(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両（１０）のコンプレッサ（２４）に用いられる空気供給を制御する弁装置（４０）であって、当該弁装置（４０）は弁ハウジング（１００）を有し、
該弁ハウジング（１００）は、周辺空気供給部（３２）に接続するための第１の圧縮空気入口（１０２）と、過給空気供給部（３４）に接続するための第２の圧縮空気入口（１０４）とを有し、該第２の圧縮空気入口(１０４)を介して、前圧縮された空気が供給可能であり、さらに前記弁ハウジング（１００）は、コンプレッサ（２４）に接続するための圧縮空気出口（１０６）を有し、
当該弁装置（４０）は、第１の切換状態を有し、該第１の切換状態では、前記圧縮空気出口（１０６）が、前記第１の圧縮空気入口（１０２）に、流体が流通するように接続されており、
当該弁装置（４０）は、第２の切換状態を有し、該第２の切換状態では、前記圧縮空気出口（１０６）が、前記第２の圧縮空気入口（１０４）に、流体が流通するように接続されており、
当該弁装置（４０）は、第３の切換状態を有し、該第３の切換状態では、前記第１の圧縮空気入口（１０２）と前記第２の圧縮空気入口（１０４）とが、前記圧縮空気出口（１０６）に、流体が流通するように接続されており、
当該弁装置（４０）はさらに、当該弁装置（４０）を前記第１の切換状態、前記第２の切換状態、前記第３の切換状態の間で切り換えることのできる切換装置を有し、
前記切換装置がピストン（１２２）を有し、該ピストン（１２２）は、前記第１の切換状態に相当する第１の位置と、前記第２の切換状態に相当する第２の位置と、前記第３の切換状態に相当する第３の位置と、の間で運動可能であることを特徴とする、車両のコンプレッサに用いられる空気供給を制御する弁装置。
【請求項２】
前記切換装置が、複数の切換状態の間での切換のための操作装置（１０８）として電動モータを有する、請求項１記載の弁装置。
【請求項３】
当該弁装置（４０）が、３ポート２位置弁として形成されている、請求項１又は２記載の弁装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１項記載の弁装置（４０）と、車両（１０）用のコンプレッサ（２４）とを備えたコンプレッサシステム（１２）において、前記弁装置（４０）の前記圧縮空気出口（１０６）が、圧縮空気供給のためにコンプレッサ（２４）に接続されているか、または接続可能であり、前記弁装置（４０）の前記第１の圧縮空気入口（１０２）が、周辺空気供給部（３２）に接続されているか、または接続可能であり、前記第２の圧縮空気入口（１０４）が、前圧縮された空気を供給する過給空気供給部（３４）に接続されているか、または接続可能であることを特徴とする、コンプレッサシステム。
【請求項５】
当該コンプレッサシステム（１２）が、さらに遮断弁（４８）を有し、該遮断弁（４８）は、前記弁装置（４０）の前記圧縮空気出口（１０６）とコンプレッサ（２４）との間に接続されていて、前記弁装置（４０）からコンプレッサ（２４）への圧縮空気供給を遮断するか、または開放するようになっている、請求項４記載のコンプレッサシステム。
【請求項６】
当該コンプレッサシステム（１２）が、さらに、前記弁装置（４０）を制御するために適した電子制御装置（２６，１７０）を有する、請求項４または５記載のコンプレッサシステム。
【請求項７】
請求項４から６までのいずれか１項記載のコンプレッサシステム（１２）のコンプレッサ（２４）に対する空気供給を制御する方法であって、コンプレッサ（２４）が、空気供給のために前記弁装置（４０）の前記圧縮空気出口（１０６）に接続されている方法において、前記弁装置（４０）が２つの切換状態の間で切り換わるように前記弁装置（４０）を制御するステップを実施することを特徴とする、コンプレッサシステムのコンプレッサに対する空気供給を制御する方法。
【請求項８】
前記弁装置（４０）が第１の切換状態と第２の切換状態との間で切り換わるように前記弁装置（４０）を制御する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記第１の圧縮空気入口（１０２）と前記第２の圧縮空気入口（１０４）とが前記圧縮空気出口（１０６）に、流体が流通するように接続される第３の切換状態へ、または該第３の切換状態から、前記弁装置（４０）が切り換えられるように前記弁装置（４０）を制御する、請求項７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のコンプレッサに用いられる空気供給を制御する弁装置に関する。本発明はさらに、このような弁装置を備えたコンプレッサシステムならびに車両のコンプレッサシステムのコンプレッサに用いられる空気供給を制御する方法に関する。
【０００２】
最近の車両、特に商用車では、しばしば圧縮空気を用いて作動されるシステムが使用される。このようなシステムは、たとえばブレーキシステムおよびサスペンションシステムにおいて使用される。圧縮空気を発生させかつ調整するためには、圧縮空気調整装置（Druckluftaufbereitungsanlage）が使用される。この圧縮空気調整装置は、たとえば圧縮空気を発生させ、濾過し、貯え、そして相応するシステムに移送する。このような圧縮空気調整装置は、たとえば貨物自動車、レール車両およびトラクタにおいて使用され、空気を加圧するために、コンプレッサシステムのコンプレッサと、所属のコンポーネントとを有する。中央の駆動装置、たとえばエンジンからのエネルギの効率良い利用を達成するために、このような車両では、しばしばターボチャージャが使用される。ターボチャージャを介して、たとえば排ガス流からエネルギを取り出すことができる。ターボチャージャを、空気が圧縮空気調整装置のコンプレッサもしくはコンプレッサシステムに供給される前に空気を前圧縮するために使用することが既に知られている。これにより、時間当たりの、コンプレッサから流れる空気容量が高められる。国際公開第２００９／１４６８６６号に基づき、これに関連して、コンプレッサに、ターボチャージャによって前圧縮された空気を供給するか、または周辺空気を供給することが知られている。周辺空気はターボチャージャを迂回してコンプレッサに供給される。
