CN104870822A - 用于驱动内燃机辅助机组的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于驱动内燃机辅助机组的设备。本发明的任务在于，提供一种改善的辅助设备。该任务通过以下特征来解决：——辅助机组包括机械驱动器和电驱动器，——机械驱动器与第一离合器部段连接，——电驱动器包括转子和定子，——定子包括绕组，——电机的转子与第二离合器部段连接，——转子与轴不可相对转动地连接，——轴与辅助机组的至少一个待驱动的构件连接，——转子沿着轴的纵伸轴向可移动以及相对于轴轴向可移动，——通过轴向移动转子，第一和第二离合器部段彼此相对运动，——通过电流流过绕组，转子沿着轴的纵伸相对于轴作轴向移动。

Description

用于驱动内燃机辅助机组的设备
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的特征的用于驱动内燃机辅助机组的设备。
背景技术
如普遍已知的那样，降低内燃机的燃料消耗是内燃机研发时的一个目标。因此，为了驱动车辆而例如使用所谓的混合式驱动器，所述混合式驱动器包括内燃机和电机，其中，内燃机驱动以发电机形式工作的电机，从而蓄电器可以被充电。此外，使用所谓的起动-停止系统，在车辆处于停车状态时关断内燃机。在这两种示例性的实施方式中，可能出现如下情形：例如当蓄电器在混合式驱动器中充分充电或者当在起动-停止系统的情况下车辆由全速行驶制动到停车状态时，内燃机首先被剧烈加载并且然后突然停止。对于这样的情形，在实践中除了机械驱动的冷却剂泵之外额外还设有电驱动的冷却剂泵，从而冷却剂进一步保持在循环中并且阻止发生冷却剂温度的不允许的升高，这种升高可能是由于内燃机壳体的巨大的热容量而产生。在此不利的是需要两个机组。此外不利的是，纯机械驱动内燃机辅助机组(例如冷却剂泵)总是导致内燃机的燃料消耗升高，因为当例如在内燃机冷起动的情况下不需要冷却剂时，所述冷却剂泵也输送冷却剂。为了避免所述不足，例如由DE112009000861 T5已知一种实施为具有下述特征的冷却剂泵。所述冷却剂泵包括设置在泵轮轴上的泵轮。此外，所述冷却剂泵包括用于泵轮的驱动设备，其中，驱动设备具有机械驱动器和电动机驱动器。在此，泵轮轴划分成驱动部段和从动部段，其中，可断开和可接通的离合器设置在驱动部段和从动部段之间。借助于所述冷却剂泵可以形成多个切换状态。例如可以接通离合器，从而纯机械地驱动冷却剂泵。此外可以通过断开离合器来中断机械驱动器，从而当电机不以发动机运行时，不输送冷却剂，从而例如缩短内燃机的热运行阶段。此外，在断开离合器时可以仅运行电机，从而在突然的停车状态下可以进行冷却剂的后续输送，如在上文描述的那样。按照DE112009000861 T5的辅助机组的缺点在于，设置在驱动部段和从动部段之间的离合器需要附加的致动器、例如具有线圈的电磁体，该致动器不仅需要其它构件，而且不利地影响所述辅助机组的结构尺寸。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种辅助机组的驱动器，其中，所述辅助机组具有机械驱动器和电驱动器以及包括在所述驱动器之间的可断开的和可接通的离合器，其中，所述辅助机组是尽可能紧凑的、亦即具有少量的构件。
该任务借助于具有以下特征的、用于驱动内燃机辅助机组的设备来解决：
——辅助机组包括机械驱动器和电驱动器
——机械驱动器与第一离合器部段连接
——电驱动器包括转子和定子，所述转子和定子形成电机
——定子包括绕组，电流流过或者不流过所述绕组
——电机的转子与第二离合器部段连接
——转子与轴不可相对转动地连接
——轴与辅助机组的至少一个待驱动的构件连接
