CN102052096A - 可变几何涡轮增压器的喷嘴组件 - Google Patents

可变几何涡轮增压器的喷嘴组件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，根据本发明，可以通过改进操作连杆和控制环的连接结构，从而降低了所述操作连杆和所述控制环之间的摩擦和磨损，进而实现了耐用性的提高，由于配置和结构简单而便于制造，并且由于可以在各部件之间设置相对较小的间隙而实现了安静且稳定的操作。

Description

可变几何涡轮增压器的喷嘴组件
相关申请的交叉引用
本申请要求2009年10月27日提交的韩国专利申请第10-2009-0102034号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种用于操作可变几何涡轮增压器(variable geometryturbocharger)的喷嘴组件的机构，并且更特别地，本发明涉及一种调节叶片的旋转角度的机构，以便控制流经喷嘴的排放气体的流动。
背景技术
相关技术中的可变几何涡轮增压器在涡轮壳体中的涡轮的中心轴线上具有排气管道，使得从内燃机排出的排放气体从涡轮外部流动到内部，并且经过排放管道从涡轮增压器而排放，并且从涡轮外部流动到涡轮内的排放气体的流动受到设置在涡轮外部的喷嘴组件的控制。
相关技术中的喷嘴组件包括喷嘴环，在所述喷嘴环处，多个叶片可旋转地安装成一圈；喷嘴板，所述喷嘴板远离所述喷嘴环而设置，并且所述叶片位于两者之间，以便形成喷嘴，排放气体穿过所述喷嘴；控制环，所述控制环与所述喷嘴环共轴设置，以便能够相对于所述喷嘴环旋转，并且从外部接收用于调节所述叶片的旋转角度的操作力；以及多个操作连杆，所述操作连杆将所述控制环与所述叶片的旋转轴连接，使得当所述控制环相对于所述喷嘴环旋转时，所述叶片旋转。
所述控制环具有多个连接部分，在所述连接部分处，所述操作连杆的端部被配合为将所述控制环的相对旋转传递到所述喷嘴环，作为叶片的旋转力。所述连接部分为简单的凹槽或孔，使其产生极大的摩擦以及对所述操作连杆磨损，从而降低耐用性。
另外，所述连接部分和所述操作连杆之间的连接结构相对复杂，使得机械加工性能较差。另外，考虑到高温膨胀，而将各部件之间的间隙设置的相对较大，从而降低了安静性和稳定性，并且在操作中会产生振动。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，其通过改进操作连杆和控制环的连接结构，从而降低所述操作连杆和所述控制环之间的摩擦和磨损，进而提高耐用性，所述可变几何涡轮增压器的喷嘴组件由于配置和结构简单而易于制造，并且由于可以在各部件之间设置相对较小的间隙而能够实现安静且稳定的操作。
本发明的示例性实施方案提供了一种可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，所述可变几何涡轮增压器的喷嘴组件包括喷嘴环，多个叶片能够旋转地安装在所述喷嘴环处；控制环，所述控制环与所述喷嘴环共轴设置；多个辊子，所述辊子能够旋转地安装到所述控制环；以及多个操作连杆，所述操作连杆与能够旋转地安装到所述喷嘴环的所述叶片连接，并且插入到所述辊子之间。
根据本发明的示例性实施方案，可以通过改进操作连杆和控制环的连接结构，从而降低所述操作连杆和所述控制环之间的摩擦和磨损，进而实现了耐用性的提高，由于配置和结构简单而便于制造，并且由于可以在各部件之间设置相对较小的间隙而实现了安静且稳定的操作。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为显示了根据本发明示例性实施方案的可变几何涡轮增压器的喷嘴组件的结构的视图。
图2为显示了图1所示的示例性实施方案的操作的视图。
图3和4为显示了图1所示的示例性实施方案的另一个示例性实施方案的视图。
应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。
具体实施方式
现在将对本发明的各个实施方案详细地作出引用，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
参考图1，可变几何涡轮增压器的喷嘴组件包括喷嘴环3，多个叶片1可旋转地安装在喷嘴环3处；控制环5，控制环5与喷嘴环3共轴设置；多个辊子7，辊子7可旋转地安装到控制环5；以及多个操作连杆9，操作连杆9与可旋转地安装到喷嘴环3的叶片1连接，并且插入辊子7之间。
