机械增压器.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010372416.1 (22)申请日 2020.05.06 (71)申请人 江苏赛麟汽车科技有限公司 地址 226500 江苏省南通市如皋市如城镇 邓元社区16组 （如皋市经济贸易开发 总公司2号标准厂房101室） (72)发明人 卢兆强马德志鲁骏裘晓灵 郑斌谢棋吴超胜 (74)专利代理机构 北京和信华成知识产权代理 事务所(普通合伙) 11390 代理人 席卷 (51)Int.Cl. F04C 18/16(2006.01) F04C 29/00(2006.01) C22。

2、C 23/00(2006.01) C22C 1/02(2006.01) (54)发明名称 一种机械增压器 (57)摘要 本发明涉及一种机械增压器， 包括机械增压 器壳体以及置于机械增压器壳体内的第一转轴、 第二转轴， 第一转轴上套装有第一转子机构， 第 二转轴上套装有第二转子机构； 第一转子机构包 括第一转子本体以及置于第一转子本体上向外 凸出的多个第一叶片， 第一叶片包括左渐开线、 右渐开线、 左齿根线、 右齿根线； 第二转子机构包 括第二转子本体以及置于第二转子本体上向外 凸出的多个第二叶片， 第二叶片包括顶圆线、 左 延伸线、 右延伸线、 左圆弧线、 右圆弧线。 本发明 具有如下优点： 。

3、通过提高两转子的径距比而提高 两转子的面积利用系数， 从而提高发动机的使用 功率以及转动扭矩。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 111350661 A 2020.06.30 CN 111350661 A 1.一种机械增压器， 其特征在于， 包括机械增压器壳体 （1） 以及置于机械增压器壳体 （1） 内的第一转轴 （2） 、 第二转轴 （3） ， 所述第一转轴 （2） 上套装有第一转子机构 （4） ， 所述第 二转轴 （3） 上套装有第二转子机构 （5） ， 所述第一转子机构 （4） 与第二转子机构 （5） 随着第一 转轴 （2） 、 第二转轴 （3） 的转动而相互啮合； 所述第一转。

4、子机构 （4） 包括第一转子本体 （41） 以及置于第一转子本体 （41） 上向外凸出 的多个第一叶片 （42） ， 所述多个第一叶片 （42） 均匀分布， 所述多个第一叶片 （42） 由第一转 子本体 （41） 的一端向另一端延伸形成螺旋状结构， 所述第一叶片 （42） 包括左渐开线 （421） 、 右渐开线 （422） 、 左齿根线 （423） 、 右齿根线 （424） ， 所述左渐开线 （421） 与右渐开线 （422） 为 开口相向的圆弧段且左渐开线 （421） 的顶端与右渐开线 （422） 的顶端相连， 所述左齿根线 （423） 与左渐开线 （421） 圆滑过渡连接， 相邻两第一叶片。

5、 （42） 的左渐开线 （421） 与右渐开线 （422） 圆滑过渡连接； 所述第二转子机构 （5） 包括第二转子本体 （51） 以及置于第二转子本体 （51） 上向外凸出 的多个第二叶片 （52） ， 所述多个第二叶片 （52） 均匀分布， 所述多个第二叶片 （52） 由第二转 子本体 （51） 的一端向另一端延伸形成螺旋状结构， 所述第二叶片 （52） 包括顶圆线 （521） 、 左 延伸线 （522） 、 右延伸线 （523） 、 左圆弧线 （524） 、 右圆弧线 （525） ， 所述多个第二叶片 （52） 的 顶圆线 （521） 呈等圆周设置， 所述左延伸线 （522） 、 右延伸线。

