专利名称：一种带变速功能的机械增压器的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车发动机技术领域，更具体地说，是涉及一种带变速功能的机械增压器。
背景技术：
机械增压器是将吸入的空气加压到超过正常气压的装置。试验证明，采用机械增压器的发动机功率和扭矩平均提高了 31%到46%，特别是在空气密度较低、海拔较高的地方，只有借助于增压器向发动机提供压力更高的空气，才能保证发动机正常工作需求，所以采用机械增压器是提高车用发动机动力性能、瞬态性能以及排放性能的有效方式。通常，机械增压器由一条皮带直接与发动机曲轴相连，所以机械增压器的动力来源于发动机，普通固定速比的机械增压器的转速与发动机转速成固定比例。当发动机在低速、特别在1000-2000rpm运转时，机械增压器转速低，增压器对发动机的增压效果不明显， 发动机功率和扭矩提高有限。当发动机在高速、特别在4000-5000rpm运转时，高速运转的机械增压器虽然给发动机提供了较大的增压压力，但同时也消耗了较多的发动机功率，这反而恶化了发动机的燃油经济性。因此，普通的机械增压器很难在发动机全工况范围内与发动机良好的匹配。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能够使机械增压器具有变速功能，从而使增压器在不同转速下能够与发动机更好的进行动力特性平衡的带变速功能的机械增压器。要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为本发明为一种带变速功能的机械增压器，包括增压器壳体，所述的增压器壳体内安装有输入轴，主动轴，从动轴，安装在输入轴上的齿轮III与安装在主动轴上的齿轮IV啮合，安装在主动轴上的主动齿轮与安装在从动轴上的从动齿轮啮合，所述的输入轴上还安装有齿轮I和能够控制齿轮I转动、空转的离合机构，所述的齿轮I与安装在主动轴上的齿轮II啮合，所述的主动轴上安装单向轴承，单向轴承设置为能够控制齿轮IV转动、空转的结构。所述的主动轴设置为与从动轴在空间上平行布置的结构，所述的主动轴上的齿轮 IV设置为位于齿轮II和主动齿轮之间的结构，所述的主动转子和从动转子分别安装在主动轴和从动轴上，所述的离合机构为机械离合机构。所述的离合机构包括飞摆，飞摆支架、压盘、摩擦片、从动盘、压紧弹簧，压盘与输入轴过盈联接，摩擦片的一半为凸片，另一半为凹片，凸片与凹片交错套装在压盘上，从动盘套装在压盘外圈，压紧弹簧安装在从动盘和齿轮I之间，压紧弹簧套装在导向销上，从动盘与齿轮I通过多个导向销联接，所述的多个飞摆通过柱销活动安装在飞摆支架的凹槽位置。
所述的单向轴承包括外圈，滚柱，星轮，所述的星轮卡装在外圈内，所述的滚柱通过复位弹簧安装在外圈和星轮形成的空腔内。
所述的输入轴的前端由深沟球轴承I支承在增压器壳体内，输入轴的后端由另一个深沟球轴承II支承在支撑板上。
所述的齿轮I由深沟球轴承III支承在输入轴上，齿轮II与主动轴过盈联接，从动轴通过深沟球轴承IV支承在轴承板和转子壳体上，齿轮III与从动轴过盈联接。
采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果
本发明的机械增压器，其变速无需单独的换档调节机构，其通过输入不同转速时， 飞摆对产生离心力在轴向的分力与压紧弹簧四的弹簧力之间的相互平衡来控制机械离合机构6的开合，从而控制齿轮17和齿轮1122之间的是否传递动力，又因为齿轮III8和齿轮IV21为减速传动比齿轮而且单向轴承20的外圈31与齿轮IV21内孔过盈配合，这就能够利用单向轴承20的超越功能来保持齿轮III8和齿轮IV21之间是否传递动力。
本发明的增压器具有变速功能，从而能达到在不同转速下与发动机更好的实现动力特性的平衡。
本发明中的机械增压器，工作传动比范围宽，与普通机械增压器相比，可以更好地匹配于发动机，易与发动机形成理想的匹配，从而改善燃烧过程，进而降低油耗和排放，具有较高的传动效率，功率损失少，经济性高。
本发明中的机械增压器，档位变换完全自动，不需要电力、液压或者是气压等控制系统。针对各种引擎以及不同工况，本发明的增压器的转速以及增压比可以经由离合机构、 单向轴承和两对齿轮传动比的调整而改变。
