Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen, elektrisch antreibbaren Kompressor zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage eines Nutzfahrzeugs, wobei der Kompressor ein mittels eines fluiden Kühlmittels betreibbares Kühlsystem aufweist, welches an ein Kühlsystem des Nutzfahrzeugs anschließbar ist. Der Kompressor ist als eine Drehverdichtungseinheit ausgebildet und weist einen Elektromotor sowie einen Wechselrichter auf, welcher zur Energieversorgung sowie zur Steuerung und Regelung des Elektromotors ausgebildet ist. Zudem weist der Kompressor eine erste Verdichtungsstufe sowie wenigstens eine zweite Verdichtungsstufe auf, welche über eine Verbindungseinrichtung mit einem Zwischenkühler pneumatisch verbunden sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Kühlsystem eines mehrstufigen, elektrisch antreibbaren Kompressors, ein Kühlsystem eines Nutzfahrzeugs und ein Nutzfahrzeug mit einem solchen Kompressor-Kühlsystem.

Derartige Kompressoren werden im Laufe der zunehmenden Elektrifizierung der Antriebsstränge von Nutzfahrzeugen die bisherigen meistens verbrennungsmotorisch antreibbaren Kompressoren ablösen. Elektrisch antreibbare Kompressoren zur Drucklufterzeugung in Fahrzeugen sind daher bereits in verschiedenen Ausführungen bekannt und beispielsweise in der DE 10 2018 121 058 A1 sowie in der DE 10 2013 003 513 A1 beschrieben.

Insbesondere für zukünftige Nutzfahrzeuge mit vollelektrischem Antrieb soll eine möglichst geräuscharme und ölfreie Kompressionstechnik zur Druckluftversorgung zur Verfügung stehen, mit welcher beispielsweise Druckluftbremsanlagen oder Luftfederungsanlagen von Nutzfahrzeugen betrieben werden können. Der Druckluftverbrauch für derartige Vorrichtungen an Nutzfahrzeugen ist allerdings relativ hoch und kann durch zusätzlich angeschlossene oder anschließbare Nebenaggregate weiter ansteigen. Außerdem soll eine solche elektrische Drucklufterzeugungsanlage im Betrieb möglichst energiesparend sein, um den elektrischen Energiespeicher sowie das Bordnetz des Nutzfahrzeugs im Kompressorbetrieb mit Batteriestrom beziehungsweise mit Bordnetzstrom nicht zu überlasten. Ein Ziel bei der Weiterentwicklung der elektrischen Druckluftbremsanlagen besteht daher darin, das Verhältnis zwischen der geförderten Druckluftmenge und den dafür notwendigen Energieverbrauch zu verbessern.

Bisher wurden in Nutzfahrzeugen zur Drucklufterzeugung meistens Hubkolbenkompressoren verbaut, welche zur Drucklufterzeugung eine lineare Luftverdrängungsbewegung eines in einem Zylinder geführten Kolbens nutzen. In anderen Bereichen der Technik, beispielsweise in der Klimatechnik und in der Medizintechnik, werden hingegen oft Luftverdichter genutzt, welche auf einer Luftverdrängung eines drehenden Förderelements beruhen, wie beispielsweise Schraubenverdichter, Drehzahnverdichter, Drehschieberverdichter oder Scroll-Verdichter. Diese Kompressoren können trockenlaufend mit berührungsfreien Spaltdichtungen zwischen den relativ zueinander drehenden Komponenten betrieben werden und erfordert lediglich eine Fettschmierung der Lagerstellen wenigstens einer Antriebswelle, während bei Hubkolbenkompressoren in der Regel eine Ölschmierung der Kolbenringe, Kolbenstangen, Gelenke, Führungskanäle und so weiter notwendig ist. Der Betrieb der erwähnten Drehverdichter ist zudem geräuschärmer im Vergleich zu sogenannten Linearverdichtern.

Druckluftkompressoren können als mehrstufige Kompressoren ausgebildet sein, wobei zwischen den einzelnen Verdichtungsstufen eine Zwischenkühlung vorgesehen sein kann. Die Luftverdichtung in einem Kompressor ist im Wesentlichen ein isentro- per Prozess. Durch eine Zwischenkühlung der vorverdichteten Luft, welche gleichbedeutend ist mit einer zwischenzeitlichen Rückführung des Systems auf einen isothermen Zustand, wird im Vergleich zu einstufigen Verdichtern die aufgewendete isentrope Verdichtungsarbeit verringert, wodurch der Stromverbrauch des antreibenden Elektromotors geringer ist und eine niedrigere Endtemperatur der verdichteten Luft erreicht werden kann. In der Folge kann die Lieferleistung an verdichteter Luft gegenüber einem einstufigen Kompressor vergrößert und zugleich der Verschleiß der betroffenen Bauteile verringert werden. Der Bauaufwand für einen mehrstufigen Druckluftkompressor ist zwar durch die Anzahl der Bauteile für die zusätzlichen Ver- dichtungsstufen und für die Zwischenkühlung größer. Demgegenüber können jedoch die genannten Vorteile der mehrstufigen Verdichtung überwiegen. Dies setzt allerdings eine effektive Ableitung der im Betrieb des Kompressors entstehenden Abwärme voraus. Daher ist ein effektives und effizientes Kühlsystem mit einer entsprechend hohen Kühlleistung bei mehrstufigen Kompressoren notwendig.

Aus der EP 3 331 738 B1 ist eine Vorrichtung zur Druckluftversorgung für ein Fahrzeug mit einem Kolbenkompressor und zwei Verdichtungsstufen bekannt. Die Zylinderräume der beiden Verdichtungsstufen sind durch eine Verbindungsleitung miteinander verbunden, durch welche die in der ersten Verdichtungsstufe erzeugte Druckluft der zweiten Verdichtungsstufe zuführbar ist. Im Betrieb des Kolbenkompressors wird der Umgebungsdruck in der ersten Verdichtungsstufe mithilfe eines sich in der anschließenden Verbindungsleitung aufbauenden Gegendrucks verdichtet. In dieser Verbindungsleitung zwischen den beiden Verdichtungsstufen ist ein Zwischenkühler angeordnet. Der Zwischenkühler dient zum Kühlen der beim Verdichten in der ersten Verdichtungsstufe erwärmten Luft. Dabei sinkt der Druck der Druckluft in der Verbindungsleitung. Durch den Zwischenkühler kann somit der Wirkungsgrad der zweiten Verdichtungsstufe erhöht werden. Ferner können vor oder nach der ersten Verdichtungsstufe weitere Einrichtungen zur Aufbereitung der verwendeten Luft angeordnet sein, wie beispielsweise weitere Kühleinrichtungen oder Lufttrocknungseinrichtungen. Ungünstig ist, dass der beschriebene Kompressor als Hubkolbenkompressor ausgebildet ist, welcher wie erwähnt nachteilig ein Schmiermittel benötigt. Außerdem ist die konstruktive Ausbildung des Kühlsystems nicht näher beschrieben.

