JP6207511B2 - コンプレッサシステム及びコンプレッサシステムの運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンプレッサシステムに関する。

更に本発明は、コンプレッサシステムの運転方法に関する。

最新の商用車のコンポーネントシステムの圧縮空気需要量を満たすことができるようにするために、圧縮空気供給装置に属するコンプレッサは、１未満の伝達比ｉを備えていることが多い。この場合、商用車のエンジン回転数と同一の、駆動軸の回転数ｎ_{Ａｎｔｒｉｅｂ}と、コンプレッサ回転数と同一の、出力軸の回転数ｎ_{Ａｂｔｒｉｅｂ}との間の伝達比ｉは、ｉ＝ｎ_{Ａｎｔｒｉｅｂ}／ｎ_{Ａｂｔｒｉｅｂ}と規定されていて、最小限に選択されている。

このことは、特にエンジン回転数が低い場合に、商用車の空気需要量が高まることが多いことから、有利である。これは例えば、コンテナ交換運転又は停留所に向かうバスについて云える。後者はまず、停留所に停車し、ドアを開けてエアサスペンションの空気を抜き、低床レベルバスにおける快適な降車を可能にする必要がある。次いで、ドアを再び閉めて、発車前にエアサスペンションに新たに空気を供給せねばならない。これらの過程は、低いエンジン回転数においてもたらされねばならない、多量の圧縮空気を消費する。

比較的小さな伝達比に基づいて、圧送される圧縮空気量は、低いエンジン回転数の場合だけでなく、高いエンジン回転数においても増大される。例えばエアコンプレッサ又は空気圧縮機とも呼ばれるコンプレッサは、その機械的及び熱力学的な設計に基づき、所定の回転数限界値を有していて、この回転数限界値を上回ると、コンプレッサは確実には運転されなくなる恐れがある。高いエンジン回転数においてコンプレッサが極端に負荷されることにより、一方では機械的な損傷の生じる恐れがあり、他方では、コンプレッサの効率が低下してしまう。このことは特に、約２０００ｒｐｍの駆動エンジンの定格回転数を、エンジンブレーキの場合のブレーキ回転数（約２４００ｒｐｍ）が著しく超過することがあるために云える。この場合に問題となるのは、エンジンブレーキを実施する際に、材料保護のためにコンプレッサを遮断すること、又はコンプレッサの負荷を軽減することが、しばしば望ましくない点である。それというのも、場合によっては車両を付加的に制動するために、常用ブレーキ用の圧縮空気が必要とされるからである。この圧縮空気の消費は仮定ですらあり得る。それというのも、商用車は既にエンジンブレーキによって制動されるべきだからである。更に、効率的な理由から、エンジンブレーキ中のコンプレッサの遮断又は負荷軽減は不都合である。つまり、エンジンブレーキは、いわゆる惰性走行状態を成すものであって、この惰性走行状態の間は、駆動エンジンが燃料を消費することはないので、エンジンブレーキ中の圧縮空気の生成は、特にエネルギ効率的となる。

本発明の課題は、低いエンジン回転数における最大空気圧送量と、高い回転数におけるコンプレッサの負荷制限の、相反する目標を、小さな構造的な手間でもって解決するコンプレッサシステムを提供することである。

