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CN103180630A - 整体式离合器增压器 - Google Patents

整体式离合器增压器 Download PDF

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CN103180630A
CN103180630A CN2011800396465A CN201180039646A CN103180630A CN 103180630 A CN103180630 A CN 103180630A CN 2011800396465 A CN2011800396465 A CN 2011800396465A CN 201180039646 A CN201180039646 A CN 201180039646A CN 103180630 A CN103180630 A CN 103180630A
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Abstract

一种构造成与增压器(12)一起使用的离合器组件(10)，包括：具有纵轴线(36)的第一轴(18)；连接至第一轴(36)的轮(24)；连接至第一轴(18)的离合器转子(26)；与第一轴(18)不连接的离合器衔铁(28)；和沿纵轴线(36)与轮(24)间隔开的离合器线圈(30)。离合器转子(26)绕纵轴线(36)旋转。离合器衔铁(28)也绕纵轴线(36)旋转。轮(24)的直径独立于离合器转子(26)、离合器衔铁(28)和离合器线圈(30)的直径。还提供了一种包括该离合器组件(10)的增压器(12)。

Description

整体式离合器增压器
技术领域
本发明总的涉及用于与增压器(例如，任意类型的正排量流体泵，包括罗茨型回转式空气压缩机、螺杆式空气泵及任意其它类似的装置)一起使用的离合器组件。
背景技术
使用增压器增加或“提高”内燃机进气歧管中的空气压力以导致发动机具有更高的马力输出能力是公知的。因此，如果发动机是正常吸气式(例如，活塞在活塞进气冲程期间将空气吸入气缸)，那么发动机会具有比其它方式所产生的更大的马力输出能力。传统的增压器通常由发动机机械地驱动，因此无论何时可能不需要和/或期望发动机“增压”，都会消耗发动机马力。在增压器输入(例如，从动皮带轮)与增压器转子之间可串联设置某类可接合/可分离的离合器。
存在三种基本类型的离合器组件结构和/或设计：(1)大轮/皮带轮结构；(2)小轮结构；和(3)远程安装离合器结构。尽管这三种基本类型的离合器组件中的每种都能以商业上可接受且令人满意的方式操作，但是上述离合器组件的每一种都存在潜在的缺点。例如，关于大轮结构，轮通常与转子形成整体，轮的直径足够大以便固定在安装于增压器盖上的离合器线圈上。因为该轮集成在转子上，所以轮设计取决于离合器的转矩负载量(torque capacity，最大转矩)。换句话说，如果增加离合器的转矩负载量，则必须增大轮的直径。因为所需的轮直径通常过大，导致不期望的封装需求，所以在商业上不可行。另外，大轮具有大的惯性。关于小轮结构，轮的设计可能不依赖于离合器线圈的尺寸。但是，轮通常与离合器衔铁形成整体。因为离合器衔铁固定在轮上，所以即便在离合器分离时，离合器衔铁通常也以轮的速度旋转，并且衔铁在较高的速度时不是特别稳定。另外，在一些结构中，轴承会具有增大的轴承负载，离合器处于接合位置时轴承内外座圈之间不发生相对运动会在轴承上施加额外的应力和/或负载。这可能导致对轴承的损坏(例如，微振磨损)。由于必须由固定轴承支承的带/皮带载荷，该微振磨损成为一问题。最后，关于远程安装轮结构，轮具有与使得离合器处于接合位置有关的最高惯量。
发明内容
