专利名称：压气机叶轮总成的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种转轴的压气机叶轮总成。特别涉及涡轮增压器的压气机叶轮总成。
背景技术：
涡轮增压器为一种已知装置，在高于大气压(进气压)下为内燃机的进气口供应空气。常规涡轮增压器基本包括一在涡轮机壳体内安装在转轴上的排气驱动涡轮。涡轮的转动驱动在压缩机壳体内安装在轴另一端的压气机叶轮。压气机叶轮将压缩空气送至内燃机的进气管，从而提高压缩机动力。转轴支撑在轴颈上，止推轴承置于连接在涡轮和压气机叶轮壳体之间的中间支撑壳内。
常规压气机叶轮包括一组从中心轴伸出的叶片，中心轴上有用以接受涡轮增压器轴一端的通孔。压气机叶轮通过旋入轴端的螺母固定在轴上，在轴穿过叶轮孔处，而支撑在叶轮前端，将叶轮固定在轴肩上(或其它径向伸出的随轴转动的接点)。
对涡轮增压器性能的最新要求是，提高给定尺寸的涡轮增压器的气流，从而提高转速，比如超过100,000rpm。为适应这么高的转速要求，涡轮增压器的轴承，从而涡轮增压器的轴径必须减小。但是，使用相对小直径的轴对于常规压气机叶轮安装总成来说是成问题的，也就是说，加工达到精度要求的穿过压气机叶轮的足够窄的通孔是有困难的(如果轴的旋转平稳的话，通孔必须和轴线及叶轮的旋转同轴)。随着通孔直径的减小，而加工通孔所需的工具的尺寸和强度相应减小。即使达到所需的加工精度，延长的加工时间和工具磨损问题抑制了该处理在经济上的可行性。
以上问题随着涡轮增压器的发展而加剧，要求使用更高性能的材料，如硬度大于常用铝合金的钛。
避免上述问题的办法之一是使用所谓如美国专利US4,705,463所披露的无孔压气机叶轮。该种压气机叶轮总成在压气机叶轮上只需一相对短的螺纹孔来接受缩短的涡轮增压器轴。但是此总成也可能存在平衡问题，因为压气机叶轮和轴之间的螺纹连接，以及在该连接中存在的间隙难以保持所需的同轴度。
发明内容
本发明的目的之一就是消除或减弱上述问题。
根据本发明，提供一种压气机叶轮总成，包括一安装在旋转轴上的压气机叶轮，轴穿过沿叶轮旋转轴线的通孔，通孔具有直径与轴的直径相对应的第一轴部分，和加大直径的第二轴部分，从而使通孔第二部分的内表面与轴有径向间隔。
叶轮仅通过通孔的第一轴部分支持在轴上。通孔该部分可沿叶轮轴线长度加工至所要求的直径，并保持所要求的精度。仅加大通孔的余下部分，从而并不影响叶轮在轴上的同轴性。
本发明还提供了一种包括上述压气机叶轮总成的涡轮增压器。
本发明的其它最佳特征通过下面的介绍就清楚了。
现在参照附图，仅以例举的方式描述本发明的具体实施例。其中图1为常规涡轮增压器的轴向截面图，示出涡轮增压器的主要构件和常规压气机叶轮总成；图2为根据本发明的压气机叶轮总成的截面图。
具体实施例方式
首先如图1所示，示出常规向心式涡轮增压器的基本构件。该涡轮增压器包括经一中间轴承壳3连接在一压气机2上的一涡轮1。涡轮1包括一涡壳4，内置一涡轮5。同样，压气机2包括一压气壳6，内置一压气机叶轮7。涡轮5和压气机叶轮7安装在通用轴8的相对端，通用轴8在轴承壳3内支撑在轴承总成9上。
涡壳4上有排气入口10和排气出口11。入口10将进入的排气导入包围涡轮5的环形进气室12。排气流经涡轮，通过与涡轮5同轴的圆形出气开口进入出口11。涡轮5的转动带动压气机叶轮7转动，通过轴向入口13吸入空气，并将压缩空气通过环形出气螺旋14送至内燃机。
参照更详尽的压气机叶轮总成，压气机叶轮包括多个从中心轴16伸出的叶片15，中心轴上有接受轴8一端的通孔。轴8略微从压气机叶轮7的前端伸出，穿过螺母17，支撑在压气机叶轮的前端上，将压气机叶轮7固定在止推轴承和油封总成18上。止推轴承/油封总成的细节可能不同，这对理解压气机叶轮的安装配置并不重要。重要的是，压气机叶轮7通过螺母17提供的夹紧力避免从轴8上松脱。
