CN117248992B - 一种具有改进型喷嘴环定位结构的涡轮增压器 - Google Patents

Abstract

一种具有改进型喷嘴环定位结构的涡轮增压器，包括轴承体，所述轴承体中设有轴系组件，轴承体的两侧分别设有压气机组件和涡轮组件，涡轮组件和所述轴承体之间设有喷嘴环组件，喷嘴环组件包括喷嘴环，所述喷嘴环上设有叶片单元，叶片单元通过拨动件及对应的驱动结构驱动转动；喷嘴环的内表面与轴承体之间不接触且具有空隙；所述涡轮组件包括壳体，该壳体朝向所述喷嘴环的位置处延伸出装配台，所述喷嘴环的外表面通过定位环装配在该装配台上，所述定位环通过台阶结构装配在该装配台上，且所述定位环上设有具有弹性的钩形部。本申请中通过一处结构即可完成喷嘴环的轴向定位和径向定位，结构简单；同时切断了热传递途径，保证增压器的高效稳定运行。

Description

一种具有改进型喷嘴环定位结构的涡轮增压器

技术领域

本发明属于涡轮增压器技术领域，具体涉及一种具有改进型喷嘴环定位结构的涡轮增压器。

背景技术

涡轮增压器是一种通过汽车排出的废气驱动叶轮转动，进而增加发动机进气量的机械装置，可以显著增加汽车发动机的进气量，目前在中高端汽车中应用广泛。

可调叶片涡轮增压器是增压器中的一种，其中设有喷嘴环，喷嘴环上设有叶片结构。传统的装配结构中，喷嘴环的径向定位一般通过其内表面直接接触轴承体来定位，或者通过在喷嘴环和轴承体之间增加U型环或者类似结构定位来实现；喷嘴环的轴向定位一般通过在轴承体和喷嘴环之间轴向安装碟形弹簧，另外一侧定位通过喷嘴环放置在涡壳上或者后盖、定距销直接安装在涡壳出口端面来实现。

以上径向定位和轴向定位均有接触轴承体的缺点，这使得涡轮端热量传递路径多，容易导致：（1）轴承体润滑油结焦风险高，转轴体系容易失效；（2）热量传递至压气机端后，严重影响压气机性能。

因此，若能够进一步改进喷嘴环的定位结构，减少热传递路径，则可以有效降低转子失效风险，以及降低对压气机性能的影响。本申请在此方向上进行了进一步的研究和改进。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本申请提供了一种具有改进型喷嘴环定位结构的涡轮增压器，只通过一处结构即可完成喷嘴环的轴向定位和径向定位，结构简单；同时消除了与轴承体的接触，有效切断了热传递途径，保证增压器的高效稳定运行。

本发明的技术方案如下。

一种具有改进型喷嘴环定位结构的涡轮增压器，包括轴承体，所述轴承体中设有轴系组件，所述轴承体的两侧分别设有压气机组件和涡轮组件，所述涡轮组件和所述轴承体之间设有喷嘴环组件，所述喷嘴环组件包括喷嘴环，所述喷嘴环上设有叶片单元，所述叶片单元通过拨动件及对应的驱动结构驱动转动；所述喷嘴环的内表面与轴承体之间不接触且具有空隙；所述涡轮组件包括壳体，该壳体朝向所述喷嘴环的位置处延伸出装配台，所述喷嘴环的外表面通过定位环装配在该装配台上，所述定位环通过台阶结构装配在该装配台上，且所述定位环上设有具有弹性的钩形部，所述钩形部抵在喷嘴环上并对喷嘴环施加轴向方向上的弹性预紧力。

目前，现有技术中的传统的涡轮增压器中，喷嘴环的定位都通过两处结构来实现，结构一是通过喷嘴环的内表面抵在轴承体上进行径向定位，结构二是通过碟形弹簧、定距销等结构实现轴向定位。这两处定位结构需要配合来共同实现喷嘴环的径向和轴向定位，这使得定位结构复杂，定位精度累计误差大；并且，这种定位结构，使得喷嘴环与轴承体之间有接触，热量会传递到轴承体上，导致润滑油结焦风险高，转轴体系容易失效，影响增压器主体的使用寿命。

