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CN102383919A - 用于对内燃机的增压空气进行压缩的增压装置 - Google Patents

用于对内燃机的增压空气进行压缩的增压装置 Download PDF

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CN102383919A
CN102383919A CN2011101846926A CN201110184692A CN102383919A CN 102383919 A CN102383919 A CN 102383919A CN 2011101846926 A CN2011101846926 A CN 2011101846926A CN 201110184692 A CN201110184692 A CN 201110184692A CN 102383919 A CN102383919 A CN 102383919A
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H·哈格尔
J·利希特
S·科埃斯
J·努塞尔
A·勒什莱泰
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Handtmann Systemtechnik GmbH and Co KG
Original Assignee
Handtmann Systemtechnik GmbH and Co KG
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Abstract

本发明涉及一种用于对内燃机的增压空气进行压缩的增压装置，具有螺旋式压缩机，其中，在增压器轴(6)的前轴承与后轴承之间，螺旋式压出件(5)通过偏心装置与所述增压器轴相连接，其中，在所述增压装置的壳体(1)外设有外部能驱动的驱动元件(9)、如带轮或等同物，其中，所述增压器轴(6)能借助可控的离合机构与所述外部能驱动的驱动元件(9)相连接。根据本发明的增压装置突出之处在于：支承更简单，尤其是前轴承尺寸更小。这一点通过下列方式实现：用于螺旋式压出件的驱动元件和/或引导元件的所有连接结构都设置在所述前轴承(2)与所述后轴承(3)之间。

Description

用于对内燃机的增压空气进行压缩的增压装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于对内燃机的增压空气进行压缩的增压装置。
背景技术
对于在内燃机中的使用已知各种不同的增压装置。(其中)有由发动机的排气流驱动的所谓的涡轮增压器。还有根据压缩原理/容积变化原理工作的增压装置。作为挤压式机器还已知利用螺旋式/涡旋式压缩机(Spiralverdichter)工作的设备。在这种压缩机中，压出器沿着螺旋形的壳体运动。一般压出器也是螺旋式(涡旋式)的并由驱动轴的偏心体来驱动。例如在文献DE 102007043579A1、DE 102007043595B4、DE 2603462或EP 0899423A1中描述了具有螺旋式压缩机的增压装置。此外，在DE 102009017201A1中描述了一种增压装置，该增压装置具有用于螺旋式压出件的摆动支承装置/平衡支承装置(Schwingenlager)。
这类的根据压缩原理工作的增压装置一般与内燃机的驱动机构机械联接。内燃机通常设有用于辅助设备的带传动机构，使得这些辅助设备借助带输/皮带轮集成在这种带传动机构中。由于该带传动机构而对支承轴施加很大的横向力，使得该支承轴的朝向带轮的前轴承必须相应地具有很大的尺寸。