Nach alldem besteht weiterer Verbesserungsbedarf bei Luftkompressoren für zukünftige Antriebsstränge in Nutzfahrzeugen, mit einem Entwicklungsschwerpunkt hinsichtlich der Effizienz und der Effektivität der Kühlung solcher Systeme. Insbesondere beim Einsatz in elektrischen Antriebssträngen von Nutzfahrzeugen, und wenn der Kompressor bei einer hohen angeforderten Lieferleistung, was in Nutzfahrzeugen häufig der Fall ist, stark belastet wird, ist eine hochwirksame Kühlung notwendig. Andernfalls drohen eine Überhitzung und/oder ein großer elektrischer Energiever- brauch, wodurch der Kompressor heruntergeregelt werden müsste und gegebenenfalls dem angeforderten Druckluftbedarf nicht nachkommen könnte. Schlimmstenfalls könnte dadurch eine einwandfreie Funktion einer Druckluftbremsanlage oder einer Luftfederungsanlage nachteilig beeinträchtigt werden. Außerdem wäre eine ständig bemerkbare Geräuschentwicklung durch den Betrieb des Kompressors in elektrischen Antriebssträngen besonders störend. Der Verbrauch von flüssigen Schmierstoffen wie Öl sollte in solchen Nutzfahrzeugen zudem möglichst gering sein. Aufgrund von zunehmend strikteren Bauvorschriften für moderne Antriebsstränge sind außerdem der Bauraumbedarf und das Aggregatgewicht bei der Konzeption eines solchen Kompressors zu berücksichtigen.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen mehrstufigen, elektrisch antreibbaren Kompressor zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage eines Nutzfahrzeugs vorzustellen, welcher kompakt aufgebaut sowie effizient und komfortabel im Betrieb ist. Dieser Kompressor soll außerdem ein sehr gutes Kühlsystem aufweisen. Zudem soll der Kompressor für den Einsatz in einem elektrischen Antriebsstrang eines Nutzfahrzeugs geeignet sein, also vergleichsweise große Druckluftmengen pro Zeiteinheit bei möglichst geringem Energieverbrauch erzeugen können.

Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einem Kompressor erreicht, welcher die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieses Kompressors sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Außerdem sollen ein Kühlsystem eines mehrstufigen, elektrisch antreibbaren Kompressors, ein Kühlsystem eines Nutzfahrzeugs zur zeitlich variablen Kühlmittelversorgung des Kühlsystems des erwähnten Kompressors, und ein Nutzfahrzeug mit einem Kühlsystem sowie mit einem Kompressor zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage beschrieben werden. Die Lösung hinsichtlich des Kühlsystems des Kompressors, des Kühlsystems des Nutzfahrzeugs sowie bezüglich des Nutzfahrzeugs ist in jeweils weiteren unabhängigen Patentansprüchen definiert.

Demnach betrifft die Erfindung einen mehrstufigen, elektrisch antreibbarer Kompressor zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage eines Nutzfahrzeugs, wobei der Kompressor ein mittels eines fluiden Kühlmittels betreibbares Kühlsystem aufweist, welches an ein Kühlsystem des Nutzfahrzeugs anschließbar ist. Dabei ist der Kompressor als eine Drehverdichtungseinheit ausgebildet und weist einen Elektromotor auf. Zudem weist der Kompressor einen Wechselrichter auf, welcher zur Energieversorgung sowie zur Steuerung und Regelung des Elektromotors ausgebildet ist. Außerdem weist der Kompressor eine erste Verdichtungsstufe sowie wenigstens eine zweite Verdichtungsstufe auf, welche über eine Verbindungseinrichtung mit einem Zwischenkühler pneumatisch verbunden sind.

Zur Lösung der hinsichtlich des Kompressors gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass das Kühlsystem eine Mehrzahl von hinsichtlich deren Funktion, Anordnung und Geometrie unterschiedliche, von dem Kühlmittel durchströmbare Kühlelemente aufweist, welche zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses des Kompressors angeordnet sind, und welche bei deren Anordnung innerhalb des Gehäuses unterschiedliche radiale Abstände zur Drehachse der Antriebswelle des Elektromotors aufweisen sowie mit unterschiedlicher radialer Ausrichtung derer Längserstreckung angeordnet sind.

Durch die radial gestaffelte und vorzugsweise parallel zur Drehachse des Elektromotors ausgerichtete Anordnung der Kühlelemente des Kompressors ist dieser sehr kompakt aufgebaut und dennoch für eine schnelle Wärmeabfuhr bei großen Drucklufterzeugungsvolumina geeignet. Der Kompressor ist insbesondere in elektrifizierten Antriebsträngen von Nutzfahrzeugen vorteilhaft einsetzbar, grundsätzlich aber auch zum Einsatz in herkömmlichen Antriebssträngen mit einem Verbrennungsmotor vorteilhaft nutzbar. In jedem Fall ist der beschriebene Kompressor in der Lage, die hohen Anforderungen an den Druckluftverbrauch für Druckluftbremsanlagen und Luft- federungsanlagen in allen Betriebssituationen zu erfüllen und in dieser Hinsicht deren einwandfreie Funktion zu gewährleisten.

Demnach wird insbesondere für neue Antriebstechnologien ohne Verbrennungsmotor, beispielsweise für Nutzfahrzeuge mit einem vollelektrifizierten Antrieb, ein vorteilhaft geräuscharmer und ölfrei betreibbarer Kompressor bereitgestellt. Der Antrieb dieses Kompressors erfolgt mittels eines elektrischen Antriebsmotors, welcher vorteilhaft als ein elektronisch kommutierter bürstenloser Gleichstrommotor, ein sogenannter BLDC-Motor (engl.: Brushless DC Motor), ausgebildet ist. Solche Gleichstrommotoren weisen eine kompakte Bauform auf, laufen wartungsfrei sowie ver- schleißarm und sind relativ sparsam im Stromverbrauch. Für die kommutierende Motorsteuerung und Motorregelung mittels eines geeigneten, in oder an die Elektromaschine integrierten Wechselrichters ist vorteilhaft eine schnell steuerbare und leistungsfähige Leistungselektronik vorgesehen.

Der Kompressor ist zudem vorteilhaft als ein mehrstufiger Luftverdichter ausgebildet. Demnach sind mindestens zwei Verdichtungsstufen vorgesehen, zwischen denen strömungstechnisch ein Zwischenkühler angeordnet ist. Dadurch ist eine hohe Lieferleistung bei vergleichsweise niedrigem Energieverbrauch im Vergleich zu einstufigen Verdichtern möglich.

