專利名稱:增壓器正時(shí)齒輪油泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及用于正排量/容積式增壓器的油泵,并更具體地涉及由增壓器的正時(shí)齒輪(timing gear)提供的油泵。
背景技術(shù):
使用正排量氣泵來給內(nèi)燃機(jī)增壓和為其它目的提供空氣在本領(lǐng)域是已知的。當(dāng)用作汽車增壓器時(shí),這種泵可以包括殼體,該殼體具有轉(zhuǎn)子腔以及空氣進(jìn)入和排出通道。在增壓器的腔中,一對相互嚙合的或交錯(cuò)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),以便泵送通過進(jìn)入通道吸入的空氣和隨后通過排出通道排出空氣。增壓器的內(nèi)部部件如齒輪和軸承通常通過容納在增壓器內(nèi)的特殊配方的工作流 體提供潤滑。通常,這種工作流體通過飛濺潤滑輸送到增壓器的內(nèi)部部件。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例針對具有殼體的正排量泵。殼體包括用于允許較低壓力入口空氣進(jìn)入的入口和用于排出較高壓力出口空氣的出口。泵還包括相互嚙合的第一和第二鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子,所述轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)地布置在殼體中并設(shè)置成將較低壓力入口空氣轉(zhuǎn)變成較高壓力出口空氣。泵還包括相互嚙合的第一和第二正時(shí)齒輪,所述第一和第二正時(shí)齒輪分別相對于第一和第二轉(zhuǎn)子固定,用于防止第一和第二轉(zhuǎn)子之間接觸,并被充分封裝以產(chǎn)生潤滑流體流。此外,泵包括輸入驅(qū)動(dòng)裝置,輸入驅(qū)動(dòng)裝置適于被正轉(zhuǎn)矩以與內(nèi)燃機(jī)的速度成比例的速度旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。輸入驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置成驅(qū)動(dòng)第一和第二正時(shí)齒輪。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例針對具有增壓器——例如上述正排量泵——的內(nèi)燃機(jī)。從下面結(jié)合附圖對實(shí)施本發(fā)明的最佳方式的詳細(xì)描述,可以清楚地發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及它特征和優(yōu)點(diǎn)。
圖I是連接到內(nèi)燃機(jī)上的增壓器組件的側(cè)視圖;圖2是增壓器組件的俯視剖視圖,示出構(gòu)造成給潤滑流體加壓的相互嚙合的正時(shí)齒輪;圖3是增壓器組件的仰視透視圖,其中,移除了輸入軸殼體,以示出適于封裝相互嚙合的正時(shí)齒輪的蓋件;圖4是增壓器組件的仰視透視圖,其中,移除了輸入軸殼體,以示出設(shè)置成產(chǎn)生流體流的相互嚙合的旋轉(zhuǎn)件;圖5是增壓器組件使加壓潤滑流體連通到渦輪增壓器的側(cè)視圖;和圖6是具有可選擇速度的輸入驅(qū)動(dòng)裝置的增壓器組件的俯視圖。
具體實(shí)施方式
參見附圖,其中,在幾個(gè)圖中,同樣的附圖標(biāo)記對應(yīng)于同樣的或類似的部件,圖I示出內(nèi)燃機(jī)2,該內(nèi)燃機(jī)2具有多個(gè)燃燒室4和曲軸皮帶輪6。皮帶輪6由內(nèi)燃機(jī)2的曲軸(未示出)驅(qū)動(dòng),如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的??傮w上由附圖標(biāo)記10指示的壓縮機(jī)或增壓器組件示出為連接到內(nèi)燃機(jī)2上。增壓器組件10適于與內(nèi)燃機(jī)2 —起使用,并且是可操作的以增加內(nèi)燃機(jī)2的容積效率。增壓器組件10由內(nèi)燃機(jī)2通過皮帶8驅(qū)動(dòng)。盡管本文的增壓器可以是具有相互嚙合的葉狀轉(zhuǎn)子的羅茨式增壓器或具有相互嚙合的葉狀轉(zhuǎn)子的螺旋式增壓器,但在圖2中示出羅茨式增壓器。增壓器組件10在圖2-3中詳細(xì)示出。增壓器組件10包括輸入驅(qū)動(dòng)裝置11,該輸入驅(qū)動(dòng)裝置11適于被正轉(zhuǎn)矩以與內(nèi)燃機(jī)的速度成比例的速度圍繞旋轉(zhuǎn)軸線X旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。輸入驅(qū)動(dòng)裝置11包括殼體12。殼體12典型地由鑄造金屬如鋁、鎂等形成。殼體12包括第一端14和相對的第二端16。第一端14包括用于輸入軸殼體18的連接裝置。