專利名稱:可變喉部排氣渦輪增壓器和制造可變喉部機(jī)構(gòu)構(gòu)件的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明應(yīng)用于用于內(nèi)燃機(jī)的排氣渦輪增壓器,且涉及配備有用于改變多個(gè)噴嘴葉片的葉片角度的可變喉部機(jī)構(gòu)的、喉部可變排氣渦輪增壓器的驅(qū)動(dòng)環(huán)和操作桿板的構(gòu)造,以及涉及可變喉部機(jī)構(gòu)的組裝方法。
背景技術(shù):
在由本發(fā)明的申請人申請的、申請?zhí)枮?002-285804的、公開待審的日本專利申請(后文指專利文獻(xiàn)1)中已經(jīng)提出了一種涉及可變喉部排氣渦輪增壓器的驅(qū)動(dòng)環(huán)和操作桿板的構(gòu)造的技術(shù),所述喉部可變排氣渦輪增壓器配備有用于改變多個(gè)噴嘴葉片的葉片角度的可變喉部機(jī)構(gòu)。這也披露在申請?zhí)枮?002-332866的、公開待審的日本專利申請(后文指專利文獻(xiàn)2)中。
在專利文獻(xiàn)1中披露的技術(shù)中,渦輪增壓器包括多個(gè)噴嘴葉片和可變喉部機(jī)構(gòu),所述多個(gè)噴嘴葉片由固定到渦輪機(jī)殼上的噴嘴座架可旋轉(zhuǎn)地支撐,所述可變喉部機(jī)構(gòu)包括環(huán)形驅(qū)動(dòng)環(huán)和操作桿板,所述環(huán)形驅(qū)動(dòng)環(huán)通過致動(dòng)器可旋轉(zhuǎn),所述操作桿板中的每一個(gè)具有在其一端側(cè)的凹槽,以與驅(qū)動(dòng)環(huán)的連接到操作桿板上的連接銷中的每一個(gè)相接合,由此,通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)環(huán)以擺動(dòng)操作桿板中的每一個(gè),使得噴嘴葉片的葉片角度被改變,即所述葉片角度通過擺動(dòng)操作桿板被改變,其中連接銷或銷通過擠壓或精密鑄造形成在操作桿板上或在驅(qū)動(dòng)環(huán)上,從而連接銷或銷與母體材料即操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)形成為一個(gè)零件。
在專利文獻(xiàn)2中披露的技術(shù)中,渦輪增壓器包括葉片角度可變的噴嘴葉片,所述噴嘴葉片用于調(diào)整從內(nèi)燃機(jī)排出的、并引入渦輪增壓器內(nèi)以旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子的排氣的流量;渦輪機(jī)框架,所述渦輪機(jī)框架可旋轉(zhuǎn)地支撐布置在排氣渦輪機(jī)的周邊部分上的葉片角度可變的噴嘴葉片;以及可變喉部機(jī)構(gòu),所述可變喉部機(jī)構(gòu)用于旋轉(zhuǎn)噴嘴葉片以調(diào)整排氣的流量。由此,通過用葉片角度可變的噴嘴葉片節(jié)流所述排出氣流,排氣的速度增加,從而即使在較低的旋轉(zhuǎn)速度下也能夠獲得高輸出,且渦輪增壓器的排氣導(dǎo)管組件的組成部件經(jīng)表面處理以在表面上覆蓋碳化層或氮化層。
雖然,在專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中,連接銷或銷通過擠壓或精密鑄造形成在操作桿板上或驅(qū)動(dòng)環(huán)上,從而連接銷或銷與母體材料即操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)形成為一個(gè)零件,但是沒有披露任何防范措施以處理連接銷的磨損和操作桿板的連接銷接合在其內(nèi)的凹槽的磨損。
進(jìn)一步地,在所述技術(shù)中,驅(qū)動(dòng)環(huán)在徑向方向上鄰近噴嘴座架設(shè)置在操作桿板的側(cè)面與噴嘴座架的側(cè)面之間,但是沒有披露任何防范措施以防止驅(qū)動(dòng)環(huán)從噴嘴座架朝向操作桿板側(cè)滑脫。
在專利文獻(xiàn)2中披露的技術(shù)中教導(dǎo)了對排氣導(dǎo)管組件的組成部件進(jìn)行表面處理,以用碳化層或氮化層將所述表面覆蓋,但是具體地,只有覆蓋葉片角度可變的噴嘴葉片和渦輪機(jī)框架被詳述,而對用于通過可移動(dòng)部件將旋轉(zhuǎn)力傳送到葉片角度可變的噴嘴葉片的傳送部件的表面處理未予以披露。
而且,在專利文獻(xiàn)2中披露的技術(shù)中,設(shè)置有環(huán)部件以將旋轉(zhuǎn)部件夾在環(huán)部件與渦輪機(jī)框架的凸緣之間并將旋轉(zhuǎn)部件推向渦輪機(jī)框架以防止旋轉(zhuǎn)部件從渦輪機(jī)框架移開。因此,由于有必要設(shè)置環(huán)部件,這導(dǎo)致成本和重量的增加,進(jìn)而導(dǎo)致組裝的復(fù)雜性。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)在先技術(shù)中的問題創(chuàng)造本發(fā)明以改進(jìn)披露在專利文獻(xiàn)1和2中的技術(shù)。本發(fā)明的目的是提出一種喉部可變排氣渦輪增壓器,其中與操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)一體形成的連接銷部分以及連接銷部分接合在其內(nèi)的凹槽都被處理以減少它們的接觸表面的磨損,且所述排氣渦輪增壓器具有防止驅(qū)動(dòng)環(huán)從噴嘴座架朝向操作桿板側(cè)滑脫的裝置以防止在可變噴嘴機(jī)構(gòu)的動(dòng)作中由驅(qū)動(dòng)環(huán)的滑脫引起的可能的故障的發(fā)生。
