DE69712897T2

DE69712897T2 - Bus mit klimaanlage

Info

Publication number: DE69712897T2
Application number: DE69712897T
Authority: DE
Inventors: Ulf Bergman
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2017-08-29
Also published as: WO1998008701A1; SE9603162D0; EP0923459B1; SE505200C2; EP0923459A1; DE69712897D1; BR9711974A; SE9603162L

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Bus gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Stand der Technik

Eine bekannte Praxis bei Personenfahrzeugen und Lastkraftwagen ist, dass durch ihre Motoren eine zu einem Klimatisierungssystem für ihren Innenraum gehörende Kompressoreinheit angetrieben wird. Diese Kompressoreinheit besteht aus einem sogenannten Wechselstromkompressor und ist auf einem Träger angeordnet, der an dem Ende des Motors befestigt ist, das das zum Motor gehörige Getriebe enthält. Der Wechselstromkompressor wird durch einen Riemen, gewöhnlich einen Keilriemen, von der Motorkurbelwelle direkt angetrieben. Diese Art einer Anordnung ist in EP 713960 dargestellt.
Eine andere Art, den Kompressor und Generator anzuordnen, ist in EP 0 653 553 dargestellt, woraus die Merkmale des Oberbegriffs beider unabhängigen Ansprüche 1 und 2 bekannt sind und die einen Verbrennungsmotor zeigt, dessen Zylinder in einer in Bezug auf eine vertikale Ebene schräge Ebene angeordnet ist. Der Motor hat eine Abtriebswelle, die über einen Riemen Hilfseinrichtungen wie z. B. einen Wechselstromgenerator und Wechselstromkompressor antreibt. Der Kompressor ist auf dem Motor in einer solchen Lage montiert, dass sein Schwerpunkt in Bezug auf die Mitte der Motorkurbelwelle innerhalb eines Winkelbereichs um 90º von einer vertikalen Ebene durch die Kurbelwellenmitte angeordnet ist.
Es ist bisher nicht möglich gewesen, diese Lösung auf Motoren zum Antreiben großer schwerer Busse mit großem Fahrgastraum anzuwenden, da die Kompressoreinheit in solchen Bussen eine beträchtliche Größe und ein erhebliches Gewicht haben müsste, um die für ein solches Klimatisierungssystem benötigte Leistung abgeben zu können. Es gibt innerhalb eines vernünftigen Abstandes von der Motorkurbelwelle keinen Platz für einen großen Wechselstromkompressor oder mehrere kleine Kompressoren und daher keine Möglichkeit, einen die Kompressoreinheit haltenden Träger mit dem Motorblock angemessen sicher zu verbinden. Dies ist insbesondere der Fall, wo der Motor, wie es in Bussen dieser Art üblich ist, auch einen oder mehrere Elektrizitätsgeneratoren von erheblicher Größe trägt, die für den bei einem solchen Bus mit Klimatisierungssystem auftretenden verhältnismäßig hohen Elektrizitätsverbrauch notwendig sind, und diese durch Riemen von der Kurbelwelle antreibt. Die Kompressoreinheit wurde daher auf dem Busrahmen so nahe wie möglich am Motor angeordnet, um zu ermöglichen, dass die Einheit durch Riemen angetrieben wird. Dies führt jedoch noch zu einem relativ langen Riemenantrieb mit Problemen bei der Riemenspannung aufgrund verschiedener Bewegungen zwischen dem Motor und dem Fahrgestell, während gleichzeitig nach dem vollständigen Einbau des Motors und anderer Antriebseinheiten in den Bus der Einbau der Riemenantriebsanordnung und der Kompressoreinheit als ein separater Vorgang erfolgen muss.
