專利名稱：一種汽車的壓氣機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車的壓氣機(jī)，具體涉及一種汽車的增壓器。更具體地說，本發(fā)明 涉及一種W0 2004/072449中所公開類型的汽車壓氣機(jī)。
背景技術(shù)：
WO 2004/072449公開了一種汽車的增壓器，該增壓器包括氣動葉輪，在使用時，該
氣動葉輪設(shè)置在發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣管內(nèi)并連接于傳動系統(tǒng)的輸出軸，所述傳動系統(tǒng)的輸入軸由
所述發(fā)動機(jī)驅(qū)動。所述傳動系統(tǒng)包括三支路式行星齒輪組。在圖1的實(shí)施方式中，所述行
星齒輪組包括構(gòu)成第一支路的太陽輪，該太陽輪連接于所述行星齒輪組的輸出軸并與多個
行星輪嚙合，該多個行星齒輪由可旋轉(zhuǎn)的行星架可旋轉(zhuǎn)地支撐并與構(gòu)成第三支路的齒圈嚙
合，所述可旋轉(zhuǎn)的行星架構(gòu)成第二支路并連接于所述傳動系統(tǒng)的輸入軸。第二支路和第三
支路分別連接于相應(yīng)的電機(jī)(構(gòu)成電動機(jī)/發(fā)電機(jī))的轉(zhuǎn)子，這些電機(jī)的定子通過控制器
電連接，其中所述控制器設(shè)置為用于控制所述電機(jī)的定子之間的電流。 在使用時，機(jī)械動力通過所述傳動系統(tǒng)從所述發(fā)動機(jī)傳遞到所述葉輪。通常任選
一個電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，該作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)產(chǎn)生的電力傳送到作為電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的
另一個電動機(jī)/發(fā)電機(jī)。因而，所述葉輪的轉(zhuǎn)速能夠獨(dú)立于所述發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速而被按照要
求進(jìn)行控制，以適應(yīng)所述發(fā)動機(jī)的瞬間增壓的需求。 該現(xiàn)有技術(shù)文件WO 2004/072449具體說明了所述電動機(jī)/發(fā)電機(jī)中的任一個可 以用于發(fā)動機(jī)的啟動目的，這是明顯有利的，因?yàn)槠湓试S省去傳統(tǒng)的汽車啟動電動機(jī)。但 是，如果在該在先申請WO 2004/072449的結(jié)構(gòu)中，想要將連接于所述行星架的電動機(jī)/發(fā) 電機(jī)用作啟動電動機(jī)，事實(shí)證明是完全無效的，這是因?yàn)樵谒鰝鲃酉到y(tǒng)的輸入軸靜止時 使得所述行星架旋轉(zhuǎn)，僅會使得所述傳動系統(tǒng)的輸出軸旋轉(zhuǎn)，并因此使得所述空氣葉輪旋 轉(zhuǎn)，但不會使得所述傳動系統(tǒng)的輸入軸旋轉(zhuǎn)并因此帶動所述發(fā)動機(jī)本身旋轉(zhuǎn)，而如果想要 啟動所述發(fā)動機(jī)，則使得發(fā)動機(jī)本身旋轉(zhuǎn)當(dāng)然是必須的。 在實(shí)際情形中，連接于傳動軸的電機(jī)以相對較高的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時連接于所述行 星架的電機(jī)可能會需要較低的最高轉(zhuǎn)速。為了能夠啟動內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，啟動電動機(jī)必須能夠 產(chǎn)生較高的扭矩水平，并且至少在短時間內(nèi)維持這種較高的扭矩水平。這意味著如果連接 于所述傳動輸入軸的電機(jī)用于啟動目的，則該電機(jī)必須是高轉(zhuǎn)速/高扭矩類型的電機(jī)。但 是，高轉(zhuǎn)速/高扭矩類型的電機(jī)價格昂貴、體積大并且笨重，這對于大多數(shù)的應(yīng)用而言在商 業(yè)上是不可接受的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種上述類型的汽車壓氣機(jī)，該壓氣機(jī)在安裝在汽車 上時能夠啟動汽車發(fā)動機(jī)，從而允許省略傳統(tǒng)的啟動電動機(jī)，同時該壓氣機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊并且 制造成本低廉。 