【０００３】
本発明の課題は、車両のコンプレッサに選択的に周辺空気または前圧縮された空気を供給するためのできるだけ信頼性の良い、簡単でかつ廉価な手段を提供することである。
【０００４】
この課題は、独立項形式の請求項に記載の特徴により解決される。
【０００５】
別の有利な構成および改良形は、従属項形式の各請求項に記載されている。
【０００６】
本発明によれば、車両のコンプレッサに用いられる空気供給を制御する弁装置が提供される。この弁装置は弁ハウジングを有しており、この弁ハウジングは、周辺空気供給部に接続するための第１の圧縮空気入口と、過給空気供給部に接続するための第２の圧縮空気入口とを有し、この第２の圧縮空気入口を介して、前圧縮された空気が供給可能であり、さらに弁ハウジングは、コンプレッサに接続するための圧縮空気出口を有する。当該弁装置は、第１の切換状態を有し、該第１の切換状態では、圧縮空気出口が、第１の圧縮空気入口に、流体が流通するように接続されており（流体流通接続）、当該弁装置は、第２の切換状態を有し、該第２の切換状態では、圧縮空気出口が、第２の圧縮空気入口に、流体が流通するように接続されている。当該弁装置はさらに、当該弁装置を前記第１の切換状態と前記第２の切換状態との間で切り換えることのできる切換装置を有する。したがって、コンプレッサに対して周辺空気供給部と過給空気供給部との間での切換を簡単に行うことができる。当該弁装置は、特に車両のコンプレッサシステムにおいて使用するために設けられていてよい。弁装置は２つの圧縮空気入口の他に、特にコンプレッサに接続するための唯一つの出口を有していてよい。切換装置もしくは弁装置は、切換状態の間での切換のために電気的またはニューマチック的に制御可能であってよい。圧縮空気出口の範囲に、または圧縮空気出口に、または圧縮空気出口の下流側に、センサ装置が接続可能であるか、または接続されている。センサ装置は、特に圧力センサおよび／または流量センサを有していてよい。センサ装置もしくはそのセンサが電子制御装置に接続されていると有利である。センサ装置を弁装置の一部および／またはコンプレッサシステムの一部として構成するか、またはみなすことが考えられる。センサ装置は、弁装置の切換状態を測定し、かつ／または切換状態を求めかつ／または制御するためのデータを求めて、伝送するために構成されているか、または接続されていてよい。弁装置は電子制御装置を有し、かつ／または電子制御装置に接続されているか、または接続可能であってよい。このような制御装置は、特に弁装置もしくは切換装置を種々異なる切換状態の間で制御しかつ／または切り換えるために形成されていてよい。弁装置の電子制御装置が、通信のために、車両の少なくとも１つの別の、できれば上位の制御装置に接続されているか、または接続可能であることが考えられる。特に、切換装置は制御装置による制御のために形成されていてよい。センサ装置が信号伝送のために、相応する制御装置に接続されていると有利である。弁装置は、該弁装置が、いかなる切換状態においても、その唯一つの出口、すなわち圧縮空気出口と、前記圧縮空気入口のうちの少なくとも１つの圧縮空気入口との流体流通接続を形成するように形成されていてよい。特に、弁装置のいかなる切換状態においても、第１の圧縮空気入口と圧縮空気出口との間の流体流通と、第２の圧縮空気入口と圧縮空気出口との間の流体流通とが同時に遮断されることはないように形成されていてよい。
【０００７】
本発明の有利な構成では、前記切換装置により、第１の切換状態において、第２の圧縮空気入口と圧縮空気出口との間の流体流通路が遮断されており、かつ／または第２の切換状態において、第１の圧縮空気入口と圧縮空気出口との間の流体流通路が遮断されている。したがって、第１の切換状態では、第１の圧縮空気入口を経由した圧縮空気だけが、圧縮空気出口へ引き続き案内され、最終的にはコンプレッサへ案内され、それに対して、第２の圧縮空気入口を経由した圧縮空気供給は中断されている。逆に、第２の切換状態では、第２の圧縮空気入口を経由した圧縮空気供給だけが可能となる。
【０００８】
弁装置は、少なくとも１つの第３の切換状態を有していてよい。この第３の切換状態では、第１の圧縮空気入口と第２の圧縮空気入口とが、圧縮空気出口に、流体が流通するように接続されている。したがって、供給される空気の混合を達成することができる。これにより、たとえば過給空気供給部を介して、コンプレッサにとっては臨界的な圧力を有する圧縮空気が供給される場合には、周辺空気の供給もしくは第１の圧縮空気入口を経由する前圧縮された空気の排出により、圧力の低下を達成することができる。これにより、一方ではコンプレッサを保護することができる。他方において、過給空気圧を減少させるためにターボチャージャシステムに干渉することが必要でなくなる。このことは車両にかかる回路手間を減少させる。特別な構成では、弁装置が、一連の種々異なる切換状態を有していて、これらの切換状態では、第１の圧縮空気入口と第２の圧縮空気入口とが、圧縮空気出口に流体が流通するように接続されている。これらの切換状態は、第１の圧縮空気入口および第２の圧縮空気入口の、弁装置において開放された横断面に関して、かつ／または開放された横断面の割合に関して、種々異なっていてよい。これにより、種々の混合比を調節することができる。弁装置の切換状態が、第１の切換状態と第２の切換状態との間で実質的に連続的に調節可能であると、有利になり得る。したがって、弁装置は第１の切換状態と第２の切換状態との間の別の中間切換状態を有していてよい。周辺空気供給部および／または過給空気供給部に、供給された空気の圧力レベルを求めるためのセンサが配置されていると有利になり得る。センサは直接的または間接的に、別の電子コンポーネントを介して切換装置もしくは弁装置の電子制御部に接続されていてよい。電子制御部は、圧縮空気出口を介してコンプレッサに案内された空気によって、予め規定された圧力閾値が超えられないような、弁装置の切換状態を調節するように形成されていてよい。このような制御は、たとえばセンサ信号をベースとして行われ、かつ切換状態の間での切換によって達成され得る。