Gemäß einer ersten Ausführungsform der Kühlelemente dieses Kompressors ist vorgesehen, dass das Kühlsystem erste, hohlstabförmige oder rohrförmige Kühlelemente zur Kühlung des Elektromotors und des Wechselrichters aufweist, dass diese ersten Kühlelemente radial oberhalb des Elektromotors sowie des Wechselrichters in Umfangsrichtung des Kompressors nebeneinander angeordnet sind und sich mit einem ersten radialen Abstand zur Drehachse des Elektromotors parallel zu dieser erstrecken. Zudem ist vorgesehen, dass jedes dieser ersten Kühlelemente mit dessen einem Ende mit einem ersten Schenkel eines zweiten, V-förmigen Kühlelementes verbunden ist, dass jedes dieser zweiten, V-förmigen Kühlelemente an seinem zweiten Schenkel mit einem weiteren ersten Kühlelement verbunden ist, dass die zweiten, V-förmigen Kühlelemente jeweils an einem stirnseitigen Ende des Elektromotors oder des Wechselrichters angeordnet sind, und dass jeweils zwei dieser ersten, hohlstabförmige oder rohrförmigen Kühlelemente an deren anderem Ende über ein drittes, bogenförmiges Kühlelement zur Durchleitung des Kühlmittels miteinander verbunden sind.

Diese ersten bis dritten Kühlelemente können zusammenfassend auch als Motor- und Wechselrichter-Kühlkanäle bezeichnet werden, denn sie kühlen im Wesentlichen diese beiden Bauteile des Kompressors. Demnach sind innerhalb des Gehäuses des Kompressors über den äußeren Umfang des Elektromotors und des Wechselrichters verteilt zueinander parallel verlaufende erste Kühlelemente angeordnet, welche jeweils paarweise an einer ersten Stirnseite der Elektromaschine mittels radial verlaufenden V-förmigen zweiten Kühlelementen und an der anderen Stirnseite der Elektromaschine in Umfangsrichtung des Kompressors versetzt jeweils paarweise mittels den dritten, bogenförmigen Kühlelementen einen einzigen Strömungskanal bildend miteinander verbunden sind. Im Ergebnis ist radial oberhalb des Elektromotors und des Wechselrichters ein mäanderförmiger, durchgehender Kanal zur Durchleitung eines Kühlmittels geschaffen, welcher abschnittweise auch die Stirnseiten der Elektromaschine und des Wechselrichters kühlend abdeckt.

Weiter kann bei diesem Kompressor vorgesehen sein, dass der genannte Zwischenkühler vierte Kühlelemente aufweist oder aus diesen besteht, welche oberhalb des Elektromotors sowie des Wechselrichters angeordnet sind, und sich mit einem zweiten radialen Abstand parallel zur Drehachse der Antriebswelle des Elektromotors erstrecken. Mittels dieser vierten Kühlelemente, welche ebenfalls hohlstabförmig oder rohrförmig ausgebildet sind, kann die in der ersten Verdichtungsstufe vorverdichtete Luft vorteilhaft gekühlt werden, bevor diese der zweiten Verdichtungsstufe zugeleitet wird.

Der Kompressor weist hierzu die bereits erwähnte Verbindungseinrichtung mit deren Verbindungskanälen auf, mittels welcher die beiden Verdichtungsstufen pneumatisch, also zur Durchleitung von Druckluft, verbunden sind. Diese Verbindungskanäle beziehungsweise Druckluftkanäle sind wiederum über geeignete Verbindungsstücke in das Kühlsystem des Kompressors integriert. Die Verbindungskanäle der Verbindungseinrichtung sind in diesem Ausführungsbeispiel in einem dritten radialen Abstand zur Drehachse des Elektromotors angeordnet und erstrecken sich parallel zur Drehachse des Elektromotors.

Vorzugsweise ist bei diesem Kompressor vorgesehen, dass der erwähnte erste radiale Abstand kleiner ist als der zweite radiale Abstand, und dass der zweite radiale Abstand kleiner ist als der dritte radiale Abstand, welches durch die Ungleichung a1 < a2< a3 definiert ist.

Für die Leistungsfähigkeit des Kühlsystems des Kompressors ist es vorteilhaft, wenn an mindestens einer der Verdichtungsstufen weitere Kühlelemente angeordnet oder ausgebildet sind, und diese in das Kühlsystem des Kompressors integriert sind. So weisen die mindestens zwei Verdichtungsstufen bevorzugt jeweils einen kühlbaren Kühlmantel auf, welcher eingangsseitig über einen ersten Kühlmittelverbindungskanal mit einem ersten Kühlelement verbunden ist, und welcher ausgangsseitig über einen zweiten Kühlmittelverbindungskanal mit dem Zwischenkühler zum Durchströmen von Kühlmittel verbunden ist.

Die radial gestaffelte sowie weitgehend achsparallele Anordnung der Kühlelemente des Kühlsystems des Kompressors ermöglichen es, in einer vorteilhaften kompakten Bauform innerhalb des Gehäuses des Kompressors einen Zwischenkühler anzuordnen und zugleich den gesamten äußeren Mantel des Elektromotors einschließlich des Wechselrichters zu kühlen.

Zur weiteren Steigerung der Kühlfähigkeit des beschriebenen Kühlsystems kann vorgesehen sein, dass am Kompressor ausgangsseitig ein Nachkühler angeordnet und in das Kühlsystem des Kompressors integriert ist. Dadurch kann die erzeugte Druckluft nach der in Strömungsrichtung letzten Verdichtungsstufe vorteilhaft noch weiter heruntergekühlt werden, bevor diese in die angeschlossene Druckluftversorgungsanlage des Nutzfahrzeugs eingespeist wird. Der Nachkühler kann beispielsweise nur einen Anteil der erzeugten Druckluft weiter herunterkühlen, beispielsweise zur Nutzung in temperatursensiblen Vorrichtungen.

Zur Steigerung der Wärmeübertragungsfähigkeit der genannten Kühlelemente kann zusätzlich vorgesehen sein, dass in mindestens einem der Kühlelemente eine geometrisch konturierte, Turbulenzen im strömenden Kühlmittel erzeugende Einlage angeordnet ist. Mit Hilfe von konturierten Einlagen, die in den Kühlmittelkanälen, Abdecklungen oder Verbindungen, welche von dem Kühlmittel durchströmt werden, eingelegt werden können, lassen sich in der Kühlmittelströmung Turbulenzen erzeugen. Während das Kühlmittel durch oder über die konturierten Einlagen geleitet wird, entstehen durch derartige Turbulenzen insbesondere im Grenzschichtbereich mit den Kontaktflächen starke Strömungsgradienten, in deren Folge sich der Wärmeaustausch des Kühlmittels mit der Umgebung merklich erhöht. Dadurch lässt sich die Kühlwirkung des Kühlsystems weiter verbessern. Geeignete Einlagen für die Kühlelemente können beispielsweise aus Kunststoff gefertigte, gitterartige oder noppenartige Strukturen sein, welche durch Einpressen in den Kühlmittelkanälen fixiert sind.

