CN101842609A - 用于增压器的扭转阻尼机构 - Google Patents

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Abstract

一种用于旋转鼓风机(26)的扭转阻尼机构(52)，包括适于接合扭转弹簧(60)第一端(63)的输入毂(56)和适于接合扭转弹簧(60)的第二端(65)的输出毂(64)。中间毂(68)被固定用于与第一驱动部件(54)一起转动。轴承部件(70)包括被连接用于与中间毂一起转动的内部(72)和被连接用于与输出毂一起转动的外部(74)。轴承部件(70)是单向轴承，当沿第一转动方向驱动输出毂时，单向轴承允许转矩从输出毂传递至中间毂和第一驱动部件，当沿第二转动方向驱动输出毂时，单向轴承允许输出毂相对于中间毂转动而在输出毂和中间毂之间没有任何转矩被传递。

Description

用于增压器的扭转阻尼机构
技术领域
本发明涉及一种用于增压器或旋转鼓风机的扭转阻尼机构，包括用于降低来自增压器或鼓风机，特别是正时齿轮的听觉噪音的扭转阻尼机构(例如“隔离器”)。
背景技术
虽然不管鼓风机的输入驱动(传动)方式如何，本发明可有利地用于许多不同类型的鼓风机上，但本发明尤其适用于由内燃发动机驱动的罗茨型旋转鼓风机。在商业上用于公路上行驶的车辆的典型内燃发动机中，发动机的转矩输出理想地不是平滑的和恒定的，而是响应于一系列单个、离散的燃烧循环(周期)产生的。
典型罗茨型鼓风机从入口向出口传输空气量，而螺杆式压缩机实际上在将空气传输至出口之前实现空气的内部压缩。但是，对于本发明的目的，鼓风机或压缩机通常包括一对转子，这对转子必须彼此同步并且因此由啮合的正时齿轮驱动。如鼓风机领域的本领域技术人员所知的，正时齿轮可能遭受例如齿轮颤动和跳动的状况。
本发明涉及的类型的旋转鼓风机(例如罗茨型或螺杆式压缩机型)还称为“增压器”，因为它们用于有效地对发动机的入口侧增压。通常，发动机增压器的输入端是带轮和带驱动装置，所述带轮和带驱动装置构造和大小设计成，在任何给定发动机转速，传输到进气歧管中的空气量大于发动机的瞬时排量，从而增大进气歧管中的空气压力，和增大发动机的功率密度。
罗茨型或螺杆式压缩机型的旋转鼓风机的特征在于存在产生噪音的可能。例如，罗茨型鼓风机噪音可分为两种类型。第一种是由承受波动载荷(发动机的周期点火脉冲)的正时齿轮和旋转轴轴承的旋转引起的固体传播的噪音。由卸载(非增压)、低速运行期间的正时齿轮的啮合齿产生的噪音还称为“齿轮颤动”。第二种类型的噪音是由流体流动特性-例如流体(即增压器传输的空气)的速度的快速变化-引起的流体传播的噪音。本发明主要关于由正时齿轮的啮合引起的固体传播的噪音。
为了最小化固体传播的噪音，已经发开了扭转阻尼机构(例如“隔离器”)，当鼓风机转子不“欠载(under load)”时，该扭转阻尼机构能将较低速运行期间的正时齿轮的“跳动”最小化。这种扭转阻尼机构还称为“隔离器”，因为它们的一部分功能是将正时齿轮与增压器的输入端的速度和转矩波动相隔离。扭转阻尼机构或扭转隔离器可具有产生称为沉闷金属声的噪音的可能。当负输入转矩超过隔离器的负转矩容量时会产生沉闷金属声的噪音。沉闷金属声的噪音包括由隔离器的机械部件中的碰撞和正时齿轮的齿彼此之间的碰撞所产生的噪音。
发明内容
可提供一种用于旋转鼓风机的扭转阻尼机构。所述扭转阻尼机构适于可转动地插置在用于驱动与第二齿轮常啮合的第一齿轮的第一驱动(传动)部件和由来自发动机的转矩沿第一转动方向可旋转地驱动的第二驱动(传动)部件之间。所述扭转阻尼机构可包括：输入毂，所述输入毂由第二驱动部件驱动且适于与扭转弹簧的第一端接合；输出毂，所述输出毂适于驱动第一驱动部件并与所述扭转弹簧的第二端接合；中间毂，所述中间毂被固定用于与第一驱动部件一起转动；和轴承部件。所述轴承部件可具有被连接用于与中间毂一起转动的内部和被连接用于与输出毂一起转动的外部。所述轴承部件可以是单向轴承，当沿第一转动方向驱动输出毂时，所述单向轴承允许转矩从输出毂传递至中间毂和第一驱动部件，以及当沿与第一转动方向相反的第二转动方向驱动输出毂时，所述单向轴承允许输出毂相对于中间毂转动，同时在输出毂和中间毂之间没有任何转矩被传递。还可提供一种使用扭转阻尼机构的旋转鼓风机。
