CN103485883B - 增压器传动装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增压器传动装置及其制造方法。该增压器传动装置包括第一腔室，该第一腔室具有可操作地设置在其中的正时齿轮。第二腔室具有可操作地设置在其中的传动齿轮。注油位被限定在第二腔室中。轴承保持壁设置在第一腔室与第二腔室之间。轴承保持壁包括返回端口以允许第一腔室与第二腔室之间的流体连通。返回端口是在注油位下方限定在轴承保持壁中的孔洞。轴承保持壁还包括串扰端口以允许第一腔室与第二腔室之间的流体连通。串扰端口是在注油位上方限定在轴承保持壁中的孔洞。

Description

增压器传动装置及其制造方法
对相关申请的交叉引用
本申请要求2012年6月9日提交的美国临时申请序号61/657,762的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文中。
背景技术
增压器可用来提高或“增压”内燃（IC）发动机的进气歧管中的空气压力以增加IC发动机的马力输出。IC发动机因此可具有高于在发动机自然吸气的情况下（例如，在活塞的进气冲程期间活塞将空气吸入气缸内）否则可获得的马力输出能力。传统增压器通常由发动机机械地驱动，并因此可表现为每当可能不需要和/或不希望发动机“增压”时发动机马力的（不必要的）消耗。可选择性地接合的离合器可串联设置在增压器输入部（例如，带驱动的带轮）与增压器的转子之间。传动装置可串联设置在离合器与增压器的转子之间。
发明内容
一种增压器传动装置包括第一腔室，该第一腔室具有可操作地设置在其中的正时齿轮。第二腔室具有可操作地设置在其中的传动齿轮。注油位被限定在第二腔室中。轴承保持壁设置在第一腔室与第二腔室之间。轴承保持壁包括返回端口以允许第一腔室与第二腔室之间的流体连通。返回端口是在注油位下方限定在轴承保持壁中的孔洞。轴承保持壁还包括串扰端口（crosstalk port）以允许第一腔室与第二腔室之间的流体连通。串扰端口是在注油位上方限定在轴承保持壁中的孔洞。
附图说明
通过参考以下描述和附图，本发明的示例的特征和优点将变得显而易见，附图中相似的参考标号对应于相似不过可能不相同的构件。为了简洁起见，具有前述功能的参考标号或特征可以结合或不结合它们出现的其它附图进行描述。
图1是具有根据本发明的增压器传动装置的一个示例的增压器的一个示例的截面图；
图2是在图1中以线2-2表示的方向上观察的在根据本发明的一个示例铸造的轴承保持壁处截取的截面图；
图3是在图1中以线3-3表示的方向上观察的在轴承保持壁铸件处截取的截面图；以及
图4是图3的一部分的放大视图，示出了根据本发明的一个示例的轴承的细节。
具体实施方式
本发明总体上涉及增压器传动装置。本文中公开的增压器传动装置和方法的示例可用来允许油在增压器传动装置的两个腔室之间流动。
现在参见图1，增压器传动装置10被轴承保持壁96分隔成两个腔室。在图1所示的示例中，一铸件形成增压器传动装置10的壳体的一部分。该铸件包括将增压器传动装置10分隔成第一腔室60和第二腔室62的轴承保持壁96。第一腔室60具有可操作地设置在其中的驱动正时齿轮15和从动正时齿轮15’。各正时齿轮15、15’与增压器11的相应转子14、14’连接。正时齿轮15、15’可包括以相对高的齿距隔开的相等数量的齿轮齿。因此，正时齿轮15、15’与转子14、14’基本同步，由此有助于转子14、14’的低磨损率和增压器11的高效率。
