減速驅動渦輪增壓器的制造方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種驅動渦輪增壓器。
【背景技術】
[0002]由于驅動渦輪增壓器(超級渦輪增壓器)不僅僅由廢氣渦輪機供能，因此驅動渦輪增壓器優(yōu)于一般渦輪增壓器，此情況減少升壓發(fā)動機中的渦輪遲滯。已取得許多進展的驅動渦輪增壓器的一類是電動渦輪增壓器，其中電動機/發(fā)電機被集成到渦輪軸，且可快速驅動所述渦輪軸加速且從所述渦輪軸提取額外能量。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的實施例可因此包括一種用于發(fā)動機系統的驅動渦輪增壓器，其包括:渦輪軸;壓縮機，其連接到所述渦輪軸上的第一位置;渦輪機，其連接到所述渦輪軸上的第二位置;滾軸，其通過在所述軸上的第三位置處的牽引接口耦合到所述渦輪軸，所述滾軸在所述第三位置處具有大于所述渦輪軸的直徑的直徑，使得所述滾軸的轉速小于所述渦輪軸的轉速;低速軸，其連接到所述滾軸;傳動裝置，其耦合到所述低速軸及所述發(fā)動機系統以在所述驅動渦輪增壓器與所述發(fā)動機系統之間傳遞動力，使得所述低速軸以小于所述渦輪軸的轉速的轉速驅動或由所述傳動裝置驅動。
[0004]本發(fā)明的實施例可進一步包括一種將驅動渦輪增壓器耦合到發(fā)動機系統的方法，其包括:在渦輪軸(其連接到渦輪機及壓縮機)與滾軸(其具有大于所述渦輪軸的直徑的滾軸直徑)之間產生牽引接口；將低速軸(其連接到所述滾軸)連接到傳動裝置(其在所述發(fā)動機系統與所述渦輪軸之間傳遞動力)。
[0005]本發(fā)明的實施例可進一步包括一種用于發(fā)動機系統的驅動渦輪增壓器，其包括:渦輪軸，其具有第一直徑;壓縮機，其連接到所述渦輪軸的第一位置;渦輪機，其連接到所述渦輪軸的第二位置;第一滾軸，其具有大于所述渦輪軸的所述第一直徑的第二直徑，所述第一滾軸在所述渦輪軸的第一側上的第三位置處與所述渦輪軸介接;第二滾軸，其具有第三直徑，所述第二滾軸在所述渦輪軸的第二側上的所述第三位置處與所述渦輪軸介接，所述第二側實質上與所述渦輪軸的所述第一側相對;第一電動機/發(fā)電機，其耦合到所述第一滾軸且電耦合到所述發(fā)動機系統，使得可在所述發(fā)動機系統與所述渦輪軸之間傳遞動力;第二電動機/發(fā)電機，其耦合到所述第二滾軸且電耦合到所述發(fā)動機系統，使得可在所述發(fā)動機系統與所述渦輪軸之間傳遞動力。
【附圖說明】
[0006]圖1A及IB為由渦輪軸的中間區(qū)段驅動的滾軸牽引驅動的示意圖。
[0007]圖2A及2B為由渦輪軸的外部分驅動的滾軸牽引驅動的示意圖。
[0008]圖2C為本發(fā)明的另一實施例的不意圖。
[0009]圖2D為說明應用于混合動力電動汽車的電動機-發(fā)電機傳動裝置的本發(fā)明的另一實施例的示意圖。
[0010]圖2E說明用于將傳動裝置/電動機/發(fā)電機作為傳動裝置實施的另一實施例。
[0011]圖3A及3B為滾軸牽引驅動的示意圖，所述滾軸牽引驅動具有來自單一滾軸的渦輪軸的相對側上的惰輪滾軸以抵消來自所述牽引驅動的法向力。
[0012]圖4A及4B為在渦輪軸的相對側上的兩個滾軸牽引驅動的示意圖，所述兩個滾軸牽引驅動隨后連接到兩個電動機/發(fā)電機。
【具體實施方式】
[0013]圖1A為提供升壓到發(fā)動機系統116的減速牽引傳動驅動渦輪增壓器100的實施例的示意圖。渦輪軸102具有附接到一端的壓縮機106，及附接到另一端的渦輪機104。減速牽引驅動108與渦輪軸102的中央部分配合，且由與渦輪軸102接觸的滾軸114組成。滾軸114具有大于渦輪軸102的直徑，使得滾軸114的轉速小于渦輪軸102的轉速。滾軸114抵著渦輪軸102被按壓以產生對渦輪軸102的法向力，從而在牽引接口 122處傳遞滾軸114與渦輪軸102之間的扭矩。所述力可通過低速軸軸承(未展示)或其它軸承來施加，且可由各種裝置(例如，2013年10月22日頒布的標題為“具有高速牽引驅動及連續(xù)可變傳動裝置的超級渦輪增Ji(Super-Turbocharger Having a High Speed Tract1n Drive and a ContinuouslyVariable Transmiss1n)”的第8,561，403號美國專利(其針對其揭示及教示的全部內容特定地以引用的方式并入本文中)中所揭示的裝置)來施加。渦輪軸102與滾軸114之間的接口122為牽引接口?？