專利名稱：變?nèi)菔綔u輪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變?nèi)菔綔u輪增壓器，它能通過操作噴嘴葉片來控制進(jìn)入渦輪室的廢氣量。更具體地說，它涉及噴嘴驅(qū)動機(jī)構(gòu)的一個改進(jìn)，此噴嘴驅(qū)動機(jī)構(gòu)是把操縱此噴嘴葉片的致動器的位移傳遞給噴嘴葉片。
一個渦輪增壓器是增加內(nèi)燃機(jī)輸出的有效裝置。一個渦輪由發(fā)動機(jī)排出的廢氣轉(zhuǎn)動，一個安裝在與渦輪相同軸上的壓縮機(jī)把供給發(fā)動機(jī)的空氣加壓。渦輪增壓器通常安裝在各種發(fā)動機(jī)上。但是，廢氣的流量隨發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速而變化。發(fā)動機(jī)實際排出的廢氣的流量不總是產(chǎn)生渦輪增壓器的理想的工況所需的量。為了調(diào)整這種情況并且使渦輪增壓器的優(yōu)勢得到充分發(fā)揮，此變?nèi)菔綔u輪增壓器得到了發(fā)展。在渦輪增壓器中，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況調(diào)節(jié)在渦輪室中的廢氣流量。
這種變?nèi)菔綔u輪增壓器在殼體內(nèi)部的渦輪的噴嘴裝置中有多個噴嘴葉片。在噴嘴軸上設(shè)置的噴嘴葉片以它們能夠在開和關(guān)的位置之間轉(zhuǎn)動的方式被支撐。此噴嘴軸通過一杠桿與具有圓環(huán)形狀的連接板相連。連接板自由地在此渦輪的旋轉(zhuǎn)軸線上轉(zhuǎn)動。在殼體外部的一個致動器使連接板通過一個傳動機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動。當(dāng)此連接板轉(zhuǎn)動時，噴嘴葉片同步操作，它在開和關(guān)的位置之間連續(xù)地運(yùn)動來調(diào)節(jié)噴嘴葉片的開度。
在現(xiàn)有技術(shù)的用來驅(qū)動噴嘴葉片的噴嘴驅(qū)動機(jī)構(gòu)中，連接板的轉(zhuǎn)動作用力不能平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換為噴嘴葉片的轉(zhuǎn)動作用力。為了得到理想的連接板的作用力，在變?nèi)菔綔u輪增壓器的殼體外部的致動器必須足夠大以使其產(chǎn)生一個適當(dāng)?shù)牧Α?br> 本發(fā)明致力于的技術(shù)將解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的這種缺點。本發(fā)明的目的是提供一用于連接板的噴嘴驅(qū)動機(jī)構(gòu)，它能平穩(wěn)地，同步地操作所有的噴嘴葉片。
根據(jù)本發(fā)明的控制噴嘴葉片開度的變?nèi)菔綔u輪增壓器具有設(shè)置在一個殼體內(nèi)的渦輪，它在渦輪軸上自由地轉(zhuǎn)動；在噴嘴裝置中圍繞殼體中的渦輪設(shè)置的多個噴嘴葉片；一個繞設(shè)置在殼體中的渦輪自由地轉(zhuǎn)動的連接板，它通過杠桿與噴嘴葉片相連，并且在開和關(guān)的位置之間連續(xù)地使噴嘴葉片同步地運(yùn)動；以及一個在殼體外部的致動器，它通過一個傳動機(jī)構(gòu)與連接板相連。
在第一優(yōu)選實施例中本發(fā)明公開的是如下特征的變?nèi)菔綔u輪增壓器。
此噴嘴葉片以使其在開和關(guān)的位置之間繞噴嘴軸自由轉(zhuǎn)動的方式被支撐，并且噴嘴葉片與和噴嘴軸相應(yīng)的杠桿相連，以使其和杠桿一起轉(zhuǎn)動，在每個杠桿端部的每個凸起提供有一個與噴嘴軸平行的軸。在噴嘴葉片中的軸以自由擺動的方式接合在連接板的橢圓形孔中，并從而使其與連接板相連。使橢圓形孔伸展至橢圓方向的傾斜的直或彎的中心線相應(yīng)于連接板的半徑成一個給定角度。
