專利名稱：壓氣機葉輪總成的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種轉軸的壓氣機葉輪總成。特別涉及渦輪增壓器的壓氣機葉輪總成。
背景技術：
渦輪增壓器為一種已知裝置，在高于大氣壓(進氣壓)下為內燃機的進氣口供應空氣。常規(guī)渦輪增壓器基本包括一在渦輪機殼體內安裝在轉軸上的排氣驅動渦輪。渦輪的轉動驅動在壓縮機殼體內安裝在軸另一端的壓氣機葉輪。壓氣機葉輪將壓縮空氣送至內燃機的進氣管，從而提高壓縮機動力。轉軸支撐在軸頸上，止推軸承置于連接在渦輪和壓氣機葉輪殼體之間的中間支撐殼內。
常規(guī)壓氣機葉輪包括一組從中心軸伸出的葉片，中心軸上有用以接受渦輪增壓器軸一端的通孔。壓氣機葉輪通過旋入軸端的螺母固定在軸上，在軸穿過葉輪孔處，而支撐在葉輪前端，將葉輪固定在軸肩上(或其它徑向伸出的隨軸轉動的接點)。
對渦輪增壓器性能的最新要求是，提高給定尺寸的渦輪增壓器的氣流，從而提高轉速，比如超過100,000rpm。為適應這么高的轉速要求，渦輪增壓器的軸承，從而渦輪增壓器的軸徑必須減小。但是，使用相對小直徑的軸對于常規(guī)壓氣機葉輪安裝總成來說是成問題的，也就是說，加工達到精度要求的穿過壓氣機葉輪的足夠窄的通孔是有困難的(如果軸的旋轉平穩(wěn)的話，通孔必須和軸線及葉輪的旋轉同軸)。隨著通孔直徑的減小，而加工通孔所需的工具的尺寸和強度相應減小。即使達到所需的加工精度，延長的加工時間和工具磨損問題抑制了該處理在經濟上的可行性。
以上問題隨著渦輪增壓器的發(fā)展而加劇，要求使用更高性能的材料，如硬度大于常用鋁合金的鈦。
避免上述問題的辦法之一是使用所謂如美國專利US4,705,463所披露的無孔壓氣機葉輪。該種壓氣機葉輪總成在壓氣機葉輪上只需一相對短的螺紋孔來接受縮短的渦輪增壓器軸。但是此總成也可能存在平衡問題，因為壓氣機葉輪和軸之間的螺紋連接，以及在該連接中存在的間隙難以保持所需的同軸度。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一就是消除或減弱上述問題。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種壓氣機葉輪總成，包括一安裝在旋轉軸上的壓氣機葉輪，軸穿過沿葉輪旋轉軸線的通孔，通孔具有直徑與軸的直徑相對應的第一軸部分，和加大直徑的第二軸部分，從而使通孔第二部分的內表面與軸有徑向間隔。
葉輪僅通過通孔的第一軸部分支持在軸上。通孔該部分可沿葉輪軸線長度加工至所要求的直徑，并保持所要求的精度。僅加大通孔的余下部分，從而并不影響葉輪在軸上的同軸性。
本發(fā)明還提供了一種包括上述壓氣機葉輪總成的渦輪增壓器。
本發(fā)明的其它最佳特征通過下面的介紹就清楚了。


現(xiàn)在參照附圖，僅以例舉的方式描述本發(fā)明的具體實施例。其中圖1為常規(guī)渦輪增壓器的軸向截面圖，示出渦輪增壓器的主要構件和常規(guī)壓氣機葉輪總成；圖2為根據(jù)本發(fā)明的壓氣機葉輪總成的截面圖。
具體實施例方式
首先如圖1所示，示出常規(guī)向心式渦輪增壓器的基本構件。該渦輪增壓器包括經一中間軸承殼3連接在一壓氣機2上的一渦輪1。渦輪1包括一渦殼4，內置一渦輪5。同樣，壓氣機2包括一壓氣殼6，內置一壓氣機葉輪7。渦輪5和壓氣機葉輪7安裝在通用軸8的相對端，通用軸8在軸承殼3內支撐在軸承總成9上。
渦殼4上有排氣入口10和排氣出口11。入口10將進入的排氣導入包圍渦輪5的環(huán)形進氣室12。排氣流經渦輪，通過與渦輪5同軸的圓形出氣開口進入出口11。渦輪5的轉動帶動壓氣機葉輪7轉動，通過軸向入口13吸入空氣，并將壓縮空氣通過環(huán)形出氣螺旋14送至內燃機。
參照更詳盡的壓氣機葉輪總成，壓氣機葉輪包括多個從中心軸16伸出的葉片15，中心軸上有接受軸8一端的通孔。軸8略微從壓氣機葉輪7的前端伸出，穿過螺母17，支撐在壓氣機葉輪的前端上，將壓氣機葉輪7固定在止推軸承和油封總成18上。止推軸承/油封總成的細節(jié)可能不同，這對理解壓氣機葉輪的安裝配置并不重要。重要的是，壓氣機葉輪7通過螺母17提供的夾緊力避免從軸8上松脫。
