DE102008020104A1

DE102008020104A1 - Kompressoreinheit für ein Luftfederungssystem eines Kraftwagens

Info

Publication number: DE102008020104A1
Application number: DE102008020104A
Authority: DE
Inventors: Marc-Michel Bodet; Ludger Frilling; Frank Meissner
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2008-04-22
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2009-10-29
Also published as: US8057585B2; CN101564973A; US20090261543A1; CN101564973B

Abstract

Kompressoreinheit für ein Luftfederungssystem eines Kraftwagens mit einem Kompressor (12), einem Lufttrockner (14) und einem Druckluftanschluss (16) zum Abgeben von Druckluft vom Kompressor (12) an das Luftfederungssystem und zum Einleiten von Druckluft von dem Luftfederungssystem in den Lufttrockner (14). Erfindungsgemäß ist eine Entlüftungsleitung (20) vom Lufttrockner (14) in eine Umgebung des Kompressors (12) vorgesehen, die in eine Einbaulage der Kompressoreinheit (10) einen nach oben konvexen Bogen (40) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kompressoreinheit für ein Luftfederungssystem eines Kraftwagens mit (a) einem Kompressor, (b) einem Lufttrockner und (c) einem Druckluftanschluss zum Abgeben von Druckluft vom Kompressor an das Druckluftsystem und zum Rückführen von Druckluft von dem Luftfederungssystem in den Lufttrockner.
Derartige Kompressoreinheiten sind beispielsweise im Bereich der Hinterachse unter dem Kofferraum des Kraftwagens angeordnet und liefern Druckluft, beispielsweise für ein Niveauregelsystem des Luftfederungssystems des Kraftwagens, der beispielsweise ein Geländefahrzeug sein kann. Solche Geländefahrzeuge können durch Gewässer fahren, sofern das Wasser unterhalb einer Watlinie des Kraftwagens bleibt. Um ein Vereisen des Luftfedersystems mit Kompressoreinheit zu vermeiden, muss die Druckluft auch dann trocken bleiben, wenn der Kraftwagen durch Wasser fährt oder die Außentemperatur abfällt. Es hat sich gezeigt, dass es bei bekannten Kompressoreinheiten in ungünstigen Fällen zu Vereisungen kommen kann, insbesondere dann, wenn sie in Kraftwagen eingesetzt werden, bei denen lediglich geringe Luftmengen zur Niveauregelung bewegt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kompressoreinheit vorzuschlagen, bei der das gesamte Luftfedersystem weniger zu Vereisungen neigt.
Die Erfindung löst das Problem durch eine gattungsgemäße Kompressoreinheit, bei der eine Entlüftungsleitung vom Lufttrockner in eine Umgebung des Kompressors vorgesehen ist, die in Einbaulage der Kompressoreinheit einen nach oben konvexen Bogen aufweist.
Der Vorteil der Erfindung ist, dass die Vereisungsneigung der Kompressoreinheit auch unter ungünstigen Umgebungsbedingungen extrem gering ist. Durch den konvexen Bogen wird nämlich ein langer über die Watlinie führender Entlüftungsschlauch entbehrlich. Durch den konvexen Bogen ist gewährleistet, dass bei einem Abgeben von Druckluft aus dem Luftfede rungssystem des Kraftwagens der Lufttrockner regeneriert wird und die ausgestoßene feuchte Luft stets den kurzen Entlüftungsschlauch verlässt. Das wird auch dann erreicht, wenn beim Entlüften nur wenig Luft abgegeben wird, beispielsweise weil das nachgeschaltete Luftfederungssystem nur wenig Druckluft benötigt.
Trotz des möglichen Verzichts auf einen langen, über die Watlinie führenden Entlüftungsschlauch abströmseitig hinter dem nach oben konvexen Bogen kann die Kompressoreinheit dennoch unterhalb der Watlinie des Kraftwagens angebracht werden. Fährt der Kraftwagen nämlich durch Wasser, so steigt der Wasserspiegel in dem konvexen Bogen nach oben. Dabei erhöht sich jedoch der Luftdruck im konvexen Bogen und stoppt einen weiteren Anstieg des Wasserspiegels. So wird verhindert, dass Wasser den konvexen Bogen passieren und in den Lufttrockner gelangen kann. Der nach oben konvexe Bogen wirkt demnach als nach oben wirksamer Siphon.
Vorteilhaft an der Erfindung ist zudem, dass sie einfach und damit kostengünstig umgesetzt werden kann. Es wird zudem ein teurer und ein Zusatzgewicht bedeutender Entlüftungsschlauch vermieden.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter einem nach oben konvexen Bogen ein Abschnitt der Entlüftungsleitung verstanden, der im Wesentlichen ein nach unten offenes U beschreibt. In anderen Worten ist die Entlüftungsleitung im Bereich des konvexen Bogens als nach oben wirksamer Siphon ausgebildet. Der Abschnitt, in dem die Entlüftungsleitung ihren konvexen Bogen aufweist, kann damit auch als inverser Siphon bezeichnet werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Entlüftungsleitung ausströmseitig hinter dem nach oben konvexen Bogen einen Endabschnitt, der eine Endabschnittslänge hat, und ausströmseitig vor dem konvexen Bogen einen Verbindungsabschnitt, der eine Verbindungsabschnitt-Länge hat, wobei die Endabschnitt-Länge größer ist als die Verbindungsabschnitt-Länge. Das Adjektiv „ausströmseitig” bezieht sich hierbei auf eine Strömungsrichtung von Luft, die das Luftfederungssystem des Kraftwagens durch die Kompressoreinheit verlässt.
