Antriebsanordnung für einen Kompressor eines Nutzfahrzeugs

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für einen Kompressor eines Nutzfahrzeugs mit wenigstens einem kompressorseitigen Getriebeantriebsrad und einer kompressorseitigen Kompressorantriebswelle, die mittels Rädertrieb mit dem

Kompressorantriebsrad verbunden ist.

Aus dem Stand der Technik sind bereits Kompressoren im Nutzfahrzeugbereich bekannt, die mittels des vom Antriebsmotor des Nutzfahrzeugs bereitgestellten

Drehmoments angetrieben werden.

So werden beispielsweise Luftkompressoren für Nutzfahrzeuge durch den

Antriebsmotor des Nutzfahrzeugs angetrieben, wobei der Luftkompressor eine vom Antriebsmotor bereitgestellte Drehbewegung in eine Auf- und Abbewegung eines Kolbens im Kompressorzylinder umsetzt und dadurch Luft verdichtet. Der Kompressor kann dabei direkt mit der Kurbelwelle des Motors verbunden sein, wobei zwischen Kurbelwelle und Kompressor noch eine Getriebestufe vorgesehen ist.

Derartige Konstruktionen sind beispielsweise aus der DE 10 2014 116 805 A1 oder auch aus der DE 10 2008 005 431 A1 bekannt.

Die DE 10 2014 116 805 A1 offenbart einen Kompressor mit anpassbarer Übersetzung zur Antriebsquelle. Dabei weist ein Kompressor ein Kurbelgehäuse auf, in dem eine Kurbelwelle in einem Kurbelraum drehbar gelagert ist. Das Kurbelgehäuse enthält mindestens einen Zylinderraum, in dem ein durch eine Pleuelstange exzentrisch an der Kurbelwelle gelagerter Kolben zu einer Hin- und Herbewegung anregbar ist. Die

Kurbelwelle ist durch ein Zahnradgetriebe mit einer Antriebsquelle verbunden, in dem das an der Kurbelwelle angeordnete Zahnrad in das Zahnrad an der Antriebsquelle eingreift. Die DE 10 2008 005 431 A1 betrifft ein System mit einem Kompressor und einer Hydraulikpumpe zur Verwendung in einem Nutzfahrzeug, wobei der Kompressor eine Kurbelwelle zum Antrieb des Kompressors umfasst und wobei die Hydraulikpumpe von einer Verlängerung der Kurbelwelle antreibbar ist.

In Fällen, bei denen bei den bereits bekannten Lösungen die Verbindung zwischen der Kompressorantriebswelle und dem Kompressorantriebsrad verloren geht, kann nicht sichergestellt werden, dass das Kompressorantriebsrad der Getriebestufe ortstreu bleibt. Teile der Getriebestufe können dann im Gehäuse ihren Platz verlassen und weitere Bestandteile des Kompressors oder auch des Antriebsmotors sowie der entsprechenden weiteren Bestandteile des Antriebsstrangs des Nutzfahrzeugs beschädigen.

Wünschenswert wäre es daher, eine Antriebsanordnung für einen Kompressor für ein Nutzfahrzeug zu schaffen, die eine verbesserte Ausfallsicherheit und einen Schutz der Komponenten des Antriebsstrangs des Motors aber auch der Pneumatikanlage des Nutzfahrzeugs ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Antriebsanordnung für einen Kompressor eines Nutzfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach ist vorgesehen, dass eine Antriebsanordnung für einen Kompressor eines Nutzfahrzeugs mit wenigstens einem kompressorseitigen Getriebeantriebsrad und einer

kompressorseitigen Kompressorantriebswelle versehen ist, wobei beide mittels einer Verbindung miteinander befestigt sind, wobei zwischen Getriebeantriebsrad und Kompressorantriebswelle wenigstens ein Federelement angeordnet ist, das derart angeordnet ist, dass bei Verlust der Verbindung das Getriebeantriebsrad und die Kompressorantriebswelle auseinander geschoben werden.

