用于为农用或工业用载货车辆产生电能的装置

本发明涉及一种用于为农用或工业用载货车辆产生电能的装 置。

这种用于产生电能的装置由现有技术已知，它尤其是以发电机的 形式。发电机在车辆里通常通过皮带来驱动。

也已知有机械地直接驱动的发电机、所谓曲轴发电机或启动发电 机，它们布置在内燃发动机和车辆变速器之间的传动系里。这样的曲 轴发电机此外还被用作为启动发电机。一种这样的配置的实例由DE 32 30 607 C2就已知了，在那里这种电机的转子可以构成内燃机飞轮的 组成部分。在传动系中可能出现的不均衡性按电磁的途径实现最小 化，其方法是这样来驱动发电机，使它具有一种负载力矩，此负载力 矩用来克服不均衡性。与之相应，设于那里的电机在车辆持续行驶时 不能用于无限制地来产生电能。

因而本发明的任务是提出并改进一种开头所述型式的装置，由此 克服上述问题。电机的不受限制的运行尤其应该是可以的，并且尽 管如此使可能产生的在传动系里的转矩波动至少在很大程度上被抑 制住。

此任务按照本发明通过权利要求1所述的构思来解决。本发明的 其它优选方案和改进方案可见从属权利要求。

按照本发明的用于为农用或工业用载货车辆产生电能的装置包括 一个可以作为发电机运行的电机，它可以由车辆的一个内燃发动机进 行机械驱动。该电机具有一定子和一转子。由内燃发动机所产生的转 矩可以通过一轴传递到车辆的一变速器上。电机的转子可以抗扭转地 布置在一飞轮上、或者布置在内燃发动机的一输出轴上。所述转子设 计成空心转子。所述轴或传递转矩的构件穿过该转子延伸。在内燃发 动机和变速器之间设有一缓冲器，用于对于机械的转矩波动进行缓 冲。

按本发明的方式首先了解到：单单由于各个部件的布置就可以节 省结构空间，或者说可以使传动系的结构更紧凑；而且尽管如此，也 使各个部件和/或整个装置的所有功能都可提供使用。因此相应设计的 电机可以直接在机械上被驱动地产生一种可规定的高的电功率，而不 必由于皮带传动而考虑功率损失。用这种电机也不必抑制在传动系 里、尤其是在内燃发动机和变速器之间的机械的转矩波动，因为此处 本身设有一缓冲器。因此最终提高了车辆的行驶舒适性。因为电机的 转子设计成一种空心转子，所以例如缓冲器可以至少局部地在这个空 腔中延伸，从而可以有利地节省结构空间。各个构件可以针对力矩的 传递从内燃发动机起看平行布置，也就是说，当无论是设计成空心转 子的电机转子还是缓冲器至少用其一外壳面抗扭转地布置在内燃发动 机的一飞轮上时。就这方面来说，在传动系中可以使不均衡性最小化 或者将其抑制住，其中电机可以与之无关地被用来产生电能。

完全特别优选地规定了：缓冲器具有一种扭转减振器。对于该扭 转减振器来说是指一构件，它优选布置在一个传动系里的一个发动机 和一个要被驱动的、可以与一个变速器相连接的轴之间，其中在扭转 减振器和发动机以及所要被驱动的轴之间可以设有任意的构件。扭转 减振器已知有许多种结构型式，并且仅仅举例可参见DE 28 48 748.1。 一个扭转减振器因此事实上减小了转矩波动或者转矩峰值，其方法是 它例如消除了机械能或者转化成摩擦功。与之相反并因此很少优选的 是，该减振器可以具有一种扭转振动抗振垫，它通过如下方法减小转 矩波动或者转矩峰值：它将这些转变成反相的振动。

减振器则可以至少用其一个外壳面抗扭转地布置在飞轮上、或者 布置在内燃发动机的输出轴上。利用其另一个外壳面，减振器则可以 抗扭转地布置在与变速器的一个输入轴相连接的轴上。将减振器的一 个外壳部分固定在飞轮上，这完全可以特别有利地结构简单地来实 现，例如借助于螺钉连接。

