專利名稱：具有協(xié)調(diào)環(huán)的可變?nèi)~片組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有可變噴嘴渦輪機(jī)的渦輪增壓器，其中可移動(dòng)葉片的陣列布置在渦 輪機(jī)的噴嘴內(nèi)以便調(diào)節(jié)流入渦輪機(jī)的排氣。
背景技術(shù)：
排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器是與內(nèi)燃機(jī)結(jié)合使用的裝置，用于通過壓縮輸送到發(fā)動(dòng)機(jī) 空氣吸入口以便與燃料混合并在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒的空氣來增加發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。渦輪增壓 器包括安裝軸在壓縮機(jī)殼體內(nèi)的一端上的壓縮機(jī)輪和安裝在該軸在渦輪機(jī)殼體內(nèi)的另一 端上的渦輪機(jī)輪。通常，渦輪機(jī)殼體與壓縮機(jī)殼體分開形成，并且具有連接在渦輪機(jī)和壓縮 機(jī)殼體之間用于容納該軸的軸承的另一中央殼體。渦輪機(jī)殼體限定圍繞渦輪機(jī)輪并且從發(fā) 動(dòng)機(jī)接收排氣的大致環(huán)形的腔室。渦輪機(jī)組件包括從腔室通向渦輪機(jī)輪的噴嘴。排氣從腔 室流過噴嘴到達(dá)渦輪機(jī)輪，并且渦輪機(jī)輪由排氣驅(qū)動(dòng)。渦輪機(jī)因此從排氣中提取能力并驅(qū) 動(dòng)壓縮機(jī)。壓縮機(jī)經(jīng)由壓縮機(jī)殼體的入口接收環(huán)境空氣，并且空氣由壓縮機(jī)輪壓縮并隨后 從殼體排放到發(fā)動(dòng)機(jī)空氣吸入口。通過渦輪機(jī)增壓器增強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的挑戰(zhàn)之一是在發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)運(yùn)行范圍上實(shí) 現(xiàn)所需的發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出量。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該目標(biāo)通常不容易通過固定幾何形狀的渦輪機(jī)增 壓器實(shí)現(xiàn)，并且已經(jīng)因此而開發(fā)出可變幾何形狀的渦輪增壓器，其目的在于對由渦輪增壓 器提供的升壓量提供更大程度的控制。一種類型的可變幾何形狀的渦輪增壓器是可變-噴 嘴的渦輪增壓器(VNT)，其包括渦輪機(jī)噴嘴內(nèi)的可變?nèi)~片陣列。葉片可樞轉(zhuǎn)地安裝在噴嘴內(nèi) 并且連接到使葉片的設(shè)置角度能夠被改變的機(jī)構(gòu)上。改變?nèi)~片的設(shè)置角度具有改變渦輪機(jī) 噴嘴內(nèi)有效流動(dòng)面積的效果，并且因此流到渦輪機(jī)輪的排氣流量可以通過控制葉片位置進(jìn) 行調(diào)節(jié)。以此方式，即可調(diào)節(jié)渦輪機(jī)的功率輸出，這樣做與固定幾何形狀的渦輪增壓器通常 可以實(shí)現(xiàn)的效果相比，允許更大程度地控制發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。通常，可變-葉片組件包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐靠近噴嘴環(huán)一個(gè)表面的葉片的噴嘴環(huán)。 葉片具有延伸經(jīng)過噴嘴環(huán)內(nèi)的軸承孔的軸，并且葉片臂剛性地固定至該軸的伸出超過噴嘴 環(huán)相對面的端部。因此通過樞轉(zhuǎn)葉片臂，葉片可圍繞通過軸限定的軸線樞轉(zhuǎn)，以便改變?nèi)~片 的設(shè)置角度。為了協(xié)調(diào)地樞轉(zhuǎn)葉片，致動(dòng)器環(huán)或“協(xié)調(diào)環(huán)”(unison ring)被靠近噴嘴環(huán)的 相對面布置，并且包括位于其徑向內(nèi)邊緣內(nèi)的凹口用于接收葉片臂的自由端。因此，協(xié)調(diào)環(huán) 圍繞噴嘴環(huán)軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)造成葉片臂以及葉片樞轉(zhuǎn)，以便改變設(shè)置角度?？勺?nèi)~片組件因此相對復(fù)雜，并且在渦輪增壓器的組裝方面提出了挑戰(zhàn)。