期望提供一种克服了上述缺点、构造成与增压器一起使用的改进型离合器组件。例如，该改进型离合器组件可构造成通过将轮/皮带轮从离合器转子和离合器线圈分开而允许将离合器设计为独立于离合器的转矩负载量。所述轮还可与离合器衔铁分开，使得即便离合器组件从增压器分开，离合器衔铁的旋转也不牵制轮的旋转。该改进型离合器组件的设计还允许离合器组件的较大尺寸(例如，直径)，以更靠近增压器的主壳体，从而减小轮周围区域的封装。最后，在一些实施例中，该改进型离合器组件可构造成无需损坏离合器部件就允许增压器获得需要的速度；在保持改善的轴承寿命的同时能够得到小的轮直径。
一种构造成与增压器一起使用的离合器组件，所述离合器组件包括：具有纵轴线的第一轴；连接至所述第一轴的轮；连接至所述第一轴的离合器转子；不与所述第一轴连接的离合器衔铁；和沿所述纵轴线与所述轮间隔开的离合器线圈。所述离合器转子绕所述纵轴线旋转。所述离合器衔铁也绕所述纵轴线旋转。所述轮的直径独立于所述离合器转子、所述离合器衔铁和所述离合器线圈的直径。
还提供了一种包括所述离合器组件的增压器。所述增压器包括离合器组件，该离合器组件包括：离合器壳体；具有纵轴线的第一轴；连接至所述第一轴的轮；连接至所述第一轴的离合器转子；不与所述第一轴连接的离合器衔铁；和沿所述纵轴线与所述轮间隔开的离合器线圈。所述离合器转子绕所述纵轴线旋转。所述离合器衔铁也绕所述纵轴线旋转。所述轮的直径独立于所述离合器转子、所述离合器衔铁和所述离合器线圈的直径。所述增压器还包括：增压器壳体；设置在所述增压器壳体中的多个增压器转子；构造成驱动所述多个增压器转子旋转的第二轴；和连接至所述第二轴的增速传动装置。
附图说明
现在参考附图，通过实例描述本发明的实施例，其中：
图1为根据本发明实施例的离合器组件的剖视图。
图2为根据本发明实施例的离合器组件的剖视图。
图3为根据本发明实施例的离合器组件的透视图。
图4为根据本发明实施例的离合器组件的离合器衔铁、离合器转子和离合器线圈的分解透视图。
图5为根据本发明实施例的离合器组件的一部分的分解透视图。
具体实施方式
现在详细参考本发明的实施例，其实例在这里描述并在附图中示出。尽管本发明结合实施例描述，但是应当理解，并不意欲将本发明限制为这些实施例。相反，本发明意欲覆盖包含在由所附权利要求体现的本发明实质和范围下的替代、修改和等效方案。例如，本发明可有利地与具有各种设计和构造的增压器一起使用，例如罗茨型回转式空气压缩机、螺杆式空气泵、以及任意数量的其它各种正排量泵。
图1中示出了根据本发明实施例的离合器组件10。该离合器组件10构造成与根据本发明实施例的增压器12一起使用。增压器12可为用于发动机(未示出)的进气歧管组件的一部分。发动机可包括多个气缸和设置在各气缸中的往复式活塞，从而限定了可扩大的燃烧室。发动机可包括用于分别通过进气门和排气门将燃烧流体引导进入燃烧室和离开燃烧室的进气岐管组件和排气歧管组件。
进气歧管组件的增压器12可为任意的正排量泵，包括本发明受让人所享有的美国专利No.5,078,583和No.5,893,355中示出和描述的罗茨式空气压缩增压器，其内容通过参考包含于此，但是并非限制于此。增压器12还可包括螺杆式压缩机或任意其它类型的正排量泵。根据本发明的实施例，增压器12可包括多个(例如，成对)转子14，每个都具有多个啮合的瓣轮。转子可多个并行地设置，与柱形腔室横向地重叠，并可由以已知方式(例如，传动带)传递到其上的发动机曲轴转矩驱动。增压器12可包括限定多个柱形腔室的主壳体16。增压器12的包括轴12的机械驱动装置可使转子14相对于曲轴速度以固定比率转动，使得增压器12的排量大于发动机排量，从而使流入发动机燃烧室的空气升压或增压。增压器12可包括构造成从进气管道或通道接收流体的入口孔和构造成将充填的空气通过排出管道引导至进气门的出口孔。进气管道或通道和排出管道可借助于旁路通道互连。旁通阀可设置在旁路通道内，并可构造成借助于致动器组件在打开位置与关闭位置之间运动。
增压器12可以本领域任何传统方式联接至离合器组件10。还包括用作离合器组件10的离合器壳体12的输入壳体。离合器组件10包括离合器壳体20、轴22、轮/皮带轮24、离合器转子26、离合器衔铁28和离合器线圈30。离合器壳体20可构造成容纳离合器组件10的其它部件。离合器壳体12可在第一端32直径较小，在第二端34直径较大。第一端32可靠近轮24。第二端34可靠近增压器12的主壳体16。
