涡轮增压器压缩机叶轮组件的制作方法

文档序号:11174042阅读:715来源:国知局
涡轮增压器压缩机叶轮组件的制造方法与工艺

本文中公开的主题一般涉及用于内燃机的涡轮增压器的压缩机叶轮组件。



背景技术:

废气驱动的涡轮增压器包括转动组,该转动组包括涡轮机叶轮和压缩机叶轮,该涡轮机叶轮和压缩机叶轮通过轴连接至彼此。该轴通常由一个或多个轴承(例如,用油润滑的空气轴承、滚珠轴承、磁力轴承等)可转动地支撑在中心壳体内。在操作期间,来自内燃机的废气驱动涡轮增压器的涡轮机叶轮,该涡轮机叶轮进而驱动压缩机叶轮以便使通向内燃机的增压空气升压。

附图说明

通过参考结合附图中示出的示例的下列详细描述,可以对本文中描述的各种方法、装置、组件、系统、结构等及其等同物有更加全面的理解,在附图中:

图1是涡轮增压器和内燃机以及控制器的示意图;

图2是涡轮增压器组件的示例的剖视图;

图3是压缩机叶轮组件的两个示例的示意图;

图4是压缩机叶轮组件的示例的示意图;

图5是压缩机叶轮组件的示例的示意图;

图6是组件的示例的示意图;

图7a、图7b、图7c和图7d是压缩机叶轮组件关于组装过程的示例的示意图;

图8是压缩机叶轮组件的示例的示意图;

图9是压缩机叶轮组件的示例的示意图;

图10是压缩机叶轮组件的示例的示意图;

图11是压缩机叶轮组件的示例的示意图;

图12是压缩机叶轮组件的示例的示意图;

图13是包括多件式套环的压缩机叶轮组件的示例的示意图;

图14是包括多件式套环的压缩机叶轮组件的示例的示意图;

图15是扭矩对时间的曲线的示例的示意图;

图16是方法的示例的框图。

具体实施方式

下面对涡轮增压发动机系统的示例进行描述,接着对部件、组件、方法等的各种示例进行描述。

涡轮增压器经常用于增加内燃机的输出。参照图1,作为示例,系统100能够包括内燃机110和涡轮增压器120。如图1所示,系统100可以是车辆101的一部分,其中,系统100设置在发动机舱中并且连接至废气管道103,废气管道103将废气引导至例如位于乘客舱105后面的废气出口109。在图1的示例中,处理单元107可以被设置成处理废气(例如,经由分子的催化转化来减少排放物等)。

如图1所示,内燃机110包括发动机缸体118,发动机缸体118容纳有可操作地(例如,经由活塞)驱动轴112的一个或多个燃烧室,以及为空气提供通向发动机缸体118的流动路径的进气口114和为废气提供离开发动机缸体118的流动路径的排气口116。

涡轮增压器120能够用于从废气中提取能量并且用于向进入的空气提供能量,进入的空气可以与燃料组合以形成燃烧气体。如图1所示,涡轮增压器120包括:空气进口134、轴122、用于压缩机叶轮125的压缩机壳体组件124、用于涡轮机叶轮127的涡轮机壳体组件126、另一个壳体组件128以及废气出口136。壳体组件128可以被称为中心壳体组件,因为壳体组件128设置在压缩机壳体组件124和涡轮机壳体组件126之间。

在图1中,轴122可以是包括多种部件的轴组件(例如,考虑轴与叶轮组件(swa),其中,涡轮机叶轮127焊接至轴122,等)。作为示例,轴122可以由设置在壳体组件128中(例如,在由一个或多个孔壁限定的孔中)的轴承系统(例如,(多个)轴颈轴承、(多个)滚动轴承等)可转动地支撑,使得涡轮机叶轮127的转动引起压缩机叶轮125的转动(例如,因为通过轴122可转动地联接)。作为示例,中心壳体转动组件(chra)可以包括:压缩机叶轮125、涡轮机叶轮127、轴122、壳体组件128以及各种其它部件(例如,设置在压缩机叶轮125和壳体组件128之间的轴向位置处的压缩机侧板)。

在图1的示例中,可变几何组件129被示出为部分地设置在壳体组件128和壳体组件126之间。这样的可变几何组件可以包括叶片或其他部件以便改变通向涡轮机壳体组件126中的涡轮机叶轮空间的通道的几何结构。作为示例,可以设置可变几何压缩机组件。

在图1的示例中,废气门阀(或者简单地称为废气门)135被定位成靠近涡轮机壳体组件126的废气进口。废气门阀135能够被控制为允许来自排气口116的至少一些废气绕过涡轮机叶轮127。可以将各种废气门、废气门部件等应用于常规的固定喷嘴涡轮机、固定叶片式喷嘴涡轮机、可变喷嘴涡轮机、双涡流涡轮增压器等。作为示例,废气门可以是内部废气门(例如,至少部分地在涡轮机壳体的内部)。作为示例,废气门可以是外部废气门(例如,可操作地联接至与涡轮机壳体流体连通的管道)。

在图1的示例中,还示出了废气再循环(egr)管道115,废气再循环管道115可以可选地设置有一个或者多个阀117,例如,以便允许废气流动到压缩机叶轮125上游的位置。

图1还示出了用于使废气流至废气涡轮机壳体组件152的示例结构150以及用于使废气流至废气涡轮机壳体组件172的另一种示例结构170。在结构150中,气缸头154包括在其内的通道156以便将废气从气缸引导至涡轮机壳体组件152,而在结构170中,歧管176提供用于涡轮机壳体组件172的安装,例如,在没有任何单独的中等长度的废气管路的情况下。在示例结构150和170中,涡轮机壳体组件152和172可以被构造用于与废气门、可变几何组件等一起使用。

