带转子端面密封件的增压器组件和增压器组件的制造方法 |
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| 申请号 | CN201310384110.8 | 申请日 | 2013-06-28 | 公开(公告)号 | CN103527508A | 公开(公告)日 | 2014-01-22 |
| 申请人 | 伊顿公司; | 发明人 | M·G·斯瓦茨兰德尔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 增压 器 组件，该 增压器 组件具有限定腔的 转子 外壳 。转子在腔的内部且具有带端面的端部。 密封件 具有邻近所述端面的密封面。所述密封面和端面具有复杂的表面状态，其构造为互补以在密封面与端面之间限定间隙。所述复杂表面状态可以是但不限于互配的同心环形槽。所述间隙用作抑制 流体 流经端面的曲折流动路径。还提供一种制造增压器组件的方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种增压器组件，包括： |
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| 说明书全文 | 带转子端面密封件的增压器组件和增压器组件的制造方法技术领域[0001] 本教导主要涉及一种具有带端面的转子的增压器组件。 背景技术[0002] 为了节约燃料和降低成本，希望使用尺寸减小的节能发动机。较小的发动机提供的转矩比较大的发动机小。有时用增压器组件来增加可从发动机获得的转矩。在低发动机速度下，当车辆操作者踩下加速踏板以要求更高的转矩时，增压器组件向发动机进气歧管提供额外的空气从而增加空气压力，并且因此允许发动机在较低的发动机速度下产生较大的转矩。 [0003] 装配增压器组件通常要求在转子的端面与增压器外壳的端部或支承垫板(bearing plate)之间留有间隙，以适应部件的制造公差的累积，并适应在增压器组件的使用期间所发生的部件的热膨胀(thermal growth)。经过转子的空气渗漏(例如穿过端面处的间隙)，特别是在低旋转速度时，会显著地降低增压器组件提供发动机升压的能力。发明内容 [0004] 提供一种增压器组件，其具有限定腔的转子外壳。转子在腔的内部且具有带端面的端部。密封件具有邻近端面的密封面。密封面和端面具有非平面的表面状态，其构造为互补以在其间限定间隙。非平面的表面状态可以是(但不限于)互配的同心环形脊(ridge)和槽(channel)。密封面和端面之间的间隙用作抑制流体通过腔经端面泄漏的曲折流动路径。穿过曲折流动路径的增大的紊流会减缓空气流动，从而与不包括具有互补的非平面表面状态的端面和密封面的增压器组件相比，可减少经过转子端面的泄漏并增加增压器组件的效率。 [0005] 一种制造增压器组件的方法包括：在转子的端面上加工环形同心槽，并且，将转子轴配合通过转子的中心从而转子轴的一部分延伸经过端面。将轴承放入环形密封件，该环形密封件具有带环形脊的密封面。然后将其中带有轴承的密封件压入转子外壳的端部中。所述方法包括：将转子轴滑入轴承，从而端面的环形脊配合在密封面的环形同心槽中，并且密封面和端面之间限定间隙。该间隙用作抑制流体经端面泄露的曲折流动路径。 附图说明[0007] 图1是纵向剖开增压器组件时增压器组件的局部剖视示意图。 [0008] 图2是沿图1的线2-2截取的图1中的增压器组件的一部分的示意性局部剖视图，示出了转子面密封件与其中一个转子的端面互配。 [0009] 图3是图2的转子面密封件的示意透视图。 [0010] 图4是转子面密封件与之互配的图2中的转子的端面的局部示意透视图。 具体实施方式[0011] 参照附图，在这些附图中，相同的附图标记代表相同的部件，图1示出了增压器组件10。在该实施例中，增压器组件10可以是容积式旋转鼓风机或用于发动机的压缩机，例如螺杆式压缩机，或者可用于泵送其他流体和用于其他应用。增压器组件10具有第一转子12，其与第二转子14啮合。转子12、14均具有多个凸瓣(lobe)。第一转子12安装在第一转子轴16上并与其一起旋转。第二转子14安装在第二转子轴18上并与其一起旋转，第二转子轴18大致平行于第一转子轴16。转子12、14均可具有4个凸瓣，但是也可以使用不同数量的凸瓣，例如三个或五个凸瓣。在图4中可明显地看出，转子12的各个凸瓣沿着转子 12的长度从转子12的相对的第一和第二轴向端部23A、25A处的第一转子端面20A向第二转子端面22A沿逆时针方向呈螺旋形地扭转。类似地，转子14具有多个凸瓣，但转子14的凸瓣沿顺时针方向呈螺旋形地扭转从而与转子12的凸瓣啮合。转子14的凸瓣从转子14的相对的第一和第二轴向端部23B、25B处的第一转子面20B延伸到第二转子面22B。 [0012] 转子12、14和转子轴16、18容纳在一个多部件外壳26中。