如上所述，如果减振器至少部分地布置在电机的转子之内、或者 至少部分地伸入到转子中的话，那就可以特别有利地节省结构空间。 因此最终也特别有利地可以实现模块式结构形式。

具体来说，电机的转子可以布置在内燃发动机的外壳上。如果电 机的转子抗扭转地布置在内燃发动机的飞轮上，那就尤其是这样。 内燃发动机连同附设的电机优选地可以装设在车辆的一个车架里或 该车架上。

在一种完全特别优选的具体实施形式中，设计成拖拉机形式的车 辆作成一种框架结构形式。这里尤其可以理解为：一方面内燃发动机 固定在车辆的车架上，另一方面变速器固定在车架的另一个位置上。 也就是说这里并不涉及内燃发动机和变速器的块状结构形式，此时变 速器直接固定在内燃发动机外壳上、也就是所谓固定在块上。与此相 应，取决于内燃发动机和变速器在车辆框架上的固定，使内燃发动机 相对于变速器可活动地进行布置。如果在变速器和内燃发动机之间的 相对运动超出某个阈值的话，那么有利的是：所述传递内燃发动机和 变速器之间的机械转矩的轴具有一个万向轴。

完全特别优选地规定：所述电机具有一种异步机(Asynchron- maschine)，或者说按异步机的原理工作。

在一种优选的实施形式中，设有至少一个换流器或者变频器。因 为电流借助于作为发电机而工作的电机而产生，此电机由车辆的内 燃发动机驱动，而且内燃发动机取决于车辆各自的行驶状况而具有 变化的转速，因此由发电机所产生的交流电具有一种变化的频率。 为了将变化频率的交流电转变成有一种规定的基本为恒定的频率的 交流电，可以采用一种这样的换流器。用该换流器可以将所述由发 电机所产生的具有可变频率的交流电首先转变成直流电，然后再转 变成具有可以预先规定频率的交流电。利用该交流电，则例如可以 使优选设计成异步机的电构件被驱动。优选地设有一个具有至少一 个电存储器的直流回路。该直流回路由换流器馈电，并且可以所谓 地用作为中间电流回路，在此回路上也可以直接连接用电器，这些 用电器用直流电来驱动。电存储器例如可以设计成一种电池的形式 或者相应尺寸的电容器。

同样也完全特别优选地设有至少另外一个换流器，利用该换流器 可以将直流电转变成具有可规定频率的交流电、或者变化频率的一种 可规定的变化过程。这里例如可以使至少一个用交流电来驱动的用电 器进行工作。

可以将换流器和另外的换流器以及必要时另外设计的大功率电子 元器件在空间上汇集在一个组件里。因此可以有利地同样也节省结构 空间，并可以使装配简单而快捷。所述组件的一种模块式结构尤其是 在此时就是可能的：该组件具有一个基体，在该基体上可以接收各个 部件。为此在基体上设有这种机构：通过该机构可以使电元器件固定 在基板上。这样的机构例如可以设计成孔和/或插接接点。

为了在车辆运行时保证对大功率电子元器件有充足的冷却，特别 优选地使所述组件和/或基体设计成水冷却的。这例如可以这样来进 行：所述组件可以从至少一侧起-例如从基体起-用水或其它的冷却 剂进行冷却。

若使反正已经有的车辆冷却回路也应用于冷却所述组件的话，那 就可以特别经济有利地对电子元器件进行冷却。为此可以在车辆冷却 回路的一个对应位置上分支出一个连接管路，并引向电子元器件或者 基体。该基体可以在这种情况下也具有一种热交换器的功能，这种热 交换器将热量输出给流过它的冷却剂，这然后通过另一个管路又被输 送给车辆的冷却回路。

为了使按照本发明的装置尤其是能够使用在一种农用载货车辆 里，这种车辆都在乡间工作，所述组件可以优选地通过外壳来保护以 防止周围的干扰影响。这里首先是指防水、防湿气、防泥和尘土。