【０００９】
弁装置の切換装置は、ピストンを有していてよい。このピストンは、前記第１の切換状態に相当する第１の位置と、前記第２の切換状態に相当する第２の位置との間で運動可能であり、前記第１の位置においてピストンは、第１の圧縮空気入口と圧縮空気出口との間の流体流通接続を開放し、前記第２の位置においてピストンは、第２の圧縮空気入口と圧縮空気出口との間の流体流通接続を開放する。ピストンは弁ハウジングの内部に、特にピストン案内のための通路内に収容されていてよい。ピストンがシール部材を有することが考えられる。このシール部材は、たとえばピストンと弁ハウジングもしくは弁装置の、運動するピストンを収容するエレメント、たとえば通路との間のシールを形成する。したがって、特に第１の切換状態と第２の切換状態との間での切換を簡単に達成することができる。
【００１０】
別の有利な構成では、弁ハウジングが、第１の圧縮空気入口に対応している第１の弁座と、第２の圧縮空気入口に対応している第２の弁座とを有している。切換装置がピストンを有し、該ピストンは、制御可能に第１の弁座に当接可能となり、かつ制御可能に第２の弁座に当接可能となるようにするために設けられていてよい。第１の切換状態においてピストンは、第２の弁座に当接していて、第２の圧縮空気入口と圧縮空気出口との間の流体流通を遮断している。第２の切換状態において、ピストンは、第１の弁座に当接していて、第１の圧縮空気入口と圧縮空気出口との間の流体流通を遮断している。この構造は、ピストンのための正確に規定された運動空間を提供する。少なくとも１つの弁座の範囲では、たとえばピストンを測位するためにセンサ、たとえばコンタクトセンサが設けられていてよい。このようなセンサは制御装置に接続されていてよい。弁座は、たとえば対応する圧縮空気入口に配属され得る開口または管路区分に設けられた狭隘部として形成されていてよい。特にピストンは、第１の弁座に当接する位置と、第２の弁座に当接する位置との間で往復運動可能であってよい。この場合、種々の中間切換状態が調節されることが考えられる。
【００１１】
前記切換装置は、切換ディスクを有していてよい。この切換ディスクは、第１の切換状態に相当する第１の位置と、第２の切換状態に相当する第２の位置との間で回転可能であり、前記第１の位置では、切換ディスクが、第１の圧縮空気入口と圧縮空気出口との間の流体流通接続を開放し、前記第２の位置では、切換ディスクが、第２の圧縮空気入口と圧縮空気出口との間の流体流通接続を開放する。このことは、容易に切り換えられ得る、信頼性の良い切換装置を提供するための別の手段である。
【００１２】
さらに別の改良形では、前記切換装置がさらに、出口開口を備えた出口ディスクを有している。この出口開口を介して、前記切換ディスクから圧縮空気出口への流体流通接続が形成可能であるか、または調整されている。前記切換装置はさらに、第１の入口開口と第２の入口開口とを備えた入口ディスクを有し、前記第１の入口開口を介して、第１の圧縮空気入口から前記切換ディスクへの流体流通接続が形成可能であるか、または調整されており、前記第２の入口開口を介して、第２の圧縮空気入口から前記切換ディスクへの流体流通接続が形成可能であるか、または調整されている。前記切換ディスクは、出口ディスクと入口ディスクとの間に回転可能に配置されていて、切換開口を有している。さらに、前記切換ディスクは、第１の位置と第２の位置との間で回転可能であり、前記第１の位置では、前記切換ディスクの切換開口を介して前記出口開口と前記第１の入口開口との間の流体流通接続が形成されており、前記第２の位置では、前記切換開口を介して前記出口開口と前記第２の入口開口との間の流体流通接続が形成されている。したがって、切換ディスクの回転が、両圧縮空気入口のうちの一方の圧縮空気入口からの圧縮空気によってほとんど負荷されないような単純な切換装置を製造することができる。なぜならば、切換ディスクが、空気流に対して直交する方向に回転可能であるからである。第１の位置は第１の切換位置に相当しており、第２の位置は第２の切換位置に相当している。考えられ得る構成では、切換ディスクが第１の位置では第２の入口開口を覆い、第２の位置では第１の入口開口を覆い、この場合、切換ディスクが、相応する開口を通る流体流通を遮断する。この変化形においても、当然ながら、種々の中間切換状態が可能であり、これらの中間切換状態では、上で述べたような両圧縮空気入口から供給された圧縮空気の規定された混合が可能となる。出口ディスクおよび／または入口ディスクは、弁ハウジング内部に取り付けられていてよい。これにより出口ディスクおよび／または入口ディスクは、ハウジングに対して不動となる。
【００１３】
切換装置が、種々の切換状態の間での切換のための操作装置として電動モータを有することが考えられる。切換装置は別個の操作装置、たとえばこのようなモータに結合されていてもよい。操作装置としては、電磁石（ソレノイド）および／またはばね装置を使用することもできる。操作装置は、上で説明した制御装置のうちの１つによって制御されてよい。
【００１４】
当該弁装置は、特に３ポート２位置弁として形成されていてよい。したがって、不要な入口および出口は存在せず、このことは構造や制御を容易にする。
【００１５】
本発明は、さらに、上で説明したような、コンプレッサに用いられる空気供給を制御する弁装置を備えたコンプレッサシステムに関する。コンプレッサシステムに関しては、弁装置の構造に応じて、既に説明した利点と実質的に同一の利点が得られる。コンプレッサシステムは、周辺空気供給部と過給空気供給部とを有していてよい。
【００１６】
