CN114127390A - 衬套 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括内表面和外表面的衬套。内表面限定孔并且被配置为支撑容纳在孔中的主体的运动。外表面限定外半径。外表面包括一个或多个凹部。

Description

衬套

技术领域

本发明涉及衬套、相关的插入方法和相关的制造方法。本发明还涉及结合有该衬套的轴承组件、涡轮壳体组件、涡轮增压器和阀组件。

背景技术

涡轮增压器是众所周知的用于以高于大气压的压力(增压压力)向内燃机的进气口供应空气的设备。传统的涡轮增压器包括安装在涡轮壳体内的可旋转轴上的废气驱动的涡轮叶轮。涡轮叶轮的旋转使安装在该轴的在压缩机壳体内的另一端的压缩机叶轮旋转。压缩机叶轮将压缩空气输送到发动机的进气歧管，从而增加发动机功率。

涡轮增压器轴通常由包括适当的润滑系统的轴颈轴承和推力轴承支撑，其位于连接在涡轮和压缩机叶轮壳体之间的中央轴承壳体内。

涡轮增压器通常包括设置在涡轮壳体组件中的废气门。废气门通过选择性地将一定量的废气从涡轮叶轮转移开来提供一种控制涡轮叶轮速度的方法。换句话说，废气门选择性地允许废气绕过涡轮叶轮，而不会在涡轮叶轮上膨胀。废气门通常由安装在轴上的阀头形成，该轴可在打开位置和关闭位置之间旋转。打开位置和关闭位置分别允许和阻止废气流过相关的旁通通道。

为了允许废气门轴旋转，已知将轴插入衬套中，该衬套本身插入涡轮壳体中的孔中。

有多种方式可以将衬套保持在涡轮壳体中的孔内。仅举一些示例，这些包括焊接、钎焊、销的使用和具有肩部的衬套的使用。然而，尽管使用了上述方法和特征，衬套仍会在涡轮壳体的孔中变松，并且它们之间会发生相对运动。这种相对运动可能导致废气门的低效操作，并且更大体地整个涡轮增压器的低效操作。废气门的低效操作可采取例如低效密封和/或运动受限的形式。

发明内容

本发明的一个目的是克服与现有衬套保持方法相关的缺点。

根据本发明的第一方面，提供了一种包括内表面和外表面的衬套；

其中，内表面限定孔并且被配置为支撑容纳在孔中的主体的运动；

其中，外表面限定外半径；以及

其中，外表面包括一个或多个凹部。

内表面可以是大体连续且相对光滑的表面。

外半径是指将衬套插入相应的衬套容纳孔以使得外半径与衬套容纳孔齐平的所需的半径(即不考虑因过盈配合或类似原因导致的任何干涉)。外半径不旨在指任何外部突出特征，例如在具有肩部的衬套的情况下的肩部。

凹部可以是空腔、凹槽、沟槽、凹痕、盲孔、径向底切特征和/或其他子表面(subsurface)接合特征。一个或多个凹部可以是环形的。

内表面可以被配置为支撑容纳在孔中的主体的旋转和/或线性运动。主体可以是可旋转主体。运动的支撑可以另外被称为引导运动。也就是说，衬套提供了以某种方式限制主体的运动的内表面。

一个或多个凹部可被配置为容纳衬套壳体的材料。

一个或多个凹部有利地提供锚定功能。换句话说，当衬套壳体的材料在其中变形时，衬套更牢固地保持就位或被保持。可以说衬套壳体材料咬入或接合一个或多个凹部。该优点在高温操作中特别显着，由此衬套可以膨胀到与周围衬套壳体不同的程度。

所有的一个或多个凹部可以被配置为容纳在其中变形的衬套壳体的材料。一个或多个凹部中的至少一个有利地被配置为容纳在其中变形的衬套壳体的材料。从而提供了锚定效果或功能。

一个或多个凹部可以包括环形凹槽、轴向凹部、螺旋凹部、滚花或其他缩进几何形状中的一个或多个。

轴向凹部旨在表示轴向延伸的凹部。换言之，沿轴向方向延伸的线性或大体线性的凹槽。轴向凹部可以沿着外表面的整个轴向范围或其一部分延伸。

螺旋凹部旨在表示具有螺旋几何形状的凹部。螺旋几何形状的一个示例是螺钉螺纹的几何形状。

滚花例如可以是直线或菱形图案。也就是说，滚花可以与衬套的轴线大体对准，或者可以与其成相对角度设置。相对角度优选地为约45°。

在使用中至少部分地设置在衬套容纳孔内并且至少部分地填充有型锻材料的凹部可以防止衬套在所有方向上的移动，从而消除所有的自由度。

一个或多个凹部可以是多个环形凹部。

多个环形凹部可以被描述为一系列或一组环形凹部。或者，多个环形凹部可被描述为环形凹部阵列。

多个环形凹部可以是重复图案，即每个凹部可以共享相同的几何形状。凹部可以分布在整个外表面上，或仅占据其一部分。每个凹部可以相同的轴向范围彼此间隔开。或者，凹部可以通过变化的轴向范围彼此间隔开，例如，不同的相邻/连续凹部之间可能存在较小或较大的偏移。

一个或多个凹部可以跨越外表面的整个轴向范围。

一个或多个凹部可替代地仅跨越外表面的整个轴向范围的一部分。例如，一个或多个凹部可以仅或至少跨越衬套壳体的接触面附近的轴向范围的一部分。这可能是期望的，因为在接触面附近的衬套壳体的材料可以最大程度地变形。由于衬套壳体材料变形到一个或多个凹部中，这可能导致衬套更牢固地保持在衬套壳体内。一个或多个凹部可以至少跨越衬套的一个外端。外端可以是指靠近衬套壳体的接触面的衬套的端部。端部可延伸至衬套总轴向长度的大约20％。

一个或多个凹部可以相对于外半径凹入至少大约0.04mm的径向深度。

一个或多个凹部优选地凹入至少约0.2mm的径向深度。径向深度旨在指凹部的径向最内表面与衬套的外半径之间的距离。当在大约850℃的温度下操作的D5S衬套壳体中与由T400制成的14mm OD衬套一起使用时，0.2mm下限特别有利。

一个或多个凹部可以凹入所有一个或多个凹部共有的深度。或者，一个或多个凹部可以凹入不同的深度。换言之，一个或多个凹部可具有均匀或不均匀的深度。

一个或多个凹部优选地凹入的深度足以使在其中变形的衬套壳体的材料与凹部中的至少一个接合，从而将衬套锚定就位。

衬套的整个轴向范围可以在大约15mm和大约100mm之间。

整个轴向范围可以另外称为衬套的长度。换言之，衬套的整个轴向范围或长度是其端到端的距离。

在优选的布置中，衬套是细长的。也就是说，衬套具有比径向范围更大的轴向范围。换句话说，衬套的长度大于宽度。因此，衬套的形状可以是管，或更广泛地说，是管状的。然而，在替代布置中，衬套可以相对较短，或是短柱状的(stub-like)。在这种布置中，衬套的形状可以类似于环。

外半径可以在大约5mm和大约10mm之间。

外半径优选地为大约7mm或大约8mm。

根据本发明的第二方面，提供了一种涡轮壳体组件，其包括涡轮壳体和根据本发明第一方面的衬套，其中涡轮壳体结合有具有衬套容纳孔的衬套壳体，并且其中衬套至少部分地容纳在衬套容纳孔中。