如上面發(fā)明所公開的，在連接板中接收杠桿的軸的橢圓形孔在與連接板的由它的旋轉(zhuǎn)中心所確定的半徑成一定角度的軸向延伸。這樣當(dāng)連接板轉(zhuǎn)動時，有一個作用力的分力，它在軸與沿徑向推軸的孔相接觸的一點上作用于連接板上。杠桿的軸在連接板的孔中能沿徑向平穩(wěn)地運(yùn)動，并且連接板能容易地操作。
在第二優(yōu)選實施例中本發(fā)明公開的是彎曲的橢圓形孔。使橢圓形孔伸展至橢圓方向的彎曲的中心線沿一個弧彎曲，此弧與相對連接板的半徑成一給定角度延伸的傾斜直線相切。
如上面本發(fā)明所公開的，在連接板中接收杠桿的軸的每個橢圓形孔都沿一個弧彎曲，此弧與相對從連接板的旋轉(zhuǎn)中心延伸的一個半徑成一定角度延伸的直線相切。當(dāng)連接板轉(zhuǎn)動時，沿徑向作用在軸上的推力的分力比本申請中的權(quán)利要求1中所公開的要大。這使杠桿的軸在連接板的孔中沿徑向更平穩(wěn)地運(yùn)動。
圖1是本發(fā)明的一個變?nèi)菔綔u輪增壓器的外部側(cè)視圖。
圖2是第一優(yōu)選實施例中渦輪室的橫剖面圖。
圖3是圖1中變?nèi)菔綔u輪機(jī)的一個局部切下的正視圖。
圖4是圖3的一個局部放大圖。它示出了一個傳動機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)把致動器的動作傳遞給連接板和連接它們兩者的元件。
圖5是圖4中所示的連接板的一個平面圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的連接板上的橢圓形孔的放大圖。
圖7是本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的連接板的局部平面圖。
圖8是一個傳遞至連接板的傳動機(jī)構(gòu)的分解圖。
在這些圖中，10是渦輪殼體，50是致動器，52是桿，54是連接件，104是噴嘴葉片，112是連接板，112d是連接板上的橢圓形孔，112d″是根據(jù)另一優(yōu)選實施例的橢圓形孔，114是杠桿，120是擺動件，130是橋，140是滾子。
在這一部分，將參照


幾個本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在實施例中所描述的零件的形狀、相關(guān)的位置和其它方面沒有清楚地被確定，本發(fā)明的范圍不僅僅局限于所示的零件，所示的零件僅是用來起說明的目的。
在這一部分中，將參照附圖對本發(fā)明的兩個優(yōu)選實施例進(jìn)行說明。
圖1示出了實施本發(fā)明的一個變?nèi)菔綔u輪增壓器10的外形。變?nèi)菔綔u輪增壓器10包括一個殼體，此殼體包括渦輪殼體20，壓縮機(jī)殼體40和主殼體30，主殼體30是在渦輪殼體20和壓縮機(jī)殼體40之間。渦輪殼體20有一個進(jìn)氣口22和一個排氣口24。壓縮機(jī)殼體40有一個進(jìn)氣口44和一個排氣口42。
在殼體20，30，40的外部上的是致動器50，它驅(qū)動噴嘴葉片(稍后將作解釋)。致動器50用空氣壓力，或者，更具體地說是用吸入內(nèi)燃機(jī)(未示出)的空氣的負(fù)壓，在內(nèi)燃機(jī)上設(shè)置有變?nèi)菔綔u輪增壓器10，它使桿10前后移動。但是，在本發(fā)明中有可能用任何形式的起相同作用的致動器，如一個靈敏的壓力致動器，或一個電磁致動器，代替此致動器。
在圖2中示出了渦輪室，尤其是主殼體。如圖2中所示，渦輪軸32以自由轉(zhuǎn)動的方式支承在主殼體30中。渦輪28，設(shè)置在渦輪機(jī)軸32的一端，在渦輪殼體20的內(nèi)部。從內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣由進(jìn)氣口22引入渦輪機(jī)殼體20。此廢氣通過渦旋通道26和噴嘴裝置100供給渦輪28，該渦旋通道26在渦輪殼體20內(nèi)側(cè)上形成，且噴嘴裝置100是通向渦輪28的進(jìn)氣口。在廢氣驅(qū)動渦輪28之后，所提供的廢氣通過排氣口24排出。
