の第２の実施の形態を示す図である。 本発明に係るコンプレッサシステムの第２の外面図である。 本発明に係るコンプレッサシステムにおける力伝達路の第３の実施の形態を示す図である。 本発明に係るコンプレッサシステムにおける力伝達路の第４の実施の形態を示す図である。

いま、本発明を特に有利な実施の形態に基づく添付の図面につき例示的に説明する。

以下の図面において、同じ符号は同じ部材または同様の部材を表している。

図１には、本発明に係るコンプレッサシステムを備えた商用車の概略図が示してある。図示の商用車２０は原動機１８を有していて、この原動機１８によってパワートレーン２８を介して駆動される。このパワートレーン２８から、伝動装置３２を介してコンプレッサシステム１０に対するドライブトレーン１６が分岐している。コンプレッサシステム１０は、コンプレッサ１２とハイドロリックポンプ１４とを有している。コンプレッサシステム１０は全体としてドライブトレーン１６によって駆動される。ハイドロリックポンプ１４を駆動するための副出力部材２４が、歯車伝動装置３０を介して提供される。この歯車伝動装置３０とコンプレッサ１２との間には、クラッチ２２が配置されている。このクラッチ２２は、ハイドロリックポンプ１４の運転に影響を与えることなく断続することができる。クラッチの切換は制御装置（図示せず）によって引き受けることができる。この制御装置は、たとえば商用車２０の圧縮空気調整設備の一部であってよい。歯車伝動装置３０の変速比は自由に選択することができ、これによって、ハイドロリックポンプ１４とコンプレッサ１２との別個の最適化が可能となる。したがって、変速比は、特に１に等しくてもよいし、１と異なっていてもよい。

図２には、本発明に係るコンプレッサシステムの外面図が示してある。図示のコンプレッサシステム１０は１つの共通のハウジング２６内に組み込まれている。上側の領域には、コンプレッサが配置されており、下側の領域には、ハイドロリックポンプが配置されている。

図３には、本発明に係るコンプレッサシステムの横断面図が示してある。図示のコンプレッサシステム１０は、図２に示した外面図の一部の横断面である。やはり、上側の領域には、コンプレッサ１２が配置されており、下側の領域には、操舵補助ポンプ１４が配置されている。ドライブトレーン１６は、規格化可能な結合接続部３４の背後でコンプレッサシステム１０の共通のハウジング２６内に進入している。次いで、歯車伝動装置３０を介して、ハイドロリックポンプ１４を駆動するための副出力部材２４が設けられている。さらに、歯車伝動装置３０とコンプレッサ１２との間には、クラッチ２２が配置されている。コンプレッサシステム１０を駆動するための規格化可能な結合接続部３４を備えたただ１つのドライブトレーン１６の使用によって、原動機１８へのコンプレッサシステム１０の標準化された接続を行うことができる。

特に冒頭に記載した形式のコンプレッサシステムの代わりに、本発明に係るコンプレッサシステムが使用される場合には、ドライブトレーン１６の領域における更なる変更は不要となる。

図４には、ハイドロリックポンプが組み付けられていない本発明に係るコンプレッサシステムの外面図が示してある。ハウジング２６内に配置されたコンプレッサ１２が図示してある。このコンプレッサ１２はクラッチ制御接続部３６を介して、この図面に認めることができないドライブトレーンから分離可能となる。さらに、前面には、接続フランジ３８と、別の接続フランジ３８’とを認めることができる。両接続フランジ３８，３８’には、ハイドロリックポンプを接続することができる。必要に応じて、接続フランジ３８，３８’に設けられた２つのハイドロリックポンプを同時に運転することも可能であるし、別の補機に駆動エネルギを供給することも可能である。

図５には、ハイドロリックポンプが組み付けられていない本発明に係るコンプレッサシステムの横断面図が示してある。図４からすでに明らかなコンプレッサシステムが断面図で示してある。特に歯車伝動装置３０と、別の歯車伝動装置４４とを認めることができる。両歯車伝動装置３０，４４は、コンプレッサ１２の互いに反対の側に配置されている。クラッチ２２は別の歯車伝動装置４４とコンプレッサ１２との間に配置されていて、クラッチ制御接続部３６を介して操作可能である。別の歯車伝動装置４４の変速比は歯車伝動装置３０の変速比に類似して自由に選択することができ、特に１に等しくてもよいし、１と異なっていてもよい。ドライブトレーン（図示せず）から歯車伝動装置３０に伝達された力は、シャフト４２を介して別の歯車伝動装置４４に伝達される。そこから、この力は接続フランジ３８，３８’で取り出されるかもしくはクラッチ２２を介してコンプレッサ１２に伝達される。このコンプレッサ１２に対応配置されたクランクシャフト４６と、歯車伝動装置３０との間の結合は、ブシュ４０を介して行われる。このブシュ４０は歯車伝動装置３０の１つの歯車だけでなく、クランクシャフト４６も支承している。任意に位置決め可能であってよい２つの別個のブシュの使用も同じく可能である。支承は、自由に回転するように行われ、これによって、歯車伝動装置３０の歯車をクランクシャフト４６に依存せずに回転させることができる。

