CN101868601A - 具有可变转速的压缩机驱动装置 - Google Patents

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    • F16H2037/088—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft

Abstract

本发明涉及一种压缩机驱动装置(10)，用于驱动内燃发动机(16)的压缩机(12)，该压缩机驱动装置包括一个变换器(30，60)和一个行星传动装置(40)，其中，该行星传动装置(40)这样与该内燃发动机(16)和该压缩机(12)连接，使得该行星传动装置(40)的第一从动轴(42)与该压缩机(12)连接，该行星传动装置(40)的第一驱动轴(20)与该内燃发动机(16)连接并且该行星传动装置(40)的第二驱动轴(46)通过该变换器(30，60)与该内燃发动机(16)连接。

Description

具有可变转速的压缩机驱动装置
技术领域
本发明涉及一种压缩机装置以及尤其是压缩机驱动装置，用于使内燃发动机增压的压缩机。
背景技术
为了提高功率或者增大转矩而使内燃发动机增压。通过增压进行的改善通过改善效率来实现，其方式是提高缸中的空气量。在此已经公知，使用所谓的自增压的方法，在该方法中例如使用由废气驱动的涡轮增压器或通过齿形带驱动的压缩机，但也可使用外增压的方案，在该方案中借助于辅助机组例如借助于由电动机驱动的压缩机提高缸中的充气量即空气量。由此，可将更多的空气、由此将更多的氧泵入到缸的燃烧室中，由此在不提高工作容积的情况下增大发动机功率。
在此也已经公知，被机械地驱动的压缩机以可变转速在内燃发动机与增压器即压缩机之间工作。
发明内容
由此出发，本发明的任务在于，提供一种紧凑、高效且可选择地关断的驱动单元，该驱动单元用于使内燃发动机增压的压缩机。
该任务通过具有权利要求1的特征的压缩机驱动装置来解决。优选实施形式在从属权利要求中给出。
一种压缩机驱动装置，用于驱动内燃发动机的压缩机，该压缩机驱动装置尤其是包括一个变换器和一个行星传动装置，其中，该行星传动装置这样与内燃发动机和压缩机连接，使得行星传动装置的从动轴与压缩机连接，行星传动装置的第一驱动轴与内燃发动机连接并且行星传动装置的第二驱动轴通过变换器与内燃发动机连接。关于概念“连接”在此以及在整个说明书中按照要求理解为直接连接，例如通过构造一个一体的轴，但或者按照要求理解为通过变速传动装置或变速机构连接，但该变速机构附加地需要位置。
变换器是一个元件，通过该元件可产生变换器的输入轴与变换器的输出轴之间的可以可变地调节的变速比并且尤其是构造成调压器、行星摩擦轮传动装置或缠绕接触装置传动装置。
本发明的构思在于，通过行星传动装置实现功率分流，由此可根据内燃发动机的工作状态接通或关断用于驱动压缩机的经过变换器的功率分支。此外，该布置允许紧凑的结构形式。此外，通过可以可变地调节的变换器变速比，也可在变换器接通时改变传递给压缩机的驱动力矩。
根据一个优选实施形式，行星传动装置的从动轴与压缩机的驱动轴连接，尤其是与其整体成形。
优选行星传动装置的从动轴是太阳轮轴，第一驱动轴是空心轮轴并且行星架轴作为行星传动装置的第二驱动轴与变换器连接。在该结构中，功率流的最大部分可经过变换器。
作为替换方案优选行星传动装置的从动轴是太阳轮轴，第一驱动轴是行星架轴并且空心轮轴作为行星传动装置的第二驱动轴与变换器连接。在该结构中，功率流的较小部分经过变换器。
根据一个优选实施形式，变换器构造成行星摩擦轮传动装置。这允许在变换器中设置调节可能性并且将所述装置设计得紧凑。
根据一个作为替换方案的优选实施形式，变换器构造成调压器，优选这样构造，使得该调压器包括一个液压泵和一个液压马达。液压泵以及液压马达例如可构造成叶片装置。但也可使用流体静力传动装置的其它任意形式。将变换器构造成调压器即流体静力传动装置具有优点，为了关断变换器分支足够的是，将变换器在其从动侧上固定。于是增压器的转速通过所选择的变速比这样强地下降，使得增压器可被视为关断。
