CN103452603B - 用于涡轮增压器的可变喷嘴机构 - Google Patents

Abstract

用于涡轮增压器的可变喷嘴机构，用于涡轮增压器的可变喷嘴机构，包括喷嘴环，喷嘴销可旋转地配装于喷嘴环内，且围绕喷嘴环圆周等角度排列，叶片固定于喷嘴销一端，喷嘴销另一端固接有拨叉齿轮，驱动齿圈同轴地且可旋转地支撑在喷嘴环上，驱动齿圈带有内齿与外齿，通过拨叉齿轮与驱动齿圈的内齿的啮合传动带动喷嘴销绕自身中心旋转，外部的驱动齿轮与驱动齿圈的外齿啮合传动。本发明能够精确控制叶片旋转角度，且有效降低了可变喷嘴机构的组装工时和组装成本。

Description

用于涡轮增压器的可变喷嘴机构

技术领域

本发明涉及发动机用可变几何形状的涡轮增压器技术领域，具体涉及涡轮增压器中用于改变叶片角度且可精确控制叶片旋转角度、省却了连接销的可变喷嘴机构。

背景技术

废气涡轮增压器是一种和内燃机联合使用的装置，用于通过压缩空气增加发动机的功率输出，所述压缩空气被传送到发动机以与燃料混合并在发动机内燃烧。废气涡轮增压器包括同旋转轴安装的涡轮机叶轮和压气机叶轮，涡轮机叶轮和压气机叶轮分别装在涡轮机壳体和压气机壳体内，两个壳体分开形成且二者之间通过中间壳体连接，中间壳体装有用于容纳支撑上述旋转轴的轴承。废气从涡轮机壳体中的废气通道进入涡轮机壳体，并通过可变喷嘴机构流到涡轮机叶轮，并吹动涡轮机叶轮旋转，继而带动压气机叶轮旋转，压气机将外部空气压缩后扫入发动机。其中可变喷嘴机构的作用是用来改变废气通道的废气的有效流通面积，改变进入涡轮机叶轮的废气流速，达到控制涡轮机的功率输出的目的，从而调整发动机的进气压力。

现有的可变喷嘴机构的结构参见图1，一般包括喷嘴环100、驱动环200、围绕喷嘴环圆周间隔布置的叶片300、驱动叶片旋转的机构，驱动环200可旋转地支撑在喷嘴环100的外缘部分，每个叶片300被旋转地安装到喷嘴环100并被连接到可旋转的驱动环200，所述驱动叶片旋转的机构包括可旋转地配装于喷嘴环100内的喷嘴销400以及驱动臂500，二者的数量均与叶片数量一致，叶片300和驱动臂500分别与所述喷嘴销400的两端头固定连接，驱动臂500另一侧的开口凹槽与固定于驱动环200上的连接销600配合连接，驱动环200的周边部分上设有开口向外的驱动凹槽，外部驱动机构中的连杆与所述驱动凹槽接合，由此驱动驱动环200旋转，驱动环200旋转时，连接销600推动驱动臂500围绕喷嘴销400的中心旋转，进而带动叶片300旋转，从而改变叶片300的设置角度，达到改变废气的流通截面面积，改变进入涡轮机叶轮的废气流速，叶片旋转的最大角度由挡件700控制，四个挡件700沿喷嘴环100圆周设置，且挡件700位于相邻驱动臂500之间，当驱动臂500旋转碰触到挡件700时，此时为叶片可旋转的最大角度。现有技术中的这种可变喷嘴机构寻在如下缺陷：一方面，需要借助驱动环上设置的连接销来带动驱动臂旋转，继而带动叶片旋转，而每一个连接销先要固定到驱动环上后，再与驱动臂接合，这种分离结构不仅使得整个可变喷嘴机构结构复杂，装拆繁琐，且增加装配工时和装配成本，增加了部件的数量和制造成本；另一方面，连接销、驱动喷嘴销构成的使叶片旋转的联动机构在带动叶片旋转时，通常需要设置叶片旋转角度的控制机构，由此来控制叶片旋转的角度，但是角度控制机构只能控制叶片旋转的最大角度，角度控制的精度较低。

发明内容

本申请人针对现有技术中的上述缺点进行改进，提供一种用于涡轮增压器的可变喷嘴机构，其能够精确控制叶片旋转角度，且有效降低了可变喷嘴机构的组装工时和组装成本。

本发明的技术方案如下：

用于涡轮增压器的可变喷嘴机构，包括喷嘴环，喷嘴销可旋转地配装于喷嘴环内，且围绕喷嘴环圆周等角度排列，叶片固定于喷嘴销一端，喷嘴销另一端固接有拨叉齿轮，驱动齿圈同轴地且可旋转地支撑在喷嘴环上，驱动齿圈带有内齿与外齿，通过拨叉齿轮与驱动齿圈的内齿的啮合传动带动喷嘴销绕自身中心旋转，外部的驱动齿轮与驱动齿圈的外齿啮合传动。