——转子沿着轴的纵伸轴向可移动以及相对于轴轴向可移动
——通过轴向移动转子，第一离合器部段和第二离合器部段彼此相对运动，从而机械驱动器和转子相互连接或者相互分离
——通过电流流过绕组，转子沿着轴的纵伸相对于轴作轴向移动。
通过由电流流过的定子绕组的磁场作用使转子相对于轴作轴向移动，按照本发明，有利地实现辅助机组的相对来说小的结构尺寸。此外，不需要用于使第一离合器部段与第二离合器部段彼此相对运动的附加构件，因为电驱动器的构件(亦即转子和绕组)的配合作用按照本发明被使用于此。机械驱动器例如可以是皮带轮、链轮、齿轮或者直接的联轴节。电驱动器优选相当于按照磁阻机的原理工作的电机。辅助机组例如可以是冷却剂泵、空调压缩机、转向助力泵或者增压鼓风机，也就是说，按照本发明的设备绝不局限于相应的应用情况。也就是说，辅助机组的待驱动的构件例如可以是泵轮、叶片泵的转子、压缩机轮、齿轮或者摆动盘。优选的是，转子的转动运动或者说轴的转动运动经由转速传感器来检测并且为调节和/或诊断做准备。优选所述信号检测在没有使用传感器的情况下根据电驱动器的特征值、例如绕组的电流/电压曲线来进行。此外，转子的轴向运动可以经由位置传感器来检测并且为调节和/或诊断做准备。优选所述信号检测在没有使用传感器的情况下也根据电驱动器的特征值、例如绕组的电流/电压曲线来进行。
附图说明
本发明其它有利的设计方案可由接下来的实施例及从属权利要求得出。
其中：
图1示出本发明的第一视图；
图2示出本发明的另一个视图；
图3示出本发明的再一个视图；
具体实施方式
内燃机的典型辅助机组是冷却剂泵1，如在图1中所示。冷却剂泵1包括机械驱动器2，该驱动器实施为皮带轮。该皮带轮2与第一离合器部段3不可相对转动地连接。此外，冷却剂泵1包括用于电驱动器的定子4和转子5，也就是说，定子4和转子5形成电机。转子5与第二离合器部段6不可相对转动地连接。转子5与轴7连接。轴7与泵轮8连接。特别是转子5与轴7同轴地设置。转子5沿着轴7的纵伸朝向泵轮8轴向可移动，然而与轴7不可相对转动地连接。如图2所示，转子5通过如下方式与轴7不可相对转动地连接以及相对于轴7轴向可移动：转子5在其内周9上具有凸起部10，这些凸起部嵌入凹槽11中，这些凹槽可以直接设置在轴7的外周上，然而这既没在图1中、也没在图2中示出。更确切地说，按照图1和2，凹槽11设置在中间元件12的外周上。如图1所示，中间元件12与轴7同轴地设置并且与轴7不可相对转动地连接。中间元件12具有径向延伸的凸缘13，横截面为圆柱形的压缩弹簧14在其一个端部支撑在该凸缘上，从而使与压缩弹簧14的另一个端部配合作用的转子5沿着轴7的纵伸轴向朝向第一离合器部段3移动或者挤压，从而第一离合器部段3和第二离合器部段6形成力锁合的或形锁合的连接，也就是说，接通离合器并且经由皮带轮2机械驱动泵轮8。冷却剂泵1的完全中断以这种方式得以避免，因为冷却剂泵1由于压缩弹簧14的作用而始终被机械驱动，这虽然不是效率最佳的，但是确保稳定的冷却剂流。按照本发明，离合器的断开、也就是说第一离合器部段3与第二离合器部段6的相互分离通过如下方式来实现：电流流过定子4的绕组/励磁线圈4a并且建立磁场，并且转子5(该转子包括磁性材料或者由这样的材料制成，例如是软磁材料)克服压缩弹簧14的力作用轴向沿着轴7的纵伸朝向泵轮8移动。换言之，转子5包括突出的极/臂5a，如在图2中以侧视图所示，所述极/臂与绕组4a配合作用。特别是电流首先这样流过或者说驱控绕组4a，使得形成不将转子5置于旋转状态的静态磁场，亦即不是形成围绕轴7的纵轴线转动的磁场，但可以使转子5克服压缩弹簧14的力作用而轴向沿着轴7的纵伸朝向泵轮8移动，从而第一离合器部段3与第二离合器部段6相互分离或者说断开离合器。