轴22可具有轴22绕其旋转的纵轴线36。轴22可通过至少一个轴承38支承在离合器壳体20中。例如但非限制的，轴22可通过多个(例如，成对)轴承38、40支承在离合器壳体12中。轴承38、40可设置在离合器壳体20与轴22之间。现在参考图2-3，总的示出了离合器组件110的可选实施例。如图2-3中总的所示，轮24的至少一部分可周向地环绕至少一个轴承38。通过将轮24直接设在至少一个轴承38上，其它轴承40可不必构造成支承由轮22施加的径向载荷。根据本发明的实施例，每个轴承38、40都可包括内座圈和外座圈。当离合器组件10、110接合时，轴承38、40的内座圈与外座圈之间基本没有相对运动。
现在参考图1-3和5、6，在离合器组件10接合期间，轮24可构造成将转矩从发动机曲轴(未示出)传递至轴22。轮24可连接至轴22。根据本发明的实施例，轮24可设置在轴22的外部。轮24可设置在轴22的一端，并可周向地环绕轴22。根据本发明的实施例，轮24可在离合器壳体20的外部。轮24可与离合器壳体20沿着纵轴线36轴向地间隔开。根据本发明的实施例，设置于离合器壳体20与轴22之间的至少一个轴承38可靠近轮22。另一轴承40可更靠近增压器12的主壳体16地设置在离合器壳体20与轴22之间。轮24可与离合器组件10的其它部件分开(即，未形成为整体)。例如，轮24可与离合器衔铁28分开(即，未与离合器衔铁形成整体)。
轮24的直径可独立于离合器转子26、离合器衔铁28和离合器线圈30的直径。轮24(包括其设计和结构)独立于离合器转子26、离合器衔铁28和离合器线圈30的转矩负载量。根据本发明的实施例，根据增压器12的确定的转矩负载量，轮24可具有小于约85mm的直径。根据本发明的实施例，轮24可具有在约45mm与约85mm之间的直径。基于轮24的直径，轮24可传统地被认为是小轮。根据本发明的实施例，轮24的直径可小于离合器线圈30的直径，因为根据本发明实施例轮24可不环绕离合器线圈30。根据本发明的实施例，轮24也可不与离合器转子26形成整体。
离合器转子26可构造成被磁化，并建立吸引离合器衔铁28的磁回路。根据本发明的实施例，离合器转子26可连接至轴22和/或轮24。离合器转子26可绕轴22的纵轴线36旋转。离合器转子26不像传统的小轮设计那样连接至增压器的轴18。根据本发明的实施例，离合器转子26可包括钢。尽管本发明的一个实施例详细提及钢，但是根据本发明的另一些实施例，离合器转子26可包括任意数量的其它材料。根据本发明的实施例，离合器转子26可以至少与轮24相同的转速旋转，并可以比离合器衔铁28所能旋转的更高转速旋转。因为离合器转子26可连接至轴22和/或轮24，所以根据本发明的实施例，离合器转子26可总是保持与轮24相同的转速。换句话说，即便在离合器组件10分离时，离合器转子26也可以与轴22的转速相同的转速旋转。离合器转子26在较高的速度时通常比离合器衔铁28更稳定。离合器转子26可沿轴22的纵轴线36设置在离合器衔铁28与离合器线圈30之间。离合器转子26可具有构造成至少部分地环绕离合器线圈30的第一表面42。离合器转子26可具有构造成面向离合器衔铁28的第二表面44(即，与第一表面42相对)。