在图1中,控制器190的示例被示出为包括一个或多个处理器192、存储器194和一个或多个接口196。这样的控制器可以包括电路,诸如,发动机控制单元(ecu)的电路。如本文所描述的,各种方法或技术可以可选地结合控制器(例如,通过控制逻辑)而被实施。控制逻辑可以取决于一个或多个发动机操作条件(例如,涡轮转速、发动机转速、温度、载荷、润滑剂、冷却等)。例如,传感器可以经由一个或多个接口196将信息发送至控制器190。控制逻辑可以依赖这样的信息,并且进而,控制器190可以输出控制信号以控制发动机操作。控制器190可以被构造成控制:润滑剂流、温度、可变几何组件(例如,可变几何压缩机或者涡轮机)、废气门(例如,经由致动器)、电动机、或者与发动机相关联的一个或多个其它部件、涡轮增压器(或多个涡轮增压器)等。作为示例,涡轮增压器120可以包括一个或多个致动器和/或一个或多个传感器198,例如,该一个或多个致动器和/或一个或多个传感器198可以联接至控制器190的接口或者多个接口196。作为示例,废气门135可以由控制器控制,该控制器包括对电信号、压力信号等做出响应的致动器。作为示例,用于废气门的致动器可以是机械致动器,例如,可以在不需要电力的情况下操作的机械致动器(例如,考虑被构造成对经由管道供应的压力信号做出响应的机械致动器)。

图2示出了涡轮增压器组件200的示例,该涡轮增压器组件200包括由轴承230(例如,轴颈轴承、诸如具有外座圈的滚动元件轴承的轴承组件等)支撑的轴220,该轴承230设置在压缩机组件240和涡轮机组件260之间的壳体280的孔中(例如,由一个或多个孔壁限定的通孔)。压缩机组件240包括压缩机壳体242,压缩机壳体242限定蜗壳246并且容纳压缩机叶轮244。如在图2中所示,涡轮机组件260包括涡轮机壳体262,该涡轮机壳体262限定蜗壳266并且容纳涡轮机叶轮264。例如,涡轮机叶轮264可以焊接或以其他方式附接至轴220以形成轴及叶轮组件(swa),其中,轴220的自由端允许压缩机叶轮244的附接。

关于空气流,在压缩机叶轮244转动时,空气能够经由部分地由压缩机壳体242和背板270限定的扩散器区段而被引导至蜗壳246,从而经由进口249将空气抽取至通道248中,进口249和通道248均可以由压缩机壳体242限定。如在图2中指示的,在涡轮增压器200的操作期间,压缩机叶轮244用于提高空气压力以使得蜗壳246中的空气压力(pv)大于通道248中的空气压力(po)。作为示例,在实施废气再循环(egr)的位置处,环境空气可能与废气混合(例如,在压缩机叶轮244的上游和/或下游)。

在图2的示例中,轴向定位销285容纳在轴承230的开口中,该开口可以是轴承230的交叉孔(cross-bore)。作为示例,在轴承230是具有外座圈的滚动元件轴承的情况下,外座圈能够包括开口。作为示例,一个或多个其它类型的轴向定位机构可以包含在涡轮增压器中用于限制轴承的轴向移动(例如,和/或在一个或多个其它方向上的移动)。

在图2的示例中,轴220包括形成轴向环形面的台阶(例如,肩部)。在图2的示例中,止推环275包括与轴220的轴向环形面相抵靠的表面。在这样的示例中,锁定螺母221能够包括与轴220的端部部分的螺纹相配的螺纹,使得锁定螺母221相对于轴220的拧紧抵靠轴220的轴向环形面而加载压缩机叶轮244和止推环275,这能够使轴220张紧(例如,从台阶至轴的端部部分)。在这样的示例中,轴220、压缩机叶轮244和锁定螺母221能够作为整体转动(例如,响应于废气驱动涡轮机叶轮264)。如在图2的示例中所示,背板270能够包括孔,止推环275的至少一部分定位在该孔中,其中,止推环275能够包括沟槽或多个沟槽,该沟槽或者多个沟槽可以安置有密封元件或多个密封元件(例如,o型环、活塞环等)。

涡轮机组件260进一步包括可变几何组件250,该可变几何组件250可以被称为“套管”(例如,套管250),该可变几何组件250可以使用套管250的环形部件或者凸缘251(例如,可选地成形为台阶形环形盘)来进行定位,该环形部件或者凸缘251例如使用螺栓293-1至293-n和防热罩290(例如,可选地成形为台阶形环形盘)而夹持在壳体280和涡轮机壳体262之间,防热罩290设置在套管250和壳体280之间。如在图2的示例中所示,套管250包括护罩部件252和环形部件251。作为示例,一个或多个安装件或间隔件254可以设置在护罩部件252和环形部件251之间,例如,以便轴向地隔开护罩部件252和环形部件251(例如,形成喷嘴空间)。

作为示例,叶片255可以定位在护罩部件252和环形部件251之间,例如,处于控制机构可以引起叶片255的枢转的位置。作为示例,叶片255可以包括轴向地延伸以便可操作地联接至控制机构的叶片杆,例如,用于使叶片255围绕叶片杆限定的枢转轴线而枢转。

关于废气流,蜗壳266中的较高压力废气经过套管250的通道(例如,喷嘴或者多个喷嘴、喉道或者多个喉道等)以便到达如设置在由套管250和涡轮机壳体262限定的涡轮机叶轮空间中的涡轮机叶轮264。在经过涡轮机叶轮空间之后,废气沿着由涡轮机壳体262的壁限定的通道268轴向向外行进,该涡轮机壳体262还限定开口269(例如,废气出口)。如所指示的,在涡轮增压器200的操作期间,蜗壳266中的废气压力(pv)大于通道268中的废气压力(po)。

作为示例,叶轮(无论是涡轮机叶轮还是压缩机叶轮)能够包括进口段部分和出口段部分,例如,该进口段部分和该出口段部分的特征部分地在于进口段半径(ri)和出口段半径(re)。作为示例,单个轮叶能够包括进口段边缘(例如,前缘)和出口段边缘(例如,后缘)。叶轮可以由修整值部分地限定,该调整值的特征在于进口段部分和出口段部分之间的关系。

图3示出了两个组件300和350的示例,其中,每个组件包括具有通孔322或372的压缩机叶轮320或370,以及固定至轴301或者351的锁定螺母310或360,轴301或者351延伸通过通孔322或372。如所示,压缩机叶轮370包括两个叶轮面375和377(例如,面朝外和面朝内),而压缩机叶轮320仅包括单个叶轮面(例如,面朝外;要注意的是单个叶轮面可以面朝内)。

