[发明专利]一种排气涡轮增压器和将涡轮轮盘连接到轴的方法

说明书

本文公开了一种排气涡轮增压器，其包括连接到涡轮轮盘毂的涡轮轮盘。该涡轮轮盘毂远离涡轮轮盘向远端延伸并朝向将所述涡轮轮盘连接到压缩机的轴延伸。该轴包括近端，该近端包括轴毂，该轴毂远离该轴向近端延伸并朝向该涡轮轮盘毂延伸。该涡轮轮盘毂在接头处同轴地连接到轴毂。该涡轮轮盘毂和该轴毂在该涡轮轮盘和该轴的近端之间形成腔体。该涡轮增压器还包括具有内表面的套管，该内表面包围并接合该涡轮轮盘毂的至少一部分、该轴毂的至少一部分，且进一步包围该接头并部分地包围该腔体。该套管实现了接头的结构强化并实现了超过由该腔体提供的冷却功能的额外冷却功能。

技术领域

本文公开了一种涡轮增压器的涡轮轮盘与轴之间的接头，其减少从涡轮轮盘至轴的热量传递。

背景技术

涡轮增压器通过压缩进入发动机的进气歧管的空气来增加内燃机的功率密度。涡轮增压器包括涡轮和压缩机。涡轮可包括包围涡轮轮盘的涡轮入口和出口导管。涡轮轮盘可连接至多个涡轮叶片，或者轮盘和叶片可为一体结构并且称为叶盘。压缩机可包括包围压缩机轮盘的压缩机壳体。共同轴可将压缩机轮盘连接至涡轮轮盘。来自发动机的排气流通过排气歧管行进至涡轮入口导管，这使得涡轮轮盘、轴和压缩机轮盘旋转。随着压缩机轮盘的自旋，新鲜空气被压缩挤入发动机的进气歧管，由此提升了发动机的功率密度。将涡轮轮盘连接至压缩机轮盘的轴通常穿过轴颈轴承和润滑油槽。

来自排气的热量向方便将热量传递至涡轮轮盘的涡轮增压器部件、尤其是涡轮叶片产生较高操作温度。涡轮轮盘的较高操作温度需要在其被传送至润滑油槽和轴颈轴承之前降低。一种实现此降低的方法是如第7,241,416号美国专利中公开般在涡轮轮盘与轴之间提供槽口或腔体。然而，此技术造成涡轮轮盘与轴之间的接头处的强度降低，且其进一步损害涡轮轮盘承受剧烈加载事件(诸如叶片损耗等)的能力。因此，需要一种涡轮轮盘/轴连接，其减少从涡轮轮盘至轴、轴颈轴承和油槽的热量传递且不牺牲涡轮轮盘/轴连接的结构完整性。

发明内容

一方面，本文公开了一种排气涡轮增压器，其可包括连接至所连接的涡轮轮盘毂的涡轮轮盘。涡轮增压器还可包括具有包括轴毂的近端的轴。涡轮轮盘毂可在接头处同轴地连接至轴毂。涡轮轮盘毂和轴毂可在涡轮轮盘与轴的近端之间形成腔体。涡轮增压器可进一步包括具有内表面的套管，该内表面包围并且接合涡轮轮盘毂的至少一部分和轴毂的至少一部分。套管还可包围接头并且至少部分包围腔体。

另一方面，本文公开了一种将涡轮轮盘连接至轴的方法。方法可包括在涡轮轮盘的远侧上形成涡轮轮盘毂，其中涡轮轮盘毂形成涡轮轮盘槽口。方法可进一步包括在轴的近端上形成轴毂，其中轴毂形成轴槽口。方法可进一步包括将涡轮轮盘毂连接至轴毂以在涡轮轮盘毂与轴毂之间形成接头，以及包括涡轮轮盘槽口和轴槽口的腔体。方法可进一步包括围绕接头并且围绕腔体的至少一部分放置套管。

另一方面，本文公开了一种动力系统，其可包括发动机、流体连接至发动机的排气歧管以及流体连接至排气歧管的涡轮增压器。涡轮增压器可包括构造成从排气歧管接收排气的涡轮入口导管。涡轮入口导管可流体连接至涡轮出口导管。涡轮增压器还可包括设置在涡轮入口和出口导管内的涡轮轮盘。涡轮轮盘可连接至涡轮轮盘毂。涡轮增压器可进一步包括具有包括轴毂的近端的轴。涡轮轮盘毂可在接头处同轴地连接至轴毂。涡轮轮盘毂和轴毂可包括位于涡轮轮盘与轴的近端之间的腔体。涡轮增压器可进一步包括具有内表面的套管，该内表面包围并且接合涡轮轮盘毂的至少一部分和轴毂的至少一部分。套管可进一步包围接头并且至少部分包围腔体。

以上讨论的特征、功能和优点可以在各个实施例中单独实现或可以在其它实施例中组合，其进一步的细节可通过参考以下说明和附图而得知。

附图说明

为了更完整地理解所公开的方法和设备，应参考附图中更详细说明的实施例，其中：

图1是示例性的公开的动力系统的示意图。

图2是可结合图1的动力系统使用的示例性的公开的涡轮增压器的部分横截面视图。