Das hier ebenfalls beanspruchte erfindungsgemäße Kühlsystem ist derart konzipiert, dass die erwähnten Komponenten des Kompressors hinsichtlich ihrer Funktionalität und Effizienz bestmöglich Zusammenwirken. Demnach umfasst das Kühlsystem von dem Kühlmittel durchströmbare Kühlelemente für zumindest den Elektromotor und den Wechselrichter, wobei die beiden Verdichtungsstufen über den erwähnten Zwischenkühler pneumatisch miteinander verbunden sind. Die Kühlelemente sind jeweils als an die äußere Form dieser Komponenten angepasste Kühlmittekanäle, Kühlmittelrohre und/oder Kühlmittelflächen ausgebildet, welche eine wirksame Wärmeübertragung von der durch den Kompressionsvorgang erwärmten Druckluft zu dem fluiden Kühlmittel ermöglichen. Diese Kühlelemente können neben ihrer vorzugsweise achsparallelen Ausrichtung auch mit Abschnitten derselben radial zur Drehachse des Elektromotors beziehungsweise des Kompressors ausgerichtet sein.

Die Wirksamkeit des Kühlsystems kann durch eine Einbeziehung der Verdichtungsstufen noch weiter erhöht werden. Insbesondere wird die Temperatur der Luft schon unmittelbar beim Verdichtungsprozess verringert. Die Erwärmung des Kompressors und der verdichteten Luft wird insgesamt abgesenkt, während die Lieferleistung des Kompressors noch weiter erhöht werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die in dem Kühlsystem des Kompressors integrierten zu kühlenden Komponenten, nämlich Elektromotor, Wechselrichter, Zwischenkühler, erste Verdichtungsstufe, Nachkühler und zweite Verdichtungsstufe im Strömungsfluss eines Kühlmittels in Reihe zueinander angeordnet sind, wobei das Kühlsystem des Kompressors genau einen eingangsseitigen Anschluss sowie genau einen ausgangsseitigen Anschluss zum Anschließen an das Kühlsystem des Nutzfahrzeugs aufweist.

Ein Kühlsystem, bei dem die zu kühlenden Komponenten des Kompressors, beziehungsweise die mit diesen Komponenten im Wärmeaustausch stehenden Kühlelemente des Kühlsystems, im Strömungsfluss eines Kühlmittels in Reihe angeordnet sind, ist vom Konstruktions- und Kostenaufwand vergleichsweise einfach und kostengünstig herstellbar.

Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei der in das Kühlsystem des Kompressors integrierten zu kühlenden Komponenten, nämlich erste Verdichtungsstufe, Elektromotor, Wechselrichter, Zwischenkühler, zweite Verdichtungsstufe und Nachkühler, im Strömungsfluss eines Kühlmittels parallel zueinander angeordnet sind, wobei sich ein eingangsseitiger Anschluss sowie ein ausgangsseitiger Anschluss des Kühlsystems des Kompressors jeweils mehrfach verzweigen.

Dadurch, dass mehrere Komponenten des Kühlsystems im Strömungsfluss des Kühlmittels in parallelen Zweigen angeordnet sind, kann ein, zumindest temporär auftretendes, Temperaturgefälle des Kühlmittels in dem Kreislauf vermieden werden. Insbesondere kann eine gleichmäßigere Kühlung der betreffenden Komponenten erreicht werden. Querverbindungen und/oder Überbrückungen und dergleichen Konstruktionselemente in parallelen Kühlzweigen ermöglichen zudem eine besonders kompakte Bauform des Kühlsystems. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die in das Kühlsystem des Kompressors integrierten zu kühlenden Komponenten, nämlich erste Verdichtungsstufe, Elektromotor, Wechselrichter, Zwischenkühler, zweite Verdichtungsstufe und Nachkühler, in mehreren separaten Strömungszweigen nur eines Kühlmittels oder mehrerer verschiedener Kühlmittel angeordnet sind, wobei das Kühlsystem mehrere eingangsseitige Anschlüsse sowie mehrere ausgangsseitige Anschlüsse aufweist.

Dadurch, dass mehrere separate Strömungszweige mit jeweiligen Eingängen und Ausgängen angeordnet sind, ergibt sich bei dieser Ausführungsform die Besonderheit, dass es möglich ist, diese Strömungszweige individuell mit verschiedenen Kühlmitteln zu befüllen, welche unterschiedliche Spezifikationen aufweisen können. Die einzelnen Strömungszweige können dadurch an eine unterschiedliche Wärmeentwicklung am Elektromotor, am Wechselrichter, am Zwischenkühler, an den Verdichtungsstufen und am Nachkühler angepasst sein. Dadurch ist ein sehr variables und zugleich sehr genau steuerbares Wärmemanagement des Kompressors möglich.

Die Erfindung betrifft auch einen Kühlsystem eines mehrstufigen, elektrisch antreibbaren Kompressors, zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage, welcher die Merkmale von wenigstens einem der vorherigen Vorrichtungsansprüche aufweist.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Kühlsystem eines Nutzfahrzeugs zur Kühlmittelversorgung eines Kühlsystems eines Kompressors, welcher die Merkmale von wenigstens einem der vorherigen Vorrichtungsansprüche aufweist, wobei das Kühlsystem des Nutzfahrzeugs eine in ihrer Pumpleistung regelbare Kühlmittelpumpe aufweist. Es ist dabei vorteilhaft, jedoch für eine einwandfreie Funktion des Kühlsystems des Kompressors nicht zwingend erforderlich, wenn das Kühlsystem des Nutzfahrzeugs zur Kühlmittelversorgung des Kühlsystems des Kompressors eine in ihrer Pumpleistung regelbare Kühlmittelpumpe aufweist. Demnach kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Drehzahl der Kühlmittelpumpe stufenlos oder in Stufen variiert werden kann. Dadurch kann die Kühlleistung verändert werden, um das Wärmemanagement des Kompressors an die Anforderungen des jeweiligen Kühlsystems des Nutzfahrzeugs anzupassen.

Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Nutzfahrzeug mit einem Kühlsystem sowie mit einem Kompressor zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage, welches die Merkmale von wenigstens einem der das Kühlsystem und/oder den Kompressor betreffenden Vorrichtungsansprüche aufweist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Kompressors ohne Gehäuse, jedoch erkennbar mit einem Elektromotor, einem Wechselrichter und mit einer ersten von zwei vorhandenen Verdichtungsstufen, sowie mit Kühlelementen eines Kühlsystem gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Detailansicht von Kühlelementen des Kühlsystems des Kompressors gemäß Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Detailansicht des Kühlsystems gemäß den Figuren 1 und 2, jedoch ohne Elektromotor und Wechselrichter, mit zwei stirnseitigen Abdeckungen und einer Abdeckung für einen Zwischenkühler des Kompressors gemäß Fig. 1 ,

Fig. 4a eine Rückseitenansicht der der ersten Verdichtungsstufe gemäß Fig. 3 zugewandten ersten Abdeckung,

Fig. 4b eine Vorderseitenansicht der ersten Abdeckung gemäß Fig. 4,

Fig. 5a eine Rückseitenansicht der Abdeckung gemäß Fig. 3 für den Zwischenkühler, Fig. 5b eine Vorderseitenansicht der Abdeckung gemäß Fig. 3 für den Zwischenkühler,

Fig. 6 eine Detailansicht der Kühlelemente des Kühlsystems wie in Fig. 2, jedoch mit einem Einblick in ein aufgeschnittenes erstes Kühlelement mit einer dort angeordneten konturierten Einlage,

Fig. 7 ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kompressor samt Gehäuse und zwei axial endseitig darin angeordneten Verdichtungsstufen, Fig. 8 ein schematisches Schaltbild eines Kompressors mit einem Druckluftkreis und einem seriellen Kühlsystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 9 das Schaltbild gemäß Fig. 8 mit einem zusätzlichen Umschaltventil zur Umschaltung der Kühlmittelströmungsrichtung,

Fig. 10 ein schematisches Schaltbild eines Kompressors mit dem Druckluftkreis gemäß Fig. 8, jedoch mit einem zueinander parallele Kühlmittelzweige aufweisenden Kühlsystem, und

Fig. 1 1 ein schematisches Schaltbild eines Kompressors mit dem Druckluftkreis gemäß Fig. 8 sowie mit einem separate Kühlmittelzweige aufweisenden Kühlsystem.