在图3的示例中,轴301和351中的每一个从相应的涡轮机叶轮340和390延伸。沿着轴301和351中的每一个轴向地设置的是相应的止推环313和363以及相应的轴承315和365。轴301包括:压缩机叶轮部分302、止推环部分303、压缩机轴颈轴承部分304、轴承部分305和涡轮机轴颈轴承部分306。轴351也包括:压缩机叶轮部分352、止推环部分353、压缩机轴颈轴承部分354、轴承部分355和涡轮机轴颈轴承部分356。下述元件的各种轴向尺寸被示出:轴承315和365(zb)、止推环313和363(ztc)、压缩机叶轮320和370(zc)以及锁定螺母310和360(zn)。

对于组件300,压缩机叶轮320包括:与锁定螺母310邻接的鼻部端324以及与止推环313邻接的底部端326。压缩机叶轮320在其鼻部端324处具有最小半径rc-min并且在与所谓的z-平面一致的边缘328处具有最大叶轮半径rc-max。

对于组件350,压缩机叶轮370包括:与锁定螺母360邻接的鼻部端374以及与止推环363邻接的底部端376。压缩机叶轮370在其鼻部端374处具有最小半径rc-min并且在与所谓的z-平面一致的边缘378处具有最大叶轮半径rc-max。

在组件300和350中,相应的轴301和351的每一个包括位于轴承部分和止推环部分之间的过渡处的肩部(例如,台阶)。如所示,止推环313能够与轴301的肩部相抵靠,并且止推环363能够与轴351的肩部相抵靠。作为示例,轴的肩部能够包括能够与止推环的环形表面接触的环形表面。作为示例,止推环能够包括接触压缩机叶轮的底部端的环形表面。作为示例,止推环能够被“夹持”(例如,经由锁定螺母的拧紧)在轴的表面和压缩机叶轮的表面之间的轴向位置中,使得压缩机叶轮、止推环和轴作为整体转动。在这样的示例中,轴承可以被定位成在止推环和轴承的端部之间具有轴向间隙,并且轴承可以被定位成在涡轮机叶轮的表面和轴承的相对端之间具有轴向间隙。如所提到的,轴承可以轴向地定位在轴承的轴向移动受限制的位置。

关于平衡,作为示例,锁定螺母可以由钢制成并且适于通过磁场感测来测量失衡。在平衡过程期间,可以根据平衡机(例如,vsr)提供的信息而在锁定螺母中制作一个或多个切口。

图4示出组件400的示例,组件400包括:轴401、锁定螺母410、止推环413和压缩机叶轮420,其中,轴401延伸通过压缩机叶轮420的孔422,其中,锁定螺母410与压缩机叶轮420的鼻部端424邻接,以及其中,止推环413与压缩机叶轮420的底部端426邻接。在这样的示例中,锁定螺母410能够包括与轴401的外螺纹相配的内螺纹,使得锁定螺母410能够与压缩机叶轮420的鼻部端424接触以便将压缩机叶轮420保持在轴401上。例如,锁定螺母410能够进行转动以便使相配的螺旋螺纹使得锁定螺母410响应于转动而轴向地平移。

作为示例,能够将组装过程称为夹持。例如,锁定螺母410能够以下述方式夹持压缩机叶轮420:其中,压缩机叶轮420处于压缩状态,以及其中,轴401处于张力状态。在图4的示例中,止推环413能够与轴401(例如,肩部)的表面403相抵靠,使得锁定螺母410的拧紧用于在压缩机叶轮420和止推环413上施加压缩力。在这样的示例中,轴401能够至少部分地处于张紧状态(例如,从表面403的轴向位置至锁定螺母410的轴向位置)。作为示例,在操作期间,热能和动能能够引起力的变化。

各种材料性质能够表征组件如何对热能、转动、压缩、张力等做出响应。例如,热系数能够确定材料响应于温度的变化的膨胀或收缩的程度。作为另一个示例,泊松比(poissonratio)能够表征响应于压缩或张力而产生的尺寸变化。

泊松比是横向应变与轴向应变的负的比率。例如,在材料在三维坐标系的一个方向上被压缩的情况下,该材料能够在其它方向上膨胀(例如,垂直于压缩方向),即被称为泊松效应的现象。对于这些变化的小值,泊松比是膨胀分数(或百分数)除以压缩分数(或百分数)。相反地,如果材料被拉伸而不是被压缩,则该材料能够在横向于拉伸方向的一个或多个方向上收缩(例如,也可以被称为泊松效应的效应)。在这样的情景中,泊松比是相对收缩与相对膨胀的比率。在某些情况中,材料可以在被压缩时而在横向方向上收缩(或者在被拉伸时膨胀),这将产生负值的泊松比。

在图4的示例中,组件400与用于通孔压缩机叶轮夹持的过程相对应,其中,锁定螺母410被拧紧在螺纹轴401上。这样的过程能够产生夹持载荷的显著量的可变性并且能够伴随显著量的失衡。夹持载荷的可变性导致用于拧紧的最小和最大规格,该最小和最大规格能够限制设计和性能。夹持引起的失衡能够源于锁定螺母自身,例如,由于没有在轴上居中(例如,螺纹没有径向地定位),以及,例如,源于拧紧,该拧紧能够产生轴的扭曲和弯曲。

作为示例,组件能够包括位于轴上的已型锻套环,其中,这样的已型锻套环能够以旨在减小(例如,甚至避免)轴的扭曲和弯曲的方式装配至轴,以及例如,以能够直接控制夹持载荷的方式配合至轴。

图5示出组件500的示例,该组件500包括:轴501、已型锻套环510、止推环513和缩机叶轮520,其中,轴501延伸通过压缩机叶轮520的孔522,其中,已型锻套环510与压缩机叶轮520的鼻部端524邻接,以及其中,止推环513与压缩机叶轮520的底部端526邻接。在这样的示例中,型锻套环510能够与压缩机叶轮520的鼻部端524接触以便将压缩机叶轮520保持在轴501上。例如,如所解释的,轴能够包括承受力的表面。在图5的示例中,轴501包括与止推环513接触的表面503(例如,轴向面等),止推环513与压缩机叶轮520的底部端526接触。