优选具有构造成调压器的变换器的压缩机驱动装置在泵上和/或在液压回路中和/或在压缩机上包括一个用于调节的调节装置。调节装置在此可通过一个或多个下列例举的可能性来进行：例如可使用离心摆重来调节泵。泵与马达之间的体积流量段中的测量孔板上的压力差可用于调节。调节可通过单独的电调节驱动装置例如电动机、步进电机或电磁体来进行。在液压管路之一中可设置附加的、电控制的液压阀。最后也可使用压缩机的充气压力，其方式是借助于存在的压力油产生先导控制压力。
根据一个优选实施形式，在将变换器构造成调压器时设置有一个多路换向阀，该多路换向阀这样安置在变换器的体积流回路中，使得在多路换向阀的第一转换位置中液压泵与液压马达连接，而在第二转换位置中液压泵与一个液压储罐或者储存器短接。在短接状态中可没有压力并且因此不可从传动装置进行转矩支持。其结果是，压缩机不再转动并且由此可被视为关断。为此例如可设置一个简单的二位二通换向阀。该阀可被电磁操作。
根据一个优选实施形式，设置有一个用于固定变换器的从动侧的装置。通过这种装置可有目的地保持变换器的轴至少之一，例如变换器的驱动轴，由此通过变换器不传递力矩。
附图说明
下面示例性地借助于附图对本发明进行描述。附图表示：
图1压缩机驱动装置的第一实施形式，该压缩机驱动装置具有作为变换器的调压器；
图2压缩机驱动装置的另一个实施形式，该压缩机驱动装置具有作为变换器的调压器；
图3压缩机驱动装置的另一个实施形式，该压缩机驱动装置具有作为变换器的调压器；
图4压缩机驱动装置的另一个实施形式，该压缩机驱动装置具有作为变换器的调压器；
图5压缩机驱动装置，该压缩机驱动装置具有作为变换器的行星摩擦轮传动装置；
图6压缩机驱动装置的一个作为替换方案的实施形式，该压缩机驱动装置具有作为变换器的行星摩擦轮传动装置；以及
图7用于描述涡轮转速与发动机转速之间的关系的曲线图。
具体实施方式
图1至图6示出了用于驱动压缩机12的压缩机驱动装置10的不同实施形式，该压缩机用于使内燃发动机16增压。在涉及不同实施形式的图中，对于结构上相同的元件分配相同的参考标号并且对这些元件不作重复说明。
在图1中所示的第一实施形式中，内燃发动机16的输出轴14通过变速机构18、例如齿轮级与轴20连接，该轴不仅是通到变换器30中的输入轴而且是通到行星传动装置40中的输入轴。行星传动装置40用于功率分流，由此，功率的一部分直接通过行星传动装置40传递给行星传动装置40的输出轴42并且通过整体地构造成压缩机12的输入轴而传递到压缩机12中，而功率的另一部分通过变换器30并且从那里引入到行星传动装置40中，然后传递给行星传动装置40的输出轴42。
行星传动装置40以传统结构形式来构造并且包括一个太阳轮43，该太阳轮的太阳轮轴是行星传动装置的输出轴42。行星传动装置40的驱动轴20与行星传动装置40的空心轮44连接并且将转矩从内燃发动机引入到空心轮44中。由此，在所示实施形式中，行星传动装置40的第一驱动轴20是空心轮轴。与变换器30连接的第二驱动轴46是行星架轴，即与行星传动装置40的行星架45连接的轴。
变换器构造成调压器30并且包括一个与储罐32连接的液压泵33，该液压泵例如可构造成叶片泵。泵33借助于液压管路34与液压马达35连接。液压马达35本身也可在其流出侧再与相同的或另外的储罐32连接。例如也可构造成叶片装置的液压马达35具有输出轴36，该输出轴通过变速机构37与行星传动装置40的行星架轴即第二驱动轴46连接。
在泵33与液压马达35之间在液压管路34中安装一个二位二通换向阀38(液压阀)，该二位二通换向阀构造成可通过电磁体39转换的阀。液压阀38借助于弹簧被预加载到泵33和马达35通过液压管路34彼此不连接的位置中。而泵33与储罐32短接。
由此，在阀38的在图1中所示的位置中，液压马达35可自由转动。这意味着，不可从传动装置进行转矩支持，由此，压缩机12不再转动。但如果电磁体39被通电并且泵33与液压马达35之间的管路34被打开，则液压流体通过液压管路34循环并且功率流的大部分经过变换器30。由此，视要被供应由压缩机12压缩的空气的内燃发动机16的工作状态而定，压缩机12可在不同的工作状态中并且由此在空气的不同压缩级下工作。
