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Die Erfindung betrifft eine Kompressoreinheit für ein Luftfedersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine Kompressoreinheit für ein Luftfedersystem wie sie aus der
DE 10 2014 207 509 A1 bekannt ist, verfügt über einen Verdichter, welcher in einem zentralen pneumatischen Block angeordnet ist. Dieser Verdichter wird über einen Elektromotor angetrieben, welcher an einer Außenfläche des Blocks angeordnet ist. An der dem Elektromotor gegenüberliegenden Außenfläche ist ein elektronisches Steuergerät an dem pneumatischen Block angeordnet. Dieses Steuergerät dient zu einem der Ventilsteuerung von mehreren pneumatischen Ventilen, welche zu einem Teil im pneumatischen Block und zum anderen Teil im Steuergerät angeordnet sind. Des Weiteren dient das Steuergerät auch der Motoransteuerung, mittels welcher der Kompressor bzw. der Luftversorgungsbetrieb eines Luftfedersystems gesteuert wird.
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In einem Kurbelraum des Verdichters wird Luft mittels Kolben verdichtet und weiter in das Luftfedersystem geleitet. Dabei stehen der Kurbelraum und folglich der angrenzende Elektromotor unter einem hohen Systeminnendruck. Damit die unter Druck stehende Luft nicht aus dem Kurbelraum und somit aus dem Luftfedersystem entweichen kann, sind an verschiedenen Stellen der Kompressoreinheit Abdichtungen vorzusehen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kompressoreinheit der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, welche aufgrund des hohen Luftdrucks eine wirkungsvolle Bauweise aufweist.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
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Erfindungsgemäß wird eine Kompressoreinheit für ein Luftfedersystem eines Kraftfahrzeuges bereitgestellt, wobei die Kompressoreinheit einen Ventilblock umfasst, in welchem ein Verdichter mit einem Kurbelraum angeordnet ist, wobei der Ventilblock eine erste Außenfläche aufweist, an welcher ein Elektromotor angeordnet ist, und eine zweite Außenfläche aufweist, an welcher ein Steuergerät angeordnet ist, wobei die erste Außenfläche der zweiten Außenfläche gegenüberliegt, wobei in dem Ventilblock von der ersten Außenfläche zu der zweiten Außenfläche eine Durchgangsbohrung vorgesehen ist, in welcher ein elektrisches Kontaktelement angeordnet ist, welches das Steuergerät elektrisch kontaktierend mit dem Elektromotor verbindet, wobei das Kontaktelement als separates Bauteil von der ersten Außenfläche kommend in die Durchgangsbohrung eingeführt wird, wobei das Kontaktelement einen Ringanschlag aufweist, welcher an einer entsprechenden Abstufung der Durchgangsbohrung anliegt.
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In dem Ventilblock ist ein Verdichter angeordnet, welcher einen Kurbelraum aufweist. Um den Verdichter anzutreiben ist ein Elektromotor an der ersten Außenfläche des Ventilblocks vorgesehen. Aus dem Kurbelraum kann Druckluft in Richtung Elektromotor entweichen. Aufgrund dessen, dass der Kurbelraum unter einem hohen Luftdruck steht, ca. 17 bar, bewirkt dieser Druck eine Kraft auf das Kontaktelement und drückt dieses in Richtung Steuergerät. Diese Druckkraft wird durch den Ringanschlag des Kontaktelements, welcher an der entsprechenden Abstufung der Durchgangsbohrung anliegt, vorteilhafterweise in den Ventilblock geleitet. Der Ringanschlag mit entsprechender Abstufung unterbindet eine axiale Bewegung des Kontaktelements in Richtung Steuergerät.
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Um den Antriebsmotor anzusteuern, werden Motorsteuersignale von dem Steuergerät an ein Motorkontaktelement des Elektromotors übertragen. Die Motorsteuersignale werden daher über das separate elektrische Kontaktelement übertragen, welches in die Durchgangsbohrung eingeführt und auf das Steuergerät aufgesteckt wird. Dies ist für die Montage vorteilhaft, da das Steuergerät unabhängig von den anderen Komponenten an den Ventilblock montiert und folglich auch einfach ausgewechselt werden kann.
