DE102015222811A1

DE102015222811A1 - Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader

Info

Publication number: DE102015222811A1
Application number: DE102015222811.8A
Authority: DE
Inventors: Ryan Sherrill; Jared William Brown
Original assignee: VanDyne SuperTurbo Inc
Current assignee: Superturbo Technologies Inc
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2016-05-25
Also published as: JP2016098816A; CN106014612B; US10107183B2; JP6694700B2; US20160146096A1; CN106014612A

Abstract

Es werden Ausführungsformen von exzentrischen Planetenzugantrieben für die Verwendung in einem angetriebenen Turbolader angegeben. Der exzentrische Planetenantrieb sieht eine drehmomentbasierte Ladung der Zugschnittflächen in dem Zugantrieb vor. Ein Ladeplanet weist einen größeren Außendurchmesser auf und vollzieht eine Translationsbewegung, wenn ein Drehmoment auf den Zugantrieb ausgeübt wird, sodass er in einen Keilspalt zwischen der Turbowelle und dem Außenring des Planetenantriebs gedrückt wird. Die Drehmomentkapazität des Zugantriebs wird mit einer Vergrößerung des Drehmomentbedarfs größer.

Description

Hintergrund
Turbolader und Superlader können die Leistung eines Motors vergrößern. Superturbolader sehen eine effektive Vergrößerung der Leistung von Motoren vor. Superturbolader verwenden eine Turboverdichtung, beseitigen eine Turboverzögerung und bieten die Vorteile sowohl von Turboladern als auch von Superladern.
Zusammenfassung
Eine Ausführungsform der Erfindung kann also einen Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader vorsehen, der durch ein Motorsystem und durch Abgase aus dem Motorsystem angetrieben wird und umfasst: eine Turbowelle; eine Turbine, die mit einem Ende der Turbowelle verbunden ist; einen Kompressor, der mit einem der Turbine gegenüberliegenden Ende der Turbowelle verbunden ist; einen ersten Halteplaneten, der in einem Planetenträger gehalten wird, wobei der erste Halteplanet eine erste Halteplaneten-Außenzugfläche aufweist, die mit der Turbowelle zusammenwirkt, um eine erste Wellen-Halteplaneten-Zugschnittfläche zu bilden, die ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und dem ersten Halteplaneten überträgt; einen zweiten Halteplaneten, der in dem Planetenträger gehalten wird, wobei der zweite Halteplanet eine zweite Halteplaneten-Außenzugfläche aufweist, die mit der Turbowelle zusammenwirkt, um eine zweite Wellen-Halteplaneten-Zugschnittfläche zu bilden, die ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und dem zweiten Halteplaneten überträgt; einen Ladeplaneten, der im Wesentlichen gegenüber den Halteplaneten in Bezug auf die Turbowelle angeordnet ist und eine Ladeplaneten-Außenzugfläche aufweist, die mit der Turbowelle zusammenwirkt, um eine Wellen-Ladeplaneten-Zugschnittfläche zu bilden, wobei die Wellen-Ladeplaneten-Zugschnittfläche ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und dem Ladeplaneten überträgt, wobei die Ladeplaneten-Außenzugfläche des Ladeplaneten einen größeren Durchmesser aufweist als die erste Halteplaneten-Außenzugfläche und die zweite Halteplaneten-Außenzugfläche; einen Außenring, der mit dem ersten Halteplaneten, dem zweiten Halteplaneten und dem Ladeplaneten zusammenwirkt und von der Turbowelle derart versetzt ist, dass ein Keilspalt vorhanden ist, in dem der Ladeplanet angeordnet ist, sodass eine Translationsbewegung des Ladeplaneten den Ladeplaneten in einen kleineren Raum zwischen dem Außenring und der Turbowelle drückt und normale Kräfte durch die Wellen-Ladeplaneten-Zugschnittfläche und die ersten und zweiten Wellen-Halteplaneten-Zugschnittflächen vergrößert; und ein Übertragungszahnrad, das mit dem Außenring gekoppelt ist und den exzentrischen Planetenzugantrieb-Superturbolader mit dem Motorsystem koppelt.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann weiterhin ein Verfahren zum Übertragen von mechanischer Drehenergie in einem Superturbolader mit einem exzentrischen Planetenzugantrieb umfassen, das umfasst: Vorsehen einer Turbowelle, die mit einer Turbine und einem Kompressor verbunden ist; mechanisches Antreiben des Superturboladers mit einem Motorsystem und mit Abgasen aus dem Motorsystem; Vorsehen eines ersten Halteplaneten und eines zweiten Halteplaneten, wobei der erste Halteplanet und der zweite Halteplanet jeweils in einem Planetenträger gehalten werden und Halteplaneten-Außenzugflächen aufweisen, die mit der Turbowelle zusammenwirken, um Wellen-Halteplaneten-Zugschnittflächen zu bilden, die ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und den Halteplaneten übertragen; Positionieren eines Ladeplaneten im Wesentlichen gegenüber dem ersten Halteplaneten und dem zweiten Halteplaneten, wobei der Ladeplanet eine Ladeplaneten-Außenzugfläche umfasst, die mit der Turbowelle zusammenwirkt, um eine Wellen-Ladeplaneten-Zugschnittfläche zu bilden, die ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und dem Ladeplaneten überträgt, wobei die Ladeplaneten-Außenzugfläche des Ladeplaneten einen größeren Durchmesser aufweist als die Halteplaneten-Außenzugflächen des ersten Halteplaneten und des zweiten Halteplaneten; Vorsehen eines Außenrings, der mit dem ersten Halteplaneten, dem zweiten Halteplaneten und dem Ladeplaneten zusammenwirkt und von der Turbowelle derart versetzt ist, dass ein Keilspalt vorhanden ist, in dem der Ladeplanet angeordnet ist, sodass eine Translationsbewegung des Ladeplaneten den Ladeplaneten in einen kleineren Raum zwischen dem Außenring und der Turbowelle drückt; und Koppeln des Übertragungszahnrads mit dem Außenring, um den Superturbolader mit dem Motorsystem zu koppeln.