涡轮增压器的制作方法

专利2022-05-09  105



1.本发明涉及涡轮增压器。


背景技术:

2.以往,公知有具备可变喷嘴单元的涡轮增压器,该可变喷嘴单元设置于涡轮壳体,且使朝涡轮流入的排出气体的流路面积变化从而能够调整排出气体的流速。例如,在日本特开2010

53774号公报(以下,称为“专利文献1”。)中公开有具备压缩机壳体、涡轮壳体、轴承壳体(中央壳体)、可变喷嘴单元(管套机构)、销部件、以及螺母的涡轮增压器。
3.压缩机壳体收容压缩机轮,涡轮壳体收容涡轮。轴承壳体设置于压缩机壳体与涡轮壳体之间。轴承壳体收容将压缩机轮与涡轮连接的旋转轴、和接受该旋转轴的轴承。
4.可变喷嘴单元配置于涡轮壳体内,且能够调整排出气体的排气流路的流路面积的大小。具体而言,可变喷嘴单元具有:以相互对置的方式配置的环状的第一板和第二板、配置于各板间,且变更排气流路的流路面积的大小的多个可变喷嘴叶片、以及变更各可变喷嘴叶片的姿势的机构。
5.销部件和螺母是用于将可变喷嘴单元固定于涡轮壳体内的部件。销部件与各板连接,且具有从涡轮壳体内至涡轮壳体外地延伸的形状。在各销部件且在与和板连接侧相反侧的外端部设置有外螺纹。螺母安装于销部件的外端部。这样,可变喷嘴单元被固定于涡轮壳体内。
6.专利文献1:日本特开2010

53774号公报
7.在专利文献1所记载的那样的涡轮增压器中,配置于涡轮壳体内的可变喷嘴单元的各板与高温的排出气体接触,因此欲以朝向该板的径向外扩展的方式热膨胀。然而,第一板被销部件固定于涡轮壳体,因此第一板的热膨胀被销部件约束。因此,存在在第一板中的比与销部件连结的部分靠径向内侧的部位处产生以接近第二板的方式鼓出的变形的情况。若产生这样的变形,则存在第一板与喷嘴叶片发生干扰,而产生喷嘴叶片的动作故障的担忧。


技术实现要素:

