DE112017002632T5

DE112017002632T5 - Fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung

Info

Publication number: DE112017002632T5
Application number: DE112017002632.6T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Ito; Yoshinori Kawai; Kan Kobayashi
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2016-05-26
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2019-04-11
Anticipated expiration: 2037-05-17
Also published as: JPWO2017204037A1; JP6782771B2; DE112017002632B4; US20190085841A1; CN109312734A; CN109312734B; KR102194660B1; KR20190002558A; US11015593B2; WO2017204037A1

Abstract

Es wird eine fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung bereitgestellt, die es ermöglicht, einen Kompressor mit niedrigem Strom zu betreiben und mit geringem Geräuschpegel und geringer Vibration entsprechend dem Zustand eines Fahrzeugs zu betreiben. Die Kompressionsvorrichtung im Fahrzeug weist auf: einen Kompressor mit einem Zylinder und einem Kolben, der verschiebbar im Inneren des Zylinders angeordnet ist und eine Verdichtungskammer festlegt; einen Linearmotor mit einem beweglichen Element, das hin- und her bewegbar mit dem Kolben verbunden ist; und eine Steuerung, die zum Steuern des Antriebs des Linearmotors ausgebildet ist. Die Kompressionsvorrichtung im Fahrzeug ist dazu ausgebildet, ein in der Verdichtungskammer verdichtetes Arbeitsfluid einer in einem Fahrzeug vorgesehenen Druckvorrichtung zuzuführen. Die Steuerung ist dazu ausgebildet, einen Hub des Kolbens entsprechend einem Zustand des Fahrzeugs variabel einzustellen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung, die in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Fahrzeug mit vier Rädern, verbaut ist.
Hintergrund
Einige Fahrzeuge, einschließlich vierrädriger Fahrzeuge, sind mit einer fahrzeuginternen Kompressionsvorrichtung ausgestattet, mit der die Fahrzeughöhe eingestellt werden kann. Diese Art einer fahrzeuginternen Kompressionsvorrichtung weist einen Kompressor, einen Elektromotor, der den Kompressor drehend antreibt, und eine Steuerung auf, die die Drehzahl des Elektromotors steuert. In diesem Fall erzeugt der Kompressor Druckluft, indem er einen Kolben über einen Kurbeltrieb hin- und her bewegt, der mit einer Abtriebswelle des Elektromotors verbunden ist.
Wenn die Motordrehzahl niedrig ist, stoppt die Steuerung den Elektromotor oder treibt den Elektromotor mit niedriger Drehzahl an, um dadurch die Geräusche des Kompressors zu reduzieren (z.B. siehe PTL 1).
Zitationsliste
Patentliteratur
PTL 1: Japanisches Patent mit der Offenlegungsnummer 2008-184131
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn eine Fahrzeugbatterie eine niedrige Spannung aufweist und keinen ausreichenden Strom liefern kann, wenn die Motordrehzahl niedrig ist oder der Motor gestoppt wird, kann die in PTL 1 beschriebene fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung den Kompressor möglicherweise nicht betreiben (Kompressionsvorgang durchführen).
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, einen Kompressor mit niedrigem Strom zu betreiben und je nach Zustand eines Fahrzeugs mit geringem Geräusch und geringer Vibration zu arbeiten.
Lösung des Problems
Eine fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist auf: einen Kompressor mit einem Zylinder und einem Kolben, der gleitend im Inneren des Zylinders vorgesehen ist und eine Verdichtungskammer festlegt; einen Linearmotor mit einem beweglichen Element, das hin- und her bewegbar mit dem Kolben verbunden ist; und eine Steuerung, die zum Steuern des Antriebs des Linearmotors ausgebildet ist. Die fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung ist ausgebildet, ein in der Verdichtungskammer verdichtetes Arbeitsfluid einer in einem Fahrzeug vorgesehenen Druckvorrichtung zuzuführen, und die Steuerung ist ausgebildet, einen Hub des Kolbens entsprechend einem Zustand des Fahrzeugs variabel einzustellen.
Gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Kompressor mit geringem Strom, geringem Geräuschpegel und geringer Vibration je nach Zustand eines Fahrzeugs zu betreiben.
Figurenliste

[1] 1 ist eine Schnittansicht, die die Gesamtkonfiguration eines Kompressors gemäß einer Ausführungsform zeigt.
[2] 2 ist ein pneumatischer Schaltplan, der einen Luftfederungsmechanismus mit dem Kompressor zeigt.
[3] 3 ist ein Konfigurationsschema, das die elektrische Konfiguration einer fahrzeuginternen Kompressionsvorrichtung zeigt.
[4] 4 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerungsprozess darstellt, der von einer Steuerung in 3 durchgeführt wird.
[5] 5 ist ein Flussdiagramm, das einen Kontrollprozess nach einer ersten Modifikation darstellt.
[6] 6 ist ein Flussdiagramm, das einen Steuerungsprozess gemäß einer zweiten Modifikation darstellt.
[7] 7 ist ein Flussdiagramm, das einen Kontrollprozess gemäß einer dritten Modifikation darstellt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Eine fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden gemäß den beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
In 1 weist ein Kompressor 1 einen Linearmotor 2, einen Kompressionsabschnitt 9 mit einem Zylinder 10 und einem Kolben 11 sowie einen Lufttrockner 17 auf. Im Folgenden werden die Seite des Lufttrockners 17 des Kompressors 1 (die linke Seite in 1) und die Seite des Linearmotors 2 des Kompressors 1 (die rechte Seite in 1) als die eine Endseite bzw. die andere Endseite bezeichnet.
Der Linearmotor 2 befindet sich auf der anderen Seite des Kompressors 1 und ist als Antriebsquelle für den Kompressor 1 vorgesehen. Der Linearmotor 2 weist ein Motorgehäuse 3 und eine Linearbasis 4, die eine Außenhülle des Linearmotors 2, einen Anker 5, ein bewegliches Element 6, eine Feder 7 usw. bilden. Der Linearmotor 2 ist mit einer Steuerung 27 verbunden, die später beschrieben wird. Da die Steuerung 27 einen Strom steuert, der durch die Spulen 5B des Ankers 5B fließt, bewegt der Linearmotor 2 das bewegliche Element 6 in axialer Richtung, um eine Antriebskraft für die Hin- und Her Bewegung auf dem Kolben 11 zu erzeugen.
Das Motorgehäuse 3 ist als hohler Behälter aus einem Metallmaterial, wie beispielsweise einem Aluminiummaterial, ausgebildet und hat die Form eines Zylinders mit Boden, der an der einen Stirnseite offen und an der anderen Stirnseite geschlossen ist. Der Anker 5, das bewegliche Element 6, die Feder 7 und dergleichen sind im Motorgehäuse 3 untergebracht. Die Linearbasis 4 ist mit der offenen Stirnseite des Motorgehäuses 3 verbunden, um die Öffnung zu schließen. Das heißt, das Motorgehäuse 3 wird durch Verschrauben etc. an der Linearbasis 4 befestigt.
Der Anker 5 ist als festes Element vorgesehen und im Motorgehäuse 3 befestigt. Der Anker 5 weist einen Kern 5A, der beispielsweise durch einen pulverförmigen Magnetkern, gestapelte Magnetstahlbleche oder ein Magnetband gebildet wird, und eine Vielzahl von Spulen 5B auf, die in einer vorbestimmten Richtung gewickelt und im Kern 5A untergebracht sind.
Darüber hinaus befindet sich das bewegliche Element 6 auf einer inneren Umfangsseite des Ankers 5 und erstreckt sich entlang einer axialen Richtung des Motorgehäuses 3 (die linke und rechte Richtung in 1). Somit ist das bewegliche Element 6 im Motorgehäuse 3 entlang einer Mittelachse des Linearmotors 2 angeordnet. Das bewegliche Element 6 beinhaltet einen Bügel 6A, der durch einen Magnetkörper gebildet ist und eine flache Plattenform aufweist, und eine Vielzahl von Permanentmagneten 6B, die in flacher Plattenform auf einer Vorderseite und einer Rückseite des Bügels 6A angeordnet sind.
