用于運行壓縮空氣供應設備的壓縮機裝置、壓縮空氣供應設備和壓縮空氣供應系統(tǒng)以及 ...的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權利要求1前序部分的壓縮機裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種壓縮空氣供應設備以及一種壓縮空氣供應系統(tǒng)和一種具有這種壓縮空氣供應設備的車輛。
【背景技術】
[0002]用于車輛中的空氣懸架或其它應用的空氣供應設備是已公知的。這些空氣供應設備產(chǎn)生壓縮空氣，以便將這些壓縮空氣輸送給示例性地提及的空氣懸架。壓縮空氣借助增壓機產(chǎn)生，增壓機通過電動馬達驅動。為此通常使用有刷直流馬達作為電動馬達。該直流馬達在車輛的，尤其是轎車的車載電網(wǎng)中，被供以來自電池的電能。這種電池例如在其聯(lián)接端子上具有在9至15V范圍內的電壓。電壓幅度尤其取決于電池的當前的負荷和其充電狀
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[0003]為了使壓縮機的電動馬達運行，該電動馬達可以借助繼電器與電池電連接。然后將在該示例中保持不變的9V至15V的電壓施加在馬達上，并且由此驅動馬達。在電動馬達起動時會出現(xiàn)非常高的起動電流，其也會導致電池的至少暫時的電壓下降。運行車載電網(wǎng)中的另外的耗電器，尤其是起動車載電網(wǎng)中的另外的耗電器，同樣會使電池電壓下降，或者斷開這種耗電器又會使電池電壓提升。電池的這種不穩(wěn)定的電壓導致了有不同的電流，不同的電流又會在電動馬達中導致不是最佳的運行情況，或者例如導致了更高的刷磨損。此夕卜，還造成了電動馬達并且進而是增壓機的不同的轉速，這會導致有不同的噪音生成。尤其地，很難能夠使減噪與預先確定的噪音頻率相協(xié)調。
[0004]例如由CN201794753U公知了一種無刷電動馬達。原則上，電子整流的且無刷馬達作為具有功率電子設備的直流馬達(所謂的BDLC馬達)形成。繞組通常安裝在定子上，而不是(如在有刷直流馬達中那樣)安裝在轉子中；在80)(:馬達中，通過電子的整流器、亦即用于控制馬達的驅動器的且所謂的BLDC驅控電路替代了機械的整流器或電刷系統(tǒng)。通常，為了永久勵磁，在轉子中安放有永磁體。具有功率電子設備的驅控電路可以使直流供應電壓連到馬達繞組上。大多數(shù)的BLDC馬達具有三個繞組，它們呈星形地連接。通過脈寬調制(PffM-Plus Width Modulat1n)，驅控電路例如可以改變到馬達的平均電壓，以便控制轉動速度。例如嵌入在定子中的霍爾傳感器可以測量轉子的角度位置。當轉子磁極經(jīng)過霍爾傳感器時，于是霍爾傳感器發(fā)出高的或低的信號，由此指明，是否是北極或南極。BLDC馬達也可以通過如下方式進行整流，即，監(jiān)控后臺的EMF信號而取代使用霍爾傳感器信號。于是，馬達在一個開環(huán)的回路中起動，并且然后切換成對掃描后態(tài)的EMF的控制。但是，卻通常局限于具有相當恒定的轉矩并且不具有動態(tài)要求的應用。
[0005]DE 10 2007 042 318 Al描述了一種本文開頭提到的壓縮機裝置，其具有緊湊的干式運行的活塞壓縮機，該活塞壓縮機具有至少一個用于壓縮所配屬的活塞的空氣的缸體，通過電動馬達，活塞能夠被由曲軸和連桿構成的曲柄傳動機構運動起來。為此，曲柄傳動機構安置在殼體的第一個半殼體中，而電動馬達安置在殼體的第二半殼體的里面。在隔開半殼體的間隔壁中置入有曲柄傳動機構和電動馬達共同的滾動軸承。電動馬達按照無刷直流馬達的類型實施，其定子由具有鐵芯的線圈繞組構成，而其轉子配備有永磁體。電動馬達的整流電子設備布置在安置在第二半殼體中的印刷電路板上。構造為內動子的電動馬達可以具有與曲軸一體式構成的轉子，該轉子能夠在定子里面旋轉。這種本文開頭提到的壓縮機裝置在驅控和結構上的設計方面還能夠加以改進。
