增压装置的制作方法

本发明涉及增压装置，通过改进电动增压器来提高通用性。

背景技术：

作为用于提高发动机的动力的增压装置，众所周知涡轮增压器，其利用来自发动机的排气能量，使压缩机用的叶轮旋转，由此进行增压。在涡轮增压器中，往往在加速时产生直至开始增压的时间差(涡轮迟滞)。为了弥补加速时的增压，往往与涡轮增压器一起并用叶轮为电动式的电动增压器。

一般来说，能够有效利用电动增压器的情况如上述那样仅限于容易产生涡轮迟滞的影响的急加速时等，因此期望在更多情况下有效活用电动增压器。因此，例如在专利文献1中公开了改进电动增压器使其具有通用性的增压装置。在该增压装置中，在构成行星齿轮机构的太阳轮、齿圈和行星齿轮中的任一方连结叶轮，并且向剩余2个齿轮中的1个齿轮输入来自发动机的动力，剩余的另一齿轮通过电动发电机(电气设备)进行旋转。

而且，增压装置能够作为轻度混合动力装置进行动作，在使限制叶轮的旋转的制动器发挥了作用的状态下，使电动发电机作为电动机进行动作，由此将从电动机输出的动力传递至发动机而不传递至叶轮，来辅助发动机。或者，增压装置能够使电动发电机作为发电机进行动作，通过来自发动机的动力进行发电。即，即便在不通过电动机使叶轮旋转的情况下，换言之，即便在不将增压装置利用为电动压缩机的情况下，也能够使增压装置作为轻度混合动力装置、发电机进行动作，而有效活用增压装置。

专利文献1：日本特表2009－520915号公报

然而，在专利文献1所记载的增压装置中，存在装置大型化的趋势。即，如专利文献1的图1所示，在将电动发电机配置在行星齿轮机构的轴向外侧的情况下，即，在沿轴向并排配置电动发电机与行星齿轮机构的情况下，增压装置的轴向尺寸增大。另外，如专利文献1的图2所示，在将电动发电机配置在齿圈的径向外侧的情况下，增压装置的径向尺寸增大。结果，存在搭载于车辆的搭载性恶化这一问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，在改进电动增压器使其具有通用性的增压装置中，抑制装置的大型化。

解决上述课题的增压装置具备：叶轮，其具有轴；电动发电机，其构成为在作为电动机发挥功能时，使上述叶轮旋转而进行增压；行星齿轮机构，其具有供上述轴连结的太阳轮、构成为通过来自发动机的动力进行旋转的齿圈、配置在上述太阳轮与上述齿圈之间的多个行星齿轮及与上述多个行星齿轮连结的行星架；和限制机构，其构成为限制上述叶轮的旋转，上述行星架具有供上述轴插通的筒部，上述电动发电机具有与上述筒部的外周面形成了一体的转子和配置在上述转子的径向外侧的定子。

附图说明

图1是表示第一实施方式的增压装置的结构的横向剖视图。

图2中的(a)是示意表示图1的增压装置作为电动压缩机进行动作时的行星齿轮机构的动作的图。

图2中的(b)是示意表示图1的增压装置作为轻度混合动力装置进行动作时的行星齿轮机构的动作的图。

图2中的(c)是示意表示图1的增压装置作为发电机进行动作时的行星齿轮机构的动作的图。

图3是表示第二实施方式的增压装置的结构的横向剖视图。

图4中的(a)是示意表示图3的增压装置作为电动压缩机进行动作时的行星齿轮机构的动作的图。

图4中的(b)是示意表示图3的增压装置作为轻度混合动力装置进行动作时的行星齿轮机构的动作的图。

图4中的(c)是示意表示图3的增压装置作为发电机进行动作时的行星齿轮机构的动作的图。

具体实施方式

[第一实施方式]

