CN105793535A - 具有多个速度的增压器 - Google Patents

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CN105793535A CN201480066819.6A CN201480066819A CN105793535A CN 105793535 A CN105793535 A CN 105793535A CN 201480066819 A CN201480066819 A CN 201480066819A CN 105793535 A CN105793535 A CN 105793535A
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    • F16H2200/0034—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising two forward speeds

Abstract

根据本发明的一个例子构成的增压器可以包括驱动轴、输入轴、第一齿轮、第二齿轮、第一离合器和第二离合器。所述第二齿轮可以具有与所述第一齿轮不同的传动比。所述第一离合器组件可以选择性地将来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第一齿轮以第一传动比与所述输入轴的旋转耦合。所述第二离合器组件可以选择性地将来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第二齿轮以第二传动比与所述输入轴的旋转耦合。所述输入轴可以在以下速度中每一种速度下运转：(i)经所述第一齿轮的旋转驱动的高速度；(ii)经所述第二齿轮的旋转驱动的低速度；和(iii)零速度，其中所述第一齿轮和所述第二齿轮两者都与所述驱动轴断开。

Description

具有多个速度的增压器
对相关申请的相交引用
本申请要求在2013年10月11日提交的美国专利申请No.61,889,819和在2014年3月11日提交的美国专利申请No.61/951,149的权益。以上申请的公开内容通过引用并入本文中。
技术领域
本发明总的涉及增压器，更具体地涉及一种具有多个速度的增压器。
背景技术
本发明所涉及类型的回转式鼓风机称为“增压器”，这是因为它们有效地对发动机的进气增压。一种增压器配置通常称为罗茨型鼓风机，其将大量空气从进气口转移到排气口。罗茨型鼓风机包括一对转子，转子必须处于彼此同步关系，且因此由啮合的正时齿轮驱动，所述正时齿轮可能经历诸如响齿和跳齿之类的情况。典型地，用于罗茨型鼓风机增压器的带轮和带装置尺寸确定成使得，在任何给定的发动机转速下，转移到进气歧管内的空气量大于发动机的瞬时排量，从而升高进气歧管内的空气压力并增加发动机的功率密度。
在此提供的背景技术描述的目的是为了总体呈现本发明的背景。目前指定的发明人的工作，就其在背景技术部分中描述的程度而言，以及提交时不构成现有技术的描述的多个方面，既没有明确地承认也没有隐含地承认是与本发明相对的现有技术。
发明内容
根据本发明的一个例子构成的增压器可以包括驱动轴、输入轴、第一齿轮、第二齿轮、第一离合器和第二离合器。所述驱动轴可以连接到带轮。所述输入轴可以对所述增压器提供可旋转输入。所述第一齿轮可以联接成与所述输入轴一起旋转。所述第二齿轮可以联接成与所述输入轴一起旋转。所述第二齿轮可以具有与所述第一齿轮不同的传动比。所述第一离合器组件可以选择性地将来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第一齿轮以第一传动比与所述输入轴的旋转耦合。所述第二离合器组件可以选择性地将来自所述驱动轴的可旋转输入所述第二齿轮经处于与所述第一传动比不同的第二传动比下与所述输入轴的旋转耦合。所述输入轴可以在以下速度中每一种速度下运转：(i)通过驱动所述第一齿轮的旋转的高速度；(ii)通过驱动所述第二齿轮的旋转的低速度；和(iii)零速度，其中所述第一齿轮和所述第二齿轮两者都从与所述驱动轴的驱动接合断开。
