一種帶變速功能的機械增壓器的製作方法

2023-04-28 02:53:31

專利名稱：一種帶變速功能的機械增壓器的製作方法
技術領域：
本發明屬於汽車發動機技術領域，更具體地說，是涉及一種帶變速功能的機械增壓器。
背景技術：
機械增壓器是將吸入的空氣加壓到超過正常氣壓的裝置。試驗證明，採用機械增壓器的發動機功率和扭矩平均提高了 31%到46%，特別是在空氣密度較低、海拔較高的地方，只有藉助於增壓器向發動機提供壓力更高的空氣，才能保證發動機正常工作需求，所以採用機械增壓器是提高車用發動機動力性能、瞬態性能以及排放性能的有效方式。通常，機械增壓器由一條皮帶直接與發動機曲軸相連，所以機械增壓器的動力來源於發動機，普通固定速比的機械增壓器的轉速與發動機轉速成固定比例。當發動機在低速、特別在1000-2000rpm運轉時，機械增壓器轉速低，增壓器對發動機的增壓效果不明顯， 發動機功率和扭矩提高有限。當發動機在高速、特別在4000-5000rpm運轉時，高速運轉的機械增壓器雖然給發動機提供了較大的增壓壓力，但同時也消耗了較多的發動機功率，這反而惡化了發動機的燃油經濟性。因此，普通的機械增壓器很難在發動機全工況範圍內與發動機良好的匹配。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種能夠使機械增壓器具有變速功能，從而使增壓器在不同轉速下能夠與發動機更好的進行動力特性平衡的帶變速功能的機械增壓器。要解決以上所述的技術問題，本發明採取的技術方案為本發明為一種帶變速功能的機械增壓器，包括增壓器殼體，所述的增壓器殼體內安裝有輸入軸，主動軸，從動軸，安裝在輸入軸上的齒輪III與安裝在主動軸上的齒輪IV嚙合，安裝在主動軸上的主動齒輪與安裝在從動軸上的從動齒輪嚙合，所述的輸入軸上還安裝有齒輪I和能夠控制齒輪I轉動、空轉的離合機構，所述的齒輪I與安裝在主動軸上的齒輪II嚙合，所述的主動軸上安裝單向軸承，單向軸承設置為能夠控制齒輪IV轉動、空轉的結構。所述的主動軸設置為與從動軸在空間上平行布置的結構，所述的主動軸上的齒輪 IV設置為位於齒輪II和主動齒輪之間的結構，所述的主動轉子和從動轉子分別安裝在主動軸和從動軸上，所述的離合機構為機械離合機構。所述的離合機構包括飛擺，飛擺支架、壓盤、摩擦片、從動盤、壓緊彈簧，壓盤與輸入軸過盈聯接，摩擦片的一半為凸片，另一半為凹片，凸片與凹片交錯套裝在壓盤上，從動盤套裝在壓盤外圈，壓緊彈簧安裝在從動盤和齒輪I之間，壓緊彈簧套裝在導向銷上，從動盤與齒輪I通過多個導向銷聯接，所述的多個飛擺通過柱銷活動安裝在飛擺支架的凹槽位置。
所述的單向軸承包括外圈，滾柱，星輪，所述的星輪卡裝在外圈內，所述的滾柱通過復位彈簧安裝在外圈和星輪形成的空腔內。
所述的輸入軸的前端由深溝球軸承I支承在增壓器殼體內，輸入軸的後端由另一個深溝球軸承II支承在支撐板上。
所述的齒輪I由深溝球軸承III支承在輸入軸上，齒輪II與主動軸過盈聯接，從動軸通過深溝球軸承IV支承在軸承板和轉子殼體上，齒輪III與從動軸過盈聯接。
採用本發明的技術方案，能得到以下的有益效果
