本发明总体涉及具有可变几何形状的涡轮增压器，并且更具体地涉及枢转轴组件及其制造方法。
背景技术
涡轮增压器是一种类型的强制进气系统，该强制进气系统相较正常吸气构造中可能的情形以较大的密度将空气输送至发动机进气口。通常，涡轮增压器包括涡轮壳体和压缩机壳体，该涡轮壳体具有涡轮入口和涡轮机轮，用以接纳来自发动机排气歧管的排气流，且该压缩机壳体具有压缩机入口和压缩机机轮，用以接纳经过滤空气。更确切地说，废气通过涡轮壳体的流驱动涡轮机轮，该涡轮机轮进而驱动压缩机机轮以将经过滤空气抽吸到压缩机壳体中。耗用的废气从涡轮壳体的导流器中提取并且通过车辆排气系统的下行管，而经压缩的入口空气通过压缩机排放口释放并且通常经由中冷器输送至发动机进气口。
由涡轮级产生的动力是整个涡轮级的膨胀比的函数，该膨胀比是从涡轮入口至涡轮导流器的膨胀比。除了其它参数以外，涡轮动力的范围是通过涡轮级的流的函数。由涡轮级向轴和机轮产生的动力驱动压缩机机轮，以产生静态压力与一些残余动能和热量的组合。通过允许更多燃料能燃烧，从给定发动机输出的动力能增大，而不会显著地增大发动机重量。此外，由于较小的涡轮增压发动机能替代较大的正常吸气发动机，因而涡轮增压器也能够显著地减小车辆的质量和空气动力学前端面积。由于这些和其它优点，因而在自然吸气结构上重复地选择涡轮增压器系统，并且继续开发针对涡轮增压器的增量改进。
在其最基本形式中，涡轮增压器采用固定涡轮壳体，其中，涡轮壳体蜗壳的形状和体积在设计阶段确定并且浇铸就位。固定涡轮壳体仅仅由于其具有最少的部件而是最为成本有效的选择。在一个改进中，蜗壳浇铸就位，但蜗壳由导管流体地连接于导流器，并且通过导管的流由废气门阀控制。由于废气门导管的出口在蜗壳(该蜗壳在涡轮机轮的下游)的导流器一侧上，因而通过废气门导管的流能够绕过涡轮机轮，而不会对输送至涡轮机轮的动力有所贡献。在又一些改进中，旋转叶片、滑动部段或环或者调节引导叶片用于调节涡轮的几何形状。具有可调节几何形状的一些传统涡轮增压器包括可变几何形状涡轮或涡轮增压器(vgt)、可变喷嘴涡轮(vnt)以及具有可变几何形状(vg)或可变涡轮几何形状(vtg)的其它涡轮增压器。
通常，vtg涡轮增压器采用可调节引导叶片，这些可调节引导叶片安装成在一对叶片环和或一个叶片环和喷嘴壁之间旋转。调节这些叶片，以通过调节向涡轮机轮的废气流来控制废气背压和涡轮增压器速度。在许多构造中，这些叶片通过叶片杆件组件旋转，这些叶片杆件组件联接于调节环，该调节环进一步经由链接于致动器的枢转轴组件旋转。例如如图1中所示，传统的枢转轴组件100可包括枢转轴102、枢转叉104、vtg杆件106以及一个或多个衬套108，该vtg杆件从枢转轴102枢转地延伸。图1中示出的枢转轴组件及其杆件通常需要维持摩擦或压配合，这些摩擦或压配合足以将转矩传递通过调节环并且传递至对应叶片。为了满足这些标准，该杆件及其几何形状可能需要使用诸如金属注塑模制(min)、粉末冶金(pm)之类更为昂贵且费时的工艺来仔细地形成，且无法通过冲压或其它更为成本有效且简单的工艺来形成。
因此，需要提供一种涡轮增压器，该涡轮增压器具有与可变几何形状相关联的所有益处，但在制造该涡轮增压器方面甚至具有较低的成本和延迟。本发明涉及解决上文阐述的现有技术的一个或多个缺陷和缺点。然而，应意识到的是，除非明确指出，任何特定问题的方案并不对本发明或所附权利要求有所限制。
技术实现要素：
在本发明的一个方面中，提供一种枢转轴组件，该枢转轴组件用于具有可变涡轮几何形状(vtg)的涡轮增压器。枢转轴组件可包括枢转轴、枢转叉、vtg杆件以及保持轴环，该枢转叉从枢转轴延伸，该vtg杆件设置在枢转轴上，且该保持轴环轴向地联接于枢转轴，以使得vtg杆件与保持轴环和枢转轴轴向地对准。
在本发明的另一方面中，提供一种用于vtg涡轮增压器的枢转轴组件。该枢转轴组件可包括枢转轴、枢转叉、vtg杆件、保持轴环以及支承轴环，该枢转叉从枢转轴延伸，该vtg杆件设置在枢转轴上，该保持轴环轴向地联接于枢转轴，以使得vtg杆件与保持轴环和枢转轴轴向地对准，且该支承轴环轴向地联接于安装轴，以使得叶片杆件设置在保持轴环和支承轴环之间。
