CN103437883B - 一种新型的涡轮增压器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型的涡轮增压器，其包括转轴和陶瓷涡轮，转轴包括周向定位部、轴向定位部和转轴主体，周向定位部的自由端沿轴向开设有中心凹孔，且自由端的端部为加工部，轴向定位部呈圆台状，轴向定位部的窄端与周向定位部连接且宽端与转轴主体连接，陶瓷涡轮的中心通孔的尾部呈喇叭状，陶瓷涡轮的首部沿轴向并绕中心通孔的周向均匀开设有多个齿槽；周向定位部穿过中心通孔后加工部伸出至中心通孔外，且轴向定位部的外周壁与中心通孔的尾部贴合实现轴向定位，加工部在铆接工艺中变形并挤入每个齿槽中实现周向定位；优点是不仅大幅度地降低了陶瓷涡轮与转轴的连接难度和连接工时，且连接强度高，有效地保证了涡轮增压器的工作可靠性。

Description

一种新型的涡轮增压器
技术领域
本发明涉及一种增压系统，尤其是涉及一种新型的涡轮增压器。
背景技术
在涡轮增压器中，涡轮是非常关键和重要的部件，随着涡轮增压器的发展，涡轮的材料也在不断更新。目前，涡轮常用的材料是高镍合金，但是由高镍合金制成的涡轮在使用时存在很大的局限性，因此业内人员提出了使用陶瓷材料制作涡轮。由于陶瓷材料具有低密度与耐高温低热膨胀系数、材料价格低等特点，因此在涡轮增压器上的运用相对于目前的高镍合金是非常有优势的。然而，陶瓷涡轮与转轴的连接是相当困难的，目前常见的连接工艺是采用摩擦焊，但是由于陶瓷材料的熔点太高，很难实现摩擦焊接，因此具体实施比较困难；目前也有采用螺纹连接陶瓷涡轮与转轴，但是在高温条件下，陶瓷材料变形极小，而相对的转轴变形量较大，这样容易使连接强度下降，从而影响产品的工作可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的涡轮增压器，其能够大幅度地降低陶瓷涡轮与转轴的连接难度，且连接强度高，能够有效地保证工作可靠性。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种新型的涡轮增压器，包括转轴和陶瓷涡轮，其特征在于所述的转轴包括依次连接的周向定位部、轴向定位部和转轴主体，所述的周向定位部的自由端沿轴向开设有中心凹孔，所述的周向定位部的自由端的端部为加工部，所述的轴向定位部呈圆台状，所述的轴向定位部的窄端与所述的周向定位部连接，所述的轴向定位部的宽端与所述的转轴主体连接，所述的陶瓷涡轮的中心通孔的尾部呈向外扩张的喇叭状，所述的陶瓷涡轮的首部沿轴向并绕所述的陶瓷涡轮的中心通孔的周向均匀开设有多个齿槽，所述的齿槽与所述的陶瓷涡轮的中心通孔相连通；所述的周向定位部穿过所述的陶瓷涡轮的中心通孔后所述的加工部伸出至所述的陶瓷涡轮的中心通孔外，且所述的轴向定位部的外周壁与所述的陶瓷涡轮的中心通孔的尾部紧贴面接触实现轴向定位，所述的加工部在铆接工艺中变形并挤入每个所述的齿槽中实现周向定位。
所述的轴向定位部的中心轴线与所述的轴向定位部的侧面之间的夹角的度数为15°～20°，所述的陶瓷涡轮的中心通孔的中心轴线与所述的陶瓷涡轮的中心通孔的尾部的内侧壁之间的夹角的度数为15°～20°；在此，通过限制夹角的度数既能够保证转轴与陶瓷涡轮有足够的接触面积用于轴向的定位，又能够保证陶瓷涡轮与转轴的连接强度。
所述的陶瓷涡轮的首部沿轴向并绕所述的陶瓷涡轮的中心通孔的周向均匀开设有12个齿槽；在此，齿槽开设的个数直接关系到转轴与陶瓷涡轮的连接强度和铸齿槽难度，通过大量实验，表明设计12个齿槽不仅铸齿槽的难度低，而且使得转轴与陶瓷涡轮的连接强度高。
与现有技术相比，本发明的优点在于：通过改变转轴和陶瓷涡轮的结构，即将转轴分成转轴主体、轴向定位部和周向定位部三部分，轴向定位部与陶瓷涡轮的中心通孔呈喇叭状的尾部相配合实现轴向定位，周向定位部穿过陶瓷涡轮的中心通孔并使加工部伸出至中心通孔外，再用铆接机对加工部进行铆接，加工部发生变形材料被挤入陶瓷涡轮上开设的齿槽中实现周向定位，这种涡轮增压器结构不仅大幅度地降低了陶瓷涡轮与转轴的连接难度和连接工时，且连接强度高，有效地保证了涡轮增压器的工作可靠性。
附图说明
图1为本发明的涡轮增压器中的转轴与陶瓷涡轮在铆接前的配合剖视示意图；
图2为本发明的涡轮增压器中的转轴与陶瓷涡轮在铆接前的配合侧视示意图；
图3为本发明的涡轮增压器中的转轴与陶瓷涡轮在铆接后的配合剖视示意图；
图4为本发明的涡轮增压器中的转轴与陶瓷涡轮在铆接后的配合侧视示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明提出的一种新型的涡轮增压器，如图所示，其包括转轴1和陶瓷涡轮2，转轴1包括依次连接的周向定位部11、轴向定位部12和转轴主体13，周向定位部11的自由端沿轴向开设有中心凹孔14，周向定位部11的自由端的端部为加工部111，轴向定位部12呈圆台状，轴向定位部12的窄端与周向定位部11连接，轴向定位部12的宽端与转轴主体13连接，陶瓷涡轮2的中心通孔21的尾部呈向外扩张的喇叭状，即将陶瓷涡轮2的中心通孔21的尾部设计成向外扩张的倒角结构，陶瓷涡轮2的首部沿轴向并绕陶瓷涡轮2的中心通孔21的周向均匀开设(铸)有12个齿槽22，齿槽22与陶瓷涡轮2的中心通孔21相连通；周向定位部11穿过陶瓷涡轮2的中心通孔21后加工部伸出至陶瓷涡轮2的中心通孔21外，且轴向定位部12的外周壁与陶瓷涡轮2的中心通孔21的尾部紧贴面接触实现轴向定位，加工部111在铆接工艺中变形并挤入每个齿槽22中实现周向定位。
在本实施例中，轴向定位部12的中心轴线与轴向定位部12的侧面之间的夹角的度数为15°～20°，陶瓷涡轮2的中心通孔21的中心轴线与陶瓷涡轮2的中心通孔21的尾部的内侧壁之间的夹角的度数为15°～20°，在具体设计过程中可将两者的角度均设计为18°。对于一般的小型涡轮(直径70mm以下)可以将中心凹孔14的孔径设计为周向定位部11的直径的四分之三，将中心凹孔14的深度设计为15mm，将加工部111的长度设计为7mm～10mm，将齿槽22的深度设计为7mm；对于大型涡轮，可根据实际情况调试，目的是既要便于转轴的加工部发生变形扩展，与陶瓷涡轮充分接触固定，又要不至于使转轴发生弯曲变形。
本发明的涡轮增压器在连接陶瓷涡轮与转轴时，将转轴的周向定位部穿入陶瓷涡轮的中心通孔内，使转轴的轴向定位部的外周壁与陶瓷涡轮的中心通孔的尾部的内周壁贴合实现转轴的轴向固定，此时转轴的周向定位部的加工部伸出至陶瓷涡轮的中心通孔外，如图1和图2所示；然后固定好转轴；再用铆接机铆接加工部，由于转向的周向定位部开设有中心凹孔，因此铆接加工部时，加工部变形材料往四周胀开，往外胀的材料挤入齿槽中实现转轴的周向固定，如图3和图4所示。