別の有利な構成では、コンプレッサシステムが、遮断弁を有し、該遮断弁は、前記弁装置の圧縮空気出口とコンプレッサとの間に接続されていて、前記弁装置からコンプレッサへの圧縮空気供給路を遮断するか、または開放することができる。特に、この遮断弁は、遮断位置においては、圧縮空気出口とコンプレッサとの間の圧縮空気供給を遮断することができ、通流位置においては、圧縮空気出口とコンプレッサとの間の圧縮空気供給を可能にすることができる。したがって、たとえばコンプレッサがアイドリング段階で運転される場合に、コンプレッサへの望ましくない圧縮空気供給を簡単に阻止することができる。また、コンプレッサが、択一的または付加的にコンプレッサクラッチに連結されており、このコンプレッサクラッチを介して、コンプレッサが駆動装置から遮断可能となることも考えられる。
【００１７】
コンプレッサシステムは、前記弁装置を制御するために適した電子制御装置を有すると有利である。この制御装置は、直接に弁装置もしくは切換装置に接続されていてよい。コンプレッサシステムの制御装置が、弁装置の制御装置に接続されていることが考えられる。コンプレッサシステムは、弁装置の圧縮空気出口とコンプレッサとの間に接続されたセンサ装置を有していてよい。センサ装置は、特に圧力センサおよび／または流量センサを有していてよい。センサ装置もしくはそのセンサは、電子制御装置に接続されていてよい。弁装置の切換状態を測定し、かつ／または切換状態を求めかつ／または制御するためのデータを求め、かつ／またはこれらのデータを、コンプレッサシステムの制御装置および／または搭載電子装置の一部であってよい制御装置に伝送するために、センサ装置が形成または接続されていることが考えられる。このような制御装置は、特に種々異なる切換状態の間で弁装置もしくは切換装置を制御しかつ／または切り換えるために形成されていてよい。センサ装置が、信号伝送のために、相応する制御装置に接続されていると有利である。この制御装置は、車両のＣＡＮバスに接続されていてよい。
【００１８】
本発明はさらに、上で説明したようなコンプレッサシステムのコンプレッサに対する空気供給を制御する方法に関する。この場合、コンプレッサは、空気供給のために前記弁装置の圧縮空気出口に接続されている。本発明による方法では、前記弁装置が２つの切換状態の間で切り換わるように前記弁装置を制御するステップを実施する。制御は、前で説明したセンサ装置またはセンサのセンサ信号に基づいて行われ得る。制御の際には、車両パラメータ、たとえば車両速度、エンジンパラメータ、たとえばエンジン回転数および／またはコンプレッサパラメータ、たとえばコンプレッサ回転数を考慮することができる。
【００１９】
本発明の改良形では、前記弁装置が第１の切換状態と第２の切換状態との間で切り換わるように前記弁装置が制御される。
【００２０】
また、第１の圧縮空気入口と第２の圧縮空気入口とが圧縮空気出口に、流体が流通するように接続される第３の切換状態へまたは該第３の切換状態から前記弁装置が切り換えられるように前記弁装置を制御することも考えられる。
【００２１】
本明細書の枠内では、車両はあらゆる種類の自動車であってよい。特に車両は商用車、走行可能な建設機械、レール車両、トラクタまたは貨物自動車であってよい。コンプレッサシステムは１つのコンプレッサを有していてよい。コンプレッサもしくはコンプレッサシステムが、コンプレッサクラッチを有していてよい。コンプレッサシステムが、圧縮空気供給のためのコンポーネント、管路、弁、圧縮空気接続部および／または類似のコンポーネントを有することが考えられる。また、圧縮空気流を制御するためのコンポーネント、コンプレッサまたはコンプレッサクラッチを制御するためのコンポーネントを、コンプレッサシステムの一部とみなすこともできる。エアドライヤ、多回路保護弁および別のコンポーネントを備えた圧縮空気調整装置は、コンプレッサシステムとして解釈され得るか、またはコンプレッサシステムを包含することができる。制御は、電子式、電気式またはニューマチック式に行われ得る。電子式の制御とニューマチック式の制御とから成る組合せも考えられる。コンプレッサシステムは、特に１つまたは複数の電子制御装置を有していてよい。電子制御装置は、たとえばコンプレッサおよび／またはコンプレッサクラッチおよび／または弁装置を制御するために、特に上で説明した弁装置のうちの１つを制御するために設けられていてよく、かつ／または相応して接続されていてよい。制御装置が、１つまたは複数の圧力センサの信号をベースにして制御を実施することが考えられる。制御が、弁装置の下流側に設置されたセンサ装置によって伝送された信号に基づいて実施され、かつ／または過給空気供給部および／または周辺空気供給部からの信号に基づいていると、特に有利である。制御は車両パラメータ、たとえば車両速度、エンジンパラメータ、たとえばエンジン回転数および／またはコンプレッサパラメータ、たとえばコンプレッサ回転数を考慮して行われ得る。この場合、相応するパラメータを搭載電子装置、たとえばＣＡＮバスを介して、制御を実施する制御装置に伝送することが有利になり得る。過給空気供給部は、コンプレッサのための前圧縮された空気を供給するために働く。空気の前圧縮は、ターボチャージャまたは別の適当な装置によって行われる。周辺空気供給部は、前圧縮されていない周辺空気を供給するために働く。したがって、周辺空気は大気圧を有していてよい。流体流通の遮断部は、それぞれ直接的または間接的な流体流通接続の遮断部として設計され得る。流体流通が遮断されている２つのコンポーネントが、流体、特に圧縮空気を交換し得ないことが有利である。流体流通接続された装置、たとえば圧縮空気入口と圧縮空気出口との間で、流体、特に空気または圧縮空気が流通し得る。弁ハウジングに設けられた圧縮空気入口または圧縮空気出口には、１つまたは複数の開口および／または管路区分および／または圧力室が対応配置されていてよい。したがって、入口または出口は、圧縮空気が主として１つの開口個所においてしか流入せず、そして１つの開口個所においてしかこの範囲から再び流出しない場合には、入口範囲もしくは出口範囲であると理解され得る。
