專利名稱：可變?nèi)萘颗艢鉁u輪增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的可變?nèi)萘颗艢鉁u輪增壓器的制造方法，所述渦輪 增壓器具有噴口面積變化機(jī)構(gòu)，所述噴口面積變化機(jī)構(gòu)用于改變由渦輪殼
體中的部件可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個噴口翼片的葉片角，以及用于制造噴口面 積變化機(jī)構(gòu)(此后稱為可變噴口機(jī)構(gòu))的構(gòu)成部件的制造方法。
背景技術(shù)：
在用于車輛的內(nèi)燃機(jī)的可變?nèi)萘颗艢鉁u輪增壓器中，必須減小可變噴 口機(jī)構(gòu)的連桿部件的滑動表面的磨損，該部件在高溫和非潤滑條件下操作 很長的周期，并且其需要采用比傳統(tǒng)的用于滑動部件的材料具有更高耐磨 性的材料或者對滑動部分進(jìn)行表面處理以增加耐磨性。
通常，例如鴇基、鎳基或者鈷基合金或者陶瓷等的在高溫下具有較高 硬度的材料被用作高耐磨性材料。
另一方面，固定所述滑動部件的部件通常由不銹鋼所制造，用于減除 諸如壓力加工的塑料成形。但是，所述用于滑動部件的耐磨材料較硬和較 脆，這樣諸如堵縫(caulking)的塑性變形不能如傳統(tǒng)上所做的那樣應(yīng)用， 以通過堵縫將滑動部件固定到將固定所述滑動部件的部件上。
通常，壓入或者收縮配合(shrinkage fit)被采用作為兩個部件的牢固 連接。但是，可變噴口機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件的溫度到達(dá)600'C或者之上，這樣 當(dāng)驅(qū)動銷的熱膨脹系數(shù)小于驅(qū)動環(huán)的熱膨脹系數(shù)時，在這樣的高溫的條件 下，在壓入部分上不能維持充分的過盈(interference),驅(qū)動銷滑落。為了
防止這種情況，傳統(tǒng)上采用如圖7、 8所示的驅(qū)動銷的固定。圖7表示現(xiàn)有 技術(shù)中驅(qū)動環(huán)與驅(qū)動銷的連接，(A)是主視圖，(B)是在圖7 (A)中的 箭頭Z-Z的方向上的截面視圖。圖8是詳細(xì)顯示了通過圖7 (B)中的圓圈V 所圍繞的部分的橫截面視圖。在圖7、 8中，由耐磨材料所形成的驅(qū)動銷032 插入到由諸如不銹鋼的鋼材料所制造的驅(qū)動環(huán)3的通孔31中，然后其端部 032c被焊接以固定到驅(qū)動環(huán)3 。附圖標(biāo)記032是與圖中未示出的杠桿板 (leverplate)配合的一部分。
此外，通過堵縫而將驅(qū)動銷牢固地固定到驅(qū)動環(huán)在日本專利公開出版 物No.9-112511 (此后稱為專利文獻(xiàn)l)中公開。
根據(jù)此公開，多個切口槽設(shè)置在通孔的內(nèi)周上，并且插入到通孔中的 軸的端部通過堵縫而塑性變形，這樣外周的變形部分侵入切口槽(notched groove)中以用作鎖定爪，防止軸旋轉(zhuǎn)。
在用作車輛用的內(nèi)燃機(jī)的小排氣渦輪增壓器的領(lǐng)域中，排氣渦輪增壓 器在日本專利公開出版物No.59-78983 (此后稱為專利文獻(xiàn)2)中公開，其 被構(gòu)造這樣在高溫下操作的由陶瓷材料所制造的排氣渦輪轉(zhuǎn)子和在低溫 下操作的由金屬制造的壓縮機(jī)通過銅焊連接。
在此排氣渦輪增壓器中，陶瓷渦輪轉(zhuǎn)子的軸部分的端部被錐化，并且 錐形孔設(shè)置在金屬壓縮機(jī)葉輪中以與渦輪轉(zhuǎn)子的所述錐形部分緊密接合， 由此凹陷部分設(shè)置在錐形軸部和錐形孔之一或者二者的表面上，這樣錐形 軸部分通過填充凹陷部分的悍料介質(zhì)而與錐形孔連接。通過這樣，在陶瓷 材料和金屬材料之間實(shí)現(xiàn)極高精確的連接，陶瓷渦輪轉(zhuǎn)子和金屬壓縮機(jī)葉 輪之間的連接剛度通過焊料的媒介作用增加。
在排氣渦輪增壓器的領(lǐng)域中，特別是用于車輛的內(nèi)燃機(jī)的較小的類型 排氣渦輪增壓器中，設(shè)有可變噴口渦輪的可變?nèi)萘颗艢鉁u輪增壓器近年來 得到廣泛發(fā)展，用所述可變噴口渦輪，通過渦輪殼體的巻軸(scroll)進(jìn)入 渦輪轉(zhuǎn)子的排放氣體的流速可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的操作條件而變化，這樣排放 氣體流與渦輪增壓器的最佳操作條件相匹配。
在這種可變噴口渦輪增壓器中，在用于改變多個噴口翼片(nozzle vane)的葉片角度的可變噴口機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件之中，將與杠桿板接合的驅(qū)
動銷固定到驅(qū)動環(huán)，每個杠桿板通過各噴口軸的介質(zhì)連接到噴口翼片，如
圖7、 8中所述，或者如專利文獻(xiàn)l中所公開。