以下，参照附图说明第一实施方式的增压装置。此外，该增压装置与涡轮增压器并用，对此以下进行说明，但也可以省略涡轮增压器。

如图1所示，增压装置1具有收容在壳体40内的叶轮10、行星齿轮机构20和电动发电机30，增压装置1通过叶轮10旋转，而对向发动机供给的进气进行加压来进行增压。壳体40由主要收容行星齿轮机构20的第一壳体部41、主要收容电动发电机30的第二壳体部42和主要收容叶轮10的第三壳体部43构成。

行星齿轮机构20具有：作为外齿轮的太阳轮21；作为内齿轮的齿圈22，其直径比太阳轮21大，配置在太阳轮21的周围；作为外齿轮的多个行星齿轮23，它们配置在太阳轮21与齿圈22之间；和行星架24，其与多个行星齿轮23连结。行星架24以与行星齿轮23绕太阳轮21旋转(公转)的转速相同的转速旋转。

太阳轮21连结固定于轴11的一个端部(图1的左端部)。在该轴11的另一个端部(图1的右端部)连结固定有叶轮10。由此，叶轮10、轴11和太阳轮21一体旋转。

齿圈22的旋转轴22a的一部分从第一壳体部41突出，在该突出的部分连结固定有带轮51。在带轮51挂绕有传递来自发动机的动力(曲轴的旋转)的带52，来自发动机的动力经由带52和带轮51输入旋转轴22a。相反，如后所述，在增压装置1作为轻度混合动力装置进行动作的情况下，电动发电机30作为电动机发挥功能时的电动发电机30的输出，经由旋转轴22a、带轮51和带52被传递至发动机。在带轮51与旋转轴22a之间设置有第一离合器53，该第一离合器53选择性地切换成将带轮51与旋转轴22a连接的连接状态和将带轮51与旋转轴22a脱离的脱离状态。

在连结有多个行星齿轮23的行星架24形成有筒部24a，在该筒部24a插通有轴11。轴11与筒部24a配置在同一轴线上。在轴11与筒部24a之间设置有第二离合器12，该第二离合器12选择性地切换成将轴11与筒部24a(行星架24)连接的连接状态和将轴11与筒部24a(行星架24)脱离的脱离状态。若使第二离合器12为连接状态，则轴11与行星架24能够一体旋转，若使第二离合器12为脱离状态，则轴11与行星架24能够相对旋转。

此外，第一离合器53和第二离合器12例如由电磁离合器构成，能够根据来自控制部60的指令在连接状态与脱离状态之间进行切换。

电动发电机30由与行星架24的筒部24a的外周面形成一体的转子31和配置在转子31的径向外侧的定子32构成。因此，叶轮10、轴11、行星齿轮机构20和电动发电机30彼此配置在同一轴线上。转子31例如由磁铁构成，定子32例如由能够受控制部60进行通电控制的线圈构成，但转子31和定子32的具体结构不限定于此。所谓“使转子31与筒部24a的外周面形成一体”，是指以转子31与筒部24a一体旋转的方式将转子31安装或固定于筒部24a的外周面。

由线圈构成的定子32经由切换电路61电连接于控制部60和电池62。切换电路61具有用于使电动发电机30作为电动机发挥功能的电动机用电路、和用于使电动发电机30作为发电机发挥功能的发电用电路，切换电路61能够根据来自控制部60的指令在电动机用电路与发电用电路之间进行切换。

在使电动发电机30作为电动机进行动作的情况下，通过控制部60将切换电路61切换成电动机用电路，从电池62经由切换电路61向定子32供电，由此转子31与行星架24一体旋转。另一方面，在使电动发电机30作为发电机进行动作的情况下，通过控制部60将切换电路61切换成发电用电路，转子31接受来自发动机的动力而与行星架24一体旋转，由此从定子32经由切换电路61对电池62充电。

参照图2说明以上那样构成的增压装置1的动作。控制部60例如基于加速踏板的操作量、发动机的转速等，决定是使增压装置1作为电动压缩机进行动作、还是使增压装置1作为轻度混合动力装置进行动作，或者作为发电机进行动作。