图2示出了一个作为替换方案的实施形式，在该实施形式中也使用调压器30作为变换器。图2中所示实施形式与图1中所示实施形式的区别在于：液压马达35的输出轴36与空心轮44通过一个轴56连接，内燃发动机16的输出轴14通过对应的变速机构18、19与行星传动装置40的第一驱动轴20连接并且另一方面与用于泵33的驱动轴21连接，所述第一驱动轴与行星架45连接。太阳轮43又通过作为行星传动装置40的输出轴42的太阳轮轴与压缩机12连接。
在根据图2的这种布置中，驱动在中间不连接变换器的情况下通过行星架45来进行，而从动如在图1中那样通过太阳轮43来进行。空心轮44附加地通过作为变换器的调压器30来驱动。这意味着，功率流的较小部分经过变换器，而功率流的较大部分直接从内燃发动机16的输出轴14进入到行星传动装置40中并且从那里通过从动轴42到压缩机12。这意味着，调压器30的效率仅以比图1中所示实施形式的情况小的程度加入到总效率中。功能和工作方式与联系图1所描述的实施形式的情况相同。
图3中所示的实施形式相应于图1中所示的并且与此相联系地描述的实施形式，阀38的布置除外。在图1中所示的实施形式中，阀38在其转换位置中引起液压泵33与液压马达35之间的液压管路34的完全闭锁，而在图3中所示的实施形式中，二位二通换向阀38设置在一个旁通管路51中，该旁通管路绕过液压泵33。这意味着，在旁通管路51被中断时的闭合位置中，泵33如在管路34的图1中所示打开位置中那样与液压马达35连接。在液压阀38的第二位置中，旁通管路51打开，即建立通路，在该第二位置中，液压马达35与储罐32短接。由此可没有压力，因此不可从传动装置40进行转矩支持。由此，压缩机12不再转动。
如图4中所示，设置在旁通管路51中的阀38也可应用于图2中所示的实施形式。
图5和图6示出了取代调压器30而使用行星摩擦轮传动装置60作为变换器的布置。图5中所示的布置在此关于功率分流以及变换器在功率分流中的安装相应于图1中所示实施形式，在该布置中，内燃发动机16的输出轴14通过合适的传递和/或变速机构18与行星传动装置40的空心轮44的空心轮轴连接，并且变换器60的输入轴也与空心轮轴连接。变换器的输出轴36通过合适的变速机构37与行星架45的轴连接，由此，经由构造成行星摩擦轮传动装置的变换器60到行星架45的路径是行星传动装置40的另一个驱动路径。行星传动装置的输出轴42是太阳轮43的轴42并且在所示实施形式中在中间不连接另外的变速机构的情况下与压缩机12连接。
图6中所示实施形式与图2中所示实施形式的功率流相应，其中，也如图5中那样使用行星摩擦轮传动装置60作为变换器。这意味着，内燃发动机的输出轴14一方面用作变换器的输入轴，另一方面与空心轮44连接。而变换器的输出轴36与行星架45连接。承载行星传动装置的太阳轮43的太阳轮轴42是行星传动装置的从动轴并且同时是到压缩机12中的输入轴。
由于不仅作为变换器的调压器而且作为变换器的行星摩擦轮传动装置60可实现不同的变速比，所以在全部实施形式中设置一个调节装置，由此，压缩机12的驱动可按照要求来控制。在行星摩擦轮传动装置60中，该调节通过摩擦轮的不同配合位置来确定。在调压器30中，调节可能性可通过先导控制压力、电调节驱动装置或类似装置来进行。通过借助于行星传动装置40进行的功率分流，在相应构造变换器的情况下，对于压缩机12同时可实现紧凑且可选择地关断的驱动单元。
图7示出了压缩机12的转速(涡轮转速)与内燃发动机16的转速(发动机转速)之间的曲线。虚线标记相同变速比的线，而实线标记根据本发明的驱动装置的压缩机12的特性曲线。如从图7中可看到的那样，在发动机转速相对小的情况下已经可以以相应压缩实现相对高的涡轮转速。
参考标号清单
10  压缩机驱动装置
12  压缩机
14  输出轴
16  内燃发动机
18  变速机构
19  变速机构
20  行星传动装置的第一驱动轴
21  驱动轴
30  调压器
32  储罐
33  液压泵
34  液压管路
35  液压马达
36  输出轴
37  变速机构
38  二位二通换向阀
39  电磁体
40  行星传动装置
42  行星传动装置的从动轴
43  太阳轮
44  空心轮
45  行星架
46  行星传动装置的第二驱动轴
51  旁通管路
56  轴
60  行星摩擦轮传动装置

