用于羅茨型裝置的轉(zhuǎn)子和羅茨型裝置的制造方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)是2013年11月20日申請(qǐng)的PCT國際申請(qǐng)并要求2012年11月20日申請(qǐng) 的申請(qǐng)系列號(hào)為61/728399美國專利的優(yōu)先權(quán)，其公開的全部?jī)?nèi)容在此通過參考引入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明設(shè)及用于抽吸和/或壓縮氣體（例如空氣）的旋轉(zhuǎn)式壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0004] 本發(fā)明設(shè)及羅茨型鼓風(fēng)機(jī)。運(yùn)種羅茨型鼓風(fēng)機(jī)已被用于增壓內(nèi)燃機(jī)（例如柴油 循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)等）。當(dāng)用于內(nèi)燃機(jī)時(shí)，運(yùn)種羅茨型鼓風(fēng)機(jī)是壓力傳感器系統(tǒng) 的部件，壓力傳感器系統(tǒng)為內(nèi)燃機(jī)供給空氣或空氣/燃料混合物。運(yùn)種壓力傳感器系統(tǒng)W 比大氣壓力更高的壓力為內(nèi)燃機(jī)供給空氣或空氣/燃料混合物。相反，自吸氣式內(nèi)燃機(jī)W 大氣壓力供給空氣或空氣/燃料混合物。通過為內(nèi)燃機(jī)供給壓縮的空氣或壓縮的空氣/ 燃料混合物，發(fā)動(dòng)機(jī)被增壓。羅茨型鼓風(fēng)機(jī)已知的是正排量增壓器。正排量增壓器對(duì)輸入 軸的每次轉(zhuǎn)動(dòng)W給定的壓力和給定的溫度輸入大量的給定體積的空氣。相反，一些葉輪增 壓器不是正排量增壓器。羅茨型增壓器的一個(gè)示例在委托給本申請(qǐng)的代理人的美國專利 US7866966中公開，其全部?jī)?nèi)容在此通過參考引入。羅茨型增壓器的另一個(gè)示例在也是委托 給本申請(qǐng)的代理人的美國專利US4828467中國公開，其全部?jī)?nèi)容在此也通過參考引入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本公開的一方面設(shè)及對(duì)增壓器轉(zhuǎn)子的不同的改進(jìn)，其易于改善增壓器的性能。運(yùn) 種改進(jìn)的增壓器可被安裝至內(nèi)燃機(jī)設(shè)備從而改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)的性能。另外，運(yùn)種改進(jìn)的內(nèi)燃機(jī) 設(shè)備可被安裝至機(jī)動(dòng)車輛從而改進(jìn)發(fā)機(jī)動(dòng)車輛的性能。改進(jìn)的性能包括增加燃料效率、降 低噪音、降低成本、增加可靠性、增加持久性、增加熱效率、增加功率質(zhì)量比、增加功率尺寸 比、降低電能需求、降低油口滯后時(shí)間等。
[0006] 本公開的另一方面設(shè)及對(duì)增壓器轉(zhuǎn)子的改進(jìn)，其使得的復(fù)合轉(zhuǎn)子和/或具有降低 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的轉(zhuǎn)子更加簡(jiǎn)單。降低的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量使得增壓器轉(zhuǎn)子從而使得增壓器加速相應(yīng)地 減小輸入轉(zhuǎn)矩和能量需求。減小的輸入轉(zhuǎn)矩和能量需求具有較多的益處。例如，一些增壓 器通過離合器輸入軸提供能量。減小的增壓器需要的輸入扭矩和能量使得離合器和/或其 它的驅(qū)動(dòng)部件（例如驅(qū)動(dòng)帶、軸承、電動(dòng)馬達(dá)等）減小尺寸、成本、重量等。對(duì)于給定尺寸的 離合器、電動(dòng)馬達(dá)、驅(qū)動(dòng)帶等，減小的增壓器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量使得增壓器加速加快從而減小增壓 器達(dá)到壓力、質(zhì)量流率等的滯后時(shí)間。
