涡轮机叶轮和轴组件制造技术

本发明专利技术涉及涡轮机叶轮和轴组件。提供一种用于涡轮增压器的涡轮机叶轮和轴组件，其包括涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮包括本体部分，所述本体部分在其第一轴向面上支撑多个叶片。毂在第二轴向面上从本体部分延伸。轴在与所述第二轴向面隔开的焊接位置处焊接到所述毂。所述焊接位置与所述第二轴向面轴向地隔开的距离足以提供在所焊接部件中的残余应力的显著减小。该设计意图减缓涡轮机叶轮不平衡问题。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及涡轮机叶轮和轴组件。提供一种用于涡轮增压器的涡轮机叶轮和轴组件，其包括涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮包括本体部分，所述本体部分在其第一轴向面上支撑多个叶片。毂在第二轴向面上从本体部分延伸。轴在与所述第二轴向面隔开的焊接位置处焊接到所述毂。所述焊接位置与所述第二轴向面轴向地隔开的距离足以提供在所焊接部件中的残余应力的显著减小。该设计意图减缓涡轮机叶轮不平衡问题。【专利说明】涡轮机叶轮和轴组件
本专利技术涉及一种用于发动机的涡轮增压器，更具体地涉及一种用于改进的涡轮增压器性能的涡轮机叶轮和轴组件。
技术介绍
该部分提供关于本专利技术的背景信息，其未必是现有技术。涡轮增压发动机利用压缩空气，其导致较大量的空气被强制进入发动机中，从而产生更多的动力。驱动涡轮压缩机所使用的能量抽取自废排气。当排气离开发动机时，它们被引导通过布置在排气流中的涡轮机叶轮。气体驱动涡轮机叶轮，其通过轴直接连接到压缩机上。增加的废气流驱动涡轮机叶轮更快地旋转，从而为发动机提供更多的空气，进而提供更多的能量。因此，涡轮增压器使用来自排气的抽取的能量以改善发动机效率。涡轮增压器通常作为汽车性能的动力增强装置，但如今涡轮增压器越来越常规地用来提供更大的扭矩给小容量的发动机。使用涡轮增压发动机的优势包括改善的燃料效率和减少的排气排放物。涡轮增压器的部件通常包括限定压缩机室和涡轮机室的壳体，压缩机叶轮设置在压缩机室中，涡轮机叶轮设置在涡轮机室中。涡轮机轴设置成在涡轮机叶轮和压缩机叶轮之间连接。参考图4，示出了传统的涡轮机叶轮和轴组件，其中涡轮机叶轮包括具有从其第一轴向面延伸的多个叶片112的本体部分110。涡轮机轴114在焊接位置118处焊接到涡轮机叶轮本体110的后表面。当前涡轮机叶轮和轴组件的一个问题可能是涡轮机叶轮的不平衡，其会引起噪音和客户抱怨。为了解决该涡轮机叶轮不平衡的问题，涡轮机叶轮和轴组件通常在焊接过程结束后通过旋转在平衡机上的组件而被平衡，所述平衡机识别出能够通过移除涡轮机叶轮上不同位置处的物质而修正的不平衡，从而获得平衡的涡轮机叶轮和轴组件。然而，本专利技术发现，由于涡轮机叶轮和涡轮机轴之间的缝是焊接的，因此在涡轮机叶轮和轴中形成残余应力。该残余应力与在焊接过程中被输入到部件的热量输入直接相关。焊接操作通过使用聚焦束例如通过电子束焊接来执行，但是激光焊接或摩擦焊接也可以使用。在焊接过程完成后，散焦束可以用来加宽加热操作以释放施加在涡轮机叶轮和轴上的残余应力的一些。然而，在焊接过程后被已经适当平衡的涡轮机叶轮和轴组件被置于使用在温度可超过600°C的涡轮增压器中。涡轮机叶轮和轴组件的加热会引起来自焊接过程的残余应力释放从而导致叶轮扭曲。根据本申请发现的理论，由于焊接位置118过于靠近涡轮机叶轮，因此需要大量的热来充分地缓解大质量涡轮机叶轮中的残余应力。
技术实现思路
因此，本专利技术的意图在于将焊接位置移离涡轮机叶轮本体的质量，使得焊接被移离涡轮机叶轮的大质量，并且散焦束可更容易消除焊接位置中的残余应力。此外，通过将焊接位置移离涡轮机叶轮的本体，焊接可被置于更低操作温度位置以最小化叶轮不平衡减缓上的焊接残余应力释放的影响。因此，本专利技术提供一种用于涡轮增压器的涡轮机叶轮及轴组件，其包括包括本体部分的涡轮机叶轮，该本体部分支撑在其第一轴向面上的多个叶片。毂在第二轴向面上从本体部分延伸。毂具有预定的直径和长度。轴在与轴向面隔开的焊接位置处焊接到毂。焊接位置与本体部分的第二轴向面轴向地隔开的距离为毂直径的至少50 %、更优选地至少75 %。进一步的适用领域将在下面的描述中变得显而易见。在该
技术实现思路
