减速驱动涡轮增压器
阅读：1027发布：2020-05-19
专利汇可以提供减速驱动涡轮增压器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 揭示一种减速驱动 涡轮 增压 器 ，其利用耦合到具有牵引 接口 的涡轮轴的降压滚轴。可使用平坦或经成形牵引接口。所述降压滚轴机械地致动机械或液压传动装置，或可机械地耦合到 电动机 /发 电机 。，下面是减速驱动涡轮增压器专利的具体信息内容。
1.一种用于发动机系统的驱动涡轮增压器，其包括：
涡轮轴；
压缩机，其连接到所述涡轮轴上的第一位置；
涡轮机，其连接到所述涡轮轴上的第二位置；
滚轴，其通过在所述轴上的第三位置处的牵引接口直接耦合到所述涡轮轴，所述滚轴在所述第三位置处具有大于所述涡轮轴的直径的直径，使得所述滚轴的转速小于所述涡轮轴的转速；
低速轴，其直接连接到所述滚轴；
传动装置，其耦合到所述低速轴及所述发动机系统以在所述驱动涡轮增压器与所述发动机系统之间传递动力，使得所述低速轴以小于所述涡轮轴的所述转速的转速驱动所述传动装置。
2.根据权利要求1所述的驱动涡轮增压器，其中所述传动装置为电耦合到所述发动机系统的电动机/发电机。
3.根据权利要求1所述的驱动涡轮增压器，其中所述传动装置为机械地耦合到所述发动机系统的机械传动装置。
4.根据权利要求3所述的驱动涡轮增压器，其中所述机械传动装置为连续可变传动装置。
5.根据权利要求1所述的驱动涡轮增压器，其中惰轮滚轴定位在所述涡轮轴的相对所述滚轴的侧上以平衡来自减速牵引驱动的所述涡轮轴上的法向力。
6.根据权利要求1所述的驱动涡轮增压器，其中在所述滚轴与所述涡轮轴之间存在轴向定位所述涡轮轴的经成形牵引接口。
7.一种将驱动涡轮增压器耦合到发动机系统的方法，其包括：
在连接到涡轮机及压缩机的涡轮轴与具有大于所述涡轮轴的直径的滚轴直径的滚轴之间产生牵引接口；
将直接连接到所述滚轴的低速轴连接到在所述发动机系统与所述涡轮轴之间传递动力的传动装置。
8.根据权利要求7所述的方法，其中
所述传动装置包括电耦合到所述发动机系统的电动机/发电机。
9.根据权利要求7所述的方法，其中
所述传动装置为机械地耦合到所述发动机系统的机械传动装置。
10.根据权利要求9所述的方法，其中
所述机械传动装置为连续可变传动装置。
11.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括
惰轮滚轴，其定位在所述涡轮轴的相对所述滚轴的侧上以平衡来自所述减速牵引驱动的所述涡轮轴上的法向力。
12.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括
在所述滚轴与所述涡轮轴之间轴向定位所述涡轮轴的经成形牵引接口。
13.一种用于发动机系统的驱动涡轮增压器，其包括：
涡轮轴，其具有第一直径；
压缩机，其连接到所述涡轮轴的第一位置；
涡轮机，其连接到所述涡轮轴的第二位置；
第一滚轴，其具有大于所述涡轮轴的所述第一直径的第二直径，所述第一滚轴在所述涡轮轴的第一侧上的第三位置处与所述涡轮轴直接介接，以在所述第一滚轴与所述涡轮轴之间形成第一牵引接口；
第二滚轴，其具有第三直径，所述第二滚轴在所述涡轮轴的第二侧上的所述第三位置处与所述涡轮轴直接介接，所述第二侧实质上与所述涡轮轴的所述第一侧相对，以在所述第二滚轴与所述涡轮轴之间形成第二牵引接口；
第一电动机/发电机，其直接耦合到所述第一滚轴且电耦合到所述发动机系统，使得可在所述发动机系统与所述涡轮轴之间传递动力；
第二电动机/发电机，其直接耦合到所述第二滚轴且电耦合到所述发动机系统，使得可在所述发动机系统与所述涡轮轴之间传递动力。
减速驱动涡轮增压器
技术领域
背景技术
[0002] 由于驱动涡轮增压器(超级涡轮增压器)不仅仅由废气涡轮机供能，因此驱动涡轮增压器优于一般涡轮增压器，此情况减少升压发动机中的涡轮迟滞。已取得许多进展的驱动涡轮增压器的一类是电动涡轮增压器，其中电动机/发电机被集成到涡轮轴，且可快速驱动所述涡轮轴加速且从所述涡轮轴提取额外能量。
