用于罗茨型装置的转子和罗茨型装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请是2013年11月20日申请的PCT国际申请并要求2012年11月20日申请 的申请系列号为61/728399美国专利的优先权，其公开的全部内容在此通过参考引入。
技术领域
[0003] 本发明设及用于抽吸和/或压缩气体（例如空气）的旋转式压缩机或鼓风机。
【背景技术】
[0004] 本发明设及罗茨型鼓风机。运种罗茨型鼓风机已被用于增压内燃机（例如柴油 循环发动机、奥托循环发动机等）。当用于内燃机时，运种罗茨型鼓风机是压力传感器系统 的部件，压力传感器系统为内燃机供给空气或空气/燃料混合物。运种压力传感器系统W 比大气压力更高的压力为内燃机供给空气或空气/燃料混合物。相反，自吸气式内燃机W 大气压力供给空气或空气/燃料混合物。通过为内燃机供给压缩的空气或压缩的空气/ 燃料混合物，发动机被增压。罗茨型鼓风机已知的是正排量增压器。正排量增压器对输入 轴的每次转动W给定的压力和给定的溫度输入大量的给定体积的空气。相反，一些叶轮增 压器不是正排量增压器。罗茨型增压器的一个示例在委托给本申请的代理人的美国专利 US7866966中公开，其全部内容在此通过参考引入。罗茨型增压器的另一个示例在也是委托 给本申请的代理人的美国专利US4828467中国公开，其全部内容在此也通过参考引入。
【发明内容】
[0005] 本公开的一方面设及对增压器转子的不同的改进，其易于改善增压器的性能。运 种改进的增压器可被安装至内燃机设备从而改进内燃机的性能。另外，运种改进的内燃机 设备可被安装至机动车辆从而改进发机动车辆的性能。改进的性能包括增加燃料效率、降 低噪音、降低成本、增加可靠性、增加持久性、增加热效率、增加功率质量比、增加功率尺寸 比、降低电能需求、降低油口滞后时间等。
[0006] 本公开的另一方面设及对增压器转子的改进，其使得的复合转子和/或具有降低 的转动惯量的转子更加简单。降低的转动惯量使得增压器转子从而使得增压器加速相应地 减小输入转矩和能量需求。减小的输入转矩和能量需求具有较多的益处。例如，一些增压 器通过离合器输入轴提供能量。减小的增压器需要的输入扭矩和能量使得离合器和/或其 它的驱动部件（例如驱动带、轴承、电动马达等）减小尺寸、成本、重量等。对于给定尺寸的 离合器、电动马达、驱动带等，减小的增压器的转动惯量使得增压器加速加快从而减小增压 器达到压力、质量流率等的滞后时间。
[0007] 与现有技术的转子相比，本公开的另一方面设及增压器转子的改进的结构性能 (例如增加强度、减小变形、改善的疲劳性能、适应固有频率等）。例如，转子（例如复合转 子）的包覆模制部分（例如复合部分）的薄段通过不同的方法增强。在一个实施例中，在 包覆模制部分内设置增强忍。增强忍增强转子（例如在薄的段）和/或从某些区域（例如 从薄的段）带走转子的结构载荷。在其它的实施例中，通常设置在转子内的轴被移除从而 消除了转子的外部和轴之间的薄的段。特别地，复合材料延伸穿过转子的中屯、并穿过通常 由轴占据的区域。轴的功能由安装在转子的每个端部的端轴（S化bshaft)提供。可选地， 在转子的一个端部或两个端部都设置孔，轴或管安装在孔内。在转子的一端的驱动轴与在 转子的另一端的从动轴具有不同的结构。
[0008] 本公开的另一方面设及一种包括忍部、安装装置和包覆模制部分的增压器转子 (即罗茨型鼓风机转子）。忍部包括中屯、部分和至少一径向延伸的部分。忍部在第一端和 第二端之间延伸。安装装置适于围绕着转动的轴线安装忍部。包覆模制部分包括至少一个 叶片（lobe)。所述至少一个叶片在忍部的至少一段径向延伸的部分对应部分的至少一部分 上成型。包覆模制部分在第一端和第二端之间延伸。叶片和对应的忍部径向延伸的部分的 数量N包括2、3、4、5、或更多。在某些实施例中，径向延伸的部分和叶片沿着螺旋形路径延 伸。在某些实施例中，在至少一段径向延伸部分在径向延伸的第一端和第二端之间延伸时， 螺旋形路径伸展超过60度或围绕转动的轴线至少60度。在其它的实施例中，在至少一段 径向延伸部分在径向延伸的第一端和第二端之间延伸时，螺旋路径在大约90度和大约160 度之间环绕转动的轴伸展。
[0009] 在某些实施例中，径向延伸部分包括适于与包覆模制部分互锁的连接结构。在某 些实施例中，径向延伸的部分在连接至忍部的内端和外端之间延伸并且至少一个连接结构 连接至内端和外端之间的径向延伸部分。在某些实施例中，连接结构连接至靠近外端的径 向延伸部分。
