CN103538474B - 具有由电动马达驱动的辅助机组的机动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有由电动马达驱动的辅助机组的机动车，其具有：用于驱动车辆的内燃机（1）；至少两个辅助机组（23、26）；和电机（9），该电机与电源（27）连接并可借助离合装置有选择地与辅助机组接合；以及用于驱控离合装置的控制装置（28），该离合装置用于根据预先给定的优先级将辅助机组（23、26）与电机（9）接合。为了实现通过减少构件来节省制造成本、减小所需结构空间并降低复杂性而设置：离合装置构造为双离合器（15），并且两个辅助机组（23、26）可借助双离合器与电机（9）接合，其中，各有一个或另一辅助机组（23、26）能与电机接合，或两个辅助机组（23、26）均能与电机接合，或辅助机组（23、26）都不能与电机接合。

Description

具有由电动马达驱动的辅助机组的机动车
技术领域
本发明涉及一种机动车，该机动车具有：用于驱动车辆的内燃机；至少两个辅助机组；和电机，该电机与电源连接并可借助离合装置有选择地与辅助机组接合；以及用于驱控离合装置的控制装置，该离合装置用于根据预先给定的优先级将辅助机组与电机接合。
背景技术
这种机动车从DE 10 2008 021 976 A1公知。电机至少暂时通过皮带传动装置与辅助机组处于驱动连接状态，以便有选择地驱动该辅助机组。机动车具有第一离合装置，内燃机可借助该第一离合装置旋转地与电机接合。由此至少使通过内燃机对电机的暂时的机械驱动成为可能。电机基本上并行于同样彼此并行布置的辅助机组来布置并且通过皮带传动装置以及各一个用于每个辅助机组的离合器与该辅助机组有选择地驱动连接。为辅助机组按照其重要性配属优先级。因此例如用于转向支持的转向助力泵设有高优先级。压缩空气压缩机可以由于有压缩空气蓄积器而在时间上布置在转向助力泵之后。因此，也可以依赖于车辆状态以不同的、必要时也依赖于状态更替的优先级运行其它辅助机组。在此，优先级的分级可以由控制装置执行。辅助机组的空间布置取决于用于每个辅助机组的分开的离合器，这导致构建费用的增高。电机的功率适合于通过离合器和皮带传动装置或者齿轮传动装置来驱动多个辅助机组。为了在内燃机起动阶段期间实现向辅助机组的减少的功率输出，用于驱动辅助机组的优先级以如下方式来设定，即，例如用于转向支持的转向助力泵设有高优先级，而压缩空气压缩机可以在时间上布置在转向助力泵之后。
发明内容
在该背景下，本发明的任务是，在结构上简化通过电机对至少两个辅助机组的驱动以及使电机在与辅助机组的接合时不会超负荷。
该任务的解决方案通过根据本发明的机动车得出。本发明还具有有利的改进方案。
因此，本发明从一种机动车出发，该机动车具有：用于驱动车辆的内燃机；至少两个辅助机组；和电机，该电机与电源连接并可借助离合装置有选择地与辅助机组接合；以及用于驱控离合装置的控制装置，该离合装置用于根据预先给定的优先级将辅助机组与电机接合。在此设置，离合装置构造为双离合器，并且两个辅助机组可借助双离合器与电机接合，其中，各有一个或另一辅助机组能与电机接合，或两个辅助机组均能与电机接合，或者辅助机组都不能与电机接合，其中，该电机构造为具有转子盘和包围该转子盘的定子的盘式马达，并且所述双离合器的每一个离合器布置在所述转子盘的每侧上并与所述转子盘协作。
双离合器的使用使两个辅助机组以节省结构空间和成本的方式与电机有选择地接合成为可能。因此，每两个辅助机组分别仅需要一个可电动运行的电机及其控制器，并且双离合器的驱控有利地仅需要一个简化的控制装置。根据双离合器的产生影响的特性，该双离合器具有一个共同的输入侧和两个输出侧。但该双离合器也可以如下这样来使用，即，其具有两个输入侧和一个共同的输出侧。在输入侧双离合器可被驱动，而双离合器可以自己驱动联接在输出侧的轴。
优选地，电机构造为具有转子盘和包围该转子盘的定子的盘式马达，并且双离合器中的每一个离合器布置在转子盘的每个轴向侧上并与该转子盘协作。与其不同的是，可以设置有如下结构形式，在该结构形式中，双离合器的两个离合器彼此径向布置，其中，径向在内的离合器可在输出侧与中央轴连接，而径向在外的离合器可在输出侧与自身中同心地容纳中央轴的空心轴连接，并且在该结构形式中，两个辅助机组仅布置在电机或者双离合器的一侧上。