6、 （523） 分别沿着顶圆线 （521） 的 两端向左右两侧倾斜延伸， 所述左圆弧线 （524） 与左延伸线 （522） 的一端圆弧过渡连接且左 圆弧线 （524） 向内凹陷延伸， 所述右圆弧线 （525） 与右延伸线 （523） 的一端圆弧过渡连接且 右圆弧线 （525） 向内凹陷延伸， 相邻两个第二叶片 （52） 的右圆弧线 （525） 与左圆弧线 （524） 圆滑过渡连接形成容第一叶片 （42） 嵌入的凹槽 （526） 。 2.根据权利要求1所述一种机械增压器， 其特征在于： 所述第一叶片的数量为n， 第二叶 片的数量为n+2。 3.根据权利要求2所述一种机械增压器， 其特征在于， 所述。

7、第一叶片 （42） 的右渐开线 （422） 所在圆的直径小于左渐开线 （421） 所在圆的直径， 所述第二叶片 （52） 的右圆弧线 （525） 所在圆的直径大于左圆弧线 （524） 所在圆的直径。 4.根据权利要求3所述一种机械增压器， 其特征在于， 所述左齿根线 （423） 与右齿根线 （424） 形成向左渐开线 （421） 方向倾斜凹陷的槽口 （425） ， 所述第二叶片 （52） 的左延伸线 （522） 、 右延伸线 （523） 、 顶圆线 （521） 形成与该槽口 （425） 配合的限位凸起 （527） 。 5.根据权利要求4所述一种机械增压器， 其特征在于， 所述第一叶片 （42）。

8、 嵌入在相邻两 个第二叶片 （52） 的凹槽 （526） 内时， 所述第一叶片 （42） 的右渐开线 （422） 与第二叶片 （52） 的 右圆弧线 （525） 相贴合， 且第一叶片 （42） 的左渐开线 （421） 与第二叶片 （52） 的右圆弧线 （525） 之间具有间隙 （528） 。 6.根据权利要求5所述一种机械增压器， 其特征在于， 每个所述第二叶片 （52） 的左圆弧 线 （524） 与右圆弧线 （525） 之间的间距由左圆弧线 （524） 与右圆弧线 （525） 的端处向内延伸 逐步递减， 左圆弧线 （524） 的中心向内延伸再逐步递增。 7.根据权利要求6所述一种机械增压器，。

9、 其特征在于， 所述第一叶片 （42） 与第二叶片 （52） 由合金材料制成， 各化学成分质量占总量中的百分比含量为： 镁60%-70%、 硅20%-30%、 铝6%-8%、 锰0.6%-0.8%、 铬0.5%-0.6%、 锌0.3%-0.5%、 铜0.02%-0.035%、 铁0.006%-0.008%， 余 量为镍； 权利要求书 1/2 页 2 CN 111350661 A 2 所述第一叶片 （42） 与第二叶片 （52） 的制备方法包括如下步骤： A、 将镁锭与硅锭熔化， 得镁液和硅液； B、 将铝锭、 锰锭、 铬锭、 锌锭预热至130-140， 并加入步骤A中熔化的镁液、 硅液中， 将。

10、所有材料混合熔融并搅拌， 搅拌时间为60min-70min； C、 将铜锭、 铁锭、 镍锭预热至200-210， 加入到步骤B中的混合溶液中， 将所有材料 混合熔融并搅拌， 搅拌时间为80min-90min； D、 对模具预热， 将步骤C中得到的混合液注入浇注机中， 制得第一叶片与第二叶片。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111350661 A 3 一种机械增压器 0001 技术领域： 本发明属于汽车增压领域， 具体涉及一种机械增压器。 0002 背景技术： 发动机增压技术可以在不增加缸体容积的情况下能大幅提高发动机的功率和扭矩， 机 械增压器是一种由齿轮驱动的双转子压缩机械， 借助于转子。

11、相互啮合相继完成进气、 压缩 和排气三个过程的过程循环。 机械增压器是旋转类机械， 两相互啮合的转子作为最主要的 旋转部件， 其转子的端面线性影响着机械增压器的整体性能。 0003 目前机械增压器的转子通常采用三叶体或四叶体结构， 两相互啮合的转子型线一 致， 为提高机械增压器的驱动扭矩， 则需要进一步增大两转子的径距比 （转子的外圆直径与 两转子的中心距一半的比值称为径距比） ， 如图4示出传统的四叶体结构， 其峰圆100的谷圆 200的圆心位置是固定的， 必须位于基圆300与叶型的长、 短轴的交点处， 若要提高两转子的 径距比， 而转子的外圆直径不变的情况下， 则需要减小两转子的中心距， 。

