DE102017114325A1 - Verdichtereinheit für Kraftfahrzeuge - Google Patents

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DE102017114325A1
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André Jorke
Werner Adams
Thomas Nicht
Volker Helbig
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Voith Patent GmbH
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Voith Patent GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdichtereinheit (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Gehäuse (9), eine drehbar um eine Achse A gelagerte Kurbelwelle (2), ein Antriebselement (3) und eine zwischen Antriebselement (3) und Kurbelwelle (2) angeordnete Kupplungsvorrichtung (4), wobei das Antriebselement (3) auf der Kurbelwelle (2) drehbar gelagert ist und die Kupplungsvorrichtung (4) eine schaltbare Reibkupplung umfasst, wobei zur Schaltung der Reibkupplung Reibkupplungsteile (11, 12, 12a, b, 27, 28, 34, 35, 36), zumindest ein Federelement (6) und ein Betätigungselement (7) vorgesehen sind. Die Verdichtereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (7) einen Kolben (8) aufweist, wobei der Kolben in dem Gehäuse (9) geführt ist

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verdichtereinheit für Kraftfahrzeuge zur Erzeugung von Druckluft mit einer Kupplungsvorrichtung, über die ein Luftverdichter mit dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges gekoppelt werden kann.
  • Mittels einer derartigen Verdichtereinheit, umfassend einen Luftverdichter und eine Speichereinheit, wird im allgemeinen Druckluft für verschiedene Aggregate des Kraftfahrzeugs bereitgehalten. Diese Aggregate sind in der Regel in voneinander getrennte Druckluftkreise eingebunden, wobei diese Druckluftkreise aufgrund des Druckluftverbrauchs durch die Aggregate und von Leckagen von Zeit zu Zeit mit Druckluft nachgespeist werden müssen. Beispielsweise ist für die Bremsen eines Nutzfahrzeugs im Straßenverkehr Druckluft erforderlich, welche aufgrund der Sicherheitsrelevanz des Bremssystems, mit hoher Verfügbarkeit, mit einem ausreichenden Luftdruck und in ausreichender Menge zur Verfügung stehen muss.
  • Druckluftversorgungssysteme mit einer Kupplungsvorrichtung weisen den Vorteil auf, dass durch die zwischengeschaltete Kupplung ein energetisch günstiges Ausschalten des Luftverdichters möglich ist, wenn eine Speisung des Fahrzeugdruckluftsystems aufgrund eines ausreichenden Druckniveaus im Speichersystem nicht notwendig ist.
  • Wie in der DE 10 2004 059 834 A1 bereits offenbart, kann ein Luftverdichter schaltbar mit dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges verbunden sein.
  • Eine Reibflächenkupplung für die Anwendung in Kraftfahrzeugen, z. B zum Schalten eines Luftkompressors wird in der EP2 142 818 A1 offenbart. Da die vorgeschlagene Reibflächenkupplung zwischen Antrieb und Luftpresser eingebaut werden muss, kommt eine derartige Kupplung nur dann zum Einsatz, wenn die Einbausituation dies zulässt.
  • Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, eine Verdichtereinheit vorzuschlagen, die eine Reibkupplungseinheit umfasst, die derart ausgelegt ist, dass es zu keiner wesentlichen Änderung der Einbausituation der Verdichtereinheit kommt. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Steuern der Reibkupplungseinheit vorzuschlagen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Verdichtereinheit gemäß Anspruch 1 und einem Verfahren gemäß Anspruch 12 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Lösungsvarianten sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen beschrieben.
  • Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verdichtereinheit für ein Kraftfahrzeug umfasst ein Gehäuse, eine drehbar um eine Achse A gelagerte Kurbelwelle, ein Antriebselement und eine Kupplungsvorrichtung. Die Verdichtereinheit kann eine oder mehrere Verdichterstufen aufweisen, die, wie aus dem Stand der Technik bekannt, als Kolbenverdichter ausgeführt sein können, wobei das Antriebselement auf der Kurbelwelle drehbar gelagert ist und die Kupplungsvorrichtung eine schaltbare Reibkupplung umfasst, wobei zur Schaltung der Reibkupplung Reibkupplungsteile, zumindest ein Federelement (6) und ein Betätigungselement (7) vorgesehen sind.