具有第一端22和第二端24的輸入軸20在內(nèi)部設(shè)置到輸入軸殼體18上。輸入軸20通過軸承26和28旋轉(zhuǎn)地支承在輸入軸殼體18中。在輸入軸殼體18中安裝有旋轉(zhuǎn)密封件29。密封件29安裝成使得,密封件的內(nèi)徑與輸入軸20的外徑接觸并防止外來材料從增壓器組件10的外部進(jìn)入殼體18和防止任何流體沿相反方向流出。 輸入軸20的第一端22固定地接納皮帶輪30,該皮帶輪30通過皮帶8連接到曲軸皮帶輪6上,從而增壓器組件10由內(nèi)燃機(jī)2驅(qū)動(dòng)(如圖I中所示)。輸入軸20的第二端24保持凸緣32,該凸緣32用于與聯(lián)接件34接合,該聯(lián)接件34繼而通過柱37與第一或主動(dòng)正時(shí)齒輪36接合。主動(dòng)正時(shí)齒輪36連續(xù)地與第二或從動(dòng)正時(shí)齒輪38嚙合。因此,輸入驅(qū)動(dòng)裝置11直接驅(qū)動(dòng)第一和第二正時(shí)齒輪36和38。正時(shí)齒輪36和38分別相對于第一和第二轉(zhuǎn)子軸40和42固定。轉(zhuǎn)子軸40旋轉(zhuǎn)地安裝在第一前軸承44和第一后軸承46上,轉(zhuǎn)子軸42類似地安裝在第二前軸承48和第二后軸承50上。第一和第二前軸承44和48安裝并支承在支承板52中,第一和第二后軸承46和50安裝并支承在殼體12中。轉(zhuǎn)子軸40和42分別固定到第一和第二交錯(cuò)并連續(xù)嚙合的轉(zhuǎn)子54和56上,以便與所述轉(zhuǎn)子54和56 —體地旋轉(zhuǎn)。因此,相互嚙合的正時(shí)齒輪36和38分別相對于轉(zhuǎn)子54和56固定,尤其是以便防止在增壓器組件10工作期間轉(zhuǎn)子之間接觸。轉(zhuǎn)子54和56安裝成在形成于殼體12內(nèi)的轉(zhuǎn)子腔58內(nèi)旋轉(zhuǎn),并設(shè)置成將較低壓力入口空氣轉(zhuǎn)變成較高壓力出口空氣。輸入軸殼體18直接安裝到支承板52上,因此在支承板和輸入軸殼體之間形成油槽或齒輪箱60。正時(shí)齒輪36和38因此設(shè)置成在油槽60的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)。第一旋轉(zhuǎn)密封件62和第二旋轉(zhuǎn)密封件64安裝在支承板52上。旋轉(zhuǎn)密封件62和64的內(nèi)徑分別與轉(zhuǎn)子軸40和42的外徑接觸,以防止?jié)櫥黧w從油槽60泄漏到轉(zhuǎn)子腔58中。殼體12的第二端16包括低壓空氣入口 66,該低壓空氣入口 66設(shè)置成允許典型地環(huán)境空氣到達(dá)轉(zhuǎn)子54和56。較低壓力空氣典型地通過節(jié)氣門體部組件(未示出)進(jìn)入入口66,該節(jié)氣門體部組件根據(jù)內(nèi)燃機(jī)速度和載荷控制進(jìn)入空氣的量。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的,較低壓力入口空氣被第一和第二轉(zhuǎn)子54和56壓縮。因此,較低壓力入口空氣被第一和第二轉(zhuǎn)子54和56轉(zhuǎn)變成較高壓力出口空氣。然后較高壓力出口空氣被排出,并通過空氣出口 68 (在圖3中示出)輸送到燃燒室4 (在圖I中示出)。較高壓力出口空氣與內(nèi)燃機(jī)內(nèi)部的燃料給合,用于隨后的燃燒。增壓器組件10在出口表面70處安裝在內(nèi)燃機(jī)2上。典型地,增壓器組件10通過合適的緊固裝置如多個(gè)螺釘(未示出)連接到內(nèi)燃機(jī)2上,以有助于壓縮空氣與燃燒室4最直接連通。正時(shí)齒輪36和38被支承板52和蓋件53充分地封裝,以在增壓器組件10運(yùn)行期間經(jīng)由齒輪齒39產(chǎn)生加壓潤滑流體的持續(xù)流。由正時(shí)齒輪36和38所提供的潤滑流體流并因此產(chǎn)生的流體壓力與輸入驅(qū)動(dòng)裝置11的旋轉(zhuǎn)速度成比例,輸入驅(qū)動(dòng)裝置11的旋轉(zhuǎn)速度由內(nèi)燃機(jī)的速度通過皮帶8控制(在圖I中示出)。加壓潤滑流體流用來冷卻和潤滑增壓器的內(nèi)部部件,以便抵銷由增壓器在載荷下所產(chǎn)生的熱量。由正時(shí)齒輪36和38所產(chǎn)生的潤滑流體流可以容納在油槽60內(nèi)或從外部源——即,在增壓器組件10外部的源一通過專用的外部通道(未示出)供應(yīng)。這種外部供應(yīng)潤滑流體到正時(shí)齒輪36和38將附加地允許增壓器組件10相對于地面處于基本上豎直的取向。由于流體供應(yīng)給正時(shí)齒輪36和38不受重力的影響,所以當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸線X設(shè)置成基本上與重力方向平行時(shí),第一和第二旋轉(zhuǎn)密封件62和64沒有浸沒在流體中的危險(xiǎn)。因此,在車輛中,增壓器組件10甚至可以以輸入驅(qū)動(dòng)裝置相對于地面朝上或朝下的方式安裝在內(nèi)燃 機(jī)上。