下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明
图1为本发明所述的带变速功能的机械增压器的结构示意图2为本发明所述的带变速功能的机械增压器的离合机构处于接合状态时的结构示意图3为本发明所述的带变速功能的机械增压器的离合机构处于分离状态时的结构示意图4为本发明所述的离合机构的各部件的分散结构示意图5为本发明所述的单向轴承的结构示意
1、带轮；2、输入轴；3、油封；4、增压器壳体；5、深沟球轴承I ；6、离合机构；7、齿轮I ；8、齿轮III ；9、支撑板；10、从动齿轮；11、轴承板；12、从动轴；13、从动转子； 14、深沟球轴承III ；15、滚针轴承；16、主动轴；17、主动转子；18、主动齿轮；19、定位螺钉； 20、单向轴承；21、齿轮IV ；22、齿轮II ；23、柱销；24、飞摆；25、飞摆支架；26、压盘；27、摩擦片；28、从动盘；29、压紧弹簧；30、导向销；31、外圈；32、滚柱；33、星轮；34、复位弹簧；35、 深沟球轴承IV ；36、凹槽；37、空腔；38、转子壳体；39、深沟球轴承II。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式
如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明如附图1——附图5所示，本发明为一种带变速功能的机械增压器，包括增压器壳体4，所述的增压器壳体4内安装有输入轴2，主动轴16，从动轴12，安装在输入轴2上的齿轮III8与安装在主动轴16上的齿轮IV21啮合，安装在主动轴16上的主动齿轮18与安装在从动轴12上的从动齿轮10啮合，输入轴2上还安装有齿轮17和能够控制齿轮17转动、 空转的离合机构6，所述的齿轮17与安装在主动轴16上的齿轮1122啮合，所述的主动轴 16上安装单向轴承20，单向轴承20设置为能够控制齿轮IV21转动、空转的结构。所述的主动轴16设置为与从动轴12在空间上平行布置的结构，所述的主动轴16 上的齿轮IV21设置为位于齿轮1122和主动齿轮18之间的结构，所述的主动转子17和从动转子13分别安装在主动轴16和从动轴12上，所述的离合机构6为机械离合机构。所述的离合机构6包括飞摆24，飞摆支架25、压盘沈、摩擦片27、从动盘观、压紧弹簧四，压盘沈与输入轴2过盈联接，摩擦片27的一半为凸片，另一半为凹片，凸片与凹片交错套装在压盘26上，从动盘28套装在压盘沈外圈，压紧弹簧四安装在从动盘28和齿轮17之间，压紧弹簧四套装在导向销30上，从动盘28与齿轮17通过多个导向销30联接，所述的多个飞摆M通过柱销23活动安装在飞摆支架25的凹槽36位置。所述的单向轴承20包括外圈31，滚柱32，星轮33，所述的星轮33卡装在外圈31 内，所述的滚柱32通过复位弹簧34安装在外圈31和星轮33形成的空腔37内。所述的输入轴2的前端由深沟球轴承15支承在增压器壳体4内，输入轴2的后端由另一个深沟球轴承Π39支承在支撑板9上。所述的齿轮17由深沟球轴承III14支承在输入轴2上，齿轮1122与主动轴16过盈联接，从动轴12通过深沟球轴承IV35支承在轴承板11和转子壳体38上，齿轮III8与从动轴12过盈联接。本发明的机械增压器结构如图1所示，在增压器壳体4内装有一个离合机构6、一个单向轴承20、两对不同传动比的齿轮。两对不同传动比齿轮包括齿轮17、齿轮1122组成的增速比齿轮组和由齿轮1118、齿轮IV21组成的减速比齿轮组。在增压器壳体4中还装有一对同比齿轮主动齿轮18和从动齿轮10。增压器壳体中还装有一对转子主动转子17 和从动转子13。离合机构6装在输入轴2上面，单向轴承20装在主动轴16上面。两对不同传动比的齿轮在输入轴6和主动轴16之间传递扭矩。在工作时，其中一对齿轮运转，另一对齿轮处在空挡状态。因为这两对齿轮的传动比不一样，所以就有了增压器的二级变速功能，从而能够满足发动机在高速和低速下动力的平衡。