CN102352791A - 一种带变速功能的机械增压器结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种属于发动机技术领域的机械增压器结构，所述的带变速功能的机械增压器结构前盖板壳体(4)与轴承板(10)组成前工作腔，轴承板(10)与转子壳体(14)组成后工作腔，前盖板壳体(4)内安装的输入轴(2)设置为与安装在后工作腔内的主动轴(11)位于同一直线上的结构，安装在主动轴(11)上的主动齿轮(9)与安装在从动轴(16)上的从动齿轮(17)啮合，输入轴(2)上还安装有行星轮系(7)和离合机构(6)，行星轮系(7)设置为能够与前盖板壳体(4)固定安装并通过离合机构(6)的分离、连接控制器转动和空转的结构，本发明的结构，能够实现增压器速度可变，控制增压器在全工况范围内与发动机良好匹配。

Description

一种带变速功能的机械增压器结构

技术领域

本发明属于汽车发动机技术领域，更具体地说，是涉及一种带变速功能的机械增压器结构。

背景技术

机械增压器是将吸入的空气加压到超过正常气压的装置。安装机械增压器是提高车用发动机动力性能、瞬态性能以及排放性能的有效方式。机械增压器通过皮带由发动机直接驱动，普通固定速比的械增压器的转速与发动机转速成固定比例。当发动机在低速、特别在1000-2000rpm运转时，机械增压器转速低，增压器对发动机的增压效果不明显，发动机功率和扭矩提高有限。在发动机高速、特别在4000-5000rpm运转时，高速运转的机械增压器虽然给发动机提供的较大的增压压力，但同时消耗了较多的发动机功率，这反而恶化了发动机的燃油经济性。因此，普通的机械增压器很难在发动机全工况范围内与发动机良好匹配。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能实现增压器速度可变，控制增压器在全工况范围内与发动机良好匹配的带变速功能的机械增压器结构。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种带变速功能的机械增压器结构，包括输入轴，安装在输入轴前端的带轮，前盖板壳体与轴承板组成前工作腔，轴承板与转子壳体组成后工作腔，所述的前盖板壳体内安装的输入轴设置为与安装在后工作腔内的主动轴位于同一直线上的结构，安装在主动轴上的主动齿轮与安装在从动轴上的从动齿轮啮合，所述的输入轴上还安装有行星轮系和离合机构，行星轮系设置为能够与前盖板壳体固定安装并通过离合机构的分离、连接控制器转动和空转的结构，所述的输入轴上安装单向轴承，所述的行星轮系转动时，单向轴承设置为不传递扭矩的脱开结构，所述的行星轮系不转动时，单向轴承设置为传递扭矩的锲合结构。

所述的行星轮系包括行星支架，内齿轮，太阳轮，行星轮，所述的太阳轮活动安装在输入轴上，内齿轮与主动轴固定连接，多个行星轮安装在行星支架上，固定安装在输入轴上的单向轴承与内齿轮固定连接，所述的离合机构包括压盘、从动盘、摩擦片、压紧弹簧、离合器支架及飞摆，行星支架与输入轴固定连接，离合器支架和太阳轮之间固定连接，飞摆活动安装在行星支架的边角位置，压盘固定安装在前盖板壳体内壁上，从动盘通过压紧弹簧与盖板壳体前内壁连接。

所述的离合机构有两组摩擦片，分别为凸片和凹片，多组凹片安装在离合器支架外圈，多组凸片安装在盖板壳体内壁上，所述的凸片和凹片设置为交错布置的结构，凸片和凹片之间设置为通过复位压力弹簧的压紧力贴合在一起的结构。

所述的单向轴承包括外圈，滚柱，星轮，所述的星轮卡装在外圈内，所述的滚柱通过复位弹簧安装在外圈和星轮形成的空腔内。

所述的输入轴的前端由深沟球轴承I和单向轴承支承在前盖板壳体上，主动轴通过深沟球轴承II和滚针轴承支撑在转子壳体上，飞摆通过柱销活动在行星支架的边角位置，内齿轮、太阳轮和内齿轮、太阳轮均为斜齿轮。