为了灵活地运行，从文献EP 0557598B1以及EP 0545189B1已知能通过电磁离合器来切换的增压装置。现有技术中描述的增压装置在离合器与增压器轴的朝向该离合器的前轴承之间设有另外的带传动机构，以用于驱动与增压器轴直接连接的第一偏心装置并且驱动用于螺旋式压出件的第二偏心装置。由于该附加的带传动机构又对增压器轴产生横向力，该横向力对必须的前轴承尺寸产生影响。
发明内容
因此，本发明的目的在于，改进增压装置以使得支承结构更简单并且尤其是前轴承的尺寸可以更小。
基于根据权利要求1的前序部分的增压装置，所述目的通过权利要求1的特征来实现。
通过从属权利要求中所述的技术方案获得本发明的有利的实施方式和改进方案。
根据本发明，在所述增压器轴与螺旋式压出件之间起作用的驱动元件和/或引导元件所有连接结构都设置在所述前轴承与所述后轴承之间。
这样便使增压器轴的从前轴承指向离合器或者指向外部驱动元件的部分不受任何可能由这类的驱动元件和引导元件施加的横向力的作用。由此，根据本发明简化了支承结构，尤其还简化了前轴承的尺寸。
通过螺旋式压出件的所有驱动元件和引导元件的上文所述的布置方式，实现了如下的增压装置，在该增压装置中在固定于增压器轴上的带动元件与增压器轴的指向带动元件的轴承之间不设置用于使力分流或转矩分流的分动器元件。增压器轴的具有带动元件的自由端部接近于/基本上从增压器轴的与带动元件相邻的轴承开始在空间中自由地悬伸，该带动元件例如呈带动盘形式。由于在带动元件与所述轴承之间完全不对增压器轴的力或转矩进行分流，所以避免了上文所述的可能的横向力。
在根据本发明的增压装置中，螺旋式压出件在其第二偏心装置处通过一摇臂引导，该摇臂与第一偏心装置共同作用以确保螺旋式压出件的期望运动。通过这种作为引导元件的摇臂，获得了无所谓的死点的强制引导。这对于螺旋式压出件的这种强制引导是足够的，该螺旋式压出件由增压器轴和位于该增压器轴上的偏心装置来驱动。
在一优选的实施方式中，借助离合器轴使可控的离合机构与驱动元件相连接。例如可以是常规的带轮的驱动元件通过离合器轴与离合机构的驱动侧相连接。
在此，驱动元件借助与增压器轴无关的轴承支承在增压装置的壳体部件中。通过这种措施，可以使经由驱动元件、例如带轮传递到增压装置上的所有的力在不对增压器轴产生影响的情况下直接被导出到增压器装置的壳体中。这尤其在考虑到可能出现的横向力的情况下是重要的。因为在常规的内燃机中借助带传动机构经由带轮将很大的转矩传递到辅助设备上，尤其是也传递到根据本发明的增压装置上，所以这类的带传动机构承受相应的预紧，该带传动机构通过这种预紧产生很大的横向力。
由于增压装置所必需的转速，至少对于直接联接入内燃机的带传动机构中要求带轮的尺寸不能过大，所以，尽管对于转矩传递在带轮上得到很小的杠杆传动比，但为提高带与带轮之间的摩擦而通过带传动机构中的提高的预紧来对该很小的杠杆传动比进行补偿。因此，基于构造的原因，上文所述的横向力是不可避免的。
而在驱动元件直接支承在增压装置的壳体部件中的情况下，横向力可通过壳体导出，使得驱动压出器的增压器轴不受这类的横向力的影响。这一点又实现了设置在壳体内的用于增压器轴的轴承的更紧凑的设计，从而为所提供的压出容积提供较大的结构空间。
优选地，可控离合机构的离合器轴也与增压器轴无关地支承在壳体部件中。有利地由离合器轴以能转动的方式支承的可控的离合机构可包含整个离合器的主要质量。因此，用于离合器轴的轴承应当被相应地设计和定尺寸。如果该支承直接在壳体部件上进行，则即使使用这种措施也不会对增压器轴的支承造成影响。由此，增压器壳体的内部空间又能主要用于提供相应的压出容积。
