本發(fā)明屬于機(jī)械軸上安裝組件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種安裝配合結(jié)構(gòu)，尤其是一種軸上組件安裝配合結(jié)構(gòu)，特別適用于類似于渦輪增壓器類型的產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

眾所周知，渦輪增壓器是從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)攝入熱廢氣并通過渦輪葉輪將包含在廢氣中的能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能(轉(zhuǎn)動(dòng))，渦輪葉輪安裝在一個(gè)軸向的快速旋轉(zhuǎn)的軸上。渦輪葉輪沿著軸傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)一個(gè)壓縮葉輪旋轉(zhuǎn)，該壓縮葉輪將空氣吸入渦輪增壓器并且壓縮空氣以通過入口歧管向發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸供氣。使用的渦輪增壓器可大大提高內(nèi)燃機(jī)的總效率。在渦輪增壓器的設(shè)計(jì)中一個(gè)重要的考慮因素包括減少能量損耗，以最大限度地提高效率，并確?？焖夙憫?yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣，從而減少渦輪遲滯。

渦輪機(jī)組件包括安裝在高速旋轉(zhuǎn)的軸上的渦輪葉輪。渦輪機(jī)也用在其他依靠安裝在軸上的渦輪葉輪通過軸將氣流的能量轉(zhuǎn)化為動(dòng)能(旋轉(zhuǎn))傳送到系統(tǒng)的另一部件的應(yīng)用場(chǎng)合。

很多情況下使用陶瓷渦輪葉輪，特別是在渦輪葉輪工作溫度非常高的情況下，例如，渦輪增壓器中的使用。由于耐高溫和相對(duì)較低的陶瓷材料密度，陶瓷渦輪一般是用來作為金屬渦輪一種替代品，這些金屬通常是由鎳鉻合金。這些特性使得陶瓷渦輪能夠在較高的工作溫度下使用，而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相對(duì)于鎳鉻合金的渦輪葉輪降低。相比于鎳鉻合金的渦輪葉輪，陶瓷渦輪葉輪更輕，有更高的強(qiáng)度，而且更耐腐蝕。使用陶瓷渦輪葉輪使得渦輪增壓器具有以下使用合金渦輪葉輪不具備的優(yōu)點(diǎn)：

●更快的反應(yīng)速度，減少渦輪遲滯；

●可在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速下工作，有助于減少車輛在城市區(qū)域低速移動(dòng)下的高排放；

●轉(zhuǎn)動(dòng)更快，允許渦輪增壓器在給定流量的情況下減小體積；

●更持久。

雖然使用陶瓷渦輪葉輪具有許多優(yōu)點(diǎn)，但在渦輪組件中通常優(yōu)選使用金屬軸，因?yàn)橄啾扔谄渌牧?，金屬軸可以容忍一個(gè)較大的負(fù)載，而且更容易制造。然而，安裝一個(gè)陶瓷渦輪葉輪到一個(gè)金屬軸上存在問題，部分原因是由于軸上的金屬材料的熱膨脹系數(shù)比陶瓷葉輪結(jié)構(gòu)中使用的陶瓷材料的膨脹系數(shù)大很多。

常規(guī)安裝一個(gè)快速旋轉(zhuǎn)部件到一個(gè)軸上的方法包括軸上的縱向鍵的使用，將縱向鍵嚙合入相應(yīng)部件的槽或鍵槽。該軸的一部分通過一個(gè)緊密滑動(dòng)配合固定在該部件的一個(gè)孔中。軸的所述部分的外圓周表面具有一個(gè)縱向(軸向)延伸的鍵嚙合在相應(yīng)的部件的縱向(軸向)延伸的鍵槽內(nèi)。相對(duì)鍵與鍵槽的側(cè)表面嚙合以傳遞扭矩。例如，如果部件轉(zhuǎn)動(dòng)，鍵槽的尾側(cè)表面抵接鍵的尾側(cè)表面以從部件傳遞扭矩到軸。鍵是在鍵槽內(nèi)的緊密滑動(dòng)配合部件以限制所述軸和部件之間的旋轉(zhuǎn)游隙。該鍵可以是與軸一體形成的花鍵，或者它可以是位于軸和葉輪之間對(duì)準(zhǔn)鍵槽對(duì)的一個(gè)單獨(dú)的部件。比如，我們知道的安裝在軸上的滑輪。