8.本发明的目的在于提供能够抑制可变喷嘴单元的板与喷嘴叶片的干扰的涡轮增压器。
9.依据本发明的涡轮增压器具备:压缩机壳体,其收容压缩机叶轮;涡轮壳体,其收容涡轮;轴承壳体,其在上述压缩机壳体与上述涡轮壳体之间收容将上述压缩机叶轮与上述涡轮连结的轴、和接受上述轴的轴承;可变喷嘴单元,其配置于上述涡轮壳体内,且能够调整排出气体的排气流路的流路面积的大小;以及固定部件,其将上述可变喷嘴单元固定于上述涡轮壳体内。上述可变喷嘴单元具有:第一板,其形成为圆环状;第二板,其配置于比上述第一板靠近上述轴承壳体的位置并且配置于与上述第一板对置的位置,且形成为圆环状,其中,上述第二板在上述第一板与上述第二板之间形成上述排气流路;多个喷嘴叶片,
其配置于上述第一板与上述第二板间,且变更上述排气流路的流路面积的大小;以及姿势变更机构,其变更上述多个喷嘴叶片的各喷嘴叶片的姿势。上述固定部件具有:卡合部,其与上述第一板和上述第二板中的至少一个板卡合;贯通轴部,其与上述卡合部连接,且具有以朝向上述压缩机壳体贯通上述轴承壳体的方式延伸的形状;以及固定部,其将上述贯通轴部中的上述压缩机壳体侧的端部固定于上述轴承壳体。
10.根据本发明,能够提供能够抑制可变喷嘴单元的板与喷嘴叶片的干扰的涡轮增压器。
附图说明
11.图1是简要表示本发明的一实施方式的涡轮增压器的剖视图。
12.图2是从压缩机叶轮侧观察图1的涡轮增压器的图。
13.图3是表示固定部件的变形例的图。
14.图4是表示卡合部对可变喷嘴单元的卡合方式的变形例的图。
15.图5是表示卡合部对可变喷嘴单元的卡合方式的变形例的图。
具体实施方式
16.参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外,在以下参照的附图中,对同一部件或者与其相当的部件标注相同的编号。
17.图1是简要表示本发明的一实施方式的涡轮增压器的剖视图。图2是从压缩机叶轮侧观察图1的涡轮增压器的附图。
18.如图1和图2所示,涡轮增压器1具有:压缩机叶轮10、密封板11、压缩机壳体12、涡轮20、涡轮壳体22、轴30、轴承31、轴承壳体32、可变喷嘴单元100、以及固定部件200。该涡轮增压器1设置于搭载在汽车等车辆的发动机(省略图示)。此外,在图2中示出拆掉了压缩机壳体12的状态的涡轮增压器。
19.从发动机排出的排出气体流入涡轮壳体22。涡轮壳体22具有:包围涡轮20的周围的滚动室s1、和设置于比涡轮20靠排气流向的下游侧的筒状的排放通路s2。从发动机排出的排出气体经由滚动室s1被导入排放通路s2。
20.涡轮20收容于涡轮壳体22,且接受排出气体的能量而旋转。被涡轮回收了其能量后的排出气体经由排放通路s2,被向设置有排气净化催化剂、dpf等排气净化装置的发动机的排气通路排放。
21.对于轴30而言,其一端与涡轮20连结。轴承31将轴30能够旋转地支承。
22.轴承壳体32收容轴承31,且组装于涡轮壳体22。在轴承壳体32设置有供冷却水流动的冷却水路35。在轴承壳体32中的、与涡轮壳体22相反侧的端部安装有密封板11。轴30被轴承壳体32和密封板11转动支持。
23.压缩机叶轮10与轴30的另一端连结。因此,涡轮20的旋转驱动力被传递给压缩机叶轮10。压缩机叶轮10收容于压缩机壳体12。压缩机壳体12组装于密封板11和轴承壳体32。压缩机叶轮10旋转由此将进行了压缩的大气等吸入气体供给给发动机。
24.可变喷嘴单元100配置于涡轮壳体22内。更具体而言,可变喷嘴单元100配置于滚动室s1与涡轮20之间。可变喷嘴单元100能够调整排出气体的排气流路的流路面积的大小。
即,流入了涡轮壳体22的排出气体被可变喷嘴单元100调节其流速,并供给给涡轮20。可变喷嘴单元100具有:第一板110、第二板120、多个隔离物130、多个喷嘴叶片140、多个叶片臂150、以及同步环160。
25.第一板110形成为圆环状。第一板110以其中心与轴30的中心轴一致的姿势配置于涡轮壳体22内。
26.第二板120形成为圆环状。第二板120配置于比第一板110靠近轴承壳体32的位置,并且配置于与第一板110对置的位置。第二板120以其中心与轴30的中心轴一致的姿势配置于涡轮壳体22内。第二板120在第一板110与该第二板120之间形成排气流路。
