CN102933855A

CN102933855A - 增压器用的压缩机壳体及其制造方法

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Publication number: CN102933855A
Application number: CN2011800278844A
Authority: CN
Inventors: 大须贺龙; 松井裕树; 矶谷知之
Original assignee: Toyota Motor Corp; Otics Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Otics Corp
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2031-03-30
Also published as: US9435346B2; WO2011132509A1; EP2562428B1; CN102933855B; JP4778097B1; EP2562428A1; JP2011231620A; US20130039750A1; EP2562428A4

Abstract

压缩机壳体（1）包括：涡旋部件（2），所述涡旋部件（2）具有：形成吸气口（11）的筒状的吸气口形成部（21）、形成排出涡旋室（12）中的吸气侧的壁面的涡旋壁面形成部（22）、和覆盖排出涡旋室（12）的外周侧的涡旋外周部（23）；护罩部件（3），所述护罩部件（3）具有：被压入到吸气口形成部（21）内的筒状的护罩压入部（31）、以及形成排出涡旋室（21）中的内周侧的壁面且形成与叶轮（5）对向的护罩面（321）及扩压器面（322）的护罩壁面形成部（32）；外周环状部件（4），所述外周环状部件（4）具有：被压入到涡旋外周部（23）内的外周环状压入部（41）、以及形成排出涡旋室（12）中的外周侧的壁面的外周环状壁面形成部（42）。

Description

增压器用的压缩机壳体及其制造方法

技术领域

本发明涉及增压器用的压缩壳体及其制造方法，所述增压器用的压缩机壳体能够容纳具有多个叶片的叶轮。

背景技术

用于汽车的涡轮增压器等增压器的压缩机具有压缩机壳体，所述压缩机壳体能够容纳具有多个叶片的叶轮。

压缩机壳体具有：向着叶轮吸入空气的吸气口、在叶轮的外周侧沿着周向形成且将从叶轮排出的空气导向外部的排出涡旋室、以及此外的容纳叶轮的部分、扩压器部等。

作为制造压缩机壳体的方法，例如，有利用重力铸造成形的方法。在这种情况下，由于可以利用所谓的型芯进行铸造，所以，形状自由度高，即使对于复杂的形状也能够应对。然而，由于铸造周期长，所以生产率差，成本也高。

与此相对，还有利用压铸成形压缩机壳体的方法。在这种情况下，与重力铸造相比，由于铸造周期短，所以生产率高，成本也低。然而，由于如果是不能脱模的形状，则不能成形，所以，形状自由度低，不能应对复杂的形状。因此，即使是能够利用重力铸造的形状，也存在着不能利用压铸再现其形状（特别是对压缩机的性能产生影响的排出涡旋室的壁面的形状）的情况。

因此，如图7所示，提出了将压缩机壳体91分成涡旋部件92及护罩部件93两个部件构成，通过压铸对它们进行成形并将它们组装起来的方案（参照专利文献1）。在该压缩机壳体91中，在与护罩部件93的扩压器面931对向的背面板961上设置壁面形成部962，所述壁面形成部962形成排出涡旋室912的外周侧的壁面的一部分（外周壁面913），利用涡旋部件92、护罩部件93和该壁面形成部962形成排出涡旋室912的壁面。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2002－180841号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在图7所示的压缩机壳体91中，利用车床等对背面板961进行加工，并且设置有具有排出涡旋室912的外周壁面913的壁面形成部962。因此，只能将排出涡旋室912的外周壁面913的形状加工成简单的轴对称的形状。因而，不能应对在重力铸造中能够成形的非轴对称的复杂形状，不能确保所希望的性能。另外，即使利用其它的加工方法，整体上生产率差，成本也高。因此，不能有效地发挥压铸的生产率良好、成本低的优点。