图5还示出方法590的示例的一系列示意图,方法590包括:提供框592,提供框592用于提供作为组件(诸如,中心壳体转动组件(chra))的一部分的型锻套环510(例如,在未变形状态下)以及轴501;定位框594,定位框594用于相对于轴501定位型锻套环510(例如,与轴的轴线对齐);以及固定框596,在固定框596处,型锻套环510已经变形为固定至轴501的已型锻套环510以便“锁住”期望的载荷(例如,轴向地在已型锻套环510和轴501的表面503之间)。

如在图5的示例中所示,型锻套环510的径向尺寸改变。例如,型锻套环能够包括响应于使套环变形的力而改变的径向构型或横截面构型。如在图5的示例中所示,套环510能够包括在上半部上的较大半径和在下半部上的较小半径,其中,变形能够导致在上半部上的较小半径和在下半部上的较大半径,其中,下半部包括例如能够与压缩机叶轮的鼻部接触的下表面。作为示例,套环的孔径能够响应于力的施加而改变,其中,该孔径在孔的至少一个轴向部分上变得更小。作为示例,轴能够由于所施加的载荷而少量地变形,例如,轴可以伸长,其中,伸长可以伴随着相应的泊松效应。

作为示例,型锻套环能够包括沟槽并且轴能够包括脊部。作为示例,沟槽可以是环形沟槽并且脊部可以是环形脊部。作为示例,沟槽可以彼此相邻并且脊部可以彼此相邻。作为示例,沟槽可以轴向地隔开并且脊部可以轴向地隔开。作为示例,处于未变形状态下的型锻套环的沟槽的直径能够大于轴的脊部的直径,使得能够相对于轴而定位该型锻套环。在这样的示例中,型锻过程能够将型锻套环变形为已型锻套环,其中,沟槽的直径变得更小以使得在已型锻套环和轴之间产生接触。在这样的示例中,沿着各结构(例如,沟槽和脊部)的轴向长度的表面之间的接触可以大于约40%。

作为示例,沟槽和脊部可以具有一种或多种形状。例如,考虑如在框592中的形状或者如在框593中的形状(例如,脊部在框593中比在框592中更圆)。

如在图5中所示,已型锻套环510能够在鼻部端524处与压缩机叶轮520接触以使得载荷由已型锻套环510承载,其中,该载荷被转移至轴501。在涡轮增压器的操作期间,轴501、已型锻套环510和压缩机叶轮520能够作为整体转动,其中,例如,已型锻套环510与压缩机叶轮520之间的接触能够减少压缩机叶轮520围绕轴501的滑动;要注意的是,轴501的外表面或多个外表面也可以与压缩机叶轮520的通孔522的表面或多个表面接触,其中,这样的接触也可以减少滑动。另外,在压缩机叶轮520和止推环513之间以及在止推环513和轴501的表面503之间能够存在接触。

作为示例,组装过程能够被称为夹持。例如,型锻套环510能够以下述方式夹持压缩机叶轮520:其中,压缩机叶轮520处于压缩状态,以及其中,轴501处于张紧状态。

在图5的示例中,组件500与用于通孔压缩机叶轮夹持的过程相对应,其中,型锻套环510经由型锻(例如,压接)而被装配。这样的过程可以以能够减小夹持载荷的组件对组件的可变性(例如,当与图4的组件400相关联的过程进行比较时)的方式来实施,以及可以以能够减小失衡量(例如,当与图4的组件400相关联的过程进行比较时)的方式来实施。

作为示例,能够在不向轴施加任意显著量的扭曲(例如,无扭矩且无摩擦)的情况下以及在不向轴施加任意显著量的弯曲的情况下实现型锻。在这样的示例中,能够在减小产生失衡(例如,考虑由于弯曲造成的失衡等)的风险的情况下实施夹持过程。

作为示例,型锻工具能够用于将套环型锻,其中,该型锻工具在轴的末端处保持该轴同时通过套环推动压缩机叶轮以使得直接控制所施加的夹持载荷,其中,例如型锻工具能够利用集成的载荷传感器等而实现力的直接测量。作为示例,压缩机叶轮夹持过程的功能规格可以在载荷方面。作为示例,过程能够包括用于一个或多个测量值(例如,载荷、扭矩、角度、轴伸长量等)的一个或多个传感器,其中,这样的一个或多个测量值可以用于减小所施加的夹持载荷的可变性等并且提高质量(例如,符合期望的(多种)规格等)。

作为示例,用于型锻的设备能够具有各种类型的构造。作为示例,适于型锻的套环能够包括各种不同类型的结构。作为示例,套环可以包括或者可以不包括螺纹。

作为示例,无螺纹套环可以用在包括型锻的过程中。作为示例,适于用在包括型锻的过程中的套环能够包括具有一种或多种类型的形状的沟槽或螺纹。

作为示例,轴的末端能够包括允许拉动该轴的一个或多个结构。例如,考虑具有沟槽或螺纹的末端,该沟槽或螺纹可以是内部的和/或外部的。

作为示例,型锻套环能够被放置在轴上与压缩机叶轮接触,并且型锻工具能够拉动轴同时推动压缩机叶轮以便使型锻套环变形。在这样的示例中,型锻工具在力增加时使套环变形,将套环型锻在轴上(例如,经由轴的沟槽、螺纹等)。作为示例,型锻工具能够控制夹持载荷,例如,型锻工具可以在达到期望载荷时脱离载荷。

作为示例,压缩机夹持过程能够实现足够的夹持载荷以使得从涡轮机至压缩机的扭矩被充分地转移(例如,经由转子组件)。过程能够控制夹持载荷以及例如一个或多个其它参数,使得在功率损失和失衡迁移减小之间、可制造性和成本降低之间实现期望的平衡,例如,以便有助于确保足够的结实性。

作为示例,可以对尺寸进行调整(例如,最小化)以便减小一种或多种类型的损失;然而,尺寸能够足够大以便使扭矩的传递很稳健并且将组件维持在屈服区域中,这有助于确保最小的压缩机叶轮位移以及失衡迁移,例如,在严峻的热运行条件和运动运行条件之后。

作为示例,组件能够设计有最少量的部件,该最少量的部件能够包括完全圆柱形的部件,例如,以便有助于减小部件失衡,以及能够准确地装配的部件以便有助于减小组件失衡。

作为示例,可以将圆柱形的精确加工的套筒(socket)用作待型锻的套环,例如,以便被包含在组件中位于套环代替顺序排列的锁定螺母的位置处,锁定螺母能够在组装期间引入不精确性(例如,由于相对转动轴线的不良的螺纹定位等)。作为示例,这样的套筒可以允许受控的夹持载荷和潜在的剩余失衡校正。