為達(dá)到此目的,本發(fā)明提出一種配備有可變喉部機(jī)構(gòu)的喉部可變排氣渦輪增壓器,所述可變喉部機(jī)構(gòu)包括由固定到渦輪機(jī)殼上的噴嘴座架可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個(gè)噴嘴葉片、連接到致動(dòng)器上并由致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)的環(huán)形驅(qū)動(dòng)環(huán)、以及在數(shù)目上與噴嘴葉片的數(shù)目相同的操作桿板,所述操作桿板中的每一個(gè)在其一端通過連接銷和連接銷接合到其內(nèi)的凹槽連接到驅(qū)動(dòng)環(huán)上,而在其另一端連接到噴嘴葉片上,由此操作桿板通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)環(huán)被擺動(dòng),而噴嘴葉片被操作桿板的擺動(dòng)而旋轉(zhuǎn)以改變噴嘴葉片的葉片角度,其中連接銷通過擠壓或精密鑄造與所述操作桿板一體形成而作為所述操作桿板的連接銷部分;或連接銷通過擠壓或精密鑄造與所述驅(qū)動(dòng)環(huán)一體形成而作為所述驅(qū)動(dòng)環(huán)的連接銷部分,其中至少操作桿板的連接銷部分/驅(qū)動(dòng)環(huán)的銷部分或驅(qū)動(dòng)環(huán)的凹槽/操作桿板的連接銷部分接合在其內(nèi)的凹槽進(jìn)行了包括擴(kuò)散涂層的表面硬化處理。
在本發(fā)明中,優(yōu)選而具體地,驅(qū)動(dòng)環(huán)在其軸向上以與所述操作桿板和噴嘴座架并排的方式設(shè)置在所述操作桿板與噴嘴座架之間,且連接銷部分形成為從操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)的側(cè)面凸出、且與操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)的材料成為一體,由此,操作桿板的連接銷部分或驅(qū)動(dòng)環(huán)的銷部分接合進(jìn)驅(qū)動(dòng)環(huán)的凹槽內(nèi)或操作桿板的凹槽內(nèi)。
本發(fā)明提出一種用于制造配備有如上述構(gòu)造的可變喉部機(jī)構(gòu)的喉部可變排氣渦輪增壓器的方法,其中連接銷部分通過在操作桿板的平坦面上的點(diǎn)上壓制,以允許銷部分從其另一側(cè)平坦面上凸出形成在操作桿板上、或連接銷部分通過在操作桿板的平坦面上精密鑄造與操作桿板形成為一個(gè)零件,或多個(gè)連接銷部分通過在驅(qū)動(dòng)環(huán)的平坦面上的多個(gè)點(diǎn)上壓制,以允許所述銷部分從驅(qū)動(dòng)環(huán)的另一側(cè)平坦面上凸出形成、或多個(gè)連接銷部分通過在驅(qū)動(dòng)環(huán)的平坦面上精密鑄造與驅(qū)動(dòng)環(huán)形成為一個(gè)零件,然后,至少或操作桿板的連接銷部分/驅(qū)動(dòng)環(huán)的銷部分或驅(qū)動(dòng)環(huán)的凹槽/操作桿板的凹槽進(jìn)行了包括擴(kuò)散涂層的表面硬化處理。
根據(jù)本發(fā)明,通過使用有韌性但是相對柔軟并易于通過擠壓處理的鋼材作為操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)的材料、并施加擠壓成形到或操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán),或通過精密鑄造,連接銷部分能夠容易地與母體材料即操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)一體形成。而且,通過用包括擴(kuò)散涂層的表面硬化處理至少連接銷部分或連接銷部分接合在其內(nèi)的凹槽,它們的接觸表面的硬度增加且接觸表面的磨損減少。
由此,通過由一個(gè)處理階段構(gòu)成的擠壓或通過精密鑄造,操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)的部件中的每一個(gè)的連接銷部分與操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)中的每一個(gè)能夠容易形成為一體,同時(shí)通過增加接觸表面的硬度獲得連接銷部分和凹槽的接觸表面的高的耐久性以抑制所述接觸表面的磨損。其結(jié)果是,與連接銷分別設(shè)置并固定到操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)上的可變喉部機(jī)構(gòu)相比較,可以降低組裝工時(shí)和組裝成本并且部件的數(shù)量和部件的制造成本能夠減少。
在本發(fā)明中,優(yōu)選地,驅(qū)動(dòng)環(huán)在其軸向上以與所述操作桿板和噴嘴座架并排的方式設(shè)置在所述操作桿板與噴嘴座架之間,且鉚釘在其外側(cè)面固定到噴嘴座架上,從而驅(qū)動(dòng)環(huán)的外側(cè)面能夠與鉚釘?shù)淖娼佑|,從而防止驅(qū)動(dòng)環(huán)軸向移動(dòng)。
進(jìn)一步地,優(yōu)選凹槽形成為跨越驅(qū)動(dòng)環(huán)的外側(cè)面和噴嘴座架的外側(cè)面,且每一個(gè)鉚釘?shù)念^部容納在每一個(gè)凹槽中。
根據(jù)如上所述的發(fā)明,通過例如將多個(gè)鉚釘固定到噴嘴側(cè)面上這種極其緊湊、節(jié)省成本、重量輕的裝置,驅(qū)動(dòng)環(huán)在軸向方向上的滑脫能夠被積極地防止。其結(jié)果是能夠防止由驅(qū)動(dòng)環(huán)在軸向方向上的滑脫引起的噴嘴喉部機(jī)構(gòu)的失效動(dòng)作發(fā)生。