為此，根據(jù)本發(fā)明，提供一種汽車壓氣機(jī)，該類型的壓氣機(jī)包括連接于傳動系統(tǒng)的輸出軸的氣泵，在使用時所述傳動系統(tǒng)的輸入軸連接于汽車的發(fā)動機(jī)，所述輸入軸和輸出 軸分別連接于三支路式行星差速齒輪組的第一支路和第二支路，該行星差速齒輪組的第三 支路和所述輸入軸分別連接于相應(yīng)的電機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述電機(jī)中的一個電機(jī)構(gòu)成電動機(jī)/發(fā) 電機(jī)，另一個電機(jī)設(shè)置為至少作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述電機(jī)的定子的電連接通過控制器連接 在一起，該控制器設(shè)置為用于控制所述定子之間的電流，其特征在于，在所述齒輪組的兩個 支路之間設(shè)置有可選擇性接合的機(jī)械連接裝置，該機(jī)械連接裝置將所述兩個支路連接在一 起，以使得所述齒輪組作為整體旋轉(zhuǎn)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述機(jī)械連接裝置包括旋轉(zhuǎn)軸 和可選擇性接合的離合器。 因此，在根據(jù)本發(fā)明的壓氣機(jī)中，所述行星齒輪組的兩個支路可以選擇性地鎖合 在一起，從而使得整個齒輪組被鎖在一起并作為單個單元旋轉(zhuǎn)。在該壓氣機(jī)的正常操作中， 所述機(jī)械連接裝置是分離的，并且該壓氣機(jī)基本以WO 2004/072449中所公開的方式運(yùn)轉(zhuǎn)。 但是，如果所述發(fā)動機(jī)不工作并且需要啟動該發(fā)動機(jī)，則使得所述機(jī)械連接裝置接合，并且 使得不與所述傳動系統(tǒng)的輸入軸連接并構(gòu)成電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的電機(jī)獲得供給的電力，并因 此作為電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。這使得整個齒輪組作為一個單元旋轉(zhuǎn)，并因此使得所述傳動系統(tǒng)的輸 入軸以及汽車發(fā)動機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)。因而，汽車的發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)并啟動。作為整體式啟動電 機(jī)(Integrated Starter Generator)運(yùn)轉(zhuǎn)的所述電動機(jī)/發(fā)電機(jī)本身是相對低轉(zhuǎn)速的類 型，并且必須被配置為高扭矩類型，以能夠提供足夠的扭矩而使發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)并啟動。但是， 將低轉(zhuǎn)速的電機(jī)配置為高扭矩類型的電機(jī)是相對簡單的，這并不會使得所述電動機(jī)/發(fā)電 機(jī)的尺寸或成本顯著增加。因此，消除了在使用其它電機(jī)作為啟動電動機(jī)時所存在的電機(jī) 尺寸和成本顯著增加的問題。還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)要求進(jìn)行汽車的再生制動時，可以啟動所 述可選擇性接合的機(jī)械連接裝置，這將使得所述電機(jī)中的一個或兩個電機(jī)由運(yùn)動的汽車的 能量驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，從而作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電，其產(chǎn)生的電力可以存儲到汽車蓄電池中。