Einige Bauelemente in den Figuren stimmen überein, sodass diese mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind. Zur besseren Unterscheidung von Kühlleitungen und Druckluftleitungen sowie zur besseren Abgrenzung zu den Bezugsziffern der übrigen Bauteile ist zudem in den Schaltbildern allen Bezugsziffern von Druckluftleitungen, Druckluftanschlüssen und Druckluft schaltenden Elementen ein Präfix „P“ vorangestellt.

Die Fig. 1 zeigt demnach eine perspektivische Teilansicht eines mehrstufigen elektrisch antreibbaren Kompressors 1 zur Drucklufterzeugung für eine Druckluftversorgungsanlage eines Nutzfahrzeugs. Der Kompressor 1 ist dabei mit seinen wichtigsten elektrischen Komponenten und einem Kühlsystem 7.1 dargestellt, jedoch ohne Gehäuse 32. Die Figuren 2 bis 6 zeigen Bauteile dieses Kühlsystems 7.1 in unterschiedlichen Ansichten und Detaildarstellungen. In der Fig. 7 ist ein Längsschnitt durch den vollständigen Kompressor 1 einschließlich seines Gehäuses 32 dargestellt. Der Kompressor 1 weist gemäß den Figuren 1 und 7 innerhalb seines weitgehend topfförmigen Gehäuses 32 einen als elektronisch kommutierter, bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC-Motor) ausgebildeten Elektromotor 2 mit einem elektrischen Wechselrichter 3 auf. Im Gehäuse 32 des Kompressors 1 sind zur Drucklufterzeugung eine erste Verdichtungsstufe 4 und eine zweite Verdichtungsstufe 5 angeordnet, wobei die zweite Verdichtungsstufe 5 lediglich in Fig. 7 sichtbar ist. Die beiden Verdichtungsstufen 4, 5 sind axial gegenüberliegend im Bereich der beiden Stirnseiten des Kompressors 1 angeordnet. Die Antriebswelle 33 des Elektromotors 2 trägt dessen Rotor 34, welcher von einem Stator 35 des Elektromotors 2 hohlzylindrisch umgeben ist.

Die beiden Verdichtungsstufen 4, 5 sind als sogenannte trockenlaufende Scroll- Verdichter ausgebildet. Ein solcher Verdichter 4, 5 besteht aus zwei oder mehr berührungslos ineinander angeordneten Spiralen, von denen eine Spirale ortsfest und die andere Spirale durch deren Befestigung an der Antriebswelle 33 des Elektromotors 2 drehbar angeordnet ist. Die beiden Spiralen kämmen demnach miteinander, wobei sich zwischen den Spiralen ausgebildete Spiralgänge zunehmend verengen, sodass bei einer Drehbewegung der Antriebswelle 33 von außen angesaugte Umgebungsluft 40 in den Gängen immer weiter verdichtet wird, und die verdichtete Luft an einem zentralen Ausgang abgeführt wird. Der genaue Aufbau und die Arbeitsweise von Scroll-Verdichtern beziehungsweise Spiral-Verdichtern sind dem Fachmann hinlänglich bekannt.

In den Kompressor 1 ist demnach ein erstes Kühlsystem 7.1 integriert, welches eingangsseitig über eine Vorlaufleitung 8.1 und ausgangsseitig über eine Rücklaufleitung 9.1 mit dem Kühlsystem 10 eines Nutzfahrzeugs verbunden ist. Das Kühlsystem 10 des Nutzfahrzeugs ist in den Schaltbildern der Figuren 8 bis 1 1 lediglich symbolisch dargestellt. Für die nachfolgende Beschreibung der Erfindung relevant ist nur der den Kompressor 1 betreffende Teil des Kühlsystems 10 des Nutzfahrzeugs.

Das Kühlsystem 7.1 des Kompressors 1 gemäß den Figuren 1 und 7 weist erste, hohlstabförmige oder rohrförmige Kühlelemente 1 1 a, 1 1 b, 1 1 c, 1 1 d, 1 1 e, 11 f, 1 1 g, 11 h, 11 i, 11 j, 11 k, 111 zur Kühlung des Elektromotors 2 und des Wechselrichters 3 auf. Diese ersten Kühlelemente 11 a - 111 sind radial dicht oberhalb des Stators 35 des Elektromotors 2 sowie des Wechselrichters 3 angeordnet und erstrecken sich mit einem ersten radialen Abstand a1 parallel zur Drehachse 6 der Antriebswelle 33 des Elektromotors 2. Jedes dieser ersten Kühlelemente 11 a - 111 ist mit dessen einem axialen Ende mit einem ersten Schenkel eines zweiten, V-förmigen Kühlelementes 12a, 12b, 12c, 12d, 12e, 12f verbunden. Zudem ist jedes dieser zweiten, V-förmigen Kühlelemente 12a - 12f an seinem zweiten Schenkel mit einem weiteren ersten Kühlelement 11 a - 111 verbunden. Die zweiten, V-förmigen Kühlelemente 12a - 12f sind jeweils an einem stirnseitigen Ende des Elektromotors 2 oder des Wechselrichters 3 angeordnet. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind die zweiten, V-förmigen Kühlelemente 12a - 12f an der freien Stirnseite des Wechselrichters 3 angeordnet, beispielsweise ohne diese zu berühren.

Um einen durchgehenden Strömungspfad für ein Kühlmittel zu bilden, ist vorgesehen, dass jeweils zwei der ersten, hohlstabförmigen oder rohrförmigen Kühlelemente 11 a - 111 an deren anderem Ende über ein drittes, bogenförmiges Kühlelement 13a, 13b, 13c, 13d, 13e zur Durchleitung des Kühlmittels miteinander verbunden sind. Von diesen bogenförmigen Kühlelementen 13a, 13b, 13c, 13d, 13e gelangt das Kühlmittel über einen Zwischenkühler 19 mit vierten Kühlelementen 19.1 und Zwischenkühlkanäle 20 zu der ersten Verdichtungsstufe 4 des Kompressors 1 .