優(yōu)選地,驅(qū)動(dòng)環(huán)在其軸向上以與所述操作桿板和噴嘴座架并排的方式設(shè)置在所述操作桿板與噴嘴座架之間,且多個(gè)局部圓周凹槽設(shè)置在噴嘴座架的外側(cè)部件上,從而將驅(qū)動(dòng)環(huán)容納在局部圓周凹槽內(nèi)并防止驅(qū)動(dòng)環(huán)在軸向方向上移動(dòng)。
進(jìn)一步優(yōu)選地,本發(fā)明設(shè)置了多個(gè)接合部,所述接合部由分別設(shè)置到驅(qū)動(dòng)環(huán)上或噴嘴座架上的凸出部和凹入部構(gòu)成,從而通過匹配凸出部和凹入部并相對于噴嘴座架軸向移位驅(qū)動(dòng)環(huán),驅(qū)動(dòng)環(huán)能夠被配合到噴嘴座架上,由此,通過在驅(qū)動(dòng)環(huán)配合到噴嘴座架后在旋轉(zhuǎn)方向移位驅(qū)動(dòng)環(huán),所述驅(qū)動(dòng)環(huán)允許被接合到所述局部圓周凹槽內(nèi)。
一種制造配備有如上述構(gòu)造的喉部可變機(jī)構(gòu)的喉部可變排氣渦輪增壓器的方法,其特征在于驅(qū)動(dòng)環(huán)在其軸向上以與所述操作桿板和噴嘴座架并排的方式設(shè)置在所述操作桿板與噴嘴座架之間,所述噴嘴座架在其外側(cè)部件處設(shè)置有多個(gè)局部圓周凹槽,且設(shè)置多個(gè)接合部,所述接合部由分別設(shè)置到驅(qū)動(dòng)環(huán)上或噴嘴座架上的凸出部和凹入部構(gòu)成,從而通過匹配凸出部和凹入部并相對于噴嘴座架軸向移位驅(qū)動(dòng)環(huán),驅(qū)動(dòng)環(huán)能夠被配合到噴嘴座架上,由此,通過在驅(qū)動(dòng)環(huán)配合到噴嘴座架后在旋轉(zhuǎn)方向以一定的角度移位驅(qū)動(dòng)環(huán),驅(qū)動(dòng)環(huán)允許被接合到所述局部圓周凹槽內(nèi)從而防止驅(qū)動(dòng)環(huán)的軸向滑脫,且所述操作桿板連接到所述驅(qū)動(dòng)環(huán)上并與噴嘴葉片的、穿過噴嘴座架的噴嘴軸連接,且噴嘴座架夾在操作桿板與噴嘴葉片之間。
根據(jù)本發(fā)明,通過將驅(qū)動(dòng)環(huán)接合在形成在噴嘴座架的側(cè)面部件處的局部圓周凹槽內(nèi),以不需要任何附加部件并因此不會(huì)導(dǎo)致部件的數(shù)目和成本的增加的這種方式,能夠積極地防止驅(qū)動(dòng)環(huán)在軸向方向上滑脫,且能夠防止可變喉部機(jī)構(gòu)的動(dòng)作故障的發(fā)生。
進(jìn)一步地,優(yōu)選通過PVD處理(物理氣相沉積處理)或通過CVD處理(化學(xué)氣相沉積處理),涂層形成在連接銷部分的表面上或連接銷接合在其內(nèi)的凹槽的表面上。
根據(jù)上述發(fā)明,通過以PVD處理或CVD處理的方式、在連接銷部分和連接銷部分接合在其內(nèi)的凹槽的接觸表面上形成硬涂層,增加了接觸表面的耐磨性。
根據(jù)本發(fā)明,通過對接觸表面作包括擴(kuò)散涂層的表面硬化處理,增加了連接銷部分和連接銷部分接合在其內(nèi)的凹槽的接觸表面的硬度。因此,通過由一個(gè)處理階段組成的擠壓或通過精密鑄造,連接銷部分中的每一個(gè)能夠容易地與操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)中的每一個(gè)形成為一體,同時(shí)通過增加所述接觸表面的硬度以獲得接觸表面的高的耐久性來抑制接觸表面的磨損。其結(jié)果是,與連接銷分別設(shè)置并固定到操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)上的可變喉部機(jī)構(gòu)相比較,能夠降低組裝工時(shí)和組裝成本,并且能夠減少部件的數(shù)量和部件的制造成本。
至于表面硬化,在鋼與鋼接觸的情況下,因?yàn)檎澈?膠合磨損)的發(fā)生,接觸表面易于嚴(yán)重磨損,但是當(dāng)接觸部件的部件表面用表面硬化處理時(shí),因?yàn)樵诒砻嫔咸沾苫蚪饘匍g化合物的產(chǎn)生,表面被硬化,從而膠合磨損減輕。因?yàn)橥ㄟ^表面硬化防止了由滑動(dòng)接觸引起的表面粗糙,甚至當(dāng)沒有對接觸部件的其它部件的表面作表面硬化處理時(shí),在表面上的刮擦的發(fā)生能夠減少、且磨損的發(fā)生能夠減輕。
因此,通過僅對接觸部件的部件表面作表面硬化處理,可以預(yù)見能夠降低接觸表面的磨損。
而且,根據(jù)本發(fā)明,通過將多個(gè)鉚釘固定到噴嘴座架的側(cè)面上這樣極其緊湊、節(jié)省成本的方式,或?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)環(huán)接合入形成在噴嘴座架的側(cè)面部件處的局部圓周凹槽內(nèi)、從而不需要任何附加部件并因此沒有導(dǎo)致部件數(shù)目和成本增加的方式,能夠積極地防止驅(qū)動(dòng)環(huán)在軸向方向上滑脫,進(jìn)而能夠防止喉部可變機(jī)構(gòu)的動(dòng)作故障的發(fā)生。
圖1A是本發(fā)明可變喉部機(jī)構(gòu)的第一實(shí)施例的、從操作桿板側(cè)看的主視圖,圖1B是沿圖1A中的線A-A的截面視圖。
圖2A是本發(fā)明可變喉部機(jī)構(gòu)的第二實(shí)施例的、從操作桿板側(cè)看的主視圖,圖2B是沿圖2A中的線A-A的截面視圖。
圖3A是本發(fā)明可變喉部機(jī)構(gòu)的第三實(shí)施例的、從操作桿板側(cè)看的主視圖,圖3B是沿圖3A中的線A-A的截面視圖,圖3C是第三實(shí)施例的變型的沿圖3A中的線C-C的截面圖。
圖4A是本發(fā)明的可變喉部機(jī)構(gòu)的第四實(shí)施例的、從操作桿板側(cè)看的主視圖,圖4B是沿圖4A中的線D-D的截面視圖。
