CN106807912A

CN106807912A - 压缩机壳体的制造方法

Info

Publication number: CN106807912A
Application number: CN201610833579.9A
Authority: CN
Inventors: 矶谷知之; 丹羽哲也
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2017-06-09
Also published as: JP2017096237A; US20170151608A1; EP3173627A1; EP3173627B1; JP6535584B2

Abstract

本发明提供一种容易制造的涡轮增压器用的压缩机壳体的制造方法。其方案为，压缩机壳体通过将涡旋部件和护罩部件组装起来而构成。涡旋部件具有进气筒部、顶端侧壁部(22)和排出筒部(23)。排出筒部(23)弯曲成使得排出连通部的内壁面从涡旋室的内壁面顺滑地连接至排出口的内壁面。在制作涡旋部件时，进行压铸工序和切削除去工序。在压铸工序中，通过利用配备有第一突出部(41)的基端侧模具(4)和配备有向基端侧突出的第二突出部(51)的顶端侧模具(5)的压铸，成形中间成形体(20)。在切削除去工序中，通过切削加工除去中建成形体(20)中的残留部。在压铸工序中，第一突出部(41)和第二突出部(51)两者被配置在排出筒部(23)的内侧。

Description

压缩机壳体的制造方法

技术领域

本发明涉及涡轮增压器用的压缩机壳体的制造方法。

背景技术

搭载于汽车等上的涡轮增压器构成为，在压缩机中压缩吸入的空气并向内燃机排出。即，在形成于压缩机壳体的内侧的空气流路中，具有从叶轮排出的压缩空气流入的涡旋室，该涡旋室构成为将压缩空气导向排出口、从排出口将压缩空气向内燃机侧排出。

并且，特别地，涡旋室的形状对于压缩机的性能影响很大，要求根据所要求的性能加工成恰当的形状。因而，考虑通过重力铸造或低压铸造来成形压缩机壳体。在这些方法中，由于可以使用所谓型芯进行铸造，所以，形状自由度高，对于复杂的形状也能够应对。但是，由于铸造周期长，因而生产率差，另外，型芯等成为必要的，成本也高。另外，由于当使用砂型时，表面粗糙度变大，因而还存在着压缩机的效率会降低的问题。

与此相对，存在着通过压铸来成形压缩机壳体的方法。在这种情况下，与重力铸造或低压铸造相比，由于铸造周期短，所以，生产率良好，成本也低。但是，由于除非是能够脱模的形状(即，没有切陷的形状)否则不能成形，所以形状自由度低，不能应对复杂的形状。因此，如专利文献1所公开地那样，提出了通过将相互作为独立的部件成形的涡旋部件和护罩部件相互组装而构成的压缩机壳体。从而，将各个部件制成容易通过压铸来成形的形状，并且，确保压缩机壳体的涡旋室的形状自由度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014－62492号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，专利文献1所记载的压缩机壳体，排出口从涡旋室沿着周向方向的切线方向延伸地设置。从而，在通过压铸来成形涡旋部件时，有必要利用型芯，或者另外准备成形涡旋室的压铸铸模和形成排出口的压铸铸模，并且，在脱模时，有必要将两个压铸铸模向不同的方向拔出。因此，存在着模具结构变得复杂，并且，制造工艺变得复杂，制造成本变高的问题。

另外，排出口的形状也对压缩机性能产生影响，并且，还影响向车辆的发动机室的装载性。因而，不能只以铸件脱模的容易程度为优先来设计压缩机壳体的形状。

本发明是鉴于上述课题而做出的，其目的是提供一种制造容易的涡轮增压器用的压缩机壳体的制造方法。

解决课题的手段

本发明的一种方式为一种制造能够容纳叶轮地构成的涡轮增压器用的压缩机壳体的方法，其中，

上述压缩机壳体具有：形成在上述叶轮的顶端侧并且向轴向方向的顶端侧开口的进气口；在上述叶轮的外周侧形成沿周向方向形成的涡旋室；在上述进气口的外周侧向轴向方向的顶端侧开口的排出口；和使上述排出口和上述涡旋室连通的排出连通部，

