用于使车辆的、特别是商用车辆的辅助机组运行的装置的制作方法

专利名称：用于使车辆的、特别是商用车辆的辅助机组运行的装置的制作方法技术领域：本发明涉及一种用于使车辆的、特别是商用车辆的包括壳体的辅助机组运行的 装置，该装置具有包括另一壳体的、用来提供转矩的驱动单元；该装置还具有用来将驱 动单元的转矩传递到辅助机组上的轴以及本发明涉及一种具有这样的装置的车辆。背景技术：这样的装置由现有技术公知，并且非常普遍地用于在所有类型的车辆中使辅助 机组运行。典型的是，转矩必须由驱动单元导入辅助机组中，以便能使该辅助机组运 行。在大多数情况下，转矩借助可转动支承的轴导入辅助机组中，其中，该轴通过联轴 器与驱动单元连接起来。在此，可以使用所有类型的联轴器，例如转动刚性的、弹性的 或者可切换的联轴器。联轴器根据结构类型分别具有各种缺陷，例如可切换的联轴器容 易磨损，以致该联轴器必须定期更换，从而导致该装置的运行成本的增加，并且会不可 预见地发生失灵。如果不是必需要将联轴器可切换地或者挠性地实施，则转动刚性的联 轴器是一种选择手段，这是因为转动刚性的联轴器简单而可靠地构造。在这种情况下， 两个轴借助法兰在应用螺栓的情况下彼此连接。但对于这样的轴而言必需的是，将有待 连接的轴或连接该轴的驱动单元彼此齐平地并且无错位地对准。此外，必须保证的是， 两个法兰的法兰形成体是相同的，以便这两个法兰可以借助螺栓彼此连接起来。这种必 要性使得这种联轴器的使用不灵活，并且使得为了连接两轴而进行的齐平的对准变得困 难，特别是在空间被限制得很狭窄的并且不易触及的环境下是这样的情况。同样的困难 状况对于在如下情况下的更换也出现，即，要么辅助机组失灵，要么提供转矩的驱动单 元失灵，并且必须更换。发明内容因此，本发明的任务是，至少减少现有技术的缺点，并且给出一种开头所述类 型的装置，借助该装置可以更快并且更容易地将提供转矩的驱动单元与辅助机组相连， 用来传递转矩。所述任务可以通过开头所述类型的装置得到解决，在该装置中，轴伸入到辅助 机组的壳体中或者伸入驱动单元的另一壳体中。该辅助机组能以任何可想象到的形式构 成，该形式可利用转矩来驱动。因为可以取消易磨损并且易受干扰的联轴器，所以该装 置的运行更加可靠，并且使用寿命由于更长的维修间隔而得以提高。另外，该装置可以 更为节省空间和节省重量地实施，并且更为成本低廉地制造。此外，提供转矩的驱动单 元与辅助机组的连接被构造得更简单，这是因为轴自身对中心地起作用。本发明的有利构造方案以如下所述著称，轴以第一部段借助轴承支承在驱动单 元中，并且轴的第二部段从驱动单元中穿出来，并且伸入到驱动单元的壳体中去，并且 轴形状配合或摩擦配合地与驱动单元的可转动构件相连接。通过由于该轴从其中一个构 件中穿出来并伸入到另外那个构件中，该构件就可以容易地与另外的构件相连接，方式为将轴引入到另外那个构件的相应凹处中。因为轴同时产生与可转动构件的形状配合 或摩擦配合，所以在驱动单元与辅助机组相连接后就可以传递转矩，并且两个构件彼此 相关联。这里不再需要单独的定中心步骤和连接步骤。此外，以如下方式有利地改进本发明，S卩，将驱动单元和辅助机组直接彼此相 邻地布置，从而需要很少的空间。驱动单元和辅助机组就这样组合成高度整合的装置。该发明的再研发方案以如下所述著称，S卩，可转动构件由第二部段和布置在驱 动单元壳体内的轴承来支承。对可转动构件的支承由轴和轴承来负责，这之所以是特别 有利的，这是因为轴承一方面需要空位，另一方面又容易磨损，必须定期更换。此外， 轴承数目的减少也会使失灵概率降低。在包括可转动构件的驱动单元中，可以取消用于 润滑轴承的单独的润滑剂回路，从而该结构能够被简化。通过构件数目的减少和结构的 简化，该装置整体上可以成本更低地制成，并且更加可靠地运行。维修间隔会明显缩 短。按本发明的装置另外还具有润滑剂输送机构，用于将润滑剂输送至润滑剂回路 并且在润滑剂回路中输送，按本发明的装置能按以下方式进行改进，即，该润滑剂输送 机构可借助轴来驱动。附加的驱动单元或者传动系或者变速器变得多余，由此，按本发 明的装置可简单且低成本地制成，并可以提高该装置的可信赖度。优选的构造方案以如下所述著称，S卩，输送机构构造为泵，特别是构造为齿轮 泵或者螺旋泵。泵是用于输送润滑剂的一种选择手段，其容易实现，并且具有高可靠 性。齿轮泵和螺旋泵具有无波动输送的优点。特别对于螺旋泵来说，可以实现在高运转 平稳性下的输送和很高的转速，而当润滑剂具有高粘度性时，则优选使用齿轮泵。