この課題は、独立請求項に記載の特徴により解決される。

本発明の有利な構成及び改良は、従属請求項に記載されている。

本発明は、入力軸と出力軸とを備えた遊星歯車伝動装置と、出力軸に結合された、圧縮空気生成用のコンプレッサとを有するコンプレッサシステムから成り、この場合、遊星歯車伝動装置は、互いに相対運動可能な構成部材を、リングギヤ、遊星キャリヤ及び太陽歯車の形態で有しており、リングギヤ、遊星キャリヤ又は太陽歯車を、外側の支持部に対して固定することができる、第１の切換可能な位置固定装置が設けられており、遊星歯車伝動装置の互いに相対運動可能な構成部材のうちの２つを相互に固定することのできる第２の切換可能な位置固定装置が設けられている。入力軸と出力軸とは、それぞれ遊星歯車伝動装置の互いに相対運動可能な構成部材のうちの１つと結合されていてよい。遊星歯車伝動装置は、入力軸の回転数が一定の場合に、少なくとも２つの互いに異なる回転数を、コンプレッサを駆動することができる出力軸に供給することができるようになっている。このことは、２つの異なる伝達比に相当する。このようにして、入力軸の回転数が低い場合は、比較的小さい方の伝達比を供給することができるようになっているので、出力軸に供給される、コンプレッサを駆動する回転数は、最大限となる。更に、入力軸に作用する回転数が高い場合は、比較的大きな方の伝達比を供給することができるようになっているので、コンプレッサを駆動するために出力軸に供給される回転数は、比較的小さい方の伝達比に比べて減少されていることになる。遊星歯車伝動装置の伝達比を選択するために、第１の切換可能な位置固定装置と、第２の切換可能な位置固定装置とが設けられていて、これらは自体公知の形式で、遊星歯車伝動装置の構成部材を互いに固定することができるようになっている。切換可能な位置固定装置は、例えば空圧式又は電気式に制御可能な多板クラッチであってよい。切換可能な位置固定装置として、シンクロナイザと簡単なロック部材の組み合わせも、やはり可能である。例えば、シフトスリーブと、適当な切換歯列と組み合わされたシンクロナイザリングが考えられる。更に、位置固定装置は、１つ又は複数の操作可能な電動モータを有していてよく、これらの電動モータが、位置固定装置の選択的な開閉を可能にする。位置固定装置は、コンプレッサシステムが組み込まれている電子制御装置によって、例えば圧縮空気供給装置の電子制御装置によって、直接的又は間接的に制御することができるようになっていてよい。異なる伝達比間の切換は、遊星歯車伝動装置において動力伝達を中断することなしに行うことができる。

有利には、第２の切換可能な位置固定装置により、リングギヤを外側の支持部に対して固定することができ、且つ第１の切換可能な位置固定装置により、リングギヤを遊星キャリヤに対して固定することができるようになっていることが想定されていてよい。この特殊な構成は、第２の切換可能な位置固定装置を特に簡単に実現することを可能にする。それというのも、支持部に対して固定しようとするリングギヤは一般に、遊星歯車伝動装置の互いに相対運動可能なその他の構成部材を包含しているからである。

入力軸は、遊星キャリヤに結合されており、出力軸は、太陽歯車に結合されていることが想定されていてよい。このようにして、遊星歯車伝動装置により供給可能な伝達比に影響を及ぼすことができるようになっている。

更に、コンプレッサシステムは、第１の切換可能な位置固定装置及び／又は第２の切換可能な位置固定装置を制御する、制御装置を有していることが想定されていてよい。第１の切換可能な位置固定装置及び／又は第２の切換可能な位置固定装置を制御する制御装置を設けることにより、前記コンプレッサシステムを、既に公知の圧縮空気供給装置の構成部材として使用することができ、この場合は特に、圧縮空気調製装置の既存の電子制御装置の適合を省くことができる。これにより、前記コンプレッサシステムを、当業者に公知の任意の圧縮空気調製装置と一緒に使用することができるようになる。

制御装置は、入力軸に作用する回転数が、規定可能な限界回転数よりも小さいか、又は限界回転数と等しい場合に、第１の切換可能な位置固定装置を作動させることによって、リングギヤを遊星キャリヤに対して固定するように構成されていると、有益であってよい。限界回転数の規定は、遊星歯車伝動装置により供与すべき伝達比に関する有効な選択基準である。限界回転数は、例えば１５００ｒｐｍであってよい。このようにして、コンプレッサにより圧送される空気体積を、低い回転数において増大させることができる。

更に、制御装置は、入力軸に作用する回転数が、規定可能な限界回転数よりも大きい場合に、第２の切換可能な位置固定装置を作動させることによって、リングギヤを外側の支持部に対して固定するように構成されていることが想定されていてよい。限界回転数は、例えば１５００ｒｐｍであってよい。このようにして、高いエンジン回転数において、コンプレッサにより圧送される空気体積を、別の可能な伝達比に比べて減少させることができ、これにより、コンプレッサの負荷及び摩耗を制限することができる。

