用于可变涡轮几何形状的涡轮增压器的调整环组件制造技术

一种调整环(50)，该调整环(50)配置成便于在可变涡轮几何形状的涡轮增压器(1)中进行叶片(30)位置调整，并且该调整环(50)由一个或多个由第一材料形成的第一环部分(60)和由第二材料形成的一个或多个第二环部分(61)形成。第一材料具有不同于第二材料的材料特性。在一些实施例中，调整环(50)的高磨损部分可以选择性并且成本效益地由耐磨材料形成，而剩余部分由常规材料形成。描述了一种制造多件调整环(50)的成本效益方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年7月16日提交的且标题为“用于可变涡轮几何形状的涡轮增压器的调整环组件”的美国临时申请号62/025,254的优先权和所有权益。
实施例大体上涉及涡轮增压器，并且更具体地，涉及用于可变涡轮几何形状的涡轮增压器的改进的调整环。
技术介绍
排气涡轮增压器设置在发动机上，以比在正常吸气配置中可能的更大的密度将空气输送到发动机进气口。这允许更多的燃料燃烧，从而提高发动机的马力，而不显著增加发动机重量。通常，排气涡轮增压器包括涡轮机部分和压缩机部分，并且使用来自发动机排气歧管的排气流来驱动位于涡轮机部分中的涡轮机叶轮。涡轮机叶轮经由在该两部分之间延伸的轴驱动位于压缩机部分的压缩机叶轮。然后，由压缩机部分压缩的空气被提供给如上所述的发动机进气口。在一些涡轮增压器中，涡轮机部分可具有允许调整引导到涡轮机叶轮的排气量的可变涡轮几何形状(VTG)。在一些实例中，使用在涡轮机叶轮的入口处设置在该涡轮机壳体中的空气动力学形状的叶片环来实现VTG。该叶片一致地旋转以改变引导到涡轮机叶轮的排气的入口面积和渐近角。通过这种方式改变涡轮机壳体几何形状，涡轮增压器在较高转速下减少了滞后并提高了效率。此外，可以通过经由VTG调整流向涡轮机叶轮的排气流来控制排气背压和涡轮增压器转速。
技术实现思路
在一些方面，调整环配置成便于在可变涡轮几何形状的涡轮增压器中进行叶片位置调整。调整环包括由第一材料形成的第一环部分；和由第二材料形成的第二环部分。第一环部分和第二环部分配置成组装在一起成为单个环形元件，并且第一材料具有不同于第二材料的材料特性。调整环可以包括以下附加特征中的一个或多个：第一材料是不同于第二材料的材料。第一材料已经经受不同于第二材料的热处理。第一材料具有比第二材料更高的耐磨性。第一环部分对应于在使用时经受最高的磨损的单个环形元件的一部分。第一环部分被固定到第二环部分。第一环部分包括具有不规则轮廓的第一环配合边缘，第二环部分包括具有不规则轮廓的第二环配合边缘，并且第一环配合边缘的不规则轮廓配置成配合地接合第二环配合边缘的不规则轮廓。在一些方面，提供了制造环形调整环的方法。调整环配置成便于在可变涡轮几何形状的涡轮增压器中进行叶片位置调整。该方法包括提供用于调整环的切割图案，该切割图案与扇形图案相结合，并且每个扇形图案对应于调整环的环部分。扇形图案设置在切割图案内，使得扇形图案被嵌套。该方法还包括根据切割图案切割第一原材料片以提供环部分；以及将环部分组装在一起形成至少一个环形调整环。该方法可以包括以下步骤和/或特征中的一个或多个：切割步骤包括精密冲裁。切割步骤包括从第二原材料片切割至少一个单独的环部分，其中第二原材料片具有与第一原材料片不同的材料特性。第一原材料片具有不同于第二原材料片的耐磨性。组装环部分的步骤包括组装由第一原材料片形成的至少一个环部分与由第二原材料片形成的至少一个环部分以形成环形调整环，第二原材料片具有不同于第一原材料片的材料特性。第二原材料片比第一原材料片的耐磨性低，并且当环部分被组装在一起形成调整环时，第一环部分被布置在对应于在使用时经受最高的磨损的调整环的一部分的位置处的调整环内。可变涡轮几何形状(VTG)的涡轮增压器的调整环组件是整个VTG的重要部分，因为它是叶片环组件之间的连接，该叶片环组件支撑叶片和将VTG连接到致动器的调整轴。特别地，调整环组件用于控制叶片相对于涡轮机壳体的位置。因此，它在VTG组件的结构和功能中起关键作用，并且能够影响涡轮增压器效率。诸如调整环的几个部件枢转滑块和大调整块，形成调整环组件。在一些方面，调整环组件包括多件式调整环，多件式调整环相对于一些常规的单件调整环提供了增强的耐磨性，并且减少了重量和制造成本。特别地，通过制造两件式、三件式、四件式或更多个单件式调整环，然后将单个件组装成单个调整环，可以由不同于剩余件的材料的材料来形成一个或多个件。例如，一个件可以由高耐磨、和因此相对昂贵的材料制成，并且在需要高耐磨性的位置处被结合到组件中，而剩余的件可以由常规的、因此相对便宜的材料形成。这种方法降低了制造耐磨调整环的成本，并且能够与从材料片冲压成单个件的一些常规调整环进行比较。在该实例中，用于形成调整环的单个件通过将模板调整环在关键位置处分裂成两个或多个件而产生。这提供了允许设计者手动拾取并且将相对昂贵的材料与较便宜的材料组合的益处。通过该技术，可以提供相对昂贵的耐磨件用在调整环的较高磨损区域中，其中这种高磨损区域的位置基于历史经验和磨损计算估计来确定。