衬套壳体可另外称为衬套凸台。

衬套至少部分地容纳在衬套容纳孔中旨在意味着整个衬套或仅其一部分可以容纳在衬套容纳孔中。容纳在…中可以另外描述为插入其中或设置在其中。

衬套容纳孔可以是通孔。或者，衬套容纳孔可以是盲孔。

所谓衬套容纳孔是为了区分容纳衬套的孔和由衬套的内表面限定的孔。因此，衬套容纳孔可以另外简称为孔。

在优选的布置中，衬套容纳孔在轴向上比衬套的长度短。因此，衬套从衬套容纳孔突出或突起。优选地，衬套从衬套容纳孔的两端突出。在这样的实施例中，衬套的一个面可以用作密封和推力面，即其他部件可以邻接该面。或者，衬套的一端或两端可保持在衬套容纳孔内。在这种情况下，并且在衬套形成废气门组件的一部分的情况下，可以修改阀和杠杆组件以与衬套容纳孔内的衬套接合(interface)。

根据本发明的第三方面，提供了一种轴承组件，其包括根据本发明第一方面的衬套和容纳在孔中的可旋转主体。

仅举一些示例，轴承组件可以是滑动轴承、滚子轴承或推力轴承。滑动轴承可以是轴颈轴承。

在轴承组件是滑动轴承的情况下，可旋转主体可以是轴。在轴承组件是滚子轴承或推力轴承的情况下，可旋转主体可以是座圈和/或滚动元件，例如球或圆柱体。座圈可以是内座圈。衬套可以是外座圈或形成外座圈的一部分。滚动元件(例如球或圆柱体)或一些其他主体可以介入(interpose)衬套和内座圈。滚动元件可以另外被称为轴承元件。替代地或组合地，润滑剂层或膜也可以介入衬套和内表面，这尤其与滑动轴承相关。上面提到的座圈可以另外称为环或圆柱体。

在任何种类的轴承组件中，可旋转主体可以是轴。

根据本发明的第四方面，提供了一种涡轮壳体组件，其包括涡轮壳体和根据本发明第三方面的轴承组件，其中，涡轮壳体结合有具有衬套容纳孔的衬套壳体，并且其中，轴承组件至少部分地容纳在衬套容纳孔中，并且其中，可旋转主体是形成废气门的一部分的轴。

轴可以是废气门的一部分，使得轴直接或间接连接到阀头。轴可以支撑废气门的旋转。废气门的所述旋转可允许废气门在打开位置或配置和关闭位置或配置之间移动。因此，轴可以使废气门能够在打开位置和关闭位置之间枢转。

涡轮壳体组件可形成涡轮增压器的一部分。或者，涡轮壳体组件可形成动力涡轮机的一部分。特别地，涡轮壳体组件可以形成高温燃气轮机的一部分。

涡轮壳体可由D5S或HK30制造。

根据本发明的第五方面，提供了一种涡轮增压器，其包括：

压缩机，其包括压缩机壳体和压缩机叶轮；

涡轮，其包括涡轮叶轮和本发明第二方面或第四方面的涡轮壳体组件；以及

轴，其连接到压缩机叶轮和涡轮叶轮，使得涡轮叶轮的旋转被配置为驱动压缩机叶轮的旋转。

涡轮可以是双入口或双蜗壳涡轮。或者，涡轮可以是单入口涡轮。涡轮叶轮(wheel)可被称为涡轮叶轮(impeller)。

涡轮可以是固定几何形状的。或者，涡轮可以是可变几何涡轮。

涡轮增压器可以用于发动机装置。发动机装置可以形成机动车辆例如汽车的一部分。更具体地，车辆可以是汽车或卡车。发动机装置可以是内燃机。涡轮增压器可以设置在机动车辆、轮船、机车或其他类型的车辆中。或者，发动机装置可以形成静态发动机(例如发电机或泵)的一部分。

内燃机可以是汽油(即燃油)、燃气或柴油发动机。具体地，柴油发动机可以是涡轮入口达到超过700℃的温度的高温柴油发动机。

根据本发明的第六方面，提供了一种包括根据本发明第一方面的衬套的阀组件。

阀组件可以是排气制动阀、排气再循环(EGR)阀或蝶阀(例如节流阀)或形成其一部分。

有利地，阀组件用于高温环境，例如废气流(stream)或流(flow)。超过约700℃的温度是高温环境的示例。

阀组件可以用于发动机装置。发动机装置可以形成机动车辆例如汽车的一部分。更具体地，车辆可以是汽车或卡车。发动机装置可以是内燃机。阀组件可以设置在机动车辆、轮船、机车或其他类型的车辆中。或者，发动机装置可以形成静态发动机(例如发电机或泵)的一部分。

根据本发明的第七方面，提供了一种将根据本发明第一方面的衬套插入衬套壳体的方法，该方法包括以下步骤：

i)将衬套与衬套壳体的衬套容纳孔对准；以及

ii)将衬套推入衬套容纳孔中。

该方法还可以包括以下步骤：向衬套壳体施加压缩力以压缩衬套壳体，从而使衬套壳体在一个或多个凹部的位置处塑性变形，使得衬套壳体的材料至少部分地容纳在衬套的一个或多个凹部中。

有利地，衬套由此固定在衬套壳体的衬套容纳孔内。

塑性变形可以通过铆接(staking)或型锻的方式进行。可替代地，可以使用任何其他施加负载以使得衬套壳体塑性变形的过程。

衬套壳体在一个或多个凹部的位置处塑性变形旨在意味着在一个或多个凹部附近充分施加力，使得衬套壳体的周围材料变形到一个或多个凹部中。

可以轴向地、大体上轴向地或以与轴线成一些其他角度(即45°)施加力。替代地或组合地，可以径向地或大体上径向地施加力。

可以在单个操作中施加力。或者，可以在多个操作中施加力。可以使用冲头施加力。可以通过冲头上的单个突出部施加力。或者，可以通过冲头上的多个突出部施加力。

可以说一个或多个突出部提供点负载。换句话说，在特定区域的集中负载。这有利于能够更准确地控制衬套壳体发生变形的位置。在冲头上设置多个突出部的情况下，它们可以阵列分布。该分布可以是周向的，即围绕圆周上的点。替代地或组合地，该分布可以是轴向的，即沿着圆柱体的长度。

多个突出部可以均匀地分布在阵列中。例如，在优选的布置中，冲头结合了三个突出部。三个突出部以共同的半径并以大约120°的角间距周向分布。应当理解，对于突出部的周向分布，突出部相对于轴线布置的半径将大于衬套容纳孔的半径。突出部的周向分布的半径可以例如比衬套容纳孔的半径大约2mm至约3mm。突出部可以通过具有约1mm乘约3mm的几何形状的冲头产生。

一个或多个突出部可以是矩形或圆形，以提供两个几何示例。在一个或多个突出部为矩形的情况下，突出部的横截面可为约1mm乘以约3mm。在突出部是圆形的情况下，直径可以是大约1.95mm²到大约3mm²。在铆接期间，突出部可移位至高达约1.5mm，优选约1mm的深度。施加到衬套壳体的接触面的一个或多个突出部的位置可距衬套容纳孔约1mm、2mm或3mm。突出部可以结合有拔模(即可以逐渐变细)。各种几何形状的突出部和凹痕都是可能的。