Das bewegliche Element 6 pendelt innerhalb des Motorgehäuses 3, wenn ein Strom an die Spulen 5B des Ankers 5 angelegt wird. Das bewegliche Element 6 bewirkt dabei, dass sich der Kolben 11, der an der einen Stirnseite des beweglichen Elements 6 angeschlossen ist, hin und her bewegt. In diesem Fall wird das Ausmaß der Hin- und Her Bewegung (d.h. die Hublänge) des beweglichen Elements 6 durch Steuerung durch die Steuerung 27, die später beschrieben wird, variabel eingestellt.
Die Hublänge des beweglichen Elements 6 kann durch Ändern eines Stromwertes, der durch die Spulen 5B des Ankers 5 fließt, eingestellt werden, um beispielsweise einen unteren Totpunkt des beweglichen Elements 6 einzustellen, ohne dessen oberen Totpunkt zu ändern, oder um den oberen Totpunkt und den unteren Totpunkt des beweglichen Elements 6 einzustellen. In diesem Fall bezieht sich der obere Totpunkt des beweglichen Elements 6 auf den weitesten Punkt auf der einen Endseite, zu dem das bewegliche Element 6 fährt, und der untere Totpunkt auf den weitesten Punkt auf der anderen Endseite, zu dem das bewegliche Element 6 fährt. Die Einstellung der Hublänge des beweglichen Elements 6 durch die Steuerung 27 wird später beschrieben.
Die Feder 7 befindet sich auf der anderen Seite des Linearmotors 2 und ist im Motorgehäuse 3 angeordnet. Eine Endseite der Feder 7 ist an der einen Endseite des Ankers 5 mit einem Verbindungselement 7A befestigt, und die andere Endseite der Feder 7 ist mit einem Verbindungselement 7B an der anderen Stirnseite des beweglichen Elements 6 axial beweglich gelagert. Die Feder 7 wird beispielsweise durch eine Druckspiralfeder gebildet und ist so montiert, dass sie das bewegliche Element 6 zur anderen Endseite des Kompressors 1 drückt. In diesem Fall dehnt sich die Feder 7 beim Hin- und Her bewegen des beweglichen Elements 6 in axialer Richtung aus und zieht sich zusammen.
Auf der anderen Endseite des Linearmotors 2 befindet sich ein Sauganschluss 8, der an einem Boden des Motorgehäuses 3 vorgesehen ist. Während eines Saughubs des Kompressors 1 wird Luft von außen über den Sauganschluss 8 in das Motorgehäuse 3 gesaugt. Der Sauganschluss 8 ist an eine Saugleitung 25 angeschlossen, die später beschrieben wird.
Der Kompressionsabschnitt 9 ist an einer Position zwischen dem Linearmotor 2 und dem Lufttrockner 17 vorgesehen. Der Kompressionsabschnitt 9 weist den Zylinder 10, den Kolben 11, ein Einlassventil 12, eine Ventilplatte 13, einen Zylinderkopf 14 und ein Auslassventil 16 auf. Der Kompressionsabschnitt 9 erzeugt Druckluft (ein Arbeitsgas) durch Verdichten von Außenluft, während der Kolben 11 durch das hin- und hergehende bewegliche Element 6 des Linearmotors 2 angetrieben wird.
Der Zylinder 10 ist mit einer Endseite versehen, die durch die Ventilplatte 13 geschlossen ist und der anderen Endseite, die an der Linearbasis 4 befestigt ist. Der Zylinder 10 besteht beispielsweise aus einem Aluminiummaterial und hat eine zylindrische Form, und der Kolben 11 ist hin- und her bewegbar (verschiebbar) im Inneren des Zylinders 10 untergebracht. Somit wird die Innenseite des Zylinders 10 durch den Kolben 11 in eine Nicht-Verdichtungskammer 10A, die mit der Innenseite des Motorgehäuses 3 verbunden ist, und eine Verdichtungskammer 10B, die sich auf der Seite des Zylinderkopfes 14 befindet, unterteilt.
Der Kolben 11 wird eingesetzt und so montiert, dass er im Zylinder 10 hin- und her bewegbar ist. Der Kolben 11 teilt das Innere des Zylinders 10 in die Nicht-Verdichtungskammer 10A und die Verdichtungskammer 10B auf. Der Kolben 11 ist auf der einen Endseite des beweglichen Elements 6 des Linearmotors 2 durch einen Kolbenstift 11A und ein Verbindungselement 11B verbunden. Somit ist der Kolben 11 so angeordnet, dass er sich entlang der Axialrichtung des Linearmotors 2 (Motorgehäuse 3) erstreckt. Mit anderen Worten, der Kolben 11 ist auf einer Achse in einer Bewegungsrichtung des beweglichen Elements 6 des Linearmotors 2 angeordnet.
Dementsprechend bewegt sich der Kolben 11 innerhalb des Zylinders 10 in Verbindung mit der Bewegung des beweglichen Elements 6. In diesem Fall wird die Hublänge des beweglichen Elements 6 durch die Steuerung 27 variabel gesteuert, die später beschrieben wird. Dadurch wird die Hublänge des Kolbens 11 im Inneren des Zylinders 10 variabel eingestellt. Insbesondere wenn das bewegliche Element 6 eine volle Hublänge zurücklegt, wird eine größere Menge Druckluft aus dem Inneren der Verdichtungskammer 10B durch den Lufttrockner 17, wie später beschrieben, den Luftfedern 21 zugeführt. Dementsprechend wird eine Expansionswirkung der Luftfedern 21 zeitnah durchgeführt, und eine Erhöhung der Fahrzeughöhe kann schnell durchgeführt werden.
Wenn das bewegliche Element 6 dagegen eine kürzere Hublänge zurücklegt, wird den Luftfedern 21 durch den später zu beschreibenden Lufttrockner 17 eine geringere Druckluftmenge aus dem Inneren der Verdichtungskammer 10B zugeführt als wenn das bewegliche Element 6 die volle Hublänge zurücklegt. In diesem Fall kann der Lärm des Kompressors 1 reduziert werden, da dessen Schwingungen durch Hin- und Her bewegen des beweglichen Elements 6 reduziert werden. Darüber hinaus kann der Kompressor 1 auch bei niedriger Batteriespannung betrieben werden, da der durch die Spulen 5B des Ankers 5 fließende Strom reduziert werden kann.
Der Kolben 11 ist mit einer Verbindungsöffnung 11C versehen, durch die die Nicht-Verdichtungskammer 10A und die Verdichtungskammer 10B miteinander in Verbindung stehen, und das Einlassventil 12 ist mit einer Schraube 12A oder durch Verpressen an der Verbindungsöffnung 11C befestigt. Das Einlassventil 12 öffnet die Verbindungsöffnung 11C während eines Saughubs des Verdichters 1, um eine Verbindung zwischen der Nicht-Verdichtungskammer 10A und der Verdichtungskammer 10B herzustellen, und schließt die Verbindungsöffnung 11C während eines Verdichtungshubs, um die Verbindung zwischen der Nicht-Verdichtungskammer 10A und der Verdichtungskammer 10B zu blockieren.
Die Ventilplatte 13 und der Zylinderkopf 14 sind auf der einen Endseite des Zylinders 10 montiert, um die eine Endseite des Zylinders 10 zu schließen. Der Zylinderkopf 14 ist auf der anderen Endseite des Lufttrockners 17 als Auslassabschnitt, durch den Druckluft ausgetragen wird, montiert und schließt dadurch eine Öffnung des Lufttrockners 17 auf der anderen Endseite. Eine Vielzahl von Befestigungselementen 15 zum Befestigen und Halten des Zylinders 10 zwischen dem Zylinderkopf 14 und der Linearbasis 4 ist zwischen dem Zylinderkopf 14 und der Linearbasis 4 vorgesehen.
