用于可变涡轮几何形状的涡轮增压器的调整环组件转让专利

申请号 : CN201580037100.4

文献号 : CN106471219B

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基本信息:

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法律信息:

相似专利:

发明人 : J·雷耶斯R·瓦米拉G·古丝

申请人 : 博格华纳公司

摘要 :

一种调整环(50),该调整环(50)配置成便于在可变涡轮几何形状的涡轮增压器(1)中进行叶片(30)位置调整,并且该调整环(50)由一个或多个由第一材料形成的第一环部分(60)和由第二材料形成的一个或多个第二环部分(61)形成。第一材料具有不同于第二材料的材料特性。在一些实施例中,调整环(50)的高磨损部分可以选择性并且成本效益地由耐磨材料形成,而剩余部分由常规材料形成。描述了一种制造多件调整环(50)的成本效益方法。

权利要求 :

1.一种调整环(50),所述调整环(50)配置成便于在可变涡轮几何形状的涡轮增压器(1)中进行叶片(30)位置调整,所述调整环(50)包括:第一环部分(60),其由第一材料形成;和

第二环部分(61),其由第二材料形成,

其中所述第一环部分(60)和所述第二环部分(61)配置成组装在一起成为单个环形元件,并且第一材料具有不同于第二材料的材料特性。

2.根据权利要求1所述的调整环(50),其中所述第一材料是不同于所述第二材料的材料。

3.根据权利要求1所述的调整环(50),其中所述第一材料已经经受不同于所述第二材料的热处理。

4.根据权利要求1所述的调整环(50),其中所述第一材料具有比所述第二材料更高的耐磨性。

5.根据权利要求4所述的调整环(50),其中所述第一环部分(60)对应于所述单个环形元件在使用时经受最高磨损的一部分。

6.根据权利要求1所述的调整环(50),其中所述第一环部分(60)固定到所述第二环部分(61)。

7.根据权利要求6所述的调整环(50),其中所述第一环部分(60)包括具有不规则轮廓的第一环配合边缘(66),所述第二环部分(61)包括具有不规则轮廓的第二环配合边缘(68),并且所述第一环配合边缘(66)的不规则轮廓配置成配合地接合所述第二环配合边缘(68)的不规则轮廓。

8.一种制造配置成便于在可变涡轮几何形状的涡轮增压器(1)中进行叶片(30)位置调整的环形调整环(50)的制造方法,所述制造方法包括:提供用于所述环形调整环(50)的切割图案,所述切割图案包括扇形图案,每个扇形图案对应于所述环形调整环(50)的环部分(60、61),所述扇形图案布置在所述切割图案内,使得扇区图案被嵌套;

根据所述切割图案切割第一原材料片以提供至少一个单独的第一环部分(60),根据所述切割图案切割第二原材料片以提供至少一个单独的第二环部分(61),其中所述第二原材料片具有与所述第一原材料片不同的材料特性;和将所述第一环部分(60)和第二环部分(61)组装在一起以形成至少一个环形调整环(50)。

9.根据权利要求8所述的制造方法,其中切割步骤包括精密冲裁。

10.根据权利要求8所述的制造方法,其中所述第一原材料片具有与所述第二原材料片不同的耐磨性。

11.根据权利要求8所述的制造方法,其中组装所述第一环部分(60)和第二环部分(61)的步骤包括组装由所述第一原材料片形成的所述至少一个单独的第一环部分(60)和由所述第二原材料片形成的所述至少一个单独的第二环部分(61)以形成所述环形调整环(50)。

12.根据权利要求11所述的制造方法,其中

所述第二原材料片比所述第一原材料片耐磨性低,并且

当第一环部分(60)和第二环部分(61)组装在一起以形成环形调整环(50)时,第一环部分(60)在对应于环形调整环(50)在使用时经受最高磨损的一部分的位置处被布置在环形调整环(50)内。

说明书 :

用于可变涡轮几何形状的涡轮增压器的调整环组件

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2014年7月16日提交的且标题为“用于可变涡轮几何形状的涡轮增压器的调整环组件”的美国临时申请号62/025,254的优先权和所有权益。