圖5是配備有根據(jù)本發(fā)明的可變喉部機(jī)構(gòu)的喉部可變渦輪增壓器的縱截面視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖詳述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而,要注意的是除非特別說明,在實(shí)施例中構(gòu)成部件的尺寸、材料、相對位置等將僅被解釋為說明性的,而不應(yīng)解釋為對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制。
圖5是配備有根據(jù)本發(fā)明的可變喉部機(jī)構(gòu)的喉部可變渦輪增壓器的縱截面視圖。
參照圖5,標(biāo)號30是渦輪機(jī)殼,38是渦旋地形成在渦輪機(jī)殼30的周邊部分內(nèi)的渦管。標(biāo)號34是徑流式渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子,35是壓縮器,32是將渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子34連接到壓縮器35上的渦輪機(jī)軸,31是壓縮器殼體,以及36是軸承箱。
將渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子34連接到壓縮器35上的渦輪機(jī)軸32由軸承箱36通過兩個(gè)軸承37、37可旋轉(zhuǎn)地支撐。標(biāo)號8是排氣出口,40是排氣蝸輪增壓器的旋轉(zhuǎn)軸線。
標(biāo)號2是噴嘴葉片,多個(gè)噴嘴葉片以相等間隔布置在渦管38的內(nèi)側(cè)周邊內(nèi),且形成在噴嘴葉片側(cè)面處的噴嘴軸2a由固定到渦輪機(jī)殼30上的噴嘴座架2可旋轉(zhuǎn)地支撐。
標(biāo)號41是致動(dòng)器,33是致動(dòng)器桿,且39是將致動(dòng)器桿33連接到驅(qū)動(dòng)環(huán)3上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將致動(dòng)器桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)環(huán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
標(biāo)號100是用于改變噴嘴葉片2的葉片角度的可變喉部機(jī)構(gòu)。
在配備有如圖5中所示構(gòu)造的可變喉部機(jī)構(gòu)的喉部可變排氣渦輪增壓器的操作中,來自內(nèi)燃機(jī)(沒有示出)的排氣進(jìn)入渦管38以沿著渦管38的渦殼流動(dòng)。排氣流過在噴嘴葉片之間的通道從渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子34的外周邊進(jìn)入渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)以徑向向內(nèi)流動(dòng),并且在渦輪機(jī)轉(zhuǎn)子34上施加膨脹功,以通過排氣出口8在軸向方向上被排出。
喉部可變渦輪增壓器的控制由致動(dòng)器41實(shí)施,所述致動(dòng)器41動(dòng)作以將噴嘴葉片2的葉片角度改變到一角度位置,從而排氣以需要的流量流過在噴嘴葉片2之間的通道,所述葉片角度由在圖中沒有示出的葉片角度控制裝置確定。通過驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)39的傳動(dòng)作用,致動(dòng)器桿33的往復(fù)位移被轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)環(huán)的旋轉(zhuǎn)位移。
通過驅(qū)動(dòng)環(huán)的旋轉(zhuǎn),操作桿板1中的每一個(gè)通過連接銷部分10(或11)中的每一個(gè)圍繞噴嘴軸2a中的每一個(gè)的中心軸擺動(dòng),以旋轉(zhuǎn)噴嘴軸2a中的每一個(gè)。噴嘴葉片被噴嘴軸2a的轉(zhuǎn)動(dòng)而被旋轉(zhuǎn)到將葉片角度改變到所述需要的角度位置。
本發(fā)明涉及用于控制流過上述喉部可變渦輪機(jī)的排氣的流量的可變喉部機(jī)構(gòu)100的改進(jìn)。
圖1A是本發(fā)明可變喉部機(jī)構(gòu)的第一實(shí)施例的、從操作桿板側(cè)看的主視圖,圖1B是沿圖1A中的線A-A的截面視圖。
標(biāo)號100是用于改變噴嘴葉片2的葉片角度的可變噴嘴機(jī)構(gòu),且其如下構(gòu)造。
標(biāo)號3是形成為環(huán)形并由噴嘴座架5可旋轉(zhuǎn)地支撐的驅(qū)動(dòng)環(huán)。凹槽3y以相等間隔設(shè)置在驅(qū)動(dòng)環(huán)3的周邊部分上,后面將說明的連接銷部分10中的每一個(gè)與所述凹槽中的每一個(gè)接合。標(biāo)號3z是驅(qū)動(dòng)凹槽,驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)39的連桿與所述驅(qū)動(dòng)凹槽接合。
標(biāo)號1表示設(shè)置在驅(qū)動(dòng)環(huán)3的周邊部分上的操作桿板,所述操作桿板在數(shù)目上與凹槽3y一致。
操作桿板1中的每一個(gè)具有形成在其圓周外側(cè)的面上的連接銷部分10,且噴嘴葉片2的噴嘴軸2a在操作桿板1的內(nèi)側(cè)固定到操作桿板1上。
標(biāo)號6是形成為環(huán)形形狀的支撐板,7表示用于將支撐板6連接到噴嘴座架5上的噴嘴支撐件。
