专利名称：压缩机转轮组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及装配在转轴上的压缩机转轮组件。本发明尤其涉及一涡轮增压器的压缩机转轮组件。
背景技术：
众所周知的是涡轮增压器是在一高于大气压的压力下(升压)将空气输入到内燃机入口处的装置。传统的涡轮增压器主要包括一安装在涡轮机壳体内的转轴上由排放气体驱动的涡轮机转轮。涡轮机转轮的旋转带动安装在压缩机壳体内的转轴的另一端上的压缩机转轮进行旋转。压缩机转轮将压缩空气输送到发动机的进气歧管中，由此增加发动机的动力。该轴由连接于涡轮机和压缩机转轮室之间的中心轴承室内的径向推力轴承支承。
传统的压缩机转轮包括一组从中心轮毂上延伸的叶片，其中该中心轮毂上有用于安装涡轮增压器轴的一端的孔。通过把一螺母拧到轴的一端上将压缩机转轮固定在轴上，在此处该螺母延伸穿过转轮孔，并且压紧在转轮的前端上，从而将该转轮夹紧在一轴肩处(或者其它的和所述轴一起旋转的径向延伸的支座)。
现在对涡轮增压器性能的需求要求增大来自一给定尺寸的涡轮增压器的空气流，从而提高转速，例如超过100,000rpm。为了达到这种高转速，因此必须使涡轮增压器的轴承和由此带来的涡轮增压器轴的直径达到最小。然而，使用直径相对小的轴会给传统的压缩机转轮的安装组件带来问题。也就是说，要在满足所需精度的的条件下加工出一个穿过压缩机转轮足够窄的孔是很困难的(如果要使旋转转动平衡，该孔必须与转轮的旋转轴线同心)。由于孔的直径减小，那么加工该孔的工具的尺寸将会相应的减小，因此工具的强度也就降低了。即使可以保证所需的精度，但是加工时间的增加和工具耐磨度的问题却防碍了工艺上的经济可行性。
由于涡轮增压器的持续发展要求使用性能较高的材料如钛，这些材料比通常所使用的铝合金更难于加工，因此上述问题被恶化了。
为避免上述问题可能采用的一个方法是使用一个例如美国专利第4,705,463号中披露的所谓的“无孔”压缩机转轮。采用这种压缩机转轮组件，其压缩机转轮上仅仅只有一个相对较短的螺纹孔，缩短的涡轮增压器轴的螺纹端装配在其内。然而，由于压缩机转轮和轴之间的螺纹连接和在这种连接中所固有的间隙可能会造成很难保持所需要的同心度的问题，因此这种组件也会产生平衡的问题。
发明内容
本发明的一个目的是为了消除或者减轻上述问题。
根据本发明提供的一种压缩机转轮组件，它包括安装在转轴上的压缩机转轮，所述轴延伸穿过沿转轮的旋转轴线形成的孔，其中该孔的内直径大于穿过压缩机转轮的这部分轴的外直径，和一圆筒形的轴套，该轴套位于孔的内表面和轴的外表面之间，同心地套在轴的周围，因此该轴套将此轴同轴地支承在孔内。
本发明使加工出的轴孔具有适合精确地批量生产的直径，然后通过使用所述轴套使孔径有效地减小以适合所述轴的直径。这样便克服了现有技术中制造上的困难。
轴套可以与压缩机转轮进行预配合。因此，本发明也提供了一种用于涡轮增压器的压缩机转轮，该转轮在使用中被安装到涡轮增压器轴的一端上，其中压缩机转轮限定了一直径相对较大的内部轴向通孔，并且该压缩机转轮还具有一内直径相对较小的圆筒形的轴套，该轴套的内直径根据轴的直径进行选择，并且同轴地位于所述孔的内部。
本发明的其它优选特征将会在以下描述中变得明显。
现在仅仅通过举例并结合附图的方式对本发明的具体实施例进行描述，其中图1为一传统的涡轮增压器的轴向剖面图，示出了涡轮增压器和传统的压缩机转轮组件的主要部件；
图2为根据本发明的压缩机转轮组件的剖面图。
具体实施例方式
首先参照图1，该图示出了一传统的向心式涡轮增压器的基本部件。该涡轮增压器包括经一中央轴承室3连接到压缩机2上的涡轮机1。该涡轮机1包括一容纳涡轮机转轮5的涡轮机壳体4。类似地，压缩机2包括容纳压缩机转轮7的压缩机壳体6。涡轮机转轮5和压缩机转轮7安装在一普通轴8的的相对端上，该轴8由位于轴承室3内的轴承组件9支承。