技术领域

[0003] 实施例大体上涉及涡轮增压器,并且更具体地,涉及用于可变涡轮几何形状的涡轮增压器的改进的调整环。

背景技术

[0004] 排气涡轮增压器设置在发动机上,以比在正常吸气配置中可能的更大的密度将空气输送到发动机进气口。这允许更多的燃料燃烧,从而提高发动机的马力,而不显著增加发动机重量。
[0005] 通常,排气涡轮增压器包括涡轮机部分和压缩机部分,并且使用来自发动机排气歧管的排气流来驱动位于涡轮机部分中的涡轮机叶轮。涡轮机叶轮经由在该两部分之间延伸的轴驱动位于压缩机部分的压缩机叶轮。然后,由压缩机部分压缩的空气被提供给如上所述的发动机进气口。
[0006] 在一些涡轮增压器中,涡轮机部分可具有允许调整引导到涡轮机叶轮的排气量的可变涡轮几何形状(VTG)。在一些实例中,使用在涡轮机叶轮的入口处设置在该涡轮机壳体中的空气动力学形状的叶片环来实现VTG。该叶片一致地旋转以改变引导到涡轮机叶轮的排气的入口面积和渐近角。通过这种方式改变涡轮机壳体几何形状,涡轮增压器在较高转速下减少了滞后并提高了效率。此外,可以通过经由VTG调整流向涡轮机叶轮的排气流来控制排气背压和涡轮增压器转速。

发明内容

[0007] 在一些方面,调整环配置成便于在可变涡轮几何形状的涡轮增压器中进行叶片位置调整。调整环包括由第一材料形成的第一环部分;和由第二材料形成的第二环部分。第一环部分和第二环部分配置成组装在一起成为单个环形元件,并且第一材料具有不同于第二材料的材料特性。
[0008] 调整环可以包括以下附加特征中的一个或多个:第一材料是不同于第二材料的材料。第一材料已经经受不同于第二材料的热处理。第一材料具有比第二材料更高的耐磨性。第一环部分对应于在使用时经受最高的磨损的单个环形元件的一部分。第一环部分被固定到第二环部分。第一环部分包括具有不规则轮廓的第一环配合边缘,第二环部分包括具有不规则轮廓的第二环配合边缘,并且第一环配合边缘的不规则轮廓配置成配合地接合第二环配合边缘的不规则轮廓。
[0009] 在一些方面,提供了制造环形调整环的方法。调整环配置成便于在可变涡轮几何形状的涡轮增压器中进行叶片位置调整。该方法包括提供用于调整环的切割图案,该切割图案与扇形图案相结合,并且每个扇形图案对应于调整环的环部分。扇形图案设置在切割图案内,使得扇形图案被嵌套。该方法还包括根据切割图案切割第一原材料片以提供环部分;以及将环部分组装在一起形成至少一个环形调整环。
[0010] 该方法可以包括以下步骤和/或特征中的一个或多个:切割步骤包括精密冲裁。切割步骤包括从第二原材料片切割至少一个单独的环部分,其中第二原材料片具有与第一原材料片不同的材料特性。第一原材料片具有不同于第二原材料片的耐磨性。组装环部分的步骤包括组装由第一原材料片形成的至少一个环部分与由第二原材料片形成的至少一个环部分以形成环形调整环,第二原材料片具有不同于第一原材料片的材料特性。第二原材料片比第一原材料片的耐磨性低,并且当环部分被组装在一起形成调整环时,第一环部分被布置在对应于在使用时经受最高的磨损的调整环的一部分的位置处的调整环内。
[0011] 可变涡轮几何形状(VTG)的涡轮增压器的调整环组件是整个VTG的重要部分,因为它是叶片环组件之间的连接,该叶片环组件支撑叶片和将VTG连接到致动器的调整轴。特别地,调整环组件用于控制叶片相对于涡轮机壳体的位置。因此,它在VTG组件的结构和功能中起关键作用,并且能够影响涡轮增压器效率。诸如调整环的几个部件枢转滑块和大调整块,形成调整环组件。
[0012] 在一些方面,调整环组件包括多件式调整环,多件式调整环相对于一些常规的单件调整环提供了增强的耐磨性,并且减少了重量和制造成本。特别地,通过制造两件式、三件式、四件式或更多个单件式调整环,然后将单个件组装成单个调整环,可以由不同于剩余件的材料的材料来形成一个或多个件。例如,一个件可以由高耐磨、和因此相对昂贵的材料制成,并且在需要高耐磨性的位置处被结合到组件中,而剩余的件可以由常规的、因此相对便宜的材料形成。这种方法降低了制造耐磨调整环的成本,并且能够与从材料片冲压成单个件的一些常规调整环进行比较。
[0013] 在该实例中,用于形成调整环的单个件通过将模板调整环在关键位置处分裂成两个或多个件而产生。这提供了允许设计者手动拾取并且将相对昂贵的材料与较便宜的材料组合的益处。通过该技术,可以提供相对昂贵的耐磨件用在调整环的较高磨损区域中,其中这种高磨损区域的位置基于历史经验和磨损计算估计来确定。在这种技术中,在非关键位置中可以使用较少的耐磨材料和因此更便宜的材料和件。这能够与传统的调整环相比,当调整环完全由高耐磨材料形成时,比高耐磨材料仅使用在高磨损的位置的多件式调整环贵得多。
[0014] 此外,通过将调整环制造成多个件,由于使用关键性切割图案,能够从单个原材料片切割成更多的件,从而进一步降低了制造成本。在一些实施例中,关键性切割图案采用待切割的块的嵌套布置。这能够与从材料片切割成单件的一些常规调整环进行比较。由于它们的环形形状,这种常规调整环的制造相对于多件式调整环的制造导致了大量的浪费材料,这是由于对应于中心区域以及与其圆形外部形状相关的差的组装密度而浪费的材料。
[0015] 有利地,多个调整环可以由相同的原材料片冲压而成,这显著地减少了制造期间的材料浪费和废料,特别是与精密冲裁相关的材料浪费和废料。在一些实施例中,具有类似直径的三个或四个调整环能够被精密冲裁成相同面积的金属板中的多个件,该相同面积的金属板需要精密冲裁的相同直径的单个、统一的调整环。