如图1所示，驱动正时齿轮15与传动装置输出轴76连接，所述传动装置输出轴又与增压器传动装置10的第二腔室62中的小增速齿轮51连接。传动装置输出轴76经输出轴轴承78设置在轴承保持壁96中。在一个示例中，输出轴轴承78可为保持架式滚珠轴承。输出轴轴承78可被压入轴承保持壁96中。然而，应该理解的是，可使用用于将输出轴轴承78保持在轴承保持壁96中的其它合适的方法，例如铆固（staking）、使用卡环夹持、使用粘合剂胶粘等。对于输出轴轴承78可使用其它轴承类型，包括滚柱轴承、轴颈轴承、加压轴颈轴承等。
第二腔室62包括可操作地与小增速齿轮51接合的大增速齿轮50。大增速齿轮50设置在传动装置输入轴18上以由传动装置输入轴18旋转驱动。在一个示例中，大增速齿轮50可通过花键连接附接到传动装置输入轴18上。传动装置输入轴18可在传动装置输入轴18的每一端附近由轴承80、81支承。在一个示例中，轴承80、81可为保持架式滚珠轴承。可使用其它轴承类型，包括滚柱轴承、轴颈轴承、加压轴颈轴承等。轴承80设置在轴承保持壁96中。轴承80可被压入轴承保持壁96中，或者可使用用于将轴承80保持在轴承保持壁96中的其它合适的方法，例如铆固、使用卡环夹持以及使用粘合剂胶粘等。
图2和3示出了增压器传动装置10的各部分的截面图（其中为了清楚略去了齿轮和一些轴）。图2在包括轴承保持壁96的铸件的边缘处截取，在图1中以线2-2表示的方向上观察。图3在包括轴承保持壁96的铸件的另一侧截取，在图1中以线3-3表示的方向上观察。注油位98形成在增压器传动装置10中。
由于增压器11及其传动装置10可以以各种取向安装在发动机上，因此增压器传动装置10的注油位98可取决于传动装置10相对于重力的安装姿态。增压器传动装置10中过多的油可能引起油的过多泡沫形成和最终增压器传动装置10的效率损失。不足的油量可能引起增压器传动装置10中的齿轮的润滑不足和冷却不足。注油位98是在增压器传动装置10处于预定姿态且处于未操作（即，转子14、14’未转动）状态下的情况下处于基本稳定状态的基本无泡沫的液态油的油池的表面的预定液位。注油位98可限定在第二腔室62中；然而，由于第一腔室60和第二腔室62流体连通，因此注油位98也可限定在第一腔室60中。
在本发明的增压器传动装置10的示例中，油可经传动装置壳体的孔洞注入增压器传动装置10中。由于传动装置10的第一腔室60和第二腔室62流体连通，因此可使用单个加注点（未示出）来将油注入增压器传动装置10的两个腔室60、62中。在本发明的示例中，设置在轴承保持壁96中的返回端口94可提供第一腔室60与第二腔室62之间的流体连通。
应该认识到，设置在轴承保持壁96中的轴承78、80可允许一些油在第一腔室60与第二腔室62之间流动。如在图3和4中可见，输出轴轴承78可在轴承保持架中具有开口，可预期所述开口允许油在特定条件下流经或渗出。由于输出轴轴承78高于注油位98，因此不会预期过多液态油或泡沫将流经轴承78。然而，输入轴轴承80（图3中未示出）可与输出轴轴承78相似并具有相似的开口，可预期所述开口允许一部分油经位于注油位98下方的输入轴轴承80的一部分渗出。不过，已发现，当安装在轴承保持壁96中的轴承78、80以通常操作速度操作时，通过第一腔室60与第二腔室62之间的轴承78、80的油的流量在一些情形中可能比较低。本发明的示例有利地提供了增压器传动装置10经端口92和94（文中进一步讨论）的改善的润滑和冷却。
通过轴承78、80的油的流量可表达为轴承的有效流动面积。文中所用的有效流动面积是指当在相同条件下流经轴承78、80时将具有经过锋利的孔口的相等油流量的圆形锋利的孔口的面积。文中所用的显著小于另一流动面积的有效流动面积是指有效流动面积小于该另一流动面积的约一半。
