專利名稱：帶有流線型表面和隔熱板以及軸向可拆卸啟動裝置的滑動翼片式渦輪增壓機(jī)的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明一般地說涉及幾何結(jié)構(gòu)可變的渦輪增壓機(jī)，更具體地說，本發(fā)明提供了一種渦輪增壓機(jī)，它具有滑動翼片式的可變噴嘴型渦輪機(jī)入口，所述翼片通過一個由薄鋼板制成的隔熱板進(jìn)入到懸置在渦輪機(jī)殼體中的開縫內(nèi)；還具有被包容在所述渦輪機(jī)殼體中的渦輪機(jī)渦輪，以便提供一個流線型表面，引導(dǎo)排氣朝著帶有基本完整的尾盤的渦輪機(jī)渦輪流動；另外還具有流線型擋板和為了便于安裝可軸向拆卸的啟動裝置。
在現(xiàn)有技術(shù)的活塞型可變結(jié)構(gòu)渦輪增壓機(jī)中，始終面臨的挑戰(zhàn)是要通過接觸表面之間的公差，尤其是承受著機(jī)械應(yīng)力和溫度劇烈變化的翼片與接納翼片的開縫之間的公差，最大限度地獲得平穩(wěn)的空氣動力學(xué)性能，因而始終面臨的挑戰(zhàn)也在于要根據(jù)一種便于制造的結(jié)構(gòu)來提供一種啟動活塞的方法。
基本上為圓柱形的活塞與渦輪機(jī)渦輪同軸，并且能夠以平行于渦輪機(jī)渦輪轉(zhuǎn)動軸線的方式進(jìn)行移動?；旧掀叫杏谵D(zhuǎn)動軸線地從活塞的第一端延伸至尾盤附近的一些翼片。隔熱板以其外周邊安裝在渦輪機(jī)殼體與中央殼體之間，并且朝著轉(zhuǎn)動軸線向內(nèi)徑向延伸。渦輪機(jī)渦輪的尾盤插在隔熱板中以使排氣在渦輪葉片中平穩(wěn)流動。隔熱板還有一些用來接納翼片的開縫。還設(shè)有一個啟動裝置，該啟動裝置使活塞從活塞的第一端靠近隔熱板的第一位置移向活塞的第一端遠(yuǎn)離隔熱板的第二位置。
發(fā)明的詳細(xì)描述參見附圖，

圖1表示了本發(fā)明渦輪增壓機(jī)的一個實施例。該渦輪增壓機(jī)配備有渦輪機(jī)殼體12，中央殼體14和壓氣機(jī)殼體16。渦輪機(jī)的渦輪通過軸20連接于壓氣機(jī)葉輪22。渦輪機(jī)的渦輪轉(zhuǎn)換內(nèi)燃機(jī)排氣中的能量，內(nèi)燃機(jī)設(shè)有位于渦輪機(jī)殼體內(nèi)的螺旋線狀的排氣管(未示出)。排氣在經(jīng)過渦輪機(jī)時發(fā)生膨脹并且從出口26離開渦輪機(jī)殼體。
壓氣機(jī)殼體設(shè)有進(jìn)口28和螺旋線出口30。尾板32通過一些螺釘34連接于壓氣機(jī)殼體。在尾板32的周邊上使用一些(未示出的)螺釘將尾板固定到中央殼體上。第一環(huán)形密封圈36嵌接在尾板與壓氣機(jī)殼體之間；第二環(huán)形密封圈38嵌接在尾板與中央殼體之間。一些螺釘40和固定墊圈42使渦輪機(jī)殼體與中央殼體相互連接。
安裝在中央殼體的軸孔52中的軸頸軸承50使軸20能夠轉(zhuǎn)動。在所示的實施例中，安裝在軸上靠近壓氣機(jī)葉輪處的卡圈54將一個推力軸承56壓配合到中央殼體與尾板之間。套管58裝在卡圈與壓氣機(jī)葉輪之間。一個旋轉(zhuǎn)密封圈60，例如一段活塞，在套管58與尾板之間提供了一個密封圈?？ōh(huán)62使軸頸軸承位于軸孔中，以及螺母64使壓氣機(jī)葉輪和軸承元件位于軸20上。