Claims (3)

1.一种新型的涡轮增压器，包括转轴和陶瓷涡轮，其特征在于所述的转轴包括依次连接的周向定位部、轴向定位部和转轴主体，所述的周向定位部的自由端沿轴向开设有中心凹孔，所述的周向定位部的自由端的端部为加工部，所述的轴向定位部呈圆台状，所述的轴向定位部的窄端与所述的周向定位部连接，所述的轴向定位部的宽端与所述的转轴主体连接，所述的陶瓷涡轮的中心通孔的尾部呈向外扩张的喇叭状，所述的陶瓷涡轮的首部沿轴向并绕所述的陶瓷涡轮的中心通孔的周向均匀开设有多个齿槽，所述的齿槽与所述的陶瓷涡轮的中心通孔相连通；所述的周向定位部穿过所述的陶瓷涡轮的中心通孔后所述的加工部伸出至所述的陶瓷涡轮的中心通孔外，且所述的轴向定位部的外周壁与所述的陶瓷涡轮的中心通孔的尾部紧贴面接触实现轴向定位，所述的加工部在铆接工艺中变形并挤入每个所述的齿槽中实现周向定位。
2.根据权利要求1所述的一种新型的涡轮增压器，其特征在于所述的轴向定位部的中心轴线与所述的轴向定位部的侧面之间的夹角的度数为15°～20°，所述的陶瓷涡轮的中心通孔的中心轴线与所述的陶瓷涡轮的中心通孔的尾部的内侧壁之间的夹角的度数为15°～20°。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型的涡轮增压器，其特征在于所述的陶瓷涡轮的首部沿轴向并绕所述的陶瓷涡轮的中心通孔的周向均匀开设有12个齿槽。
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