压缩机叶轮‑轴组件制造技术

一种涡轮增压器(1)包括设置在压缩机壳体(12)中的压缩机叶轮(50)、设置在涡轮机壳体(11)中的涡轮机叶轮(40)以及将压缩机叶轮(50)连接至涡轮机叶轮(40)的轴(60)。轴(60)包括邻接一端并支撑轴颈轴承(7a、7b)的轴颈部分(63)、邻接支撑推力轴承(20)的轴颈部分(63)的推力部分(64)、邻接具有形成在其外表面上的表面特征(72)的推力部分(64)的连接部分(66)以及邻接连接部分(66)的引导部分(69)。引导部分(69)和连接部分(66)容纳在压缩机叶轮(50)的盲孔(58)中并且配置为将轴(60)连接至压缩机叶轮(50)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年3月11日提交的专利技术名称为“压缩机叶轮-轴组件”的美国临时申请第61/951,060号的优先权和全部权益，其以引用的方式并入本文。
本专利技术涉及一种具有轴的涡轮增压器，该轴具有提供了与压缩机叶轮的改进连接的表面特征。
技术介绍
废气涡轮增压器设置在发动机上，从而在比正常吸气配置更大的空气密度下将空气输送至发动机进气口。这样就允许更多的燃料得到燃烧，从而在不显著增加发动机重量的同时增强发动机的马力。一般来说，废气涡轮增压器包括涡轮机部分和压缩机部分，并利用来自发动机排气歧管的排气流(该排气流从涡轮入口进入涡轮机部分)来驱动位于涡轮机壳体中的涡轮机叶轮。涡轮机叶轮通过在这些部分之间延伸的轴来驱动位于压缩机部分中的压缩机叶轮。如上所述，由压缩机部分压缩的空气随后提供给发动机进气口。涡轮增压器的压缩机部分包括压缩机叶轮及其相关的压缩机壳体。过滤的空气经轴向地吸入压缩机进气口中，该进气口限定了轴向延伸到压缩机叶轮的通道。压缩机叶轮的旋转迫使加压空气流从压缩机叶轮径向向外地流入压缩机蜗壳中，以便进行后续加压以及流向发动机。在一些涡轮增压器中，轴延伸通过压缩机叶轮中形成的轴向通孔，并且与轴的螺纹端接合的螺母用来将压缩机叶轮固定到轴。
技术实现思路
在一些方面，涡轮增压器包括压缩机部分，该压缩机部分包括压缩机壳体以及设置在压缩机壳体中的压缩机叶轮。涡轮增压器还包括涡轮机部分，该涡轮机部分包括涡轮机壳体以及设置在涡轮机壳体中的涡轮机叶轮。轴将压缩机叶轮连接到涡轮机叶轮。轴包括第一端、第二端、轴颈部分、推力部分、圆柱形连接部分和引导部分；其中第一端连接到涡轮机叶轮；第二端与第一端相对并连接到压缩机叶轮；轴颈部分邻接第一端并支撑轴承；推力部分邻接轴颈部分并且具有比轴颈部分更小的横截面尺寸，推力部分支撑另一轴承；圆柱形连接部分邻接推力部分、具有比推力部分更小的横截面尺寸并具有在其外表面上形成的表面特征；以及，引导部分邻接连接部分并包括第二端，引导部分具有比连接部分更小的横截面尺寸。引导部分和连接部分容纳在压缩机叶轮的盲孔中，并且配置为将轴连接到压缩机叶轮。涡轮增压器包括一个或多个以下特征：压缩机叶轮包括鼻部以及与鼻部轴向间隔开的后壁。孔在后壁处打开并包括内表面，该内表面呈阶梯形以与轴引导部分、连接部分和推力部分的形状和尺寸相对应。表面特征限定了设置在连接部分的外表面与孔的内表面之间的空腔。表面特征包括滚花。粘合剂设置于连接部分与孔的表面之间，并且表面特征配置为使粘合剂保持在连接部分上。引导部分通过过盈配合连接到孔的第一部分，而连接部分通过粘合剂连接到孔的第二部分。推力部分通过过盈配合连接到孔的第三部分。压缩机叶轮的盲孔包括配置为促进压缩机叶轮与轴之间的连接的表面特征。表面特征包括滚花表面。在一些方面，旋转组件包括压缩机叶轮和轴。压缩机叶轮包括鼻部以及与鼻部轴向隔开的后壁，该后壁具有在后壁处打开的盲孔。轴包括第一端、第二端、轴颈部分、推力部分、连接部分和引导部分；其中第一端连接到涡轮机叶轮；第二端与第一端相对；轴颈部分邻接第一端；推力部分邻接轴颈部分并具有比轴颈部分更小的横截面尺寸；连接部分邻接推力部分并具有比推力部分更小的横截面尺寸；以及，引导部分邻接连接部分和第二端两者并具有比连接部分更小的横截面尺寸。