上述压缩机壳体在轴向方向上将作为相互独立的构件形成的涡旋部件和护罩部件组装起来，

上述涡旋部件具有：构成上述进气口并且在轴向方向上贯通的进气筒部；在该进气筒部的外周侧构成上述涡旋室的壁面的顶端侧的一部分的顶端侧壁部；和从该顶端侧壁部的周向方向的一部分延伸设置并且构成上述排出连通部及上述排出口的排出筒部，

该排出筒部弯曲而使得上述排出连通部的内壁面从上述涡旋室的内壁面顺滑地连接至上述排出口的内壁面，

上述护罩部件具有：被压入到上述进气筒部的内侧的筒状的护罩压入部；构成上述涡旋室的壁面的内周侧的一部分的内周侧壁部；与上述叶轮对向的护罩面；和从该护罩面向上述涡旋室延伸的扩散面，

在制作上述涡旋部件时，通过利用配备有向顶端侧突出的第一突出部的基端侧模具、和作为能够相对于该基端侧模具在轴向方向上前进后退的模具且配备有向基端侧突出的第二突出部的顶端侧模具的压铸，进行：

压铸工序，在所述压铸工序，成形在上述排出筒部的内侧具有残留了金属材料的残留部的中间成形体，

切削除去工序，在所述切削除去工序，通过切削加工除去上述中间成形体上的上述残留部，

在上述压铸工序中，形成上述第一突出部和上述第二突出部两者被配置在上述排出筒部的内侧的状态。

发明的效果

上述压缩机壳体的制造方法具有上述压铸工序和上述切削除去工序。并且，在上述压铸工序中，利用在轴向方向上能够相互前进后退的上述基端侧模具和上述顶端侧模具进行压铸。另外，设置在基端侧模具上的第一突出部和设置顶端侧模具上的第二突出部成为被配置在排出筒部的内侧的状态。从而，不使用型芯等，就能够容易地压铸成形出与涡旋部件的最终形状接近的形状的中间成形体。

并且，在切削除去工序中，通过切削加工而除去中间成形体上的残留部，可以容易地制造涡旋部件。

这样，借助简易的压铸工序和简易的切削除去工序，可以容易地制造涡旋部件。因而，可以容易地进行压缩机壳体的制造，可以抑制制造工时、制造成本。

如上所述，根据上述方式，可以提供制造容易的涡轮增压器用的压缩机壳体的制造方法。

附图说明

图1是从顶端侧观察实施方式1中的组装了密封板的压缩机壳体的俯视图。

图2是实施方式1中的内置有叶轮的压缩机壳体的剖视图，相当于图1的III－III线向视图的剖视图。

图3是图1的III－III线向视剖视图。

图4是图1的IV－IV线向视剖视图。

图5是图1的V－V线向视剖视图。

图6是实施方式1中的涡旋部件、护罩部件、密封板的立体图。

图7是说明实施方式1中的压铸工序的剖视说明图。

图8是实施方式1中的相当于图7的VIII－VIII线向视剖面的第一突出部、第二突出部及排出筒部的剖视说明图。

图9是说明实施方式1中的压铸工序的另外的剖视说明图。

图10是表示实施方式1中的压铸工序的铸件拔出后的状态的剖视说明图。

图11是实施方式1中的中间成形体的剖视图。

图12是实施方式1中的中间成形体的立体图。

图13是实施方式1中的涡旋部件的立体图。

图14是实施方式1中的涡旋部件的剖视图。

图15是从实施方式1中的基端侧观察的涡旋部件的俯视图。

图16是实施方式1中的压缩机壳体的剖视图。

图17是说明实施方式2中的压铸工序的剖视说明图。

图18是实施方式2中的相当于图17的XVIII－XVIII线向视剖面的第一突出部、第二突出部及排出筒部的剖视说明图。

图19是实施方式2中的中间成形体的剖视图。

具体实施方式

在本说明书中，“周向方向”指的是叶轮的旋转方向，“轴向方向”指的是叶轮的旋转轴的方向。另外，“顶端侧”指的是在轴向方向上进气口的开口侧，将其相反侧称为“基端侧”。