同樣具 有挑戰(zhàn)的方面在于如何將協(xié)調(diào)環(huán)支撐在組件內(nèi)以使其受到約束而限制過度的徑向和軸向 運(yùn)動(dòng)，同時(shí)自由轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)節(jié)葉片設(shè)置角度。已經(jīng)嘗試了不同的方案來支撐協(xié)調(diào)環(huán)，包括通過 噴嘴環(huán)支撐的可轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)滾動(dòng)件的使用。由于這些引導(dǎo)滾動(dòng)件通常松配合在噴嘴環(huán)的孔 內(nèi)，所以就其本質(zhì)而言這種引導(dǎo)滾動(dòng)件容易掉出或以其他方式變得與噴嘴環(huán)分離，因而這 些引導(dǎo)滾動(dòng)件使得可變?nèi)~片組件的組裝復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種例如用于渦輪增壓器內(nèi)的可變噴嘴渦輪機(jī)的可變?nèi)~片組件，其中 協(xié)調(diào)環(huán)通過固定至噴嘴環(huán)的引導(dǎo)滾動(dòng)件(或者通過引導(dǎo)滾動(dòng)件和軸向-徑向引導(dǎo)銷的組 合)徑向定位并且通過一個(gè)或多個(gè)固定至噴嘴環(huán)的固定軸向止動(dòng)件軸向約束。在一個(gè)實(shí)施例中，所述組件包括圍繞軸線并且具有限定在噴嘴環(huán)相對的第一和第 二面之間的軸向厚度的噴嘴環(huán)，噴嘴環(huán)具有多個(gè)圓周向間隔開的每一個(gè)都軸向延伸到第一 面內(nèi)的第一孔以及與第一孔周向隔開并且均從第一面軸向延伸到第二面的多個(gè)周向隔開 的第二孔。設(shè)有多個(gè)葉片，每一個(gè)葉片都具有從其一端延伸的軸，軸分別從噴嘴環(huán)第二面 被容納在第二孔內(nèi)，并且可以在第二孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)以使葉片可以圍繞由該軸限定的各自軸線轉(zhuǎn) 動(dòng)，每個(gè)軸的遠(yuǎn)端都從各自的第二孔伸出超過第一面。多個(gè)葉片臂分別被剛性地固定至軸 的遠(yuǎn)端，每個(gè)葉片臂都具有自由端。協(xié)調(diào)環(huán)與靠近其第一面的噴嘴環(huán)共軸設(shè)置，協(xié)調(diào)環(huán)具有 面向噴嘴環(huán)第一面的第一側(cè)并且具有相對的第二側(cè)。協(xié)調(diào)環(huán)具有在其中界定出多個(gè)分別容 納葉片臂自由端的凹口的徑向內(nèi)邊緣，協(xié)調(diào)環(huán)可以圍繞噴嘴環(huán)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)以樞轉(zhuǎn)葉片臂， 由此協(xié)調(diào)地樞轉(zhuǎn)葉片。多個(gè)徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件被設(shè)置成用于協(xié)調(diào)環(huán)。每一個(gè)徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件都被支撐在 銷上，該銷被容納在噴嘴環(huán)內(nèi)的第一孔中的相應(yīng)一個(gè)內(nèi)并且被剛性地固定在其中，使得徑 向引導(dǎo)滾動(dòng)件被固定至噴嘴環(huán)并且被定位成使得協(xié)調(diào)環(huán)的徑向內(nèi)邊緣由徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件 約束以限制沿徑向的過度運(yùn)動(dòng)。該組件進(jìn)一步包括用于協(xié)調(diào)環(huán)的固定軸向止動(dòng)件，軸向止動(dòng)件具有被容納在噴嘴 環(huán)的第一孔中的另一個(gè)內(nèi)并且被剛性地固定在其中的固定部分，和從第一孔向外突出的止 動(dòng)部。止動(dòng)部的一部分懸垂在協(xié)調(diào)環(huán)第二側(cè)的上方并與其相對以阻止協(xié)調(diào)環(huán)遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)的 過度軸向運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，可變?nèi)~片組件進(jìn)一步包括插入噴嘴環(huán)的又一個(gè)第一孔內(nèi)并且被 剛性地固定在其中的軸向-徑向引導(dǎo)銷，以使得軸向-徑向引導(dǎo)銷被不可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定至噴 嘴環(huán)，其中軸向-徑向引導(dǎo)銷的引導(dǎo)部分從噴嘴環(huán)的第一面軸向伸出。