如圖1B中所示,在可變噴嘴喉部機(jī)構(gòu)100中,操作桿板1設(shè)置在軸向外側(cè)(圖5中的排氣出口8側(cè))內(nèi),且驅(qū)動(dòng)環(huán)3設(shè)置在操作桿板1的側(cè)面與噴嘴座架5的側(cè)面之間,且驅(qū)動(dòng)環(huán)3在其軸向方向上與操作桿板1和噴嘴座架5并排。
連接銷部分10通過擠壓形成,其中在操作桿板1的平坦面上的點(diǎn)被壓制機(jī)器壓制以在其上形成凹陷部件10a,從而在其另一側(cè)的平坦面上獲得圓柱形突起部件,由此連接銷部分10與母體材料即操作桿板1形成為一個(gè)零件。
操作桿板也能夠通過精密鑄造制造以形成與操作桿板一體的連接銷部分10。
連接銷部分10的周邊和驅(qū)動(dòng)環(huán)3的凹槽3y的表面中的至少一個(gè)被表面硬化處理,例如鉻擴(kuò)散涂層、鋁擴(kuò)散涂層、釩擴(kuò)散涂層、鈮擴(kuò)散涂層、硼擴(kuò)散涂層、氮化、或所述擴(kuò)散涂層及滲碳(carburizing)的組合處理,其中連接銷部分10接合到所述凹槽內(nèi)。
為了制造如上所述所構(gòu)造的可變喉部機(jī)構(gòu)100,連接銷部分10通過由壓制機(jī)壓制操作桿板1的平坦面上的一點(diǎn)而形成為以一件式從操作桿板1凸出,使得一圓柱形凹陷部10a形成于操作桿板另一側(cè)的平坦面上。通過切削在驅(qū)動(dòng)環(huán)3上形成凹槽3y,或當(dāng)通過精密鑄造制成驅(qū)動(dòng)環(huán)時(shí)通過精密鑄造形成凹槽3y。
接著,連接銷部分10的周邊和驅(qū)動(dòng)環(huán)3的凹槽3y的表面中的至少一個(gè)如上所述被表面硬化處理,其中連接銷部分10接合到所述凹槽內(nèi)。
圖2A為從操作桿板側(cè)面所看到的本發(fā)明的可變喉部機(jī)構(gòu)的第二實(shí)施例的前視圖,圖2B為沿圖2A中的線A-A的截面圖。
在第二實(shí)施例中,在驅(qū)動(dòng)環(huán)3的平坦面上以相等間距沿圓周排成一行的多個(gè)點(diǎn)被壓制機(jī)壓制而形成圓柱形凹陷部3a,所述圓柱形凹陷部中的每一個(gè)均相似于第一實(shí)施例中的凹陷部,以在所述驅(qū)動(dòng)環(huán)另一側(cè)的平坦面上獲得圓柱形凸出部,從而使連接銷部分11與母體材料(即,驅(qū)動(dòng)環(huán)3)形成為一個(gè)工件。各操作桿板1被形成為在其外側(cè)面處具有兩叉狀部,以形成與驅(qū)動(dòng)環(huán)3的連接銷部分11中的一個(gè)相接合的凹槽1b。
其它方面在構(gòu)造上與第一實(shí)施例相同,并且與第一實(shí)施例的構(gòu)成部分相似的構(gòu)成部分分別由相同的參考符號標(biāo)示。
根據(jù)第一和第二實(shí)施例,連接銷部分10(11)通過使用鋼材作為操作桿板1或驅(qū)動(dòng)環(huán)3的材料可以很容易地與母體材料形成一體,其中鋼材堅(jiān)韌但相對較軟并且易于通過擠壓來處理并將擠壓成型應(yīng)用于操作桿板1或驅(qū)動(dòng)環(huán)3、或通過精密鑄造來處理。
進(jìn)一步而言,通過以包括擴(kuò)散涂層的表面硬化至少處理連接銷部分10(11)或連接銷部分10(11)接合于其內(nèi)的凹槽,所述連接銷部分和凹槽的接觸表面的硬度會(huì)增加,并且可防止凹槽與連接銷部分的表面之間發(fā)生粘合,因此可以減小連接銷部分10(或11)與凹槽3y(或1b)的接觸表面的磨損。
因此,連接銷部分10或部分11中的每一個(gè)通過由一個(gè)處理步驟組成的擠壓成型或通過精密鑄造可以很容易地與操作桿板1中的每一個(gè)或驅(qū)動(dòng)環(huán)3形成一體,同時(shí),通過增加連接銷部分10(或11)和凹槽3y(或1b)的接觸表面的硬度,以抑制接觸表面的磨損而獲得接觸表面的高耐用性。因此,與連接銷被以分離方式設(shè)置并固定到操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)的可變喉部機(jī)構(gòu)相比,可以減少裝配工時(shí)和裝配成本且可以減少部分?jǐn)?shù)量和所述部分的制造成本。
圖3A為從操作桿板側(cè)面所看到的本發(fā)明的可變喉部機(jī)構(gòu)的第三實(shí)施例的前視圖,圖3B為沿圖3A中的線A-A的截面圖。圖3C為沿第三實(shí)施例的修改例的圖3A中的線C-C的截面圖。第三實(shí)施例的沿圖3A中的線A-A的截面與圖1B和圖2B中所示的截面相同。
在第三實(shí)施例中,如同第一和第二實(shí)施例的情況,驅(qū)動(dòng)環(huán)3在其軸向上以與操作桿板1和噴嘴座架5并排的方式設(shè)置在操作桿板1的側(cè)面與噴嘴座架5的側(cè)面之間,并且多個(gè)鉚釘12以其外側(cè)面固定到噴嘴座架5,使得驅(qū)動(dòng)環(huán)3的外側(cè)面3a可以與鉚釘12的安裝面相接觸,從而可防止驅(qū)動(dòng)環(huán)朝著操作桿板的側(cè)面脫落。
在第三實(shí)施例中,還可以使凹槽13形成為跨越驅(qū)動(dòng)環(huán)3的外側(cè)面3c和噴嘴座架5的外側(cè)面5c,并且各鉚釘?shù)念^部被容納于各凹槽內(nèi),從而避免鉚釘?shù)念^部凸出操作桿板1的外側(cè)面。
根據(jù)第三實(shí)施例,通過如固定到噴嘴座架5的一側(cè)面的多個(gè)鉚釘12(在圖3A中所示的實(shí)例中為四個(gè)鉚釘)的這種非常緊湊、節(jié)省成本和重量輕的手段可以積極地防止驅(qū)動(dòng)環(huán)3沿軸向脫落,從而防止因驅(qū)動(dòng)環(huán)3沿軸向脫落而造成的噴嘴喉部機(jī)構(gòu)100的故障動(dòng)作的發(fā)生。
其它方面在構(gòu)造上與第一實(shí)施例相同,并且與第一實(shí)施例的構(gòu)成部分相似的構(gòu)成部分分別由相同的參考符號標(biāo)示。