发明内容
[0003] 本发明的实施例可因此包括一种用于发动机系统的驱动涡轮增压器，其包括：涡轮轴；压缩机，其连接到所述涡轮轴上的第一位置；涡轮机，其连接到所述涡轮轴上的第二位置；滚轴，其通过在所述轴上的第三位置处的牵引接口耦合到所述涡轮轴，所述滚轴在所述第三位置处具有大于所述涡轮轴的直径的直径，使得所述滚轴的转速小于所述涡轮轴的转速；低速轴，其连接到所述滚轴；传动装置，其耦合到所述低速轴及所述发动机系统以在所述驱动涡轮增压器与所述发动机系统之间传递动力，使得所述低速轴以小于所述涡轮轴的转速的转速驱动或由所述传动装置驱动。
[0004] 本发明的实施例可进一步包括一种将驱动涡轮增压器耦合到发动机系统的方法，其包括：在涡轮轴(其连接到涡轮机及压缩机)与滚轴(其具有大于所述涡轮轴的直径的滚轴直径)之间产生牵引接口；将低速轴(其连接到所述滚轴)连接到传动装置(其在所述发动机系统与所述涡轮轴之间传递动力)。
[0005] 本发明的实施例可进一步包括一种用于发动机系统的驱动涡轮增压器，其包括：涡轮轴，其具有第一直径；压缩机，其连接到所述涡轮轴的第一位置；涡轮机，其连接到所述涡轮轴的第二位置；第一滚轴，其具有大于所述涡轮轴的所述第一直径的第二直径，所述第一滚轴在所述涡轮轴的第一侧上的第三位置处与所述涡轮轴介接；第二滚轴，其具有第三直径，所述第二滚轴在所述涡轮轴的第二侧上的所述第三位置处与所述涡轮轴介接，所述第二侧实质上与所述涡轮轴的所述第一侧相对；第一电动机/发电机，其耦合到所述第一滚轴且电耦合到所述发动机系统，使得可在所述发动机系统与所述涡轮轴之间传递动力；第二电动机/发电机，其耦合到所述第二滚轴且电耦合到所述发动机系统，使得可在所述发动机系统与所述涡轮轴之间传递动力。
附图说明
附图说明
[0006] 图1A及1B为由涡轮轴的中间区段驱动的滚轴牵引驱动的示意图。
[0007] 图2A及2B为由涡轮轴的外部分驱动的滚轴牵引驱动的示意图。
[0008] 图2C为本发明的另一实施例的示意图。
[0009] 图2D为说明应用于混合动力电动汽车的电动机-发电机传动装置的本发明的另一实施例的示意图。
[0010] 图2E说明用于将传动装置/电动机/发电机作为传动装置实施的另一实施例。
[0011] 图3A及3B为滚轴牵引驱动的示意图，所述滚轴牵引驱动具有来自单一滚轴的涡轮轴的相对侧上的惰轮滚轴以抵消来自所述牵引驱动的法向力。
[0012] 图4A及4B为在涡轮轴的相对侧上的两个滚轴牵引驱动的示意图，所述两个滚轴牵引驱动随后连接到两个电动机/发电机。
具体实施方式
[0013] 图1A为提供升压到发动机系统116的减速牵引传动驱动涡轮增压器100的实施例的示意图。涡轮轴102具有附接到一端的压缩机106，及附接到另一端的涡轮机104。减速牵引驱动108与涡轮轴102的中央部分配合，且由与涡轮轴102接触的滚轴114组成。滚轴114具有大于涡轮轴102的直径，使得滚轴114的转速小于涡轮轴102的转速。滚轴114抵着涡轮轴102被按压以产生对涡轮轴102的法向力，从而在牵引接口122处传递滚轴114与涡轮轴102之间的扭矩。所述力可通过低速轴轴承(未展示)或其它轴承来施加，且可由各种装置(例如，2013年10月22日颁布的标题为“具有高速牵引驱动及连续可变传动装置的超级涡轮增压器(Super-Turbocharger Having a High Speed Traction Drive and a Continuously Variable Transmission)”的第8,561,403号美国专利(其针对其揭示及教示的全部内容特定地以引用的方式并入本文中)中所揭示的装置)来施加。涡轮轴102与滚轴114之间的接口
122为牵引接口。可在牵引接口122中使用牵引液体以增加牵引接口122的摩擦及使用寿命。
