CN1234977C - 机械增压器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机的机械增压器(1)，用于将吸入的空气以高压和高密度输送给内燃机的燃烧室，由一具有压缩机轮的对吸入的空气进行压缩的压缩机单元、一与发动机曲轴传动连接的联轴节(2)和一以高变速比将发动机曲轴传动传递给压缩机轮的传动装置(4)构成，其特征在于，所述传动装置是圆滑移齿轮传动箱。

Description

机械增压器
技术领域
本发明涉及一种用于输送吸入空气的内燃机的机械增压器。
背景技术
增压器基本与用于将吸入的空气以高压和高密度输送给内燃机的燃烧室内并从而改善其进气度的气泵类似。其中增压器分为利用否则将失去的尾气的流体能量的所谓的尾气涡轮增压器和被发动机曲轴驱动的所谓的机械增压器两种。
在具有机械驱动装置的增压器中，发动机的发动机曲轴驱动通过相应的联轴节直接传递给增压器，从而在该增压器中分别根据设计，在吸气冲程内压缩机轮将大量的新鲜气体压缩并输送给汽缸。这种增压器的特征在于快速的增压结构以及即使在低转速范围内也能实现高的扭矩。
在尾气涡轮增压器中，尤其是在柴油发动机的尾气涡轮增压器中，在低转速范围内由于尾气的惯性，尾气涡轮增压器将会对油门踏板的快速变化的反应略有滞后(涡轮孔)，因此将会短时间地降低功率并由于燃烧不充分而增大烟灰的排放。机械增压器将克服上述尾气涡轮增压器中存在的缺点。
由于机械增压器并不嵌装在发动机的尾气系统中，所以在负荷变化时不断产生的尾气的惯性矩将起作用。
为了保证发动机耦合驱动通过联轴节相应地传递给压缩机轮上，根据已有技术优选采用单级圆柱齿轮传动箱。
但这种单级圆柱齿轮传动箱具有的缺点是，由于需要高的转速和长的使用寿命，所以必须精密地对传动齿轮进行加工，为此势必要为设计和制造付出代价和随之付出高昂的成本。另外由于要求的变速比很高，所以这种传动装置由于轴部件固有的对应于发动机的震动的易受干扰性，所以其故障率很高。
这种传动装置的另一缺点在于占用的空间较大，此点一方面大大制约了其在已有的空间需求的条件下在汽车内的应用并且另一方面在已有的设计中不可能进行补充安装。另外由于这种增压器的分段的结构，实现这种增压器很不方便并且超乎寻常地困难。
发明内容
基于这些已有技术中存在的缺点本发明的目的在于，提出一种增压器，所述增压器在保持高效和高扭矩的同时，占用的结构空间很小、制作费用低廉并且寿命长。
实现所述目的的技术方案如下：
一种内燃机的增压器，用于将吸入的空气以高压和高密度输送给内燃机的燃烧室，由一具有压缩机轮的用于对吸入的空气进行压缩的压缩机单元、一与发动机曲轴传动连接的联轴节和一以高变速比将发动机曲轴传动传递给压缩机轮的传动装置构成，其中所述传动装置是圆滑移齿轮传动箱。
根据本发明的进一步设计，圆滑移传动齿轮箱具有一个带有内齿的内齿轮、一个带有外齿的圆柱齿轮，所述圆柱齿轮与内齿轮啮合，和至少两个曲轴副以及一个传动曲轴，其中一个齿轮通过曲轴副实现不旋转的圆滑移并且另一齿轮与中间轴连接。
根据本发明的进一步设计，内齿轮在输出端通过中间轴与压缩机轮连接并且圆柱齿轮在输入端与联轴节连接。
根据本发明的进一步设计，圆柱齿轮与曲轴副以及传动曲轴连接。
根据本发明的进一步设计，圆滑移齿轮传动箱由一种不需要润滑的材料构成。
根据本发明的进一步设计，圆滑移齿轮传动箱具有陶瓷轴承。
根据本发明的进一步设计，传动装置具有一个带有空转的的耦合装置。
根据本发明的进一步设计，通过油门踏板位置以电子方式对耦合装置进行控制。
根据本发明的进一步设计，在传动装置与压缩机单元之间设置有一个油封隔离壁。
根据本发明的进一步设计，传动装置和压缩机单元设置在唯一个整体机壳内。
根据本发明的进一步设计，联轴节设置在整体的机壳内。
