CN105899811A - 带有内燃机与能切换的真空泵的机动车机组装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车机组装置(8)，其包括机动车内燃机(100)、能切换的机械式的真空泵(10)和气动式的制动力放大器(20)。真空泵(10)具有：容积式泵转子(12)、通过内燃机(100)机械式地驱动的连接元件(14)，和液压的控制接口(60)和通过控制接口(60)液压地能切换的离合器装置(30)，用于使连接元件(14)与泵转子(12)抗扭地锁定并且与泵转子(12)脱离。制动力放大器(20)具有负压室(22)，该负压室(22)通过负压管路(21)与真空泵(10)的抽吸接口(96)连接。提供液压泵(112)用于以控制压力P1泵送液压液。此外，提供能切换的控制阀(70)，该控制阀(70)在其解锁状态中向控制接口(60)上接通液压液的用于解锁的控制压力P1。该控制阀(70)具有气动式促动器(24)，对该气动式促动器(24)施加以负压室(22)的压力P，并且当在负压室(22)中的压力P高于切换压力PS时，向控制接口(60)接通控制压力P1，使控制阀(70)切换到其解锁状态。

Description

带有内燃机与能切换的真空泵的机动车机组装置
本发明涉及一种机动车机组装置，其包括内燃机、与内燃机机械式连接并通过内燃机驱动的真空泵、由内燃机排空也即供应负压的气动式制动力放大器。
在机动车(Kfz)中真空泵用于提供例如小于绝对值为500毫巴的负压作为用于气动式的制动力放大器的势能。机械式的真空泵通过连接元件与内燃机机械式地连接，并且以这种方式被机械式地驱动。例如在机动车运行开始时和在每次制动过程后，就很少用到用于为制动力放大器供应的真空泵的泵驱动。为了使磨损和用于驱动真空泵的能量消耗减小到最低程度，真空泵配设有离合器装置，通过离合器装置使由内燃机机械式驱动的连接元件与构造为压缩器的泵转子能够有针对性地相互抗扭地锁定或者相互脱离。
由专利文献DE 198 54 243 C2已知一种机动车机组装置，其中，泵转子在需要时通过气动式的摩擦离合器与连接元件联接在一起。为了打开和闭合摩擦离合器需要相当高的力。因为摩擦离合器具有气动式的促动器，所以为了可以一直切换必须为此提供另外的压力源，因此结构相当复杂。
本发明要解决的技术问题在于，提供一种简单和可靠的、带有能切换的机械式的真空泵的机动车机组装置。
所述技术问题通过具有权利要求1的特征的机动车机组装置解决。
该机动车机组装置由多个机组共同构成，即基本上由机动车内燃机、通过内燃机机械式地驱动的能切换的机械式的真空泵和气动式的制动力放大器构成。
制动力放大器具有负压室，该负压室通过负压管路与真空泵的抽吸接口连接。在内燃机运行期间，在负压室中的压力P保持低于切换压力PS，例如低于600至500毫巴的绝对压力。在制动力放大器的负压室中的压力P一旦升高超过切换压力PS，真空泵就通过其抽吸接口使在负压室中的压力P再降低。
真空泵具有连接元件，该连接元件始终与内燃机抗扭地连接，例如与内燃机的曲轴或者凸轮轴连接。因此，连接元件自身始终以与内燃机转速成正比的转速转动。真空泵具有容积式泵转子，该容积式泵转子可以通过能液压地可切换的离合器装置与连接元件连接。通过泵转子使气体由负压室从真空泵的抽吸接口向其压力连接泵送并且在此被压缩。
真空泵具有液压的控制接口，该液压的控制接口与离合器装置流体地连接，使液压的离合器装置可以通过在控制接口上的相应的液压压力控制，即用于在锁定状态中使连接元件与泵转子抗扭地锁定和用于在解锁状态中使连接元件与泵转子脱离。