以此方式，在发动机系统116的瞬时操作期间，扭矩可被传递到涡轮轴102以快速增加涡轮轴102的转速且减少涡轮迟滞，且当涡轮机104产生与压缩机106消耗相比较多的动力时，扭矩可在发动机系统116的高负载操作期间从涡轮轴102传递到滚轴114。轴承118、119将涡轮轴102定位在图1A中所展示的位置中，且吸收涡轮轴102上的力，例如，来自滚轴114的法向力或来自涡轮机104及压缩机106的推力。低速轴110将滚轴114连接到传动装置112。传动装置112又将减速牵引传动驱动涡轮增压器100经由电或机械耦合件120连接到发动机系统
116。低速轴110的较低转速允许传统电动机、发电机或机械传动装置用于传动装置112。传动装置112可为机械连续可变传动装置(CVT)或液压CVT，其取决于发动机系统116的操作条件而机械地耦合到发动机系统116以控制涡轮轴102的速度。传动装置112也可为不连续的、具有一或多个机械地耦合到发动机系统116的齿轮比的齿轮机械传动装置。第三选择为传动装置112可为电耦合到发动机系统116的电力电子设备的电动机/发电机，如图2D、2E中所展示。图2C、2D及2E中展示发动机系统116的各种配置，且这些发动机系统配置也可用于图
1B、2A、2B、3A、3B、4A及4B中所展示的实施例。轴承118及119将涡轮轴102固持在合适位置且也可包括能够吸收大的轴向力的推力轴承。
122为牵引接口。可在牵引接口122中使用牵引液体以增加牵引接口122的摩擦及使用寿命。
以此方式，在发动机系统116的瞬时操作期间，扭矩可被传递到涡轮轴102以快速增加涡轮轴102的转速且减少涡轮迟滞，且当涡轮机104产生与压缩机106消耗相比较多的动力时，扭矩可在发动机系统116的高负载操作期间从涡轮轴102传递到滚轴114。轴承118、119将涡轮轴102定位在图1A中所展示的位置中，且吸收涡轮轴102上的力，例如，来自滚轴114的法向力或来自涡轮机104及压缩机106的推力。低速轴110将滚轴114连接到传动装置112。传动装置112又将减速牵引传动驱动涡轮增压器100经由电或机械耦合件120连接到发动机系统
116。低速轴110的较低转速允许传统电动机、发电机或机械传动装置用于传动装置112。传动装置112可为机械连续可变传动装置(CVT)或液压CVT，其取决于发动机系统116的操作条件而机械地耦合到发动机系统116以控制涡轮轴102的速度。传动装置112也可为不连续的、具有一或多个机械地耦合到发动机系统116的齿轮比的齿轮机械传动装置。第三选择为传动装置112可为电耦合到发动机系统116的电力电子设备的电动机/发电机，如图2D、2E中所展示。图2C、2D及2E中展示发动机系统116的各种配置，且这些发动机系统配置也可用于图
1B、2A、2B、3A、3B、4A及4B中所展示的实施例。轴承118及119将涡轮轴102固持在合适位置且也可包括能够吸收大的轴向力的推力轴承。
[0014] 图1B为牵引传动驱动涡轮增压器150的示意性表示。除了驱动涡轮增压器150使用推力吸收牵引驱动152，驱动涡轮增压器150与图1A的驱动涡轮增压器100相同。推力吸收牵引驱动152具有响应于滚轴160或涡轮轴162上的任何侧向力(即，在水平方向上的力)发挥作用以使经成形轴表面158及经成形滚轴表面156居中的经成形牵引接口154，如图1B中所说明。经成形轴表面158及经成形滚轴表面156展示为弯曲形状。然而，可使用各种形状，例如，2013年11月21日申请的标题为“推力吸收行星牵引驱动超级涡轮(Thrust Absorbing Planetary Traction Drive Superturbo)”序列号为61,906,938的美国专利申请案(其针对其揭示及教示的全部内容特定地并入本文中)中所揭示的形状。
