[发明专利]布置为适应热膨胀的旋拧到轴上的涡轮增压器叶轮

说明书

提供了连接起来的叶轮和轴。所述轴具有第一部件，所述第一部件设置有携带螺纹的螺纹部，该螺纹部旋拧到所述叶轮的相应的螺纹部。所述轴还具有第二部件，所述第二部件设置有邻接表面，用于当螺纹部被旋拧在一起从而拧紧螺纹以在所述叶轮和所述轴之间提供旋转固定连接时，接合所述叶轮的相应的邻接表面。所述第一部件相对于所述第二部件在接头处被旋转地固定。所述轴的螺纹部从所述轴的邻接表面轴向隔开第一距离，所述轴的螺纹部从所述接头处轴向隔开第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。所述轴的螺纹部和所述接头在所述叶轮的同一侧。所述叶轮具有连接器，所述连接器设置有相应的螺纹部和相应的连接邻接表面。所述连接器相对于所述叶轮的剩余部分被旋转地固定。

技术领域

本发明涉及一种连接到叶轮的轴。

背景技术

涡轮增压器叶轮通常由铝合金制成，以在商业可接受成本下提供具有适当强度的低转动惯量。叶轮到钢制涡轮增压器的轴的附接通过多种方式实现。例如，由于铝的相对柔弱以及轴的直径小，一种选择是为叶轮设置钢制嵌件，所述嵌件包含能够被螺旋到轴上的螺纹插口。这种布置能够比轴直接螺旋进入铝制主体的连接承受更高的转矩(转矩与通过接头(joint)传递的力量成比例，因此叶轮能够在比直接螺纹连接的情形中的压力比更高的压力比下使用)。

通常，这种嵌件通过冷缩配合被装配到叶轮中；叶轮的铝制主体被加热以使要容纳钢制嵌件的孔扩展，同时嵌件在被插入所述孔中之前被冷却，例如用液氮冷却。形成的过盈连接(interference connection)受到在铝的材料特性被影响之前铝能够被加热到的温度的限制，和钢能够被冷却到的温度的限制。

EP 1394387描述了这种类型的嵌件，并进一步提出了一种外部钢制约束环，所述约束环加强了在铝制叶轮和嵌件之间的摩擦接触。由于随着涡轮增压器加热，所述环并不如叶轮主体一样程度地扩展，叶轮和嵌件之间的夹持点在涡轮增压器的整个工作循环期间保持在环的轴向范围内，由此阻止了叶轮沿着嵌件“行走”的趋势。因此，与无约束环的常规涡轮增压器相比，涡轮增压器的使用寿命能够明显地增大。

当轴螺旋连接到叶轮时(如通过如上描述的嵌件)，轴和叶轮上的螺纹可自收紧以提供在叶轮和轴之间的旋转固定连接。

另一种选择是叶轮和轴具有相应的邻接表面，在叶轮旋拧在轴上时，邻接表面们接合，从而收紧螺纹以提供旋转固定连接。在这种布置中，轴的螺纹部分通常与轴的邻接表面轴向隔开。不均匀热膨胀影响叶轮和轴之间的操作，从而可能引起将要构建在轴的螺纹部分和邻接表面之间的差热应变。该差热应变可在轴和叶轮的螺纹中产生不合需要的压力水平。

发明内容

相应地，在第一方面中，本发明提供了一种用于连接到叶轮的轴，其中，所述轴具有第一部件和第二部件，所述第一部件设置有携带螺纹的螺纹部，该螺纹部旋拧到所述叶轮的相应的螺纹部，所述第二部件设置有邻接表面(例如由所述轴的肩部提供)，用于当螺纹部被旋拧在一起从而拧紧螺纹以在所述叶轮和轴之间提供旋转固定连接时，接合所述叶轮的相应的邻接表面，

所述第一部件相对于所述第二部件在接头处被旋转地固定，所述轴的螺纹部从所述轴的邻接表面轴向隔开第一距离，并且所述轴的螺纹部从所述接头轴向隔开第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。

在该方式中，与其它情况相比，由在叶轮和轴之间运作的不同热膨胀效应产生的任何差热应变能够适应超过(over)轴的较长的距离(即超过第二距离)。由此减小在轴的螺纹部和叶轮的螺纹部中的压力。

现将陈述本发明的第一方面的可选特征。这些特征可单独应用，或者在它们可兼容的范围内以任何组合应用。

所述轴可被构造为，当连接到叶轮时，轴的螺纹部和接头在叶轮的同一侧。

轴的第一部件可为例如螺柱或系紧螺栓的伸长构件，，该伸长构件位于形成在轴的第二部件中的中央腔中且从该中央腔突出。所述轴的螺纹部可被设置在所述伸长构件的突出端处，且接头可在该伸长构件的另一端处，例如在腔中。