本申请中，改变了长久以来行业中的一直沿用的传统定位方式，采用了一种新的定位结构，通过一个设置在喷嘴环外表面上的定位环，与涡轮壳体的装配台之间通过台阶结构稳定装配装配，可以很好地实现喷嘴环的定位，通过其上的钩形部施加在喷嘴环上的弹力，可以抗衡涡轮端的高压气压，具有很好的弹性支撑力。这种定位方式结构简单，并且不依靠与轴承体的接触，直接切断了喷嘴环向轴承体进行热传递的途径，也即显著降低了转轴体系失效的风险，提高了增压器的使用寿命。

一种优选的实施方式中，所述定位环上具有至少一个径向内表面，该径向内表面与喷嘴环的径向外表面或部分径向外表面直接或间接相抵用于限定所述喷嘴环的径向位移。

一种优选的实施方式中，所述定位环上具有钩形部，该钩形部抵在喷嘴环的轴向表面上用于限定所述喷嘴环的一个方向上的轴向位移。

一种优选的实施方式中，所述定位环具有台阶式的结构，该台阶式的结构具有依次相连的定位环第一段、定位环第二段、定位环第三段，所述定位环第一段和定位环第三段具有轴向方向的表面，所述定位环第二段具有径向方向的表面；所述定位环第一段的外侧设有斜向段，并形成钩形部；所述定位环第一段的内表面与喷嘴环相抵并进行径向定位；所述斜向段的端部与喷嘴环相抵并进行轴向定位。该结构中，定位环第一段抵在喷嘴环的径向外表面上，起到径向定位功能，斜向段的端部抵在喷嘴环外沿的一侧的轴向端面上，同时喷嘴环外沿的另一侧的轴向端面可以直接或间接地抵在装配台上，起到对喷嘴环的轴向定位，结构简单，装配紧凑。

一种优选的实施方式中，所述喷嘴环的外表面具有台阶形态，该台阶形态包括依次连接的第一台阶面、第二台阶面、第三台阶面、第四台阶面、第五台阶面；所述第一台阶面、第三台阶面、第五台阶面为轴向方向，所述第二台阶面、第四台阶面为径向方向；所述定位环第一段的内表面与第三台阶面相抵；所述斜向段的端部抵在第二台阶面上。该结构中，喷嘴环的外侧表面结构与定位环的台阶式结构匹配，能够更好地装配，装配后强度高。

一种优选的实施方式中，所述第一台阶面和第二台阶面之间具有圆弧过渡段，方便斜向段的端部进行小范围的滑动，避免卡死。

一种优选的实施方式中，所述装配台的内表面具有内凹结构，所述内凹结构包括依次连接的第一内凹面、第二内凹面、第三内凹面、第四内凹面、第五内凹面；所述第一内凹面、第三内凹面、第五内凹面为轴向方向，所述第二内凹面、第四内凹面为径向方向；所述第一内凹面抵在定位环第一段的外表面上；所述第二内凹面抵在定位环第二段的外表面上；所述第二内凹面、第三内凹面、第四内凹面共同形成凹腔，所述定位环第三段置于该凹腔中；所述第四内凹面与所述第四台阶面相抵。该结构中，装配台的内表面与喷嘴环的外侧表面结构、定位环的台阶式结构之间均互相匹配，装配时，先将定位环卡在装配台的内表面上，依靠第二内凹面和定位环第二段实现预定位，然后将喷嘴环卡入到定位环中，斜向段先被压迫变形，然后装配到位后斜向段弹起撑开，实现整体结构的装配。

一种优选的实施方式中，所述第五内凹面与所述第五台阶面相对设置，且两个面之间具有间隙，减少热传递。

一种优选的实施方式中，所述定位环第三段置于该凹腔中且不与凹腔的内壁接触，减少热传递。

一种优选的实施方式中，所述定位环第三段的末端还具有延伸段，所述延伸段抵在第四内凹面与第四台阶面之间，形成更加稳定的装配结构，同时间隔开涡轮壳体与喷嘴环，减少热传递。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：提供了一种具有改进型喷嘴环定位结构的涡轮增压器，只通过一处结构即可完成喷嘴环的轴向定位和径向定位，结构简单；同时消除了与轴承体的接触，有效切断了热传递途径，保证增压器的高效稳定运行。