[0015] 图2A为牵引传动驱动涡轮增压器200的替代实施例的示意图。此实施例的操作与图1A同样有效，除了减速牵引驱动208在压缩机206之外的涡轮轴202上的点处与涡轮轴202配合。以此方式，减速牵引传动驱动涡轮增压器200的部分被移动离开涡轮机204的热量。驱动涡轮增压器200的功能相同。牵引驱动208由与涡轮轴202接触的滚轴214组成以形成在滚轴214与涡轮轴202之间传递扭矩的牵引接口222，且导致来自涡轮轴202的低速轴210的转速减少。低速轴210将滚轴214连接到传动装置212，其又将动力传递到发动机系统216且传递来自发动机系统216的动力。
[0016] 图1A、1B、2A及2B中所说明的传动装置可为机械传动装置(例如，上文所揭示的传动装置)，或可包括组合电动机/发电机，当滚轴214及低速轴210由涡轮轴202驱动时，所述组合电动机/发电机产生电，或作用为电动机以驱动低速轴210及滚轴，且因此取决于发动机系统的操作条件而驱动压缩机206以提供增压。2013年10月22日颁布的标题为“具有高速牵引驱动及连续可变传动装置的超级涡轮增压器(Super-Turbocharger Having a High Speed Traction Drive and a Continuously Variable Transmission)”的第8,561,403号美国专利(其针对其揭示及教示的全部内容特定地并入本文中)更详细地揭示此实施例。
[0017] 图2B展示与图2A的实施例相同的牵引传动驱动涡轮增压器250，除了利用推力吸收牵引驱动252而非平坦牵引接口222(图2A)。换句话说，涡轮机270、压缩机272、传动装置264及发动机系统266与图2A中的对应装置相同。如图2B中所说明，推力吸收牵引驱动252包含经成形牵引接口254。再次，可使用各种形状，如2013年11月21日申请的标题为“推力吸收行星牵引驱动超级涡轮(Thrust Absorbing Planetary Traction Drive Superturbo)”的序列号为61,906,938的美国专利申请案(其针对其揭示及教示的全部内容特定地以引用的方式并入本文中)中所教示的形状。涡轮轴262具有经成形轴表面258，其实质上匹配于滚轴
260的经成形滚轴表面256。
260的经成形滚轴表面256。
[0018] 图2C、2D及2E展示采用图1A的传动装置112、图1A的发动机系统116及其它图式中所展示的类似组件的组合的各种实施例。图2C、2D及2E全部揭示组合可用作在本文所揭示的其它图式中的实施系统的电动机/发电机、传动装置及电池系统的各种元件的不同方式。
[0019] 图2C为本发明的应用的另一实施例的示意图。如图2C中所说明，涡轮机274连接到具有涡轮轴276的压缩机275。滚轴277具有与涡轮轴276介接的经成形牵引表面。轴278连接到滚轴277且驱动传动装置279或由传动装置279驱动。传动装置279为轴278与轴280之间的接口。传动装置279可为连续可变传动装置(CVT)、机械不连续传动装置、液压传动装置或其它传动装置。传动装置279允许轴278及轴280以不同的转速旋转。传动装置279连接到发动机系统271，其由轴280、耦合器282、曲柄轴284、发动机285及控制器209组成。发动机系统271对应于图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A及4B中的各种实施例中的发动机系统。传动装置279响应于监测关于发动机的操作条件的操作数据281的控制器209而操作，如2013年10月22日颁布的标题为“具有高速牵引驱动及连续可变传动装置的超级涡轮增压器(Super-Turbocharger Having a High Speed Traction Drive and a Continuously Variable Transmission)”的第8,561,403号美国专利及2014年7月8日颁布的标题为“超级涡轮增压器控制系统(Superturbocharger Control Systems)”的第8,769,949号美国专利中更全面揭示，上述两个专利针对其揭示及教示的全部内容特定地并入本文中。轴280驱动耦合器