Die Erfindung hat die Aufgabe, zu ermöglichen, den Motor, der das Fahrzeug, vorzugsweise einen sogenannten schweren Bus, antreibt, mit einem relativ großen oder mehreren kleinen Wechselstromkompressoren zu versehen, ohne dass die letztgenannten von der Motorkurbelwelle zu weit entfernt sind oder übertrieben robuste Halteträger erforderlich sind. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist, eine kompakte Motoreinheit einschließlich Anordnungen zum Antreiben von sowohl Elektrizitätsgeneratoren als auch Wechselstromkompressoren zu ermöglichen, um die nachfolgende Montage einer Fahrzeugkarosserie auf einem mit der Motoreinheit ausgestatteten Fahrgestell zu erleichtern.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Diese Aufgaben werden gemäß der Erfindung durch das im kennzeichnenden Teil der Hauptansprüche Angegebene erreicht.
Die Verwendung eines herkömmlichen Motors, dessen Zylinder in einer unter einem relativ großen Winkel geneigten Ebene in Reihe angeordnet sind, macht es möglich, Raum freizuhalten, um sowohl die Kompressoreinheit als auch die Generatoreinheit an der nach oben gewandten Seite des Motors befestigen zu können. Falls dies innerhalb eines von der Ebene der Motorzylinder abgegrenzten Winkelbereichs in Bezug auf die Kurbelwellenmitte vorgenommen wird, sind relativ kurze Hebelarme zum Befestigen der Träger dieser Einheiten am Motor die Folge. Es ermöglicht auch, Raum zum Anordnen der Antriebe eines oder mehrerer Elektrizitätsgeneratoren in dem Raum zwischen der Kompressoreinheit und dem geneigten Motorblock zu gewinnen.
Der Motor ist in einem Winkel zwischen 40º und 60º zu einer vertikalen Ebene durch die Kurbelwellenmitte angeordnet. Außerdem liegt der Winkel an der Kurbelwellenmitte zwischen der Zylinderebene und dem Schwerpunkt der Kompressoreinheit, die auf der gegenüberliegenden Seite der vertikalen Ebene liegt, zwischen 60º und 120º. Dies ermöglicht eine einen Wechselstromkompressorantrieb enthaltende kompakte Motoreinheit, die für ein raumoptimiertes Busfahrgestell geeignet und darin einfach einzubauen ist.
Die Elektrizitätsgeneratoreinheit liegt innerhalb eines Winkelbereichs, der an der Kurbelwellenmitte von der Motorzylinderebene zur Ebene durch die Motorkurbelwelle verläuft und den Schwerpunkt der Kompressoreinheit einschließt. Das Ergebnis ist eine kompakte Motoreinheit, die die Riemenantriebe nicht nur für einen oder mehrere Wechselstromkompressoren, sondern auch für einen oder mehrere Elektrizitätsgeneratoren auf eine solche Weise enthält, dass die Riemenantriebe innerhalb eines begrenzten, aber gut genutzten Bereichs auf der Endwand des Motors liegen. Es macht es auch relativ einfach, Teile der Anordnung der Hilfseinheiten zu nutzen, die schon für sich für andere Fahrzeuganwendungen wie z. B. einen Lastwagenbetrieb eignende Motoren verwendet wird.
Die durch die Erfindung angestrebten Effekte werden natürlich auch in sehr ähnlicher Weise erzielt, falls die Lagen der Kompressoreinheit und der Elektrizitätsgeneratoreinheit umgekehrt sind.
Andere die Erfindung unterscheidende Merkmale sind in den beigefügten Patentansprüchen und der folgenden Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung angegeben.