有利には、第１の切換可能な位置固定装置及び／又は第２の切換可能な位置固定装置は、空圧式に制御可能であることが想定されていてよい。

択一的に、第１の切換可能な位置固定装置及び／又は第２の切換可能な位置固定装置は、電気的に制御可能であることが想定されていてもよい。

更に、遊星歯車伝動装置は、多段式に構成されていることが想定されていてよい。多段式の遊星歯車伝動装置、つまり、複数の遊星歯車セットを有する遊星歯車伝動装置を使用することにより、付加的な複数の伝達比を供給することができるようになるので、入力軸の回転数に対する、コンプレッサにより圧送される空気体積の適合を、段階的に行うことができるようになる。例えば、駆動エンジンの異なる回転数領域を制限する、付加的な限界回転数が設定されていてよい。このようにして規定された回転数領域にはそれぞれ、各回転数領域において所定のエンジン回転数が存在する場合に選択可能な、専用の伝達比を対応させることができる。選択された伝達比の調節は、例えば別の遊星歯車セットに対応配置されていてよい、別の切換可能な位置固定装置を介して実現することができる。このようにして、コンプレッサにより圧送される空気体積を、エンジン回転数とはより無関係に、形成することができるようになっている。

本発明は更に、入力軸と出力軸とを備えた遊星歯車伝動装置と、出力軸に結合された、圧縮空気生成用のコンプレッサとを有するコンプレッサシステムの運転方法から成る。この方法では、遊星歯車伝動装置は、互いに相対運動可能な構成部材を、リングギヤと、遊星キャリヤと、太陽歯車の形態で有しており、入力軸に作用する回転数が、規定可能な限界回転数を上回るか、又は下回った場合は、リングギヤか、遊星キャリヤか、又は太陽歯車を、外側の支持部に対して固定し、互いに相対運動可能な構成部材のいずれも、支持部に対して固定されていない場合は、互いに相対運動可能な構成部材のうちの２つを相互に固定する。特にこの方法は、上述したようなコンプレッサシステムを使用することができる。

このようにして、前記コンプレッサシステムの利点及び特徴を、方法の枠内で置き換えることもできる。

前記方法は、入力軸に作用する回転数が、規定可能な限界回転数よりも小さいか、又は限界回転数に等しい場合に、リングギヤを遊星キャリヤに対して固定し、且つ入力軸に作用する回転数が、規定可能な限界回転数よりも多い場合に、リングギヤを外側の支持部に対して固定することによって、簡単に改良可能である。

従属請求項に記載のコンプレッサシステムに関する利点及び特徴も同様に、前記方法に置き換えることができる。

第１の切換状態におけるコンプレッサシステムの実施形態を示した図である。 第２の切換状態におけるコンプレッサシステムの実施形態を示した図である。 第３の切換状態におけるコンプレッサシステムの実施形態を示した図である。 遊星歯車伝動装置の概略図である。 方法を説明するためのフローチャートを示した図である。

以下に、本発明の実施形態を図面につき詳しく説明する。

以下の複数の図面において、同一符号は、同一又は同様の構成部材を示すものである。

図１には、第１の切換状態におけるコンプレッサシステムの実施形態が示されている。図示のコンプレッサシステム１０は、入力軸１４と出力軸１６とを備えた遊星歯車伝動装置１２を有している。出力軸１６には、圧縮空気を生成するためのコンプレッサ１８が結合されている。遊星歯車伝動装置１２は、入力軸１４と不動に結合された遊星キャリヤ２２を有していてよい。この遊星キャリヤ２２は、入力軸１４とは反対の側に、１つ又は複数の遊星歯車３６を支持していてよい。遊星歯車３６は、歯列６２を介して、リングギヤ２０と、太陽歯車３２とに噛み合っていてよい。設けられた遊星歯車３６は、遊星キャリヤ２２に対して回転可能に支承されていてよい。リングギヤ２０は、軸受け２４を介して、例えば入力軸１４上で回転可能に支承されていてよい。更に、第１の切換可能な位置固定装置２６が設けられていてよく、この第１の切換可能な位置固定装置２６は、遊星キャリヤ２２を、リングギヤ２０に対して固定することができる。第１の切換可能な位置固定装置２６は、例えば単純な多板クラッチとして、又はロック部材とシンクロナイザのコンビネーションとして構成されていてよい。遊星歯車伝動装置１２は更に、外側の支持部２８を有していてよい。第２の切換可能な位置固定装置３０は、外側の支持部２８に対してリングギヤ２０を固定するために設けられていてよい。第２の切換可能な位置固定装置３０もやはり、単純な多板クラッチとして、又は機械的なロック部材とシンクロナイザのコンビネーションとして構成されていてよい。例えば、シフトスリーブと、シンクロナイザリングと、適当な切換歯列とから成るコンビネーションが考えられる。第１及び第２の切換可能な位置固定装置は、当業者に公知の別の構成によって実現されていてもよい（詳しくは図示せず）。外側の支持部２８は軸受け２４を介して、入力軸１４及び出力軸１６に対して回転可能であってよい。外側の支持部２８は、例えば遊星歯車伝動装置１２の構成部材を収容するケーシングとして構成されていてよい。リングギヤ２０と、遊星キャリヤ２２と、太陽歯車３２とは、遊星歯車伝動装置１２の互いに相対運動可能な構成部材であってよい。