上述常規(guī)壓氣機葉輪總成存在的問題通過該詳述進行討論。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明壓氣機葉輪總成。軸8、止推軸承和油封總成18以及加緊螺母17的細節(jié)可以完全是常規(guī)的，比如根據(jù)圖1所示。
本發(fā)明與現(xiàn)有總成的明顯區(qū)別在于壓氣機葉輪的通孔在徑向呈臺階，從而具有兩個不同直徑的軸部分21和22。第一軸部分21相對于軸8的外直徑來說，直徑相對較小。但是，第二軸部分22直徑加大，從而其內表面與軸8有徑向間隔。因此壓氣機葉輪僅通過第一部分21支撐在軸8上。通孔22的加大部分形成于葉輪壓力較低的前端區(qū)域，因此對葉輪的操作無不良作用。
從而，根據(jù)本發(fā)明相對小直徑的通孔，需要與軸8相匹配的直徑，加工在壓氣機葉輪上至最大的長度，而在軸線上小于葉輪的軸向長度，但很容易加工到所需精度。通過在葉輪的前端區(qū)域加工加大直徑的第二部分，從而完成通孔。因此克服了現(xiàn)有技術中遇到的問題，即試圖在壓氣機葉輪的整個寬度上加工相對小直徑的通孔。
應該理解的是通孔加大直徑部分22可在小直徑部分21之前或之后加工。同樣，小直徑通孔可穿透葉輪加工，之后在一部分長度上加大.
應該理解的是可對上述圖2所示的本發(fā)明實施例的細節(jié)進行改進。比如，通孔第一和第二部分的相對長度可以與所述的不同。同樣，通孔不用在直徑上突變成臺階，而是在第一和第二部分之間帶一直徑逐漸增大的區(qū)域。
更進一步的變形，可將一圓柱形套筒安裝在通孔相對大直徑的部分，套筒的直徑與葉輪的直徑配合，在軸上為葉輪提供更進一步的支持。
其它可能的替換對相應的技術人員來說是顯而易見的。
權利要求
1.一種壓氣機葉輪總成，包括一安裝在旋轉軸上的壓氣機葉輪，軸穿過沿葉輪旋轉軸線的通孔，通孔具有在直徑上相對于軸直徑的第一軸部分，和加大直徑的第二軸部分，從而使通孔第二部分的內表面與軸有徑向間隔。
2.如權利要求1所述的壓氣機葉輪總成，其特征在于一內軸肩限定在通孔的所述第一和第二軸部分之間。
3.如權利要求1所述的壓氣機葉輪總成，其特征在于通孔直徑在通孔的所述第一和第二軸部分之間逐漸增大。
4.如上述任一權利要求所述的壓氣機葉輪總成，其特征在于所述通孔的第一軸部分從壓氣機葉輪的一軸向端面伸出。
5.如上述任一權利要求所述的壓氣機葉輪總成，其特征在于一圓柱形套筒安裝在所述通孔，徑向擴充在通孔第二部分的內表面和軸的外表面之間。
6.一種安裝在預定直徑的轉軸上的壓氣機葉輪，壓氣機葉輪帶一軸向通孔，以接受所述軸的一端，通孔具有在直徑上相對于所述預定軸直徑的第一軸部分，和直徑大于所述預定軸直徑的第二軸部分。
7.如權利要求6所述的壓氣機葉輪，其特征在于一圓柱形套筒安裝在通孔的第二部分，套筒的內徑相應于套筒第一部分的直徑。
8.一渦輪增壓機，包括安裝在渦殼內旋轉軸一端的渦輪和在安裝于渦殼內旋轉的軸的另一端設置的一壓氣機葉輪，壓氣機葉輪具有軸向貫穿于葉輪第一軸面和葉輪第二軸面之間的通孔，所述第二軸面遠離所述渦輪，其中通孔具有內徑對應于軸直徑的第一軸部分和加大直徑的第二軸部分，從而加大直徑部分的內表面與軸有徑向間隔，而通孔的所述第一軸部分從壓氣機葉輪部分的所述第一軸向端面延伸，至葉輪的所述第二軸向端面。
全文摘要
一種壓氣機葉輪總成，包括一安裝在旋轉軸(8)上的壓氣機葉輪(7)，軸穿過沿葉輪(7)旋轉軸線的通孔。通孔具有在直徑上相對于軸直徑的第一軸部分(21)，和加大直徑的第二軸部分(22)，從而使通孔(22)第二部分的內表面與軸(8)有徑向間隔。
文檔編號F04D29/28GK1499083SQ20031011981
公開日2004年5月26日 申請日期2003年10月24日 優(yōu)先權日2002年10月24日
發(fā)明者A·比林格頓, A 比林格頓 申請人:奧爾塞特工程有限公司