连接部分是圆柱形的且具有外表面，该外表面包括配置为在其上保持粘合剂的轴表面特征。孔包括内表面，该内表面呈阶梯形以与轴引导部分和连接部分的形状相对应。此外，引导部分和连接部分容纳在压缩机叶轮的盲孔中，并且配置为将轴连接到压缩机叶轮。旋转组件可包括一个或多个下列特征：轴表面特征限定了设置在连接部分的外表面与孔的内表面之间的空腔。轴表面特征包括滚花。粘合剂设置在连接部分与孔的表面之间。引导部分通过过盈配合连接到孔的第一部分，而连接部分通过粘合剂连接到孔的第二部分。压缩机叶轮的盲孔包括配置为促进压缩机叶轮与轴之间的连接的孔表面特征。在废气涡轮增压器中，压缩机叶轮包括在其中容纳轴的一端的盲孔，并且使用粘合剂将压缩机叶轮固定到轴端。由于孔并未延伸到压缩机叶轮的鼻部，相反而是结束于压缩机叶轮的轮毂中，因此，能够形成工作面积(例如，针对压缩机叶轮的给定直径的入口面积)比起其中孔延伸通过压缩机叶轮鼻部的一些传统压缩机叶轮更大的压缩机叶轮。通过提供入口面积针对给定压缩机叶轮直径更大的压缩机叶轮，对于给定的空气流量而言，该压缩机叶轮能够制造地更小，这转而改进了涡轮增压器的瞬态反应。此外，相对于具有延伸通过压缩机叶轮鼻部的孔的一些压缩机叶轮而言，压缩机叶轮的转动惯量减小了，其原因在于给定进口段面积的质量减小并且质量更集中靠近旋转轴线。由于压缩机叶轮的转动惯量减小，因而，涡轮增压器的瞬态响应进一步得到改善。与为了允许通过螺母固定到轴上而具有延伸通过压缩机叶轮鼻部的孔的一些压缩机叶轮相比，具有盲孔的压缩机叶轮允许自由地设计压缩机叶轮鼻部的形状，这反过来使得压缩机叶轮鼻部的空气动力阻力降低。轴包括促进压缩机叶轮与轴外表面之间的粘合的特征。具体地讲，在轴的圆柱形部分的外表面上设置有滚花。圆柱形轴的形状和滚花表面有助于轴与压缩机叶轮恰当对准，并且还提供了位于轴与压缩机叶轮的内表面之间的用于在装配时容纳和保持粘合剂的空腔。由于粘合剂通过滚花空腔保持在所需的区域中，因此，避免了在轴与压缩机叶轮的装配期间将粘合剂从压缩机中挤出，由此压缩机叶轮可以稳固地固定到轴。本专利技术的其他目的和用途及其变体将在阅读下面的说明书以及审阅附图后变得显而易见。附图说明图1是包括粘合在压缩机叶轮的盲孔内的轴的废气涡轮增压器的侧剖视图。图2是图1的涡轮增压器的放大部分的剖视图，其示出了压缩机涡轮-轴的连接。图3是分离的压缩机叶轮的剖视图。图4是涡轮增压器轴的一端的前透视图。图5是图4的轴的放大部分的前透视图。具体实施方式参照图1和图2，废气涡轮增压器1包括涡轮机部分2、压缩机部分3以及设置在压缩机部分3与涡轮机部分2之间并将压缩机部分3连接到涡轮机部分2的中心轴承壳体8。涡轮机部分2包括涡轮机壳体11，涡轮机壳体11限定废气入口13、废气出口10以及设置在废气入口13与废气出口10之间的流体路径中的涡轮机蜗壳9。涡轮机叶轮40设置在涡轮机蜗壳9与废气出口10之间的涡轮机壳体11中。压缩机部分3包括压缩机壳体12，压缩机壳体12限定空气入口16、空气出口18和压缩机蜗壳14。压缩机叶轮50设置在空气入口16与压缩机蜗壳14之间的压缩机壳体12中。轴60将涡轮机叶轮40连接至压缩机叶轮50。将轴60支撑来用于经由一对轴向间隔开的轴颈轴承7、绕轴承壳体8中的孔17内的旋转轴线R旋转。例如，压缩机侧轴颈轴承7a支撑邻近压缩机部分3的轴60，而涡轮机侧轴颈轴承7b支撑邻近涡轮机部分2的轴60。通过圆柱形轴颈轴承间隔件15维持压缩机侧轴颈轴承7a和涡轮机侧轴颈轴承7b之间的轴向间隔。此外，推力轴承组件20设置在轴承壳体8内以便为轴60提供轴向支撑。在使用时，涡轮机壳体11中的涡轮机叶轮40通过从发动机的排气歧管供给的废气流入而可旋转地驱动。