作为示例,能够在轴的尖端加工一结构例如以便在压缩机叶轮组装过程期间允许准确的载荷牵引(例如,考虑一个或多个颈部、内螺纹、外螺纹等)。

作为示例,方法能够包括对力进行控制和/或者对载荷进行控制。例如,方法能够包括:使套环(例如,型锻套环)变形,该套环可以是单个套环或多件式套环,以便“锁住”期望的载荷量(例如,负载)。作为示例,能够经由对伸展量(例如,距离)(该伸展量能够由于轴的伸长而产生)的测量来控制如下方法:该方法包括具有内螺纹的螺母,该内螺纹被螺纹连接至涡轮增压器轴的外螺纹以便“锁住”期望的载荷量(例如,负载)。例如,该基于螺母的方法能够经由伸长量(例如,伸展量)来估计或者推断期望的载荷,该伸长量可以是在数十微米的范围内的距离(例如,20微米至约80微米等)。在这样的示例中,从组件到组件的伸长量的变化可能不必然地确保期望的载荷量。另外,与直接测量载荷(例如,力)相比,对伸长量的测量可能较不准确。

作为示例,在约300n至约6000n的力范围内(例如,考虑具有约30mm至约60mm的直径的压缩机叶轮),伸长量或伸展量可以是约20微米至约80微米。对伸展量和/或伸展量的变化的控制例如可以是加或减约7微米至约10微米;然而,对力(例如,载荷)的控制可以小于约200n。因此,当与包括基于对距离(例如,伸长量或伸展量)的测量的控制的方法相比时,包括力或载荷控制的方法可以输出关于负载更加准确地规定的组件。

作为示例,基本上完全圆柱形的压接系统可以被实施以施加期望的夹持载荷,其中,套环(例如,套筒)以准确的方式被压接,以便有助于确保以相对长期的方式施加载荷。

作为示例,型锻可以被用作更加严格且准确的压缩机叶轮组装过程的一部分,这能够提供关于车辆状况的稳健性、中心壳体转动组件(chra)的组装失衡的控制和降低等。

作为示例,过程能够将圆柱形部件用作套环。作为示例,过程能够有助于确保增加锁定/夹持部件、短轴(例如,以及潜在地压缩机叶轮和止推间隔件)相对于轴的转动轴线的对准。作为示例,过程可以是在一个或多个方面中简化的过程,并且可以提供更加准确的压缩机叶轮拧紧以及减小扭矩和角度和/或伸展问题。

作为示例,过程能够包括一个或多个完全圆形、圆柱形以及准确成形的部件,例如,没有径向螺纹定位设计问题(例如,以便增强失衡控制)。作为示例,过程能够是拧紧过程,在组装期间该拧紧过程可以在没有扭曲的情况下实施(例如,要注意的是扭曲能够影响平衡控制)。作为示例,组装过程能够在不施加显著量的扭矩、角度或伸展量中的一个或多个的情况下(例如,取决于可变材料性质、摩擦系数等)而施加载荷。作为示例,过程能够提高chra滚动产出率(rty)。

作为示例,型锻套环在被型锻至轴时能够包括足以用于材料移除以达到平衡的目的的材料量。作为示例,压缩机叶轮能够包括鼻部部分,其中,已型锻套环邻近于该鼻部部分,以及其中,鼻部部分和已型锻套环中的一个或多个能够用于经由材料移除而达到平衡。作为示例,组件能够包括压缩机叶轮,该压缩机叶轮包括鼻部部分,其中,平衡是经由从鼻部部分去除材料而不是例如从已型锻套环(该已型锻套环将压缩机叶轮夹持至轴)中去除材料而实现的。作为示例,型锻套环、轴、止推环和压缩机叶轮能够由金属材料制成,例如,考虑一种或多种金属和/或一种或多种合金。

图6示出组件600的示例,组件600包括施力器,诸如例如,施力器640、施力器642等。在图6的示例中,组件600包括中心壳体转动组件(chra),该中心壳体转动组件包括轴601、套环610、止推环613和压缩机叶轮620,其中,轴601延伸通过压缩机叶轮620的孔622,其中,套环610与压缩机叶轮620的鼻部端624邻接,其中,止推环613与压缩机叶轮620的底部端626邻接,以及其中,止推环613与轴601的表面603邻接。在图6的示例中,止推环613包括与轴601的表面603邻接的内表面。在这样的示例中,轴601的表面603可以更接近于压缩机叶轮620的底部端626,并且例如,对准(例如,平面对齐)可以更少地受止推环613的材料的体积影响(例如,这样的结构能够减少在轴的载荷承受表面和压缩机叶轮的底部端之间的止推环材料的量)。

在图6的示例中,图示了力f和力f2,如可以在如下夹持过程中考虑的,该夹持过程实施施力器(诸如,施力器640或者施力器642)以实现chra的期望状态。作为示例,力f能够是能够经由套环610的变形而被“锁住”的载荷或夹持力。作为示例,力的示意图能够包括相对于止推环(在存在的情况下)图示的力。例如,力的箭头可以相对于止推环613和压缩机叶轮620和/或相对于止推环613和轴601的表面603而被图示。

在图6的示例中,施力器640包括:牵拉器650,该牵拉器650能够夹持轴601的端部部分;以及例如,一个或多个构件660,该一个或多个构件660能够与压缩机叶轮620接触。例如,一个或多个构件660可以是圆柱形构件、多叉式构件等。一个或多个构件660能够包括平坦的和/或仿形的(contoured)表面或者能够与压缩机叶轮620的一个或多个表面相抵靠的多个表面。

在图6的示例中,施力器642包括:牵拉器650,该牵拉器650能够夹持轴601的端部部分;以及例如,一个或多个构件665,该一个或多个构件665能够与压缩机叶轮620接触。例如,一个或多个构件665可以是圆柱形构件、多叉式构件等。一个或多个构件665能够包括平坦的和/或仿形的表面或者能够与例如压缩机叶轮620的鼻部表面相抵靠的多个表面。

