用于内燃机的涡轮增压器的制作方法

本实用新型涉及一种用于内燃机的涡轮增压器。

背景技术：

从WO 2015/171541 A1以及涡轮增压器的构造实践中知道了借助激光射线将排气门的阀盘与托座焊接起来。为此，托座具有近似呈半球形的凸形表面，而阀盘具有对应的近似呈半球形的凹形表面。通过所述球形状可以在焊接过程中进行阀盘的准确定位。在此，激光射线沿切向对准半球形表面之间的间隙。

此外，从涡轮增压器的构造实践中知道了借助钨惰性气氛焊接将摆臂不可相对旋转地焊接至一个轴。为此，首先在摆臂中设有一缺口，接着在该缺口中进行在摆臂和轴的界面处的焊接。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于内燃机的涡轮增压器，其中得到了简单可靠的构件联接。

根据本实用新型，该目的通过一种用于内燃机的涡轮增压器实现，该涡轮增压器包括：外壳；至少一个被驱动的压缩机叶片；尤其是至少一个驱动的涡轮叶片；以及用于调整该涡轮增压器的调节装置，该调节装置的第一构件与该调节装置的第二构件借助焊缝相互材料锁合地连接，其中，焊缝借助深熔焊穿过该第一构件的闭合区域被引入并且在所述第一构件与所述第二构件之间的界面处形成。

通过借助深熔焊的联接实现简单的安装，对焊接过程的能量源的精确定向的要求低。

在本实用新型意义上，深熔焊一般是指如下焊接过程，其中，该能量源从第一表面起穿透整个材料厚度直到对置的第二表面，将坚固构件的材料液化，以便在同一过程中获得与设置在第二表面后面的第二构件的焊接。

所述构件的材料优选分别是金属，特别优选是钢。尤其是，它可以分别是高合金钢和/或高耐热钢。在本实用新型意义上的其它实施方式中，至少其中一个所述构件也可以由非铁基合金例如镍基合金构成。所述构件优选由耐受灼热的内燃机废气流的合金构成。

在本实用新型的意义上，涡轮增压器的调节装置是指：尤其影响涡轮增压器工作状态的任何活动的机械部件。

在这里，涡轮增压器根据广义惯用语是指：借助至少一个被驱动的压缩机叶片对内燃机增压的装置。在此，驱动原则上也可以通过电动机等类似装置进行。但驱动优选通过至少一个进行驱动的涡轮叶片或废气涡轮来实现。

在本实用新型的一个优选实施方式中，深熔焊借助激光射线进行。已知的是，高能密度(如>4MW/cm²)的激光射线因形成气泡而可能也在钢中形成极深的焊道。这种焊道的直径与深度之比可能在大于 3的大范围内。但在本实用新型的意义上也可以采用其它能量源(电弧、等离子体射线等)，只要待焊构件的厚度允许可使用性。

在有利的改进方案中，产生激光射线的激光器在焊缝产生期间具有不变的取向。这尤其意味着：不必在焊接过程中可变地倾转激光器，就像为了产生WO 2015/171541 A1意义上的焊缝所需要。这允许简单廉价地保持激光器以及更高的加工速度。

一般有利地规定，所述构件通过该焊缝相对于该外壳不可分离地被固定。这尤其意味着，所述构件在焊接之后无法在不损坏的情况下再从外壳上拆下。这允许也可靠、长久且耐热地安装尺寸有问题的构件。

在本实用新型的一个总体更优选的实施方式中，该调节装置被设计成用于可控卸载涡轮叶片的阀，特别优选是排气侧的涡轮调节阀，更优选是排气门。涡轮调节阀且尤其是排气门的高热负载使得根据本实用新型的借助深熔焊的安装特别适用。涡轮调节阀在这里是所有类型的阀，其控制至涡轮或来自涡轮的灼热废气流。但在其它实施方式中，它也可以是涡轮增压器的其它的阀或者其它的调节装置，在这里，电动机例如也可以代替涡轮叶片用于驱动压缩机叶片。

一般可以有利地规定，所述构件在焊接过程中受力，从而在焊接状态中存在无间隙的抵接。因此，比如可以通过阀盘在焊接过程中受力抵接其承座来消除在用于驱动阀盘的轴中的间隙。由此，阀盘可以在工作使用中完全准确关闭，而无需其它的定向措施。

在本实用新型的第一实施例中规定：第一构件包括摆臂，第二构件包括轴，其中，该摆臂借助焊缝被不可相对旋转地固定在该轴上。由此允许阀例如涡轮调节阀、优选是排气门不可分离地准确安装。在此实施方式中，阀盘被适当地联接至摆臂，或者在一个后续安装步骤中与之联接。但原则上该阀盘也可以设计成与摆臂为一体件。