圖4A為從操作桿板側(cè)面所看到的本發(fā)明的可變喉部機(jī)構(gòu)的第四實(shí)施例的前視圖,圖4B為沿圖4A中的線D-D的截面圖。第四實(shí)施例的沿圖4A中的線A-A的截面與圖1B中所示的截面相同。
在第四實(shí)施例中,如同第一和第二實(shí)施例的情況,驅(qū)動(dòng)環(huán)3在其軸向上以與操作桿板1和噴嘴座架5并排的方式設(shè)置在操作桿板1的側(cè)面與噴嘴座架5的側(cè)面之間,并且多個(gè)局部圓周凹槽15被設(shè)置在噴嘴座架5的外側(cè)部分處。驅(qū)動(dòng)環(huán)3被容納于局部圓周凹槽15內(nèi)并通過凹槽15的側(cè)面可防止朝著操作桿板1滑脫。
更具體地,如圖4A中所示,多個(gè)接合部14被設(shè)置成由形成于驅(qū)動(dòng)環(huán)3的內(nèi)周邊上的多個(gè)凹入部14a和形成于噴嘴座架5的外側(cè)面部分5z處的多個(gè)凸出部14b組成,形成局部圓周凹槽15的外側(cè)壁和局部圓周凹槽15的底部的凸出部14b與噴嘴座架5的階梯部的外周邊相一致。
當(dāng)裝配第四實(shí)施例的可變喉部機(jī)構(gòu)100時(shí),驅(qū)動(dòng)環(huán)3以與噴嘴座架5的凸出部14b相匹配的驅(qū)動(dòng)環(huán)3的凹入部14a被朝著噴嘴座架推動(dòng),以將驅(qū)動(dòng)環(huán)3裝配到噴嘴座架5的階梯部的內(nèi)周邊上。驅(qū)動(dòng)環(huán)3繼而以相對于噴嘴座架5的特定旋轉(zhuǎn)角度旋轉(zhuǎn),使得驅(qū)動(dòng)環(huán)的內(nèi)周邊部分與局部圓周凹槽15相接合,以防止驅(qū)動(dòng)環(huán)3在軸向上滑動(dòng)。接著,操作桿板1被連接到驅(qū)動(dòng)環(huán)3并與穿過噴嘴座架5、使噴嘴座架5夾在中間的噴嘴軸2a相連。
其它方面在構(gòu)造上與第一實(shí)施例相同,并且與第一實(shí)施例的構(gòu)成部分相似的構(gòu)成部分分別由相同的參考符號標(biāo)示。
根據(jù)第四實(shí)施例,通過不需要額外的部分并因此不會(huì)造成部分?jǐn)?shù)量及成本的增加的這種方式可以積極地防止驅(qū)動(dòng)環(huán)3沿軸向滑脫。通過將驅(qū)動(dòng)環(huán)3接合到形成于噴嘴座架5的側(cè)部5z處的局部圓周凹槽15內(nèi),可以防止可變喉部機(jī)構(gòu)的動(dòng)作發(fā)生故障。
在本發(fā)明的第五實(shí)施例中,在如圖1至圖4中所示的配備有可變噴嘴喉部機(jī)構(gòu)100的可變排氣渦輪增壓器中,涂層通過PVD處理(物理離子吸附處理)或CVD(化學(xué)離子吸附處理)形成于連接銷部分10(或11)的表面上或凹槽3y(或1b)的表面上(或形成于兩個(gè)表面上)。
根據(jù)第五實(shí)施例,通過PVD或CVD處理,在連接銷部分10(或11)與連接銷部分10接合于其內(nèi)的凹槽3y(或1b)的接觸表面上形成硬質(zhì)涂層,使接觸表面的耐磨性增加。
根據(jù)本發(fā)明,可以提供一種可變喉部式排氣渦輪增壓器,其中采用一種手段來減小與操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)形成一體的連接銷部分與連接銷部分被接合于其內(nèi)的凹槽的接觸表面的磨損,并且提供一種手段來防止驅(qū)動(dòng)環(huán)朝著操作桿板從噴嘴座架滑脫,以防止因驅(qū)動(dòng)環(huán)的滑脫而造成可變噴嘴機(jī)構(gòu)的操作可能會(huì)發(fā)生故障。
權(quán)利要求
1.一種配備有可變喉部機(jī)構(gòu)的可變喉部式排氣渦輪增壓器,其特征在于所述可變喉部機(jī)構(gòu)包括由固定到渦輪機(jī)殼的噴嘴座架可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個(gè)噴嘴葉片、連接到致動(dòng)器并通過所述致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)的環(huán)形驅(qū)動(dòng)環(huán)、以及在數(shù)量上與所述噴嘴葉片的數(shù)量相同的操作桿板,所述操作桿板中的每一個(gè)在其一端處通過連接銷和所述連接銷接合到其內(nèi)的凹槽連接到所述驅(qū)動(dòng)環(huán),而所述操作桿板在另一端處連接到所述噴嘴葉片,由此所述操作桿板通過旋轉(zhuǎn)所述驅(qū)動(dòng)環(huán)而擺動(dòng),并且所述噴嘴葉片通過所述操作桿板的擺動(dòng)而旋轉(zhuǎn),以改變所述噴嘴葉片的葉片角度,其中連接銷通過擠壓或精密鑄造與所述操作桿板形成一體而作為所述操作桿板的連接銷部分,或連接銷通過擠壓或精密鑄造與所述驅(qū)動(dòng)環(huán)形成一體而作為所述驅(qū)動(dòng)環(huán)的連接銷部分,其中至少所述操作桿板的連接銷部分/所述驅(qū)動(dòng)環(huán)的銷部分或所述驅(qū)動(dòng)環(huán)的凹槽/所述操作桿板的凹槽被進(jìn)行包括擴(kuò)散涂層的表面硬化處理,其中所述連接銷部分接合于所述凹槽內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的配備有可變喉部機(jī)構(gòu)的可變喉部式排氣渦輪增壓器,其特征在于所述驅(qū)動(dòng)環(huán)在其軸向上以與所述操作桿板和噴嘴座架并排的方式設(shè)置在所述操作桿板與噴嘴座架之間,并且連接銷部分或多個(gè)銷部分形成為從所述操作桿板或所述驅(qū)動(dòng)環(huán)的一側(cè)面凸出且與所述操作桿板或所述驅(qū)動(dòng)環(huán)的材料形成一體,由此使所述操作桿板的連接銷部分或所述驅(qū)動(dòng)環(huán)的銷部分接合于所述驅(qū)動(dòng)環(huán)的凹槽內(nèi)或所述操作桿板的凹槽內(nèi)。