离合器衔铁28可绕轴22的纵轴线36旋转。离合器衔铁28可构造成被拉靠在离合器转子26上，并在接触时施加摩擦力。由此可使离合器衔铁28的负载加速以匹配离合器转子26的转速。离合器衔铁28可沿轴22的纵轴线36设置在离合器转子18与增压器12之间。离合器衔铁28可具有构造成面向离合器转子26的第二表面44的第一表面46，并可包括摩擦材料。离合器衔铁28可具有构造成面向增压器12的第二表面46(即，与第一表面44相对)。离合器衔铁28可通过花键和螺栓连接至增压器12的轴18。根据本发明实施例，离合器衔铁28可含有速度敏感部件(例如，摩擦材料和弹性件/弹簧)。当离合器组件10、110分离时，离合器衔铁28的转速可低于轴22的转速。因此，根据本发明实施例，离合器衔铁28可构造成在离合器组件10、110分离时惯性运动至停止，而不是总不得不保持与轮24相同的转速。根据本发明实施例，离合器衔铁28可不连接至轴22和/或轮24。相反，根据本发明实施例，离合器衔铁28可与轮24分开。离合器衔铁20可连接至增压器12的轴18。当离合器组件10、110接合时，离合器衔铁28的转速可与轴22的转速基本相同。由于含有速度敏感材料(例如摩擦材料)，故在较高速度更难以保持离合器衔铁28稳定，所以离合器衔铁28可不连接至轴22和/或轮24。离合器28可与轮24分开，因此，离合器衔铁28不会影响轮24的尺寸和/或范围。通过将离合器衔铁28与轮24分开，可减小离合器壳体20在轮24周围的区域中的尺寸。另外，轮24的尺寸和构造可不依赖于衔铁28的尺寸和/或转矩负载量。
离合器线圈30可包括磁通源。可向离合器线圈30施加电流和/或电压，以在离合器线圈30的附近区域中产生磁场并产生磁力线。磁场的强度与提供的电流的水平成比例。然后该通量可通过位于离合器线圈30与离合器转子26之间的小的工作气隙传递。因此，离合器转子26会被磁化，建立吸引离合器衔铁28的磁回路。然后离合器衔铁28被拉靠在离合器转子26上，在接触时施加摩擦力，并且离合器衔铁28上的负载被加速以匹配离合器转子26的速度。当从离合器组件10、110消除电流和/或电压时，离合器衔铁28可随着增压器12的轴18自由旋转。离合器线圈30可不被轮24环绕。相反，离合器线圈30可安装在离合器转子26内，并可更加靠近增压器12的壳体16。离合器线圈30可在沿轴22的纵轴线36的方向上设置在离合器转子26与离合器壳体20之间。离合器线圈30可沿着轴22的纵轴线36与轮24间隔开。离合器线圈30可与轮24分开，因此，离合器线圈30可不影响轮24的尺寸和/或范围。通过将离合器线圈30与轮24分开，可减小离合器壳体20在轮24周围的区域中的尺寸。另外，轮24的尺寸和构造可不依赖于离合器线圈30的尺寸和/或转矩负载量。
离合器线圈30可由(例如，通过电线52)向离合器线圈30提供电信号的电子控制单元(ECU)(未示出)控制。该ECU可处理输入(例如但不限于，对应于车辆参数的传感器读数)，并根据逻辑规则处理该输入以确定提供给离合器线圈30的恰当的电信号。ECU可包括微处理器，该微处理器具有足够的内存以存储用于控制离合器组件10、110的操作的逻辑规则(例如，以计算机程序的形式)。
包括根据本发明实施例的离合器组件10、110的增压器12还可包括连接至增压器12的轴18的增速传动装置50。因此，增压器12的至少一个转子14可使用输入驱动结构，该输入驱动结构示例性而非限制性地包括轴18和增速传动装置50，增压器12可借助于该输入驱动结构接收输入驱动转矩。根据本发明实施例的增压器12可包括离合器组件10、110；壳体16；设置在壳体16内的多个转子14；构造成驱动所述多个转子14旋转的轴18；及连接至轴18的增速传动装置50。
为示出和描述目的已经给出了本发明具体实施例的上述说明。它们并非意在穷举，也非意在将本发明限制为所公开的具体形式，根据上面的教导，各种修改和变形都是可能的。为说明本发明的原理及其实践应用，选择并描述了这些实施例，从而使本领域的技术人员能够利用本发明及具有适于特定使用打算的各种修改的各种实施方式。在前面的说明中已经极详细地描述了本发明，相信通过说明书的阅读和理解，本发明的各种改变和修改对本领域的技术人员都是显而易见的。这类改变和修改都被预定包含在本发明中，就此而言它们落在所附权利要求的范围内。本发明的范围意在由所附权利要求及其等效方案限定。

Claims (18)

1.一种构造成与增压器(12)一起使用的离合器组件(10)，所述离合器组件(10)包括：
具有纵轴线(36)的第一轴(18)；
连接至所述第一轴(36)的轮(24)；