在材料发生塑性变形的情况下，整个插入方法可称为插入和固定、约束或锚固的方法。

根据本发明的第八方面，提供了一种将衬套插入衬套壳体的方法，该方法包括以下步骤：

i)将衬套与衬套壳体的衬套容纳孔对准；

ii)将衬套推入衬套容纳孔中，使得衬套的外表面上的一个或多个凹部设置在衬套容纳孔内；以及

iii)施加压缩力以压缩衬套壳体，使得衬套壳体在一个或多个凹部的位置处塑性变形并且塑性变形的材料由此接合一个或多个凹部。

衬套由此有利地锚定在衬套壳体内。

塑性变形旨在表示永久变形。换句话说，材料变形超过其弹性极限。

衬套壳体在一个或多个凹部的位置处塑性变形旨在意味着在一个或多个凹部附近充分施加力，使得衬套壳体的周围材料变形到一个或多个凹部中。材料的变形可以被称为材料的挤压。

整个衬套壳体或者只是其一部分或多个部分可以被压缩。特别地，在使用多个突出部来传递压缩力的情况下，衬套壳体可以仅在与多个突出部接触的区域中被压缩。

轴向意在指沿着由衬套限定的轴线的方向。换言之，容纳在衬套中的可旋转主体沿着旋转轴线的方向。

压缩力旨在表示使衬套壳体变形从而在至少一个维度上减小衬套壳体的范围的力。压缩力可以另外描述为大体上在衬套容纳孔的中心点的方向上施加的力。中心点是指在衬套容纳孔中处于大体上径向中心和大体上轴向中心的位置。

可以通过冲头施加力。

冲头可以通过压力机平移。压力机可以是例如2.5吨压力机(其能够传递高达约25kN的力)。冲头可以结合有一个或多个突出部。力可以通过一个或多个突出部传递。

压缩衬套壳体的力可以在大体轴向的方向上施加。

在大体轴向的方向上施加力可导致衬套壳体沿大体径向的方向塑性变形。

该力可以施加到衬套壳体的外表面上。

外表面可以另外被描述为衬套壳体的外端、暴露端或端部。

压缩衬套壳体的力可以在大体径向的方向上施加。

在大体径向的方向上施加力可导致衬套壳体沿大体径向的方向塑性变形。

该力可以沿衬套壳体的轴向长度施加。

该力可以施加在沿衬套壳体的轴向长度的一个或多个位置。

可以通过铆接过程施加力。

铆接可以指一种制造过程，其中部件被轴向压缩以使其径向膨胀。这可以在部件和附属部件之间形成过盈配合。铆接还可以指一种制造过程，其中更大体地，部件变形以在部件和附属部件之间形成过盈配合。

铆接可以通过冲头和模具进行。模具可以支撑部件。冲头可以传递力。

在优选的布置中，衬套壳体的相对端由模具支撑，同时冲头在铆接过程中在衬套壳体的暴露表面上施加力。

根据本发明的第九方面，提供了一种制造衬套的方法，该方法包括以下步骤：

i)通过机械加工过程从衬套的外表面去除材料以在外表面产生一个或多个凹部。

通过机械加工过程产生一个或多个凹部的优点在于可以修改标准衬套以结合一个或多个凹部。此外，可以在衬套的制造期间使用现有的机械加工过程产生一个或多个凹部。

机械加工过程可以是车削或铣削。车削可以包括钻孔。机械加工过程可以是磨削过程。

通过车削形成一个或多个凹部的特别有利之处在于，衬套的外表面在车床上加工，以确保外半径符合插入衬套容纳孔的公差要求。因此，现有实践中使用的衬套通常无论如何都会安装在车床上。虽然一个或多个凹部的产生代表了额外的制造步骤，但不需要特殊工具，并且衬套不需要仅仅为了产生一个或多个凹部的目的而安装在车床上。在通过车削产生一个或多个凹部的情况下，一个或多个凹部因此可以集成到现有的衬套制造和精加工过程中。

根据本发明的第十方面，提供了一种组件，该组件包括容纳在衬套壳体的衬套容纳孔中的衬套，该组件通过以下方法获得：

i)将衬套与衬套容纳孔对准；

ii)将衬套推入衬套容纳孔中，使得衬套的外表面上的一个或多个凹部设置在衬套容纳孔内；以及

iii)施加压缩力以压缩衬套壳体，使得衬套壳体在一个或多个凹部的位置处塑性变形并且塑性变形的材料从而接合一个或多个凹部；

其中，衬套壳体包括在衬套壳体的外表面上的一个或多个凹痕，该一个或多个凹痕在步骤(iii)期间形成。

在适当的情况下，上面列出的本发明的每个方面的可选和/或优选特征也适用于本发明的任何其他方面。

附图说明

现在将仅通过示例的方式，参考附图描述本发明的具体实施例，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的可结合衬套的涡轮增压器的横截面侧视图；

图2是图1的涡轮增压器的透视图，示出了废气门在涡轮壳体中的相应位置；

图3是图2和图3所示废气门组件的分解透视图；

图4是根据本发明的一个实施例的衬套的透视图；

图5是结合图4的衬套的涡轮壳体组件的局部剖切透视图；

图6是在铆接操作发生之前的具有图4的衬套插入其中的如图5所示的衬套壳体的上部的特写局部剖切透视图；

图7示出了在铆接操作发生之后的与图6相同的部件，但示出了衬套壳体的下部而不是上部；

图8示出了在铆接发生之后的图7的衬套壳体，其中衬套被移除；

图9示出了在机械铆接发生之后的其中衬套从其被移除的分开的衬套壳体以及衬套；

图10是图8所示的衬套壳体的特写透视图；以及

图11是图5的涡轮壳体组件的透视图。

具体实施方式

参考图1，示出了涡轮增压器2的横截面侧视图。涡轮增压器2包括经由轴承壳体8连接到压缩机6的涡轮4。涡轮4包括涡轮壳体10和涡轮叶轮12。值得注意的是，贯穿本文件，涡轮壳体组件旨在指代涡轮壳体10和至少一个其他特征。这将在下面详细解释。

压缩机6包括压缩机壳体14和压缩机叶轮16。涡轮叶轮12安装在轴18的与压缩机叶轮16相对的端部上。轴18支撑在轴承壳体8内的滚子轴承组件20和推力轴承组件22上。滚子轴承组件20支撑主要旋转的负载，而推力轴承组件22支撑主要轴向的负载。尽管图1中示出了具有固定几何形状的涡轮增压器，但本发明同样适用于具有可变几何形状的涡轮增压器。

涡轮壳体10设有废气入口24和废气出口26。废气入口24将进入的废气引导至围绕涡轮叶轮12的涡轮入口室28。涡轮入口室28可以是环形的。废气流过涡轮4并经由圆形出口开口流出废气出口26，该出口开口可以与涡轮叶轮12同轴。涡轮叶轮12的旋转使压缩机叶轮18旋转，其通过轴向入口30吸入空气并经由环形出口蜗壳32将压缩空气输送到发动机进气口。涡轮叶轮12、轴18和压缩机叶轮16是同轴的并绕涡轮增压器轴线34旋转。

轴承壳体8为涡轮增压器组件提供润滑系统。轴承壳体8包括一系列通道36，通过这些通道36将油供应到滚子轴承组件20和推力轴承组件22。轴颈轴承也可以或替代地结合在轴承壳体8中。通道36从发动机油路(未示出)接收油。

