叶轮附接结构的制作方法

本发明总体上涉及涡轮增压器，尤其涉及具有压气机叶轮接头的涡轮增压器。

背景技术：

1、内燃发动机，例如柴油发动机、汽油发动机或天然气发动机，采用涡轮增压器将压缩空气输送到发动机内的燃烧室。增加空气供应能够增加发动机燃烧室内的燃料燃烧，从而使发动机的功率输出增加。

2、典型的涡轮增压器转子包括在压气机叶轮(也称为压缩机轮)和涡轮机之间延伸的轴。轴承通常支撑轴，并且联接在一起的单独壳体包围压气机叶轮、涡轮机和轴承。在运行中，来自发动机的热排气流经涡轮机壳体并在涡轮机上膨胀，从而使涡轮机和轴旋转，进而使压气机叶轮旋转。压气机叶轮从周围环境接收冷空气，并将压缩空气压入发动机的燃烧室。涡轮增压器转子通常需要经由接头将压气机叶轮附接到轴系统。例如，在转子平衡和组件安装期间，该接头必须沿旋转轴线与轴系统对准，与平衡状态几乎没有变化，以便在涡轮增压器转子的整个使用寿命期间保持平衡并保持安全。

3、虽然小型涡轮增压器能够利用简单的螺杆式轴附接到压气机叶轮，但较大的压气机叶轮(例如，机车中的压气机叶轮)通常需要张紧元件和工具进入压气机叶轮的突出部分，以便拧紧张紧元件。在其他布置中，可以利用单独的张紧元件，例如轴系统的整体延伸部，但是这些元件可能需要大扭矩应用或经由液压装置张紧。此外，孔直径复杂的扭矩传输特征，例如花键或键，会占用空间，从而增加了压气机叶轮沿长度方向的相应孔径，从而影响整体强度并最终影响疲劳寿命。

4、美国专利第9,835,164号(“'164专利”)公开了一种旨在简化制造和组装的叶轮组件。特别是，'164专利公开了一种具有涡轮工作轮和轴、压气机叶轮、嵌件和螺柱的涡轮增压器转子。螺柱包括接合嵌件的螺纹部分的第一螺纹部分，而第二螺纹部分接合轴的螺纹部分。第一和第二螺纹部分轴向分开，允许第二螺纹部分，例如，更深地延伸到轴中。虽然'164专利的系统实现了期望的制造和组装的简化，但仍然需要一种压气机叶轮组件，其在涡轮增压器的运行期间也保持对准并最小化摇摆移动。

5、本发明的压气机叶轮组件解决了现有技术的上述问题和/或其他问题中的一个或更多个。

技术实现思路

1、根据本发明的一方面，公开了一种用于涡轮增压器的叶轮附接结构。叶轮附接结构可以包括从压气机叶轮的中心孔朝涡轮工作轮延伸的螺柱。螺柱可以具有第一螺纹区域和第二螺纹区域。叶轮附接结构还可以包括联接至涡轮工作轮并朝压气机叶轮延伸的轴，并且可以具有前段部分，该前段部分具有被配置为接合螺柱的第二螺纹区域的带螺纹内部。嵌件可以包括内部部分和外部部分。内部部分可以具有螺纹外表面以接合压气机叶轮，并且还可以具有螺纹内表面以接合螺柱的第一螺纹区域。外部部分可以被配置为围绕轴的前段部分。

2、根据本发明的另一方面，公开了一种用于涡轮增压器的叶轮附接结构。叶轮附接结构可以包括螺柱、轴、嵌件、止推垫圈和叶轮轴环。螺柱可以从压气机叶轮的中心孔延伸，并且可以具有第一螺纹区域和第二螺纹区域。轴可以联接到涡轮工作轮，并且可以具有前段部分，该前端部分带有被配置为接合螺柱的第二螺纹区域的螺纹内部。嵌件可以具有内部部分和外部部分，内部部分容纳在压气机叶轮内。内部部分还可以具有螺纹内表面以接合螺柱的第一螺纹区域，并且外部部分可以被配置为接合轴的前段部分的外表面。止推垫圈可以具有垫圈孔，并且叶轮轴环可以具有径向设置在轴与止推垫圈之间的垫圈孔中的涡轮机侧延伸部。