Das Auslassventil 16 ist an einer Stelle zwischen der Ventilplatte 13 und dem Zylinderkopf 14 vorgesehen und bildet ein Lamellenventil, das mit der Ventilplatte 13 in Kontakt kommt und sich von ihr entfernt. Das Auslassventil 16 wird durch eine kreisförmige dünne Platte mit Elastizität (Federkraft) gebildet und zwischen der Ventilplatte 13 und dem Zylinderkopf 14 gehalten. Das Auslassventil 16 sitzt während eines Saughubs des Kompressors 1 auf der Ventilplatte 13, um die Verbindung zwischen der Verdichtungskammer 10B und der Innenseite des Lufttrockners 17 zu blockieren, und tritt während eines Verdichtungshubs von der Ventilplatte 13 weg, um eine Verbindung zwischen der Verdichtungskammer 10B und der Innenseite des Lufttrockners 17 herzustellen.
Der Lufttrockner 17 befindet sich auf der einen Endseite des Kompressors 1 und ist auf der gegenüberliegenden Seite des Kompressionsabschnitts 9 vom Linearmotor 2 angeordnet. In diesem Fall ist der Lufttrockner 17 in Reihe angeordnet, so dass eine axiale Richtung davon mit einer axialen Richtung des Kolbens 11 übereinstimmt. Mit anderen Worten, eine Achse des Lufttrockners 17 und eine Achse des Kolbens 11 erstrecken sich im Allgemeinen auf der gleichen Geraden.
Mit anderen Worten, der Lufttrockner 17 ist auf der Achse in Bewegungsrichtung des beweglichen Elements 6 des Linearmotors 2 und des Kolbens 11 angeordnet. Der Lufttrockner 17 weist ein Gehäuse 17A, die Filter 17B1, 17B2, ein Trockenmittel 17C, eine Feder 17D und ein Abgasrohr 17E auf. Der Lufttrockner 17 liefert Druckluft im trockenen Zustand (trockene Luft), wenn die Druckluft vom Kompressor 1 zu jeder Luftfederung 21 geleitet wird, die später beschrieben wird.
Das Gehäuse 17A ist als Hohlbehälter aus einem Harzmaterial, wie beispielsweise einem Harz, ausgebildet und hat die Form eines Zylinders mit Boden, der an der einen Endseite geschlossen und an der anderen Endseite offen ist. Die andere Endseite des Gehäuses 17A ist mit dem Zylinderkopf 14 verbunden und somit ist das offene Ende des Gehäuses 17A geschlossen. Das Innere des Gehäuses 17A wird durch die Filter 17B1, 17B2 geteilt, und das Trockenmittel 17C wird zwischen die Filter 17B1, 17B2 gefüllt. Die Filter 17B1, 17B2 verhindern, dass das Trockenmittel 17C teilweise nach außen fließt. Die Feder 17D, die den Filter 17B2 jederzeit in Richtung der einen Endseite des Kompressors 1 drückt, ist zwischen dem Filter 17B2 und dem Zylinderkopf 14 angeordnet. Das Gehäuse 17A kann aus einem Metallmaterial, wie beispielsweise einem Aluminiummaterial, bestehen.
Das Abgasrohr 17E ist so angeordnet, dass es sich durch die Filter 17B1, 17B2 zwischen den Filtern 17B1, 17B2 erstreckt und eine Verbindung zwischen der einen Endseite und der anderen Endseite des Lufttrockners 17 herstellt. Das Abgasrohr 17E steht an einer Endseite mit einer Auslassöffnung 19 durch ein später zu beschreibendes Auslassventil 20 und an der anderen Endseite mit einem Raum zwischen dem Filter 17B2 und dem Zylinderkopf 14 in Verbindung. Durch das Abgasrohr 17E strömt Druckluft (Druckluft im ungetrockneten Zustand, ohne dass Feuchtigkeit durch das Trockenmittel 17C adsorbiert wird) in Richtung Auslassöffnung 19 in eine Richtung, in der die Druckluft in die Außenluft abgegeben wird.
Auf der einen Endseite des Lufttrockners 17 befindet sich eine Zu- und Ausströmöffnung 18, die auf der einen Seite in Umfangsrichtung an einem Boden des Gehäuses 17A vorgesehen ist. Die Zu- und Ausströmöffnung 18 ist mit einer später zu beschreibenden Zu- und Ausströmleitung 22 verbunden, und durch die Zu- und Ausströmöffnung 18 wird in der Verdichtungskammer 10B komprimierte Druckluft in einem im Lufttrockner 17 getrockneten Zustand den Luftfedern 21 zugeführt, oder aus den Luftfedern 21 entnommene Druckluft in einem trockenen Zustand wird in das Gehäuse 17A des Lufttrockners 17 abgegeben.
Andererseits befindet sich die Auslassöffnung 19 auf der einen Endseite des Lufttrockners 17 und ist auf der anderen Seite in Umfangsrichtung am Boden des Gehäuses 17A vorgesehen. Die Auslassöffnung 19 ist an eine später zu beschreibende Auslassleitung 26 angeschlossen, und die Druckluft aus dem Auslassrohr 17E wird durch die Auslassöffnung 19 nach außen abgeleitet. Hier ist das Auslassventil 20 zwischen der Auslassöffnung 19 und dem Auslassrohr 17E vorgesehen.
Das Auslassventil 20 ist ein Ventil, das die Verbindung der mit der Auslassleitung 26 verbundenen Auslassöffnung 19 mit der Atmosphäre (Außenluft) herstellt und blockiert. Das Auslassventil 20 wird durch ein An-Aus-Magnetventil (Auf-Zu) gebildet und mit der Steuerung 27 verbunden, wie später beschrieben. Insbesondere wird das Auslassventil 20 von der Steuerung 27 selektiv zwischen einer geöffneten Position (a), in der die Auslassöffnung 19 geöffnet wird, um das Abführen der Druckluft aus dem Auslassrohr 17E zu ermöglichen, und einer geschlossenen Position (b), in der die Auslassöffnung 19 geschlossen ist, um den Abfluss der Druckluft aus dem Auslassrohr 17E zu blockieren, geschaltet. Das Auslassventil 20 ist im Normalzustand geschlossen und blockiert das Auslassrohr 17E von der Auslassöffnung 19. Beim Öffnen stellt das Auslassventil 20 eine Verbindung zwischen dem Auslassrohr 17E und der Auslassöffnung 19 her, um zu bewirken, dass Druckluft innerhalb des Auslassrohrs 17E über die Auslassöffnung 19 und die Auslassleitung 26 in die Atmosphäre abgegeben (freigegeben) wird.
Zwischen der Seite der Achsen des Fahrzeugs und der Seite einer Fahrzeugkarosserie (beides ist nicht dargestellt) sind vier Luftfedern 21 angeordnet, die als Luftfedern dienen, die jeweils den Rädern vorne rechts, vorne links, hinten rechts und hinten links (keines ist dargestellt) des Fahrzeugs zugeordnet sind. Alternativ können die Luftfedern 21 nur an einer Vorderradseite oder einer Hinterradseite des Fahrzeugs vorgesehen werden. Die Luftfedern 21 bilden die Druckvorrichtung der vorliegenden Erfindung, und ein in der Verdichtungskammer 10B des Kompressors 1 komprimiertes Arbeitsfluid (Druckluft) wird den Luftfedern 21 zugeführt.
Insbesondere, wenn Druckluft den Luftfedern 21 zugeführt oder aus ihnen entnommen wird, passen die Luftfedern 21 die Höhe des Fahrzeugs an, indem sie sich nach oben ausdehnen oder nach unten entsprechend der zugeführten oder ausgeleiteten Menge (Druckluft) zusammenziehen, und stützen so die Fahrzeugkarosserie, so dass sie nach oben und unten beweglich sind. Jede Luftfederung 21 ist über die Zu- und Ausströmleitung 22 und eine Abzweigungsleitung 23 mit dem Kompressor 1 verbunden.