附图说明

[0016] 图1是可变涡轮几何形状的涡轮增压器的剖视图;
[0017] 图2是调整环组件的压缩机侧视图;
[0018] 图3是沿着图2的线A-A看到的调整环组件的剖视图;
[0019] 图4是两件式调整环的环部分的平面图;
[0020] 图5是示出示例性连接配置的调整环的一部分的平面图;
[0021] 图6是示出可替代的示例性连接配置的调整环的一部分的平面图;
[0022] 图7是用于提供两件式调整环的环部分的切割图案的图示,每个环部分具有相同的半径;
[0023] 图8是用于提供单件调整环的常规切割图案的图示。
[0024] 图9是用于提供两件调整环的环部分的切割图案的图示,该环部分具有各种半径;
[0025] 图10是三件式调整环的环部分的平面图;
[0026] 图11是用于提供三件式调整环的环部分的切割图案的图示,每个环部分具有相同的半径;
[0027] 图12是包括三个环部和1个插入件的四件式调整环的平面图。

具体实施方式

[0028] 参考图1,排气涡轮增压器1包括涡轮机部分2、压缩机部分18以及设置在压缩机部分18与涡轮机部分2之间并且连接压缩机部分18与涡轮机部分2的中心轴承壳体16。涡轮机部分2包括限定排气入口(未示出)、排气出口8和设置在排气入口和排气出口8之间的流体路径中的涡轮机蜗壳10的涡轮机壳体4。涡轮机叶轮12设置在涡轮机涡壳10和排气出口8之间的涡轮机壳体4中。轴14被连接到涡轮机叶轮12,轴14被支撑用于围绕轴承壳体16内的旋转轴线R旋转,并且延伸到压缩机部分18中。压缩机部分18包括限定轴向延伸的空气入口22、空气出口(未示出)和压缩机蜗壳26的压缩机壳体20。压缩机叶轮28被设置在空气入口
22和压缩机蜗壳26之间的压缩机壳体20中,并且被连接到轴14。
[0029] 在使用中,涡轮机壳体4中的涡轮机叶轮12由从发动机(未示出)的排气歧管供应的排气的流入而被可旋转地驱动。由于轴14将涡轮机叶轮12连接到压缩机壳体20中的压缩机叶轮28,所以涡轮机叶轮12的旋转引起压缩机叶轮28的旋转。当压缩机叶轮28旋转时,其经由从连接到发动机的进气歧管的压缩机空气出口的流出量而增加了输送到发动机气缸的空气质量流率、气流密度和空气压力。
[0030] 涡轮增压器1是可变涡轮几何形状的涡轮增压器(VTG)。特别地,涡轮机部分2包括多个可枢转的叶片30,以控制冲击涡轮机叶轮12的排气的流动并控制涡轮机部分2的功率。因此,叶片30还控制由压缩机部分18产生的压力比。在通过使用高压排气再循环(HPEGR)技术控制NOx产生的发动机中,叶片30还提供用于控制和产生排气背压的构件。
[0031] 同时参考图2-图3,叶片30被布置为环绕涡轮机叶轮12的圆形阵列,并且位于涡轮机蜗壳10和涡轮机叶轮12之间。叶片30可枢转地支撑在大致环形的上叶片环40和大致环形的下叶片环42之间的配置中,其中“上”是指更靠近中心轴承壳体16,“下”是指更靠近涡轮机壳体4。每片叶片30在从叶片30的相对侧面突出的柱32上旋转,其中柱32限定枢转轴线35。柱32的自由端容纳在上叶片环40和下叶片环42中的相应孔中。设置上叶片环40相对于下叶片环42的角度取向,使得叶片环40、42中的相应孔与柱32的轴线35同心,并且叶片30绕轴线35自由旋转。在叶片30的上叶片环侧,柱32通过上叶片环40的相应孔而突出并且被固定到叶片臂36上,叶片臂36相对于叶片环40、42而控制叶片30的旋转位置。调整环组件45邻近上叶片环40并且与上叶片环40平行布置,并且一致地控制所有叶片臂36的位置。
