專(zhuān)利名稱(chēng)：壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裝配在轉(zhuǎn)軸上的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件。本發(fā)明尤其涉及一渦輪增壓器的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件。
背景技術(shù)：
眾所周知的是渦輪增壓器是在一高于大氣壓的壓力下(升壓)將空氣輸入到內(nèi)燃機(jī)入口處的裝置。傳統(tǒng)的渦輪增壓器主要包括一安裝在渦輪機(jī)殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)軸上由排放氣體驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)安裝在壓縮機(jī)殼體內(nèi)的轉(zhuǎn)軸的另一端上的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪將壓縮空氣輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管中，由此增加發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力。該軸由連接于渦輪機(jī)和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪室之間的中心軸承室內(nèi)的徑向推力軸承支承。
傳統(tǒng)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪包括一組從中心輪轂上延伸的葉片，其中該中心輪轂上有用于安裝渦輪增壓器軸的一端的孔。通過(guò)把一螺母擰到軸的一端上將壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪固定在軸上，在此處該螺母延伸穿過(guò)轉(zhuǎn)輪孔，并且壓緊在轉(zhuǎn)輪的前端上，從而將該轉(zhuǎn)輪夾緊在一軸肩處(或者其它的和所述軸一起旋轉(zhuǎn)的徑向延伸的支座)。
現(xiàn)在對(duì)渦輪增壓器性能的需求要求增大來(lái)自一給定尺寸的渦輪增壓器的空氣流，從而提高轉(zhuǎn)速，例如超過(guò)100,000rpm。為了達(dá)到這種高轉(zhuǎn)速，因此必須使渦輪增壓器的軸承和由此帶來(lái)的渦輪增壓器軸的直徑達(dá)到最小。然而，使用直徑相對(duì)小的軸會(huì)給傳統(tǒng)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪的安裝組件帶來(lái)問(wèn)題。也就是說(shuō)，要在滿(mǎn)足所需精度的的條件下加工出一個(gè)穿過(guò)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪足夠窄的孔是很困難的(如果要使旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)平衡，該孔必須與轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)同心)。由于孔的直徑減小，那么加工該孔的工具的尺寸將會(huì)相應(yīng)的減小，因此工具的強(qiáng)度也就降低了。即使可以保證所需的精度，但是加工時(shí)間的增加和工具耐磨度的問(wèn)題卻防礙了工藝上的經(jīng)濟(jì)可行性。
由于渦輪增壓器的持續(xù)發(fā)展要求使用性能較高的材料如鈦，這些材料比通常所使用的鋁合金更難于加工，因此上述問(wèn)題被惡化了。
為避免上述問(wèn)題可能采用的一個(gè)方法是使用一個(gè)例如美國(guó)專(zhuān)利第4,705,463號(hào)中披露的所謂的“無(wú)孔”壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪。采用這種壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件，其壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪上僅僅只有一個(gè)相對(duì)較短的螺紋孔，縮短的渦輪增壓器軸的螺紋端裝配在其內(nèi)。然而，由于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪和軸之間的螺紋連接和在這種連接中所固有的間隙可能會(huì)造成很難保持所需要的同心度的問(wèn)題，因此這種組件也會(huì)產(chǎn)生平衡的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是為了消除或者減輕上述問(wèn)題。
根據(jù)本發(fā)明提供的一種壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件，它包括安裝在轉(zhuǎn)軸上的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪，所述軸延伸穿過(guò)沿轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)形成的孔，其中該孔的內(nèi)直徑大于穿過(guò)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪的這部分軸的外直徑，和一圓筒形的軸套，該軸套位于孔的內(nèi)表面和軸的外表面之間，同心地套在軸的周?chē)?，因此該軸套將此軸同軸地支承在孔內(nèi)。
本發(fā)明使加工出的軸孔具有適合精確地批量生產(chǎn)的直徑，然后通過(guò)使用所述軸套使孔徑有效地減小以適合所述軸的直徑。這樣便克服了現(xiàn)有技術(shù)中制造上的困難。
