用于车辆的涡轮增压器的制作方法

本实用新型涉及一种涡轮增压器，更具体地涉及一种用于车辆的涡轮增压器：该涡轮增压器通过减小涡轮机叶轮的重量而使涡轮机叶轮惯性最小化并且通过冷却涡轮机叶轮来降低制造成本。

背景技术：

涡轮增压器用于改善发动机的输出。涡轮机叶轮能旋转地整体安装在涡轮机轴的第一侧上，并且同时压缩机叶轮能旋转地整体安装在涡轮机轴的第二侧上。从发动机排出的废气被引入涡轮机壳体中，涡轮机壳体围绕涡轮机叶轮以高速旋转涡轮机，并且空气通过围绕压缩机叶轮的压缩机壳体被吸入，而涡轮机轴和压缩机叶轮通过涡轮机叶轮的旋转而一起旋转。吸入的空气被加压和加速，但吸入的空气的速度减小，同时吸入的空气通过扩压器，并且因此加压的空气从压缩机壳体的出口传送到进气歧管，同时速度能量变成了压力。

通常，由于高温废气在涡轮机叶轮侧流动，因此涡轮机叶轮由昂贵的因科镍合金材料制成以承受高温废气。因科镍合金是昂贵的并且也是相当重的，因此由于涡轮机叶轮而增加了涡轮增压器的总重量并且降低了低速扭矩。

提供描述为相关技术的内容仅用于帮助理解本实用新型的背景，并不应被认为与本领域技术人员已知的相关技术对应。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供一种用于车辆的涡轮增压器，其能够通过机械加工涡轮机叶轮以在涡轮机叶轮中形成中空部并使油循环到其中而使涡轮机叶轮的重量减轻并且冷却涡轮机叶轮。

根据本实用新型的一个示例性实施方案，一种用于车辆的涡轮增压器可以包括：轴，在该轴的内部设置有中空孔，并且该轴的外周表面包括与该中空孔连通的入口孔和出口孔；涡轮机叶轮，一体地安装在该轴的第一端处，并且在该涡轮机叶轮中形成的中空槽与该轴的中空孔连通；中心壳体，在该中心壳体内部设置有轴槽，其中轴能旋转地安装在该轴槽中，并且该中心壳体设置有可从油管供应油的油通道且包括注入通道，该注入通道在与油通道连接的同时延伸到轴槽；以及油阀，油阀安装在油通道中以选择性地打开和关闭流体的流动。

优选地，中心壳体还包括从空气罐供应空气的空气通道，注入通道在与空气通道连接的同时延伸到轴槽；并且用于车辆的涡轮增压器还包括空气阀，空气阀安装在空气通道中以选择性地打开和关闭流体的流动。

优选地，入口孔可以形成在这样的的点处：该点面对注入通道延伸所在的方向。

优选地，入口孔可以在朝向轴的径向内侧的方向上倾斜以接近涡轮机叶轮。

优选地，注射通道可以以与入口孔相同的角度倾斜的方式延伸。

优选地，入口孔可以倾斜以将形成在轴的外圆周表面上的入口定位在从形成在轴的内圆周表面上的出口沿圆周方向间隔设定距离的点处。

优选地，出口孔可以沿着轴的径向方向延伸。

优选地，中心壳体的内部可以包括排出通道，以将面向出口孔的点处的轴槽中的油排放到外部。

优选地，涡轮增压器还可以包括：多个轴承，安装在轴与轴槽之间以允许轴相对于轴槽相对旋转。多个轴承可以安装在彼此间隔开的位置处并且入口孔和出口孔设置在多个轴承之间。

优选地，涡轮增压器还可以包括：控制器，配置为当车辆速度小于设定的车辆速度并且排气温度小于设定的温度时操作油阀和空气阀两者以使油阀和空气阀两者被关闭，当车辆速度等于或大于设定的车辆速度并且排气温度等于或大于设定的温度时油阀被打开且空气阀被关闭，并当车辆速度小于设定的车辆速度且排气温度等于或大于设定的温度时油阀被关闭且空气阀被打开。