涡轮增压器2还包括废气门38(将在下面更详细地描述)。如上所述，废气门38用于通过在一部分废气在涡轮叶轮12上膨胀之前选择性地将一部分废气从涡轮入口室28引导至废气出口26来控制涡轮叶轮12的速度。换句话说，废气门38可以允许一些废气在不在涡轮叶轮12上膨胀并因此驱动涡轮叶轮12的旋转的情况下被排出。废气门38因此提供旁通功能，从而允许废气绕过涡轮叶轮12。由于涡轮叶轮12与压缩机叶轮16安装在同一轴18上，因此废气门38还允许控制压缩机叶轮16的旋转速度，并因此控制由此产生的增压压力。

废气门38的旋转位置由致动器(未示出)控制。致动器位置可由控制器(也未示出)确定。致动器可以是电动马达，或者可以是液压或气动的。

致动器通过致动打开或关闭废气门38的连杆40、42来控制废气门38的旋转位置。连杆40、42可以形成四杆连杆的一部分。

在图1中还可以看到一个衬套44，废气门38插入其中。衬套44插入涡轮壳体10的衬套壳体的衬套容纳孔中。换言之，衬套壳体被限定为涡轮壳体10的一部分，并且衬套容纳孔设置在衬套壳体中。衬套44也可被描述为插入涡轮壳体10，特别是其衬套容纳孔中。

图2是图1的涡轮增压器2的涡轮端的透视图。图2中更清楚可见的是涡轮壳体10内的废气门38的位置。

如上所述，废气门38在打开位置和关闭位置(图2中所示的关闭位置)之间的旋转允许或大体上防止废气绕过涡轮叶轮12并通过废气出口26排出。图2还示出废气门38安置在其中的衬套44。废气门38又可被称为容纳在衬套44中。

还示出了阀头46，阀头46形成废气门38的一部分。虽然图2中未示出，但应当理解，阀头46选择性地允许涡轮入口室28和废气出口26之间的同时绕过涡轮叶轮12的流体连通。因此，阀头46在图2所示的位置密封通道，该通道在涡轮入口室28和废气出口26之间提供流体连通。

废气入口24和相应的附接凸缘25也在图2中示出。

从图2可以理解，废气门38受到衬套44的约束。也就是说，衬套44引导旋转并限制废气门38的轴向运动，特别是其阀头46的轴向运动。因此，衬套44从其预定位置的移动会导致废气门38并因此阀头46的未对准。这又会导致诸如低增压压力、连杆40、42的结合(即连杆卡住)和大体控制不良等问题，所有这些问题都会导致涡轮增压器的性能降低。连杆40、42的结合是指连杆40、42可以邻接涡轮壳体10的外部或外部的情况，从而防止废气门38的全范围运动并且有损坏涡轮壳体10外部的风险。衬套44运动的另一个作用是阀头46可以移动远离涡轮壳体10的相应阀座(未示出)。也就是说，阀头46以及废气门38可能不再大体上密封阀座以防止废气从中泄漏。应当理解，所述运动仅在废气门38处于关闭构造或位置时才是问题，其中没有废气应该能够通过。

图3是废气门38和衬套44以及其他部件的分解透视图。

废气门38包括阀头46和轴48。轴48是圆柱形的并且允许阀头46绕轴线49旋转。图3还示出了轴48如何被容纳在衬套44内，特别是其中限定的孔47。应当理解，当废气门38(特别是其轴48)被容纳在衬套44的孔47中时，废气门38可以在受到衬套44的约束时绕轴线49旋转。废气门38绕其旋转的轴线49可以另外称为废气门轴线。废气门轴线与轴、涡轮叶轮和压缩机叶轮围绕其旋转的轴线不同。

还示出了垫片50并且其设置在衬套44的端部和废气门38的阀头安装件52之间。垫片50大体上防止废气通过衬套44(特别是其孔47)逸出涡轮壳体10。

当组装图3的部件时，轴48的远端相对于阀头46连接到连杆42。因此，连杆42的旋转引起轴48的旋转，因此引起阀头46的旋转。连杆42结合有连接到另一个连杆(图1和图2中标记为40)的短柱54。

如前所述，衬套44提供引导表面，轴48并因此废气门38可围绕该引导表面旋转。此外，衬套44通过将垫片50夹在阀头安装件52和衬套44的近端之间而提供轴向对准。衬套44因此可以限制废气门38在两个方向上的轴向运动。

衬套44相对于涡轮壳体10的轴向运动可能导致废气门38和阀头46的未对准。

申请人设计了一种经过改进的衬套，以便使其更可靠地保持在涡轮壳体10中的正确位置。

图4示出了根据本发明第一方面的衬套100。衬套100在使用中插入衬套容纳孔中。然而，在图4中，衬套100被单独地示出。

衬套100包括内表面102和外表面104。

内表面102限定孔106。孔106被配置为支撑容纳在其中的可旋转主体的旋转。仅举一些示例，可旋转主体可以是轴、滚动构件或轴承的内座圈。

外表面104限定了衬套100的外半径。外表面104包括多个凹部，其总体上由附图标记108表示。

在图示的实施例中，多个凹部108指四个环形凹部或凹槽。然而，凹部的许多其他布置和定向也是可能的，并且这些将在下面更详细地描述。

外表面104被配置为接合衬套壳体。具体地，外表面104被配置为接合设置在衬套壳体中的衬套容纳孔。应当理解，取决于衬套100插入衬套容纳孔内的程度，外表面104的一些、大部分或全部可以接合衬套壳体。也就是说，衬套100可以插入衬套容纳孔内以及衬套壳体内的一定轴向深度范围内。

在一个特别有利的实施例中，衬套100以一定轴向范围插入衬套容纳孔中，以使得多个凹部108至少部分地容纳在衬套容纳孔内。也就是说，衬套100优选地插入衬套容纳孔中的深度使得多个凹部108在外部不可见。话虽如此，多个凹部108中的至少一个的可见性可以有利地提供正确的衬套100已经被装配的视觉指示。具体地，如果预期多个凹部108中的至少一个的可见性但是在组装之后看不到这样的凹部，则可能使用了错误的衬套。

在优选的布置中，多个凹部108被配置为容纳在其中变形的衬套壳体的材料。也就是说，多个凹部108优选地提供锚定功能，由此围绕的衬套壳体的材料“咬合”或移动到凹部中并且由此将衬套100固定就位。换句话说，在优选的布置中，衬套壳体的材料接合多个凹部108。这将在下面更详细地描述。

图5示出了涡轮壳体组件110的局部剖切透视图。涡轮壳体组件110包括涡轮壳体112，该涡轮壳体112具有总体上由附图标记114表示的衬套壳体。衬套壳体114结合有衬套容纳孔116。衬套100至少部分地容纳在衬套容纳孔116内。

从图5的图示中可以理解，衬套壳体114是相对于周围涡轮壳体112的材料的加厚部分。衬套外壳114可以另外被称为某种类型的衬套凸台、生长部或主体。衬套壳体114容纳衬套100，并且还约束衬套100。也就是说，衬套100的位置由衬套壳体114(特别是其衬套容纳孔116)支配。设置在衬套壳体114附近的材料的至少一些加厚部分也便于使用高压压缩过程，以便更牢固地将衬套100固定在其中。铆接就是这样的一种过程，其将在下面更详细地描述。

作为参考，与图1的废气出口26对应的特征在图5中由附图标记118表示。

图5示出了涡轮壳体组件110的最基本状态，即涡轮壳体112和衬套100的组合。在图5中，衬套100的多个凹部108被示为至少部分地容纳在衬套容纳孔116内。

在图5所示的定向中，图1的涡轮叶轮12将插入位于涡轮壳体112底侧的孔中。图5的环形室120也对应于图1中的涡轮室28。图示的涡轮壳体组件110形成双蜗壳涡轮的一部分，如多个环形室120的存在所示。