附图说明

图1为本申请中的涡轮增压器的立体图。

图2为本申请中的涡轮增压器的剖视图。

图3为图2中A区域的放大图。

图4为图3中A1区域的放大图。

图5为本申请中的一种实施方式中的定位环的立体图。

图6为本申请中的一种实施方式中的定位环的截面图。

图7为本申请中的喷嘴环的立体图。

图8为本申请中的喷嘴环的部分结构剖视图。

图9为本申请中的另一种实施方式中的定位环的截面图。

以下为说明书附图中的标记说明。

1-压气机组件。

2-涡轮组件；21-装配台；21a-第一内凹面；21b-第二内凹面；21c-第三内凹面；21d-第四内凹面；21e-第五内凹面。

3-轴承体；33-涡轮叶轮。

4-喷嘴环；41a-第一台阶面；41b-第二台阶面；41c-第三台阶面；41d-第四台阶面；41e-第五台阶面；42-拨动件；45-空隙；48-叶片单元。

6-定位环；61-斜向段；61a-定位环第一段；61b-定位环第二段；61c-定位环第三段；61d-延伸段。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

以下实施方式中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的原件或具有相同或类似功能的原件，以下通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，需要理解的是，术语：中心、纵向、横向、长度、宽度、厚度、上、下、前、后、左、右、竖直、水平、顶、底、内、外、顺时针、逆时针等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语：第一、第二等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所示技术特征的数量。本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语：安装、相连、连接等应做广义理解，本领域的普通技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

现有技术中，长久以来涡轮增压器中的喷嘴环的定位都通过两处结构来实现：结构一是通过喷嘴环的内表面抵在轴承体上进行径向定位，结构二是通过碟形弹簧、定距销等结构实现轴向定位。这使得定位结构复杂，定位精度累计误差大；并且，这种定位结构中热量会很容易地传递到轴承体上，导致润滑油结焦风险高，转轴体系容易失效，影响增压器主体的使用寿命。

因此，本申请中，改变了长久以来行业中的一直沿用的传统定位方式，采用了一种新的定位结构，具体的技术方案如下。

参照图1，本申请中涉及的一种具有改进型喷嘴环定位结构的涡轮增压器，包括轴承体3，所述轴承体3中设有轴系组件，所述轴承体3的两侧分别设有压气机组件1和涡轮组件2。

具体的，从2至图4中可以看出，所述涡轮组件2和所述轴承体3之间设有喷嘴环组件，所述喷嘴环组件包括喷嘴环4，所述喷嘴环4上设有叶片单元48，所述叶片单元48通过拨动件42及对应的驱动结构驱动转动；所述喷嘴环4的内表面与轴承体3之间不接触且具有空隙45；所述涡轮组件2包括壳体，该壳体朝向所述喷嘴环4的位置处延伸出装配台21，所述喷嘴环4的外表面通过定位环6装配在该装配台21上，所述定位环6通过台阶结构装配在该装配台21上，且所述定位环6上设有具有弹性的钩形部，所述钩形部抵在喷嘴环4上并对喷嘴环4施加轴向方向上的弹性预紧力。

以上结构中，所述定位环上具有至少一个径向内表面，该径向内表面与喷嘴环的径向外表面或部分径向外表面直接或间接相抵用于限定所述喷嘴环的径向位移。所述定位环上具有钩形部，该钩形部抵在喷嘴环的轴向表面上用于限定所述喷嘴环的一个方向上的轴向位移，并且可以抗衡涡轮端的高压气压，具有很好的弹性支撑力，该结构中，喷嘴环4的另一个方向的轴向位移的限定可以通过其与涡壳相抵的结构来实现，或其他相抵的结构来实现。