軸套可以與壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪進(jìn)行預(yù)配合。因此，本發(fā)明也提供了一種用于渦輪增壓器的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪，該轉(zhuǎn)輪在使用中被安裝到渦輪增壓器軸的一端上，其中壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪限定了一直徑相對(duì)較大的內(nèi)部軸向通孔，并且該壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪還具有一內(nèi)直徑相對(duì)較小的圓筒形的軸套，該軸套的內(nèi)直徑根據(jù)軸的直徑進(jìn)行選擇，并且同軸地位于所述孔的內(nèi)部。
本發(fā)明的其它優(yōu)選特征將會(huì)在以下描述中變得明顯。


現(xiàn)在僅僅通過(guò)舉例并結(jié)合附圖的方式對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行描述，其中圖1為一傳統(tǒng)的渦輪增壓器的軸向剖面圖，示出了渦輪增壓器和傳統(tǒng)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件的主要部件；
圖2為根據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
首先參照?qǐng)D1，該圖示出了一傳統(tǒng)的向心式渦輪增壓器的基本部件。該渦輪增壓器包括經(jīng)一中央軸承室3連接到壓縮機(jī)2上的渦輪機(jī)1。該渦輪機(jī)1包括一容納渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪5的渦輪機(jī)殼體4。類(lèi)似地，壓縮機(jī)2包括容納壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪7的壓縮機(jī)殼體6。渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪5和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪7安裝在一普通軸8的的相對(duì)端上，該軸8由位于軸承室3內(nèi)的軸承組件9支承。
渦輪機(jī)殼體4設(shè)有一排放氣體進(jìn)口10和一排放氣體出口11。進(jìn)口10將引入的排放氣體導(dǎo)入到渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪5周?chē)沫h(huán)形進(jìn)氣腔12內(nèi)。排放氣體流經(jīng)渦輪機(jī)并經(jīng)一與渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪5共軸的圓形排氣開(kāi)口流入到排氣出口11。渦輪機(jī)轉(zhuǎn)輪5旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪7旋轉(zhuǎn)，該壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪通過(guò)軸向進(jìn)口13將空氣吸入并且經(jīng)環(huán)形的出氣渦腔14將壓縮空氣輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口處。
現(xiàn)在對(duì)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件進(jìn)行更詳細(xì)的描述，該壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪包括若干從中心輪轂16上延伸的葉片15，該中心輪轂16具有一用于安裝軸8的一端的通孔。該軸8從壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪7的前端處延伸出一小部分，并且將一螺母17擰到軸8上，該螺母17壓在壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪的前端處從而將壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪7夾緊在推力軸承和油封組件18上。推力軸承/油封組件的細(xì)節(jié)可以改變并且對(duì)理解壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪安裝結(jié)構(gòu)并不重要。實(shí)質(zhì)問(wèn)題是，通過(guò)由螺母17施加的夾緊力防止壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪7在軸8上發(fā)生滑動(dòng)。
在本說(shuō)明書(shū)的介紹中將會(huì)討論上述傳統(tǒng)的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件所帶來(lái)的問(wèn)題。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件。軸8、推力軸承和密封組件18以及夾緊螺母17的細(xì)節(jié)部分可以與通常所采用的部件完全相同，例如如圖1中所示。
圖2中的組件明顯區(qū)別于圖1中的組件的地方是，根據(jù)本發(fā)明的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪孔21具有一相對(duì)大的直徑(即大于軸8的直徑)，并且特別是，具有該尺寸的孔能在滿(mǎn)足所需精度的條件下容易加工并且進(jìn)行大批量的生產(chǎn)。然后通過(guò)將一圓筒形的軸套22導(dǎo)入到孔21中使孔21的直徑有效地減小。軸套22的外直徑與孔21的內(nèi)直徑相適應(yīng)，其內(nèi)直徑與軸8的外直徑相適應(yīng)。因此，軸8被精確地放置并固定在沿孔21的軸線(xiàn)上。