根据本发明的进一步设计，整体机壳由铸铝或塑料制成。
根据本发明的进一步设计，联轴节是一个电控电磁离合器。
本发明的基本原理在于采用一种作为高变速比的传动装置的所谓的在DE 195 15 146 C2中披露的圆滑移齿轮传动箱。
圆滑移齿轮传动箱的原理在于，利用分别具有相同半径的至少两个所谓的曲轴副以及一个传动曲轴实现一个平面的圆滑移移动，即在该平面上的每一个点进行圆移动，而不是围绕一个穿过该平面的旋转固定设置的轴旋转，从而实现圆滑移。优选两个曲轴副和传动曲轴在一个锐角等腰三角形的角点上。在一个圆滑移齿轮传动箱中，由一个齿轮形成所述平面，所述齿轮与另一个齿轮啮合。例如在此涉及的是一个具有内齿的内齿轮，一个圆柱齿轮在所述内齿轮内运行，并且内齿轮被圆滑移，或围绕圆柱齿轮本身旋转。
因此这种圆滑移齿轮传动箱的工作原理是建立在齿轮副的齿的几乎无接触的相互进入和齿的持续的侧移的基础上的，以便实现扭矩的传递。此点是在齿面不必进行相互滚压的情况下实现的。由于在传递圆周力时主动齿轮和从动齿轮的齿相互平面叠置，所以不会出现啮合脉冲。由于圆滑移，所以在齿轮的齿上实现了非常小的特殊的表面压力。
圆滑移部件上，不管是内齿轮还是圆柱齿轮上每个点都具有一个圆周速度，所述圆周速度取决于所选择的传动曲轴和两个曲轴副的偏心度以及传动转速。因此该速度也是主动内齿轮或圆柱齿轮的某个齿面在接触到某个从动圆柱齿轮或内齿轮的面上时的速度。
被动齿轮，不管是圆柱齿轮，还是内齿轮的齿面在相同形状旋转时的面速度取决于由于选用的变速比而出现的输出转速和所选择的被动-圆柱或内齿轮的直径。
由于在侧滑移时齿面的接触是以面充分接触实现的，而不是如在升降(Elvoventen)啮合时的线性接触，因此用较小的齿即可传递较大的扭矩。
由于用较小的齿足以满足要求，因此所采用的齿轮同样很小，从而在保持大的扭矩的情况下可以实现较小的结构尺寸。另外由于在齿面之间的力的传递很小，所以也可以采用不太高级的并因而便宜的材料。
另外由于齿面的充分贴合，所以不必为减少摩擦、磨损和噪音采用润滑剂，也不必为将热导出采用润滑剂。
一方面此点的优点在于，这种传动系统是开放式的，即不必为防止润滑油泄露进行密封，从而进一步提高了这种传动齿轮箱的安装灵活性。
根据本发明一优选实施方式机械增压器的圆滑移齿轮传动箱具有一个带有内齿的内齿轮、一个带有外齿的圆柱齿轮，所述圆柱齿轮与内齿轮啮合并具有至少两个曲轴副以及一个传动曲轴，其中的一个齿轮通过传动曲轴实现一无旋转的圆滑移并且另一齿轮围绕一位置固定的轴旋转设置。
其中旋转设置的轴可以是增压器中的一个输入端的或输出端的中间轴。
根据本发明的机械增压器的一有益的设计，内齿轮在输出端与压缩机轮和圆柱齿轮在输入端与联轴节连接，其中传动曲轴使圆柱齿轮无旋转滑移。
由于基于圆滑齿轮传动箱的设计不必对这种传动装置进行润滑，所以在传动装置中采用的轴承可以是陶瓷轴承。另外传动装置的各个齿轮的齿可以由不需要润滑的材料，例如由塑料或烧结合金构成。
根据本发明的另一优选的实施方式，传动装置和压缩机单元，有时也包括联轴节设置在唯一一个整体的机壳内，其中分别根据结构设计整体机壳内可以具有诸如轴瓦、垫圈、密封件等功能件。
根据本发明的增压器的另一实施方式，作为联轴节与密封单元之间的传动装置设置有一个行星齿轮箱，所述行星齿轮箱同心设置，因而可以设置在一个更为紧凑的结构空间内。
根据本发明的另一有益的设计，联轴节作为电控电磁离合器，所述电磁离合器例如在怠速时将增压器断开并且在加速或满负荷驱动时将增压器接通。
根据本发明的又一有益的设计，设置在压缩机单元与联轴节之间的传动装置还具有一个带有空转的耦合装置，所述耦合装置替代电磁离合器并且在发动机停转时脱开并且通过供油踏板位置和用于汽车传动装置的相应的电子控制程序根据需要和负载情况被接合或脱开。