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann weiterhin einen Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader umfassen, der mechanisch durch ein Motorsystem und durch Abgase aus dem Motorsystem angetrieben wird und umfasst: eine Turbowelle mit zwei gleich, aber entgegengesetzt geneigten Wellenzugflächen, die sich nach außen an der Turbowelle neigen; eine Turbine, die mit einem Ende der Turbowelle verbunden ist; einen Kompressor, der mit einem der Turbine gegenüberliegenden Ende der Turbowelle verbunden ist; zwei Halteplaneten mit einem ersten Durchmesser, die gleich, aber entgegengesetzt geneigte Außenzugflächen aufweisen, die sich nach innen an den zwei Halteplaneten neigen, wobei ein Außenteil jeder geneigten Außenzugfläche mit den geneigten Wellenzugflächen zusammenwirkt, um zwei Halteplaneten-Wellen-Zugschnittflächen zu bilden, die ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und den zwei Halteplaneten übertragen und außerdem die Turbowelle axial positionieren und Schubkräfte von der Turbine und dem Kompressor absorbieren; einen Ladeplaneten mit einem zweiten Durchmesser, der gleich, aber entgegengesetzt geneigte Außenzugflächen aufweist, die sich nach innen an dem Ladeplaneten neigen, wobei ein äußerer Teil jeder geneigten Außenzugfläche mit den geneigten Wellenzugflächen zusammenwirkt, um Ladeplaneten-Wellen-Zugschnittflächen zu bilden, die ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und den Planeten übertragen und außerdem die Turbowelle axial positionieren und Schubkräfte von der Turbine und dem Kompressor absorbieren; einen Außenring mit geneigten Ringzugflächen, die mit inneren Teilen jeder der zwei Halteplaneten-Außenzugflächen und der Ladeplaneten-Außenzugfläche zusammenwirken, um eine Vielzahl von Planeten-Ring-Zugschnittflächen zu bilden, die ein Drehmoment zwischen den zwei Halteplaneten, dem Ladeplaneten und dem Außenring übertragen, wobei die Vielzahl von Planeten-Ring-Zugschnittflächen einen kleineren Durchmesser aufweisen als die Planeten-Wellen-Zugschnittflächen, um das Drehzahlreduktionsverhältnis zwischen der Turbowelle und dem Außenring zu vergrößern; und ein Übertragungszahnrad, das mit dem Außenring gekoppelt ist und den Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader mit dem Motorsystem koppelt; wobei der Außenring exzentrisch zu der Turbowelle angeordnet ist, um einen Keilspalt zu bilden, wobei der Ladeplanet derart angeordnet ist, dass, wenn ein Drehmoment auf den exzentrischen Planetenzugantrieb ausgeübt wird, der Ladeplanet eine Translationsbewegung in einen kleineren Bereich zwischen der Turbowelle und dem Außenring vollzieht, wodurch normale Kräfte an den zwei Halteplaneten-Wellen-Zugschnittflächen und an der Ladeplaneten-Wellen-Zugschnittfläche vergrößert werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann weiterhin ein Verfahren zum Übertragen von mechanischer Drehenergie in einem angetriebenen Turbolader für ein Motorsystem umfassen, das umfasst: Ausbilden einer Zugfläche an einer Turbowelle eines angetriebenen Turboladers; Zusammenwirkenlassen einer Zugfläche wenigstens einer Rolle mit der Turbowelle, um eine Zugschnittfläche mit einer Drehzahlreduktion von der Turbowelle zu der Rolle zu bilden; Koppeln der Rolle mit einem Übertragungszahnrad, das mit dem Motorsystem verbunden ist; Vorsehen eines drehmomentbasierten Lademechanismus, der die Rolle zu der Turbowelle drückt und eine normale Kraft auf die Zugschnittfläche vergrößert, wenn ein Drehmoment auf das Übertragungszahnrad oder die Turbowelle ausgeübt wird, sodass sich die Drehmomentkapazität der Zugschnittfläche mit einer Vergrößerung des Drehmomentbedarfs über die Zugschnittfläche vergrößert.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1A ist eine schematische Seitenansicht eines exzentrischen Zugantriebs für die Verwendung in einem Superturbolader.
1B ist eine Variation von 1A, wobei sich der Ladeplanet in den Keilspalt bewegt hat.
2 ist eine schematische, isometrische Ansicht eines Einzeldurchmesser-Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturboladers.
3 ist eine schematische Querschnittansicht eines Doppelrollen-Schubabsorption-Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturboladers.
4 ist eine schematische Querschnittansicht der Ausführungsform von 3 mit einem zweiteiligen Ladeplaneten für die Montage und Vorladung der Zugschnittflächen.
5 ist eine schematische Querschnittansicht der Ausführungsform von 3 mit zusätzlich vorgesehenen Halteplaneten-Ring-Zahnflächen.
6 ist eine schematische Querschnittansicht der Ausführungsform von 5 mit einer zusätzlich vorgesehenen Ladeplaneten-Ring-Zahnfläche.
7 ist eine schematische Querschnittansicht einer Ausführungsform eines Doppelrollen-Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturboladers.
Ausführliche Beschreibung der Ausführungsformen
1A ist eine schematische Seitenansicht eines exzentrischen Zugantriebs 100 für die Verwendung in einem Superturbolader. Der exzentrische Zugantrieb 100 umfasst einen oder mehrere Halteplaneten 110, 112, eine Turbowelle 102, einen Ladeplaneten 114, einen Außenring 116 und ein Übertragungszahnrad 118.
Die Turbowelle 102 ist exzentrisch in dem Zugantrieb 100 angeordnet. Die Turbowelle 102 weist eine oder mehrere Wellenzugflächen 108 auf. Die Halteplaneten 110, 112 werden durch einen Planetenträger (nicht in 1 gezeigt) in Position gehalten und weisen Halteplaneten-Außenzugflächen 120, 122 auf, die mit einer Wellenzugfläche 108 der Turbowelle 102 zusammenwirken. Das Zusammenwirken der Halteplaneten-Außenzugflächen 120, 122 mit der Wellenzugfläche 108 bildet Wellen-Halteplaneten-Zugschnittflächen 134, 136, die ein Drehmoment zwischen der Turbowelle 102 und den Halteplaneten 110, 112 übertragen. Der Ladeplanet 114 ist auf einer Seite der Turbowelle 102 im Wesentlichen gegenüber den Halteplaneten 110, 112 angeordnet. Der Ladeplanet 114 weist Ladeplaneten-Außenzugflächen 124 auf. Die Ladeplaneten-Außenzugfläche 124 wirkt mit der Wellenzugfläche 108 zusammen, um eine Wellen-Ladeplaneten-Zugschnittfläche 138 zu bilden. Die Wellen-Ladeplaneten-Zugschnittfläche 138 überträgt ein Drehmoment zwischen der Turbowelle 102 und dem Ladeplaneten 114. Der Ladeplanet 114 ist in einem Planetenträger (nicht in 1 gezeigt) derart montiert, dass er eine Translationsrichtungsbewegung normal zu der Drehachse des Ladeplaneten 114 gestattet. Die Translationsbewegung des Ladeplaneten 114 kann unter Verwendung eines flexiblen Montagemechanismus wie etwa eines Ladeplaneten-Toleranzrings 160 ermöglicht werden. Es können auch Halteplaneten-Toleranzringe 162, 164 verwendet werden, um die Halteplaneten 110, 112 zu montieren und dabei eine Dämpfung der Turbowelle 102 vorzusehen. Die Toleranzringe können in einer Bohrung für Ladermontageteile verwendet werden. Die Toleranzringe sind allgemein selbsthaltend und können ausgebildet sein, um in einen nominalen Umfang zu passen. Die Toleranzringe 160 sehen eine flexible Montage der Halteplaneten 110, 112 vor, wie in dem US-Patent 8,668,614 vom 11. März 2014 mit dem Titel „HIGH TORQUE TRACTION DRIVE” angegeben, das hier vollständig unter Bezugnahme eingeschlossen ist. Die Toleranzringe 160 können an den vertieften Teilen des Lagers montiert werden (siehe 3, in der die Lager durch die Bezugszeichen 350, 352 angegeben werden). Die Toleranzringe werden in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf 3 näher erläutert.