本發明的機械增壓器，其變速無需單獨的換檔調節機構，其通過輸入不同轉速時， 飛擺對產生離心力在軸向的分力與壓緊彈簧四的彈簧力之間的相互平衡來控制機械離合機構6的開合，從而控制齒輪17和齒輪1122之間的是否傳遞動力，又因為齒輪III8和齒輪IV21為減速傳動比齒輪而且單向軸承20的外圈31與齒輪IV21內孔過盈配合，這就能夠利用單向軸承20的超越功能來保持齒輪III8和齒輪IV21之間是否傳遞動力。
本發明的增壓器具有變速功能，從而能達到在不同轉速下與發動機更好的實現動力特性的平衡。
本發明中的機械增壓器，工作傳動比範圍寬，與普通機械增壓器相比，可以更好地匹配於發動機，易與發動機形成理想的匹配，從而改善燃燒過程，進而降低油耗和排放，具有較高的傳動效率，功率損失少，經濟性高。
本發明中的機械增壓器，檔位變換完全自動，不需要電力、液壓或者是氣壓等控制系統。針對各種引擎以及不同工況，本發明的增壓器的轉速以及增壓比可以經由離合機構、 單向軸承和兩對齒輪傳動比的調整而改變。


下面對本說明書各附圖所表達的內容及圖中的標記作出簡要的說明
圖1為本發明所述的帶變速功能的機械增壓器的結構示意圖2為本發明所述的帶變速功能的機械增壓器的離合機構處於接合狀態時的結構示意圖3為本發明所述的帶變速功能的機械增壓器的離合機構處於分離狀態時的結構示意圖4為本發明所述的離合機構的各部件的分散結構示意圖5為本發明所述的單向軸承的結構示意
1、帶輪；2、輸入軸；3、油封；4、增壓器殼體；5、深溝球軸承I ；6、離合機構；7、齒輪I ；8、齒輪III ；9、支撐板；10、從動齒輪；11、軸承板；12、從動軸；13、從動轉子； 14、深溝球軸承III ；15、滾針軸承；16、主動軸；17、主動轉子；18、主動齒輪；19、定位螺釘； 20、單向軸承；21、齒輪IV ；22、齒輪II ；23、柱銷；24、飛擺；25、飛擺支架；26、壓盤；27、摩擦片；28、從動盤；29、壓緊彈簧；30、導向銷；31、外圈；32、滾柱；33、星輪；34、復位彈簧；35、 深溝球軸承IV ；36、凹槽；37、空腔；38、轉子殼體；39、深溝球軸承II。
具體實施方式
下面對照附圖，通過對實施例的描述，對本發明的具體實施方式
如所涉及的各構件的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關係、各部分的作用及工作原理等作進一步的詳細說明如附圖1——附圖5所示，本發明為一種帶變速功能的機械增壓器，包括增壓器殼體4，所述的增壓器殼體4內安裝有輸入軸2，主動軸16，從動軸12，安裝在輸入軸2上的齒輪III8與安裝在主動軸16上的齒輪IV21嚙合，安裝在主動軸16上的主動齒輪18與安裝在從動軸12上的從動齒輪10嚙合，輸入軸2上還安裝有齒輪17和能夠控制齒輪17轉動、 空轉的離合機構6，所述的齒輪17與安裝在主動軸16上的齒輪1122嚙合，所述的主動軸 16上安裝單向軸承20，單向軸承20設置為能夠控制齒輪IV21轉動、空轉的結構。所述的主動軸16設置為與從動軸12在空間上平行布置的結構，所述的主動軸16 上的齒輪IV21設置為位於齒輪1122和主動齒輪18之間的結構，所述的主動轉子17和從動轉子13分別安裝在主動軸16和從動軸12上，所述的離合機構6為機械離合機構。所述的離合機構6包括飛擺24，飛擺支架25、壓盤沈、摩擦片27、從動盤觀、壓緊彈簧四，壓盤沈與輸入軸2過盈聯接，摩擦片27的一半為凸片，另一半為凹片，凸片與凹片交錯套裝在壓盤26上，從動盤28套裝在壓盤沈外圈，壓緊彈簧四安裝在從動盤28和齒輪17之間，壓緊彈簧四套裝在導向銷30上，從動盤28與齒輪17通過多個導向銷30聯接，所述的多個飛擺M通過柱銷23活動安裝在飛擺支架25的凹槽36位置。