  • Die Verdichtereinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement einen Kolben aufweist, wobei der Kolben in dem Gehäuse geführt ist.
  • Das Gehäuse kann das Kurbelwellengehäuse oder ein Kurbelwellengehäuseflansch sein, der das Kurbelwellengehäuse verschließt. Der Kolben kann als Pneumatikkolben ausgeführt sein und pneumatisch angesteuert werden.
  • Unter einer Reibkupplung im Sinne der Erfindung wird eine Kupplung verstanden, die zumindest einen durch die Kupplungsteile gebildete Reibkontakt aufweist, wobei sich die Reibflächen an den Kupplungsteilen in der Schließstellung der Kupplung in diesem Reibkontakt berühren. Die Kupplungsteile werden auch als Synchronringe bezeichnet, die beispielsweise konisch ausgeführt sein können.
  • Die Ebene oder auch Fläche in der sich die Reibflächen der Bauteile berühren kann allgemein auch als Reibebene bezeichnet werden, wobei unter der Reibebene eine Ringfläche oder beispielsweise auch eine Kegelstupfflächen verstanden wird.
  • Eine vorteilhafte Reibkupplung ist derart aufgebaut, dass die Reibkupplungsteile mittels des Federelements in eine erste Schaltstellung, der Schließstellung, geschaltet wird, in der ein Drehmoment von dem Antriebselement über die Reibkupplungsteile auf die Kurbelwelle übertragbar ist. Dadurch ist sichergestellt, dass die Reibkupplungsteile im Ruhezustand geschlossen sind, so dass mit dem Start des Motors des Kraftfahrzeugs direkt mit der Drucklufterzeugung begonnen wird, ohne von einer Schaltstellung in die Andere schalten zu müssen.
  • Das Betätigungselement kann insgesamt ringförmig ausgeführt sein, wahlweise können aber auch mehrere segmentartige Betätigungselemente über den Umfang verteilt angeordnet werden.
  • Um die Schaltbarkeit der Reibkupplungsteile zu erreichen, kann vorgesehen sein, dass mittels des Betätigungselements zumindest ein Innenteil der Reibkupplungsteile auf der Kurbelwelle entlang der Achse A bewegbar ist, wobei zwischen Innenteil und Kurbelwelle eine drehfeste Verbindung vorgesehen ist.
  • Weiterhin kann an dem Innenteil eine Kraftübertragungsfläche vorgesehen sein, die als Gleitlagerfläche ausgeführt ist und gegen die ein Gleitlagerflächenbereich des Betätigungselements entlang der Achse A bewegbar ist.
  • In einer vorteilhaften Ausführung kann die Reibkupplung ein Außenteil und ein Innenteil umfassen, wobei zwischen dem Außenteil und dem Innenteil mindestens drei konisch ausgeführte Reibflächen derart angeordnet sind, dass die Reibflächen mittels des Federelements in Reibkontakt bringbar sind.
  • Unter Reibflächen oder auch Reibebenen ist eine Paarung von zwei aufeinander bringbaren Flächen zu verstehen, über die ein Reibmoment übertragbar ist.
  • In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Außenteil und dem Innenteil der Reibkupplung zwei bewegliche Ringelemente mit innen oder außen liegenden Reibbelägen angeordnet sind, wobei diese Ringelemente voneinander unabhängig in Axialrichtung verschiebbar sein können.
  • Insbesondere können die Ringelemente derart angeordnet sein, dass bei fortschreitendem Verschleiß der Reibbeläge diese ihre Relativposition zum Außenteil und Innenteil derart ändern, dass die Reibkräfte in den Reibkontakten im Wesentlichen konstant bleiben, vorausgesetzt die Federelemente sind derart ausgelegt, dass die Federkraft über den Verschiebeweg konstant bleibt. Durch die konische Ausführung der Reibflächen werden die beweglichen Ringelemente beim Schießen der Kupplungsvorrichtung axial in die Position verschoben, dass die Reibkräfte in den Reibkontakten in ein Gleichgewicht kommen.
