一種車用增壓器渦輪轉軸結構及其加工裝配方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種車用增壓器渦輪轉軸結構，包括轉軸、環(huán)形鎖緊片和渦輪葉輪，所述轉軸的一端有外螺紋和螺紋裝配定位軸肩，軸肩平面上沿周向均布有盲孔；所述環(huán)形鎖緊片一側沿周向均布有凸臺，另一側沿周向均布有翹起的彈簧片；所述渦輪葉輪與轉軸連接一端輪轂有和轉軸裝配的內(nèi)螺紋盲孔，輪轂端面上沿周向均布有盲孔；所述轉軸和渦輪葉輪通過螺紋結構連接在一起；所述環(huán)形鎖緊片的凸臺固定在轉軸軸肩的盲孔中，翹起的彈簧片彈入渦輪葉輪輪轂端面的盲孔中；所述轉軸和渦輪葉輪通過螺紋裝配壓緊環(huán)形鎖緊片，形成完整的渦輪轉軸。本發(fā)明可以有效保證增壓器渦輪轉軸的連接強度與可靠性。
【專利說明】
一種車用増壓器渦輪轉軸結構及其加工裝配方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于渦輪增壓器結構設計領域，具體涉及一種車用增壓器渦輪轉軸結構及其加工裝配方法。
【背景技術】
[0002]渦輪轉軸是車用渦輪增壓器的關鍵組成部件之一，通常由渦輪葉輪和轉軸連接而成。目前車用柴油機增壓器的渦輪葉輪普遍采用鑄造鎳基高溫合金K418材料(材料密度為8.0父1031^/1113)，轉軸采用42(>10合金鋼材料。對于采用1(418材料制造的增壓器渦輪葉輪和42CrMo合金鋼制造的轉軸，目前普遍通過摩擦焊接或電子束焊接工藝實現(xiàn)禍輪葉輪與轉軸的連接，形成渦輪轉軸。然而，由于K418合金的材料密度較大，由K418合金制造的渦輪葉輪轉動慣量也較大，導致廢氣渦輪增壓發(fā)動機的瞬態(tài)響應性較差。
[0003]減少渦輪增壓器轉子的轉動慣量是提高廢氣渦輪增壓發(fā)動機的瞬態(tài)響應性的有效措施之一。為此，增壓器渦輪葉輪可以采用比強度較高的鈦鋁合金、陶瓷等新材料。例如，鈦鋁合金材料密度僅為3.9 X 103kg/m3，還不到K418合金材料密度的50%，同時鈦鋁合金材料又具有良好的高溫性能和抗氧化性能，且彈性模量較大，用鈦鋁合金材料制造的增壓器渦輪葉輪，能夠顯著降低渦輪增壓器轉子的轉動慣量。但是，如果用鈦鋁合金、陶瓷等新材料制造增壓器渦輪葉輪時，很難采用現(xiàn)有的摩擦焊接工藝或電子束焊接工藝實現(xiàn)渦輪葉輪與轉軸之間的可靠連接，渦輪轉軸的可靠性得不到有效保證。因此，當增壓器渦輪葉輪采用鈦鋁合金、陶瓷等材料制造時，為充分保證增壓器渦輪轉軸的連接強度及其可靠性，渦輪轉軸需要采用新型結構。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對增壓器渦輪轉軸的結構可靠性問題，提出一種車用增壓器渦輪轉軸結構。
[0005]本發(fā)明的技術方案:
[0006]—種車用增壓器渦輪轉軸結構，包括轉軸、環(huán)形鎖緊片和渦輪葉輪，所述環(huán)形鎖緊片的一側面上沿周向均布有凸臺，其另一側上沿周向均布有一端翹起的彈簧片；
[0007]所述轉軸的一端設有與渦輪葉輪裝配的外螺紋，轉軸的中部上設有螺紋裝配的定位軸肩，所述定位軸肩的靠近外螺紋的一側面上沿周向均布有用于卡住環(huán)形鎖緊片的凸臺或彈簧片的盲孔；
[0008]所述渦輪葉輪與轉軸連接的一端輪轂上設有內(nèi)螺紋盲孔，渦輪葉輪與轉軸連接的一端輪轂端面上沿周向均布有用于卡住環(huán)形鎖緊片的凸臺或彈簧片的盲孔；