Liste der Zeichnungen

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden mit Verweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, welche wie folgt vorliegen:
Fig. 1 zeigt schematisch einen Bus gemäß der Erfindung;
Fig. 2 zeigt eine Ansicht des hinteren Teils des in Fig. 1 dargestellten Busses von oben und
Fig. 3 zeigt eine schematische Endansicht eines Antriebsmotors, der einen Teil eines Busses gemäß den Fig. 1 und 2 bildet.

Beschreibung einer Ausführungsform

In dieser Beschreibung sind alle bezüglich Richtungen verwendeten Ausdrücke wie z. B. vor, vorwärts, vorne, hinten, hinter, rückwärtig, rechts und links, wenn nicht anders angeben, auf die Richtung einer Vorwärtsbewegung des Busses bezogen.
Ein in Fig. 1 gezeigter zweiachsiger Bus ist ein sogenannter schwerer Bus, der für eine verhältnismäßig große Zahl von Fahrgästen gedacht ist. Die rechte Seite des Busses weist Fahrgasttüren vor der Vorderachse 1 und in einer Stadtbusversion auch zwischen der Vorderachse 1 und der Hinterachse 2 auf. Hinter der Hinterachse 2 ist der Bus auch mit einer Fahrgasttür 3 versehen, die zu einer Stehfläche 4 führt, welche in dem aufgeschnittenen hinteren Teil des Busses in Fig. 1 und in Fig. 2 angegeben ist.
Die Antriebseinheit des Busses einschließlich ihrer Hilfseinheiten befindet sich in einem Raum 6 unter einer (im äußersten Heck des Busses angeordneten) Sitzbank 7 für Fahrgäste und in einem turmartigen Raum 8 neben der Sitzbank 7 in der hinteren rechten Ecke des Busses. Der Raum 6 erstreckt sich über im wesentlichen die gesamte Breite des Busses und ist durch die Rückwand 9 des Busses nach hinten und durch im wesentlichen vertikale Wände und horizontale Ebenen, die mit der Sitzbank 7 verbunden sind, nach vorne und oben begrenzt. Der Raum 6 weist über einen entlang der linken Seite des Busses gelegenen Raum auch eine Verbindung mit der Hinterachse 2 auf. Der Motor der Antriebseinheit und das Getriebegehäuse mit einem Kegelgetriebe sind im Raum 6 untergebracht, während die Kühlervorrichtung des Motors im Turmraum 8 über dem rechten Ende des Motors angeordnet ist. Die Antriebseinheit ist folglich mit der Motorkurbelwelle quer zur Vorwärtsrichtung des Busses eingebaut.
Der Motor 20, dessen rechtes Ende in Fig. 3 dargestellt ist, ist ein sogenannter Reihenmotor, d. h. er hat mehrere (nicht dargestellte) in einer Reihe angeordnete Zylinder. Der Motor 20 ist im Raum 6 unter einem großen Winkel zwischen 40º und 60º zu einer vertikalen Ebene 57 durch seine Kurbelwellenmitte 55 so eingebaut, dass sich seine Zylinder entlang einer Ebene 46 erstrecken. Die vordere, nach oben gewandte Seite des Motors enthält zum Einlasssystem gehörende Teile, während die hintere, nach unten gewandte Seite Teile des Motorabgassystems, insbesondere seinen Auspuffkrümmer, enthält. Der obere Teil der Zylinder liegt nahe der Rückwand 9 des Busses. In einer herkömmlichen, aber hier nicht dargestellten Weise sind die Zylinder durch einen Zylinderkopf mit Einlass- und Auslassöffnungen, Ventilmechanismen und Einspritrteilen bedeckt. Dieser ist außen durch eine oder mehrere Ventilabdeckungen 47 abgedeckt, was in diesem Fall die Motorkomponente ist, welche sich am weitesten nach hinten erstreckt.
Das in Fig. 3 gezeigte rechte Ende des Motors befindet sich direkt innen an der rechten Seite des Busses und enthält auf dem Ende der Motorkurbelwelle einen Schwingungsdämpfer 30 und ganz außen eine separate Riemenscheibe 31. Ein Antriebsriemen 32, vorzugsweise von der Art eines Keilrippenriemens, arbeitet mit einem (nicht dargestellten) Riemenantriebsteil auf dem Umfang des Schwingungsdämpfers zusammen. Der Riemenantrieb 32 läuft um mehr als 180º des Umfangs des Schwingungsdärnpfers und überträgt Antriebsleistung auf eine (in dieser Ausführungsform aus zwei Kompressoren bestehende) Kompressoreinheit 32, die einen Teil des für den Fahrgastraum des Busses gedachten Klimatisierungssystems bildet. Die Kompressoren 33 haben jeweils eine mit dem Riemen 32 zusammenwirkende Riemenscheibe 34.