涡轮机壳体4设有一排放气体进口10和一排放气体出口11。进口10将引入的排放气体导入到涡轮机转轮5周围的环形进气腔12内。排放气体流经涡轮机并经一与涡轮机转轮5共轴的圆形排气开口流入到排气出口11。涡轮机转轮5旋转带动压缩机转轮7旋转，该压缩机转轮通过轴向进口13将空气吸入并且经环形的出气涡腔14将压缩空气输送到发动机进口处。
现在对压缩机转轮组件进行更详细的描述，该压缩机转轮包括若干从中心轮毂16上延伸的叶片15，该中心轮毂16具有一用于安装轴8的一端的通孔。该轴8从压缩机转轮7的前端处延伸出一小部分，并且将一螺母17拧到轴8上，该螺母17压在压缩机转轮的前端处从而将压缩机转轮7夹紧在推力轴承和油封组件18上。推力轴承/油封组件的细节可以改变并且对理解压缩机转轮安装结构并不重要。实质问题是，通过由螺母17施加的夹紧力防止压缩机转轮7在轴8上发生滑动。
在本说明书的介绍中将会讨论上述传统的压缩机转轮组件所带来的问题。
图2示出了根据本发明的压缩机转轮组件。轴8、推力轴承和密封组件18以及夹紧螺母17的细节部分可以与通常所采用的部件完全相同，例如如图1中所示。
图2中的组件明显区别于图1中的组件的地方是，根据本发明的压缩机转轮孔21具有一相对大的直径(即大于轴8的直径)，并且特别是，具有该尺寸的孔能在满足所需精度的条件下容易加工并且进行大批量的生产。然后通过将一圆筒形的轴套22导入到孔21中使孔21的直径有效地减小。轴套22的外直径与孔21的内直径相适应，其内直径与轴8的外直径相适应。因此，轴8被精确地放置并固定在沿孔21的轴线上。
由于采用了图2中的夹紧螺母结构，套筒21略短于孔20的长度从而确保该夹紧力通过压缩机转轮传递而不是通过套筒传递。
由于套筒21不承担和压缩机转轮相同的压力，因此，它可以采用比压缩机转轮材料更容易加工的材料制造。
因此，在本发明中将压缩机转轮安装在一小直径轴上所需的直径相对小的孔具有精度高并且制造容易的特点。由于轴套21以相同的方式和一大直径轴配合到孔20内，因此转轮的平衡问题并没有得到实质上的改变。另外，根据本发明不需要对压缩机转轮组件的其它部件进行改进，例如转轮的夹紧结构。
权利要求
1.一种压缩机转轮组件，它包括安装在转轴上的压缩机转轮，所述轴延伸穿过沿转轮的旋转轴线形成的孔，其中该孔的内直径大于穿过压缩机转轮这部分轴的外直径，和一圆筒形的轴套，该轴套位于孔的内表面和轴的外表面之间，同心地套在轴的周围，因此该轴套将此轴同轴地支承在孔内。
2.如权利要求1所述的压缩机转轮组件，其中轴套的轴向长度比穿过压缩机转轮的孔的轴向长度短。
3.如权利要求1或2所述的压缩机转轮组件，其中通过将一螺母拧到轴的一端上给转轮施加一轴向夹紧力以将转轮固定在轴上。
4.如权利要求3所述的压缩机转轮组件，其中将螺母直接或间接地压靠在转轮的前端以将转轮夹于对头结合处，从而防止转轮沿着轴发生轴向运动。
5.如前述任意权利要求所述的压缩机转轮组件，其中在将压缩机转轮安装在轴上之前，将所述轴套压配合到压缩机转轮孔内。
6.一种用于涡轮增压器的压缩机转轮，该转轮在使用中被安装到涡轮增压器轴的一端上，其中压缩机转轮限定了一直径相对较大的内部轴向通孔，并且该压缩机转轮还具有一内直径相对较小的圆筒形的轴套，该轴套的内直径根据轴的直径进行选择，并且同轴地安装于所述孔的内部。
7.如权利要求6所述的压缩机转轮，其中套筒的轴向长度比通孔的轴向长度短。
8.一种涡轮增压器包括如权利要求1至5中任一条所述的一压缩机转轮组件。
9.一种涡轮增压器包括权利要求6或7所述的压缩机转轮。
全文摘要
一种压缩机转轮组件包括安装在转轴(8)上的压缩机转轮(7)，该转轴延伸穿过一沿转轮(7)的旋转轴线形成的孔(21)。该孔(21)的内直径大于轴(8)的外直径，并且一圆筒形的轴套(22)同心地套在轴(8)的周围，从而将轴(8)同轴地支承在孔(21)内。
文档编号F04D29/28GK1508445SQ20031011983
公开日2004年6月30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