27.各隔离物130配置于第一板110与第二板120之间。各隔离物130是规定第一板110与第二板120间的距离的部件。各隔离物130形成为圆筒状。
28.各喷嘴叶片140围绕与第一板110和第二板120相互对置的方向平行的轴旋转,由此变更排气流路的流路面积的大小。各喷嘴叶片140具有:旋转轴部142、和叶片144。
29.旋转轴部142以能够相对于第一板110和第二板120相对旋转的方式保持于第一板110和第二板120。旋转轴部142以其中心轴与第一板110和第二板120相互对置的方向平行的姿势保持于第一板110和第二板120。
30.叶片144配置于第一板110与第二板120间。叶片144以围绕旋转轴部142的中心轴与旋转轴部142一同旋转的方式固定于旋转轴部142。
31.各叶片臂150连接(例如焊接)于各旋转轴部142中的、沿着从第一板110朝向第二板120的朝向从第二板120突出的部位。各叶片臂150使各旋转轴部142围绕其中心轴旋转。
32.同步环160是使全部的叶片臂150同时围绕各旋转轴部142旋转的部件。同步环160以能够相对于第二板120围绕第二板120的中心轴相对旋转的方式支承于第二板120。在同步环160卡合有各叶片臂150。因此,同步环160相对于第二板120相对旋转,由此各叶片臂150围绕各旋转轴部142旋转。由此,变更各叶片144的姿势,因此变更排气流路的流路面积的大小。即,各叶片臂150和同步环160构成变更各喷嘴叶片140的姿势的“姿势变更机构”。
33.固定部件200是将可变喷嘴单元100固定于涡轮壳体22内的部件。如图2所示,本实施方式的涡轮增压器1具备三个固定部件200。这些固定部件200围绕轴30的中心轴以120度间隔配置。但是,固定部件200的数量和配置并不限定于该例子。各固定部件200具有:卡合部202、贯通轴部204、以及固定部206。
34.卡合部202是与第一板110和第二板120中的至少一个板卡合的部位。在本实施方式中,卡合部202与第一板110卡合。具体而言,卡合部202从第一板110与第二板120排列的方向上的第一板110的外侧与第一板110卡合。卡合部202由螺栓的头部构成。
35.贯通轴部204与卡合部202连接。贯通轴部204具有以朝向压缩机壳体12贯通轴承壳体32的方式延伸的形状。具体而言,在轴承壳体32设置有供贯通轴部204插通的插通孔32h,贯通轴部204插通于插通孔32h。贯通轴部204由螺栓的轴部构成。在贯通轴部204中的压缩机壳体12侧的端部设置有外螺纹部。
36.在第一板110设置有供贯通轴部204插通的第一插通孔110h。卡合部202具有大于第一插通孔110h的形状。在第二板120设置有供贯通轴部204插通的第二插通孔120h。贯通轴部204插通于第一插通孔110h和第二插通孔120h。贯通轴部204被压入于第二插通孔120h。换而言之,第二插通孔120h的直径设定得稍稍小于贯通轴部204的直径。贯通轴部204
插通于隔离物130内。
37.固定部206是将贯通轴部204中的压缩机壳体12侧的端部固定于轴承壳体32的部位。固定部206由与上述外螺纹部螺纹结合的螺母构成。
38.轴承壳体32具有接受固定部206的凹部32a。压缩机壳体12以覆盖凹部32a的方式与轴承壳体32连接。
39.像以上说明的那样,在本实施方式的涡轮增压器1中,贯通轴部204贯通轴承壳体32,确保从固定部206至卡合部202的距离较大,因此也确保卡合部202能够相对于固定部206朝向各板110、120的径向外位移的距离。由此,减少在各板110、120进行了热膨胀时该板从固定部件200承受的反作用力,换而言之,缓和固定部件200对板的热膨胀的约束,因此抑制各板110、120的变形以及由它引起的板与喷嘴叶片140的干扰。
40.另外,在本实施方式中,贯通轴部204插通于第二插通孔120h,卡合部202与第一板110卡合。因此,通过固定部件200保持第一板110和第二板120。由此,能够省略用于将第一板110与第二板120连接的专用部件。
41.并且,贯通轴部204被压入于第二插通孔120h,因此包含第一板110和第二板120的可变喷嘴单元100通过固定部件200一体化。因此,可变喷嘴单元100的操作变得容易。