噴嘴單元100包括安裝板102，它固定在渦輪機(jī)殼體20上，以及側(cè)板106，它面對安裝板102并且沿軸向安裝。多個噴嘴葉片104以沿軸的圓周方向間隔相等的設(shè)置在兩個板之間。噴嘴葉片104的基部是軸部104a，它安裝在安裝板102上以使軸部104a在開和關(guān)位置之間自由轉(zhuǎn)動葉片。噴嘴葉片總成104的每個軸部104a的端部104b沿軸向穿過安裝板102。此軸與相應(yīng)于噴嘴葉片的各杠桿114相連。(參見圖3和4)。噴嘴葉片104通過噴嘴軸104a隨杠桿114的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。每個杠桿114有一個安裝每個軸部104a的端部104b的孔114b，和在相對孔114b的側(cè)面上的一個凸起，軸部114a。
杠桿114的軸114a能夠在橢圓形的孔112d中滑動，此孔沿連接板112的圓周等間隔設(shè)置。在安裝板102的側(cè)面相對噴嘴裝置100有一圓柱形凸起102a。一個環(huán)形連接板112(參見圖5)安裝在凸起102a上，以使它繞渦輪28的旋轉(zhuǎn)軸線自由轉(zhuǎn)動。連接板112有一組沿其圓周等間隔設(shè)置橢圓孔112d以接收杠桿114的軸部114a。另外，連接板112在相同表面的一側(cè)上有一梯形的延伸部分112a。延伸部分112a的端部分成兩部分以形成鎖定臂112c。兩個臂112c形成一個長方形的凹部112b。
如在圖5和圖6中由雙點劃線所示的，在現(xiàn)有技術(shù)中，連接板112的橢圓形孔112d’形成在連接板112的旋轉(zhuǎn)中心的半徑上，即，它形成在以變?nèi)菔綔u輪增壓器10中渦輪28的旋轉(zhuǎn)中心O(渦輪軸)為中心的圓的半徑上。正如我們所描述的，由于這種現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計，因為連接板12不容易操作，所以致動器50必須能夠產(chǎn)生很大的力。關(guān)于這個問題，在這個實施例中，長方向上穿過連接板112的橢圓形孔112d的中心線r相對于穿過橢圓形孔112d的中心和渦輪28的中心O的連線R傾斜一個角度。這種設(shè)計使連接板112平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動并且減少了施加在致動器50上的負(fù)載。
這個實施例的變?nèi)菔綔u輪增壓器10也有一個把致動器50的作用力傳遞給連接板112的傳動機(jī)構(gòu)。這個傳動機(jī)構(gòu)包括致動器50的桿52；通過銷50a與桿52的端部相連的連接元件54(參見圖1)；連接到連接元件54上的擺動元件120；在元件120和連接板112之間的滾子140和橋130，它們用于把傳動機(jī)構(gòu)連接到連接板112上。
如圖8所示，擺動元件120包括臂122，軸124，連接器128，和銷126，其中，軸124從臂122的一端沿一個給定的軸線O延伸，并且通過套筒118由渦輪殼體20支撐以使其能自由轉(zhuǎn)動；連接器128是在軸124的端部并且與其同軸，并且以不能相對于連接元件54移動的方式與連接元件54相連；銷126從臂122的側(cè)面相對軸124延伸并且與該軸平行。擺動元件120可以由金屬材料，例如，不銹鋼制成，理想地是，它可以由一個單片奧氏體不銹鋼構(gòu)成。擺動元件120，臂122，軸124，連接器128和銷126可以分別形成再焊在一起。
如圖7所示，橋130包括相互間有一個小的間隙的彼此平行定位的兩個平板132，和與兩個板132相連的中心裝置134。在兩個板132之間設(shè)置的中心裝置134上有一個槽136，連接板112的鎖定臂112c接合于其中。橋130的包括中心裝置134的部分被去除至橋的中部以形成切除部分138。兩個相對的表面彼此平行并且彼此相對滑動。如圖8所示，當(dāng)安裝傳動裝置時，當(dāng)切除部分138進(jìn)入滾子140時，形成鎖定，并且被安裝在擺動元件120的銷126上。橋130可以由金屬材料，例如，奧氏體不銹鋼制成。