辊子7的旋转轴设置为与控制环7的旋转轴平行，并且操作连杆9位于两个辊子7之间的部分是圆整的，以便在辊子7转动的同时与辊子7滚动接触(rolling-contact)。
也即，根据本发明的示例性实施方案，从控制环5供应的用来使叶片1旋转的力通过辊子7和操作连杆9而被传递。因此，由于辊子7在随着控制环5转动的同时旋转，所以在接触操作连杆9的那部分处形成滚动接触，从而基本不会产生摩擦和磨损。
在该示例性实施方案中，操作连杆9位于两个辊子7之间的部分形成为椭圆形。该配置用来连续地保持操作连杆9和辊子7之间的滚动接触，同时吸收位于毗邻的两个辊子7之间的操作连杆9的角度上的变化，其中由于控制环5旋转，所以辊子7转动并旋转，从而引起了角度上的这种变化。
尽管在控制环5的旋转范围内，优选为连续地保持操作连杆9和辊子7的滚动接触，但是如图3所示，考虑到机械加工性的方便，操作连杆9位于两个辊子7之间的部分可以形成为圆形，其中在根据控制环5的旋转程度，在辊子7和操作连杆9之间可以产生较小间隙。
控制环5具有整体突出的辊子轴突出部11，以便起到辊子7的旋转轴的作用，并且辊子7形成为中空圆柱形形状，以便配合在辊子轴突出部11上。
喷嘴环3插入涡轮壳体13中，并与涡轮壳体13的扁平壁部15平行，控制环5位于涡轮壳体13的扁平壁部15和喷嘴环3之间，辊子7可旋转地设置在控制环5和扁平壁部15之间，叶片1固定到喷嘴旋转轴17的端部，喷嘴旋转轴17设置为穿过喷嘴环3，并且操作连杆9固定到喷嘴旋转轴17的另一个端部，并且每一个操作连杆9都具有插入辊子7之间的自由端部。
控制杆19可旋转地安装到涡轮壳体13的扁平壁部15，以便传递用于旋转控制环5的力，使得控制杆19通过控制旋转轴21从外部接收旋转力，控制旋转轴21设置为穿过扁平壁部15。
独立操作杆连接到控制旋转轴21和诸如电机、气动驱动器(pneumatic actuator)或液压驱动器(hydraulic actuator)的装置，从而可以通过利用诸如发动机控制器的控制器操作控制旋转轴21而调节叶片1的操作角度。
通过允许控制杆19在插入连杆安装凹槽23的同时进行操作，从而可以实现更紧凑的配置，连杆安装凹槽23为形成于涡轮壳体13的扁平壁部15中的空间。
图4显示了与图1所示的示例性实施方案具有略微不同的设置的另一个示例性实施方案，其中喷嘴环3插入涡轮壳体13中，并且与涡轮壳体13的扁平壁部15平行，控制环5位于涡轮壳体13的扁平壁部15和喷嘴环3之间，辊子7可旋转地设置在控制环5和喷嘴环3之间，叶片1固定到喷嘴旋转轴17的端部，喷嘴旋转轴17设置为穿过喷嘴环3，并且操作连杆9固定到喷嘴旋转轴17的另一个端部，并且每一个操作连杆9都具有插入辊子7之间的自由端部，从而辊子7和控制环5与图1所示的该结构相反地设置。
控制环5和控制杆19可以以预定长度可旋转地嵌入扁平壁部15内，以便传递旋转力。
图2显示了根据图1中所示的示例性实施方案的喷嘴组件的操作，其中随着旋转力通过控制旋转轴21而从外部传递到控制杆19，控制杆19使控制环5相对于喷嘴环3共轴地旋转，并且控制环5的旋转使辊子7转动。相应地，随着辊子7旋转和转动，配合在毗邻的辊子7之间的操作连杆9在保持滚动接触的同时旋转，并且操作连杆9的旋转力通过喷嘴旋转轴17直接传递到叶片1，使得叶片1的旋转角度改变，从而可以控制穿过它们的排放气体的流动。
由于将控制环5的旋转运动转化为叶片1的旋转运动的辊子7和操作连杆9在控制环5的整个旋转范围内保持滚动接触，所以极大地降低了操作摩擦和磨损。另外，由于辊子7和操作连杆9的结构简单，所以易于制造。而且，由于考虑到高温热膨胀，可以在各部件之间设置相对较小的间隙，所以可以提高操作中的安静性和稳定性。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (14)

1.一种可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，包括：
喷嘴环，多个叶片沿着所述喷嘴环的圆周表面能够旋转地安装在所述喷嘴环处；
控制环，所述控制环与所述喷嘴环共轴设置，并且所述控制环相对于所述喷嘴环能够相对旋转；
多个辊子，所述辊子沿着所述控制环的圆周表面能够旋转地安装到所述控制环；以及
多个操作连杆，所述操作连杆的一个端部能够旋转地接合到所述控制环，所述操作连杆的另一个端部通过所述喷嘴环而固定到所述叶片，