[0010] 在某些实施例中，叶片包括外部部分和内部部分，内部部分在外部部分和转动轴 线之间定位，并且包括缩小段部分。在某些实施例中，外部部分包括外摆线部分，内部部分 包括内摆线部分。如此处使用的内摆线和外摆线分别包括精确的内摆线和外摆线或大体为 内摆线和外摆线。在某些实施例中，当叶片承受应力载荷时（例如高速转动导致的离屯、加 速载荷）径向延伸部分在横穿缩小部分设置有应力增强部分。在某些实施例中，连接结构 适于与叶片的外部部分内的包覆模制部分互锁。
[0011] 在某些实施例中，包覆模制部分基本上密封忍部。在某些实施例中，包覆模制部分 在忍部的第一段和第二端之间密封忍部并且使得忍部在其第一端和第二端暴露。在其它实 施例中，包覆模制部分完全密封忍部。在某些实施例中，包覆模制部分环绕转动的轴线。在 其他实施例中，包覆模制部分是分段的。在特定实施例中，包覆模制部分的分段部分的每一 段或部分地限定叶片部分。在某些实施例中，忍部包括金属材料（例如侣、钢、铁等），包覆 模制部分包括复合或热塑性材料（例如凯夫拉尔纤维、玻璃纤维、尼龙等）。在某些实施例 中，忍部主要由金属材料制成，包覆模制部分主要由复合材料制成。在某些实施例中，忍部 由挤压金属材料制成（例如挤压侣）。
[0012] 本公开的再一方面设及一种制造增压器转子的方法，其包括提供忍部和在忍部的 至少一部分上的包覆模制部分。特别地，当可转动地安装至增压器的壳体时忍部适于围绕 转动轴线转动。在某些实施例中，忍部至少包括一径向延伸的部分，忍部的包覆模制部分至 少包括在径向延伸的至少一部分上的叶片。在某些实施例中，制造增压器转子的方法进一 步包括使用挤压模具挤压忍部。在某些实施例中，使用挤压模具挤压忍部包括螺旋挤压。在 某些实施例中，至少一个叶片的挤压包覆模制包括螺旋挤压包覆模制。
[0013] 本公开的再一方面设及一种增压器转子，其包括忍部和成型部分。当可转动地安 装至增压器的壳体时忍部适于围绕转动的轴线转动。成型部分包括至少一个叶片。所述至 少一个叶片在忍部的至少一部分上成型。
[0014] 本公开的另一方面设及一种增压器转子，其包括复合叶片装置和第一端轴装置。 复合叶片装置在第一端部和第二端部之间延伸。复合叶片装置包括至少一个叶片。第一端 轴装置安装至复合叶片装置的第一端。当可转动地安装至增压器的壳体时第一端轴装置适 于围绕转动轴线转动。在某些实施例中，增压器转子进一步包括第二端轴装置，其安装至复 合叶片装置的第二端部。当可转动地安装至增压器的壳体时第二端轴装置也适于围绕转动 轴线转动。在某些实施例中，第一端轴和/或第二端轴装置分别表面安装至复合叶片装置 的第一端和/或第二端（例如通过粘结、焊接等）。
[0015] 在某些实施例中，端轴装置包括端轴和法兰。在某些实施例中，端轴装置的一个或 两个法兰与复合叶片装置的端部平齐。在某些实施例中，第一端轴装置限定出外部直径，其 比复合叶片装置的工作表面的最内部部分更加靠近转动轴线径向地定位。在其它的实施例 中，第一端轴装置的法兰限定出外部直径，其距离转动轴线基本与复合叶片装置的工作表 面的最内部部分相等。仍然在其它的实施例中，端轴装置的法兰限定出外部直径，其径向 地距离转动轴线的距离与复合叶片装置的工作表面的最内部部分基本相等。仍然在其它的 实施例中，端轴装置的法兰限定出外部直径，其径向地距离转动轴线的距离与复合叶片装 置的工作表面的最外部部分基本相等。仍然在其它的实施例中，端轴装置的法兰与复合叶 片装置的形状匹配并形成该形状的延续。在相同的转子和/或相同的增压器上使用多于一 个端轴安装结构。
[0016] 本公开的再一方面设及一种制造增压器转子的方法，其包括提供复合叶片装置并 安装第一端轴装置至复合叶片装置。特别地，复合叶片装置在第一端部和第二端部之间延 伸。复合叶片装置包括至少一个叶片。安装第一端轴装置至复合叶片装置包括安装第一端 轴装置至复合叶片装置的第一端部。当可转动地安装至增压器的壳体时第一端轴装置适于 围绕转动轴线转动。在某些实施例中，制造增压器转子的方法进一步包括安装第二端轴装 置至复合叶片装置的第二端部。当可转动地安装至增压器的壳体时第二端轴装置适于围绕 转动轴线转动。
[0017] 在下面的说明中将阐述不同的另外方面。运些方面可设及单独的特征或特征的组 合。可W理解前述的主要说明和下面的详细说明都仅仅是示例性和解释性的，不构成基于 此处公开的实施例的广泛概念的限制。
【附图说明】
[0018] 图1是根据本公开的原理的罗茨型鼓风机的透视图、
[0019] 图2是图1具有后盖和移除了带的罗茨型鼓风机的半图解视图；
[0020] 图3是图1的罗茨型鼓风机的转子组件的透视图；
[0021] 图4是图3的转子组件的转子的忍部透视