[0006]本文開頭提到的類型的氣動設備尤其以車輛的空氣彈簧設備的形式形成，該空氣彈簧設備利用壓縮空氣供應設備來運行。
[0007]壓縮空氣供應設備用在所有類型的車輛中，尤其用于給車輛的空氣彈簧設備供應壓縮空氣?？諝鈴椈稍O備也可以包括水平調節(jié)裝置，用它們可以調整在車輛車橋與車輛車身之間的間距。本文開頭提到的氣動的系統(tǒng)的空氣彈簧設備包括一定數(shù)量的氣動地聯(lián)接到共同的線路(通道)上的氣囊，氣囊隨著增加壓縮空氣填充(也被稱為充氣)而使車輛車身提升，而相應地隨著減少壓縮空氣填充(也稱為排氣)而使車輛車身降低。在此，通常引導有具有直至20bar或更多的壓力的壓縮空氣。隨著在車輛車橋與車輛車身之間的間距或離地距離增加，彈簧行程變長并且還可以克服較大的地面不平坦度，而不會發(fā)生與車輛車身碰觸。優(yōu)選地，這些系統(tǒng)越來越多地被用在越野車和運動型多用途汽車(Sport UtilityVehicles(SUV))中。尤其是在SUV中，在馬達是非常強勁的情況下值得期待的是，車輛一方面針對在道路上的很高的速度而配設以較小的離地距離，而另一方面針對越野而配設以較大的離地距離。另外值得期待的是，盡可能快速地轉變離地距離的變化，這就提高了對壓縮空氣供應設備，尤其也是壓縮機裝置在快捷性、靈活性和可靠性方面的要求。但該壓縮機裝置仍然要盡可能是低磨損且堅固耐用的或緊湊的，并且尤其要滿足車輛的結構空間要求。
[0008]為了確保壓縮空氣供應設備長期運行，壓縮空氣供應設備的氣動主線路具有空氣干燥器，用它可以對壓縮空氣進行干燥。由此避免了濕氣在氣動的系統(tǒng)內的積聚。在較低的溫度下，濕氣會導致對閥造成損傷的晶體生成，并且此外會導致在壓縮空氣供應設備中和在氣動設備中的不期望的影響?？諝飧稍锲骶哂懈稍锝橘|，通常是能被壓縮空氣穿流過的顆粒散料，從而通過吸附作用使顆粒散料可以吸收包含在壓縮空氣中的濕氣?？諝飧稍锲鞅匾獣r可以設計成再生的空氣干燥器。在此，在每次排氣循環(huán)時，大多沿著逆流(但根據(jù)方案而定地也可能是沿著相對充氣方向的順流)地給顆粒散料穿流使來自氣動設備，尤其是空氣彈簧設備的經(jīng)干燥的壓縮空氣。空氣干燥器的再生基本上可以通過在空氣干燥器上的壓力變換來實現(xiàn)，其中，與吸附相比較在再生時存在的壓力通常更小，以便能夠實現(xiàn)從顆粒中輸出濕氣。為此，可以打開排氣閥裝置，其中，空氣干燥器的再生性能通常取決于在壓縮空氣供應設備中的壓力情況和壓力變換幅度。對這種所謂的壓力變換吸附來說也被證實是值得期待的是，靈活且同時可靠地設計壓縮空氣供應設備。尤其應當一方面能夠實現(xiàn)較快速的排氣，并且盡管如此對空氣干燥器的再生來說是足夠高的壓力變換幅度(也就是說在再生時)仍然提供了低的氣體壓力。
[0009]值得期待的是，以盡可能有利的方式，使壓縮空氣供應設備與車輛的需求相匹配；這一點適用于對這種壓縮空氣供應設備進行氣動的、在結構上的和/或電的和/或電子的設計，這尤其涉及一種用于運行壓縮空氣供應設備的壓縮機裝置。

【發(fā)明內容】

[0010]在此處開始的本發(fā)明，其任務是，說明一種裝置和一種方法，借助它們可以以更好的方式提供壓縮空氣；尤其應當改進它們的在結構上的和/或電的和/或電子的設計。尤其地還要說明一種壓縮機裝置、一種壓縮空氣供應設備，優(yōu)選地另外還要說明一種壓縮空氣供應系統(tǒng)和一種車輛。
[0011]尤其地，本發(fā)明的任務是說明一種壓縮機裝置，其較緊湊，尤其仍然還要結實耐用且較靈活地被構造用來運行壓縮空氣供應設備。尤其地，另外的任務是，以簡化的方式實施并且以較少的維護費用和/或裝配費用來構造裝置；仍然還要持久地改進裝置的使用壽命。尤其地，本發(fā)明的任務還要說明一種裝置，該裝置能夠以更好的方式，尤其是在相對更為有利地被預先給定的運行范圍內以在結構上電的且氣動的方式來運行。特別有利的是，在裝置中有利地減少了共振和噪音負荷，尤其地，應當能夠利用現(xiàn)有的外圍系統(tǒng)的電子和電的前提條件來控制和/或調節(jié)用于產(chǎn)生壓縮空氣的裝置。