在本发明的又一方面中，提供一种制造用于vtg涡轮增压器的枢转轴组件的方法。该方法可包括：提供枢转轴；冲压vtg杆件，该vtg杆件定尺寸成轴向地接纳枢转轴；提供保持轴环，该保持轴环定尺寸成轴向地接纳枢转轴；以及使用保持轴环将vtg杆件联接到枢转轴上。
当结合附图阅读以下详细描述时，这些和其它方面以及特征会更易于理解。
附图说明
图1是现有技术的枢转轴组件的部分立体图；
图2是涡轮增压器的部分剖视立体图，该涡轮增压器具有可变几何形状并且采用根据本发明教示构造的一个示例性枢转轴组件；
图3是根据本发明教示构造的另一个示例性枢转轴组件的部分立体图；
图4是图3的示例性枢转轴组件的部分剖视图；
图5是根据本发明教示构造的另一个示例性枢转轴组件的部分剖视图；以及
图6是示出可用于制造根据本发明教示的枢转轴组件的示例性公开方法的流程图。
虽然会相对于某些说明性实施例给出以下详细描述，但应理解的是，这些附图并非必须是按比例的，且所公开的实施例有时以图解方式并且以部分视图进行说明。此外，在某些情形中，可能已省略了一些细节，这些细节对于理解所公开主题并非是必须的或者导致其它细节太难以察觉。因此，应理解的是，本发明并不限于这里公开和说明的特定实施例，而是须充分地阅读整个公开内容和权利要求及其等同物。
具体实施方式
首先参照图2，提供现有技术枢转轴组件200的示例实施例，该枢转轴组件实施到具有可变几何形状或可变涡轮几何形状(vtg)202的涡轮增压器中。如图所示，涡轮增压器202可包括调节环204、叶片环206以及多个叶片杆件组件208。更确切地说，调节环204例如经由一个或多个调节销212的周向运动等等能相对于相关联的叶片环206绕涡轮增压器中心线210旋转。此外，调节环204的旋转可构造成致使多个枢转块214绕涡轮增压器中心线210周向地旋转，由此也致使与之联接的每个叶片杆件216绕相应的叶片轴中心线218旋转。此外，使得叶片杆件216绕叶片轴中心线218旋转可致使对应的叶片轴220和叶片222相对于涡轮增压器202旋转、枢转或另外改变位置。
如图2中所示，现有技术的枢转轴组件200可用于使得调节销212且由此调节环204绕涡轮增压器中心线210周向地旋转，以最终致使叶片222相对于涡轮增压器202旋转、枢转或者调节位置。枢转轴组件200可通常包括枢转轴224、枢转叉226、vtg杆件228以及一个或多个衬套230。枢转轴224可从调节环204轴向地延伸并且附连于vtg杆件228。枢转叉226可最靠近调节环204从枢转轴224的端部径向地向外延伸，并且构造成联接于调节环204的调节销212。vtg杆件228可构造有支承端部232和联动端部234，其中，支承端部232设置在枢转轴224上或者联接于该枢转轴，并且枢转轴224的联动端部234联接于联动件236，该联动件能由未示出的致动器致动。衬套230可轴向地并且可旋转地联接于枢转轴224，并且构造成相对于枢转轴224至少部分地支承且轴向地对准vtg杆件228。
现转向图3，提供改进的枢转轴组件300的一个示例性实施例，该枢转轴组件根据本发明构造并且可结合改型或传统的涡轮增压器202使用。如图所示，枢转轴组件300可通常至少包括枢转轴302、枢转叉304、vtg杆件306、一个或多个衬套308以及保持轴环310。枢转轴302可从调节环204轴向地延伸并且附连于vtg杆件306。枢转叉304可最靠近调节环204从枢转轴302的端部径向地向外延伸，并且可构造成联接于或者另外接合调节环204的调节销212。vtg杆件306可构造有支承端部312和联动端部314，其中，支承端部312设置在枢转轴302上或者联接于该枢转轴，并且枢转轴302的联动端部314经由联动件236联接于致动器。衬套308可轴向地联接于枢转轴302，并且构造成相对于枢转轴302至少部分地支承和轴向地对准vtg杆件306。
