汽车中的包含压缩机和负载的系统的制作方法

专利名称：汽车中的包含压缩机和负载的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有压缩机和负载的系统，压缩机和负载耦合在 一个传动链上并且由该传动链获取能量。此外本发明涉及一种泵，其 至少具有一个在泵工作期间产生泵功率的泵室。
背景技术：
在汽车中通常使用具有空气压缩机或压气机的系统。因此压缩机 例如用于给制动器、空气弹簧、传动装置等提供压缩空气。通常压缩 机被汽车的内燃机通过一个传动链驱动，该传动链能够借助于一离合 装置中断，以便对内燃机卸载，当边界条件允许这样的话。
此外现代的汽车大多配备一个转向助力装置，其基本上包含一个 转向助力泵或液压泵例如油泵和 一 个液压回路，经由该液压回路液压 泵给一个与转向直拉杆耦合的转向助力装置输送液压压力。由此产生
助力，其借助于合适的机械机构在转向轮下方支承地施加。液压泵通 常是间接地被内燃机的传动链驱动。例如压缩机在传动链中设置在内 燃机和液压泵之间，其中压缩机也驱动作为负载的液压泵。
通常对于压缩机而言，对于压缩机工作所需要的驱动扭矩或对于 压缩机工作所需要的驱动功率的分布是不均匀的，其中驱动扭矩或驱 动功率由内燃机提供。例如当压缩机实施一个压缩冲程或压缩行程时，
的。这主要在具有至少」个汽:的活塞式压-缩;几中是肯定的。在压缩
着活塞朝向汽缸内的上止点方向的前进而上升并且最后在一个靠近上 止点的区域内达到一个峰值，其下面称为扭矩峰值或功率峰值。通过 扭矩峰值导致对内燃机例如对内燃机的齿轮传动的反作用。同样导致 对凸轮轴的精确的运行的干扰。因此追求提供给内燃机的扭矩或功率的恒定的或均匀的分布。
此外需要内燃机的提高的驱动扭矩或提高的驱动功率，当除了压 缩机之外，必须驱动一个位于压缩机的相同的传动链中的转向助力泵 或液压泵时。同样设置在内燃机的传动链中的离合装置相应于内燃机 的最大传递的驱动扭矩或最大输送的驱动功率进行布置。

发明内容
本发明的目的在于，在传动链中设置的组件的负载方面对同类型 的系统进一步改善。
上述目的通过独立权利要求的特征实现。
本发明的有利的构造和改进由各从属权利要求得出。
本发明的系统由此基于同类型的现有技术，即负载适合根据一对 于压缩机工作所需要的、由传动链输送给压缩机的功率，改变对由传
动链提供给该负载的功率的消耗。负栽的功率消耗与对于压缩机工作 所需要的、供给压缩机的功率相关联是有利的，只要一个在传动链中 提供的功率，如例如总功率随着时间的分布，通过负载的功率消耗的 合适的变化可以受到正面的影响。
在本发明的一个优选的实施方式中规定，负载适合如此改变其对 提供给它的功率的消耗，使得由对于压缩机工作所需要的功率和通过 负载消耗的功率组成的总功率的分布基本上保持恒定。此进一步构造 是特别有利的，因为压缩机原则上在压缩机工作中具有对于压缩机工
匀的分布。通过负载的功率消耗的相应的改变，这个不均匀的分布总 体上得到补偿。这因此涉及，在传动链中提供的总体扭矩或在传动链 中提供的总功率是由例如对于压缩机工作所需要的驱动扭矩或驱动功 率和例如由负载消耗的扭矩或功率的叠加。因此避免由于例如从 一 个 内燃机上分叉的传动链上的扭矩波动或扭矩峰值而导致的负面影响。
此外本发明的系统如此进一步构成，即负载适合减小其对提供给 它的功率的消耗，当对于压缩机工作所需要的功率的分布上升超过一 个预定的阈值或者达到一个功率最大值范围时。通过确定阈值阻止传动链中的总体扭矩分布或总功率分布超过最大允许的值，其中同时避 免传动链中的功率峰值或扭矩峰值。阈值的高度在此如此确定，使得 有利地尽可能阻止对于传动链例如对于位于传动链中的内燃机的负面 影响。