本发明通过用来贮放和暂存润滑剂的暂存部段得到改进。该暂存部段可以是储 罐或者储放器。通过将暂存部段直接整合在该装置上，使得必须跨越的行程减短，例如 使用于润滑剂的通向泵的管路的行程减短。仅由此，就可以减少该装置的易受干扰性。 此外，可以取消很长的并分布于外部的软管管路，这样的软管管路容易被装置周围中的 物体损坏，或者被动物，如被老鼠咬食，并且进而可能变得不密封。根据本发明的有利构造方案，应用卡口联锁件将驱动单元与辅助机组连接并且 对中心。利用卡口联锁件，驱动单元和辅助机组能够快速而简单地彼此相连和彼此分 开，而不会需要特殊的工具。此外，在无需很大的制造技术花费的情况下，可行的是， 借助凹处可以使得在驱动单元与辅助机组相连接时进行对中心，对应的突起部伸入到凹 处里。本发明的这种构造方案特别是在空间上受限的装入环境中提供，在这种装入环境 中工具可能很不方便应用。有利的是，本发明通过用来将驱动单元与辅助机组连接的法兰单元而得到改 进。这样的用于将驱动单元与辅助机组相连接的法兰单元是非常容易制造的，并且以高 运行安全性著称。此外，有利的是，法兰单元可以将驱动单元和辅助机组彼此对中心。 同样地，这种对中心作用在生产技术上很容易实现，例如通过如下的凹处实现，对应的 突起部可以嵌入该凹处中。在上下文中，主要提及法兰的如下重要尺寸外直径、对中 心直径、圆孔直径以及用于装入螺栓的圆孔数目。在这种情况下，适当的是，相应于常 用的标准规范来实施法兰。通过这种方式可以确保该装置可以用来连接多个驱动单 元，即便驱动单元来自不同生产商也行得通。因此，该装置的应用领域得以扩展，并扩大了销售市场。但同样可行的是，使用客户专用的法兰，从而相应的客户例如可以使用 他们自己的驱动单元或者辅助机组，这些驱动单元和辅助机组不具有标准化或者符合标 准的法兰接头。借助按本发明的装置，在无需太多花费的情况下，就能选择压缩机的尺 寸，从而符合个性化的客户要求。优选的是，借助轴将驱动单元与辅助机组相连接。为此，将可转动构件压紧到 轴上或者与轴相拧合。在这种构造方案中，轴不仅是能以传递转矩的方式嵌入到构件 里，而且这种连接不必设置另外的连接部位，用来连接驱动单元与辅助机组。这样，连 接所必需的元件数目会减少，并且连接所必需的工作流程也会缩短。根据本发明的另一方面，驱动单元和辅助机组在连接起来后，形成具有共同的 冷却剂回路，用于冷却驱动单元和辅助机组。在该构造方案中，驱动单元或者辅助机组 的已经存在的冷却剂回路可以与不具备自有冷却剂回路的驱动单元或者辅助机组一同使 用。可以取消例如呈用于驱动单元的风扇形式的冷却件或者通气件。因此，驱动单元很 大程度上与环境温度无关。此外，只需控制一个冷却剂回路，由此，该装置的结构可以 在总体上变得更简单并且更紧凑。此外，通过部件数目的减少，可以实现减轻重量，提 高可靠性，简化备件存放以及维护。按本发明的装置通过以下方式有利地改进，即，冷却剂回路具有输送机构，特 别是具有泵，用于在冷却剂回路中输送冷却剂，特别是水，冷却剂回路还具有热交换 器，用于从冷却剂回路中排出热量。用这种方式可以简单、低成本地、有效地冷却辅助 机组和驱动单元。将水作为冷却剂来使用，特别具有优点，即，水几乎到处都可以获 取，并且在泄漏的情况下不会产生造成环境负担的作用。也可以选择使用其他的液态载 热介质来代替水。优选的再研发方案以如下所述著称，S卩，驱动单元构成为电动机，辅助机组构 成为用于产生压缩空气的压缩机，用于调节车辆空气的空调设备的空调压缩机，或者 用于支持车辆转向的转向助力泵；其中，电动机包括可转动构件和绕组，该可转动构件 构成为转子。电动机越来越多地作为传动机构的选择，这是因为它在所有相关的转动领 域中能够给出恒定的转矩，并且在运行中不产生有害环境的废气。压缩机是在商用车辆 以及机动车辆中经常使用的部件，特别是用于产生压缩空气。因此，空调设备以及对此 所需的空调压缩机的同样广泛地并且越来越多地应用，以便实现舒适要求，特别是给商 用车辆驾驶员创造了工作位置，该工作位置尽可能长时间地维持驾驶员的工作能力。完 全相似的观点同样适用于转向助力泵的应用，用于支持车辆(在这里特别是商用车辆)的 转向。在使用转向助力件的情况下，在转向时所需的力更小，并且减缓驾驶员的疲劳。此外，有利的是，电动机构造为异步电动机或者伺服电动机，和/或具 有可任意布置的伺服变换器、变频器或者逆变器，特别是多变频器或者多逆变器 (Multi-Wechselrichter)。