282或由耦合器282驱动。耦合器282可包括任何类型的机械耦合器，例如，链、带、齿轮、牵引驱动等等。耦合器282耦合到发动机285的曲柄轴284。在某些操作条件期间，例如，当发动机
285以高功率操作，且存在来自涡轮机274的多余动力时，传动装置279可经调整使得发动机
285的曲柄轴284由来自涡轮机274的多余动力驱动而得到辅助。在其它操作条件中，例如，在启动期间，当存在加速的要求时，发动机285可驱动曲柄轴284以驱动涡轮轴276及压缩机
275，使得图2C中所说明的系统作为增压器而操作。再次，通过使用控制器209调整传动装置
279来实现此种情况。2014年7月8日颁布的标题为“超级涡轮增压器控制系统(Superturbocharger Control Systems)”的第8,769,949号美国专利(其针对其揭示及教示的全部内容特定地以引用的方式并入本文中)中揭示所述控制器的操作。
282或由耦合器282驱动。耦合器282可包括任何类型的机械耦合器，例如，链、带、齿轮、牵引驱动等等。耦合器282耦合到发动机285的曲柄轴284。在某些操作条件期间，例如，当发动机
285以高功率操作，且存在来自涡轮机274的多余动力时，传动装置279可经调整使得发动机
285的曲柄轴284由来自涡轮机274的多余动力驱动而得到辅助。在其它操作条件中，例如，在启动期间，当存在加速的要求时，发动机285可驱动曲柄轴284以驱动涡轮轴276及压缩机
275，使得图2C中所说明的系统作为增压器而操作。再次，通过使用控制器209调整传动装置
279来实现此种情况。2014年7月8日颁布的标题为“超级涡轮增压器控制系统(Superturbocharger Control Systems)”的第8,769,949号美国专利(其针对其揭示及教示的全部内容特定地以引用的方式并入本文中)中揭示所述控制器的操作。
[0020] 图2D说明另一实施例，其中轴287驱动或由混合动力汽车中的电动机/发电机286驱动。电动机/发电机286电连接到电力电子设备288。电动机/发电机286为图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A及4B中所描述的传动装置的实施例且连接到发动机系统290，所述发动机系统由发动机291、曲柄轴255、混合式传动装置293、电力电子设备288及电池组289组成。发动机系统290对应于图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A及4B中的各种实施例中的发动机系统。当电动机/发电机286作为发电机操作时，涡轮机203、滚轴201及轴287驱动电动机/发电机286的发电机部分以产生施加到电力电子设备288的电力。来自电动机/发电机286的电力随后施加到电池组289以充电电池组289，或施加到混合式传动装置293以对轮295供电(如由控制信号253所指定)。当发动机291以高输出功率操作时，来自涡轮机203的多余能量可通过牵引接口
205从涡轮机203传递到滚轴201及轴287。控制信号253控制电力电子设备288以施加来自电动机/发电机286的电力以充电电池组289或为混合式传动装置293供电。
205从涡轮机203传递到滚轴201及轴287。控制信号253控制电力电子设备288以施加来自电动机/发电机286的电力以充电电池组289或为混合式传动装置293供电。
[0021] 图2D中所说明的系统也可作用为增压器。电动机/发电机286的电动机部分可由电池组289通过电力电子设备288响应于控制信号253而操作以驱动轴287、滚轴201及压缩机207以产生增压。当存在对高功率的要求且产生少量废气以驱动涡轮机203时(其在初始加速条件期间发生)，此种情况可发生。