在图6的示例中,施力器640和施力器642能够包括载荷传感器670,该载荷传感器670可以可操作地联接至电路680,例如,以便控制能够包括压接(例如,型锻)的组装过程。

作为示例,组件能够包括压接器,该压接器能够将套环压接(例如,型锻)到轴上。作为示例,一个或多个构件665可以是可调节的以便施加压接力至套环610从而使套环610变形(例如,形成变形的套环),以便将套环610固定至轴601。

作为示例,套环能够包括沿着该套环的孔的表面的至少一部分的一个或多个沟槽。作为示例,沟槽可以是环形沟槽,该环形沟槽由轴向尺寸和从孔半径开始的径向深度限定。作为示例,沟槽可以被轴向地隔开并且分离(例如,与螺旋螺纹相反)。作为示例,轴能够包括脊部,该脊部可以是环形脊部,该环形脊部可以由轴向尺寸和从轴表面半径开始的径向脊部高度限定。作为示例,脊部可以被轴向地隔开并且分离(例如,与螺旋螺纹相反)。作为示例,压接器能够使套环变形以使得在沟槽和脊部之间产生接触,其中,例如,这样的接触可以比螺纹套环的表面与螺纹轴之间的接触更加紧密。在接触增加的情况下,套环和轴可以更不易于产生振动和/或可能引起松动和/或移动的其它现象。

作为示例,在包括型锻的组装过程中,压缩机叶轮鼻部压缩根据最小载荷可以被指定为例如约3500n或者更多,其中,载荷可变性为约5%至约20%。例如,考虑约3000n的最小载荷和约4000n的最大载荷。作为示例,取决于尺寸,轴的伸展可以在约55微米至约65微米的范围内。作为示例,基座表面(例如,施力表面等)可以为约10平方毫米至约30平方毫米。例如,对于压缩机叶轮的鼻部处约9毫米的直径,考虑约20平方毫米的基座表面。

作为示例,对于压缩机叶轮轮毂压缩,过程能够包括在载荷松弛期间压缩压缩机叶轮。作为示例,在例如约25微米的松弛(例如,基于伸展量)的情况下,考虑约3500n的松弛之后的最小载荷。在这样的示例中,在载荷可变性可以为约5%至约10%的情况下,最小力和最大力能够与在接触处的伸展量和最终伸展量的估计一起被确定。进而,可以确定基座表面积。

作为示例,过程能够包括确定载荷精度以及确定反载荷表面的形状和/或大小。作为示例,过程能够包括确定载荷精度以及确定如何定位施力器以便不产生附加应力。在这样的示例中,能够使用计算来确定在组装过程期间的夹紧程度。

图7a、图7b、图7c和图7d示出了关于包括型锻的组装方法的一系列近似示意图。在图7a、图7b、图7c和图7d中,轴700包括具有表面703的涡轮增压器轴部分701以及组件夹紧部分705。如所示,涡轮增压器轴部701延伸通过压缩机叶轮720的孔,压缩机叶轮720包括鼻部端724和底部端或轮毂端726。在底部端726处,止推环713被图示为与表面703邻接,而在鼻部端724处,型锻套环710被型锻成已型锻套环710,该已型锻套环710施加压缩载荷至压缩机叶轮720并且施加张紧载荷至轴700的涡轮增压器轴部分701,其中,轴700的组件夹紧部分705被分离。

在图7a、图7b、图7c和图7d中,分别示出了方法动作792、794、796和798。如在图7b、图7c和图7d中所示,动作794、796和798包括使用型锻工具780。

如在图7a中所示,在型锻套环定位动作792中,型锻套环710(例如,处于未变形状态下)被放置在轴700上。型锻套环710能够可选地包括内螺纹,并且涡轮增压器轴部分701能够可选地包括外螺纹,使得型锻套环710能够螺纹连接到涡轮增压器轴部分701上。作为示例,型锻套环710能够可选地包括内锁定沟槽,并且涡轮增压器轴部分701能够可选地包括能够与型锻套环710的内锁定沟槽相配的外锁定结构(例如,沟槽等)。

如在图7b中所示,型锻套环710定位在涡轮增压器轴部分701上,并且在工具定位动作794中,工具780被定位并且被启动,其中,钳口牵拉组件夹紧部分705,以及其中,工具780推型锻套环710,例如,以用于去除间隙(例如,以便形成接触部)。

如在图7c中所示,在型锻动作796中,工具780的鼻状铁砧用于将型锻套环710型锻在涡轮增压器轴部分701上。例如,工具780的鼻状铁砧能够使得型锻套环710的锁定沟槽与涡轮增压器轴部分701上的锁定沟槽接合。在图7c的示例中,连续的型锻能够使得型锻套环710变长并且发展成夹钳,其中,型锻套环710可以被称为例如已型锻套环。

如在图7d中所示,其中,已经完成了将型锻套环710型锻到涡轮增压器轴部分701上(例如,至少部分地经由结构的接合),在分离动作798中,工具780能够施加力或多个力,该力或多个力使得轴700的组件夹紧部分705从轴700的涡轮增压器部分701分离。

图7d还示出型锻套环710之前和之后的形状,以便图示型锻套环是如何响应于型锻而在形状上发生变化的。如所提到的,在型锻之后,型锻套环可以被称为已型锻套环。

作为示例,已型锻上的套环能够形成相对地不受振动影响的长期连接。作为示例,能够在所施加的预载荷保持相对一致(例如,特别是在各次安装之间)的情况下实施型锻。

图8示出组件800的示例,其中,轴801包括在轴向位置上的颈部部分802,以及其中,已型锻套环810被装配至轴801。如所示,颈部部分802能够以允许轴801联接至型锻工具的方式暴露。

图9示出组件900的示例,其中,轴901包括内螺纹902,以及其中,已型锻套环910被装配至轴901。如所示,内螺纹902可以接收型锻工具980的一部分的外螺纹982。

图10示出组件1000的示例,其中,轴1001包括外螺纹1002,以及其中,已型锻套环1010被装配至轴1001。如所示,外螺纹1002可以由型锻工具1080的一部分的内螺纹1082接收。