In einer in 1A gezeigten Ausführungsform der Erfindung weisen die Halteplaneten 110, 112 Halteplaneten-Innenzugflächen 126, 128 auf, deren Durchmesser kleiner als derjenige der Halteplaneten-Außenzugflächen 120, 122 ist. Entsprechend weist der Ladeplanet 114 eine Ladeplaneten-Innenzugfläche 130 auf, deren Durchmesser kleiner als derjenige der Ladeplaneten-Außenzugfläche 124 ist. Die Halteplaneten-Innenzugflächen 126, 128 und die Ladeplaneten-Innenzugfläche 130 wirken mit der Ringzugfläche 132 des Außenrings 116 zusammen. Durch das Zusammenwirken der Planeten-Innenzugflächen 126, 128 und der Ladeplaneten-Innenzugfläche 130 mit der Ringzugfläche 132 des Außenrings 116 werden Halteplaneten-Ring-Zugschnittflächen 140, 142 und eine Ladeplaneten-Ring-Zugschnittfläche 144 gebildet, die ein Drehmoment zwischen den Halteplaneten 110, 112, dem Ladeplaneten 114 und dem Außenring 116 übertragen.
In einer Ausführungsform der Erfindung können die Halteplaneten-Außenzugflächen 120, 122 und die Ladeplaneten-Außenzugfläche 124 mit der Ringzugfläche 132 zusammenwirken, um Halteplaneten-Ring-Zugschnittflächen 140, 142 und eine Ladeplanet-Ring-Zugschnittfläche 144 zu bilden. Separate Planeten-Innenzugflächen 126, 128, 130 ermöglichen ein größeres Reduktionsverhältnis von der Turbowelle 102 zu dem Außenring 116 in einer kompakteren Packung. Die Durchmesser der Planeten-Innenzugflächen 126, 128, 130 sind derart dimensioniert, dass das Reduktionsverhältnis von der Turbowelle 102 zu dem Außenring 116 über die Halteplaneten 110, 112 gleich dem Reduktionsverhältnis von der Turbowelle 102 zu dem Außenring 116 über den Ladeplaneten 114 ist.
Der Außenring 118 ist exzentrisch in Bezug auf die Turbowelle 102 angeordnet, sodass ein Keilspalt vorhanden ist, in dem der Ladeplanet 114 angeordnet ist. Die Distanz des Abschnitts A-B 150 (wie in 1 gezeigt) zwischen der Turbowelle 102 und dem Außenring 116 ist größer als die Distanz des Abschnitts C-D 152 (wie in 1 gezeigt) zwischen der Turbowelle 102 und dem Außenring 116. Wenn ein Drehmoment in einer beliebigen Richtung über den exzentrischen Planetenzugantrieb 100 angelegt wird, vollzieht der Ladeplanet 114 eine Translationsbewegung von seiner nominalen Position, die durch den Abschnitt A-B wiedergegeben wird, und bewegt sich in einen engeren Raum zwischen der Turbowelle 102 und dem Außenring 116, der durch den Abschnitt C-D wiedergegeben wird, sodass die normale Kraft über alle die Zugschnittflächen 134, 136, 138, 140, 142, 144 größer wird. Die Richtung des ausgeübten Drehmoments wirkt sich auf die Bewegungsrichtung des Ladeplaneten 114 aus. Die Drehmomentkapazität der Zugschnittflächen 134, 136, 138, 140, 142, 144 ist proportional zu der normalen Kraft an diesen Schnittflächen und sieht somit eine Möglichkeit für eine Vergrößerung der Drehmomentkapazität von Zugschnittflächen 134, 136, 138, 140, 142, 144 vor, wenn die Drehmomentanforderung größer wird. Der Außenring 116 ist mit einem Übertragungszahnrad 118 verbunden, das den exzentrischen Planetenzugantrieb 100 mit einem Motorsystem (nicht gezeigt) verbindet.
1B ist eine schematische Seitenansicht eines exzentrischen Zugantriebs 100 für die Verwendung in einem Superturbolader, die eine Translationsbewegung des Ladeplaneten 114 zeigt. Wie in 1B gezeigt, wird der Ladeplanet 114 zu einem Keilspalt zwischen der Turbowelle 102 und dem Außenring 116 gedrückt, wenn ein Drehmoment über den exzentrischen Planetenzugantrieb 100 übertragen wird. Die Bewegung wird der Deutlichkeit halber übertrieben gezeigt. Es ist zu beachten, dass die Translationsbewegung des Ladeplaneten 114 kleiner als in 1B gezeigt sein kann. Wie weiter oben erläutert, ist der Abschnitt C-D 152 (in 1A) zwischen der Turbowelle 102 und dem Außenring 116 kürzer als der Abschnitt A-B 150, sodass der Ladeplanet 114 effektiv zwischen der Turbowelle 102 und dem Außenring 116 eingeklemmt wird, wodurch die normalen Kräfte über alle die Zugschnittflächen 134, 136, 138, 140, 142, 144 vergrößert werden. Die Vergrößerung der normalen Kräfte vergrößert die Drehmomentkapazität aller der Zugschnittflächen 134, 136, 138, 140, 142, 144, sodass die Drehmomenttragekapazität des exzentrischen Planentenzugantriebs 100 mit einer Vergrößerung des Drehmomentbedarfs größer wird. Der Toleranzring 160 kann verwendet werden, um eine flexible Montage des Ladeplaneten 114 vorzusehen.
2 ist eine schematische, isometrische Ansicht eines Einzeldurchmesser-Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturboladers 200. Der Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader 200 umfasst wenigstens zwei Halteplaneten 210, 212, eine Turbowelle 202, einen Ladeplaneten 214, einen Außenring 216 und ein Übertragungszahnrad 218.
Ein Ende der Turbowelle 202 ist an einem Kompressor 204 befestigt, und das gegenüberliegende Ende ist an einer Turbine 206 befestigt. Eine Wellenzugfläche 208 ist in einem im Wesentlichen mittleren Teil der Turbowelle 202 angeordnet. Halteplaneten 210, 212 werden durch einen Planetenträger (nicht in 2) gezeigt gehalten und weisen Halteplaneten-Zugflächen 220, 222 an ihren Außendurchmessern auf. Halteplaneten-Zugflächen 220, 222 wirken mit der Wellenzugfläche 208 zusammen, um Wellen-Halteplaneten-Zugschnittflächen 234, 236 zu bilden. Die Wellen-Halteplaneten-Zugschnittflächen 234, 236 übertragen ein Drehmoment zwischen der Turbowelle 202 und den Halteplaneten 210, 212. Der Ladeplanet 214 ist im Wesentlichen gegenüber den Halteplaneten 210, 212 in Bezug auf die Turbowelle 202 angeordnet. Der Ladeplanet 214 weist einen größeren Außendurchmesser auf als die Halteplaneten 210, 212. Der Ladeplanet 214 ist in einem Planetenträger (nicht in 2 gezeigt) derart montiert, dass er eine Translationsrichtungsbewegung normal zu seiner Drehachse gestattet. Diese Translationsbewegung des Ladeplaneten 214 kann unter Verwendung eines flexiblen Montagemechanismus wie etwa Toleranzringen (nicht in 2 gezeigt) ermöglicht werden.
Die Ladeplaneten-Zugfläche 224 ist an dem Außendurchmesser des Ladeplaneten 214 ausgebildet. Die Ladeplaneten-Zugfläche 224 wirkt mit der Wellenzugfläche 208 zusammen, um eine Wellen-Ladeplaneten-Zugschnittfläche 238 zu bilden. Die Wellen-Ladeplaneten-Zugschnittfläche 238 überträgt ein Drehmoment zwischen der Turbowelle 202 und dem Ladeplaneten 214. Die Halteplaneten-Zugflächen 220, 222 und die Ladeplaneten-Zugfläche 224 wirken mit der Ringzugfläche 232 des Außenrings 216 zusammen, um Halteplaneten-Ring-Zugschnittflächen 240, 242 und eine Ladeplaneten-Ring-Zugschnittfläche 244 zu bilden. Die Halteplaneten-Ring-Zugschnittflächen 240, 242 und die Ladeplaneten-Ring-Zugschnittfläche 224 übertragen ein Drehmoment zwischen den Halteplaneten 210, 212, dem Ladeplaneten 214 und dem Außenring 216.