Eine Endseite der auf einer stromaufwärts gelegenen Zu- und Ausströmleitung 22 ist mit der Zu- und Ausströmöffnung 18 des Kompressors 1 verbunden, und die andere Endseite auf einer stromabwärts gelegenen Seite ist mit jeder Abzweigungsleitung 23 verbunden. Die Druckluft wird den Luftfedern 21 über die Zu- und Ausströmleitung 22 und die Abzweigungsleitungen 23 zugeführt und abgeführt.
Zwischen jeder Luftfederung 21 und dem Kompressor 1 befindet sich ein Zu- und Ausströmventil 24, das an einem Zwischenpunkt der Abzweigungsleitung 23 vorgesehen ist. Da das Zu- und Ausströmventil 24 nahezu identisch mit dem Auslassventil 20 ist, wird es durch ein Zweipunkt-Magnetventil gebildet und mit der Steuerung 27 verbunden, wie später beschrieben. Insbesondere wird das Zu- und Ausströmventil 24 durch Steuerbefehl von der Steuerung 27 zwischen einer offenen Position (c), in der jede der Abzweigleitungen 23 geöffnet wird, um die Zufuhr und Abfuhr von Druckluft zu und von jeder der Luftfedern 21 zu ermöglichen, und einer geschlossenen Position (d), in der jede der Abzweigungsleitungen 23 geschlossen ist, um die Zufuhr und Abfuhr von Druckluft zu und von jeder der Luftfedern 21 zu blockieren, selektiv geschalten.
Die Saugleitung 25 ist mit dem Sauganschluss 8 des Kompressors 1 verbunden. Die Saugleitung 25 steht jederzeit mit der Atmosphäre in Verbindung, und die durch einen Ansaugluftfilter 25A angesaugte Luft strömt durch die Saugleitung 25 in den Kompressor 1.
Andererseits ist die Auslassleitung 26 mit der Auslassöffnung 19 des Kompressors 1 verbunden. Die Auslassleitung 26 steht jederzeit mit der Atmosphäre, und, wenn sich das Auslassventil 20 öffnet, mit dem Auslassrohr 17E durch die Auslassöffnung 19 in Verbindung, um zu bewirken, dass Druckluft im Inneren des Auslassrohrs 17E in die Atmosphäre abgegeben (freigegeben) wird.
Die Steuerung 27 ist in einem Fahrzeug installiert und steuert den Antrieb des Linearmotors 2 entsprechend dem Zustand (Fahrzustand) des Fahrzeugs. Die Steuerung 27 bildet zusammen mit dem Kompressor 1 die fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung der vorliegenden Erfindung. Ein Spannungssensor 28 als Batteriespannungserfassungsabschnitt, der eine Batteriespannung einer im Fahrzeug installierten Batterie (nicht dargestellt) erfasst, ein Motordrehzahlsensor 29, der eine Drehzahl eines Motors (nicht dargestellt) erfasst, ein Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30, der eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs erfasst, ein Fahrzeughöhensensor 31, der eine Höhenabmessung des Fahrzeugs (Fahrzeughöhe) erfasst, und Drucksensoren 32, die auf die Luftfederung 21 wirkende Luftdrücke erfassen, sind mit einer Eingangsseite der Steuerung 27 verbunden. In diesem Fall bildet der Motordrehzahlsensor 29 den Motordrehzahlerfassungsabschnitt der vorliegenden Erfindung und der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 den Geschwindigkeitserfassungsabschnitt der vorliegenden Erfindung. So sind beispielsweise die Drucksensoren 32 an den Luftfedern 21 und der Fahrzeughöhensensor 31 an der Fahrzeugkarosserie vorgesehen, und diese Sensoren 31, 32 bilden den Hinderniserfassungsabschnitt der vorliegenden Erfindung.
Andererseits sind der Linearmotor 2 (die Spulen 5B des Ankers 5) des Kompressors 1, das Auslassventil 20 des Kompressors 1 und die in den Abzweigungsleitungen 23 vorgesehenen Zu- und Ausströmventile 24 mit einer Ausgangsseite der Steuerung 27 verbunden. Insbesondere, wenn beispielsweise bestimmt wird, dass die Fahrzeughöhe basierend auf dem Zustand (Fahrzustand) des Fahrzeugs angepasst werden muss, und wenn ein Fahrer einen Fahrzeughöhenverstellschalter (nicht dargestellt) betätigt hat, steuert die Steuerung 27 den Linearmotor 2, das Auslassventil 20 und die Zu- und Ausströmventile 24, um die Luftfedern 21 nach oben auszudehnen oder nach unten zusammenzuziehen.
Die Steuerung 27 weist einen Batteriespannungsbestimmungsabschnitt 27A, einen Motordrehzahlbestimmungsabschnitt 27B, einen Fahrzeuggeschwindigkeitsbestimmungsabschnitt 27C, einen Hindernisbestimmungsabschnitt 27D und einen Speicher 27E auf. Basierend auf einem Erkennungssignal, das vom Spannungssensor 28 ausgegeben wird, bestimmt der Batteriespannungsbestimmungsabschnitt 27A, ob ein Batteriespannungswert V gleich oder höher als ein im Voraus im Speicher 27E gespeicherter Spannungsschwellenwert VL (vorbestimmter Spannungswert VL) ist. In diesem Fall kann der Spannungsschwellenwert VL so eingestellt werden, dass er gleich oder höher als ein Spannungswert ist, der erforderlich ist, damit das bewegliche Element 6 die volle Hublänge zurücklegt. Die Batteriespannung unterschreitet den Spannungsschwellenwert VL, z.B. durch Alterung oder bei einem Elektrofahrzeug, wenn der Batterieladezustand mit zunehmender Fahrt abnimmt und damit der Ladezustand niedrig geworden ist.
Basierend auf einem Erkennungssignal, das vom Motordrehzahlsensor 29 ausgegeben wird, bestimmt der Motordrehzahl-Bestimmungsabschnitt 27B, ob eine Motordrehzahl N gleich oder höher als ein im Speicher 27E vorab gespeicherter Motordrehzahlschwellenwert NL (vorbestimmte Motordrehzahl NL) ist. In diesem Fall kann der Drehzahlschwellenwert NL eingestellt werden, indem beispielsweise ein experimenteller Wert basierend auf der Geräuschleistung des Motors oder der Geräuschleistung des Fahrzeugs verwendet wird.
Basierend auf einem Erkennungssignal, das vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 ausgegeben wird, bestimmt der Fahrzeuggeschwindigkeitsbestimmungsabschnitt 27C, ob eine Fahrzeuggeschwindigkeit S gleich oder höher als ein im Voraus im Speicher 27E gespeicherter Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert SL (vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit SL) ist. In diesem Fall kann der Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert SL beispielsweise durch Verwendung eines experimentellen Wertes basierend auf der Geräuschleistung (Kontaktgeräusche zwischen Fahrbahn und Reifen, Windgeräusche usw., die während der Fahrt des Fahrzeugs auftreten; im Folgenden als Fahrgeräusche bezeichnet) entsprechend der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs eingestellt werden. Das heißt, das Fahrgeräusch nimmt in der Regel mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu. Daher bestimmt der Fahrzeuggeschwindigkeitsbestimmungsabschnitt 27C das Fahrgeräusch basierend auf der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs.
Basierend auf den Erfassungssignalen des Fahrzeughöhensensors 31 und der Drucksensoren 32 bestimmt der Hindernisbestimmungsabschnitt 27D, ob es ein Hindernis in Auf- und Abwärtsrichtung des Fahrzeugs gibt. In diesem Fall bestimmt der Hindernisbestimmungsabschnitt 27D, ob es ein Hindernis in Aufwärts- und Abwärtsrichtung des Fahrzeugs gibt, indem er Veränderungen des Erfassungswertes des Fahrzeughöhensensors 31 und des Erfassungswertes der Drucksensoren 32 im Laufe der Zeit beobachtet.