[0009]所述轉軸的外螺紋和渦輪葉輪的內(nèi)螺紋盲孔旋接在一起;所述轉軸的定位軸肩和渦輪葉輪的輪轂端面之間固定環(huán)形鎖緊片，環(huán)形鎖緊片兩側的凸臺和彈簧片卡入轉軸和渦輪葉輪兩側的盲孔內(nèi)。
[0010]進一步的，所述轉軸的外螺紋旋向與渦輪轉軸工作時的轉動方向相同，所述環(huán)形鎖緊片翹起的彈簧片張口方向與轉軸的外螺紋旋向相同。
[0011]進一步的，所述渦輪葉輪的一端輪轂端面上沿周向均布盲孔的數(shù)量為環(huán)形鎖緊片上翹起的彈簧片數(shù)量的正整數(shù)倍。
[0012]進一步的，所述環(huán)形鎖緊片一側的凸臺固定在轉軸的定位軸肩平面上的盲孔中，另一側翹起的彈簧片彈入渦輪葉輪的輪轂端面上的盲孔中。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
[0014]發(fā)明的車用增壓器渦輪轉軸結構，采用環(huán)形鎖緊片對通過螺紋結構裝配在一起的轉軸與渦輪葉輪進行鎖緊，實現(xiàn)渦輪轉軸的可靠連接，有效地解決渦輪轉軸的結構可靠性問題。環(huán)形鎖緊片一側沿周向均布有固定在轉軸盲孔中的凸臺，可以保證環(huán)形鎖緊片相對于轉軸不發(fā)生轉動，另一側沿周向均布有翹起的彈簧片且翹起的彈簧片張口方向與轉軸外螺紋旋向相同，能夠在不妨礙渦輪葉輪與轉軸進行螺紋旋緊裝配的前提下，實現(xiàn)對渦輪轉軸的鎖緊;被壓緊的環(huán)形鎖緊片能夠產(chǎn)生作用于渦輪葉輪與轉軸的軸向力，可以防止渦輪轉軸發(fā)生松脫，進一步提高渦輪轉軸的連接強度與可靠性。渦輪葉輪與轉軸連接的一端輪轂端面沿周向均布盲孔的數(shù)量為環(huán)形鎖緊片上翹起彈簧片數(shù)量的正整數(shù)倍，可以保證渦輪轉軸的螺紋裝配結構即使存在一定的制造誤差也能夠實現(xiàn)鎖緊。
[0015]本發(fā)明的另一目的在于提出一種車用增壓器渦輪轉軸結構的加工裝配方法。
[0016]技術方案是這樣實現(xiàn)的:
[0017]—種車用增壓器渦輪轉軸結構的加工裝配方法，包括以下步驟:
[0018]a、根據(jù)增壓器渦輪葉輪、轉軸以及軸承體的結構參數(shù)，確定轉軸、環(huán)形鎖緊片和渦輪葉輪裝配部位的尺寸參數(shù)；
[0019]b、根據(jù)增壓器渦輪轉軸工作與裝配過程中承受的最大扭矩以及環(huán)形鎖緊片的結構參數(shù)，確定環(huán)形鎖緊片上的凸臺和翹起彈簧片的數(shù)量；
[0020]C、確定轉軸定位軸肩D平面上沿周向均布盲孔的數(shù)量和渦輪葉輪靠近轉軸一側輪轂端面上沿周向均布盲孔的數(shù)量；
[0021]d、轉軸、環(huán)形鎖緊片和渦輪葉輪的加工；
[0022]e、轉軸與環(huán)形鎖緊片的裝配；
[0023]f、渦輪葉輪與轉軸的螺紋裝配；
[0024]g、環(huán)形鎖緊片的壓緊以及轉軸與渦輪葉輪螺紋連接結構的鎖緊。
[0025]所述加工裝配方法與上述車用增壓器渦輪轉軸結構相對于現(xiàn)有技術所具有的優(yōu)勢相同，在此不再贅述。
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明實施例所述渦輪轉軸結構示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明實施例所述渦輪轉軸結構示意圖。
