CN101506026B - 汽车中的包含压缩机和负载的系统 - Google Patents

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Abstract

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)在结构上构成为，根据对于压缩机工作所需要的、由传动链(14、18)输送给压缩机(16)的功率来改变对由传动链(14、18)提供给该负载的功率的消耗，使得在压缩机(16)的压缩冲程期间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。

Description

汽车中的包含压缩机和负载的系统
技术领域
本发明涉及一种具有压缩机和负载的系统。
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，压缩机工作所需要的驱动扭矩与膨胀行程或膨胀冲程相比是特别高的。这主要在具有至少一个汽缸的活塞式压缩机中是肯定的。在压缩冲程中对于压缩机工作所需要的驱动扭矩或对此所需要的驱动功率随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。
上述目的通过一种具有压缩机和负载的系统实现，压缩机和负载耦合在一传动链上并且由其获取能量，其中，负载在结构上构成为，根据对于压缩机工作所需要的、由传动链输送给压缩机的功率来改变对由传动链提供给该负载的功率的消耗，使得在压缩机的压缩冲程期间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是基本上恒定的。
上述目的还通过一种泵实现，该泵具有至少一个在泵工作期间产生泵功率的泵室，其中该泵此外具有至少一个在泵工作期间不产生泵功率的泵室，其中，一设置在泵内部的转子在转子的削平的部分面对排出孔和抽吸孔的位置时，不与位于排出孔和抽吸孔之间的定子建立接触。
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。负载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作所需要的驱动功率或对于压缩机工作所需要的驱动扭矩的非常不均匀的分布。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，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，负载适合减小其对提供给它的功率的消耗。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冲程中上升超过阈值或者达到其功率最大值。特别是在压缩冲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，正好在此时减小负载的功率消耗，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匀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因此达到上述的对峰值力矩的补偿。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，其在削平的一侧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，而不会由于压缩冲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。
附图说明
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1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伺服转向装置。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空气。在压缩冲程期间，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10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，即在压缩冲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冲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10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)因此在压缩冲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，其中对于压缩机工作所需要的功率低于预定的阈值或不经过任何峰值功率，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在第一侧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的第二侧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的削平的部分面对排出孔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的压缩冲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转子的第一侧 42转子的第二侧 44转子的接触部分

Claims (9)

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)在结构上构成为，根据对于压缩机工作所需要的、由传动链(14、18)输送给压缩机(16)的功率来改变对由传动链(14、18)提供给该负载的功率的消耗，使得在压缩机(16)的压缩冲程期间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。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，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，负载(20)适合减小其对提供给它的功率的消耗。
3.如权利要求2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冲程中上升超过阈值或者达到其功率最大值。
4.如权利要求1至3之一项所述的系统，其特征在于，负载(20)包含一个泵，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。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述泵是转向助力泵。
6.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述泵是液压泵。
7.如权利要求4所述的系统，其特征在于，泵是一个排挤泵，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。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述泵是叶片泵或活塞泵。
9.如权利要求1至3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)设置在内燃机(10)的传动链(14)中。
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