所述的摩擦片与压盘及从动盘之间均是轴向活动连接的结构，太阳轮与输入轴之间为活动连接结构，行星支架和行星轮之间，及行星支架与输入轴之间均为固定连接的结构，内齿轮与主动轴之间，及内齿轮与单向轴承的外圈之间均为固定连接的结构，单向轴承的星轮与输入轴之间为固定连接结构。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

与普通机械增压器相比，本发明的机械增压器具有变速功能，从而能达到在不同转速下可以更好地匹配于发动机，提高发动机的效率。

本发明的机械增压器，其变速无需单独的换档调节机构，其通过输入不同转速时，飞摆产生离心力在轴向的分力与压紧弹簧的弹簧力以及斜齿轮的轴向之间的相互平衡来控制机械离合机构的分离和连接，在发动机转速低的情况下，机械离合机构连接，输入转速通过行星轮系增速后更快地驱动转子，产生更多增压和更加充沛的转矩。随着发动机转速增加，机械离合机构分离，此时行星轮系空转，输入转速通过单向轴承直接驱动转子，满足增压器在更高的发动机转速情况下高效运转。

本发明中的机械增压器，档位的变换完全自动，不需要电力、液压或者是气压等控制系统，为了针对各种引擎以及工况的不同需求，换档转速和齿轮变速的比例也可以经由机械离合机构、单向轴承和行星轮系的调整而改变。

本发明中的机械增压器，工作传动比范围宽，与普通机械增压器相比，可以更好地匹配于发动机，易与发动机形成理想的匹配，从而改善燃烧过程，进而降低油耗和排放，具有较高的传动效率，功率损失少，经济性高。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为本发明所述的机械增压器结构的结构示意图；

图2为本发明所述的机械增压器处于低速状态时的结构示意图；

图3为本发明所述的机械增压器处于低高速状态时的结构示意图；

图4为本发明所述的单向轴承的结构示意图；

图中标记为：1、带轮；2、输入轴；3、油封；4、前盖板壳体；5、深沟球轴承I；6、机械离合机构；7、行星轮系；8、单向轴承；9、主动齿轮；10、轴承板；11、主动轴；12、主动转子；13、滚针轴承；14、转子壳体；15、从动转子；16、从动轴；17、从动齿轮；18、压紧弹簧；19、从动盘；20、支撑环；21、摩擦片；22、离合器支架；23、飞摆；24、行星支架；25、内齿轮；26、太阳轮；27、行星轮；28、柱销；29、压盘；30、凹片；31、凸片；32、外圈；33、滚柱；34、星轮；35、复位弹簧；36、边角；37、盖板壳体前内壁；38、空腔；39、深沟球轴承II。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

如附图1——附图4所示，本发明为一种机械增压器结构，包括输入轴2，安装在输入轴2前端的带轮1，前盖板壳体4与轴承板10组成前工作腔，轴承板10与转子壳体14组成后工作腔，所述的前盖板壳体4内安装的输入轴2设置为与安装在后工作腔内的主动轴11位于同一直线上的结构，安装在主动轴11上的主动齿轮9与安装在从动轴16上的从动齿轮17啮合，所述的输入轴2上还安装有行星轮系7和离合机构6，行星轮系7设置为能够与前盖板壳体4固定安装并通过离合机构6的分离、连接控制器转动和空转的结构，所述的输入轴2上安装单向轴承8，所述的行星轮系7转动时，单向轴承8设置为不传递扭矩的脱开结构，所述的行星轮系7不转动时，单向轴承设置为传递扭矩的锲合结构。

所述的行星轮系7包括行星支架24，内齿轮25，太阳轮26，行星轮27，所述的太阳轮26活动安装在输入轴2上，内齿轮25与主动轴11固定连接，多个行星齿轮27安装在行星支架24上，固定安装在输入轴2上的单向轴承8与内齿轮25固定连接，所述的离合机构6包括压盘29、从动盘19、摩擦片21、压紧弹簧18、离合器支架22及飞摆23，行星支架24与输入轴2固定联接，离合器支架22和太阳轮26之间固定连接，飞摆23活动安装在行星支架22的边角36位置，压盘29固定安装在前盖板壳体4内壁上，从动盘19通过压紧弹簧18与盖板壳体前内壁37连接。

