增压器组件的制作方法_3

文档序号:8268978阅读:来源:国知局
,那么马达使马达电枢28和行星齿轮架26以与齿圈16的旋转方向相反的方向旋转。这增加了齿圈16相对于行星齿轮18的中心的旋转速度。这使行星齿轮18绕齿圈16更快地移动并且因此引起行星齿轮18以更高的角速度绕其自身的轴线旋转,这进而增加了太阳齿轮20和叶轮24的角速度。以此方式,当车辆发动机速度较低时,使叶轮24的旋转速度增加至其最佳水平。
[0082]相应地,如果发动机速度很高使得如果行星齿轮架26保持静止则叶轮24的旋转速度将过高,那么这通过使马达电枢28和行星齿轮架26沿与齿圈16相同的方向但以比齿圈16的旋转速度更慢的旋转速度进行旋转来补偿。这减小了齿圈16的相对于行星齿轮18的中心的旋转速度,并且因此减小了太阳齿轮20旋转的速度以及进而减小了叶轮24旋转的速度。以此方式,当车辆发动机的速度很高时,使叶轮24的旋转速度降低至其最佳水平。
[0083]在车辆中例如在标准发动机管理单元(EMU)中设置有控制系统,该控制系统决定增压器发电机结构10的运行。通常,增压器在未使用时通过使定位有叶轮24的室通向大气来卸载,并且行星齿轮系随增压器叶轮24空转。在需要的情况下,增压器例如通过关闭空气室上的出口来进行加载,并且增压器叶轮24的速度以如上所述方式进行控制。
[0084]发电量选择成使得提供足够的电力储备以满足正常的车辆需求和电动马达的附加要求。正常的最大车辆需求可以是大约2.5kff并且马达电枢28的最大需求可以是大约3kW。应该理解的是,发电机电枢14的旋转质量基本大于非增压器变型的旋转质量。
[0085]图3示出了本发明的其中设置有具有双联离合器系统的增压器发电机结构110的实施方式。结构I1包括第一离合器32和第二离合器34,第一离合器32与发电机相关联,而第二离合器34与行星齿轮系相关联并且因此与增压器叶轮24相关联。
[0086]第一离合器32提供了使增压器发电机结构110的发电机端与增压器端隔开的能力。在该实施方式中,发电机电枢14’被分成两个部分:联接至带轮12的第一电枢14a ;以及联接至行星齿轮系的齿圈16的第二电枢14b。以此方式,发电机电枢14’布置为具有可变发电量的双联发电机,其中,第一电枢14a布置成用于由动力源比如车辆发动机经由带轮12恒定地驱动,然而应该理解的是,当车辆发动机未运转时,第一电枢14a不经由带轮12驱动。第一电枢14a与车辆发动机相关联,并且第二电枢14b与增压器相关联。相应地,第一电枢14a定尺寸成适应正常车辆需求,并且第二电枢14b定尺寸成提供驱动马达电枢28所需的附加电能,其中,当增压器叶轮24运行时,马达电枢28在该结构中是第三电枢。第二电枢14b形成有突出部36,该突出部36以可旋转且可滑动的方式接纳在形成于第一电枢14a中的对应凹部38中,但这仅是用于确保在轴线30上旋转的若干可能性中的一种可能性。因而,通过该实施方式,上述常规发电机被分成使得实际上提供了两个单元,每个单元能够独立运行。
[0087]发电机的定子在图3中未示出,但在该实施方式中,发电机电枢14a、14b具有共用的定子。共用定子可以包括用于发电机电枢14a、14b中的每个发电机电枢的相应的绕组。在其他实施方式中,每个发电机电枢14a、14b具有相应的定子。
[0088]第一电枢14a、第二电枢14b通过第一离合器32联接,在该实施方式中,第一离合器32包括第一衬片40、第二衬片42。以此方式,第二电枢14b布置成当第一离合器32接合时通过第一电枢14a驱动。衬片40、42通过致动机构(未示出)的作用按需接合以联接第二电枢14b从而与第一电枢14a —起旋转。因而,该实施方式的第一离合器32操作为摩擦式离合器。然而,可以采用任何适合的离合器装置,其包括例如为本领域人员所熟知的采用磁流变流体的离合器装置。