离合机构6与增速传动比齿轮17相联接， 减速传动比的齿轮IV21与单向轴承20的外圈31过盈配合。如附图2，附图3，附图4所示，本发明的离合机构6包括飞摆支架25、压盘沈、摩擦片27、从动盘观、压紧弹簧四及飞摆M。增压器的输入轴2的前端由深沟球轴承15支承在增压器壳体4内，输入轴2的后端由深沟球轴承1139支承在支撑板9上。在本发明所述的机械增压器中，确定高转速和低转速的临界转速的确定，取决与发动机的匹配情况，因此可以根据不同机型的要求来设置。通过临界转速的设定，即可计算飞摆M产生离心力在轴向的分力与压紧弹簧四的弹簧力之间的平衡点。飞摆M离心力在轴向分力的大小取决于临界转速，离合机构6传递扭矩的大小，取决于摩擦力的大小，而摩擦力受下列因素影响压紧弹簧四压紧力、摩擦系数、摩擦面的数目、摩擦面的尺寸。摩擦力F = u*P，其中U-摩擦系数；(摩擦力取决于摩擦片本身的尺寸、材料、表面粗糙程度等)，P——压力。本发明中，离合机构6中的摩擦片27经长时间使用后，将会发生磨损，此时离合机构6关闭状态所需要的压紧弹簧四的弹簧力将变小，平衡所需要的飞摆M产生的离心力在轴向的分力亦减小。因此临界转速会减小，临界转速处传递扭矩亦减小。如附图5所示，在本发明的机械增压器中，单向轴承20中滚柱32在复位弹簧34 的弹簧力作用下，始终与外圈31和星轮33接触，当外圈31主动逆时针旋转或星轮33主动顺时针旋转时，单向轴承20均进入锲合状态，即工作状态；反之，单向轴承20为脱开状态。当发动机低转速输出时(低转速工况的具体转速的参数，根据不同机型的要求来设定)，带轮1输入转速，使飞摆M产生的离心力在轴向的分力小于压紧弹簧34的弹簧力， 此时齿轮17、压紧弹簧四将从动盘28和摩擦片27压紧在压盘沈上，从而使离合机构6处于接合状态，发动机的扭矩就靠压盘26、摩擦片27、从动盘观之间的摩擦作用传递到齿轮 17输出。此时增压器里面的单向轴承20中的星轮33逆时针运动，单向轴承20为脱开状态，此时，输入轴2和主动轴16之间按照齿轮17、齿轮1122的增速传动比传递扭矩，主动轴 16的转速等于多倍输入转速。通过等比传动齿轮转递，从动轴12的转速等于主动轴16的转速。则一对转子(主动转子17和从动转子13)按照多倍输入转速做空气压缩。当发动机高转速输出时(高转速工况的具体转速的参数，根据不同机型的要求来设定)，带轮1输入转速使飞摆M产生的离心力在轴向的分力大于压紧弹簧34的弹簧力， 从动盘观将被飞摆M推离，尽而压紧弹簧四被压缩，这时从动盘观、摩擦片27和压盘沈都将脱离，使离合机构6处于分离状态，发动机的扭矩就不能传递到齿轮17输出，此瞬间增压器的主动轴16的转速下降，单向轴承20中星轮33的转速和外圈31的转速相同或者外圈31的转速大于星轮33的转速，此时均可看作单向轴承20的外圈31主动逆时针旋转，其为锲合状态，即单向轴承20为工作状态。则输入轴2和主动轴16之间按照齿轮1118、齿轮 IV21的减速传动比传递扭矩，主动轴的转速等于输入转速的几分之一。通过等比传动齿轮转递扭矩，从动轴12的转速等于主动轴16的转速，则一对转子(主动转子17和从动转子 13)按照几分之一输入转速做空气压缩。本发明的机械增压器，具有自我控制、变速传动的功能。在发动机低转速情况下， 机械增压器的单向轴承处于脱开状态，机械离合机构处于关闭状态，此时增速比齿轮(齿轮17、齿轮1122组成)传递扭矩，以达到增压目的。随着发动机转速增加，机械增压器离合机构6实现来实现自动换挡变速，此时，离合机构6处于打开状态，单向轴承20处于锲合状态，此时低速比齿轮(齿轮1118、齿轮IV21)传递扭矩，从而满足机械增压器在更高的发动机转速情况下的高效运转。本发明的机械增压器，其变速无需单独的换档调节机构，其通过输入不同转速时， 飞摆对产生离心力在轴向的分力与压紧弹簧四的弹簧力之间的相互平衡来控制机械离合机构6的开合，从而控制齿轮17和齿轮1122之间的是否传递动力，又因为齿轮III8和齿轮IV21为减速传动比齿轮而且单向轴承20的外圈31与齿轮IV21内孔过盈配合，这就能够利用单向轴承20的超越功能来保持齿轮III8和齿轮IV21之间是否传递动力。
本发明的增压器具有变速功能，从而能达到在不同转速下与发动机更好的实现动力特性的平衡。