由于当增压器11提供增压时传动装置10中的齿轮以比较高的速度转动，因此在增压器传动装置10操作期间增压器传动装置10可产生悬浮在空气中的油雾。在本发明的示例中，串扰端口92在注油位98上方设置在轴承保持壁96中，以允许油雾在第一腔室60与第二腔室62之间移动。应该理解的是，油雾可从第一腔室60移动到第二腔室62，或从第二腔室62移动到第一腔室60。油雾的移动方向可取决于第一腔室60和第二腔室62中的相对压力。例如，如果第二腔室62中的第二压力高于第一腔室60中的第一压力，则油雾将从第二腔室62移动到第一腔室60，直到第一压力与第二压力基本相等。
油雾可结合为趋于集中在腔室60、62的底部中的液态油。应该理解的是，第一腔室60和第二腔室62中的齿轮可搅动液态油并使其变成泡沫状。例如，气泡可分散在油中。
在本发明的一个示例中，串扰端口92的尺寸可确定成允许第一腔室60与第二腔室62之间的压力均衡，并防止第一腔室60或第二腔室62缺油。返回端口94的尺寸可确定成允许泡沫状油易于流过。如图2和3所示，返回端口94是在注油位98下方限定在轴承保持壁96中的孔洞。串扰端口92是在注油位98上方限定在轴承保持壁96中的孔洞。
在一个示例中，返回端口流动面积与串扰端口流动面积的比例为约0.3。例如，返回端口流动面积可为约30平方毫米（mm2），而串扰端口流动面积可为约100mm2。在另一示例中，返回端口流动面积与串扰端口流动面积的比例可在从约0.1至约5.0的范围内。返回端口流动面积可在从约2mm2至约400mm2的范围内。串扰端口流动面积可在从约20mm2至约500mm2的范围内。
应该理解的是，对于返回端口94和串扰端口92可使用任何孔形状。例如，端口92、94可为允许与具有一定直径的圆孔基本相同量的油或油雾通过的呈圆形、椭圆形、矩形、梯形或其它形状。串扰端口92可呈与返回端口94相同的形状（例如，圆形或椭圆形），然而，串扰端口92的形状不必与返回端口94相同。
在一个示例中，制造本发明的增压器传动装置10的方法可包括铸造在铸态下具有串扰端口92和返回端口94的轴承保持壁96。在另一示例中，可在轴承保持壁96中加工串扰端口92和返回端口94。如文中所用，加工可包括利用钻具、端铣刀、铰刀、冲孔机、激光、水射流、放电、等离子弧、焊炬等来去除金属以在轴承保持壁96中形成孔洞。
在另一示例中，制造本发明的增压器传动装置10的方法可包括铸造在铸态下具有多个串扰孔洞和多个返回孔洞的轴承保持壁96。可为增压器传动装置10关于重力来选择操作取向。从多个串扰孔洞之中选择与增压器传动装置10的操作取向对应的串扰端口92。从多个返回孔洞之中选择与增压器传动装置10的操作取向对应的返回端口94。堵塞不是串扰端口92的串扰孔洞和不是返回端口94的返回孔洞。应该理解的是，堵塞物可以是塑料、橡胶、金属或将在增压器11的使用寿命期间基本无泄漏地密封所述孔洞的任何其它合适的堵塞材料。
还应理解，术语“连接”等在本文中被宽泛地定义为包含各种扩展的连接布置结构和装配技术。这些布置结构和技术包括但不限于（1）一个构件与另一个构件之间的直接连通，两者之间不存在介入构件；以及（2）一个构件和另一个构件利用两者之间的一个或多个构件的连通，假设“连接到”另一个构件的所述一个构件在一定程度上与该另一个构件在操作上连通（尽管两者之间存在一个或多个另外的构件）。
在描述和要求保护本文中公开的示例时，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数个参照对象，上下文明显另有所指除外。
此外，术语“第一”、“第二”等在本文中不表示任何次序、数量或重要性，而是用来将一个元件与另一个元件进行区分。在说明书全文中对“一个示例”、“另一个示例”、“一示例”等的提及意味着结合该示例描述的具体元件（例如，特征、结构和/或特性）被包括在本文中所述的至少一个示例内，并且在其它示例中可以存在，也可以不存在。此外，应该理解的是，针对任何示例所描述的元件在各种示例中可采用任何合适的方式组合，上下文明显另有所指除外。