与图1和2中示出的现有技术枢转轴组件100、200不同，图3中的枢转轴组件300可采用保持轴环310以进一步相对于枢转轴302支承vtg杆件306。如图3中所示，保持轴环310可轴向地联接于枢转轴302和vtg杆件306的一个或多个，并且设计成与枢转轴302和/或衬套308交界，从而构造成使得vtg杆件306与保持轴环310和枢转轴302的每个对准。例如在图4中进一步示出的是，保持轴环310可构造成轴向地联接到枢转轴302上，同时也使得vtg杆件306刚性地邻抵到枢转轴302或其扩大部段上。替代地，例如如图5中所示，保持轴环310可构造成轴向地联接到枢转轴302上，同时vtg杆件306可刚性地联接到保持轴环310的外周缘上。
在任一结构中，保持轴环310可经由压配合、焊接、铆接或足以维持vtg杆件306的刚性和合适对准并且确保枢转轴302和vtg杆件306之间的有效转矩传递的任何其它合适技术来刚性地联接于vtg杆件306和枢转轴302的一个或多个。此外，虽然可省略衬套308，但如果提供一个的话，保持轴环310可构造成结合衬套308起作用，以进一步支承和对准vtg杆件306。例如，如图4的实施例中所示，保持轴环310可构造成将vtg杆件306至少部分地邻抵于衬套308，以使得vtg杆件306设置并且支承在保持轴环310和衬套308之间。虽然仅仅提供某些结构，但其它可比较和合适结构对于本领域普通技术人员也会是显而易见的。
进而参照图3-5，由保持轴环310提供的附加支承和轴向强化可进一步使得vtg杆件306自身的设计比现有技术组件明显地更为简单，而不会影响结构完整性或具有其它不利影响。如图3-5的每个实施例中所示，并且与图1的现有技术vtg杆件106相比，vtg杆件306的总体厚度基本上更薄，且vtg杆件306的几何形状或构造相对更为简单。此外，由于vtg杆件306包含减小厚度以及复杂度较小的设计和几何形状，因而vtg杆件306可使用诸如冲压之类更快速、更容易且更成本有效的制造技术或工艺来构造。例如，本发明的vtg杆件306可大致具有小于4mm的厚度(该厚度能经由冲压工艺实现)，并且仍使得充足的转矩能够传递至vtg杆件306，而现有技术的那些在厚度上需要是大致6-8mm(该厚度无法经由典型的冲压工艺来实现)，以提供可比的转矩传递。除了冲压以外能够以降低成本制造这里公开的vtg杆件306的总体减小厚度的技术或工艺对于本领域普通技术人员会是显而易见的，并且也可用于实现可比结果。
现转向图6，提供制造本发明的枢转轴组件300的一个示例性方法400。例如框402中所示，并且根据图3-5中公开的实施例，方法400可一开始提供或形成枢转轴组件300的枢转轴302。例如，在图2的涡轮增压器202中或者在其它可比vtg中，枢转轴302可设计成从调节环204延伸并且附连于对应的vtg杆件306。在框404中，方法400可通过合适的冲压工艺来形成图3-5的枢转轴组件300的vtg杆件306，该vtg杆件具有总体减小厚度。此外，框404的冲压工艺可构造成形成具有支承端部312和联动端部314的vtg杆件306，以使得支承端部312定尺寸成接纳枢转轴302，并且使得联动端部314定尺寸成接纳联动件236且由此联接于致动器等等。
根据图6的框406，方法400可构造成提供或形成保持轴环310，该保持轴环定尺寸成轴向地接纳枢转轴组件300的枢转轴302。可选地或附加地，在框408中，方法400可构造成例如提供或形成一个或多个衬套308，该一个或多个衬套定尺寸成轴向地接纳枢转轴302并支承vtg杆件306，以使得vtg杆件306刚性地装配或保持在保持轴环310和一个或多个衬套308之间。又再者，在框410中，例如在图3-5中示出的任何一个结构中，方法400可包括使用保持轴环310将vtg杆件306的支承端部312联接到枢转轴302上。例如，如图4中所示，保持轴环310可联接到枢转轴302上，并且构造成将vtg杆件306轴向地邻抵到枢转轴302上。替代地，如图5中所示，保持轴环310可联接到枢转轴302上，且vtg杆件306可联接到保持轴环310上。此外，保持轴环310可使用压配合、焊接、铆接和/或任何其它合适技术联接到vtg杆件306和枢转轴302的一个或多个上。
从前文中会意识到的是，虽然仅仅阐述了某些实施例来用于说明的目的，但替代和修改从上文描述中对于本领域技术人员会是显而易见的。这些和其它替代被认为是等价的且在本公开和随附的权利要求的精神和范围内。