为了以控制压力P1泵送液压液，配设有液压泵。优选地，液压泵是用于向内燃机供给设计为润滑剂的液压液的润滑剂泵。然而基本上液压泵也可以是还液压式地供给在机动车中的其他的液压式的辅助机组的纯粹的液压泵。
流体地在液压泵与真空泵之间配设能切换的控制阀，该控制阀在其打开的解锁状态中向真空泵的控制接口上接通液压液的用于解锁离合器装置的控制压力P1。一旦通过在其解锁状态中打开的控制阀向真空泵的控制接口上接通液压液的控制压力P1，离合器装置就切换到其解锁状态。在液压泵故障时或者在控制阀功能不正常时在控制接口上没有施加控制压力，使真空泵-离合器装置在此情况下始终在锁定状态中运行。由此，机组装置的整个控制组装件设计成防故障的。
为控制阀配设气动式促动器，该气动式促动器以气动式制动力放大器的负压室的压力P切换、即促动。当压力P高于切换压力PS时，控制阀打开到其解锁状态，使液压控制压力P1向控制接口接通。以此最终使离合器装置切换到其解锁状态。
在此使用液压用于真空泵的连接的直接切换。对内燃机总是配设形式为润滑剂泵的液压泵。因此无需额外的耗费就能使用由液压泵产生的液压压力。由液压泵产生的液压压力可以达到若干巴，甚至为离合器装置的切换提供了较大的力。这在离合器装置构造为摩擦离合器并且以较高的预紧力预紧到其锁定位置、即其连接状态时就是很有帮助的。用于切换离合器装置的控制压力P1不必非得与由液压泵产生的液压压力相同，而是可以低于液压泵的液压压力。
优选地，控制阀具有预紧元件，通过预紧元件使控制阀预紧到其锁定状态。当用于控制阀的促动机构故障时，控制阀就按照标准预紧到其锁定状态、也即其闭合状态。由此确保在控制阀促动机构故障时离合器装置一直保持被切换到其锁定状态，使真空泵的泵转子保持被驱动。
按照优选的设计方案，控制阀在其锁定状态中向控制接口上接通大气压的液压压力P0。由此尤其确保，在控制阀切换到其锁定状态时、也即在控制阀闭合时，在真空泵的离合器装置中的液压压力快速地下降为大气压力，使离合器装置快速地切换到其锁定状态和使真空泵进行其泵送工作。
优选地，能切换的离合器装置构造为形状配合式离合器装置(“刚性离合器”)，用于在锁定状态中使连接元件与泵转子抗扭地锁定和用于在解锁状态中使连接元件与泵转子脱离。形状配合式离合器装置形状配合地相互锁定，以便能以很高的可靠性传递很高的扭矩。锁定状态中离合器装置不能滑转。因为在锁定状态中力传递通过形状配合地进行，所以为离合器的闭合和打开基本上不需要很高的操纵力。该情况允许离合器装置非常紧凑的构造。
按照优选的设计方案，泵壳体具有单独的润滑接口，该润滑接口轴向地布置在控制接口与泵转子之间。通过润滑接口使泵轴承、尤其在构造为滑动轴承时被润滑。优选地，泵轴承轴向地布置在泵转子与离合器装置之间。此外，通过润滑接口也可以为泵组装件供给润滑剂。
尤其优选的是控制阀也与润滑接口液压式地连接，其中，控制阀在其解锁状态中向润滑接口上接通大气压力P0。以这种方式实现用于液压液的循环，以便可以有针对性地和完全地排出液压液的泄露流和阻止泵组装件被灌满液压液。当泵轴承轴向地布置在润滑接口与控制接口之间或者在泵转子与离合器装置之间时，由于在润滑接口与控制接口之间的压力差，泵轴承轴向地始终有液压液流过。