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Konstruktiv ist das Kontaktelement nach einer bevorzugten Ausführungsform derart ausgeführt, dass zwei Kontaktstifte von einer Kunststoffummantelung zumindest teilweise in Längsrichtung stiftförmig umspritzt sind. Die Kunststoffummantelung erlaubt es, das Kontaktelement an verschiedensten Stellen frei zu formen, um z.B. den Ringanschlag auszubilden.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zur Druckluftabdichtung ein Dichtmittel zwischen dem Kontaktelement und der Durchgangsbohrung vorgesehen. Entlang der Innenwandung der Durchgangsbohrung und dem Kontaktelement könnte Druckluft entweichen. Diese ist daher vorteilhafterweise durch ein Dichtmittel abgedichtet.
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Bevorzugt ist das Dichtmittel als Dichtkonus ausgeführt. Der Dichtkonus kann dabei als elastomere konusförmige Manschette das Kontaktelement ummanteln oder aber auch direkt einteilig aus der Kunststoffummantelung des Kontaktelements geformt sein. Der Dichtkonus bewirkt, dass zwischen der Innenwandung der Durchgangsbohrung und dem Kontaktelement keine Druckluft entweichen kann.
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Bei einer alternativen bevorzugten Ausführung ist das Dichtmittel als Dichtring ausgeführt, wobei der Dichtring in einer ringförmigen Nut des Kontaktelements angeordnet ist. Mit der Nut, welche durch die Kunststoffummantelung geformt ist, und dem Dichtring ist ebenfalls sichergestellt, dass zwischen der Innenwandung der Durchgangsbohrung und dem Kontaktelement keine Druckluft entweichen kann.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform bildet dass das Kontaktelement an seinem der ersten Außenfläche zugewandten Ende mittels der Kunststoffummantelung eine Verdrehsicherung aus, welche einen Formschluss in der Durchgangsbohrung bewirkt. Zur Verdrehsicherung des Kontaktelements um die eigene Längsache erweist es sich als vorteilhaft einen Formschluss zwischen dem Kontaktelement und einer Einmündung der Durchgangsbohrung zu schaffen.
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Bevorzugt ist die Verdrehsicherung als plattenförmige Sicherungsplatte ausgebildet. Die im Wesentlichen kreisförmige Kontur der Sicherungsplatte weißt indes zwei geradlinige und parallel gegenüberliegende Abschnitte auf, welche mit einer entsprechenden Kontur der Einmündung der Durchgangsbohrung den Formschluss herbeiführen.
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Um eine axiale Bewegung des Kontaktelements in Motorrichtung zu unterbinden, ist es nach einer besonders bevorzugen Ausführungsform vorteilhaft, dass die Sicherungsplatte an einem Motorkontaktelement des Elektromotors anliegt.
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Alternativ ist die Verdrehsicherung bevorzugt als wannenförmige Ausformung ausgebildet. Die wannenförmige Ausformung weist auch eine im Wesentlichen kreisförmige Kontur mit zwei geradlinig und parallel gegenüberliegenden Abschnitten auf, welche mit einer entsprechenden Kontur der Einmündung der Durchgangsbohrung den Formschluss herbeiführen.
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Besonders bevorzugt bildet die Ausformung einen axialen Sicherungsanschlag aus, welcher an dem Motorkontaktelement des Elektromotors anliegt und damit eine axiale Bewegung des Kontaktelements in Motorrichtung unterbindet.
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Besonders bevorzugt bildet die Ausformung auch eine Wanne für eine Dichtmasse aus, wobei die Dichtmasse eine Druckluftabdichtung bewirkt. Damit keine Druckluft zwischen den Kontaktstiften und der Kunststoffummantelung entweichen kann, wird eine Dichtmasse in die Wanne eingelassen, welche die offenen Enden der Kontaktstifte umschließt und anschließend aushärtet.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass ein Sicherungsring an dem Kontaktelement vorgesehen, welcher an der zweiten Außenfläche anliegt und damit eine axiale Bewegung des Kontaktelements in Motorrichtung unterbindet. Der Sicherungsring sorgt dafür, dass es zu keinem Defekt der eingesteckten Anschlüsse an dem Steuergerät oder an dem Elektromotor kommen kann, und gewährleistet einen ständigen elektrischen Kontakt.
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Verwendung findet die Kompressoreinheit in einem Luftfedersystem für ein Kraftfahrzeug.