在另一种优选实施形式中，所设计的大功率电子元器件和/或用电 器设计成模块式的。因此就可以使不同功率等级的车辆结构系列在成 本上有利地进行配置，并批量进行生产。

为了给至少一个外部用电器供电，可以设有一个变频器模块，用 该模块可以给一个电功率接口供电。在该电功率接口上(例如作成一 种插座的形式)可以连接上用电器。这种变频器模块可以将作用于一 个直流电压网路上的直流电例如转变成220V和50Hz的交流电。

按此关系，可以通过一个数据接口来这样控制变频器模块：可以 由该变频器模块产生出可设定的电压和/或可设定的频率。所述数据接 口可以设计成CAN总线(控制区域网络(Controller-Area-Network)) 的形式，它例如取决于目前的接口连接或用电器的插头来如此控制变 频器模块，从而确保了以对于用电器来说必需的电流型式和必要时还 有频率来进行供电。

有各种不同的方法来更有利地实现和改进本发明的构思。对此 一方面参见在权利要求1以后的权利要求，另一方面参见以下按照 附图对本发明的优选实施例所作的说明。结合按附图对于本发明的 优选实施例所作的说明，也对本发明构思的一般优选方案和改进方 案进行说明。在附图中表示了唯一的图。

该附图是本发明的一个实施例的简略图。

在该唯一的附图中用附图标记10表示了一个在图中未示出的农用 载货车辆用的传动系。该传动系10包括一个内燃发动机12，它具有一 个输出轴14，在该轴上抗扭转地设有飞轮16。设有一个设计成异步机 形式的电机18，它具有一个转子20和一个定子22。电机18可以作为 发电机运行。此处以电机18的相应布线为前提条件，转子20通过轴 14和飞轮16由内燃发动机12机械地进行驱动。电机18的转子20通 过螺钉连接机构24与飞轮16抗扭转地连接。转子20设计成空心转 子，这主要是指一种环形构件。与此相应地可以有一个轴或者一个传 递转矩的组件穿过该转子20。所述轴则用于将由内燃发动机12所产生 的机械转矩传递至行驶驱动装置或者变速器上。

设有一种设计成扭转减振器形式的减振器26，用它可以抑制 住传动系里的转矩波动或者转矩峰值。只是简略表明了：减振器 26具有一个设计成两部分的外壳。减振器26的第一个外壳部分28 借助于连接螺钉30固定在飞轮16上。减振器26的第二个外壳部 分32通过连接螺钉34抗扭转地连接在万向轴38的法兰36上。 第一个外壳部分28可以相对于第二个外壳部分32依据一条可以规 定相应扭转力的特性曲线来旋转，这种特性曲线通过扭转抗振器 26的在图中未详细示出的内部构造是可以实现的。因为内燃发动 机12与变速器40还通过万向轴38连接，因此内燃发动机12可 以相对于变速器40运动。

内燃发动机12产生一个转矩，它通过轴14、飞轮16、减振器36 并通过万向轴38被传递到变速器10上，并用此转矩对于变速器40进 行驱动。变速器40设计成具有成组挡位的负载控制变速器(Last- schaltgetriebe mit Gruppengang)的形式。变速器40还包括一个 差速器，该差速器仅仅为了简单起见没有分开画出，而且它将输入到 变速器40的机械转矩分别通过轴14分配于所述两个驱动轮42上。

仅用简图示出：电机18的定子22在一个定子外壳46里直接固定 在内燃发动机12的外壳上。这同样也可以通过螺钉连接来进行，但由 于图示很清楚了所以这就没有画出。

此处还要再次强调：在唯一的附图中所示的实施例里无论是电机 18的转子20还是减振器26都抗扭转地直接布置在飞轮16上。与此对 应的是，对于机械的消耗器的转矩平衡来说，该电机18平行于机械的 行驶驱动装置或者平行于减振器26布置。

最后应该特别指出：上面所讨论的实施例只用于说明所要求的构 思，但这种构思并不局限于此实施例。