Der Außenring 216 ist exzentrisch angeordnet, wobei der Außenring 216 eine andere Drehachse als die Turbowelle 202 aufweist, sodass ein Keilspalt vorhanden ist, in dem der Ladeplanet 214 angeordnet ist. Dies entspricht im Prinzip dem Keilspalt von 1, der eine Bewegung des Ladeplaneten 214 gestattet. Wenn ein Drehmoment in einer beliebigen Richtung über den Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Turbolader 200 ausgeübt wird, vollzieht der Ladeplanet 214 eine Translationsbewegung von seiner nominalen Position und bewegt sich in einen engeren Raum zwischen der Turbowelle 202 und dem Außenring 216, sodass die normale Kraft über alle die Zugschnittstellen 234, 236, 238, 240, 242, 244 größer wird. Die Richtung des ausgeübten Drehmoments wirkt sich auf die Richtung der Translationsbewegung des Ladeplaneten 214 aus. Die Drehmomentkapazität der Zugschnittflächen 234, 236, 238, 240, 242, 244 ist proportional zu der normalen Kraft an diesen Schnittflächen. Im Wesentlichen ist die Drehmomentkapazität proportional zu der normalen Kraft multipliziert mit einem Reibungskoeffizienten. Wenn also die normale Kraft größer wird, wird auch die Drehmomentkapazität größer. Die Drehmomentübertragung ist auf den Schlupf in dem Zugantrieb bezogen, wobei der Schlupf in dem Zugantrieb von dem an der Turbowelle 202 oder dem Außenring 216 ausgeübten Drehmoment abhängig ist. Der Schlupf vergrößert sich mit dem Drehmoment, bis die Drehmomentkapazität erreicht ist. Der Außenring 216 ist mit einem Übertragungszahnrad 218 verbunden, das den Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader 200 mit einem Motorsystem (nicht gezeigt) verbindet.
3 ist eine schematische Querschnittansicht eines Doppelrollen-Schubabsorption-Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturboladers 300. Der Doppelrollen-Schubabsorption-Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader 300 umfasst wenigstens zwei Halteplaneten 310 (der zweite Halteplanet ist nicht in dem Querschnitt von 3 gezeigt und entspricht dem Halteplaneten 212 von 2), eine Turbowelle 302, einen Ladeplaneten 314, einen Außenring 316 und ein Übertragungszahnrad 318. Weiterhin sind eine Turbine 306 und ein Kompressor 304 gezeigt.
Die Turbowelle 302 weist geneigte Wellenzugflächen 308, 309 auf, die sich gleich, aber in entgegengesetzten Richtungen neigen. Der Kompressor 304 ist an einem Ende der Turbowelle 302 angebracht, und die Turbine 306 ist an dem anderen Ende der Turbowelle 302 angebracht. Der Halteplanet 310 wird durch einen Planetenträger 315 in Position gehalten. Der Halteplanet 310 weist geneigte Halteplaneten-Außenzugflächen 320, 322 auf, die mit den geneigten Wellenzugflächen 308, 309 zusammenwirken, um Wellen-Halteplaneten-Zugschnittflächen 334, 336 zu bilden. Die Wellen-Halteplaneten-Zugschnittflächen 334, 336 übertragen ein Drehmoment zwischen der Turbowelle 302 und dem Halteplaneten 310. Der Ladeplanet 314 weist geneigte Ladeplaneten-Außenzugflächen 324, 325 auf, die mit den geneigten Wellenzugflächen 308, 309 zusammenwirken, um Wellen-Ladeplaneten-Zugschnittflächen 338, 339 zu bilden. Die Wellen-Ladeplaneten-Zugschnittflächen 338, 339 übertragen ein Drehmoment zwischen der Turbowelle 302 und dem Ladeplaneten 314. Der Außendurchmesser des Ladeplaneten 314 ist größer als der Außendurchmesser des Halteplaneten 310. Die geneigten Zugflächen 308, 309, 320, 322, 324, 325 positionieren die Turbowelle 302 axial und absorbieren Schubkräfte von dem Kompressor 304 und der Turbine 306 wie in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61,906,938 vom 21. November 2013 und mit dem Titel „Thrust Absorbing Planetary Traction Drive Superturbo” angegeben, die hier vollständig unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
Der Ladeplanet 314 ist in dem Planetenträger 315 mittels Lagern 350, 352 derart montiert, dass sich der Ladeplanet 314 in einer Translationsrichtung normal zu seiner Drehachse bewegen kann. Der Außenring 316 ist exzentrisch zu der Turbowelle 302 angeordnet, sodass ein Keilspalt vorhanden ist, in dem der Ladeplanet 314 angeordnet ist. Ringzugflächen 332, 333 wirken mit den Halteplaneten-Innenzugflächen 326, 328 und mit den Ladeplaneten-Innenzugflächen 330, 331 zusammen, um Halteplaneten-Ring-Zugschnittflächen 340, 342 und Ladeplaneten-Ring-Zugschnittflächen 344, 346 zu bilden. Die Halteplaneten-Ring-Zugschnittflächen 340, 342 und die Ladeplaneten-Ring-Zugschnittflächen 344, 346 übertragen ein Drehmoment zwischen dem Außenring 316, dem Halteplaneten 310 und dem Ladeplaneten 314. Der Außenring 316 greift in das Übertragungszahnrad 318 ein, das den Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader 300 mit einem Motorsystem koppelt. Aufgrund der Anordnung des Halteplaneten 310 liegt die Halteplaneten-Ring-Zugschnittfläche 342 nicht 180 Grad gegenüber der Ladeplaneten-Ring-Zugschnittfläche 346. Die Halteplaneten liegen wie in 1A gezeigt nicht diametral gegenüber dem Ladeplaneten 314. Dementsprechend ist die Halteplaneten-Ring-Zugschnittfläche 342 über dem gezeigten untersten Teil der Ringzugfläche 332 angeordnet gezeigt.
Die Ringzugflächen 332, 333, die Halteplaneten-Innenzugflächen 326, 328 und die Ladeplaneten-Innenzugflächen 330, 331 können geneigt sein, sodass der Außenring 316 axial durch den Ladeplaneten 314 und die Halteplaneten 310 (und den Halteplaneten in Entsprechung zu 212 von 1A) positioniert wird. Die Halteplaneten-Innenzugflächen 326, 328 weisen einen kleineren Durchmesser auf als die geneigten Halteplaneten-Außenzugflächen 320, 322. Entsprechend weisen die Ladeplaneten-Innenzugflächen 330, 331 einen kleineren Durchmesser auf als die geneigten Ladeplaneten-Außenzugflächen 324, 325 auf. Die Differenzen im Durchmesser vergrößern das Zahnreduktionsverhältnis von der Turbowelle 302 zu dem Außenring 316 in einer kompakten Packung. Die Durchmesser der Halteplaneten-Innezugflächen 326, 328 und der Ladeplaneten-Innezugflächen 330, 331 ermöglichen ein Drehzahlreduktionsverhältnis von der Turbowelle 302 zu dem Außenring 316 über den Halteplaneten 310, das gleich dem Drehzahlreduktionsverhältnis von der Turbowelle 302 zu dem Außenring 316 über den Ladeplaneten 314 ist.