Insbesondere kann der Hindernisbestimmungsabschnitt 27D bestimmen, dass sich unterhalb des Fahrzeugs (in Kontakt mit dem Fahrzeug) ein Hindernis befindet, beispielsweise wenn die Erfassungswerte der Drucksensoren 32 deutlich abnehmen, während der Erfassungswert des Fahrzeughöhensensors 31 für eine vorbestimmte Zeit auf einem konstanten Wert feststeht. Oder der Hindernisbestimmungsabschnitt 27D kann bestimmen, dass sich oberhalb des Fahrzeugs (in Kontakt mit dem Fahrzeug) ein Hindernis befindet, z.B. wenn die Erfassungswerte der Drucksensoren 32 deutlich ansteigen, während der Erfassungswert des Fahrzeughöhensensors 31 für eine vorbestimmte Zeit auf einem konstanten Wert feststeht.
Der Speicher 27E wird beispielsweise durch einen Flash-Speicher, ROM, RAM, EEPROM oder dergleichen gebildet. Neben einem Verarbeitungsprogramm zum Bestimmen, ob es ein Hindernis in der vorstehend beschriebenen Aufwärts- und Abwärtsrichtung des Fahrzeugs gibt, wird im Speicher 27E ein Verarbeitungsprogramm zum Ausführen des in 4 dargestellten Prozessablaufs gespeichert, d.h. ein Verarbeitungsprogramm zum Bestimmen, ob das bewegliche Element 6 des Linearmotors 2 volle oder kürzere Hübe ausführen soll. Darüber hinaus werden verschiedene im Verarbeitungsprogramm verwendete vorgegebene Werte (Spannungsschwellenwert VL, Motordrehzahlschwellenwert NL und Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert SL) im Speicher 27E gespeichert. Darüber hinaus wird der Zustand des Fahrzeugs, d.h. der Batteriespannungswert V, die Motordrehzahl N, die Fahrzeuggeschwindigkeit S und das Vorhandensein oder Fehlen eines Hindernisses (Fahrzeughöhe und Luftdruck), nacheinander und aktualisierbar abgespeichert (gespeichert).
Die fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform hat die oben beschriebene Konfiguration. Als nächstes wird die Funktionsweise dieser fahrzeuginternen Kompressionsvorrichtung beschrieben.
Wenn zunächst ein Strom an die Spulen 5B des Ankers 5 des Linearmotors 2 angelegt wird, empfangen die Permanentmagnete 6B des beweglichen Elements 6 eine Schubkraft in axialer Richtung und bewirken, dass sich das gesamte bewegliche Element 6 in Richtung der einen Endseite des Kompressors 1 bewegt. Währenddessen wird die Feder 7 zusammengezogen, so dass bei einer Umkehrung der Stromrichtung das bewegliche Element 6 unter der Druckkraft der Feder 7 auf die andere Stirnseite des Kompressors 1 zufährt. Die Schubkraft des hin- und hergehenden beweglichen Elements 6 wird über das Verbindungselement 11B auf den Kolben 11 übertragen. Dann bewegt sich der Kolben 11 innerhalb des Zylinders 10 und wiederholt abwechselnd einen Saughub, bei dem sich der Kolben 11 vom Zylinderkopf 14 löst, und einen Kompressionshub, bei dem sich der Kolben 11 dem Zylinderkopf 14 nähert.
In diesem Fall öffnet sich das Einlassventil 12 während eines Saughubs des Kolbens 11, wenn ein Unterdruck innerhalb der Verdichtungskammer 10B herrscht. Dadurch stehen die Nicht-Verdichtungskammer 10A und die Verdichtungskammer 10B miteinander über die im Kolben 11 vorgesehene Verbindungsöffnung 11C in Verbindung, so dass Außenluft, die vom Sauganschluss 8 des Motorgehäuses 3 in die Druckkammer 10A durch die Innenseite des Motorgehäuses 3 strömt, über die Verbindungsöffnung 11C in die Verdichtungskammer 10B gesaugt wird.
Andererseits öffnet sich das Auslassventil 16 während eines Kompressionshubs des Kolbens 11, wenn der Druck in der Verdichtungskammer 10B gestiegen ist und höher wird als ein Druck, bei dem das Auslassventil 16 auf Öffnen eingestellt ist. Dadurch strömt Druckluft innerhalb der Verdichtungskammer 10B in den Lufttrockner 17. Im Lufttrockner 17 kommt die Druckluft mit dem Trocknungsmittel 17C in Kontakt, dabei wird Feuchtigkeit aufgenommen und abgeführt, und die so getrocknete Druckluft wird über die Zu- und Ausströmöffnung 18 zu den Luftfedern 21 geleitet.
Um die Druckluft den Luftfedern 21 zuzuführen und die Fahrzeughöhe durch die Luftfedern 21 zu erhöhen, werden hier die Zu- und Ausströmventile 24 von der Schließstellung (d) in die Öffnungsstellung (c) geschaltet. Wird der Kompressor 1 in diesem Zustand betrieben, wird die Druckluft über die Zu- und Ausströmleitung 22 und die Abzweigungsleitungen 23 den Luftfedern 21 zugeführt. Nach Abschluss des Hebevorgangs der Fahrzeughöhe werden die Zu- und Abluftventile 24 in die geschlossene Position (d) geschaltet, um die Abzweigungsleitungen 23 zu schließen. Wenn der Druckluftstrom zu den Luftfedern 21 blockiert ist, können die Luftfedern 21 in einem expandierten Zustand gehalten werden, um das Fahrzeug in einem erhöhten Zustand zu halten.
Andererseits werden zum Absenken der Fahrzeughöhe die Zu- und Abluftventile 24 in die geöffnete Position (c) und das Auslassventil 20 von der geschlossenen Position (b) in die geöffnete Position (a) geschaltet. So wird die Druckluft innerhalb der Luftfedern 21 durch die Abzweigungsleitungen 23 und die Zu- und Ausströmleitung 22 in den Kompressor 1 geleitet. Die durch die Zu- und Abluftöffnung 18 in den Kompressor 1 strömende Druckluft strömt im Lufttrockner 17 nach hinten und entzieht der vom Trocknungsmittel 17C adsorbierten Feuchtigkeit und regeneriert dadurch das Trocknungsmittel 17C. Anschließend wird die Druckluft über das Auslassrohr 17E, das Auslassventil 20, die Auslassöffnung 19 und die Auslassleitung 26 nach außen abgegeben (entlassen). Dadurch wird die Druckluft aus den Luftfedern 21 abgeführt und die Luftfedern 21 schalten in einen zusammengezogenen Zustand, wodurch die Fahrzeughöhe gesenkt werden kann.
Wenn die Batteriespannung niedrig wird, z.B. wenn eine andere an die Batterie angeschlossene elektrische Vorrichtung betrieben wird, wenn die Motordrehzahl niedrig ist oder der Motor gestoppt wird, kann der oben beschriebene Stand der Technik den Kompressor 1 nicht mehr betreiben.
In dieser Ausführungsform wird daher der Linearmotor 2 für den Kompressor 1 verwendet. In diesem Fall ermöglicht das Verkürzen (Reduzieren) des Hubs des beweglichen Elements 6 des Linearmotors 2 den Betrieb des Kompressors 1 auch bei niedriger Batteriespannung. Darüber hinaus ermöglicht die Verkürzung des Hubs des beweglichen Elements 6, dass der Kompressor 1 vibrationsarm und geräuscharm arbeitet.
Als nächstes wird beschrieben, ob das bewegliche Element 6 volle oder kürzere Hübe ausführen soll, basierend auf dem in dargestellten Steuerungsprozess. Der in 4 dargestellte Steuerungsprozess wird beispielsweise ausgeführt, nachdem die Steuerung des Fahrzeugs bestimmt hat, dass die Fahrzeughöhe eingestellt werden muss, oder nachdem der Fahrer den Schalter für die Fahrzeughöhenverstellung eingeschaltet hat, und wiederholt in vorgegebenen Zyklen ausgeführt, bis die Einstellung der Fahrzeughöhe abgeschlossen ist.