[0012]關于裝置，該任務通過本發(fā)明利用本文開頭提到的類型的壓縮機裝置來解決，在該壓縮機裝置中，根據(jù)本發(fā)明設置了權利要求1的區(qū)分性的部分的特征。
[0013]壓縮機裝置被構造用于運行車輛的壓縮空氣供應設備，并且具有壓縮機，壓縮機具有:
[0014]-電動馬達，其作為具有包括功率電子設備的驅控電路的、電子整流的無刷直流馬達(BL-DC馬達)來形成；
[0015]-氣動的增壓機。根據(jù)本發(fā)明設置的是，以外動子馬達的形式形成電動馬達。
[0016]關于方法，該任務通過具有權利要求24的方法的發(fā)明來解決。根據(jù)本發(fā)明設置的是，車輛的壓縮空氣供應設備利用以外動子馬達的形式形成電動馬達的壓縮機裝置來運行。
[0017]在方法的特別優(yōu)選的改進方案的范圍內可以設置的是，提前設定針對轉子的旋轉能量的能量儲存器范圍的程度。
[0018]本發(fā)明的方案還涉及一種根據(jù)權利要求21的壓縮空氣供應設備和一種根據(jù)權利要求18的壓縮空氣供應系統(tǒng)以及一種根據(jù)權利要求22的車輛和一種根據(jù)權利要求23的車輛。
[0019]具有壓縮機裝置的壓縮空氣供應設備優(yōu)選被構造用于運行氣動設備，尤其是車輛的空氣彈簧設備，并且該壓縮空氣供應設備具有:
[0020]-壓縮空氣輸送部、至氣動設備的壓縮空氣接口和至周圍環(huán)境的排氣接口；
[0021]-在壓縮空氣輸送部與壓縮空氣接口之間的氣動主線路，該氣動主線路具有空氣干燥器，尤其是閥裝置的能解阻塞的止回閥；
[0022]-在壓縮空氣接口與排氣接口之間的具有尤其與閥裝置的控制閥連接的排氣閥的排氣線路，其中，
[0023]-能夠用可由壓縮機裝置產(chǎn)生的壓縮空氣來加載壓縮空氣輸送部。
[0024]優(yōu)選地，氣動設備以空氣彈簧設備的形式形成，其具有通道和至少一個氣動地聯(lián)接到通道上的分支線路，分支線路具有氣囊和/或存儲器以及布置在氣囊和/或存儲器前面的換向閥。
[0025]具有氣動設備以及具有壓縮空氣供應設備的壓縮空氣供應系統(tǒng)優(yōu)選被構造用于利用壓縮空氣流來運行氣動設備，尤其是車輛的，優(yōu)選是轎車的空氣彈簧設備，其中，氣動主線路將壓縮機的壓縮空氣輸送部與至氣動設備的壓縮空氣接口氣動地連接起來。
[0026]車輛，尤其是轎車配設有氣動設備，尤其是空氣彈簧設備和壓縮空氣供應設備，用于利用壓縮空氣流運行氣動設備。
[0027]原則上，具有根據(jù)本發(fā)明設計的壓縮機裝置的本發(fā)明的方案也可以針對在車輛范圍中，尤其在轎車中和/或商用車輛領域中的其他應用進行轉變；尤其是并不局限于形式為空氣彈簧設備的氣動設備。因此，(具有或沒有用于產(chǎn)生壓縮空氣流和/或用于制備出壓縮空氣的壓縮空氣供應設備的)壓縮機裝置優(yōu)選也可以用于其他的汽車的氣動設備中。原則上屬于此的是，在車輛領域中的具有動態(tài)的或靜態(tài)的運行要求特點的各種類型的壓縮用途，尤其是例如針對空調增壓機的尤其是作為車輛內的空調設備的一部分的應用、針對尤其是作為轉向助力裝置的一部分或作為栗的一部分的電液壓式的增壓機用途的應用，尤其是針對ABS/EBS液壓栗或真空栗或類似物的另外的根據(jù)本發(fā)明的方案的壓縮機裝置的應用。
[0028]本發(fā)明基于如下思路，S卩，用于運行壓縮空氣供應設備的壓縮機裝置應當設置有形式為氣動的增壓機的壓縮機，經(jīng)由具有電動馬達的驅動器能夠驅動該壓縮機。