12、因此基圆半径在减 小， 此时峰圆100与谷圆200的圆心位置发生变化， 无法与渐开线部分进行衔接， 从而造成型 线无法闭合， 因此对于这种三叶体或四叶体的线性结构， 三叶转子的最大径距比只能取到 1.46， 面积利用系数为0.49， 四叶转子的最大径距比只能取到1.36， 面积利用系数只有 0.43， 且无法通过提高两转子的径距比来提高两转子的面积利用系数， 而面积利用系数低 则两转子对空气的压缩程度则低， 因此现有的机械增压器驱动发动机转动的扭矩仅为 240Nm。 0004 发明内容： 本发明的目的是为了克服以上的不足， 提供一种机械增压器， 通过提高两转子的径距 比而提高两转子的面积利用系。

13、数， 从而提高发动机的使用功率以及转动扭矩。 0005 本发明的目的通过以下技术方案来实现： 一种机械增压器， 包括机械增压器壳体 以及置于机械增压器壳体内的第一转轴、 第二转轴， 第一转轴上套装有第一转子机构， 第二 转轴上套装有第二转子机构， 第一转子机构与第二转子机构随着第一转轴、 第二转轴的转 动而相互啮合； 第一转子机构包括第一转子本体以及置于第一转子本体上向外凸出的多个第一叶片， 多个第一叶片均匀分布， 多个第一叶片由第一转子本体的一端向另一端延伸形成螺旋状结 构， 第一叶片包括左渐开线、 右渐开线、 左齿根线、 右齿根线， 左渐开线与右渐开线为开口相 向的圆弧段且左渐开线的顶端与。

14、右渐开线的顶端相连， 左齿根线与左渐开线圆滑过渡连 接， 相邻两第一叶片的左渐开线与右渐开线圆滑过渡连接； 第二转子机构包括第二转子本体以及置于第二转子本体上向外凸出的多个第二叶片， 多个第二叶片均匀分布， 多个第二叶片由第二转子本体的一端向另一端延伸形成螺旋状结 构， 第二叶片包括顶圆线、 左延伸线、 右延伸线、 左圆弧线、 右圆弧线， 多个第二叶片的顶圆 线呈等圆周设置， 左延伸线、 右延伸线分别沿着顶圆线的两端向左右两侧倾斜延伸， 左圆弧 线与左延伸线的一端圆弧过渡连接且左圆弧线向内凹陷延伸， 右圆弧线与右延伸线的一端 圆弧过渡连接且右圆弧线向内凹陷延伸， 相邻两个第二叶片的右圆弧线与左。

15、圆弧线圆滑过 说明书 1/5 页 4 CN 111350661 A 4 渡连接形成容第一叶片嵌入的凹槽。 0006 本发明的进一步改进在于： 第一叶片的右渐开线所在圆的直径小于左渐开线所在 圆的直径， 第二叶片的右圆弧线所在圆的直径大于左圆弧线所在圆的直径。 0007 本发明的进一步改进在于： 左齿根线与右齿根线形成向左渐开线方向倾斜凹陷的 槽口， 第二叶片的左延伸线、 右延伸线、 顶圆线形成与该槽口配合的限位凸起。 0008 本发明的进一步改进在于： 第一叶片嵌入在相邻两个第二叶片的凹槽内时， 第一 叶片的右渐开线与第二叶片的右圆弧线相贴合， 且第一叶片的左渐开线与第二叶片的右圆 弧线之间具。