例如，当在发动机的转速较低的区域急剧增大了加速踏板的操作量的情况下，容易在涡轮增压器产生涡轮迟滞，因此为了辅助产生涡轮迟滞时的增压，而使增压装置1作为电动压缩机进行动作。具体而言，控制部60将第一离合器53连接，将第二离合器12脱离，将切换电路61切换成电动机用电路。此时，如图2中的(a)所示，转子31以行星齿轮23朝向与齿圈22的旋转方向相反的方向旋转(公转)的方式进行旋转。这样的话，使太阳轮21以对齿圈22与行星齿轮23的相对转速差乘以增速比而得的转速进行旋转，结果，能够使叶轮10的转速增速。但是，不必为了增压而利用来自发动机的动力，也可以脱离第一离合器53。

存在不将来自电动机(电动发电机30)的动力利用于增压，而优选将该动力直接利用于辅助发动机的旋转的情况。在这种情况下，为了使增压装置1作为轻度混合动力装置进行动作，控制部60将第一离合器53和第二离合器12分别连接，将切换电路61切换成电动机用电路。此时，如图2中的(b)所示，转子31以行星齿轮23朝向与齿圈22的旋转方向相同的方向旋转(公转)的方式进行旋转。由此，齿圈22受行星齿轮23影响地进行旋转，从而来自电动机(电动发电机30)的动力的一部分经由带轮51和带52传递至发动机，辅助发动机的旋转。

最后，例如在减速时等，为了利用来自发动机的动力对电池62进行充电，而使增压装置1作为发电机进行动作。在该情况下，控制部60将第一离合器53和第二离合器12分别连接，将切换电路61切换成发电用电路。于是，如图2中的(c)所示，行星齿轮23随着齿圈22通过来自发动机的动力旋转而进行旋转(公转)，转子31与行星架24一体旋转，由此在定子32产生电力。该电力经由切换电路61被充电于电池62。此时，由于太阳轮21与行星齿轮23一体旋转，所以叶轮10也旋转，从而进行少许的增压。此外，也能够在发电时脱离第二离合器12，但这样的话，叶轮10的旋转不受限制，来自发动机的动力更多被叶轮10的旋转所消耗，因此担心发电效率降低。

[第二实施方式]

参照图3说明第二实施方式的增压装置。在第一实施方式中，作为用于限制叶轮10的旋转的限制机构，在行星架24的筒部24a与轴11之间设置了第二离合器12，与此相对，在第二实施方式中，取代第二离合器12，而在叶轮10与壳体40之间设置了第三离合器13，该点与第一实施方式不同。除此之外的结构与第一实施方式的结构相同，因此针对与第一实施方式相同的结构，标注相同的附图标记并省略说明。

在第二实施方式的增压装置2中，如上所述，在叶轮10与壳体40之间，更详细而言，在叶轮10的背面与和叶轮10的背面对置的第二壳体部42的侧面之间设置有第三离合器13。第三离合器13例如由电磁离合器构成，选择性地切换成将叶轮10与第二壳体部42连接的连接状态和将叶轮10与第二壳体部42脱离的脱离状态。若根据来自控制部60的指令将第三离合器13连接，则叶轮10与不动的第二壳体部42连接，因此叶轮10的旋转停止。另一方面，若脱离第三离合器13，则叶轮10能够旋转。

这样构成的增压装置2的动作基本上与第一实施方式的增压装置1相同。即，在使增压装置2作为电动压缩机进行动作的情况下，控制部60将第一离合器53连接，将第三离合器13脱离，将切换电路61切换成电动机用电路。由此，能够使叶轮10的转速增速(参照图4中的(a))。

在使增压装置2作为轻度混合动力装置进行动作的情况下，控制部60将第一离合器53和第三离合器13分别连接，将切换电路61切换成电动机用电路。由此，来自电动机(电动发电机30)的动力经由带轮51和带52传递至发动机，辅助发动机的旋转(参照图4中的(b))。

在使增压装置2作为发电机进行动作的情况下，控制部60将第一离合器53和第三离合器13分别连接，将切换电路61切换成发电用电路。这样的话，转子31通过来自发动机的动力进行旋转，结果，在定子32产生的电力经由切换电路61被充电于电池62(参照图4中的(c))。