此外本发明的系统如此进一步构成，所述对于压缩机工作所需要 的功率在一压缩行程或压缩沖程中上升超过阈值或者达到其功率最大
值。特别是在压缩沖程中需要非常高的扭矩或非常高的驱动功率用于 驱动压缩机。高的驱动扭矩，其在活塞式压缩机中在上止点之前不远 处达到非常高的扭矩峰值，可以如上所述进行补偿。因此特别有利的 是，正好在此时减小负栽的功率消耗，即当压缩机实施压缩行程、特 别是在到达上止点之前不远处时，以便确保在传动链中均勾的总功率 分布或总体力矩分布。
此外本发明的系统如此进一步构成，负载包含一个泵、特别是转 向助力泵或液压泵，所述泵适合实施一个产生泵功率的工作，在此工 作中实现对被提供的功率的消耗，并且所述泵适合实施一个不产生泵 功率的或者产生与压缩机的工作特性相关联地减小的泵功率的工作， 在此工作中不实现对可供使用的功率的消耗或实现对可供使用的功率 的减小的消耗。根据这个进一步构造，位于传动链中的泵(其通常具 有均匀的扭矩分布或功率分布)与对于压缩机工作所需要的输送的功 率的分布相适配，以便取得总功率的上述的恒定的分布。
在一个优选的实施方式中，本发明的系统如此构成，泵具有一个 排挤泵、特别是叶片泵或活塞泵，其中构成至少一个不产生泵功率的 或者产生与压缩机的工作特性相关联地减小的泵功率的泵室，利用该 泵室在一泵工作中不实现对可供使用的功率的消耗或实现对可供使用 的功率的减小的消耗，其中泵此外具有至少一个产生泵功率的泵室， 利用该泵室在一泵工作中实现对可供使用的功率的消耗。通过泵的构 造可以实现，通过泵室上的结构措施可以实施上述的不同的工作。因
此可以考虑的是，叶片泵具有多于6个泵室，其中一部分泵室可以置 于"未泵吸，，的状态，以便减小这些泵室在工作期间的功率消耗并且的补偿。这例如在叶片泵中通过加大的室 容积实现，其例如在叶片泵的情况下通过转子的形状改造放大，即借 助于一个参照转子纵向轴线在单侧削平的转子，其在削平的一側部分 构成不产生泵功率的泵室。同样也可以考虑产生减小的泵功率的泵室 的构造，其泵功率能力与不同的因素相关。此外也可以考虑其它的措 施，其阻止相应的泵室的产生泵功率的工作。因此例如在具有多个汽 缸的活塞泵中，特别是在斜盘式轴向柱塞泵的情况下，省去一个或多 个活塞阻止相应的泵室的泵功率。
本发明的系统可以如此进一步构成，即压缩机被内燃机的传动链 驱动并且负载被压缩机的传动链驱动，其中离合装置选择性地设置在 内燃机的传动链中。这个进一步构造证明是特别有利的，因为内燃机 给压缩机提供一个非常恒定的驱动扭矩分布或恒定的驱动功率分布， 而不会由于压缩沖程出现驱动扭矩提高，由此可以避免由于扭矩峰值 的补偿出现发动机的齿轮传动中的问题和对凸轮轴的精确运行的干 扰。同样本发明的系统在应用离合装置如脱接装置时可实现其减小并 且因此降低所需的费用，因为离合装置布置用于压缩机的最大的驱动 扭矩或扭矩峰值。应当指出，在此提及的布置对应于发动机、压缩机 和负载的串联布置。然而同样可以考虑压缩机和负载或其它的装置的 并联布置，只要它们耦合在相同的传动链上。
本发明的泵在现有技术的基础上如此构成，即其此外具有至少一 个在泵工作期间不产生泵功率或产生减小的泵功率的泵室。对此出现
于转向助力泵或液压泵相关联的优点也在此适用。


本发明的优选的实施方式接下来借助于附图示例阐述，其中
图l本发明的系统的示意图；以及
图2根据图1的负载的特别的实施方式。
具体实施例方式
图1示出了本发明的系统的示意图。汽车的内燃机10经由一个传 动链14与压缩机16耦合。压缩机16例如设置用于给汽车的不同的未