An der von der ersten Verdichtungsstufe 4 abgewandten Stirnseite des Kompressors 1 sind demnach sechs V-förmige, zweite Kühlelemente 12a - 12f angeordnet, welche mit deren spitzen Ende radial nach innen zur Drehachse 6 ausgerichtet sind und dadurch die zugeordnete Stirnseite der Elektromaschine zusätzlich kühlen. An der gegenüberliegenden Stirnseite des Kompressors 1 sind radial außen fünf bogenförmige, dritte Kühlelemente 13a, 13b, 13c, 13d, 13e angeordnet.

In der Fig. 1 ist die Strömungsrichtung der angesaugten Umgebungsluft 40 beziehungsweise der Druckluft mit gestrichelter Linie gezeichneten Pfeilen und die Strö- mungsrichtung des Kühlmittels mit durchgezogener Linie gezeichneten Pfeilen erkennbar gemacht.

Wie insbesondere die Fig. 3 zeigt, sind die V-förmigen, zweiten Kühlelemente 12a - 12f an der von der ersten Verdichtungsstufe 4 abgewandten Stirnseite des Elektromotors 2 mittels einer ersten Abdeckung 14 abgedeckt. In dieser Ausführungsform fixiert die erste Abdeckung 14 die Position der V-förmigen Kühlelemente 12a - 12f zueinander. Diese erste Abdeckung 14 kann an ihrer dem ersten Verdichter 4 zugewandten Seite aber auch hier nicht erkennbare kreissegmentförmige Strömungskanäle aufweisen, welche anstelle der V-förmigen Kühlelemente 12a - 12f das Kühlmittel zwischen den jeweils zugeordneten ersten Kühlelementenl 1 a - 1 11 weiterleiten.

An der axial gegenüberliegenden Stirnseite des Elektromotors 2, also der ersten Verdichtungsstufe 4 zugewandt, sind gemäß Fig. 1 die dritten, bogenförmigen Kühlelemente 13a - 13e angeordnet. Gemäß einer dazu alternativen und in den Figuren 4a und 4b dargestellten Ausführungsform sind anstelle der bogenförmigen Kühlelemente 13a - 13e in einer zweiten Abdeckung 15 bogenförmige Strömungskanäle ausgebildet, deren Positionen zur Vereinfachung mit den Bezugsziffern der bogenförmigen Kühlelemente 13a - 13e markiert sind. Die Fig. 4a zeigt die zweite Abdeckung 15 in der Ansicht von ihrer elektromotornahen Rückseite betrachtet, mit welcher diese zweite Abdeckung 15 stirnseitig an dem Stator 34 des Elektromotors 2 anliegt. Die Fig. 4b zeigt die zweite Abdeckung 15 von deren Vorderseite aus gesehen, also von der dem Elektromotor 2 abgewandten Seite, welche demnach zur ersten Verdichtungsstufe 4 hin zeigt.

Die zweite Abdeckung 15 trägt gemäß Fig. 3 zudem einen ersten Kühlmittelverbindungskanal 16, welcher das hinsichtlich der Strömungsrichtung des Kühlmittels letzte hohlstabförmige oder rohrförmige Kühlelement 111 direkt oder über den Zwischenkühler 19 mit dem Kühlmantel 17 der erster Verdichtungsstufe 4 verbindet. Dieser Kühlmantel 17 umgibt die erste Verdichtungsstufe 4 axial und zumindest teilweise radial. Der Kühlmantel 17 dient zum Abkühlen der Spiralen der ersten Verdichtungsstufe 4, mit welcher die angesaugte Luft zu Druckluft verdichtet wird. Ausgangsseitig ist der Kühlmantel 17 der ersten Verdichtungsstufe 4 über einen zweiten Kühlmittelverbindungskanal 18 mit einem in den Figuren 1 bis 7 nicht erkennbaren Nachkühler 29 verbunden. Der Nachkühler 29 dient zur Abkühlung des in der ersten Verdichtungsstufe 4 erwärmten Kühlmittels. Von dem Nachkühler 29 gelangt das Kühlmittel zu einem zum Beispiel in der Fig. 8 dargestellten zweiten Verdichter 5, und von dort über eine Rücklaufleitung 9.1 zum Kühlsystem 10 des Nutzfahrzeugs.

Die in den Figuren 3, 4a, 4b, 5a, 5b in einer Zusammenbausituation dargestellte zweite Abdeckung 15 und eine dritte Abdeckung 24 sind jeweils als Adapter zur Übertragung von Kühlmittel und/oder zur Übertragung von Druckluft zwischen den genannten Kühlbauteilen sowie zwischen den genannten pneumatischen Bauteilen vorgesehen und entsprechend ausgebildet. Die Figuren 5a und 5b zeigen die dritte Abdeckung 24 des Zwischenkühlers 19 in der Ansicht von ihrer Rückseite (Fig. 5a), welche dem Elektromotor 2 stirnseitig zugewandt ist, sowie in der Ansicht von ihrer Vorderseite (Fig. 5b), welche vom Elektromotor 2 stirnseitig abgewandt ist. Mittels der dritten Abdeckung 24 sind Zwischenkühlkanäle 20 über eine Zwischenkühlerverbindungsleitung 21 und letztlich eine Rücklaufleitung 9.1 an einen ausgangsseitigen Anschluss 9 des Kühlsystems 10 des Nutzfahrzeugs anschließbar.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Detail. Die ersten Kühlelemente 11 a - 111 und gegebenenfalls weitere der vorhandenen Kühlelemente können demnach mit geometrisch kon- turierten Einlagen 30 ausgebildet oder bestückt sein, mittels denen beim Durchströmen der Kühlelemente im Kühlmittel Turbulenzen verursacht werden, welche eine verbesserte Wärmeübertragung von dem strömenden Kühlmittel an die Innenwand dieser Kühlelemente 11 a - 111 ermöglichen. Dies ist schematisch am Beispiel eines aufgeschnittenen hohlstabförmigen ersten Kühlelements 11 a in Fig. 6 dargestellt, in dem eine zickzackförmig ausgebildete Einlage 30 angeordnet ist. Diese Einlage 30 ist beispielsweise als ein Kunststoff-Inlay ausgebildet und in das genannte Kühlelement 11 a eingepresst worden. Grundsätzlich können all diejenigen Flächen, welche mit dem strömenden Kühlmittel in Kontakt kommen, mit solchen oder ähnlichen Einlagen 30 versehen sein.

In Fig. 7 ist zudem deutlich erkennbar, dass die hohlstabförmigen oder rohrförmigen ersten Kühlelemente 1 1 a - 1 11 mit dem geringsten radialen Abstand a1 zur Drehachse 6 der Antriebswelle 33 des Elektromotors 2 angeordnet sind und sich parallel zu dieser Drehachse 6 erstrecken. Die Zwischenkühlkanäle 20 weisen den zweitgrößten radialen Abstand a2 zur Drehachse 6 auf, während die pneumatischen Verbindungskanäle 23 zur Weiterleitung der komprimierten Druckluft mit einem dritten radialen Abstand a3 am weitesten radial außen und parallel zur Drehachse 6 angeordnet sind. Hierdurch sind diese pneumatischen Verbindungskanäle 23 im Betrieb des Kompressors am besten gegen die Wärme des Elektromotors 2, des Wechselrichters 3 und der Verdichtungsstufen 4 geschützt.