Die Erfindung basiert auf dem Grundgedanken, dass bei einem Verlust der Verbindung von Getriebeantriebsrad und Kompressorantriebswelle diese derart voneinander getrennt werden, dass Beschädigungen des Getriebeantriebsrades, der

Kompressorantriebswelle bzw. oder insbesondere des motorseitigen Rädertriebs oder ganz generell des Kompressors und des Antriebs des Nutzfahrzeugs verhindert werden können. Durch den Verlust der Befestigungsverbindung zwischen kompressorseitigen Getriebeantriebsrad und kompressorseitigen Kompressorantriebswelle kann es zu unkontrollierten Kraftübertragungen oder Momentübertragungen kommen. Dieskann dazu führen, dass das Getriebeantriebsrad nicht mehr ortstreu und in einer bestimmten definierten Position oder einem bestimmten Bereich der Antriebsanordnung verbleibt.So kann ein weiterer Schaden an den Komponenten der Antriebsanordnung oder weiteren Komponenten des Nutzfahrzeugs sicher verhindert werden.

Bei Verlust der Verbindung, die das Getriebeantriebsrad und die motorseitige

Kompressorantriebswelle miteinander im montierten Zustand aneinander befestigt bzw. miteinander befestigt, wird durch das Auseinanderschieben von

Kompressorantriebswelle und Antriebsrad erreicht, dass weitere Beschädigungen sicher vermieden werden können, da der gegenseitige Einfluss von Getriebeantriebsrad und Rädertrieb bzw. motorseitiger Kompressorantriebswelle aufeinander minimiert oder komplett hierdurch ausgeschlossen werden kann.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass bei Verlust der Verbindung das

Getriebeantriebsrad und die Kompressorantriebswelle in axiale Richtung auseinander geschoben werden bezogen auf die Drehachse der Kompressorantriebswelle. Diese Art der räumlichen Trennung in axialer Richtung kann einfach und sicher durchgeführt werden. Insbesondere wird hierdurch erreicht, dass das Getriebeantriebsrad auch weiterhin mit weiteren Komponenten der Getriebestufe in Eingriff verbleiben kann, was insgesamt die Konstruktion und Realisierung der Antriebsanordnung insofern

erleichtert.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die Verbindung wenigstens einen

Sicherungsbolzen und/oder eine Sicherungsschraube umfasst oder durch einen

Sicherungsbolzen und/oder eine Sicherungsschraube ausgebildet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein einziger Sicherungsbolzen das Getriebeantriebsrad und die Kompressorantriebswelle miteinander verbindet. Der Sicherungsbolzen bzw. die Sicherungsschraube kann in diesem Fall beispielsweise koaxial mit der Drehachse der Kompressorantriebswelle und auch koaxial mit dem Getriebeantriebsrad sein. Der Begriff koaxial umfasst dabei auch im Wesentlichen koaxiale Verbindungen, bei denen leichte Abweichungen toleriert werden können im Rahmen üblicher Toleranzen.

Denkbar ist auch, dass eine exzentrische Sicherung durch einen Sicherungsbolzen oder eine Sicherungsschraube vorgesehen sein kann. In diesem Fall kann es zweckmäßig sein, eine andere Art der Zentrierung zu wählen. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Getriebeantriebsrad mittels eines Radiallagers in einem Gehäuse gelagert ist oder lagerbar ist. Bei dem Gehäuse kann es sich um einen Gehäuseteil des Kompressors oder des Antriebsmotorgehäuses oder eines anderen geeigneten Gehäuses handeln, in dem die Getriebestufe mit dem

Getriebeantriebsrad für den Kompressor untergebracht ist. Mittels des Radiallagers kann erreicht werden, dass beispielsweise das Getriebeantriebsrad in axialer Richtung einfach und sicher verschiebbar ist und dabei gleichzeitig durch das Radiallager im Gehäuse sicher gelagert ist. Eine definierte T rennungsbewegung zwischen

Kompressorantriebswelle und Getriebeantriebsrad bei Verlust der gemeinsamen Verbindung wird hierdurch einfach und sicher ermöglicht.