如圖7、 8中的現(xiàn)有技術(shù)所示，發(fā)生的問題是當(dāng)極高的耐磨金屬材料被 用作驅(qū)動銷032時，當(dāng)焊接時所述材料對裂紋比較敏感，產(chǎn)益率減小。因 此，當(dāng)諸如驅(qū)動銷032焊接到由諸如奧氏體類型的不銹鋼的鋼材料所制造 的驅(qū)動環(huán)時，不能夠獲得包括固定驅(qū)動銷的驅(qū)動環(huán)的部件的穩(wěn)定質(zhì)量和可 靠性，并且由于將驅(qū)動銷固定到驅(qū)動環(huán)的過程的較低的產(chǎn)益率，制造成本 增加。
當(dāng)驅(qū)動銷由耐磨金屬材料所制造時，不能應(yīng)用專利文獻(xiàn)l中所公開的方法。
盡管如前所述專利文件2中提出了將陶瓷渦輪轉(zhuǎn)子通過銅焊連接到由 金屬制造的壓縮機(jī)葉輪的方法作為連接排氣渦輪增壓器的構(gòu)成部件的方 法，但是，此連接方法包括如下所述的問題，這樣其不能應(yīng)用到連接可變 噴口面積機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件。
在專利文獻(xiàn)2中提出的通過銅焊連接的方法被應(yīng)用于將壓縮機(jī)葉輪連 接到渦輪轉(zhuǎn)子，高扭矩在高溫下加載到所述渦輪轉(zhuǎn)子，并且凹部設(shè)置在渦 輪轉(zhuǎn)子軸的錐形部分的表面上和壓縮機(jī)葉輪的錐形孔的表面上以在其中 填充焊料。在焊料沒有充分地填充到凹部中的情況下，在此部分上可能發(fā) 生斷裂。
因此，在將渦輪轉(zhuǎn)子連接到壓縮機(jī)葉輪的方法中，在凹部的范圍中的 銅焊必須是均勻和可靠的，這需要較多的處理工時以將渦輪轉(zhuǎn)子通過銅焊 連接到壓縮機(jī)葉輪。
此外，在將渦輪轉(zhuǎn)子連接到壓縮機(jī)葉輪的方法中，確認(rèn)焊料朝向壓縮 輪中的孔的底部滲透和擴(kuò)散到凹部的較遠(yuǎn)側(cè)范圍比較困難。這樣，難于檢 測連接中的缺陷，并不能保證獲得渦輪增壓器的穩(wěn)定的質(zhì)量。
因此，通過專利文獻(xiàn)2的銅焊連接的方法不可應(yīng)用到可變噴口機(jī)構(gòu)的 連接構(gòu)成部件中。
此外，提出了讓驅(qū)動銷032的芯部用鋼或者燒結(jié)材料所形成，并且將 滑動部分的表面通過等離子噴射等涂敷耐磨材料，但是，在諸如驅(qū)動銷032
的較小部分的情況下，90%的磨損材料散幵以及所述材料的飛離損耗較 大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明有鑒于上述的問題而提出，目的是提供一種設(shè)有可變噴口機(jī)構(gòu) 的可變?nèi)萘颗艢鉁u輪增壓器，所述可變噴口機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件的連接可以用 較小的工時和較低的成本實(shí)現(xiàn)，并且在嚴(yán)酷的操作條件下保持構(gòu)成部件的 牢固連接而質(zhì)量穩(wěn)定。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了 一種用于制造可變?nèi)萘颗艢鉁u輪增 壓器的用于改變由渦輪殼體中的部件可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個噴口翼片的葉 片角度的可變噴口面積機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件的方法，其中，為了制造將插入和 固定到在所述可變噴口面積機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件之中具有通孔的部件中的通 孔中的軸部件，耐磨材料焊接到鋼板的上表面以形成特定厚度的覆層，所 述材料比鋼板更硬，然后粗制軸部件從復(fù)合板切除。
通過應(yīng)用本發(fā)明的方法，提供一種設(shè)有用于改變由渦輪殼體中的部件 所可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個噴口翼片的葉片角度的可變噴口面積機(jī)構(gòu)的可變 容量排氣渦輪增壓器，其中在驅(qū)動銷擠壓到所述可變噴口面積機(jī)構(gòu)的構(gòu)成 部件之中的驅(qū)動環(huán)中的通孔的牢固連接通過堵縫所執(zhí)行，由此所述驅(qū)動銷 被形成以通過將焊料在軸向上包覆到所述連接軸的部分的一端上來形成 所述耐磨軸部分而由較硬材料的耐磨軸部分層和硬度小于所述耐磨材料 的材料的連接軸部分層的兩個層所構(gòu)成，所述連接軸部分?jǐn)D壓到通孔中并 在端部上被堵縫用于牢固連接，并且所述耐磨軸部分用作將與匹配部件接 合的滑動部分，所述匹配部件可滑動地連接到驅(qū)動銷。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述耐磨軸部分由Co—Mo合金所制造，所述 連接軸部分由包括不銹鋼和碳鋼的鋼所制造。
適于可變噴口機(jī)構(gòu)的較硬和耐磨材料(優(yōu)選的例如Co—Mo合金)對 于牢固固定到另外的部件比較難于堵縫。
根據(jù)本發(fā)明，通過將耐磨材料焊接到硬度小于所述耐磨材料的鋼板的 上表面上以在其上形成特定厚度的覆層并優(yōu)選地通過放電加工切割粗制 軸部件，諸如所述包括優(yōu)選地為Co-Mo合金的耐磨材料的軸狀層的兩層的 諸如所述驅(qū)動銷的軸部件可以被獲得，所述軸狀層被形成以從諸如不銹鋼 或者碳鋼的鋼的軸狀層軸向地延伸。