具体地，从图5和图6中可以看出，本申请中，所述定位环6具有台阶式的结构，该台阶式的结构具有依次相连的定位环第一段61a、定位环第二段61b、定位环第三段61c，所述定位环第一段61a和定位环第三段61c具有轴向方向的表面，所述定位环第二段61b具有径向方向的表面；所述定位环第一段61a的外侧设有斜向段61，并形成钩形部；所述定位环第一段61a的内表面与喷嘴环4相抵并进行径向定位；所述斜向段61的端部与喷嘴环4相抵并进行轴向定位。该结构中，定位环第一段61a抵在喷嘴环4的径向外表面上，起到径向定位功能，斜向段61的端部抵在喷嘴环4外沿的一侧的轴向端面上，同时喷嘴环4外沿的另一侧的轴向端面可以直接或间接地抵在装配台21上，起到对喷嘴环4的轴向定位，结构简单，装配紧凑。

从图7和图8中可以看出，本申请中，所述喷嘴环4的外表面具有台阶形态，该台阶形态包括依次连接的第一台阶面41a、第二台阶面41b、第三台阶面41c、第四台阶面41d、第五台阶面41e；所述第一台阶面41a、第三台阶面41c、第五台阶面41e为轴向方向，所述第二台阶面41b、第四台阶面41d为径向方向；所述定位环第一段61a的内表面与第三台阶面41c相抵；所述斜向段61的端部抵在第二台阶面41b上。该结构中，喷嘴环4的外侧表面结构与定位环6的台阶式结构匹配，能够更好地装配，装配后强度高。

进一步的方案中，所述第一台阶面41a和第二台阶面41b之间具有圆弧过渡段，方便斜向段61的端部进行小范围的滑动，避免卡死。

此外，从图4中可以看出，所述装配台21的内表面具有内凹结构，所述内凹结构包括依次连接的第一内凹面21a、第二内凹面21b、第三内凹面21c、第四内凹面21d、第五内凹面21e；所述第一内凹面21a、第三内凹面21c、第五内凹面21e为轴向方向，所述第二内凹面21b、第四内凹面21d为径向方向；所述第一内凹面21a抵在定位环第一段61a的外表面上；所述第二内凹面21b抵在定位环第二段61b的外表面上；所述第二内凹面21b、第三内凹面21c、第四内凹面21d共同形成凹腔，所述定位环第三段61c置于该凹腔中；所述第四内凹面21d与所述第四台阶面41d相抵。该结构中，装配台21的内表面与喷嘴环4的外侧表面结构、定位环6的台阶式结构之间均互相匹配。

以上描述的为实施方式一中的结构，其中的优选的进一步结构中，所述第五内凹面21e与所述第五台阶面41e相对设置，且两个面之间具有间隙，减少热传递。所述定位环第三段61c置于该凹腔中且不与凹腔的内壁接触，减少热传递。

图9所示为本申请的实施方式二中的定位环的结构，从图9中可以看出，所述定位环第三段61c的末端还具有延伸段61d，所述延伸段61d抵在第四内凹面21d与第四台阶面41d之间，形成更加稳定的装配结构，同时间隔开涡轮壳体与喷嘴环，减少热传递。

以上描述为本申请中的具有创新式定位结构的涡轮增压器，装配时，先将定位环6卡在装配台21的内表面上，依靠第二内凹面21b和定位环第二段61b实现预定位，然后将喷嘴环4卡入到定位环6中，斜向段61先被压迫变形，然后装配到位后斜向段61弹起撑开，实现整体结构的装配，实现对喷嘴环的轴向和径向的双重定位。

以上描述可以看出，本申请中，通过一个设置在喷嘴环4外表面上的定位环6，与涡轮壳体的装配台21的配合，可以很好地实现喷嘴环4的轴向定位和径向定位。这种定位方式结构简单，并且不依靠与轴承体3的接触，直接切断了喷嘴环4向轴承体3进行热传递的途径，也即显著降低了转轴体系失效的风险，提高了增压器的使用寿命，保证增压器的高效稳定运行。

本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种具有改进型喷嘴环定位结构的涡轮增压器，包括轴承体（3），所述轴承体（3）中设有轴系组件，所述轴承体（3）的两侧分别设有压气机组件（1）和涡轮组件（2），所述涡轮组件（2）和所述轴承体（3）之间设有喷嘴环组件，其特征在于：