本发明中的机械增压器，工作传动比范围宽，与普通机械增压器相比，可以更好地匹配于发动机，易与发动机形成理想的匹配，从而改善燃烧过程，进而降低油耗和排放，具有较高的传动效率，功率损失少，经济性高。
本发明中的机械增压器，档位变换完全自动，不需要电力、液压或者是气压等控制系统。针对各种引擎以及不同工况，本发明的增压器的转速以及增压比可以经由机械离合机构、单向轴承和两对齿轮传动比的调整而改变。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种带变速功能的机械增压器，包括增压器壳体G)，其特征在于所述的增压器壳体⑷内安装有输入轴0)，主动轴(16)，从动轴(12)，安装在输入轴⑵上的齿轮III (8) 与安装在主动轴(16)上的齿轮IW21)啮合，安装在主动轴(16)上的主动齿轮(18)与安装在从动轴(1 上的从动齿轮(10)啮合，所述的输入轴( 上还安装有齿轮I (7)和能够控制齿轮1(7)转动、空转的离合机构(6)，所述的齿轮1(7)与安装在主动轴(16)上的齿轮 11(22)啮合，所述的主动轴(16)上安装单向轴承(20)，单向轴承00)设置为能够控制齿轮IW21)转动、空转的结构。
2.根据权利要求1所述的带变速功能的机械增压器，其特征在于所述的主动轴(16) 设置为与从动轴(12)在空间上平行布置的结构，所述的主动轴(16)上的齿轮IW21)设置为位于齿轮IK22)和主动齿轮(18)之间的结构，所述的主动转子(17)和从动转子(13) 分别安装在主动轴(16)和从动轴(12)上，所述的离合机构(6)为机械离合机构。
3.根据权利要求1或2所述的带变速功能的机械增压器，其特征在于所述的离合机构(6)包括飞摆(24)，飞摆支架(25)、压盘(26)、摩擦片(27)、从动盘(28)、压紧弹簧(29)， 压盘06)与输入轴(2)过盈联接，摩擦片(XT)的一半为凸片，另一半为凹片，凸片与凹片交错套装在压盘06)上，从动盘08)套装在压盘06)外圈，压紧弹簧09)安装在从动盘 (28)和齿轮1(7)之间，压紧弹簧09)套装在导向销(30)上，从动盘08)与齿轮I (7)通过多个导向销(30)联接，所述的多个飞摆(24)通过柱销03)活动安装在飞摆支架05) 的凹槽(36)位置。
4.根据权利要求3所述的带变速功能的机械增压器，其特征在于所述的单向轴承 (20)包括外圈(31)，滚柱(32)，星轮(33)，所述的星轮(33)卡装在外圈(31)内，所述的滚柱(32)通过复位弹簧(34)安装在外圈(31)和星轮(33)形成的空腔(37)内。
5.根据权利要求4所述的带变速功能的机械增压器，其特征在于所述的输入轴(2) 的前端由深沟球轴承I 支承在增压器壳体内，输入轴( 的后端由另一个深沟球轴承II (39)支承在支撑板(9)上。
6.根据权利要求5所述的带变速功能的机械增压器，其特征在于所述的齿轮I(7)由深沟球轴承III (14)支承在输入轴( 上，齿轮11 与主动轴(16)过盈联接，从动轴 (12)通过深沟球轴承支承在轴承板(11)和转子壳体(38)上，齿轮111(8)与从动轴(12)过盈联接。
全文摘要
本发明提供一种带变速功能的机械增压器，所述的机械增压器的装在输入轴(2)上的齿轮III(8)与装在主动轴(16)上的齿轮IV(21)啮合，装在主动轴(16)上的主动齿轮(18)与装在从动轴(12)上的从动齿轮(10)啮合，输入轴(2)上还装有齿轮I(7)和能够控制齿轮I(7)转动、空转的离合机构(6)，齿轮I(7)与装在主动轴(16)上的齿轮II(22)啮合，主动轴(16)上装单向轴承(20)，单向轴承(20)设置为能够控制齿轮IV(21)转动、空转的结构。本发明所述的机械增压器具有变速功能，从而使增压器在不同转速下能够与发动机更好的进行动力特性平衡。
文档编号F16D43/06GK102494085SQ20111039385
公开日2012年6月13日 申请日期2011年12月2日 优先权日2011年12月2日
发明者周俊, 施法佳, 李后良, 范礼, 赵仕云 申请人:芜湖杰锋汽车动力系统有限公司