所述的离合机构6有两组摩擦片21，分别为凸片31和凹片30，多组凹片30安装在离合器支架22外圈，多组凸片31安装在盖板壳体4内壁上，所述的凸片31和凹片30设置为交错布置的结构，凸片31和凹片20之间设置为通过复位压力弹簧35的压紧力贴合在一起的结构。

所述的单向轴承8包括外圈33，滚柱33，星轮34，所述的星轮34卡装在外圈32内，所述的滚柱33通过复位弹簧35安装在外圈32和星轮34形成的空腔38内。

所述的输入轴2的前端由深沟球轴承I5和单向轴承8支承在前盖板壳体4上，主动轴2通过深沟球轴承II39和滚针轴承13支撑在转子壳体14上，所述的飞摆23通过柱销28活动在行星支架24的边角36位置，所述的内齿轮25、太阳轮26和内齿轮25、太阳轮26均为斜齿轮。

所述的摩擦片21与压盘29及从动盘19之间均是轴向活动连接的结构，太阳轮26与输入轴2之间为活动连接结构，行星支架24和行星轮27之间，以及行星支架24与输入轴2之间均为固定连接的结构，内齿轮25与主动轴11之间，以及内齿轮25与单向轴承8的外圈32之间均为固定连接的结构，单向轴承8的星轮34与输入轴2之间为固定连接结构。

本发明的机械增压器，具有两个工作腔：前盖板壳体4和轴承板10之间形成的前工作腔，轴承板10和转子壳体14之间形成的后工作腔。在前工作腔内有一个离合机构6、一个单向轴承8、一组行星齿轮系7和一对等速齿轮(主动齿轮9和从动齿轮17)；后工作腔内有主动转子12和从动转子15组成的一对转子。两个腔体由输入轴2、主动轴11、从动轴16贯穿。主动转子12和主动齿轮9与主动轴11过盈联接，从动齿轮17和从动转子15与从动轴16过盈联接。内齿轮25、太阳轮26和内齿轮25、太阳轮26都是斜齿轮，输入的扭矩在斜齿轮上可以产生径向力、切向力和轴向力。轴向力是用来控制传动比，完成变速功能，以满足发动机在高速和低速两种状态下动力平衡。

在本发明的机械机械增压器中，离合机构6是摩擦式离合器。其基本组成包括：压盘29、从动盘19、摩擦片21、压紧弹簧18、离合器支架22及飞摆23。行星支架24与输入轴2过盈联接。离合机构6有两组同轴安装的摩擦片21，摩擦片27一半为凸片31，另一半为凹片30，分别交错，间隔，与压盘29和从动盘19都是轴向间隙配合。离合器支架22和太阳轮26之间为过盈配合。行星支架24在这里也是飞摆23的支架，用柱销28将飞摆23连接在行星支架24的边角36位置。

在本发明里面的行星轮系7是由太阳轮26、行星轮27、行星支架24、内齿轮25组成。其中太阳轮26与输入轴2为间隙配合，行星支架24和行星轮27以及输入轴2均为过盈配合。太内齿轮25与主动轴11以及单向轴承8的外圈32为过盈配合。单向轴承8的星轮34与输入轴2为过盈配合。

本发明中采用的单向轴承8中滚柱33在弹簧力作用下，始终与外圈32和星轮34接触。当外圈32主动逆时针旋转或星轮34主动顺时针旋转时，单向轴承8均进入锲合状态，即工作状态；反之，单向轴承8为脱开状态。

本发明所述的机械增压器的工作原理如下所述：

当发动机低转速(低转速工况的具体转速参数，针对不同机型的要求来设定)输出时，输入给带轮1的转速通过输入轴2、行星支架24传递给飞摆23。因为输入转速小，飞摆23产生的离心力在轴向的分力小于压紧弹簧18的弹簧力与斜齿轮产生的轴向力之和，此时压紧弹簧18的弹簧力作用在从动盘19、摩擦片21上，使得从动盘19和摩擦片21沿着前盖板壳体4的凹槽和离合器支架22的凸齿压紧在压盘29上，太阳轮26被固定在前盖板壳体4上，行星轮27跟随行星支架24转动将转速通过内齿轮25传递到主动轴11上。此时行星轮27和内齿轮25是增速传动比，又因为单向轴承8的星轮34和所输入轴2固定联接，其外圈32和内齿轮25孔固定联接，所以单向轴承8的星轮34转速大于外圈32转速，即单向轴承8中星轮34逆时针运动，其为脱开状态。则输入轴2和主动轴11之间按照行星轮系7的增速传动比传递扭矩，主动轴11的转速等于多倍输入转速。通过等比传动齿轮转递从动轴16的转速等于主动轴11的转速。则一对转子按照多倍输入转速做空气压缩。