另外，优选地，在上述压铸工序中，上述第一突出部和上述第二突出部相互抵接。在这种情况下，可以减小中间成形体的残留部的体积，可以减少切削除去工序中的工时。其结果是，可以进一步提高压缩机壳体的生产率。

另外，优选地，上述中间成形体只在上述排出筒部的内壁面的一部分上具有上述残留部。在这种情况下，在切削除去工序中，可以减小对排出筒部的内壁面进行切削加工的面积。其结果是，可以进一步提高压缩机壳体的生产率。

另外，优选地，上述第一突出部具有成形上述中间成形体中的上述排出筒部的内壁面的一部分用的第一突出模具工作面，上述第二突出部具有成形上述中间成形体的上述排出筒部的内壁面的另外的一部分用的第二突出模具工作面。在这种情况下，可以借助基端侧模具和顶端侧模具，高效率地成形排出筒部的内壁面的一部分。因而，可以生产率良好地容易地制造设计自由度更高的涡旋部件。

另外，优选地，在上述压铸工序中，上述第一突出部的突出端部被配置在比上述第二突出部的突出端部更靠顶端侧。在这种情况下，可以减小中间成形体的残留部的体积，可以减少切削除去工序中的工时。

(实施方式1)

下面参照图1～图16对于涡轮增压器用的压缩机壳体的制造方法的实施方式进行说明。

如图2所示，压缩机壳体1构成为能够容纳叶轮10。

如图1～图5所示，压缩机壳体1具有进气口11、涡旋室12、排出口13和排出连通部14。进气口11形成在叶轮10的顶端侧，并且，向轴向方向Z的顶端侧开口。涡旋室12在叶轮10的外周侧沿周向方向形成。排出口13在进气口11的外周侧向轴向方向Z的顶端侧开口。排出连通部14使排出口13和涡旋室12连通。

压缩机壳体1将相互作为独立的构件形成的涡旋部件2和护罩部件3在轴向方向Z上组装起来。

涡旋部件2具有进气筒部21、顶端侧壁部22和排出筒部23。进气筒部21构成进气口11，并且，在轴向方向Z上贯通。顶端侧壁部22在进气筒部21的外周侧构成涡旋室12的壁面的顶端侧的一部分。排出筒部23从顶端侧壁部22的周向方向的一部分起延伸设置，并且，构成排出连通部14及排出口13。

如图5所示，排出筒部23弯曲而使得排出连通部14的内壁面从涡旋室12的内壁面顺滑地连接至排出口13的内壁面。

如图2～图4所示，护罩部件3具有：压入到进气筒部21的内侧的筒状的护罩压入部31、构成涡旋室12的壁面的内周侧的一部分的内周侧壁部32、与叶轮10对向的护罩面33、和从护罩面33向涡旋室12延伸的护罩面34。

在制作涡旋部件2时，进行压铸工序和切削除去工序。

如图7～图12所示，在压铸工序中，通过利用基端侧模具4和顶端侧模具5的压铸，成形中间成形体20。

如图7、10所示，基端侧模具4配备有向顶端侧突出的第一突出部41。顶端侧模具5配备有向基端侧突出的第二突出部51。顶端侧模具5是能够相对于基端侧模具4在轴向方向Z上前进后退的模具。如图11、图12所示，利用压铸工序获得的中间成形体20在排出筒部14的内侧具有残留了金属材料的残留部201。

如图7、图8所示，在压铸工序中，变成第一突出部41和第二突出部51两者被配置在排出筒部23的内侧的状态。另外，在图8中，省略了排出筒部23的外侧的模具的截面。

在切削除去工序中，利用切削加工除去图11、图12中所示的中间成形体20的残留部201。借此，如图13、图14所示，获得涡旋部件2。

如图7、图9、图10所示，在压铸工序中使用的压铸成形模具包括上述基端侧模具4和顶端侧模具5一组金属模具，该一组金属模具能够沿着轴向方向Z相互前进后退。另外，在该压铸工序中，不使用型芯或滑动模具等除基端侧模具4和顶端侧模具5之外的模具。