根据另外的特征，所述第一离合器组件可以包括安装成与所述驱动轴一起旋转的第一离合器转子。第一离合器衔铁可以与所述第一离合器转子分离。第一离合器衔铁可以邻近所述第一离合器转子并与第一离合器转子间隔开。所述第一离合器线圈可以构造成产生第一磁通量磁力线，从而使所述第一离合器转子被吸引至所述第一离合器衔铁而使来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第一齿轮被传送到所述输入轴。
根据另外的特征，所述第二离合器组件可以包括安装成与所述驱动轴一起旋转的第二离合器转子。第二离合器衔铁可以与所述第二离合器转子分离。第二离合器线圈可以邻近所述第二离合器转子并与第二离合器转子间隔开。所述第二离合器线圈可以构造成产生第二磁通量磁力线，从而使所述第二离合器转子被吸引至所述第二离合器衔铁而使来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第二齿轮被传送到所述输入轴。
根据其它特征，所述增压器还可以包括选择性地联接成与所述驱动轴一起旋转并啮合成与所述第一齿轮一起旋转的第一传动齿轮。基于所述第一离合器组件在接合位置操作，所述第一传动齿轮可以固定成与所述驱动轴同时旋转。第二传动齿轮可以联接成与所述驱动轴一起旋转并啮合成与所述第二齿轮一起旋转。基于所述第二离合器组件在接合位置操作，所述第二传动齿轮可以固定成与所述驱动轴同时旋转。电子控制单元可以基于与车辆参数相对应的传感器读数而向所述第一离合器组件和所述第二离合器组件提供电信号。
根据本发明的另一构型的增压器可以包括连接到带轮的驱动轴。输入轴可以对所述增压器提供可旋转输入。第一齿轮可以联接成与所述输入轴一起旋转。第二齿轮可以联接成与所述输入轴一起旋转。所述第二齿轮可以具有与所述第一齿轮不同的传动比。第一离合器组件可以选择性地将来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第一齿轮以第一传动比与所述输入轴的旋转耦合。所述第一离合器组件可以具有安装成与所述驱动轴一起旋转的第一离合器转子。第一离合器衔铁可以与第一离合器转子分离。第一离合器线圈可以邻近所述第一离合器转子并与第一离合器转子间隔开。第二离合器组件可以选择性地将来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第二齿轮以与所述第一传动比不同的第二传动比与所述输入轴的旋转耦合。所述第二离合器组件可以具有安装成与所述驱动轴一起旋转的第二离合器转子。第二离合器衔铁可以与所述第二离合器转子分离。第二离合器线圈可以邻近所述第二离合器转子并与第二离合器转子间隔开。所述增压器可以在以下速度中每一种速度下运转：(i)通过驱动所述第一齿轮的旋转的高速度；(ii)通过驱动所述第二齿轮的旋转的低速度；和(iii)零速度，其中所述第一齿轮和所述第二齿轮两者都从与所述驱动轴的驱动接合断开。
根据另外的特征，所述第一离合器线圈可以构造成产生第一磁通量磁力线，从而使所述第一离合器转子被吸引至所述第一离合器衔铁而使来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第一齿轮被传送到所述输入轴。所述第二离合器线圈可以构造成产生第二磁通量磁力线，从而使所述第二离合器转子被吸引至所述第二离合器衔铁而使来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第二齿轮被传送到所述输入轴。第一传动齿轮可以选择性地联接成与所述驱动轴一起旋转并啮合成与所述第一齿轮一起旋转。基于所述第一离合器组件在接合位置操作，所述第一传动齿轮可以固定成与所述驱动轴同时旋转。第二传动齿轮可以选择性地联接成与所述驱动轴一起旋转并啮合成与所述第二齿轮一起旋转。基于所述第二离合器组件在接合位置操作，所述第二传动齿轮可以固定成与所述驱动轴同时旋转。电子控制单元可以基于与至少一个车辆参数相对应的至少一个传感器读数而向所述第一离合器组件和所述第二离合器组件提供电信号。