所述的單向軸承20包括外圈31，滾柱32，星輪33，所述的星輪33卡裝在外圈31 內，所述的滾柱32通過復位彈簧34安裝在外圈31和星輪33形成的空腔37內。所述的輸入軸2的前端由深溝球軸承15支承在增壓器殼體4內，輸入軸2的後端由另一個深溝球軸承Π39支承在支撐板9上。所述的齒輪17由深溝球軸承III14支承在輸入軸2上，齒輪1122與主動軸16過盈聯接，從動軸12通過深溝球軸承IV35支承在軸承板11和轉子殼體38上，齒輪III8與從動軸12過盈聯接。本發明的機械增壓器結構如圖1所示，在增壓器殼體4內裝有一個離合機構6、一個單向軸承20、兩對不同傳動比的齒輪。兩對不同傳動比齒輪包括齒輪17、齒輪1122組成的增速比齒輪組和由齒輪1118、齒輪IV21組成的減速比齒輪組。在增壓器殼體4中還裝有一對同比齒輪主動齒輪18和從動齒輪10。增壓器殼體中還裝有一對轉子主動轉子17 和從動轉子13。離合機構6裝在輸入軸2上面，單向軸承20裝在主動軸16上面。兩對不同傳動比的齒輪在輸入軸6和主動軸16之間傳遞扭矩。在工作時，其中一對齒輪運轉，另一對齒輪處在空擋狀態。因為這兩對齒輪的傳動比不一樣，所以就有了增壓器的二級變速功能，從而能夠滿足發動機在高速和低速下動力的平衡。離合機構6與增速傳動比齒輪17相聯接， 減速傳動比的齒輪IV21與單向軸承20的外圈31過盈配合。如附圖2，附圖3，附圖4所示，本發明的離合機構6包括飛擺支架25、壓盤沈、摩擦片27、從動盤觀、壓緊彈簧四及飛擺M。增壓器的輸入軸2的前端由深溝球軸承15支承在增壓器殼體4內，輸入軸2的後端由深溝球軸承1139支承在支撐板9上。在本發明所述的機械增壓器中，確定高轉速和低轉速的臨界轉速的確定，取決與發動機的匹配情況，因此可以根據不同機型的要求來設置。通過臨界轉速的設定，即可計算飛擺M產生離心力在軸向的分力與壓緊彈簧四的彈簧力之間的平衡點。飛擺M離心力在軸向分力的大小取決於臨界轉速，離合機構6傳遞扭矩的大小，取決於摩擦力的大小，而摩擦力受下列因素影響壓緊彈簧四壓緊力、摩擦係數、摩擦面的數目、摩擦面的尺寸。摩擦力F = u*P，其中U-摩擦係數；(摩擦力取決於摩擦片本身的尺寸、材料、表面粗糙程度等)，P——壓力。本發明中，離合機構6中的摩擦片27經長時間使用後，將會發生磨損，此時離合機構6關閉狀態所需要的壓緊彈簧四的彈簧力將變小，平衡所需要的飛擺M產生的離心力在軸向的分力亦減小。因此臨界轉速會減小，臨界轉速處傳遞扭矩亦減小。如附圖5所示，在本發明的機械增壓器中，單向軸承20中滾柱32在復位彈簧34 的彈簧力作用下，始終與外圈31和星輪33接觸，當外圈31主動逆時針旋轉或星輪33主動順時針旋轉時，單向軸承20均進入鍥合狀態，即工作狀態；反之，單向軸承20為脫開狀態。當發動機低轉速輸出時(低轉速工況的具體轉速的參數，根據不同機型的要求來設定)，帶輪1輸入轉速，使飛擺M產生的離心力在軸向的分力小於壓緊彈簧34的彈簧力， 此時齒輪17、壓緊彈簧四將從動盤28和摩擦片27壓緊在壓盤沈上，從而使離合機構6處於接合狀態，發動機的扭矩就靠壓盤26、摩擦片27、從動盤觀之間的摩擦作用傳遞到齒輪 17輸出。