由于采用了圖2中的夾緊螺母結(jié)構(gòu)，套筒21略短于孔20的長(zhǎng)度從而確保該夾緊力通過(guò)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪傳遞而不是通過(guò)套筒傳遞。
由于套筒21不承擔(dān)和壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪相同的壓力，因此，它可以采用比壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪材料更容易加工的材料制造。
因此，在本發(fā)明中將壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪安裝在一小直徑軸上所需的直徑相對(duì)小的孔具有精度高并且制造容易的特點(diǎn)。由于軸套21以相同的方式和一大直徑軸配合到孔20內(nèi)，因此轉(zhuǎn)輪的平衡問(wèn)題并沒(méi)有得到實(shí)質(zhì)上的改變。另外，根據(jù)本發(fā)明不需要對(duì)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件的其它部件進(jìn)行改進(jìn)，例如轉(zhuǎn)輪的夾緊結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件，它包括安裝在轉(zhuǎn)軸上的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪，所述軸延伸穿過(guò)沿轉(zhuǎn)輪的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)形成的孔，其中該孔的內(nèi)直徑大于穿過(guò)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪這部分軸的外直徑，和一圓筒形的軸套，該軸套位于孔的內(nèi)表面和軸的外表面之間，同心地套在軸的周?chē)?，因此該軸套將此軸同軸地支承在孔內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件，其中軸套的軸向長(zhǎng)度比穿過(guò)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪的孔的軸向長(zhǎng)度短。
3.如權(quán)利要求1或2所述的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件，其中通過(guò)將一螺母擰到軸的一端上給轉(zhuǎn)輪施加一軸向夾緊力以將轉(zhuǎn)輪固定在軸上。
4.如權(quán)利要求3所述的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件，其中將螺母直接或間接地壓靠在轉(zhuǎn)輪的前端以將轉(zhuǎn)輪夾于對(duì)頭結(jié)合處，從而防止轉(zhuǎn)輪沿著軸發(fā)生軸向運(yùn)動(dòng)。
5.如前述任意權(quán)利要求所述的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件，其中在將壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪安裝在軸上之前，將所述軸套壓配合到壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪孔內(nèi)。
6.一種用于渦輪增壓器的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪，該轉(zhuǎn)輪在使用中被安裝到渦輪增壓器軸的一端上，其中壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪限定了一直徑相對(duì)較大的內(nèi)部軸向通孔，并且該壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪還具有一內(nèi)直徑相對(duì)較小的圓筒形的軸套，該軸套的內(nèi)直徑根據(jù)軸的直徑進(jìn)行選擇，并且同軸地安裝于所述孔的內(nèi)部。
7.如權(quán)利要求6所述的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪，其中套筒的軸向長(zhǎng)度比通孔的軸向長(zhǎng)度短。
8.一種渦輪增壓器包括如權(quán)利要求1至5中任一條所述的一壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件。
9.一種渦輪增壓器包括權(quán)利要求6或7所述的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪。
全文摘要
一種壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪組件包括安裝在轉(zhuǎn)軸(8)上的壓縮機(jī)轉(zhuǎn)輪(7)，該轉(zhuǎn)軸延伸穿過(guò)一沿轉(zhuǎn)輪(7)的旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)形成的孔(21)。該孔(21)的內(nèi)直徑大于軸(8)的外直徑，并且一圓筒形的軸套(22)同心地套在軸(8)的周?chē)?，從而將軸(8)同軸地支承在孔(21)內(nèi)。
文檔編號(hào)F04D29/28GK1508445SQ20031011983
公開(kāi)日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月24日
發(fā)明者A·比林格頓, A 比林格頓 申請(qǐng)人:奧爾塞特工程有限公司