CN102812255B - 带有阀机构的涡轮增压器壳体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有阀机构的涡轮增压器壳体，其中阀机构至少具有第一通道区段和第二通道区段，其中两个通道区段以其纵轴线相互平行地布置，且为无咬边的结构。

Description

带有阀机构的涡轮增压器壳体及其制造方法

本发明涉及一种带有至少一个阀机构的涡轮增压器壳体，例如带有推力空气转向阀（Schubumluftventil）的压缩机壳体。本发明还涉及一种用于制造这种涡轮增压器壳体的方法。

涡轮增压器同样具有涡轮机，涡轮机设置在废气流中，并通过轴与压缩机在吸入道中连接。在此，在轴上通常设置有涡轮机轮和压缩机轮。通过所连接的发动机的废气流来驱动涡轮机的涡轮机轮。在此，涡轮机轮也驱动压缩机的压缩机轮。压缩机由此可以提高发动机吸入道中的压力，从而在吸入冲程期间有更多的空气进入到气缸中。这导致能提供更多的氧气，且能燃烧相应更多量的燃料。

现在，为了在很大程度上防止例如在发动机推力运行中涡轮增压器的转速下降或者减小下降的程度，现代的涡轮增压器具有推力空气转向阀。这些推力空气转向阀在由铝制成的压缩机壳体中位于涡轮增压器上。推力空气转向阀的功能通过在输入侧和输出侧与形成密封面的阀座之间的通道来实现。这些溢流通道以及阀座通常具有复杂的造型。

由WO2008/055588已知涡轮增压器的具有推力空气转向阀或空气转向阀的压缩机壳体。压缩机壳体在此具有阀凸缘，空气转向阀可固定在该阀凸缘上。阀凸缘为此具有凸缘面，在该凸缘面上设置有输入开口，在该输入开口上连接着通至压缩机入口的连接通道。此外，阀凸缘具有用于空气转向阀的封闭部件的阀座。在此，连接通道的通道轴线与阀座夹成角度β地布置。此外，凸缘面与基准面夹成角度α地布置，该基准面垂直于涡轮增压器轴线地布置，且朝向轴承壳体侧轴向地限定压缩机壳体的螺旋件。压缩机壳体在此具有如下缺点：它具有复杂的形状，且很难以足够的精确度实现规定的角度α、β。

据此，本发明的目的是，提出一种可简易地制造的带有阀机构的涡轮增压器壳体和一种用于制造这种涡轮增压器壳体的方法。

采用一种具有权利要求1的特征的带有阀机构的涡轮增压器壳体和一种具有权利要求8的特征的用于制造带有阀机构的涡轮增压器壳体的方法，即可实现该目的。

据此，根据本发明提出一种带有阀机构的涡轮增压器壳体，其中阀机构至少具有第一通道区段和第二通道区段，其中两个通道区段以其纵轴线相互平行地布置，且为无咬边的（hinterschneidungsfrei）结构。

在此，该涡轮增压器壳体具有如下优点：它能借助设计简单且廉价的滑阀部件利用阀机构采用压铸方式构造。模具滑阀部件（Werkzeugschieberelement）可以简单地设计，这是因为阀机构具有两个相互平行的无咬边的通道区段。滑阀部件由此还可以非常简单地采用压铸方法插入到压铸模具中，且能从压铸模具和涡轮增压器壳体中再轻易地取出。