在一種實(shí)施方式中，所述離合器為離心式離合器，并被構(gòu)造為在低轉(zhuǎn)速時接合，而 在達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速時自動分離。因此，這種離心式離合器在汽車發(fā)動機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時總是固有地 處于接合狀態(tài)。因而，連接于所述傳動系統(tǒng)的輸出軸或所述傳動系統(tǒng)的行星架的所述電動 機(jī)/發(fā)電機(jī)可以用作啟動電動機(jī)，而不需要采取任何步驟使得離合器接合。 一旦所述發(fā)動 機(jī)啟動并達(dá)到預(yù)定的轉(zhuǎn)速，則該離合器自動分離，進(jìn)而所述傳動系統(tǒng)將以正常方式運(yùn)轉(zhuǎn)。
在另一種實(shí)施方式中，所述離合器為單向式離合器，因此該離合器允許沿一個方 向的相對旋轉(zhuǎn)，而不允許沿相反方向的相對旋轉(zhuǎn)。這種單向式離合器不會影響所述壓氣機(jī) 的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但能夠使扭矩從所述行星架傳動到所述發(fā)動機(jī)，以啟動發(fā)動機(jī)或幫助發(fā)動機(jī) 啟動。 在一種改進(jìn)的實(shí)施方式中，所述離合器包括電動機(jī)或驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該電動機(jī)或驅(qū)動 機(jī)構(gòu)設(shè)置為在與上述控制器相同或不同的控制器(該控制器連接于所述電動機(jī)或驅(qū)動機(jī) 構(gòu))所發(fā)出的信號的控制下接合或分離。如果需要鎖合所述傳動系統(tǒng)以進(jìn)行再生制動，則 這種可控式離合器是必需的，這是因?yàn)榇藭r所述傳動系統(tǒng)可能正在以超過離心式離合器接 合的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。 正如W0 2004/072449中的具體實(shí)施方式
所描述的那樣，兩個所述電機(jī)均可以構(gòu) 成電動機(jī)/發(fā)電機(jī)。但是，由于必須設(shè)置必要的電子轉(zhuǎn)換齒輪，因而該電動機(jī)/發(fā)電機(jī)相對 昂貴。而如果使得其中一個電機(jī)不具有電動機(jī)的功能而僅僅是發(fā)電機(jī)，則能夠顯著地降低的那樣，所述壓氣機(jī)的操作 會受到限制。 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述齒輪組包括太陽輪，該太陽輪連接于所述氣泵，并與由
公共行星架支撐的多個行星輪嚙合，所述行星架連接于所述電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述
行星輪與齒圈嚙合，該齒圈連接于所述傳動系統(tǒng)的輸入軸和所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。優(yōu)選地，所
述可選擇性接合的機(jī)械連接裝置位于所述公共行星架和所述齒圈之間。 所述行星齒輪組的太陽輪、行星輪和齒圈均可以是相互嚙合的傳統(tǒng)類型的帶齒的
齒輪。但是，所述太陽輪、行星輪和齒圈也可以包括滾子齒輪，在接合的成對的滾子齒輪之
間，扭矩通過所述滾子齒輪表面的摩擦接合來傳遞扭矩。


通過下列對具體實(shí)施方式
的描述，本發(fā)明的其它特征和細(xì)節(jié)將顯而易見，其中，所 述具體實(shí)施方式
作為實(shí)施例僅參照唯一一幅附圖給出，該附圖是根據(jù)本發(fā)明的連接于汽車 發(fā)動機(jī)的汽車增壓器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
汽車發(fā)動機(jī)16具有連接于皮帶輪7的輸出軸，皮帶輪7通過皮帶8連接于另一個 皮帶輪9，以驅(qū)動該皮帶輪9旋轉(zhuǎn)。皮帶輪9連接到行星傳動系統(tǒng)的輸入軸上，該行星傳動 系統(tǒng)的輸出軸連接到離心式空氣葉輪14上，該空氣葉輪14設(shè)置在發(fā)動機(jī)16的進(jìn)氣管內(nèi)。 所述傳動系統(tǒng)的輸入軸連接到所述行星差速齒輪組的齒圈或環(huán)形齒輪10上。齒圈10與多 個行星齒輪11嚙合，該多個行星齒輪11由公共行星架12可旋轉(zhuǎn)地支撐。行星齒輪11與太 陽輪13嚙合，該太陽輪13連接于所述傳動系統(tǒng)的輸出軸，從而連接到空氣葉輪14上。行 星架12連接到電動機(jī)/發(fā)電機(jī)2的轉(zhuǎn)子上。 