本发明的机械增压器采用圆滑移齿轮传动箱实现的优点是：制作成本低廉、不必对轮齿进行润滑和冷却、传动装置占用的空间小并从而减少了增压器整个装置的结构空间、实现作为传统的增压器的增压器低噪音工作，其中仍然保持了诸如高效、高扭矩以及长寿命和较少的维护等必要的前提条件。
附图说明
下面将对照附图所示的本发明的实施例对本发明的进一步的优点和设计加以说明，其中所述实施例对本发明不起限定作用。图中示出：
图1为本发明的机械增压器的示意图，和
图2为图1所示的机械增压器的圆滑移齿轮传动箱的原理剖面图。
具体实施方式
图1为本发明的机械增压器1的示意图。在增压器1中的电磁离合器2和具有一图中未详细示出的压缩机轮的压缩机单元3之间设置有一个圆滑移齿轮传动箱4，对此图中用“黑框”示意示出。
压缩机单元3具有吸入空气的吸入端5和压力端6。
如图中所示，圆滑移齿轮传动箱4和压缩机单元3安装在唯一一个整体机箱7内。
图2示出圆滑移齿轮传动箱4的原理结构。所述圆滑移齿轮传动箱4具有一个带有内齿的内齿轮8，所述内齿轮的输出端通过一中间轴9与压缩机轮连接。
一个圆柱齿轮10在内齿轮8上运行，所述圆柱齿轮的输入端通过一中间轴11与电磁离合器2连接。
圆柱齿轮通过至少两个曲轴副12与输入端的凸缘13连接，所述凸缘13又与输出端的凸缘14固定连接，在输出端的凸缘14上设置有输出端的中间轴9。所述曲轴副12构成滚珠轴承的延伸部分，与图中未示出的传动曲轴相同，所述传动曲轴10使圆柱齿轮10进行圆滑移。
在圆滑移齿轮传动箱4中的整个滚珠轴承15是陶瓷轴承。
在圆柱齿轮10上设置有一个作为配重16的飞轮配重。

Claims (13)

1.一种内燃机的增压器，用于将吸入的空气以高压和高密度输送给内燃机的燃烧室，由一具有压缩机轮的用于对吸入的空气进行压缩的压缩机单元、一与发动机曲轴传动连接的联轴节和一以高变速比将发动机曲轴传动传递给压缩机轮的传动装置构成，其特征在于，所述传动装置是圆滑移齿轮传动箱。
2.按照权利要求1所述的增压器，其特征在于，圆滑移传动齿轮箱(4)具有一个带有内齿的内齿轮(8)、一个带有外齿的圆柱齿轮(10)，所述圆柱齿轮(10)与内齿轮(8)啮合，和至少两个曲轴副(12)以及一个传动曲轴，其中一个齿轮(8、10)通过曲轴副(12)实现不旋转的圆滑移并且另一齿轮(8、10)与中间轴(9)连接。
3.按照权利要求2所述的增压器，其特征在于，内齿轮(8)在输出端通过中间轴(9)与压缩机轮连接并且圆柱齿轮(10)在输入端与联轴节(2)连接。
4.按照权利要求3所述的增压器，其特征在于，圆柱齿轮(10)与曲轴副(12)以及传动曲轴连接。
5.按照权利要求1所述的增压器，其特征在于，圆滑移齿轮传动箱(4)由一种不需要润滑的材料构成。
6.按照权利要求5所述的增压器，其特征在于，圆滑移齿轮传动箱(4)具有陶瓷轴承。
7.按照权利要求1所述的增压器，其特征在于，传动装置具有一个带有空转的的耦合装置。
8.按照权利要求7所述的增压器，其特征在于，通过油门踏板位置以电子方式对耦合装置进行控制。
9.按照权利要求1所述的增压器，其特征在于，在传动装置与压缩机单元之间设置有一个油封隔离壁。
10.按照权利要求1所述的增压器，其特征在于，传动装置和压缩机单元设置在唯一一个整体机壳(7)内。
11.按照权利要求10所述的增压器，其特征在于，联轴节(2)设置在整体的机壳(7)内。
12.按照权利要求11所述的增压器，其特征在于，整体机壳(7)由铸铝或塑料制成。
13.按照权利要求1所述的增压器，其特征在于，联轴节(2)是一个电控电磁离合器。
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