Dadurch, dass die Endabschnitt-Länge größer ist als die Verbindungsabschnitt-Länge, ist in anderen Warten ein Endabschnitt-Gasvolumen des Endabschnitts größer als ein Verbindungsabschnitt-Gasvolumen des Verbindungsabschnitts. Fährt der Kraftwagen mit der Kom pressoreinheit durch Wasser und steigt das Wasser bis über eine Austrittsöffnung der Entlüftungsleitung, so steigt der Wasserspiegel an der Entlüftungsleitung an und komprimiert die Luft des in der Entlüftungsleitung vorhandenen Gasvolumens. Wenn das Endabschnitt-Gasvolumen größer ist als das Verbindungsabschnitt-Gasvolumen, steigt der Wasserspiegel jedoch erst dann so weit, dass ein Eindringen von Wasser in den Lufttrockner zu besorgen ist, wenn das Fahrzeug weit jenseits der Watlinie im Wasser steht. Dieser Fall tritt jedoch bei einem regulären Betrieb des Kraftwagens nicht auf, so dass ein Eindringen von Wasser in den Lufttrockner ausgeschlossen ist.
Die Endabschnitt-Länge und die Verbindungsabschnitt-Länge sind insbesondere so bemessen, dass ein Anstieg des Umgebungsdrucks der Kompressoreinheit von Normaldruck auf 0,1 bar Überdruck durch Eintauchen der Kompressoreinheit in Wasser dazu führt, dass ein Wasserspiegel im Endabschnitt stets unterhalb des konvexen Bogens bleibt und nicht in den Verbindungsabschnitt gelangt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist abströmseitig hinter dem konvexen Bogen ein Schalldämpfer angeordnet. Hierdurch wird ein Entlüftungsknall vermieden, der ansonsten bei einem schlagartigen Entlüften des Luftfederungssystems auftreten könnte. Vorteilhaft ist, dass der Schalldämpfer aufgrund des konvexen Bogens unterhalb der Watlinie des Kraftwagens angeordnet werden kann. Es ist damit entbehrlich, den Schalldämpfer gegen ein Eindringen von Wasser zu schützen. Der Schalldämpfer ist jedoch optional.
Die gesamte Entlüftungsleitung hat eine Entlüftungsleitung-Länge von beispielsweise weniger als 20 cm. So ist gewährleistet, dass feuchte Luft aus dem Lufttrockner die Entlüftungsleitung zu einem hohen Anteil verlässt und Staunässe vermieden wird.
Bevorzugt weist die Kompressoreinheit eine einströmseitig vor dem Kompressor angeordnete Ansaugleitung zum Ansaugen von Luft für den Kompressor auf, die von der Entlüftungsleitung getrennt ist. In anderen Worten trennt sich ausströmseitig hinter dem Lufttrockner die Entlüftungsleitung von einer Ansaugleitung. Die Ansaugleitung kann beispielsweise an eine Stelle führen, die beim regulären Betrieb des Kraftwagens trockene Luft führt. Da die Entlüftungsleitung jedoch wegen des Vorhandenseins des konvexen Bogens nicht lediglich als Ansaugleitung ausgebildet sein muss, kann sie besonders leicht ausgeführt sein. Es beste hen zudem keine besonderen Einschränkungen hinsichtlich eines Verlaufs der Ansaugleitung.
Eine besonders leise Kompressoreinheit wird erhalten, wenn sie ein schalldämpfendes Gehäuse aufweist, das von der Entlüftungsleitung nicht durchgriffen ist. Hier ist vorteilhaft, dass bei einem Entlüften des Luftfederungssystems das schalldämpfende Gehäuse den Entlüftungsknall so weitgehend dämpft, dass ein zusätzlicher Schalldämpfer entbehrlich ist. Da das schalldämpfende Gehäuse bei einer Fahrt des Kraftwagens durch ein Gewässer mit Wasser voll laufen kann, muss bei bekannten Kompressoreinheiten ein Durchbruch für die Entlüftungsleitung vorgesehen sein. Das führt zu einer aufwändigen Fertigung des Gehäuses und damit der Kompressoreinheit. Bei der erfindungsgemäßen Kompressoreinheit ist im schalldämpfenden Gehäuse stehendes Wasser unproblematisch, so dass auf einen Durchbruch für die Lüftungsleitung verzichtet werden kann. Ein solches Gehäuse ist jedoch verzichtbar.
Bevorzugt ist die Endabschnitt-Länge kleiner als 20 cm. Dadurch wird erreicht, dass bei einem Entlüften des Luftfederungssystems ausströmende Druckluft, die aus dem Lufttrockner ausströmt, die Entlüftungsleitung zu einem sehr hohen Anteil vollständig verlässt. Das vermeidet Staunässe in der Entlüftungsleitung. Günstig ist es, wenn das Volumen der abströmseitig hinter dem Lufttrockner angeordneten Entlüftungsleitung weniger als 25 Kubikzentimeter beträgt. So wird stehende feuchte Luft in der Entlüftungsleitung vermieden.