外壳26包括前盖28、可称为转子外壳部的中间部30、可称为支承垫板的端部32、以及驱动轴盖部34。前盖28和端部32通过螺钉紧固或固定在中间部30上。 [0013] 可由发动机曲轴直接地或经由其他齿轮传动装置提供动力的输入轴36通过挠性联轴器38与第一齿轮40A连接，第一齿轮40A与第一转子轴16一起旋转。第一齿轮40A与第二齿轮40B啮合，该第二齿轮40B安装成与第二转子轴18一起旋转。 [0014] 在前盖28中的转子轴的端部50A、50B的附近，轴承48A、48B支撑转子轴16、18。唇形密封件52A、52B围绕转子轴16、18，并帮助封装转子12、14。在端部32中的相对的端部54A、54B的附近，转子轴16、18由额外的轴承56A、56B支撑。 [0015] 中间部30限定转子腔42，转子轴16、18延伸穿过转子腔42，且转子12、14在转子腔42中旋转。流体例如空气由旋转的转子12、14从入口44驱动通过在转子外壳26与转子12、14之间的转子腔42到达出口46。在图1中，入口44在端部32中并位于转子轴16和18下方，靠近转子12、14的轴向端部23A、23B，且用虚线表示。出口46在中间部30中并靠近转子12、14的相对的端部25A、25B(在图1中以隐藏线表示)。在其他实施例中，入口44和出口46可位于转子外壳26的其他地方。 [0016] 空气沿着非预期的流动路径例如经过转子12、14的啮合部之间从空气入口44流动到空气出口46；或者，空气沿着转子12、14的第一转子端面20A、20B或沿着转子12、14的第二转子端面22A、22B返回到入口44从而流出转子腔42的情况称为“泄漏”，其降低了增压器组件10的效率。 [0017] 参见图2，为了抑制转子端面20A、20B处的泄漏，提供密封件60A、60B，其与转子轴16、18的部分62A、62B同心并围绕部分62A、62B延伸，所述部分62A、62B延伸到转子腔42外，并超出转子端面20A、20B。密封件60A具有密封面64A，其邻近转子12的端面20A。密封面64A和转子端面20A均具有构造为互补的非平面的表面状态，即，互配(interfit)并在这两者之间限定间隙66A。也就是说，密封件60A不与端面20A接触，而是通过间隙66A与端面20A隔开。由于面64A、20A复杂的表面状态，间隙66A限定了用箭头P表示的曲折流动路径，其抑制流体经过端面20A泄漏。与端面20A相对平坦的情况相比，将有更少的流体经过端面20A。相应地，在使经过端面20A的流体泄漏最小化的同时，间隙66A足以允许增压器组件10的部件的制造公差和增压器组件10的部件的热膨胀。 [0018] 类似地，密封件60B具有密封面64B，其邻近转子14的端面20B。密封面64B和端面20B均具有构造为互补的非平面的表面状态，即，互配以在这两者之间限定间隙66B。也就是说，密封件60B不与端面20B接触，而是通过间隙66B与端面20B隔开。由于面64B、20B非平面的表面状态，间隙66B限定了曲折流动路径，其抑制流体经过端面20B泄漏。与端面20B较平坦的情况相比，会有更少的流体经过端面20B。相应地，在使经过端面20B的流体泄漏最小化的同时，间隙66B足以允许增压器组件10的部件的制造公差和增压器组件 10的部件的热膨胀。 [0019] 密封件60A和密封件60B构造为相同的。相应地，关于图2和图3对密封件60A的详细说明也同样适用于密封件60B。图3示出了密封件60A的密封面64A的非平面的表面状态。具体而言，密封件60A具有环形槽68A，其由第一环形脊70A和第二环形脊72A限定。环形槽68A、第一环形脊70A、以及第二环形脊72A都在密封面64A上并限定了密封面64A的一部分表面状态。如图2所示，环形槽68A、第一环形脊70A、以及第二环形脊72A均与转子轴16和转子12的旋转轴线80A同心。密封件60A可以是钢制的。密封件60A的环形槽68A在这里称为第三环形槽。 [0020] 图4示出了转子12的端面20A，其中转子轴16的部分62A延伸超出端面20A。在图4中，图1的密封件60A被移除以显示端面20A。转子12具有在端面20A上加工出的第一环形槽82A和第二环形槽86A，从而在这两者之间限定环形脊84A。第一环形槽82A、第二环形槽86A、以及环形脊84A都在端面20A上并限定了端面20A的一部分表面状态。第一环形槽82A、第二环形槽86A、以及环形脊84A均与转子轴16和转子12的旋转轴线80A同心。如图2所示，槽82A、86A可具有基本相等的深度D。由于槽82A、86A和脊84A，端面20A是不平的。 [0021] 当转子轴16的部分62A被压入位于转子外壳26的端部32中的轴承56A时，密封面64A邻近端面20A，并且在面64A、20A之间具有间隙66A，从而面64A、20A彼此不接触。