在一特别有利的实施方式中，为离合器轴、可控的离合机构以及能从外部驱动的驱动元件设置一公共的轴承。以这种方式，在没有对方式产生影响的情况下，利用一个公共同的、相应稳定设计的轴承可以在不涉及增压器轴、进而与之连接的压出器的支承结构的情况下将所有的力导出到壳体中，所述的所有的力既包括通过带传动机构产生的横向力，也包括由可控的离合机构的以及离合器轴的高质量(massebehafteten)的部件产生的力。
有利的是，承载用于驱动元件和/或离合器轴的轴承的壳体部件构造为能以分开的方式安装的法兰式的构件。这对于根据本发明的增压装置的制造和安装是很有优势的。经由相应的螺纹连接装置可以将所有出现的、经由驱动元件或经由可控的离合机构的转动部件由相应地稳定设计的轴承引导到法兰式壳体部件上的力导出到增压装置的壳体上。原则上，也可以在壳体与法兰式的壳体部件之间设置另外的传递力的连接机构、例如配合销/固定销、栓件或等同物。
在本发明的一改进方案中，增压器轴设有至少一个带动盘，可控的离合机构能以力锁合的方式接合在该带动盘上。在一特别的实施方式中，所述力锁合经过摩擦连接来实现，亦即可控的离合机构包括一设计有摩擦面以与带动盘互补的盘件，该盘件是能被沿增压器轴的轴向方向与增压器轴的带动盘压紧在一起的。如需要也可在该盘件与带动盘之间设置一个或多个离合器片。在可控的离合机构与增压器轴之间的力传递可根据已知的常规的离合机构以各种不同的方式来实现。原则上，通过形锁合的联接、例如通过端面齿(Hirt-Verzahnung)或等同物来实现力锁合也是可行的。而有利的是，能在驱动元件转动的情况下对增压装置进行切换，这样便能在摩擦连接的情况下不在中间连接其它的转矩转换元件。
如上文已提到地，在根据本发明的增压装置中，增压器轴能以与离合器轴分开并且整体上与离合机构分开的方式被支承。这种支承优选在增压器壳体内实施。优选地，以相对于一与增压器轴垂直的对称平面基本对称的方式来构造涡壳式增压器/涡旋式增压器(Spirallader)。为此，可将涡壳式增压器构造成，使得用于产生压出容积的涡壳被位于对称平面中的隔离壁划分开，其中在该隔离壁的两侧上可动地设置螺旋式的压出器。该隔离壁设有缺口，使得涡壳式增压器的两侧由一公共的空气供给装置供给并输出至一公共的排气通路中。涡壳式增压器的这种对称的结构使得能在两侧对增压器轴进行支承并且能在这两侧的支承之间在中央在隔离壁的区域中对增压器轴的偏心体进行支承。
如果根据本发明的增压器设有如下的离合机构：该离合机构使得增压器轴本身不受任何横向力(作用)并且对离合器的高质量部件的较大部分进行支承，那么即使在使用可控的离合器的情况下也能使增压器轴的轴承保持紧凑，此外该增压器轴的轴承在增压器轴的两侧设计相同。
相应地，在本发明的一有利的实施方式中，所有的为操纵所述离合器而设的构件都布置和支承在所述可控的离合机构一方，从而在增压器轴一方仅设有传力所必需的带动元件、例如带动盘。该带动盘可由相应的轻质材料制成，例如镁、钛、碳或相应的材料。
在用于内燃机的增压装置中的难点在于：该增压装置通常承受比内燃机更高的转速。内燃机转速的2倍至3倍的转速是完全可能的。相应地，必须确保涡壳式增压器尽可能低振动地运行的机械装置是成本高的。因此，为了实现这种机械装置、尤其是实现质量平衡，原则上有优势的是将这种增压器的所有运动部件都制成为具有轻质构造。
如果根据本发明的相应的增压装置设有离合器，则这种轻质构造以及常规的增压器的基本结构可被保留，如果所有的、基于离合器结构而带来相应的附加质量的部件或者经由带传动机构而承受相应的横向力的部件都直接支承在壳体或壳体部件上，则对增压器轴、对增压器的内部结构不造成影响。
附图说明
在附图中示出并且随后借助附图更详细地阐明本发明的实施例。
附体中具体示出：
图1以剖视图示出一不具有根据本发明的离合器的涡壳式增压器，