本發(fā)明的幾何可變結(jié)構(gòu)包括一個與渦輪機(jī)的轉(zhuǎn)動軸線同軸對齊地進(jìn)入到渦輪機(jī)殼體中的圓柱形活塞70。通過十字軸72，該活塞可以縱向移動。在所示的實施例中，十字軸72有三個分支，分別固定到活塞和啟動軸74上。啟動軸74伸進(jìn)穿過渦輪機(jī)殼體而延伸的套筒76中，并且連接于啟動裝置77。在所示的實施例中，啟動裝置77通過一個支承件78和一些螺釘80安裝到渦輪機(jī)殼體的凸出部分上。
活塞70通過一個易磨損的嵌入件82能夠在渦輪機(jī)殼體中滑動。圓柱形密封件84嵌在該活塞和嵌入件之間。活塞能夠從圖1所示的關(guān)閉狀態(tài)開始移動，所示的關(guān)閉狀態(tài)顯著地減小了自螺旋線24到渦輪機(jī)的入口噴嘴的面積；在完全開啟狀態(tài)，活塞上的徑向突緣86抵靠到限制活塞行程的背部88上。
噴嘴的翼片90自活塞的徑向突緣開始延伸。在活塞的關(guān)閉狀態(tài)，翼片伸進(jìn)中央殼體的一個模制件的去除部分中。隔熱板92裝在渦輪機(jī)殼體和中央殼體之間。隔熱板具有適當(dāng)?shù)男螤睿员阊由斓阶灾醒霘んw與渦輪機(jī)殼體之間的接觸面開始的一個渦輪機(jī)殼體空腔中，以及為渦輪機(jī)的入口噴嘴提供一個內(nèi)壁。渦輪機(jī)的渦輪包括一個基本上完整的尾盤和一個以插入方式容納著渦輪機(jī)渦輪尾盤的隔熱板中央孔94(如下文所述，在圖2和圖3中能夠更好地看到該中央孔)，以便提供自渦輪機(jī)殼體的螺旋線至渦輪機(jī)渦輪的基本上平滑的流線型路徑。
圖2表示了隔熱板的第一實施例，它設(shè)有用來接納翼片90的開閉縫96。其中裝有渦輪機(jī)渦輪尾盤的中央孔94的圓周位于開閉縫96的容納著翼片后緣的那部分輪廓的內(nèi)側(cè)。該實施例提供了理想的流線型輪廓，但是，產(chǎn)品的應(yīng)力和開閉縫與翼片之間的配合公差有可能阻礙該實施例在某些場合的有效應(yīng)用。
圖3表示了隔熱板的第二實施例，它將開閉縫的鄰近中央孔94的后緣處98設(shè)置成開放的截面，以便在一定程度上降低對這些開閉縫的公差要求。開閉縫的一側(cè)輪廓基本上沿著翼片的外表面延伸并且延伸超過翼片的外表面，一直到達(dá)渦輪機(jī)渦輪尾盤的直徑處；而開閉縫的沿著翼片內(nèi)表面的一側(cè)輪廓則任其終止于緊鄰中央孔的、通常標(biāo)示為98的開口處。在這兩個實施例中，將渦輪機(jī)渦輪輪轂的偏心距和尾盤置于中央孔中，這就減小了翼片后緣與渦輪機(jī)渦輪的葉片尖端直徑處兩者之間的間距和無翼片時的空間。
圖4表示了安裝在隔熱板和中央殼體之間的流線型擋板100。擋板100阻止排氣從背部88處的渦輪機(jī)渦輪尾盤空腔開始的向中央殼體內(nèi)的泄漏再循環(huán)，所述中央殼體容納著活塞關(guān)閉狀態(tài)下的翼片。阻止從尾盤空腔開始的泄漏再循環(huán)有助于從入口噴嘴向渦輪機(jī)渦輪葉片的平穩(wěn)流動。在所示的實施例中，擋板借助于一個彈簧的作用固定在隔熱板與中央殼體之間，該彈簧相當(dāng)于一個凸起的彈性墊圈。
附圖所示實施例中的活塞啟動裝置是一個氣動式啟動裝置77，它具有固定在圖1所示支承件78上的框架型底座102。如圖1所示以及圖5的分解圖詳細(xì)表示的那樣，一個隔膜104安裝在框架型底座102和蓋子106之間。彈簧座108連同蓋子106作用于彈簧110，目的是恢復(fù)施加在隔膜104上的作用力。蓋子106由啟動裝置的罩112保持就位，罩112帶有用于啟動的中空進(jìn)氣孔114。在蓋子106和罩112之間設(shè)有密封圈116。
啟動套筒118通過一個彈性墊圈120固定到隔膜104上，彈性墊圈120還為彈簧110起著彈簧座的作用。啟動套筒通過一個下文將要詳細(xì)描述的快速接頭122連接到軸上。軸上直徑減小的定心接頭124插入到套筒的反方向的孔126中。