考虑到涡轮壳体112和衬套100的不同功能，通常这些部件由不同材料制造。

衬套100是相对较小的部件，其内表面102相对光滑，以便支撑容纳在孔106中的可旋转主体的旋转。此外，为了支撑旋转，并且为了承受内表面102所经历的磨损，衬套100通常由耐磨材料制成。也就是说，衬套100通常由具有高硬度值(例如45-65或更高)的材料制成。可以制造衬套100的材料的示例包括Brico和其中具有显着比例的钴的合金。Brico是Federal Mogul专有的烧结材料。由于衬套100的尺寸相对较小，因此可以在其制造中使用更昂贵的材料，而不会产生过高的成本。

与衬套100不同，涡轮壳体112更直接地暴露于废气流。由于流过其中的热废气，涡轮壳体112因此可能需要承受非常高的温度，例如大约800℃或更高。

此外，涡轮壳体112的合理复杂的几何形状在某种程度上决定了可用于制造的材料。涡轮壳体112的另一个功能是能够在叶片脱落(而不破碎)的情况下至少部分地容纳涡轮叶片。因此，通常选择更柔软、更具延展性的材料(所述材料通常不耐磨，与衬套100不同)。涡轮壳体通常由具延展性的铁(例如D5S)、球状石墨和/或铸不锈钢制成。303不锈钢是另一种可以制造涡轮壳体的材料。

更大体地，涡轮壳体112可以由具有相对高比例的镍的合金制造以提供耐热性，而衬套100由具有相对高比例的钴的合金制造以提供耐磨性。

应当理解，衬套100和涡轮壳体112都可以由适用于高温的材料制造。

用于制造衬套100和涡轮壳体112的材料差异的影响是这些部件中的每一个的各自的热膨胀系数(CTE)通常不同。此外，除了不同之外，各自的CTE值通常彼此非常不同。CTE值定义了材料在每单位温度下的膨胀程度。换句话说，CTE表示材料在加热时会变形多少。在一个具体示例中，涡轮壳体的CTE可以在19-21μ/mK的数量级，而衬套的CTE可以在13μ/mK的数量级。在此示例中，将意识到因此存在大约7μ/mK的“失配”(即差异)，这可能导致衬套和衬套壳体之间存在不希望的间隙。换句话说，CTE值的差异可能导致衬套在衬套容纳孔中变松(在高温下)。

通常，涡轮壳体112的CTE高于衬套100的CTE。换言之，衬套100的CTE通常低于涡轮壳体112的CTE。这意味着，在使用中，涡轮壳体112膨胀和收缩的程度比衬套100大。

当衬套100插入衬套容纳孔116中时，衬套100通常被压在其中。也就是说，压力机(例如液压机)经常用于在衬套100的端部(接触面)上施加显着的压缩力以将其驱动到衬套容纳孔116中。尽管可以使用多种配合，如技术人员将理解的，通常使用过盈配合以将衬套100保持在衬套容纳孔116中。过盈配合是轴略大于孔的配合。换句话说，过盈配合允许衬套100被容纳在衬套容纳孔116中并保持在其中。

数据表提供了轴和孔(即本示例中的衬套100和衬套容纳孔116)的尺寸限制(即公差)，以实现各种类型的配合(即易运转配合、过盈配合等)。因此，这些表可用于确定孔/轴应位于的直径范围内以实现过盈配合。ISO 286-1:2010和ISO 286-2:2010可以定义限制和配合。ASME B4.2等国家标准也存在。

在一个具体示例中，衬套和衬套容纳孔可以加工成在20℃下提供H7/r6压配合公差。为了实现这种压配合，当衬套的标称外径为14mm时，外径应在14.023mm到14.034mm的范围内。相应地，当衬套容纳孔的标称直径为14mm时，直径应在14.000mm至14.018mm的范围内。这导致在20℃下直径为0.005mm(5μm[5微米])的“最坏情况”压配合(最大孔径，最小衬套直径)材料接合。这也导致在20℃下直径为0.034mm(34μm)的“最佳情况”压配合(最小孔径、最大衬套直径)材料接合。

鉴于上述过盈配合依赖于衬套容纳孔116和衬套100的外半径之间的紧密公差，上述CTE变化会导致衬套100在涡轮增压器的使用期间变松。也就是说，在使用中，涡轮壳体112通常比衬套100膨胀更大的程度。因此，衬套容纳孔116的尺寸比衬套100增加的程度更大。在材料之间的干涉是仅将衬套100保持在适当位置的情况下，这可能导致衬套在衬套容纳孔116中变松。换句话说，高温操作可能意味着衬套100没有牢固地保持在衬套壳体114中。衬套100和衬套壳体114之间的压配合或过盈配合因此可能由于部件之间存在的间隙或打开的间隙而损失或至少变松。

上面列出的标称直径为14mm的衬套和衬套容纳孔的示例可用于证明操作温度下衬套和涡轮壳体之间CTE不匹配的影响。如上所述，对于14mm标称直径，最坏情况下压配合材料接合直径为5μm(在20℃下)，而最佳情况下压配合材料接合直径为34μm(在20℃下)。涡轮壳体的CTE为19-21μ/mK，衬套的CTE为13μ/mK，在720℃下，最佳情况压配合导致直径上的间隙为23μm，并且最坏情况压配合导致直径上的间隙为87μm。也就是说，尽管在20℃时衬套和衬套壳体之间存在材料接合，由于衬套和涡轮壳体之间的CTE不匹配，在720℃的操作温度下，衬套和衬套壳体之间存在间隙(在最佳和最坏压配合情况下)。换句话说，在较高温度下，衬套的外表面和衬套容纳孔的内表面之间存在间隙。720℃的操作温度表示在衬套容纳孔附近的涡轮壳体的温度，其中温度为850℃的气体正在涡轮上膨胀。在较高温度下没有材料接合可以说是衬套容纳孔中衬套没有二次限制的一个示例。

正如在本文件中先前提到的，衬套100在衬套容纳孔116中变松的效果是衬套100可以在衬套容纳孔116内轴向移动。这可能导致插入衬套100中的废气门未对准。这又会导致涡轮增压器的操作期间的低效率和其他问题。

应当理解，衬套100和衬套壳体114之间的相对旋转并不是特别成问题，因为衬套100(特别是其内表面102)支撑容纳在其中的可旋转主体的旋转。此外，衬套100不会将废气门的旋转限制在某些旋转限制内，它仅将废气门的运动限制为旋转(或轴向)运动。取决于衬套外表面上的凹部的几何形状，衬套在衬套容纳孔中的旋转可能会或可能不会被阻止。例如，环形凹部可以允许发生一些旋转。然而，轴向凹部可能大体上防止旋转。大体上防止衬套在衬套容纳孔中旋转是期望的。

返回到用于制造衬套100和涡轮壳体112的材料的差异，用于制造衬套100的材料可能意味着不可能像涡轮壳体的衬套壳体114那样使衬套100变形。特别地，衬套100(特别是用于制造衬套100的材料)的耐磨性质使得衬套100在压缩负载下易于破碎。也就是说，尽管涡轮壳体112至少具有一定的延展性，但耐磨衬套100通常相对较硬，因此很脆(并且没有延展性)。因此，尽管理论上可以压缩衬套100以使其材料径向膨胀到衬套容纳孔116中的凹槽中，但实际上这是不可能的。这是使涡轮壳体112的衬套壳体114而非衬套100发生塑性变形的原因。