双离合器在这两个结构形式中确保了两个辅助机组与仅一个电机不相互依赖地耦合和脱开，以及节省了构件和结构空间并降低了复杂性，并且由此带来了制造成本的降低。
具体可以设置，双离合器布置在转子盘的每侧上的离合部件构造为压板和附着在各一个半轴上的离合器盘，并且两个半轴借助驱动连接装置与所配属的辅助机组驱动连接。
还可以进一步设置，两个半轴彼此轴向相间隔，在两个半轴内部同轴地布置有转子轴，转子盘与转子轴连接并轴向布置在两个半轴之间，以及转子轴可借助第一能切换离合器与内燃机接合或者可借助第二能切换离合器与在驱动技术上布置在内燃机之后的变速器输出装置接合。尤其通过中央转子轴借助双离合器的两个离合器与内燃机或者与变速器输出装置的可行的连接，也能以内燃机方式或者通过车轮输出装置来驱动两个辅助机组。
通过闭合第一离合器，动力流直接从内燃机被导引到电机上，从而只要对那时脱开的辅助机组的驱动正好不是必需的，那么电机就能以发电机方式运行地附加地有助于在车用电网中发电。在电机的设计足够强的情况下，该电机在马达运行中也用于发动内燃机。在动力流从变速器输出装置到电机的情况下，该电机在发电机再生运行中产生电能并将其馈入车用电网中。
不依赖于电机与内燃机或者与变速器输出装置的连接，当电机由其中一个辅助机组机械驱动时，也可以进行再生运行。这例如是如下情况，即，压缩空气压缩机可借助电机电动驱动，该压缩空气压缩机将由其产生的压缩空气导引到压缩空气蓄积器内。只要在该压缩空气蓄积器内针对当前的运行状况存在过多压缩空气并且该压缩空气预计在不久的将来，也就是说例如在将车辆停放在厂房，移开了点火开关钥匙并等待了一段儿等候时间之后也不会被使用，那么该压缩空气可以从压缩空气蓄积器沿朝压缩机的方向被排出，从而使其驱动轴运动。由此，压缩空气压缩机于是机械驱动电机，从而该电机可以将在其发电机运行中接通的电流馈入车用电网中或其电池中。
通过所提出的两个辅助机组的驱动装置的布置，该电机的功率可以设成相当于由两个辅助机组之一的功率需求的最大值和另一辅助机组的持续负荷形成的和。一个辅助机组的最大值例如在其起动阶段中达到。由此，电机的功率被限制为当两个辅助机组在起动阶段的不利情况下同时由电动马达驱动时所需的功率的约四分之三。通过电机的旋转质量和之前耦合的辅助机组的质量有助于接下来被耦合的辅助机组的起动。与此对应地，电机可以更小、更轻且进而成本更低地被确定规格。
控制装置优选可以包括优先电路，该优先电路被设定用于阻止两个辅助机组同时借助双离合器与电机接合。在此，优先电路例如可以被设定用于将处于起动阶段的最不利状态下的辅助机组首先借助双离合器与电动马达接合。但是，控制装置中的优先电路也可以被设定用于将在当前的运行状况下针对无干扰的运行正好具有最高使用优先级，即最急需的辅助机组首先借助双离合器与电机接合。可能的运行状况例如可以是车辆行驶到厂房，在斜坡或者坡道上行驶。
每一台电机可以与每两个辅助机组接合，这些辅助机组从如下组中选出，即，压缩空气压缩机、空调压缩机、用于转向和其它运动的液压泵、通风装置、机油泵、变速器油泵、水泵和诸如此类。但也可以利用双离合器中的各一个离合器将多个辅助机组与电机耦合，只要这些辅助机组与双离合器中的一个离合器的输出侧或者与其半轴驱动连接。但是要注意的是，在该实施方式中，双离合器的每离合器的这些多个辅助机组同时与电机连接或者与该电机分开。
附图说明
以下借助在唯一的附图中示出的实施例对本发明进行进一步说明，其中，
图1示意性示出机动车的动力总成系统。
具体实施方式
图1示意性示出机动车的动力总成系统，该动力总成系统具有内燃机1，该内燃机1通过起动离合器2和变速器3与车轮驱动器4连接。起动离合器2可借助所配属的致动机构34来操纵，该致动机构通过第五控制线路29e与控制装置28连接。致动机构34构造为可液压或者可气动操纵的活塞气缸设备。
内燃机1借助例如皮带传动装置形式的第一驱动连接装置5与第一离合器6的输入部件以驱动技术连接。该第一离合器6能以其输出侧与盘式马达形式的电机9的转子轴13接合。例如皮带传动装置形式的第二驱动连接装置7使变速器3的输出端与第二离合器8的输入部件连接，该第二离合器8同样可与转子轴13接合。在这里所选的实施例中，两个离合器6和8可借助所配属的第三和第四促动器32、33来操纵，该第三和第四促动器32、33通过第一或第二控制线路29a、29b与控制装置28连接。两个促动器32和33构造为可液压或者可气动操纵的活塞气缸设备。