优选地，离合器装置具有与泵转子或者连接元件抗扭地连接的锁定保持件，该锁定保持件具有至少一个径向的锁定导引装置和具有能在锁定导引装置中移动的锁定体。锁定导引装置不必具有精确的径向的定向，但具有径向的部件，以便带有径向的部件的锁定体并非一定精确地径向地在锁定导引装置中在径向内部与径向外部位置之间移动。锁定导引装置并非一定横向于锁定体的移动方向完全封闭地构造，而是也可以槽式地开口地构造。锁定体例如可以栓式地构造，然而优选地构造为球体。
锁定保持件配有优选能轴向移动的具有向轴线倾斜的导引面的导引体。通过向轴线倾斜的导引面使锁定体径向地移动到锁定位置中或者被带向锁定位置。导引面是在导引体移动到锁定位置中时使导引体径向地移动到锁定位置中或者被迫使移动到锁定位置中的面。在此，导引面向轴向的倾斜确定在导引体的轴向移动与锁定体的径向移动之间的机械杠杆。
此外，离合器装置具有与连接元件或者泵转子抗扭地连接的具有至少一个转动的定位凹陷的定位体，锁定体在其锁定位置中径向地嵌接到定位凹陷中。定位体基本支承在锁定保持件的横向平面中并且与锁定保持件同轴地绕泵轴线能转动地支承。定位凹陷基本上布置在锁定导引装置的平面或者横向平面中。在定位凹陷的区域中这样地选择定位凹陷的底部的半径，使锁定体部分地向定位凹陷中突伸和部分地保持在锁定保持件的锁定导引装置中。以这种方式建立锁定保持件与定位体的形状配合的连接。在定位凹陷的外部，定位体的半径基本相当于例如邻近的锁定保持件的半径。
优选地，锁定保持件抗扭地与泵转子连接，定位体抗扭地与连接元件连接。优选地，锁定保持件径向地布置在定位体的内部。只要锁定保持件转动，锁定体就通过离心力径向地向外地朝定位体移动和必要时向定位凹陷中移动。在解锁状态中，泵转子与锁定保持件在一起，使锁定体通过继续转动的定位体保持在锁定保持件的锁定导引装置之内。在导引体从解锁状态移动到锁定状态中时，倾斜的导引面才径向地向外压锁定体，使锁定体最终嵌接到定位体的定位凹陷中并且使锁定保持件与泵转子共同地随转动的定位体联动。
优选地，在锁定保持件中配设具有多个锁定体的多个锁定导引装置，其中，在定位体上配设相应数量的定位凹陷。由此改善可传递的扭矩和过剩或者故障安全性。
按照优选的设计方案，在导引体上配设圆柱形锁止面，通过锁止面使锁定体被锁阻在锁定体的锁定位置中。优选地，锁止面轴向地直接地与导引面邻接。以这种方式，为了使锁定体保持在其解锁位置中，仅须在解锁位置中施加非常小的保持力。
按照优选的设计方案，导引体通过预紧元件向锁定位置中机械式地预紧。在用于使导引体移动的促动器故障的情况下，导引体通过预紧元件一直向锁定位置中移动，以便离合器装置保持在其锁定位置中或者被带至锁定位置中。由此离合器装置设计成防故障的。
按照优选的设计方案，导引体具有液压的活塞，该液压的活塞能轴向移动地布置在液压缸中，其中，液压缸抗扭地配有锁定保持件。因此液压的传动机构完全地配有锁定保持件。
优选地，真空泵具有泵壳体，泵壳体尤其围绕泵转子和具有整个转子的转动支承装置。泵壳体具有液压的控制接口，该控制接口液压地与液压缸连接。
优选地，控制接口与在泵壳体和缸体之间的环通道连接，该环通道径向地限制液压缸。通过闭合的环通道，液压液、例如润滑剂可以从不动的壳体流入转动的液压缸中，或者相反地从液压缸流回不动的壳体或者液压的控制接口。
下面参照附图详细阐述本发明的实施例。附图中示出：
图1是机动车机组装置，其具有气动式制动力放大器、液压泵和在锁定状态中的由内燃机驱动的机械式机动车真空泵的纵向剖面，
图2是在图1中的机动车真空泵的离合器装置的区域中的横截面Ⅱ-Ⅱ，
图3是图1的机动车机组装置，其中，机动车真空泵在解锁状态中，和
