减速驱动涡轮增压器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种驱动涡轮增压器。
【背景技术】
[0002]由于驱动涡轮增压器(超级涡轮增压器)不仅仅由废气涡轮机供能，因此驱动涡轮增压器优于一般涡轮增压器，此情况减少升压发动机中的涡轮迟滞。已取得许多进展的驱动涡轮增压器的一类是电动涡轮增压器，其中电动机/发电机被集成到涡轮轴，且可快速驱动所述涡轮轴加速且从所述涡轮轴提取额外能量。
【发明内容】
[0003]本发明的实施例可因此包括一种用于发动机系统的驱动涡轮增压器，其包括:涡轮轴;压缩机，其连接到所述涡轮轴上的第一位置;涡轮机，其连接到所述涡轮轴上的第二位置;滚轴，其通过在所述轴上的第三位置处的牵引接口耦合到所述涡轮轴，所述滚轴在所述第三位置处具有大于所述涡轮轴的直径的直径，使得所述滚轴的转速小于所述涡轮轴的转速;低速轴，其连接到所述滚轴;传动装置，其耦合到所述低速轴及所述发动机系统以在所述驱动涡轮增压器与所述发动机系统之间传递动力，使得所述低速轴以小于所述涡轮轴的转速的转速驱动或由所述传动装置驱动。
[0004]本发明的实施例可进一步包括一种将驱动涡轮增压器耦合到发动机系统的方法，其包括:在涡轮轴(其连接到涡轮机及压缩机)与滚轴(其具有大于所述涡轮轴的直径的滚轴直径)之间产生牵引接口；将低速轴(其连接到所述滚轴)连接到传动装置(其在所述发动机系统与所述涡轮轴之间传递动力)。
[0005]本发明的实施例可进一步包括一种用于发动机系统的驱动涡轮增压器，其包括:涡轮轴，其具有第一直径;压缩机，其连接到所述涡轮轴的第一位置;涡轮机，其连接到所述涡轮轴的第二位置;第一滚轴，其具有大于所述涡轮轴的所述第一直径的第二直径，所述第一滚轴在所述涡轮轴的第一侧上的第三位置处与所述涡轮轴介接;第二滚轴，其具有第三直径，所述第二滚轴在所述涡轮轴的第二侧上的所述第三位置处与所述涡轮轴介接，所述第二侧实质上与所述涡轮轴的所述第一侧相对;第一电动机/发电机，其耦合到所述第一滚轴且电耦合到所述发动机系统，使得可在所述发动机系统与所述涡轮轴之间传递动力;第二电动机/发电机，其耦合到所述第二滚轴且电耦合到所述发动机系统，使得可在所述发动机系统与所述涡轮轴之间传递动力。
【附图说明】
[0006]图1A及IB为由涡轮轴的中间区段驱动的滚轴牵引驱动的示意图。
[0007]图2A及2B为由涡轮轴的外部分驱动的滚轴牵引驱动的示意图。
[0008]图2C为本发明的另一实施例的不意图。
[0009]图2D为说明应用于混合动力电动汽车的电动机-发电机传动装置的本发明的另一实施例的示意图。
[0010]图2E说明用于将传动装置/电动机/发电机作为传动装置实施的另一实施例。
[0011]图3A及3B为滚轴牵引驱动的示意图，所述滚轴牵引驱动具有来自单一滚轴的涡轮轴的相对侧上的惰轮滚轴以抵消来自所述牵引驱动的法向力。
[0012]图4A及4B为在涡轮轴的相对侧上的两个滚轴牵引驱动的示意图，所述两个滚轴牵引驱动随后连接到两个电动机/发电机。
【具体实施方式】
[0013]图1A为提供升压到发动机系统116的减速牵引传动驱动涡轮增压器100的实施例的示意图。涡轮轴102具有附接到一端的压缩机106，及附接到另一端的涡轮机104。减速牵引驱动108与涡轮轴102的中央部分配合，且由与涡轮轴102接触的滚轴114组成。滚轴114具有大于涡轮轴102的直径，使得滚轴114的转速小于涡轮轴102的转速。滚轴114抵着涡轮轴102被按压以产生对涡轮轴102的法向力，从而在牵引接口 122处传递滚轴114与涡轮轴102之间的扭矩。所述力可通过低速轴轴承(未展示)或其它轴承来施加，且可由各种装置(例如，2013年10月22日颁布的标题为“具有高速牵引驱动及连续可变传动装置的超级涡轮增Ji(Super-Turbocharger Having a High Speed Tract1n Drive and a ContinuouslyVariable Transmiss1n)”的第8,561，403号美国专利(其针对其揭示及教示的全部内容特定地以引用的方式并入本文中)中所揭示的装置)来施加。涡轮轴102与滚轴114之间的接口122为牵引接口。可在牵引接口 122中使用牵引液体以增加牵引接口 122的摩擦及使用寿命。