3、根据本发明的又一方面，公开了一种涡轮增压器。涡轮增压器可以包括涡轮工作轮、压气机叶轮、螺柱、轴和嵌件。压气机叶轮可以具有中心孔和朝向涡轮工作轮突出的轮毂延伸部。螺柱可以从压气机叶轮的中心孔延伸并且可以具有第一螺纹区域和第二螺纹区域。轴可以联接至涡轮工作轮，并且可以具有前段部分。前段部分可以具有被配置为接合螺柱的第二螺纹区域的螺纹内部。嵌件可以具有内部部分和外部部分。内部部分可以具有螺纹内表面以接合螺柱的第一螺纹区域，并且其尺寸可以被设计成径向包围螺柱的第一螺纹区域。另外，轮毂延伸部的尺寸可以被设计成径向包围嵌件的内部部分，轴的前段部分的尺寸可以被设计成径向包围螺柱的第二螺纹区域，并且嵌件的外部部分的尺寸可以被设计成被配置为径向包围轴的前段部分。

4、当结合附图阅读以下详细描述时，将更好地理解本发明的这些和其它方面和特征。

技术特征：

1.一种用于涡轮增压器(14)的叶轮附接结构，所述叶轮附接结构包括：

2.根据权利要求1所述的叶轮附接结构，其中，所述压气机叶轮(36)包括轮毂延伸部(80)，所述轮毂延伸部(80)具有叶轮孔(88)，所述叶轮孔(88)具有内螺纹表面，以配合地接合所述嵌件(68)的所述内部部分(96)的所述螺纹外表面(100)。

3.根据权利要求2所述的叶轮附接结构，还包括叶轮轴环(70)，所述叶轮轴环(70)具有靠近所述压气机叶轮(36)的第一区域(106)，所述第一区域(106)被配置为接合所述轮毂延伸部(80)的外表面。

4.根据权利要求3所述的叶轮附接结构，其中，所述叶轮轴环(70)包括邻接所述第一区域(106)的第二区域(116)，所述第二区域(116)被配置为接合所述嵌件(68)的所述外部部分(98)的外表面。

5.根据权利要求3所述的叶轮附接结构，其中，所述叶轮轴环(70)包括邻接所述第二区域(116)的第三区域(118)，所述第三区域(118)被配置为接合所述轴(38)的外表面的一部分。

6.根据权利要求3所述的叶轮附接结构，还包括止推垫圈(72)。

7.根据权利要求6所述的叶轮附接结构，其中，所述叶轮轴环(70)包括定位于邻近所述涡轮工作轮(30)的第四区域(108)，所述止推垫圈(72)具有垫圈孔，其尺寸被设计成接合所述第四区域(108)的外表面。

8.根据权利要求1所述的叶轮附接结构，其中，所述轴(38)的所述前段部分(120)的外表面(126)包括防旋转特征(170)。

9.根据权利要求8所述的叶轮附接结构，其中，所述防旋转特征(170)包括三叶多边形。

10.根据权利要求1所述的叶轮附接结构，其中，所述第一螺纹区域(104)的螺距比所述第二螺纹区域(132)的螺距更细。

技术总结一种用于涡轮增压器(14)的叶轮附接结构包括螺柱(74)、轴(38)和嵌件(68)，螺柱(74)从压气机叶轮(36)的中心孔(94)向涡轮工作轮(30)延伸，螺柱(74)具有第一螺纹区域(104)和第二螺纹区域(132)；轴(38)联接到涡轮工作轮(30)并朝压气机叶轮(36)延伸，轴(38)具有前段部分(120)，前段部分(120)具有螺纹内部(130)，螺纹内部(130)被配置为接合螺柱(74)的第二螺纹区域(132)；以及嵌件(68)具有内部部分(96)和外部部分(98)，内部部分(96)具有螺纹外表面(100)以接合压气机叶轮(36)，内部部分(96)具有螺纹内表面(102)以接合螺柱(74)的第一螺纹区域(104)，外部部分(98)被配置为围绕轴(38)的前段部分(120)。技术研发人员：G·R·塞维利亚,X·徐受保护的技术使用者：前进铁轨机车有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18