軸向-徑向引導(dǎo)銷 的引導(dǎo)部分具有面對協(xié)調(diào)環(huán)徑向內(nèi)邊緣的外表面，使得協(xié)調(diào)環(huán)被軸向-徑向引導(dǎo)銷約束以 限制沿徑向的過度運(yùn)動(dòng)。因此，徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件和軸向-徑向引導(dǎo)銷協(xié)作以將協(xié)調(diào)環(huán)相對 于噴嘴環(huán)徑向定位在正確的位置?？勺?nèi)~片組件可以進(jìn)一步包括至少一個(gè)附加的軸向-徑向引導(dǎo)銷從而約束協(xié)調(diào) 環(huán)以限制過度的徑向運(yùn)動(dòng)。在可變?nèi)~片組件的另一個(gè)實(shí)施例中，徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件全部被設(shè)置在將協(xié)調(diào)環(huán)劃分 為兩個(gè)半圓的虛擬直線的同一側(cè)，并且一個(gè)或多個(gè)軸向-徑向引導(dǎo)銷被設(shè)置在虛擬直線的 相對側(cè)。軸向止動(dòng)件也被設(shè)置在虛擬直線的所述同一側(cè)。可變?nèi)~片組件還可以包括葉片臂止動(dòng)件，葉片臂止動(dòng)件被固定至噴嘴環(huán)并且被設(shè) 置為既用作其中一條葉片臂的硬性止動(dòng)件，又用于約束協(xié)調(diào)環(huán)以限制沿徑向的過度運(yùn)動(dòng)。 葉片臂止動(dòng)件可以包括銷，該銷具有被容納在噴嘴環(huán)的孔內(nèi)并且被剛性地固定在其中的部 分。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，可變?nèi)~片組件進(jìn)一步包括與協(xié)調(diào)環(huán)相接合的主臂，主臂可 以樞轉(zhuǎn)以轉(zhuǎn)動(dòng)協(xié)調(diào)環(huán)并由此移動(dòng)葉片臂以樞轉(zhuǎn)葉片。還設(shè)有主臂止動(dòng)件，主臂止動(dòng)件被固定至噴嘴環(huán)并且被設(shè)置為既用作主臂的硬性止動(dòng)件，又用于約束協(xié)調(diào)環(huán)以限制沿徑向的過 度運(yùn)動(dòng)。主臂止動(dòng)件可以包括銷，該銷具有被容納在噴嘴環(huán)的孔內(nèi)并且被剛性地固定在其 中的部分。附圖簡要說明因此現(xiàn)在將通過參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行總體介紹，其中，附圖不一定是按比例繪 制，并且在附圖中

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的噴嘴環(huán)組件的分解圖，其包括噴嘴環(huán)、徑向引導(dǎo) 滾動(dòng)件和軸向-徑向引導(dǎo)銷；圖2是噴嘴環(huán)組件的立體圖，其示出了牢固地固定在噴嘴環(huán)第一面內(nèi)的相應(yīng)孔內(nèi) 的徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件和軸向-徑向引導(dǎo)銷；圖3是包括了圖2中的噴嘴環(huán)組件、協(xié)調(diào)環(huán)和軸向止動(dòng)件的組件的分解圖；圖4是圖3中組件的立體圖；圖5是包括了圖4中的組件、多個(gè)帶有連接葉片軸的葉片以及多個(gè)葉片臂的組件 的分解圖；圖6是圖5中組件的立體圖；圖7是包括了圖6中的組件和噴嘴插入件的組件的分解圖；圖8是圖7中組件的立體圖；圖9是包括了圖8中的組件和葉片臂止動(dòng)件的分解圖；以及圖10是圖9中組件的立體圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考在其中示出了本發(fā)明的部分而非全部實(shí)施例的附圖來更加完整地描述 本發(fā)明。實(shí)際上，這些發(fā)明可以不同形式體現(xiàn)，并且不應(yīng)被理解為局限于本文中提出的實(shí)施 例；相反，提供這些實(shí)施例以使本發(fā)明可以滿足可應(yīng)用的法律要求。相同的標(biāo)記在整個(gè)附圖 中表示相同的元件。圖1和圖2(分別以分解和組裝狀態(tài))描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的構(gòu)成可 變?nèi)~片組件的一部分的部分組件。