本发明的有利设计和改进可由从属权利要求以及参照附图所做的说明得到。

下面借助在示意图中给出的实施例详细地介绍本发明。其中：

图1为根据本发明的带有阀机构的涡轮增压器壳体的剖视图，其中为了构造阀机构，把模具滑阀部件部分地插入到涡轮增压器壳体中；

图2为根据图1的涡轮增压器壳体的不带模具滑阀部件时的剖视图；

图3为根据图1的模具滑阀部件的正视图；

图4为根据图1和3的模具滑阀部件的侧视图；

图5为根据图1、3和4的模具滑阀部件的立体图；

图6为根据图1、3、4和5的模具滑阀部件的另一立体图；

图7为根据图1的带有阀机构的涡轮增压器壳体的立体剖视图，其中模具滑阀部件部分地从涡轮增压器壳体中取出；

图8为从阀机构的视角观察时根据图7的带有阀机构的涡轮增压器壳体的立体剖视图；

图9为涡轮增压器壳体和模具滑阀部件的剖视图，其中模具滑阀部件完全地从涡轮增压器壳体中取出；

图10为根据图1的涡轮增压器壳体和模具滑阀部件的立体剖视图，其中模具滑阀部件完全地从涡轮增压器壳体中取出，且从阀机构的视角观察示出了涡轮增压器壳体；

图11为根据图1的涡轮增压器壳体和模具滑阀部件的另一立体图，其中模具滑阀部件完全地从涡轮增压器壳体中取出；和

图12为从阀机构的方向观察时涡轮增压器壳体的另一立体图。

在全部附图中，相同的或功能相同的部件与装置―只要未做另外说明―都标有相同的附图标记。

图1中所示为根据本发明的带有至少一个阀机构12的制好的涡轮增压器壳体10的剖视图。涡轮增压器壳体10在此采用压铸方法制造，例如制成铝压铸件，或者由适合于压铸方法的另一种材料或材料组合构成。为此设置有压铸模具14，在该压铸模具中设置有模具滑阀部件16，如图1中示范性地示出，以便在涡轮增压器壳体10中构造阀机构12。在此，压铸模具例如可以在水平的或基本水平的平面中分成两个模具半部18、20，如图1中虚线所示。压铸模具及其两个模具半部在图1中仅非常简化地、纯示意性地示出。一个模具半部18在此例如可以形成内部通道22和螺旋形壳体24，另一个模具半部20形成涡轮增压器壳体10的外轮廓，如图1中所示。在这里，压铸模具14可以经过适当构造，使得模具滑阀部件16容纳在该压铸模具的一个模具半部中，或者容纳在该压铸模具的两个模具半部18、20中。

模具滑阀部件16被示出已部分地插在图1中制造完毕的涡轮增压器壳体10内，利用该模具滑阀部件已在涡轮增压器壳体10中构造阀机构12，这里例如构造推力空气转向阀。

本发明的涡轮增压器壳体10在本例中是单独的压缩机壳体，其例如可固定在涡轮增压器的轴承壳体上。但也可以将涡轮增压器壳体的一个压缩机壳体区段与根据本发明的阀机构12一起构造（未示出），该压缩机壳体区段例如与轴承壳体一体地构造。

如图1中的范例所示，在涡轮增压器壳体10中构造有至少一个阀机构12。在此，模具滑阀部件16经过适当构造，以便在涡轮增压器壳体10中构造或形成阀腔26优选整个阀腔、阀座28和阀机构12的一个或多个通道30、32。

在图1及下面的图2-12所示的范例中，例如设置有推力空气转向阀作为阀机构12。但本发明并不局限于推力空气转向阀。

为了构造作为阀机构12的推力空气转向阀12，相应的模具滑阀部件16例如具有两个通道区段凸起34、36，即例如设置在外部的第一通道区段凸起34和例如设置在内部的第二通道区段凸起36。外部的第一通道区段凸起34在此形成流出或输出通道38，其例如与压缩机的吸入侧或吸入通道的进入区域连接。内部的第二通道区段凸起36例如也形成与压缩机的压力侧的入口区域连接的流入或输入通道40。

在此，模具滑阀部件16的两个通道区段凸起34、36相互间适当布置，使得在实施用于构造涡轮增压器壳体10的压铸方法之后，模具滑阀部件16能轻易地再从压铸模具14和涡轮增压器壳体10中拔出或取出。为此，模具滑阀部件16为无咬边结构，或者没有咬边。模具滑阀部件16的两个通道区段凸起34、36在纵向上相互平行地布置，其中两个通道区段凸起34、36能以其纵轴线42平行地彼此错开地布置，或者平行地以其纵轴线42处于竖直的或垂直的平面上，或者相互同轴地布置，如下面的图3和4中所示。

模具滑阀部件16还具有阀腔区段44，其中该阀腔区段44经过适当构造，使得它在涡轮增压器壳体10中形成完整的阀腔26或者基本上形成完整的阀腔26。模具滑阀部件16还具有阀座区段46，用于在涡轮增压器壳体10中形成阀座28。在此，阀座28以阀座凸起48例如环绕的凸起的形式构造在模具滑阀部件16上。阀座28的凸起48在此还可以过渡至外部的第一通道区段凸起34。阀座凸起48也没有咬边，从而模具滑阀部件16能轻易地从压铸模具14和最终形成的涡轮增压器壳体10中拔出。

图2中所示为根据图1的制好的涡轮增压器壳体10的不带模具滑阀部件时的剖视图。如由图2可见，压缩机壳体10具有作为阀机构的推力空气转向阀12。推力空气转向阀12的两个通道30、32在此相互平行地构造。在此，推力空气转向阀12的输入通道40与压缩机壳体10的压力侧或者这里的螺旋件24连接，输出通道38与压缩机的吸入侧的进入区域连接。压缩机壳体10还具有阀座28和阀腔26，该阀腔通过模具滑阀部件16被完全地构造。