图4是在图3中的机动车真空泵的离合器装置的区域中的横截面Ⅳ-Ⅳ。
在图1和图3中示出机动车机组装置8，该机动车机组装置8基本上由内燃机100、包括控制阀70的液压的能切换的机械式真空泵10和气动式制动力放大器20构成。
机动车真空泵10机械式地连接在内燃机100的曲轴或者凸轮轴上。真空泵10为气动式制动力放大器20产生小于500毫巴的负压。制动力放大器20具有负压室22，在负压室22中具有瞬时压力P。所述负压室22在必要时通过负压管路21排空，负压管路21与真空泵10的抽吸接口96气动式地连接。
在此构造为润滑剂泵的液压泵112从处于大气压力P0下的润滑剂罐110中抽吸液压液、在此为润滑剂，并将具有工作压力P1的润滑剂主要泵送至内燃机100。
真空泵10构造为容积式泵并具有转子11，转子11由多个部分构成。转子11具有泵转子12，该泵转子12例如构造为旋转滑阀式泵转子12。此外，转子11具有在泵转子12上轴向邻接的杯形缸体16，导引体50能轴向移动地支承在缸体的内部空间中。缸体16的圆柱形外侧和泵壳体90的相关的部段的圆柱形内侧构成径向转子轴承91，该径向转子轴承91在此构造为滑动轴承。
在缸体16上轴向地连接有锁定保持件32，锁定保持件32轴向地压力密封地封闭由缸体16围绕的圆柱形内部空间。泵转子12、筒体16和锁定保持件32抗扭地相互连接，例如相互拧紧、钎焊或者焊接，并且与导引体50共同构成转子11。
连接元件14同轴地连接在转子11上，连接元件14与内燃机100机械式地连接。在离合器装置30的解锁状态中，连接元件14相对于转子11可以自由转动。连接元件14例如通过滑动轴承能转动地支承在泵壳体90中。
泵壳体90在端侧地具有抽吸接口96，该抽吸接口96连接在气动式的制动力放大器20的工作腔上。此外，壳体90在端侧具有压力接口98，被压缩的气体可以通过该压力接口98被排出。
如在图2和图4中所示的，锁定保持件32具有三个径向指向的锁定导引装置34，在此锁定导引装置34构造为在横向平面中的径向孔并且相互之间以120°的角度布置。在锁定导引装置34中分别布置锁定体36，该锁定体36分别构造为球体38。在锁定体36与锁定导引装置34之间设有很小的间隙，以便锁定体36能不受阻地在锁定导引装置34中径向地移动。
在外侧构造为圆柱形锁定保持件32由定位体40围绕，定位体40在内侧构造为三侧的内摆线43，如在图2和图4中可以看到的。每个摆线角都构成定位凹陷42，当离合器装置30位于在图1和图2所示的锁定状态中时，锁定体球体38分别径向地嵌接到定位凹陷42中。摆线43的内径略大于锁定保持件32的圆柱形外径，以便定位体40或者连接元件14在图3和图4所示的解锁状态中相对于锁定保持件32能自由转动。
锁定保持件32具有轴向的导引孔41，锁定导引装置34通入导引孔41中。部分圆柱形导引体50能轴向移动地支承在导引孔41中。在导引体50的末端自由的纵向端部上配设圆柱形锁止面53，圆锥形变细的导引面52在末端地邻接在锁止面53上。在导引体50的图1和图2中所示的锁定位置中，圆柱形锁止面53与锁定导引装置34的中间的横向平面对齐，以便锁定体球体38径向地向外移动和定位，并且分别向定位凹陷42中突伸。在锁定状态中构成在锁定保持件32与定位体40之间的形状配合，以便转子11包括泵转子12抗扭地与连接元件14连接。