部分組件包括噴嘴環(huán)20、多個(gè)徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件30以及多 個(gè)軸向-徑向引導(dǎo)銷40。噴嘴環(huán)具有第一面21和相對的第二面22 (圖7)。多個(gè)間隔開的 孔23，24, 25，27和四延伸進(jìn)入第一面27。只有孔27完全延伸穿過噴嘴環(huán)到達(dá)第二面22 ； 其他的孔23，24，25和29都是盲孔?？?3，24，25和29在本文中也被稱作“第一孔”，而孔 27則被稱作“第二孔”?？讓?5中的每一個(gè)都被由噴嘴環(huán)確定的隆起墊圈沈圍繞。墊 圈沈突出在噴嘴環(huán)的通常是平坦的第一面21的其余部分之外。徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件30中的每一個(gè)都包括具有滾花部分34的銷32和滾動(dòng)件36。銷 32被插入噴嘴環(huán)中對應(yīng)的一個(gè)孔23內(nèi)并且被壓入孔內(nèi)直到滾花部分34與孔的內(nèi)表面相接 合為止。滾動(dòng)件36由具有中心孔的固定部件和能夠在該固定部件上轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)部件組成， 中心孔以過盈配合接納銷32的端部。軸向-徑向引導(dǎo)銷40中的每一個(gè)都包括滾花部分42，滾花部分42被插入噴嘴環(huán) 中對應(yīng)的一個(gè)孔M內(nèi)并且被壓入孔內(nèi)直到滾花部分42與孔的內(nèi)表面相接合為止。每一 個(gè)軸向-徑向引導(dǎo)銷都進(jìn)一步包括徑向引導(dǎo)部分44和軸向引導(dǎo)部分46 (總稱為“引導(dǎo)部分”)。徑向引導(dǎo)部分44包括第一直徑的大致為圓柱形的部分，而軸向引導(dǎo)部分46則包括
具有大于第一直徑的第二直徑的蓋帽。 圖3和圖4 (分別以分解和組裝狀態(tài))示出了包括圖2中的組件、軸向止動(dòng)件50和 協(xié)調(diào)環(huán)60的部分組件。協(xié)調(diào)環(huán)在其徑向內(nèi)邊緣64內(nèi)界定出多個(gè)凹口 62用于如下進(jìn)一步 介紹的那樣容納葉片臂的末端。協(xié)調(diào)環(huán)徑向內(nèi)邊緣64的直徑略大于由軸向-徑向引導(dǎo)銷 40的徑向引導(dǎo)部分44和引導(dǎo)滾動(dòng)件30的滾動(dòng)件36共同確定的圓。協(xié)調(diào)環(huán)60被設(shè)置為靠 近噴嘴環(huán)20的第一面21，與噴嘴環(huán)上的隆起墊圈沈相接觸。軸向止動(dòng)件50隨后被插入噴 嘴環(huán)的孔25內(nèi)。軸向止動(dòng)件50包括被成形為銷的固定部分，該銷具有滾花部分52、較大直 徑的圓柱形部分M以及直徑甚至更大一些的蓋帽或止動(dòng)部56。銷部被壓裝到孔25內(nèi)，直 到滾花部分52與孔的內(nèi)表面相接合為止。軸向止動(dòng)件的蓋帽或止動(dòng)部56直徑足夠大，以 使它的一部分懸難在協(xié)調(diào)環(huán)60的內(nèi)邊緣64上方并且用于阻止協(xié)調(diào)環(huán)遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)的過度軸 向運(yùn)動(dòng)。每一個(gè)軸向-徑向引導(dǎo)銷40中的徑向引導(dǎo)部分44都限定面對協(xié)調(diào)環(huán)60徑向內(nèi) 邊緣的徑向引導(dǎo)表面。軸向-徑向引導(dǎo)銷40因此總體上約束協(xié)調(diào)環(huán)以限制沿徑向的過度 運(yùn)動(dòng)。每一個(gè)軸向-徑向引導(dǎo)銷40的軸向引導(dǎo)部分46都懸垂在協(xié)調(diào)環(huán)內(nèi)邊緣的上方并且 限定阻止協(xié)調(diào)環(huán)遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)的過度軸向運(yùn)動(dòng)的軸向弓丨導(dǎo)表面。圖5和圖6 (分別以分解和組裝狀態(tài))示出了包括圖4中的組件以及多個(gè)葉片70 和葉片臂80的又一組件。每一個(gè)葉片70都包括接合至軸74的翼形部分72。軸74被插入 穿過噴嘴環(huán)內(nèi)的孔27，直到翼形部分72接觸到噴嘴環(huán)的第二面位置。軸74的末端突出超 過噴嘴環(huán)的第一面21并且被壓裝或者以其他方式剛性地固定在葉片臂80的徑向內(nèi)端中限 定的孔82內(nèi)。葉片臂80的徑向外端被容納在協(xié)調(diào)環(huán)60的凹口 62內(nèi)。