【００２２】
以下に、本発明の有利な実施形態を図面につき詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】コンプレッサシステムを備えた車両の概略図である。
【図２】弁装置の１変化形を示す概略図である。
【図３】弁装置の別の変化形を示す概略図である。
【図４】図４ａは、弁装置のさらに別の変化形を示す概略図である。図４ｂは、図４ａに示した変化形を別の方向から見た図である。
【図５】図５ａは、弁装置のさらに別の変化形を示す概略図である。図５ｂは、図５ａに示した変化形を示す別の概略図である。図５ｃは、図５ａに示した変化形を示すさらに別の概略図である。図５ｄは、図５ａに示した変化形を示すさらに別の概略図である。
【図６】別のコンポーネントを備えた弁装置を示す概略図である。
【００２４】
以下の図面説明において、同一のコンポーネントまたは同一機能のコンポーネントは同じ符号で示されている。図１には、ニューマチック的なライン（空圧管路）は実線として描かれていて、電気的なライン（電気線路）および接続路は破線により描かれている。
【００２５】
図１には、商用車１０が概略的に図示されている。図示の商用車１０は、原動機であるエンジン１４およびコンプレッサシステム１２の他に、消費器を備えた圧縮空気調整装置１６と、空気フィルタ１８と、過給された空気を冷却するインタクーラ２０と、ターボチャージャ２２とを有する。コンプレッサシステム１２自体は、シングルシリンダ式コンプレッサまたはダブルシリンダ式コンプレッサであってよいコンプレッサ２４の他に、ＣＡＮバス３０への接続部２８を備えた電子制御装置２６を有する。さらに、周辺空気供給部３２と過給空気供給部３４とが設けられている。周辺空気供給部３２には、第１の圧力センサ３６が設けられており、過給空気供給部３４には、第２の圧力センサ３８が設けられている。第１および第２の両圧力センサ３６，３８の代わりに、流量センサまたは別の適当なセンサ装置、たとえば圧力センサと流量センサとを備えたセンサ装置が設けられていてもよい。周辺空気供給部３２は、周辺からの空気を、空気フィルタ１８のすぐ背後から空気供給弁装置４０に案内する。過給空気供給部３４は、ターボチャージャ２２により前圧縮されかつその後にインタクーラ２０において冷却される前圧縮された空気（「過給空気」とも呼ばれる）を、同じく空気供給弁装置４０に案内する。空気供給弁装置４０はコンプレッサ２４に接続されており、これによりコンプレッサ２４に圧縮のための空気が供給される。コンプレッサ２４と、空気供給弁装置４０の、コンプレッサ２４に接続された出口との間には、センサ装置３９が接続されている。このセンサ装置３９は、圧力センサと流量センサとを有する。空気供給弁装置４０は有利には、コンプレッサ２４への接続のため、もしくはコンプレッサ２４への空気の供給のために、唯一つの圧縮空気出口しか有しない。
【００２６】
空気供給弁装置４０の切換状態に関連して、コンプレッサ２４は、過給空気供給部３４を介して既にターボチャージャ２２により前圧縮された空気を吸い込むか、または周辺空気供給部３２を介して、前圧縮されていない周辺空気を吸い込む。空気供給弁装置４０が図示の第１の切換状態にあると、コンプレッサ２４は空気フィルタ１８と周辺空気供給部３２とを介して周辺空気を吸い込む。図示されていない第２の切換状態において、コンプレッサ２４は空気フィルタ１８とターボチャージャ２２とインタクーラ２０と過給空気供給部３４とを介して、既にターボチャージャ２２により前圧縮された空気を吸い込む。周辺圧に比べて高められた過給圧に基づき、コンプレッサ２４の回転数が同じままでも、単位時間当たりのコンプレッサ２４により圧送される空気容量は増大する。ターボチャージャ２２はエンジン１４の排ガスにより駆動される。この場合、ターボチャージャ２２の主要役割は、エンジン１４への過給にある。すなわち、エンジン１４の図示の６つのシリンダ４２を、より大きな量の燃焼空気によって運転することにある。コンプレッサ２４の駆動は、当業者に知られているように、エンジン１４により行われる。たとえば、コンプレッサ２４は歯車伝動装置を介してエンジン１４により駆動され得る。コンプレッサ２４により圧送された圧縮空気は、消費器を備えた圧縮空気調整装置１６に供給される。消費器を備えた圧縮空気調整装置１６は、特に当業者に知られている１つの圧縮空気調整装置と、たとえば多回路保護弁により互いに対して保護された複数の消費器回路とを有しており、これらの消費器回路に個々の消費器が接続されている。コンプレッサ２４はさらに、弁装置４４により接続可能な、シリンダ１つ当たり約１０ｃｃｍのすき間容積（Schadraum）４６を有しており、これにより圧縮空気圧送時の圧力ピークが緩和される。「すき間容積４６」とは、一般に、コンプレッサのピストン室に接続されていて、コンプレッサの圧縮行程の終了時に残る各空間容積を意味する。したがって、すき間容積４６の接続は、コンプレッサの可能な最大圧縮を減少させ、ひいては圧縮行程の間に生じる圧力ピークを減少させる。コンプレッサ２４と空気供給弁装置４０との間には、遮断弁４８が配置されていてよい。この遮断弁４８を介して、空気供給弁装置４０からコンプレッサ２４への空気供給を遮断するか、または開放することができる。コンプレッサ２４は、遮断弁が閉じられていると、空気を吸い込むことができず、したがって、もはや圧縮空気を圧送することもできない。この状態において、通常コンプレッサ２４の潤滑のために使用されるオイルが、コンプレッサ２４の膨張行程中に生じる負圧によって圧縮室内に吸い込まれ、コンプレッサ２４の次の圧縮行程の際に、消費器を備えた、接続された圧縮空気調整装置１６の方向へ放出されることが知られている。このことを阻止するためには、遮断弁４８が完全にシールされるのではなく、規定された残留不密性を有し、これによりコンプレッサ２４の吸込み負圧を制限することが考えられる。こうして、コンプレッサ２４のオイル放出が減じられる。遮断弁４８によるコンプレッサ２４への空気供給の遮断は、コンプレッサ２４を、エネルギ節約性の運転形式にもたらすための簡単な手段である。択一的または付加的に、コンプレッサ２４はクラッチ装置を介して駆動装置に連結されていてよい。クラッチの解放により、コンプレッサ２４を、エネルギ節約性の運転モードにもたらすことができる。