已知類型的鍵連接方式并不適用于在高速渦輪機(jī)械的軸上安裝渦輪葉輪，因?yàn)樗锌赡芤鸩黄胶夂驼饎?dòng)。為了客服這些問題，傳統(tǒng)的方法是使用緊縮配合的方式將金屬渦輪葉輪安裝到高速旋轉(zhuǎn)的金屬軸上。然而，這種方法不適用于直接將陶瓷渦輪葉輪安裝到金屬軸上，因?yàn)槿绻M件受熱溫度上升，金屬軸會(huì)比陶瓷渦輪葉輪膨脹得更快而導(dǎo)致在陶瓷渦上的高應(yīng)力或破裂。

鑒于上述困難，各種替代方法已被用于將陶瓷渦輪安裝到一個(gè)金屬軸上。在一種已知的方法中，陶瓷渦輪葉輪和軸承的一部分被制成一體的，軸承的這一部分通過連接部件和金屬軸尾部連接，這個(gè)連接部件被設(shè)計(jì)用來適應(yīng)不同的熱膨脹系數(shù)。這樣的方法在專利US4,704,074中報(bào)道。雖然這種方法有效，但是他們?cè)O(shè)計(jì)相對(duì)復(fù)雜，同時(shí)也約束了類似于渦輪增壓器這樣的復(fù)雜機(jī)械的設(shè)計(jì)。

因此，需要一種方法將快速旋轉(zhuǎn)的部件安裝到軸上以克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。這樣的需求對(duì)于將渦輪葉輪安裝到軸上用于克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)存在的問題特別需要。特別的，需要一種改進(jìn)的方法將陶瓷渦輪葉輪安裝到金屬軸承上以克服或至少減輕現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。同樣的，需要適用于渦輪增壓器的方法以及適用于這種方法的渦輪增壓器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種軸上組件安裝配合結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)適用于軸以及軸上部件之間具有較大熱膨脹系數(shù)差異的情況，能夠有效避免由于不同的膨脹系數(shù)造成部件在使用中損壞，能夠延長(zhǎng)使用壽命。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

這種軸上組件安裝配合結(jié)構(gòu)，包含一個(gè)可高速旋轉(zhuǎn)、且安裝在軸上并和軸一起沿軸的縱向軸線共同旋轉(zhuǎn)的軸上部件；所述軸上部件具有一個(gè)表面，該表面定義了一個(gè)至少被部分穿過的中心軸向孔；所述軸上部件還包括至少2個(gè)在所述中心軸向孔表面的縱向鍵槽，每個(gè)鍵槽都具有前側(cè)表面和尾側(cè)表面；軸的一部分伸入所述的中心軸向孔當(dāng)中，軸該部分的外圓周表面具有和鍵槽相應(yīng)數(shù)量的縱向鍵，每個(gè)鍵都有前側(cè)表面和尾側(cè)表面，并且鍵契合入相應(yīng)的鍵槽中形成鍵/鍵槽組合；其中，至少在室溫下，鍵槽比鍵寬，并且每個(gè)鍵相對(duì)于其對(duì)應(yīng)的鍵槽是周向偏移的；至少有一對(duì)鍵/鍵槽組合具有第一偏移，其鍵和鍵槽的前側(cè)表面鄰接另一個(gè)前側(cè)表面，并且在他們的尾側(cè)表面間具有空隙；同時(shí)，至少有另一對(duì)鍵/鍵槽組合具有第二偏移，其鍵和鍵槽的尾側(cè)表面鄰接另一個(gè)尾側(cè)表面，并且在他們的前側(cè)表面間具有空隙。

本發(fā)明的一種實(shí)施例中，上述軸上部件是渦輪葉輪。

進(jìn)一步，以上所述鍵/鍵槽組合的個(gè)數(shù)是偶數(shù)。

上述的鍵/鍵槽組合是在軸的圓周上成對(duì)稱分布的。

上述鍵/鍵槽組合被布置成徑向相對(duì)的對(duì)，即每?jī)蓚€(gè)徑向相對(duì)的鍵/鍵槽組合為一對(duì)。

進(jìn)一步，以上每一對(duì)徑向相對(duì)的鍵/鍵槽組合都具有相同的第一或第二偏移。

進(jìn)一步，所述軸上部件與軸之間設(shè)置有四個(gè)鍵/鍵槽組合，并且這四個(gè)鍵/鍵槽組合被布置成兩對(duì)徑向相對(duì)的對(duì)，在其中一對(duì)中的每一個(gè)鍵/鍵槽組合都具有所述的第一偏移，其中另一對(duì)中的每一個(gè)鍵/鍵槽組合都具有所述的第二偏移。