此時增壓器裡面的單向軸承20中的星輪33逆時針運動，單向軸承20為脫開狀態，此時，輸入軸2和主動軸16之間按照齒輪17、齒輪1122的增速傳動比傳遞扭矩，主動軸 16的轉速等於多倍輸入轉速。通過等比傳動齒輪轉遞，從動軸12的轉速等於主動軸16的轉速。則一對轉子(主動轉子17和從動轉子13)按照多倍輸入轉速做空氣壓縮。當發動機高轉速輸出時(高轉速工況的具體轉速的參數，根據不同機型的要求來設定)，帶輪1輸入轉速使飛擺M產生的離心力在軸向的分力大於壓緊彈簧34的彈簧力， 從動盤觀將被飛擺M推離，盡而壓緊彈簧四被壓縮，這時從動盤觀、摩擦片27和壓盤沈都將脫離，使離合機構6處於分離狀態，發動機的扭矩就不能傳遞到齒輪17輸出，此瞬間增壓器的主動軸16的轉速下降，單向軸承20中星輪33的轉速和外圈31的轉速相同或者外圈31的轉速大於星輪33的轉速，此時均可看作單向軸承20的外圈31主動逆時針旋轉，其為鍥合狀態，即單向軸承20為工作狀態。則輸入軸2和主動軸16之間按照齒輪1118、齒輪 IV21的減速傳動比傳遞扭矩，主動軸的轉速等於輸入轉速的幾分之一。通過等比傳動齒輪轉遞扭矩，從動軸12的轉速等於主動軸16的轉速，則一對轉子(主動轉子17和從動轉子 13)按照幾分之一輸入轉速做空氣壓縮。本發明的機械增壓器，具有自我控制、變速傳動的功能。在發動機低轉速情況下， 機械增壓器的單向軸承處於脫開狀態，機械離合機構處於關閉狀態，此時增速比齒輪(齒輪17、齒輪1122組成)傳遞扭矩，以達到增壓目的。隨著發動機轉速增加，機械增壓器離合機構6實現來實現自動換擋變速，此時，離合機構6處於打開狀態，單向軸承20處於鍥合狀態，此時低速比齒輪(齒輪1118、齒輪IV21)傳遞扭矩，從而滿足機械增壓器在更高的發動機轉速情況下的高效運轉。本發明的機械增壓器，其變速無需單獨的換檔調節機構，其通過輸入不同轉速時， 飛擺對產生離心力在軸向的分力與壓緊彈簧四的彈簧力之間的相互平衡來控制機械離合機構6的開合，從而控制齒輪17和齒輪1122之間的是否傳遞動力，又因為齒輪III8和齒輪IV21為減速傳動比齒輪而且單向軸承20的外圈31與齒輪IV21內孔過盈配合，這就能夠利用單向軸承20的超越功能來保持齒輪III8和齒輪IV21之間是否傳遞動力。
本發明的增壓器具有變速功能，從而能達到在不同轉速下與發動機更好的實現動力特性的平衡。
本發明中的機械增壓器，工作傳動比範圍寬，與普通機械增壓器相比，可以更好地匹配於發動機，易與發動機形成理想的匹配，從而改善燃燒過程，進而降低油耗和排放，具有較高的傳動效率，功率損失少，經濟性高。
本發明中的機械增壓器，檔位變換完全自動，不需要電力、液壓或者是氣壓等控制系統。針對各種引擎以及不同工況，本發明的增壓器的轉速以及增壓比可以經由機械離合機構、單向軸承和兩對齒輪傳動比的調整而改變。
上面結合附圖對本發明進行了示例性的描述，顯然本發明具體的實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其他場合的，均在本發明的保護範圍內。
權利要求