所述喷嘴环组件包括喷嘴环（4），所述喷嘴环（4）上设有叶片单元（48），所述叶片单元（48）通过拨动件（42）及对应的驱动结构驱动转动；

所述喷嘴环（4）的内表面与轴承体（3）之间不接触且具有空隙（45）；

所述涡轮组件（2）包括壳体，该壳体朝向所述喷嘴环（4）的位置处延伸出装配台（21），定位环（6）通过台阶结构装配在该装配台（21）上，且所述定位环（6）上设有具有弹性的钩形部，所述钩形部抵在喷嘴环（4）上并对喷嘴环（4）施加轴向方向上的弹性预紧力；

所述钩形部抵在喷嘴环（4）的轴向表面上用于限定所述喷嘴环（4）的一个方向上的轴向位移；

定位环（6）的台阶式的结构为所述台阶结构的一部分，该台阶式的结构具有依次相连的定位环第一段（61a）、定位环第二段（61b）、定位环第三段（61c），所述定位环第一段（61a）和定位环第三段（61c）具有轴向方向的表面，所述定位环第二段（61b）具有径向方向的表面；

所述定位环第一段（61a）的外侧设有斜向段（61），并形成钩形部；

所述斜向段（61）的端部与喷嘴环（4）相抵并进行轴向定位；

所述喷嘴环（4）的外表面的台阶形态为所述台阶结构的一部分，该台阶形态包括依次连接的第一台阶面（41a）、第二台阶面（41b）、第三台阶面（41c）、第四台阶面（41d）、第五台阶面（41e）；

所述第一台阶面（41a）、第三台阶面（41c）、第五台阶面（41e）为轴向方向，所述第二台阶面（41b）、第四台阶面（41d）为径向方向；

所述定位环第一段（61a）的内表面与第三台阶面（41c）相抵；

所述斜向段（61）的端部抵在第二台阶面（41b）上；

所述装配台（21）的内表面的内凹结构为所述台阶结构的一部分，所述内凹结构包括依次连接的第一内凹面（21a）、第二内凹面（21b）、第三内凹面（21c）、第四内凹面（21d）、第五内凹面（21e）；

所述第一内凹面（21a）、第三内凹面（21c）、第五内凹面（21e）为轴向方向，所述第二内凹面（21b）、第四内凹面（21d）为径向方向；

所述第一内凹面（21a）抵在定位环第一段（61a）的外表面上；

所述第二内凹面（21b）抵在定位环第二段（61b）的外表面上；

所述第二内凹面（21b）、第三内凹面（21c）、第四内凹面（21d）共同形成凹腔，所述定位环第三段（61c）置于该凹腔中；

所述第四内凹面（21d）与所述第四台阶面（41d）相抵。

2.根据权利要求1所述的一种具有改进型喷嘴环定位结构的涡轮增压器，其特征在于，所述定位环（6）上具有至少一个径向内表面，该径向内表面与喷嘴环（4）的径向外表面或部分径向外表面直接或间接相抵用于限定所述喷嘴环（4）的径向位移。

3.根据权利要求1所述的一种具有改进型喷嘴环定位结构的涡轮增压器，其特征在于，所述定位环第一段（61a）的内表面与喷嘴环（4）相抵并进行径向定位。

4.根据权利要求1所述的一种具有改进型喷嘴环定位结构的涡轮增压器，其特征在于，所述第一台阶面（41a）和第二台阶面（41b）之间具有圆弧过渡段。

5.根据权利要求1所述的一种具有改进型喷嘴环定位结构的涡轮增压器，其特征在于，所述第五内凹面（21e）与所述第五台阶面（41e）相对设置，且两个面之间具有间隙。

6.根据权利要求5所述的一种具有改进型喷嘴环定位结构的涡轮增压器，其特征在于，所述定位环第三段（61c）置于该凹腔中且不与凹腔的内壁接触。

7.根据权利要求5所述的一种具有改进型喷嘴环定位结构的涡轮增压器，其特征在于，所述定位环第三段（61c）的末端还具有延伸段（61d），所述延伸段（61d）抵在第四内凹面（21d）与第四台阶面（41d）之间。