图2同样以剖视图示出一具有根据本发明的离合器的涡壳式增压器的局部，
图3示出被打开的、处于第一运行位置的增压装置的俯视图，
图4示出根据图3的(增压装置)处于第二运行位置的俯视图。
具体实施方式
增压器壳体1包括两个外部的增压器轴轴承2、3以及布置在这两个增压器轴轴承之间的偏心体轴承4，通过该偏心体轴承偏心式地引导螺旋式压出件5，其中通过增压器轴6来进行驱动。
在根据图1的实施方式中可看出，增压器轴6承载有带轮9。因此，与对置的增压器轴轴承3相比，增压器轴轴承2具有明显更大的尺寸并且被设计用于大很多的横向力。增压器轴轴承2需要相应的很大的结构空间。
在根据图2的具有根据本发明的离合器的实施方式中，增压器轴6设有带动盘7，该带动盘在其外部区域中具有摩擦面8。带动盘7可如增压装置的所有其它的运动部件一样地具有轻质结构，尤其是由轻金属制成。
根据本发明，增压器轴6不再直接由内燃机的带传动机构中的带轮9来驱动。
而是为进行驱动将带轮9安装在离合器轴10上，该离合器轴通过离合器轴承13支承在具有轴承座12的壳体法兰11中。壳体法兰11能通过未详细示出的螺纹连接结构牢固地固定在壳体1上。
离合器轴10在壳体法兰11的面向增压器壳体1的一侧上承载有一可控的离合机构14。离合机构14包括离合器盘15，该离合器盘具有摩擦片16。离合器盘15通过摩擦片16能够在相应的摩擦连接下驱动带动盘7。
所述摩擦连接能以未详细示出的方式形成，例如也在插入一个或多个离合器片的情况下形成。通过示意性示出的操纵机构17来操纵所述离合机构。离合机构14的操纵机构例如可以常规的方式来构造。
优选地，例如借助弹簧压力将带动盘7持久地与离合器盘15压紧在一起并且通过操纵机构主动地释放。这一点可以以常规的构造方式、例如借助未详细示出的蝶簧来实现。而离合器的分离可通过相应的可控的操纵机构例如电磁装置、伺服电机或等同物来实现，其中可通过相应的、相对于被预紧的弹簧的反压来使离合器分离。
当然，也可设想到离合器主动接合而被动分离的相反的构造方式。
在本发明中，离合器的或者说离合器操纵机构的具体构造是次要的。而重要的是，将高质量的离合机构的主要部分以及带轮9与增压器轴6分开支承，在所示实施例中通过离合器轴承13实现这种支承。该离合器轴承13可相应地具有大尺寸，并且设计成使得在其中不仅对离合器的主要质量提供支承而且将通过带传动机构施加的横向力导出到增压器壳体1中。
在所示实施例中可清楚看到的是，承载带动盘7的增压器轴的自由端部在带动盘7与面向该带动盘7的轴承2之间完全不具有用于分配由带动盘传递的转矩的传动元件。
图3和4中可看出，作为闭合的镰刀形腔的增压空气容积18在增压装置转动时运动，由此实现对增压空气的输送和压缩。
螺旋式压出件5在外端部处支承在一摇臂19中。通过摇臂19的强制引导迫使螺旋式压出件5的支承轴线20在一圆弧上进行周期振荡运动。摇臂19在摇臂轴线21处以能转动的方式支承在壳体1中。
通过利用摇臂19这样地振荡地支承螺旋式压出件6，实现了对螺旋式压出件5的无死点的强制引导。螺旋式压出件5单独由增压器轴6驱动。用于螺旋式压出件的所有的驱动元件和引导元件都布置在前轴承2与后轴承3之间。
增压器轴在面向离合器的一侧上仅承载有用于传递转矩的带动盘7。而该带动盘仅沿轴向被加载并且完全不传递横向力。
这样便使得增压器轴轴承2、3能具有相应简单、紧凑并且相同的构造。这样便为压出体积实现了较大的空间。
此外，通过根据所示实施例地将离合器轴承设置在壳体法兰中确保了增压器离合器的简单安装以及在修理和保养中的良好的可接近性。
附图标记列表：
1.增压器壳体
2.增压器轴轴承
3.增压器轴轴承
4.偏心体轴承
5.螺旋式压出件
6.增压器轴
7.带动盘
8.摩擦面
9.带轮