42.此外,如图3所示,固定部件200也可以还具有配置于轴承壳体32与固定部206之间的垫圈等弹性部件208。在该方式中,贯通轴部204和弹性部件208整体的外观上的弹簧常数的调整变得容易。
43.另外,如图4所示,也可以是贯通轴部204仅将第二板120插通,且卡合部202与第二板120卡合的方式。该情况下,第一板110与第二板120优选通过螺栓等紧固部件132来紧固。在该方式中,也能够获得与上述实施方式相同的效果。
44.另外,卡合部202只要阻止贯通轴部204在从第一板110朝向第二板120的方向上从第一板110或者第二板120脱落即可,并不限定于上述实施方式的结构(螺栓的头部)。例如,也可以与固定部206的结构相同地,在贯通轴部204中的涡轮壳体22侧的端部设置外螺纹部,且卡合部202由与该外螺纹部螺纹结合的螺母构成。或者,也可以卡合部202形成为随着远离贯通轴部204而依次扩径的形状,且第一板110的第一插通孔110h或者第二板120的第二插通孔120h形成为与卡合部202的外周面对应的锥状。另外,如图5所示,卡合部202也可以由与设置于第二板120的内螺纹部121螺纹结合的外螺纹部构成。该情况下,省略第一插通孔110h和第二插通孔120h。另外,隔离物130也可以形成为实心状。
45.或者,虽然省略图示,但也可以贯通轴部204贯通第二板120,且由外螺纹部构成的卡合部202与设置于第一板110的内螺纹部螺纹结合。
46.另外,也可以贯通轴部204具有配置于涡轮壳体22内的第一轴部、和配置于轴承壳体32内的第二轴部,且第二轴部包含有具有比第一轴部的直径小的直径的小径部。在该方式中,在贯通轴部204的温度变化时,主要第二轴部的小径部伸缩,因此抑制第一轴部的伸缩。由此,抑制比第二轴部暴露于高温的第一轴部的断裂。
47.这里,简述上述实施方式。
48.上述实施方式的涡轮增压器具备:压缩机壳体,其收容压缩机叶轮;涡轮壳体,其收容涡轮;轴承壳体,其在上述压缩机壳体与上述涡轮壳体之间收容将上述压缩机叶轮与上述涡轮连结的轴、和接受上述轴的轴承;可变喷嘴单元,其配置于上述涡轮壳体内,且能
够调整排出气体的排气流路的流路面积的大小;以及固定部件,其将上述可变喷嘴单元固定于上述涡轮壳体内。上述可变喷嘴单元具有:第一板,其形成为圆环状;第二板,其配置于比上述第一板靠近上述轴承壳体的位置并且配置于与上述第一板对置的位置,且形成为圆环状,其中,上述第二板在上述第一板与上述第二板之间形成上述排气流路;多个喷嘴叶片,其配置于上述第一板与上述第二板间,且变更上述排气流路的流路面积的大小;以及姿势变更机构,其变更上述多个喷嘴叶片的各喷嘴叶片的姿势。上述固定部件具有:卡合部,其与上述第一板和上述第二板中的至少一个板卡合;贯通轴部,其与上述卡合部连接,且具有以朝向上述压缩机壳体贯通上述轴承壳体的方式延伸的形状;以及固定部,其将上述贯通轴部中的上述压缩机壳体侧的端部固定于上述轴承壳体。
49.在该涡轮增压器中,贯通轴部贯通轴承壳体,确保从固定部至卡合部的距离较大,因此也确保卡合部能够相对于固定部朝向各板的径向外位移的距离。由此,减少在各板进行了热膨胀时该板从固定部件承受的反作用力,换而言之,缓和固定部件对板的热膨胀的约束,因此抑制各板的变形以及由它引起的板与喷嘴叶片的干扰。
50.另外,优选在上述第二板设置有供上述贯通轴部插通的第二插通孔,上述贯通轴部插通于上述第二插通孔,上述卡合部与上述第一板卡合。
51.若这样做,通过固定部件来保持第一板和第二板,因此能够省略用于将第一板与第二板连接的专用部件。
52.并且,优选上述贯通轴部被压入于上述第二插通孔。
53.若这样做,则包含第一板和第二板的可变喷嘴单元通过固定部件一体化,因此可变喷嘴单元的操作变得容易。
54.另外,优选上述贯通轴部具有:第一轴部,其配置于上述涡轮壳体内;和第二轴部,其配置于上述轴承壳体内,上述第二轴部包含具有比上述第一轴部的直径小的直径的小径部。
55.若这样做,在贯通轴部的温度变化时,主要第二轴部的小径部伸缩,因此抑制第一轴部的伸缩。由此,抑制比第二轴部暴露于高温的第一轴部的断裂。
56.此外,应认为此次公开的实施方式在全部的点上是例示,并非限制本发明。本发明的范围并非由上述的实施方式的说明来表示而是由权利要求书来表示,且还包含在与权利要求书等效的意义和范围内的全部的变更。
57.附图标记说明
[0058]1…
涡轮增压器;10

