具有改进型涡轮机叶轮的涡轮增压器制造技术

本申请涉及一种涡轮机叶轮，包括轮毂、从轮毂延伸的多个叶片、以及从轮毂延伸并具有外直径的后壁。所述后壁包括第一后壁表面和相反的第二后壁表面。所述第一后壁表面包括基准环，所述基准环所具有的直径在所述外直径的约50％与约85％之间。本申请还涉及一种涡轮增压器，包括：涡轮机叶轮，其用于接收来自内燃发动机的排气；涡轮增压器轴，其联接至所述涡轮机叶轮并且能被涡轮机叶轮旋转，所述涡轮增压器轴沿纵向轴线延伸；以及涡轮机叶轮具有轮毂、从所述轮毂延伸的多个叶片、以及从所述轮毂延伸并具有外直径的后壁，其中所述后壁包括第一后壁表面和相反的第二后壁表面，其中第一后壁表面包括基准环，基准环的直径在所述外直径的50％与85％之间的范围内。

Turbocharger with improved turbine impeller

The present application relates to a turbine impeller, comprising a hub, a plurality of blades extending from the hub, and a rear wall extending from the hub and having an external diameter. The rear wall includes the first rear wall surface and the opposite second rear wall surface. The first rear wall surface includes a reference ring whose diameter is between about 50% and 85% of the outer diameter. The present application also relates to a turbocharger, which includes: a turbine impeller for receiving exhaust gas from an internal combustion engine; a turbocharger shaft connected to the turbine impeller and rotated by the turbine impeller, the turbocharger shaft extending along the longitudinal axis; and a turbine impeller having a hub, a plurality of blades extending from the hub, and a wheel from the wheel. The hub extends and has a rear wall with an outer diameter, wherein the rear wall comprises a first rear wall surface and an opposite second rear wall surface, wherein the first rear wall surface includes a reference ring whose diameter is within the range of 50% and 85% of the outer diameter.

