组装涡轮增压器的方法与流程

本申请要求在2016年10月5日提交的美国申请序列号15/285,761的权益。

本发明总体涉及的领域包括涡轮增压器。

背景技术：

发动机换气系统可包括涡轮增压器。

技术实现要素：

各种变型可包括组装电气化涡轮增压器的方法，其包括：将转子组件组装到轴上；测试转子组件的旋转平衡；将至少一个轴承在转子组件附近附接到轴上；将定子组件插入到第一壳体部件中；将轴、转子组件以及至少一个轴承轴向地插入到第一壳体部件中；将第二壳体部件附接于第一壳体部件；将压缩机轮附接于轴的第一端部，并且将涡轮机轮附接于轴的第二端部；以及测试电气化涡轮增压器的旋转平衡。

各种变型可包括组装方法，其包括：组装涡轮增压器芯部，这包括将转子组件组装到轴上；将至少一个轴承在转子组件附近附接到轴上；将定子组件插入到第一壳体部件中；将轴、转子组件以及至少一个轴承轴向地插入到第一壳体部件中；将第二壳体部件附接于第一壳体部件；以及将涡轮机轮和压缩机轮附接于涡轮增压器芯部的轴，以形成涡轮增压器组件。

从之后提供的详细描述中，在本发明范围内的其它说明性变型会变得显而易见。应理解的是，详细描述和特定示例在公开本发明范围内的变型的同时仅仅旨在说明性的目的而非旨在限制本发明的范围。

附图说明

从详细描述和附图中，本发明范围内的变型的选择示例会变得更易于理解，附图中：

图1说明根据各种变型的发动机换气系统的示意图。

图2说明根据各种变型的电气化涡轮增压器。

图3说明根据各种变型的电气化涡轮增压器的组装方法的流程图。

具体实施方式

变型的以下描述在本质上仅仅是说明性的，且绝不旨在限制本发明的范围、其应用或使用。

参照图1，在各种变型中，发动机换气系统20可包括涡轮增压器22，其包括但不限于电气化涡轮增压器。在各种变型中，电气化涡轮增压器22可包括涡轮24，该涡轮具有涡轮机轮26(其变型在图2中说明)，其可经由轴42操作地附接于压缩机32，该压缩机具有压缩机轮34(其变型在图2中说明)。在各种变型中，轴42可由一个或多个轴承88、89支承。涡轮机轮26可由废气流体流驱动，该废气流体流可致使轴42旋转，这然后可驱动压缩机轮34。压缩机轮34然后可对可能进入内燃机50的空气加压。在各种变型中，电动机52可操作地附接于轴42并且可选择性地驱动轴42。可分中心壳体组件62(其变型在图2中说明)可围绕电气化涡轮增压器22的至少一部分。可分中心壳体组件62可包括第一轴承壳体部件64和第二轴承壳体部件74。

参照图2，在各种变型中，电动机52可包括转子组件54，该转子组件可由定子组件58驱动。转子组件54可操作地附接于轴42并且可选择性地驱动轴42。在各种变型中，定子组件58可作为电磁体操作，该电磁体可由励磁绕组60功能。转子组件54可通过励磁绕组60和转子组件54中的磁场之间的相互作用而由定子组件58旋转，这可绕轴42的旋转轴线84产生转矩。在各种变型中，一个或多个永磁体56可用于在转子组件54中提供磁场。

参照图2-3，在各种变型中，涡轮增压器22可一起组装，以使得涡轮机轮26和压缩机轮34可作为最终组装步骤110而附接，这可允许转子组件54和/或轴承88、89能装配到轴42的任一端部上。在涡轮增压器22的最终组装步骤110处附接涡轮机轮26还可允许轴42的直径在转子组件54附近增大，这可增大轴42的刚度，由此在有或没有电气辅助情形下均可改进转子组件54的固有频率。与涡轮机轮26和压缩机轮34分开地预组装涡轮增压器芯部86还可借助预组装的涡轮增压器芯部86来允许制造灵活性，该预组装的涡轮增压器芯部可独立于涡轮机轮26和压缩机轮34的几何形状。上文组装方法还可改进制造和易于组装。