Im vorliegenden Beispiel sind die hohlstabförmigen oder rohrförmigen ersten Kühlelemente 1 1 a - 1 11, die V-förmigen zweiten Kühlelemente 12a - 13f, die bogenförmigen dritten Kühlelemente 13a - 13e, der Kühlmantel 17 der ersten Verdichtungsstufe 4, die Zwischenkühlkanäle 20 und die Abdeckungen 14, 15 im Strömungsfluss des Kühlmittels in Reihe zueinander angeordnet. Dieses erste Kühlsystem 7.1 entspricht hinsichtlich der Reihenschaltung des Kühlmittelflusses einem ebenfalls in Reihe geschalteten zweiten Kühlsystem 7.2 gemäß dem in Fig. 8 gezeigten Kompressor- Schaltbild, wobei die Reihenfolge der durchströmten Komponenten abweichen kann.

Da es sich bei einem Kühlsystem um einen Kreislaufsystem handelt, in dem ein Kühlmittel ständig zirkuliert, ist bei der Reihenschaltung lediglich wichtig, dass die zu kühlenden Komponenten nacheinander durchströmt werden, jedoch nicht in welcher Reihenfolge. Dies ist auch nur ein mögliches Beispiel. Der Fachmann wird die V- förmigen zweiten Kühlelemente 12a - 13f, die bogenförmigen dritten Kühlelemente 13a - 13e und die Abdeckungen 14, 15 derart anpassen können, um weitere Kühlsysteme mit seriellen, parallelen oder separaten Strömungszweigen auszubilden. Beispiele für verschiedene mögliche Schaltschemata sind in den Kompres- sor-Schaltbildern der Figuren 8 bis 1 1 dargestellt, welche nachfolgend beschrieben werden.

Die Fig. 8 zeigt demnach ein Schaltschema eines dem bisher beschriebenen ersten Kühlsystem 7.1 in seiner Funktionalität weitgehend vergleichbaren zweiten Kühlsystem 7.2 und ein zugehöriges Schema eines Druckluftkreises P des Kompressors 1. Das zweite Kühlsystem 7.2 ist demnach über eine Vorlaufleitung 8.1 an den eingangsseitigen Anschluss 8 sowie über eine Rücklaufleitung 9.1 an den ausgangsseitigen Anschluss 9 des Kühlsystems 10 eines Nutzfahrzeugs angeschlossen. Über den eingangsseitigen Anschluss 8 strömt das Kühlmittel aus dem Kühlsystem 10 des Nutzfahrzeugs in das Kühlsystem 7.2 des Kompressors 1 ein, und über den ausgangsseitigen Anschluss 9 strömt das Kühlmittel aus dem Kühlsystem 7.2 des Kompressors 1 zurück in das Kühlsystem 10 des Nutzfahrzeugs. Auf diese Weise zirkuliert das Kühlmittel in einem fortwährenden Kreislauf. Dabei wird die Kühlmittelströmung mittels einer regelbaren Kühlmittelpumpe 26 des Kühlsystems 10 des Nutzfahrzeugs, soweit eine solche in dem Kühlsystem 10 vorgesehen ist, gesteuert.

Bei den Kühlsystemen 7.2, 7.3, 7.4 gemäß den Figuren 8 bis 10 ist zur Steuerung und Regelung des Wärmeübergangs sowie zur optimalen Kühlleistung jeweils eine erste regelbare Drossel 27 in Strömungsrichtung hinter dem eingangsseitige Anschluss 8 angeordnet, welche den Volumenstrom des Kühlmittels regelt. Diese Regelung erfolgt derart, dass im Falle eines erhöhten Kühlmittelgegendruckes der überschüssige Volumenstrom über eine zweite regelbare Drossel 28 direkt über den ausgangsseitigen Anschluss 9 abgeleitet werden kann. Der Kühlmittelfluss bezieht den Elektromotor 2, den Zwischenkühler 19, die erste Verdichtungsstufe 4, den Nachkühler 29 und die zweite Verdichtungsstufe 5 in einem durchgehenden Kreislauf ein.

Im Unterschied zu dem ersten Kühlsystem 7.1 des Kompressors 1 gemäß den Figuren 1 bis 7 wird das Kühlmittel bei den Kühlsystemen 7.2, 7.3 gemäß den Figuren 8 und 9 nach dem zuerst erfolgenden Kühlen des Elektromotors 2 und gegebenenfalls des Wechselrichters 3 zu dem Zwischenkühler 19 geleitet, in dem die von der ersten Verdichtungsstufe 4 verdichtete Luft gekühlt wird. Erst anschließend wird das Kühl- mittel zu der ersten Verdichtungsstufe 4 geführt, um deren Bauteile zu kühlen. Sodann wird das Kühlmittel zu einem Nachkühler 29 geleitet, wo von der zweiten Verdichtungsstufe 5 komprimierte Luft gekühlt wird. Schließlich wird das Kühlmittel zu der zweiten Verdichtungsstufe 5 geführt, um dort deren Bauteile zu kühlen. Letztlich wird das Kühlmittel von der zweiten Verdichtungsstufe 5 über die Rücklaufleitung 9.1 zurück zu dem Kühlsystem 10 des Nutzfahrzeugs geleitet.

In dem Druckluftkreis P saugt die durch den Elektromotor 2 angetriebene erste Verdichtungsstufe 4 über einen Lufteinlass P1 Umgebungsluft 40 an, verdichtet diese und führt die so erzeugte Druckluft dann über einen Verdichtungsstufenausgang 22 der ersten Verdichtungsstufe 4, mindestens einem Verbindungskanal 23 und weiter über ein erstes Rückschlagventil P7 und den Zwischenkühler 19 zu dem pneumatischen Eingang 23.1 der in Fig. 7 und Fig. 8 dargestellten zweiten Verdichtungsstufe 5. Die zweite Verdichtungsstufe 5 kann ebenfalls einen Kühlmantel wie beschrieben oder ähnlich aufweisen.

Der pneumatische Verdichtungsstufenausgang 22 der ersten Verdichtungsstufe 4 und die Verbindungskanäle 23 bilden eine pneumatische Verbindungseinrichtung 25 zum pneumatischen Verbinden der zwei Verdichtungsstufen 4, 5 über den Zwischenkühler 19. Die Zwischenkühlkanäle 20 wirken wegen deren Nähe auf die pneumatischen Verbindungskanäle 23 ein, um die darin strömende Druckluft zu kühlen (siehe Fig. 7).

Die zweite Verdichtungsstufe 5 wird ebenfalls durch den Elektromotor 2 angetrieben und saugt die in der ersten Verdichtungsstufe 4 vorverdichtete Luft an. Anschließend strömt die Druckluft über den Nachkühler 29 in Richtung zu einem ersten Druckluftauslasses P2.