由于轴60可旋转地支撑在轴承壳体8中并且将涡轮机叶轮40连接至压缩机壳体12中的压缩机叶轮50，故涡轮机叶轮40的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡轮增压器(1)，其包括：压缩机部分(3)，其包括压缩机壳体(12)以及设置在所述压缩机壳体(12)中的压缩机叶轮(50)，涡轮机部分(2)，其包括涡轮机壳体(11)以及设置在所述涡轮机壳体(11)中的涡轮机叶轮(40)，以及轴(60)，其将所述压缩机叶轮(50)连接至所述涡轮机叶轮(40)，所述轴(60)包括：连接至所述涡轮机叶轮的第一端(61)，与所述第一端(61)相对的第二端(62)，所述第二端(62)连接至所述压缩机叶轮(50)，轴颈部分(63)，其邻接所述第一端(61)并支撑轴承(7)，推力部分(64)，其邻接所述轴颈部分(63)并具有比所述轴颈部分(63)小的横截面尺寸，所述推力部分(64)支撑另一轴承(20)，圆柱形连接部分(66)，其邻接所述推力部分(64)、具有比所述推力部分(64)小的横截面尺寸并具有形成于其外表面上的表面特征(72)，以及引导部分(69)，其邻接所述连接部分(66)并包括所述第二端(62)，所述引导部分(69)具有比所述连接部分(66)小的横截面尺寸，其中，所述引导部分(69)和所述连接部分(66)容纳在所述压缩机叶轮(50)的盲孔(58)内并且配置为将所述轴(60)连接至所述压缩机叶轮(50)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.11 US 61/9510601.一种涡轮增压器(1)，其包括：压缩机部分(3)，其包括压缩机壳体(12)以及设置在所述压缩机壳体(12)中的压缩机叶轮(50)，涡轮机部分(2)，其包括涡轮机壳体(11)以及设置在所述涡轮机壳体(11)中的涡轮机叶轮(40)，以及轴(60)，其将所述压缩机叶轮(50)连接至所述涡轮机叶轮(40)，所述轴(60)包括：连接至所述涡轮机叶轮的第一端(61)，与所述第一端(61)相对的第二端(62)，所述第二端(62)连接至所述压缩机叶轮(50)，轴颈部分(63)，其邻接所述第一端(61)并支撑轴承(7)，推力部分(64)，其邻接所述轴颈部分(63)并具有比所述轴颈部分(63)小的横截面尺寸，所述推力部分(64)支撑另一轴承(20)，圆柱形连接部分(66)，其邻接所述推力部分(64)、具有比所述推力部分(64)小的横截面尺寸并具有形成于其外表面上的表面特征(72)，以及引导部分(69)，其邻接所述连接部分(66)并包括所述第二端(62)，所述引导部分(69)具有比所述连接部分(66)小的横截面尺寸，其中，所述引导部分(69)和所述连接部分(66)容纳在所述压缩机叶轮(50)的盲孔(58)内并且配置为将所述轴(60)连接至所述压缩机叶轮(50)。2.根据权利要求1所述的涡轮增压器(1)，其中，所述压缩机叶轮(50)包括：鼻部(52)，以及与所述鼻部(52)轴向间隔开的后壁(53)，其中，所述孔(58)在所述后壁处打开并包括内表面(59)，所述内表面(59)是阶梯形的以对应于所述轴引导部分(69)、连接部分(66)和推力部分(64)的形状和尺寸。3.根据权利要求1所述的涡轮增压器(1)，其中，所述表面特征(72)限定设置在所述连接部分(66)的所述外表面与所述孔(58)的内表面之间的空腔(76)。4.根据权利要求3所述的涡轮增压器(1)，其中，所述表面特征(72)包括滚花。5.根据权利要求1所述的涡轮增压器(1)，其中，粘合剂设置在所述连接部分(66)与所述孔(58)的表面之间，且所述表面特征(72)配置为将所述粘合剂保持在所述连接部分(66)上。6.根据权利要求1所述的涡轮增压器(1)，其中，所述引导部分(69)经由过盈配合连接至所述孔(58)的第一部分(83)，而所述连接部分(66)经由粘合剂连接至所述孔(58)的第二部分(82...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·马维尔，S·查加尔，R·卡森，S·伯尼，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：美国;US