協(xié)調(diào)環(huán)60沿一個(gè)方向或另一方向的轉(zhuǎn)動(dòng)促使葉片臂80沿一個(gè)方向或另一方向樞 轉(zhuǎn)，這就相應(yīng)地轉(zhuǎn)動(dòng)軸74以促使翼形部分72沿一個(gè)方向或另一方向樞轉(zhuǎn)。圖7和圖8 (分別以分解和組裝狀態(tài))示出了包括圖6中的組件以及渦輪機(jī)殼體 插入件100的又一組件。三個(gè)間隔件110被剛性地固定至噴嘴環(huán)20并且從其第二面22軸 向突出，以用于接合渦輪機(jī)殼體插入件100。渦輪機(jī)殼體插入件100具有用于容納間隔件 110端部的三個(gè)孔102。間隔件具有緊靠噴嘴環(huán)的第二面以及插入件100的相對表面的肩 部或徑向凸臺(tái)以確定這些面之間的軸向間距。間隔件例如通過焊接被剛性地固定至噴嘴環(huán) 和插入件。噴嘴環(huán)和插入件由此協(xié)作以構(gòu)成其間的通道，并且葉片的翼形部分72被設(shè)置在 通道內(nèi)且優(yōu)選地沿軸向完全跨越通道地延伸，以使流過通道的流體被約束以流過翼形部分 之間的間距。渦輪機(jī)殼體插入件100被構(gòu)造為具有被插入渦輪增壓器中的渦輪機(jī)殼體孔內(nèi)的 管狀部分104。整個(gè)可變?nèi)~片組件，包括渦輪機(jī)殼體插入件100在內(nèi)，構(gòu)成了可以裝入渦輪 機(jī)殼體孔內(nèi)的單元。渦輪機(jī)殼體隨后被連接至渦輪增壓器的中心殼體以使得可變?nèi)~片組件 被保持在渦輪機(jī)和中心殼體之間。圖9和圖10 (分別以分解和組裝狀態(tài))示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例完整的可 變?nèi)~片組件。可變?nèi)~片組件包括圖8中的組件以及最少的流量設(shè)置銷90，流量設(shè)置銷90以 流量設(shè)置銷可以圍繞其軸線在孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式被容納在噴嘴環(huán)20的孔四內(nèi)。圖示實(shí)施例 中的流量設(shè)置銷90包括銷或類似元件，具有用于接納螺絲刀或類似工具的有槽頭部。流量 設(shè)置銷還包括從流量設(shè)置銷的軸徑向向外延伸的偏心凸輪。流量設(shè)置銷被設(shè)置為使得凸輪能夠接觸其中一根葉片臂80，并且使得流量設(shè)置銷圍繞其軸線沿一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)促使凸輪 推動(dòng)葉片臂并造成其圍繞由連接至葉片臂的葉片軸74確定的樞轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。葉片臂的這 種轉(zhuǎn)動(dòng)造成協(xié)調(diào)環(huán)60的轉(zhuǎn)動(dòng)，這就進(jìn)而造成其他的葉片臂80與接觸銷90的葉片臂一致地 轉(zhuǎn)動(dòng)。用運(yùn)種方式，所有的葉片在流量設(shè)置銷轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)就都被一致地樞轉(zhuǎn)。操作人員可以在用于可變?nèi)~片組件的標(biāo)定過程期間使用流量設(shè)置銷90。在可變 葉片組件安裝在適當(dāng)?shù)臏y試固定裝置內(nèi)以通過由該組件界定的噴嘴提供流體時(shí)，操作人員 轉(zhuǎn)動(dòng)流量設(shè)置銷同時(shí)監(jiān)測流體的流速，流速可以由與流體源相關(guān)聯(lián)的合適的流量計(jì)測量。 轉(zhuǎn)動(dòng)流量設(shè)置銷，直到指示的流速達(dá)到預(yù)定水平(例如最小流速或者可選地指定數(shù)量的流 速)為止。流量設(shè)置銷90隨后例如通過將流量設(shè)置銷焊接至噴嘴環(huán)20或者通過將流量設(shè) 置銷進(jìn)一步壓裝到孔四內(nèi)(同時(shí)阻止其轉(zhuǎn)動(dòng))以使得通過摩擦過盈配合來固定流量設(shè)置 銷而被永久固定在標(biāo)定過程期間確定的位置。根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例，所有徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件30都被定位在將噴嘴環(huán)20劃分 為兩個(gè)半圓的半環(huán)的虛擬直線或直徑的同一側(cè)。換句話說，徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件30被限定在相 對小于180度的圓弧的噴嘴環(huán)周向延伸區(qū)域內(nèi)。軸向-徑向引導(dǎo)銷40被設(shè)置在虛擬直線 的相對側(cè)。