[0007] 與現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)子相比，本公開的另一方面設(shè)及增壓器轉(zhuǎn)子的改進(jìn)的結(jié)構(gòu)性能 (例如增加強(qiáng)度、減小變形、改善的疲勞性能、適應(yīng)固有頻率等）。例如，轉(zhuǎn)子（例如復(fù)合轉(zhuǎn) 子）的包覆模制部分（例如復(fù)合部分）的薄段通過不同的方法增強(qiáng)。在一個(gè)實(shí)施例中，在 包覆模制部分內(nèi)設(shè)置增強(qiáng)忍。增強(qiáng)忍增強(qiáng)轉(zhuǎn)子（例如在薄的段）和/或從某些區(qū)域（例如 從薄的段）帶走轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)載荷。在其它的實(shí)施例中，通常設(shè)置在轉(zhuǎn)子內(nèi)的軸被移除從而 消除了轉(zhuǎn)子的外部和軸之間的薄的段。特別地，復(fù)合材料延伸穿過轉(zhuǎn)子的中屯、并穿過通常 由軸占據(jù)的區(qū)域。軸的功能由安裝在轉(zhuǎn)子的每個(gè)端部的端軸（S化bshaft)提供?？蛇x地， 在轉(zhuǎn)子的一個(gè)端部或兩個(gè)端部都設(shè)置孔，軸或管安裝在孔內(nèi)。在轉(zhuǎn)子的一端的驅(qū)動(dòng)軸與在 轉(zhuǎn)子的另一端的從動(dòng)軸具有不同的結(jié)構(gòu)。
[0008] 本公開的另一方面設(shè)及一種包括忍部、安裝裝置和包覆模制部分的增壓器轉(zhuǎn)子 (即羅茨型鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子）。忍部包括中屯、部分和至少一徑向延伸的部分。忍部在第一端和 第二端之間延伸。安裝裝置適于圍繞著轉(zhuǎn)動(dòng)的軸線安裝忍部。包覆模制部分包括至少一個(gè) 葉片（lobe)。所述至少一個(gè)葉片在忍部的至少一段徑向延伸的部分對(duì)應(yīng)部分的至少一部分 上成型。包覆模制部分在第一端和第二端之間延伸。葉片和對(duì)應(yīng)的忍部徑向延伸的部分的 數(shù)量N包括2、3、4、5、或更多。在某些實(shí)施例中，徑向延伸的部分和葉片沿著螺旋形路徑延 伸。在某些實(shí)施例中，在至少一段徑向延伸部分在徑向延伸的第一端和第二端之間延伸時(shí)， 螺旋形路徑伸展超過60度或圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)的軸線至少60度。在其它的實(shí)施例中，在至少一段 徑向延伸部分在徑向延伸的第一端和第二端之間延伸時(shí)，螺旋路徑在大約90度和大約160 度之間環(huán)繞轉(zhuǎn)動(dòng)的軸伸展。
[0009] 在某些實(shí)施例中，徑向延伸部分包括適于與包覆模制部分互鎖的連接結(jié)構(gòu)。在某 些實(shí)施例中，徑向延伸的部分在連接至忍部的內(nèi)端和外端之間延伸并且至少一個(gè)連接結(jié)構(gòu) 連接至內(nèi)端和外端之間的徑向延伸部分。在某些實(shí)施例中，連接結(jié)構(gòu)連接至靠近外端的徑 向延伸部分。
[0010] 在某些實(shí)施例中，葉片包括外部部分和內(nèi)部部分，內(nèi)部部分在外部部分和轉(zhuǎn)動(dòng)軸 線之間定位，并且包括縮小段部分。在某些實(shí)施例中，外部部分包括外擺線部分，內(nèi)部部分 包括內(nèi)擺線部分。如此處使用的內(nèi)擺線和外擺線分別包括精確的內(nèi)擺線和外擺線或大體為 內(nèi)擺線和外擺線。在某些實(shí)施例中，當(dāng)葉片承受應(yīng)力載荷時(shí)（例如高速轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致的離屯、加 速載荷）徑向延伸部分在橫穿縮小部分設(shè)置有應(yīng)力增強(qiáng)部分。在某些實(shí)施例中，連接結(jié)構(gòu) 適于與葉片的外部部分內(nèi)的包覆模制部分互鎖。
[0011] 在某些實(shí)施例中，包覆模制部分基本上密封忍部。在某些實(shí)施例中，包覆模制部分 在忍部的第一段和第二端之間密封忍部并且使得忍部在其第一端和第二端暴露。在其它實(shí) 施例中，包覆模制部分完全密封忍部。在某些實(shí)施例中，包覆模制部分環(huán)繞轉(zhuǎn)動(dòng)的軸線。在 其他實(shí)施例中，包覆模制部分是分段的。在特定實(shí)施例中，包覆模制部分的分段部分的每一 段或部分地限定葉片部分。在某些實(shí)施例中，忍部包括金屬材料（例如侶、鋼、鐵等），包覆 模制部分包括復(fù)合或熱塑性材料（例如凱夫拉爾纖維、玻璃纖維、尼龍等）。在某些實(shí)施例 中，忍部主要由金屬材料制成，包覆模制部分主要由復(fù)合材料制成。在某些實(shí)施例中，忍部 由擠壓金屬材料制成（例如擠壓侶）。
[0012] 本公開的再一方面設(shè)及一種制造增壓器轉(zhuǎn)子的方法，其包括提供忍部和在忍部的 至少一部分上的包覆模制部分。特別地，當(dāng)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝至增壓器的殼體時(shí)忍部適于圍繞 轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。在某些實(shí)施例中，忍部至少包括一徑向延伸的部分，忍部的包覆模制部分至 少包括在徑向延伸的至少一部分上的葉片。在某些實(shí)施例中，制造增壓器轉(zhuǎn)子的方法進(jìn)一 步包括使用擠壓模具擠壓忍部。在某些實(shí)施例中，使用擠壓模具擠壓忍部包括螺旋擠壓。在 某些實(shí)施例中，至少一個(gè)葉片的擠壓包覆模制包括螺旋擠壓包覆模制。