  • In einer bevorzugten Ausführung ist jeweils ein Ringelement dem Außenteil bzw. dem Innenteil zugeordnet. So können die Ringelemente jeweils eine Drehmomentkopplung mit dem Innenteil bzw. dem Außenteil aufweisen. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das äußere Ringelement mit dem Innenteil und das innere Ringelement mit dem Außenteil gekoppelt sind.
  • In einer zweiten vorteilhaften Ausgestaltung können das Außenteil und das Innenteil in Axialrichtung labyrinthartig ineinandergreifen und die Reibflächen in den Radialspalten angeordnet sein.
  • Der Platzbedarf in Axialrichtung ist für beide Ausführungen sehr gering. Dadurch ist es auch möglich, eine Standardverdichtereinheit gegen eine Verdichtereinheit mit Kupplung auszutauschen.
  • Um die Ausrichtung der Reibflächen zueinander weiter zu verbessern und um die Einlaufzeiten zu verkürzen, wird weiterhin vorgeschlagen, das Außenteil und/oder das Innenteil zweiteilig auszuführen, wobei jeweils ein Keilringabschnitt über ein Federelement mit einem Trägerabschnitt des Außenteils und/oder des Innenteils verbunden ist.
  • Des Weiteren kann eine Stützfeder vorgesehen sein, mittels der der Keilringabschnitt des Außenteils in Axialrichtung gestützt wird.
  • In allen Ausführungen kann die Kurbelwelle einen zentralen Ölkanal aufweisen, über den die Reibkupplungsteile, parallel zu den Lagerstellen auf der Kurbelwelle, mit Öl versorgbar ist. Um die Ölversorgung in den Reibkontakten weiterhin zu verbessern, kann der Ölkanal von der Kurbelwelle zwischen den Innenteilen oder durch einen Kanal im Innenteil bis an zumindest einen Reibkontakt weitergeführt werden.
  • Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Steuerung einer Verdichtereinheit mit Kupplungsvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend eine Steuereinheit, einen Antriebsmotor, einen Druckluftspeicher und eine Verdichtereinheit, entsprechend einer der beschriebenen Ausführungen.
  • Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass im Druckspeicher ein Drucksensor vorgesehen ist, mittels dem beim Einleiten eines Startvorgangs des Antriebsmotors der Druck im Druckluftspeicher gemessen und bei Überschreitung eines Druckgrenzwertes in einem ersten Schritt ein Signal von der Steuerung generiert wird, durch das die Reibkupplungsteile von der Schließstellung in die Offenstellung geschaltet wird und in einem nachfolgenden Schritt der Startvorgang des Antriebsmotors eingeleitet wird.
  • Durch dieses Verfahren wird erreicht, dass das erforderliche Drehmoment zum Starten des Motors reduziert werden kann, wenn das Druckluftsystem über einen ausreichenden Luftvorrat / Luftdruck verfügt. Dies ist insbesondere bei der Start/Stopp Automatik in modernen Fahrzeugen von Vorteil.
  • Des Weiteren kann die Verdichtereinheit einen Zylinderkopf mit Mitteln zur Schaltung in einen Leerlaufbetrieb aufweisen, wobei die Mittel derart ausgelegt sind, das der Verdichtungsprozess umgeschaltet werden kann, von einer Befüllschaltung in eine Leerlaufschaltung. Derartige Zylinderköpfe mit Mitteln zur Schaltung in eine Leerlaufschaltung sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. Im Wesentlichen werden dabei Ventile derart angesteuert, dass der Verdichter keine Druckluft mehr erzeugen kann, wodurch die erforderliche Antriebsleistung stark reduziert wird.
  • Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Umschaltung von der Leerlaufschaltung in die Befüllschaltung während des Startvorgangs zeitverzögert zur Schaltung der Kopplungsvorrichtung erfolgten kann.
  • Während des Betriebes der Verdichtereinheit kann weiterhin vorgesehen sein, dass beim Erreichen eines oberen Druckgrenzwertes im Druckluftspeicher erst eine Schaltung in den Leerlaufbetrieb erfolgt und zeitverzögert die Kupplungsteile in die Offenstellung geschaltet werden.
  • Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Verdichtereinheit und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.