Denkbar ist insbesondere, dass das Radiallager im Normalbetrieb keine Kräfte überträgt und auch nicht mit einem Abschnitt oder Bereich des Getriebeantriebsrades in Eingriff steht.

Vorgesehen kann insbesondere sein, dass das Radiallager bei bestehender Verbindung noch keine Kräfte übertragen muss. Der Antriebsradabschnitt der dann im Lager befindlich ist weist einen zu kleinen Durchmesser auf der nicht zum Lagerring passt.

Erst wenn die Verbindung versagt und das Antriebsrad durch die Feder verschoben wird, gelangt der Abschnitt des Antriebsrades in das Radiallager dessen Durchmesser zum Lagerring passt. Dann können die noch auftretenden Kräfte übertragen werden. Hierdurch können Überbestimmungen des Lagersystems für das Getriebeantriebsrad vermieden werden.

Das Radiallager kann derart beschaffen und ausgelegt sein, dass es auch nach gelöster Verbindung zwischen Getriebeantriebsrad und motorseitiger

Kompressorantriebswelle sämtliche am Getriebeantriebsrad angreifenden Kräfte und Momente trägt. Hierbei ist insbesondere zu berücksichtigen, dass selbst nach Verlust der Verbindung zwischen Getriebeantriebsrad und Kompressorantriebswelle durch die Getriebestufe des Kompressors am Getriebeantriebsrad Kräfte und Momente angreifen. Diese können dann durch das Radiallager entsprechend getragen werden.

Insbesondere ist weiter denkbar, dass in einem Gehäuseabschnitt der

Antriebsanordnung ein Anschlag vorgesehen ist, wobei der Anschlag insbesondere ein axialer Anschlag auf der der Kompressorantriebswelle abgewandten Seite der

Antriebsanordnung ist. Durch den Anschlag kann vorgesehen sein, dass die axiale Beweglichkeit des Getriebeantriebsrades begrenzt wird. Durch einen Anschlag kann für den Fall, in dem die Verbindung zwischen Getriebeantriebsrad und

Kompressorantriebswelle verloren wird, die Beweglichkeit des Getriebeantriebsrades innerhalb des Gehäuseabschnittes der Antriebsanordnung entsprechend begrenzt werden. Bei dem Gehäuseabschnitt kann es sich um das Gehäuse des Motors, oder aber auch um das Gehäuse des Kompressors bzw. der Getriebestufe für den

Kompressorantrieb handeln.

Darüber hinaus ist denkbar, dass das Federelement gegen ein Gehäuse des

Kompressors, insbesondere einen Gehäuseabschnitt des Kompressors angestellt ist. Eine derartige Anordnung erleichtert die Montage und ist gleichzeitig eine sichere Bereitstellung eines Anschlages, der die Bewegung des Getriebeantriebsrades entsprechend begrenzen kann.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass zwischen dem Federelement und dem

Gehäuseabschnitt wenigstens ein Gleitring vorgesehen ist. Hierdurch wird die Friktion zwischen Federelement und Gehäuseabschnitt, gegen den das Federelement angestellt werden kann, verringert. Der Verschleiß der Feder, aber auch der

Gehäusewandung, wird hierdurch verkleinert.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass das Federelement in einer Ausnehmung im Getriebeantriebsrad aufgenommen ist. Darüber hinaus ist möglich, dass das Federelement gegen ein mit der

Kompressorantriebswelle drehtest verbundenes Element, insbesondere eine Scheibe, angestellt ist.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in den Figuren näher dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung der Antriebsanordnung gemäß eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels;

Fig. 2 eine schematische Anordnung der Antriebsanordnung gern. Fig. 1 in

Zusammenhang mit dem Antriebsmotor des Nutzfahrzeugs sowie der zugehörigen Drehmoment- und Kraftübertragung mittels Rädertriebs;

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Antriebsanordnung gemäß eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieis; und

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Antriebsanordnung gemäß eines weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.