技术领域：
本发明涉及装配在转轴上的压缩机转轮组件。本发明尤其涉及一涡轮增压器的压缩机转轮组件。
背景技术：
众所周知的是涡轮增压器是在一高于大气压的压力下(升压)将空气输入到内燃机入口处的装置。传统的涡轮增压器主要包括一安装在涡轮机壳体内的转轴上由排放气体驱动的涡轮机转轮。涡轮机转轮的旋转带动安装在压缩机壳体内的转轴的另一端上的压缩机转轮进行旋转。压缩机转轮将压缩空气输送到发动机的进气歧管中，由此增加发动机的动力。该轴由连接于涡轮机和压缩机转轮室之间的中心轴承室内的径向推力轴承支承。
传统的压缩机转轮包括一组从中心轮毂上延伸的叶片，其中该中心轮毂上有用于安装涡轮增压器轴的一端的孔。通过把一螺母拧到轴的一端上将压缩机转轮固定在轴上，在此处该螺母延伸穿过转轮孔，并且压紧在转轮的前端上，从而将该转轮夹紧在一轴肩处(或者其它的和所述轴一起旋转的径向延伸的支座)。
现在对涡轮增压器性能的需求要求增大来自一给定尺寸的涡轮增压器的空气流，从而提高转速，例如超过100,000rpm。为了达到这种高转速，因此必须使涡轮增压器的轴承和由此带来的涡轮增压器轴的直径达到最小。然而，使用直径相对小的轴会给传统的压缩机转轮的安装组件带来问题。也就是说，要在满足所需精度的的条件下加工出一个穿过压缩机转轮足够窄的孔是很困难的(如果要使旋转转动平衡，该孔必须与转轮的旋转轴线同心)。由于孔的直径减小，那么加工该孔的工具的尺寸将会相应的减小，因此工具的强度也就降低了。即使可以保证所需的精度，但是加工时间的增加和工具耐磨度的问题却防碍了工艺上的经济可行性。
由于涡轮增压器的持续发展要求使用性能较高的材料如钛，这些材料比通常所使用的铝合金更难于加工，因此上述问题被恶化了。
为避免上述问题可能采用的一个方法是使用一个例如美国专利第4,705,463号中披露的所谓的“无孔”压缩机转轮。采用这种压缩机转轮组件，其压缩机转轮上仅仅只有一个相对较短的螺纹孔，缩短的涡轮增压器轴的螺纹端装配在其内。然而，由于压缩机转轮和轴之间的螺纹连接和在这种连接中所固有的间隙可能会造成很难保持所需要的同心度的问题，因此这种组件也会产生平衡的问题。
发明内容
本发明的一个目的是为了消除或者减轻上述问题。
根据本发明提供的一种压缩机转轮组件，它包括安装在转轴上的压缩机转轮，所述轴延伸穿过沿转轮的旋转轴线形成的孔，其中该孔的内直径大于穿过压缩机转轮的这部分轴的外直径，和一圆筒形的轴套，该轴套位于孔的内表面和轴的外表面之间，同心地套在轴的周围，因此该轴套将此轴同轴地支承在孔内。
本发明使加工出的轴孔具有适合精确地批量生产的直径，然后通过使用所述轴套使孔径有效地减小以适合所述轴的直径。这样便克服了现有技术中制造上的困难。
轴套可以与压缩机转轮进行预配合。因此，本发明也提供了一种用于涡轮增压器的压缩机转轮，该转轮在使用中被安装到涡轮增压器轴的一端上，其中压缩机转轮限定了一直径相对较大的内部轴向通孔，并且该压缩机转轮还具有一内直径相对较小的圆筒形的轴套，该轴套的内直径根据轴的直径进行选择，并且同轴地位于所述孔的内部。
本发明的其它优选特征将会在以下描述中变得明显。
现在仅仅通过举例并结合附图的方式对本发明的具体实施例进行描述，其中图1为一传统的涡轮增压器的轴向剖面图，示出了涡轮增压器和传统的压缩机转轮组件的主要部件；
图2为根据本发明的压缩机转轮组件的剖面图。
具体实施例方式
首先参照图1，该图示出了一传统的向心式涡轮增压器的基本部件。该涡轮增压器包括经一中央轴承室3连接到压缩机2上的涡轮机1。该涡轮机1包括一容纳涡轮机转轮5的涡轮机壳体4。类似地，压缩机2包括容纳压缩机转轮7的压缩机壳体6。涡轮机转轮5和压缩机转轮7安装在一普通轴8的的相对端上，该轴8由位于轴承室3内的轴承组件9支承。
涡轮机壳体4设有一排放气体进口10和一排放气体出口11。进口10将引入的排放气体导入到涡轮机转轮5周围的环形进气腔12内。排放气体流经涡轮机并经一与涡轮机转轮5共轴的圆形排气开口流入到排气出口11。涡轮机转轮5旋转带动压缩机转轮7旋转，该压缩机转轮通过轴向进口13将空气吸入并且经环形的出气涡腔14将压缩空气输送到发动机进口处。