本发明提供了一种使增压器运转的方法。所述方法可以选择性地和替换性地包括：(i)使所述增压器的第一离合器组件接合，由此使所述增压器以第一速比运行，包括将转矩从驱动轴传递到第一传动齿轮、第一齿轮和输入轴；(ii)使所述增压器的第二离合器组件接合，由此使所述增压器以与所述第一速比不同的第二速比运转，包括将转矩从驱动轴传递到第二传动齿轮、第二齿轮和所述输入轴；(iii)使所述增压器的所述第一离合器组件和所述第二离合器组件分离，由此不向所述输入轴提供转矩输入。
附图说明
根据详细描述和附图，将更充分地理解本发明，在附图中：
图1是具有根据本发明的一个例子构成具有正排量鼓风机或增压器的进气歧管组件的示意图；
图2是图1的增压器的示意图，示出了将可旋转输入独立地传送到相应的第一齿轮和第二齿轮的第一电磁离合器和第二电磁离合器；
图3是根据本发明的一个例子的具有第一电磁离合器组件和第二电磁离合器组件的增压器的立体图；
图4是图3的增压器和电磁离合器组件的局部剖视图；
图5是图4的增压器和电磁离合器组件的局部剖视图，示出了第一离合器组件和第二离合器组件两者都分离的第一转矩路径；
图6是图4的增压器和电磁离合器组件的局部剖视图，示出了第一离合器组件接合且第二离合器组件分离的第二(“高速”)转矩路径；以及
图7是图4的增压器和电磁离合器组件的局部截面图，示出了第二离合器组件接合且第一离合器组件分离的第三(“低速”)转矩路径。
具体实施方式
首先参照图1，示出了包括罗茨型鼓风机增压器和旁通阀装置的示例性进气歧管组件的示意图。发动机10可以包括多个气缸12和设置在各气缸内并限定出可膨胀燃烧室16的往复活塞14。发动机10可以包括分别用于分别经由进气门(进气阀)22和排气门(排气阀)24将助燃空气引入和引出燃烧室16的进气歧管组件18和排气歧管组件20。
进气歧管组件18可以包括罗茨型正排量旋转鼓风机26或增压器。旋转鼓风机26的进一步说明可在共有的美国专利No.5,078,583和No.5,893,355中找到，特意通过引用将所述美国专利并入本文中。鼓风机26包括一对转子28和29，每个转子都包括多个啮合的叶片。转子28和29分别设置在一对平行、横向地重叠的圆筒形腔室28c和29c中。转子28和29可由以例如传动带(未特别地示出)的已知方式传递到其中的发动机曲轴转矩机械地驱动。该机械驱动使鼓风机转子28和29相对于曲轴转速以固定比率旋转，使得鼓风机26的排量大于发动机排量，由此使流到燃烧室16的空气升压或增压。
鼓风机26可以包括从进气管道或通路32接收空气或空燃混合物的进气口30，并且还包括借助于管道36将经增压的空气引导到进气门22的排放口或排气口34。进气管道32和排放管道36借助于以附图标记38示意性地示出的旁路通路互连。如果发动机10属于奥托循环型，则节气门(节流阀)40能够以众所周知的方式控制从诸如环境或大气空气的来源流入进气管道32中的空气或空燃混合物。或者，节气门40可以设置在增压器26的下游。
在旁路通路38内设置有旁通阀42。旁通阀42可以借助于致动器组件44在打开位置和关闭位置之间移动。致动器组件44可以通过真空管路46对进气管道32中的流体压力作出响应。致动器组件44可操作以根据发动机功率请求控制排放管道36中的增压压力。当旁通阀42处于全开位置时，管道36中的空气压力比较低，但是当旁通阀42全闭时，管道36中的空气压力比较高。典型地，致动器组件44借助于合适的联动装置来控制旁通阀42的位置。本文示出和描述的旁通阀42仅为示范性的并且可设想其它构型。在这方面，可使用模块化的(一体的)旁路，电子操作的旁路，或不使用旁路。
现在具体参照图2，示出了鼓风机26的输入区段50。输入区段50可以包括驱动轴52、带轮54、双离合器组件60、第一齿轮70、第二齿轮72和输入轴76。在所提供的示例中，带轮54可以构造成将转矩从发动机曲轴(未示出)传递到驱动轴52。