Andere zum Klimatisierungssystem gehörende Teile sind vorteilhafterweise in oder auf dem Dach des Busses möglichst nahe an der Kompressoreinheit angeordnet, aber dies wird hier nicht weiter beschrieben, da das System keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet.
Der Endwand des Motors benachbart ist eine Zwischenscheibe 24 auf einer Spindel montiert, um sich entlang einem Kreisbogen zu bewegen. Diese Zwischenscheibe 24 ist durch eine Feder gegen den Riemen 32 vorgespannt, um den letztgenannten gespannt zu halten und einen ausreichenden Umschlingungswinkel für den Riemen 32 für dessen Zusammenwirken mit dem Schwingungsdämpfer 30 und den Riemenscheiben 34 der Kompressoren 33 zu erzeugen. Die Zwischenscheibe 24 ermöglicht auch, den Riemen 32 anzupassen.
Mit der Riemenscheibe 31 arbeitet ein zweiter Antriebsriemen 40, gleichfalls vorteilhafterweise ein Keilrippenriemen, zusammen, um zumindest eine (in dieser Ausführungsform aus zwei Generatoren bestehende) am Motor befestigte elektrische Generatoreinheit 50 anzutreiben. Der Riemen 40 treibt auch über eine Riemenscheibe 41 eine auf dem Motor angeordnete Kühlmittelpumpe an und läuft ebenfalls über feststehende Zwischenscheiben 42, 43 und eine federbelastete schwingend montierte Zwischenscheibe 44 der gleichen Art und mit der gleichen Funktion wie die Zwischenscheibe 24.
Die Kompressoren 33 sind horizontal nebeneinander angeordnet und an einem Träger 45 befestigt, der selbst an der hinteren und nach oben gewandten Seite des Motors befestigt ist. In dieser Ausführungsform ist der Träger 45 auch so angeordnet, dass er der Endwand des Motors benachbart das Lager der federbelasteten Zwischenscheibe 24 trägt. Um die Kräfte auf den Träger und seine Befestigung innerhalb vernünftiger Grenzen zu halten, ist es vorteilhaft, wenn der gemeinsame Schwerpunkt 56 der Kompressoren innerhalb eines Winkelbereichs von 0 bis 60º zur vertikalen Ebene 57 durch die Mitte 55 der Motorkurbelwelle liegt. Es wird auch Raum zum Einbau anderer, mit dem Motor verbundener Hilfseinheiten geschaffen, wenn der Winkel an der Mitte der Motorkurbelwelle zwischen der Zylinderebene und dem Schwerpunkt des Kompressors zwischen mindestens 60º und 120º liegt.
Es ist auch vorteilhaft, die (von der Kurbelwelle über Riemen angetriebene) Elektrizitätsgeneratoren 50 von der Kurbelwellenmitte 55 aus gesehen innerhalb eines Winkelbereichs zwischen der Motorzylinderebene 46 und der Ebene anzuordnen, die den Schwerpunkt der Kompressoren 33 enthält. Dies ermöglicht eine kompakte Antriebseinheit, die schon während der Herstellung des Busfahrgestells mit Klimatisierungskompressoren und Elektrizitätsgeneratoren und ihren Antrieben ausgestattet werden kann. Dies erleichtert die endgültige Fertigstellung des Busses, indem die Karosserie auf dem Fahrgestell montiert wird.
Die federnd montierte Zwischenscheibe 24, die mit dem Antriebsriemen 32 des Kompressors zusammenwirkt, befindet sich auch außerhalb der beiden, durch den Kompressorantriebsriemen 32 und den Generatorantriebsriemen 40 begrenzten Bereiche. Die Zwischenscheibe 24 ist jedoch auch, wie in der Endebene des Motors ersichtlich ist, von der Kurbelwellenmitle 55 aus gesehen innerhalb eines Winkelbereichs zwischen der Motorzylinderebene 46 und der Ebene 58 montiert, welche den Schwerpunkt 56 der Kompressoren enthält. Dies hat eine effektive Nutzung des Raums zur Folge, der der Endwand des Motors benachbart zur Verfügung steht, um die Zwischenscheiben und Riemenscheiben anzuordnen, welche mit den Riemen 32, 40 zusammenarbeiten.
Die durch die Erfindung erzielten Effekte werden natürlich in sehr ähnlicher Weise erzielt, wenn die Lagen der Kompressoreinheit 33 und der Elektrizitätsgeneratoreinheit 50 umgekehrt sind.