现在对压缩机转轮组件进行更详细的描述，该压缩机转轮包括若干从中心轮毂16上延伸的叶片15，该中心轮毂16具有一用于安装轴8的一端的通孔。该轴8从压缩机转轮7的前端处延伸出一小部分，并且将一螺母17拧到轴8上，该螺母17压在压缩机转轮的前端处从而将压缩机转轮7夹紧在推力轴承和油封组件18上。推力轴承/油封组件的细节可以改变并且对理解压缩机转轮安装结构并不重要。实质问题是，通过由螺母17施加的夹紧力防止压缩机转轮7在轴8上发生滑动。
在本说明书的介绍中将会讨论上述传统的压缩机转轮组件所带来的问题。
图2示出了根据本发明的压缩机转轮组件。轴8、推力轴承和密封组件18以及夹紧螺母17的细节部分可以与通常所采用的部件完全相同，例如如图1中所示。
图2中的组件明显区别于图1中的组件的地方是，根据本发明的压缩机转轮孔21具有一相对大的直径(即大于轴8的直径)，并且特别是，具有该尺寸的孔能在满足所需精度的条件下容易加工并且进行大批量的生产。然后通过将一圆筒形的轴套22导入到孔21中使孔21的直径有效地减小。轴套22的外直径与孔21的内直径相适应，其内直径与轴8的外直径相适应。因此，轴8被精确地放置并固定在沿孔21的轴线上。
由于采用了图2中的夹紧螺母结构，套筒21略短于孔20的长度从而确保该夹紧力通过压缩机转轮传递而不是通过套筒传递。
由于套筒21不承担和压缩机转轮相同的压力，因此，它可以采用比压缩机转轮材料更容易加工的材料制造。
因此，在本发明中将压缩机转轮安装在一小直径轴上所需的直径相对小的孔具有精度高并且制造容易的特点。由于轴套21以相同的方式和一大直径轴配合到孔20内，因此转轮的平衡问题并没有得到实质上的改变。另外，根据本发明不需要对压缩机转轮组件的其它部件进行改进，例如转轮的夹紧结构。
权利要求
1.一种压缩机转轮组件，它包括安装在转轴上的压缩机转轮，所述轴延伸穿过沿转轮的旋转轴线形成的孔，其中该孔的内直径大于穿过压缩机转轮这部分轴的外直径，和一圆筒形的轴套，该轴套位于孔的内表面和轴的外表面之间，同心地套在轴的周围，因此该轴套将此轴同轴地支承在孔内。
2.如权利要求1所述的压缩机转轮组件，其中轴套的轴向长度比穿过压缩机转轮的孔的轴向长度短。
3.如权利要求1或2所述的压缩机转轮组件，其中通过将一螺母拧到轴的一端上给转轮施加一轴向夹紧力以将转轮固定在轴上。
4.如权利要求3所述的压缩机转轮组件，其中将螺母直接或间接地压靠在转轮的前端以将转轮夹于对头结合处，从而防止转轮沿着轴发生轴向运动。
5.如前述任意权利要求所述的压缩机转轮组件，其中在将压缩机转轮安装在轴上之前，将所述轴套压配合到压缩机转轮孔内。
6.一种用于涡轮增压器的压缩机转轮，该转轮在使用中被安装到涡轮增压器轴的一端上，其中压缩机转轮限定了一直径相对较大的内部轴向通孔，并且该压缩机转轮还具有一内直径相对较小的圆筒形的轴套，该轴套的内直径根据轴的直径进行选择，并且同轴地安装于所述孔的内部。
7.如权利要求6所述的压缩机转轮，其中套筒的轴向长度比通孔的轴向长度短。
8.一种涡轮增压器包括如权利要求1至5中任一条所述的一压缩机转轮组件。
9.一种涡轮增压器包括权利要求6或7所述的压缩机转轮。
全文摘要
一种压缩机转轮组件包括安装在转轴(8)上的压缩机转轮(7)，该转轴延伸穿过一沿转轮(7)的旋转轴线形成的孔(21)。该孔(21)的内直径大于轴(8)的外直径，并且一圆筒形的轴套(22)同心地套在轴(8)的周围，从而将轴(8)同轴地支承在孔(21)内。
文档编号F04D29/28GK1508445SQ20031011983
公开日2004年6月30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
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