由于环形脊70A、72A和84A以及环形槽82A、86A和68A，间隙66A产生在图2中用箭头P指示的弯曲的流动路径。也就是说，沿着端面20A流动的空气(其大致垂直于旋转轴线80A)将需要按顺序在脊70A、84A和72A上方和之间流动，然后环绕转子轴16，然后穿过脊72A、84A、70A。沿面20A穿行的空气将遇到路径P，从而减缓了空气穿过面20A的流动，并且因此减少了流量。虽然曲折流动路径P由环形脊70A、72A、84A以及槽82A、86A、68A在它们之间产生，但端面20A和密封面64A可具有不同的或附加的非平面的表面状态以产生曲折流动路径。 [0022] 如图1所示，密封件60B也具有第一和第二轴向延伸脊70B、72B，并在第一和第二轴向延伸脊70B、72B之间具有环形槽68B。环形槽68B、第一环形脊70B、以及第二环形脊72B均与转子轴18和转子14的旋转轴线80B同心。转子14具有第一和第二环形槽82B、 86B，并在第一和第二环形槽82B、86B之间限定环形脊84B，第一和第二环形槽82B、86B以及环形脊84B均在端面20B上，并形成端面20B的一部分表面状态。第一环形槽82B、第二环形槽86B、以及环形脊84B均与转子轴18和转子14的旋转轴线80B同心。与图2中的槽 82A和86A类似，槽82B、86B可具有基本相等的深度D。密封件60B可以是钢制的，转子14可以是铝制的。 [0023] 再次参照图2，密封件60A具有环形壁90A，其远离第一和第二脊70A、72A轴向延伸。密封件60A还具有肩部92A，该肩部92A沿径向向内延伸并由环形壁90A包围。轴承56A放置到环形密封件60A中，从而轴承56A落座在肩部92A处且由环形壁90A包围。肩部 92A从环形壁90A沿径向向内。转子轴16滑动到轴承56A中，以在轴承56A的中央开97处与轴承56A配合。转子轴16从而也延伸通过密封件60A的中央开99。外壳26的端部32具有轴承腔98A，其尺寸设定为在转子轴16滑动通过中央开口97之前保持密封件60A和轴承56A。 [0024] 轴承56B放置到位于轴承腔98B中的密封件60B中，并以与关于密封件60A描述的同样的方式构造。轴承56A和轴承腔98A分别与轴承56B和轴承腔98B同样构造。 [0025] 一种制造增压器组件10的方法包括：在转子12的端面20A上加工环形同心槽82A、86A，然后，将转子轴16配合通过转子12的中心以便转子轴16的部分62A延伸越过端面20A。在转子轴16A的相反一端可放置另外的齿轮40A和轴承48A。轴承56A放置到环形密封件60A中，然后将其中带有轴承56A的环形密封件60A压到转子外壳26的端部32中。然后，将转子轴16滑入轴承56A以便环形脊70A、72A配合在环形同心槽82A、86A中，并且密封面64A和端面20A在它们之间限定间隙66A。间隙66A用作抑制流体经端面20A泄漏的曲折流动路径。 [0027] 10 增压器组件 [0028] 12 第一转子 [0029] 14 第二转子 [0030] 16 第一转子轴 [0031] 18 第二转子轴 [0032] 20A、20B 第一转子面 [0033] 22A、22B 第二转子面 [0034] 23A、23B 第一轴向端 [0035] 25A、25B 第二轴向端 [0036] 26 外壳 [0037] 28 前盖 [0038] 30 中间部 [0039] 32 端部 [0040] 34 驱动轴盖部 [0041] 36 输入轴 [0042] 38 挠性联轴器 [0043] 40A 第一齿轮 [0044] 40B 第二齿轮 [0045] 42 转子腔 [0046] 44 入口 [0047] 46 出口 [0048] 48A、48B 轴承 [0049] 50A、50B 转子轴端部 [0050] 52A、52B 唇形密封件 [0051] 54A、54B 转子轴端部 [0052] 56A、56B 轴承 [0053] 60A、60B 密封件 [0054] 62A、62B 转子轴的部分 [0055] 64A、64B 密封面 [0056] 66A、66B 间隙 [0057] 68A、68B 第三槽 [0058] 70A、70B 第一环形脊 [0059] 72A、72B 第二环形脊 [0060] 80A、80B 旋转轴线 [0061] 82A、82B 第一槽 [0062] 84A、84B 第三环形脊 [0063] 86A、86B 第二槽 [0064] 90A 环形壁 [0065] 92A 肩部 [0066] 97 轴承的中央开口 [0067] 98A、98B 轴承腔 [0068] 99 环形密封件的中央开口 [0069] D 深度 [0070] P 曲折流动路径 |
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