Eine Kompressoreinheit, bei der der Lufttrockner besonders effektiv entlüftet wird, wird erhalten, wenn ein Entlüftungsleitung-Strömungswiderstand einer Luftströmung vom Luftfederungssystem durch die Entlüftungsleitung weniger als 10% eines Lufttrockner-Strömungswiderstandes der Luftströmung durch den Lufttrockner beträgt.
Die Erfindung löst das Problem zudem durch einen Kraftwagen, der ein Luftfederungssystem besitzt und eine Watlinie aufweist, wobei der Kraftwagen eine erfindungsgemäße Kompressoreinheit besitzt, die zumindest teilweise unterhalb der Watlinie angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist die Austrittsöffnung der Entlüftungsleitung unterhalb der Watlinie angeordnet. In diesem Fall fallen die Vorteile der erfindungsgemäßen Kompressoreinheit besonders stark ins Gewicht, da eine Entlüftungsleitung jenseits des konvexen Bogens entbehrlich ist.
Besonders bevorzugt besitzt der Kraftwagen ein Luftfederungssystem, das ein Niveauregelungssystem umfasst, wobei das Niveauregelungssystem sowohl auf eine als auch auf beide Achsen wirken kann.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines exemplarischen Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
1 eine erfindungsgemäße Kompressoreinheit in der ersten perspektivischen Ansicht,
2 die Kompressoreinheit nach 2 in einer zweiten perspektivischen Ansicht,
3 einen konvexen Bogen der Kompressoreinheit gemäß den 1 und 2 und
4 ein Verzweigungsstück der Kompressoreinheit.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Kompressoreinheit 10, die einen Kompressor 12, einen Lufttrockner 14 und einen Druckluftanschluss 16 umfasst. Die Kompressoreinheit 10 besitzt zudem ein Befestigungsmittel in Form eines Montagerahmens 18, das ausgebildet ist zum Montieren der Kompressoreinheit an einem nicht eingezeichneten Kraftwagen.
Die Kompressoreinheit 10 umfasst eine Entlüftungsleitung 20, die mit einem Endabschnitt 22 mit einem Schalldämpfer 24 und mit einem dem Endabschnitt 22 abgewandten Verbindungsabschnitt 26 mit einem Leitungstrenner 28 des Lufttrockners 14 verbunden ist. Der Endabschnitt 22 hat eine Endabschnittlänge L₂₂ und ein Endabschnitt-Volumen V₂₂, die jeweils größer sind als eine Verbindungsabschnitt-Länge L₂₆ und ein Verbindungsabschnitt-Volumen V₂₆ des Verbindungsabschnitts. Der Kompressor 12 wird von einem Elektromotor 30 angetrieben.
Im Betrieb strömt Luft durch eine nicht eingezeichnete Ansaugleitung und durch einen Einsaugstutzen 32 in den Kompressor 12, wird dort verdichtet und gelangt zunächst über den Lufttrockner 14 und danach über eine Druckleitung 34 in den Druckluftanschluss 16. Dort wird die Druckluft durch einen oder zwei Anschlüsse 36 und 38 (2) an ein nicht eingezeichnetes Luftfederungssystem, das eine Niveauregelung, beispielsweise für die Hinterachse des Kraftwagens umfasst, weitergeleitet.
Zum Entlüften des Luftfederungssystems schaltet der Druckluftanschluss 16 die Druckleitung 34 mit einem oder beiden Anschlüssen 36 und 38 (2) zusammen, so dass die Druckluft vom Luftfederungssystem durch die Druckleitung 34 in den Lufttrockner 14 gelangt, dort einen Adsorptionsstoff spült, dessen Feuchtigkeit aufnimmt und als feuchte Luft über die Entlüftungsleitung 20 und den Schalldämpfer 24 entweicht. Bei seinem Weg durch den Endabschnitt 22 passiert die austretende Luft einen nach oben konvexen Bogen 40 der Entlüftungsleitung 20.
2 zeigt die Kompressoreinheit 10 in einer Ansicht von hinten, wobei zusätzlich eine mögliche Watlinie W des Kraftwagens eingezeichnet ist.
3 zeigt die Entlüftungsleitung 20 mit dem nach oben konvexen Bogen 40, dem Endabschnitt 22, der in eine Austrittsöffnung 42 mündet. Es ist zu erkennen, dass die Entlüftungsleitung 20 einen im Wesentlichen gleich bleibenden, kreisförmigen Querschnitt besitzt. Ein Pfeil P zeigt die Strömungsrichtung der Druckluft beim Entlüften.
4 zeigt den Leitungstrenner 28, der einen lufttrocknerseitigen Anschluss 44 und einen verdichterseitigen Anschluss 48 besitzt und ausströmseitig neben dem Einsaugstutzen 32 einen Entlüftungsleitungsanschluss 46 besitzt.
Die Kompressoreinheit umfasst zudem ein nicht eingezeichnetes schalldämpfendes Gehäuse, das wannenartig ausgebildet ist und mit dem Montagerahmen 18 abschließt.
Strömt Druckluft vom Luftfederungssystem durch den Lufttrockner 14 und die Entlüftungsleitung 20 ins Freie, so sind ein Entlüftungsleitung-Widerstand W₂₀ und ein Lufttrockner-Strömungswiderstand W₁₄ so gewählt, dass über den Lufttrockner mehr als 90% der Druckdifferenz abfällt.