上述常规压气机叶轮总成存在的问题通过该详述进行讨论。
图2示出根据本发明压气机叶轮总成。轴8、止推轴承和油封总成18以及加紧螺母17的细节可以完全是常规的，比如根据图1所示。
本发明与现有总成的明显区别在于压气机叶轮的通孔在径向呈台阶，从而具有两个不同直径的轴部分21和22。第一轴部分21相对于轴8的外直径来说，直径相对较小。但是，第二轴部分22直径加大，从而其内表面与轴8有径向间隔。因此压气机叶轮仅通过第一部分21支撑在轴8上。通孔22的加大部分形成于叶轮压力较低的前端区域，因此对叶轮的操作无不良作用。
从而，根据本发明相对小直径的通孔，需要与轴8相匹配的直径，加工在压气机叶轮上至最大的长度，而在轴线上小于叶轮的轴向长度，但很容易加工到所需精度。通过在叶轮的前端区域加工加大直径的第二部分，从而完成通孔。因此克服了现有技术中遇到的问题，即试图在压气机叶轮的整个宽度上加工相对小直径的通孔。
应该理解的是通孔加大直径部分22可在小直径部分21之前或之后加工。同样，小直径通孔可穿透叶轮加工，之后在一部分长度上加大.
应该理解的是可对上述图2所示的本发明实施例的细节进行改进。比如，通孔第一和第二部分的相对长度可以与所述的不同。同样，通孔不用在直径上突变成台阶，而是在第一和第二部分之间带一直径逐渐增大的区域。
更进一步的变形，可将一圆柱形套筒安装在通孔相对大直径的部分，套筒的直径与叶轮的直径配合，在轴上为叶轮提供更进一步的支持。
其它可能的替换对相应的技术人员来说是显而易见的。
权利要求
1.一种压气机叶轮总成，包括一安装在旋转轴上的压气机叶轮，轴穿过沿叶轮旋转轴线的通孔，通孔具有在直径上相对于轴直径的第一轴部分，和加大直径的第二轴部分，从而使通孔第二部分的内表面与轴有径向间隔。
2.如权利要求1所述的压气机叶轮总成，其特征在于一内轴肩限定在通孔的所述第一和第二轴部分之间。
3.如权利要求1所述的压气机叶轮总成，其特征在于通孔直径在通孔的所述第一和第二轴部分之间逐渐增大。
4.如上述任一权利要求所述的压气机叶轮总成，其特征在于所述通孔的第一轴部分从压气机叶轮的一轴向端面伸出。
5.如上述任一权利要求所述的压气机叶轮总成，其特征在于一圆柱形套筒安装在所述通孔，径向扩充在通孔第二部分的内表面和轴的外表面之间。
6.一种安装在预定直径的转轴上的压气机叶轮，压气机叶轮带一轴向通孔，以接受所述轴的一端，通孔具有在直径上相对于所述预定轴直径的第一轴部分，和直径大于所述预定轴直径的第二轴部分。
7.如权利要求6所述的压气机叶轮，其特征在于一圆柱形套筒安装在通孔的第二部分，套筒的内径相应于套筒第一部分的直径。
8.一涡轮增压机，包括安装在涡壳内旋转轴一端的涡轮和在安装于涡壳内旋转的轴的另一端设置的一压气机叶轮，压气机叶轮具有轴向贯穿于叶轮第一轴面和叶轮第二轴面之间的通孔，所述第二轴面远离所述涡轮，其中通孔具有内径对应于轴直径的第一轴部分和加大直径的第二轴部分，从而加大直径部分的内表面与轴有径向间隔，而通孔的所述第一轴部分从压气机叶轮部分的所述第一轴向端面延伸，至叶轮的所述第二轴向端面。
全文摘要
一种压气机叶轮总成，包括一安装在旋转轴(8)上的压气机叶轮(7)，轴穿过沿叶轮(7)旋转轴线的通孔。通孔具有在直径上相对于轴直径的第一轴部分(21)，和加大直径的第二轴部分(22)，从而使通孔(22)第二部分的内表面与轴(8)有径向间隔。
文档编号F04D29/28GK1499083SQ20031011981
公开日2004年5月26日 申请日期2003年10月24日 优先权日2002年10月24日
发明者A·比林格顿, A 比林格顿 申请人:奥尔塞特工程有限公司