因此,外部供應(yīng)低壓流體給正時(shí)齒輪36和38為增壓器組件10的封裝提供了額外的靈活性。參見圖4,示出了增壓器組件10A,除了不僅具有正時(shí)齒輪36和38而且還具有相互嚙合的旋轉(zhuǎn)件36A和38A之外,該增壓器組件IOA在所有方面都與圖3中所示的增壓器組件10相同。在操作中,當(dāng)與正時(shí)齒輪36和38 —起使用時(shí),相互嚙合的旋轉(zhuǎn)件36A和38A幫助正時(shí)齒輪36和38提供加壓潤滑流體流。當(dāng)與正時(shí)齒輪36和38 —起使用時(shí),相互嚙合的旋轉(zhuǎn)件36A和38A無助于產(chǎn)生流體流。相互嚙合的旋轉(zhuǎn)件36A和38A被支承板52A和蓋板53充分地封裝(在圖2和3中示出),以在增壓器組件10運(yùn)行期間經(jīng)由齒39A產(chǎn)生潤滑流體的持續(xù)流。由正時(shí)齒輪36和38提供的潤滑流體流并因此產(chǎn)生的流體壓力與輸入驅(qū)動(dòng)裝置11的旋轉(zhuǎn)速度成比例,輸入驅(qū)動(dòng)裝置11的旋轉(zhuǎn)速度由內(nèi)燃機(jī)的速度控制。如圖3中所示,蓋件53包括流體入口 72和流體出口 74,流體入口 72用于從油槽60或從外部源引出低壓流體,流體出口 74用于將加壓流體輸送到可能需要它的地方。盡管圖3的支承板52和蓋件53示出為封裝正時(shí)齒輪36和38,但流體流的產(chǎn)生也可以通過不使用單獨(dú)的蓋件53獲得。通過正時(shí)齒輪36和38獲得的加壓潤滑流體流也可以通過構(gòu)造輸入軸殼體18和支承板52的在正時(shí)齒輪的端面附近與正時(shí)齒輪鄰接的表面獲得,例如通過精密機(jī)加工。具有流體入口 72和流體出口 74的蓋件53類似地也可使用在增壓器組件IOA (在圖4中示出)中。然而,如同正時(shí)齒輪36和38 —樣,通過正時(shí)齒輪36A和38A獲得的加壓流體流可以通過使用正時(shí)齒輪、輸入軸殼體18和支承板52A之間的緊密配合獲得。由正時(shí)齒輪36和38及相互嚙合的旋轉(zhuǎn)件36A和38A所產(chǎn)生的流體流可以用來比非加壓的飛濺潤滑更有效地潤滑輸入驅(qū)動(dòng)裝置11。被正時(shí)齒輪36和38加壓的流體也可以連通到通常要求提供外部潤滑供應(yīng)的外部裝置,例如圖5中所示的渦輪增壓器組件76。如圖5所示,由正時(shí)齒輪36和38所產(chǎn)生的加壓流體流經(jīng)由油入口通道78輸送到渦輪增壓器組件76,并在離開渦輪增壓器之后經(jīng)由油返回通道80被帶回油槽中。參見圖6,示出了增壓器組件10B,除了用輸入驅(qū)動(dòng)裝置IlB代替輸入驅(qū)動(dòng)裝置11之外,該增壓器組件IOB在所有方面都與圖2所示的增壓器組件10相同。輸入驅(qū)動(dòng)裝置IlB包括裝置82,該裝置82將皮帶輪30連接到主動(dòng)正時(shí)齒輪36上,使得它能夠向轉(zhuǎn)子54和56提供可選擇的速度輸入。因此,與圖2的在結(jié)構(gòu)上限于向轉(zhuǎn)子提供不可選擇的直接驅(qū)動(dòng)輸入的驅(qū)動(dòng)輸入裝置11相比,輸入驅(qū)動(dòng)裝置IlB提供了對轉(zhuǎn)子54和56的旋轉(zhuǎn)速度的增強(qiáng)控制。輸入驅(qū)動(dòng)裝置IlB由電子控制單元(E⑶)84控制。E⑶84可以構(gòu)造成獨(dú)立單元,或者可以結(jié)合在內(nèi)燃機(jī)控制器中。裝置82通過使用具有多個(gè)不同傳動(dòng)比的可切換的齒輪組實(shí)現(xiàn)可選擇的多個(gè)速度。此外,裝置82可以使用例如無級(jí)變速器(CVT)或電動(dòng)變速器(EVT)的機(jī)構(gòu)來在規(guī)定范圍內(nèi)連續(xù)改變輸入速度,如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。與不可選擇的直接驅(qū)動(dòng)的輸入驅(qū)動(dòng)裝置11相比,本文所設(shè)想的可選擇速度的輸入驅(qū)動(dòng)裝置IlB通常要求提高的潤滑。然而,由正時(shí)齒輪36和38所供應(yīng)的加壓流體可以足夠滿足輸入驅(qū)動(dòng)裝置IlB的提高的潤滑要求,且不需要額外供應(yīng)的潤滑。因此,輸入驅(qū)動(dòng)裝置IlB的特征在于沒有由在增壓器組件IOB 外部的源所提供的潤滑。