出力軸１６に結合されたコンプレッサ１８は、例えば簡単な往復動ピストンコンプレッサとして構成されていてよい。このような往復動ピストンコンプレッサとして、コンプレッサ１８は、出力軸１６によって駆動されるクランク軸６４を有していてよく、このクランク軸６４は、軸受け２４を介して回転可能に支承されていてよい。クランク軸６４は、例えばコンプレッサケーシング４０内に配置されたピストン３８を駆動することができ、このピストン３８は、コンプレッサケーシング４０内で周期的に上下することにより、圧縮空気を生成するようになっている。この目的のために、圧縮されていない空気が、空気入口４４を介して、ピストン室４２に流入することができるようになっている。ピストン室４２に流入した空気は、ピストン３８の運動により圧縮されて、圧縮空気として空気出口４６を介してコンプレッサ１８から流出する。例えば空気の圧縮を阻む、コンプレッサ１８を通る空気の望ましくない逆流は、空気入口４４及び空気出口４６に設けられた相応する流入弁及び流出弁によって防ぐことができる。圧縮空気は、コンプレッサ１８の空気出口４６に接続された圧縮空気導管４８を介して、引き続き使用若しくは調製するために送られてよい。図１ではこれに関連して、リザーバ５０だけが例示されており、このリザーバ５０は、圧縮空気調製部、圧縮空気貯蔵部並びに接続された圧縮空気消費器の象徴として設けられていてよい。

第１の切換可能な位置固定装置２６は、第１の弁装置５２を介して、圧縮空気信号により空圧式に制御することができる。更に、第２の切換可能な位置固定装置３０は、第２の弁装置５４を介して、空圧制御信号により空圧式に制御することができる。第１の弁装置５２と第２の弁装置５４とは、第１の制御線路５８と第２の制御線路６０とを介して、電子制御装置３４により制御することができる。電子制御装置３４は、信号線路５６を介して、車両バス及び／又は車両の別の制御装置、例えば入力軸１４を駆動する駆動エンジンに接続されていてよい。第１の弁装置５２と第２の弁装置５４とは、例えば専用の空気抜き部を備えた簡単な３ポート２位置弁として構成されていてよい。このようにして、第１の切換可能な位置固定装置２６と、第２の切換可能な位置固定装置３０とは、それぞれ開放された切換状態と、閉鎖された切換状態との間で切り換えられるようになっている。第１の切換可能な位置固定装置２６の開放された切換状態は、遊星キャリヤ２２に対してリングギヤ２０が相対回動可能な状態に相当していてよい。これに相応して、前記開放された切換状態は、第１の切換可能な位置固定装置２６の非摩擦接続的なニュートラル状態を表していてよい。第１の切換可能な位置固定装置２６の閉鎖された切換状態は、遊星キャリヤ２２に対してリングギヤ２０が固定された状態に相当していてよい。この切換状態では、リングギヤ２０は遊星キャリヤ２２に対して位置固定されていてよい。これに相応して、閉鎖された切換状態は、リングギヤ２０の、遊星キャリヤ２２との摩擦接続的な結合を表していてよい。同様に、第２の切換可能な位置固定装置３０の開放された切換状態は、外側の支持部２８に対してリングギヤ２０が相対運動可能な状態に相当していてよく、この場合、前記開放された切換状態は、非摩擦接続的なニュートラル状態を表していてよい。同様に、第２の切換可能な位置固定装置３０の閉鎖された切換状態は、外側の支持部２８に対してリングギヤ２０が固定された状態に相当していてよく、この場合、この閉鎖された切換状態は、リングギヤ２０の、外側の支持部２８に対する摩擦接続的な結合を表していてよい。第１の切換可能な位置固定装置２６及び第２の切換可能な位置固定装置３０の閉鎖された切換状態は、例えば第１の弁装置５２又は第２の弁装置５４を介して、空圧式の制御圧をかけることによって生ぜしめることができる。同様に、第１の切換可能な位置固定装置２６及び第２の切換可能な位置固定装置３０の開放された切換状態は、無圧状態において、つまり空圧式の制御信号無しで生ぜしめることもできる。図示の空圧式の制御に対して択一的に、第１の切換可能な位置固定装置２６及び第２の切換可能な位置固定装置３０を、制御装置３４によって直接に電気的に制御することも可能である。第１の切換可能な位置固定装置２６と第２の切換可能な位置固定装置３０とは、この択一的な構成では例えばそれぞれ少なくとも１つの電動モータを有していてよく、これらの電動モータが位置固定装置２６，３０の選択的な開閉を可能にする。第１の切換可能な位置固定装置２６と、第２の切換可能な位置固定装置３０とが、同時にそれぞれ開放された切換状態をとると、入力軸１４から出力軸１６へのトルク伝達が中断されて、遊星歯車伝動装置１２の主要構成部材が、互いに自由に回転することができるようになっている。遊星歯車伝動装置１２のこの運転状態は、駆動エンジンとコンプレッサ１８との間の効果的な結合解除又は分離を実現するために利用可能である。したがって、遊星歯車伝動装置１２は、クラッチ機能を代替又は提供することができるようになっている。入力軸１４と出力軸１６との間のトルク伝達が中断可能である場合は、基本的に遊星歯車伝動装置１２によってクラッチ機能を提供することができる。第１の切換可能な位置固定装置２６と第２の切換可能な位置固定装置３０とが、それぞれ閉鎖された切換状態に位置している場合は、遊星歯車伝動装置１２はロックされていてよい。