在图3和图4所示的解锁状态中，导引体50在轴向处于其解锁位置中，使得圆锥形的导引面52的末端的端部与锁定导引装置34的中间的横向平面对齐。以此可以使锁定体球体38径向地完全地移入锁定导引装置34中，使锁定体球体38不再强制性地向定位凹陷42中突伸。通过在定位体40与锁定保持件32之间的转动的相对运动，锁定体球体38径向地向内移入锁定导引装置34中，使定位体40可以相对于锁定保持件32自由转动。在解锁状态中，转子11包括泵转子12最后静止，即便连接元件14还继续转动。
导引体50一体式配有活塞56，该活塞56能在液压缸57中轴向地移动。活塞56或者导引体50通过构造为螺旋弹簧的预紧元件54轴向地机械地预紧到图1和图2所示的锁定位置中。液压缸57通过在缸体16中的径向的液压管路64液压式地供给，该液压管路64通入缸体16的外圆周上的环通道63中。环通道63与在泵壳体90上的液压的控制接口60流体连接。
在泵转子12与缸体16之间的边界平面中提供另外的环通道68，该另外的环通道68与在泵壳体90上的润滑接口66流体连接。控制接口60与润滑接口66通过相应的液压管路与控制阀70连接，在此构造为具有相应的阀体27的二位四通转换阀。控制阀70通过气动式的促动器24机械式地切换。
通过控制阀70可以使由润滑剂泵112产生的工作压力P1或者在润滑剂罐中存在的大气压力P0交替式地接通在控制接口60与润滑接口66上。控制阀70通过预紧元件71预紧在其于图1中示出的锁定位置中，使得在促动器24故障时液压缸57一直连接大气压力P0。
气动式的促动器24由气动活塞26构造，该气动活塞26在气缸室25中通过气动管路27施加以来自制动力放大器负压室22的压力P。气动活塞26与控制阀70的阀体27固定连接，使阀体27直接跟随活塞26的运动。阀体27与气动活塞26通过预紧元件71机械式地预紧到锁定状态中。
在图1和图2中所示的锁定状态中在负压室22中的压力P低于切换压力PS，使控制阀70处于在图1中所示的锁定位置中。由此给润滑接口66施加以处于工作压力P1的润滑剂，并且给控制接口施加以大气压力P0，使气动活塞56不受压力地与大气压力P0连接。离合器装置30被锁定，使泵转子12转动，由此又使负压室22排空，因此在制动力放大器20的负压室22中的绝对压力降低。润滑剂的主流从润滑接口66在轴向上通过轴承91流向控制接口60，使泵转子12和轴承91被润滑。
在图3和图4所示的解锁状态中在负压室中的压力P高于切换压力PS，使控制阀70处于在图3中所示的解锁位置中或者移动到解锁位置中。由此使处于工作压力P1的润滑剂通过控制接口60输送到液压缸57中，因此导引体50移动到其解锁位置中，以此最终使连接元件14又与转子11断开转动连接。泵转子12断开连接并且与连接元件14的转动运动不相关地进入静止状态，因此不会继续排空制动力放大器20的负压室92。

Claims (13)

1.一种机动车机组装置(8)，其包括内燃机(100)、能切换的机械式的真空泵(10)和气动式的制动力放大器(20)，其中，所述真空泵(10)具有：
容积式泵转子(12)，
通过内燃机(100)机械式地驱动的连接元件(14)，和
液压的控制接口(60)和通过所述控制接口(60)液压地能切换的离合器装置(30)，用于在锁定状态中使所述连接元件(14)与所述泵转子(12)抗扭地联锁并且用于在解锁状态中使所述连接元件(14)与所述泵转子(12)脱离，所述制动力放大器(20)具有负压室(22)，所述负压室(22)通过负压管路(21)与所述真空泵(10)的抽吸接口(96)连接，
配设有液压泵(112)用于以控制压力P1泵送液压液，
