一种车用涡轮增压器涡轮与转轴的连接结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种车用涡轮增压器涡轮与转轴的连接结构，包括转轴和涡轮，转轴和涡轮上分别设有相配合的凸部和盲孔，通过螺纹相互固定连接，螺纹连接的紧固方向与涡轮的工作转动方向相同，使得涡轮与转轴的连接结构具有自锁紧能力，可以避免工作过程中的松脱，保持稳固可靠的连接。螺纹两侧还设有可相互配合的一组导向槽，导向槽为过盈配合，可以保证在有限的连接距离上中间转轴与涡轮保持高对心度，从而帮助控制整个转子的旋转不平衡量维持在非常低的水平。由于本实用新型专利技术采用盲孔的非贯穿设计，避免了对于涡轮结构强度的影响及可能导致的可靠性问题。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及车用涡轮增压器领域，尤其涉及一种车用涡轮增压器涡轮与转轴的连接结构。
技术介绍
车用涡轮增压器主体结构通常包含三部分，如图1所示，包括吸收高温废气能量的涡轮机300(包括涡轮，涡壳及流道，及附属机构)、传递能量的中间体轴承系统200(包括轴承定子，转子，及冷却润滑机构)以及压缩新鲜空气的压气机100(包括压轮，压壳及流道，及附属机构)。其中涡轮机的主要功能是引导发动机高温排气高效率的进行膨胀做工来驱动涡轮旋转，以便将吸收的排气能量转换成旋转机械能，通过转轴传递至压气机完成对新鲜进气的压缩。涡轮机的核心部件之一是涡轮，因为需要耐受高温排气(对于汽油机废气温度可能高达1050摄氏度)引起的热应力和高转速(最高可超过25万转每分钟)引起的离心力，此外还需要有足够的抗氧化能力(发动机排气包含氮氧化物，硫化物和其他氧化物等，冷却后和水汽结合形成酸性腐蚀物质)，因此需要极高强度耐受热机耦合应力，以及化学稳定性，良好的抗蠕变强度、抗热疲劳性能和抗氧化性能，满足寿命和性能的设计需求。现在常用的材料是航空级别的镍基超级合金，典型牌号如Inco713和MarM247。与此对应的是，中间转轴一般采用高强度模具钢材质，可以有很好的可加工性，以及承受高转速的能力。涡轮和中间转轴一般采用焊接方式连接在一起，目前增压器制造行业已经有非常成熟的工艺来实现，典型的包括电子束焊或者摩擦焊，能够适应不同的设计和使用条件。图2显示了涡轮与转轴的焊接连接结构，包括焊接面1，焊接面1左侧为转轴2的部分，一般为钢材质，右侧的部位为涡轮3，一般为镍基合金材质。镍基合金材质的涡轮的主要缺点是密度过大，导致转动惯量和质量过大，影响整个转子总成的瞬态和稳态性能，导致涡轮增压器迟滞和其他性能问题，由于发动机小型化，要求的功率密度越来越大，最大扭矩转速要求越来越低，目前涡轮的转动惯量和质量过大的问题会越来越凸显。为此，涡轮材料的轻量化是一个研究方向，采用更好的航空级别材料，如钛铝合金来铸造涡轮是一个很好的选择。其高机械强度，高耐温特性，以及高耐腐蚀能力能够很好的满足车用涡轮增压器的使用要求，并且其密度下降约40～50％，能够极大的减少转子的转动惯量，给涡轮增压器带来显著的性能提升，特别是瞬态性能提升。但是钛铝合金涡轮与钢材质中间转轴的焊接一直是一个技术难题，焊接难度和成本大，可靠性无法满足大批量生产的需求。
技术实现思路
有鉴于现有技术的不足，本技术所要解决的技术问题是找到一种替代转轴与涡轮焊接连接的连接结构。为实现上述目的，本技术采用新型的螺纹连接结构，来代替焊接工艺，有效连接涡轮和转轴，从而避免了焊接工艺上的难度，并且也因此可以带来一些额外的价值和优势。具体地，本技术提供的技术方案如下：一种车用涡轮增压器涡轮与转轴的连接结构，连接结构包括转轴和涡轮，转轴和涡轮通过螺纹固定连接，螺纹的紧固方向与涡轮的工作转动方向相同。优选地，转轴的一端具有凸部，涡轮具有容纳凸部的盲孔，凸部和盲孔分别具有可相互配合的外螺纹与内螺纹。进一步地，转轴上设置有可容纳活塞环的槽。优选地，涡轮具有连接部，连接部从涡轮的中心向转轴一侧延伸，盲孔位于连接部中。进一步地，连接部上设置有可容纳活塞环的槽。优选地，盲孔的内螺纹两侧和凸部的外螺纹两侧还设有可相互配合的一组导向部位，用于使转轴与涡轮保持高同心度，该可相互配合的一组导向部位采用过盈配合。优选地，过盈配合采用点接触方式或阶梯式方式或点接触与阶梯式组合的方式。优选地，点接触方式中凸部的截面为类多边形；类多边形的边数可根据转轴的直径调整。优选地，凸部的截面为类三角形或类四边形。优选地，涡轮具有凸部，凸部从涡轮中心向转轴一侧延伸，转轴的一端具有容纳凸部的盲孔，凸部和盲孔分别具有可相互配合的外螺纹与内螺纹。进一步地，盲孔的内螺纹两侧和凸部的外螺纹两侧还设有可相互配合的一组导向部位，用于使转轴与涡轮保持高同心度，该可相互配合的一组导向部位采用过盈配合。