[0028]圖3是本發(fā)明實施例所述轉軸結構示意圖。
[0029]圖4是本發(fā)明實施例所述轉軸結構示意圖。
[0030]圖5是本發(fā)明實施例所述環(huán)形鎖緊片結構示意圖。
[0031 ]圖6是本發(fā)明實施例所述環(huán)形鎖緊片結構示意圖。
[0032]圖7是本發(fā)明實施例所述渦輪葉輪結構示意圖。
[0033]圖8是本發(fā)明實施例所述渦輪葉輪結構示意圖。
[0034]I轉軸2環(huán)形鎖緊片3渦輪葉輪
【具體實施方式】
[0035]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0036]下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0037]—種車用增壓器渦輪轉軸結構，如圖1、2所示，包括轉軸1、環(huán)形鎖緊片2和渦輪葉輪3，所述環(huán)形鎖緊片2的一側沿周向均布有將其固定在轉軸I上的凸臺，所述環(huán)形鎖緊片2的另一側沿周向均布有一端翹起的彈簧片，所述環(huán)形鎖緊片2翹起的彈簧片張口方向與轉軸I的外螺紋旋向相同，如圖5和6所示；
[0038]所述轉軸I的一端有與渦輪葉輪3裝配的外螺紋，所述轉軸I上有螺紋裝配的定位軸肩，所述轉軸I的定位軸肩靠近外螺紋一側的平面上沿周向均布有用于固定環(huán)形鎖緊片2的盲孔，如圖3和4所示;所述渦輪葉輪3與轉軸I連接的一端輪轂上有和轉軸I裝配的內(nèi)螺紋盲孔，所述渦輪葉輪3與轉軸I連接的一端輪轂端面上沿周向均布有卡住環(huán)形鎖緊片2上翹起彈簧片的盲孔，如圖7和8所示；
[0039]所述轉軸I和渦輪葉輪3通過螺紋結構連接在一起;所述環(huán)形鎖緊片2—側的凸臺固定在轉軸I軸肩D平面上的盲孔中，另一側翹起的彈簧片彈入渦輪葉輪3靠近軸端輪轂端面的盲孔中，實現(xiàn)對轉軸I和渦輪葉輪3螺紋連接結構的鎖緊;所述轉軸I和渦輪葉輪3通過螺紋裝配壓緊環(huán)形鎖緊片2，形成完整的渦輪轉軸。
[0040]所述轉軸I的外螺紋旋向與渦輪轉軸工作時的轉動方向相同，所述環(huán)形鎖緊片2翹起的彈簧片張口方向與轉軸I的外螺紋旋向相同。
[0041]所述渦輪葉輪3的一端輪轂端面上沿周向均布盲孔的數(shù)量為環(huán)形鎖緊片2上翹起的彈簧片數(shù)量的正整數(shù)倍。
[0042]上述車用增壓器渦輪轉軸結構的加工裝配方法，包括以下步驟:
[0043]a、確定轉軸1、環(huán)形鎖緊片2和渦輪葉輪3裝配部位的尺寸參數(shù):
[0044]根據(jù)增壓器渦輪葉輪3、轉軸I以及軸承體的結構參數(shù)，確定轉軸I與渦輪葉輪3相裝配的外螺紋尺寸、轉軸I的定位軸肩及其靠近外螺紋的外平面上沿周向均布盲孔的尺寸，轉軸I的外螺紋旋向與渦輪轉軸工作時的轉動方向相同，確定環(huán)形鎖緊片2的尺寸，環(huán)形鎖緊片2上均布彈簧片張口方向與轉軸I的外螺紋旋向相同，確定渦輪葉輪3與轉軸I的裝配的內(nèi)螺紋盲孔尺寸和靠近轉軸I 一側的輪轂端面上沿周向均布的盲孔尺寸；