附图说明
下面参照附图以示例的方式说明本发明的实施例，其中：
图1是具有用于使内燃发动机的进气压力升高的容积式鼓风机或增压器的进气歧管组件的示意图；
图2A是根据本发明实施例的扭转阻尼机构的剖视图；
图2B是根据本发明实施例的扭转阻尼机构的分解图；
图3是图2A-2B所示扭转阻尼机构的输入毂的第一透视图；
图4是图2A-2B所示扭转阻尼机构的输入毂的第二透视图；
图5是图2A-2B所示扭转阻尼机构的输入毂的剖视图；
图6是图2A-2B所示扭转阻尼机构的扭转弹簧的透视图；
图7是图2A-2B所示扭转阻尼机构的输出毂的第一透视图；
图8是图2A-2B所示扭转阻尼机构的输出毂的第二透视图；
图9是图2A-2B所示扭转阻尼机构的输出毂的剖视图；
图10是图2A-2B所示扭转阻尼机构的中间毂的透视图；
图11是图2A-2B所示扭转阻尼机构的中间毂的剖视图；
图12是图2A-2B所示扭转阻尼机构的轴承的剖视图；和
图13是图2A-2B所示扭转阻尼机构的轴承的正视图。
具体实施方式
下面详细说明本发明的实施例，在此对本发明的示例进行了说明并且在附图中进行了图示。虽然结合实施例对本发明进行了说明，但应该理解不应将本发明限制在这些实施例。相反，本发明覆盖了包括在所附权利要求所体现的本发明精神和范围中的各种替换、改进和等效结构。
图1示意性示出的是内燃发动机10的一部分，所述内燃发动机可以是周期燃烧型，例如奥托循环型或狄塞尔循环型。发动机10可包括多个气缸12和设置在每个气缸中的往复活塞14，以限定形成可膨胀的燃烧室16。发动机10还可包括用于经由进气门和排气门22，24分别将燃烧用空气引入燃烧室16和从燃烧室16引出的进气歧管组件18和排气歧管组件20。
进气歧管组件18可包括回流或罗茨型的容积式鼓风机或增压器26。鼓风机26可具有壳体，和由该壳体可旋转地支承的带有啮合叶轮28a，29a的一对转子28，29。转子28，29可固定在也可由所述壳体可旋转地支承的转子轴上。转子28，29可固定在旋转轴上，以一起旋转。可通过以已知方式经由驱动带(未示出)传递到转子28，29上的发动机曲轴转矩来机械地驱动转子28，29。机械驱动可以相对于曲轴转速的固定比率旋转鼓风机转子28，29，使得鼓风机排量大于发动机排量，由此使进入发动机燃烧室的空气升压或增压，以增大发动机功率。虽然详细描述了一对转子，但在其它实施例中还可使用更少或更多个转子。
所示鼓风机26可包括从进气管道或通道32接收空气或空气燃料混合物充气的入口30和经由排气管道或通道36将充气引入进气门22的排气口或出口34。进气和排气管道32，36可通过分别在进气和排气管道32，36的开口32a，36a连接的旁通管道或通道38相互连通。如果发动机10是奥托循环型，节气门40可以本领域已知的方式控制从源头(例如周围空气或大气空气)流入进气管道32的空气或空气燃料混合物。
可在旁通管道38中设置旁通阀42，旁通阀42可通过致动器组件44在打开和关闭位置之间运动，所述致动器组件44可经由管道46响应于进气管道32中的压力，且因此可操作以根据发动机功率需求控制管道36中的增压压力。当旁通阀42处于完全打开位置时，排气管道36中的空气压力相对于进气管道32中的空气压力较低。当旁通阀42完全关闭时，排气管道中的空气压力较高。
参照图2A-2B，详细示出鼓风机26的一部分。在所示结构中，鼓风机26可包括壳体组件48(图2A中部分示出)，输入驱动部件50，根据本发明实施例的扭转阻尼机构52，和与转子28，29驱动地连接的输出(驱动)部件54(图2A中未示出)。
