專利名稱：具有齒輪箱冷卻風(fēng)扇的增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及容積式壓縮機(jī)或者增壓器，例如在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器和 其它目的中利用的羅茨型或者螺桿式壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，已知可利用具有葉形轉(zhuǎn)子的容積式壓縮機(jī)用于對內(nèi) 燃機(jī)增壓和用于提供為了其它目的的壓縮空氣。這種用作汽車增壓器的 壓縮機(jī)包括具有轉(zhuǎn)子腔的外殼，在轉(zhuǎn)子腔內(nèi)的一對平行的轉(zhuǎn)子使得交錯(cuò) 的葉片旋轉(zhuǎn)，從而對吸入到外殼的 一端并且通過在接近外殼的相反端的 腔壁中的開口排出的空氣進(jìn)行壓縮。該轉(zhuǎn)子通過直接地或者通過齒輪系 連接到一對轉(zhuǎn)子的皮帶輪，由發(fā)動(dòng)機(jī)皮帶傳動(dòng)。使用在原始裝備的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的羅茨型和螺桿式壓縮機(jī)構(gòu)造具 有在轉(zhuǎn)子和增壓器齒輪箱之間的軸承座。在一些商業(yè)的增壓器上此軸承 座由鋁制成。該鋁轉(zhuǎn)子使得它們的壓縮空氣出口端鄰近于軸承座可旋轉(zhuǎn) 地進(jìn)行安裝，并且通過延伸到齒輪箱中的轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)軸端所支撐和驅(qū)動(dòng)。 軸承座和齒輪箱由前蓋所密封，以形成驅(qū)動(dòng)組件，該驅(qū)動(dòng)組件設(shè)置有用 于潤滑齒輪和軸承的油的固定填充。該齒輪箱除了在汽車安裝中的撞擊 空氣不具有主動(dòng)冷卻。增壓器的增壓運(yùn)行增加了緊接于軸承座的轉(zhuǎn)子的出口端處的空氣溫度，在最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到最高溫度。該增壓空氣經(jīng)過鋁軸承座，通 過強(qiáng)制對流/傳導(dǎo)對齒輪箱油加熱。在高增壓水平處，這能夠?qū)е略诔掷m(xù) 高速和負(fù)荷下的不能接受的齒輪箱溫度。隨后這需要進(jìn)行速度限制或者 增壓調(diào)整，以防止齒輪箱油損壞或者密封損壞，這會(huì)導(dǎo)致災(zāi)難性的增壓 器損壞。增壓器的測功試驗(yàn)已經(jīng)顯示在沒有齒輪箱的補(bǔ)充冷卻的情況下，齒 輪箱在高速處非常迅速變熱。這問題在一些車輛裝置中受到限制，因?yàn)?連續(xù)的最高轉(zhuǎn)速運(yùn)行對于大多數(shù)車輛運(yùn)行來說是不可能的。然而，在較 少引擎罩下空氣流動(dòng)和/或較高持續(xù)速度的情況下，齒輪箱溫度會(huì)超出設(shè) 計(jì)限制。因此，需要在惡劣的工作條件期間限制增壓器齒輪箱油溫度的 方法和裝置。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明是考慮到用于限制容積式增壓器的齒輪箱油溫度的實(shí)用和 低成本裝置而產(chǎn)生的。由于在引擎罩下面到車輛中的增壓器齒輪箱的空氣流量會(huì)受到設(shè)計(jì)約束和增壓器位置的限制，本發(fā)明提供相對齒輪箱引導(dǎo)的冷卻空氣的 補(bǔ)充供給源，以直接地冷卻齒輪箱并且限制密封在齒輪箱內(nèi)的潤滑油的 溫度升尚。在示例的實(shí)施例中， 一個(gè)單獨(dú)的冷卻風(fēng)扇或者鼓風(fēng)機(jī)提供在車輛引 擎罩的下面，以引導(dǎo)冷卻空氣到增壓器齒輪箱上。該風(fēng)扇可具有任何合 適的結(jié)構(gòu)和位置并且設(shè)置有合適的動(dòng)力源。在選取的實(shí)施例中，葉片式風(fēng)扇直接地安裝到增壓器驅(qū)動(dòng)皮帶輪或 者相關(guān)的軸上，通過該軸皮帶輪連接到齒輪箱上以驅(qū)動(dòng)增壓器。該風(fēng)扇 葉片在皮帶輪的徑向向外延伸并且設(shè)置隨著皮帶輪旋轉(zhuǎn)，并且直接相對 齒輪箱驅(qū)動(dòng)冷卻空氣。該葉片可設(shè)置有合適的防護(hù)裝置，以允許到齒輪 箱的自由空氣流動(dòng)?？蛇x擇的，可設(shè)置導(dǎo)風(fēng)管，以相對于齒輪箱的所需 部分，在具有與引擎罩下面的外來的空氣流最小干涉的情況下，引導(dǎo)冷 卻空氣。本發(fā)明的這些和其它的特征和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合附圖的本發(fā)明的特定具 體實(shí)施例的下面描述中得到更加充分的理解。


圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的增壓器的第 一 實(shí)施例的羅茨壓縮機(jī)增壓扇。圖2是示出圖1的增壓器內(nèi)部的部分截面的平面圖；和 圖3是類似于圖l的視圖，但是示出了具有用于齒輪箱冷卻的導(dǎo)管 風(fēng)扇的第二實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
首先詳細(xì)的參見附圖的圖1和2,附圖標(biāo)記IO通常表示根據(jù)本發(fā)明
的容積回轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)或者增壓器。增壓器10包括轉(zhuǎn)子外殼12,其具有分別由圍繞壁16和前后端壁18， 20限定的內(nèi)轉(zhuǎn)子腔14。在后端壁20 中的入口 (未示出)連通具有進(jìn)入空氣供給源(未示出)的腔14的入 口端22。出口開口 (未示出)貫穿鄰近外殼的前端壁18的圍繞壁16, 并且連通具有增壓空氣系統(tǒng)(未示出)的腔14的出口端24。在腔14內(nèi)存在旋轉(zhuǎn)安裝的一對增壓器轉(zhuǎn)子26， 28,它們具有帶有 相反螺旋角的葉片30, 32，如圖2最佳的示出。該轉(zhuǎn)子的葉片30, 32 在組件中交錯(cuò)，以與外殼限定螺旋狀的轉(zhuǎn)子室34。然而，如果需要的話， 能夠利用具有直的葉形轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子室的增壓器。該轉(zhuǎn)子形成具有入口和出口端38, 39的轉(zhuǎn)子組件36。該轉(zhuǎn)子組件 36通過皮帶輪40進(jìn)行皮帶傳動(dòng)，并且與驅(qū)動(dòng)齒輪箱42相連接，以形成 驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)子組件44。該齒輪箱42包括前蓋46(外表面)和包圍正時(shí)齒輪系50和軸承52 的軸承座48,該軸承52驅(qū)動(dòng)和支撐轉(zhuǎn)子組件36的輸出端39。軸承座 48包括面對轉(zhuǎn)子腔14和轉(zhuǎn)子組件輸出端39的內(nèi)部端面54 (內(nèi)表面)。 該轉(zhuǎn)子為螺旋羅茨型，不過如果需要的話，可以使用具有空氣壓縮螺旋 轉(zhuǎn)子的螺桿增壓器。該轉(zhuǎn)子室34傳送填充空氣從入口端22到轉(zhuǎn)子腔14 的輸出端24。
根據(jù)本發(fā)明，增壓器包括冷卻風(fēng)扇56 (圖1),對其進(jìn)行設(shè)置以直接 吹空氣到齒輪箱蓋46的外表面上。在附圖中，風(fēng)扇56形成為驅(qū)動(dòng)皮帶 輪40 (驅(qū)動(dòng)構(gòu)件)的一部分或者安裝到其上。然而，風(fēng)扇可以單獨(dú)地安 裝在相同軸5 8或者它的延伸部上，該軸攜帶用于圍繞縱軸6 0旋轉(zhuǎn)的皮62,以便于直接朝口向齒輪箱l46軸向地吹空氣。
在運(yùn)行中，增壓器10抽吸空氣進(jìn)入轉(zhuǎn)子腔14的入口端22中，并 且攜帶它到轉(zhuǎn)子腔的出口端24,在此該空氣在更高的壓力和溫度排出。 當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速增加到最大值時(shí)，空氣出口溫度上升到一個(gè)限制值，這需要 限制運(yùn)行速度或者在最大速度的運(yùn)行時(shí)間，以避免在齒輪箱中的潤滑油 的過熱。然而，風(fēng)扇56的增加產(chǎn)生了相對于齒輪箱蓋46的外表面的環(huán)境冷 卻空氣的定向流。這提供了通過齒輪箱蓋從齒輪箱油中散去熱量的冷卻 效應(yīng)并且控制了油的溫度。該風(fēng)扇圍繞皮帶輪40和驅(qū)動(dòng)軸58的旋轉(zhuǎn)軸