[0045]例如，某增壓器渦輪葉輪3的直徑為Φ95mm，軸承體渦輪端軸孔直徑為Φ 27mm，根據(jù)渦輪葉輪3、轉軸I和軸承體的結構參數(shù)，確定的轉軸I的外螺紋尺寸為M16Xl-p6p6-LH，轉軸I的定位軸肩平面上沿周向均布盲孔的直徑為Φ2_、深度為2mm，確定的環(huán)形鎖緊片2的內(nèi)徑為Φ 17mm、外徑為Φ 27_、凸臺高度為1.8_、均布彈簧片張口方向為左旋，確定的渦輪葉輪3的內(nèi)螺紋尺寸為M16X1-H7H7-LH、渦輪葉輪3靠近轉軸I 一側輪轂端面上沿周向均布盲孔的直徑為Φ 2mm、深度為2mm ；
[0046]b、確定環(huán)形鎖緊片2上的凸臺和翹起彈簧片的數(shù)量:
[0047]根據(jù)增壓器渦輪轉軸工作與裝配過程中承受的最大扭矩以及環(huán)形鎖緊片2的結構參數(shù)，確定環(huán)形鎖緊片2上凸臺和翹起彈簧片的數(shù)量；
[0048]本實施例根據(jù)增壓器渦輪轉軸工作與裝配過程中承受的最大扭矩以及環(huán)形鎖緊片2的結構參數(shù)，確定的環(huán)形鎖緊片2上的凸臺數(shù)量為2個、翹起彈簧片的數(shù)量為2個；
[0049]C、確定轉軸I的定位軸肩一側平面上沿周向均布盲孔的數(shù)量和渦輪葉輪3靠近轉軸I 一側輪轂端面上沿周向均布盲孔的數(shù)量:
[0050]轉軸I的定位軸肩平面上沿周向均布盲孔的數(shù)量與環(huán)形鎖緊片2上凸臺的數(shù)量相同，渦輪葉輪3靠近轉軸I一側輪轂端面上沿周向均布盲孔的數(shù)量為環(huán)形鎖緊片2上翹起彈簧片數(shù)量的正整數(shù)倍；
[0051 ] d、轉軸1、環(huán)形鎖緊片2和渦輪葉輪3的加工:
[0052]按照步驟a、步驟b和步驟c確定的轉軸、環(huán)形鎖緊片和渦輪葉輪結構參數(shù)，進行轉軸I的外螺紋和定位軸肩及其平面上盲孔的加工，進行環(huán)形鎖緊片2的加工，進行渦輪葉輪3的內(nèi)螺紋盲孔以及靠近轉軸I 一側的輪轂端面上沿周向均布盲孔的加工；
[0053]e、轉軸I與環(huán)形鎖緊片2的裝配:將環(huán)形鎖緊片2的凸臺插入轉軸I的盲孔中，把環(huán)形鎖緊片2固定在轉軸I上；
[0054]f、渦輪葉輪3與轉軸I的螺紋裝配:對渦輪葉輪3與轉軸I進行螺紋裝配，裝配時留出進一步旋緊的余量；
[0055]g、環(huán)形鎖緊片2的壓緊以及轉軸I與渦輪葉輪3螺紋連接結構的鎖緊:按照渦輪轉軸的螺紋裝配旋緊扭矩，對步驟f中通過螺紋裝配在一起的渦輪葉輪3和轉軸I進行進一步旋緊，使渦輪葉輪3和轉軸I壓緊環(huán)形鎖緊片2，并使環(huán)形鎖緊片2上的彈簧片彈入到渦輪葉輪3的輪轂端面上的盲孔中。
[0056]本發(fā)明根據(jù)增壓器渦輪葉輪3、轉軸I和軸承體的結構尺寸參數(shù)，通過合理設計轉軸1、環(huán)形鎖緊片2與渦輪葉輪3的結構尺寸，首先將環(huán)形鎖緊片2固定在轉軸I上，然后進行渦輪葉輪3與轉軸I的螺紋旋緊裝配，通過環(huán)形鎖緊片2實現(xiàn)對渦輪轉軸螺紋連接結構的鎖緊。該渦輪轉軸結構能夠實現(xiàn)增壓器渦輪葉輪3與轉軸I的可靠連接，可以有效保證渦輪轉軸的連接強度與可靠性。
