CN109699175A - 中空部件以及其制造方法 - Google Patents

Abstract

将用以形成中空部的管状部件嵌入成型。通过去除管状部件的周壁部的在周向上的一部分，使中空部向外部开放。

Description

中空部件以及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种由嵌入成型件构成的中空部件以及其制造方法，其中，该嵌入成型件是管状部件被进行嵌入成型而得到的，本发明特别属于将管状部件的一部分和管状部件的周围的材料去除后的中空部件以及其制造方法的技术领域。

背景技术

近年来，为了实现低油耗，例如作为汽车的发动机，安装小排量的涡轮增压发动机的情况不断增加。安装在这种发动机上的涡轮增压器包括叶轮和收纳叶轮的压缩机壳体，压缩机壳体通常形成为具有倒扣(under cut)的涡旋形状(例如，参照专利文献1～4)。

在专利文献1～4所公开的涡轮增压器的压缩机壳体的中央部形成有收纳叶轮的叶轮收纳部。在压缩机壳体的外周侧形成有以包围叶轮收纳部的方式延伸的空气通路。构成空气通路的周壁部的在周向上的一部分开放，以便与叶轮收纳部连通。从叶轮收纳部流出的空气从空气通路的开放部分流入该空气通路的内部后，从空气通路的下游端流出而被供向发动机。

压缩机壳体的空气通路的截面呈接近圆形、椭圆形等的形状，一般情况下，呈不能脱模的、所谓的倒扣形状。除了压缩机壳体以外，还存在具有倒扣形状的中空部件。

专利文献1：日本公开专利公报特开2016－160941号公报

专利文献2：日本公开专利公报特开2016－84710号公报

专利文献3：日本公开专利公报特开2012－57592号公报

专利文献4：日本公表专利公报特表2016－536501号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在例如用铝合金制造具有倒扣形状的中空部件时，有以下方法：使用在铸造后的工序中能够去除的砂芯来进行砂模铸造的方法；在采用压铸法时，有制造多个分割部件，然后组装它们的方法。

然而，在使用砂芯的砂模铸造方法中，存在如下问题：因为周期时间大约需要5分钟，所以生产效率低。此外，在压铸法中，存在如下问题：在将各个部件成型之后，需要组装工序，制造成本增加。

本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于：通过在较短的周期时间内将中空部件一体成型，从而降低成本。

用以解决技术问题的技术方案

为实现上述目的，在本发明中，通过去除嵌入成型后的管状部件的一部分，使得管状部件的在周向上的一部分向外部开放。

第一方面的发明是一种具有中空部的中空部件，其特征在于：用以形成所述中空部的管状部件被进行嵌入成型而得到，所述管状部件的周壁部的在周向上的一部分沿着在管轴方向上的规定范围被去除，于是所述中空部向外部开放。

根据该构成方式，通过将管状部件嵌入成型，从而能够做到在不进行使用砂芯的砂模铸造的情况下，利用管状部件的内部形成中空部。而且，通过去除该管状部件的周壁部的在周向上的一部分，就能够使中空部开放，因此能够做到在不使用多个部件构成中空部的情况下，得到作为一体成型件的中空部。因此，能够在较短的周期时间内将中空部件一体成型，并降低成本。

第二方面的发明的特征在于，在第一方面的发明中，所述中空部件具有形成为倒扣形状的所述中空部。

第三方面的发明的特征在于，在第一方面的发明中，所述管状部件的周壁部的在周向上的一部分与该管状部件的周围的材料被一起去除，于是所述中空部向外部开放。

根据该构成方式，在通过嵌入成型将管状部件嵌入的情况下，能够使管状部件的被嵌入的部分开放。

第四方面的发明的特征在于，在第一方面的发明中，所述中空部是供流体流通的通路。

根据该构成方式，能够以低成本获得具有通路的中空部件，其中，该通路的截面形状为倒扣形状。此外，将预先成型好的管状部件嵌入成型，从而能够将该管状部件的内部作为通路，因而，例如与压铸成型后的铸件表面作为通路的内表面时相比，能够使通路的内表面更光滑，因此，能够降低流体的流动阻力。

第五方面的发明的特征在于，在第一方面的发明中，所述管状部件以该管状部件的周壁部的一部分从该管状部件的周围的材料中露出的方式被进行嵌入成型。

第六方面的发明是一种具有中空部的中空部件的制造方法，其特征在于：所述中空部件的制造方法包括成型工序和去除工序，其中，在所述成型工序中，将用以形成所述中空部的管状部件嵌入成型；在所述去除工序中，在所述成型工序之后，将所述管状部件的周壁部的在周向上的一部分沿着在管轴方向上的规定范围去除，从而使所述中空部向外部开放。

第七方面的发明的特征在于，在第六方面的发明中，在所述去除工序中进行如下切削加工：将所述管状部件的周壁部的在周向上的一部分与该管状部件的周围的材料一起一次性去除掉。

例如，在去除工序中，能够通过切削加工、激光加工、剪断、线切割等各种加工方法去除材料。

发明的效果

根据本发明，由于将嵌入成型后的管状部件的周壁部的在周向上的一部分，沿着在管轴方向上的规定范围与周围的材料一起去除从而使中空部向外部开放，因而能够在短的周期时间内将例如具有形成为倒扣形状的中空部的中空部件一体成型，并降低成本。