7详细提及的组件提供空气供给。一个切换或离合装置12设置在内燃机 10和压缩机16之间的传动链14内。离合装置12用于将压缩机16耦 合至内燃机10并且用于将压缩机从内燃机上脱接。例如压缩机16与 内燃机10的传动链14脱接，当压缩机16的工作是不再需要时并且汽 车情况或边界条件允许这样的话。
压缩机16可以在特别的构造中是一个具有一个或多个汽缸的活 塞式压缩机；当然也可以考虑其它的构造形式。
此外压缩机16经由一个传动链18与负载20耦合。负载20在这 个实施例中是一个转向助力泵或液压泵，其配备给一个转向助力装置 或祠服转向装置。特别是液压泵可以是一个容积式泵例如一个叶片泵 或活塞泵。液压泵具有两个在图1中示意示出的泵室22和24。泵室 24是一个产生泵功率的泵室，利用该泵室将一个(未示出)液压回路 的流体输送给转向助力装置。只要泵室24处于工作，那么泵经由传动 链18从压缩机16接受驱动功率。而泵室22在实施方式中构成为不产 生泵功率。如果泵室22处于工作，那么泵经由传动链18从压缩机16 不接受任何驱动功率。
替代地这个泵室22的泵功率也可以是减小的并且无需确定为近 乎为零。泵功率的减小尺度可以例如根据所使用的位于内燃机10的传 动链中的压缩机16或也在其它地方设置的组件确定。因此泵室22的 泵功率的减小尺度取决于各种不同的因素，例如压缩机16或其它的组 件的工作特性(扭矩分布等)。
在图1中仅仅示出两个不同的泵室，然而也可以设置多个上述类 型的泵室。
在图1示出的压缩机16和负载20的布置不是强制性的。重要的 是这样的事实，即压缩机16和负载与相同的传动链耦合。因此可以考 虑，负载直接耦合在内燃机的传动链14上，代替耦合在传动链18上。
在工作中，内燃机10经由传动链14驱动压缩机16。在这种情况 下，离合装置12处于嵌接，从而内燃机10的驱动扭矩被传递至压缩 机16或者内燃机10的驱动功率被输送给压缩机。在此内燃机10提供一个驱动功率，其不仅对于压缩机16的工作而且对于负载20的工作 是必要的，因为负载20 (如在图1中所示)耦合在压缩机16上。
为了降低内燃机10的功率消耗，离合装置12同样可以脱接，当 汽车的工作情况或边界条件允许这样的话，并且压缩机不再要被驱动 时。然而接下来从一个处于嵌接的且因此传递驱动扭矩的离合装置12 出发。
压缩机16在工作中实施膨胀行程和压缩行程。在活塞式压缩机的 情况下，它例如实施活塞(未示出)的提升运动，通过该提升运动例 如给未详细阐述的压缩空气系统提供压缩客气。在压缩沖程期间，即 在活塞从一个下止点朝向一个上止点推进时，传动链14中的对于压缩 机工作所需要的扭矩/功率的分布具有如下阐述的特性。为了简化阐 述，接下来从一个具有仅仅一个活塞/汽缸的活塞式压缩机出发。
如果压缩机16的活塞从下止点朝向上止点运动，那么位于汽缸内 的流体被压缩。汽缸中的压力在此上升。随着汽缸内的压力上升，由 内燃机IO提供给压缩机16的、对于压缩机工作所需要的扭矩同样上 升。自一个规定的活塞行程，即在压缩沖程时一规定的行走路径，汽 缸内的压力开始强烈提高。这导致在对于压缩机工作所需要的扭矩的 分布中的扭矩峰值。为了补偿传动链14中的对于压缩机工作所需要的 扭矩的分布的扭矩峰值，根据本发明负载20在压缩机16的传动链18 上如此设置，使得它降低其功率消耗，以及对于压缩机工作所需要的 扭矩的分布在压缩沖程中超过一个阈值或达到一峰值力矩。由此总体 上在传动链14中的发动机驱动扭矩(其为对于压缩机工作所需要的扭 矩和负载20的扭矩的叠加)基本上保持恒定，或上述的功率或扭矩峰