电机9可交替地要么作为发电机要么作为马达运行。电机9与电源27连接并具有定子10和转子盘12，该定子10具有永久磁铁或者电磁铁11，其中，转子盘12径向在外部承载电磁铁或者永久磁铁14。
径向在电磁铁或者永久磁铁14内部，在转子盘12上布置有双离合器15，该双离合器15在正常运行中具有一个可驱动的输入侧(转子轴13)和两个被驱动的输出侧(半轴21和24)。为此，双离合器15在转子盘12的一个轴向侧上具有第一压板17和带有摩擦衬面的第一离合器盘18，而在转子盘12的另一轴向侧上具有第二压板19和带有摩擦衬面的第二离合器盘20。第一离合器盘18与第一空心半轴21牢固连接并与该第一空心半轴21同轴且可转动地布置在转子轴13上。第二离合器盘20与第二空心半轴24牢固连接并同样同轴且可转动地布置在转子轴13上。双离合器15的第一压板17可借助第一促动器30轴向地在朝第一离合器盘18的方向上移动，该第一促动器30通过第三控制线路29c与控制装置28连接。双离合器15的第二压板19可借助第二促动器31轴向地在朝第二离合器盘20的方向上移动，该第二促动器31通过第四控制线路29d与控制装置28连接。在这里所选的实施例中，两个提到的促动器30、31构造为可液压或者可气动操纵的活塞气缸设备。
两个半轴21、24以彼此间一定的轴向间隔可转动地布置在转子轴13上并且在它们之间容纳与转子轴13牢固连接的转子盘12。
第一半轴21通过例如皮带传动装置形式的第三驱动连接装置22与第一辅助机组23、例如压缩空气压缩机连接，而第二半轴24通过例如皮带传动装置形式的第四驱动连接装置25与第二辅助机组26、例如空调压缩机连接。
双离合器15的两个离合器可以借助控制装置28有选择地要么与第一辅助机组23或与第二辅助机组26接合或与两个辅助机组23、26同时接合，要么双离合器15的两个离合器中断与两个辅助机组23、26的驱动连接，从而辅助机组23、26都不通过电机9来驱动。
在内燃机1与转子轴13之间通过第一离合器6的第一驱动连接装置5以及在变速器3与第二离合器8之间到转子轴13的第二驱动连接装置7可以如已提到那样同样借助控制装置28来控制，从而转子轴13以及进而电机9有选择地可由内燃机1或者由与车轮驱动器4接合的变速器3来驱动，以便例如当电机9转换到发电机运行时，在燃料切断滑行运行或者制动运行中向电源27供给能量。
转子盘12在附图所示且正好所说明的实施例中抗相对转动地与转子轴13连接。但也可以将转子轴13构造为固定轴(即相对壳体固定地布置)，于是在该固定轴上可转动支承地布置有转子盘12。如果在该实施方式中，辅助机组23、26与内燃机1或者与变速器输出装置的驱动连接是不可行的。这样的话第一和第二离合器6、8以及第一和第二驱动连接装置5、7将不存在。
除节省了分别用于至少一个辅助机组的驱动马达的优点以外，也可以改变用于两个辅助机组23、26的驱动设计的边缘条件。两个辅助机组23、26，例如压缩空气压缩机和转向助力泵，分别需要例如各5kW的最大驱动功率，该最大驱动功率相当于在压缩机和转向助力泵的起动阶段中在最不利的情况下在-40℃的环境温度以及高的反压的情况下的最大需求。这意味着，用于同时起动压缩机和转向助力泵的电机9必需具有10kW(＝100％)的功率。只要假定两个辅助机组的其中一个23或26已经以2.5kW的持续负荷运行，而另一辅助机组26或23以最大功率需求被开动，那么利用根据本发明的双离合器15在电动马达9上的布置可以通过引入阻止两个辅助机组23和26同时起动的优先电路，将电机9所需的功率减少到约7.5kW。考虑到构造为盘式马达的电机9和转动着的辅助机组的旋转惯性质量，所需功率预计能以30％减少到7kW或者更少，这导致节省了制造成本和所需结构空间的节省并降低了复杂性。
每一台电机9可以与每两个辅助机组23、26接合，这两个辅助机组23、26从如下组中选出，即，压缩空气压缩机、空调压缩机、用于转向器和其它运动装置的液压泵、通风装置、机油泵、变速器油泵、水泵和诸如此类。但也可以利用双离合器的各一个离合器将多个辅助机组同时与电机耦合，如已在前面说明的那样。
所有在前述的附图说明、权利要求书以及说明书序言中提到的特征不仅可以单个使用，也可以在任意的相互组合中使用。本发明因此不限于所说明的和所要求的特征组合。确切地说，所有特征组合被认为是公开的。
附图标记列表
1 内燃机
2 起动离合器
3 变速器