[0032] 调整环组件45包括调整环50、小滑块47和大块46,小滑块47可旋转地设置在调整环50的面向涡轮机侧上,大块46可旋转地设置在调整环50的面向压缩机的侧上,并且用于将调整环50连接到致动器。在使用中,调整环组件45经由叶片臂36可旋转地驱动叶片30,叶片臂36将调整环组件45连接到各个叶片30。在许多配置中,形成在叶片臂36的端部上的叉37驱动独立地可旋转的滑块47,以使系统中的摩擦最小化,以适应涡轮机壳体中的变形和腐蚀,并且因此连接。调整环50被允许以最小的摩擦进行圆周地旋转,并且径向对准,使得其保持与上和下叶片环40、42同心,并且轴向地使得滑块47保持与叶片臂36接触。
[0033] 在一些实施例中,调整环50由叶片臂36上的壁垒38支撑。大块46通过轴连接到调整环50。大块46绕涡轮增压器旋转轴线R的圆周运动引起调整环50围绕涡轮增压器旋转轴线R旋转。调整环50绕涡轮增压器旋转轴线R的旋转引起多个小滑块47围绕涡轮增压器旋转轴线R旋转,而每个滑块47也围绕叶片柱32的旋转轴线35而旋转。滑块47的这种运动引起叶片臂36围绕叶片柱32的旋转轴线35旋转,并且相对于排气流改变叶片30的冲角。滑块47设计成使得每个滑块47和相应的叉37之间的接口主要地是在旋转块的一个颊部的整个区域上的进行滑动摩擦。这种设计提供了均匀的负载分布,这减少了磨损并且提供了比在线接触更长的寿命,但相反地提高了线性接触设计的摩擦。
[0034] 调整环50由致动器(未示出)控制,致动器经由连杆48(图1)可操作地连接到大块46,由此调整环50能够围绕旋转轴线R旋转。致动器接收来自发动机电子控制单元(ECU)的命令。
[0035] 参考图4,调整环50是环形的,并且包括外边缘51、内边缘52和在外边缘51和内边缘52之间延伸的相对的侧面53、54(相对的侧面53,但未示出)。调整环50被形成为具有在相对的侧面53、54(相对的侧面53,但未示出)之间延伸的三组通孔55、56、57。第一组通孔由圆形臂开口55组成,每个圆形臂开口55配置成容纳叶片臂36中的一个叶片臂。在示例的实施例中,存在十三个臂开口55,其围绕调整环50的圆周大致等距地间隔开,并且径向定位在比外边缘51更靠近内边缘52。第二组通孔由圆形螺栓开口56组成,每个圆形螺栓开口56配置成容纳螺栓59,螺栓59支撑用于控制调整环50和上叶片环40之间的轴向间距的间隔件(未示出)。三个螺栓开口56围绕调整环50的圆周等距地间隔开,并且径向地定位在比外边缘51更靠近内边缘52。第三组通孔由设置在成对的相邻臂开口55之间的减重开口57组成。减重开口57沿着圆周方向是细长的,并且径向位于内边缘52和外边缘51之间的中间位置。除了三组通孔55、56、57之外,调整环50包括在相对的侧面53、54之间延伸的圆形固定开口58,并且被配置为容纳将大块46固定到调整环50的轴,由此调整环50连接到致动器。
[0036] 调整环50是两件的组件,包括第一环部分60和第二环部分61。第一环部60和第二环部61各自具有为环形扇形的外围形状。此外,第一环部分60和第二环部分61各自具有相同的曲率半径R1,以及大致对应于大约180度的扇形的角度测量的弧长,使得当组装在一起时,第一环部分60和第二环部分61形成单个、完整的环形元件。第一环部分60的相应配合边缘66通过诸如焊接、铆接(即轨道铆接)等常规技术被固定到第二环部分61的相应配合边缘68。
[0037] 参考图5和图6,在一些实施例中,为了在相应的环部分60’、61’、60”、61”之间提供精确且可靠的连接,配合边缘66’、68’、66”、68”具有不规则的互锁轮廓。例如,第一环部分60’、60”可以包括第一环配合边缘66’、66”,第一环配合边缘66’、66”具有不规则的轮廓,该不规则的轮廓包括狭槽、凹口、凹槽或孔。此外,第二环部分61’、61”可以包括第二环配合边缘68’、68”,第二环配合边缘68’、68”具有不规则的轮廓,该不规则的轮廓包括突出部,该突出部的形状和尺寸设置成与第一环配合边缘66’、66”的轮廓配套地接合。压配燕尾连接或其它榫卯连接是这种不规则的互锁轮廓的实例,其可用于形成环部分60’、61’、60”、61”的可靠组装。