  • In diesen zeigen:
  • 1 die Anschlussflanschseite einer Verdichtereinheit mit einer ersten Kupplungsausführung
  • 2a, b Kupplung mit unverbrauchtem Belag / Kupplung verschlissen
  • 3 die Anschlussflanschseite einer Verdichtereinheit mit einer zweiten Kupplungsausführung
  • 4 und 5 Varianten der zweiten Kupplungsausführung
  • 6 dritte Variante der Kupplungsausführung
  • 1 zeigt die Anschlussflanschseite einer Verdichtereinheit 1 für ein Kraftfahrzeug mit einer Kupplung entsprechend einer ersten Kupplungsausführung. Nicht dargestellt ist der Hubkolbenverdichter mit dem Zylinderkopf. Dabei kann es sich um einen Einoder Mehrkolbenverdichter handeln wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das dargestellte Verdichtergehäuseteil 9 kann ein Teil des Kurbelgehäuses oder ein Kurbelgehäuseflanschdeckel sein. Zum Einbau in den Antriebstrang eines Kraftfahrzeuges wird der dargestellte Ausschnitt der Verdichtereinheit in eine entsprechende Öffnung des Getriebes eingeführt und mit diesem verschraubt.
  • Im eingebauten Zustand wird das Antriebselement 3, hier ein Zahnrad, über ein entsprechendes Getriebezahnrad angetrieben. Alle dargestellten Teile kommen somit mit dem Getriebeöl in Kontakt und werden so über den Getriebeschmierölkreislauf mit Schmiermittel versorgt.
  • Die Kurbelwelle 2 ist in dem Verdichtergehäuse 9 gelagert. Die Ölversorgung der Lagerstellen wie auch der Kupplungsteile erfolgt über die Ölkanäle 13a, b, c. Das Öl kann beispielswese dem getriebeschmierkreislauf entnommen sein.
  • Das Zahnrad 3 ist über die Gleitlager 18 auf der Kurbelwelle 2 bzw. auf dem Stützring 14 drehbar gelagert. Der hülsenförmige Mitnehmer 10 ist mit dem Zahnrad 3 drehfest gekoppelt und weist in dieser Ausführung eine innenliegende Verzahnung auf, in die die Außenverzahnung des Außenteils 11 eingreift. so dass auch hier eine drehfeste Verbindung vorliegt. Zwischen der Kurbelwelle 2 und dem Innenteilen 12 ist eine Schiebeverbindung 16a vorgesehen, so dass das Innenteil axial verschiebar gelagert ist.
  • Das Betätigungselement 7 besteht aus einem Teil mit zwei Funktionsbereichen. So wird der erste Funktionsbereich durch den Zylinder 8 gebildet, der im Verdichtergehäuse 9 gelagert ist, so dass ein Pneumatikzylinder gebildet wird. Der zweite Funktionsbereich ist ein Drücker mit einem Gleitflächenbereich 22.
  • In 1 befindet sich die Reibkupplungsteile in der Schließstellung, in der das Innenteil 12 durch die Feder 6 entlang der Kurbelwelle 2 derart in Richtung Außenteil 11 bewegt wird, dass die Reibflächen von Außenteil 11, der Ringelemente 27, 28 und dem Innenteilen 12 aufeinander gepresst werden bzw. in Eingriff sind. In dieser Stellung kann ein Drehmoment von dem Zahnrad 3 über die Kupplungsvorrichtung 4 auf die Kurbelwelle 2 übertragen werden.
  • Die Reibflächen bzw. die Reibebenen 15 sind konisch ausgeführt, wobei der Winkel des Konus 9 bis 11°, vorzugsweise 10°, betragen kann. Die Ringelemente 27, 28 sind lose zwischen dem Innenteil 12 und Außenteil 11 angeordnet, wobei lose im Sinne der Erfindung bedeutet, dass die Ringelemente 27, 28 in Axialrichtung frei beweglich und in Rotationsrichtung jeweils ein Ringelement 27, 28 drehfest mit dem Innenteil 12 oder Mittnehmer 10 bzw. Außenteil 11 gekoppelt ist. Die Ringelemente 27, 28 sind dabei unabhängig voneinander in Axialrichtung verschiebbar.