【００２７】
ターボチャージャ２２により提供された過給圧が、調節可能な過給圧閾値よりも下にある場合には、空気供給弁装置４０は、図示されていない第２の切換状態に位置する。コンプレッサ２４はその場合、過給空気供給部３４を介して、既に前圧縮された空気を受け取る。コンプレッサ２４は、前圧縮されていない空気を吸い込むために最適化されている。それゆえに、既に僅かな過給圧によっても、コンプレッサ２４により圧送される空気容量は著しく増大される。約０.６バールの過給圧までは、前圧縮されていない空気を吸い込むために最適化されたコンプレッサ２４は、既に前圧縮された空気をも問題なく圧送することができる。ターボチャージャ２２により提供された過給圧が、「すき間容積過給圧閾値」とも呼ばれるこの第１の限界値を上回ると、コンプレッサ２４に対応配置されたすき間容積４６は、弁装置４４を介して接続され、これにより、既に前圧縮された空気の圧送時に生じる吐出圧が低下させられる。ターボチャージャ２２により提供された過給圧がさらに増大して、「過給圧閾値」と呼ばれる別の限界値をも上回ると、発生した吐出圧は、すき間容積４６の接続にもかかわらずコンプレッサ２４を損傷させてしまう恐れがある。したがって、過給圧閾値が上回られると、空気供給弁装置４０は図示の第１の切換状態へ切り換えられる。コンプレッサ２４に対応配置されたすき間容積４６は、再び弁装置４４の操作によって閉鎖され得る。前圧縮されていない空気を吸い込むために最適化されたコンプレッサ２４はこの場合、周辺空気供給部３２を介して、前圧縮されていない空気を吸い込む。すき間容積４６の接続は、その他にも、大きな空気量が必要とされない場合に、圧送される空気容量の低減もしくはエネルギ節約のためにも使用され得る。弁装置４４は、たとえば電子制御装置２６を介して制御されるか、もしくは操作され得る。
【００２８】
空気供給弁装置４０は、電気式またはニューマチック式に操作可能な弁装置である。この弁装置は、特にその切換状態に応じて、空気供給部３２，３４のできるだけ大きな流れ横断面を開放する。空気供給弁装置４０は、電子制御装置２６に接続されていてよい。電子制御装置２６は、この弁装置を特にセンサ装置３９および／または圧力センサ３６，３８の信号に基づいて制御するために形成されていてよい。これらのセンサ３６，３８，３９のうちの１つまたは複数を介して直接に制御を行うこともできる。その場合、これらのセンサ３６，３８，３９は、相応して空気供給弁装置４０に接続されており、この場合、空気供給弁装置４０を切り換えるために、エンジン制御装置からの別のデータは必要とされない。空気供給弁装置４０の制御は、エンジン回転数および／またはコンプレッサ回転数および／または別のエンジンパラメータおよび／または車両パラメータに関連して、電子制御装置２６を介して行われ得る。エンジン回転数および別のパラメータは、好ましくはエンジン制御装置および／または別の制御装置から読み取ることができる。この場合には、エンジンターボチャージャの特性マップが既知であることを前提条件とすることができる。相応するデータは、ＣＡＮバス３０を介して伝送され得る。
【００２９】
図２〜図５には、それぞれコンプレッサシステムのための空気供給弁装置４０として使用され得る種々の弁装置の概略図が図示されている。これらの弁装置は、それぞれ１つの弁ハウジング１００を有する。この弁ハウジング１００には、第１の圧縮空気入口１０２と、第２の圧縮空気入口１０４と、単独の圧縮空気出口１０６とが設けられている。第１の圧縮空気入口１０２は、周辺空気供給部に接続するために設けられており、第２の圧縮空気入口１０４は、過給空気供給部に接続するために設けられていると有利である。圧縮空気出口１０６は、第１および第２の圧縮空気入口１０２，１０４の少なくともいずれか一方からコンプレッサに圧縮空気を供給するために設けられている。図示の弁装置は、それぞれ少なくとも１つの第１の切換状態と第２の切換状態とを有しており、第１の切換状態では、圧縮空気出口１０６が第１の圧縮空気入口１０２に、流体が流通するように接続されており、第２の切換状態では、圧縮空気出口１０６が第２の圧縮空気入口１０４に、流体が流通するように接続されている。さらに、弁装置４０を種々の切換状態の間で切り換えるための切換装置が設けられている。この切換装置は、それぞれ１つの操作装置１０８を有しており、この操作装置１０８は電気的な制御線路１１０を介して制御可能である。制御線路１１０は、たとえば電子制御装置２６および／または１つまたは複数のセンサ装置に接続されていてよい。操作装置１０８は、力伝達のための軸またはロッド１０９を有していてよい。操作装置１０８が電動モータまたは電磁石（ソレノイド）として形成されていることが考えられる。操作装置１０８は、弁装置の多数の切換状態を調節するように制御可能であってよい。すなわち、特に、第１の圧縮空気入口１０２も第２の圧縮空気入口１０４も同時に圧縮空気出口１０６に接続されているような中間切換状態が考えられる。したがって、これらの中間切換状態では、供給された空気の種々異なる混合が生ぜしめられるか、もしくは過給空気供給部３４から到来した圧縮空気については、調節された種々異なる流れ横断面に基づいて、種々異なる程度で、周辺空気供給部３２を介して逃出することが可能となる。中間切換状態の制御は連続的に行われ得る。
【００３０】