图3-6所示为模具滑阀部件16的多个视图。如模具滑阀部件16的正视图中所示，两个通道区段凸起34、36相互平行地布置，而未相互错开，或者说，两个通道区段凸起34、36这两者的纵轴线42处于一个共同的垂直的平面50中。但如图3中的点划线所示，两个通道区段凸起34、36也可以平行地相互错开地布置。在这种情况下，两个通道区段凸起34、36的纵轴线42分别布置在两个彼此错开的垂直的平面50、51中。两个通道区段凸起34、36可以具有任一横截面形状，只要通道区段凸起34、36未形成或者没有咬边。一个或两个通道区段凸起34、36例如可以具有恒定的横截面，例如具有在一侧削平的柱形横截面。一个或两个通道区段凸起34、36也可以沿纵向变窄，或者具有沿纵向变窄的横截面，比如外部的第一通道区段凸起34就是这样。在图3所示的范例中，阀座凸起48还可以例如在一侧或两侧设有削平部52，这要视功能和使用目的而定。

图4所示为根据图3的模具滑阀部件16的侧视图。在此示出阀座凸起48与外部的第一通道区段凸起34之间的过渡部分。

图5所示为模具滑阀部件16的后视立体图。在此可看到用于构造阀腔的阀座凸起48和区段44，以及可看到外部的通道区段凸起34。模具滑阀部件16的端部54被构造成平面，这是非常简化的，也是纯示范性的。例如视压铸模具与模具滑阀部件16之间的连接的设置情况而定，可以相应地设计模具滑阀部件16及其端部54。

图6所示为模具滑阀部件16的正视立体图。在此示出了第一和第二通道区段凸起34、36，它们的纵轴线42相互平行，而且并不彼此错开，或者说，相互间无偏移地布置。还示出了阀座凸起48，其过渡至外部的通道区段凸起34。

图7和8中所示为根据本发明的压缩机壳体10的立体剖视图。在此也示出了模具滑阀部件16，借此在压缩机壳体10中构造推力空气转向阀12。模具滑阀部件16在此已部分地从推力空气转向阀12中拔出。模具滑阀部件16在此可以适当地构造，使得在完全伸入的状态下，模具滑阀部件16的第一和第二通道区段凸起34、36如此前图1中所示一直够到压缩机壳体10的例如通过压铸模具的两个模具半部之一形成的螺旋件或螺旋形壳体24和主通道22。但也可以使得模具滑阀部件16的一个或两个通道区段凸起34、36以压缩机壳体10的推力空气转向阀12的相应的通道30、32终止，而不是伸入到压缩机壳体10的螺旋件24或主通道22中（未示出）。

图9所示为压缩机壳体10和模具滑阀部件16的剖视图。在此示出了推力空气转向阀12及其输入通道40和输出通道42、阀座28和阀腔26。在插入状态下，模具滑阀部件16的轮廓精确地适配于推力空气转向阀12的轮廓。

图10中所示为压缩机壳体10和模具滑阀部件16的立体剖视图。在此示出了推力空气转向阀12的阀腔26和阀座28以及输入通道40和输出通道42。阀座28在此形成了输出通道的或外部通道区段30的一个区段。

此外，图11中所示为压缩机壳体10和模具滑阀部件16的立体图。如此前所述，涡轮增压器壳体10或者这里的压缩机壳体10采用压铸方式制造。模具滑阀部件16在此例如由金属或另一种合适的坚固的或耐用的材料构成，这种材料优选允许多次地使用模具滑阀部件16。

图12所示为压缩机壳体10的立体图，其中从推力空气转向阀12这一侧示出了压缩机壳体10。在此示出了推力空气转向阀12的阀腔26和阀座28及其外部的输出通道38和内部的输入通道40。在此，阀座26的外圆周在外部通道28即这里的输出通道的区域中为削平结构，以便形成通道28的一部分。换句话说，阀座28的形成通道28的一部分的区段的轮廓恰当地匹配于通道28，以便实现最佳地流经通道。

前述带有阀机构的涡轮增压器壳体，例如形式为带有推力空气转向阀的压缩机壳体，具有如下优点：带有阀的壳体能轻易地采用压铸方法制得。在此，压缩机壳体例如可以采用铝压铸件或另一种合适的压铸件制得。

由于推力空气转向阀的通道在压铸模具中沿模具滑阀方向轴向平行地例如同轴地布置，所以整个阀腔、阀座以及推力空气转向阀的溢流通道都能在压铸模具滑阀部件中产生。这可实现要么无需任何附加的机械加工就足以应付，要么仅需最小的加工代价，这种加工代价局限于推力空气转向阀的密封和固定造型即密封座和固定孔。