図１に示した遊星歯車伝動装置１２の第１の切換状態では、第１の切換可能な位置固定装置２６と、第２の切換可能な位置固定装置３０の両方が、開放された切換状態にある。遊星歯車伝動装置１２の、この第１の切換状態では、遊星キャリヤ２２と、リングギヤ２０と、外側の支持部２８とは、互いに自由に回転することができ、これにより、入力軸１４におけるトルクが出力軸１６には伝達されなくなっている。遊星歯車伝動装置１２は、第１の切換状態では自由回転しており、コンプレッサシステム１０は圧縮空気を一切圧送しない。

図２には、第２の切換状態におけるコンプレッサシステムの実施形態が示されている。図１から分かるコンプレッサシステム１０の第１の切換状態とは異なり、図２では、第１の切換可能な位置固定装置２６が、閉鎖された切換位置で示されている。これに相応して、第１の切換可能な位置固定装置２６には、第１の弁装置５２を介して空圧式の制御信号が印加されており、この空圧式の制御信号は、制御装置３４により第１の制御線路５８を介して第１の弁装置５２を作動させることにより生ぜしめられた。遊星歯車伝動装置１２の図示の第２の切換状態では、リングギヤ２０は、外側の支持部２８に対して自由に回転可能である。それというのも、第２の切換可能な位置固定装置３０は、開放された切換状態にあるからである。リングギヤ２０は、第１の切換可能な位置固定装置２６により、遊星キャリヤ２２に対して固定されているので、リングギヤ２０は、遊星キャリヤ２２と同期的に、入力軸１４により与えられた回転軸線を中心として回転する。リングギヤ２０が遊星キャリヤ２２に対して固定されていることに基づいて、遊星キャリヤ２２により支持された遊星歯車３６は、遊星キャリヤ２２に対して相対的に回転することはできなくなる。それというのも、この相対的な回転は、リングギヤ２０と遊星キャリヤ２２との間の歯列６２を介して阻止されるからである。直接的な結果として、太陽歯車３２が遊星歯車３６を介して駆動されるので、出力軸１６が入力軸１４と同じ速度及び回転方向で回転することになる。したがって、第２の切換状態では、遊星歯車伝動装置１２は伝達比ｉ＝１を有していて、この伝達比は直結駆動に相当する。

図３には、第３の切換状態におけるコンプレッサシステムの実施形態が示されている。図１から分かる第１の切換状態とは異なり、図３に示した第３の切換状態では、第２の切換可能な位置固定装置３０が、閉鎖された切換状態にあるのに対して、第１の切換可能な位置固定装置２６は、開放された切換状態にある。つまり、遊星キャリヤ２２は、リングギヤ２０に対して自由に回転することができるのに対して、リングギヤ２０は、外側の支持部２８に対して固定されている。したがって、入力軸１４の回転が、遊星キャリヤ２２の回転を介して、遊星歯車３６をリングギヤ２０に対して相対的に回転させる。それというのも、遊星歯車３６は、歯列６２を介してリングギヤ２０に結合されているからである。遊星歯車３６の回転は、太陽歯車３２延いては出力軸１６の回転を誘発し、その際に太陽歯車３２は、駆動する遊星キャリヤ２２よりも早く回転する。この伝達比は、方程式