另外，如图7、图9所示，基端侧模具4和顶端侧模具5配备有分别成形涡旋部件2的各个部分用的模具工作面。

首先，如图7、图8所示，基端侧模具4的第一突出部41具有成形中间成形体20的排出筒部23的内壁面的一部分用的第一突出模具工作面411。另外，顶端侧模具5的第二突出部51具有成形中间成形体20的排出筒部23的内壁面的另外一部分用的第二突出模具工作面511。

另外，如图7、图9所示，基端侧模具4，除了上述第一突出模具工作面411以外，还具有成形涡旋部件2的顶端侧壁部22的内壁面、排出筒部23的外壁面的一部分、进气筒部21的基端侧的一部分的内壁面等用的模具工作面。另外，顶端侧模具5，除了上述第二突出模具工作面511之外，还具有成形涡旋部件2的顶端侧壁部22的外壁面、排出筒部23的外壁面的一部分、进气筒部21的顶端侧的一部分的内壁面等用的模具工作面。

在压铸工序中，在成形中间成形体20时，首先，将基端侧模具4和顶端侧模具5组合起来。这时，如图7、图8所示，第一突出部41和第二突出部51相互抵接。另外，第一突出部41的突出端部414被配置得比第二突出部51的突出端部514更靠顶端侧。即，第一突出部41和第二突出部51在轴向方向Z上相互重叠。

另外，形成在第一突出部41的突出端部414上的端面412与第二突出部51的阶梯面512在轴向方向Z上相互面接触。另外，第一突出部41的侧面413与第二突出部51的侧面513在与轴向方向Z大致正交的方向上面接触。

之后，在形成于基端侧模具4与顶端侧模具5之间的腔体内，注入铝等的熔融金属。其次，使腔体内的金属材料固化。如图7、图9所示，在该阶段，在腔体内获得涡旋部件2的中间成形体20。并且，在该状态下，形成第一突出部41和第二突出部51两者被配置在中间成形体20的排出筒部23的内侧的状态。

之后，如图10所示，使基端侧模具4和顶端侧模具5在轴向方向Z上相对远离，进行铸件脱模。借此，获得作为金属材料的成形体的中间成形体20。如图11、图12所示，中间成形体20具有与最终想要获得的涡旋部件2(参照图13、图14)大致同样的形状。但是，在中间成形体20的排出筒部32的内侧残留有残留部201。这是因为，在涡旋部件2的排出筒部23的内侧，存在着在轴向方向Z上铸件脱模中不能形成的部分。

即，在想要获得的排出筒部23的内侧空间中，存在不能配置沿着轴向方向Z前进后退的第一突出部41和第二突出部51中的任一个突出部的空间区域。相当于该空间区域的部分变成残留部201，残留在中间成形体20的一部分上。但是，如图7、图8所示，通过在排出筒部23的内侧以足够的体积比例配置第一突出部41及第二突出部51，可以减小残留部201的体积。并且，如图12所示，在本实施方式中，残留部210只部分地存在于排出筒部23的内壁的两个部位处。

在切削除去工序中，通过切削加工除去这些残存部210。借此，如图13、图14所示，获得具有所希望的排出筒部23的涡旋部件2。在切削除去工序中，例如，利用圆头槽铣刀等切削工具，切削除去残留部201。具体地说，一边从中间成形体20的基端侧或者顶端侧，或者从中间成形体20的基端侧和顶端侧两者将切削工具插入到排出筒部23的内侧，一边切削除去残留部201。这样，对排出筒部23的内壁面进行加工。这时，通过利用多轴工作机械进行数控加工(即，NC加工)，可以提高生产率。

如上所述，可以获得涡旋部件2。另外，根据需要，通过钻孔加工等形成插入贯通涡旋部件2固定到密封板6上的螺钉用的插入贯通孔等。

如图16所示，通过将护罩部件3在轴向方向Z上组装到涡旋部件2上，形成压缩机壳体1。即，将护罩3的护罩压入部31压入到涡旋部件2的进气筒部21的内侧。并且，通过护罩部件3的内周侧壁部32与涡旋部件2的顶端侧壁部22顺滑地连接，形成涡旋室12。