伺服变换器、变频器或者逆变器用来生成具有确定频率的交流电 压或者三相交流电压，或者由直流电压生成在振幅和频率方面改变的电压。然后，凭借 该转换后的电压，使消耗器运行，消耗器这里指电动机，并且电动机的转速可以无级地 调节。伺服变换器、变频器或者逆变器可以设置在车辆中任意位置上，所述位置这样进 行选择，即，为运行提供最好的环境条件。特别是不必将伺服变换器、变频器或者逆变 器直接布置在电动机上。例如，它们以受保护免于侵蚀性介质和提高的温度波动的方式来布置。电动机和变频器或者逆变器之间的连接又可以通过导电线缆来实现。在应用多 变频器时，可以借助一个构件来彼此不相关地控制多个电动机，例如用于压缩机的电动 机和另外的用于传动装置的辅助机组，从而不必为车辆中存在的每个电动机都构造自有 的变频器。由此，简化了装入过程，并减少了空间需求。此外，多变频器的应用是更为 成本低廉的。电动机经常会实施为异步电动机，因为它们无需维护并且稳定耐用。此外，有利的是，按本发明的装置以下述方式进行改进，即，压缩机构造为具 有曲轴的活塞式压缩机。空气必需自大气压力压缩至运行压力，运行压力通常情况下是 在12和12.5巴之间，这可以借助活塞式压缩机单阶段地实施，这相比于分两阶段的无油 的螺杆式压缩机具有更紧凑的结构形式。同时，单阶段起作用的活塞式压缩机在购置时 更有利，并且相比于螺杆式压缩机具有另外的优点。本发明的特别优选的再研发方案以如下所述著称，壳体和另一壳体一体式地构 成。为了装配和维护，可以将盖设置在合适的部位。通过壳体的一体式构型，驱动单元 和辅助机组不再需要另外的连接部位来相互连接。此外，形成如下的装置，在该装置内 辅助机组和驱动单元是高度整合的，此外，壳体可构造得紧凑并且节省重量。另一方面涉及到车辆，特别是商用车辆，其包括按本发明的装置。按本发明的 装置的之前介绍的优点完全适于包括本装置的车辆。下面，结合附图详细地阐述了本发明的优选实施例。其中图1示出按本发明的装置的原理式构造；图2示出根据本发明的实施例。具体实施例方式图1中所示的装置10包括带有壳体14的驱动单元12 ；和带有另一壳体18的 辅助机组16;以及可转动构件20，其中，驱动单元12在所示实施例中构成为呈异步电动 机24形式的电动机22，并且辅助机组16构成为压缩机26，例如为活塞式压缩机28。辅 助机组16能以各种可以想到的形式来构造，并且借助转矩可由驱动单元12来驱动，例如 构成为空气压缩机、用于调节车辆的空气的空调压缩机27，或者构成为用于支持车辆转 向的转向助力泵29。该活塞式压缩机28包括轴30，轴30实施为曲轴32，并且借助轴承34，特别是 借助滚动轴承来支承，其中，可以使用各种形式的、适合支承轴的轴承34。曲轴32具有 第一部段36和第二部段38。第一部段36在活塞式压缩机28的另一个壳体18内延伸， 与之相对地，第二部段从另一壳体18中伸出来。在所描述的异步电动机24中，可转动 的部件20构成为转子40，转子40又被绕组42围绕。转子40是这样构造的，S卩，曲轴 32在异步电动机24与活塞式压缩机28相连时形状配合或另选摩擦配合地与转子40相嵌 接，从而由异步电动机24提供的转矩并且进而还有轴功率都可以传递到曲轴32上，用来 驱动活塞式压缩机28。在连接状态下，壳体14和另一壳体18彼此紧挨着布置，并且与接触面44保持 接触，并借助法兰单元46或者卡口联锁件48彼此固定在一起。也可以使用其他合适的固定类型。异步电动机24的转速借助变频器或者逆变器50来控制。该装置10具有冷却剂回路52，利用冷却剂回路52使活塞式压缩机28，还有异 步电动机24得到冷却。冷却剂回路52包括壳体14内的第一通道54、另一壳体18内的 第二通道56，以及第一连接部段58和第二连接部段60，第一连接部段58和第二连接部 段60在第一通道54与第二通道56之间产生联通。如所示的那样，连接部段58和60可 以在活塞式压缩机28和异步电动机24的外部分布，并且实施为柔性软管或者呈仅能受限 变形的金属管路的形式实施。此外，连接部段可至少部分地组合成一个部段。还可考虑 的是，连接部段58、60布置在活塞式压缩机28和异步电动机24内部，并且这样构造， 即，在活塞式压缩机28与异步电动机24相连时在第一通道54与第二通道56之间产生联 通。为了在冷却剂回路52中输送冷却剂，应用了输送机构62，特别是应用了泵64。