到目前為止，就所描述的增壓器而言，該增壓器與WO 2004/072449的圖4所示的 增壓器基本相同。但是，本發(fā)明的增壓器與WO 2004/072449的圖4所示的增壓器在如下兩 個重要的方面存在區(qū)別 首先，發(fā)動機(jī)16的輸出軸6不僅連接到皮帶輪7上，而且連接到另一個皮帶輪5。 該皮帶輪5通過另一個皮帶4連接于另一個皮帶輪3。皮帶輪3連接于發(fā)電機(jī)1的轉(zhuǎn)子上， 該發(fā)電機(jī)為所述增壓器的電機(jī)中的一個電機(jī)。但是，該發(fā)電機(jī)1并不與所述增壓器形成整 體，而是遠(yuǎn)離所述增壓器，并且在該實(shí)施方式中，該發(fā)電機(jī)構(gòu)成所述汽車的交流發(fā)電機(jī)，一 般而言，在任何情況下，傳統(tǒng)上該交流發(fā)電機(jī)在汽車上均是設(shè)置的。與W0 2004/072449中 的情形一樣，兩個電機(jī)的定子通過控制器18電連接，該控制器18設(shè)置為用于控制兩個電機(jī) 之間的電流，并因此能夠根據(jù)發(fā)動機(jī)15的瞬間加速需求來控制空氣葉輪14的轉(zhuǎn)速。
其次，所述傳動系統(tǒng)的行星架12通過機(jī)械連接裝置連接到齒圈IO上，其中所述機(jī) 械連接裝置包括能夠控制的離合器15。該離合器15可以通過離心力進(jìn)行控制，或者如圖所 示可以包括連接于控制器18的驅(qū)動機(jī)構(gòu)。因此，該離合器可以響應(yīng)于由所述控制器發(fā)出的 信號而接合或分離。 在正常的操作中，本發(fā)明的增壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)與WO 2004/072449中所描述的增壓器 基本一樣，并且在這種正常操作中，離合器15處于分離狀態(tài)，因此齒圈10與行星架12之間的機(jī)械連接裝置不起作用。但是，如果所述發(fā)動機(jī)不工作并且需要啟動該發(fā)動機(jī)，則所述控 制器向離合器15發(fā)出信號以使得該離合器接合，從而將行星架12與齒圈10鎖合在一起。 然后，將電力供給到電動機(jī)/發(fā)電機(jī)2上，這使得該電動機(jī)/發(fā)電機(jī)2以電動機(jī)模式運(yùn)轉(zhuǎn)。 該電動機(jī)/發(fā)電機(jī)2驅(qū)動行星架12旋轉(zhuǎn)，并且由于離合器15的接合也因此使得齒圈10旋 轉(zhuǎn)，這使得發(fā)動機(jī)的輸出軸6旋轉(zhuǎn)并因此使得所述發(fā)動機(jī)啟動。 一旦發(fā)動機(jī)啟動，使得離合 器15分離，并且所述增壓器開始進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 本發(fā)明的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，如果所述機(jī)械連接裝置為自動控制式(actively controlled)離合器或單向離合器的形式，則該機(jī)械連接裝置能夠在發(fā)動機(jī)急劇減速(例 如換檔)過程中用于改善操作。例如，在圖示的實(shí)施方式中，所述行星架沿所述輸入軸旋轉(zhuǎn) 方向的轉(zhuǎn)速被限制在該輸入軸的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。這是比較有利的，這是因?yàn)?，在某些情形下?尤其是在發(fā)動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)并且不需要增壓時，所述行星架可以高速旋轉(zhuǎn)或者以近似于所述 輸入軸的速度旋轉(zhuǎn)。在換檔情形下，所述輸入軸的轉(zhuǎn)速可能會急劇下降，并且可能需要增 壓。在這些情形下，所述行星架必須極快地減速，并且可能需要沿與所述輸入軸相反的方向 加速。在不使用本發(fā)明的情形下，這通過對連接于所述行星架的電機(jī)施加扭矩來進(jìn)行。但 在本發(fā)明中，通過使得所述離合器接合，所述發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的降低將會自動使得所述行星架 轉(zhuǎn)速降低，從而改善反應(yīng)靈敏度，并降低電機(jī)所需的額定功率。
權(quán)利要求