により求めることができ、この場合、Ｚ_ｈは、リングギヤ２０（ネガティブ）の歯数を表し、Ｚ_Ｓは太陽歯車３２の歯数を表している。つまり、遊星歯車伝動装置１２の第３の切換状態では、コンプレッサ１８は、入力軸１４における入力回転数に比べて、より高い回転数で運転される。

遊星歯車伝動装置１２は、図１〜図３では単一の遊星歯車セットを有しているに過ぎない。当業者に公知の形式で、複数の遊星歯車セットを用いることにより、例えば複数の遊星歯車セットを相前後して直列に接続することにより、多段伝動装置の原理に従って別の伝達比を提供する、遊星歯車伝動装置１２の複数の付加的な切換状態を実現することができる。

入力軸１４は、例えばベルトを介して、又は歯車を介して、駆動エンジン、特に車両の駆動エンジンによって駆動することができるようになっている。遊星歯車伝動装置１２を備えたコンプレッサシステム１０は、必要に応じてコンプレッサ１８を駆動エンジンから分離して、入力軸１４の回転数は一定の状態で、出力軸１６の回転数を増大させることにより、コンプレッサ１８の圧送量を実現することを可能にする。可能な伝達比間での切換は、入力軸１４から出力軸１６への動力伝達を中断すること無しに可能である。例えば圧縮空気の圧送が一切必要ない場合には、入力軸１４が出力軸１６に対して自由に回転可能であり且つコンプレッサ１８は停止するように、遊星歯車伝動装置１２を切り換えることができる。しかしながら、多量の圧縮空気が早急に必要とされる場合、又は余剰の駆動力が存在する場合、例えば車両の駆動エンジンがエンジンブレーキとして利用される惰行運転では、入力軸１４の回転数に依存して出力軸１６に供給される、コンプレッサ１８を駆動するための回転数を、遊星歯車伝動装置の伝達比を選択することにより調節することができる。

必要に応じて、入力軸１４及び出力軸１６は、遊星歯車伝動装置１２の、互いに相対回動可能な別の構成部材に結合されていてもよく、この場合は同時に第１の切換可能な位置固定装置２６と第２の切換可能な位置固定装置３０とを、自体公知の形式で新規に配置して、遊星歯車伝動装置の個々の構成部材間を適当に固定することができるようにする。一般に、図面に示されていないこれらの構成において、入力軸１４又は出力軸１６に結合されていない遊星歯車伝動装置１２の構成部材は、第１の切換可能な位置固定装置２６により支持部２８に対して固定することができるようになっていてよい、つまり、相対回動不能に結合することができるようになっていてよい。更に、図示されていない前記構成では一般に、第２の切換可能な位置固定装置３０による遊星歯車伝動装置１２の相対回動可能な２つの構成部材間の相対回動不能な結合は、入力軸１４と出力軸１６との間の別の伝達比を提供することができるようになっている。

両位置固定装置２６，３０を様々に結合及び配置することにより、自体公知の形式で、入力回転数と出力回転数との間の比、つまり遊星歯車伝動装置１２の伝達比を、リングギヤ２０及び太陽歯車３２の歯数を変更する必要無しに、変えることができる。例えば、伝達比が変更された別の構成を得るためには、入力軸１４と出力軸１６とを簡単に交換することができるようになっている。

図４には、遊星歯車伝動装置の概略図が示されている。概略的に示された遊星歯車伝動装置１２は、ケーシングとして形成された外側の支持部２８を有しており、外側の支持部２８は、遊星歯車伝動装置１２の図示のその他の構成部材を収容している。外側の支持部２８の内側には、リングギヤ２０、及びこのリングギヤ２０に対して同心的に太陽歯車３２が配置されている。太陽歯車３２は、出力軸１６と相対回動不能に結合されている。太陽歯車３２とリングギヤ２０との間には、３つの遊星歯車３６が示されており、これらの遊星歯車３６は、遊星キャリヤ２２により回転可能に支承されている。リングギヤ２０は、内歯車であってよい。太陽歯車３２と遊星歯車３６とは、標準的な歯車であってよい。太陽歯車３２と、遊星歯車３６と、リングギヤ２０とは、図示のように歯列６２を介して、力を互いに伝達することができるようになっている。図４に示した遊星歯車３６の数は、必要に応じて可変であってよい。