以此方式，在发动机系统116的瞬时操作期间，扭矩可被传递到涡轮轴102以快速增加涡轮轴102的转速且减少涡轮迟滞，且当涡轮机104产生与压缩机106消耗相比较多的动力时，扭矩可在发动机系统116的高负载操作期间从涡轮轴102传递到滚轴114。轴承118、119将涡轮轴102定位在图1A中所展示的位置中，且吸收涡轮轴102上的力，例如，来自滚轴114的法向力或来自涡轮机104及压缩机106的推力。低速轴110将滚轴114连接到传动装置112。传动装置112又将减速牵引传动驱动涡轮增压器100经由电或机械耦合件120连接到发动机系统116。低速轴110的较低转速允许传统电动机、发电机或机械传动装置用于传动装置112。传动装置112可为机械连续可变传动装置(CVT)或液压CVT，其取决于发动机系统116的操作条件而机械地耦合到发动机系统116以控制涡轮轴102的速度。传动装置112也可为不连续的、具有一或多个机械地耦合到发动机系统116的齿轮比的齿轮机械传动装置。第三选择为传动装置112可为电耦合到发动机系统116的电力电子设备的电动机/发电机，如图2D、2E中所展示。图2C、2D及2E中展示发动机系统116的各种配置，且这些发动机系统配置也可用于图1B、2A、2B、3A、3B、4A及4B中所展示的实施例。轴承118及119将涡轮轴102固持在合适位置且也可包括能够吸收大的轴向力的推力轴承。
[0014]图1B为牵引传动驱动涡轮增压器150的示意性表示。除了驱动涡轮增压器150使用推力吸收牵引驱动152，驱动涡轮增压器150与图1A的驱动涡轮增压器100相同。推力吸收牵引驱动152具有响应于滚轴160或涡轮轴162上的任何侧向力(S卩，在水平方向上的力)发挥作用以使经成形轴表面158及经成形滚轴表面156居中的经成形牵引接口 154，如图1B中所说明。经成形轴表面158及经成形滚轴表面156展示为弯曲形状。然而，可使用各种形状，例如，2013年11月21日申请的标题为“推力吸收行星牵引驱动超级祸轮(Thrust AbsorbingPlanetary Tract1n Drive Superturbo)”序列号为61,906,938的美国专利申请案(其针对其揭示及教示的全部内容特定地并入本文中)中所揭示的形状。
[0015]图2A为牵引传动驱动涡轮增压器200的替代实施例的示意图。此实施例的操作与图1A同样有效，除了减速牵引驱动208在压缩机206之外的涡轮轴202上的点处与涡轮轴202配合。以此方式，减速牵引传动驱动涡轮增压器200的部分被移动离开涡轮机204的热量。驱动涡轮增压器200的功能相同。牵引驱动208由与涡轮轴202接触的滚轴214组成以形成在滚轴214与涡轮轴202之间传递扭矩的牵引接口 222，且导致来自涡轮轴202的低速轴210的转速减少。低速轴210将滚轴214连接到传动装置212，其又将动力传递到发动机系统216且传递来自发动机系统216的动力。
[0016]图1A、1B、2A及2B中所说明的传动装置可为机械传动装置(例如，上文所揭示的传动装置)，或可包括组合电动机/发电机，当滚轴214及低速轴210由涡轮轴202驱动时，所述组合电动机/发电机产生电，或作用为电动机以驱动低速轴210及滚轴，且因此取决于发动机系统的操作条件而驱动压缩机206以提供增压。2013年10月22日颁布的标题为“具有高速牵引驱动及连续可变传动装置的超级祸轮增压器(Super-Turbocharger Having a HighSpeed Tract1n Drive and a Continuously Variable Transmiss1n)，，的第8，561,403号美国专利(其针对其揭示及教示的全部内容特定地并入本文中)更详细地揭示此实施例。
[0017]图2B展示与图2A的实施例相同的牵引传动驱动涡轮增压器250，除了利用推力吸收牵引驱动252而非平坦牵引接口 222(图2A)。换句话说，涡轮机270、压缩机272、传动装置264及发动机系统266与图2A中的对应装置相同。如图2B中所说明，推力吸收牵引驱动252包含经成形牵引接口 254。再次，可使用各种形状，如2013年11月21日申请的标题为“推力吸收行星牵引驱动超级祸轮(Thrust Absorbing Planetary Tract1n Drive S