一种用于喷嘴组件的同步环结构的制作方法

本实用新型涉及涡轮增压器的技术领域，尤其涉及一种用于喷嘴组件的同步环结构的设计方案，具体地，是一种用于涡轮增压器的带有可变喷嘴结构的同步环定位结构。

背景技术：

涡轮增压器是与内燃式发动及结合使用的装置，用于通过压缩输送到发动机进气口的空气以便与燃料混合并在发动机中燃烧来增大发动机的功率输出。涡轮增压器包括安装在压缩机壳体中压缩机叶轮和安装在涡轮机壳体中的涡轮。其中，涡轮机壳体与压缩机壳体分开地形成，并且还有另一个中间壳体连接在涡轮机壳体和压缩机壳体之间，用于轴承的安装及冷却润滑。涡轮机壳体限定出包围涡轮的大致环形流道，涡轮机组件包括流道通到涡轮中的喷嘴。排气从流道通过该喷嘴流到涡轮，并驱动涡轮转动，涡轮机带动同轴连接的压缩机转动。空气经过压缩机叶轮被压缩，然后从壳体出口连接到到发动机进气口。

在利用涡轮增压器来助推发动机性能方面的一个挑战是在发动机的整个工作范围内实现期望大小的发动机功率输出。已经发现，利用固定喷嘴尺寸的涡轮增压器通常不容易达到该目的，因此在对涡轮增压器提供的助推量提供更大程度的控制这一目的的驱使下，已经研发出了可变喷嘴尺寸的涡轮增压器。一种类型的可变尺寸涡轮增压器是可变喷嘴涡轮增压器（VNT），其包括涡轮机喷嘴中的一组可变叶片。这些叶片可转动地安装在喷嘴环中并连接于使得叶片角度能够改变的驱动机构。改变叶片的设定角度对改变涡轮机喷嘴中的有效流动面积具有影响，因此能够通过控制叶片相对位置来调节流向涡轮的排气流动。通过这种方式，能够调节涡轮的功率输出，这使得与利用固定喷嘴尺寸的涡轮增压器所通常能够实现的相比，能够在更大程度上控制发动机功率的输出。

一般地，可变叶片组件包括喷嘴环，该喷嘴环以可以旋转的方式支撑与喷嘴环的一个面临近的叶片。叶片具有延伸穿过喷嘴环中的安装孔的转动轴，并且叶片摇臂刚性地固定于该轴体的伸出超过喷嘴环的相反面的端部。因此，能够通过使叶片摇臂旋转而使叶片绕由所述转动轴限定的轴线旋转，从而改变叶片的设定角。同步环靠近喷嘴环的向对面布置，并且包括位于其轴向设计的与叶片数量相同的凹槽，以便接收叶片摇臂的自由端。因此，同步环围绕喷嘴环的轴线的转动造成所有叶片摇臂同步转动，从而一致地改变叶片的转动角度。

如图1所示，现有技术中，喷嘴环上设计有同步环定位销，一般是带有凹槽的滚轮式结构，带有凹槽的滚轮为同步环提供径向定位，同时凹槽的两端内壁面为同步环提供轴向定位，为了提高同步环的转动稳定性，也会设计若干不带凹槽的滚销，为同步环提供径向定位，带凹槽的滚轮数量至少是三个，不带凹槽的滚销数量一般是2~3个。不同的公司会根据自己产品的尺寸及经验，调整滚轮及滚销的数量和比例。另外也有公司采用T型销设计，由T型销的内壁面与喷嘴环形成轴向限位。但是，不管同步环定位销采用何种结构，都有一下共同缺点：