進(jìn)一步，所述鍵/鍵槽組合中的每個(gè)鍵都具有徑向外端表面，該徑向外端表面和其他的側(cè)表面互相連接；每個(gè)鍵槽都具有徑向外底面，該徑向外底面和其側(cè)表面互相連接，并且與鍵槽相應(yīng)的鍵的徑向外端表面相反；至少在室溫情況下，在每個(gè)鍵的徑向外端表面和鍵槽的徑向外底面間存在空隙。

進(jìn)一步，至少在室溫條件下，軸的外圓周表面和所述中心軸向孔的表面間存在空隙。

進(jìn)一步，在室溫情況下，軸和軸上部件的唯一接觸點(diǎn)是在具有所述第一偏移的至少一個(gè)鍵/鍵槽組合中的鍵和鍵槽的前側(cè)表面，以及具有所述第二偏移的至少一個(gè)鍵/鍵槽組合中的鍵和鍵槽的尾側(cè)表面，軸和鍵以及軸上部件的其他配合位置則存在空隙。

進(jìn)一步，所述軸具有比所述軸上部件更大的膨脹系數(shù)，軸與軸上部件之間的空隙是在工作過程中容許軸和鍵的熱膨脹的發(fā)生。

進(jìn)一步，每個(gè)鍵僅延伸到其相應(yīng)鍵槽長(zhǎng)度的一部分。

進(jìn)一步，所述鍵是與所述軸整體形成的鍵齒結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述軸上部件是由陶瓷材料構(gòu)成，所述軸由金屬材料構(gòu)成。

進(jìn)一步，其中每個(gè)鍵都具有中心縱向軸線，每個(gè)鍵槽都具有中心縱向軸線；至少在一個(gè)鍵/鍵槽組合中具有所述的第一偏移，即鍵的中心縱向軸線相對(duì)于鍵槽的中心縱向軸線前側(cè)發(fā)生偏移；至少在一個(gè)鍵/鍵槽組合中具有所述的第二偏移，即鍵的中心縱向軸線相對(duì)于鍵槽的中心縱向軸線尾側(cè)發(fā)生偏移。

進(jìn)一步，當(dāng)上述軸上部件是渦輪葉輪時(shí)，所述軸在遠(yuǎn)離渦輪葉輪的一端還安裝有壓縮葉輪。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明的軸上組件安裝配合結(jié)構(gòu)中，通過軸與軸上部件之間的鍵/鍵槽組合實(shí)現(xiàn)兩種部件的安裝，并且在兩種部件的配合中，至少有一對(duì)鍵/鍵槽組合具有第一偏移，其鍵和鍵槽的前側(cè)表面鄰接另一個(gè)前側(cè)表面，并且在他們的尾側(cè)表面間具有空隙；同時(shí)，至少有另一對(duì)鍵/鍵槽組合具有第二偏移，這種配合關(guān)系有效避免了由于軸與軸上部件之間的熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致運(yùn)行過程中的受力損壞。

進(jìn)一步，雖然本發(fā)明中提及的間隙是在室溫的情況下，但這種鍵控安裝結(jié)構(gòu)可以在渦輪增壓器期望運(yùn)行所需的全溫度范圍進(jìn)行配置。例如，假設(shè)渦輪增壓器所遭受的環(huán)境溫度很可能冷到凍點(diǎn)以下，那么安裝裝置將被以最低的預(yù)期溫度進(jìn)行配置以提供一個(gè)合適的配合，該配合可以提供足夠間隙以適應(yīng)軸升溫至正常工作溫度范圍時(shí)最大的熱膨脹的發(fā)生。

進(jìn)一步，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)適用于所有在軸的材料比部件的材料具有較大熱膨脹系數(shù)的情況下。因此，雖然本發(fā)明特別適用于在渦輪增壓器中安裝渦輪葉輪到軸上的應(yīng)用，但是它也可以調(diào)整以適應(yīng)其他的應(yīng)用。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面設(shè)計(jì)的渦輪增壓器實(shí)例的橫截面圖；