[0022] 图2E为说明如下实施例的另一实施例，其中电动机/发电机239充当来自图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A及4B的传动装置且连接到发动机系统230，所述发动机系统由发动机249、曲柄轴257、耦合器247、轴251、电动机/发电机245、电力电子设备241及电池组243组成。发动机系统230对应于图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A及4B中的各种实施例中的发动机系统。如图
2E中所说明，涡轮机229响应于来自发动机249的废气而操作。涡轮机229通过牵引接口231旋转压缩机233及滚轴235。滚轴235旋转轴237。轴237上的旋转机械能操作电动机/发电机
239的发电机部分。电动机/发电机239的发电机部分产生电能，其施加到电力电子设备241。
全部或部分电能存储在电池组243中。来自电动机/发电机239的发电机部分的电能也可通过施加来自电力电子设备241的电能而操作电动机/发电机245的电动机部分。电池组243也可提供电能以补充或取代来自电动机/发电机239的发电机部分的全部电能以操作电动机/发电机245的电动机部分。电动机/发电机245的电动机部分旋转轴251。耦合器247将旋转机械能从轴251传递到发动机249的曲柄轴257以辅助曲柄轴257的旋转。
2E中所说明，涡轮机229响应于来自发动机249的废气而操作。涡轮机229通过牵引接口231旋转压缩机233及滚轴235。滚轴235旋转轴237。轴237上的旋转机械能操作电动机/发电机
239的发电机部分。电动机/发电机239的发电机部分产生电能，其施加到电力电子设备241。
全部或部分电能存储在电池组243中。来自电动机/发电机239的发电机部分的电能也可通过施加来自电力电子设备241的电能而操作电动机/发电机245的电动机部分。电池组243也可提供电能以补充或取代来自电动机/发电机239的发电机部分的全部电能以操作电动机/发电机245的电动机部分。电动机/发电机245的电动机部分旋转轴251。耦合器247将旋转机械能从轴251传递到发动机249的曲柄轴257以辅助曲柄轴257的旋转。
[0023] 图2E的系统也可在增压模式中操作。在这种情况下，发动机249在曲柄轴257上产生旋转机械能，所述旋转机械能传递到耦合器247。耦合器247可包括用于在轴251与曲柄轴257之间传递旋转机械能的任何类型的耦合器或传动装置。轴251操作电动机/发电机245的发电机部分，其产生施加到电力电子设备241的电能。来自电池组243的电能也可施加到电力电子设备241，其可用于补充由电动机/发电机245的发电机部分产生的电能，所述电能由发动机249产生的旋转机械能产生。电力电子设备241使用由电动机/发电机245及/或电池组243产生的电能以操作电动机/发电机239的电动机部分。电动机/发电机239的电动机部分旋转轴237及滚轴235。压缩机233自滚轴235的通过牵引接口231传递的旋转机械能旋转。
以此方式，图2E的系统作用为经组合的涡轮增压器及增压器，其通常被称作驱动涡轮增压器。
以此方式，图2E的系统作用为经组合的涡轮增压器及增压器，其通常被称作驱动涡轮增压器。
[0024] 也如图2E中所说明，机械阻力可由电动机/发电机245的发电机部分通过激活所述发电机部分的场而产生以获取轴251中的阻力以减慢发动机249，从而实现制动。在此情况下，所述发电机产生施加到电力电子设备241的电能，其用于充电电池组243。以此方式，可由所述系统实现车辆的再生制动。
[0025] 因此，图2C、2D及2E说明可在图1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A及4B中使用的各种实施例。
[0026] 图3A为减速牵引传动驱动涡轮增压器300的另一实施例的示意图。如图3A中所展示，惰轮滚轴320与涡轮轴302在实质上与滚轴314相对的位置处介接。为了牵引接口308传递扭矩，滚轴314与涡轮轴302之间必须存在实质上法向力。由于惰轮滚轴320实质上与滚轴314相对且可具有在涡轮轴302上的相等但相对反法向力，因此惰轮滚轴320的添加帮助抵消推动涡轮轴302的法向力。通过使用惰轮滚轴320，如图3A中所展示，在轴承318、319上存在稳定及定位涡轮轴302的更小力，这是由于来自滚轴314及惰轮滚轴320的涡轮轴302上的净力接近于零。