16、有间隙。 0009 本发明的进一步改进在于： 每个第二叶片的左圆弧线与右圆弧线之间的间距由左 圆弧线与右圆弧线的端处向内延伸逐步递减， 左圆弧线的中心向内延伸再逐步递增。 0010 本发明的进一步改进在于： 第一叶片与第二叶片由合金材料制成， 各化学成分质 量占总量中的百分比含量为： 镁60%-70%、 硅20%-30%、 铝6%-8%、 锰0.6%-0.8%、 铬0.5%-0.6%、 锌0.3%-0.5%、 铜0.02%-0.035%、 铁0.006%-0.008%， 余量为镍； 第一叶片与第二叶片的制备方法包括如下步骤： A、 将镁锭与硅锭熔化， 得镁液和硅液； B、 将铝锭、 锰锭、 铬。

17、锭、 锌锭预热至130-140， 并加入步骤A中熔化的镁液、 硅液中， 将所有材料混合熔融并搅拌， 搅拌时间为60min-70min； C、 将铜锭、 铁锭、 镍锭预热至200-210， 加入到步骤B中的混合溶液中， 将所有材料 混合熔融并搅拌， 搅拌时间为80min-90min； D、 对模具预热， 将步骤C中得到的混合液注入浇注机中， 制得第一叶片与第二叶片。 0011 本发明与现有技术相比具有以下优点： 本发明对第一转子机构与第二转子机构的端面型线均作出改进， 解除传统线型中峰圆 以及谷圆两部分的圆弧的限制， 第一转子机构的峰圆处由左渐开线与右渐开线替代， 谷圆 处由左齿根线与右齿根线替。

18、代， 使原谷圆处的圆心向内移动， 进而第一转子机构的基圆的 半径减小， 第二转子机构的峰圆处由左延伸线和右延伸线替代， 谷圆处由左圆弧线和右圆 弧线替代， 第二转子机构的基圆的半径由左圆弧线和右圆弧线决定， 不受原峰圆与谷圆的 圆心影响， 当第一转子机构与第二转子机构的基圆半径都可以减小的情况下， 则两者啮合 后的中心距减小， 提高两转子的径距比， 提高两转子的面积利用系数， 从而提高发动机的使 用功率以及转动扭矩。 0012 附图说明： 图1为本发明一种机械增压器的结构示意图。 0013 图2为本发明一种机械增压器的第一转子机构与第二转子机构的连接示意图。 0014 图3为本发明一种机械增压。

19、器的第一转子机构与第二转子机构的结构示意图。 0015 图4为本发明一种机械增压器的现有转子的端面线性示意图。 0016 图5为本发明一种机械增压器的现有机械增压器的发动机MAP图。 0017 图6为本发明一种机械增压器的发动机MAP图。 0018 图中标号： 1-机械增压器壳体、 2-第一转轴、 3-第二转轴、 4-第一转子机构、 5-第二转子机构； 41-第一转子本体、 42-第一叶片； 421-左渐开线、 422-右渐开线、 423-左齿根线、 424-右 说明书 2/5 页 5 CN 111350661 A 5 齿根线、 425-槽口； 51-第一转子本体、 52-第二叶片、 521-。

20、顶圆线、 522-左延伸线、 523-右延伸线、 524-左圆 弧线、 525-右圆弧线、 526-凹槽、 527-限位凸起、 528-间隙。 0019 具体实施方式： 为了加深对本发明的理解， 下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述， 该实施 例仅用于解释本发明， 并不构成对本发明保护范围的限定。 0020 在本发明的描述中， 需要理解的是， 术语指示方位或位置关系， 如为基于附图所示 的方位或位置关系， 仅为了便于描述本发明和简化描述， 而不是指示或暗示所指的结构或 单元必须具有特定的方位， 因此不能理解为对本发明的限制。 0021 在本发明中， 除另有明确规定和限定， 如有 “连接”。

21、“设有”“具有” 等术语应作广义 去理解， 例如可以是固定连接， 可以是拆卸式连接， 或一体式连接， 可以说机械连接， 也可以 是直接相连， 可以通过中间媒介相连， 对于本领域技术人员而言， 可以根据具体情况理解上 述术语在本发明中的基本含义。 0022 如图1至图3示出了本发明一种机械增压器的一种实施方式， 包括机械增压器壳体 1以及置于机械增压器壳体1内的第一转轴2、 第二转轴3， 第一转轴2上套装有第一转子机构 4， 第二转轴3上套装有第二转子机构5， 第一转子机构4与第二转子机构5随着第一转轴2、 第 二转轴3的转动而相互啮合； 第一转子机构4包括第一转子本体41以及置于第一转子本体4。