因此，具有適于驅(qū)動銷的諸如Co-Mo的耐磨層的軸部件作為其滑動部 分可以通過將鋼的軸狀層插入到通孔中并堵縫其端部而牢固地固定到具 有通孔的部件，諸如驅(qū)動環(huán)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，諸如驅(qū)動銷的軸部件可以通過堵縫牢固地固定到 具有孔的部件，諸如驅(qū)動銷，而不用如現(xiàn)有技術(shù)中通過焊接固定驅(qū)動銷的 情況那樣對諸如驅(qū)動銷和驅(qū)動環(huán)的部件局部地加熱，結(jié)果，由于局部施加 熱所導(dǎo)致的變形可以被避免。
此外，通過堵縫執(zhí)行將軸部件牢固地連接到具有孔的部件，就沒有必 要采取措施來減小由于局部加熱對諸如驅(qū)動環(huán)的的具有孔的部件的變形 的影響，這樣諸如驅(qū)動環(huán)的具有孔的部件的厚度可以減小。
此外，根據(jù)本發(fā)明，通過利用與具有孔的部件相同的材料用于軸部件 的連接軸部分，熱膨脹系數(shù)沒有區(qū)別于連接部分，這樣，即使可變噴口機(jī) 構(gòu)的構(gòu)成部件在較高的溫度條件下操作時，即便只有壓入連接也可以維持 牢固連接。
同樣，根據(jù)本發(fā)明，諸如驅(qū)動銷的軸部件牢固連接到諸如驅(qū)動環(huán)的帶 孔部件可以通過相同的方法通過將諸如驅(qū)動銷的軸部件組成作為兩層結(jié) 構(gòu)來執(zhí)行，而不管耐磨軸部分的材料。
此外，當(dāng)諸如驅(qū)動銷的軸部件被構(gòu)造這樣諸如Co-Mo合金的昂貴材料 只用于必須耐磨的部分而更便宜的鋼材料被用作將與具有孔的部件相連 接的部分，昂貴耐磨材料的使用量可以被減小，用于制造可變噴口機(jī)構(gòu)的 成本的增加可以被抑制。
此外，當(dāng)軸部件通過將耐磨材料焊接到鋼板的上表面上并且通過放電 加工而切割原始軸材料從包覆或者填料至特定的厚度所獲得的原始軸材 料所獲得，與通過等離子噴射焊接而涂敷耐磨材料相比，昂貴耐磨材料的 每單位量所獲得的驅(qū)動銷的數(shù)目增加并且耐磨材料被節(jié)省使用。
此外，本發(fā)明提出了一種用于制造可變?nèi)萘颗艢鉁u輪增壓器的用于改
變由渦輪殼體中的部件可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個噴口翼片的葉片角度的可變 噴口面積機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件的方法，其中，為了制造將插入和固定到在所述 可變噴口面積機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件之中具有通孔的部件中的通孔中的軸部件， 連接軸的端側(cè)壓入到由燒結(jié)材料所形成的中空圓柱體的中空中以獲得由 耐磨層和連接軸層的兩層所構(gòu)成的軸部件，連接軸硬度小于所述燒結(jié)材料 的圓柱體，然后所述軸部件的連接軸部分?jǐn)D壓到通孔中并被堵縫在其端部 上用于牢固連接。
通過應(yīng)用本發(fā)明的方法，提供一種設(shè)有用于改變由渦輪殼體中的部件 所可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個噴口翼片的葉片角度的可變噴口面積機(jī)構(gòu)的可變 容量排氣渦輪增壓器，其中在驅(qū)動銷擠壓到所述可變噴口面積機(jī)構(gòu)的構(gòu)成 部件之中的驅(qū)動環(huán)中的通孔的牢固連接通過堵縫所執(zhí)行，由此所述驅(qū)動銷 通過將連接軸的部分?jǐn)D壓到由較硬材料所形成的中空圓柱體的中空中而 被形成以由較硬材料的耐磨層以及硬度小于所述耐磨材料的連接軸層的 兩層所構(gòu)成，所述連接軸擠壓到驅(qū)動環(huán)的通孔中并在其端部上被堵縫用于 牢固連接，以及所述耐磨層用作與可滑動地連接到驅(qū)動銷的匹配部件相接 合的滑動部分。
在本發(fā)明中，優(yōu)選地，所述耐磨層由燒結(jié)材料所形成并且所述連接軸 部件由包括不銹鋼和碳鋼的鋼或者燒結(jié)材料任一所形成。
根據(jù)本發(fā)明，與諸如驅(qū)動銷的軸部件的輪廓相關(guān)的自由度可以增加，
材料的產(chǎn)益率可以通過減小填料(pads)或者減小多余的材料來增加，并 且實(shí)現(xiàn)容易加工。此外，通過使用用于連接軸部件的諸如不銹鋼的鋼材料， 昂貴耐磨材料的使用量可以減小。
通過使用形成為中空圓柱體的燒結(jié)材料用于驅(qū)動銷32的耐磨部分，適 當(dāng)厚度的耐磨部分可以圍繞鋼的中心軸形成，諸如驅(qū)動銷的軸部件可以被 構(gòu)造以提供對操作條件的匹配。
通過使用燒結(jié)材料用于諸如驅(qū)動銷的軸部件的滑動部分，其輪廓的自 由度較高，材料的產(chǎn)益率增加，并且制造成本減小。
此外，可以確定由燒結(jié)材料所制造的耐磨部分的厚度，這樣根據(jù)施加 到可變噴口機(jī)構(gòu)的載荷，厚度是適當(dāng)?shù)?，并且諸如驅(qū)動銷的軸部件的材料 成本可以被抑制得較低。
