CN103189617A - 尤其是机动车的涡轮复合系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其是具有内燃机的机动车的涡轮复合系统，具有：驱动轴；废气动力涡轮机，其设置在内燃机的废气流中并且具有叶轮，该叶轮可旋转抗扭地安置在涡轮轴上；废气动力涡轮机通过传动齿轮与内燃机的驱动轴传动连接，从而使输出功率通过传动齿轮传递到驱动轴上；具有液力离合器，其具有叶轮和涡轮，叶轮和涡轮彼此形成螺旋管形的、通过供应管线入口以工作介质填充的工作腔，从而将转矩液力地从叶轮传递到涡轮上；其中传动齿轮的至少一个齿轮利用液力离合器的工作介质润滑，并且传动齿轮在传动连接中设置在液力离合器和废气动力涡轮机之间。本发明的特征在于，传动齿轮设计成行星齿轮箱，包括：恒星齿轮、至少一个设置在行星支架上的行星齿轮和内齿轮，这些齿轮彼此啮合；以及在行星架中设置有润滑剂管道，用于利用工作介质对至少一个恒星齿轮、内齿轮和/或至少一个行星齿轮进行润滑。

Description

尤其是机动车的涡轮复合系统

技术领域

本发明涉及一种涡轮复合系统，也就是说在尤其是机动车的传动系统中的系统，该机动车具有用于驱动传动系统的内燃机，废气动力涡轮机设置在该内燃机的废气流中。废气动力涡轮机例如可以在废气流中设置在废气涡轮增压器的废气涡轮机之前或者之后。

借助于废气动力涡轮机从内燃机的废气中获取能量并且转换成机械能或者转换成驱动功率。然后，这种能量用于附加地驱动内燃机的驱动轴，通常是其曲轴。

背景技术

这种类型的涡轮复合系统是已知的。在文件EP0751027B1中描述了一种在这种类型的涡轮复合系统中的液力离合器的布置方式，从而将由内燃机的废气中恢复的能量从废气动力涡轮机传递到曲轴上。为此，液力离合器包括叶轮和涡轮，一起形成具有充满工作介质的工作腔，从而将转矩从叶轮传递到涡轮上。变速器与废气动力涡轮机连接，该变速器设计成包括两个齿轮的正齿轮变速器。一个齿轮连接至叶轮，该齿轮与废气涡轮机的涡轮轴的齿轮啮合。一个驱动轴与涡轮机叶轮固定地连接，该驱动轴具有中央的运行介质供应管道，通过该供应管道可以输送工作介质。同时，定量地分流出部分的介质流，以对轴承装置进行润滑，叶轮支承在该轴承装置上。

通常，这种类型的正齿轮变速器的缺点在于，在运行中出现相对高的径向力，其对彼此啮合的齿轮有较高的要求。这在具有非常快速旋转的废气涡轮机的涡轮复合系统中尤其是不利的。此外，较小地构造的正齿轮变速器仅仅能够实现相对低的传动比，从而使得彼此啮合的齿轮必须较大尺寸地设计。最后，在正齿轮变速器中，彼此通过正齿轮传动连接的轴总是彼此平行地布置。这又导致这种类型的变速器的较大的结构空间。

发明内容

本发明的目的在于提出一种涡轮复合系统，其对根据现有技术的实施例进行改进。尤其是这种类型的涡轮复合系统的空间需求被降低。同时，应该确保对涡轮复合系统的变速器的轴承组件的最优和有效的润滑。

本发明的目的通过具有权利要求1所述的特征的涡轮复合系统实现。在从属权利要求中给出了本发明的有利的和特别优选的实施例。

根据本发明的尤其是机动车的涡轮复合系统包括：内燃机，其具有驱动轴；以及废气动力涡轮机，其设置在内燃机的废气流中并且具有叶轮，该叶轮被旋转固定地安装在涡轮轴上。在此，废气动力涡轮机通过传动齿轮与内燃机的驱动轴传动连接，从而通过传动齿轮将驱动功率传递到驱动轴上。此外，设置有液力离合器，其具有叶轮和涡轮，二者彼此形成螺旋管形的、可通过供应管道填充工作介质的工作腔，从而将转矩液动地从叶轮传递到涡轮上。在此，传动齿轮的至少一个齿轮由液力离合器的工作介质润滑。此外，传动齿轮在传动连接中布置在液力离合器和废气动力涡轮机之间。

根据本发明，传动齿轮设计成行星齿轮箱，包括恒星齿轮、至少一个行星齿轮和内齿轮，这些齿轮彼此啮合。一个或者多个行星齿轮安置在行星架上。在行星架中设置有润滑剂管路，用于利用工作介质润滑至少一个恒星齿轮、内齿轮和/或一个或多个行星齿轮中的至少一个。