[0013] 本公開的再一方面設(shè)及一種增壓器轉(zhuǎn)子，其包括忍部和成型部分。當(dāng)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安 裝至增壓器的殼體時(shí)忍部適于圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。成型部分包括至少一個(gè)葉片。所述至 少一個(gè)葉片在忍部的至少一部分上成型。
[0014] 本公開的另一方面設(shè)及一種增壓器轉(zhuǎn)子，其包括復(fù)合葉片裝置和第一端軸裝置。 復(fù)合葉片裝置在第一端部和第二端部之間延伸。復(fù)合葉片裝置包括至少一個(gè)葉片。第一端 軸裝置安裝至復(fù)合葉片裝置的第一端。當(dāng)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝至增壓器的殼體時(shí)第一端軸裝置適 于圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。在某些實(shí)施例中，增壓器轉(zhuǎn)子進(jìn)一步包括第二端軸裝置，其安裝至復(fù) 合葉片裝置的第二端部。當(dāng)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝至增壓器的殼體時(shí)第二端軸裝置也適于圍繞轉(zhuǎn)動(dòng) 軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。在某些實(shí)施例中，第一端軸和/或第二端軸裝置分別表面安裝至復(fù)合葉片裝置 的第一端和/或第二端（例如通過粘結(jié)、焊接等）。
[0015] 在某些實(shí)施例中，端軸裝置包括端軸和法蘭。在某些實(shí)施例中，端軸裝置的一個(gè)或 兩個(gè)法蘭與復(fù)合葉片裝置的端部平齊。在某些實(shí)施例中，第一端軸裝置限定出外部直徑，其 比復(fù)合葉片裝置的工作表面的最內(nèi)部部分更加靠近轉(zhuǎn)動(dòng)軸線徑向地定位。在其它的實(shí)施例 中，第一端軸裝置的法蘭限定出外部直徑，其距離轉(zhuǎn)動(dòng)軸線基本與復(fù)合葉片裝置的工作表 面的最內(nèi)部部分相等。仍然在其它的實(shí)施例中，端軸裝置的法蘭限定出外部直徑，其徑向 地距離轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的距離與復(fù)合葉片裝置的工作表面的最內(nèi)部部分基本相等。仍然在其它的 實(shí)施例中，端軸裝置的法蘭限定出外部直徑，其徑向地距離轉(zhuǎn)動(dòng)軸線的距離與復(fù)合葉片裝 置的工作表面的最外部部分基本相等。仍然在其它的實(shí)施例中，端軸裝置的法蘭與復(fù)合葉 片裝置的形狀匹配并形成該形狀的延續(xù)。在相同的轉(zhuǎn)子和/或相同的增壓器上使用多于一 個(gè)端軸安裝結(jié)構(gòu)。
[0016] 本公開的再一方面設(shè)及一種制造增壓器轉(zhuǎn)子的方法，其包括提供復(fù)合葉片裝置并 安裝第一端軸裝置至復(fù)合葉片裝置。特別地，復(fù)合葉片裝置在第一端部和第二端部之間延 伸。復(fù)合葉片裝置包括至少一個(gè)葉片。安裝第一端軸裝置至復(fù)合葉片裝置包括安裝第一端 軸裝置至復(fù)合葉片裝置的第一端部。當(dāng)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝至增壓器的殼體時(shí)第一端軸裝置適于 圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。在某些實(shí)施例中，制造增壓器轉(zhuǎn)子的方法進(jìn)一步包括安裝第二端軸裝 置至復(fù)合葉片裝置的第二端部。當(dāng)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝至增壓器的殼體時(shí)第二端軸裝置適于圍繞 轉(zhuǎn)動(dòng)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0017] 在下面的說明中將闡述不同的另外方面。運(yùn)些方面可設(shè)及單獨(dú)的特征或特征的組 合?？蒞理解前述的主要說明和下面的詳細(xì)說明都僅僅是示例性和解釋性的，不構(gòu)成基于 此處公開的實(shí)施例的廣泛概念的限制。
【附圖說明】
[0018] 圖1是根據(jù)本公開的原理的羅茨型鼓風(fēng)機(jī)的透視圖、
[0019] 圖2是圖1具有后蓋和移除了帶的羅茨型鼓風(fēng)機(jī)的半圖解視圖；
[0020] 圖3是圖1的羅茨型鼓風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)子組件的透視圖；
[0021] 圖4是圖3的轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)子的忍部透視