再者，应该理解的是，本文提供的范围包括述及的范围和在述及范围内的任何值或子范围。例如，从约2mm2至约400mm2的范围应该看作不仅包括明确列举的约2mm2至约400mm2的限制，而且包括单独的值，例如5mm2、82mm2、225mm2等，以及子范围，例如从约50mm2至约350mm2等。此外，当利用“约”来描述一值时，这意在涵盖从述及值的较小的变化（高达+/-10%）。
虽然已描述了若干示例，但对于本领域的技术人员将显而易见的是，可对所公开的示例进行修改。因此，前面的描述应该视作非限制性的。

Claims (14)

1.一种增压器传动装置，包括：
第一腔室，所述第一腔室具有可操作地设置在其中的正时齿轮；
邻近所述第一腔室的第二腔室，所述第二腔室具有可操作地设置在其中的传动齿轮；
限定在所述第二腔室中的注油位；以及
轴承保持壁，所述轴承保持壁设置在所述第一腔室与所述第二腔室之间，所述轴承保持壁包括：
用以允许所述第一腔室与所述第二腔室之间的流体连通的返回端口，所述返回端口是在所述注油位下方限定在所述轴承保持壁中的孔洞；以及
用以允许所述第一腔室与所述第二腔室之间的流体连通的串扰端口，所述串扰端口是在所述注油位上方限定在所述轴承保持壁中的孔洞。
2.根据权利要求1所述的增压器传动装置，其中，返回端口流动面积与串扰端口流动面积的比例在从0.1至5.0的范围内。
3.根据权利要求2所述的增压器传动装置，其中，所述返回端口流动面积与所述串扰端口流动面积的比例为约0.3。
4.根据权利要求1所述的增压器传动装置，其中，所述返回端口具有在从2mm2至400mm2的范围内的流动面积。
5.根据权利要求4所述的增压器传动装置，其中，所述返回端口的流动面积为约30平方毫米。
6.根据权利要求1所述的增压器传动装置，其中，所述串扰端口具有在从20mm2至500mm2的范围内的流动面积。
7.根据权利要求6所述的增压器传动装置，其中，所述串扰端口的流动面积为约100平方毫米。
8.根据权利要求1所述的增压器传动装置，其中，所述串扰端口通过允许在所述第一腔室与所述第二腔室之间传送油雾而使所述第一腔室中的第一压力与所述第二腔室中的第二压力基本相等。
9.根据权利要求1所述的增压器传动装置，其中，所述返回端口用于在所述第一腔室与所述第二腔室之间传送液态油、油泡沫或液态油与油泡沫的组合。
10.根据权利要求1所述的增压器传动装置，其中，设置在所述轴承保持壁中的轴承在所述轴承旋转期间具有显著小于所述返回端口的有效流动面积。
11.根据权利要求1所述的增压器传动装置，其中，所述注油位是在所述增压器传动装置处于预定姿态的情况下处于基本稳定状态的基本无泡沫的液态油的油池的表面的预定液位。
12.一种制造根据权利要求1所述的增压器传动装置的方法，所述方法包括铸造在铸态下具有所述串扰端口和所述返回端口的所述轴承保持壁。
13.一种制造根据权利要求1所述的增压器传动装置的方法，所述方法包括：
铸造在铸态下具有多个串扰孔洞和多个返回孔洞的轴承保持壁；
为所述增压器传动装置选择关于重力的操作取向；
从所述多个串扰孔洞之中选择与所述增压器传动装置的操作取向对应的串扰端口；
从所述多个返回孔洞之中选择与所述增压器传动装置的操作取向对应的返回端口；
堵塞不是所述串扰端口的串扰孔洞；以及
堵塞不是所述返回端口的返回孔洞。
14.一种制造根据权利要求1所述的增压器传动装置的方法，所述方法包括：
铸造所述轴承保持壁；以及
在所述轴承保持壁中加工所述串扰端口和所述返回端口。
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