本发明是鉴于这些现有技术的问题而做出的，用于提供生产率良好且能够提高性能的增压器用的压缩机壳体及其制造方法。

解决课题的手段

第一个发明是一种增压器用的压缩机壳体，所述压缩机壳体能够容纳具有多个叶片的叶轮，并且，具有：吸气口，所述吸气口向上述叶轮吸入空气；以及，排出蜗旋室，所述排出涡旋室在上述叶轮的外周侧沿着周向形成，并且将从上述叶轮排出的空气导向外部，其特征在于，所述压缩机壳体包括：

涡旋部件，所述涡旋部件具有：形成上述吸气口的筒状的吸气口形成部、形成上述排出涡旋室中的吸气侧的壁面的涡旋壁面形成部、和覆盖上述排出涡旋室的外周侧的涡旋外周部；

护罩部件，所述护罩部件具有护罩压入部和护罩壁面形成部，所述护罩压入部为筒状，并且被压入到上述涡旋部件的上述吸气口形成部内，所述护罩壁面形成部形成上述排出涡旋室中的内周侧的壁面，并且，形成与上述叶轮对向的护罩面以及从该护罩面向上述排出涡旋室延伸的扩压器面；以及

外周环状部件，所述外周环状部件具有外周环状压入部和外周环状壁面形成部，所述外周环状压入部被压入到上述涡旋部件的上述涡旋外周部内，所述外周环状壁面形成部形成上述排出涡旋室中的外周侧的壁面。

第二个发明是上述第一个发明的增压器用的压缩机壳体的制造方法，其特征在于，进行以下工序：

成形工序，在所述成形工序，分别利用压铸成形上述涡旋部件和成一整体地具有成为上述护罩部件及上述外周环状部件的部分的整体部件；

压入工序，在所述压入工序，将构成上述整体部件的一部分的上述护罩压入部压入到上述涡旋部件的上述吸气口形成部内，并且，将构成上述整体部件的一部分的上述外周环状压入部压入到上述涡旋部件的上述涡旋外周部内；以及

切断分离工序，在上述压入工序之后，在所述切断分离工序，切断上述整体部件并分离成上述护罩部件和上述外周环状部件。

发明的效果

第一个发明的压缩机壳体由上述涡旋部件、上述护罩部件和上述外周环状部件三个部件构成。即，由上述三个部件形成上述排出涡旋室的壁面。因此，没有必要像以往那样，对上述护罩部件中的上述护罩壁面形成部的与上述扩压器面对向的背面板进行加工来形成上述排出涡旋室的壁面的一部分。借此，可以提高生产率。

另外，由于上述压缩机壳体由上述三个部件构成，所以，通过将各个部件制成能够脱模的简单的形状，可以通过生产率良好、成本低的压铸进行成形。从而，可以既抑制成本，又提高生产率。

另外，如后面描述的那样，在利用压铸进行成形的情况下，可以减小该成形品的表面粗糙度，谋求提高压缩机的性能。

在第二个发明的压缩机壳体的制造方法中，在上述成形工序中，利用压铸成形上述涡旋部件和成一整体地具有成为上述护罩部件及上述外周环状部件的部分的上述整体部件这两个部件。因此，与分别单独地形成上述涡旋部件、上述护罩部件和上述外周环状部件三个部件的情况相比，可以既抑制与成形相关的成本又提高生产率。

另外，在上述压入工序中，将上述整体部件压入上述涡旋部件，在之后的上述切断分离工序，将上述整体部件切断并分离成上述护罩部件和上述外周环状构件。即，在将上述涡旋部件和上述整体部件两个部件组装起来之后，将该整体部件分离成上述护罩部件和上述外周环状部件两个部件，最终获得由三个部件构成的上述压缩机壳体。因此，与分别单独地组装上述三个部件的情况相比，可以容易地进行组装。从而，可以提高生产率。

另外，利用上述制造方法获得的上述压缩机壳体，由上述涡旋部件、上述护罩部件和上述外周环状部件三个部件构成。即，利用上述三个部件形成上述排出涡旋室的壁面。因此，没有必要像以往那样，对上述背面板进行加工以形成上述排出涡旋室的壁面的一部分。从而，可以谋求提高生产率。