此外，本發(fā)明提出了一種用于制造可變?nèi)萘颗艢鉁u輪增壓器的用于改 變由渦輪殼體中的部件可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個噴口翼片的葉片角度的可變 噴口面積機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件的方法，其中，為了制造將插入和固定到在所述 可變噴口面積機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件之中具有通孔的部件中的通孔中的軸部件， 由較硬材料所形成的耐磨軸以及連接軸通過摩擦焊接或者擴(kuò)散壓力焊接 的任一在各軸的端部上結(jié)合在一起，以獲得由耐磨軸層和連接軸層的兩層 所構(gòu)成的軸部件，然后所述軸部件的連接軸部分壓入到通孔中并在端部上 被堵縫，用于牢固連接。
通過應(yīng)用本發(fā)明的方法，提供一種設(shè)有用于改變由渦輪殼體中的部件 可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個噴口翼片的葉片角度的可變噴口面積機(jī)構(gòu)的可變?nèi)?量排氣渦輪增壓器，其中在驅(qū)動銷擠壓到所述可變噴口面積機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部 件之中的驅(qū)動環(huán)中的通孔的牢固連接通過堵縫所執(zhí)行，由此所述驅(qū)動銷在 各軸的一端上通過將由較硬材料所制造的耐磨軸壓力焊接到連接軸通過 將由較硬材料的耐磨軸層和硬度小于所述耐磨材料的材料的連接軸層的 兩層所構(gòu)成，連接軸部分?jǐn)D壓到驅(qū)動環(huán)的通孔中并在其端部上被堵縫用于 牢固連接，以及所述耐磨軸部分用作滑動部分以與可滑動地連接到驅(qū)動銷 的匹配部件接合。
根據(jù)本發(fā)明，由于由較硬材料所制造的耐磨軸和連接軸通過摩擦焊接 或者擴(kuò)散壓力焊接的任一在各軸的端部上結(jié)合在一起以形成為軸向延伸 的兩層的軸部件，難于堵縫的耐磨部件通過可以很容易堵縫的低碳鋼材料 所制造的連接軸部分的介質(zhì)牢固地連接到具有孔的部件，諸如由碳材料所 形成的驅(qū)動環(huán)。
根據(jù)本發(fā)明，由鎳基或者鈷基合金所制造的耐磨軸可以通過目前可行 的實(shí)施焊接方法的摩擦焊接或者擴(kuò)散壓力焊接而牢固地結(jié)合在一起。
通過摩擦焊接或者擴(kuò)散壓力焊接，難于應(yīng)用到包覆焊接或者燒結(jié)的材 料可以與很容易塑性變形的奧氏體類型不銹鋼材料牢固地結(jié)合在一起。
兩種不同類型的材料、即耐磨軸和連接鋼軸可以通過摩擦焊接或者擴(kuò) 散壓力焊接牢固地結(jié)合在一起，這樣可變噴口機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件可以通過流
行實(shí)施的處理來制造而不需要使用特別的技術(shù)處理，諸如包覆焊接或者粉 末冶金。
根據(jù)本發(fā)明，通過插入包括耐磨材料部分的層和由諸如不銹鋼或者碳 鋼的鋼材料所形成的連接軸部分的層的兩層的軸部件的連接軸部分并堵 縫連接軸部分的端部，具有硬度較高、耐磨性較高并適于驅(qū)動銷的諸如
Co-Mo合金的耐磨部分的軸部分可以通過堵縫牢固地固定到諸如驅(qū)動環(huán)
的具有孔的部件。
這樣，可變噴口機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件的牢固連接可以用較小數(shù)目的工時和 較低的成本來實(shí)現(xiàn)，以及設(shè)有可變噴口機(jī)構(gòu)的排氣渦輪增壓器可以被設(shè) 置，其在嚴(yán)酷的操作條件下保持構(gòu)成部件的牢固連接而質(zhì)量穩(wěn)定。


圖l是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)有可變噴口機(jī)構(gòu)可變?nèi)萘颗艢鉁u輪增壓器的相 關(guān)部分的縱向截面圖。
圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例的表示，(A)是驅(qū)動環(huán)的主視圖，并且(B) 是如圖2 (A)中沿著線C一C所取的橫截面視圖。
圖3(A)是本發(fā)明的第一實(shí)施例的具有驅(qū)動環(huán)的驅(qū)動銷的連接部分(對 應(yīng)通過圖2 (B)中的箭頭Y所表示的部分)的詳細(xì)的放大橫截面視圖，并 且圖3 (B)是顯示了驅(qū)動銷如何被制造的透視圖。
圖4是包括兩層的第一實(shí)施例的驅(qū)動銷的側(cè)視圖。
圖5是本發(fā)明的第二實(shí)施例的具有驅(qū)動銷的驅(qū)動環(huán)的連接部分的細(xì)節(jié) 的放大橫截面視圖。
圖6是本發(fā)明的第三實(shí)施例的具有驅(qū)動銷的驅(qū)動環(huán)的連接部分的細(xì)節(jié) 的放大橫截面視圖。