盡管詳細(xì)說明了用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式,但熟悉本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域的人會(huì)意識(shí)到,用于實(shí)踐本發(fā)明的各種可供選擇的設(shè)計(jì)和實(shí)施例都在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種正排量泵(10),包括 殼體(12),該殼體(12)具有用于允許較低壓力入口空氣進(jìn)入的入口(66)和用于排出較高壓力出口空氣的出口(68); 相互哨合的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子(54, 56),相互哨合的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)地布置在殼體(12)中并設(shè)置成將較低壓力入口空氣轉(zhuǎn)變成較高壓力出口空氣; 相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪(36,38),相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪分別相對于相互嚙合的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子(54,56)固定,用于防止相互嚙合的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子(54,56)之間接觸,并被充分封裝以產(chǎn)生潤滑流體流;和 輸入驅(qū)動(dòng)裝置(11),輸入驅(qū)動(dòng)裝置(11)適于被正轉(zhuǎn)矩以與內(nèi)燃機(jī)(2)的速度成比例的速度旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng),并設(shè)置成驅(qū)動(dòng)相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪(36,38)。
2.如權(quán)利要求I所述的泵,其特征在于,由相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪(36.38)產(chǎn)生的潤滑流體流潤滑輸入驅(qū)動(dòng)裝置(11),并且輸入驅(qū)動(dòng)裝置(11)的特征在于沒有由在泵外部的源提供的潤滑。
3.如權(quán)利要求2所述的泵,其特征在于,輸入驅(qū)動(dòng)裝置(11)包括裝置(82),該裝置(82)構(gòu)造成多速度比機(jī)構(gòu)和無級(jí)變速機(jī)構(gòu)中的一個(gè),以便在輸入驅(qū)動(dòng)裝置(11)與相互嚙合的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子(54,56 )之間提供可選擇的速度比。
4.如權(quán)利要求2所述的泵,其特征在于,由相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪(36.38)所產(chǎn)生的潤滑流體流與輸入驅(qū)動(dòng)裝置(11)的速度成比例。
5.如權(quán)利要求I所述的泵,其特征在于,由相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪(36,38)所產(chǎn)生的潤滑流體流連通到設(shè)置在殼體(12)外部的裝置(76)。
6.如權(quán)利要求I所述的泵,其特征在于,相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪(36,38)的齒(39)設(shè)置成產(chǎn)生潤滑流體流。
7.如權(quán)利要求I所述的泵,其特征在于,相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪(36,38)還包括設(shè)置成產(chǎn)生潤滑流體流的相互嚙合的旋轉(zhuǎn)件(36A,38A)。
8.如權(quán)利要求I所述的泵,其特征在于,所述泵還包括板件(52)和蓋件(53),所述板件(52)設(shè)置成將相互嚙合的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子(54,56)與相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪(36,38)分隔開,所述蓋件(53)具有流體入口(72)和流體出口(74),其中,所述板件(52)與所述蓋件(53)結(jié)合來封裝所述正時(shí)齒輪(36,38)。