如圖8所示，滾子140大致是圓柱形，它的開口的直徑比銷126的外徑稍大。此滾子的外徑比橋130的滑動表面138之間的間隙稍小。滾子140可由金屬材料，如，馬氏體不銹鋼制成。
在這一部分中，我們將說明這個實施例是如何工作的。
當(dāng)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，根據(jù)它的轉(zhuǎn)速和節(jié)氣門的開度產(chǎn)生一個進(jìn)氣負(fù)壓，然后由電磁閥控制此壓力并把它傳給致動器50。致動器50根據(jù)此壓力工作。桿52根據(jù)此進(jìn)氣負(fù)壓的大小沿軸向前后(圖1中的左右方向)移動。當(dāng)桿52工作時，連接元件54相應(yīng)地繞擺動元件120的軸124轉(zhuǎn)動。如圖1所示，由實線示出的連接元件54與止動件56頂部上的螺栓56a接觸。在這一點噴嘴葉片104處于打開位置，產(chǎn)生最大噴嘴開度的位置。當(dāng)此發(fā)動機(jī)以低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時，或節(jié)氣門僅是稍稍開啟時，致動器50拉回桿52。當(dāng)桿52盡可能地被拉回時，連接元件54移至一個它與止動件56的較低位置上的螺栓56b相接觸的位置，如點劃線所示。在這一點上，噴嘴葉片104處于產(chǎn)生最小噴嘴開度的位置。
以這種方式，桿52的線性運(yùn)動由連接元件54轉(zhuǎn)換成擺動元件120的擺動。元件120的銷126繞軸122的軸線O以一個弧線運(yùn)動，如圖4和5所示。在這一點，銷126和滾子140是在橋130的切除部分138中，并且銷在滾子140和表面138a之間，其相對于橋130以如圖9所示的關(guān)系上下滑動，即，它沿渦輪28的轉(zhuǎn)動軸線滑動。同時，以渦輪28的旋轉(zhuǎn)軸線為中心，連接板112繞安裝板102上的凸起102a的圓周轉(zhuǎn)動。當(dāng)連接板112轉(zhuǎn)動時，以葉片104的軸104a為中心，和連接板112相連的杠桿114與噴嘴葉片104一起轉(zhuǎn)動。
在連接板112的孔112d中杠桿114的軸114a的作用力能夠被分解為繞杠桿114的旋轉(zhuǎn)中心O的圓周方向的作用力和徑向的作用力。在這個第一實施例中，接收杠桿114的軸114a的每個孔112d沿橢圓形孔112d的中心線r形成，此中心線相對于來自連接板112的旋轉(zhuǎn)中心O的半徑R有一個給定的角度。當(dāng)連接板112轉(zhuǎn)動時，沿孔112d的中心線r推每個軸114a的一個分力Fr，在連接板112在軸114a與孔112d接觸的這一點作用到杠桿114上的作用力F內(nèi)產(chǎn)生。這個分力Fr使杠桿114的軸114a平穩(wěn)地沿連接板112的橢圓形孔112d的傾斜的中心線方向運(yùn)動。結(jié)果，作用在致動器50上的負(fù)載減小了。在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計中，每個孔112d’直接在半徑上形成，因此在孔112d’中也沒有沿傾斜的中心線r的方向產(chǎn)生移動軸114a的作用力或者僅有一個很小的力。在現(xiàn)有技術(shù)中這樣的設(shè)計使連接板112不能平穩(wěn)地工作。
在圖5和6中，連接板112的孔112d是橢圓的，并且此橢圓形孔的端部是圓的。但是，本發(fā)明不僅僅限于孔的這種形狀。孔112d也可以是一個簡單的矩形。而且，根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例，在連接板112中的孔，如圖7中的附圖標(biāo)記112d″所示，當(dāng)杠桿114繞噴嘴葉片104的軸104a旋轉(zhuǎn)時，可以相應(yīng)于由杠桿114的軸114a描繪的軌跡彎曲。