圖7表示現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動環(huán)與驅(qū)動銷連接，(A)是主視圖，(B)是圖 7 (A)中的箭頭Z—Z方向的橫截面視圖。
圖8是通過圖7 (B)中的圓圈V所圍繞的部分的細(xì)節(jié)的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
將參照附圖來說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是，除非特別限定，實(shí)施 例中的構(gòu)成部分的尺寸、材料、相對位置等應(yīng)當(dāng)只解釋為說明的目的而不 是為了限制本發(fā)明的范圍。
圖l是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)有可變噴口機(jī)構(gòu)可變?nèi)萘颗艢鉁u輪增壓器的相 關(guān)部分的縱向截面圖。
參照圖l，附圖標(biāo)記10是渦輪殼體，11是形成在渦輪殼體10之內(nèi)的巻 軸室。附圖標(biāo)記12是徑向流動類型的渦輪轉(zhuǎn)子，所述渦輪轉(zhuǎn)子同軸地連接 到未示出的壓縮機(jī)葉輪，渦輪軸12a被支撐用于通過軸承13a被軸承箱13旋 轉(zhuǎn)。附圖標(biāo)記100a顯示了排氣渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)中心。
附圖標(biāo)記2是噴口翼片，多個噴口翼片在環(huán)形流動通道中周向均勻地 分開安置，用于排放在巻軸室ll的內(nèi)側(cè)中形成的排放氣體，并且各噴口翼 片的噴口軸02通過固定到渦輪殼體10的噴口座4可旋轉(zhuǎn)地支撐，這樣噴口 翼片2的葉片角度可以通過可變噴口面積機(jī)構(gòu)變化。
附圖標(biāo)記3是形成為環(huán)形板并可旋轉(zhuǎn)地支撐在噴口座4的周圍部分上 的驅(qū)動環(huán)。多個驅(qū)動銷32被周向均勻分開地固定到驅(qū)動環(huán)3。附圖標(biāo)記l是 杠桿板，每個杠桿板與驅(qū)動銷32配合，設(shè)置在輸入側(cè)中的槽(外側(cè)端部分) 與驅(qū)動銷32接合并且噴口軸02固定到輸出側(cè)(中心側(cè)端部分)。
附圖標(biāo)記8是連接到驅(qū)動噴口翼片2的未示出的執(zhí)行器的曲柄機(jī)構(gòu)，5 是連接到曲柄機(jī)構(gòu)8的杠桿，并且6是控制套筒，所述控制套筒被固定到杠 桿5并與驅(qū)動環(huán)3接合以旋轉(zhuǎn)驅(qū)動環(huán)3。
在具有可變噴口面積機(jī)構(gòu)的可變?nèi)萘颗艢鉁u輪增壓器中，進(jìn)入巻軸室 ll的未示出的內(nèi)燃機(jī)的排放氣體然后進(jìn)入環(huán)形流動通道同時隨著巻軸室 ll的回旋而發(fā)生渦流。排放氣體流經(jīng)噴口翼片之間的空間以從外周進(jìn)入渦 輪轉(zhuǎn)子12，從而在徑向方向上朝向中心流動并在軸向上流出同時將膨脹功 施加在渦輪轉(zhuǎn)子12上。然后，從渦輪轉(zhuǎn)子流出的排放氣體流經(jīng)渦輪殼體的 出口通道10b并排放到外側(cè)。
當(dāng)控制排放氣體流經(jīng)排放渦輪，噴口翼片2的葉片角度通過未示出的 葉片角度控制裝置所確定，這樣流經(jīng)噴口翼片之間的空間的排放氣體的流
速是所需流速。未示出的執(zhí)行器旋轉(zhuǎn)驅(qū)動環(huán)3以旋轉(zhuǎn)噴口翼片2至通過曲柄 機(jī)構(gòu)8、杠桿5和控制套筒6由葉片角度控制裝置所確定的角度。
當(dāng)驅(qū)動環(huán)3被旋轉(zhuǎn)時，通過固定到周向均勻分開的驅(qū)動環(huán)3的各驅(qū)動銷 32，各杠桿板1圍繞各噴口軸02的中心軸晃動，其可旋轉(zhuǎn)地支撐在噴口座4 中。通過晃動各杠桿板l，固定到各杠桿板的各噴口軸02被旋轉(zhuǎn)，并且與 各噴口軸02—體的各噴口翼片2被旋轉(zhuǎn)，這樣噴口翼片的葉片角度被變化。
本發(fā)明涉及將軸部件連接到具有通孔或者孔的部件的改良，諸如將驅(qū) 動銷連接到驅(qū)動環(huán)以及將控制套筒連接到設(shè)有如上所述的可變噴口面積 機(jī)構(gòu)的可變?nèi)萘颗艢鉁u輪增壓器中的杠桿。
圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施例的表示，(A)是驅(qū)動環(huán)的主視圖，(B)是 如圖2 (A)中沿著線C—C所取的橫截面視圖。圖3 (A)是本發(fā)明的第一 實(shí)施例的具有驅(qū)動環(huán)的驅(qū)動銷的連接部分(對應(yīng)通過圖2 (B)中的箭頭Y 所表示的部分)的詳細(xì)的放大橫截面視圖，圖3 (B)是顯示了驅(qū)動銷如何 被制造的透視圖。圖4是包括兩層的第一實(shí)施例的驅(qū)動銷的側(cè)視圖。
參照圖2—4，附圖標(biāo)記3是可變噴口面積機(jī)構(gòu)100的驅(qū)動環(huán)(具有孔的 部件)(參看圖l)， 31是設(shè)置在驅(qū)動環(huán)3中周向均勻地分開的通孔，驅(qū)動銷 (軸部件)32被壓入到所述通孔中，其端部被堵縫，如圖3 (A)中由附圖 標(biāo)記32c所表示。