三個(gè)徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件30由于通過主臂(未示出)施加在協(xié)調(diào)環(huán)上的作用力導(dǎo)致 的運(yùn)動(dòng)特性而處于虛擬直線的同一側(cè)，主臂接合協(xié)調(diào)環(huán)的凹口 66。由此，在向下看圖9中示 出的可變?nèi)~片組件時(shí)(其中排氣沿順時(shí)針方向進(jìn)入)，并且將零度位置定義為用于主臂的 凹口 66的位置，滾動(dòng)件30位于順時(shí)針圍繞噴嘴環(huán)的大約10度到大約150度之間。因?yàn)榕?氣將葉片朝向打開的位置偏置，這會(huì)偏置協(xié)調(diào)環(huán)60順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這進(jìn)而需要主臂沿切向方 向與滾動(dòng)件30大致相對地在協(xié)調(diào)環(huán)上施加逆時(shí)針的抵抗力，所以將滾動(dòng)件定位在這個(gè)區(qū) 域內(nèi)。由此，滾動(dòng)件30阻止協(xié)調(diào)環(huán)的偏心移動(dòng)，并且承受協(xié)調(diào)環(huán)上的大部分的反作用力。軸向止動(dòng)件50為協(xié)調(diào)環(huán)60提供沿軸向而不是沿徑向的約束。因此，軸向止動(dòng)件 50可以被定位在與滾動(dòng)件30大致相同的區(qū)域內(nèi)，原因在于在該區(qū)域中對協(xié)調(diào)環(huán)的徑向引 導(dǎo)已經(jīng)通過滾動(dòng)件實(shí)現(xiàn)。因此，軸向止動(dòng)件50可以和滾動(dòng)件30 —樣被設(shè)置在前述虛擬直 線的相同側(cè)。 軸向-徑向引導(dǎo)銷40提供協(xié)調(diào)環(huán)的徑向引導(dǎo)，特別是在主臂順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)協(xié)調(diào)環(huán)以 打開葉片時(shí)，這可能往往移動(dòng)協(xié)調(diào)環(huán)遠(yuǎn)離引導(dǎo)滾動(dòng)件30。如上所述，排氣往往會(huì)向著打開的 方向推動(dòng)葉片，并且因此沿打開方向轉(zhuǎn)動(dòng)協(xié)調(diào)環(huán)所需的作用力就小于沿關(guān)閉方向移動(dòng)它所 需的作用力。固定的軸向-徑向引導(dǎo)銷40因此就足以在這些狀態(tài)下徑向引導(dǎo)協(xié)調(diào)環(huán)，與關(guān) 閉葉片時(shí)施加在引導(dǎo)滾動(dòng)件30上的徑向力相比，在所述這些狀態(tài)下的施加在引導(dǎo)銷上的 徑向力相對小并且因此摩擦力也不會(huì)太大，在關(guān)閉葉片時(shí)固定的引導(dǎo)件上的摩擦力將超出 預(yù)料地高。本發(fā)明某些實(shí)施例中的進(jìn)一步應(yīng)用是使用組合的徑向引導(dǎo)件和臂止動(dòng)件，也就是 既用作協(xié)調(diào)環(huán)60的徑向引導(dǎo)件又用作葉片臂80或主臂(未示出)的止動(dòng)件的銷或類似部 件。參照圖10，除了包括銷90以外，可變?nèi)~片組件還可以包括結(jié)構(gòu)不同的銷，這些銷不但用 于以類似于銷90的方式來限制鄰接的葉片臂80的樞轉(zhuǎn)，而且用于徑向地引導(dǎo)協(xié)調(diào)環(huán)60。得益于以上說明和相關(guān)附圖中給出的教導(dǎo)，與本發(fā)明相關(guān)的領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人 員應(yīng)該能夠想到本文中提出的本發(fā)明的很多變形和其它的實(shí)施例。例如，盡管已介紹的實(shí)施例包括多個(gè)固定的軸向-徑向引導(dǎo)銷40，但是其他的實(shí)施例也可以僅使用一個(gè)這樣的 軸向-徑向引導(dǎo)銷，或者可以根本就不包括任何的軸向-徑向引導(dǎo)銷。在后一種情況下，協(xié) 調(diào)環(huán)可以由徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件30和軸向止動(dòng)件50或者多于一個(gè)的這樣的軸向止動(dòng)件來引 導(dǎo)。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不局限于所披露的特定實(shí)施例，并且變型和其它實(shí)施例 應(yīng)被認(rèn)為是包括在所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。