Claims

Kompressoreinheit für ein Luftfederungssystem eines Kraftwagens mit (a) einem Kompressor (12), (b) einem Lufttrockner (14) und (c) einem Druckluftanschluss (16) zum Abgeben von Druckluft vom Kompressor (12) an das Luftfederungssystem und zum Einleiten von Druckluft von dem Luftfederungssystem in den Lufttrockner (14), gekennzeichnet durch (d) eine Entlüftungsleitung (20) vom Lufttrockner (14) in eine Umgebung des Kompressors (12), die in eine Einbaulage der Kompressoreinheit (10) einen nach oben konvexen Bogen (40) aufweist.
Kompressoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsleitung (20) – ausströmseitig hinter dem konvexen Bogen (40) einen Endabschnitt (22), der eine Endabschnitt-Länge (L₂₂) hat, und – ausströmseitig vor dem konvexen Bogen (40) einen Verbindungsabschnitt (26), der eine Verbindungsabschnitt-Länge (L₂₆) hat, besitzt, – wobei die Endabschnitt-Länge (L₂₂) größer ist als die Verbindungsabschnitt-Länge (L₂₆).
Kompressoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen abströmseitig hinter dem konvexen Bogen (40) angeordneten Schalldämpfer (24).
Kompressoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine einströmseitig vor dem Lufttrockner (14) angeordnete Ansaugleitung zum Ansaugen von Luft für den Kompressor (12), die von der Entlüftungsleitung (20) getrennt ist.
Kompressoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein schalldämpfendes Gehäuse, wobei das Gehäuse von der Entlüftungsleitung nicht durchgriffen ist.
Kompressoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Endabschnitt-Länge (L₂₂) kleiner ist als 20 cm.
Kompressoreinheit nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Entlüftungsleitung-Strömungswiderstand (W₂₀) einer Luftströmung durch die Entlüftungsleitung (22) weniger als 10% eines Lufttrockner-Strömungswiderstands (W₁₄) einer Luftströmung durch den Lufttrockner (14) beträgt.
Kraftwagen, der ein Luftfederungssystem besitzt und eine Watlinie (W) aufweist, gekennzeichnet durch eine Kompressoreinheit (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, die zumindest teilweise unterhalb der Watlinie (W) angeordnet ist.
Kraftwagen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Austrittsöffnung (42) der Entlüftungsleitung (20) unterhalb der Watlinie (W) angeordnet ist.
Kraftwagen nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfederungssystem eine Niveauregelung für eine oder beide Achsen des Kraftwagens, insbesondere ausschließlich für die Hinterachse besitzt.