连接至所述第一轴(18)的离合器转子(14)，其中所述离合器转子(14)绕所述纵轴线(36)旋转；
与输入轴(18)不连接的离合器衔铁(28)，其中所述离合器衔铁(28)绕所述纵轴线(36)旋转；以及
沿所述纵轴线(36)与所述轮(24)间隔开的离合器线圈(30)，其中所述轮(24)的直径独立于所述离合器转子(26)、所述离合器衔铁(28)和所述离合器线圈(30)的直径。
2.如权利要求1的离合器组件(10)，其中所述离合器衔铁(28)连接至第二轴(22)，该第二轴(22)包括所述增压器(12)的一部分。
3.如权利要求1的离合器组件(10)，其中所述离合器衔铁(28)包括摩擦材料和弹性件。
4.如权利要求1的离合器组件(10)，其中所述轮(24)与所述离合器衔铁(28)分开。
5.如权利要求1的离合器组件(10)，还包括离合器壳体(20)。
6.如权利要求5的离合器组件(10)，其中所述离合器线圈(30)安装在所述离合器转子(26)中，并且在沿所述输入轴(18)的纵轴线(36)的方向上设置在所述离合器壳体(20)与所述离合器转子(26)之间。
7.如权利要求1的离合器组件(10)，其中所述轮(24)的直径小于所述离合器线圈(30)的直径。
8.如权利要求5的离合器组件(10)，还包括设置在所述离合器壳体(20)与所述输入轴(18)之间的至少两个轴承(38，40)。
9.如权利要求8的离合器组件(10)，其中所述轮(24)的至少一部分周向地环绕所述至少两个轴承(38，40)中的一个，并且所述至少两个轴承(38，40)中的另一个构造成不支承由所述轮(24)施加的径向负载。
10.如权利要求1的离合器组件(10)，其中所述轮(24)不与所述转子(26)形成整体。
11.如权利要求1的离合器组件(10)，其中所述轮(24)独立于所述离合器转子(26)、离合器衔铁(28)和离合器线圈(30)的转矩负载量。
12.如权利要求1的离合器组件(10)，其中当所述离合器组件(20)分离时，所述离合器衔铁(28)的转速低于所述第一轴(18)的转速。
13.如权利要求1的离合器组件(10)，其中当所述离合器组件(10)接合时，所述离合器衔铁(28)的转速与所述第一轴(18)的转速基本相同。
14.如权利要求1的离合器组件(10)，其中当所述离合器组件(10)分离时，所述离合器转子(26)的转速与所述第一轴(18)的转速基本相同。
15.如权利要求1的离合器组件(10)，其中所述离合器衔铁(28)与所述轮(24)分开。
16.如权利要求1的离合器组件(10)，其中所述离合器线圈(30)与所述轮(24)分开。
17.如权利要求5的离合器组件(10)，其中所述离合器壳体(2)在靠近所述轮(24)的第一端(32)直径较小，在靠近所述增压器(12)的第二端(34)直径较大。
18.一种增压器(12)，包括：
离合器组件(10，110)，所述离合器组件包括：
离合器壳体(20)；
具有纵轴线(36)的第一轴(18)
连接至所述第一轴(18)的轮(24)；
连接至所述第一轴(18)的离合器转子(26)，其中所述离合器转子(26)绕所述纵轴线(36)旋转；
与所述第一轴(18)不连接的离合器衔铁(28)，其中所述离合器衔铁(28)绕所述纵轴线(36)旋转；
沿所述纵轴线(36)与所述轮(24)间隔开的离合器线圈(30)；和
增压器壳体(16)；
设置在所述增压器壳体(16)中的多个增压器转子(14)；
构造成驱动所述多个增压器转子(14)旋转的第二轴(22)；
连接至所述第二轴(22)的增速传动装置(50)；
其中所述轮(24)的直径独立于所述离合器转子(26)、所述离合器衔铁(28)和所述离合器线圈(30)的直径。
CN201180039646.5A 2010-08-13 2011-08-12 整体式离合器增压器 Active CN103180630B (zh)

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