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Durch die Erfindung gelingt es einen Serienmotor eines Elektronischen Bremssystems an eine Luftversorgungseinheit für ein PKW-Luftfedersystem anzubinden, und zwar insbesondere bei einem geschlossenen Luftfedersystem, bei dem die über dem Kurbelraum angesaugte Luft unter Vordruck steht.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
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Es zeigen
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1 eine erste beispielsgemäße Kompressoreinheit mit einem elektrischen Kontaktelement,
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2 ein beispielhaftes Kontaktelement für ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kompressoreinheit und
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3 ein weiteres beispielhaftes Kontaktelement für ein drittes Ausführungsbeispiel einer Kompressoreinheit.
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Die in 1 dargestellte Kompressoreinheit 1 dient als Luftversorgungseinheit für ein geschlossenes Luftfedersystem eines PKWs. Die Einheit umfasst einen Elektromotor 9 mit einem Antriebsmotor 26, bei dem es sich beispielsweise um einen EBS-Serienmotor handeln kann. Antriebsmotor 26 weist eine vertikal angeordnete Antriebswelle 27 auf, die sich in einen Kurbelraum 6 eines Kompressors erstreckt. Antriebswelle 27 treibt darin einen Verdichter 5 an, welcher Luft in Kurbelraum 6 verdichtet und aus Kurbelraum 6 heraus befördert. Das Kurbelgehäuse des Kurbelraums 6 wird aus einem Ventilblock 2 gebildet. Dieser Ventilblock 2 enthält zudem Schalt-Ventile des Luftfedersystems (Luftfederventile, Umschaltventile).
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Ventilblock 2 weist eine erste Außenfläche 3 und eine gegenüberliegende zweite Außenfläche 4 auf, wobei an der ersten Außenfläche 3 Elektromotor 9 und an der zweiten Außenfläche 4 ein elektronisches Steuergerät 10 angeordnet sind.
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Im Betrieb der Einheit saugen die Kolben des Verdichters 5 Luft aus Kurbelraum 6 an und die verdichtete Luft wird mittels der Ventile in das Luftfedersystem geleitet. Die Luft im Kurbelraum 6 steht unter hohem Druck (die Erfinder gehen hier von ca. 17 bar aus), da in dem hier beschriebenen geschlossenen Luftfedersystem der Druckluftspeicher oder die Luftfedern in der Regel nicht vollständig entleert werden.
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Dazu ist Antriebsmotor 26 und ein Motorkontaktelement 30 des Elektromotors 9 in einem Motorgehäuse 28 eingekapselt, wobei Motorgehäuse 28 einen Ringflansch ausbildet und mittels mehrerer Schrauben 29 an der ersten Außenfläche 3 des Ventilblocks druckdicht befestigt ist. Zudem bildet Ventilblock 2 an der ersten Außenfläche 3 einen Motorflansch 7 für Elektromotor 9 aus, wobei der Ringflansch an Motorflansch 7 druckdicht mittels eines Dichtrings anliegt.
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Im Ventilblock 2 ist von der ersten Außenfläche 3 eine Durchgangsbohrung 8 zu der zweiten Außenfläche 4 vorgesehen, wobei Durchgangsbohrung 8 für ein elektrisches Kontaktelement 11 vorgesehen ist, welches Steuergerät 10 elektrisch kontaktierend mit Elektromotor 9 verbindet. Dabei ist Steuergerät 10 in einem Steuergerätgehäuse 25 untergebracht. Mittels Steuergerät 10 werden Motorsteuersignale über elektrisches Kontaktelement 11 an Motorkontaktelement 30 des Elektromotors 9 übertragen.
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2 zeigt ein beispielhaftes elektrisches Kontaktelement 11 mit zwei Kontaktstiften 12, welche zumindest teilweise von einer Kunststoffummantelung 15 ringförmig umspritzt sind, wodurch sich eine Stift- bzw. Steckerform des Kontaktelements 11 ergibt. Kontaktstifte 12 sind parallel zueinander und voneinander beanstandend in Kunststoffummantelung 15 angeordnet.
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Die elektrisch leitenden Kontaktstifte 12 weisen offenliegende Enden auf, welche nicht von der Kunststoffummantelung 15 umspritzt sind und als Anschlüsse dienen. Dabei bilden die zwei Kontaktstifte 12 einerseits einen Motoranschluss 13 und andererseits einen Steuergerätanschluss 14 aus, wobei Motoranschluss 13 in der entsprechenden Kontaktaufnahme 30 des Elektromotors und Steuergerätanschluss 14 auf das Steuergerät gesteckt wird.