[0038] 参考图7和图8,通过将调整环50形成为多件式,在这种情况下是两个环部分60、61,然后将环部分60、61组装在一起形成单个、环形元件,降低了材料成本。这是因为环部分
60、61例如通过精冲从单个原材料片S而被切割。原材料可以是例如适合在高温应用中使用的金属片,例如321不锈钢。由于它们的弯曲形状和半球形弧长,对应于环形扇形的第一和第二环部分60、61的切割图案能够被嵌套(图7)。也就是说,在切割过程中,一个环部分60的凸形外边缘51a可以布置在另一个环部分61的凹形内边缘52b内。在一个实例中,对于具有xmm长度和ymm高度的原材料片S,通过在从原材料片S冲压切割多个第一和第二环部分60、
61期间使用嵌套布置,可以获得具有最小废料W1的半径R1的四个调整环50(如在图4中示出)。这可以与来自相同原材料片S的冲压单件环形调整环500相比较,其中可以仅获得两个调整环500,并且其中片S(图8)的所产生的废料W2的量远大于废料W1。
[0039] 参考图9,通过从相同的原材料片S冲压不同直径的调整环50、150,可以获得废料的进一步减少。例如,压模对应于环形扇形的第一环部60和第二环部61(其对应于具有半径R1的第一调整环50)能够被嵌套。此外,其他压模对应于环形扇形形状的第三环部分160和第四环部分161(其对应于具有半径R2的第二调整环150)可以进一步嵌套在用于第一环部分60和第二环部分61的压模内。在该实例中,通过在从原材料片S冲压切割第一至第四环部分60、61、160、161期间使用嵌套的布置,用最少的废料W3可以获得半径为R1的两个调整环50和半径为R2的两个调整环150。
[0040] 参考图10,可替代实施例调整环250类似于上面相对于3示例的调整环50在于,其在形状上为环形,并且包括外边缘251、内边缘252和在外边缘251和内边缘252之间延伸的相对的侧面253、254(相对的侧面253、侧面254,未示出),并且形成有在相对的侧面253、254之间延伸的三组通口55、56、57。然而,在该实施例中,调整环250是三件组件,包括第一环部分260、第二环部分261和第三环部分262。第一环部260、第二环部261和第三环部262各自具有为环形扇形的外围形状。此外,第一环部分260、第二环部分261和第三环部分262各自具有相同的曲率半径R1,以及大致对应于扇形的角度测量值的大约120度的弧长,使得当组装在一起时,第一环部分260、第二环部分261和第三环部分262形成单个、完整的环形元件。
[0041] 第一环部分260、第二环部分261和第三环部分262的相应配合边缘266、268、270通过诸如焊接、铆接(即,轨道铆接)等常规技术固定在一起,并且还可以包括不规则的互锁轮廓。
[0042] 参考图11,通过将调整环250形成为多件式,在这种情况下形成三个环部260、261、262,然后将三个环部260、261、262组装在一起形成单个、环形元件,降低了材料成本。与前面的实施例类似,由于它们的弯曲形状和小于半球形的弧长,与环形扇形的第一、第二和第三环部分260、261、262相对应的压模能够被嵌套。在一个实例中,通过在从原材料片S冲压切割多个第一、第二和第三环部分260、261、262期间使用嵌套布置,用具有最少的废料W4能够获得半径为R1的四个调整环250。这能够与来自相同原材料片S的冲压单件环形调整环
500相比较,其中可以仅获得两个调整环500,并且其中片S(图8)的所产生的废料W2的量远大于(废料)W4。