在第一實(shí)施例中，驅(qū)動銷32被壓入驅(qū)動環(huán)3的通孔31中，二者都是可 變噴口面積機(jī)構(gòu)100的構(gòu)成部件，并在如圖2 (B)所示的端部上堵縫，由 此驅(qū)動銷32包括兩層，即，耐磨軸部分32b和連接軸部分32a，耐磨軸部分 32b是Co-Mo合金(60wtX的Co和20wt^的Mo合金是適當(dāng)?shù)?并通過在由 不銹鋼所制造的連接軸部分32a上沿軸向通過焊接由填料或者包覆所形 成，并且驅(qū)動銷32的連接軸部分32a被壓入通孔31中并在其自由端側(cè)被堵 縫以穩(wěn)定牢固地固定到驅(qū)動環(huán)3，如圖3 (A)和圖4中所示。在圖4中，附 圖標(biāo)記32d是耐磨軸部分32b和連接軸部分32a的接頭，32c是堵縫部分。
圖3 (B)是用于說明驅(qū)動銷如何被制造的透視圖。當(dāng)制造驅(qū)動銷32 時，特定厚度的Co-Mo合金層032b通過焊接在不銹鋼板032a的上表面上覆 層，然后用于驅(qū)動銷32的特定直徑的粗制軸從具有所述合金的所述板覆層 通過放電加工切除。各粗制軸被加工以獲得包括兩層、即耐磨部分層32b 和連接部分層的驅(qū)動銷32。
諸如Co-Mo合金的鈷基合金的耐磨材料通常用作焊接材料并且其可 以是通過焊接以很高的可靠性形成覆層。
高耐磨金屬較硬但是另一方面又較脆，并且難于對其塑性變形以通過 堵縫將其牢固地固定。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，可以很容易塑性變形的 不銹鋼被用作驅(qū)動銷32的連接軸部分，這樣驅(qū)動銷可以通過堵縫牢固地固 定。這樣，可以獲得具有較高耐磨滑動軸部分32b和不銹鋼連接軸部分32a、 能夠通過堵縫牢固地固定在驅(qū)動環(huán)3的通孔31中驅(qū)動銷32，這樣可以實(shí)現(xiàn) 較高可靠地將驅(qū)動銷固定到驅(qū)動環(huán)3。
此外，當(dāng)由奧氏體類型的不銹鋼所制造的驅(qū)動環(huán)的熱膨脹系數(shù)大于諸 如Co-Mo合金的鈷基或者鎳基耐磨合金的熱膨脹系數(shù)時，如果由這樣的合 金所制造的驅(qū)動銷通過將其壓入到驅(qū)動環(huán)3的通孔31中而固定到奧氏體類 型的不銹鋼的驅(qū)動環(huán)3，在通常的溫度下通孔和軸之間的所提供的過盈減 小，在高溫下不能維持牢固連接。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)將壓入驅(qū)動銷32的連接 軸部分32a由幾乎與驅(qū)動環(huán)3相同的熱膨脹系數(shù)的不銹鋼所制造時，可以維 持驅(qū)動銷對驅(qū)動環(huán)的連接力，即使驅(qū)動銷只是壓入。
通常3 — 13個驅(qū)動銷32連接到驅(qū)動環(huán)3。在需要強(qiáng)耐磨性的部分中必須 使用諸如Co-Mo合金的鈷基或者鎳基耐磨材料并且普通耐熱材料被用在 條件不是很惡劣的部分中的情況下，連接方法必須根據(jù)驅(qū)動銷被連接的部 分而不同，這使得連接過程流變得復(fù)雜。
根據(jù)第一實(shí)施例，通過使用與驅(qū)動銷將與其連接的部件相似的驅(qū)動銷 材料的滑動部分32a，即使耐磨材料用作耐磨軸部分32b，所有的驅(qū)動銷可 以通過相同的方法由能夠連接到驅(qū)動環(huán)3的所有的通孔而制造。
此外，諸如Co-Mo合金的鈷基或者鎳基耐磨合金比較昂貴。在第一實(shí) 施例中，這樣的昂貴的材料只用于耐磨軸部分32b，其它部分、諸如連接 軸部分32a可以由便宜的材料所制造，這樣材料成本的增加可以被抑制。
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根據(jù)第一實(shí)施例，包括耐磨軸部分32b和連接軸部分32a的兩層的驅(qū)動 銷32可以通過在不銹鋼板的上表面上焊接Co-Mo合金耐磨材料包覆或者 填料到特定的厚度、通過放電加工切割出用于驅(qū)動銷的粗制軸并對原材料 進(jìn)行拋光來獲得，所述Co-Mo合金是用于可變噴口機(jī)構(gòu)100的驅(qū)動銷的適 當(dāng)材料，用于其較高的硬度和較高的耐磨屬性，但是不能被堵縫。
因此，通過將包括Co-Mo合金的耐磨軸部分層32b和不銹鋼的連接軸 部分層32a的兩層的驅(qū)動銷32 (軸部件)的連接軸部分32a插入驅(qū)動銷3的 通孔31中并在連接軸部分32a的自由端側(cè)被堵縫，具有Co-Mo合金的耐磨軸 部分的驅(qū)動銷32可以通過堵縫在驅(qū)動環(huán)3的通孔31中牢固地固定。
根據(jù)第一實(shí)施例，驅(qū)動銷32可以通過堵縫而不對連接部件局部加熱而 牢固地固定到驅(qū)動環(huán)3，局部加熱是現(xiàn)有技術(shù)通過焊接固定驅(qū)動銷中所進(jìn) 行的，結(jié)果由于局部施加熱的緣故而產(chǎn)生的變形可以被避免。