当发动机高转速(高低转速工况的具体转速参数，针对不同机型的要求来设定)输出时，带轮1输入转速通过输入轴2、行星支架24传递给飞摆23。因为输入转速大，飞摆23产生的离心力在轴向的分力大于压紧弹簧18的弹簧力与斜齿轮产生的轴向力之和。此时飞摆23产生的轴向力作用在离合器支架22、从动盘19上，使得从动盘19和摩擦片21沿着前盖板壳体4得凹槽和离合器支架22的凸齿分离，彼此之间产生间隙。此时的太阳轮26将处在自由状态。整个行星轮系7都处在自由状态，行星轮系7将不能传递扭矩。并且内齿轮25将和输入轴2达到同一转速，即单向轴承8的星轮34和外圈32也将为同一转速，此时均可看作单向轴承20的外圈31主动逆时针旋转，其为锲合状态，即单向轴承20为工作状态。则输入轴2和主动轴11之间相当于同比直接传递扭矩，主动轴11的转速等于输入转速。通过等比转递到从动轴16的转速等于主动轴11的转速。则一对转子按照输入转速做空气压缩。

本发明的变速无需单独的换档调节机构。其通过输入不同转速时，飞摆23产生离心力在轴向的分力与压紧弹簧18的弹簧力、斜齿轮产生的轴向力之间的相互平衡以控制机械离合机构6的开合，加上单向轴承8的超越功能，从而控制行星轮系7是否传递动力，行星轮系7传递扭矩时候为低速输入转速增速压缩空气配置；行星轮系7不传递扭矩时候为输入转速直接压缩空气配置。

其中临界转速的确定，取决与发动机的匹配情况。通过临界转速来计算飞摆23产生离心力的轴向分力与压紧弹簧18的弹簧力、斜齿轮产生的轴向力之间的平衡点，飞摆23离心力在轴向的分力大小取决于临界转速，离合机构6传递扭矩的大小，取决于摩擦力的大小，而摩擦力受下列因素影响：压紧弹簧18压紧力、摩擦系数、摩擦面的数目、摩擦面的尺寸。摩擦力：F＝u*P，其中u—摩擦系数；(摩擦力取决于摩擦片本身的尺寸、材料、表面粗糙程度等)，P——压力。

使用时间长，摩擦片21将有磨损，此时机械离合机构6关闭状态所需要的压紧弹簧18的弹簧力将变小，平衡所需要的飞摆23产生的离心力在轴向的分力亦减小。因此临界转速减小，临界转速处传递扭矩亦减小。但是这不影响变速的离合机构6的运行，只是在设计的时候需要予以考虑。

与普通机械增压器相比，本发明的机械增压器具有变速功能，从而能达到在不同转速下可以更好地匹配于发动机，提高发动机的效率。

本发明的机械增压器，其变速无需单独的换档调节机构，其通过输入不同转速时，飞摆23产生离心力在轴向的分力与压紧弹簧18的弹簧力以及斜齿轮的轴向之间的相互平衡来控制机械离合机构6的分离和连接，在发动机转速低的情况下，机械离合机构6连接，输入转速通过行星轮系增速后更快地驱动转子，产生更多增压和更加充沛的转矩。随着发动机转速增加，机械离合机构6分离，此时行星轮系空转，输入转速通过单向轴承直接驱动转子，满足增压器在更高的发动机转速情况下高效运转。

本发明中的机械增压器，档位的变换完全自动，不需要电力、液压或者是气压等控制系统，为了针对各种引擎以及工况的不同需求，换档转速和齿轮变速的比例也可以经由机械离合机构、单向轴承和行星轮系的调整而改变。