図２に示した弁装置では、切換装置がピストン１１２を有する。このピストン１１２は、ハウジング１００内部の操作装置１０８によって運動可能である。弁ハウジング１００には、第１の弁座１１４が設けられており、この第１の弁座１１４は第１の圧縮空気入口１０２に対応している。第２の圧縮空気入口１０４には、第２の弁座１１６が対応している。両弁座１１４，１１６はそれぞれピストン１１２のためのストッパを形成している。したがって、ピストン１１２の運動は、両弁座１１４，１１６の間の範囲に限定されている。ピストン１１２が第１の弁座１１４に接触していると、ピストン１１２は圧縮空気出口１０６と第１の圧縮空気入口１０２との間の流体接続を遮断している。第２の圧縮空気入口１０４と圧縮空気出口１０６との間には、流体流通接続が提供されているので、第２の圧縮空気入口１０４と圧縮空気出口１０６との間では、空気が流通するようになっている。ピストン１１２のこの位置は、弁装置の第２の切換状態に相当している。他方において、ピストン１１２が、図２に図示されているように、第２の弁座１１６に接触していると、ピストン１１２は圧縮空気出口１０６と第２の圧縮空気入口１０４との間の流体接続を遮断する。第１の圧縮空気入口１０２と圧縮空気出口１０６との間には、流体流通接続が提供されているので、第１の圧縮空気入口１０２と圧縮空気出口１０６との間では、空気が流通するようになっている。ピストン１１２のこの位置は、弁装置の第１の切換状態に相当している。中間切換状態は、両弁座１１４，１１６の間の任意の位置にピストン１１２を位置決めすることにより調節され得る。
【００３１】
図３には、弁装置の変化形が示されている。この変化形では、切換装置がピストン１２２を有しており、このピストン１２２は操作装置１０８によって運動可能である。ピストン１２２はシール部材１２４を有しており、このシール部材１２４は弁ハウジング１００に対するシールのために働く。この変化形では、ピストン１２２の運動を制限する弁座は設けられていない。それどころか、ピストン１２２は通路１２６内に収容されていて、この通路１２６内で運動させられるようになっている。通路１２６の一方の端部では、ピストン１２２が少なくとも部分的に第１の圧縮空気入口１０２もしくは対応する管路内に進入することができ、これにより第１の圧縮空気入口１０２と圧縮空気出口１０６との間の流体接続が遮断される。第２の圧縮空気入口１０４と圧縮空気出口１０６との間では、空気が流通し得る。この位置は第２の切換状態に相当している。さらに、図３に図示されているように、ピストン１２２を第２の圧縮空気入口１０４と圧縮空気出口１０６との間の位置へ運動させることができ、この場合、ピストン１２２は第２の圧縮空気入口１０４と圧縮空気出口１０６との間の流体接続を遮断する。第１の圧縮空気入口１０２と圧縮空気出口１０６との間では、空気が流通し得る。この位置は第１の切換状態に相当している。この変化形では、圧縮空気出口１０６と第２の圧縮空気入口１０４とが、ピストン１２２の運動方向に対して直角に通路１２６から分岐されており、それに対して第１の圧縮空気入口１０２はピストン１２２を運動方向で収容することができる。ハウジング１００に設けられた通路１２６は、凹部を有しており、この凹部内にピストン１２２を収容することができ、これにより両圧縮空気入口１０２，１０４を完全に開放することができる。したがって、両空気供給部のために最大横断面を開放することができる。
【００３２】
図４ａおよび図４ｂには、弁装置の別の変化形を互いに異なる方向から見た断面図が示されている。この実施形態では、切換装置が、操作装置１０８によって回転可能な切換ディスク１３２を有する。この切換ディスク１３２は操作装置１０８に設けられた軸１０９に回転可能に支承されていて、シール部材１３４を有している。弁ハウジング１００は、切換ディスク１３２をハウジング１００内で回転させることができるように形成されており、この場合、少なくとも特定の位置においてハウジング壁と切換ディスク１３２のシール部材１３４との間の密な接触が行われる。図４ａには、切換ディスク１３２が、第１の圧縮空気入口１０２と圧縮空気出口１０６との間の流体接続を遮断している、相応する位置が示されている。第２の圧縮空気入口１０４と圧縮空気出口１０６との間には、流体流通接続が提供されている。すなわち、図４ａには、第２の切換状態が示されている。切換ディスク１３２を回転させることにより、切換状態を切り換えることができる。もちろん、切換ディスク１３２の適当な回転位置により規定されている中間切換状態をとることもできる。図４ｂには、側面図が示されており、この側面図には、操作装置１０８および軸１０９が見えている。
【００３３】
さらに、図５ａ、図５ｂ、図５ｃおよび図５ｄには、弁装置のさらに別の変化形が示されている。この変化形では、切換装置が、図５ｃに図示されている、スリット付けされた開口１４４を備えた切換ディスク１４２を有している。この切換ディスク１４２は、操作装置１０８に設けられた軸１０９に回転可能に配置されている。さらに、切換装置は、弁ハウジング１００に取り付けられた出口ディスク１５２と、弁ハウジング１００に取り付けられた入口ディスク１６２とを有する。切換ディスク１４２は入口ディスク１６２と出口ディスク１５２との間に配置されていて、入口ディスク１６２と出口ディスク１５２とに対して回転可能である。切換ディスク１４２のそれぞれ１つの扁平面には、入口ディスク１６２の第１の扁平面と、出口ディスク１５２の第１の扁平面とが向かい合わされていて、有利にはこれらの扁平面に空気密に接触している。出口ディスク１５２の第２の扁平面は、圧縮空気出口１０６に接続された圧力室１５４に面している。出口ディスク１５２は、図５ｂに示した開口スリット１５６を有していて、この開口スリット１５６により、切換ディスク１４２から圧縮空気出口１０６への流体接続が形成可能となる。図５ｄから判るように、入口ディスク１６２は第１の入口スリット１６４を有していて、この第１の入口スリット１６４を介して、第１の圧縮空気入口１０２との流体接続が形成可能となる。さらに、入口ディスク１６２は第２の入口スリット１６６を有していて、この第２の入口スリット１６６を介して、第２の圧縮空気入口１０４との流体接続が形成可能となる。