Durch das Ausüben eines Drehmoments auf die Turbowelle 302 oder den Außenring 316 wird eine Translationsbewegung des Ladeplaneten 314 in dem Keilspalt zwischen der Turbowelle 302 und dem Außenring 316 veranlasst. Die Translationsbewegung ist in 1B gezeigt. Die Translationsbewegung veranlasst, dass sich der Ladeplanet 314 zu einem engeren Raum zwischen der Turbowelle 302 und dem Außenring 316 bewegt. Eine Vergrößerung der normalen Kraft an allen Zugschnittflächen 334, 336, 338, 339, 340, 342, 344, 346 des Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturboladers 300 ist die Folge und vergrößert die Drehmomentkapazität aller dieser Zugschnittflächen 334, 336, 338, 339, 340, 342, 344, 346. Daraus resultiert, dass der Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader 300 seine Drehmomenttragekapazität automatisch an die Drehmomentdurchsatzanforderung während verschiedenen Betriebsbedingungen des Motorsystems anpasst.
Der Toleranzring 160 sieht eine flexible Montage des Ladeplaneten 114 wie weiter oben mit Bezug auf 1A und 1B erläutert vor. Wie in 3 gezeigt, sind die Toleranzringe 360, 362 innerhalb der Lager 350, 352 montiert. Die Toleranzringe 360, 362 können Vibrationseinwirkungen von unausgeglichenen Drehteilen oder durch den Ladeplaneten 314 verursachte Vibrationseffekte absorbieren. Die Toleranzringe 360, 362 gestatten, dass sich die Lager 350, 352 und der Ladeplanet 314 in den Keilspalt wie mit Bezug auf 1A und 1B erläutert bewegen. Die Toleranzringe 360, 362 sind radiale Federn, die eine elastische Bewegung in einer Radialrichtung vollziehen können. Die Toleranzringe 360, 362 können komprimiert werden, sodass sich der Ladeplanet 314 in einer Translationsrichtung bewegen kann. Die Toleranzringe 360, 362 können aus einem beliebigen, geeigneten Material ausgebildet sein, das eine elastische Bewegung gestattet. In einer Ausführungsform der Erfindung können die Toleranzringe 360, 362 aus einem Federstahl ausgebildet sein, der eine gewellte Konfiguration aufweist, die zu einem Ring geformt ist. Die gewellte Konfiguration gestattet, dass die Toleranzringe 360, 362 mit einer bestimmten Kraftgröße komprimiert werden, die von der Dicke und Elastizität des in dem Toleranzringen 360, 362 verwendeten Federstahls abhängt. Weil die Toleranzringe 360, 362 eine gewellte Konfiguration aufweisen, können die Toleranzringe 360, 362 in einer Radialrichtung gebogen werden, sodass die Lager 350, 352 und der Ladeplanet 314 in den Keilspalt wie in 1B gezeigt gebogen werden können.
4 ist eine schematische Querschnittansicht der Ausführungsform von 3. Der Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader 400 umfasst eine Turbowelle 302, einen Ladeplaneten 414, einen Ladeplaneten (Teil 1) 450, einen Ladeplaneten (Teil 2) 452 und eine Schraube 454.
Der zweiteilige Ladeplanet 414 ermöglicht eine Montage und Vorladung der Zugschnittflächen 334, 336, 338, 339, 340, 342, 344, 346 von 3. Die Funktion des Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturboladers 400 ist im Wesentlichen gleich derjenigen der Ausführungsform des Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturboladers von 3. In der Ausführungsform von 4 ermöglicht der zweiteilige Ladeplanet 414 eine Einstellung der Vorladung an den Zugschnittflächen 334, 336, 338, 339, 340, 342, 344, 346 während der Montage. Der zweiteilige Ladeplanet 414 vereinfacht auch die Montage des Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturboladers 400. Der Ladeplanet 414 ist in die zwei Teile 450, 452 geteilt, die durch die Schraube 454 zusammengehalten werden. Während der Montage werden die Ladeplanetenteile 450, 452 auf gegenüberliegenden Seiten des Außenrings 316 zusammengepasst. Die Schraube 454 wird festgezogen, um die Ladeplanetenteile 450, 452 zusammenzuhalten. Wenn die Schraube 454 festgezogen wird, berühren die Ladeplanetenteile 450, 452 den Außenring 316 und die Turbowelle 302 mit vergrößerten Kraftgrößen, wodurch die normalen Kräfte über alle die Zugschnittflächen 334, 336, 338, 339, 340, 342, 344, 346 vergrößert werden. Dabei kann die Schraube 454 zu einem gewünschten Drehmoment festgezogen werden, das eine gewünschte Vordungs-Normalkraft für alle die Zugschnittflächen 334, 336, 338, 339, 340, 342, 344, 346 setzt. Die Zugschnittflächen sind in 4 nicht gezeigt und können den Zugschnittflächen von 3 ähnlich oder identisch mit diesen sein.
5 ist eine schematische Querschnittansicht einer Variation der Ausführungsform von 3. Der Doppelrollen-Schubabsorption-Planetenzugantrieb-Superturbolader 500 umfasst zusätzlich Halteplanetenzähne 564, Innenringzähne 562 und eine Halteplaneten-Ring-Zahnschnittfläche 560.
In einer Ausführungsform des Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturboladers 500 kann unter Umständen eine zusätzliche Drehmomentkapazität erforderlich sein, die über die durch die Halteplaneten-Ring-Zugschnittflächen 340, 342 vorgesehene hinausgeht. Die Innenringzähne 562 und die Halteplanetenzähne 564 bilden Halteplaneten-Ring-Zahnschnittflächen 560 zwischen jedem Halteplaneten 310 und dem Außenring 316. Die Halteplaneten-Ring-Zahnschnittflächen 560 weisen im Wesentlichen den gleichen Durchmesser auf wie die Halteplaneten-Ring-Zugschnittflächen 340, 342. Dementsprechend wirken beide Schnittflächen parallel, um ein Drehmoment zwischen den Halteplaneten 310 und dem Außenring 316 zu übertragen. In der Ausführungsform weist der Ladeplanet 314 keine zusätzlichen Zahnräder auf, sodass keine Störung mit der Translationsbewegung des Ladeplaneten 314 in dem Keilspalt (wie in 1A gezeigt) gegeben ist, um eine Ladung der Zugschnittflächen 334, 336, 338, 339, 340, 342, 344, 346 vorzusehen.
6 ist eine schematische Querschnittansicht der Ausführungsform von 5. Der Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader 600 umfasst zusätzlich Ladeplanetenzähne 672 und eine Ladeplaneten-Ring-Zahnfläche 670.
Die Ladeplanetenzähne 672 greifen in die Innenringzähne 562 ein, um eine Ladeplaneten-Ring-Zahnfläche 670 zu bilden. Die Ladeplaneten-Ring-Zahnfläche 670 überträgt ein größeres Drehmoment zwischen dem Ladeplaneten 314 und dem Außenring 316 als nur über die Ladeplaneten-Ring-Zugflächen 344, 346 möglich ist.
7 ist eine schematische Querschnittansicht einer Ausführungsform eines Doppelrollen-Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturboladers 700. Der Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader 700 umfasst Halteplaneten 710, eine Turbowelle 702, einen Ladeplaneten 714, einen Außenring 716 und einen Planetenträger 715.