  • Dabei können die Ringelemente 27, 28 und das Federelement 6 derart angeordnet und ausgelegt sein, dass, bei fortschreitendem Verschleiß der Reibbeläge, diese ihre Relativposition zum Außenteil 11 und zum Innenteil 12 derart ändern, dass die übertragbaren Reibkräfte in den Reibebenen 15 im Wesentlichen konstant bleiben.
  • In den 2a und 2b sind zur Verdeutlichung der Kupplungsfunktion zwei Situationen dargestellt. Einmal mit neuen und einmal mit verschlissenen Reibbelägen. Bei fortschreitendem Verschleiß werden die Abstände 29a, b immer kleiner bzw. die Relativpositionen der Ringelemente 27, 28 zum Innenteil 12 bzw. Außenteil 11 ändern sich. Die sich gegenüberliegenden Reibbeläge können aus unterschiedlichen Materialien bestehen, so kann ein Reibbelag auch mit der Metallfläche eines Kupplungsteils in Kontakt gebracht werden.
  • Zur Entkopplung der Kupplungsvorrichtung ist das Betätigungselement 7 vorgesehen. Wird der Zylinder 8 mit Druckluft beaufschlagt, bewegt sich das Betätigungselement 7 in einem ersten Schritt axial gegen das Innenteil 12, bis die Teile sich in der Kontaktebene 22 berühren. Die Kontaktebene 22, in der sich die Gleitflächenbereiche 23a, b treffen, ist als Gleitlager ausgeführt, so dass das Betätigungselement 7 von der Drehbewegung der Kupplungsvorrichtung entkoppelt ist. In einem zweiten Schritt wird, bei wahlweise drehender Kurbelwelle, das drehfest auf der Kurbelwelle angeordnete Innenteil 12 axial verschoben. Die Reibflächen 15 lösen sich voneinander. Dabei ist der Schiebeweg der Teile 12, 27 und 28 derart ausgelegt, dass sichergestellt ist, dass sich alle Reibflächen voneinander beabstanden.
  • Zum Einkuppeln wird die Druckluftbeaufschlagung auf den Zylinder 8 unterbrochen, so dass die Feder 6 das Innenteil 12 entlang der Schiebeverbindung 16a auf der Kurbelwelle 2 axial verschiebt. Die Feder stützt sich dabei gegen den Stützring 14 ab, die Federkraft presst die konischen Reibflächen an das Aussenteil 11, von welchem die Kraft über den Sicherungsring 31 in den Mittnehmer 10 eingeleitet wird.
  • 3 zeigt die Anschlussflanschseite einer Verdichtereinheit 1 für ein Kraftfahrzeug mit einer Kupplung entsprechend einer zweiten Kupplungsausführung.
  • Wie in der ersten Ausführung ist das Außenteil 11 in dem Mitnehmer 10 drehfest und axial fixiert eingebaut. Weiterhin sind drei Reibflächen bzw. Reibebenen 15 vorgesehen, die auf unterschiedlichen Radialbereichen angeordnet sind. Das Innenteil 12 und das Außenteil 11 greifen hier labyrinthartig ineinander und in jedem axial ausgerichteten Spalt ist eine konisch ausgeführte Reibebene 15 angeordnet. Bewegt sich das Innenteil 11 in Federkraftrichtung werden die Reibflächen 15 gegeneinander gepresst und ein Drehmoment ist übertragbar.
  • Gegenüber dem StdT bauen beide Ausführungen sehr viel kompakter und die übertragbaren Momente sind wesentlich größer.
  • Zur Optimierung der Schmierung führt ein Ölkanal direkt in den unteren Teil des innersten Kegelspaltes, so dass das Öl mithilfe der Fliehkraft durch die nachfolgenden Kegelspalte geführt wird, also durch den Labyrinthspalt.
  • 4 und 5 zeigen weitere Varianten der zweiten Kupplungsausführung. Hier geht es im Wesentlichen darum, das Einlaufverhalten zu verbessern, indem die Keilringabschnitte 21a, b elastisch mit den Trägerabschnitten 24a, b gekoppelt sind. Dadurch ist eine Möglichkeit geschaffen worden, kleine Toleranzfehler auszugleichen.
  • Die Anordnung der elastischen Elemente 20 a, b ist dabei nur beispielhaft dargestellt, ebenso wie die optionale Stützfeder 25, durch die auch das Außenteil 11 axial flexibel in Position gehalten wird.