Claims (12)

1.压缩机驱动装置(10)，用于驱动内燃发动机(16)的压缩机(12)，该压缩机驱动装置包括一个变换器(30，60)和一个行星传动装置(40)，其中，该行星传动装置(40)这样与该内燃发动机(16)和该压缩机(12)连接，使得该行星传动装置(40)的第一从动轴(42)与该压缩机(12)连接，该行星传动装置(40)的第一驱动轴(20)与该内燃发动机(16)连接并且该行星传动装置(40)的第二驱动轴(46)通过该变换器(30，60)与该内燃发动机(16)连接。
2.根据权利要求1的压缩机驱动装置(10)，其特征在于：该行星传动装置的从动轴(42)与该压缩机(12)的驱动轴连接。
3.根据权利要求1或2的压缩机驱动装置(10)，其特征在于：该行星传动装置的从动轴(42)是太阳轮轴，该第一驱动轴(20)是空心轮轴并且行星架(45)的轴(46)与该变换器(30，60)连接。
4.根据权利要求1或2的压缩机驱动装置(10)，其特征在于：该行星传动装置(40)的从动轴(42)是太阳轮轴，该第一驱动轴(20)是行星架(45)的轴并且空心轮(40)的轴与该变换器(30，60)连接。
5.根据上述权利要求之一的压缩机驱动装置(10)，其特征在于：该变换器(60)构造成行星摩擦轮传动装置。
6.根据权利要求1至4之一的压缩机驱动装置(10)，其特征在于：该变换器是缠绕接触装置传动装置。
7.根据权利要求1至4之一的压缩机驱动装置(10)，其特征在于：该变换器(30)构造成调压器。
8.根据权利要求7的压缩机驱动装置(10)，其特征在于：该调压器(30)包括一个液压泵(33)和一个液压马达(35)。
9.根据权利要求6的压缩机驱动装置(10)，其特征在于：该液压泵(33)是调节泵、尤其是叶片泵。
10.根据权利要求9的压缩机驱动装置(10)，其特征在于：在该泵上和/或在液压回路(34)中和/或在该压缩机(12)上设置有一个用于调节该液压泵(33)的调节装置。
11.根据权利要求8至10之一的压缩机驱动装置(10)，其特征在于：设置有一个多路换向阀(38)，其中，在该多路换向阀(38)的第一转换位置中该液压泵(33)与该液压马达(35)连接并且在第二转换位置中该液压泵(33)与一个液压储罐(32)短接。
12.根据上述权利要求之一的压缩机驱动装置(10)，其特征在于：设置有一个用于固定该变换器(30，60)的从动侧的装置。
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