【技术实现步骤摘要】
具有改进型涡轮机叶轮的涡轮增压器专利技术背景1.
本专利技术总体上涉及涡轮增压器，并且更加具体地涉及一种具有针对更好的可制造性的改进型涡轮机叶轮的涡轮增压器。2.
技术介绍
已知的是，提供了用于车辆(如机动车辆)发动机的涡轮增压器。机动车涡轮增压器典型地包括在共用的涡轮增压器轴上的压缩机叶轮和涡轮机叶轮，所述涡轮增压器轴由在轴承壳体内的轴承支撑。替代性地，压缩机叶轮和涡轮机叶轮可以是机械地解除联接的，其中涡轮机叶轮驱动发电机，所述发电机进而将电力输送至电动机来驱动压缩机叶轮。涡轮增压器的涡轮机叶轮从发动机的排气中提取能量，并且将所提取的能量传送至压缩机叶轮。压缩机叶轮提高进入发动机的空气进气密度，这进而对于给定空燃比允许燃烧更大的燃料量。结果是，发动机产生更大的功率。涡轮机叶轮通常是用金属合金制造的，所述金属合金能够耐受该涡轮机叶轮所暴露于其中的高温和腐蚀性气体。典型地，涡轮机叶轮和压缩机叶轮以不同方式连结至涡轮增压器轴。典型地，压缩机叶轮具有涡轮增压器轴穿其而过插入的通孔。其后，经由螺母将压缩机叶轮固定至涡轮增压器轴。替代性地，压缩机叶轮的通孔可以包括内螺纹，所述内螺纹与涡轮增压器轴上的外螺纹相接合，以将压缩机叶轮固定至涡轮增压器轴。涡轮机叶轮典型地是实心的并且通过焊接或者铜焊被在材料上固定至涡轮增压器轴。在授予Holzschuh的美国专利申请公开号2010/0003132和授予Chandramohanan等人的美国专利号9,624,776中披露了涡轮机叶轮的实例，所述专利的披露内容通过援引以其全文结合在此。涡轮机叶轮要么具有完整的后壁，要么具有局部或扇形的后壁，在所述完整的后壁中后壁的外直径延伸至或超过涡轮机叶片的最外尺寸，在所述局部或扇形的后壁中涡轮机叶片延伸超过后壁的外直径。具有完整的后壁的涡轮机叶轮的铸件在后壁上、尤其在接近后壁外直径的平坦表面上可以具有波形起伏。通过铸件模拟和实体零件测量已经确定了这样的波形起伏。典型地，后壁包括基准表面，所述基准表面用来将涡轮机叶轮在材料上固定至涡轮增压器轴并且用于其他过程。然而，后壁的波形起伏或其他不规则形状可能给基准表面赋予波形起伏，从而引起制造挑战，例如，维持叶轮轴线与基准表面之间的垂直度。因此，希望的是提供一种具有使基准表面位于铸件中几何稳定区域处的后壁形状的涡轮机叶轮。还希望的是提供一种具有涡轮机叶轮的涡轮增压器，其中后壁在叶轮的外直径或尖端处的平坦部分仍可以用于平衡校正，但不被认为是基准。因此，本领域需要提供一种符合这些需求中的至少一个需求的、具有改进型涡轮机叶轮的涡轮增压器。
技术实现思路
本专利技术提供了一种涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮包括轮毂、从所述轮毂延伸的多个叶片、以及从所述轮毂延伸并具有外直径的后壁。所述后壁包括第一后壁表面和相反的第二后壁表面。所述第一后壁表面包括基准环，所述基准环所具有的直径在所述外直径的约50％与约85％之间。本专利技术还提供了一种涡轮增压器，所述涡轮增压器包括涡轮机叶轮和涡轮增压器轴，所述涡轮机叶轮用于从所述内燃发动机接收排气，所述涡轮增压器轴联接至所述涡轮机叶轮并且能被所述涡轮机叶轮旋转，所述涡轮增压器轴沿纵向轴线延伸。所述涡轮机叶轮包括轮毂、从所述轮毂延伸的多个叶片、以及从所述轮毂延伸并具有外直径的后壁。所述后壁包括第一后壁表面和相反的第二后壁表面。所述第一后壁表面包括基准环，所述基准环所具有的直径在所述外直径的约50％与约85％之间。本专利技术的一个优点是，提供了一种用于涡轮增压器的具有带基准环的后壁的涡轮机叶轮，所述基准环与后壁表面一体地铸成，其中所述基准环被定位在几何稳定区域并且限定基准表面。本专利技术的另一个优点是，涡轮机叶轮的基准环致使涡轮机叶轮与涡轮增压器轴的纵向轴线保持垂直，并且当铸造时可以减少所述后壁的波形起伏。本专利技术的又一个优点是，涡轮机叶轮在叶轮的外直径或者尖端处具有后壁表面的平坦部分，所述平坦部分仍可以用于平衡校正、但不被认为是基准。本专利技术的还另一个优点是，涡轮机叶轮的基准环产生较快的制造工艺和降低的报废率。将会很容易地认识到本专利技术的其他目标、特征、及优点，因为在阅读了以下结合附图所进行的说明之后它们会更好地得到理解。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施例的涡轮增压器的截面视图。图2是图1的涡轮增压器的压缩机叶轮、涡轮增压器轴、以及涡轮机叶轮的截面视图。图3是图1的涡轮增压器的根据本专利技术的涡轮机叶轮的一个实施例的透视图。图4是图3的涡轮机叶轮的正视图。图5A和图5B分别是根据本专利技术的具有一般后壁表面和具有包括基准环的一般后壁表面的涡轮机叶轮的图解视图。图5C和图5D分别是根据本专利技术的具有超背部(superback)后壁表面和具有包括基准环的超背部后壁表面的涡轮机叶轮的图解视图。图5E和图5F分别是根据本专利技术的具有弯曲的后壁表面和具有包括基准环的弯曲的后壁表面的涡轮机叶轮的图解视图。图5G和图5H分别是根据本专利技术的具有平坦的后壁表面和具有包括基准环的平坦的后壁表面的涡轮机叶轮的图解视图。图6是图4的涡轮机叶轮的一部分的放大截面视图。图7是图4的涡轮机叶轮的一部分的截面视图。图8是图7的圆圈8中的部分的放大视图，展示了线弧线弧(LineArcLineArc，LALA)后壁表面的叠加。图9是图6的涡轮机叶轮的后壁表面平坦度的图表。具体实施方式现在参照附图，在图中除非另外指明，相同的附图标记被用来指示相同的结构，图1中示出了根据本专利技术的一个实施例的涡轮增压器20。如图1所展示的，涡轮增压器20包括总体上用22表示的壳体，所述壳体具有涡轮机壳体24、轴承壳体26、以及压缩机壳体28。涡轮机壳体24具有涡轮排气入口30以及涡轮排气出口32，所述涡轮排气入口用于接收来自内燃发动机(未示出)的排气。压缩机壳体28具有用于如箭头所表示地接收外界空气流的压缩机外界空气入口34、以及用于将压缩空气输送至内燃发动机的压缩机空气排出口(未示出)。涡轮增压器20还包括总体上用36表示的可旋转的涡轮机叶轮、以及总体上用38表示的可旋转的压缩机叶轮，所述涡轮机叶轮被布置在涡轮机壳体24中，所述压缩机叶轮被布置在压缩机壳体28中。涡轮增压器20进一步包括可旋转的涡轮增压器轴40，所述涡轮增压器轴联接至涡轮机叶轮36和压缩机叶轮38、并且由轴承壳体26内的轴承旋转地支撑。如图2所展示的，涡轮增压器轴40沿纵向轴线A延伸。涡轮机叶轮36被牢固地附接到涡轮增压器轴40的一个末端，形成轴和叶轮组件，并且压缩机叶轮38通过合适的机构(例如，螺纹或螺母)被联接至涡轮增压器轴40的另一个末端。在授予King的美国专利申请号2015/0219121中披露了示例性涡轮增压器，该文献的全部披露内容通过援引明确地结合在此。在另一实施例中，涡轮增压器20可以包括电动机(未示出)，以用电对压缩机叶轮36供以动力并且对其加以驱动。电动机是高速类型的并且可以被构造成使用磁负载复合(MagneticallyLoadedComposite，MCL)转子技术。电动机包括联接至涡轮增压器轴40的转子以及连接至壳体的定子。所述壳体可以连接至压缩机壳体28。压缩机叶轮38被提供在涡轮增压器轴40的一个末端上。电动机可以由电池、发电机或者燃料电池供以动力。应认识到的是，在授予P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于涡轮增压器的涡轮机叶轮，包括：轮毂；多个叶片，所述多个叶片从所述轮毂延伸；以及后壁，所述后壁从所述轮毂延伸并且具有外直径，其中所述后壁包括第一后壁表面和相反的第二后壁表面，其中所述第一后壁表面包括基准环，所述基准环的直径在所述外直径的50％与85％之间的范围内。