[0057]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種車用增壓器渦輪轉軸結構，其特征在于:包括轉軸(I)、環(huán)形鎖緊片(2)和渦輪葉輪⑶， 所述環(huán)形鎖緊片(2)的一側面上沿周向均布有凸臺，其另一側上沿周向均布有一端翹起的彈貪片； 所述轉軸(I)的一端設有與渦輪葉輪(3)裝配的外螺紋，轉軸(I)的中部上設有螺紋裝配的定位軸肩，所述定位軸肩的靠近外螺紋的一側面上沿周向均布有用于卡住環(huán)形鎖緊片(2)的凸臺或彈簧片的盲孔； 所述渦輪葉輪3與轉軸(I)連接的一端輪轂上設有內(nèi)螺紋盲孔，渦輪葉輪(3)與轉軸(I)連接的一端輪轂端面上沿周向均布有用于卡住環(huán)形鎖緊片(2)的凸臺或彈簧片的盲孔； 所述轉軸(I)的外螺紋和渦輪葉輪(3)的內(nèi)螺紋盲孔旋接在一起;所述轉軸(I)的定位軸肩和渦輪葉輪(3)的輪轂端面之間固定環(huán)形鎖緊片(2)，環(huán)形鎖緊片(2)兩側的凸臺和彈簧片卡入轉軸(I)和渦輪葉輪(3)兩側的盲孔內(nèi)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種車用增壓器渦輪轉軸結構，其特征在于:所述轉軸(I)的外螺紋旋向與渦輪轉軸工作時的轉動方向相同，所述環(huán)形鎖緊片(2)翹起的彈簧片張口方向與轉軸(I)的外螺紋旋向相同。3.根據(jù)權利要求1所述的一種車用增壓器渦輪轉軸結構，其特征在于:所述渦輪葉輪(3)的一端輪轂端面上沿周向均布盲孔的數(shù)量為環(huán)形鎖緊片(2)上翹起的彈簧片數(shù)量的正整數(shù)倍。4.根據(jù)權利要求1所述的一種車用增壓器渦輪轉軸結構，其特征在于:所述環(huán)形鎖緊片(2)—側的凸臺固定在轉軸(I)的定位軸肩平面上的盲孔中，另一側翹起的彈簧片彈入渦輪葉輪(3)的輪轂端面上的盲孔中。5.根據(jù)權利要求1至4任一所述的一種車用增壓器渦輪轉軸結構的加工裝配方法，其特征在于包括以下步驟: a、根據(jù)增壓器渦輪葉輪(3)、轉軸(I)以及軸承體的結構參數(shù)，確定轉軸(I)、環(huán)形鎖緊片(2)和渦輪葉輪(3)裝配部位的尺寸參數(shù)； b、根據(jù)轉軸(I)工作與裝配過程中承受的最大扭矩以及環(huán)形鎖緊片(2)的結構參數(shù)，確定環(huán)形鎖緊片(2)上的凸臺和翹起彈簧片的數(shù)量； c、確定轉軸(I)的定位軸肩平面上沿周向均布盲孔的數(shù)量和渦輪葉輪(3)靠近轉軸(I)一側輪轂端面上沿周向均布盲孔的數(shù)量； d、根據(jù)步驟a、b、c確定的參數(shù)，進行轉軸(1)、環(huán)形鎖緊片(2)和渦輪葉輪(3)的加工； e、將環(huán)形鎖緊片(2)的凸臺插入轉軸(I)的盲孔中，把環(huán)形鎖緊片(2)固定在轉軸(I)上； f、對渦輪葉輪(3)與轉軸(I)進行螺紋裝配，裝配時留出進一步旋緊的余量； g、環(huán)形鎖緊片(2)的壓緊以及轉軸(I)與渦輪葉輪(3)的螺紋連接結構的鎖緊。6.根據(jù)權利要求5所述的一種車用增壓器渦輪轉軸結構加工裝配方法，其特征在于:步驟g中是對步驟f中通過螺紋裝配在一起的渦輪葉輪(3)和轉軸(I)進行進一步旋緊，使渦輪葉輪(3)和轉軸(I)壓緊環(huán)形鎖緊片(2)，并使環(huán)形鎖緊片(2)上的彈簧片彈入到渦輪葉輪(3)輪轂端面上的盲孔中。
【文檔編號】B23P15/00GK106002284SQ201610507655
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】王正, 王增全, 邢衛(wèi)東, 王阿娜, 王曉滕
【申請人】中國北方發(fā)動機研究所(天津)