図６には、本発明に係るコンプレッサシステムにおける力伝達路の概略的な構造が示してある。ドライブトレーン１６を介して、トルクの形の力が歯車伝動装置３０に伝達される。図示のこの歯車伝動装置３０は３つの歯車を有している。便宜上、これらの歯車は歯なしで図示してある。歯車伝動装置３０に供給された力は、シャフト４２を介して別の歯車伝動装置４４に伝達される。この別の歯車伝動装置４４は２つの接続フランジ３８，３８’を有している。両接続フランジ３８，３８’には、補機（図示せず）、たとえばハイドロリックポンプが接続可能である。別の歯車伝動装置４４によって、クラッチ２２を介してコンプレッサのクランクシャフト４６が駆動される。このクランクシャフト４６は、歯車伝動装置３０に向けられた側でブシュ４０によって支承されている。このブシュ４０は同時に歯車伝動装置３０の１つの歯車を支承している。クランクシャフト４６と歯車伝動装置３０の歯車とは互いに依存せずに回転可能である。すなわち、ブシュ４０はクランクシャフト４６をコンプレッサハウジング２６内に支承していて、歯車伝動装置３０の歯車をクランクシャフト４６に自由に回転するように支承している。したがって、クラッチ２２の操作によって、コンプレッサのクランクシャフト４６への力伝達が遮断可能となるのに対して、接続フランジ３８，３８’では引き続きトルクの形の駆動力が取出し可能となる。

図７には、本発明に係るコンプレッサシステムの第２の実施の形態を備えた商用車の概略図が示してある。図１に示した実施の形態と異なり、図７に示したコンプレッサシステム１０に対する駆動力は、伝動装置３２から歯車伝動装置３０に直接伝達される。たとえばシャフトの形のドライブトレーンを省略することができる。図７に示した実施の形態では、たとえば伝動装置３２の１つの歯車が歯車伝動装置３０の１つの歯車に直接噛合することができ、したがって、コンプレッサシステム１０に駆動エネルギを供給することができる。

図８には、本発明に係るコンプレッサシステムの第３の実施の形態を備えた商用車の概略図が示してある。図８に示した実施の形態のコンプレッサシステム１０は、すでに図６において説明した力伝達路をベースとしている。伝動装置３２とドライブトレーン１６とを介して、駆動エネルギが歯車伝動装置３０に供給される。この歯車伝動装置３０の詳しく図示していない１つの歯車は、ブシュ４０によって支承される。歯車伝動装置３０に供給された力は、シャフト４２を介して別の歯車伝動装置４４に伝達され、そこから、クラッチ２２を介してコンプレッサ１２に供給される。このコンプレッサ１２のクランクシャフトは、クラッチ２２と反対の側でブシュ４０’によって支承されている。図６と異なり、この実施の形態では、ブシュ４０’が設けられている。このブシュ４０’は空間的にブシュ４０から間隔を置いて配置されている。さらに、別の歯車伝動装置４４には、接続フランジ３８と、別の接続フランジ３８’とが設けられている。両接続フランジ３８，３８’には、ハイドロリックポンプ１４とポンプ１４’とが接続可能である。このポンプ１４’は、原動機１８によって駆動したい任意の補機、たとえば冷媒ポンプを象徴的に表している。

図９には、本発明に係るコンプレッサシステムの第４の実施の形態を備えた商用車の概略図が示してある。図９に示した実施の形態は、図８に示した実施の形態と異なり、トルクがコンプレッサシステム１０に供給される。図７に示した実施の形態に類似して、トルクが伝動装置３２から歯車伝動装置３０に直接伝達される。その間に位置するシャフトは省略される。

図１０には、本発明に係るコンプレッサシステムにおける力伝達路の第２の実施の形態が示してある。図示のこの力伝達路は、図３に基づき述べた実施の形態と異なり、特に歯車伝動装置３０が３つの歯車を有しており、ドライブトレーン１６とクランクシャフト４６とが、歯車伝動装置３０のただ１つの歯車に一緒に連結されていない。こうして、コンプレッサの回転数と副出力部材２４の回転数とを歯車伝動装置３０の設計時に広範囲に変化させることができる。

図１１には、本発明に係るコンプレッサシステムの第２の外面図が示してある。図示のコンプレッサシステム１０と、図２から明らかなコンプレッサシステム１０とは、図１１に示していない補機、たとえばハイドロリックポンプの組付け位置の点で異なっている。この補機は接続フランジ３８に組み付けられ、これによって、補機が、コンプレッサのシリンダヘッド４８と、ハウジング２６の内部に設けられた歯車伝動装置における接続フランジ３８との間の位置をとることができる。