【技术特征摘要】
2017.10.12 US 15/782,4531.一种用于涡轮增压器的涡轮机叶轮，包括：轮毂；多个叶片，所述多个叶片从所述轮毂延伸；以及后壁，所述后壁从所述轮毂延伸并且具有外直径，其中所述后壁包括第一后壁表面和相反的第二后壁表面，其中所述第一后壁表面包括基准环，所述基准环的直径在所述外直径的50％与85％之间的范围内。2.根据权利要求1所述的涡轮机叶轮，其中，所述基准环被进一步限定在所述外直径的55％与65％之间的范围内。3.根据权利要求1所述的涡轮机叶轮，其中，所述基准环被进一步限定在所述外直径的58％与62％之间的范围内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮机叶轮，其中，所述轮毂沿纵向轴线延伸，使得所述后壁被定位成与一个末端相邻并且所述叶片朝向另一个末端延伸。5.根据权利要求4所述的涡轮机叶轮，其中，所述基准环沿所述纵向轴线背离所述第一后壁表面轴向地延伸。6.根据权利要求4所述的涡轮机叶轮，其中，所述基准环绕所述纵向轴线沿周向延伸。7.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮机叶轮，其中，所述第一后壁表面具有平坦部分，所述平坦部分径向远离所述基准环地延伸至所述外直径并且是相对于所述纵向轴线延伸的。8.根据权利要求7所述的涡轮机叶轮，其中，所述平坦部分包括凹口、扇形缺口、或者通道中的至少一者。9.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮机叶轮，其中，所述后壁和所述基准环是一体的、整体的和一件式的。10.根据权利要求1至3中任一项所述的涡轮机叶轮，其中，所述叶片的外边缘的从所述第二后壁表面延伸的部分是与所述后壁的所述外直径共同延伸的。11.一种涡轮增压器，包括：涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮用于接收来自内燃发动机的排气；涡轮增压器轴，所述涡轮增压器轴联接至所述涡轮机叶轮并且能被所述涡轮机叶轮旋转，...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·S·耶拉普拉加纳，D·G·格拉博斯卡，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：美国,US