22、1上向外凸出的多个第一 叶片42， 多个第一叶片42均匀分布， 多个第一叶片42由第一转子本体41的一端向另一端延 伸形成螺旋状结构， 第一叶片42包括左渐开线421、 右渐开线422、 左齿根线423、 右齿根线 424， 左渐开线421与右渐开线422为开口相向的圆弧段且左渐开线421的顶端与右渐开线 422的顶端相连， 左齿根线423与左渐开线421圆滑过渡连接， 相邻两第一叶片42的左渐开线 421与右渐开线422圆滑过渡连接； 第二转子机构5包括第二转子本体51以及置于第二转子本体51上向外凸出的多个第二 叶片52， 多个第二叶片52均匀分布， 多个第二叶片52由第二转子本体51的一。

23、端向另一端延 伸形成螺旋状结构， 第二叶片52包括顶圆线521、 左延伸线522、 右延伸线523、 左圆弧线524、 右圆弧线525， 多个第二叶片52的顶圆线521呈等圆周设置， 左延伸线522、 右延伸线523分别 沿着顶圆线521的两端向左右两侧倾斜延伸， 左圆弧线524与左延伸线522的一端圆弧过渡 连接且左圆弧线524向内凹陷延伸， 右圆弧线525与右延伸线523的一端圆弧过渡连接且右 圆弧线525向内凹陷延伸， 相邻两个第二叶片52的右圆弧线525与左圆弧线524圆滑过渡连 接形成容第一叶片42嵌入的凹槽526。 0023 本发明对第一转子机构4与第二转子机构5的端面型线均作出改。

24、进， 解除传统线型 中峰圆以及谷圆两部分的圆弧的限制， 第一转子机构4的峰圆处由左渐开线421与右渐开线 422替代， 谷圆处由左齿根线423与右齿根线424替代， 扩大齿根线423与右齿根线424的延伸 长度， 使原谷圆处的圆心向内移动， 进而第一转子机构4的基圆的半径减小， 第二转子机构5 的峰圆处由左延伸线522和右延伸线523替代， 谷圆处由左圆弧线524和右圆弧线525替代， 第二转子机构5的基圆的半径由左圆弧线524和右圆弧线525决定， 不受原峰圆与谷圆的圆 心影响， 当第一转子机构4与第二转子机构5的基圆半径都可以减小的情况下， 则两者啮合 后的中心距减小， 提高两转子的径距比。

25、， 径距比高达2.2， 提高两转子的面积利用系数， 其面 说明书 3/5 页 6 CN 111350661 A 6 积利用系数高达1.2， 从而提高发动机的使用功率以及转动扭矩。 0024 在本实施例中， 第一叶片42的数量为n， 第二叶片52的数量为n+2， 在使凹槽526与 第一叶片42相配合的情况下， 则缩减第二叶片52的宽度， 因此在螺旋转动过程中， 第一叶片 42啮合在凹槽526后进行下一轮啮合时其间隔时间缩短， 压缩空气的效率更高。 0025 在本实施例中， 第一叶片42的右渐开线422所在圆的直径小于左渐开线421所在圆 的直径， 第二叶片52的右圆弧线525所在圆的直径大于左圆。

26、弧线524所在圆的直径。 第一叶 片42的右渐开线422与左渐开线421所在圆的圆心偏心， 第二叶片52的右圆弧线525与左圆 弧线524所在圆的圆心偏心， 相较于对称的结构设计， 在第一叶片42与第二叶片52不断啮合 的过程中不会出现尖端处卡顿， 使啮合的衔接处过渡平滑。 0026 在本实施例中， 左齿根线423与右齿根线424形成向左渐开线421方向倾斜凹陷的 槽口425， 第二叶片52的左延伸线522、 右延伸线523、 顶圆线521形成与该槽口425配合的限 位凸起527， 槽口425与限位凸起527的配合， 减小两转子机构在啮合过程中的泄漏量， 进一 步提高两转子机构的面积利用系数。。