输入和输出驱动部件50，54可相对于壳体组件48转动。发动机10产生的输入转矩可被输入驱动部件50接收且可通过扭转阻尼机构52传输至输出驱动部件54。带轮55可连接至输入驱动部件50的端部。带轮55由可将发动机转矩传递至鼓风机26的上述驱动带(未示出)驱动。输入驱动部件50可由轴承57，59支承，输出驱动部件54可由轴承61支承。根据本发明实施例，输出驱动部件54可作为第一驱动部件，输入驱动部件50可作为第二驱动部件。如本领域已知的，鼓风机20的第一正时齿轮(未示出)可与输出驱动部件54的端部连接。第一正时齿轮(未示出)可与鼓风机26的第二正时齿轮(未示出)常啮合。如本领域公知的，正时齿轮可压配合到旋转轴(未示出)上且可操作以防止转子28，29的叶轮28a，29a的接触。
在非增压、低发动机转速或怠速运行过程中，鼓风机正时齿轮的啮合齿基本卸载且可能通过齿之间的齿间隙相对于彼此前后跳动或碰撞。这种跳动或碰撞可产生称为齿轮颤动的令人讨厌的噪音，且被认为是由周期燃烧发动机(例如发动机10)所提供的增压器驱动转矩的扭转引起的。扭转阻尼组件52提供的弹性驱动可将颤动噪音降低到听觉范围以下。
如图2A所示，扭转阻尼机构52可设置成绕输入和输出驱动部件50，54的公共轴线a-a转动。输入驱动部件50可固定成与输入毂56一起转动。现在参照图3-5，输入毂56呈基本筒形。输入毂56可包括周向延伸凸缘76。输入毂56(具体地，例如，输入毂56的周向延伸凸缘76)可包括适于接纳扭转弹簧60的第一端63的第一接纳凹槽58。轴向延伸凸缘76至少局部包括缺口边缘(scalloped edge)78。输入毂56还可包括锥形筒部80，所述锥形筒部从具有周向延伸凸缘76的输入毂56的端部延伸出。
再参照图2A-2B，扭转弹簧60的第二端65可适于接合输出毂64中的第二接纳凹槽62。现在参照图7-9，输出毂64可呈基本筒形。输出毂64可包括周向延伸凸缘82。输出毂64(具体地，例如，输出毂64的周向延伸凸缘82)可包括适于接纳扭转弹簧60的第二端64的第二接纳凹槽62。周向延伸凸缘82可至少局部包括缺口边缘84。
现在参照图6，扭转弹簧60的轴向延伸、相对端部或柄脚63，65可接纳在凹槽58，62中，且可通过多个螺旋缠绕盘圈互相连接。在一实施例中，扭转弹簧60可包括大约八个盘圈。虽然提及八个盘圈，但在其它实施例中扭转弹簧60可包括更多或更少个盘圈。在一实施例中，螺旋缠绕盘圈可围绕输入和输出毂56，64的一部分设置。扭转弹簧60可提供输入和输出毂56，64之间的弹性驱动，这可在第一或正旋转方向上削弱和/或隔离转矩波动或转矩峰值，用于防止在非增压、低发动机转速模式运行过程中的正时齿轮的齿轮齿颤动。
扭转阻尼机构52还可包括中间毂68。再参照图2A-2B，中间毂68可固定以与输出驱动部件54一起转动。现在参照图10-11，中间毂68可呈基本筒形。中间毂68可包括位于第一端的周向延伸凸缘86。中间毂68可包括在中间毂68的第二端(例如，与具有周向延伸凸缘86的中间毂68的第一端相反)的筒部88。筒部88可具有比中间毂68的其它部分的外径小的外径。
扭转阻尼机构52还可包括轴承部件(支承部件)70。现在参照图2A-2B和12-13，轴承部件70可具有被连接用于与中间毂68一起转动的内部72和被连接用于与输出毂64一起转动的外部74。在本发明实施例中，轴承部件70可以是单向轴承，当输出毂64被沿第一转动方向驱动时，所述单向轴承允许转矩T(图2A中用箭头表示)从输出毂64传递至中间毂68和输出驱动部件54，且当输出毂64被沿第二转动方向(例如与第一转动方向相反)驱动时，所述单向轴承可允许输出毂64相对中间毂68转动，但在部件之间(也即，输出毂64和中间毂68之间)没有任何转矩被传递。轴承部件70借助其单向操作可防止在第二或负转动方向上在输入和输出毂56，64之间传递转矩，这可以在负转动方向上削弱或消除转矩峰值，以防止沉闷金属声的听觉噪音。