[0029]另外，本發(fā)明基于如下思路，S卩，優(yōu)點在于，電子整流的無刷馬達(就此而言也被稱為無刷直流馬達(BL-DC馬達))適用于緊湊地構造壓縮機裝置，并且本身還可以借助形式為外動子馬達的電動馬達的根據(jù)本發(fā)明的應用來持久地以及能靈活運行形成；這本身還考慮到了相對來說首先能總體上更為成本低廉地采用有刷馬達的方案。本發(fā)明認識到，這種電子整流的無刷電動馬達可以通過如下方式以再次改進的方式來實施，即，以外動子馬達的形式形成電動馬達。由此提供了如下基礎，即，在汽車領域中的即使是動態(tài)的要求也能夠通過借助BLDC馬達充分利用外動子馬達的提高的慣性矩得到滿足。
[0030]此外，優(yōu)點在于，可以借助電動馬達以外動子馬達的形式的結構上的方案來實現(xiàn)明顯減少電動馬達的進而是壓縮機裝置的和壓縮空氣供應設備的裝入空間。本發(fā)明在第一觀點中認識到，外動子馬達在本發(fā)明的方案的范圍內為壓縮機裝置的尤其是結構上的方案帶來了明顯的優(yōu)勢。
[0031]本發(fā)明的有利的改進方案由從屬權利要求得知，并且詳細地說明了有利的可能性，即，在所提出的任務的范圍內以及在其它的優(yōu)勢方面實現(xiàn)上文所闡述的方案。
[0032]增壓機可以構造為單缸增壓機。但是優(yōu)選地，增壓機具有多于一個的缸；尤其構造為雙缸或多缸增壓機用來形成兩級或多級的壓縮機。尤其地，可以在增壓機的雙缸或多缸裝置中布置有具有兩個或多個級的分級活塞用來形成兩級或多級的壓縮機。尤其地，在增壓機的雙缸或多缸裝置中的分級活塞被證實是能被節(jié)省結構空間且有效以及靈活地設計出來。
[0033]尤其地，在第一個觀點方面得到了完整系列的在制造和維護壓縮機裝置時的費用優(yōu)勢，尤其是其中一個或多個如下優(yōu)勢是由此引起的，如減少了構件數(shù)量、簡化了裝配或集成設計方案的可能性或取消獨立的部分。因此例如表明，利用本發(fā)明的方案作為在相應的改進方案中的基礎能夠實現(xiàn)平衡配重、殼體遮蓋部、獨立的曲軸、擠壓連接件或者以技術上可靠的方式使之成為可能，否則就無法或無法以有利的方式如利用本發(fā)明的改進方案使這成為可能。尤其地，以有利的方式例如可以使電動馬達安置在形式為集成式的驅動器殼體的組合的曲柄殼體和/或馬達殼體中。
[0034]但仍然要表明的是，可以以經(jīng)改進的方式利用外動子馬達的磁特性用來改進電動馬達的有效功率。此外，在取消電刷的情況下，可以利用經(jīng)改進的撐托支承來實現(xiàn)對電動馬達的機械負載。這總體上導致了馬達的更長的使用壽命。
[0035]通過如下方式可以實現(xiàn)馬達的經(jīng)改進的運行方式，S卩，在是外動子馬達的情況下，由于旋轉慣性矩的提高而原則上減小了共振；這已經(jīng)考慮到了容易產(chǎn)生具有高的電流幅度的擺動式運行的可能性變小。與此無關的是，在外動子馬達中以經(jīng)改進的方式維護和平衡以及支承作為外動子的轉子。
[0036]在特別優(yōu)選的改進方案的范圍中設置的是，電動馬達與電子的驅控電路控制連接，電子的驅控電路被構造用于對無刷馬達進行電子整流。優(yōu)選地，電動馬達聯(lián)接到電子的整流器上，并且在功率電子設備中通過如下方式設置有至少一個電子的繼電器和/或直流變壓器，即，功率電子設備具有直流電壓源作為輸入端，并且具有交流電壓源作為輸出端。
[0037]在特別優(yōu)選的改進方案的范圍內，尤其是可以在驅控電路的范圍內進行轉變的調節(jié)作用到轉子的(依照本發(fā)明的方案是外動子，尤其是轉子罩或類似物的)能量存儲能力上和/或利用該能量存儲能力，以便以經(jīng)改進的方式產(chǎn)生“平滑的”電流變化曲線。外動子轉子的存儲能力主要是基于其相比其內動子轉子有更大的半徑來得到，而且也在外動子轉子的最外面的半徑上設置增加質量的可能性的范圍內來得到。由此可以在電動馬達受到強烈負荷時有利地避免了對車載電網(wǎng)的反作用。尤其地，在利用外動子轉子的相比內動子轉子有所提高的離心力的情況下可以借助調節(jié)來以經(jīng)改進的方式緩解和/或減小和/或在時間上延遲在車輛的車載電網(wǎng)上的負荷峰值；由此尤其可以在同時使用多個耗電器的情況下避免高峰幅度的疊加。由此結果可以導