通过模具滑阀部件在压铸模具中的布置方式和位置，能够减少活动部分的数量和复杂性。由此可以降低制造成本，这是因为带有推力空气转向阀的能压铸的压缩机壳体的可行性得到了改善。此外可以减小模具滑阀部件的复杂性并简化模具滑阀部件。这里的另一优点是，能减少对压缩机壳体及其推力空气转向阀的加工，或者甚至允许一些不准额外的机械加工的造型，这导致进一步降低了制造成本。

尽管在前面已借助优选的实施例介绍了本发明，但本发明并不局限于此，而是可采用多种多样的方式予以改型。在此，前述实施方式尤其是其各个特征可相互组合。

Claims (13)

1.一种带有阀机构（12）的涡轮增压器壳体（10），其中阀机构（12）至少具有第一通道区段（30）和第二通道区段（32），其中两个通道区段（30、32）以其纵轴线（42）相互平行地布置，且为无咬边的结构，所述涡轮增压器壳体（10）采用压铸方法制造，所述阀机构（12）利用设置在压铸模具中的模具滑阀部件（16）而构造在所述涡轮增压器壳体（10）中，所述模具滑阀部件（16）具有两个通道区段凸起（34、36），其中第一通道区段凸起（34）形成第一通道区段（30），第二通道区段凸起（36）形成第二通道区段（32）。

2.如权利要求1所述的涡轮增压器壳体，其特征在于，两个通道区段（30、32）以其纵轴线（42）相互错开地或者在垂直的平面（50）内上下地布置。

3.如权利要求1或2所述的涡轮增压器壳体，其特征在于，至少一个通道区段（30）朝向其端部变窄，和/或至少一个通道区段（32）具有恒定的横截面。

4.如权利要求1或2所述的涡轮增压器壳体，其特征在于，阀机构（12）的阀座（28）形成通道区段之一（30）的一个区段，其中阀机构（12）的阀座（28）是形成外部的第一通道区段（30）的一个区段。

5.如权利要求4所述的涡轮增压器壳体，其特征在于，阀座（28）在它形成通道区段（30）的一个区段的区域中与通道区段（30）的轮廓匹配，其中阀座（28）在它形成通道区段（30）的一个区段的区域中相应于通道区段（30）为削平结构。

6.如权利要求1或2或5所述的涡轮增压器壳体，其特征在于，涡轮增压器壳体（10）是压缩机壳体，其中压缩机壳体（10）是单独的压缩机壳体，或者是与轴承壳体一体地构造的压缩机壳体。

7.如权利要求1或2或5所述的涡轮增压器壳体，其特征在于，阀机构（12）是推力空气转向阀，其中第一通道区段（30）形成输出通道（38），其中第一通道区段（30）与压缩机的吸入侧连接，其中第二通道区段（32）形成输入通道（40），其中第二通道区段（32）与压缩机的压力侧连接。

8.一种用于制造带有阀机构（12）的涡轮增压器壳体（10）的方法，其中阀机构（12）具有以其纵轴线（42）相互平行地布置的第一通道区段（30）和第二通道区段（32），其中该方法具有如下步骤：

－提供用于构造涡轮增压器壳体（10）的压铸模具（14）；

－把模具滑阀部件（16）设置在压铸模具（14）中，用于在涡轮增压器壳体（10）中构造阀机构（12），

其中模具滑阀部件（16）具有两个通道区段凸起（34、36），其中第一通道区段凸起（34）形成第一通道区段（30），第二通道区段凸起（36）形成第二通道区段（32），其中两个通道区段凸起（34、36）以其纵轴线（42）相互平行地布置；

－把压铸材料插入到压铸模具（14）中，并把带有阀机构（12）的涡轮增压器壳体（10）构造成压铸件。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，模具滑阀部件（16）被设计用于构造阀机构（12）的阀座（28）、阀腔（26）、第一通道区段（30）和/或第二通道区段（32）。

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，压铸模具（14）具有第一模具半部（18）和第二模具半部（20），其中模具滑阀部件（16）能与至少一个模具半部（18、20）连接或接合。

11.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，模具滑阀部件（16）在压铸涡轮增压器壳体（10）之后能从该涡轮增压器壳体的阀机构（12）中取出。

12.如权利要求8或9所述的方法，其特征在于，模具滑阀部件（16）为无咬边的结构。

13.如权利要求9所述的方法，其中，所述阀机构（12）是推力空气转向阀。