Die Ausführungsform von 7 ist der Ausführungsform von 3 ähnlich. Die Ausführungsform von 7 enthält keine geteilten Planetenzugflächen. Jeder Planet weist zwei einander entsprechende geneigte oder gewinkelte Zugflächen auf, die mit der Turbowelle 702 an einem äußeren Teil und mit dem Außenring 716 an einem inneren Teil zusammenwirken. Der Außenring 716 berührt jeden Planeten an einem kleineren Durchmesser als die Turbowelle 702, sodass ein großes Abwärtsverhältnis von der Turbowelle 702 zu dem Außenring 716 mit einer kompakten Packung erzielt werden kann, während die Form der Planeten vereinfacht werden kann.
Der Halteplanet 710 wird durch den Planetenträger 715 in Position gehalten und weist gleich, aber entgegengesetzt geneigte Halteplaneten-Zugflächen 720, 722 auf, die nach innen geneigt oder gewinkelt sind. Die Turbowelle 702 weist geneigte Wellenzugflächen 708, 709 auf, die mit äußeren Teilen der geneigten Halteplaneten-Zugflächen 720, 722 zusammenwirken, um Wellen-Halteplaneten-Zugschnittflächen 734, 736 zu bilden. Die Wellen-Halteplaneten-Zugschnittflächen übertragen ein Drehmoment zwischen der Turbowelle 702 und dem Halteplaneten 710. Der Außenring 716 weist Ringzugflächen 732, 733 auf, die mit inneren Teilen der geneigten Halteplaneten-Zugflächen 720, 722 zusammenwirken, um Halteplaneten-Ring-Zugschnittflächen 740, 742 zu bilden. Die Halteplaneten-Ring-Zugschnittflächen 740, 742 übertragen ein Drehmoment zwischen dem Halteplaneten 710 und dem Außenring 716. Die inneren Teile der geneigten Halteplaneten-Zugflächen 720, 722, die den Außenring 716 berühren, weisen einen kleineren Durchmesser auf, sodass das Gesamtreduktionsverhältnis von der Turbowelle 702 zu dem Außenring 716 vergrößert ist. Der Ladeplanet 714 weist geneigte Ladeplaneten-Zugflächen 724, 725 auf, die im Wesentlichen gleich, aber entgegengesetzt nach innen geneigt oder gewinkelt sind. Die geneigten Wellenzugflächen 708, 709 wirken mit äußeren Teilen der geneigten Ladeplaneten-Zugflächen 724, 275 zusammen, um Wellen-Ladenplaneten-Zugschnittflächen 738, 739 zu bilden. Und die Ringzugflächen 732, 733 wirken mit inneren Teilen der geneigten Ladeplaneten-Zugflächen 724, 725 zusammen, um Ladeplaneten-Ring-Zugschnittflächen 744, 746 zu bilden. Der Außenring 716 berührt den Ladeplaneten 714 an einem kleineren Durchmesser als die Turbowelle 702, wodurch das Reduktionsverhältnis von der Turbowelle 702 zu dem Außenring 716 vergrößert wird. Die Wellen-Ladeplaneten-Zugschnittflächen 738, 739 übertragen ein Drehmoment zwischen der Turbowelle 702 und dem Ladeplaneten 714. Die Ladeplaneten-Ring-Zugschnittflächen 744, 746 übertragen ein Drehmoment zwischen dem Ladeplaneten 714 und dem Außenring 716. Die Formen der geneigten Ladeplaneten-Zugflächen 724, 725 ermöglichen, dass das Reduktionsverhältnis von der Turbowelle 702 zu dem Außenring 716 über den Ladeplaneten 714 im Wesentlichen dem Reduktionsverhältnis von der Turbowelle 702 zu dem Außenring 716 über den Halteplaneten 710 entspricht.
Der Ladeplanet 714 weist einen größeren Durchmesser auf als der Ladeplanet 710 und ist in einem Keilspalt zwischen der Turbowelle 702 und dem Außenring 716 angeordnet. Der Ladeplanet 714 ist in dem Planetenträger 715 derart montiert, dass er eine Translationsbewegung vorsieht. Diese Translationsbewegung des Ladeplaneten 714 ist der in 1B gezeigten Translationsbewegung ähnlich. Wenn ein Drehmoment auf den Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader 700 angewendet wird, bewegt sich der Ladeplanet 714 in den Keilspalt und vergrößert die normalen Kräfte an allen den Zugschnittflächen 734, 736, 738, 739, 740, 742, 744, 746. Dadurch wird die Drehmomentkapazität der Zugschnittflächen 734, 736, 738, 739, 740, 742, 744, 746 vergrößert, wenn der Drehmomentbedarf größer wird. Außerdem positionieren die geneigten Zugflächen 708, 709, 720, 722, 724, 725 die Turbowelle 702 axial und absorbieren Schubkräfte an der Turbowelle 702 wie in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 61,906,938 vom 21. November 2013 und dem Titel „Thrust Absorbing Planetary Traction Drive Superturbo” angegeben, die hier vollständig unter Bezugnahme eingeschlossen ist.
Die vorstehende Beschreibung der Erfindung ist beispielhaft beschreibend zu verstehen. Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen spezifischen Ausführungsformen beschränkt, die auf verschiedene Weise auf der Grundlage der oben gegebenen Lehren modifiziert und variiert werden können. Die Ausführungsformen wurden beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und deren Anwendung zu verdeutlichen, damit der Fachmann die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und Modifikationen für die bestimmte beabsichtigte Anwendung realisieren kann. Der durch die folgenden Ansprüche definierte Erfindungsumfang umfasst weitere alternative Ausführungsformen, sofern diese nicht durch den Stand der Technik begrenzt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 8668614 [0015]

Claims

Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader, der durch ein Motorsystem und durch Abgase aus dem Motorsystem angetrieben wird, umfassend: eine Turbowelle, eine Turbine, die mit einem Ende der Turbowelle verbunden ist, einen Kompressor, der mit einem der Turbine gegenüberliegenden Ende der Turbowelle verbunden ist, einen ersten Halteplaneten, der in einem Planetenträger gehalten wird, wobei der erste Halteplanet eine erste Halteplaneten-Außenzugfläche aufweist, die mit der Turbowelle zusammenwirkt, um eine erste Wellen-Halteplaneten-Zugschnittfläche zu bilden, die ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und dem ersten Halteplaneten überträgt, einen zweiten Halteplaneten, der in dem Planetenträger gehalten wird, wobei der zweite Halteplanet eine zweite Halteplaneten-Außenzugfläche aufweist, die mit der Turbowelle zusammenwirkt, um eine zweite Wellen-Halteplaneten-Zugschnittfläche zu bilden, die ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und dem zweiten Halteplaneten überträgt, einen Ladeplaneten, der im Wesentlichen gegenüber den Halteplaneten in Bezug auf die Turbowelle angeordnet ist und eine Ladeplaneten-Außenzugfläche aufweist, die mit der Turbowelle zusammenwirkt, um eine Wellen-Ladeplaneten-Zugschnittfläche zu bilden, wobei die Wellen-Ladeplaneten-Zugschnittfläche ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und dem Ladeplaneten überträgt, wobei die Ladeplaneten-Außenzugfläche des Ladeplaneten einen größeren Durchmesser aufweist als die erste Halteplaneten-Außenzugfläche und die zweite Halteplaneten-Außenzugfläche, einen Außenring, der mit dem ersten Halteplaneten, dem zweiten Halteplaneten und dem Ladeplaneten zusammenwirkt und von der Turbowelle derart versetzt ist, dass ein Keilspalt vorhanden ist, in dem der Ladeplanet angeordnet ist, sodass eine Translationsbewegung des Ladeplaneten den Ladeplaneten in einen kleineren Raum zwischen dem Außenring und der Turbowelle drückt und normale Kräfte durch die Wellen-Ladeplaneten-Zugschnittfläche und die ersten und zweiten Wellen-Halteplaneten-Zugschnittflächen vergrößert, und ein Übertragungszahnrad, das mit dem Außenring gekoppelt ist und den exzentrischen Planetenzugantrieb-Superturbolader mit dem Motorsystem koppelt.
Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader nach Anspruch 1, wobei: der Turbolader eine geneigte Wellenzugfläche umfasst, der erste Halteplanet eine geneigte Außenzugfläche mit einem Winkel in Entsprechung zu der geneigten Wellenzugfläche umfasst, die mit der geneigten Wellenzugfläche zusammenwirkt, um ein Drehmoment zu und von der Turbowelle zu übertragen und Schubkräfte an der Turbowelle zu absorbieren, und der zweite Halteplanet eine geneigte Außenzugfläche mit einem Winkel in Entsprechung zu der geneigten Wellenzugfläche umfasst, die mit der geneigten Wellenzugfläche zusammenwirkt, um ein Drehmoment zu und von der Turbowelle zu übertragen und Schubkräfte an der Turbowelle zu absorbieren.
Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader nach Anspruch 2, wobei: die Turbowelle eine zweite geneigte Wellenzugfläche umfasst, die mit einem entgegengesetzten Winkel wie die geneigte Wellenzugfläche geneigt ist, wobei der erste Halteplanet eine Doppelrolle umfasst, die eine zweite geneigte Außenzugfläche mit einem Winkel in Entsprechung zu der zweiten geneigten Wellenzugfläche aufweist, die mit der zweiten geneigten Wellenzugfläche zusammenwirkt, um ein Drehmoment zu und von der Turbowelle zu übertragen und Schubkräfte an der Turbowelle zu absorbieren, wobei der zweite Halteplanet eine Doppelrolle umfasst, die eine zweite geneigte Außenzugfläche mit einem Winkel in Entsprechung zu der zweiten geneigten Wellenzugfläche aufweist, die mit der zweiten geneigten Wellenzugfläche zusammenwirkt, um ein Drehmoment zu und von der Turbowelle zu übertragen und Schubkräfte an der Turbowelle zu absorbieren.
Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader nach Anspruch 3, wobei: der Ladeplanet eine Doppelrolle umfasst, die eine erste geneigte Außenzugfläche mit einem Winkel in Entsprechung zu der geneigten Wellenzugfläche aufweist, die mit der geneigten Wellenzugfläche zusammenwirkt, um ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und dem Ladeplaneten zu übertragen und Schubkräfte an der Turbowelle zu absorbieren, und eine zweite geneigte Außenzugfläche mit einem Winkel in Entsprechung zu der zweiten geneigten Wellenzugfläche aufweist, die mit der zweiten geneigten Wellenzugfläche zusammenwirkt, um ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und dem Ladeplaneten zu übertragen und Schubkräfte an der Turbowelle zu absorbieren.
Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader nach Anspruch 3, wobei: der erste Halteplanet Innenzugflächen umfasst, deren Durchmesser kleiner als derjenige der ersten Halteplaneten-Außenzugflächen ist und die mit den Ringzugflächen an dem Außenring zusammenwirken, um eine erste Halteplaneten-Ring-Zugschnittfläche zu bilden, der zweite Halteplanet Innenzugflächen umfasst, deren Durchmesser kleiner als derjenige der zweiten Halteplaneten-Außenzugflächen ist und die mit den Ringzugflächen an dem Außenring zusammenwirken, um eine zweite Halteplaneten-Ring-Zugschnittfläche zu bilden, der Ladeplanet Innenzugflächen umfasst, deren Durchmesser kleiner als derjenige der Ladeplaneten-Außenzugflächen des Ladeplaneten ist und die mit den Ringzugflächen zusammenwirken, um Ladeplaneten-Ring-Zugschnittflächen zu bilden, und das Drehzahlverhältnis von der Turbowelle zu dem Ring über die ersten und zweiten Halteplaneten gleich dem Drehzahlverhältnis von der Turbowelle zu dem Ring über den Ladeplaneten ist und ein Drehmoment zwischen dem Außenring und den ersten und zweiten Halteplaneten und dem Ladeplaneten übertragen wird.
Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader nach Anspruch 4, wobei der Ladeplanet eine erste Hälfte und eine zweite Hälfte umfasst, die für eine Montage zueinander festgezogen werden können.
Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader nach Anspruch 4, wobei: der erste Halteplanet eine Vielzahl von Zähnen umfasst, die im Wesentlichen mittig an dem ersten Halteplaneten angeordnet sind und mit einer Vielzahl von Innenzähnen an dem Außenring zusammenwirken, um eine erste Halteplaneten-Ring-Zahnschnittfläche an im Wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie die Halteplaneten-Ring-Zugschnittflächen zu bilden, der zweite Halteplanet eine Vielzahl von Zähnen umfasst, die im Wesentlichen mittig an dem ersten Halteplaneten angeordnet sind und mit einer Vielzahl von Innenzähnen an dem Außenring zusammenwirken, um eine zweite Halteplaneten-Ring-Zahnschnittfläche an im Wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie die Halteplaneten-Ring-Zugschnittflächen zu bilden,
Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader nach Anspruch 7, wobei: der Ladeplanet Zähne umfasst, die mittig an dem Ladeplaneten angeordnet sind und mit den Innenzähnen an dem Außenring zusammenwirken, um eine Ladeplaneten-Ring-Zahnschnittfläche an im Wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie die Ladeplaneten-Ring-Zugschnittflächen zu bilden.
Verfahren zum Übertragen von mechanischer Drehenergie in einem Superturbolader mit einem exzentrischen Planetenzugantrieb, das umfasst: Vorsehen einer Turbowelle, die mit einer Turbine und einem Kompressor verbunden ist, mechanisches Antreiben des Superturboladers mit einem Motorsystem und mit Abgasen aus dem Motorsystem, Vorsehen eines ersten Halteplaneten und eines zweiten Halteplaneten, wobei der erste Halteplanet und der zweite Halteplanet jeweils in einem Planetenträger gehalten werden und Halteplaneten-Außenzugflächen aufweisen, die mit der Turbowelle zusammenwirken, um Wellen-Halteplaneten-Zugschnittflächen zu bilden, die ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und den Halteplaneten übertragen, Positionieren eines Ladeplaneten im Wesentlichen gegenüber dem ersten Halteplaneten und dem zweiten Halteplaneten, wobei der Ladeplanet eine Ladeplaneten-Außenzugfläche umfasst, die mit der Turbowelle zusammenwirkt, um eine Wellen-Ladeplaneten-Zugschnittfläche zu bilden, die ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und dem Ladeplaneten überträgt, wobei die Ladeplaneten-Außenzugfläche des Ladeplaneten einen größeren Durchmesser aufweist als die Halteplaneten-Außenzugflächen des ersten Halteplaneten und des zweiten Halteplaneten, Vorsehen eines Außenrings, der mit dem ersten Halteplaneten, dem zweiten Halteplaneten und dem Ladeplaneten zusammenwirkt und von der Turbowelle derart versetzt ist, dass ein Keilspalt vorhanden ist, in dem der Ladeplanet angeordnet ist, sodass eine Translationsbewegung des Ladeplaneten den Ladeplaneten in einen kleineren Raum zwischen dem Außenring und der Turbowelle drückt, und Koppeln des Übertragungszahnrads mit dem Außenring, um den Superturbolader mit dem Motorsystem zu koppeln.