Wenn der Verarbeitungsvorgang der 4 gestartet wird, erkennt die Steuerung 27 in Schritt 1 den Batteriespannungswert V, der vom Spannungssensor 28 ausgegeben wird, die Motordrehzahl N, die vom Motordrehzahlsensor 29 ausgegeben wird, die vom Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 30 ausgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit S, die vom Fahrzeughöhensensor 31 ausgegebene Fahrzeughöhe und die auf die von den Drucksensoren 32 ausgegebenen Luftfedern 21 wirkenden Luftdrücke. Diese Erkennungswerte werden im Speicher 27E der Steuerung 27 in aktualisierbarer Form gespeichert.
Im nächsten Schritt 2 bestimmt die Steuerung 27, ob der Batteriespannungswert V gleich oder höher als der Spannungsschwellenwert VL (Spannungswert V ≥ Schwellenwert VL) ist. Insbesondere bestimmt der Batteriespannungsbestimmungsabschnitt 27A der Steuerung 27, ob die Batterie einen ausreichenden Spannungswert aufweist, um das bewegliche Element 6 über die gesamte Hublänge zu bewegen. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 2 JA ist, d.h. wenn bestimmt wird, dass der Spannungswert V gleich oder höher als der Schwellenwert VL ist, fährt der Prozess mit Schritt 3 fort. Andererseits, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 2 NEIN ist, d.h. wenn bestimmt wird, dass der Spannungswert V niedriger als der Schwellenwert VL ist, fährt der Prozess mit Schritt 7 fort.
In Schritt 3 bestimmt die Steuerung 27, ob es ein Hindernis gibt. Insbesondere bestimmt der Hindernisbestimmungsabschnitt 27D der Steuerung 27, ob sich oberhalb oder unterhalb des Fahrzeugs ein Hindernis befindet. Insbesondere kann der Hindernisbestimmungsabschnitt 27D bestimmen, dass sich unterhalb des Fahrzeugs (in Kontakt mit dem Fahrzeug) ein Hindernis befindet, beispielsweise wenn die Erfassungswerte der Drucksensoren 32 deutlich abnehmen, während der Erfassungswert des Fahrzeughöhensensors 31 für eine vorbestimmte Zeit auf einem konstanten Wert verbleibt. Oder der Hindernisbestimmungsabschnitt 27D kann bestimmen, dass sich oberhalb des Fahrzeugs (in Kontakt mit dem Fahrzeug) ein Hindernis befindet, z.B. wenn die Erfassungswerte der Drucksensoren 32 deutlich ansteigen, während der Erfassungswert des Fahrzeughöhensensors 31 für eine vorbestimmte Zeit auf einem konstanten Wert festgelegt ist.
In diesem Fall, wenn festgestellt wird, dass sich ein Hindernis über dem Fahrzeug befindet, bedeutet dies, dass die Luftfedern 21 eine Spreizwirkung ausgeübt haben. Die Fahrzeughöhe muss gesenkt werden, wenn sich ein Hindernis über dem Fahrzeug befindet. Wenn also festgestellt wird, dass sich ein Hindernis über dem Fahrzeug befindet, geht der Prozess zu einem anderen Steuerungsprozess über (nicht dargestellt). Insbesondere stoppt die Steuerung 27 die Expansionswirkung der Luftfedern 21 (stoppt den Betrieb des Kompressors 1) und schaltet dann die Zu- und Ausströmventile 24 in die geöffnete Position (c) und schaltet das Auslassventil 20 von der geschlossenen Position (b) in die geöffnete Position (a). Dadurch wird die Druckluft aus den Luftfedern 21 abgeführt und die Luftfedern 21 schalten in einen zusammengezogenen Zustand, wodurch die Fahrzeughöhe gesenkt werden kann.
Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 3 JA ist, d.h. wenn bestimmt wird, dass sich ein Hindernis unterhalb des Fahrzeugs befindet, fährt der Prozess mit Schritt 6 fort. Andererseits, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 3 NEIN ist, d.h. wenn bestimmt wird, dass es kein Hindernis gibt (kein Hindernis wird erkannt), fährt der Prozess mit Schritt 4 fort.
In Schritt 4 bestimmt die Steuerung 27, ob die Motordrehzahl N gleich oder höher als der Motordrehzahlschwellenwert NL (Motordrehzahl N ≥ Schwellenwert NL) ist. Insbesondere bestimmt der Motordrehzahl-Bestimmungsabschnitt 27B der Steuerung 27, ob das Motorfahrgeräusch basierend auf der Motordrehzahl N größer ist als das Fahrgeräusch des Kompressors 1, das auftritt, wenn das bewegliche Element 6 des Kompressors 1 die volle Hublänge zurücklegt. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 4 JA ist, d.h. wenn bestimmt wird, dass die Motordrehzahl N gleich oder höher als der Schwellenwert NL ist, fährt der Prozess mit Schritt 6 fort. Andererseits, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 4 NEIN ist, d.h. wenn bestimmt wird, dass die Motordrehzahl N niedriger als der Schwellenwert NL ist, fährt der Prozess mit Schritt 5 fort.
In Schritt 5 bestimmt die Steuerung 27, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit S gleich oder höher als der Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellenwert SL (Fahrzeuggeschwindigkeit ≥ Schwellenwert SL) ist. Insbesondere bestimmt der Fahrzeuggeschwindigkeitsbestimmungsabschnitt 27C der Steuerung 27 basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit, ob das Fahrgeräusch basierend auf der Fahrzeuggeschwindigkeit S größer ist als das Betriebsgeräusch des Kompressors 1, das auftritt, wenn das bewegliche Element 6 des Kompressors 1 die volle Hublänge zurücklegt. Wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 5 JA ist, d.h. wenn bestimmt wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit S gleich oder höher als der Schwellenwert SL ist, fährt der Prozess mit Schritt 6 fort. Andererseits, wenn das Bestimmungsergebnis in Schritt 5 NEIN ist, d.h. wenn bestimmt wird, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit S niedriger als der Schwellenwert SL ist, fährt der Prozess mit Schritt 7 fort.
In Schritt 6 bewirkt die Steuerung 27, dass das bewegliche Element 6 volle Hübe macht. Insbesondere liefert die Steuerung 27 den Spulen 5B des Ankers 5 einen Strom, bei dem das Element 6 volle Hübe macht. Dadurch kann die Druckluft vom Kompressor 1 schnell den Luftfedern 21 zugeführt und damit die Fahrzeughöhe sofort erhöht werden.
Wenn sich also ein Hindernis unter dem Fahrzeug befindet (JA in Schritt 3), kann eine Kollision mit diesem Hindernis schnell vermieden werden. Wenn die Motordrehzahl N gleich oder höher als der Schwellenwert NL (JA in Schritt 4) und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit S gleich oder höher als der Schwellenwert SL (JA in Schritt 5) ist, ist das Geräusch im Fahrzeuginneren (Motorfahrgeräusche, Fahrgeräusche usw.) teilweise stark ausgeprägt. Selbst wenn das bewegliche Element 6 des Kompressors 1 volle Hübe macht, kann daher die Reaktionsfähigkeit der Luftfedern 21 verbessert werden, um die Fahrzeughöhe sofort zu erhöhen, ohne das Betriebsgeräusch des Kompressors 1 bemerkbar zu machen.
In Schritt 7 bewirkt die Steuerung 27, dass das bewegliche Element 6 kürzere Hübe macht. Insbesondere versorgt die Steuerung 27 die Spulen 5B des Ankers 5 mit einem Strom, bei dem das bewegliche Element 6 kürzere Hübe macht. In diesem Fall kann der Wert des Stroms, der durch die Spulen 5B des Ankers 5 fließt, geändert werden, um den unteren Totpunkt des beweglichen Elements 6 einzustellen, ohne dessen oberen Totpunkt zu ändern, oder um den oberen Totpunkt und den unteren Totpunkt des beweglichen Elements 6 einzustellen.