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Damit die unter Druck stehende Luft im Kurbelraum des Ventilblocks 2 nicht über Durchgangbohrung 8 bzw. zwischen Kontaktelement 11 und der Innenwandung der Durchgangbohrung 8 entweichen kann, weist Kontaktelement 11 einen Dichtkonus 16 auf. Dieser ist in dem oberen Bereich des Kontaktelements 11 zum Motoranschluss 13 hin vorgesehen, wobei sich Dichtkonus 16 konisch in Richtung Steuergerätanschluss 14 verjüngt. Dichtkonus 16 ummantelt Kontaktelement 11 und liegt an der Innenwandung der Durchgangsbohrung 8 dichtend an. Beim Einbringen des Kontaktelements 11 (von der Elektromotorseite aus kommend) in Durchgangsbohrung 8 verformt sich Dichtkonuts 16 teilweise elastisch und dichtet dadurch die im Kurbelraum befindliche Druckluft gegenüber dem Steuergerät ab. D.h. im Spalt zwischen der Innenwandung der Durchgangsbohrung 8 und dem Kontaktelement 11 kann keine Druckluft mehr entweichen.
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Dichtkonus 16 kann als separates Element aus einem Elastomer gefertigt und auf die Kunststoffummantelung 15 des Kontaktelements 11 aufgeschoben oder aber auch gemeinsam mit Kontaktelement 11 mittels Kunststoffummantelung 15 einteilig ausgebildet sein.
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Der Luftdruck im Kurbelraum bewirkt eine Kraft auf das Kontaktelement, welche in Richtung Steuergerät wirkt. Damit sich Kontaktelement 11 nicht in axialer Richtung bewegt und um die wirkende Kraft abzuführen, ist mittels Kunststoffummantelung 15 ein Ringanschlag 19a am Kontaktelement 11 ausgebildet, wobei im Ventilblock 2 eine entgegengesetzte Abstufung 19b vorgesehen ist. Ringanschlag 19a ist unterhalb des Dichtkonus 16 vorgesehen und liegt entsprechend an Abstufung 19b an. Damit wird die auf Kontaktelement 11 wirkende Kraft in Ventilblock 2 eingeleitet und ein Herausdrücken des Kontaktelements 11 in Richtung Steuergerät verhindert.
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Zur zusätzlichen Bewegungssicherung des Kontaktelements 11 in Axialrichtung, kann ein Sicherungsring 24 im Bereich des Steuergerätanschlusses 14 vorgesehen sein. Sicherungsring 24 ist in einer Nut des Kontaktelements 11 vorgesehen und sichert dieses an der zweiten Außenfläche 4 des Ventilblocks 2 anliegend ab. Eine Kombination des Sicherungsrings 24 mit einer anderen Ausführungsform zum Abdichten des Kontaktelements, anstatt dem Dichtkonus 16, ist ebenfalls möglich.
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Zur Verdrehsicherung des Kontaktelements 11 um die eigene Längsachse, ist am Ende der Kunststoffummantelung 15 im Bereich des Motoranschlusses 13 eine Sicherungsplatte 20 mittels dieser ausgeformt. Der Umfang bzw. die Kontur der Sicherungsplatte 20 verläuft zumindest teilweise U-förmig, wobei die U-Form mittels eines konkaven Verlaufs geschlossen ist. D.h. an zwei parallel gegenüberliegenden Seiten verläuft die Kontur geradlinig. An der ersten Außenfläche 3 des Ventilblocks 2 ist an Durchgangsbohrung 8 eine Einmündung derart ausgestaltet, dass die Einmündung eine passende Kontur zu der Sicherungsplatte 20 ausgebildet. D.h. die Innenwandung der Einmündung weist zumindest zwei geradlinig und parallel gegenüberliegende Seiten auf, wodurch sich ein Formschluss zwischen Sicherungsplatte 20 und der Einmündung ergibt.
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Zusätzlich kann Sicherungsplatte 20 als Anschlag gegenüber dem Kontaktelement 30 des Elektromotors Verwendung finden, womit eine axiale Beweglichkeit von Kontaktelement 11 in Richtung Elektromotor verhindert wird.
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3 zeigt ein weiteres beispielhaftes elektrisches Kontaktelement 11. Wie auch in 2 sind zwei Kontaktstifte von Kunststoffummantelung 15 ringförmig umspritzt und die freilegenden Enden der Kontaktstifte 12 bilden jeweils einen Motoranschluss 13 und einen Steuergerätanschluss 14 aus.