为了示出和说明的目的，已经对本发明的特定实施例作出上述说明。这些说明并非穷举或将本发明限制在特定形式，可以根据上述教导进行各种改进和变动。选择和说明这些实施例是为了解释本发明的原理及其实际应用，由此使本领域技术人员能够利用本发明和具有适于所需特殊用途的各种改进的各实施例。在前述说明中已经更详细地描述了本发明，通过阅读和理解所述说明，本领域的技术人员了解本发明的各种替换和改进。所有这些替换和改进都包括在本发明中，并且都落在所附权利要求的范围内。应认识到，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (20)

1.一种用于旋转鼓风机(26)的扭转阻尼机构(52)，该扭转阻尼机构适于可转动地插置在用于驱动与第二齿轮常啮合的第一齿轮的第一驱动部件(54)和由来自发动机(10)的转矩沿第一转动方向可旋转地驱动的第二驱动部件(50)之间，所述扭转阻尼机构(52)包括：
输入毂(56)，所述输入毂由第二驱动部件(50)驱动且适于与扭转弹簧(60)的第一端(63)接合；
输出毂(64)，所述输出毂适于驱动第一驱动部件(54)并与所述扭转弹簧(60)的第二端(65)接合；
中间毂(68)，所述中间毂被固定用于与第一驱动部件(54)一起转动；和
轴承部件(70)，所述轴承部件具有被连接用于与中间毂(68)一起转动的内部(72)和被连接用于与输出毂(64)一起转动的外部(74)，其中，轴承部件(70)是单向轴承，当沿第一转动方向驱动输出毂(64)时，所述单向轴承允许转矩从输出毂(64)传递至中间毂(68)和第一驱动部件(54)，以及当沿与第一转动方向相反的第二转动方向驱动输出毂(64)时，所述单向轴承允许输出毂(64)相对于中间毂(68)转动，同时在输出毂(64)和中间毂(68)之间没有任何转矩被传递。
2.如权利要求1所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述发动机(10)包括周期燃烧发动机。
3.如权利要求1所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述输入毂(56)呈基本筒状。
4.如权利要求3所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述输入毂(56)包括周向延伸凸缘(76)。
5.如权利要求4所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述周向延伸凸缘(76)包括适于接纳所述扭转弹簧(60)的第一端(63)的第一接纳凹槽(58)。
6.如权利要求4所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述周向延伸凸缘(76)包括缺口边缘(78)。
7.如权利要求4所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述输入毂(56)包括从所述周向延伸凸缘(76)延伸出的锥形筒部(80)。
8.如权利要求1所述的扭转阻尼机构，还包括扭转弹簧(60)，其中，所述扭转弹簧(60)包括多个螺旋缠绕盘圈。
9.如权利要求8所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述螺旋缠绕盘圈构造成围绕输入毂(56)和输出毂(64)的一部分设置。
10.如权利要求1所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述输出毂(64)呈基本筒形。
11.如权利要求1所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述输出毂(64)包括周向延伸凸缘(82)。
12.如权利要求11所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述周向延伸凸缘(82)包括适于接纳所述扭转弹簧(60)的第二端(65)的第二接纳凹槽(62)。