Dadurch kann der Kompressor 1 mit geringem Strom, vibrationsarm und geräuscharm betrieben werden. Somit kann selbst bei niedriger Batteriespannung (NEIN in Schritt 2), wenn das bewegliche Element 6 kürzere Hübe macht, der Kompressor 1 mit niedrigem Strom betrieben und damit die Fahrzeughöhe erhöht werden.
Wenn die Motordrehzahl N niedriger als der Schwellenwert NL (NEIN in Schritt 4) und die Fahrzeuggeschwindigkeit S niedriger als der Schwellenwert SL (NEIN in Schritt 5) ist, bleibt die Ruhe in der Umgebung (im Inneren) des Fahrzeugs erhalten. Daher bewirkt die Steuerung 27, dass das bewegliche Element 6 kürzere Hübe macht, auch wenn die Batterie den Spannungswert V hat bei dem das bewegliche Element 6 volle Hübe machen darf. Dadurch kann die Vibration des beweglichen Elements 6 und damit das Betriebsgeräusch des Kompressors 1 reduziert werden, so dass die Fahrzeughöhe bei gleichbleibender Laufruhe im Fahrzeug eingestellt werden kann.
Die vorstehende Ausführungsform wurde mit dem Beispiel veranschaulicht, in dem durch das Bestimmen des Vorhandenseins oder Fehlens eines Hindernisses in Schritt 3, das Bestimmen der Motordrehzahl N in Schritt 4 und das Bestimmen der Fahrzeuggeschwindigkeit S in Schritt 5 bestimmt wird, ob das bewegliche Element 6 kürzere Hübe ausführen soll. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. So kann beispielsweise die Motordrehzahl N in Schritt 3 bestimmt werden, und dann kann die Fahrzeuggeschwindigkeit S in Schritt 4 bestimmt werden und das Vorhandensein oder Fehlen eines Hindernisses kann in Schritt 5 bestimmt werden. Das heißt, die Schritte 3 bis 5 können in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden.
Die vorstehende Ausführungsform wurde mit dem Beispiel veranschaulicht, in dem durch das Bestimmen des Vorhandenseins oder Fehlens eines Hindernisses in Schritt 3, das Bestimmen der Motordrehzahl N in Schritt 4 und das Bestimmen der Fahrzeuggeschwindigkeit S in Schritt 5 bestimmt wird, ob das bewegliche Element 6 kürzere Hübe ausführen soll. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. So kann beispielsweise, wie bei einer ersten in 5 dargestellten Modifikation, die Hublänge des beweglichen Elements 6 nur durch die Bestimmung des Vorhandenseins oder Fehlens eines Hindernisses ohne die Bestimmung der Motordrehzahl N und die Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit S bestimmt werden.
Darüber hinaus kann, wie in einer zweiten in 6 dargestellten Modifikation, die Hublänge des beweglichen Elements 6 nur durch die Bestimmung der Motordrehzahl N, ohne die Bestimmung des Vorhandenseins oder Fehlens eines Hindernisses und die Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit S bestimmt werden. Darüber hinaus kann, wie in einer dritten in 7 dargestellten Modifikation, die Hublänge des beweglichen Elements 6 nur durch die Bestimmung der Fahrzeuggeschwindigkeit S, ohne die Bestimmung des Vorhandenseins oder Fehlens eines Hindernisses und die Bestimmung der Motordrehzahl N bestimmt werden.
In der obigen Ausführungsform wird der Kompressor 1 für einen offenen Luftfederungsmechanismus verwendet, der keinen Druckluftspeicher verwendet und Außenluft ansaugt und abgibt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. So kann beispielsweise der Kompressor 1 für einen geschlossenen Luftfedermechanismus verwendet werden, der einen Druckluftspeichertank verwendet. Der Kompressor 1 ist auch für einen offenen Luftfederungsmechanismus geeignet, der einen Tank verwendet.
Wenn der Kompressor 1 für einen geschlossenen Luftfedermechanismus verwendet wird, kann die Steuerung 27 den Prozess zu Schritt 6 verlagern und bestimmen, dass das bewegliche Element 6 volle Hübe macht, auch wenn bestimmt wird, dass sich ein Hindernis über dem Fahrzeug befindet, das sich aus der Bestimmung ergibt, ob es ein Hindernis in Schritt 3 von 4 gibt. Wenn also festgestellt wird, dass sich ein Hindernis über dem Fahrzeug befindet, kann das bewegliche Element 6 veranlasst werden, die gesamte Hublänge zu verfahren, um dadurch die Luftfederung rechtzeitig zusammenzuziehen. Das Gleiche gilt auch für die erste Modifikation.
Die vorstehende Ausführungsform wurde mit dem Beispiel veranschaulicht, in dem durch Beobachtung von zeitlichen Veränderungen des Erfassungswertes des Fahrzeughöhensensors 31 und der Erfassungswerte der Drucksensoren 32 bestimmt wird, ob ein Hindernis vorliegt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. So kann beispielsweise eine Hinderniserkennungsvorrichtung (Hinderniserkennungsabschnitt), die aus einer Vielzahl von Abstandssonaren, Millimeterwellenradaren oder dergleichen gebildet ist, an der Fahrzeugkarosserie vorgesehen werden, und ein Hindernis kann mit dieser Hinderniserkennungsvorrichtung erkannt werden.
Die vorstehende Ausführungsform wurde mit dem Beispiel veranschaulicht, in dem eine zweistufige selektive Steuerung verwendet wird, bei der entweder das bewegliche Element 6 über die gesamte Hublänge oder eine kürzere Hublänge bewegt wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. So kann beispielsweise die Hublänge des beweglichen Elements 6 zwischen mehreren Ebenen oder kontinuierlich je nach Zustand des Fahrzeugs umgeschaltet werden.
Die vorstehende Ausführungsform wurde mit dem Beispiel veranschaulicht, in dem der Batteriespannungswert V, die Motordrehzahl N und die Fahrzeuggeschwindigkeit S als Zustand des Fahrzeugs verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. So kann beispielsweise eine Gangposition und/oder ein Ein/Aus-Zustand eines Bremsschalters als Zustand des Fahrzeugs verwendet werden. In diesem Fall, z.B. wenn die Gangstellung parken oder neutral ist, kann das Fahrzeug als stationär betrachtet werden und das bewegliche Element 6 kann eine kürzere Hublänge zurücklegen. Bei eingeschaltetem Bremsschalter, d.h. wenn die Bremse angezogen ist, kann das Fahrzeug als stehend betrachtet werden und das bewegliche Element 6 kann eine kürzere Hublänge zurücklegen.
Beispielsweise sind die folgenden Aspekte als die der fahrzeuginternen Kompressionsvorrichtung denkbar, basierend auf den oben beschriebenen Ausführungsformen.
Gemäß einem ersten Aspekt weist eine Fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung: einen Kompressor mit einem Zylinder und einem Kolben, der gleitend im Inneren des Zylinders vorgesehen ist und eine Verdichtungskammer definiert; einen Linearmotor mit einem beweglichen Element, das hin- und her bewegbar mit dem Kolben verbunden ist; und eine Steuerung, die zum Steuern des Antriebs des Linearmotors ausgebildet ist. Die fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung ist dazu ausgebildet, ein in der Verdichtungskammer verdichtetes Arbeitsfluid einer in einem Fahrzeug vorgesehenen Druckvorrichtung zuzuführen, und die Steuerung ist dazu ausgebildet, einen Hub des Kolbens entsprechend einem Zustand des Fahrzeugs variabel einzustellen.
Gemäß einem zweiten Aspekt ist die Steuerung des ersten Aspekts dazu ausgebildet, einen unteren Totpunkt des beweglichen Elements einzustellen, ohne einen oberen Totpunkt davon zu ändern.