以这种方式实现，不仅没有经由皮带轮2机械驱动泵轮8，而且没有通过借助于定子4或者说绕组4a和转子5形成的电机来电驱动泵轮8。冷却剂泵1的这种去活例如可以在内燃机热态运转时是符合目的的。为了使冷却剂泵1去活，因而仅需要一定的电能，在此不需要其它构件，因为按照本发明本就存在的绕组4a和本就存在的转子5作为离合器操纵器/离合器致动器配合作用。如之前描述，为了使用转子5将第一离合器部段3与第二离合器部段6相互分离，电流可以流过所有绕组4a或者仅流过绕组4a的一部分。当然，按照本发明，为了纯电动运行冷却剂泵1，电流可以这样流过绕组4a，使得形成围绕轴7的纵轴线/旋转轴线转动的磁场，并且一方面转子5克服压缩弹簧14的力作用轴向沿着轴7的纵伸朝向泵轮8移动，从而第一离合器部段3与第二离合器部段6相互分离或者说断开离合器，并且另一方面转子5被转动场磁性地带动。特别优选的是，包括转子5和绕组4a或者说定子4的电机实施为以发动机起作用的磁阻机。如已经描述的那样，转子5在此不包括磁体/励磁线圈，而是由包括至少含软铁的材料的材料制成。如图2所示，定子4包括九个绕组4a，并且转子5包括六个突出的极/臂5a。按照本发明，所述绕组4a和极/臂5a例如在接通的磁阻机的意义上配合作用。也就是说，由接通的离合器出发，亦即当第一离合器部段3与第二离合器部段6通过压缩弹簧14相互连接并且泵轮8的机械驱动借助于皮带轮2进行时，九个绕组/励磁线圈4a的至少一部分被接通或者将电压施加到所述至少一部分上，从而流过电流。因为包括绕组/励磁线圈4a和极/臂5a的系统追求最小磁阻，所以转子5轴向沿着轴7的纵伸朝向泵轮8克服压缩弹簧14的作用移动，从而第一离合器部段3与第二离合器部段6相互分离，亦即断开离合器，其中，在进一步的运行中，电流交替地流过绕组/励磁线圈4a，从而电流流过的绕组/励磁线圈4a分别电磁吸引转子5的最近的极/臂5a，其中，当转子5的极/臂5a面对绕组/励磁线圈4a(所述绕组/励磁线圈吸引所述极/臂)时，电流不再流过绕组/励磁线圈4a。按照本发明，通过朝向泵轮8的方向电磁地吸引转子5，转子5一方面克服压缩弹簧14的作用轴向在轴7上移动以及在此断开离合器，并且另一方面转子5由于绕组/励磁线圈4a被交替流过而被置于旋转状态，从而产生冷却剂流。当然，电机也可以实施为同步磁阻机，或者该电机这样任意地实施，使得一方面操纵离合器的按照本发明的效果应用于分离泵轮8与皮带轮2和另一方面电机的建立于其上的运行的按照本发明的效果应用于驱动泵轮8，该电机包括定子4和转子5。当然，备选地可以代替压缩弹簧14而使用盘形弹簧。也可想到使用拉力弹簧，该拉力弹簧定位成，使得转子5沿着轴7的纵伸轴向朝向第一离合器部段3的方向被牵引。如图3所示，按照本发明，定子4可以具有径向延伸的凸缘15，从而定子4不仅包围转子5的圆周，而且包围转子5的端侧16。以这种方式，磁场被这样影响，使得当电流流过定子4的绕组4a时，支持转子5轴向沿着轴7的纵伸相对于轴7移动。也就是说，通过定子4的这种径向的构造而形成径向和轴向有效的力线，从而支持转子5轴向沿着轴7的纵伸相对于轴7移动。按照本发明，所述作用可以通过如下方式加强：转子5也具有径向延伸的凸缘17，该凸缘设置在转子5的所述端侧16上，该端侧面向定子4的径向延伸的凸缘15。就此而言，图3示出本发明的另一种可能的实施方式：压缩弹簧14是盘形弹簧。此外，按照图3，转子5通过如下方式与轴7不可相对转动地连接以及相对于轴7轴向可移动：第二离合器部段6(转子5不可相对转动地并且不可轴向移动地设置在该第二离合器部段上)在其内周上具有未示出的凹槽，并且中间元件12(该中间元件与轴7同轴地设置并且与轴7不可相对转动地连接)在外周上具有未示出的凹槽，其中，在转子5和中间元件12之间的相应的凹槽中设置有滚动体18。