另外，在上述制造方法中，由于利用压铸进行成形，所以，与利用重力铸造等进行成形的情况相比，可以减小其成形品的表面粗糙度。因此，在从上述叶轮排出的空气被导入到上述排出涡旋室时接触的部分，可以减小对压缩机性能产生影响的上述排出涡旋室的壁面的表面粗糙度。从而，可以谋求压缩机的性能的提高。

这样，根据本发明，可以提供生产率优异、可以谋求性能提高的增压器用的压缩机壳体即其制造方法。

附图说明

图1是表示实施例中的压缩机壳体及其周边的结构的剖视图。

图2是表示实施例中的压缩机壳体的结构的剖视图。

图3是表示实施例中的成形的涡旋部件及整体部件的说明图。

图4是表示实施例中的将整体部件压入到涡旋部件中的状态的说明图。

图5是表示实施例中的切断整体部件并分离成护罩部件和外周环状部件的状态的说明图。

图6是表示实施例中的改变了抵接部的位置的压缩机壳体的结构的剖视图。

图7是表示以往的压缩机壳体及其周边的结构的剖视图。

具体实施方式

在上述第一个发明中，优选地，上述护罩部件具有在轴向抵接形成在上述涡旋部件上的抵接部的定位部。

在这种情况下，可以精度良好地进行上述护罩部件的轴向上的定位。从而，可以减小或者消除上述护罩部件和上述涡旋部件之间的间隙，可以谋求提高压缩机的性能。

另外，优选地，上述压缩机壳体用于背面板和轴承箱成一整体地形成的增压器，所述背面板与上述护罩部件中的上述护罩壁面形成部的上述扩压器面对向，所述轴承箱轴支承上述叶轮的旋转轴。

这里，在成一整体地形成上述背面板和上述轴承箱的情况下，利用砂型铸造等将它们整体成形。因此，上述背面板的铸件表面变得粗糙，从空气动力学的观点来说是不好的，所以，有必要对该背面板进行切削加工。但是，在本发明的压缩机壳体中，由于没有必要像以往那样对上述背面板进行加工以形成上述排出涡旋室的壁面的一部分，所以，可以将上述背面板的表面形成平坦的面。从而，可以容易地进行对上述背面板的切削加工。

另外，上述背面板和上述轴承箱也可以分别独立地形成。

在上述第二个发明中，优选地，在上述压入工序，使上述涡旋部件的上述涡旋外周部与构成上述整体部件的一部分的上述外周环状压入部的压入过盈量比上述涡旋部件的上述吸气口形成部与构成上述整体部件的一部分的上述护罩压入部的压入过盈量小。

在这种情况下，可以容易地进行上述整体部件对上述涡旋部件的压入作业。另外，可以吸收上述护罩压入部与上述外周环状压入部的同轴偏离。

另外，优选地，在上述压入工序，使形成在上述整体部件中成为上述护罩部件的部分上的定位部在轴向上与形成在上述涡旋部件上的抵接部抵接。

在这种情况下，可以精度良好地决定上述整体部件的轴向压入位置。即，可以精度良好地进行最终的上述护罩部件的轴向的定位。从而，可以正确地形成上述护罩部件的上述扩压器面与上述背面板的间隙（上述的扩压器部），可以谋求压缩机的性能的提高。

另外，优选地，在上述压入工序，形成不使上述整体部件中成为上述外周环状部件的部分与上述涡旋部件在轴向上抵接的间隙。

在这种情况下，在上述整体部件的压入时，可以可靠地使形成在该整体部件中成为上述护罩部件的部分上的上述定位部与上述涡旋部件的上述抵接部抵接。从而，可以精度更高地决定上述整体部件的轴向压入位置。即，可以精度更高地进行最终的上述护罩部件的轴向的定位。

另外，在上述压入工序之后，通过切断上述整体部件，并将上述外周环状部件再次压入到相对于上述涡旋部件在轴向上抵接为止，可以精度良好地进行上述外周环状部件的轴向的定位。