盡管本文中使用了一些特定術(shù)語，但是這 些術(shù)語僅以通用和說明性含義的使用，而并不是為了限制性的目的。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪增壓器的可變?nèi)~片組件，包括圍繞軸線并且具有限定在噴嘴環(huán)相對的第一和第二面之間的軸向厚度的噴嘴環(huán)，噴嘴 環(huán)具有均軸向延伸到第一面內(nèi)的多個(gè)周向隔開的第一孔以及與第一孔周向隔開并且均從 第一面軸向延伸到第二面的多個(gè)周向隔開的第二孔；多個(gè)葉片，每一個(gè)葉片都具有從其一端延伸的軸，軸分別從噴嘴環(huán)第二面被容納在第 二孔內(nèi)，并且可以在第二孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)以使葉片可以圍繞由所述軸限定的各自軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè) 軸的遠(yuǎn)端都從各自的第二孔伸出超過第一面；多個(gè)葉片臂，分別被剛性地固定至所述軸的遠(yuǎn)端，每個(gè)葉片臂都具有自由端；協(xié)調(diào)環(huán)，其與靠近其第一面的噴嘴環(huán)共軸設(shè)置，協(xié)調(diào)環(huán)具有面向噴嘴環(huán)第一面的第一 側(cè)并且具有相對的第二側(cè)，協(xié)調(diào)環(huán)具有在其中限定出多個(gè)分別容納葉片臂自由端的凹口的 徑向內(nèi)邊緣，協(xié)調(diào)環(huán)可以圍繞噴嘴環(huán)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)以樞轉(zhuǎn)葉片臂，由此協(xié)調(diào)地樞轉(zhuǎn)葉片；用于協(xié)調(diào)環(huán)的多個(gè)徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件，每一個(gè)徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件都被支撐在銷上，該銷被 容納在噴嘴環(huán)內(nèi)的第一孔中的相應(yīng)一個(gè)內(nèi)并且被剛性地固定在其中，使得徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件 被固定至噴嘴環(huán)并且被定位成使得協(xié)調(diào)環(huán)的徑向內(nèi)邊緣由徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件約束，以限制沿 徑向的過度運(yùn)動(dòng)；以及用于協(xié)調(diào)環(huán)的固定軸向止動(dòng)件，軸向止動(dòng)件具有被容納在噴嘴環(huán)的第一孔中的另一個(gè) 內(nèi)并且被剛性地固定在其中的固定部分和從第一孔向外突出的止動(dòng)部，止動(dòng)部的一部分懸 垂在協(xié)調(diào)環(huán)第二側(cè)的上方并與其相對以阻止協(xié)調(diào)環(huán)遠(yuǎn)離噴嘴環(huán)的過度軸向運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的可變?nèi)~片組件，進(jìn)一步包括插入噴嘴環(huán)的第一孔中的又一個(gè)內(nèi) 并且被剛性地固定在其中的軸向-徑向引導(dǎo)銷，以使得軸向-徑向引導(dǎo)銷被不可轉(zhuǎn)動(dòng)地固 定至噴嘴環(huán)，其中軸向-徑向引導(dǎo)銷的引導(dǎo)部分從噴嘴環(huán)的第一面軸向伸出，軸向-徑向引 導(dǎo)銷的引導(dǎo)部分具有面對協(xié)調(diào)環(huán)的徑向內(nèi)邊緣的徑向引導(dǎo)表面和面對協(xié)調(diào)環(huán)第二側(cè)的軸 向引導(dǎo)表面，以使協(xié)調(diào)環(huán)由軸向-徑向引導(dǎo)銷約束以限制沿徑向和軸向的過度運(yùn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的可變?nèi)~片組件，包括圍繞噴嘴環(huán)和協(xié)調(diào)環(huán)周向隔開的多個(gè)所述 軸向-徑向引導(dǎo)銷。
4.如權(quán)利要求2所述的可變?nèi)~片組件，其中徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件全部被設(shè)置在將協(xié)調(diào)環(huán)劃 分為兩個(gè)半圓的半環(huán)的虛擬直線的同一側(cè)，并且軸向-徑向引導(dǎo)銷被設(shè)置在虛擬直線的相 對側(cè)。