此外，在第二实施方式的增压装置2作为轻度混合动力装置或者发电机进行动作时，通过将第三离合器13连接，如图4中的(b)、(c)所示，使太阳轮21的旋转完全停止，即第二实施方式在叶轮10的旋转完全停止这点上，与第一实施方式不同。

[效果]

在第一实施方式的增压装置1和第二实施方式的增压装置2的任一个中，行星齿轮机构20的行星架24均具有供叶轮10的轴11插通的筒部24a，电动发电机30具有与筒部24a的外周面形成一体的转子31和配置在转子31的径向外侧的定子32。这样，通过在插通有轴11的筒部24a的径向外侧设置电动发电机30，无需将电动发电机30设置在行星齿轮机构20的轴向外侧，能够避免增压装置1、2在轴向上大型化。另外，如果缩小筒部24a的直径，能够在径向上在筒部24a与齿圈22的外周部之间确保足够的空间，因此能够在该空间配置电动发电机30，也能够避免增压装置1、2在径向上大型化。如上所述，能够在轴向和径向两个方向上抑制增压装置1、2大型化。

另外，在第一实施方式的增压装置1中，用于限制叶轮10的旋转的限制机构构成为第二离合器12，该第二离合器12选择性地切换成将筒部24a与轴11连接的连接状态和将筒部24a与轴11脱离的脱离状态。因此，在将第二离合器12形成了连接的情况下，行星架24与轴11能够一体旋转，叶轮10也进行旋转。

这里，在增压装置1作为发电机进行动作的情况下，如果如第二实施方式的增压装置2那样，太阳轮21成为完全停止的状态(参照图4中的(c))，则在行星齿轮23随着齿圈22通过来自发动机的动力旋转而进行旋转(公转)时，行星齿轮23被减速，结果，转子31的转速变慢。与此相对，在第一实施方式的增压装置1中，如图2中的(c)所示，随着齿圈22通过来自发动机的动力进行旋转，由于行星齿轮23与太阳轮21一体旋转，因此不产生减速，相比第二实施方式，能够使转子31的转速加快。即，根据第一实施方式的增压装置1，能够提高增压装置1作为发电机进行动作时的发电效率。

另一方面，在第二实施方式的增压装置2中，用于限制叶轮10的旋转的限制机构构成为第三离合器13，该第三离合器13选择性地切换成将叶轮10与壳体40连接的连接状态和将叶轮10与壳体40脱离的脱离状态。因此，在第二实施方式的增压装置2中，若将第三离合器13连接，则能够使叶轮10的旋转完全停止。

这里，在增压装置2作为轻度混合动力装置进行动作的情况下，相比第一实施方式的增压装置1那样使行星齿轮23与太阳轮21一体旋转(参照图2中的(b))，如图4中的(b)所示那样，太阳轮21处于停止中能够加快行星齿轮23的转速(公转速度)。因此，即便在发动机为更高旋转区域的情况下，也能够通过来自电动机(电动发电机30)的动力辅助发动机。

[其他实施方式]

本发明不限定于上述实施方式，只要不脱离其主旨，则能够针对上述实施方式的构件适当进行组合或者施加各种变更。

例如，在第二实施方式中，在叶轮10与壳体40之间设置有第三离合器13，通过将第三离合器13连接，使叶轮10的旋转停止。然而，构成为能够使叶轮10的旋转停止即可，也可以变更离合器的配设场所。

另外，也可以在1个增压装置设置有第二离合器12和第三离合器13这两者。如上所述，在设置了第二离合器12的情况下，能够提高作为发电机进行动作时的发电效率，在设置了第三离合器13的情况下，即便在高旋转区域，也能够辅助发动机。因此，通过在1个增压装置设置有第二离合器12和第三离合器13这两者，并适当地进行切换，从而作为发电机的功能、作为轻度混合动力装置的功能均能够得以提高。