27、 0027 在本实施例中， 第一叶片42嵌入在相邻两个第二叶片52的凹槽526内时， 第一叶片 42的右渐开线422与第二叶片52的右圆弧线525相贴合， 且第一叶片42的左渐开线421与第 二叶片52的右圆弧线525之间具有间隙528， 右渐开线422与右圆弧线525相贴合使两转子机 构的面积利用系数提高， 而左渐开线421与右圆弧线525之间的间隙528设计， 是在最大化提 高面积利用系数的同时， 防止两转子机构啮合过程中的打滑， 影响啮合效率。 0028 在本实施例中， 每个第二叶片52的左圆弧线524与右圆弧线525之间的间距由左圆 弧线524与右圆弧线525的端处向内延伸逐步递减， 。

28、左圆弧线524的中心向内延伸再逐步递 增。 0029 在本实施例中， 第一叶片42与第二叶片52由合金材料制成， 各化学成分质量占总 量中的百分比含量为： 镁60%-70%、 硅20%-30%、 铝6%-8%、 锰0.6%-0.8%、 铬0.5%-0.6%、 锌 0.3%-0.5%、 铜0.02%-0.035%、 铁0.006%-0.008%， 余量为镍； 第一叶片42与第二叶片52的制备方法包括如下步骤： A、 将镁锭与硅锭熔化， 得镁液和硅液； B、 将铝锭、 锰锭、 铬锭、 锌锭预热至130-140， 并加入步骤A中熔化的镁液、 硅液中， 将所有材料混合熔融并搅拌， 搅拌时间为60min。

29、-70min； C、 将铜锭、 铁锭、 镍锭预热至200-210， 加入到步骤B中的混合溶液中， 将所有材料 混合熔融并搅拌， 搅拌时间为80min-90min； D、 对模具预热， 将步骤C中得到的混合液注入浇注机中， 制得第一叶片与第二叶片。 0030 通过上述配方以及工艺步骤制得的第一叶片42与第二叶片52的结构， 在保证两转 子机构的结构强度的情况下， 提高抗压强度， 压缩更多的气体， 提高了发动机的驱动扭矩， 经试验， 采用这种第一叶片42以及第二叶片52， 本发明的机械增压器的驱动扭矩高达 280Nm-320Nm， 此外， 两转子机构在啮合过程中， 合金内部产生不规则的微观缺陷， 。

30、使两转子 机构由于啮合产生的振动和噪音在经过合金材料时将大量能量转换成热能而耗散， 从而达 到意想不到的减震降噪的作用， 低速喘振现象消失。 0031 图5为现有机械增压器的发动机MAP图， 发动机在低速区域 （图中椭圆形标注区 域） ， 发动机运行线 （实线） 穿过增压器喘振线 （虚线） ， 表明发动机发生喘振， 从而影响发动 说明书 4/5 页 7 CN 111350661 A 7 机的扭矩的输出； 图6示出本发明的机械增压器的发动机MAP图， 发动机运行线 （实线） 在喘 振线 （虚线） 以内， 表明发动机运行效率高， 进气量大， 带来更大的扭矩输出。 0032 本发明中未全部公开的内容。

31、为本领域技术人员公知的现有常识， 本行业的技术人 员应该了解， 本发明不受上述实施例的限制， 上述实施例和说明书中描述的只是说明本发 明的原理， 在不脱离本发明精神和范围的前提下， 本发明还会有各种变化和改进， 这些变化 和改进都落入要求保护的本发明范围内。 本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等 效物界定。 说明书 5/5 页 8 CN 111350661 A 8 图1 图2 说明书附图 1/3 页 9 CN 111350661 A 9 图3 图4 说明书附图 2/3 页 10 CN 111350661 A 10 图5 图6 说明书附图 3/3 页 11 CN 111350661 A 11 。