实施例

下面，利用附图说明根据本发明的实施例的增压器用的压缩机壳体及其制造方法。

如图1所示，本例的压缩机壳体1形成用在汽车的的涡轮增压器（增压器）中的压缩机8的外壳，能够容纳具有多个叶片51的叶轮5，并且，具有向着叶轮5吸入空气A1的吸气口11、和在叶轮5的外周侧沿着周向形成且将从叶轮5排出的空气A2导向外部的排出涡旋室12。

如图1、图2所示，压缩机壳体1由涡旋部件2、护罩部件3和外周环状部件4三个部件构成。具体地说，在涡旋部件2内组装有护罩部件3及外周环状部件4。

构成压缩机壳体1的三个部件均由铝制的压铸件构成。另外，作为构成各个部件的材料，除了铝之外，例如也可以使用树脂等。

如同一图所示，涡旋部件2具有：形成吸气口11的筒状吸气口形成部21、形成排出涡旋室12中的吸气侧的壁面的涡旋壁面形成部22、和覆盖排出涡旋室12的外周侧的涡旋外周部23。

另外，在涡旋部件2的吸气口形成部21的底部，形成与护罩部件3在轴向上抵接的抵接部29。

如同一图所示，护罩部件3具有护罩压入部31和护罩壁面形成部32，所述护罩压入部31为筒状，被压入涡旋部件2的吸气口形成部21内，所述护罩壁面形成部32形成排出涡旋室12中的内周侧的壁面，并且，形成与叶轮5对向的护罩面321及从护罩面321向排出涡旋室12延伸的扩压器面322。

如同一图所示，在护罩部件3的护罩压入部31内，形成有与吸气口11连通的吸气通路311。

另外，在护罩部件3的护罩压入部31和护罩壁面形成部32的连接部分，形成有用于进行护罩部件3的轴向的定位的定位部39。护罩部件3使定位部39相对于涡旋部件2的抵接部29在轴向上抵接。

如同一图所示，外周环状部件4具有：被压入到涡旋部件2的涡旋外周部23内的外周环状压入部41、和形成排出涡旋室12中的外周侧的壁面的外周环状壁面形成部42。

另外，外周环状部件4在轴向上不与涡旋部件2抵接，而形成有间隙B。另外，也可以形成将外周环状部件4压入至在轴向上与涡旋部件2抵接为止的结构。

另外，如图1所示，叶轮5配置在护罩部件3的内周侧。叶轮5是使沿着周向排列的多个叶片51从轮毂50的外周面突出而形成的。多个叶片51与护罩3中的护罩壁面形成部32的护罩面321对向地配置。

另外，如同一图所示，在与护罩部件3中的护罩壁面形成部32的扩压器面322对向的位置，设置覆盖与压缩机壳体1的吸气侧相反的侧的背面板61。背面板61和轴支承叶轮5的旋转轴52的轴承箱62成一整体地形成。

另外，在护罩部件3中的护罩壁面形成部32的扩压器面322和背面板61之间，形成使从叶轮5排出的空气A2升压的扩压器部323。

并且，如同一图所示，压缩机8通过叶轮5的旋转，从吸气口11经由吸气通路311向叶轮5吸入空气A1，被叶轮5的叶片51加速了的空气A2在扩压器部323中被升压，并且被送入排出涡旋室12。

其次，对于本例的压缩机壳体1的制造方法进行说明。

如图3～图5所示，本例的压缩机壳体1的制造方法进行下面所述的工序：成形工序，在所述成形工序，分别利用压铸成形涡旋部件2和成一整体地具有成为护罩部件3及外周环状部件4的部分的整体部件30；压入工序，在所述压入工序，将构成整体部件30的一部分的护罩压入部31压入到涡旋部件2的吸气口形成部21内，并且，将构成整体部件30的一部分的外周环状压入部41压入到涡旋部件2的涡旋外周部23内；切断分离工序，在所述压入工序之后，在所述切断分离工序，将整体部件30切断并分离成护罩部件3和外周环状部件4。

下面，对其进行详细说明。

在制造压缩机壳体1时，首先，如图3所示，利用压铸成形涡旋部件2。然后，利用同样的压铸成形整体部件30，所述整体部件30成一整体地具有成为护罩部件3及外周环状部件4的部分。