在一个优选改进方案中，该焊缝在此在至少一个面状焊接区中具有规定的焊缝走向。根据焊接优化的不同，所述焊缝走向例如可以是矩形、锯齿形、Z形、S形、圆形或其它的走向。所述规定的焊缝走向优选存在于至少两个相互间隔的面状焊接区，以保证极其可靠且抗转矩的联接。各种焊接区例如可以经由穿过该外壳的各法兰的进入通道被深熔焊。

在本实用新型的另一个优选实施方式中，第二构件包括阀盘，第一构件包括阀盘的托座。在此，该托座优选设计成与用于使阀盘转动的可转动轴成一体。所述阀盘和托座还优选地通过半球形界面彼此邻接。这总体上允许阀盘和托座的根据本实用新型的固定。同时，存在该轴的受力的无间隙位置以及阀盘的密封压靠承座或者适于运行的取向。

为了适当实现，该托座在此具有至少部分环绕阀盘轴线的凸缘，其中，该焊缝穿过该凸缘被引入。该焊缝可以尽量最远地、尤其超过 180°地环绕阀盘以保证可靠固定。

利于高稳定性和耐表面腐蚀性地，第一构件在焊缝区域内优选具有至少1.0毫米、尤其优选是至少2.0毫米的厚度。

此外优选规定，该深熔焊借助激光射进行。

此外优选规定，产生激光射线的激光器在所述焊缝的产生期间具有不变的取向。

此外优选规定，所述第一构件和第二构件通过该焊缝相对于该外壳不可分离地被固定。

此外优选规定，该调节装置设计成用于一个或多个涡轮叶片的可控卸载的阀。

此外优选规定，所述第一构件和第二构件在焊接期间受力，从而存在在焊接状态中的无间隙抵接。

此外优选规定，所述第一构件包括摆臂，所述第二构件包括轴，其中，所述摆臂借助该焊缝被不可相对旋转地固定在该轴上。

此外优选规定，该焊缝具有在至少一个面状焊接区内的规定的缝走向。

此外优选规定，该第二构件包括阀盘，并且该第一构件包括该阀盘的托座。

此外优选规定，该托座设计成与用于使该阀盘转动的可转动的轴成一体。

此外优选规定，该阀盘和该托座通过半球形界面彼此邻接。

此外优选规定，该托座具有至少部分绕该阀盘的轴线环绕的凸缘，其中，该焊缝穿过该凸缘被引入。

此外优选规定，该第一构件在该焊缝的区域内具有至少1.0毫米的厚度。

此外优选规定，该涡轮增压器还包括至少一个驱动的涡轮叶片。

此外优选规定，该调节装置设计成排气侧涡轮调节阀。

此外优选规定，该调节装置设计成废气门。

此外优选规定，该焊缝具有在至少两个面状焊接区内的规定的缝走向。

此外优选规定，该第一构件在该焊缝的区域内具有至少2.0毫米的厚度。

从以下描述的实施例得到本实用新型的其它优点和特征。

附图说明

以下描述本实用新型的两个优选实施例并结合附图来详述。

图1示出涡轮增压器的立体图，其中，焊接根据本实用新型第一实施例通过激光器被引入。

图2示出图1的调节装置的剖视示意图。

图3示出图1的涡轮增压器的带有阀盘的摆臂的立体图。

图3a示出图3的摆臂的焊缝的多个替代的焊缝走向。

图4示出根据本实用新型第二实施例的涡轮增压器的调节装置的侧剖视。

图5以从前方的剖视图示出图4的调节装置。

图6以从上方的剖视图示出图4的调节装置。

图7示出图4的调节装置的阀盘。

图8示出图4的调节装置的带有轴的托座。

图9示出涡轮增压器的立体局部剖视图。

具体实施方式

如图1和图9所示的用于内燃机的涡轮增压器被设计成废气涡轮增压器，其具有呈排气门形式的涡轮调节阀用于控制涡轮功率。涡轮增压器包括外壳1、至少一个被驱动的压缩机叶片(见图9，在压缩机轮20上)、至少一个驱动的涡轮叶片(见图9，在涡轮30上)以及用于调节涡轮增压器的呈阀状且在此是排气侧排气门形式的调节装置 2。

调节装置2的第一构件3被设计成摆臂，其中，摆臂3上装有阀盘4。紧固件5按照已知方式留有规定间隙地将阀盘4保持在摆臂3 上。

调节装置2的第二构件6被设计成轴6，其按照已知方式可转动安装在套筒(未示出)中。套筒本身被固定在外壳1的穿通口中。轴6在外侧区域内与驱动机构例如带有测压计的杆或电致动器相连接 (未示出)。

在涡轮增压器的安装过程中，摆臂3通过外壳1的第一法兰开口1a被加入，随后使轴6穿过套筒或穿通口并且插入摆臂3的孔7中。

根据本实用新型，现在摆臂3和轴6通过第一焊缝8不可相对旋转地且材料锁合地相互联接，其中，第一焊缝8借助深熔焊穿过第一构件3的一个闭合区域9、10被引入并且在第一构件3和第二构件6 之间的界面11处形成。