[0043] 这里所示例的调整环50、150、250已经被描述为具有由单个原材料片S形成的多个环部分60、61、160、161、260、261、262,由此所得的环部分中的每一个环部分由相同的材料形成,并且因此具有相同的材料特性。然而,调整环50、150、250和相应的环部分60、61、160、161、260、261、262不限于这种配置。例如,可以形成调整环250的环部分260、261、262,使得至少一个环部分(即,第三环部分262)具有不同于其它环部分(即,第一环部分260和第二环部分261)的材料特性的材料特性。在一些实施例中,第三环部分262由与用于形成第一和第二环部分260、261的材料相同的材料形成,但是第三环部分262被热处理,例如以提高耐磨性或其它所需的材料特性,而第一环部分260和第二环部分261保持未经热处理或经受不同的热处理。在其它实施例中,第三环部分262可以由相对昂贵的材料形成,诸如,例如高耐磨材料(诸如GMR235、高合金、镍基合金钢),而第一和第二环部分260、261由另一种材料形成,例如,比用于形成第三环部分262的材料更便宜的常规材料,例如321不锈钢。在这些实施例中,具有不同材料特性(诸如,例如改进的耐磨性)的第三环部分262可以组装到调整环250中,调整环250又反过来设置在涡轮增压器1中,使得第三环部分262定位在已知具有相对较高磨损的位置上。这种布置允许使用具有较高磨损特性的一个环部分,而剩余的环部分由更具成本效益的材料形成并且用在非关键位置中。因此,这种布置允许设计者从不同成本和材料特性的材料中手工挑选,并且根据具体应用的需要将它们组合在单个元件中。通过这样做,相对于调整环完全由高耐磨材料形成的配置,能够降低材料成本。
[0044] 参考图12,另一个可替代实施例调整环350在形状上为环形,并且包括外边缘351、内边缘352和在外边缘351和内边缘352之间延伸的相对的侧面353、354(相对侧面353、侧面354,未示出),并且形成为具有在相对的侧面353、354之间延伸的两组通口55、56。调整环
350还包括圆形固定开口58,并且在一些情况下,还可以包括减重开口57(未示出)。此外,调整环350是四件式组件。特别地,调整环350包括第一环部分360、第二环部分361和第三环部分362,其全部由相同材料形成,例如321不锈钢。当组装在一起时,第一环部分360、第二环部分361和第三环部分362形成单个、环形元件。调整环350还包括第四件,例如,插入件363,插入件363由具有解决特定应用要求的材料特性的不同材料形成。例如,插入件363可以由GMR235高合金钢形成,并且可以附接到调整环350的侧面353,以便覆盖第一环部分360、第二环部分361和第三环部分362中的一个或多个。插入件363可以策略性地放置在需要特定材料特性的位置上,例如,改善的耐磨性。
[0045] 在示出的示例性实施例中,插入件363具有为环形扇形的外围形状。此外,插入件363具有大致对应于调整环350的高磨损区域的周长的弧长。例如,插入件363可以具有小于其覆盖(如图所示)的环部分362的弧长或者与环部分362的弧长相同或大于其覆盖的环部分362的弧长的弧长。此外,插入件363具有小于其覆盖的环部分362的径向尺寸的径向尺寸。插入件363相对于环部362经由焊接、紧固件、粘合剂或其组合而被固定在期望的位置。
通过将调整环350提供为三个冲压环部分360、361、362的组件,如上所述,能够降低制造成本。此外,通过在调整环350中包括插入件363来解决耐磨要求,可以通过最小化包括在调整环350中的相对昂贵的高磨损材料的量来进一步减少制造成本,具体地,将其限制到需要该特征的那些区域。
[0046] 一种制造配置成便于在可变涡轮几何形状的涡轮增压器1中进行叶片位置调整的环形调整环50、150、250、350的方法包括提供适当的切割图案。切割图案包括一个或多个环形图案或环形图案的部分,其中每个环形图案对应于单个调整环。在切割图案中,每个环形图案被分成对应于环部分60、61的至少两个单独的扇形。该扇形可以包括提供所得装置的任何所需特征的特征,例如具有不规则的配合轮廓等的配合边缘的通孔55、56、57、58。