これらのディスクはさらに、切換ディスク１４２が別の２つのディスクの間で回転し得るように回転軸１０９が収容され得ることを可能にする構造を有している。切換ディスク１４２を回転させることにより、切換ディスク１４２に設けられたスリット付けされた開口１４４も回転させられる。切換ディスク１４２の開口と入口ディスク１６２の開口とは、切換ディスク１４２が少なくとも第１の位置において入口ディスク１６２の第２の入口スリット１６６を完全に覆って、入口ディスク１６２による第２の圧縮空気入口１０４への流体接続を遮断するように寸法設定されている。この位置においては、切換ディスク１４２のスリット付けされた開口１４４と第１の入口スリット１６４とが重なり合って、出口ディスク１５２の開口スリット１５６と、切換ディスク１４２の開口１４４と、第１の入口スリット１６４との少なくとも部分的な重なり合いが与えられている。したがって、これらの開口もしくはスリットを通じて、圧縮空気は第１の圧縮空気入口１０２から圧縮空気出口１０６へ流れることができ、それに対して第２の圧縮空気入口１０４と圧縮空気出口１０６との間の流体接続は遮断されている。このことは、第１の切換状態に相当している。同様に、第１の入口スリット１６４が切換ディスク１４２によって覆われ、そして開口１４４，１５６，１６６を介して圧縮空気出口１０６と第２の圧縮空気入口１０４との間の流体流通接続が形成されるように切換ディスク１４２を回転させることができる。切換ディスク１４２のこの位置は第２の切換状態に相当している。スリット付けされた開口１４４がそれぞれ部分的に第１の入口スリット１６４と第２の入口スリット１６６と出口ディスク１５２の開口１５６とに重なる位置へ切換ディスク１４２を回転させることにより、中間切換状態が調節可能である。これらの中間切換状態では、両圧縮空気入口が、圧縮空気出口１０６に流体が流通するように接続されている。入口ディスク１６２、出口ディスク１５２および／または切換ディスク１４２は、セラミック材料から成っていてよい。また、ディスクの間もしくは出口ディスク１５２と圧縮空気出口１０６との間および／または入口ディスク１６２と圧縮空気入口との間のシールのためにシール装置を設け、これにより圧縮空気が、意図せずにディスクの開口の傍らを通って流れてしまうことを阻止することも考えられる。
【００３４】
図６には、別のコンポーネントを備えた弁装置４０の部分図が概略的に示されている。この実施形態では、図２に示した弁装置と同様の弁装置が図示されている。もちろん、図６に関連して、上で説明した弁装置のそれぞれ別の弁装置を使用することができる。弁装置４０の操作装置１０８は制御線路１１０を介して電子制御装置１７０に接続されている。この電子制御装置１７０は、図１につき説明したような電子制御装置２６であってよい。電子制御装置１７０が、たとえばコンプレッサシステムの電子制御装置２６または車両の搭載コンピュータシステムと通信することのできる独立した制御装置であることも考えられる。弁装置４０の圧縮空気出口１０６の下流側には、センサ装置３９が設けられている。このセンサ装置３９は本実施形態では、圧力センサ１７２と流量センサ１７４とを有している。また、センサ装置３９が両センサ１７２，１７４のうちのいずれか一方のセンサしか有しないか、またはさらに付加的なセンサを有することも考えられる。センサ装置３９もしくはセンサ１７２，１７４は、信号伝送のために制御装置１７０に接続されている。制御装置１７０はさらに、信号接続部１７６を介して１つまたは複数のコンポーネント、たとえばコンプレッサ器具の制御装置または搭載電子装置の別の装置に、たとえばＣＡＮバスを介して接続されている。センサ装置３９の信号に基づき、かつ／または信号線路１７６を介して提供された信号、たとえばエンジン回転数のようなエンジンパラメータ、コンプレッサ回転数のようなコンプレッサパラメータまたは車両速度のような車両パラメータを表す信号に基づき、弁装置４０の位置もしくはその切換状態を測定しかつ制御することができる。制御は、たとえば制御装置１７０によって行なわれ得る。
【００３５】
上記説明、図面ならびに特許請求の範囲に開示された本発明の特徴は、それぞれ単独の形でも、任意に組み合わされた形でも、本発明を実現するために重要となり得る。
【符号の説明】
【００３６】
１０  商用車
１２  コンプレッサシステム
１４  エンジン
１６  消費器を備えた圧縮空気調整装置
１８  空気フィルタ
２０  インタクーラ
２２  ターボチャージャ
２４  コンプレッサ
２６  電子制御装置
２８  接続部
３０  ＣＡＮバス
３２  周辺空気供給部
３４  過給空気供給部
３６  圧力センサ
３８  圧力センサ
３９  センサ装置
４０  空気供給弁装置
４２  エンジンシリンダ
４４  弁装置
４６  すき間容積
４８  遮断弁
１００  弁ハウジング
１０２  第１の圧縮空気入口
１０４  第２の圧縮空気入口
１０６  圧縮空気出口
１０８  操作装置
１０９  軸／ロッド
１１０  制御線路
１１２  ピストン
１１４  第１の弁座
１１６  第２の弁座
１２２  ピストン
１２４  シール部材
１２６  通路
１３２  切換ディスク
１３４  シール部材
１４２  切換ディスク
１４４  開口
１５２  出口ディスク
１５４  圧力室
１５６  開口スリット
１６２  入口ディスク
１６４  入口スリット
１６６  入口スリット
１７０  電子制御装置
１７２  圧力センサ
１７４  流量センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ−４ｂ】
0005976667.tif 000005
【図５ａ−５ｄ】
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【図６】
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