図５には、方法を説明するためのフローチャートが示されている。この方法は、ステップ１００において切換基準を求めることにより開始することができる。切換基準は、例えば遊星歯車伝動装置の入力軸に供給される回転数であってよい。入力軸を駆動するエンジンの回転数を使用することも考えられる。別の切換基準は、圧縮空気の需要量であってよい。既に十分な量の圧縮空気が貯蔵されているために、圧縮空気が全く必要とされない場合、コンプレッサシステムは、新たに圧縮空気が必要とされるまで、圧縮空気の生成を中止することができる。コンプレッサの温度を切換基準として使用することも考えられる。それというのも、コンプレッサの温度は、摩耗の基準として用いることができるからである。入力軸の回転数及び入力軸を駆動する駆動エンジンの回転数は、例えば相応する回転数センサを介して直接に測定することができる。コンプレッサの温度は、例えば相応に配置された温度センサを介して測定することができる。更に、出力軸の回転数を測定するための回転数センサが設けられていてよい。このようにして求められた値は、担当の制御装置、例えばコンプレッサシステムの制御装置に伝達することができるようになっている。ステップ１００に続いてステップ１０２では、求められた１つ又は複数の切換基準を考慮して、切換動作が必要かどうかを決定することができる。この場合、切換動作とは、遊星歯車伝動装置の別の伝達比を提供する、遊星歯車伝動装置の目下の切換状態からの移行を意味している。例えば、それぞれ遊星歯車伝動装置の特定の伝達比に対応する、複数の回転数領域を規定することができる。つまり、これらの回転数領域は、求められた１つ又は複数の切換基準に基づいて選択することができる。回転数センサによって、例えば入力軸において測定された回転数が、ある規定された回転数領域から、例えばこの回転数領域を制限する限界値を上回るか又は下回ることによって外れて、別の伝達比に対応する、別の回転数領域にある場合には、切換可能な位置固定装置を作動させて、制御装置により遊星歯車伝動装置を別の切換状態に移行させることが想定されていてよい。同様に、伝達比は、コンプレッサの測定された温度に基づいて選択することができる。別の切換基準が、この切換基準からはずれた伝達比を許容した場合は、付加的に、圧縮空気が十分に貯蔵されていても、圧縮空気の圧送を終了することができるようになっている。種々様々な基準は、例えば互いに独立して評価され得る。コンプレッサの許容不能に高い負荷を防止するために、複数の切換基準においては、個々の切換基準から導出され得る最大の伝達比を、常に選択することができるようになっている。切換可能な位置固定装置を作動させることにより、遊星歯車伝動装置の伝達比を適合させることができ、このことは、例えばステップ１０４において行われる。切換動作が必要ない場合、つまりステップ１０２がＮｏの場合には、すぐにステップ１００を継続してよい。ステップ１０４において伝達比を適合した後でも、新たにステップ１００において継続して切換基準を求め且つ監視することができる。

前記説明、図面並びに請求項に開示された本発明の特徴は、本発明を実現するに当たり、個別でも、任意の組み合わせでも重要であり得る。

１０ コンプレッサシステム
１２ 遊星歯車伝動装置
１４ 入力軸
１６ 出力軸
１８ コンプレッサ
２０ リングギヤ
２２ 遊星キャリヤ
２４ 軸受け
２６ 第１の切換可能な位置固定装置
２８ 外側の支持部
３０ 第２の切換可能な位置固定装置
３２ 太陽歯車
３４ 制御装置
３６ 遊星歯車
３８ ピストン
４０ コンプレッサケーシング
４２ ピストン室
４４ 空気入口
４６ 空気出口
４８ 圧縮空気導管
５０ リザーバ
５２ 第１の弁装置
５４ 第２の弁装置
５６ 信号線路
５８ 第１の制御線路
６０ 第２の制御線路
６２ 歯列
６４ クランク軸
１００ 切換基準を求める
１０２ 切換動作必要？
１０４ 伝達比適合

Claims (10)