線60旋轉(zhuǎn)，該驅(qū)動(dòng)軸連接皮帶輪與正時(shí)齒輪系50,該正時(shí)齒輪系50驅(qū) 動(dòng)轉(zhuǎn)子。由于風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與增壓器速度成比例，冷卻氣流隨著輸入到該油 中的熱量的增加而增加，因此減小了潤滑油溫度的增加并且允許更高的 增壓器運(yùn)行速度。圖2示出具有冷卻風(fēng)扇56的可選擇布置的增壓器64。該結(jié)構(gòu)不同 于圖1的地方在于增加了空氣導(dǎo)風(fēng)管66，其圍繞風(fēng)扇并且傳送冷卻空氣 通過該導(dǎo)風(fēng)管的出口 68到齒輪箱蓋46的外表面，以用于在與可能在相 關(guān)車輛的引擎罩下面存在的雜散的空氣流具有更少干擾情況下可能更 有效地冷卻。雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合一些優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，應(yīng)該理解的是在 描述的發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍內(nèi)可進(jìn)行許多改變。因此，意圖是本發(fā)明 不限制在公開的實(shí)施例，而是具有由下面權(quán)利要求的語言文字允許的充 分范圍。
權(quán)利要求
1. 一種容積式增壓器，包括 包括轉(zhuǎn)子腔的外殼；在轉(zhuǎn)子腔內(nèi)可旋轉(zhuǎn)的一對容積式轉(zhuǎn)子，該對容積式轉(zhuǎn)子具有形成轉(zhuǎn) 子室的交錯(cuò)葉片，該轉(zhuǎn)子室可操作以傳送空氣從所述腔的入口端到出口 端；與轉(zhuǎn)子可驅(qū)動(dòng)連接的驅(qū)動(dòng)齒輪箱，該驅(qū)動(dòng)齒輪箱具有外表面和接近 所述腔的出口的內(nèi)表面，通過從腔出口排出的壓縮空氣經(jīng)過內(nèi)表面的熱 傳遞，齒輪箱經(jīng)受對包含在其中的潤滑油的加熱；可旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，其適合于由相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并且與齒輪箱連 接，以用于在隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化的速度下驅(qū)動(dòng)增壓器轉(zhuǎn)子；和風(fēng)扇，其由驅(qū)動(dòng)構(gòu)件驅(qū)動(dòng)并且設(shè)置為直接將冷卻空氣吹到所述外表 面上，以冷卻在齒輪箱中的油，從而有效限制在齒輪箱中的潤滑油溫 度。
2. 如權(quán)利要求1所述的增壓器，其中該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件在延伸到齒輪箱 的外表面內(nèi)的軸線上是可旋轉(zhuǎn)的。
3. 如權(quán)利要求2所述的增壓器，其中該風(fēng)扇包括葉片，葉片定向 為相對外表面在軸向上引導(dǎo)空氣。
4. 如權(quán)利要求3所述的增壓器，其中該葉片從驅(qū)動(dòng)構(gòu)件徑向地延伸。
5. 如權(quán)利要求4所述的增壓器，其中該驅(qū)動(dòng)構(gòu)件是驅(qū)動(dòng)皮帶輪。
6. 如權(quán)利要求4所述的增壓器，包括圍繞風(fēng)扇葉片并軸向地延伸 到鄰近齒輪箱的出口上的管狀導(dǎo)風(fēng)管。
全文摘要
一種容積式增壓器，其包括具有轉(zhuǎn)子腔的外殼。一對容積式轉(zhuǎn)子傳送空氣從入口端到腔的出口端。鄰近轉(zhuǎn)子腔的齒輪箱驅(qū)動(dòng)該轉(zhuǎn)子。該齒輪箱包括外表面和面對轉(zhuǎn)子腔的內(nèi)部端面。由該腔中的壓縮空氣傳遞通過內(nèi)表面到齒輪箱油的熱量至少部分由環(huán)境冷卻空氣散去，該冷卻空氣相對于齒輪箱的外表面由冷卻風(fēng)扇吹送。該風(fēng)扇由轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)構(gòu)件所驅(qū)動(dòng)并且相對于齒輪箱外表面引導(dǎo)冷卻空氣，從而使得冷卻氣流隨增壓器轉(zhuǎn)子速度變化。該風(fēng)扇可具有從驅(qū)動(dòng)構(gòu)件的軸線徑向延伸葉片并且可安裝在驅(qū)動(dòng)皮帶輪或者相關(guān)的驅(qū)動(dòng)軸上。
文檔編號(hào)F04C29/04GK101144478SQ200710148768
公開日2008年3月19日 申請日期2007年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月11日
發(fā)明者G·P·普賴爾 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司