部分的描述和具体实施例仅出于示意目的，并不意于限制本专利技术的范围。本专利技术进一步提供如下方案:1、一种用于涡轮增压器的涡轮机叶轮和轴组件，包括:涡轮机叶轮，其包括:本体部分，所述本体部分在其第一轴向面上支撑多个叶片，和在第二轴向面上从所述本体部分延伸的毂，所述毂具有直径；轴，其在与所述第二轴向面隔开的焊接位置处焊接到所述毂，所述焊接位置与所述本体部分的所述第二轴向面轴向地隔开的距离为所述直径的至少50%。2、如方案I所述的涡轮机叶轮和轴组件，其特征在于，所述轴包括圆筒形本体和在其被焊接到所述涡轮机叶轮的所述毂的端部处的径向延伸的凸缘部分。3、如方案I所述的涡轮机叶轮和轴组件，其特征在于，所述轴是中空的。4、如方案I所述的涡轮机叶轮和轴组件，其特征在于，所述毂包括在其中的中空部分。5、一种涡轮增压器，包括:壳体，其包括用于接收发动机排气流的进口、涡轮机室和用于排气排出的出口；涡轮机叶轮和轴组件，其布置在所述涡轮机室中，并且包括:涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮具有本体部分和毂，所述本体部分在其第一轴向面上支撑多个叶片，所述毂在与所述第一轴向面相反的第二轴向面上从所述本体部分延伸，所述毂具有直径；和轴，所述轴具有在与所述第二轴向面隔开的焊接位置处焊接到所述毂的第一端，其中所述焊接位置与所述本体部分的第二轴向面轴向隔开的距离为所述直径的至少50%。6、如方案5所述的涡轮增压器，其特征在于，所述轴包括圆筒形本体和在其被焊接到所述涡轮机叶轮的所述毂的所述第一端部处的径向延伸的凸缘部分。7、如方案5所述的涡轮增压器，其特征在于，所述轴是中空的。8、如方案5所述的涡轮增压器，其特征在于，所述毂包括在其中的中空部分。9、如方案5所述的涡轮增压器，其特征在于，还包括附接到所述轴的第二端并布置在压缩机室中的压缩机叶轮。10、如方案5所述的涡轮增压器，其特征在于，还包括布置在所述涡轮机叶轮的所述第二轴向面和所述焊接位置之间的密封件。11、一种发动机，包括:限定出多个气缸的发动机结构，所述气缸接收在其中的相应活塞，并且所述发动机结构具有与所述气缸中每个联通的进气口和排气通道；涡轮增压器，其包括:壳体，其包括用于接收来自所述排气通道的发动机排气流的进口、涡轮机室和用于排气排出的出口；涡轮机叶轮和轴组件，其布置在所述涡轮机室中，并且包括:涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮具有本体部分和毂，所述本体部分在其第一轴向面上支撑多个叶片，所述毂在与所述第一轴向面相反的第二轴向面上从所述本体部分延伸，所述毂具有直径；和轴，所述轴在与所述第二轴向面隔开的焊接位置处焊接到所述毂，其中所述焊接位置与所述本体部分的第二轴向面轴向隔开的距离为所述直径的至少50%。12、如方案11所述的发动机，其特征在于，所述轴包括圆筒形本体和在其被焊接到所述涡轮机叶轮的所述毂的端部处的径向延伸的凸缘部分。13、如方案11所述的发动机，其特征在于，所述轴是中空的。14、如方案11所述的发动机，其特征在于，所述毂包括在其中的中空部分。15、如方案11所述的发动机，其特征在于，还包括附接到所述轴的第二端并布置在压缩机室中的压缩机叶轮。16、如方案11所述的发动机，其特征在于，所述压缩机室与空气进口联通，并且压缩空气出口与所述气缸的所述进气通道联通。17、如方案11所述的发动机，其特征在于，还包括布置在所述涡轮机叶轮的所述第二轴向面和所述焊接位置之间的密封件。【专利附图】【附图说明】这里所描述的附图仅仅是出于对所选择实施例而非所有可能实施例的示意性目的，并且不意图限制本专利技术的范围:图1是根据本专利技术原理的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涡轮增压器的涡轮机叶轮和轴组件，包括：涡轮机叶轮，其包括：本体部分，所述本体部分在其第一轴向面上支撑多个叶片，和在第二轴向面上从所述本体部分延伸的毂，所述毂具有直径；轴，其在与所述第二轴向面隔开的焊接位置处焊接到所述毂，所述焊接位置与所述本体部分的所述第二轴向面轴向地隔开的距离为所述直径的至少50％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：H·李，L·P·贝京，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US