护罩3也可以通过铝等金属的压铸来进行铸造。由于护罩3为能够在轴向方向Z上脱模的形状，所以，并不专门需要相当于上述切削除去工序的工序。

另外，如图1～图6所示，进而，将密封板6组装到已经组装了护罩部件3的涡旋部件2上。如图6所示，密封板6是大致为圆盘状的板。在密封板6的顶端侧面，平坦的扩散器对向面61形成为圆环状。另外，在密封板6的外周的大致全周上，形成向顶端侧突出的外周隆起部62。如图3、图4所示，在外周隆起部62的内周侧面，在包含压缩机壳体1的中心轴在内的截面的形状中，形成成为顺滑的凹状的外周凹状面63。另外，如图3、图4、图6所示，外周隆起部62形成突出高度沿着周向方向逐渐变化的形状。另外，如图5、图6所示，在外周隆起部62的周向方向的一部分形成有排出凹状面64，其中，所述排出凹状面64形成为顺滑地连接到涡旋部件2的排出筒部23上。

在将密封板6组装到已经组装了护罩部件3的涡旋部件2上时，扩散器对向面61与护罩部件3的扩散器面34对向。在该扩散器面34与扩散器对向面61之间形成扩散器通路15。

另外，在将密封板6组装到压缩机壳体1上时，形成将叶轮10配置到压缩机壳体1内的状态。实际上，如图2所示，相对于组装到图中未示出的涡轮增压器的中间壳体上的密封板6，将叶轮10配置于内侧地固定压缩机壳体1。在本实施方式中，表示出了将密封板6作为与中间壳体独立的部件的形态，但是，密封板也可以作为中间壳体的一部分而被一体化。

这样，如图3、图4所示，在压缩机壳体1和密封板6被组装起来的状态下，护罩部件3的内周侧壁部32、涡旋部件2的顶端侧壁部22、和密封板6的外周凹状面63顺滑地连接起来。并且，在它们的内侧，完成涡旋室12。另外，在组装密封板6之前的压缩机壳体1的状态下，将由内周侧壁部32和顶端侧壁部22形成的空间称作涡旋室12。

并且，如图5所示，密封板6的排出凹状面64顺滑地连接于涡旋部件2的排出筒部23的内壁面。

这样，如图1～图5所示，在涡轮增压器中，成为将密封板6组装到了压缩机壳体1上的状态。并且，如图2所示，叶轮10被容纳在这种状态的压缩机壳体1内，构成压缩机。

压缩机通过叶轮10的旋转而从进气口11吸入空气。并且，吸入的空气从叶轮10通过扩散器通路15被送往涡旋室12。在此期间，吸入空气被压缩，该压缩空气被从排出口13送往内燃机。

其次，对于本实施方式的作用效果进行说明。

上述压缩机壳体的制造方法，具有压铸工序和切削除去工序。并且，在压铸工序，利用能够在轴向方向Z上相互前进后退的基端侧模具4和顶端侧模具5进行压铸铸造。另外，设置在基端侧模具4上的第一突出部41和设置在顶端侧模具5上的第二突出部51形成被配置在排出筒部23的内侧的状态。借此，无需使用型芯等，就可以容易地压铸成形出形状接近于涡旋部件2的最终形状的中间成形体20。

并且，在切削除去工序中，通过切削加工来除去中间成形体20的残留部201，可以容易地制造涡旋部件2。

这样，通过进行简易的压铸工序和简易的切削除去工序，可以容易地制造涡旋部件2。因而，可以容易地进行压缩机壳体1的制造，可以抑制制造工时、制造成本。

另外，在压铸工序中，第一突出部41和第二突出部51相互抵接。借此，可以减小中间成形体20的残留部201的体积，可以减少切削除去工序的工时。另外，中间成形体20只在排出筒部23的内壁面的一部分上具有残留部201。因而，在切削除去工序中能够减小对排出筒部23的内壁面进行切削加工的面积。其结果是，可以进一步提高压缩机壳体1的生产率。

另外，基端侧模具4的第一突出部41具有第一突出模具工作面411，顶端侧模具5的第二突出部51具有第二突出模具工作面511。从而，可以借助基端侧模具4和顶端侧模具5高效率地成形排出筒部23的内壁面的一部分。因而，可以生产率良好地容易地制造设计自由度更高的涡旋部件2。