図１２には、本発明に係るコンプレッサシステムにおける力伝達路の第３の実施の形態が示してある。図示のこの力伝達路と、図６から明らかな実施の形態とは、ベルト５２と付加的なテンションホイールとを備えたベルト伝動装置５０の使用の点で異なっている。このベルト伝動装置５０は、図６から明らかな別の歯車伝動装置の機能を引き受けている。補機を接続するための接続フランジの図示は、図面をより見やすくするために省略してある。しかし、図６に類似して、相応の接続可能性を与えることができる。

図１３には、本発明に係るコンプレッサシステムにおける力伝達路の第４の実施の形態が示してある。図１２から明らかなベルト伝動装置５０の代わりに、図１３には、チェーン５６と付加的なテンションホイールとを備えたチェーン伝動装置５４が使用される。図１２に類似して、ここでも、補機に対する接続可能性を与えることができる。

前述した説明、図面ならびに特許請求の範囲に開示した本発明の特徴は、個々にも、任意に組み合わせても、本発明を実現するために重要である。

１０ コンプレッサシステム
１２ コンプレッサ
１４ ハイドロリックポンプ
１４’ ポンプ
１６ ドライブトレーン
１８ 原動機
２０ 商用車
２２ クラッチ
２４ 副出力部材
２６ ハウジング
２８ パワートレーン
３０ 歯車伝動装置
３２ 伝動装置
３４ 結合接続部
３６ クラッチ制御接続部
３８ 接続フランジ
３８’ 別の接続フランジ
４０ ブシュ
４０’ 別のブシュ
４２ シャフト
４４ 別の歯車伝動装置
４６ クランクシャフト
４８ シリンダヘッド
５０ ベルト伝動装置
５２ ベルト
５４ チェーン伝動装置
５６ チェーン

Claims (9)

1. 商用車（２０）に圧縮空気供給するためのコンプレッサシステム（１０）であって、コンプレッサ（１２）と、クラッチ（２２）と、ハイドロリックポンプ（１４）とが設けられており、コンプレッサシステム（１０）が、ドライブトレーン（１６）を介して駆動可能であり、コンプレッサ（１２）が、クラッチ（２２）によって原動機（１８）から完全に切離し可能である形式のものにおいて、
   ドライブトレーン（１６）が、歯車伝動装置（３０）を有しており、該歯車伝動装置（３０）を介してハイドロリックポンプ（１４）が駆動可能であり、
   クラッチ（２２）が、歯車伝動装置（３０）とコンプレッサ（１２）との間に配置されており、歯車伝動装置（３０）が、部分的にブシュ（４０）によって支承されており、該ブシュ（４０）が、同時にコンプレッサ（１２）のクランクシャフト（４６）を支承していることを特徴とする、商用車に圧縮空気供給するためのコンプレッサシステム。
2. コンプレッサ（１２）とハイドロリックポンプ（１４）とが、１つの共通のハウジング（２６）内に組み込まれている、請求項１記載のコンプレッサシステム。
3. 歯車伝動装置（３０）が、１と異なる変速比を有している、請求項１または２記載のコンプレッサシステム。
4. コンプレッサシステム（１０）が、コンプレッサ（１２）の、歯車伝動装置（３０）と反対の側に設けられた別の伝動装置（４４，５０，５４）を有している、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システム。
5. 歯車伝動装置（３０）とクランクシャフト（４６）とが、ブシュ（４０）を介して自由に回転するように互いに連結されている、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システム。
6. 商用車（２０）に圧縮空気供給するためのコンプレッサシステム（１０）が、コンプレッサ（１２）と、クラッチ（２２）と、ハイドロリックポンプ（１４）とを備えており、コンプレッサシステム（１０）をドライブトレーン（１６）を介して駆動し、コンプレッサ（１２）をクラッチ（２２）によって原動機（１８）から完全に切り離して、コンプレッサシステムを運転するための方法において、
   ハイドロリックポンプ（１４）を歯車伝動装置（３０）を介してドライブトレーン（１６）によって駆動し、歯車伝動装置（３０）が、部分的にブシュ（４０）によって支承されており、該ブシュ（４０）が、同時にコンプレッサ（１２）のクランクシャフト（４６）を支承しており、
   該ドライブトレーン（１６）を歯車伝動装置（３０）とコンプレッサ（１２）との間で分離し、これによって、コンプレッサ（１２）を原動機（１８）から切り離すことを特徴とする、コンプレッサシステムを運転するための方法。
7. コンプレッサ（１２）とハイドロリックポンプ（１４）とを１つの共通のハウジング（２６）内に組み込む、請求項６記載の方法。
8. ハイドロリックポンプ（１４）を、１と異なる変速比を備えた歯車伝動装置（３０）を介して駆動する、請求項６または７記載の方法。
9. コンプレッサ（１２）を、ドライブトレーン（１６）から見て歯車伝動装置（３０）の背後に配置された別の伝動装置（４４，５０，５４）を介して駆動する、請求項６から８までのいずれか１項記載の方法。

Images