其次，如图4所示，将整体部件30相对于涡旋部件2沿轴向压入。具体地说，将构成整体部件30的一部分的护罩压入部31压入到涡旋部件2的吸气口形成部21内，并且，将构成整体部件30的一部分的外周环状压入部41压入到涡旋外周部23内。

这时，使涡旋外周部23和外周环状压入部41的压入过盈量C1小于吸气口形成部21和护罩压入部31的压入过盈量C2。例如，使压入过盈量C1为40μm～100μm，压入过盈量C2为100μm～150μm。

并且，如同一图所示，使形成在整体部件30中的成为护罩部件3的部分上的定位部39在轴向上与形成在涡旋部件2上的抵接部29抵接。借此，进行整体部件30的轴向的定位，完成整体部件30的压入。

其次，如图5所示，通过切削将整体部件30切断。具体地说，通过切削将护罩壁面形成部32与外周环状壁面形成部42之间的环状的连接部D切断。借此，将整体部件30分离成护罩部件3和外周环状部件4，并且，在两者之间设置规定的间隔。

通过上述方式，获得图1、图2所示的压缩机壳体1。

其次，对于本例的压缩机壳体1及其制造方法的作用效果进行说明。

在本例的压缩机壳体1的制造方法中，在成形工序中，利用压铸成形涡旋部件2和成一整体地具有成为护罩部件3及外周环状部件4的部分的整体部件30两个部件。因此，与分别单独地成形涡旋部件2、护罩部件3和外周环状部件4三个部件的情况相比，可以既抑制与成形相关的成本又提高生产率。

另外，在压入工序，将整体部件30压入涡旋部件2，在之后的切断分离工序，将整体部件30切断并分离成护罩部件3和外周环状部件4。即，在将涡旋部件2和整体部件30两个部件组装起来之后，将整体部件30分离成护罩部件3和外周环状部件4两个部件，最终获得由三个部件构成的压缩机壳体1。因此，与分别单独地组装上述三个部件的情况相比，可以容易地进行组装。借此，可以提高生产率。

另外，利用本例的制造方法获得的压缩机壳体1，由涡旋部件2、护罩部件3和外周环状部件4三个部件构成。即，利用上述三个部件形成排出涡旋室12的壁面。因此，没有必要像以往那样对背面板61进行加工来形成排出涡旋室12的壁面的一部分。从而可以谋求生产率的提高。

另外，在本例的制造方法中，由于利用压铸进行成形，所以，与利用重力铸造等进行成形的情况相比，可以减小其成形品的表面粗糙度。因此，在从叶轮5排出的空气A2被导入排出涡旋室12时接触的部分，可以减小对压缩机8的性能产生影响的排出涡旋室12的壁面的表面粗糙度。借此，可以谋求压缩机8的性能的提高。

另外，在本例中，压缩机壳体1被用于背面板61和轴承箱62被成一整体地形成的涡轮增压器（增压器）。这里，在成一整体地形成背面板61和轴承箱62的情况下，利用砂型铸造等成一整体地成形所述背面板61和轴承箱62。因此，背面板61的铸件表面变得粗糙，从空气动力学的观点来说是不好的，所以，有必要对该背面板61进行切削加工。但是，在本例中的压缩机壳体1中，由于没有必要像以往那样对背面板61进行加工来形成排出涡旋室12的壁面的一部分，所以，可以将背面板61的表面作为平坦面来形成。借此，可以容易地进行对背面板61的切削加工。

另外，在压入工序，使涡旋外周部23与外周环状压入部41的压入过盈量C1比吸气口形成部21与护罩压入部31的压入过盈量C2小。因此，可以容易地进行整体部件30相对于涡旋部件2的压入作业。另外，可以吸收护罩压入部31与外周环状压入部41的同轴偏离。