另外，在压铸工序中，第一突出部41的突出端部414配置得比第二突出部51的突出端部514更靠顶端侧。借此，也可以减小中间成形体20的残留部201的体积，可以减少切削除去工序中的工时。

如上所述，根据本实施方式，可以提供制造容易的涡轮增压器用的压缩机壳体的制造方法。

(实施方式2)

如图17～图19所示，本实施方式是在压铸工序中，第一突出部41和第二突出部51相互不抵接的实施方式。

即，如图17、图18所示，在将基端侧模具4和顶端侧模具5组装起来时，成为第一突出部41和第二突出部51不相互接触，而在两者之间形成间隙C的状态。在这种情况下，熔融金属也进入到该间隙C中。

其结果是，如图19所示，中间成形体20的排出筒部23成为不贯通的形状。即，进入第一突出部41与第二突出部51之间的间隙C中的熔融金属固化了的部分，作为残留部202形成在中间成形体20的排出筒部23内。该残留部202将排出筒部23内的空间间隔成排出口13侧和涡旋室12侧。在本实施方式中，该残留部202的形状呈膜状。另外，与膜状的残留部202一起，还残留有与形成在实施方式1中的中间成形体20上残留部同样的残留部201，残留部201和残留部202连续地形成。

优选地，膜状的残留部202的厚度尽可能地小。另外，对于残留部202的形状没有特定的限制。

并且，在切削除去工序中，将膜状的残留部202与其它残留部201一起除去。借此，使排出筒部23贯通，并且，将排出筒部23的内壁面加工成所希望的形状。

这样，制造出涡旋部件2(参照图14)。

其它结构与实施方式1一样。另外，除非特别声明，否则在本实施方式中使用的附图标记中，与实施方式1中使用的附图标记相同的标记表示与已有的实施方式相同的结构部件等。

在本实施方式中，由于不使第一突出部41和第二突出部51接触，所以，第一突出部41及第二突出部51的相互的对向面的尺寸精度不需要特别高。其结果是，可以降低制造成本。

另外，具有与实施方式1同样的作用效果。

本发明并不被上述实施方式所限定，在不脱离其主旨的范围内，可以应用于各种实施方式。

附图标记说明

1 压缩机壳体

2 涡旋部件

20 中间成形体

201、202 残留部

21 进气筒部

22 顶端侧壁部

23 排出筒部

3 护罩部件

4 基端侧模具

41 第一突出部

5 顶端侧模具

51 第二突出部

Claims

1.一种压缩机壳体的制造方法，所述制造方法制造能够容纳叶轮地构成的涡轮增压器用的压缩机壳体，其特征在于，

上述压缩机壳体具有：形成在上述叶轮的顶端侧并且向轴向方向的顶端侧开口的进气口；在上述叶轮的外周侧沿着周向方向形成的涡旋室；在上述进气口的外周侧向轴向方向的顶端侧开口的排出口；和使上述排出口与上述涡旋室连通的排出连通部，

该排出筒部弯曲成使得上述排出连通部的内壁面从上述涡旋室的内壁面顺滑地连接至上述排出口的内壁面，

2.如权利要求1所述的压缩机壳体的制造方法，其特征在于，上述中间成形体只在上述排出筒部的内壁面的一部分具有上述残留部。

3.如权利要求2所述的压缩机壳体的制造方法，其特征在于，上述第一突出部具有成形上述中间成形体中的上述排出筒部的内壁面的一部分用的第一突出模具工作面，上述第二突出部具有成形上述中间成形体中的上述排出筒部的内壁面的另外一部分用的第二突出模具工作面。

4.如权利要求1～3中任一项所述的压缩机壳体的制造方法，在上述压铸工序中，上述第一突出部的突出端部配置得比上述第二突出部的突出端部更靠顶端侧。

5.如权利要求1～3中任一项所述的压缩机壳体的制造方法，其特征在于，在上述压铸工序中，上述第一突出部与上述第二突出部相互抵接。

6.如权利要求4所述的压缩机壳体的制造方法，其特征在于，在上述压铸工序中，上述第一突出部与上述第二突出部相互抵接。