双离合器组件60可以大体包括第一离合器组件80和第二离合器组件82。第一离合器组件80可以包括第一衔铁90、第一线圈92和第一转子94。第二离合器组件82可以包括第二衔铁100、第二线圈102和第二转子104。第一传动齿轮110可以啮合以与第一齿轮70一起旋转。第二传动齿轮112可以啮合以与第二齿轮72一起旋转。
第一齿轮70和第二齿轮72可以向输入轴76提供不同的传动比。在所提供的例子中，第一齿轮70可以是高速齿轮，而第二齿轮72可以是低速齿轮。可设想其它构型。
第一离合器组件80可以从分离位置移动到接合位置。在分离位置，来自驱动轴52的旋转输入未被传递到第一齿轮70。在接合位置，来自驱动轴52的旋转输入传递到第一齿轮70。
在一种构型中，可以通过向第一离合器线圈92施加电流和/或电压以在第一离合器线圈92附近生成磁场并产生磁通量磁力线而使第一离合器组件80移动到接合位置。磁场的强度可以与提供的电流的水平成比例。然后该磁通量可通过位于第一离合器线圈92与第一离合器转子94之间的小的工作间隙传递。因此，第一离合器转子94会被磁化并建立吸引第一离合器衔铁90的磁回路。第一离合器衔铁90然后可被驱使成靠在第一离合器转子94上，在接触位置处可施加摩擦力，并且第一离合器衔铁90上的负载被加速以匹配第一离合器转子94的速度。结果，驱动轴52的旋转输入通过第一传动齿轮110和第一齿轮70传递并最终传递到输入轴76。当第一离合器组件80接合时，增压器26从第一或“高速”齿轮70接收可旋转输入并在“高速”下运转。
第二离合器组件82可以从分离位置移动到接合位置。在分离位置，来自驱动轴52的旋转输入未被传递到第二齿轮72。在接合位置，来自驱动轴52的旋转输入传递到第二齿轮72。
在一种构型中，通过向第二离合器线圈102施加电流和/或电压以在第二离合器线圈102附近生成磁场并产生磁通量磁力线以使第二离合器组件82移动到接合位置。磁场的强度可以与提供的电流的水平成比例。然后该磁通量可通过位于第二离合器线圈102与第二离合器转子104之间的小的工作间隙传递。因此，第二离合器转子104会被磁化并建立吸引第二离合器衔铁100的磁回路。第二离合器衔铁100然后可被驱使成靠在第二离合器转子104上，在接触时施加摩擦力，并且离合器衔铁100上的负载被加速以匹配第二离合器转子104的速度。结果，驱动轴52的旋转输入通过第二传动齿轮112和第二齿轮72被传递并最终传递到输入轴76。当第二离合器组件82接合时，增压器26从第二或“低速”齿轮72接收可旋转输入并在“低速”下运转。
第一离合器线圈92和第二离合器线圈102可由向第一离合器线圈92和第二离合器线圈102提供电信号的电子控制单元(ECU)130控制。ECU130可处理输入132，例如但不限于与车辆参数相对应的传感器读数，并根据逻辑规则处理该输入以确定提供给第一离合器线圈92和第二离合器线圈102的恰当的电信号。ECU130可包括微处理器，该微处理器具有足够的内存以存储用于控制第一离合器组件80和第二离合器组件82运行的逻辑规则(例如，以计算机程序的形式)。ECU130可以提供防止第一离合器组件80和第二离合器组件82两者同时被接合的逻辑。
图5是第一离合器组件80和第二离合器组件82两者都分离时的双离合器组件60的示意图。当第一离合器组件80和第二离合器组件82两者都处于分离位置时，没有可旋转输入传递到输入轴76。由来自带轮54的可旋转输入形成的转矩路径140将仅使驱动轴52旋转。第一传动齿轮110和第二传动齿轮112两者都不固定来与驱动轴52同时旋转。就这一点而言，转矩未传送到第一齿轮70和第二齿轮72中的任一者。因此，增压器26“关闭”且不运转。