附图说明

根据以下结合附图的详细描述，将更清楚地理解本实用新型的上述和其他目的、特征和其他优点，其中：

图1是示出根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的涡轮增压器的截面图；

图2是示出根据本实用新型的示例性实施方案的轴和涡轮机叶轮的图；

图3是示出根据本实用新型的示例性实施方案的中心壳体的内部的截面图；

图4是根据本实用新型的示例性实施方案的沿图2的线A-A截取的截面图；

图5是根据本实用新型的示例性实施方案的沿图2的线B-B截取的截面图；以及

图6是示出根据本实用新型的示例性实施方案的排出通道和润滑通道的截面图。

具体实施方式

应该理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似的术语包括广义的机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的客运车辆，包括各种船只和船舶的水运工具，航空器等，并且包括混合动力车辆，电动车辆，燃烧、插电式混合动力电动车辆，氢动力车辆和其他替代燃料车辆(例如，来源于非石油资源的燃料)。

虽然示例性实施方案被描述为使用多个单元来进行示例性过程，但是应该理解，示例性过程也可以由一个或多个模块进行。此外，可以理解，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件设备。存储器被配置为存储模块，并且处理器被具体配置为执行所述模块以进行下面进一步描述的一个或多个过程。

本文使用的术语仅用于描述特定示例性施方案的目的，而不意图限制本实用新型。如本文所用的，单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。还应该理解，术语“包括”和/或“包含”当用于本说明书时指定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/部件的存在，但并不排除存在或添加其一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或组合。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何和所有组合。

除非特别说明或从上下文中明显看出，如本文所用，术语“约”应理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％的规定值的范围内。除非上下文另有明确说明，否则本文提供的所有数值均由术语“约”修饰。

在下文，将参照附图描述根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的涡轮增压器。

图1是示出根据本实用新型的示例性实施方案的用于车辆的涡轮增压器的截面图；且2是示出根据本实用新型的示例性实施方案的轴和涡轮机叶轮的图。参照图1和图2，根据本实用新型的用于车辆的涡轮增压器可以包括：轴100，在轴中形成有中空孔102；以及入口孔104和出口孔106，形成在轴100的外周表面处。入口孔104和出口孔106与中空孔102连通。此外，涡轮增压器可以包括：涡轮机叶轮110，一体地安装在轴100的第一端处，并且在涡轮机叶轮110中形成有与轴100的中空孔102连通的中空槽112；中心壳体120，在中心壳体中形成有轴槽122，其中轴100能旋转地安装在轴槽122中。此外，中央壳体可以包括从油管供应油的油通道124，从空气罐供应空气的空气通道126，以及注入通道128，注入通道128延伸到轴槽同时被连接到油通道124和空气通道126。涡轮增压器还可以包括分别安装在油通道124和空气通道126中的油阀140和空气阀145，以选择性地打开和关闭流体的流动。

特别地，涡轮机叶轮110和压缩机叶轮114可以各自一体地连接到轴100的两个侧端，并且因此当涡轮机叶轮110通过废气的流动而旋转时，轴100和压缩机轮114在一起旋转的同时对发动机进气进行加压。中央壳体120的内部可以包括：轴槽122，该轴槽作为轴100能旋转地安装在其中的空间，并且中央壳体120的内部可以包括油通道124、空气通道126和注入通道128以向轴槽122供应油或空气。

油通道124可以连接到油管(未示出)以供应油以润滑中心壳体120的内部并且可以被供应油并且可以将油排放到轴槽122中。空气通道126可以连接到空气罐(未示出)并且可以被供应空气并且可以将空气供应到轴槽122中。然而，油和空气的供应源可以根据车辆的型号而改变。例如，在诸如商用车辆的车辆中，油和空气可以各自从诸如油罐和压缩空气罐的部件来供应。