1.一種帶變速功能的機械增壓器，包括增壓器殼體G)，其特徵在於所述的增壓器殼體⑷內安裝有輸入軸0)，主動軸(16)，從動軸(12)，安裝在輸入軸⑵上的齒輪III (8) 與安裝在主動軸(16)上的齒輪IW21)嚙合，安裝在主動軸(16)上的主動齒輪(18)與安裝在從動軸(1 上的從動齒輪(10)嚙合，所述的輸入軸( 上還安裝有齒輪I (7)和能夠控制齒輪1(7)轉動、空轉的離合機構(6)，所述的齒輪1(7)與安裝在主動軸(16)上的齒輪 11(22)嚙合，所述的主動軸(16)上安裝單向軸承(20)，單向軸承00)設置為能夠控制齒輪IW21)轉動、空轉的結構。
2.根據權利要求1所述的帶變速功能的機械增壓器，其特徵在於所述的主動軸(16) 設置為與從動軸(12)在空間上平行布置的結構，所述的主動軸(16)上的齒輪IW21)設置為位於齒輪IK22)和主動齒輪(18)之間的結構，所述的主動轉子(17)和從動轉子(13) 分別安裝在主動軸(16)和從動軸(12)上，所述的離合機構(6)為機械離合機構。
3.根據權利要求1或2所述的帶變速功能的機械增壓器，其特徵在於所述的離合機構(6)包括飛擺(24)，飛擺支架(25)、壓盤(26)、摩擦片(27)、從動盤(28)、壓緊彈簧(29)， 壓盤06)與輸入軸(2)過盈聯接，摩擦片(XT)的一半為凸片，另一半為凹片，凸片與凹片交錯套裝在壓盤06)上，從動盤08)套裝在壓盤06)外圈，壓緊彈簧09)安裝在從動盤 (28)和齒輪1(7)之間，壓緊彈簧09)套裝在導向銷(30)上，從動盤08)與齒輪I (7)通過多個導向銷(30)聯接，所述的多個飛擺(24)通過柱銷03)活動安裝在飛擺支架05) 的凹槽(36)位置。
4.根據權利要求3所述的帶變速功能的機械增壓器，其特徵在於所述的單向軸承 (20)包括外圈(31)，滾柱(32)，星輪(33)，所述的星輪(33)卡裝在外圈(31)內，所述的滾柱(32)通過復位彈簧(34)安裝在外圈(31)和星輪(33)形成的空腔(37)內。
5.根據權利要求4所述的帶變速功能的機械增壓器，其特徵在於所述的輸入軸(2) 的前端由深溝球軸承I 支承在增壓器殼體內，輸入軸( 的後端由另一個深溝球軸承II (39)支承在支撐板(9)上。
6.根據權利要求5所述的帶變速功能的機械增壓器，其特徵在於所述的齒輪I(7)由深溝球軸承III (14)支承在輸入軸( 上，齒輪11 與主動軸(16)過盈聯接，從動軸 (12)通過深溝球軸承支承在軸承板(11)和轉子殼體(38)上，齒輪111(8)與從動軸(12)過盈聯接。
全文摘要
本發明提供一種帶變速功能的機械增壓器，所述的機械增壓器的裝在輸入軸(2)上的齒輪III(8)與裝在主動軸(16)上的齒輪IV(21)嚙合，裝在主動軸(16)上的主動齒輪(18)與裝在從動軸(12)上的從動齒輪(10)嚙合，輸入軸(2)上還裝有齒輪I(7)和能夠控制齒輪I(7)轉動、空轉的離合機構(6)，齒輪I(7)與裝在主動軸(16)上的齒輪II(22)嚙合，主動軸(16)上裝單向軸承(20)，單向軸承(20)設置為能夠控制齒輪IV(21)轉動、空轉的結構。本發明所述的機械增壓器具有變速功能，從而使增壓器在不同轉速下能夠與發動機更好的進行動力特性平衡。
文檔編號F16D43/06GK102494085SQ20111039385
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月2日 優先權日2011年12月2日
發明者周俊, 施法佳, 李後良, 範禮, 趙仕雲 申請人:蕪湖傑鋒汽車動力系統有限公司