這種設(shè)計可應(yīng)用于具有下述特征的各種變?nèi)菔綔u輪增壓器。噴嘴葉片借助于與在連接板的圓周上的噴嘴葉片的軸平行的軸和連接板相連。這些軸在杠桿的橢圓形孔內(nèi)相接合。在杠桿中的每個孔都沿一弧線彎曲，該弧線相對來自連接板的旋轉(zhuǎn)中心的半徑成一個給定角度延伸的線相切。
此橢圓形孔設(shè)置在連接板112的圓周上，并且它垂直地面對噴嘴葉片的噴嘴軸。杠桿114的軸114a與橢圓形孔112d相接合并且在橢圓形孔的內(nèi)表面中滑動。因此，如上所述，軸114a能夠在此橢圓形孔中滑動，此孔沿與來自連接板的旋轉(zhuǎn)中心的半徑成一個給定角度延伸的線相切的弧形彎曲。
在這個第二實施例中，連接板112的每個孔112d″沿與從連接板112的旋轉(zhuǎn)中心O延伸的半徑R成一個給定角度延伸的半徑r相切的弧形彎曲。當(dāng)連接板旋轉(zhuǎn)時，沿半徑R的方向推軸114a的力的分力比第一實施例中的分力大。更具體地說，當(dāng)在連接板112中的每個孔112d″的形狀相應(yīng)于杠桿114的軸114a所描述的軌跡時，杠桿114的軸114a能夠沿半徑方向R在連接板112的孔112d″中更加平穩(wěn)地運(yùn)動。
我們僅是公開了本發(fā)明所限定的優(yōu)選實施例，但是，本發(fā)明的范圍不限于此，且本發(fā)明還包括任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠做到的變化。
權(quán)利要求
1.一種控制噴嘴葉片開度的變?nèi)菔綔u輪增壓器，包括設(shè)置在殼體中的渦輪，其自由地繞渦輪軸轉(zhuǎn)動；在噴嘴裝置中圍繞所述殼體中的所述渦輪設(shè)置的多個噴嘴葉片，其以使它們在開和關(guān)的位置之間繞噴嘴軸自由轉(zhuǎn)動的方式被支撐，并且所述噴嘴葉片與和所述噴嘴軸相應(yīng)的杠桿相連，以使其和所述杠桿一起轉(zhuǎn)動，在每個杠桿端部的每個凸起提供有與所述噴嘴軸平行的軸；繞設(shè)置在所述殼體中的所述渦輪自由轉(zhuǎn)動的連接板，其通過所述杠桿與所述噴嘴葉片相連，并且在開和關(guān)的位置之間連續(xù)地使所述噴嘴葉片同步運(yùn)動，并且在每個杠桿端部設(shè)置所述凸起以所述凸起在所述橢圓形孔中自由擺動的方式接合在所述連接板的橢圓形孔中，并從而使其與連接板相連；以及在所述殼體外部的致動器，其通過傳動機(jī)構(gòu)與所述連接板相連；其特征在于，使所述橢圓形孔伸展至橢圓方向的傾斜的直或彎的中心線相對所述連接板的半徑成一個給定的角度延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，使所述橢圓形孔伸展至橢圓方向的所述的彎曲的中心線沿一個弧彎曲，此弧與相對所述連接板的半徑成一給定角度延伸的所述傾斜直線相切。
全文摘要
一個用于連接板的噴嘴驅(qū)動機(jī)構(gòu),能平穩(wěn)同步地操縱噴嘴葉片。噴嘴葉片被支撐成其在開和關(guān)的位置之間繞噴嘴軸自由轉(zhuǎn)動,且所述噴嘴葉片與相應(yīng)所述噴嘴軸的杠桿相連,以使其和杠桿一起轉(zhuǎn)動。在每個杠桿端部的每個凸起提供有平行所述噴嘴軸的軸。在噴嘴葉片中的軸以它們自由擺動的方式接合于連接板的橢圓形孔中,從而與連接板相連。使橢圓形孔伸展至橢圓方向的傾斜的直或彎的中心線相應(yīng)于連接板的半徑成一個給定的角度。
文檔編號F02B37/22GK1307172SQ0111133
公開日2001年8月8日 申請日期2001年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月24日
發(fā)明者陣內(nèi)靖明 申請人:三菱重工業(yè)株式會社