此外，通過堵縫將驅(qū)動銷32牢固地連接到驅(qū)動環(huán)3，就沒有必要采取 措施來減小由于局部加熱對驅(qū)動環(huán)3的變形的影響，這樣驅(qū)動環(huán)3的厚度可 以減小，導(dǎo)致重量減小，驅(qū)動銷3的尺寸減小。
此外，根據(jù)第一實(shí)施例，通過利用與用于驅(qū)動銷32的連接軸部分的驅(qū) 動銷3相似的不銹鋼，熱膨脹系數(shù)在連接部分上沒有不同，這樣，即使可 變噴口機(jī)構(gòu)100的構(gòu)成部件在較高的溫度條件下操作，僅通過壓入連接也 可以維持牢固連接。
同樣根據(jù)第一實(shí)施例，通過將驅(qū)動銷32由兩層結(jié)構(gòu)所構(gòu)成，將驅(qū)動銷 32牢固連接到驅(qū)動環(huán)3可以通過相同的方法來執(zhí)行，而不管耐磨軸部分32b 的材料。
此外，當(dāng)驅(qū)動銷32被構(gòu)造以使諸如Co-Mo合金的昂貴的材料被只用作 必須耐磨的部分，諸如不銹鋼的更便宜的材料被用于將連接到驅(qū)動環(huán)3的 部分，可以減小昂貴的耐磨材料的使用量，并且制造可變噴口機(jī)構(gòu)的成本 的增加可以被抑制。
此外，由于驅(qū)動銷32通過在不銹鋼板032b的上表面上焊接Co-Mo合金 的耐磨材料032b，并且通過放電加工切割粗制軸而通過包覆或者堵縫所獲 得的粗制軸來制造，昂貴耐磨材料每單位量所獲得的驅(qū)動銷的數(shù)目增加，
并且耐磨材料與通過等離子噴射焊接涂敷耐磨材料相比節(jié)儉使用。 [第二實(shí)施例]
圖5是本發(fā)明的第二實(shí)施例的具有驅(qū)動銷的驅(qū)動環(huán)的連接部分的細(xì)節(jié) 的放大橫截面視圖。
在第二實(shí)施例中，驅(qū)動銷32包括通過壓入由諸如不銹鋼或者碳鋼的材 料所制造的中心軸322的端側(cè)至由較硬的燒結(jié)材料所制造的耐磨部件321 中并形成為中空圓柱體而由兩層所形成，驅(qū)動銷32的中心軸322的另外的 端側(cè)被壓入驅(qū)動環(huán)3的通孔31并在端部上被堵縫，如附圖標(biāo)記32c所表示。
這樣，驅(qū)動銷32被構(gòu)造以使中心軸322的連接軸部分被壓入到驅(qū)動環(huán)3 的通孔31中并如圖32c所示堵縫，用于牢固連接，并且耐磨部件321用作與 杠桿板l配合的滑動部分(參看圖l)。
除了不銹鋼和碳鋼之外，燒結(jié)材料可以用于中心軸322。
盡管中心軸322的連接軸部分插入到圖5中的通孔31的端部中，中心軸 322的連接軸部分沒有到達(dá)通孔31的端部是允許的。
當(dāng)根據(jù)第二實(shí)施例制造可變噴口機(jī)構(gòu)100的驅(qū)動環(huán)3和驅(qū)動銷32的集 成部件時，直徑小于作為連接軸部分的另外端側(cè)的直徑的中心軸322的端 側(cè)被壓入到耐磨部件321的中空中，所述耐磨部件321由燒結(jié)材料形成并形 成為中空圓柱體，以固定到中空中而獲得包括耐磨部分321和中心軸322的 連接軸部分的兩層的驅(qū)動銷32 (軸部件)。'然后，驅(qū)動銷32的中心軸322的 連接軸部分被壓入到通孔31中并且中心軸322的連接軸部分的端部在堵縫 點(diǎn)32c上被堵縫，用于牢固固定。
金屬注射成形可以被應(yīng)用以形成耐磨部件321 。
根據(jù)第二實(shí)施例，可以增加與驅(qū)動銷32的輪廓相關(guān)的自由度，通過減
小填料或者多余的材料可以增加產(chǎn)益率，并實(shí)現(xiàn)容易加工。此外，通過使 用用于驅(qū)動銷32的中心軸322的諸如不銹鋼的鋼材料，昂貴耐磨材料的使
用量可以減小。
通過使用形成為用于驅(qū)動銷32的耐磨部分用的中空圓柱體的燒結(jié)材
料，適當(dāng)厚度的耐磨部分可以圍繞由鋼所制造的中心軸而形成，并且驅(qū)動
銷32可以被構(gòu)造以提供與操作條件相匹配。
此外，可以確定由燒結(jié)材料所制造的耐磨部分321的厚度，這樣所述 厚度根據(jù)施加到可變噴口機(jī)構(gòu)100的載荷是適當(dāng)?shù)?，并且?qū)動銷32的材料 成本可以被抑制得較低。
圖6是本發(fā)明的第三實(shí)施例的具有驅(qū)動銷的驅(qū)動環(huán)的連接部分的細(xì)節(jié) 的放大橫截面視圖。
根據(jù)第三實(shí)施例，驅(qū)動銷32通過壓力焊接由諸如Co-Mo合金的較硬材 料所制造的耐磨軸323的端部至由鋼材料所制造的連接軸324所構(gòu)造，焊接 的端部表面通過附圖標(biāo)記32e所表示。這樣，獲得在軸向包括兩層的驅(qū)動 銷32。
連接軸324側(cè)被壓入到驅(qū)動環(huán)3的通孔31并且在通過附圖標(biāo)記32c所表 示的端部上被堵縫。
這樣，驅(qū)動銷32被構(gòu)造，這樣連接軸324被擠壓到驅(qū)動環(huán)3的通孔31并 通過32c所表示堵縫用于牢固連接，并且耐磨軸323用作與杠桿板1接合的 滑動部分(參看圖l)。
當(dāng)制造根據(jù)第三實(shí)施例的可變噴口機(jī)構(gòu)100的驅(qū)動環(huán)3和驅(qū)動銷32的 一體部件時，由諸如Co-Mo合金的硬金屬制造的耐磨軸323的耐磨軸的端 部摩擦焊接或者擴(kuò)散壓力焊接到連接軸324的端部，以獲得包括耐磨軸層 323和連接軸層324的兩個軸向?qū)拥尿?qū)動銷(軸部件)。驅(qū)動銷32的連接軸 324被壓入到驅(qū)動環(huán)3的通孔31中并且連接軸323的端部在堵縫點(diǎn)32c上被 堵縫，用于牢固固定。