配设能切换的控制阀(70)，所述控制阀(70)在其解锁状态中向控制接口(60)上接通液压液的用于解锁的控制压力P1，和
所述控制阀(70)具有气动式促动器(24)，对所述气动式促动器(24)施加以负压室(22)的压力P，并且当在所述负压室(22)中的压力P高于切换压力PS时，向所述控制接口(60)接通控制压力P1，使所述控制阀(70)切换到其解锁状态。
2.按照权利要求1所述的机动车机组装置(8)，其中，所述液压泵(112)是用于向内燃机(100)供给设计为润滑剂的液压液的润滑剂泵。
3.按照前述权利要求之一所述的机动车机组装置(8)，其中，所述控制阀(70)通过预紧元件(71)预紧到其锁定状态。
4.按照前述权利要求之一所述的机动车机组装置(8)，其中，所述控制阀(70)在其锁定状态中向所述控制接口(60)上接通大气压力P0。
5.按照前述权利要求之一所述的机动车机组装置(8)，其中，泵壳体(90)具有单独的润滑接口(66)，所述润滑接口(66)轴向地布置在所述控制接口(70)与所述泵转子(12)之间，所述控制阀(70)与所述润滑接口(66)液压式地连接，并且所述控制阀(60)在所述解锁状态中在所述润滑接口(66)上接通大气压力P0。
6.按照前述权利要求之一所述的机动车机组装置(8)，其中，所述离合器装置(30)构造为形状配合式离合器并且具有：
与所述泵转子(12)或者所述连接元件(14)抗扭地连接的锁定保持件(32)，所述锁定保持件(32)具有至少一个径向的锁定导引装置(34)和具有能在所述锁定导引装置(34)中移动的锁定体(36)，
与所述锁定保持件(32)配置的能轴向移动的、具有向轴向倾斜的导引面(52)的导引体(50)，通过所述导引面(52)迫使所述锁定体(36)径向地向锁定位置移动，和
与所述连接元件(14)或者所述泵转子(12)抗扭地连接的、具有至少一个转动的定位凹陷(42)的定位体(40)，所述锁定体(36)在其锁定位置中嵌接在所述定位凹陷(42)中。
7.按照权利要求6所述的机动车机组装置(8)，其中，在所述导引体(50)上配设圆柱形锁止面(53)，通过所述锁止面(53)使所述锁定体(36)锁阻在锁定位置中并且所述锁止面(53)优选与所述导引面(52)轴向邻接。
8.按照权利要求6或7所述的机动车机组装置(8)，其中，所述导引体(50)通过预紧元件(54)机械式地预紧到锁定位置中。
9.按照权利要求6至8之一所述的机动车机组装置(8)，其中，所述定位凹陷(42)布置在所述锁定导引装置(34)径向外部。
10.按照权利要求6至9之一所述的机动车机组装置(8)，其中，所述锁定体(36)是球体(38)。
11.按照权利要求6至10之一所述的机动车机组装置(8)，其中，所述导引体(50)具有液压的活塞(56)，所述活塞(56)能轴向移动地布置在液压缸(57)中，所述液压缸(57)与所述锁定保持件(32)抗扭地配置。
12.按照权利要求6至11之一所述的机动车机组装置(8)，其中配设泵壳体(90)，所述泵壳体(90)具有液压的控制接口(60)，所述控制接口(60)与所述液压缸(57)液压连接。
13.按照权利要求6至12之一所述的机动车机组装置(8)，其中，所述控制接口(60)与在所述泵壳体(90)和缸体(16)之间的环通道(63)连接，所述环通道(63)径向地限制所述液压缸(57)。
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