[0089]在使用中,当不需要第二电枢14b的附加发电量和/或增压器带轮24的运行时,第一离合器32分离,在这种情况下,第二电枢14b、行星齿轮系和增压器叶轮24不进行驱动并且通常是静止的。因此,减少了车辆发动机的燃料消耗,因为避免了与增压器部件的旋转相关联的风力影响(windage)、搅动(churning)以及摩擦。再者,由于第二电枢14b与第一电枢14a分离,因此与常规结构相比,发电机电枢14’的旋转惯量也大体上减小,从而允许发动机速度的更快速改变。该结构是理想的,因为当增压器叶轮24不操作时,发电机需要的动力极大减小,这是因为不需要通过使发动机电枢14a、14b两者旋转来消耗能量。因而,当不使用增压器时,发电机不产生过量电能,而所述过量电能在此刻是不需要的。因此,燃料消耗进一步减小。
[0090]当需要增压器时,第一离合器32通过使用致动机构来使第一衬片40与第二衬片42彼此接触而进行接合。然后,使得第二电枢14b与第一电枢14a —起旋转,这进而驱动了行星齿轮系。马达电枢28通过发电机以适于增压器的期望输出的速度和旋转方向进行电驱动。因此,当第一离合器接合或闭合时,增压器发电机结构110以与上述现有技术结构10完全相同的方式操作。
[0091]第二离合器34操作成将行星齿轮18锁定至齿圈16,从而防止行星齿轮18与齿圈16的相对旋转。以此方式,第二离合器34用于锁定行星齿轮系。在该实施方式中,第二离合器34设置成爪式离合器(dog clutch)的形式,使得由第二离合器34通过干涉而非通过摩擦阻止了行星齿轮18的旋转。第二离合器34在齿圈16的内侧面与行星齿轮18之间包括主体44,主体44附接至齿圈16。齿圈16形成有环形室46,环形室46围绕腔31,驱动轴22接纳在该腔31中。第二离合器34的主体44在主体44的内边缘上形成有延伸进入环形室46的突出部48。主体44包括从主体44的外边缘延伸的卡爪50 (dog)。行星齿轮18中的每个行星齿轮包括布置成接纳第二离合器34的卡爪50的凹部52。在该实施方式中,存在接合最近的行星齿轮18的单个卡爪50,然而在其他实施方式中,第二离合器34包括用于每个行星齿轮18的相应的卡爪50。
[0092]主体44的延伸部48可滑动地接纳于环形室46中,使得主体44能够朝向行星齿轮18移动和移动离开行星齿轮18。该运动可以通过将高压油供应至延伸部48与环形室46的端面之间的空间中来产生。油通常由泵(未示出)供给,以将油分配至整个现有技术的增压器发电机结构10中。油通过形成在齿圈16的本体中的通道54穿入在主体44的延伸部48 —侧的该空间。在延伸部48的与高压油相反的一侧设置有弹簧56。弹簧56通过弹性挡圈57保持并且用作返回机构以在高压油移除时迫压主体44返回环形室46。
[0093]当第二离合器34打开并且主体44处于远离行星齿轮18的缩回位置时,行星齿轮18自由地旋转。当主体44在高压油的作用下朝向行星齿轮18移动至闭合位置时,卡爪50与行星齿轮18中的一个行星齿轮中的凹部52接合,从而阻止行星齿轮18旋转。以此方式,第二离合器34使行星齿轮系脱开或不起作用。