13.如权利要求11所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述周向延伸凸缘(82)包括缺口边缘(84)。
14.如权利要求1所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述中间毂(68)呈基本筒形。
15.如权利要求14所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述中间毂(68)包括周向延伸凸缘(86)。
16.如权利要求15所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述中间毂(68)包括从中间毂(68)的与所述周向延伸凸缘(86)相反的端部延伸出的筒部(88)，所述筒部(88)具有比所述中间毂(68)的其它部分小的外径。
17.如权利要求1所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述第一驱动部件(54)是输出驱动部件。
18.如权利要求1所述的扭转阻尼机构，其特征在于，所述第二驱动部件(50)是输入驱动部件。
19.一种旋转鼓风机，包括：壳体(48)；第一和第二转子(28，29)，所述第一和第二转子设置在壳体中且具有用于将空气从入口(30)传输到出口(34)的啮合的叶轮(28a，29a)；第一和第二轴，所述第一和第二轴由壳体(48)可转动地支承且具有被固定以与所述第一和第二轴一起转动的所述第一和第二转子(28，29)；第一和第二正时齿轮，所述第一和第二正时齿轮被固定用于与所述第一和第二轴一起转动，用于防止所述啮合的叶轮(28a，29a)接触；适于被绕一轴线可旋转地驱动的输入带轮(55)；和与所述输入带轮(55)可操作地相关联的扭转阻尼机构(52)，所述扭转阻尼机构(52)包括：
扭转弹簧(60)；
适于接合所述扭转弹簧(60)的第一端(63)的输入毂(56)；
适于接合所述扭转弹簧(60)的第二端(65)的输出毂(64)；
接近所述输出毂(64)设置的中间毂(68)；和
轴承部件(70)，所述轴承部件具有被连接用于与中间毂(68)一起转动的内部(72)和被连接用于与输出毂(64)一起转动的外部(74)，其中，轴承部件(70)是单向轴承，当沿第一转动方向驱动输出毂(64)时，所述单向轴承允许转矩从输出毂(64)传递至中间毂(68)，以及当沿与第一转动方向相反的第二转动方向驱动输出毂(64)时，所述单向轴承允许输出毂(64)相对于中间毂(68)转动，同时在输出毂(64)和中间毂(68)之间没有任何转矩被传递。
20.一种用于旋转鼓风机(26)的扭转阻尼机构(52)，该扭转阻尼机构适于可转动地插置在用于驱动与第二齿轮常啮合的第一齿轮的第一驱动部件(54)和由来自发动机(10)的转矩沿第一转动方向可旋转地驱动的第二驱动部件(50)之间，所述扭转阻尼机构(52)包括：
由所述第二驱动部件(50)驱动的输入毂(56)；
适于驱动所述第一驱动部件(54)的输出毂(64)；
用于提供所述输入毂(56)和输出毂(64)之间的弹性驱动的装置；
被固定用于与所述第一驱动部件(54)一起转动的中间毂(68)；和
轴承部件(70)，所述轴承部件具有被连接用于与中间毂(68)一起转动的内部(72)和被连接用于与输出毂(64)一起转动的外部(74)，其中，轴承部件(70)是单向轴承，当沿第一转动方向驱动输出毂(64)时，所述单向轴承允许转矩从输出毂(64)传递至中间毂(68)和第一驱动部件(54)，以及当沿与第一转动方向相反的第二转动方向驱动输出毂(64)时，所述单向轴承允许输出毂(64)相对于中间毂(68)转动，同时在输出毂(64)和中间毂(68)之间没有任何转矩被传递。
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