Claims

1. Bus, vorzugsweise ein schwerer Bus,

a) mit einem System zum Klimatisieren eines Fahrgastraums und

b) mit einem Verbrennungsmotor (20), der eine nach oben gewandte Seite hat und dessen Zylinder in Reihe in einer Zylinderebene (46) angeordnet sind, die in Bezug auf eine vertikale Ebene in einem erheblichen Winkel angeordnet ist,

c) mit einer einen Teil des Klimatisierungssystems bildenden Kompressoreinheit (33), und

d) mit einer Elektrizitätsgeneratoreinheit (50),

e) welche Einheiten (33, 50) über Riemen 55 (32, 34) von einer Motorkurbelwelle angetrieben werden und am Motor befestigt sind,

f) wobei die Kompressoreinheit (33) über einen Träger (45) auf dem Motor an einer solchen Stelle montiert ist, dass ihr Schwerpunkt (56) in Bezug auf eine Mitte (55) der Motorkurbelwelle innerhalb eines Winkelbereichs von einer vertikalen Ebene (57) durch die Kurbelwellenmitte (55) liegt, welcher Winkelbereich in Bezug auf die Motorzylinderebene auf der gegenüberliegenden Seite der vertikalen Ebene (57) liegt,

g) die Zylinderebene (46) des Motors in einem Winkel zwischen 40 und 60º zur vertikalen Ebene durch die Kurbelwellenmitte (55) angeordnet ist,

h) wobei die Elektrizitätsgeneratoreinheit (50) innerhalb eines Winkelbereichs liegt, der sich von der Zylinderebene (46) zu einer durch den Schwerpunkt der Kompressoreinheit und die Kurbelwelle definierten Ebene (58) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass

i) die Kompressoreinheit und die Elektrizitätsgeneratoreinheit (33, 50) an der nach oben gewandten Seite des Motors befestigt sind,

k) der Winkelbereich in Bezug auf die vertikale Ebene durch die Kurbelwellenmitte, in dem die Kompressoreinheit (33) am Motor montiert ist, in einem Bereich von 0 bis 60º liegt,

l) die Zylinderebene (46) des Motors in einem Winkel zwischen 60 und 120º zur durch den Schwerpunkt der Kompressoreinheit und die Kurbelwelle definierten Ebene (58) angeordnet ist.

2. Bus, vorzugsweise ein schwerer Bus,

a) mit einem System zum Klimatisieren eines Fahrgastraums und

d) mit einer Elektrizitätsgeneratoreinheit (50),

f) wobei die Elektrizitätsgeneratoreinheit (50) über einen Träger (45) auf dem Motor an einer solchen Stelle montiert ist, dass ihr Schwerpunkt (56) in Bezug auf eine Mitte (55) der Motorkurbelwelle innerhalb eines Winkelbereichs von einer vertikalen Ebene (57) durch die Kurbelwellenmitte (55) liegt, welcher Winkelbereich in Bezug auf die Motorzylinderebene auf der gegenüberliegenden Seite der vertikalen Ebene (57) liegt,

h) wobei die Kompressoreinheit (33) innerhalb eines Winkelbereichs liegt, der sich von der Zylinderebene (46) zu einer durch den Schwerpunkt der Elektrizitätsgeneratoreinheit (50) und die Kurbelwelle definierten Ebene (58) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass

k) der Winkelbereich in Bezug auf die vertikale Ebene durch die Kurbelwellenmitte, in dem die Elelktrizitätsgeneratoreinheit (50) am Motor montiert ist, in einem Bereich von 0 bis 60º liegt,

l) die Zylinderebene (46) des Motors in einem Winkel zwischen 60 und 120º zur durch den Schwerpunkt der Elektrizitätsgeneratoreinheit (50) und die Kurbelwelle definierten Ebene (58) angeordnet ist.

3. Bus nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressoreinheit (33) zwei Kompressoren enthält, die beide durch den gleichen Antriebsriemen (32) von der Kurbelwelle angetrieben werden.

4. Bus nach einem der Patentansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatoreinheit (50) zwei Elektrizitätsgeneratoren enthält, die beide getrennt vom Riemen (32), der die Kompressoren (33) antreibt, durch den gleichen Antriebsriemen (40) von der Kurbelwelle angetrieben werden.

5. Bus nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressorantriebsriemen (32) ein Keilrippenriemen ist, der mit einer Zwischenscheibe (24) zusammenarbeitet, die innerhalb eines Winkelbereichs in Bezug auf die Kurbelwellenmitte (55) zwischen der Motorzylinderebene (46) und der Ebene (58), die den Schwerpunkt (56) der Kompressoren enthält, an der Endwand des Motors federnd montiert ist.

6. Bus nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger der Zwischenscheibe (24) in einer senkrechten Ebene in Bezug auf die Kurbelwelle außerhalb des Bereichs angeordnet ist, der durch sowohl den Kompressorantriebsriemen (32) als auch den Antriebsriemen (40) für die Elektrizitätsgeneratoren (50) begrenzt ist.

7. Bus nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende der Motorkurbelwelle einen Schwingungsdämpfer (30) trägt, dessen äußeres Gehäuse eine Riemenscheibe für einen der Antriebsriemen (32, 40) bildet, welche die Kompressor- oder die Elektrizitätsgeneratoreinheit (33, 50) antreiben.