圖2是圖1所示的渦輪增壓器的渦輪葉輪和軸組件的形成部分的分解透視圖；

圖3是圖2的渦輪葉輪和軸組件的前視圖，展示了架設(shè)在軸上的渦輪葉輪和渦輪葉輪的中心轂部以及軸的橫截面；

圖4是圖3中的細(xì)節(jié)的放大圖；

圖5是圖4省略軸的部分；

圖6是圖4但省略渦輪葉輪的部分。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的軸上組件安裝配合結(jié)構(gòu)為：包含一個(gè)可高速旋轉(zhuǎn)、且安裝在軸上并和軸一起沿軸的縱向軸線共同旋轉(zhuǎn)的軸上部件；所述軸上部件具有一個(gè)表面，該表面定義了一個(gè)至少被部分穿過的中心軸向孔；所述軸上部件還包括至少2個(gè)在所述中心軸向孔表面的縱向鍵槽，每個(gè)鍵槽都具有前側(cè)表面和尾側(cè)表面；軸的一部分伸入所述的中心軸向孔當(dāng)中，軸該部分的外圓周表面具有和鍵槽相應(yīng)數(shù)量的縱向鍵，每個(gè)鍵都有前側(cè)表面和尾側(cè)表面，并且鍵契合入相應(yīng)的鍵槽中形成鍵/鍵槽組合；其中，至少在室溫下，鍵槽比鍵寬，并且每個(gè)鍵相對(duì)于其對(duì)應(yīng)的鍵槽是周向偏移的；至少有一對(duì)鍵/鍵槽組合具有第一偏移，其鍵和鍵槽的前側(cè)表面鄰接另一個(gè)前側(cè)表面，并且在他們的尾側(cè)表面間具有空隙；同時(shí)，至少有另一對(duì)鍵/鍵槽組合具有第二偏移，其鍵和鍵槽的尾側(cè)表面鄰接另一個(gè)尾側(cè)表面，并且在他們的前側(cè)表面間具有空隙。

在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，所述鍵/鍵槽組合的個(gè)數(shù)是偶數(shù)。所述的鍵/鍵槽組合是在軸的圓周上成對(duì)稱分布的。

在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，所述鍵/鍵槽組合被布置成徑向相對(duì)的對(duì)，即每?jī)蓚€(gè)徑向相對(duì)的鍵/鍵槽組合為一對(duì)。每一對(duì)徑向相對(duì)的鍵/鍵槽組合都具有相同的第一或第二偏移。所述軸上部件與軸之間設(shè)置有四個(gè)鍵/鍵槽組合，并且這四個(gè)鍵/鍵槽組合被布置成兩對(duì)徑向相對(duì)的對(duì)，在其中一對(duì)中的每一個(gè)鍵/鍵槽組合都具有所述的第一偏移，其中另一對(duì)中的每一個(gè)鍵/鍵槽組合都具有所述的第二偏移。

所述鍵/鍵槽組合中的每個(gè)鍵都具有徑向外端表面，該徑向外端表面和其他的側(cè)表面互相連接；每個(gè)鍵槽都具有徑向外底面，該徑向外底面和其側(cè)表面互相連接，并且與鍵槽相應(yīng)的鍵的徑向外端表面相反；至少在室溫情況下，在每個(gè)鍵的徑向外端表面和鍵槽的徑向外底面間存在空隙。

至少在室溫條件下，軸的外圓周表面和所述中心軸向孔的表面間存在空隙。

進(jìn)一步的，在室溫情況下，軸和軸上部件的唯一接觸點(diǎn)是在具有所述第一偏移的至少一個(gè)鍵/鍵槽組合中的鍵和鍵槽的前側(cè)表面，以及具有所述第二偏移的至少一個(gè)鍵/鍵槽組合中的鍵和鍵槽的尾側(cè)表面，軸和鍵以及軸上部件的其他配合位置則存在空隙。

所述軸具有比所述軸上部件更大的膨脹系數(shù)，軸與軸上部件之間的空隙是在工作過程中容許軸和鍵的熱膨脹的發(fā)生。每個(gè)鍵僅延伸到其相應(yīng)鍵槽長(zhǎng)度的一部分。所述鍵是與所述軸整體形成的鍵齒結(jié)構(gòu)。所述軸上部件是由陶瓷材料構(gòu)成，所述軸由金屬材料構(gòu)成。