  • In 6 ist eine dritte Ausführung der Kupplungsausführung dargestellt. Der Grundaufbau in Bezug auf die Kurbelwelle 2, das Gehäuse 9, inklusive der Lagerung des Kolbens 8, des Betätigungselementes 7 mit der Kontaktfläche 22, ist identisch wie in den 1 und 5 dargestellt.
  • Die Kupplungsvorrichtung 4 besteht aus den drei Kupplungsteilen 34, 35 und 36, wobei auch an dem Zahnrad 3 eine Reibfläche 15 angeordnet ist. Die Drehmomentübertragung erfolgt in dieser Ausführung von dem Zahnrad 3 über die drei Reibebenen 15 auf das Trägerteil 41, welches drehfest und positionsfest auf der Kurbelwelle 2 befestigt ist.
  • Zur formschlüssigen Kraftübertragung weist das zweite Kupplungsteil 35 eine Verzahnung auf, die in eine Verzahnung 37 im Zahnrad 3 eingreift. Das erste Kupplungsteil 34 weist zwei Verzahnungen auf. Einmal ist es mit dem dritten Kupplungsteil 36 verzahnt und zum anderen greift eine weitere Verzahnung in eine Verzahnung 38 am Trägerteil 41 ein.
  • Das Federelement 6 ist hier als Tellerfeder ausgeführt, die sich gegen die Wiederlager 39a, b abstützt und im unbetätigten Zustand eine Kraft über die Schiebehülse 33 auf das Kupplungselement 34 ausübt, so dass die Reibbeläge bzw. Reibflächen in den Reibebenen 15 aufeinander gepresst werden. In der dargestellten Position ist die Kupplungsvorrichtung 4 in der Schließstellung.
  • Wird das Betätigungselement 7 betätigt, also durch den nicht dargestellten Kolben 8 entlang der Achse A verschoben, wird das Federelement 6 im Bereich der Kontaktebene 22 nach links gedrückt. Dabei verbiegt sich die Feder 6 um den Wiederlager 39a, b derart, dass der Federduck auf die Schiebehülse 33 entfällt.
  • Die Schiebehülse bewegt sich nach rechts, so dass auch keine Kraft mehr auf die Kupplungsteile bzw. die Reibebenen wirkt. Die Kupplung kann keine Kraft mehr übertragen.
  • Dieser Aufbau bietet den Vorteil, dass die Kupplungsteile 34, 35, 36 im wesentlichen Standardbauteile sind, wodurch die Kupplung relativ preisgünstig wird.
  • Das Verfahren zur Steuerung der Verdichtereinheit 1 beruht im Wesentlichen auf einem Sensor am Druckspeicher, mittels dem der Luftdruck im Speicher gemessen werden kann. Während eines langen Stillstandes kann der Druck unter einen Grenzwert sinken, wodurch die angeschlossenen Druckluftkreise nicht mehr mit Druckluft versorgbar sind. In diesem Fall ist die Kupplung durch die Federkraft der Feder 6 geschlossen, so dass beim Einleiten eines Startvorgangs des Antriebsmotors keine Umschaltung in die Offenstellung erfolgen kann und der Motor zusammen mit dem Verdichter gestartet wird.
  • Wird dagegen ein Druckgrenzwert überschritten kann die Kopplungseinheit in eine Offenstellung bewegt werden, so dass die Verdichtereinheit entkoppelt ist und der Startvorgang weniger energieaufwendig ist, da der Verdichter nicht mit angetrieben werden muss.
  • Das Verfahren zur Steuerung kann zusätzlich vorsehen, dass der Verdichter über ein Ventil im Zylinderkopf in einen Leerlaufbetrieb geschaltet wird, wenn dies für die Energieeffizienz oder die Betriebsstrategie sinnvoll ist.
  • Dabei kann die Umschaltung von der Leerlaufschaltung in die Befüllschaltung, während des Startvorgangs, zeitverzögert zur Schaltung der Kopplungsvorrichtung erfolgen.