1、定位销均是通过其销轴与喷嘴环装配孔过盈压装进行装配的，在高温下存在脱落的风险；

2、带有销轴的设计，必然需要在喷嘴环上增加装配孔，从而增加喷嘴环上装配孔的数量，降低了结构强度，同时增加了工艺成本；

由此可见，可变喷嘴组件是比较复杂的，如何将同步环支撑固定在喷嘴环上，并且对同步环在径向、轴向进行定位，同时不影响同步环的轴向转动，对于涡轮增压器喷嘴组件的设计及装配是一个挑战。目前已经有多种设计方案，包括滚轴、滚轮等设计，但是目前滚轴、滚轮是需要一个单独的销轴来装配到喷嘴环上，从而增加了喷嘴环上所需要的装配孔的数量，同时销轴压装的滚轴、滚轮存在高温下脱落的风险。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种用于喷嘴组件的同步环结构，通过对喷嘴环和同步环的结构进行调整，设置了支撑销叶片和摇臂来使得盖板、喷嘴环和同步环配合，取消同步环的滚轴、滚轮设计，旨在降低喷嘴环结构的复杂性，降低了装配工艺的难度，使得更安全可靠。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种用于喷嘴组件的同步环结构，它主要包括喷嘴环和与喷嘴环相配合的同步环，所述的喷嘴环的一端面设有盖板，所述的盖板和喷嘴环通过贯穿两者的支撑销进行配合连接，支撑销一端与盖板固定连接，另一端与喷嘴环固定连接；喷嘴环与盖板相对应的一端面为平面，该平面上装配有多个叶片，喷嘴环的另一端端面为台阶面，该端面为同步环提供支撑和定位，台阶面上设有多个与叶片一一对应连接的摇臂，同步环上设有与摇臂相配合的外侧凹槽，摇臂上设有与外侧凹槽相配合的卡块，通过卡块与外侧凹槽的配合使得同步环与摇臂形成联动。

优选的，所述的摇臂中部设有阶梯状的落差并将摇臂分为高位部分和低位部分，该低位部分设置于同步环的上方并与同步环之间存在间隙，间隙的优选范围为0.2mm-0.5mm；同步环的内壁设有内侧弧形凹槽，所述的内侧弧形凹槽与外侧凹槽间隔设置。

进一步，所述的叶片包括转动轴和设在转动轴一端的可转动的弧形导流面，喷嘴环上设有与转动轴相配合的叶片安装通孔，转动轴的另一端穿过叶片安装通孔后与摇臂相连接；所述的摇臂一端为装配端，装配端设有装配孔，另一端为自由端，所述的装配孔尺寸与转动轴端部尺寸相配合，转动轴一端设置于装配孔中并与摇臂形成固定连接，摇臂的自由端卡设于同步环上的外侧凹槽内。

进一步，喷嘴环上设有沿环体周向间隔设置的叶片安装孔和支撑销安装孔；

喷嘴环的台阶面包括向上凸起的环形台阶，所述的叶片安装孔和支撑销安装孔均贯穿该环形台阶，该环形台阶的圆周外的侧边设有环状凸条，所述的环状凸条的顶部与同步环的底部相抵触。

更优选的，盖板的中部设有用以涡轮废气排放的圆形通孔，盖板的周向设有盖板支撑销通孔，盖板支撑销通孔用于支撑销的装配。

更进一步，喷嘴环上设有沿环体周向间隔设置的支撑销安装孔，支撑销的中部设有向外凸起的支撑柱体，所述的支撑柱体的直径大于喷嘴环支撑销通孔和盖板支撑销通孔的直径。

相对于现有技术，本实用新型的技术方案除了整体技术方案的改进，还包括很多细节方面的改进，具体而言，具有以下有益效果：

1、本实用新型所述的改进方案，通过将叶片与摇臂安装后，在支撑销的共同作用下，使得盖板、喷嘴环和同步环三者有效配合，简化了喷嘴环的结构，减少了装配孔，使得制作成本较低，同时提高了喷嘴环整体性能强度，简化了装配工艺；