進(jìn)一步，其中每個(gè)鍵都具有中心縱向軸線，每個(gè)鍵槽都具有中心縱向軸線；至少在一個(gè)鍵/鍵槽組合中具有所述的第一偏移，即鍵的中心縱向軸線相對(duì)于鍵槽的中心縱向軸線前側(cè)發(fā)生偏移；至少在一個(gè)鍵/鍵槽組合中具有所述的第二偏移，即鍵的中心縱向軸線相對(duì)于鍵槽的中心縱向軸線尾側(cè)發(fā)生偏移。

本發(fā)明軸上組件安裝配合結(jié)構(gòu)適用于所有軸及其軸上結(jié)構(gòu)配合安裝的情況下，本發(fā)明的技術(shù)方案特別適合渦輪增壓器，即軸上部件是渦輪葉輪。在這種情況下，所述軸上在遠(yuǎn)離渦輪葉輪的一端還安裝有壓縮葉輪。

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

圖1展示了根據(jù)本發(fā)明的一種理念設(shè)計(jì)的渦輪增壓器1的實(shí)施案例。渦輪增壓器1具有殼體2，其由渦輪機(jī)殼體部分4，一個(gè)中央殼體部分6，壓縮機(jī)殼體部分8和用于壓縮機(jī)葉輪的殼體的后蓋9組成。在殼體2內(nèi)安裝的是渦輪增壓器1的工作部件，包括一個(gè)渦輪葉輪10，一個(gè)連接軸12和壓縮葉輪14。

渦輪外殼4安裝在中央殼體6的一側(cè)，并且包裹著渦輪葉輪10。渦輪葉輪10包括一系列從一個(gè)中央輪轂18上支出的渦輪葉片16。一個(gè)盲孔20通過22的后壁向中央輪轂18的軸向部分方向延伸。能夠快速旋轉(zhuǎn)的渦輪葉輪10通過孔20安裝在軸12的一端和軸12一起沿縱向軸X旋轉(zhuǎn)。在本實(shí)施案例中，正常運(yùn)行的渦輪增壓器的渦輪葉輪和軸在圖4和2中箭頭所示的方向上旋轉(zhuǎn)。除非另有規(guī)定，在本規(guī)范中，渦輪葉輪10，軸12，以及其他任何被安裝的同時(shí)快速旋轉(zhuǎn)的組件所描述的“領(lǐng)先”和“落后”的關(guān)系特征，應(yīng)理解為指的是在箭頭的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)特征的相對(duì)配置。

渦輪殼體部分4定義的排氣入口26用于從相關(guān)聯(lián)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)引導(dǎo)廢氣到渦輪葉輪10的葉片16和廢氣出口28。可以想到的是，在使用中，廢氣出口將以常規(guī)的方式被適當(dāng)?shù)剡B接到排氣系統(tǒng)(未示出)。

快速旋轉(zhuǎn)的壓縮葉輪14安裝在軸12的另一端。壓縮葉輪被安裝在背板9和壓縮機(jī)殼體部分8之間。背板9被安裝到所述渦輪中心殼體部分6的相對(duì)側(cè)，壓縮機(jī)殼體部分8被安裝在背板9上。壓縮機(jī)外殼部分8定義了一個(gè)空氣入口30和一個(gè)壓縮空氣出口32。渦輪葉輪10驅(qū)動(dòng)壓縮葉輪14旋轉(zhuǎn)，通過進(jìn)氣口30吸入環(huán)境空氣，將空氣壓縮并通過出口32排出。在實(shí)際使用中，出氣口32以常規(guī)方式連接到相關(guān)聯(lián)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的進(jìn)氣歧管(未示出)用于引導(dǎo)壓縮空氣到相關(guān)聯(lián)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸。

軸12穿過中央殼體部分6和后蓋9，并且以一種已知的方式通過一種承載系統(tǒng)作為可旋轉(zhuǎn)支撐并沿軸向固定在殼體上。

圖2到6描述了一種根據(jù)本發(fā)明的一種方法將渦輪葉輪10安裝到軸12上。

渦輪葉輪10是由陶瓷材料制成的一個(gè)單一的整體部件。任何合適的陶瓷材料都可被使用，在一個(gè)具體實(shí)施案例中，渦輪葉輪10采用氮化硅的鋁合金材料制造。渦輪軸12由金屬材料如鋼和其他合金制造，例如鉻鎳合金。