优选地，叶轮或者涡轮可旋转地设置在输入轴上。在此，液力离合器和传动齿轮对应于一个共同的工作介质供应管路，其布置在输入轴中并且与液力离合器的供应管路流体相通。因此，工作介质可以通过该共同的工作介质供应管路输送给液力离合器的工作腔，同时也可以对行星齿轮的轴承以及优选地对行星轮轴承进行理想的润滑。由此，这种类型的涡轮复合系统的使用寿命被显著地提升。

附图说明

接下来根据附图和实施例对本发明进行示意性地描述。

图中示出：

图1是在废气动力涡轮机和内燃机的曲轴之间的传动连接的原理性构造；

图2是根据图1的、具有附加的废气涡轮增压器的实施例；

图3是涡轮复合系统的液力离合器的优选实施例。

具体实施方式

在图1中示出了在废气动力涡轮机3和驱动轴2，例如内燃机1的曲轴之间的传动系统。在从废气动力涡轮机3至内燃机1的功率传递方向中，传动齿轮8以及液力离合器4彼此顺序地布置。液力离合器4包括叶轮5以及涡轮6，二者限定出工作腔7，在该工作腔中形成液动循环流。在此，叶轮5与输入轴11可旋转地连接，并且涡轮6同样与液力离合器4的输出轴10可旋转地连接。后者在此通过一对齿轮与内燃机1的驱动轴2传动连接。具有优点的是，液力离合器4设计成可调节的离合器。

根据本发明，传动齿轮8设计成行星齿轮箱，包括恒星齿轮12、两个行星齿轮13以及内齿轮14。当然，可以考虑的是，替代两个示出的行星齿轮13也可以使用更少或者更多的行星齿轮。

为了支承行星齿轮13而设置有行星架15，其与输入轴11固定地连接并且设计成传动齿轮8的次级侧。该行星架15也可以由输入轴11形成。

在传动齿轮8的初级侧上，恒星齿轮12与涡轮轴9可旋转地连接，在该涡轮轴9上可旋转地布置有未示出的涡轮机叶轮。

在当前的情况中设置有内齿轮14，然而这不是必须的。

示出的传动系统的工作方式如下：由内燃机1排出的废气对废气动力涡轮机3的涡轮机叶轮做功，由此将驱动功率通过涡轮轴9传递到恒星齿轮12上。与恒星齿轮12和内齿轮14啮合的行星齿轮13通过行星架15和输入轴11将驱动功率传递到叶轮15上。在填充工作腔7时，尤其是在完全填充时，输入轴11的转矩或者旋转功率通过涡轮6、输出轴10和齿轮对传递到内燃机11的驱动轴2上。

在图2中示出了图1中示出的主题的改进方案。在此，相同的部件具有相同的参考标号。

除了废气动力涡轮3之外，还设置有废气涡轮增压器16的废气涡轮机17，其在废气的流动方向上观察时，连接在废气动力涡轮机3之前。因此，从内燃机1中排出的废气首先对废气涡轮机17做功。由废气涡轮机17排出的或者流经废气涡轮机的废气输送给废气动力涡轮机3。废气涡轮增压器16的新鲜空气压缩机18与废气涡轮机17传动连接，从而对从周围环境中抽吸的空气进行压缩并且为了对内燃机进行增压而输送给内燃机。

如在图1和图2中可见，输出轴10、输入轴11以及涡轮轴9彼此同心地布置，然而这并不是强制性的。

在图3中以穿过液力离合器4的旋转轴线的轴向截面示出了根据本发明的涡轮复合系统的液力离合器4的优选的实施例。在此，相同的部件同样具有相同的参考标号。

如在图3所示，不仅在输出轴10中而且在输入轴11中都分别设置有轴向通孔。后者或者二者作为共同的、配属于液力离合器4或者传动齿轮8（见图1和2）的工作介质供应管线19。当然，轴向通孔可能仅仅布置在输出轴10中或者输入轴11中，或者仅仅两个通孔中的一个作为工作介质供应管线。在当前的情况中，输出轴10和输入轴11彼此同心地布置，其中二者彼此面对的表面形成间隙。因此，来自在叶轮5和涡轮6（对称面）之间的分离间隙的区域中的工作介质供应管线19以及入口20的工作介质到达工作腔7，以对其进行填充。

行星架15设计成在液力离合器4的输入侧与输入轴11可旋转地连接。该行星架也可以设计成与输入轴11为一体的。

行星架15在其内部具有润滑剂管路21，其与工作介质供应管路19流体相通地连接。行星架15在此具有臂架，其包括在径向方向上延伸的第一段以及在轴向方向上延伸的第二段。在后者上分别支承有行星齿轮13。支臂的数量取决于行星齿轮13的数量。润滑剂管路21在该种情况下分别通入到在轴向方向上延伸的支臂段中，并且在那里进入到行星齿轮13的轴承组件的区域中，以对其进行润滑。