  • Weiter ist vorgesehen, dass während des Betriebes der Verdichtereinheit, beim Erreichen eines oberen Druckgrenzwertes im Druckluftspeicher, erst eine Schaltung in die Leerlaufschaltung erfolgt und zeitverzögert die Reibkupplungsteile (4) in die Offenstellung geschaltet wird.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Verdichtereinheit
    2
    Kurbelwelle
    3
    Antriebselement bzw. Zahnrad
    4
    Kopplungsvorrichtung
    5
    Betätigungsvorrichtung
    6
    Federelement
    7
    Betätigungselement
    8
    Kolben
    9
    Verdichtergehäuse
    10
    Mitnehmer
    11
    Außenteil mit Reibflächen
    12, a, b
    Innenteil(e) mit Reibflächen
    13a, b, c
    Ölkanal
    14
    Stützring
    15
    Reibflächen/ Reibebene
    16a, b
    Schiebeverbindung
    17
    Dichtung
    18
    Gleitlager
    19
    Verschraubung
    20a, b
    Federelement
    21a, b
    Keilringabschnitt
    22
    Kontaktebene
    23a, b
    Gleitflächenbereich
    24a, b
    Trägerabschnitt
    25
    Stützfeder
    26
    Kurbelwellenlagerung
    27, 28
    Ringelement
    29a, b
    Abstandsmasse
    30
    Anschlag
    31
    Sicherungsring
    32
    Gegenhalter
    33
    Schiebehülse
    34, 35, 36
    Kupplungsteile
    37, 38
    Verzahnung
    39a, b
    Wiederlager
    40
    Stützring
    41
    Trägerteil
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102004059834 A1 [0004]
    • EP 2142818 A1 [0005]

Claims (15)

  1. Verdichtereinheit (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Verdichtergehäuse (9), eine drehbar um eine Achse A gelagerte Kurbelwelle (2), ein Antriebselement (3) und eine zwischen Antriebselement (3) und Kurbelwelle (2) angeordnete Kupplungsvorrichtung (4), wobei das Antriebselement (3) auf der Kurbelwelle (2) drehbar gelagert ist und die Kupplungsvorrichtung (4) eine schaltbare Reibkupplung umfasst, wobei zur Schaltung der Reibkupplung Reibkupplungsteile (11, 12, 27, 28, 34, 35, 36), zumindest ein Federelement (6) und ein Betätigungselement (7) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (7) einen Kolben (8) aufweist, wobei der Kolben in dem Verdichtergehäuse (9) geführt ist.
  2. Verdichtereinheit (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibkupplungsteile (11, 12,, 27, 28, 34, 35, 36) mittels des Federelements (6) in eine erste Schaltstellung, der Schließstellung, schaltbar ist, in der ein Drehmoment von dem Antriebselement (3) über die Reibkupplungsteile (11, 12,, 27, 28, 34, 35, 36) auf die Kurbelwelle (2) übertragbar ist.
  3. Verdichtereinheit (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Betätigungselements (7) zumindest ein Innenteil (12,) der Reibkupplungseinheit (11, 12 27, 28) auf der Kurbelwelle (2) entlang der Achse A in Axialrichtung bewegbar ist, wobei zwischen Innenteil (12,) und Kurbelwelle (2) eine drehfeste Verbindung vorgesehen ist.
  4. Verdichtereinheit (1) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Innenteil (12, eine Kraftübertragungsfläche vorgesehen ist, die als axiales Gleitlager (22) ausgeführt ist und gegen die ein Gleitlagerflächenbereich (23) des Betätigungselements (7) bewegbar ist.
  5. Verdichtereinheit (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibkupplungsteile (11, 12,) ein Außenteil (11) und ein Innenteil (12) umfasst, wobei zwischen dem Außenteil (11) und den Innenteil (12) mindestens drei konisch ausgeführte Reibflächen (15) derart angeordnet sind, dass die Reibflächen (15) mittels des Federelements (6) in Eingriff bringbar sind.
  6. Verdichtereinheit (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Reibkupplungsteilen (11, 12,) zwei bewegliche Ringelemente (27, 28), mit innen und außen liegenden Reibbelägen, angeordnet sind.
  7. Verdichtereinheit (1) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringelemente (27, 28) voneinander unabhängig in Axialrichtung verschiebbar sind.