2、本实用新型的喷嘴环一面是平面结构，另一面与同步环相配合的端面采用台阶面，台阶面外侧的环形凸条为同步环提供轴向的下端限位，减少喷嘴环与同步环的接触面积，减少转动摩擦；摇臂的中部设有中部的台阶状阶梯将摇臂分为高位部分和低位部分，低位部分恰设于同步环的上方，低位部分对同步环形成轴向的上端限位，进一步简化了设计，取消了原有的同步环滚轴、滚轮设计；

3、本实用新型的技术方案的喷嘴环的一个端面与叶片相配合，另一端端面与摇臂相配合，摇臂的一端与叶片的转动轴刚性连接，另一端与同步环相配合，使得同步环转动后带动摇臂转动，继而带动叶片旋转，整个设计精密、高效，不仅连接更便捷，更安全，同时降低生产成本；

4、本实用新型的同步环外侧设有与摇臂相配合的外侧凹槽，内侧则设有弧形凹槽，该弧形凹槽可以减少同步环与喷嘴环的接触面积，降低了同步环转动过程中的摩擦力。

附图说明

图1是现有技术的结构示意图。

图2是本实用新型的一实施例分散结构示意图。

图3、4是本实用新型的喷嘴环的双面结构示意图。

图5是本实用新型的同步环的结构示意图。

图6是本实用新型的一实施例的剖视图。

图7是本实用新型的一实施例的局部放大示意图。

图8是本实用新型的同步环与喷嘴环的装配结构示意图。

图9、10是本实用新型的同步环、喷嘴环与叶片、摇臂的装配结构示意图。

图11、12是本实用新型的喷嘴环与叶片、支撑销、盖板的装配结构示意图。

附图标记：

1喷嘴环、2同步环、3盖板、4叶片、5支撑销、6摇臂；

11环形台阶、12环状凸条、21外侧凹槽、22内侧弧形凹槽；

31圆形通孔、41转动轴、42弧形导流面、51支撑柱体、61卡块、62装配孔、63高位部分、64低位部分。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型描述的是一种用于喷嘴组件的同步环结构，参考图2中，它主要包括喷嘴环和与喷嘴环相配合的同步环，喷嘴环的一端面设有盖板，所述的盖板和喷嘴环通过贯穿两者的支撑销进行配合连接，支撑销一端与盖板固定连接，另一端与喷嘴环固定连接；喷嘴环与盖板相对应的一端面为平面，该平面上装配有多个叶片，喷嘴环的另一端面为台阶面，该端面为同步环提供支撑和定位，台阶面上设有多个与叶片一一对应连接的摇臂，同步环上设有与摇臂相配合的外侧凹槽，摇臂上设有与外侧凹槽相配合的卡块，通过卡块与外侧凹槽的配合使得同步环与摇臂形成联动，具体来说，就是当同步环转动时，会带动摇臂继续转动，继而摇臂带动叶片进行旋转，同时为了保证同步环的有效运转，采用喷嘴环、叶片和摇臂共同为同步环提供支撑和限位，简化了喷嘴环的结构设计，提高了喷嘴环的结构可靠性，降低了喷嘴环与同步环之间的接触面，使得两者均不易被磨损，更进一步简化了装配的工艺步骤，为产品的安装、调试和后期的维修保养提供了便利。

在一个实施例中，参见图8、图9，喷嘴环上设有沿环体周向间隔设置的叶片安装孔和支撑销安装孔；喷嘴环的台阶面包括向上凸起的环形台阶，所述的叶片安装孔和支撑销安装孔均设置于该环形台阶上并且贯穿该环形台阶，该环形台阶的圆周外侧边设有环状凸条，环状凸条与环形台阶之间存在间隙，所述的环状凸条的顶部与同步环的底部相配合。具体来说，喷嘴环的环形台阶的外圆周直径小于同步环的内圆周直径，这样使得喷嘴环的环形台阶可以为同步环提供一个周向的转动支撑；而环状凸条则为同步环提供周向定位，并且减少喷嘴环与同步环之间的接触面积，减少摩擦损耗。