根据本实用新型，轴100可以与涡轮机叶轮110一体地形成，其中中空孔102和中空槽112被设置成彼此连通并且轴100的中空孔102可以包括入口孔104和出口孔106，入口孔104和出口孔106与轴槽122连通以通过中空孔102将油或空气引入涡轮机叶轮110的中空槽112中，从而冷却涡轮机叶轮110。涡轮机叶轮110可被配置为基于废气的流动而旋转。由于涡轮机叶轮110与高温废气(例如，约700℃至900℃)接触，因此可以使用具有优异机械性能的材料来制造现有的涡轮机叶轮110以承受高温。

例如，涡轮机叶轮110可以由因科镍材料制成，其可能比其他材料更昂贵并且更重。然而，由于油被供应到形成在涡轮机叶轮110中的中空槽112以如本实用新型中那样进行冷却，因此涡轮机叶轮110可以使用相对便宜的材料制造，并且因此涡轮机叶轮的成本可以降低。此外，由于中空槽112形成在涡轮机叶轮110中，因此涡轮机叶轮110轻量化以降低涡轮机叶轮110的惯性，由此改善车辆的起动性能和低速扭矩性能。

此外，根据本实用新型，入口孔104可以形成在面对其中注入通道128延伸的方向的点处。通常，由于中心壳体120保持固定状态，因此注入通道128在固定位置处朝向轴100喷射油或空气，并且由于轴100与涡轮机叶轮110一起旋转，因此油或空气是否可平稳地供应到旋转轴100的中空孔102中影响涡轮机叶轮110的冷却性能。因此，为了使从注入通道128喷射的油或空气平稳地流入轴100的入口孔104，入口孔104可形成在与其中注入通道128延伸的方向对应的点处。

特别地，可以沿轴100的圆周形成多个入口孔104以允许油或空气更平稳地流入旋转轴100。从注入通道128排出的油或空气可能未被完全引入到旋转轴100的入口孔104中。然而，由于流体从注入通道128排出的压力，大部分流体可被引入到入口孔104中，并且未被引入到入口孔104中的流体可被用于对轴槽122内的轴100进行润滑。此外，入口孔104可以在朝向轴100的径向内侧的方向上倾斜以接近涡轮机叶轮110。

图3是示出根据本实用新型的示例性实施方案的中心壳体的内部的截面图。如图2所示的箭头所示，废气沿着涡轮机叶轮110的径向流动以被引入，然后沿涡轮机叶轮110的轴向排出。根据作用和反作用的规律，轴100在与其中排出废气的方向相反的轴向上被施加反作用力。参考图1，轴100可以包括配置为吸收轴100的轴向载荷的推力轴承155。由于废气流动产生的反作用力，推力轴承155的耐久性可能实质上降低。

如图3所示，根据本实用新型，当油或空气被引入到中空孔102中时，入口孔104被倾斜加工以允许油或空气在沿着涡轮机叶轮110的侧向方向移动的同时被引入到涡轮机叶轮110中，由此抵消由废气在轴100中产生的反作用力。因此，可以确保止推轴承155的耐久性。

此外，注入通道128可以延伸同时以与入口孔104相同的角度倾斜。换句话说，如图3所示，注入通道128和入口孔104可以相对于彼此设置在直线上，以允许通过注入通道128排出的油或空气更平稳地引入到入口孔104中。此外，通过注入通道128排放的油或空气可以抵消从废气传递到轴100的反作用力。同时，入口孔104可以倾斜以将形成在轴100的外圆周表面上的入口定位在从形成在轴100的内圆周表面上的出口沿圆周方向间隔设定距离的点处。

图4是沿图2的线A-A截取的截面图2。参照图2和图4，入口孔104可以相对于轴100的径向方向倾斜，并且还可以相对于轴100的圆周方向倾斜地加工。换句话说，入口孔104可被形成为允许油或空气在被引入中空孔102中以将转矩传递到轴100时从轴100的中心朝向偏心点引入。