值由于负载的减小的功率消耗而得到补偿。因此获得由内燃机IO传递 的扭矩或输出的驱动功率的近乎均匀的或恒定的分布。
为了减小负载20在压缩机16的压缩行程中的功率消耗，负载20 (其在特别的构造中是转向助力泵或液压泵)因此在压缩沖程期间且 在超过阈值时正好推动不产生泵功率的泵室，由此降低液压泵的功率 消耗。因此内燃机10的扭矩或驱动功率的分布保持恒定，或补偿扭矩峰值。如果压缩机16不再处于压缩行程中，而是例如处于膨胀行程中，
功率，那么泵推动泵室22，其产生泵功率并且相应地输送流体，由此 提高负载20的功率消耗。
图2示出根据图1的负载20的特别的实施方式。在图2中构成负 载20的液压泵或转向助力泵是一个以径向断面示出的根据本发明的 叶片泵，其如此修改，使得它可以实施上述的不同的工作，即产生泵 功率的工作和不产生泵功率的工作。在图2中示出具有3个泵室的叶 片泵，然而同样使用具有仅仅两个或多于三个上述类型的泵室的修改 的叶片泵。
叶片泵具有一个转子26和一个定子30。转子26基本上圆柱形构 成并且围绕其纵向轴线可转动地支承在定子30中。转子26在第一側 40上是削平的，即在第一侧40上(沿轴向方向上或沿着旋转轴线的 方向) 一个圆形部分或圆弓从转子26上去除，其中转子26在这个侧 面上具有一个削平的部分。此外转子26以一个接触部分44与定子30 接触，该接触部分44位于转子26的第二側42上，其背对转子26的 第一侧40。
在转子26中构成一个引导部38,该引导部垂直于转子26的旋转 轴线并且穿过转子26。优选引导部38穿过旋转轴线，从而第一侧40 关于引导部38具有转子26的削平的部分，并且第二侧42关于引导部 38具有转子26的接触部分44。在引导部38中设置两个旋转滑阀28, 其借助于一个弹簧36保持并且相对于定子30预紧。弹簧牢固固定在 转子26中。因此转子26与定子30、(定子30和转子26的)接触部 分44和旋转滑阀28构成不同的泵室22和24。
在定子中存在一个排出孔32和一个抽吸孔34，其分别排出和吸 入流体。如由图2可见，在定子30内部的空间通过转子26、特别是 转子26与定子30的接触部分44以及旋转滑阀划分成不同的泵室22 和24。泵室24在此是一个不产生泵功率的泵室，而泵室22是产生泵 功率的泵室。这是由于放大的泵室导致的，其由于转子26的材料去除部或削平部或削平的部分导致。
在工作中转子26围绕其旋转轴线例如在顺时针方向上旋转，即与 逆时针反向的方向上。位于泵室22中的流体被输送至排出孔32，这 通过如下的方式实现，即由于弹簧36的预紧，旋转滑阀28持续地与 定子30处于接触并且密封处于它们之间的缝隙。此外由于转子26的 旋转运动，其它的泵室22经由抽吸孔34抽吸流体。而泵室24通过转 子26的特别构造如此构成，使得它不能产生泵功率。其中转子26在 相应的位置，即在转子26的削平的部分背对排出孔32和抽吸孔34 的位置，不能与位于排出孔32和抽吸孔34之间的定子30建立接触， 即转子26在构成泵室24的一侧不具有任何接触部分44。由此在泵室 24中的排出孔32和抽吸孔34在转子26的相应的位置持久地处于连 通，由此不输送任何流体并且因此不产生任何泵功率。相应地强烈减 小泵的功率消耗。
根据本发明，现在泵室24的工作在时间上与压缩机16的压缩沖 程自超过上述的阈值后相一致或同步。因此泵不产生任何泵功率，而 对于压缩机工作所需要的驱动功率的分布业已超越阈值。因此显著减 小叶片泵在转子26的一定的曲轴角度上的一致的扭矩分布。因此实现 传递至压缩机16的最大扭矩在这个位置的减小，其中确保或恒定保持 内燃机10的传动链14中的同样的总体扭矩分布或均匀的总体驱动功 率分布，如上所述。