5.如權(quán)利要求4所述的可變?nèi)~片組件，其中軸向止動(dòng)件被設(shè)置在虛擬直線的所述同一側(cè)。
6.如權(quán)利要求1所述的可變?nèi)~片組件，進(jìn)一步包括葉片臂止動(dòng)件，葉片臂止動(dòng)件被固 定至噴嘴環(huán)并且被定位成既用作其中一條葉片臂的硬性止動(dòng)件，又用于約束協(xié)調(diào)環(huán)以限制 沿徑向的過度運(yùn)動(dòng)。
7.如權(quán)利要求1所述的可變?nèi)~片組件，進(jìn)一步包括與協(xié)調(diào)環(huán)相接合的主臂，主臂可以 樞轉(zhuǎn)以轉(zhuǎn)動(dòng)協(xié)調(diào)環(huán)并由此移動(dòng)葉片臂以樞轉(zhuǎn)葉片，還包括主臂止動(dòng)件，主臂止動(dòng)件被固定 至噴嘴環(huán)并且被定位成既用作主臂的硬性止動(dòng)件，又用于約束協(xié)調(diào)環(huán)以限制沿徑向的過度 運(yùn)動(dòng)。
8.一種用于渦輪增壓器的可變?nèi)~片組件，包括圍繞軸線并且具有限定在噴嘴環(huán)相對的第一和第二面之間的軸向厚度的噴嘴環(huán)，噴嘴環(huán)具有均從第一面軸向延伸到第二面內(nèi)的多個(gè)周向隔開的孔；多個(gè)葉片，每一個(gè)葉片都具有從其一端延伸的軸，軸分別從噴嘴環(huán)的第二面被容納在 所述孔內(nèi)，并且可以在孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)以使葉片可以圍繞由所軸限定的各自軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)軸的 遠(yuǎn)端都從各自的孔伸出超過第一面；多個(gè)葉片臂，其分別被剛性地固定至軸的遠(yuǎn)端，每個(gè)葉片臂都具有自由端； 協(xié)調(diào)環(huán)，其與靠近其第一面的噴嘴環(huán)共軸設(shè)置，協(xié)調(diào)環(huán)具有面向噴嘴環(huán)的第一面的第 一側(cè)并且具有相對的第二側(cè)，協(xié)調(diào)環(huán)具有在其中限定多個(gè)分別容納葉片臂的自由端的凹口 的徑向內(nèi)邊緣，協(xié)調(diào)環(huán)可以圍繞噴嘴環(huán)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)以樞轉(zhuǎn)葉片臂，由此協(xié)調(diào)地樞轉(zhuǎn)葉片； 與協(xié)調(diào)環(huán)相接合的主臂，主臂可以樞轉(zhuǎn)以轉(zhuǎn)動(dòng)協(xié)調(diào)環(huán)；以及臂止動(dòng)件，其被固定至噴嘴環(huán)并且被設(shè)置為既用作其中一條主臂和其中一條葉片臂的 硬性止動(dòng)件，又用于約束協(xié)調(diào)環(huán)以限制沿徑向的過度運(yùn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述的可變?nèi)~片組件，其中臂止動(dòng)件包括銷，該銷具有被容納在噴嘴 環(huán)的孔內(nèi)并且被剛性地固定在其中的部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有由滾動(dòng)件和固定構(gòu)件徑向引導(dǎo)以及由一個(gè)或多個(gè)固定軸向止動(dòng)件軸向約束的協(xié)調(diào)環(huán)的可變?nèi)~片組件。一種用于可變噴嘴渦輪機(jī)的可變?nèi)~片組件，包括支撐被固定至葉片臂的多個(gè)葉片的噴嘴環(huán)，葉片臂被接合在協(xié)調(diào)環(huán)內(nèi)緣的凹口內(nèi)。協(xié)調(diào)環(huán)可以圍繞噴嘴環(huán)的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)以樞轉(zhuǎn)葉片臂，由此協(xié)調(diào)地樞轉(zhuǎn)葉片。協(xié)調(diào)環(huán)通過徑向引導(dǎo)滾動(dòng)件和被固定至噴嘴環(huán)的固定軸向-徑向引導(dǎo)銷的組合徑向約束，并且由固定至噴嘴環(huán)的一個(gè)或多個(gè)軸向止動(dòng)件軸向約束。
文檔編號F01D17/12GK102121401SQ201110036809
公開日2011年7月13日 申請日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者J·馬弗特, O·埃斯帕薩, P·巴泰勒 申請人:霍尼韋爾國際公司