其中所述操作连杆的所述一个端部沿着所述控制环的圆周表面位于毗邻的辊子之间。
2.根据权利要求1所述的可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，
其中所述辊子的旋转轴设置为平行于所述控制环的旋转轴线，并且
其中所述操作连杆位于所述毗邻的辊子之间的所述一个端部是圆整的，以便在所述毗邻的辊子由于所述控制环的旋转而转动的同时与所述毗邻的辊子滚动接触。
3.根据权利要求2所述的可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，其中所述操作连杆位于所述毗邻的辊子之间的所述一个端部形成为椭圆形。
4.根据权利要求2所述的可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，其中所述操作连杆位于所述毗邻的辊子之间的所述一个端部形成为圆形。
5.根据权利要求1所述的可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，
其中所述控制环在所述喷嘴环和涡轮壳体的扁平壁部之间能够滑动地接触所述喷嘴环，并且
其中所述喷嘴环插入并配合到所述涡轮壳体内，并且在径向方向上与所述涡轮壳体的所述扁平壁部平行。
6.根据权利要求5所述的可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，其中所述控制环具有以预定距离整体突出的辊子轴突出部，并且所述辊子形成为中空圆柱形形状，以便配合在所述辊子轴突出部上。
7.根据权利要求6所述的可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，其中：
所述辊子能够旋转地设置在所述控制环和所述扁平壁部之间，
所述叶片固定到穿过所述喷嘴环而设置的喷嘴旋转轴的一个端部；并且
所述操作连杆的所述另一个端部固定到所述涡轮壳体的所述扁平壁部和所述喷嘴环之间的所述喷嘴旋转轴的另一个端部。
8.根据权利要求7所述的可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，其中连接到穿过所述扁平壁部的控制旋转轴的控制杆的一个端部能够旋转地安装到所述涡轮壳体的所述扁平壁部，并且所述控制杆的另一个端部能够旋转地固定到所述控制环，使得所述控制杆通过所述控制旋转轴而从外部接收旋转力，并且使所述控制环旋转。
9.根据权利要求8所述的可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，其中所述控制杆以预定长度能够旋转地嵌入到所述扁平壁部内，以便传递所述旋转力。
10.根据权利要求1所述的可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，其中所述控制环设置在所述喷嘴环和涡轮壳体的扁平壁部之间，并且以预定间隙离开所述喷嘴环。
11.根据权利要求10所述的可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，其中所述控制环具有以预定距离整体突出的辊子轴突出部，并且所述辊子形成为中空圆柱形形状，以便配合在所述辊子轴突出部上。
12.根据权利要求11所述的可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，其中：
所述辊子能够旋转地设置在所述控制环和所述喷嘴环之间，
所述叶片固定到穿过所述喷嘴环而设置的喷嘴旋转轴的一个端部；并且
所述操作连杆的所述另一个端部固定到所述控制环和所述喷嘴环之间的所述喷嘴旋转轴的另一个端部。
13.根据权利要求12所述的可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，其中连接到穿过所述扁平壁部的控制旋转轴的控制杆的一个端部能够旋转地安装到所述涡轮壳体的所述扁平壁部，并且所述控制杆的另一个端部能够旋转地固定到所述控制环，使得所述控制杆通过所述控制旋转轴而从外部接收旋转力，并且使所述控制环旋转。
14.根据权利要求13所述的可变几何涡轮增压器的喷嘴组件，其中所述控制环和所述控制杆以预定长度能够旋转地嵌入到所述扁平壁内，以便传递所述旋转力。
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