9.一種內(nèi)燃機(jī)(2),包括 燃燒室(4); 具有旋轉(zhuǎn)軸線(X)的正排量泵(10),所述泵包括 殼體(12),該殼體(12)具有用于允許較低壓力入口空氣進(jìn)入的入口(66)和用于將較高壓力出口空氣輸送到燃燒室(4)的出口(68); 相互哨合的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子(54, 56),相互哨合的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)地布置在殼體(11)中并設(shè)置成將較低壓力入口空氣轉(zhuǎn)變成較高壓力出口空氣; 相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪(36,38),相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪分別相對于相互嚙合的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子(54,56)固定,用于防止相互嚙合的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子(54,56)之間接觸,并被充分封裝以產(chǎn)生潤滑流體流;和 輸入驅(qū)動(dòng)裝置(11),輸入驅(qū)動(dòng)裝置(11)適于被正轉(zhuǎn)矩以與內(nèi)燃機(jī)(2)的速度成比例的速度旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng),并設(shè)置成驅(qū)動(dòng)相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪(36,38); 其中,由相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪(36,38)產(chǎn)生的潤滑流體流潤滑輸入驅(qū)動(dòng)裝置(11);和 其中,輸入驅(qū)動(dòng)裝置(11)的特征在于沒有由在正排量泵(10)外部的源提供的潤滑。
10.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī),其特征在于,所述內(nèi)燃機(jī)還包括板件(52)和蓋件(53),所述板件(52)設(shè)置成將相互嚙合的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子(54,56)與相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪(36,38)分隔開,所述蓋件(53)具有流體入口(72)和流體出口(74),其中,所述板件(52)與所述蓋件(53)結(jié)合來封裝所述正時(shí)齒輪(36,38);第一旋轉(zhuǎn)流體密封件和第二旋轉(zhuǎn)流體密封件(62,64)沿著旋轉(zhuǎn)軸線(X)相對于相互嚙合的第一轉(zhuǎn)子和 第二轉(zhuǎn)子(54,56)布置在殼體(12)中;并且流體被從在正排量泵(10)外部的源提供給相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪(36,38),從而當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸線(X)設(shè)置成基本上與重力方向平行時(shí),第一旋轉(zhuǎn)流體密封件和第二旋轉(zhuǎn)流體密封件(62,64)不浸沒在流體中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種正排量泵(10)。泵(10)包括殼體(12)以及相互嚙合的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子(54,56),所述相互嚙合的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子(54,56)旋轉(zhuǎn)地布置在殼體(12)中并設(shè)置成將較低壓力入口空氣轉(zhuǎn)變成較高壓力出口空氣。泵(10)還包括相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪(36,38),所述相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪分別相對于相互嚙合的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子(54,56)固定,用于防止相互嚙合的第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子(54,56)之間接觸,并被充分封裝以產(chǎn)生潤滑流體流。此外,泵(10)包括輸入驅(qū)動(dòng)裝置(11),輸入驅(qū)動(dòng)裝置(11)適于被以與內(nèi)燃機(jī)(2)的速度成比例的速度旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng),并設(shè)置成驅(qū)動(dòng)相互嚙合的第一正時(shí)齒輪和第二正時(shí)齒輪(36,38)。
文檔編號(hào)F01C11/00GK102971536SQ201080061988
公開日2013年3月13日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者D·R·奧文加 申請人:伊頓公司