例如，当沿着轴100的径向方向竖直地加工入口孔104时，当油被引入中空孔102时，轴100的扭矩可能由于油的粘度而降低。因此，入口孔104可以被加工成相对于轴100沿偏心方向延伸以辅助扭矩，同时防止当将油供应到轴100时发生轴100的扭矩损失，从而增加涡轮增压器效率。另一方面，出口孔106可以沿着轴100的径向方向延伸。此外，排出通道130可以形成在中央壳体120中，以将轴槽122中的面向出口孔106的点处的油排出到外部。

图5是沿图2的线B-B截取的截面图，且图6是示出根据本实用新型的示例性实施方案的排出通道和润滑通道的截面图。参照图2、图5和图6，出口孔106可被配置为将中空孔102和中空槽122内的油更平稳地排出到外部。出口孔106可以沿着轴100的径向方向竖直地形成，以引起油通过离心力被平稳地排出。通过出口孔106排放到轴槽122中的油可以通过排出通道130排放到外部，以使涡轮增压器中的油循环。

参照图1、图3和图6，根据本实用新型的用于车辆的涡轮增压器还可以包括安装在轴100和轴槽122之间以允许轴100相对于轴槽122相对旋转的多个轴承150，其中多个轴承150安装在彼此间隔开的位置处，并且入口孔104和出口孔106设置在多个轴承之间；并且其中通过润滑通道132向多个轴承150提供润滑油。换句话说，轴100可以通过多个轴承150能旋转地安装在中心壳体120中。特别地，入口孔104和出口孔106可以形成在多个轴承150之间的空间中，以防止不被引入入口孔104但流入轴槽122的油通过轴承150退出到轴槽122的另一个空间中。因此，轴承150能够密封油。

此外，根据本实用新型的车辆涡轮增压器可以包括控制器160，该控制器配置为当车辆速度小于设定的车辆速度并且排气温度小于设定的温度时操作油阀140和空气阀145两者，以使这两者被关闭，当车辆速度等于或大于设定的车辆速度并且排气温度等于或大于设定的温度时油阀140被打开且空气阀145被关闭，并当车辆速度小于设定的车辆速度且排气温度等于或大于设定的温度时油阀140被关闭且空气阀145被打开。

控制器160可以是车辆的电子控制单元(ECU)，并且可被配置为从车辆速度传感器和温度传感器接收关于车辆速度和废气温度的数据，将预设车辆速度与车辆速度数据比较并将预设温度与废气温度数据比较，以电子方式操作经由通信线路彼此连接的油阀140和空气阀145。例如，当车辆停止或低速行驶时，当废气温度低或车辆以低速行驶时，油阀140和空气阀145两者可关闭以使其运转为传统的涡轮增压器，由此防止油被引入轴槽122中。

此外，当废气的温度升高并且车辆以高速行驶时，油阀140可以打开以将油供应到涡轮机叶轮110中，从而引起涡轮机叶轮110被冷却。空气阀145可被切断以防止涡轮机叶轮110中的油由于空气供应而不必要地排放到外部。当废气的温度高但车辆处于其以低速行驶的减速状态时，空气阀145可打开以供应空气，同时油阀140关闭以将残留在涡轮机叶轮110内部和轴100内的热交换油排出到外部。因此，有可能使涡轮机叶轮110被新油冷却。

根据具有上述结构的用于车辆的涡轮增压器，由于中空槽可以形成在涡轮机叶轮中，因此涡轮机叶轮的重量可以减小以降低涡轮机叶轮的惯性，从而改善了车辆的起动性能和低速扭矩性能。此外，由于油可以循环通过涡轮增压器轴和涡轮机叶轮的内部以进行冷却，因此涡轮增压器可以使用具有低机械性能的相对便宜的材料，从而降低涡轮增压器的成本。此外，由于轴的入口孔被加工成倾斜的，因此废气产生的反作用力可以被抵消以确保推力轴承的耐久性。

尽管已经关于具体的示例性实施方案示出和描述了本实用新型，但对于本领域技术人员而言显而易见的是，在不偏离由以下权利要求限定的本实用新型的精神和范围的前提下可以对本实用新型进行各种修改和改变。