图11示出组件1100的示例,其中,轴1101包括颈部部分1102和内沟槽1103,以及其中,已型锻套环1110被装配至轴1101。如所示,内螺纹1102可以接收型锻工具1180的一部分的外螺纹1182。在图11的示例中,已型锻套环1110被示出为处于型锻前状态(例如,未变形状态)下的型锻套环以及被示出为处于型锻后状态(例如,变形状态)下的已型锻套环1110。

图12示出组件1200的示例,其中,轴1201包括外螺纹部分1202,以及其中,已型锻套环1210被装配至轴1201,其中,已型锻套环1210包括定位器1211,该定位器1211能够是至少部分地轴向向外延伸的多个凸起定位器。如所示,外螺纹1202可以由型锻工具1280的一部分的内螺纹1282接收。在图12的示例中,型锻工具1280能够包括与已型锻套环1210的定位器1211接合的部分1281(例如,作为包括型锻的过程的一部分)。在这样的示例中,该部分1281可以给定位器1211作记号或者以其他方式标记定位器1211(例如,参见俯视图,在该俯视图中,压缩机叶轮1220的一部分是可见的)。

作为示例,组件1200和相关联的过程能够包括一个或多个结构和/或截短的组件的动作和/或过程。例如,截短的组件能够包括具有定位器的部件,其中,定位器可以在型锻期间被明显地标记以用于检查定中质量。作为示例,截短的组件能够包括沟槽和脊部以便在已型锻套环和轴之间实现精确装配,其中,例如,已型锻套环能够包括沟槽,以及其中,轴能够包括脊部,或者反之亦然。作为示例,在型锻期间,可以经由套环的变形来使沟槽和脊部至少部分地接触。

作为示例,螺纹轴上的螺纹螺母可以包括间隙以使得接触可以存在于少于约40%的螺纹表面的上。在这样的示例中,螺母和轴可能受到能够使接头松动的振动力的影响。作为示例,在使用沟槽和脊部结构的情况下,接触部可以大于约40%并且因此形成更加抗振动的接头。

作为示例,可以涂覆一个或多个部件。例如,考虑magni565涂层,magni565涂层是将无机富锌底涂层与富铝有机顶涂层组合起来的无铬双涂层。这样的涂层系统可以相对地耐各种燃料、流体等。这样的涂层能够提供腐蚀。

图13示出组件1300(例如,chra)的示例,组件1300包括互锁的多件式套环1310,该互锁的多件式套环1310包括多个零件1312、1314和1316。在这样的示例中,该零件可以经受作为能够夹持压缩机叶轮的过程的一部分的型锻。在这样的示例中,零件1312、1314和1316能够相对于中心轴线基本上对称,使得能够实现零件的同轴定位。这样的多件式套环可以意在相对于轴的轴线而同轴地对准。

图14示出组件1400的示例,组件1400包括互锁的多件式套环1410,互锁的多件式套环1410包括多个零件1412、1414和1416。在这样的示例中,零件1412和1414能够是“熔合件(fuse)”零件。例如,这样的零件可以以一种或多种方式相互作用,诸如,在情景1452、1454、1456和1458中所示。

在示例情景1452中,过盈配合能够被调整以便以期望的力的大小(例如,约4000n+/-500n等)来闭合间隙。在示例情景1454中,钻石状塑化元件能够被包括在对应部件(例如,对应结构等)中以使得能够以期望的力的大小(例如,约4000n+/-500n等)来闭合间隙。在示例情景1456中,主动挡块可以包括有使得该主动挡块经由应力而以期望的力的大小(例如,约4000n+/-500n等)来闭合间隙的属性(例如,经由形状等来实现)。在示例情景1458中,环形元件(例如,可选地中空的等)能够被形成为具有使得该环形元件能够塌陷以便以期望的力的大小(例如,约4000n+/-500n等)来闭合间隙的属性。

图15示出方法的扭矩对时间的曲线1500的示例,其中,螺纹摩擦能够使螺母接触1510,其中,针对组件的拧紧能够实现刚度(stiffness)1520,其中,熔合件能够解锁并且使扭矩饱和1530,其中,间隙能够被闭合并且扭矩再次增加1540,以及其中,对最后的突然升高的检测能够使拧紧停止1550。尽管提到了螺纹,但作为示例,可以使用非螺纹的方法,其中,施加一个或多个适当的载荷以便使得熔合件或多个熔合件执行一个或多个相关联载荷触发的功能。

图16示出方法1600的示例,方法1600包括:用于定位套环的定位框1610;用于施加拉力的施加框1620;用于压接(例如,型锻)套环的压接框1630;以及用于释放拉力的释放框1640。

在这样的示例中,施加框1620可以包括施加拉力直到实现期望的力的大小,这可以自动地触发压接框1630以使得期望的力的大小被“锁住”到组件中(例如,包括压缩机叶轮和涡轮增压器轴的组件)。

作为示例,方法1600可以包括施加在约2000n至约8000n的范围内的力。作为示例,考虑施加在约3000n至约6000n的范围内的力。作为示例,考虑施加在约4000n至约5000n的范围内的力。作为示例,方法能够包括将力(例如,拉力)控制至约50n至约300n(例如,加或减)的准确度。作为示例,考虑包括将力控制至约+/-150n的准确度的方法。与按照距离(例如,以微米为单位的距离)进行操作的方法相比,这样的方法可以实现更好的准确度,并且例如,提高各组件间相对于目标值的一致性。

作为示例,涡轮增压器的压缩机叶轮组件能够包括:压缩机叶轮,该压缩机叶轮包括通孔,该通孔从压缩机叶轮的底部部分延伸至鼻部部分;涡轮增压器轴,该涡轮增压器轴设置在压缩机叶轮的通孔中,其中,涡轮增压器轴包括端部部分,该端部部分远离压缩机叶轮的鼻部部分而轴向地延伸;以及已型锻套环,该已型锻套环固定至涡轮增压器轴的端部部分。在这样的示例中,已型锻套环能够包括一个或多个沟槽,其中,涡轮增压器轴的端部部分能够包括设置在该一个或多个沟槽中的一个或多个结构,其中,该一个或多个结构与已型锻套环接触。作为示例,已型锻套环能够是已变形的型锻套环。

作为示例,固定至涡轮增压器轴的端部部分的已型锻套环能够包括大于大约1000n的静态施加力。在这样的示例中,该静态施加力能够与施加至压缩机叶轮的压紧力(例如,压缩力)相一致并且能够与施加至涡轮增压器轴的张紧力(例如,张力)相一致。