另外，在压入工序，使形成在整体部件30中成为护罩部件3的部分上的定位部39相对于形成在涡旋部件2上的抵接部29在轴向上抵接。因此，可以精度良好地决定整体部件30的轴向压入位置。即，可以精度良好地进行最终的护罩部件3的轴向的定位。从而，能够正确地形成扩压器部323，可以谋求扩压器8的性能的提高。

另外，在压入工序，形成不使整体部件30中成为外周环状部件4的部分相对于涡旋部件2在轴向上抵接的间隙B。因此，在整体部件30的压入时，能够可靠地使形成在整体部件30中成为护罩部件3的部分上的定位部39与涡旋部件2的抵接部29抵接。借此，能够精度更好地决定整体部件30的轴向压入位置。即，可以精度更好地进行最终的护罩部件3的轴向的定位。

另外，在压入工序之后，通过切断整体部件30，并将外周环状部件4再次压入到与涡旋部件2在轴向上抵接触，可以精度良好地进行外周环状部件4的轴向的定位。

这样，根据本例，可以提供生产率优异、能够谋求提高性能的增压器用的压缩机壳体1及其制造方法。

另外，在本例中，如图2所示，使形成在护罩部件3的护罩压入部31与护罩壁面形成部32的连接部分处的定位部39在轴向上与形成在涡旋部件2的吸气口形成部31的底部处的抵接部29抵接，但是，例如，如图6所示，也可以将抵接部29形成在涡旋部件2的吸气口形成部21的轴向中间位置，使护罩部件3的护罩压入部31的前端部作为定位部39在轴向上抵接。

Claims

1.一种增压器用的压缩机壳体，所述压缩机壳体能够容纳具有多个叶片的叶轮，并且，具有吸气口和排出涡旋室，所述吸气口向着上述叶轮吸入空气，所述排出涡旋室在上述叶轮的外周侧沿着周向形成，将从上述叶轮排出的空气导向外部，其特征在于，包括：

涡旋部件，所述涡旋部件具有形成上述吸气口的筒状的吸气口形成部、形成上述排出涡旋室中的吸气侧的壁面的涡旋壁面形成部、和覆盖上述排出涡旋室的外周侧的涡旋外周部；

护罩部件，所述护罩部件具有护罩压入部和护罩壁面形成部，所述护罩压入部为筒状，被压入到该涡旋部件的上述吸气口形成部内，所述护罩壁面形成部形成上述排出涡旋室中的内周侧的壁面，并且，形成与上述叶轮对向的护罩面以及从该护罩面向上述排出涡旋室延伸的扩压器面；以及

2.如权利要求1所述的增压器用的压缩机壳体，其特征在于，上述护罩部件具有相对于形成在上述涡旋部件上的抵接部在轴向上抵接的定位部。

3.如权利要求1或2所述的增压器用的压缩机壳体，其特征在于，该压缩机壳体用于如下所述的增压器：在所述增压器中，与上述护罩部件中的上述护罩壁面形成部的上述扩压器面对向的背面板和轴支承上述叶轮的旋转轴的轴承箱成一整体地形成。

4.一种增压器用的压缩机壳体的制造方法，在制造如权利要求1至3中任何一项所述的增压器用的压缩机壳体的制造方法中，其特征在于，进行以下工序：

成形工序，在所述成形工序，分别利用压铸成形上述涡旋部件和整体部件，所述整体部件成一整体地具有成为上述护罩部件及上述外周环状部件的部分；

切断分离工序，在该压入工序之后，在所述切断分离工序，切断上述整体部件，并分离成上述护罩部件和上述外周环状部件。

5.如权利要求4所述的增压器用的压缩机壳体的制造方法，其特征在于，在上述压入工序，使上述涡旋部件的上述涡旋外周部与构成上述整体部件的一部分的上述外周环状压入部的压入过盈量比上述涡旋部件的上述吸气口形成部与构成上述整体部件的一部分的上述护罩压入部的压入过盈量小。

6.如权利要求4或5所述的增压器用的压缩机壳体的制造方法，其特征在于，在上述压入工序，使形成在上述整体部件中的成为上述护罩部件的部分上的定位部相对于形成在上述涡旋部件上的抵接部在轴向上抵接。