在各种变型中，第一组装步骤94可包括将转子组件54组装到轴42上。在各种变型中，轴42可靠包括第一端部部分44、第二端部部分46以及在它们之间延伸的第三中间部分48。第一端部部分44可具有第一直径并且可构造和设置成附接于压缩机轮34，且第二端部部分46可具有第二直径并且可构造和设置成附接于涡轮机轮26。第三中间部分48可具有第三直径并且可构造和设置成容纳第一轴承88和第二轴承89以及转子组件54。第三中间部分48的第三直径可大于第一端部部分44和第二端部部分46的每个，从而为转子组件54附近的轴42提供增大刚度，由此可改进转子组件54的固有频率。在各种变型中，还可使用套筒(未示出)，以增大在转子组件54附近的轴42的厚度。转子组件54然后可轴向地按压到轴42上。例如之后使用的术语“轴向”指代沿着或平行于轴42的旋转轴线84的方向，且之后使用的术语“径向”指代从轴42的旋转轴线84延伸或者垂直于该旋转轴线的方向。

在各种变型中，第二组装步骤96可包括测试转子组件54的旋转平衡。在旋转平衡测试期间，转子组件54的平衡可通过径向地切削转子组件54的一部分或者将材料添加至转子组件54来调节。在各种变型中，在涡轮机轮26和压缩机轮34可组装到涡轮增压器22之前使得转子组件54平衡可改进平衡缓解。

在各种变型中，第三组装步骤98可包括在转子组件54的第一侧附近将第一轴承88附接到轴42上，以及在转子组件54的第二侧附近将第二轴承89附接到轴42上。可使用轴承88、89的任何数量变型，包括但不限于滚动轴承。

在各种变型中，第四组装步骤100可包括将挡油环组件90插入到第一轴承壳体部件64中。第一轴承壳体部件64可包括端部表面66和壁68，该壁可从端部表面66向外轴向地延伸。由端部表面66的内表面72限定的通孔70可延伸通过端部表面66，并且可构造和设置成容纳轴42和挡油环组件90的至少一部分。挡油环组件90还可装配在第一轴承壳体部件64的壁68内。可使用本领域已知的挡油环组件90的任何数量变型。

在各种变型中，第五组装步骤102可包括将定子组件58插入到第一轴承壳体部件64中。可使用本领域已知的定子组件58的任何数量变型。

在各种变型中，第六组装步骤104可包括将轴42、转子组件54以及第一和第二轴承88、89轴向地插入到第一轴承壳体部件64中，以使得轴42的第一端部部分44可延伸通过第一轴承壳体部件64的端部表面66中的通孔70。

在各种变型中，第七组装步骤106可包括将第二轴承壳体部件74附接于第一轴承壳体部件64以形成涡轮增压器芯部组件86。第二轴承壳体部件74可包括端部表面76和壁78，该壁可从端部表面76向外轴向地延伸。由端部表面76的内表面82限定的通孔80可延伸通过端部表面76，并且可构造和设置成容纳轴42和挡油环组件90的一部分。在各种变型中，挡油环组件90还可装配在第二轴承壳体部件74的壁78内。在各种变型中，一个或多个机械紧固件83可用于将第一轴承壳体部件64附接于第二轴承壳体部件74。

在各种变型中，第八组装步骤108可包括将压缩机轮34和涡轮机轮26附接于涡轮增压器芯部86的轴42的相对端部。在各种变型中，压缩机轮34可包括由压缩机轮34的内表面38限定的通孔36，其构造和设置成容纳轴42的第一端部部分44。压缩机轮34可轴向地按压到轴42的第一端部部分44上，以使得压缩机轮34的一部分在第一轴承壳体部件64的端部表面66中的通孔70内延伸。压缩机轮34然后可利用压缩机螺母40轴向地夹持到轴42上。在各种变型中，涡轮机轮26可包括由涡轮机轮26的内表面30限定的通孔28，其构造和设置成容纳轴42的第二端部部分46。涡轮机轮26可轴向地按压到轴42的第二端部部分46上，以使得涡轮机轮26的一部分在第二轴承壳体部件74的端部表面76中的通孔80内延伸。涡轮机轮26然后可附接于轴42的第二端部部分46。涡轮机轮26能以任何数量的变型附接于轴42的第二端部部分46，包括但不限于焊接92，其可防止涡轮机轮26的打滑。可使用任何数量的焊接过程，包括但不限于电子束焊接或搅拌摩擦焊接。