渦輪軸12的一端有一個(gè)大直徑密封凸臺(tái)36以及沿該凸臺(tái)36的軸向突出并伸入孔20的一個(gè)插栓部分38。凸臺(tái)36固定在所述渦輪端的中央殼體部分6端壁的一個(gè)孔中，在凸臺(tái)36和孔之間有設(shè)置合適的密封裝置。

保持高速旋轉(zhuǎn)的渦輪葉輪10與軸12之間通過鍵驅(qū)動(dòng)的方式連接。四個(gè)縱向延伸的鍵齒40在插栓部分38的圓周上以一定的間隔分部。每個(gè)鍵齒40至少沿插栓的自由端到密封凸臺(tái)36延伸一定長(zhǎng)度。參考旋轉(zhuǎn)方向A，每個(gè)鍵齒具有前側(cè)表面42、后側(cè)表面44，以及一個(gè)在前側(cè)表面42和后側(cè)表面44之間的徑向外端表面46。

渦輪葉輪也具有相應(yīng)數(shù)目的鍵槽或凹槽48部署在所述孔20的表面20A上。鍵槽48開在渦輪葉輪的后壁22上，并且朝孔20的封閉端沿孔的軸的縱向方向延伸。參照旋轉(zhuǎn)的方向，每個(gè)鍵槽48都有前側(cè)表面50，尾側(cè)表面52和在側(cè)表面50和52之間延伸的徑向外底面54。

安裝和配置鍵齒40和鍵槽48是為了使每個(gè)鍵齒40能夠在相應(yīng)的鍵槽48中進(jìn)行滑動(dòng)配合，形成一個(gè)鍵/鍵槽的組合56。鍵齒40可以沿著整個(gè)鍵槽48的長(zhǎng)度延伸，或者它們可以僅沿鍵槽48長(zhǎng)度的一部分進(jìn)行延伸。在后一種情況下，鍵齒40將從插栓38的自由末端朝著凸臺(tái)36延伸至插栓36的一部分長(zhǎng)度。

至少在室溫下，組件中鍵槽48比鍵齒40寬。

每個(gè)鍵/鍵槽組合56被構(gòu)造成鍵40相對(duì)于其各自的鍵槽48沿周向偏移，這樣的配置使得鍵和鍵槽的側(cè)表面只有一面相接觸，在鍵齒40和鍵槽48的另一個(gè)側(cè)表面有一個(gè)空隙。按照本發(fā)明，至少有一對(duì)鍵/鍵槽組合56'具有第一偏移，并且至少有一對(duì)鍵/鍵槽組合56"具有第二偏移，該偏移和第一偏移相反。在具有第一偏移的鍵/鍵槽組合56'中，鍵齒40相對(duì)于鍵槽48的前側(cè)表面發(fā)生偏移，這樣的結(jié)構(gòu)使得鍵和鍵槽前側(cè)表面42和50彼此緊鄰，并且在鍵齒40和鍵槽48的尾側(cè)表面44和52間存在空隙。在具有第二偏移的鍵/鍵槽組合56″中，鍵齒40相對(duì)于鍵槽48尾側(cè)表面發(fā)生偏移，這樣的結(jié)構(gòu)使得鍵和鍵槽的尾側(cè)表面44和52彼此緊鄰，并且在鍵和鍵槽的前側(cè)表面42和50之間存在空隙。在如圖所示的實(shí)施實(shí)例中，四對(duì)鍵齒/鍵槽組合56被布置成徑向相對(duì)的對(duì)，其中一對(duì)相對(duì)的組合擁有相同的偏移量，而另一對(duì)相對(duì)的組合具有相反的偏移。因此，第一對(duì)相對(duì)的鍵/鍵槽組合的56'和56'分別具有第一偏移的，而另一對(duì)鍵/鍵槽組合的56″和56″具有第二偏移。