[0027] 图3B为牵引传动驱动涡轮增压器350的另一实施例的示意性说明。如图3B中所说明，涡轮轴352将涡轮机354连接到压缩机356。推力吸收牵引驱动358在滚轴364与涡轮轴352之间提供轴向定位涡轮轴352的经成形牵引接口372。因而，轴承318、319无需轴向支撑涡轮轴352。经成形牵引接口372包含啮合经成形轴表面374的经成形滚轴表面380。此外，经成形轴表面374啮合经成形惰轮滚轴表面378。再次，图3B中已展示弯曲形状，但可使用各种形状，例如，2013年11月21日申请的标题为“推力吸收行星牵引驱动超级涡轮(Thrust Absorbing Planetary Traction Drive Superturbo)”的序列号为61,906,938的美国专利申请案(其针对其揭示及教示的全部内容已特定地并入本文中)中所揭示的形状。惰轮滚轴
370与由滚轴364产生的垂直于涡轮轴352的力反向，使得轴承318、319无需在垂直于涡轮轴
352的旋转轴的方向上支撑涡轮轴。由于惰轮滚轴370及经成形牵引接口372的添加，涡轮轴
352上的整体合力接近于零，因此轴承318及319具有更低设计要求。可利用迫使滚轴364抵着涡轮轴352产生能够承载扭矩的经成形牵引接口372的任何所要方式。可利用2013年10月
22日颁布的标题为“具有高速牵引驱动及连续可变传动装置的超级涡轮增压器(Super-Turbocharger Having a High Speed Traction Drive and a Continuously Variable Transmission)”的第8,561,403号美国专利中揭示的用于增加扭矩及用于根据负载变化扭矩的各种方法。第8,561,403号美国专利针对其揭示及教示的全部内容特定地以引用的方式并入本文中。当然，针对本文所揭示的全部实施例，这是真实的。滚轴364连接到传动装置
362，传动装置362又可耦合到发动机系统366。
370与由滚轴364产生的垂直于涡轮轴352的力反向，使得轴承318、319无需在垂直于涡轮轴
352的旋转轴的方向上支撑涡轮轴。由于惰轮滚轴370及经成形牵引接口372的添加，涡轮轴
352上的整体合力接近于零，因此轴承318及319具有更低设计要求。可利用迫使滚轴364抵着涡轮轴352产生能够承载扭矩的经成形牵引接口372的任何所要方式。可利用2013年10月
22日颁布的标题为“具有高速牵引驱动及连续可变传动装置的超级涡轮增压器(Super-Turbocharger Having a High Speed Traction Drive and a Continuously Variable Transmission)”的第8,561,403号美国专利中揭示的用于增加扭矩及用于根据负载变化扭矩的各种方法。第8,561,403号美国专利针对其揭示及教示的全部内容特定地以引用的方式并入本文中。当然，针对本文所揭示的全部实施例，这是真实的。滚轴364连接到传动装置
362，传动装置362又可耦合到发动机系统366。
[0028] 图4A为使用两个电动机/发电机412、413的牵引传动驱动涡轮增压器400的另一实施例的示意图。有效地，此实施例具有在涡轮轴402的相对侧上的两个相同牵引接口408、409。相对滚轴414、415平衡掉涡轮轴402上的由需要传递牵引接口408、409中的扭矩的法向力产生的径向力。这就减少对在垂直于涡轮轴402的旋转轴的方向上定位涡轮轴402的要求。每一滚轴414、415连接到低速轴410、411，所述低速轴又连接到电动机/发电机412、413。