在上述的说明中、在附图中以及在权利要求中公开的本发明的特 征可以不仅单个地而且以任意的组合用于实现本发明。
附图标记清单
10内燃机12离合装置14传动链16压缩机18传动链20负载 22泵室24泵室26转子28旋转滑阀30定子32排出孔 34抽吸 孔36弹簧38引导部40转子的第一側42转子的第二侧44转子 的接触部分
ii
权利要求
1. 具有压缩机(16)和负载(20)的系统，压缩机和负载耦合在一传动链(14、18)上并且由其获取能量，其特征在于，负载(20)适合根据一对于压缩机工作所需要的、由传动链(14、18)输送给压缩机(16)的功率，改变对由传动链(14、18)提供给该负载的功率的消耗。
2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，负栽(20)适合如此 改变其对提供给它的功率的消耗，使得由对于压缩机工作所需要的功 率和通过负载(20 )消耗的功率组成的总功率的分布是基本上恒定的。
3. 如权利要求2所述的系统，其特征在于，负载(20)适合减小 其对提供给它的功率的消耗，当对于压缩机工作所需要的功率的分布 上升超过一预定的阈值或者达到一功率最大值范围时。
4. 如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述对于压缩机工作 所需要的功率在一压缩行程或压缩沖程中上升超过阈值或者达到其功率最大值。
5. 如上述权利要求之一项所述的系统，其特征在于，负载(20) 包含一个泵、特别是转向助力泵或液压泵，所述泵适合实施一产生泵 功率的工作，在此工作中实现对可供使用的功率的消耗，并且所述泵 适合实施一不产生泵功率的或者产生与压缩机(16)的工作特性相关 联地减小的泵功率的工作，在此工作中不实现对可供使用的功率的消 耗或实现对可供使用的功率的减小的消耗。
6. 如权利要求5所述的系统，其特征在于，泵是一个排挤泵、特 别是叶片泵或活塞泵，其中构成至少一个不产生泵功率的或者产生与 压缩机(16)的工作特性相关联地减小的泵功率的泵室(22),利用该 泵室在一泵工作中不实现对可供使用的功率的消耗或实现对可供使用 的功率的减小的消耗，其中泵此外具有至少一个产生泵功率的泵室(24 )，利用该泵室在一泵工作中实现对可供使用的功率的消耗。
7. 如上述权利要求之一项所述的系统，其特征在于，压缩机(16)被内燃机(10)的传动链(14)驱动并且负载(20)被压缩机(16) 的传动链(18)驱动，其中离合装置(12 )选择性地设置在内燃机(10 ) 的传动链(14)中。
8.泵，其具有至少一个在泵工作期间产生泵功率的泵室(24)， 其特征在于，该泵此外具有至少一个在泵工作期间不产生泵功率或产 生减小的泵功率的泵室(22)。
全文摘要
本发明涉及一种具有压缩机(16)和负载(20)的系统，压缩机和负载耦合在一传动链(14、18)上并且由其获取能量。根据本发明规定，负载(20)适合根据一对于压缩机工作所需要的、由传动链(14、18)输送给压缩机(16)的功率，改变对由传动链(14、18)提供给该负载的功率的消耗。此外本发明涉及一种泵，其具有至少一个在泵工作期间产生泵功率的泵室(24)。根据本发明规定，该泵此外具有至少一个在泵工作期间不产生泵功率或产生减小的泵功率的泵室(22)。
文档编号B62D5/06GK101506026SQ200780031638
公开日2009年8月12日 申请日期2007年7月19日 优先权日2006年7月19日
发明者E·格鲁姆 申请人:克诺尔商用车制动系统有限公司