如圖1所示，軸上的直徑增大部分130利用軸的直線運(yùn)動以滑動方式進(jìn)入到渦輪機(jī)殼體的孔132中。在一些實施例中，一個偏導(dǎo)裝置134安裝在軸的周圍，以偏引從套筒76泄漏出的氣體，并使這些泄漏氣體遠(yuǎn)離啟動裝置。
在圖5和圖6中詳細(xì)示出的快速接頭由薄鋼板加工而成，形狀基本上是圓柱形，帶有一個縱向開縫140。在圓柱形壁上與之相反方向的一些切口142為舌片144提供了一個間距，舌片下彎到圓柱體中。舌片144的第一個作用是要適合于插入安裝到軸上的開縫146中；舌片144的第二個作用是要適合于插入安裝到啟動套筒上的開縫148中。薄鋼板舌片的彈性以及劈開的圓柱體的彈性，使得能夠通過舌片瞬間嚙合到開縫中而將軸和啟動套筒插入到快速接頭中，這就無需在軸和啟動套筒之間設(shè)置任何的螺紋接頭。定心接頭124和啟動套筒中的孔使整個組件保持軸向?qū)?zhǔn)。
快速接頭結(jié)構(gòu)的另一優(yōu)點在于，能夠在只有少量拆卸工作的情況下拆下渦輪增壓機(jī)的啟動裝置，在大多數(shù)的安裝結(jié)構(gòu)中都無需拆下車輛的渦輪增壓機(jī)，這點尤為重要。首先將支承件78從渦輪機(jī)殼體上松開，然后使用一個壓縮工具使舌片離開開縫，并且能夠從快速接頭中卸下軸和/或套筒。
快速接頭的一個替換實施例是一種卡在啟動套筒的一個切口中的星形墊圈。在將軸插入套筒時，星形墊圈與軸上的凸肩相嚙合。切口的周邊被彎折，以便將星形墊圈固定到切口中。第二實施例能夠減小整個連接裝置的長度。
正如工業(yè)產(chǎn)權(quán)法規(guī)所要求的那樣，上面已對本發(fā)明作了詳細(xì)的描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會注意到針對目前已公開的特定實施例的各種改進(jìn)和替換。所有這些改進(jìn)和替換都將包括在下文的權(quán)利要求書所定義的本發(fā)明的目的和范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種渦輪增壓機(jī)，它包括一個殼體，殼體包括在入口處接受來自內(nèi)燃發(fā)動機(jī)排氣總管的排氣的以及有一個排氣出口的渦輪機(jī)殼體；具有空氣入口和第一螺旋線的壓氣機(jī)殼體；以及位于渦輪機(jī)殼體和壓氣機(jī)殼體之間的中央殼體；安裝在渦輪機(jī)殼體中并獲取排氣中的能量的渦輪機(jī)渦輪，所述渦輪機(jī)渦輪與一個軸相連接，該軸從渦輪機(jī)殼體開始延伸，穿過中央殼體的軸孔，所述渦輪機(jī)渦輪有一個基本上完整的尾盤和一些渦輪葉片；安裝在中央殼體的軸孔中的軸承，所述軸承支承著軸使它轉(zhuǎn)動；面對著渦輪機(jī)渦輪與所述軸相連且被包容在壓氣機(jī)殼體中的葉輪；基本上為圓柱形的活塞，所述活塞與渦輪機(jī)渦輪同軸，并且能夠以平行于渦輪機(jī)渦輪轉(zhuǎn)動軸線的方式進(jìn)行移動；基本上平行于轉(zhuǎn)動軸線地從活塞的第一端延伸至尾盤附近的一些翼片；一個隔熱板，它以其外周邊安裝在渦輪機(jī)殼體與中央殼體之間，并且朝著轉(zhuǎn)動軸線向內(nèi)徑向延伸，渦輪機(jī)渦輪的尾盤插在隔熱板中以使排氣在渦輪葉片中平穩(wěn)流動，隔熱板還有一些用來接納翼片的開縫；以及裝置，用于使活塞從活塞的其第一端靠近隔熱板的第一位置移向活塞的其第一端遠(yuǎn)離隔熱板的第二位置。