优选地，过盈配合采用点接触方式或阶梯式方式或点接触与阶梯式组合的方式。进一步地，转轴上设置有可容纳活塞环的槽。本技术提供的车用涡轮增压器涡轮与转轴的连接结构解决了现有技术在焊接上的技术难题，可以应用在现有设计中简化生产工艺降低制造成本，或者应用在钛铝合金涡轮应用上，解决和钢质转轴焊接难度高的问题。与现有技术相比，本技术所提供的技术具有以下优点：1、本技术采用螺纹连接的方式，避开焊接，保证了质量的同时也可以保证产率；2、本技术在螺纹前后增加过盈配合的导向孔，保证了转轴和涡轮在较少的连接距离内保持同轴性；3、本技术的涡轮与转轴配合采用点接触方式，既能保证同轴性，同时减少了过盈接触面积，降低了摩擦力，可以降低安装的难度；同时点接触方式减少了接触面积，就可以减少涡轮传递到转轴上的热量；4、本技术的涡轮与转轴配合采用阶梯式方式，起到双重导向的作用，保证了转轴和涡轮在较少的连接距离内保持同轴性；5、本技术的涡轮与转轴配合采用点接触与阶梯式组合的方式，起到双重导向作用的同时，保证了同轴性，减少了过盈接触面积，降低了摩擦力，降低安装的难度；6、本技术整体采用盲孔设计，避免对涡轮的结构强度产生负面影响；7、本技术采用螺纹连接，因焊接所增加的工艺流程可以省掉，降低整个生产的成本和节拍，节省装配过程的工序；8、本技术采用螺纹连接，可以避免超声波检测，简化了制造工艺，提高生产效率；9、本技术采用螺纹连接，可以省掉焊接应力释放过程，简化了装配工序，提高生产效率；10、本技术采用螺纹连接，可以放松对动平衡的要求，提高产品的合格率，降低生产成本；11、本技术采用螺纹连接，密封环槽可以在转轴或者涡轮生产方直接加工，并且进行密封环的安装，这样可以节省装配工序，提高生产效率；以下将结合附图对本技术的方法及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本技术的目的、特征和效果。附图说明图1是车用涡轮增压器主体结构的示意图图2是车用涡轮增压器转轴和涡轮焊接结构示意图图3是本技术的实施例1的涡轮与转轴的第一种连接结构的示意图图4是本技术的实施例1的涡轮与转轴的第二种连接结构的示意图图5是本技术的实施例2的涡轮与转轴的连接结构的示意图图6是本技术的转轴与涡轮的点接触配合方式的示意图图7是本技术的转轴的凸部的类三角形结构示意图图8是本技术的转轴的凸部的类四边形结构示意图图9是本技术的转轴与涡轮的阶梯式配合方式的示意图图10是本技术的转轴的凸部的三级阶梯式形状示意图具体实施方式本技术提供的车用涡轮增压器涡轮与转轴的连接结构采用双导向螺纹盲孔的连接结构，代替焊接工艺，来连接钛合金涡轮与钢制转轴，回避焊接的技术难点。实施例1本实施例的车用涡轮增压器涡轮与转轴的连接结构包括转轴10和涡轮20，如图3所示。转轴10的一端具有凸部11，凸部11上设置有外螺纹。涡轮20上具有可与凸部11相配合的盲孔21，盲孔21内设置有内螺纹，使得涡轮20可与转轴10通过螺纹固定连接，螺纹连接的紧固方向与涡轮的工作转动方向相同，使得涡轮与转轴的连接结构具有自锁紧能力，可以避免工作过程中的松脱保持稳固可靠的连接。盲孔21的内螺纹和凸部11的外螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车用涡轮增压器涡轮与转轴的连接结构，其特征在于，所述连接结构包括转轴和涡轮，所述转轴和所述涡轮通过螺纹固定连接，所述螺纹的紧固方向与所述涡轮的工作转动方向相同。

【技术特征摘要】
1.一种车用涡轮增压器涡轮与转轴的连接结构，其特征在于，所述连接结构包括转轴和涡轮，所述转轴和所述涡轮通过螺纹固定连接，所述螺纹的紧固方向与所述涡轮的工作转动方向相同。2.如权利要求1所述的车用涡轮增压器涡轮与转轴的连接结构，其中所述转轴的一端具有凸部，所述涡轮具有容纳所述凸部的盲孔，所述凸部和所述盲孔分别具有可相互配合的外螺纹与内螺纹。3.如权利要求2所述的车用涡轮增压器涡轮与转轴的连接结构，其中所述转轴上设置有可容纳活塞环的槽。4.如权利要求2所述的车用涡轮增压器涡轮与转轴的连接结构，其中所述涡轮具有连接部，所述连接部从所述涡轮的中心向所述转轴一侧延伸，所述盲孔位于所述连接部中。5.如权利要求4所述的车用涡轮增压器涡轮与转轴的连接结构，其中所述连接部上设置有可容纳活塞环的槽。6.如权利要求2或4所述的车用...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛军，刘伟，
申请(专利权)人：奕森科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31