在 所述实施例中，泵64布置在第二连接部段60中，但也可以放置在第一连接部段58中， 也可以放置在第一通道54或者第二通道56中。为了将热量从活塞式压缩机28和异步电 动机24中排出来，装置10具有热交换器66，热交换器66在所述实施例中同样地布置在 第二连接部段60上。热交换器66也可以布置在冷却剂回路52内的各处。图2中示出了按本发明的实施例，其中，活塞式压缩机28借助法兰单元46在接 触面44上与异步电动机24相连接。为了使活塞式压缩机28与异步电动机24对中心， 曲轴32具有圆锥形部段68，圆锥形部段68同样用来将由异步电动机24提供的转矩摩擦 配合地和/或附加地形状配合地传递到曲轴32上。曲轴32以其部段38至少部分地伸入 到转子40中去，转子40被绕组42围绕。未示出的是，在图中右侧部分，在壳体中设置 有另一用于支承曲轴的轴承，也就是说，用于支承曲轴32的部段38。在实施例中，总共 设置有三个用于支承曲轴32轴承。同样也可以考虑浮动式(fliegend)地支承转子40，从 而只有两个定位于壳体18中的轴承34对曲轴32进行支承，并且“浮动式”地支承在转 子40的曲轴32的伸入壳体14中的部段38上。此外，同样也可行的是，以2个轴承34 来支承曲轴38，其中，第一个轴承34布置在壳体14中，并且第二轴承34布置在另一壳 体18中。在曲轴32的圆锥形部段68上，设置有润滑剂输送机构86，润滑剂输送机构86 这样与曲轴连接在一起，从而对转矩加以传递。曲轴32不仅驱动活塞式压缩机28，而且 驱动润滑剂输送机构86，润滑剂输送机构86可以构造为油泵90，特别是构造为齿轮泵92 或者螺旋泵94。优选应用油作为润滑剂，油贮放在暂存部段82中，并通过通道84从油 泵90通过未示出的通道泵送到活塞式压缩机28中。接下来，油通过另一未示出的通道 回到暂存部段中，从而形成了闭合的润滑剂回路。此外，该装置还包括未示出的限压 阀，用于限制压力并用来控制润滑剂的所输送的量；和/或压力开关88;和/或未示出 的液位传感器，用于感测该装置中现有的润滑剂量。只要该装置中所选的润滑剂压力被 超出，则借助限压阀就可以实现在输送机构的抽吸区域与压送区域之间的直接连接(短 接)。围绕绕组42，布置有冷却剂回路52的第一通道54，其中，在绕组42外部构造 有冷却剂壳体70。冷却剂壳体70包括肋片72，用来扩大与冷却剂回路52接触的表面， 用以改善热量传递。为了给该装置10的润滑剂回路通气，设置有通气阀门76。为了简 化装置10的装配和维护，装置10可以具有第二法兰单元74，第二法兰单元74与法兰单元46相比更容易被触及。装置10具有脚78，装置10借助脚78可以放置在任意的、未 示出的底座上。为了使在装置10运行时产生的震动不传递到底座上或者至少以减轻的程 度传递到底座上，该脚具有震动吸收器80。这特别当此装置10应用在车辆中时，是非常 有帮助的，以便不妨碍驾驶舒适性。 未示出的是，可以另选的是，壳体14和另一壳体一体式18地构成，S卩，例如构 造为合在一起的铸造件。为了便于装配和维护，盖可以设置在合适的部位上。在这种情 况下，不必再通过另外的连接机构就能将驱动单元与辅助机组相连接。权利要求1.用于使车辆的、特别是商用车辆的、包括壳体(14)的辅助机组(16)运行的装置， 所述装置具有包括另外的壳体(18)的驱动单元(12)，用来提供转矩；轴(30)，用来将所述转矩从所述驱动单元(12)传递到所述辅助机组(16)，其特征在于，所述轴(30)伸入所述辅助机组(16)的所述壳体(14)中，或者伸入所 述驱动单元(12)的所述另外的壳体(18)中。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴(30)以第一部段(36)借助轴承 (34)支承在所述驱动单元(18)中，并且所述轴的第二部段(38)从所述驱动单元(18)中 伸出，并且伸入所述驱动单元(12)的所述壳体(14)中，并且所述轴(30)形状配合地或 摩擦配合地与所述驱动单元(12)的能转动的构件(20)相连接。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动单元(12)和所述辅助机组 (16)直接彼此相邻地布置。