10.离合器轴
11.壳体法兰
12.轴承座
13.离合器轴承
14.离合机构
15.离合器盘
16.摩擦衬片
17.操纵机构
18.增压空气容积
19.摇臂
20.支承轴线
21.摇臂轴线

Claims (12)

1.一种用于对内燃机的增压空气进行压缩的增压装置，具有螺旋式压缩机，其中，在增压器轴(6)的前轴承与后轴承之间，螺旋式压出件(5)通过偏心装置与所述增压器轴相连接，其中，在所述增压装置的壳体(1)外设有外部能驱动的驱动元件(9)、如带轮或等同物，其中，所述增压器轴(6)能借助可控的离合机构(14)与所述外部能驱动的驱动元件(9)相连接，其特征在于，在所述增压器轴(6)与螺旋式压出件(5)之间起作用的驱动元件和/或引导元件与所述增压器轴的所有连接结构都设置在所述前轴承(2)与所述后轴承(3)之间。
2.一种用于对内燃机的增压空气进行压缩的增压装置，具有螺旋式压缩机，其中，在增压器轴(6)的前轴承(2)与后轴承(3)之间，螺旋式压出件(5)通过偏心装置与所述增压器轴(6)相连接，其中，在所述增压装置的壳体(1)外设有外部能驱动的驱动元件(9)、如带轮或等同物，其中，所述增压器轴(6)能借助可控的离合机构(14)、经由所述离合机构(14)的固定在所述增压器轴(6)上的带动元件(7)与所述外部能驱动的驱动元件(9)相连接，其特征在于，在所述离合器结构(14)的固定在所述增压器轴(6)上的带动元件(7)与朝向所述带动元件(7)的增压器轴轴承(2)之间不设置力分配装置或转矩分配装置。
3.根据权利要求1或2所述的增压装置，其特征在于，所述螺旋式压出件在一端部处通过机械式的摇臂来支承和引导。
4.根据上述权利要求中任一项所述的增压装置，其特征在于，所述驱动元件(9)借助一与所述增压器轴(6)无关的轴承(13)支承在壳体部件(11)中。
5.根据上述权利要求中任一项所述的增压装置，其特征在于，作用在所述驱动元件(9)上的力、尤其是横向力能通过所述驱动元件(9)的轴承(13)导出到所述增压器壳体(1)上。
6.根据上述权利要求中任一项所述的增压装置，其特征在于，为所述驱动元件(9)和一离合器轴(10)设置一公共的轴承(13)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的增压装置，其特征在于，所述驱动元件(9)与所述离合器轴(10)以不相对转动的方式连接，所述驱动元件(9)由所述离合器轴(10)支承。
8.根据上述权利要求中任一项所述的增压装置，其特征在于，一能分离地安装的壳体部件(11)设有用于所述驱动元件(9)和/或所述离合器轴(10)的轴承(13)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的增压装置，其特征在于，所述增压器轴(6)具有至少一个带动盘(7)，所述带动盘与所述可控的离合机构(14)一起形成一离合器。
10.根据上述权利要求中任一项所述的增压装置，其特征在于，所述增压器轴(6)以与所述离合器轴(10)和所述离合机构(14)分开的方式支承在所述增压器壳体(1)中。
11.根据上述权利要求中任一项所述的增压装置，其特征在于，所有的为操纵所述离合器而设的构件都布置和支承在所述可控的离合机构(14)一方。
12.一种具有增压空气压缩机的内燃机，其特征在于，设有根据上述权利要求中任一项所述的增压装置。
CN2011101846926A 2010-07-02 2011-07-01 用于对内燃机的增压空气进行压缩的增压装置 Pending CN102383919A (zh)

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