1. コンプレッサシステム（１０）であって、
   −入力軸（１４）と出力軸（１６）とを備えた遊星歯車伝動装置（１２）と、前記出力軸（１６）に結合された、圧縮空気生成用のコンプレッサ（１８）とを有しており、
   −前記遊星歯車伝動装置（１２）は、互いに相対運動可能な構成部材を、リングギヤ（２０）、遊星キャリヤ（２２）及び太陽歯車（３２）の形態で有しており、
   −前記遊星歯車伝動装置（１２）の互いに相対運動可能な構成部材のうちの２つを相互に固定することができる、第１の切換可能な位置固定装置（２６）が設けられており、
   −前記リングギヤ（２０）、遊星キャリヤ（２２）又は太陽歯車（３２）を、外側の支持部（２８）に対して固定することができる、第２の切換可能な位置固定装置（３０）が設けられており、
   −伝達比を選択するための互いに独立して評価される切換基準に基づいて、前記第１の切換可能な位置固定装置（２６）及び／又は前記第２の切換可能な位置固定装置（３０）を制御する制御装置（３４）を有しており、
   −前記制御装置（３４）は、前記コンプレッサ（１８）の許容不能に高い負荷を防止するために、個々の切換基準から導出され得る最大の伝達比を選択する
   ことを特徴とする、コンプレッサシステム。
2. 前記第２の切換可能な位置固定装置（３０）によって、前記リングギヤ（２０）を前記外側の支持部（２８）に対して固定することができ、且つ前記第１の切換可能な位置固定装置（２６）によって、前記リングギヤ（２０）を前記遊星キャリヤ（２２）に対して固定することができるようになっている、請求項１記載のコンプレッサシステム。
3. 前記入力軸（１４）は、前記遊星キャリヤ（２２）に結合されており、前記出力軸（１６）は、前記太陽歯車（３２）に結合されている、請求項２記載のコンプレッサシステム。
4. 前記制御装置（３４）は、前記入力軸（１４）に作用する回転数が、規定可能な限界回転数よりも小さいか、又は限界回転数と等しい場合に、前記第２の切換可能な位置固定装置（３０）を作動させることにより、前記リングギヤ（２０）を前記外側の支持部（２８）に対して固定するように構成されている、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. 前記制御装置（３４）は、前記入力軸（１４）に作用する回転数が、規定可能な限界回転数よりも大きい場合に、前記第１の切換可能な位置固定装置（２６）を作動させることにより、前記リングギヤ（２０）を前記遊星キャリヤ（２２）に対して固定するように構成されている、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. 前記第１の切換可能な位置固定装置（２６）及び／又は前記第２の切換可能な位置固定装置（３０）は、空圧式に制御可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載のコンプレッサシステム。
7. 前記第１の切換可能な位置固定装置（２６）及び／又は前記第２の切換可能な位置固定装置（３０）は、電気的に制御可能である、請求項１から６までのいずれか１項記載のコンプレッサシステム。
8. 前記遊星歯車伝動装置（１２）は、多段式に構成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のコンプレッサシステム。
9. 入力軸（１４）と出力軸（１６）とを備えた遊星歯車伝動装置（１２）と、前記出力軸（１６）に結合された、圧縮空気生成用のコンプレッサ（１８）とを有するコンプレッサシステムの運転方法であって、前記遊星歯車伝動装置（１２）は、互いに相対運動可能な構成部材を、リングギヤ（２０）と、遊星キャリヤ（２２）と、太陽歯車（３２）の形態で有しており、
   −前記入力軸（１４）に作用する回転数が、規定可能な限界回転数を上回るか、又は下回った場合は、前記リングギヤ（２０）か、前記遊星キャリヤ（２２）か、又は前記太陽歯車（３２）を、外側の支持部（２８）に対して第２の切換可能な位置固定装置（３０）により固定し、
   −前記互いに相対運動可能な構成部材のいずれも、前記支持部（２８）に対して固定されていない場合は、前記互いに相対運動可能な構成部材のうちの２つを相互に第１の切換可能な位置固定装置（２６）により固定し、
   −伝達比を選択するための互いに独立して評価される切換基準に基づいて、前記第１の切換可能な位置固定装置（２６）及び／又は前記第２の切換可能な位置固定装置（３０）を制御し、
   −個々の切換基準から導出され得る最大の伝達比を選択する
   ことを特徴とする、コンプレッサシステムの運転方法。
10. −前記入力軸（１４）に作用する回転数が、規定可能な限界回転数よりも小さいか、又は限界回転数に等しい場合に、前記リングギヤ（２０）を前記外側の支持部（２８）に対して固定し、
    −前記入力軸（１４）に作用する回転数が、規定可能な限界回転数よりも大きい場合に、前記リングギヤ（２０）を前記遊星キャリヤ（２２）に対して固定する、請求項９記載の方法。

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