3.一種用于制造配備有可變喉部機(jī)構(gòu)的可變喉部式排氣渦輪增壓器的方法,其特征在于所述可變喉部機(jī)構(gòu)包括由固定到渦輪機(jī)殼的噴嘴座架可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個(gè)噴嘴葉片、連接到致動(dòng)器并通過所述致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)的環(huán)形驅(qū)動(dòng)環(huán)、以及在數(shù)量上與所述噴嘴葉片的數(shù)量相同的操作桿板,所述操作桿板中的每一個(gè)在其一端處通過連接銷和所述連接銷接合到其內(nèi)的凹槽連接到所述驅(qū)動(dòng)環(huán),而所述操作桿板在另一端處連接到所述噴嘴葉片,由此所述操作桿板通過旋轉(zhuǎn)所述驅(qū)動(dòng)環(huán)而擺動(dòng),并且所述噴嘴葉片通過所述操作桿板的擺動(dòng)而旋轉(zhuǎn),以改變所述噴嘴葉片的葉片角度,其中連接銷部分通過壓制操作桿板的平坦面上的一點(diǎn)以使所述銷部分從其另一側(cè)的平坦面上凸出而在所述操作桿板上與所述操作桿板形成為一個(gè)工件,或連接銷部分通過在操作桿板的平坦面上進(jìn)行精密鑄造而與所述操作桿板形成為一個(gè)工件,或多個(gè)連接銷部分通過在所述驅(qū)動(dòng)環(huán)上壓制驅(qū)動(dòng)環(huán)的平坦面上的多個(gè)點(diǎn)以使所述銷部分從所述驅(qū)動(dòng)環(huán)的另一側(cè)的平坦面上凸出而與所述驅(qū)動(dòng)環(huán)形成為一個(gè)工件,或多個(gè)連接銷部分通過在驅(qū)動(dòng)環(huán)的平坦面上進(jìn)行精密鑄造而與所述驅(qū)動(dòng)環(huán)形成為一個(gè)工件,接著,至少所述操作桿板的連接銷部分/所述驅(qū)動(dòng)環(huán)的銷部分或所述驅(qū)動(dòng)環(huán)的凹槽/所述操作桿板的凹槽被進(jìn)行包括擴(kuò)散涂層的表面硬化處理。
4.一種配備有可變喉部機(jī)構(gòu)的可變喉部式排氣渦輪增壓器,其特征在于所述可變喉部機(jī)構(gòu)包括由固定到渦輪機(jī)殼的噴嘴座架可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個(gè)噴嘴葉片、連接到致動(dòng)器并通過所述致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)的環(huán)形驅(qū)動(dòng)環(huán)、以及在數(shù)量上與所述噴嘴葉片的數(shù)量相同的操作桿板,所述操作桿板中的每一個(gè)在其一端處通過連接銷和所述連接銷接合到其內(nèi)的凹槽連接到所述驅(qū)動(dòng)環(huán),而所述操作桿板在另一端處連接到所述噴嘴葉片,由此所述操作桿板通過旋轉(zhuǎn)所述驅(qū)動(dòng)環(huán)而擺動(dòng),并且所述噴嘴葉片通過所述操作桿板的擺動(dòng)而旋轉(zhuǎn)以改變所述噴嘴葉片的葉片角度,其中所述驅(qū)動(dòng)環(huán)在其軸向上以與所述操作桿板和噴嘴座架并排的方式設(shè)置在所述操作桿板與噴嘴座架之間,并且鉚釘以其外側(cè)面固定到所述噴嘴座架,使得所述驅(qū)動(dòng)環(huán)的外側(cè)面與所述鉚釘?shù)陌惭b面相接觸,從而防止所述驅(qū)動(dòng)環(huán)軸向移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的配備有可變喉部機(jī)構(gòu)的可變喉部式排氣渦輪增壓器,其特征在于凹槽形成為跨越所述驅(qū)動(dòng)環(huán)的外側(cè)面和所述噴嘴座架的外側(cè)面,并且所述鉚釘中的每一個(gè)的頭部被容納在每一個(gè)所述凹槽內(nèi)。
6.一種配備有可變喉部機(jī)構(gòu)的可變喉部式排氣渦輪增壓器,其特征在于所述可變喉部機(jī)構(gòu)包括由固定到渦輪機(jī)殼的噴嘴座架可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個(gè)噴嘴葉片、連接到致動(dòng)器并通過所述致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)的環(huán)形驅(qū)動(dòng)環(huán)、以及在數(shù)量上與所述噴嘴葉片的數(shù)量相同的操作桿板,所述操作桿板中的每一個(gè)在其一端處通過連接銷和所述連接銷接合到其內(nèi)的凹槽連接到所述驅(qū)動(dòng)環(huán),而所述操作桿板在另一端處連接到所述噴嘴葉片,由此所述操作桿板通過旋轉(zhuǎn)所述驅(qū)動(dòng)環(huán)而擺動(dòng),并且所述噴嘴葉片通過所述操作桿板的擺動(dòng)而旋轉(zhuǎn),以改變所述噴嘴葉片的葉片角度,其中所述驅(qū)動(dòng)環(huán)在其軸向上以與所述操作桿板和噴嘴座架并排的方式設(shè)置在所述操作桿板與噴嘴座架之間,并且多個(gè)局部圓周凹槽被設(shè)置在所述噴嘴座架的外側(cè)部分,從而將所述驅(qū)動(dòng)環(huán)容納在所述局部圓周凹槽內(nèi)并防止所述驅(qū)動(dòng)環(huán)在軸向上移動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的配備有可變喉部機(jī)構(gòu)的可變喉部式排氣渦輪增壓器,其特征在于設(shè)置有多個(gè)接合部,所述接合部由分別設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)環(huán)或所述噴嘴座架的凸出部和凹入部構(gòu)成,使得通過使所述凸出部和所述凹入部相匹配并相對于所述噴嘴座架軸向移動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)環(huán)以將所述驅(qū)動(dòng)環(huán)裝配到所述噴嘴座架,由此通過在所述驅(qū)動(dòng)環(huán)被裝配到所述噴嘴座架后在旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)環(huán),使所述驅(qū)動(dòng)環(huán)接合到所述局部圓周凹槽內(nèi)。