Die Antriebsanordnung 10 weist dabei ein kompressorseitiges Getriebeantriebsrad 12 und eine kompressorseitige Kompressorantriebswelle 14 auf.

Die Kompressorantriebswelle 14 ist dabei in üblicher Form an den Kompressor (nicht näher dargestellt) des Nutzfahrzeugs angeschlossen bzw. treibt diesen an.

Die Antriebsanordnung 10 ist eine Antriebsanordnung 10 für einen Kompressor eines Nutzfahrzeugs.

Zwischen dem Getriebeantriebsrad 12 und der Kompressorantriebswelle 14 ist weiter ein Federelement 16 angeordnet. Die Verbindung 18 zwischen Getriebeantriebsrad 12 und Kompressorantriebsweile 14 wird im gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Sicherungsschraube 20 erreicht.

Die Sicherungsschraube 20 ist dabei koaxial zur Drehachse der

Kompressorantriebswelle 14 und des Getriebeantriebsrads 12.

Weiter ist die Antriebsanordnung 10 in einem Gehäuse 22 gehalten und angeordnet.

Ein erster Gehäuseabschnitt 24 umgibt dabei die Kompressorantriebswelle 14.

Ein weiterer Gehäuseabschnitt 26 ist getriebeantriebsradseitig angeordnet.

Im getriebeantriebsradseitigen Gehäuseabschnitt 24 ist ein Radiallager 28 vorgesehen.

Am Gehäuseabschnitt 24, der Kompressorantriebswellenseitig ist, ist ein Gleitring 30 vorgesehen.

Das Radiallager 28 ist derart beschaffen und ausgelegt, dass es nach gelöster

Verbindung 18 sämtliche dann noch am Getriebeantriebsrad 12 angreifenden Kräfte und Momente trägt. Insbesondere ist denkbar, dass das Radiallager 28 im

Normalbetrieb keine Kräfte überträgt und dann auch nicht mit einem Abschnitt oder Bereich des Getriebeantriebsrades 12 in Eingriff steht.

Vorgesehen kann insbesondere sein, dass das Radiallager 28 bei bestehender

Verbindung im Normalbetrieb noch keine Kräfte übertragen muss. Der

Antriebsradabschnitt des Getriebeantriebsrades 12, der dann im Lager 28 befindlich ist, weist einen zu kleinen Durchmesser auf, der nicht zum inneren Lagerring des

Radiallagers 28 passt.

Erst im Versagensfalle und durch Verschiebung des Getriebea ntriebsrades 12 durch die Feder 16 wird das Getriebeantriebsrad 12 derart verschoben, dass das Radiallager 28 und der entsprechende Abschnitt des Getriebeantriebsrades 12 miteinander in Eingriff kommen, also dass der entsprechende Abschnitt des Getriebeantriebsrades 12 mit dem Radiallager 28 und dessen inneren Durchmesser des Innenrings entsprechend in Eingriff kommen kann. Erst dann kommt es zu einer Kraftübertragung, um im

Normalbetrieb über Bestimmung des Lagersystems für das Getriebeantriebsrad 12 zu vermeiden.

Im getrieberadantriebsseitigen Gehäuseabschnitt 24 ist weiter ein axialer Anschlag 32 vorgesehen, der getrieberadantriebsseitig, aber auf der der Kompressorantriebswelle 14 abgewandten Seite der Antriebsanordnung 10 befindlich ist.

Der Anschlag 32 wird hier durch einen im Gehäuseabschnitt 26 des Gehäuses 22 befestigten Deckel 34 ausgebildet. Auch ein eingelegter Ring oder eine Scheibe ist denkbar. Bei geeigneter Konstruktion kann der Anschlag auch durch das Gehäuseteil selbst dargestellt werden.

Der Deckel 34 wiederum ist in einer entsprechenden Gehäuseaufnahme 36 des Gehäuseabschnitts 26 des Gehäuses 22 geführt.

Die Befestigung dort erfolgt beispielsweise mittels eines Sprengrings 38.