有利地，多个凹部108提供锚固点，衬套壳体114的材料可以被容纳到锚固点中。尽管衬套100和涡轮壳体112之间的CTE存在差异，这将衬套100牢固地保持在衬套容纳孔116中(即使在高温下)。换言之，多个凹部108确保衬套100保持在衬套壳体114中，因此废气门保持与其正确对准。

图6是图5的涡轮壳体组件110的特写透视图，特别是其衬套壳体114的上部的特写透视图。图6示出了部分插入衬套容纳孔116内的衬套100。值得注意的是，衬套100的外表面104中的四个凹部中的三个容纳在衬套容纳孔116内。

图6示出了在铆接发生之前插入到衬套容纳孔116内的衬套100。铆接是一种制造过程，其涉及压缩部件以使其径向膨胀，并将在下面更详细地描述。因为图6示出了铆接发生之前的涡轮壳体组件110，所以衬套壳体114的材料没有主动接合衬套100的外表面104中的凹部。也就是说，在图6的布置中，衬套100仅仅被压入衬套容纳孔116中。假设衬套100已经被压入衬套容纳孔中，衬套100和衬套壳体114之间存在过盈配合。因此，衬套壳体114确实在一定程度上接合图6中的衬套100的外表面。然而，重要的是，衬套壳体114不与容纳在其中的多个凹部接合。

在图6中可见的是衬套100的接触面122。接触面122是大体上平坦的环形面。接触面122提供了一个表面，通过该表面可以将衬套100压入衬套容纳孔116中。因此，在插入期间，通常的情况是由压力机驱动的冲头邻接接触面122。应当理解，可以使用各种几何形状的接触面122。

因为图6的布置表示衬套100和衬套壳体114(特别是衬套容纳孔116)之间的过盈配合，衬套100被保持在衬套容纳孔116中，如图6所示。然而，如上所述，在高温操作期间，衬套100和衬套壳体114变形到不同程度。这是由于制造衬套100和衬套壳体114(或更大体地，涡轮壳体112)的材料的不同CTE值。因此，虽然图6的“无桩”布置可以在某些操作条件下提供足够的保持力，但在较高温度下，衬套100可能无法牢固地保持在衬套壳体114内。在衬套100没有牢固地保持在衬套壳体114内的情况下，衬套100可能发生轴向运动。

为了在使用期间防止或至少大体上防止衬套100在衬套容纳孔116中的轴向移动，申请人已经发现使衬套壳体114在衬套100的外表面104中的凹部附近塑性变形可更牢固地将衬套100保持在衬套容纳孔116中的适当位置。换言之，衬套壳体114被变形以使得材料接合衬套100的外表面104中的凹部。这将衬套100机械地锚定在衬套容纳孔116内。因此，大体上防止了衬套100在衬套容纳孔116内的轴向移动。继而，如上所述，与衬套容纳孔116中的衬套100的轴向运动相关联的低效率被消除或减少。

衬套壳体114的前述塑性变形可以通过多种不同的制造过程发生。然而，优选的方法包括铆接或型锻。

铆接和型锻是材料在压缩负载下塑性变形的成型过程。特别优选的方法是铆接，其中使用冲头向工件或部件施加显着的压缩力。

图7示出了图6的布置，但是示出了衬套壳体114的下部，而不是上部。图7示出了铆接发生之后的衬套壳体114。因此，图7和图6图示之间的主要区别在于，在图7中，衬套壳体114在其外表面126中结合有凹痕124a。此外，衬套100的凹部附近的衬套壳体114的材料塑性变形以接合凹部。

凹痕124a是三个凹痕中的一个，在铆接发生之后，这些凹痕以优选的布置存在于衬套壳体114的外表面126周围。优选的三凹痕布置在图10和图11中示出，这将在本文件的后面进行描述。凹痕124a是由铆接操作引起的。具体地，凹痕124a是在铆接操作期间由铆接冲头或其突出部引起的。

优选地，在铆接期间传递的压缩负载通过离散数量的负载集中突出部或销传递到衬套壳体114。这将施加的力集中到衬套壳体114的特定区域，并允许更准确地控制由此产生的塑性变形。此外，通过在铆接冲头中使用突出部或销，由给定力的压力驱动的给定冲头引起的变形将更大。这是由于传递力的(相对)减少的区域(即放置材料的应力相对较高)，从而导致衬套壳体114的更显着变形。

因此，凹痕124a表示已经发生了铆接。因此，凹痕124a的存在也提供了有用的特征，其能够检测所述的方法是否已经被执行。在一个示例中，凹痕的横截面可以是大约1mm乘以2.5-3mm。凹痕可以具有大约1mm-1.5mm的深度。换言之，凹痕可具有约2.5mm³至约4.5mm³的体积。大约3mm³到大约4.5mm³的凹痕体积可能是更优选的。

从图7可以理解，并非所有的多个凹部108都轴向设置在衬套容纳孔116内。因此，只有轴向设置在衬套容纳孔116内的凹部可以凭借衬套壳体114的周围材料与其接合而提供锚定功能。然而，在衬套100的外表面104中提供更多的凹部是有利的，因为衬套100的单一几何形状可用于多种不同的涡轮壳体112几何形状。在一个示例中，如果沿衬套100的整个轴向范围提供凹部，则衬套100可以插入衬套容纳孔116内至轴向深度的任何范围。这有利于减少零件增殖(即各种组件所需的零件数量)，并在制造期间提供灵活性。换言之，结合多个凹部108的衬套100更加通用。

图8是图7布置的放大视图，其中衬套100已经从衬套壳体114中移除。图8还示出了编号为124b的第二凹痕。在图8的布置中，在围绕衬套容纳孔106均匀分布的布置中还会有第三凹痕。然而，这在图8所示的横截面中看不清楚(但在图10和图11中可见)。

图8示出了由于铆接而在衬套100的凹部位置处的衬套壳体114中发生的塑性变形。所述塑性变形呈多个脊或突出部的形式，分别标记为128a和128b。与凹痕124a、124b的情况一样，第三“组”脊或突出部也将存在于衬套壳体114的从图8的横截面中的视图中看不清的部分中。

因此，图8展示了衬套壳体114如何塑性变形以使得其材料向外突出到衬套容纳孔116中并进入衬套100的凹部中。换言之，衬套壳体114的材料接合衬套中的凹部100。所述接合将衬套100更牢固地固定或保持在衬套壳体114中的适当位置。所述接合即使在高温下并且尽管用于制造涡轮壳体110和衬套100的材料的CTE值之间存在差异，也可将衬套100固定在衬套壳体114中。

图8展示了形成在衬套壳体114中的脊128、128b如何集中到凹痕124a、124b附近。换言之，塑性变形集中在凹痕124a、124b附近。更具体地说，塑性变形集中在铆接冲头的接触突出部附近。这在逻辑上是由于在铆接、型锻或替代操作期间施加的压缩力而发生塑性变形。简而言之，铆接操作可以被认为是迫使材料从凹痕124a、124b进入衬套容纳孔116并与衬套100中的凹部接合。这可以另外被描述为在形成凹痕124a、124b期间衬套壳体的材料的位移。

因此可以理解，由铆接引起的塑性变形的范围是有限的。特别地，塑性变形通常仅发生在冲头的突出部接触衬套壳体的位置附近(例如，从冲头的突出部径向向内)。凹痕还提供了由铆接引起的塑性变形程度的指示。例如，较深或横截面积较大的凹痕可能表明由于铆接而发生了更多的塑性变形。因此，凹痕的相对几何形状可以指示铆接的幅度，以及由此引起的塑性变形的幅度。