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Zur vorteilhaften Abdichtung gegen Druckverlust verfügt Kontaktelement 11 über eine ringförmige Nut 18 in Kunststoffummantelung 15, in welcher ein Dichtring 17 angeordnet ist. Nut 18 und Dichtung 17 sind im Wesentlichen in einem mittleren Bereich des Kontaktelements 11 vorgesehen, wodurch die im Kurbelraum befindliche Druckluft gegenüber dem Steuergerät abgedichtet wird. D.h. die Druckluft kann nicht durch den Spalt zwischen Innenwandung der Durchgangsbohrung 8 und dem Kontaktelement 11 entweichen. Zugleich ist eine Abstufung im Ventilblock 8 im Bereich der Nut/Dichtring-Anordnung unterhalb des Dichtrings 17 vorgesehen. Dichtung 17 kann auch im Bereich des Steuergerätanschlusses am Ende der Kunststoffummantelung 15 vorgesehen sein. Dadurch kann auf eine Nut verzichtet werden und mittels des fehlenden Formtrenngrads wird eine bessere Dichtwirkung erlangt.
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Am Ende der Kunststoffummantelung 15 im Bereich des Motoranschlusses 13 ist eine Ausformung 22 mittels dieser ausgebildet. Ausformung 22 verläuft zu Teilen entlang der Durchgangsbohrungswand und bildet einen Sicherungsanschlag 21 in Richtung Elektromotor aus, mittels welchem die axiale Beweglichkeit des Kontaktelements 11 begrenzt wird.
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Im inneren der Ausformung 22 bildet sich eine Wanne 23 aus. In Wanne 23 wird eine Dichtmasse, vorzugsweise eine Silikonmasse, eingelassen. Die Dichtmasse umschließt die frei liegenden Enden der Kontaktstifte und härtet anschließend aus, wodurch eine drucksichere Abdichtung zwischen den Kontaktstiften und der Kunststoffummantelung 15 geschaffen ist. Damit kann keine Druckluft zwischen Kontaktstiften 12 und Kunststoffummantelung 15 entweichen. Um die Dichtmasse besser an die Kontaktstifte zu verpressen, kann diese über einen Stempel verteilt werden. Der Stempel kann nach dem Andrücken als Teil des Kontaktelements 11 verbleiben.
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Die Außenkontur der Ausformung 22 ist derart geformt, dass eine Verdrehsicherung des Kontaktelements 11 um die eigene Längsachse gesichert ist. Dabei verläuft die Kontur der Ausformung 22 kreisförmig mit zwei parallel zueinander geradlinig ausgeformten Schenkeln. Eine Einmündung der Durchgangsbohrung an der ersten Außenfläche 3 des Ventilblocks 2 ist derart ausgestaltet, dass diese passend zu den Schenkeln zwei geradlinig und parallel gegenüberliegende Seiten aufweist. Auf diese Weise ist ein Formschluss zwischen den Schenkeln der Ausformung 22 und der Einmündung hergestellt und eine Verdrehsicherung gewährleistet.
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Zusätzlich weist Ausformung 22 einen unteren Ringanschlag 19a auf, welcher sich an einer Abstufung 19b der Einmündung der Durchgangsbohrung 8 abstützt und somit ebenfalls die auf Kontaktelement 11 wirkende Druckkraft in Ventilblock 2 einleitet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kompressoreinheit
- 2
- Ventilblock
- 3
- erste Außenfläche
- 4
- zweite Außenfläche
- 5
- Verdichter
- 6
- Kurbelraum
- 7
- Motorflansch
- 8
- Durchgangsbohrung
- 9
- Elektromotor
- 10
- elektronisches Steuergerät
- 11
- elektrisches Kontaktelement
- 12
- Kontaktstift
- 13
- Motoranschluss
- 14
- Steuergerätanschluss
- 15
- Kunststoffummantelung
- 16
- Dichtkonus
- 17
- Dichtring
- 18
- Nut
- 19a
- Ringanschlag
- 19b
- Abstufung
- 20
- Sicherungsplatte
- 21
- Sicherungsanschlag
- 22
- Ausformung
- 23
- Wanne
- 24
- Sicherungsring
- 25
- Steuergerätgehäuse
- 26
- Antriebsmotor
- 27
- Antriebswelle
- 28
- Motorgehäuse
- 29
- Schraube
- 30
- Motorkontaktelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014207509 A1 [0002]