图6是第一离合器组件80处于接合位置且第二离合器组件82处于分离位置时的双离合器组件60的示意图。当第一离合器组件80处于接合位置时，第一传动齿轮110是固定的以在第二传动齿轮112与驱动轴52未耦合的状态下与驱动轴52同时旋转。可旋转输入从驱动轴52传递到第一传动齿轮110、第一齿轮70和输入轴76。图6中示出了从驱动轴52到第一传动齿轮110、第一齿轮70和输入轴76的“高速”转矩路径142。
图7是第二离合器组件82处于接合位置且第一离合器组件80处于分离位置时的双离合器组件60的示意图。当第二离合器组件82处于接合位置时，第二传动齿轮112是固定的以在第一传动齿轮112与驱动轴52未耦合状态下与驱动轴52同时旋转。可旋转输入从驱动轴52传递到第二传动齿轮112、第二齿轮72和输入轴76。图7中示出了从驱动轴52到第二传动齿轮112、第二齿轮72和输入轴76的“低速”转矩路径144。
因此，输入区段50的双离合器组件60可以通过使第一离合器组件80接合来提供“低速”；通过使第二离合器组件82接合来提供“高速”；并且当第一离合器组件80和第二离合器组件82两者都未接合时提供“关闭”位置(零速度)。
为示出和描述目的已提供了实施例的上述说明。这并非意在穷举，也非意在限制本发明。特定实施例的各个元件或特征通常不限于该特定实施例，而是在适用的情况下可互换并且可以用于所选择的实施例中，即便未特别示出或描述。其也可以多种方式变化。这类变化不应视为脱离了本发明，并且所有这类修改意图被包括在本发明的范围内。

Claims (20)

1.一种增压器，包括：
连接到带轮的驱动轴；
输入轴，所述输入轴向所述增压器提供可旋转输入；
第一齿轮，所述第一齿轮联接成与所述输入轴一起旋转；
第二齿轮，所述第二齿轮联接成与所述输入轴一起旋转，所述第二齿轮具有与所述第一齿轮不同的传动比；
第一离合器组件，所述第一离合器组件选择性地将来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第一齿轮以第一传动比与所述输入轴的旋转耦合；和
第二离合器组件，所述第二离合器组件选择性地将来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第二齿轮以与所述第一传动比不同的第二传动比与所述输入轴的旋转耦合；
其中，所述输入轴能在以下速度中每一种速度下运转：(i)通过驱动所述第一齿轮的旋转的高速度；(ii)通过驱动所述第二齿轮的旋转的低速度；和(iii)零速度，其中所述第一齿轮和所述第二齿轮两者都从与所述驱动轴的驱动接合断开。
2.根据权利要求1所述的增压器，其中，所述第一离合器组件包括：
安装成与所述驱动轴一起旋转的第一离合器转子；
与所述第一离合器转子分离的第一离合器衔铁；和
邻近所述第一离合器转子且与第一离合器转子间隔开的第一离合器线圈。
3.根据权利要求2所述的增压器，其中，所述第一离合器线圈构造成产生磁通量磁力线，从而使所述第一离合器转子被吸引至所述第一离合器衔铁而使来自驱动轴的可旋转输入经所述第一齿轮被传送到所述输入轴。
4.根据权利要求1所述的增压器，其中，所述第二离合器组件包括：
安装成与所述驱动轴一起旋转的第二离合器转子；
与所述第二离合器转子分离的第二离合器衔铁；和
邻近所述第二离合器转子且与第二离合器转子间隔开的第二离合器线圈。
5.根据权利要求4所述的增压器，其中，所述第二离合器线圈构造成产生磁通量磁力线，从而使所述第二离合器转子被吸引至所述第二离合器衔铁而使来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第二齿轮被传送到所述输入轴。
6.根据权利要求1所述的增压器，还包括选择性地联接成与所述驱动轴一起旋转并啮合成与所述第一齿轮一起旋转的第一传动齿轮。
7.根据权利要求6所述的增压器，其中，基于所述第一离合器组件在接合位置操作，所述第一传动齿轮被固定成与所述驱动轴同时旋转。
8.根据权利要求1所述的增压器，还包括选择性地联接成与所述驱动轴一起旋转并啮合成与所述第二齿轮一起旋转的第二传动齿轮。
9.根据权利要求8所述的增压器，其中，基于所述第二离合器组件在接合位置操作，所述第二传动齿轮被固定成与所述驱动轴同时旋转。