Gemäß einem dritten Aspekt ist die Steuerung des ersten oder zweiten Aspekts dazu ausgebildet, einen oberen Totpunkt und einen unteren Totpunkt des beweglichen Elements einzustellen.
Gemäß einem vierten Aspekt enthält der Zustand des Fahrzeugs in einem der ersten bis dritten Aspekte eine Motordrehzahl des Fahrzeugs. Die Kompressionsvorrichtung im Fahrzeug beinhaltet ferner einen Motordrehzahlerfassungsabschnitt, der die Motordrehzahl des Fahrzeugs erfasst. Die Steuerung ist dazu ausgebildet, den Hub des Kolbens so einzustellen, dass er kürzer ist, wenn die vom Motordrehzahlerfassungsabschnitt erfasste Motordrehzahl niedriger als eine vorgegebene Motordrehzahl ist.
Gemäß einem fünften Aspekt weist die Fahrzeugkompressionsvorrichtung von einem der ersten bis vierten Aspekte ferner einen Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt, der dazu ausgebildet ist, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen. Die Steuerung ist dazu ausgebildet, den Hub des Kolbens so einzustellen, dass er kürzer ist, wenn die vom Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt erfasste Geschwindigkeit des Fahrzeugs niedriger ist als eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit.
Gemäß einem sechsten Aspekt weist die Fahrzeugkompressionsvorrichtung in einem der ersten bis fünften Aspekte einen Hinderniserkennungsabschnitt auf, der dazu ausgebildet ist, das Vorhandensein oder Fehlen eines Hindernisses zu erkennen, das sich über oder unter dem Fahrzeug befindet. Die Steuerung ist dazu ausgebildet, den Hub des Kolbens so einzustellen, dass er kürzer ist, wenn kein Hindernis durch den Hinderniserkennungsabschnitt erkannt wird.
Gemäß einem siebten Aspekt enthält der Zustand des Fahrzeugs nach einem der ersten bis sechsten Aspekte eine Batteriespannung des Fahrzeugs. Die fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung weist ferner einen Batteriespannungserfassungsabschnitt auf, der dazu ausgebildet ist, die Batteriespannung des Fahrzeugs zu erfassen. Die Steuerung ist dazu ausgebildet, den Hub des Kolbens so einzustellen, dass er kürzer ist, wenn die vom Batteriespannungserfassungsabschnitt erfasste Batteriespannung niedriger als ein vorgegebener Spannungswert ist.
Gemäß einem achten Aspekt enthält der Zustand des Fahrzeugs nach einem der ersten bis sechsten Aspekte eine Batteriespannung des Fahrzeugs. Die fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung weist ferner einen Batteriespannungserfassungsabschnitt auf, der dazu ausgebildet ist, die Batteriespannung des Fahrzeugs zu erfassen. Die Steuerung ist dazu ausgebildet, den Hub des Kolbens so einzustellen, dass er kürzer ist, wenn ein Ladezustand der vom Batteriespannungserfassungsabschnitt erfassten Batteriespannung niedrig ist.
Während einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurden, sollen diese Ausführungsformen der Erfindung zum Verständnis der Erfindung beitragen und die Erfindung nicht einschränken. Die vorliegende Erfindung kann modifiziert oder verbessert werden, ohne vom Geist abzuweichen, und beinhaltet Äquivalente davon. Die in den Ansprüchen und der Beschreibung beschriebenen Komponenten können beliebig kombiniert oder weggelassen werden, so dass zumindest einige der oben beschriebenen Probleme gelöst werden können, oder so dass zumindest einige der Effekte erreicht werden können.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 26. Mai 2016 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-105122 . Alle in der am 26. Mai 2016 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2016-105122 offenbarten Inhalte, einschließlich der Beschreibung, der Ansprüche, der Zeichnungen und der Zusammenfassung, sind durch Referenz in ihrer Gesamtheit hierin enthalten.
Bezugszeichenliste
1 Kompressor, 2 Linearmotor, 6 bewegliches Element, 10 Zylinder, 10B Druckkammer, 11 Kolben, 21 Luftfederung (Druckvorrichtung), 27 Steuerung, 28 Spannungssensor (Batteriespannungserfassungsabschnitt), 29 Drehzahlsensor (Motordrehzahlerfassungsabschnitt), 30 Fahrgeschwindigkeitssensor (Fahrgeschwindigkeitserfassungsabschnitt), 31 Fahrzeughöhensensor (Hinderniserfassungsabschnitt), 32 Drucksensor (Hinderniserfassungsabschnitt)
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

JP 2008184131 [0004]
JP 2016105122 [0087]

Claims

Eine Fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung, aufweisend: einen Kompressor mit einem Zylinder und einem Kolben, der verschiebbar im Inneren des Zylinders angeordnet ist und eine Verdichtungskammer festlegt; einen Linearmotor mit einem beweglichen Element, das hin- und her bewegbar mit dem Kolben verbunden ist; und eine Steuerung, die dazu ausgebildet ist, den Antrieb des Linearmotors zu steuern, wobei die fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung dazu ausgebildet ist, ein in der Verdichtungskammer komprimiertes Arbeitsfluid einer in einem Fahrzeug vorgesehenen Druckvorrichtung zuzuführen, und wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, einen Hub des Kolbens gemäß einem Zustand des Fahrzeugs variabel einzustellen.
Fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Steuerung dazu ausgebildet ist, einen unteren Totpunkt des beweglichen Elements einzustellen, ohne einen oberen Totpunkt davon zu ändern.
Fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, einen oberen Totpunkt und einen unteren Totpunkt des beweglichen Elements einzustellen.
Fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der: der Zustand des Fahrzeugs eine Motordrehzahl des Fahrzeugs enthält; die Kompressionsvorrichtung im Fahrzeug ferner einen Motordrehzahlerfassungsabschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Motordrehzahl des Fahrzeugs zu erfassen; und die Steuerung dazu ausgebildet ist, den Hub des Kolbens so einzustellen, dass er kürzer ist, wenn die durch den Motordrehzahlerfassungsabschnitt erfasste Motordrehzahl niedriger ist als eine vorgegebene Motordrehzahl.
Fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend einen Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt, der dazu ausgebildet ist, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu erfassen, wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, den Hub des Kolbens so einzustellen, dass er kürzer ist, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs, die durch den Fahrzeuggeschwindigkeitserfassungsabschnitt erfasst wird, niedriger ist als eine vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit.
Fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend einen Hinderniserfassungsabschnitt, der dazu ausgebildet ist, das Vorhandensein oder Fehlen eines Hindernisses zu erfassen, das sich oberhalb oder unterhalb des Fahrzeugs befindet, wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, den Hub des Kolbens so einzustellen, dass er kürzer ist, wenn kein Hindernis durch den Hinderniserfassungsabschnitt erfasst wird.
Fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Zustand des Fahrzeugs eine Batteriespannung des Fahrzeugs enthält, die Kompressionsvorrichtung im Fahrzeug ferner einen Batteriespannungserfassungsabschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Batteriespannung des Fahrzeugs zu erfassen, und wobeidie Steuerung dazu ausgebildet ist ist, um den Hub des Kolbens so einzustellen, dass er kürzer ist, wenn die vom Batteriespannungserfassungsabschnitt erfasste Batteriespannung niedriger als ein vorgegebener Spannungswert ist.
Fahrzeuginterne Kompressionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Zustand des Fahrzeugs eine Batteriespannung des Fahrzeugs enthält, die Kompressionsvorrichtung im Fahrzeug ferner einen Batteriespannungserfassungsabschnitt aufweist, der dazu ausgebildet ist, die Batteriespannung des Fahrzeugs zu erfassen, und wobei die Steuerung dazu ausgebildet ist, den Hub des Kolbens so einzustellen, dass er kürzer ist, wenn ein vom Batteriespannungserfassungsabschnitt erfasster Batterieladezustand niedrig ist.