本实施例中，喷嘴环的结构更简单了，喷嘴环上有两种通孔，一种是周向隔开并轴向贯通的叶片安装通孔，数量与叶片数量相同，孔径略大于叶片转动轴直径，为叶片提供转动支撑；另一种也是轴向隔开并轴向贯通的支撑销安装孔，数量与支撑销相同，孔径略大于支撑销与喷嘴环安装轴的直径，为支撑销提供装配固定。

在另一个实施例中，所述的叶片包括转动轴和设在转动轴一端的可转动的弧形导流面，喷嘴环上设有与转动轴相配合的叶片安装通孔，转动轴的另一端穿过叶片安装通孔后与摇臂相连接；所述的摇臂一端为装配端，装配端设有装配孔，另一端为自由端，所述的装配孔尺寸与转动轴端部尺寸相配合，转动轴一端设置于装配孔中并与摇臂形成固定连接，摇臂的自由端卡设于同步环上的外侧凹槽内。

可选的，参见图7，摇臂中部设有阶梯状的落差并将摇臂分为高位部分和低位部分，该低位部分设置于同步环的上方并与同步环之间存在间隙，优选的间隙的范围为0.2mm-0.5mm；摇臂的低位阶梯部分与喷嘴环上的环形凸条共同为同步环提供轴向的上、下限位。当然，在实施时，还可以仅在摇臂底部设置外凸的限位凸块，用限位凸块来替代低位阶梯部分的作用，来限制同步环的轴向运动幅度。

可选的，同步环（参见图5）的内壁设有内侧弧形凹槽，所述的内侧弧形凹槽与外侧凹槽间隔设置，该弧形凹槽的主要目的在于减小同步环与喷嘴环的接触面积，降低摩擦损失。同步环与摇臂配合的凹槽必须设计在外径侧，如果设计在内径侧则无法起到限位作用，同时内径侧在两个摇臂安装槽之间的位置设计弧形凹槽，间隔设置的方式保证了安装的便捷，并且满足了同步环的强度要求。

在一个具体的实施例中，喷嘴环是基本环形结构，其中一面是平面，与叶片配合；另一面是台阶面，其中小径段的外径略小于同步环最小内径，为同步环提供周向转动支撑。

喷嘴环上安装有多个叶片，叶片包含两部分，一部分是导流面，另一部分是转动轴，转动轴穿过喷嘴环上的叶片安装孔后与摇臂装配固定；喷嘴环上设有沿环体周向间隔设置的支撑销安装孔，支撑销的中部设有向外凸起的支撑柱体，所述的支撑柱体的直径大于喷嘴环支撑销通孔和盖板支撑销通孔的直径。

同步环为基本圆环形，同步环外侧设计与叶片摇臂数量相同的外侧凹槽，并且外侧凹槽的尺寸略大于摇臂自由端的尺寸，用于同步驱动所有摇臂运动，同时，同步环内侧在两个凹槽之间的位置设计有内侧弧形凹槽，该弧形凹槽的目的是减小同步环与喷嘴环的接触面积，从而降低摩擦力。

盖板的中部设有用以涡轮废气排放的圆形通孔，盖板的周向设有均匀分布的盖板支撑销通孔，盖板支撑销通孔用于支撑销的装配；

支撑销分为三个部分，一端与喷嘴环上预设的安装配孔刚性装配，另一端与盖板上预设的安装孔刚性装配，中间段长度略大于叶片高度，高度差形成叶片间隙。

本实用新型简化了喷嘴环的结构，减少了装配孔，使得制作成本较低，同时提高了喷嘴环整体性能强度，简化了装配工艺；取消了原有的同步环滚轴、滚轮设计，采用喷嘴环和摇臂共同作用对同步环进行限位和控制，同时减少喷嘴环与同步环的接触面积，减少转动摩擦损耗，整个产品安装便捷、装配工艺简单，便于推广和应用。

以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本实用新型进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。