[发明专利]一种具备行星齿轮机构的高传动比悬浮轴离心增压器

说明书

技术领域

本发明属于内燃发动机相关配件技术领域，更具体地，涉及一种具备行星齿轮机构的高传动比悬浮轴离心增压器。

背景技术

为了提高内燃发动机的效率和输出功率，在空气进入到气缸之前，通常需要为其配置增压器来将空气压缩，这样在同样的气缸体积下，能够吸入更多的空气来燃烧更多的燃料，相应达到增大功率的目的。

目前普遍采用的发动机增压器划分为机械增压和涡轮增压等类别，其中机械增压包括离心式机械增压、螺旋式增压和鲁兹式机械增压等，它能够直接利用发动机引擎来驱动增压器，再将高密度空气送入气缸以提高引擎的输出功率，因此具备工作可靠、线性跟随性好、发动机低速运转时表现优异等优点；但缺点集中在高速段增压效果不理想和噪音偏大等方面。

本发明人在2010年申请的CN101010593788.3中提出了一种摩擦轮高速悬浮轴离心增压器，其中通过研究设计新型悬浮主轴及配套的摩擦轮结构，相应解决了现有机械增压器转速难以提高、体积大和效率低的问题，同时具备结构简单、便于制备等优点。然而，通过后续数年的工程应用和实际测试表明，该离心增压器仍然存在以下的缺陷或不足：1)它的第一级传动采用3个皮带轮分别将发动机动力传至摩擦轮，但一旦在挂载时有部分皮带轮未受力，该皮带轮和摩擦轮之间将成为空载，并可能导致中心轴滑动率增高，传输效率降低；2)由于需要多个皮带轮来执行传动，与汽车发动机匹配安装时挂载方位受到很大的限制，在实际操作中难于设计安装；3)该离心增压器中的摩擦轮作为主要核心部件之一，由轮芯、橡胶圈、钢制轮套和磁环共同构成，但经过台架试验发现，在旋转过程中橡胶圈同时承受旋转压力和圆周拉力，这样经过较长周期的运转后，高频率的抗压和拉扯力容易使其发生难以恢复的变形甚至断裂，并体现为中心轴和摩擦轮周期性打滑或者整个增压系统失效，这一点在转速提高后表现得尤为明显；4)目前采用风机来对摩擦轮进行冷却，这对增压器传动效率处于低中段时是适用的，但当传动效率提高到较高程度后，冷却效果有限且只能依靠提高风机功率来保证降温，这样在提高整机负载的同时，还显著加大了系统噪声。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种具备行星齿轮机构的高传动比悬浮轴离心增压器，其中通过对其整体构造和工作传动过程，以及多个关键组件如传动单元、摩擦轮和冷却单元的具体结构及其设置方式进行改进，相应能够在提升发动机功率和扭矩的同时，在运转达到高速段后仍能显著提高整机的传动精度和增速比，同时具备安全寿命长、便于挂载安装、散热性能好和噪音低等特点，因而尤其适用于各类小排量的家用轿车和农用汽车匹配使用。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种具备行星齿轮机构的高传动比悬浮轴离心增压器，该增压器包括传动单元、风机增压单元和冷却单元，其特征在于：

所述传动单元由带轮、行星齿轮机构、摩擦轮组和悬浮主轴共同组成，其中带轮通过传动带与汽车发动机直接相连并获得驱动；行星齿轮机构包括共同设置在齿轮箱中的太阳齿轮和三个行星齿轮，该太阳齿轮穿过所述齿轮箱，与所述带轮同轴安装并一同转动，三个行星齿轮各自通过传动轴对称布置在所述太阳齿轮的外围上，且均与太阳齿轮保持啮合和随动；摩擦轮组包括共同设置在密封箱体内的三组摩擦轮，它们对应于所述行星齿轮各自同轴设置在所述传动轴上，并被分为处于第一相同平面的前摩擦轮和处于第二相同平面的后摩擦轮；悬浮主轴则在其前后端分别与所述前摩擦轮和后摩擦轮的表面形成接触摩擦，并由三个摩擦轮六个摩擦圈的外径作为支撑点来共同托起悬浮主轴，由此带动其一同转动；此外，所述齿轮箱与所述密封箱体彼此相连成一体，它们保持内腔相通并加注有润滑油(譬如，轻质润滑油)；

所述风机增压单元包括机壳、开设在机壳上的轴向进风口和径向出风口，以及设置在机壳内部的离心叶轮组和轴向叶轮组，其中离心叶轮组和轴向叶轮组依次固定套合在所述悬浮主轴的尾端，由此在此悬浮主轴的带动下发生旋转，并使得气流从轴向进风口加速流向径向出风口，从而起到增压功能；

所述冷却单元包括齿轮泵和油冷却器，其中齿轮泵安装在所述齿轮箱中，用于将所述太阳齿轮、行星齿轮、摩擦轮和悬浮主轴旋转导致升温的润滑油泵出至所述油冷却器，该油冷却器则对润滑油执行降温处理，然后返回至所述密封箱体。也可在冷却润滑油的回路中加接电动泵,使油循环流动。