还应当理解，为了使冲头接触衬套壳体，衬套壳体或其一部分应当轴向和/或径向暴露。换句话说，衬套壳体的至少一部分应该可以被冲头接触到(accessible)。

图9示出了由于铆接而在衬套壳体114中发生的塑性变形。更具体地，塑性变形是脊128a、128b、128c的形式。脊128a、128b、128c可以另外被称为见证标记，这些标记至少部分地在衬套壳体114变形到衬套100(特别是其凹部)中时产生。其他见证标记可以由于衬套100插入衬套壳体114而存在。图9还示出了衬套100和其中的多个凹部108。因此，图9示出了由于铆接而发生的变形，其中衬套壳体114的组成部分114a-c已被切开以释放衬套100。也就是说，当组成部分114a-c组装时，它们形成衬套壳体114。另外值得注意的是，一旦发生铆接，衬套100可以从衬套壳体114中移除的唯一方法是破坏衬套壳体114。也就是说，在发生铆接之后，不剪切缩进材料就不能移除衬套100。

图10是对应于图8的透视图的透视图。然而，在图10中涡轮壳体112没有如图8那样被剖开。

图10显示了三个凹痕124a、124b、124c。三个凹痕124a-c围绕衬套壳体114的外表面126分布。三个凹痕124a-c围绕衬套容纳孔116以周向布置分布。图10中出现的三个凹痕124a-c表明使用具有三个突出部的冲头进行铆接。应当理解，可以在铆接冲头中结合更少或更多的突出部，以便在衬套壳体114的暴露表面126中留下相应更少或更多的凹痕。在特定布置中，代替使用多个突出部，铆接冲头可以结合单个环形突出部，其可以围绕衬套壳体114的整个圆周施加压缩力。

图11是图5的涡轮壳体组件110的透视图。

因此，图11示出了容纳在衬套壳体114的衬套容纳孔内的衬套100。此外，在衬套壳体114的外表面126中可以看到凹痕124a-c。

尽管所示实施例提供了环形凹槽形式的多个凹部，但存在提供相同功能的凹部的许多其他组合和几何形状。仅举一些具体示例，可以使用一个或多个环形凹槽、轴向凹槽、螺旋凹槽或凹部，和/或可以另外使用滚花图案或其他缩进几何形状。这些特征可以另外描述为径向底切特征。也就是说，它们是相对于衬套的外半径的子表面特征。所需要的只是衬套的外表面结合有一个或多个凹部。

在结合有一个以上的凹部的情况下，可以结合重复图案、系列或阵列的那些凹部。如上所述，这提供了以下优点：衬套可插入到一定范围的轴向深度，同时仍提供可由衬套壳体的材料接合的凹部。

有利地，凹部相对于衬套的外半径凹进一定深度，以便在高温下仍提供锚固效果。鉴于现有技术的衬套被插入以产生压配合，至少0.087mm(约0.09mm)的材料应在直径上移位到凹部中，以减轻由于衬套容纳孔在高温下膨胀而导致的过盈配合损失。0.087mm的下限基于为0.087mm的材料接合直径的压配合公差的下限。鉴于上述情况，优选地具有半径为至少约0.04mm的深度的凹部。更优选地，凹部的半径深度为至少约0.05mm。凹部的最小深度由最小材料公差(即特定配合的下限)加上材料(衬套和衬套容纳孔/衬套壳体)在操作温度下的预期相对热膨胀确定。也就是说，在配合处于“下限”(即衬套和衬套容纳孔之间的接合相对较小)以及材料在操作期间发生相对热膨胀的情况下，凹部的最小深度仍应提供接合。提供接合导致衬套保持在衬套容纳孔中，出于本文件通篇解释的原因，这是期望的。凹部的深度可以根据衬套和衬套壳体材料和/或操作温度而改变。

申请人已经发现，相对于外半径的凹入深度为约0.2mm的凹部能够使大约0.15mm的材料在其中径向位移。这相当于直径上有0.3mm的材料在其中位移。因此，优选至少约0.2mm的凹部以用于减轻衬套和衬套壳体之间的过盈配合的损失。这也高于直径上0.087mm所需的下限，以减轻部件之间的压配合损失，如上所述。这导致即使在最高操作温度下，尽管由于用于制造衬套和衬套壳体的材料不同，衬套和衬套壳体之间存在相对热膨胀，也能保持压配合。

即使衬套结合有多个凹部，如果不需要就不需要使用凹部。也就是说，如果涡轮壳体组件不打算在需要铆接的足够高的温度下使用，则凹部可以仅插入衬套壳体中以在衬套容纳孔中产生过盈配合。仅当使用涡轮壳体组件的温度如此之高，以至于CTE导致衬套容纳孔膨胀到可能导致过盈配合损失(从而导致衬套在衬套容纳孔中移动)时，才需要进行铆接。

可选的铆接意味着可以在整个产品范围内使用相同的衬套设计，从而减少零件数量的增加。在沿着衬套的一系列轴向位置设置凹部的情况下，因此可以在各种不同的衬套壳体(以及衬套容纳孔的轴向长度)中使用单一设计的衬套。这些因素的组合可能意味着单个衬套设计将适用于高温使用、低温使用以及衬套容纳孔的整个轴向长度范围。这在减少零件增殖、简化组装和降低相关成本方面非常有益。

此外，在衬套要在较低温度环境中使用的情况下，衬套壳体可由耐温性较差的材料制成。这可以减少衬套和衬套壳体的CTE值不匹配的程度。这又可以降低衬套在衬套壳体或其衬套容纳孔中移位的可能性。

在可能的情况下，出于减少制造过程数量的原因，最好不进行铆接，从而降低部件的总成本。

衬套的长度优选地在大约15mm和大约100mm之间。应当理解，衬套的长度可以至少在一定程度上与衬套容纳孔的相应长度相连。也就是说，在衬套容纳孔比较长的情况下，衬套也可以比较长。

衬套的外半径优选地在大约5mm和大约10mm之间。更优选地，外半径在大约7mm和大约8mm之间。

当铆接、型锻或其他压缩过程发生时，力优选地大体上轴向或大体上径向地施加。在轴向传递力的情况下，力通常施加在衬套壳体的暴露表面上。这可以另外被称为衬套壳体的端面或端壁。在径向或大体径向施加力的情况下，力通常沿衬套壳体的长度在一个或多个轴向位置处施加。这可以在沿着衬套壳体的长度的多个轴向位置处，这可以同时发生或可以不同时发生。

在需要衬套壳体更大变形的情况下，可以在更大压力下进行铆接以位移更多材料。压力值取决于许多变量，包括衬套壳体材料(特别是硬度和延展性)、压痕几何形状(突出面积)和压痕深度。

在本文件中，铆接可能被解释为导致部件的机械凹痕的过程。

为了制造改进的衬套，一个或多个凹部可以通过机械加工过程(例如铣削或车削)从外表面机械加工出。这是有益的，因为可以使用现有过程来产生一个或多个凹部。

通过车削制造改进的衬套的另一个优点是衬套通常已经被车削以精加工外表面。这样做是为了确保外半径处于可接受的公差范围内，以便插入衬套壳体中的衬套容纳孔。

因此，衬套已经在现有过程中被车削，以提供必要的外半径公差，在某些情况下，还提供一致的表面光洁度。因此，通过车削形成一个或多个凹部代表进一步的制造步骤，但不需要对现有制造过程进行相当大的改变。特别是，不需要为了加工一个或多个凹部而修改车床上的衬套的位置。这可能直接发生在外表面被车削之前或之后或与其同时发生，以提供公差限制内的外半径。