[0094]当第二离合器34闭合并且行星齿轮系不起作用时,这使整个增压器发电机结构110以相同的速度一起旋转。特别地,在这种情况下,马达电枢28被迫压以与叶轮24以及一一在第一离合器32闭合的情况下一一带轮12相同的速度旋转。因此,当第二离合器34闭合时,马达电枢28可以根据车辆运行状态由叶轮24或者带轮12驱动。使第二离合器34闭合可以附加地视为将马达电枢28有效地联接至第二电枢14b。以此方式,马达电枢28在一些情况下可以用作副发电机以增加总发电量。因此,该系统在特定情况下提供三联发电机结构,该三联发电机结构在两个发电机配合时有益地提供车辆电池的增加的充电率。
[0095]替代性地,发电机电枢14’可以相反地操作以用作马达并且对车辆提供驱动以重启车辆发动机或者在短距离上直接驱动车辆。这在以下情况时可以是非常有用的:例如,在发动机停止并且之后在发动机仍热时的短时间段内——比如当车辆处于缓慢移动的交通路况中或在等待交通灯时一一再次重启发动机。在这种情况下,发电机可以用作整合了带的启动器发电机(BISG)以在每次中止车辆运动之后重启车辆发动机。以这种方式重启发动机与冷启动过程相比具有更高的燃料效率。因此,这样的系统和控制策略可以用于在经常发生停止的城市驾驶中节省燃料,并且使发动机停止减少了其空转花费的时间量。然而,发动机电枢14’以此方式的使用取决于仍是热的发动机部件使得发动机更易启动。特别地,当发动机润滑油很热时其是更有效的,这意味着减小了为启动发动机所必须克服的摩擦力。如果发动机太冷,例如,如果车辆停止更长一段时间,则传动带将不能有效承担重启发动机所需的增加的力。同样地,以这种方式使用发电机限于发动机仍是很热的情况。
[0096]此外,发电机可以用作马达以在发动机运行特征曲线图的区域可能趋向于失速(stalling)的情况下提供防失速机构;通过这种方式,保持最低的发动机速度直到车辆发动机进入发动机运行特征曲线图的不同区域为止。
[0097]通常,车辆发电机可以呈过大尺寸以同样用于BISG或防失速模式。通过使第一离合器32和第二离合器34闭合来将发电机电枢14a、14b有效地联接至马达电枢28的能力使马达电枢28能够提供用于执行上述重启功能的附加动力。这可以使车辆发电机的尺寸必须增大以提供BISG功能的量最小化。结合副发电机的双联发电机结构以最小的附加成本为BISG或防失速提供附加的马达容量,应该理解的是,在这两个使用模式中不需要增压。还应该理解的是,当增压器卸载时,动力可以不仅由包括电枢14a、14b的马达提供,而且可以由马达电枢28提供。
[0098]在另一改进方案中,发电机电枢14’与马达电枢28 —起可以用于可选地通过结合增压器的马达电枢28作为微混合动力来驱动正常的内燃机。这种结构取决于车辆电池容量可以对车辆提供短期动力或协助;特别是在低速的城市行驶中更是如此。当电枢14、28进行驱动时,车辆发动机有效地靠惯性运行,并且扭矩传递至变速器以推动车辆。应该了解的是,以这种方式使用电枢14、28来驱动发动机消耗了相当多的能量,因而限制了车辆以这种方式被推动的范围。
[0099]本领域技术人员应了解的是,在发动机运行时间的相对小的比例中会需要增压器;相应地,通过在不需要时分离增压器的能力来消除风力影响、搅动和摩擦损失可以相当大程度地节省燃料。
[0100]预计到对增压器叶轮24的运行的需求,增压器发电机结构110还允许第一离合器32的接合,因而在对室中的叶轮24加载之前使增压器叶轮24达到一定速度并且实现增压器叶轮24的运行。EMU可以例如监控加速器踏板位置和/或加速器踏板位置的变化率,并且需要第一离合器32恰好在增压之前进行信号接合。为了该目的,马达电枢28还可以由恒定驱动的发电机(即,电枢14a)驱动,这是因为附加的电需求由于增压器被卸载而是较低的。
[0101]此后,通常不久之后,增压器被
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