所述构件的材料在这里分别是金属即钢。它分别是高合金钢和高耐热钢，其耐受内燃机的沿着构架流动的灼热废气流。

根据前述的安装，构件3、6通过第一焊缝8相对于外壳1被不可分离地固定。

在这里，摆臂3为了改善固定而具有呈面状焊接区形式的第一闭合区域9和呈面状焊接区形式的、与第一闭合区域错开的第二闭合区域10。在此，第一闭合区域9可以借助激光器12利用激光射线13穿过作为进口的第一法兰开口1a被焊透。焊接区9、10分别设计成略微加厚，从而通过所述焊接来补偿或许有的局部材料削弱。另外，优选如此设计焊接区9、10的造型，在考虑激光器照射方向情况下，焊透部的长度对于不同位置是近似恒定的。

第二闭合区域可以穿过外壳1的另一个第二法兰开口1b、在此是用于流过废气的出口被焊透。

根据要求的不同，当仅有两个焊接区9、10之一被焊透时就已经能获得所述构件3、6的可靠联接。因此可以根据外壳形状或状况的不同，或是可以只采用第一焊接区9用于固定，或是只采用第二焊接区 10用于固定。当期望极其可靠的固定且外壳1的开口/法兰的布置允许这样做时，两个焊接区9、10也可以被焊透。

图3a示出了在各自一个闭合区域或面状焊接区9、10中的各种可能的焊缝走向。焊缝走向可以如图所示是圆形、矩形、Z形或锯齿形的。根据要求的不同，其它走向例如大致S形或呈其它形状也是可行的。

在这里，产生激光射线13的激光器12在第一焊缝8产生期间具有不变的取向。就是说，放弃了激光器在焊接过程中的可变倾转。

相邻的激光射线13的分别平行的取向在图2中被草草示出。通过相邻的激光射线13的最大侵入深度的连接，在轴6的横截面中得到虚线所示的曲线14。激光射线的整个最大侵入深度约为5.5毫米。第一构件或者说摆臂3在其焊透区域内根据焊缝的位置在激光射线的方向上具有约3-4毫米的厚度。

图4至图8示出了本实用新型的第二优选实施例。在此，第一构件包括托座15，而第二构件包括被固定在托座15上的阀盘16。在这里，托座15此时设计成与用于使阀盘16和托座15转动的可转动的轴 15b成一体。

阀盘16和托座15通过半球形的接触面或者界面17彼此邻接。所规定的闭合区域、在这里是作为托座15的第二焊缝18的环境(如图 6所示的虚线)的凸缘19被具有充分的能量密度的激光射线焊透，其中该激光射线在深度方向上也超过界面17地将第一构件的或托座15 的材料熔化，因而两个构件15、16在界面17处相互焊接。由此获得根据本实用新型的阀盘16和托座15的固定。

在焊接过程中存在轴15b的受力的无间隙位置。阀盘16适于工作地定向并且在受力情况下被压到承座(未示出)上。通过阀盘16的凹形表面16a的和托座15的对应凸形表面15a的半球形，在焊接前允许环绕半球形的中心点的相应的可相对位移性。由此可以获得在焊接状态下的无间隙抵接。

总体上，通过这种方式借助在焊接过程中使阀盘16受力地抵靠承座来消除用于驱动阀盘16的轴15b的间隙。另外，阀盘16在涡轮增压器运行中完全准确关闭，而在安装后不需要其它定向措施。

托座15的凸缘19至少部分环绕阀盘16的中心轴线A。第二焊缝 18穿过作为闭合区域的凸缘19被引入。第二焊缝18可以沿着凸缘19 尽量远地、尤其大于180°地围绕阀盘16的中心轴线A以保证可靠固定。该几何形状容许按照不变的取向引导激光器12，例如平行于阀盘 16的中心轴线A来引导。在此，在施加第二焊缝18期间可以放弃激光器的连续变化的倾转。

半球形的界面17所具有的曲率半径在阀盘16的直径相同的情况下明显大于从现有技术中知道的曲率半径(比如见WO 2015/171541 A1的图6)。在这里，该曲率半径约等于阀盘16的直径。

托座15在第二焊缝18的或焊透的凸缘19的区域内具有2.1毫米多的厚度。

附图标记列表

1 壳体

1a 第一法兰开口

1b 第二法兰开口

2 调节装置

3 第一构件，摆臂

4 阀盘

5 紧固件

6 第二构件，轴

7 摆臂的孔

8 第一焊缝

9 第一焊接区，闭合区域

10 第二焊接区，闭合区域

11 界面

12 激光器

13 激光射线

14 曲线，侵入深度的走向

15 第一构件，托座

15a 凸形表面

15b 托座的轴

16 第二构件，阀盘

16a 凹形表面

17 界面，半球形

18 第二焊缝

19 凸缘，闭合区域

A 阀盘的轴线