4 车轮驱动器
5 第一驱动连接装置
6 第一离合器
7 第二驱动连接装置
8 第二离合器
9 电机
10 定子
11 定子上的磁铁或者线圈
12 转子盘
13 转子轴
14 转子上的线圈或者磁铁
15 双离合器
16 转子
17 第一压板
18 带有摩擦衬面的第一离合器盘
19 第二压板
20 带有摩擦衬面的第二离合器盘
21 第一半轴
22 第三驱动连接装置
23 第一辅助机组
24 第二半轴
25 第四驱动连接装置
26 第二辅助机组
27 电源
28 控制装置
29a 第一控制线路
29b 第二控制线路
29c 第三控制线路
29d 第四控制线路
29e 第五控制线路
29f 第六控制线路
30 第一促动器
31 第二促动器
32 第三促动器
33 第四促动器
34 起动离合器上的致动机构

Claims (10)

1.一种机动车，所述机动车具有：
用于驱动车辆的内燃机(1)；
至少两个辅助机组(23、26)；和
电机(9)，所述电机(9)与电源(27)连接并能借助离合装置有选择地与辅助机组(23、26)接合；以及
用于驱控所述离合装置的控制装置(28)，所述离合装置用于根据预先给定的优先级将所述辅助机组(23、26)与所述电机(9)接合；
其特征在于，所述离合装置构造为双离合器(15)，并且两个辅助机组(23、26)能借助所述双离合器(15)与所述电机(9)接合，其中，各有一个或另一辅助机组(23、26)能与所述电机(9)接合，或两个辅助机组(23、26)均能与所述电机(9)接合，或者辅助机组(23、26)都不能与所述电机(9)接合，
其中，所述电机(9)构造为具有转子盘(12)和包围所述转子盘(12)的定子(10)的盘式马达，并且所述双离合器(15)的每一个离合器(17、18；19、20)布置在所述转子盘(12)的每侧上并与所述转子盘(12)协作。
2.根据权利要求1所述的机动车，其特征在于，布置在所述转子盘(12)的每侧上的离合部件(17、18；19、20)构造为压板(17、19)和附着在各一个半轴(21、24)上的离合器盘(18、20)，并且两个半轴(21、24)借助驱动连接装置(22、25)与所配属的辅助机组(23、26)驱动连接。
3.根据权利要求2所述的机动车，其特征在于，所述两个半轴(21、24)彼此轴向相间隔，并且在所述两个半轴(21、24)内部同轴地布置有转子轴(13)。
4.根据权利要求3所述的机动车，其中，所述转子盘(12)与所述转子轴(13)连接并轴向布置在所述两个半轴(21、24)之间。
5.根据权利要求3或4所述的机动车，其特征在于，所述转子轴(13)能借助第一能切换离合器(6)与所述内燃机(1)接合或者能借助第二能切换离合器(8)与在驱动技术上布置在所述内燃机(1)之后的变速器输出装置接合。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的机动车，其特征在于，所述电机(9)的功率设成相当于由所述两个辅助机组(23、26)之一的功率需求的最大值和另一辅助机组(23、26)的持续负荷形成的和。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的机动车，其特征在于，所述控制装置(28)包括优先电路，所述优先电路被设定用于阻止两个辅助机组(23、26)同时借助所述双离合器(15)与所述电机(9)接合。
8.根据权利要求7所述的机动车，其特征在于，所述优先电路在所述控制装置(28)中被设定用于将处于起动阶段的最不利状态下的辅助机组(23、26)首先借助所述双离合器(15)与所述电机(9)接合。
9.根据权利要求7所述的机动车，其特征在于，所述优先电路在所述控制装置(28)中被设定用于将在当前的运行状况下针对无干扰的运行正好具有最高的使用优先级的辅助机组(23、26)首先借助所述双离合器(15)与所述电机(9)接合。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的机动车，其特征在于，每一台电机(9)都能与每两个辅助机组(23、26)接合，所述辅助机组(23、26)从如下组中选出，即，压缩空气压缩机、空调压缩机、液压泵、水泵、通风装置、机油泵和变速器油泵。
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