其进一步技术方案为：

所述驱动齿圈和叶片之间的喷嘴环的径向外缘表面设有定位凸部。

本发明的技术效果：

本发明通过叶片的角度位置的改变，可以实现对废气的流通截面面积的改变，进而改变流入涡轮机叶轮的废气流量，达到控制涡轮机的功率输出的目的，最终起到调整发动机的进气压力并继而提升发动机性能的作用；通过齿轮传动来驱动叶片旋转，不仅传动平稳，且控制精度高，能够精确控制叶片旋转角度，可以使得被废气驱动的涡轮机叶轮保持在合适的转速范围内，防止故障的发生，确保工作的可靠性；本发明组合使用带有内外齿的驱动齿圈、拨叉齿轮替代传统的驱动环、连接销及驱动臂作为驱动叶片旋转的机构，本发明省却了连接销，减少了部件的数量，相比于需要将每个连接销分别固定于驱动环的传统可变喷嘴机构，本发明可以减少组装工时、组装成本。

附图说明

图1为现有的可变喷嘴机构的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为图1的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

见图2、图3，本发明包括喷嘴环1，喷嘴销2可旋转地配装于喷嘴环1内，且围绕喷嘴环1圆周等角度排列，叶片3固定于喷嘴销2一端，叶片3的设置角度可以通过旋转喷嘴销2改变，喷嘴销2另一端固接有拨叉齿轮4，拨叉齿轮4、叶片3、喷嘴销2的数量一致，驱动齿圈5同轴地且可旋转地支撑在喷嘴环1上，驱动齿圈5带有内齿与外齿，外部的驱动齿轮6与驱动齿圈5的外齿啮合传动由此使得驱动齿圈5旋转，通过拨叉齿轮4与驱动齿圈5的内齿的啮合传动带动喷嘴销2绕自身中心旋转，继而带动固定于喷嘴销2上的叶片3旋转，由此使得叶片3旋转且改变叶片23的设置角度；喷嘴环1通过沿圆周设置的定距螺钉8与后盖9固接，叶片3位于喷嘴环1与后盖9之间，驱动齿圈5和叶片3之间的喷嘴环1的径向外缘表面设有三个定位凸部7；为了保证装配后的齿轮与齿圈能够全齿宽啮合，驱动齿轮6的宽度大于驱动齿圈5的宽度，拨叉齿轮4的宽度小于驱动齿圈5的宽度。

本发明的运行方式如下：

废气涡轮增压器的可变喷嘴机构装配在涡轮增压器的涡轮机壳体和中间壳体之间，其中，叶片3朝向涡轮增压器的排气通道一侧，拨叉齿轮4朝向中间壳体和压气机叶轮一侧，后盖9滑动地配装在涡轮机壳内，定位凸部7用于将喷嘴环1固定在涡轮机壳内，驱动齿轮6与外部驱动装置连接，将动力传递至驱动齿圈5，从而使驱动齿圈5旋转，定距螺钉8定距的距离与叶片3的高度相匹配，用来调整叶片3的顶部和后盖9之间的装配间隙，以确保叶片3在变形后仍能灵活运转。

来自发动机的废气进入涡轮机壳体的废气通道，并沿着所述废气通道的涡壳流动，排气流过叶片3之间的通道从涡轮机叶轮的外周边进入涡轮机叶轮往径向向内流动，进而驱动涡轮机叶轮，涡轮机叶轮继而带动同轴装配的压气机叶轮旋转，压气机接收外部空气并将外部空气压缩后扫入发动机，而废气则从涡轮机壳体轴向上的排气出口排出。而叶片3之间的通道的流通截面面积可以通过改变叶片3的角度位置来改变，外部驱动装置驱动驱动齿轮6旋转，通过驱动齿轮6与驱动齿圈5的外齿的啮合传动、驱动齿圈5的内齿与拨叉齿轮4的啮合传动，由此带动拨叉齿轮4在驱动齿圈5旋转时围绕喷嘴销2的中心旋转，继而带动固定于喷嘴销2上的叶片3旋转，而叶片3的旋转角度的改变速度和范围可以通过叶片2的设置角度、齿轮传动比的设计以及正反方向的旋转来控制，见图2，叶片3的长度方向与喷嘴销2旋转中心与驱动齿圈5中心的径向连线之间的夹角为α，其大小为67°±1°。

本发明齿轮传动来驱动叶片旋转，不仅可以实现叶片角度位置的改变而且传动平稳、控制精度高，能够精确控制叶片旋转角度；另一方面，相比于传统的使用驱动环、驱动臂及独立固定在驱动环上的连接销的驱动叶片旋转的机构，本发明省却了连接销，可以减少组装工时、组装成本以及部件的数量。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (2)

1.用于涡轮增压器的可变喷嘴机构，包括喷嘴环（1），喷嘴销（2）可旋转地配装于喷嘴环（1）内，且围绕喷嘴环（1）圆周等角度排列，叶片（3）固定于喷嘴销（2）一端，其特征在于：喷嘴销（2）另一端固接有拨叉齿轮（4），驱动齿圈（5）可旋转地支撑在喷嘴环（1）上，驱动齿圈（5）带有内齿与外齿，通过拨叉齿轮（4）与驱动齿圈（5）的内齿的啮合传动带动喷嘴销（2）绕自身中心旋转，外部的驱动齿轮（6）与驱动齿圈（5）的外齿啮合传动。

2.按权利要求1所述的用于涡轮增压器的可变喷嘴机构，其特征在于：所述驱动齿圈（5）和叶片（3）之间的喷嘴环（1）的径向外缘表面设有定位凸部（7）。