润滑剂管路21也可以用于对内齿轮14和/或恒星齿轮12的未示出的轴承组件进行润滑。此外，润滑剂管路可以通入到相应的齿轮的轴承组件的区域中。

润滑剂管路21可以通过多个在行星架15中的径向和/或轴向通孔实现。

根据本发明的构造具有以下优点：由于使用了行星齿轮，与直齿轮变速器相比，实现了在废气动力涡轮机的运行中的相对较小的径向力，由此减少变速器的轴承组件上的应力。同时，可以通过行星齿轮实现相对大的变速比，同时也可以使得传动装置进而整个涡轮复合系统的结构更加紧凑。最后，可以通过根据本发明的构造方式使得输入轴、输出轴以涡轮轴彼此同心地布置，这更加改进了涡轮复合系统的紧凑性。

参考标号

1          内燃机

2          驱动轴

3          废气动力涡轮机

4          液力离合器

5          叶轮

6          涡轮

7          工作腔

8          传动齿轮

9          涡轮轴

10         输出轴

11         输入轴

12         恒星齿轮

13         行星齿轮

14         内齿轮

15         行星架

16         废气涡轮增压器

17         废气涡轮机

18         新鲜空气压缩机

19         工作介质供应管路

20         入口

21         润滑剂管路

Claims (8)

1.一种尤其是机动车的涡轮复合系统，

1.1具有内燃机（1），所述内燃机具有驱动轴（2）；

1.2具有废气动力涡轮机（3），所述废气动力涡轮机设置在所述内燃机（1）的废气流中并且具有叶轮，所述叶轮可旋转地安置在涡轮轴（9）上；

1.3所述废气动力涡轮机（3）通过传动齿轮（8）与所述内燃机（1）的所述驱动轴（2）传动连接，从而将驱动功率通过所述传动齿轮（8）传递到所述驱动轴（2）上；

1.4具有液力离合器（4），所述液力离合器具有叶轮（5）和涡轮（6），所述叶轮和所述涡轮彼此构成螺旋管形的、通过入口（20）能以工作介质填充的工作腔（7），从而将转矩液力地从所述叶轮（5）传递到所述涡轮（6）上；其中

1.5所述传动齿轮（8）的至少一个齿轮由所述液力离合器（4）的工作介质润滑，以及

1.6所述传动齿轮（8）在所述传动连接中布置在所述液力离合器（4）和所述废气动力涡轮机（3）之间；其特征在于，

1.7所述传动齿轮（8）设计成行星齿轮箱，包括恒星齿轮（12）、至少一个安置在行星架（15）上的行星齿轮（13）以及内齿轮（14），所述恒星齿轮和所述行星齿轮和所述内齿轮彼此啮合；以及

1.8润滑剂管道（21）设置在所述行星架（15）中，用于通过工作介质对至少一个所述恒星齿轮（12）、所述内齿轮（14）和/或至少一个行星齿轮（13）进行润滑。

2.根据权利要求1所述的涡轮复合系统，其特征在于，所述叶轮（5）或者所述涡轮（6）可旋转地安置在输入轴（11）上；

2.1具有配置给所述液力离合器（4）和所述传动齿轮（8）的共同的工作介质供应管线（19），所述工作介质供应管线布置在输入轴（11）中并且与或者能与所述入口（20）流体相通地连接；其中，

2.2所述润滑剂管路（21）与所述共同的工作介质供应管线（19）流体相通地连接。

3.根据权利要求1或2所述的涡轮复合系统，其特征在于，所述润滑剂管路（21）基本上在所述液力离合器（4）的轴向方向上延伸。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮复合系统，其特征在于，所述废气动力涡轮机（3）的涡轮轴（9）与所述恒星齿轮（12）可旋转地连接或者与之传动连接或者能进入到传动连接中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的涡轮复合系统，其特征在于，所述液力离合器（4）的所述叶轮（5）与所述行星架（15）连接或者与之传动连接或者能进入到传动连接中。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的涡轮复合系统，其特征在于，所述润滑剂管线（21）通入到轴承组件的区域中，通过所述轴承组件对在所述行星齿轮箱中的内齿轮（14）、恒星齿轮（12）和/或至少一个行星齿轮（13）进行支承。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的涡轮复合系统，其特征在于，所述驱动轴（2）、所述离合器轴（11）以及所述涡轮轴（9）彼此同心地布置。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的涡轮复合系统，其特征在于，所述工作介质供应管线（19）设计成在轴向方向上穿过所述输入轴（11）延伸的管道的形式，尤其是在超过整个轴向长度，优选的是在所述输入轴（11）的两端打开的管路。

Images