在这种技术中，在非关键位置中可以使用较少的耐磨材料和因此更便宜的材料和件。这能够与传统的调整环相比，当调整环完全由高耐磨材料形成时，比高耐磨材料仅使用在高磨损的位置的多件式调整环贵得多。此外，通过将调整环制造成多个件，由于使用关键性切割图案，能够从单个原材料片切割成更多的件，从而进一步降低了制造成本。在一些实施例中，关键性切割图案采用待切割的块的嵌套布置。这能够与从材料片切割成单件的一些常规调整环进行比较。由于它们的环形形状，这种常规调整环的制造相对于多件式调整环的制造导致了大量的浪费材料，这是由于对应于中心区域以及与其圆形外部形状相关的差的组装密度而浪费的材料。有利地，多个调整环可以由相同的原材料片冲压而成，这显著地减少了制造期间的材料浪费和废料，特别是与精密冲裁相关的材料浪费和废料。在一些实施例中，具有类似直径的三个或四个调整环能够被精密冲裁成相同面积的金属板中的多个件，该相同面积的金属板需要精密冲裁的相同直径的单个、统一的调整环。附图说明图1是可变涡轮几何形状的涡轮增压器的剖视图；图2是调整环组件的压缩机侧视图；图3是沿着图2的线A-A看到的调整环组件的剖视图；图4是两件式调整环的环部分的平面图；图5是示出示例性连接配置的调整环的一部分的平面图；图6是示出可替代的示例性连接配置的调整环的一部分的平面图；图7是用于提供两件式调整环的环部分的切割图案的图示，每个环部分具有相同的半径；图8是用于提供单件调整环的常规切割图案的图示。图9是用于提供两件调整环的环部分的切割图案的图示，该环部分具有各种半径；图10是三件式调整环的环部分的平面图；图11是用于提供三件式调整环的环部分的切割图案的图示，每个环部分具有相同的半径；图12是包括三个环部和1个插入件的四件式调整环的平面图。具体实施方式参考图1，排气涡轮增压器1包括涡轮机部分2、压缩机部分18以及设置在压缩机部分18与涡轮机部分2之间并且连接压缩机部分18与涡轮机部分2的中心轴承壳体16。涡轮机部分2包括限定排气入口(未示出)、排气出口8和设置在排气入口和排气出口8之间的流体路径中的涡轮机蜗壳10的涡轮机壳体4。涡轮机叶轮12设置在涡轮机涡壳10和排气出口8之间的涡轮机壳体4中。轴14被连接到涡轮机叶轮12，轴14被支撑用于围绕轴承壳体16内的旋转轴线R旋转，并且延伸到压缩机部分18中。压缩机部分18包括限定轴向延伸的空气入口22、空气出口(未示出)和压缩机蜗壳26的压缩机壳体20。压缩机叶轮28被设置在空气入口22和压缩机蜗壳26之间的压缩机壳体20中，并且被连接到轴14。在使用中，涡轮机壳体4中的涡轮机叶轮12由从发动机(未示出)的排本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调整环(50)，所述调整环(50)配置成便于在可变涡轮几何形状的涡轮增压器(1)中进行叶片(30)位置调整，所述调整环(50)包括：第一环部分(60)，其由第一材料形成；和第二环部分(61)，其由第二材料形成，其中所述第一环部分(60)和所述第二环部分(61)配置成组装在一起成为单个环形元件，并且第一材料具有不同于第二材料的材料特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.16 US 62/0252541.一种调整环(50)，所述调整环(50)配置成便于在可变涡轮几何形状的涡轮增压器(1)中进行叶片(30)位置调整，所述调整环(50)包括：第一环部分(60)，其由第一材料形成；和第二环部分(61)，其由第二材料形成，其中所述第一环部分(60)和所述第二环部分(61)配置成组装在一起成为单个环形元件，并且第一材料具有不同于第二材料的材料特性。2.根据权利要求1所述的调整环(50)，其中所述第一材料是不同于所述第二材料的材料。3.根据权利要求1所述的调整环(50)，其中所述第一材料已经经受不同于所述第二材料的热处理。4.根据权利要求1所述的调整环(50)，其中所述第一材料具有比所述第二材料更高的耐磨性。5.根据权利要求4所述的调整环(50)，其中所述第一环部分(60)对应于所述单个环形元件的一部分，所述单个环形元件在使用时经受最高的磨损。6.根据权利要求1所述的调整环(50)，其中所述第一环部分(60)固定到所述第二环部分(61)。7.根据权利要求6所述的调整环(50)，其中所述第一环部分(60)包括具有不规则轮廓的第一环配合边缘(66)，所述第二环部分(61)包括具有不规则轮廓的第二环配合边缘(68)，并且所述第一环配合边缘(66)的不规则轮廓配置成配合地接合所述第二环配合边缘(68)的不规则轮廓。8.一种制造配置成便于在可变...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·雷耶斯，R·瓦米拉，G·古丝，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：美国;US