Alternative Befestigungsmöglichkeiten, wie beispielsweise durch Einschrauben, Befestigungsschrauben oder sonstige Befestigungsarten sind ebenfalls denkbar.

Fig. 2 zeigt eine schematische Anordnung der Antriebsanordnung 10 gemäß Fig. 1 im Zusammenhang mit einem Antriebsmotor M eines nicht näher dargestellten

Nutzfahrzeugs sowie der zugehörigen Drehmoment- und Kraftübertragung mittels eines Rädertriebes 40 (ebenfalls vereinfacht dargestellt).

Wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, können in beispielhafter Anordnung (nicht zwingend erforderlich) der Antriebsmotor M des Nutzfahrzeugs sowie der Kompressor K mit der Antriebsanordnung 10 parallel zueinander angeordnet sein. Die Drehmoment- und Kraftübertragung erfolgt über den vereinfacht dargestellten Rädertrieb 40 (hier kann ein entsprechendes Getriebe in üblicher Form vorgesehen sein, beispielsweise ein Zahnradgetriebe oder ein einzelnes direkt von der

Motorkurbelwelle angetriebenes Zahnrad), mittels dessen das Drehmoment auf das kompressorseitige Getriebeantriebsrad 12 übertragen wird.

Über das kompressorseitige Getriebeantriebsrad 12 wird dann über die

kompressorseitige Kompressorantriebswelle der Kompressor K angetrieben.

Die Funktion der Antriebsanordnung 10 lässt sich wie folgt beschreiben:

Über den Rädertrieb 40 wird das Getriebeantriebsrad 12 und die

Kompressorantriebswelle 14 angetrieben, wodurch der Kompressor (nicht näher dargestellt) in bekannter Art und Weise betrieben und angetrieben werden kann.

Über den Rädertrieb 40 wird das vom Antriebsaggregat, insbesondere Motor des Nutzfahrzeugs, bereitgestellte Drehmoment an das Getriebeantriebsrad 12 übertragen.

Das Getriebeantriebsrad 12 ist somit in der Lage, den Kompressor anzutreiben.

Hier ist in üblicher Form eine Pleuelstange oder ein Exzenter vorgesehen, mit dem die Hubbewegung des Kompressors beispielsweise erreicht werden kann.

Der Antrieb anderer Kompressorarten, wie beispielsweise eines

Schraubenkompressors oder eines Flügelzellenkompressors (englisch Rotary-Vane- Compressor) ist ebenfalls denkbar.

Geht die Verbindung 18 verloren, etwa durch Versagen der Sicherungsschraube 20, so wird durch das Federelement 16 das Getriebeantriebsrad 12 von der

Kompressorantriebswelle 14 weggeschoben.

Somit wird bei Verlust der Verbindung 18 das Getriebeantriebsrad 12 und die

Kompressorantriebswelle 14 auseinandergeschoben. Dieses Auseinanderschieben erfolgt in axialer Richtung bezogen auf die Drehachse der Kompressorantriebswelle 14 und auch die Drehachse des Getriebeantriebsrades 12.

Durch den Gleitring 30 wird verhindert, dass zwischen Federelement 16 und dem entsprechenden Gehäuseabschnitt 24, 26 eine zu hohe Reibung entsteht.

Das Auseinanderschieben von Kompressorantriebswelle 14 und Getriebeantriebsrad 12 wird durch den Anschlag 32 begrenzt.

Das Radiallager 28 ist dann weiter in der Lage, das Getriebeantriebsrad 12 zu halten und die vom Kompressor über die Getriebeantriebsstufe (nicht näher dargestellt) weiterhin anliegenden Kräfte und Momente entsprechend aufzunehmen.

Das Getriebeantriebsrad 12 wird sodann in seiner Position durch das Radiallager 28, den Anschlag 32 und die Feder 16 gehalten.

Ein Herausfallen des Getriebeantriebsrads 12 aus seiner Position wird hierdurch vermieden.

Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren Antriebsanordnung 110 gemäß eines zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.

Die Antriebsanordnung 110 weist dabei sämtliche strukturellen als auch funktionalen Merkmale wie die Antriebsanordnung 10 gemäß Fig. 1 auf.

Auch die schematische Anordnung gemäß Fig. 2 der Antriebsanordnung 10 gilt entsprechend für die Antriebsanordnung 110.

Identische oder vergleichbare Merkmale sind dabei in Fig. 3 mit einem Bezugszeichen bezeichnet, das den Bezugszeichen gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2 entspricht, jedoch um den Wert 100 erhöht ist. Abweichend von dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Antriebsanordnung 10 weist die Antriebsanordnung 110 eine Feder 116 auf, die in einer entsprechenden Ausnehmung 130 im Getriebeantriebsrad 112 aufgenommen ist. Dabei kann die Ausnehmung 130 eine gesonderte Ausnehmung 130 sein, die im Getriebeantriebsrad 112 vorgesehen ist.

Denkbar ist aber auch, dass die Ausnehmung 130 für das Federelement 116 in der Bohrung für die Sicherungsschraube 120 (so nicht gezeigt) im Getriebeantriebsrad 112 vorgesehen ist.

Durch eine derartige Ausgestaltung wird es ermöglicht, dass für das Federelement 116 während des Normalbetriegs sichergestellt ist, dass keine Relativbewegung zwischen dem Federelement 116 und dem Getriebeantriebsrad 112 erfolgt.

Fig. 4 zeigt eine weitere schematische Anordnung einer weiteren Antriebsanordnung gemäß eines dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels.

Die Antriebsanordnung 210 weist dabei sämtliche strukturellen als auch funktionalen Merkmale wie die Antriebsanordnung 10 gemäß Fig. 1 auf.

Auch die schematische Anordnung gemäß Fig. 2 der Antriebsanordnung 10 gilt entsprechend für die Antriebsanordnung 210.

Identische oder vergleichbare Merkmale sind dabei in Fig. 3 mit einem Bezugszeichen bezeichnet, das den Bezugszeichen gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2 entspricht, jedoch um den Wert 200 erhöht ist.

Im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 besteht folgender Unterschied, dass die Feder 216 zwar auf der Außenseite des Getriebeantriebsrades 212

angeordent ist, dort jedoch gegen eine mit der Kompressorantriebswelle 214

mitdrehende Scheibe 230 angestellt ist. Hierdurch wird erreicht, dass im Normalbetrieb die Feder 216 keine Relativbewegung zwischen dem Getriebeantriebsrad 212 und der Scheibe 230 stattfindet. Dadurch wird der Verschleiß verringert.

BEZUGSZEICHENLISTE

10 Antriebsanordnung

12 Getriebeantriebsrad

14 Kompressorantriebswelle

16 Federelement

18 Verbindung

20 Sicherungsschraube

22 Gehäuse

24 erster Gehäuseabschnitt

26 weiterer Gehäuseabschnitt

28 Radiallager

30 Gleitring

32 Anschlag

34 Deckel

36 Gehäuseaufnahme

38 Sprengring

40 Rädertrieb

110 Antriebsanordnung

112 Getriebeantriebsrad

114 Kompressorantriebswelle

116 Federelement

118 Verbindung

120 Sicherungsschraube

122 Gehäuse

124 erster Gehäuseabschnitt

126 weiterer Gehäuseabschnitt

128 Radiallager

130 Ausnehmung

132 Anschlag

134 Deckel

136 Gehäuseaufnahme 138 Sprengring

210 Antriebsanordnung

212 Getriebeantriebsrad 214 Kompressorantriebswelle

216 Federelement

218 Verbindung

220 Sicherungsschraube

222 Gehäuse

224 erster Gehäuseabschnitt

226 weiterer Gehäuseabschnitt

228 Radiallager

230 Scheibe

232 Anschlag

234 Deckel

236 Gehäuseaufnahme

238 Sprengring

M Antriebsmotor

K Kompressor