2.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓機(jī)，其特征在于，它還包括位于渦輪機(jī)渦輪的尾盤與中央殼體之間的流線型擋板，它的外周邊嚙合于隔熱板的內(nèi)周邊，所述的流線型擋板具有在軸孔附近嚙合于中央殼體的內(nèi)周邊。
3.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓機(jī)，其特征在于，隔熱板有一個中央孔，尾盤插入到所述中央孔中；以及隔熱板上有一些開縫，每個開縫的后緣在中央孔附近閉合。
4.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓機(jī)，其特征在于，隔熱板有一個中央孔，尾盤插入到所述中央孔中；以及隔熱板上有一些開縫，每個開縫的一部分輪廓延伸超過相應(yīng)翼片的外表面，基本上到達(dá)中央孔的直徑處，而沿著相應(yīng)翼片內(nèi)表面延伸的那部分輪廓則終止于中央孔附近，并且在開縫的后緣處留有一個與中央孔接合的開口。
5.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓機(jī)，其特征在于，用來移動活塞的裝置包括一個十字軸，它有一些與活塞相連的分支，所述這些分支朝著一個與轉(zhuǎn)動軸線同軸的啟動軸匯集；一個帶有啟動套筒的啟動裝置；以及用來連接啟動軸和啟動套筒的快速連接機(jī)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求5所述的渦輪增壓機(jī)，其特征在于，所述的啟動裝置是氣動式啟動裝置，具有一個與啟動套筒相連的隔膜。
7.如權(quán)利要求5所述的渦輪增壓機(jī)，其特征在于，快速連接裝置包括一個薄鋼板的圓柱體，它具有一個縱向開縫，以及至少一對在相對的縱向上間隔開的彈性舌片，這對舌片還朝著圓柱體向內(nèi)延伸；所述這對舌片其中之一能夠嚙合于啟動軸上的圓周開縫，其中的另一個舌片能夠嚙合于啟動元件上的圓周開縫。
8.如權(quán)利要求7所述的渦輪增壓機(jī)，其特征在于，啟動套筒包括一個反方向的孔，用于配合良好地容納一個從啟動軸延伸的定心接頭。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種渦輪增壓機(jī),它帶有可變結(jié)構(gòu)的渦輪機(jī)入口,設(shè)有一個可移動的圓柱形活塞(70),用以改變渦輪機(jī)(18)的入口噴嘴的面積。一些翼片(90)安裝在活塞上,用來控制排氣自噴嘴中穿過隔熱板(92)的流動,所述的隔熱板設(shè)有一些開縫和一個中央孔,渦輪機(jī)渦輪的尾盤插在該中央孔中,以便在渦輪葉片中提供平穩(wěn)的流線型流動。一個擋板(100)安裝在渦輪增壓機(jī)的隔熱板和中央殼體之間,阻止氣流從尾盤空腔向翼片容納腔的泄漏再循環(huán),以進(jìn)一步改善流線型流動。還設(shè)有一個用來啟動活塞的啟動裝置(77),通過一個沒有螺紋的快速接頭(122)并借助于十字軸(72)將軸連接于活塞和啟動裝置中的啟動套筒(118)。
文檔編號F02B39/00GK1423727SQ0081833
公開日2003年6月11日 申請日期2000年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月14日
發(fā)明者盧西亞諾·拉賓多·貝爾納迪尼, 阿蘭·勒內(nèi)·隆巴爾, 讓－呂克·于貝爾·佩蘭, 艾?？恕ぜs瑟夫·維奧拉 申請人:聯(lián)合訊號股份有限公司