10.根据权利要求1所述的增压器，还包括电子控制单元，所述电子控制单元基于与至少一个车辆参数相对应的至少一个传感器读数而向所述第一离合器组件和所述第二离合器组件提供电信号。
11.一种增压器，包括：
连接到带轮的驱动轴；
输入轴，所述输入轴向所述增压器提供可旋转输入；
第一齿轮，所述第一齿轮联接成与所述输入轴一起旋转；
第二齿轮，所述第二齿轮联接成与所述输入轴一起旋转，所述第二齿轮具有与所述第一齿轮不同的传动比；
第一离合器组件，所述第一离合器组件选择性地将来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第一齿轮以第一传动比与所述输入轴的旋转耦合，所述第一离合器组件具有安装成与所述驱动轴一起旋转的第一离合器转子，第一离合器衔铁与所述第一离合器转子分离且第一离合器线圈邻近所述第一离合器转子并与第一离合器转子间隔开；和
第二离合器组件，所述第二离合器组件选择性地将来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第二齿轮以与所述第一传动比不同的第二传动比与所述输入轴的旋转耦合，所述第二离合器组件具有安装成与所述驱动轴一起旋转的第二离合器转子，第二离合器衔铁与所述第二离合器转子分离且第二离合器线圈邻近所述第二离合器转子并与第二离合器转子间隔开；
其中，所述增压器能在以下速度中每一种速度下运转：(i)经所述第一齿轮的旋转驱动的高速度；(ii)经所述第二齿轮的旋转驱动的低速度；和(iii)零速度，其中所述第一齿轮和所述第二齿轮两者都从与所述驱动轴的驱动接合断开。
12.根据权利要求11所述的增压器，其中，所述第一离合器线圈构造成产生第一磁通量磁力线，从而使所述第一离合器转子被吸引至所述第一离合器衔铁而使来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第一齿轮被传送到所述输入轴。
13.根据权利要求12所述的增压器，其中，所述第二离合器线圈构造成产生第二磁通量磁力线，从而使所述第二离合器转子被吸引至所述第二离合器衔铁而使来自所述驱动轴的可旋转输入经所述第二齿轮被传送到所述输入轴。
14.根据权利要求11所述的增压器，还包括选择性地联接成与所述驱动轴一起旋转并啮合成与所述第一齿轮一起旋转的第一传动齿轮。
15.根据权利要求14所述的增压器，其中，基于所述第一离合器组件在接合位置操作，所述第一传动齿轮固定成与所述驱动轴同时旋转。
16.根据权利要求11所述的增压器，还包括选择性地联接成与所述驱动轴一起旋转并啮合成与所述第二齿轮一起旋转的第二传动齿轮。
17.根据权利要求16所述的增压器，其中，基于所述第二离合器组件在接合位置操作，所述第二传动齿轮固定成与所述驱动轴同时旋转。
18.根据权利要求11所述的增压器，还包括电子控制单元，所述电子控制单元基于与至少一个车辆参数相对应的至少一个传感器读数而向所述第一离合器组件和所述第二离合器组件提供电信号。
19.根据权利要求13所述的增压器，其中，(i)所述第一磁通量磁力线通过在所述第一离合器线圈与所述第一离合器转子之间限定出的第一工作间隙被传递，并且(ii)所述第二磁通量磁力线通过在所述第二离合器线圈与所述第二离合器转子之间限定出的第二工作间隙被传递。
20.一种运转增压器的方法，所述方法包括：
选择性地和替换性地：
(i)使所述增压器的第一离合器组件接合，由此使所述增压器以第一速比运行，包括将转矩从驱动轴传递到第一传动齿轮、第一齿轮和输入轴；
(ii)使所述增压器的第二离合器组件接合，由此使所述增压器以与所述第一速比不同的第二速比运转，包括将转矩从驱动轴传递到第二传动齿轮、第二齿轮和所述输入轴；以及
(iii)使所述增压器的所述第一离合器组件和所述第二离合器组件分离，由此不向所述输入轴提供转矩输入。
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