  8. Verdichtereinheit (1) gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringelemente (27, 28) derart angeordnet sind, dass, bei fortschreitendem Verschleiß der Reibbeläge, diese ihre Relativposition zum Außenteil (11) und zum Innenteil (12) derart ändern, dass die Reibkräfte in den Reibebenen (15) im Wesentlichen konstant bleiben.
  9. Verdichtereinheit (1) gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (11) und das Innenteil (12) in Axialrichtung labyrinthartig ineinandergreifen und die Reibebenen (15) in den Radialspalten angeordnet sind.
  10. Verdichtereinheit (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenteil (11) und/oder das Innenteil (12) zweiteilig ausgeführt sind, wobei jeweils ein Keilringabschnitt (21a, b) über ein Federelement (20a, b) mit einem Trägerabschnitt (24a, b) des Außenteils (11) und/oder des Innenteils verbunden ist.
  11. Verdichtereinheit (1) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stützfeder (25) vorgesehen ist, mittels der der Keilringabschnitt (21a) des Außenteils (11) in Axialrichtung gestützt wird.
  12. Verfahren zur Steuerung einer Verdichtereinheit (1) für ein Fahrzeug mit einer Steuereinheit, einem Antriebsmotor, einem Druckluftspeicher und einer Verdichtereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Druckspeicher ein Drucksensor vorgesehen ist, mittels dem beim Einleiten eines Startvorgangs des Antriebsmotors der Druck im Druckluftspeicher gemessen wird und bei Überschreitung eines Druckgrenzwertes in einem ersten Schritt ein Signal von der Steuerung generiert wird, durch das die Reibkupplungsteile (11, 12,, 27, 28, 34, 35, 36) von der Schließstellung in die Offenstellung geschaltet wird und in einem nachfolgenden Schritt der Startvorgang des Antriebsmotors eingeleitet wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtereinheit (1) einen Zylinderkopf mit Mitteln zur Schaltung in einen Leerlaufbetrieb aufweist, wobei die Mittel derart ausgelegt sind, das der Verdichtungsprozess umgeschaltet werden kann, von einer Befüllschaltung in eine Leerlaufschaltung.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Umschaltung von der Leerlaufschaltung in die Befüllschaltung während des Startvorgangs zeitverzögert zur Schaltung der Kopplungsvorrichtung erfolgt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebes der Verdichtereinheit beim Erreichen eines oberen Druckgrenzwertes im Druckluftspeicher erst eine Schaltung in die Leerlaufschaltung erfolgt und zeitverzögert die Reibkupplungsteile (11, 12, 12a, b, 27, 28, 34, 35, 36) in die Offenstellung geschaltet wird.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021122352A1 (de) 2019-12-20 2021-06-24 Voith Patent Gmbh Kupplungsvorrichtung
DE102022125090A1 (de) 2022-09-29 2024-04-04 Voith Patent Gmbh Kupplungsbaugruppe

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004059834A1 (de) 2004-12-10 2006-06-14 Voith Turbo Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Regeln eines Druckluftversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs
EP2142818A1 (de) 2007-05-07 2010-01-13 LICOS Trucktec GmbH Reibflächenkupplung

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004059834A1 (de) 2004-12-10 2006-06-14 Voith Turbo Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Regeln eines Druckluftversorgungssystems eines Kraftfahrzeugs
EP2142818A1 (de) 2007-05-07 2010-01-13 LICOS Trucktec GmbH Reibflächenkupplung

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021122352A1 (de) 2019-12-20 2021-06-24 Voith Patent Gmbh Kupplungsvorrichtung
DE102019135350A1 (de) * 2019-12-20 2021-06-24 Voith Patent Gmbh Kupplungsvorrichtung
DE102019135350B4 (de) 2019-12-20 2021-12-23 Voith Patent Gmbh Kupplungsvorrichtung
US11719286B2 (en) 2019-12-20 2023-08-08 Voith Patent Gmbh Clutch device
DE102022125090A1 (de) 2022-09-29 2024-04-04 Voith Patent Gmbh Kupplungsbaugruppe
WO2024068062A1 (de) 2022-09-29 2024-04-04 Voith Patent Gmbh Kupplungsbaugruppe

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