8.一種用于制造配備有可變喉部機(jī)構(gòu)的可變喉部式排氣渦輪增壓器的方法,其特征在于所述可變喉部機(jī)構(gòu)包括由固定到渦輪機(jī)殼的噴嘴座架可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個(gè)噴嘴葉片、連接到致動(dòng)器并通過所述致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)的環(huán)形驅(qū)動(dòng)環(huán)、以及在數(shù)量上與所述噴嘴葉片的數(shù)量相同的操作桿板,所述操作桿板中的每一個(gè)在其一端處通過連接銷和所述連接銷接合到其內(nèi)的凹槽連接到所述驅(qū)動(dòng)環(huán),而所述操作桿板在另一端處連接到所述噴嘴葉片,由此所述操作桿板通過旋轉(zhuǎn)所述驅(qū)動(dòng)環(huán)而擺動(dòng),并且所述噴嘴葉片通過所述操作桿板的擺動(dòng)而旋轉(zhuǎn),以改變所述噴嘴葉片的葉片角度,其中所述驅(qū)動(dòng)環(huán)在其軸向上以與所述操作桿板和噴嘴座架并排的方式設(shè)置在所述操作桿板與噴嘴座架之間,所述噴嘴座架在其外側(cè)部分處設(shè)有多個(gè)局部圓周凹槽,并且設(shè)置多個(gè)接合部,所述接合部由分別設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)環(huán)或所述噴嘴座架的凸出部和凹入部構(gòu)成,使得通過使所述凸出部和所述凹入部相匹配并相對于所述噴嘴座架軸向移動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)環(huán),將所述驅(qū)動(dòng)環(huán)裝配到所述噴嘴座架,由此通過在所述驅(qū)動(dòng)環(huán)被裝配到所述噴嘴座架后以一定角度在旋轉(zhuǎn)方向移動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)環(huán),使所述驅(qū)動(dòng)環(huán)接合到所述局部圓周凹槽內(nèi),從而防止所述驅(qū)動(dòng)環(huán)在軸向上滑脫,并且其中所述操作桿板被連接到所述驅(qū)動(dòng)環(huán)并通過夾在所述操作桿板與所述噴嘴葉片之間的所述噴嘴座架與所述噴嘴葉片的噴嘴軸相連,其中所述噴嘴軸穿過所述噴嘴座架。
9.一種配備有可變喉部機(jī)構(gòu)的可變喉部式排氣渦輪增壓器,其特征在于所述可變喉部機(jī)構(gòu)包括由固定到渦輪機(jī)殼的噴嘴座架可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個(gè)噴嘴葉片、連接到致動(dòng)器并通過所述致動(dòng)器旋轉(zhuǎn)的環(huán)形驅(qū)動(dòng)環(huán)、以及在數(shù)量上與所述噴嘴葉片的數(shù)量相同的操作桿板,所述操作桿板中的每一個(gè)在其一端處通過連接銷和所述連接銷接合到其內(nèi)的凹槽連接到所述驅(qū)動(dòng)環(huán),而所述操作桿板在另一端處連接到所述噴嘴葉片,由此所述操作桿板通過旋轉(zhuǎn)所述驅(qū)動(dòng)環(huán)而擺動(dòng),并且所述噴嘴葉片通過所述操作桿板的擺動(dòng)而旋轉(zhuǎn),以改變所述噴嘴葉片的葉片角度,其中涂層通過PVD處理(物理氣相沉積處理)或CVD(化學(xué)氣相沉積處理)形成于所述連接銷部分的表面上或所述連接銷部分接合于其內(nèi)的所述凹槽的表面上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可變喉部式排氣渦輪增壓器,其中采用一種手段來減小與操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)形成一體的連接銷部分與連接銷部分接合于其內(nèi)的凹槽的接觸表面的磨損,并且具有一種手段來防止驅(qū)動(dòng)環(huán)朝著操作桿板從噴嘴座架滑脫,以防止因驅(qū)動(dòng)環(huán)的滑脫而造成可變噴嘴機(jī)構(gòu)的動(dòng)作可能會(huì)出現(xiàn)故障。在本發(fā)明中,使可變喉部機(jī)構(gòu)的操作桿板與驅(qū)動(dòng)環(huán)之間形成連接的連接銷部分通過擠壓或精密鑄造與操作桿板或驅(qū)動(dòng)環(huán)形成一體,并且至少連接銷部分或每一個(gè)連接銷部分接合于其每一個(gè)內(nèi)的凹槽被進(jìn)行包括擴(kuò)散涂層的表面硬化處理。
文檔編號C23C14/34GK1920262SQ20061012889
公開日2007年2月28日 申請日期2006年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月25日
發(fā)明者林慎之, 茨木誠一, 陣內(nèi)靖明 申請人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社