在本實(shí)施實(shí)例中，除了在每個(gè)鍵齒40的側(cè)面表面和相應(yīng)的同一個(gè)面的鍵槽48之間存在間隙58、60外，至少在室溫情況下，在每個(gè)鍵齒40的徑向外端表面46和其相應(yīng)的鍵槽48的徑向外底表面54之間存在間隙62，并且在鍵齒40中間的插栓38的圓周外表面64和定義了孔20的表面20A之間也存在空隙。

應(yīng)當(dāng)指出的是，在這種結(jié)構(gòu)中，軸12和渦輪葉輪10之間唯一的接觸點(diǎn)是具有第一偏移的鍵和鍵槽組合56'的前側(cè)表面42、50以及具有第二偏移的鍵齒40和鍵槽48的組合56″的尾側(cè)表面44、52。在包括鍵齒40在內(nèi)的軸12的其他相應(yīng)的表面和渦輪葉輪10之間存在空隙58、60、62、64，以允許軸12的熱膨脹。

鍵齒/鍵槽組合56'和56″的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)使得高速旋轉(zhuǎn)的渦輪葉輪10能夠保持在軸12上，同時(shí)，軸12和孔20的表面20A之間的空隙以及非接觸的鍵齒40和相應(yīng)的鍵槽48表面之間的空隙58、60、62，在組件加熱到它的正常工作溫度范圍時(shí)，被用于允許包括鍵齒40在內(nèi)的軸12的熱膨脹的發(fā)生，不至于使所述渦輪葉輪10承受無法承受的應(yīng)力導(dǎo)致渦輪葉輪損壞。

雖然本發(fā)明中提及的間隙是在室溫的情況下，但應(yīng)當(dāng)理解的是，這種鍵控安裝結(jié)構(gòu)可以在渦輪增壓器期望運(yùn)行所需的全溫度范圍進(jìn)行配置。例如，假設(shè)渦輪增壓器1所遭受的環(huán)境溫度很可能冷到凍點(diǎn)以下，那么安裝裝置將被以最低的預(yù)期溫度進(jìn)行配置以提供一個(gè)合適的配合，該配合可以提供足夠間隙以適應(yīng)軸12升溫至正常工作溫度范圍時(shí)最大的熱膨脹的發(fā)生。

渦輪葉輪10在鍵齒40上是相對(duì)緊密滑動(dòng)的配合，在許多應(yīng)用中，這足夠保持渦輪葉輪軸向在軸上的位置。在另一個(gè)實(shí)例中，孔20可以完全貫穿渦輪葉輪10，并且在插栓部分38的自由端的末端設(shè)有轉(zhuǎn)配了螺母的螺紋段，螺母可以確保渦輪葉輪軸向的固定在軸上。

上述實(shí)例僅通過例子進(jìn)行說明。在附加聲明中定義的不脫離本發(fā)明范圍的許多變化是都是可能的。

例如，渦輪葉輪10和所描述的軸12之間鍵連接的布置方式不局限于安裝一個(gè)陶瓷渦輪葉輪到一個(gè)金屬軸上，還可以用于安裝任何渦輪葉輪到軸上，甚至是安裝任何有孔的部件到軸上，特別是在軸的材料比部件的材料具有較大熱膨脹系數(shù)的情況下。因此，雖然本發(fā)明特別適用于在渦輪增壓器中安裝渦輪葉輪到軸上的應(yīng)用，但是它也可以調(diào)整以適應(yīng)其他的應(yīng)用。

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，如實(shí)例中描述的四對(duì)鍵/鍵槽組合56的使用在諸如渦輪機(jī)械這樣的高速應(yīng)用中特別好用。然而，只要有至少兩對(duì)鍵齒/鍵槽的組合，一個(gè)具有第一偏移，一個(gè)具有第二偏移，鍵齒/鍵槽組合56的數(shù)目就可以根據(jù)需要選擇。例如，一個(gè)盡可能少的比如兩對(duì)鍵齒/鍵槽組合的結(jié)構(gòu)被認(rèn)為適用于低速應(yīng)用，超過四對(duì)鍵齒/鍵槽組合可應(yīng)用到需要的地方。鍵齒/鍵槽組合56的對(duì)稱布置有助于減少不平衡力，偶數(shù)對(duì)的鍵齒/鍵槽組合對(duì)這樣的布置可能是有利的。然而，在一些應(yīng)用中，奇數(shù)對(duì)的鍵齒/鍵槽組合可能更合適。