Claims (10)

1.用于驱动内燃机辅助机组(1)的设备，该设备具有以下特征：
——所述辅助机组(1)包括机械驱动器(2)和电驱动器(4、4a、5)
——所述机械驱动器(2)与第一离合器部段(3)连接
——所述电驱动器(4、4a、5)包括转子(5)和定子(4)，所述转子和定子形成电机
——所述定子(4)包括绕组(4a)
——所述转子(5)与第二离合器部段(6)连接
——转子(5)与轴(7)不可相对转动地连接
——所述轴(7)与辅助机组(1)的至少一个待驱动的构件(8)连接
——转子(5)沿着轴(7)的纵伸轴向可移动以及相对于轴(7)轴向可移动
——通过轴向移动转子(5)，第一离合器部段(3)和第二离合器部段(6)彼此相对运动，从而机械驱动器(2)和转子(5)相互连接或者相互分离
——通过电流流过绕组(4a)，转子(5)轴向沿着轴(7)的纵伸相对于轴(7)移动。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述辅助机组(1)是冷却剂泵、空调压缩机、转向助力泵、增压泵、增压压缩机、鼓风机或者通风器。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述机械驱动器(2)包括皮带轮、链轮、齿轮或者直接的联轴节。
4.根据权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述电驱动器(4、4a、5)是按照磁阻机的原理工作的电机。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的设备，其特征在于，所述转子(5)与轴(7)同轴地设置。
6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述转子(5)通过如下方式与轴(7)不可相对转动地连接以及相对于轴(7)轴向可移动：转子(5)在其内周(9)上具有凸起部(10)，这些凸起部嵌入凹槽(11)中，这些凹槽设置在轴(7)的外周上或者中间元件(12)的外周上，其中，所述中间元件(12)与轴(7)同轴地设置并且与轴(7)不可相对转动地连接。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述中间元件(12)具有径向延伸的凸缘(13)，压缩弹簧(14)在其一个端部支撑在该凸缘上，从而与压缩弹簧(14)的另一个端部配合作用的转子(5)沿着轴(7)的纵伸朝向第一离合器部段(3)轴向地移动，从而第一离合器部段(3)和第二离合器部段(6)形成力锁合的或形锁合的连接，并且经由皮带轮(2)机械驱动泵轮(8)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的设备，其特征在于，所述转子(5)包括磁性材料。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的设备，其特征在于，所述定子(4)具有径向延伸的凸缘(15)，从而定子(4)不仅包围转子(5)的圆周而且包围转子(5)的端侧(16)。
10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述转子(5)也具有径向延伸的凸缘(17)，该凸缘设置在转子(5)的所述端侧(16)上，该端侧面向定子(4)的径向延伸的凸缘(15)。
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