根據(jù)第三實(shí)施例，由于由硬材料制造的耐磨軸和連接軸324通過摩擦 焊接或者擴(kuò)散壓力焊接結(jié)合在一起用于形成為軸向延伸的兩層的驅(qū)動銷 32，難于堵縫的耐磨軸323通過由可以很容易堵縫的低碳鋼材料所制造的 連接軸324的媒介而牢固地連接到由鋼材料所制造的驅(qū)動環(huán)3。
由諸如Co-Mo合金的鎳基或者鈷基合金所制造的耐磨軸323以及由諸 如不銹鋼的鋼所制造的連接軸324可以通過摩擦焊接或者擴(kuò)散壓力焊接牢 固地結(jié)合在一起，所述摩擦焊接或者擴(kuò)散壓力焊接是常用的焊接方法。
根據(jù)第三實(shí)施例，難于施加包覆焊接或者燒結(jié)的材料可以連接到很容 易塑性變形的奧氏體類型不銹鋼。
兩種不同的材料、耐磨軸323和連接軸324可以通過摩擦焊接或者擴(kuò)散 壓力焊接而牢固地結(jié)合在一起，這樣可變噴口機(jī)構(gòu)100的構(gòu)造部件可以通 過流行實(shí)施的加工來制造而不需要使用特殊的技術(shù)處理，諸如包覆焊接或 者粉末冶金。
盡管驅(qū)動銷32與驅(qū)動環(huán)3連接在上述的實(shí)施例中進(jìn)行了說明，本發(fā)明 不限于這些實(shí)施例，其可以應(yīng)用到可變噴口機(jī)構(gòu)100的構(gòu)成部件中具有通 孔或者多個孔的部件與被插入到通孔或者多個孔中的軸部件。
根據(jù)本發(fā)明，可變噴口機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件的連接可以用較小的工時數(shù)和 較低的成本來實(shí)現(xiàn)，并且設(shè)有可變噴口機(jī)構(gòu)的排氣渦輪增壓器可以被提 供，其在嚴(yán)酷的操作條件下保持構(gòu)成部件的牢固連接而質(zhì)量穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種用于制造可變?nèi)萘颗艢鉁u輪增壓器的用于改變由渦輪殼體中的部件可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個噴口翼片的葉片角度的可變噴口面積機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件的方法，其中，為了制造將插入和固定到在所述可變噴口面積機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件之中具有通孔的部件中的通孔中的軸部件，連接軸的端側(cè)被壓入到由燒結(jié)材料形成的中空圓柱體的中空中以獲得由耐磨層和連接軸層的兩層所構(gòu)成的軸部件，連接軸的硬度小于所述燒結(jié)材料的圓柱體的硬度，然后所述軸部件的連接軸部分被擠壓到通孔中并在其端部上被堵縫，用于牢固連接。
2. —種可變?nèi)萘颗艢鉁u輪增壓器，設(shè)有用于改變由渦輪殼體中的部 件可旋轉(zhuǎn)地支撐的多個噴口翼片的葉片角度的可變噴口面積機(jī)構(gòu)，其中被 壓入所述可變噴口面積機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件之中的驅(qū)動環(huán)中的通孔中的驅(qū)動 銷的牢固連接通過堵縫執(zhí)行，由此，所述驅(qū)動銷通過將連接軸的一部分壓 入由燒結(jié)材料所形成的中空圓柱體的中空中，而由較硬材料的耐磨層和硬 度小于所述耐磨材料的材料的連接軸層的兩層所構(gòu)成，所述連接軸部件被 壓入到驅(qū)動環(huán)的通孔中并在其端部上被堵縫用于牢固連接，并且所述耐磨 層用作滑動部分以與可滑動地連接到驅(qū)動銷的匹配部件接合。
全文摘要
本發(fā)明提供一種設(shè)有可變噴口機(jī)構(gòu)的可變?nèi)萘颗艢鉁u輪增壓器，所述可變噴口機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件的連接用較小的工時和較低的成本實(shí)現(xiàn)并且在嚴(yán)酷的操作條件下保持構(gòu)成部件的牢固連接而質(zhì)量穩(wěn)定。為了制造將插入和固定到在所述可變噴口面積機(jī)構(gòu)的構(gòu)成部件之中具有通孔的部件中的通孔中的軸部件，連接軸的端側(cè)被壓入到由燒結(jié)材料形成的中空圓柱體的中空中以獲得由耐磨層和連接軸層的兩層所構(gòu)成的軸部件，連接軸的硬度小于所述燒結(jié)材料的圓柱體的硬度，然后所述軸部件的連接軸部分被擠壓到通孔中并在其端部上被堵縫，用于牢固連接。
文檔編號F01D17/16GK101173615SQ200710193648
公開日2008年5月7日 申請日期2006年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月10日
發(fā)明者中川大志, 稻村勇, 陣內(nèi)靖明 申請人:三菱重工業(yè)株式會社