由于难以完成对涡轮轴402的相对侧上的两个机械传动装置的封装，因此优先使用电动机/发电机412、413。每一电动机/发电机412、413电耦合到发动机系统416，且经一致控制以传递相等量的动力到发动机系统416及传递来自发动机系统416的相等量的动力，从而保持通过牵引传动驱动涡轮增压器400的动力平衡。电动机/发电机412、413连接到发动机系统416的电力电子设备，所述电力电子设备控制到电动机/发电机412、413的动力及来自电动机/发电机412、413的动力，其可随后又连接到电池系统或附接到发动机系统416的发动机的另一电动机/发电机，例如，图2D及2E中所说明。
由于难以完成对涡轮轴402的相对侧上的两个机械传动装置的封装，因此优先使用电动机/发电机412、413。每一电动机/发电机412、413电耦合到发动机系统416，且经一致控制以传递相等量的动力到发动机系统416及传递来自发动机系统416的相等量的动力，从而保持通过牵引传动驱动涡轮增压器400的动力平衡。电动机/发电机412、413连接到发动机系统416的电力电子设备，所述电力电子设备控制到电动机/发电机412、413的动力及来自电动机/发电机412、413的动力，其可随后又连接到电池系统或附接到发动机系统416的发动机的另一电动机/发电机，例如，图2D及2E中所说明。
[0029] 图4B为驱动涡轮增压器450的另一实施例的示意性说明。图4B的实施例与图4A的实施例相同，除了利用推力吸收牵引驱动452。如图4B中所展示，存在分别形成经成形牵引接口454及经成形牵引接口455的两个滚轴456、458。这些经成形牵引接口454、455统称为推力吸收牵引驱动452。涡轮轴451连接涡轮机468及压缩机470。涡轮轴451具有经成形轴表面464(其与滚轴456的经成形滚轴表面460及滚轴458的经成形滚轴表面462介接)。滚轴456、
458被朝向涡轮轴451向内按压以形成推力吸收牵引驱动452。滚轴456、458上的力平衡自身使得涡轮轴451保持在滚轴456、458之间的中心位置中。滚轴456驱动电动机/发电机472。滚轴458驱动电动机/发电机474。电动机/发电机472、474耦合到发动机系统476。
458被朝向涡轮轴451向内按压以形成推力吸收牵引驱动452。滚轴456、458上的力平衡自身使得涡轮轴451保持在滚轴456、458之间的中心位置中。滚轴456驱动电动机/发电机472。滚轴458驱动电动机/发电机474。电动机/发电机472、474耦合到发动机系统476。
[0030] 因此，本发明的实施例提供从涡轮轴到更低速轴的牵引驱动速度降压转换器，其可随后连接到更常规电动机/发电机或机械传动装置。此牵引驱动的基本版本是具有大于涡轮轴的直径的滚轴，所述滚轴与涡轮轴介接以形成减速牵引驱动。使用充分法向力抵着涡轮轴按压所述滚轴以在不存在过度滑动的情况下，将扭矩传递到涡轮轴及传递来自涡轮轴的扭矩。也可使用牵引液体以增加摩擦系数，使得可传递更多扭矩。以此方式，扭矩可在瞬时加速期间传递到涡轮轴以减少涡轮迟滞，且扭矩可在高负载操作(当存在超过驱动压缩机所需的多余涡轮机动力时)期间从涡轮轴传递。此多余动力可随后传递到发动机系统作为复合动力，从而增加发动机系统的动力及效率。
[0031] 在具有减速牵引驱动的情况下，100,000到200,000的高涡轮轴速度在具有10:1的减速比的低速轴处可减少到10,000到20,000范围内的速度。作为实例，针对具有10mm直径的涡轮轴，此情况可需要100mm的滚轴直径以达到此10:1的比率。取决于封装及执行需求，也可使用其它减速比。在减速之后的更低速度为更传统电动机的可接受速度，且电动机/发电机可移到远离涡轮轴上的热涡轮机及压缩机的更好操作环境中。类似地，更低速度为机械传动装置(包含CVT传动装置以及不连续的、齿轮驱动传动装置)的可接受速度。所述电动机/发电机或机械传动装置随后耦合到发动机系统且在发动机系统与驱动涡轮增压器之间传递动力。
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