压缩机叶轮;11

密封板;12

压缩机壳体;20

涡轮;22

涡轮壳体;30

轴;31

轴承;32

轴承壳体;32a

凹部;32h

插通孔;100

可变喷嘴单元;110

第一板;110h

第一插通孔;120

第二板;120h

第二插通孔;130

隔离物;140

喷嘴叶片;142

旋转轴部;144

叶片;150

叶片臂;160

同步环;200

固定部件;202

卡合部;204

贯通轴部;206

固定部。

技术特征:
1.一种涡轮增压器,其特征在于,具备:压缩机壳体,其收容压缩机叶轮;涡轮壳体,其收容涡轮;轴承壳体,其在所述压缩机壳体与所述涡轮壳体之间收容将所述压缩机叶轮与所述涡轮连结的轴、和接受所述轴的轴承;可变喷嘴单元,其配置于所述涡轮壳体内,且能够调整排出气体的排气流路的流路面积的大小;以及固定部件,其将所述可变喷嘴单元固定于所述涡轮壳体内,所述可变喷嘴单元具有:第一板,其形成为圆环状;第二板,其配置于比所述第一板靠近所述轴承壳体的位置并且配置于与所述第一板对置的位置,且形成为圆环状,其中,所述第二板在所述第一板与所述第二板之间形成所述排气流路;多个喷嘴叶片,其配置于所述第一板与所述第二板间,且变更所述排气流路的流路面积的大小;以及姿势变更机构,其变更所述多个喷嘴叶片的各喷嘴叶片的姿势,所述固定部件具有:卡合部,其与所述第一板和所述第二板中的至少一个板卡合;贯通轴部,其与所述卡合部连接,且具有以朝向所述压缩机壳体贯通所述轴承壳体的方式延伸的形状;以及固定部,其将所述贯通轴部中的所述压缩机壳体侧的端部固定于所述轴承壳体。2.根据权利要求1所述的涡轮增压器,其特征在于,在所述第二板设置有供所述贯通轴部插通的第二插通孔,所述贯通轴部插通于所述第二插通孔,所述卡合部与所述第一板卡合。3.根据权利要求2所述的涡轮增压器,其特征在于,所述贯通轴部被压入于所述第二插通孔。4.根据权利要求1~3中的任一项所述的涡轮增压器,其特征在于,所述贯通轴部具有:第一轴部,其配置于所述涡轮壳体内;和第二轴部,其配置于所述轴承壳体内,所述第二轴部包含具有比所述第一轴部的直径小的直径的小径部。
技术总结
涡轮增压器具备:压缩机壳体、涡轮壳体、轴承壳体、可变喷嘴单元、以及固定部件。可变喷嘴单元具有:第一板、第二板、多个喷嘴叶片、以及姿势变更机构。固定部件具有:卡合部,其与第一板和第二板中的至少一个板卡合;贯通轴部,具有以朝向压缩机壳体贯通轴承壳体的方式延伸的形状;以及固定部,其将贯通轴部中的压缩机壳体侧的端部固定于轴承壳体。壳体侧的端部固定于轴承壳体。壳体侧的端部固定于轴承壳体。


技术研发人员:树杉刚 筑山宜司
受保护的技术使用者:丰田自动车株式会社
技术研发日:2019.10.25
技术公布日:2021/6/29

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