在各种变型中，第九组装步骤110可包括测试/平衡整个涡轮增压器组件22。在旋转平衡测试期间，材料可添加至轴42或者从轴移除，以使得涡轮增压器组件22平衡。

变型的以下描述仅仅是对被认为落在本发明范围内的部件、元件、动作、产品以及方法的说明，且绝不旨在通过具体公开或未明确阐述的内容来限制这种范围。这里描述的部件、元件、动作、产品以及方法能以这里明确描述以外的方式组合和重新设置，并且仍被认为落在本发明的范围内。

变型1可包括组装电气化涡轮增压器的方法，其包括：将转子组件组装到轴上；测试轴和转子组件的旋转平衡；将至少一个轴承在转子组件附近附接到轴上；将定子组件插入到第一壳体部件中；将轴、转子组件以及至少一个轴承轴向地插入到第一壳体部件中；将第二壳体部件附接于第一壳体部件；将压缩机轮附接于轴的第一端部，并且将涡轮机轮附接于轴的第二端部；以及测试电气化涡轮增压器的旋转平衡。

变型2可包括变型1中阐述的方法，进一步包括在将定子组件插入到第一壳体部件中之前将挡油环组件插入到第一壳体部件中。

变型3可包括变型1-2的任一项中阐述的方法，进一步包括通过径向地切削转子组件的一部分或者将材料添加至转子组件的至少一种而在测试转子组件的旋转平衡之后调节转子组件的旋转平衡。

变型4可包括变型3中阐述的方法，进一步包括通过将材料添加至轴或者移除材料的至少一种而在测试涡轮增压器组件的旋转平衡之后调节涡轮增压器组件的旋转平衡。

变型5可包括变型1-4的任一项中阐述的方法，其中，涡轮机轮经由焊接附接于轴。

变型6可包括变型5中阐述的方法，其中，焊接包括电子束焊接。

变型7可包括变型5中阐述的方法，其中，焊接包括搅拌摩擦焊接。

变型8可包括组装方法，其包括：组装涡轮增压器芯部，其包括将转子组件组装到轴上；将至少一个轴承在转子组件附近附接到轴上；将定子组件插入到第一壳体部件中；将轴、转子组件以及至少一个轴承轴向地插入到第一壳体部件中；将第二壳体部件附接于第一壳体部件；以及将涡轮机轮和压缩机轮附接于涡轮增压器芯部的轴，以形成涡轮增压器组件。

变型9可包括变型8中阐述的方法，进一步包括在将第二壳体部件附接于第一壳体部件之前使得轴和转子组件平衡。

变型10可包括变型8-9的任一项中阐述的方法，进一步包括在将涡轮机轮和压缩机轮附接于涡轮增压器芯部之后使得涡轮增压器组件平衡。

变型11可包括变型8-10的任一项中阐述的方法，其中，将涡轮机轮附接于涡轮增压器芯部包括将涡轮机轮焊接于轴。

变型12可包括变型11中阐述的方法，其中，焊接包括电子束焊接。

变型13可包括变型11中阐述的方法，其中，焊接包括搅拌摩擦焊接。

变型14可包括变型8-13中阐述的方法，其中，组装涡轮增压器芯部进一步包括在将定子组件插入到第一壳体部件中之前将挡油环组件插入到第一壳体部件中。

变型15可包括变型8-14中阐述的方法，其中，第一壳体部件经由至少一个机械紧固件附接于第二壳体部件。

变型16可包括变型8-15中阐述的方法，其中，轴的第一端部具有第一直径，轴的第二端部具有第二直径，且轴的中间部分具有第三直径，且其中，第三直径大于第一直径和第二直径。

在本发明范围内的选择变型的上文描述在本质上仅仅是说明性的，且因此本发明的变型或变化并不视为偏离本发明的精神和范围。