Verfahren nach Anspruch 9, das weiterhin umfasst: Ausbilden von geneigten Wellenzugflächen mit gleichen, aber entgegengesetzten Winkeln an der Turbowelle, die mit ähnlich geneigten Außenzugflächen des ersten Halteplaneten, des zweiten Halteplaneten und des Ladeplaneten zusammenwirken.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei: der erste Halteplanet ein Doppelrollen-Halteplanet ist, der zwei Außenzugflächen aufweist, deren Durchmesser gleich sind und die in gleichen, aber entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, der zweite Halteplanet ein Doppelrollen-Halteplanet ist, der zwei Außenzugflächen aufweist, deren Durchmesser gleich sind und die in gleichen, aber entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, und der Ladeplanet ein Doppelrollen-Ladeplanet ist, der zwei Außenzugflächen aufweist, deren Durchmesser gleich sind und die in gleichen, aber entgegengesetzten Richtungen geneigt sind.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin umfasst: Ausbilden von Halteplaneten-Innenzugflächen an dem ersten Halteplaneten und dem zweiten Halteplaneten, deren Durchmesser kleiner als diejenigen der Halteplaneten-Außenzugflächen des ersten Halteplaneten und des zweiten Halteplaneten sind, wobei die Halteplaneten-Innenzugflächen mit den Ringzugflächen an dem Außenring zusammenwirken, um eine erste Halteplaneten-Ring-Zugschnittfläche und eine zweite Halteplaneten-Ring-Zugschnittfläche zu bilden, und Ausbilden von Halteplaneten-Innenzugflächen an dem Ladeplaneten, deren Durchmesser kleiner als derjenige der Ladeplaneten-Außenzugflächen des Ladeplaneten sind und die mit den Ringzugflächen zusammenwirken, um Ladeplaneten-Ring-Zugschnittflächen zu bilden, sodass das Drehzahlverhältnis von der Turbowelle zu dem Ring über die Halteplaneten gleich dem Drehzahlverhältnis von der Turbowelle zu dem Ring über den Ladeplaneten ist.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei: der Ladeplanet zwei Hälften umfasst, die mit einer bestimmten Festigkeit zueinander festgezogen werden können, um eine spezifische Vorladung an allen Zugschnittflächen des exzentrischen Planetenzugantriebs zu setzen.
Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin umfasst: Ausbilden von Halteplanetenzähnen mittig an jeweils dem ersten Halteplaneten und dem zweiten Halteplaneten, die mit den Innenzähnen an dem Außenring zusammenwirken, um Halteplaneten-Ring-Zahnschnittflächen an im Wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie die Halteplaneten-Ring-Zugschnittflächen zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 14, das weiterhin umfasst: Ausbilden von Ladeplanetenzähnen mittig an dem Ladeplaneten, die mit den Innenzähnen an dem Außenring zusammenwirken, um eine Ladeplaneten-Ring-Zahnschnittfläche an im Wesentlichen dem gleichen Durchmesser wie die Ladeplaneten-Ring-Zugschnittflächen zu bilden.
Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader, der mechanisch durch ein Motorsystem und durch Abgase aus dem Motorsystem angetrieben wird und umfasst: eine Turbowelle mit zwei gleich, aber entgegengesetzt geneigten Wellenzugflächen, die sich nach außen an der Turbowelle neigen, eine Turbine, die mit einem Ende der Turbowelle verbunden ist, einen Kompressor, der mit einem der Turbine gegenüberliegenden Ende der Turbowelle verbunden ist, zwei Halteplaneten mit einem ersten Durchmesser, die gleich, aber entgegengesetzt geneigte Außenzugflächen aufweisen, die sich nach innen an den zwei Halteplaneten neigen, wobei ein Außenteil jeder geneigten Außenzugfläche mit den geneigten Wellenzugflächen zusammenwirkt, um zwei Halteplaneten-Wellen-Zugschnittflächen zu bilden, die ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und den zwei Halteplaneten übertragen und außerdem die Turbowelle axial positionieren und Schubkräfte von der Turbine und dem Kompressor absorbieren, einen Ladeplaneten mit einem zweiten Durchmesser, der gleich, aber entgegengesetzt geneigte Außenzugflächen aufweist, die sich nach innen an dem Ladeplaneten neigen, wobei ein äußerer Teil jeder geneigten Außenzugfläche mit den geneigten Wellenzugflächen zusammenwirkt, um Ladeplaneten-Wellen-Zugschnittflächen zu bilden, die ein Drehmoment zwischen der Turbowelle und den Planeten übertragen und außerdem die Turbowelle axial positionieren und Schubkräfte von der Turbine und dem Kompressor absorbieren, einen Außenring mit geneigten Ringzugflächen, die mit inneren Teilen jeder der zwei Halteplaneten-Außenzugflächen und der Ladeplaneten-Außenzugfläche zusammenwirken, um eine Vielzahl von Planeten-Ring-Zugschnittflächen zu bilden, die ein Drehmoment zwischen den zwei Halteplaneten, dem Ladeplaneten und dem Außenring übertragen, wobei die Vielzahl von Planeten-Ring-Zugschnittflächen einen kleineren Durchmesser aufweisen als die Planeten-Wellen-Zugschnittflächen, um das Drehzahlreduktionsverhältnis zwischen der Turbowelle und dem Außenring zu vergrößern, und ein Übertragungszahnrad, das mit dem Außenring gekoppelt ist und den Exzentrischer-Planetenzugantrieb-Superturbolader mit dem Motorsystem koppelt, wobei der Außenring exzentrisch zu der Turbowelle angeordnet ist, um einen Keilspalt zu bilden, wobei der Ladeplanet derart angeordnet ist, dass, wenn ein Drehmoment auf den exzentrischen Planetenzugantrieb ausgeübt wird, der Ladeplanet eine Translationsbewegung in einen kleineren Bereich zwischen der Turbowelle und dem Außenring vollzieht, wodurch normale Kräfte an den zwei Halteplaneten-Wellen-Zugschnittflächen und an der Ladeplaneten-Wellen-Zugschnittfläche vergrößert werden.
Verfahren zum Übertragen von mechanischer Drehenergie in einem angetriebenen Turbolader für ein Motorsystem, das umfasst: Ausbilden einer Zugfläche an einer Turbowelle eines angetriebenen Turboladers, Zusammenwirkenlassen einer Zugfläche wenigstens einer Rolle mit der Turbowelle, um eine Zugschnittfläche mit einer Drehzahlreduktion von der Turbowelle zu der Rolle zu bilden, Koppeln der Rolle mit einem Übertragungszahnrad, das mit dem Motorsystem verbunden ist, Vorsehen eines drehmomentbasierten Lademechanismus, der die Rolle zu der Turbowelle drückt und eine normale Kraft auf die Zugschnittfläche vergrößert, wenn ein Drehmoment auf das Übertragungszahnrad oder die Turbowelle ausgeübt wird, sodass sich die Drehmomentkapazität der Zugschnittfläche mit einer Vergrößerung des Drehmomentbedarfs über die Zugschnittfläche vergrößert.