一種汽車的壓氣機(jī)，該壓氣機(jī)包括連接于傳動系統(tǒng)的輸出軸的氣泵，在使用時所述傳動系統(tǒng)的輸入軸連接于所述汽車的發(fā)動機(jī)，所述輸入軸和輸出軸分別連接于三支路式行星差速齒輪組的第一支路和第二支路，該行星差速齒輪組的第三支路和所述輸入軸分別連接于相應(yīng)的電機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述電機(jī)中的一個電機(jī)構(gòu)成電動機(jī)/發(fā)電機(jī)，另一個電機(jī)設(shè)置為至少作為發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，所述電機(jī)的定子的電連接通過控制器連接在一起，該控制器設(shè)置為用于控制所述定子之間的電流，其特征在于，在所述行星差速齒輪組的兩個支路之間設(shè)置有可選擇性接合的機(jī)械連接裝置，該機(jī)械連接裝置將所述兩個支路連接在一起，以使得所述齒輪組作為單個單元旋轉(zhuǎn)。
2. —種壓氣機(jī)，其中，所述機(jī)械連接裝置包括旋轉(zhuǎn)軸和可選擇性接合的離合器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓氣機(jī)，其中，所述離合器為離心式離合器，并構(gòu)造為在低轉(zhuǎn) 速時接合，而在達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速時自動分離。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓氣機(jī)，其中，所述離合器包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)，該驅(qū)動機(jī)構(gòu)設(shè)置為 用于使得所述離合器接合和分離，并連接于控制器以由該控制器控制。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的壓氣機(jī)，其中，所述兩個電機(jī)構(gòu)成電動機(jī)/發(fā) 電機(jī)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的壓氣機(jī)，其中，一個電機(jī)為電動機(jī)/發(fā)電機(jī)， 另一個電機(jī)僅為發(fā)電機(jī)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的壓氣機(jī)，其中，所述行星差速齒輪組包括太陽輪，該太陽輪連 接于所述氣泵，并與由公共行星架支撐的多個行星輪嚙合，所述公共行星架連接于所述電 動機(jī)/發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，所述行星輪與齒圈嚙合，該齒圈連接于所述傳動系統(tǒng)的輸入軸和所 述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓氣機(jī)，其中，所述可選擇性接合的機(jī)械連接裝置位于所述 公共行星架和所述齒圈之間。
全文摘要
一種汽車的壓氣機(jī)，該壓氣機(jī)包括連接于傳動系統(tǒng)的輸出軸的氣泵(14)，在使用時，傳動系統(tǒng)的輸入軸連接于汽車的發(fā)動機(jī)(16)。所述輸入軸和輸出軸分別連接于三支路式行星差速齒輪組的齒圈(10)和太陽輪(13)。所述齒輪組的行星架(12)連接于電動機(jī)/發(fā)電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)子，所述輸入軸連接于電機(jī)(1)的轉(zhuǎn)子，該電機(jī)(1)至少構(gòu)成發(fā)電機(jī)。所述兩個電機(jī)的定子的電連接通過控制器連接在一起，該控制器設(shè)置為用于控制所述定子之間的電流。在所述齒輪組的兩個支路之間設(shè)置有可選擇性接合的機(jī)械連接裝置(15)，該機(jī)械連接裝置設(shè)置為將所述兩個支路連接在一起以使得所述齒輪組作為整體旋轉(zhuǎn)。
文檔編號F02B33/34GK101702927SQ200880015348
公開日2010年5月5日 申請日期2008年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月8日
發(fā)明者L·巴克 申請人:耐可斯特驅(qū)動有限公司;整體動力系統(tǒng)有限公司