[0047] 切割图案以这样的方式配置,使得扇形以嵌套布置而被提供。例如,对应于一个环部分,扇形的凸形外边缘可以布置在对应于另一个环部分的扇形的凹形内边缘内。嵌套的扇形可以对应于相同的环部分(60、60或61、61),或者可以对应于不同的环部分60、61。
[0048] 从原材料片中切割多个调整环50。有效地,对于每个扇形,沿着用于形成环部分60、61的每个扇形的外围切割原材料片。一旦环部分60、61从原材料片中切割,通过接合相应的配合边缘66、68将环形部分60、61组装在一起而形成一个或多个调整环50。
[0049] 在一些实施例中,从原材料片中切割环形部分60、61的步骤包括精密冲裁(例如,精冲)。可选择地,可以使用其它切割技术来形成环形部分60、61。多个环部分可以从单个原材料片中同时切割,单个环部分可以顺序地切割,或者切割可以是两者的组合。
[0050] 在一些实施例中,用于形成调整环50的所有环部分60、61由相同的材料形成。在这种情况下,组装环部分的步骤包括沿它们对应的配合边缘66、68组装连接环部分60、61以形成均匀的、环形调整环50。
[0051] 在其它实施例中,从第一原材料片切割至少一个单独的环部分60,并且从第二原材料片切割至少一个其它单独的环部分61,其中第二原材料片具有不同于第一原材料片的材料特性。不同的材料特性对于用于形成第二(原材料)片的材料可以是固有的,或者可以通过热处理、涂覆或者其它方法提供给材料。在一些实施例中,第一原材料片由与第二原材料片相同的材料形成,但是与第二原材料片的热处理不同。
[0052] 在使用不同材料的环部分60、61的情况下,组装环部分60、61的步骤包括组装由第一原材料片形成的至少一个环部分(例如,第一环部分60)和由第二原材料片形成的至少一个环部分(例如,第二环部分61),以形成单个、环形调整环50。在一些实施例中,第二原材料片可以由比第一原材料片的耐磨材料更少的耐磨材料形成。在这种情况下,然后将环形调整环50组装在涡轮增压器1内,使得第一环部分60被布置在涡轮增压器内对应于调整环50的一部分的位置处,该部分在使用时经受最高的磨损。
[0053] 虽然调整环50、150、250、350在本文中被描述为具有两个或三个环部分,但是调整环不限于具有两个或三个环部分。例如,在一些实施例中,调整环50、150、250、350可以具有四个或更多个环部分。
[0054] 虽然调整环50、150、250、350在本文中被描述为具有多个环部分60、61、62,每个环部分60、61、62具有大致相等的圆周尺寸,但是调整环50、150、250、350不限于该配置。例如,在一些实施例中,环部分(例如,第一环部分60)中的一个可以大于或小于用于形成调整环50、150、250、350的其他环部分。在一些实施例中,每个环部分60、61、62可以具有唯一的圆周尺寸。
[0055] 虽然调整环50、150、250、350在本文中被描述为由321不锈钢、GMR235合金钢或其组合形成,但是这些材料是示例性的,并且调整环50、150、250、350不限于这些材料或其组合。选择以形成调整环50、150、250、350的材料将由具体应用的要求而确定。
[0056] 虽然调整环50在本文中被描述为由制造在叶片臂36的壁垒38上的轴向和径向形状限制和支撑,但是不限于该配置。例如,在一些实施例中,调整环50可以由本身由涡轮机壳体或上叶片环40限制的一组辊(未示出)径向地支撑和限制。在该配置中,叶片臂36是平坦的,并且不包含示例的实施例的壁垒。
[0057] 本文描述的方面可以在不脱离其精神或其本质属性的情况下以其他形式和组合来体现。因此,当然应当理解,实施例不限于本文描述的具体细节,其仅通过实例给出,并且在所附权利要求的范围内的各种修改和替换是可能的。