所公开的保持方法有利于在组装过程中使用现有材料，并且不需要任何其他材料。此外，不需要额外的零件。

无需对衬套容纳孔进行修改。也就是说，衬套容纳孔可以保持不变，作为简单的通孔(在某些布置中)。因此，可以在一次操作中加工衬套容纳孔。因此，可以使用标准工具加工衬套容纳孔。

尽管衬套的使用主要集中于涡轮增压器废气门，但是根据本发明的衬套还有许多其他用途。具体用途包括结合在阀组件(例如排气制动阀、废气再循环(EGR)阀或蝶阀(例如用于节气门))中。根据本发明的衬套可应用于在衬套内存在的零件的旋转或零件的线性运动的任何布置。

在结合有衬套的产品的典型使用寿命期间，预计衬套不会被更换。也就是说，通常衬套是产品中的永久性固定装置，并且无论是更换还是维修，都不会从衬套壳体中取出衬套。在结合有衬套的涡轮增压器壳体组件的特定情况下，在涡轮增压器组装之后可能无法接近(access)衬套。特别地，连杆可以防止接近衬套，使得即使需要，衬套也不能被更换。

对被容纳在衬套壳体中的衬套的提及旨在具体地指代被容纳在衬套容纳孔中的衬套。衬套容纳孔位于衬套壳体中。

在衬套壳体的材料与衬套的外表面中的一个或多个凹部接合的情况下，可以说该接合限定了迷宫式接口。也就是说，限定了一条曲折的路径。迷宫式接口可有助于减少或防止任何通过衬套容纳孔的气体流动(即泄漏气体)。这些气体可以是窜气。

如果室温压配合减少(即在室温下部件之间的标称材料接合较少)，则衬套中的一个或多个凹部的深度可以按比例增加以在高温下进行补偿(以避免衬套容纳孔中的衬套松动)。

衬套容纳孔可以是铰孔。

容纳在孔中的主体可以是提升阀。衬套可以是提升阀导管。

所描述和图示的实施例被认为是说明性的而非限制性的，应当理解，仅示出和描述了优选实施例，并且期望保护落入由权利要求限定的本发明范围内的所有变化和修改。关于权利要求，除非在权利要求中有明确相反的说明，否则旨在当诸如“一种”、“一个”、“至少一个”或“至少一个部分”之类的词用于作为特征的序言时，无意将权利要求限制为只有一个这样的特征。除非有明确相反的说明，否则当使用词“至少一部分”和/或“一部分”时，该项目可以包括一部分和/或整个项目。

本文列出的可选和/或优选特征可以在适当的情况下单独使用或彼此组合使用，特别是在所附权利要求中列出的组合。

Claims (25)

1.一种衬套，包括内表面和外表面；

其中，所述内表面限定孔并且被配置为支撑容纳在所述孔中的主体的运动；

其中，所述外表面限定外半径；以及

其中，所述外表面包括一个或多个凹部。

2.根据权利要求1所述的衬套，其中，所述一个或多个凹部被配置为容纳衬套壳体的材料。

3.根据权利要求1或2所述的衬套，其中，所述一个或多个凹部包括环形凹部、轴向凹部、螺旋凹部、滚花或其他缩进几何形状中的一个或多个。

4.根据权利要求3所述的衬套，其中，所述一个或多个凹部是多个环形凹部。

5.根据前述权利要求中任一项所述的衬套，其中，所述一个或多个凹部跨越所述外表面的整个轴向范围。

6.根据前述权利要求中任一项所述的衬套，其中，所述一个或多个凹部相对于所述外半径凹入至少约0.04mm的径向深度。

7.根据前述权利要求中任一项所述的衬套，其中，所述衬套的整个轴向范围在大约15mm和大约100mm之间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的衬套，其中，所述外半径在大约5mm和大约10mm之间。

9.一种涡轮壳体组件，包括涡轮壳体和根据权利要求1至8中任一项所述的衬套，其中，所述涡轮壳体结合有具有衬套容纳孔的衬套壳体，并且其中，所述衬套至少部分地容纳在所述衬套容纳孔中。

10.一种轴承组件，包括根据权利要求1至8中任一项所述的衬套和容纳在所述孔中的可旋转主体。

11.一种涡轮壳体组件，包括涡轮壳体和根据权利要求10所述的轴承组件，其中，所述涡轮壳体结合有具有衬套容纳孔的衬套壳体，并且其中，所述轴承组件至少部分地容纳在所述衬套容纳孔中，并且其中，所述可旋转主体是形成废气门的一部分的轴。

12.一种涡轮增压器，包括：

压缩机，其包括压缩机壳体和压缩机叶轮；

涡轮，其包括涡轮叶轮和根据权利要求9或11中任一项所述的涡轮壳体组件；以及

轴，其连接到所述压缩机叶轮和所述涡轮叶轮，使得所述涡轮叶轮的旋转被配置为驱动所述压缩机叶轮的旋转。

13.一种阀组件，包括根据权利要求1至8中任一项所述的衬套。

14.一种将根据权利要求1至8中任一项所述的衬套插入衬套壳体中的方法，所述方法包括以下步骤：

i)将所述衬套与所述衬套壳体的衬套容纳孔对准；以及

ii)将所述衬套推入所述衬套容纳孔中。

15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括以下步骤：向所述衬套壳体施加压缩力以压缩所述衬套壳体，从而使所述衬套壳体在所述一个或多个凹部的位置处塑性变形，使得所述衬套壳体的材料至少部分地容纳在所述衬套的所述一个或多个凹部中。

16.一种将衬套插入衬套壳体的方法，所述方法包括以下步骤：

i)将所述衬套与所述衬套壳体的衬套容纳孔对准；

ii)将所述衬套推入所述衬套容纳孔中，使得所述衬套的外表面上的一个或多个凹部设置在所述衬套容纳孔内；以及

iii)施加压缩力以压缩所述衬套壳体，使得所述衬套壳体在所述一个或多个凹部的位置处塑性变形并且塑性变形的材料由此接合所述一个或多个凹部。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，力是通过冲头施加的。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，压缩所述衬套壳体的力是在大体轴向的方向上施加的。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述力施加到所述衬套壳体的外表面上。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中，压缩所述衬套壳体的力是在大体径向的方向上施加的。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述力沿所述衬套壳体的轴向长度施加。

22.根据权利要求16至21中任一项所述的方法，其中，所述力是通过铆接过程施加的。

23.一种制造衬套的方法，所述方法包括以下步骤：

i)通过机械加工过程从所述衬套的外表面去除材料，以在所述外表面产生一个或多个凹部。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述机械加工过程是车削或铣削。

25.一种组件，包括容纳在衬套壳体的衬套容纳孔中的衬套，所述组件通过以下方法获得：

i)将所述衬套与所述衬套容纳孔对准；

ii)将所述衬套推入所述衬套容纳孔中，使得所述衬套的外表面上的一个或多个凹部设置在所述衬套容纳孔内；以及

iii)施加压缩力以压缩所述衬套壳体，使得所述衬套壳体在所述一个或多个凹部的位置处塑性变形并且塑性变形的材料从而接合所述一个或多个凹部；

其中，所述衬套壳体包括在所述衬套壳体的外表面中的一个或多个凹痕，所述一个或多个凹痕在步骤(iii)期间形成。

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