本发明中的机械增压器，工作传动比范围宽，与普通机械增压器相比，可以更好地匹配于发动机，易与发动机形成理想的匹配，从而改善燃烧过程，进而降低油耗和排放，具有较高的传动效率，功率损失少，经济性高。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种带变速功能的机械增压器结构，包括输入轴(2)，安装在输入轴(2)前端的带轮(1)，前盖板壳体(4)与轴承板(10)组成前工作腔，轴承板(10)与转子壳体(14)组成后工作腔，其特征在于：所述的前盖板壳体(4)内安装的输入轴(2)设置为与安装在后工作腔内的主动轴(11)位于同一直线上的结构，安装在主动轴(11)上的主动齿轮(9)与安装在从动轴(16)上的从动齿轮(17)啮合，所述的输入轴(2)上还安装有行星轮系(7)和离合机构(6)，行星轮系(7)设置为能够与前盖板壳体(4)固定安装并通过离合机构(6)的分离、连接控制器转动和空转的结构，所述的输入轴(2)上安装单向轴承(8)，所述的行星轮系(7)转动时，单向轴承(8)设置为不传递扭矩的脱开结构，所述的行星轮系(7)不转动时，单向轴承设置为传递扭矩的锲合结构。

2.根据权利要求1所述的带变速功能的机械增压器结构，其特征在于：所述的行星轮系(7)包括行星支架(24)，内齿轮(25)，太阳轮(26)，行星轮(27)，所述的太阳轮(26)活动安装在输入轴(2)上，内齿轮(25)与主动轴(11)固定连接，多个行星轮(27)安装在行星支架(24)上，固定安装在输入轴(2)上的单向轴承(8)与内齿轮(25)固定连接，所述的离合机构(6)包括压盘(29)、从动盘(19)、摩擦片(21)、压紧弹簧(18)、离合器支架(22)及飞摆(23)，行星支架(24)与输入轴(2)固定连接，离合器支架(22)和太阳轮(26)之间固定连接，飞摆(23)活动安装在行星支架(22)的边角(36)位置，压盘(29)固定安装在前盖板壳体(4)内壁上，从动盘(19)通过压紧弹簧(18)与盖板壳体前内壁(37)连接。

3.根据权利要求2所述的带变速功能的机械增压器结构，其特征在于：所述的离合机构(6)有两组摩擦片(21)，分别为凸片(31)和凹片(30)，多组凹片(30)安装在离合器支架(22)外圈，多组凸片(31)安装在盖板壳体(4)内壁上，所述的凸片(31)和凹片(30)设置为交错布置的结构，凸片(31)和凹片(20)之间设置为通过复位压力弹簧(35)的压紧力贴合在一起的结构。

4.根据权利要求3所述的带变速功能的机械增压器结构，其特征在于：所述的单向轴承(8)包括外圈(33)，滚柱(33)，星轮(34)，所述的星轮(34)卡装在外圈(32)内，所述的滚柱(33)通过复位弹簧(35)安装在外圈(32)和星轮(34)形成的空腔(38)内。

5.根据权利要求4所述的带变速功能的机械增压器结构，其特征在于：所述的输入轴(2)的前端由深沟球轴承I(5)和单向轴承(8)支承在前盖板壳体(4)上，主动轴(2)通过深沟球轴承II(39)和滚针轴承(13)支撑在转子壳体(14)上，所述的飞摆(23)通过柱销(28)活动在行星支架(24)的边角(36)位置，所述的内齿轮(25)、太阳轮(26)和内齿轮(25)、太阳轮(26)均为斜齿轮。

6.根据权利要求5所述的带变速功能的机械增压器结构，其特征在于：所述的摩擦片(21)与压盘(29)及从动盘(19)之间均是轴向活动连接的结构，太阳轮(26)与输入轴(2)之间为活动连接的结构，行星支架(24)和行星轮(27)之间，以及行星支架(24)与输入轴(2)之间均为固定连接的结构，内齿轮(25)与主动轴(11)之间，以及内齿轮(25)与单向轴承(8)的外圈(32)之间均为固定连接的结构，单向轴承(8)的星轮(34)与输入轴(2)之间为固定连接的结构。

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