4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述能转动的构件(20)由所述第二 部段(38)和另外的、布置于所述驱动单元(12)的所述壳体(14)中的轴承(34)来支承。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置具有润滑剂输送机构 (86)，用于将润滑剂输送至润滑剂回路并且将润滑剂在润滑剂回路中输送，其特征在 于，所述润滑剂输送机构(86)能够借助所述轴(30)来驱动。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述润滑剂输送机构(86)构成为油泵 (90)，特别是构成为齿轮泵(92)或者螺旋泵(94)。7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于贮放部段(82)，用以贮放和暂存润滑剂。8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于卡口联锁件(48)，用以使所 述驱动单元(12)与所述辅助机组(16)连接和对中心。9.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于法兰单元(46)，用以将所述 驱动单元(12)与所述辅助机组(16)连接。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述法兰单元(46)将所述驱动单元 (12)与所述辅助机组(16)彼此对中心。11.根据权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述驱动单元(12)与所 述辅助机组(16)借助所述轴(30)来连接。12.根据前述权利要求中任一项或者根据权利要求1的前序部分所述的装置，其特征 在于，所述驱动单元(12)和所述辅助机组(16)在连接后，具有共用的冷却剂回路(52)， 用以冷却所述驱动单元(12)和所述辅助机组(16)。13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述冷却剂回路(52)具有输送机 构(62)，特别是泵(64)，用于在所述冷却剂回路(52)中输送冷却剂，特别是水；以及热 交换器(66)，用于从所述冷却剂回路(52)中排出热量。14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述驱动单元(12)构成为 电动机(22)，而所述辅助机组(16)构成为用于产生压缩空气的压缩机(26)、用于调节 车辆空气的空调设备的空调压缩机(27)、或者用于支持车辆转向的转向助力泵(29)，其 中，所述电动机(22)包括所述能转动的构件(20)和绕组(42)，所述能转动的构件(20)构造为转子(40)。15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述电动机(22)构造为异 步电动机(24)或者伺服电动机，并且具有能任意布置的伺服变换器、变频器或者逆变器 (50)，特别是具有多变频器或者多逆变器。16.根据权利要求14或15所述的装置，其特征在于，所述压缩机(26)构成为具有曲 轴(32)的活塞式压缩机(28)。17.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述壳体(14)和所述另外 的壳体(18) —体式地构成。18.车辆，特别是商用车辆，包括根据前述权利要求中任一项所述的装置。全文摘要本发明涉及一种用于使车辆的、特别是商用车辆的辅助机组(16)运行的装置，辅助机组(16)包括壳体(14)，所述装置具有包括另一壳体(18)的驱动单元(12)，用来提供转矩；轴(30)，用来将转矩从驱动单元(12)传递到辅助机组(16)，其中，轴(30)伸入辅助机组(16)的壳体(14)中或者伸入驱动单元(12)的另一壳体(18)中。此外，驱动单元(12)和辅助机组(16)形成有共同的冷却剂回路(52)，用于冷却驱动单元(12)和辅助机组(16)。文档编号F04B39/12GK102016309SQ200980115956 公开日2011年4月13日 申请日期2009年2月24日 优先权日2008年5月30日发明者克里斯托弗·维尔肯, 斯特芬·约尔丹 申请人:威伯科有限公司