稍跔恳涌?122中使用牽引液體以增加牽引接口 122的摩擦及使用壽命。以此方式，在發(fā)動機系統116的瞬時操作期間，扭矩可被傳遞到渦輪軸102以快速增加渦輪軸102的轉速且減少渦輪遲滯，且當渦輪機104產生與壓縮機106消耗相比較多的動力時，扭矩可在發(fā)動機系統116的高負載操作期間從渦輪軸102傳遞到滾軸114。軸承118、119將渦輪軸102定位在圖1A中所展示的位置中，且吸收渦輪軸102上的力，例如，來自滾軸114的法向力或來自渦輪機104及壓縮機106的推力。低速軸110將滾軸114連接到傳動裝置112。傳動裝置112又將減速牽引傳動驅動渦輪增壓器100經由電或機械耦合件120連接到發(fā)動機系統116。低速軸110的較低轉速允許傳統電動機、發(fā)電機或機械傳動裝置用于傳動裝置112。傳動裝置112可為機械連續(xù)可變傳動裝置(CVT)或液壓CVT，其取決于發(fā)動機系統116的操作條件而機械地耦合到發(fā)動機系統116以控制渦輪軸102的速度。傳動裝置112也可為不連續(xù)的、具有一或多個機械地耦合到發(fā)動機系統116的齒輪比的齒輪機械傳動裝置。第三選擇為傳動裝置112可為電耦合到發(fā)動機系統116的電力電子設備的電動機/發(fā)電機，如圖2D、2E中所展示。圖2C、2D及2E中展示發(fā)動機系統116的各種配置，且這些發(fā)動機系統配置也可用于圖1B、2A、2B、3A、3B、4A及4B中所展示的實施例。軸承118及119將渦輪軸102固持在合適位置且也可包括能夠吸收大的軸向力的推力軸承。
[0014]圖1B為牽引傳動驅動渦輪增壓器150的示意性表示。除了驅動渦輪增壓器150使用推力吸收牽引驅動152，驅動渦輪增壓器150與圖1A的驅動渦輪增壓器100相同。推力吸收牽引驅動152具有響應于滾軸160或渦輪軸162上的任何側向力(S卩，在水平方向上的力)發(fā)揮作用以使經成形軸表面158及經成形滾軸表面156居中的經成形牽引接口 154，如圖1B中所說明。經成形軸表面158及經成形滾軸表面156展示為彎曲形狀。然而，可使用各種形狀，例如，2013年11月21日申請的標題為“推力吸收行星牽引驅動超級禍輪(Thrust AbsorbingPlanetary Tract1n Drive Superturbo)”序列號為61,906,938的美國專利申請案(其針對其揭示及教示的全部內容特定地并入本文中)中所揭示的形狀。
[0015]圖2A為牽引傳動驅動渦輪增壓器200的替代實施例的示意圖。此實施例的操作與圖1A同樣有效，除了減速牽引驅動208在壓縮機206之外的渦輪軸202上的點處與渦輪軸202配合。以此方式，減速牽引傳動驅動渦輪增壓器200的部分被移動離開渦輪機204的熱量。驅動渦輪增壓器200的功能相同。牽引驅動208由與渦輪軸202接觸的滾軸214組成以形成在滾軸214與渦輪軸202之間傳遞扭矩的牽引接口 222，且導致來自渦輪軸202的低速軸210的轉速減少。低速軸210將滾軸214連接到傳動裝置212，其又將動力傳遞到發(fā)動機系統216且傳遞來自發(fā)動機系統216的動力。
[0016]圖1A、1B、2A及2B中所說明的傳動裝置可為機械傳動裝置(例如，上文所揭示的傳動裝置)，或可包括組合電動機/發(fā)電機，當滾軸214及低速軸210由渦輪軸202驅動時，所述組合電動機/發(fā)電機產生電，或作用為電動機以驅動低速軸210及滾軸，且因此取決于發(fā)動機系統的操作條件而驅動壓縮機206以提供增壓。2013年10月22日頒布的標題為“具有高速牽引驅動及連續(xù)可變傳動裝置的超級禍輪增壓器(Super-Turbocharger Having a HighSpeed Tract1n Drive and a Continuously Variable Transmiss1n)，，的第8，561,403號美國專利(其針對其揭示及教示的全部內容特定地并入本文中)更詳細地揭示此實施例。
[0017]圖2B展示與圖2A的實施例相同的牽引傳動驅動渦輪增壓器250，除了利用推力吸收牽引驅動252而非平坦牽引接口 222(圖2A)。換句話說，渦輪機270、壓縮機272、傳動裝置264及發(fā)動機系統266與圖2A中的對應裝置相同。如圖2B中所說明，推力吸收牽引驅動252包含經成形牽引接口 254。再次，可使用各種形狀，如2013年11月21日申請的標題為“推力吸收行星牽引驅動超級禍輪(Thrust Absorbing Planetary Tract1n Drive S