作为示例,涡轮增压器轴的端部部分能够包括颈部,并且已型锻套环的内表面能够与该颈部接触。

作为示例,涡轮增压器轴的端部部分能够包括内螺纹、外螺纹、或者内螺纹和外螺纹。作为示例,涡轮增压器轴的端部部分能够包括内螺纹和外部结构,其中,该外部结构与已型锻套环的沟槽接触。作为示例,涡轮增压器轴的端部部分能够包括外螺纹和外部结构,其中,该外部结构与已型锻套环的沟槽接触。

作为示例,已型锻套环能够是多件式套环。例如,考虑包括至少一个机械熔合件的多件式套环,该至少一个机械熔合件包括相关联的预估的致动力;包括塑料熔合件部件的多件式套环;包括可变形熔合件结构的多件式套环。

作为示例,涡轮增压器的压缩机叶轮组件能够包括具有两个叶轮面的压缩机叶轮。

作为示例,涡轮增压器的压缩机叶轮组件能够包括下述内容中的一个或多个:止推环;至少一个轴承;以及涡轮机叶轮,该涡轮机叶轮可操作地联接至涡轮增压器轴。作为示例,涡轮增压器的压缩机叶轮组件可以是中心壳体转动组件(chra)的一部分。作为示例,涡轮增压器的压缩机叶轮组件能够包括止推环,至少一个轴承,以及涡轮机叶轮,该涡轮机叶轮焊接至涡轮增压器轴。

作为示例,涡轮增压器的压缩机叶轮组件能够包括:与压缩机叶轮的底部部分邻接的止推环,以及包括与止推环邻接的表面的涡轮增压器轴。在这样的示例中,止推环能够至少部分地轴向地设置在压缩机叶轮的底部部分和涡轮增压器轴的表面之间。例如,止推环可以被夹在压缩机叶轮的底部部分和涡轮增压器轴的肩部之间,其中,该肩部包括环形面(例如,轴向环形面)。

作为示例,加载涡轮增压器的转动组件的方法能够包括:将型锻套环定位在涡轮增压器轴的端部部分上,该涡轮增压器轴延伸通过压缩机叶轮的通孔;施加拉力至涡轮增压器轴的端部以实现期望的加载量;使型锻套环变形以形成固定至涡轮增压器轴的端部部分的已型锻套环;以及释放拉力,其中,已型锻套环维持期望的加载量。在这样的示例中,期望的加载量能够超过大约1000n的力。

作为示例,使型锻套环变形能够包括使型锻工具和型锻套环受力接触以便使型锻套环变形。

作为示例,型锻套环能够包括一个或多个沟槽,并且涡轮增压器轴的端部部分能够包括一个或多个结构,其中,方法包括变形,该变形使型锻套环变形以便在一个或多个沟槽和一个或多个结构之间形成接触部。作为示例,方法能够包括使型锻套环以下述方式变形:在至少40%的一个或多个沟槽表面和一个或多个结构表面上(例如其中,这样的表面是已型锻套环和轴的表面)形成一个或多个沟槽和一个或多个结构之间的接触部。

作为示例,方法能够包括以下述方式施加拉力至涡轮增压器轴的端部部分:该方式包括经由型锻工具的螺纹联接件而施加拉力至涡轮增加器轴的端部部分。作为示例,方法能够包括使涡轮增压器轴的一部分分离。

作为示例,型锻套环或者已型锻套环能够是多件式套环。例如,多件式套环能够包括至少一个机械熔合件,该至少一个机械熔合件包括相关联的预估的致动力;多件式套环能够包括塑料熔合件部件;多件式套环能够包括可变形熔合件结构等。作为示例,期望的加载量能够触发多件式套环的至少一件的变形。

作为示例,方法能够包括施加期望的加载量,其中,期望的加载量触发型锻套环的变形以便例如形成变形的型锻套环,该变形的型锻套环能够“锁住”(例如,维持)该期望的加载量。

作为示例,方法能够包括对加载进行测量(例如,经由一个或多个载荷传感器等)。作为示例,方法能够包括经由载荷传感器来接收信号或多个信号,并且至少部分地基于这样的信号或多个信号来控制力的施加。

作为示例,方法能够包括使用包括肩部的涡轮增压器轴,该肩部通过施加拉力至涡轮增压器轴的端部部分而受力。在这样的示例中,肩部能够是轴向环形面或者具有另一种形状,并且肩部可以与止推环邻接,该止推环至少部分地定位在该肩部和压缩机叶轮的底部端之间,例如,对于双叶轮面的压缩机叶轮而言,该底部端可以是面朝内的压缩机叶轮的鼻部。

作为示例,方法能够包括将与压缩机叶轮邻接的止推环定位在压缩机叶轮的底部端处,其中,涡轮增压器轴包括与止推环邻接的表面,以及其中,该方法包括施加和/或维持期望的加载量,其中,这样的加载被轴向地施加和/或维持在已型锻套环和涡轮增压器轴的表面之间,例如,该涡轮增压器轴的表面可以是轴向面(例如,环形面等)。

作为示例,计算机能够包括处理器和存储器以及储存在存储器中的指令,其中,指令由处理器执行以便指示计算机执行压接方法,该压接方法能够将期望的载荷量锁住在涡轮增压器的中心壳体转动组件中。在这样的示例中,计算机能够包括一个或多个接口,该一个或多个接口能够可操作地联接至诸如一个或多个施力器和/或一个或多个传感器的设备。作为示例,施力器能够是用于施加载荷的施力器和/或用于压接型锻套环以使该型锻套环(例如,单个或者多件式)变形从而形成固定至涡轮增压器轴的已型锻套环的施力器。

作为示例,方法能够包括对施加的力(例如,如经由施力器或多个施力器施加的力)进行测量。作为示例,方法能够包括通过从已型锻套环中去除材料来使转动组件平衡。作为示例,方法能够包括通过从压缩机叶轮中去除材料(例如,在不从已型锻套环中去除材料的情况下)来使转动组件平衡。

尽管已经在附图中图示并且在前述具体实施方式中描述了方法、装置、系统、结构等的一些示例,但将理解的是,所公开的示例实施例不是限制性的,而能够做出多种重置、修改和替换。

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