In dem Kompressor-Schaltbild gemäß Fig. 8 ist zudem ein Ventilblock P4 dargestellt, welcher ein 5/3-Wegeventil P5 und ein 2/2-Wegeventil P6 aufweist, welche als elektrisch ansteuerbare Magnetventile ausgebildet sind. Außerdem ist ein zweites Rückschlagventile P8 vorhanden. Diese Schaltmittel dienen dazu, die in der ersten Verdichtungsstufe 4 und/oder die in der zweiten Verdichtungsstufe 5 erzeugte Druckluft an den ersten Druckluftauslass P2 und/oder an einen zweiten Druckluftauslass P3 zu führen, sowie mittels der beiden Rückschlagventile P7, P8 eine Rückströmung von Druckluft in die beiden Verdichter 4, 5 auszuschließen. Dies ist für die Erfindung jedoch nicht relevant und muss daher hier nicht weiter erläutert werden.

Zudem sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Strömungsrichtungen des Kühlmittels und der Luft parallel oder entgegengesetzt zueinander gerichtet sein können. Dies kann gemäß Fig. 8 vorab durch ein einfaches Vertauschen des eingangsseitigen Anschlusses 8 und des ausgangsseitigen Anschlusses 9 eingerichtet werden.

Die Fig. 9 zeigt ein drittes Kühlsystem 7.3, bei dem zwischen dem eingangsseitigen Anschlusses 8 und des ausgangsseitigen Anschlusses 9 zusätzlich ein Umschaltventil 31 angeordnet ist. Dadurch kann die Strömungsrichtung des Kühlmittels im Betrieb des Kompressors 1 entgegengesetzt umgeschaltet werden. Im Übrigen ist das dritte Kühlsystem 7.3 baugleich mit dem zweiten Kühlsystem 7.2 gemäß Fig. 8.

Fig. 10 zeigt ein viertes Kühlsystem 7.4, bei dem sich der eingangsseitigen Anschlusses 8 in fünf Kühlmittelzweige 7.4a, 7.4b, 7.4c, 7.4d, 7.4e aufteilt ist, welche im Kühlmittelfluss parallel zueinander geschaltet sind. Jeder der Komponenten Elektromotor 2, erste Verdichtungsstufe 4, zweite Verdichtungsstufe 5, Zwischenkühler 19 und Nachkühler 29 ist jeweils ein Kühlmittelzweig 7.4a, 7.4b, 7.4c, 7.4d, 7.4e zugeordnet. Der Druckluftkreis P ist so wie bei den zuvor beschrieben Kühlsystemen 7.2 und 7.3 ausgebildet.

Schließlich zeigt Fig. 11 ein fünftes Kühlsystem 7.5, bei dem für die fünf Komponenten Elektromotor 2, erste Verdichtungsstufe 4, zweite Verdichtungsstufe 5, Zwischenkühler 19 und Nachkühler 29 jeweils ein eigener Kühlmittelzweig 7.5a, 7.5b, 7.5c, 7.5d, 7.5e mit jeweils einem eingangsseitigen Anschlusses 8a, 8b, 8c, 8d, 8e und jeweils einem ausgangsseitigen Anschlusses 9a, 9b, 9c, 9d, 9e zum Anschließen an das Kühlsystem 10 des Nutzfahrzeugs vorhanden ist. Dieses fünfte Kühlsystem 7.5 ist sehr variabel steuerbar und regelbar, da jeder der fünf Kühlmittelzweige 7.5a, 7.5b, 7.5c, 7.5d, 7.5e unabhängig voneinander betrieben werden kann. Sofern geeignete Mittel zur Steuerung und Regelung sowie Schaltmittel in dem Kühlsystem 10 des Nutzfahrzeugs vorhanden sind, können diese Kühlmittelzweige

7.5a, 7.5b, 7.5c, 7.5d, 7.5e einzeln eingeschaltet oder ausgeschaltet werden. Grundsätzlich können die fünf Kühlmittelzweige 7.5a, 7.5b, 7.5c, 7.5d, 7.5e bei diesem Ausführungsbeispiel bei Bedarf mit verschiedenen Kühlmitteln betrieben werden.

Bezugszeichenliste (Bestandteil der Beschreibung)

Kompressor

Elektromotor

Wechselrichter

Erste Verdichtungsstufe

Zweite Verdichtungsstufe

Drehachse der Antriebswelle des Elektromotors.1 Erstes Kühlsystem des Kompressors (1 . Ausführungsform).2 Zweites Kühlsystem des Kompressors (2. Ausführungsform).3 Drittes Kühlsystem des Kompressors (3. Ausführungsform).4 Viertes Kühlsystem des Kompressors (4. Ausführungsform).4a - 7.4e Kühlmittelzweige des Kühlsystems 7.4 .5 Fünftes Kühlsystem des Kompressors (5. Ausführungsform).5a - 7.5e Kühlmittelzweige des Kühlsystems 7.5

Eingangsseitiger Anschluss für das Kühlsystem 7.2.1 Vorlaufleitung a Eingangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5ab Eingangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5bc Eingangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5cd Eingangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5de Eingangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5e

Ausgangsseitiger Anschluss für das Kühlsystem 7.2.1 Rücklaufleitung a Ausgangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5ab Ausgangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5bc Ausgangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5cd Ausgangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5de Ausgangsseitiger Anschluss für den Kühlmittelzweig 7.5e0 Kühlsystem des Nutzfahrzeugs 1 a - 1 11 Erste Kühlelemente, Motor- und Wechselrichter-Kühlkanäle 12a - 12f Zweite Kuhlelemente, V-formige Verbindungsstücke

13a - 13e Dritte Kühlelemente, bogenförmige Verbindungsstücke

14 Erste Abdeckung

15 Zweite Abdeckung

16 Erster Kühlmittelverbindungskanal

17 Kühlmantel der ersten Verdichtungsstufe 4

18 Zweiter Kühlmittelverbindungskanal

19 Zwischenkühler

19.1 Viertes Kühlelement

20 Zwischenkühlkanal des Zwischenkühlers

21 Zwischenkühlerverbindungsleitung

22 Pneumatischer Ausgang der ersten Verdichtungsstufe 4

23 Verbindungskanal der ersten Verdichtungsstufe 4

23.1 Pneumatischer Eingang der zweiten Verdichtungsstufe 5

24 Dritte Abdeckung

25 Pneumatische Verbindungseinrichtung

26 Kühlmittelpumpe

27 Erste Drossel

28 Zweite Drossel

29 Nachkühler

30 Konturierte Einlage

31 Umschaltventil

32 Gehäuse des Kompressors

33 Antriebswelle des Elektromotors

34 Rotor des Elektromotors

35 Stator des Elektromotors

40 Luft, Umgebungsluft a1 Erster radialer Abstand von der Drehachse der Antriebswelle a2 Zweiter radialer Abstand von der Drehachse der Antriebswelle a3 Dritter radialer Abstand von der Drehachse der Antriebswelle

P Druckluftkreis

P1 Lufteinlass P2 Erster Druckluftauslass

P3 Zweiter Druckluftauslass

P4 Ventilblock

P5 5/3-Wegeventil

P6 2/2-Wegeventil

P7 Erstes Rückschlagventil

P8 Zweites Rückschlagventil