附图说明

图1是示出实施方式所涉及的涡轮增压器的结构的剖视图。

图2是管材的立体图。

图3是弯曲成型后的管状部件的立体图。

图4是将管状部件嵌入成型后的中间成型件的立体图。

图5是沿着图4中的V－V线剖开的剖视图，示出切削加工后的中间成型件。

图6是变形例1所涉及的相当于图3的图。

图7是变形例2所涉及的相当于图3的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。需要说明的是，以下对优选的实施方式的说明在本质上仅为示例而已，并没有意图对本发明、本发明的应用对象或其用途的范围加以限制。

图1是示出本发明的实施方式所涉及的涡轮增压器1的简要结构的剖视图。涡轮增压器1设置在安装于汽车(未图示)上的发动机(内燃机)的进气系统中，并且构成为能够利用发动机的排气压力来压缩进气。虽然在图1中省略了涡轮增压器1的详细部分，但在涡轮增压器1上例如设置有冷却用油路、各种传感器等(未图示)。

(涡轮增压器1的整体结构)

涡轮增压器1包括压缩机10和涡轮20。涡轮20设置在发动机的排气系统的中途部，压缩机10设置在发动机的进气系统的中途部。涡轮20由具有多个涡轮叶片21a的涡轮叶轮21和收纳涡轮叶轮21的涡轮壳体22构成。在涡轮壳体22的端面上形成有涡轮侧开口部22a。在涡轮壳体22的内部形成有供废气流通的涡轮侧通路22b。

压缩机10由具有多个压缩机叶片11a的压缩机叶轮11、收纳压缩机叶轮11的压缩机壳体12以及端板部件13构成。在压缩机壳体12的端面上形成有压缩机侧开口部12a。该压缩机侧开口部12a是用于吸入进气的进气口。在压缩机壳体12的内部形成有供进气流通的压缩机侧通路12b。

端板部件13布置在压缩机壳体12的与压缩机侧开口部12a相反的一侧。收纳压缩机叶轮11的叶轮收纳空间R形成在比端板部件13更靠压缩机侧开口部12a侧的位置上。在端板部件13与涡轮壳体22之间设置有中间部件30。压缩机壳体12、端板部件13以及涡轮壳体22固定在中间部件30上。

涡轮叶轮21和压缩机叶轮11布置成夹住中间部件30，而且该涡轮叶轮21和该压缩机叶轮11布置在同轴上。轴31被可旋转地支承在中间部件30上。涡轮叶轮21固定在轴31的一端部，压缩机叶轮11固定在轴31的另一端部。如果涡轮叶轮21由于发动机的排气压力旋转，则压缩机叶轮11也向同一方向旋转，从而空气从压缩机侧开口部12a被吸进。

(压缩机壳体12的结构)

压缩机壳体12具有供进气(流体)流通的压缩机侧通路12b，由于该压缩机侧通路12b的内部是空心的，因而是中空部。因此，压缩机壳体12是具有中空部的中空部件。在图1中示出的压缩机壳体12的形状是一个示例，压缩机壳体12的形状不限于在图1中示出的形状，可以为例如在图5中示出的形状等各种形状。

压缩机壳体12的压缩机侧通路12b是以包围叶轮收纳空间R且沿着压缩机叶轮11的旋转方向延伸的方式而整体弯曲的空气通路，该压缩机侧通路12b被一体成型到压缩机壳体12的外周侧的部分上。沿与压缩机侧通路12b的中心线正交的方向的截面积设定为从压缩机侧通路12b的一端部向另一端部逐渐变小。截面积大的一侧为空气流动方向下游侧。

压缩机壳体12包括用以形成压缩机侧通路12b的铝合金制管状部件14、以及铝合金制主体部15。需要说明的是，这些材料不限于铝合金，可以使用各种金属材料。管状部件14是当主体部15成型时被进行嵌入成型的。当将管状部件14通过嵌入成型而成型到主体部15中时，主体部15的材料即熔融的金属接触到管状部件14的外周面后固化，由此管状部件14和主体部15牢固地一体化。

压缩机侧通路12b的在周向上的一部分开放，该开放的部分为开放部12c。也就是说，管状部件14的周壁部的在周向上的一部分沿着该管状部件14的在管轴方向上的规定范围与该管状部件14的周围的材料被一起去除，于是压缩机侧通路12b就向外部开放。在本实施方式中，所述规定范围是从管状部件14的在管轴方向上的一端部起延伸到另一端部为止的范围，因此，管状部件14的开放部12c形成在从压缩机侧通路12b的在长度方向上的一端部到另一端部的部分上。

就压缩机侧通路12b的截面的形状而言，该截面的开放部12c的宽度狭窄，该截面的形状越远离开放部12c越大，然后再变窄。也就是说，因为压缩机侧通路12b的截面形状在管轴附近的宽度最大，所以假设要用模具使压缩机侧通路12b成型，则会产生对模具的开模方向产生干扰的部分。上述的与模具的开模方向干扰的部分就被称为倒扣部，因此，本实施方式的压缩机侧通路12b具有倒扣形状。

压缩机侧通路12b的开放部12c与压缩机壳体12的叶轮收纳空间R连通。因此，被从压缩机侧开口部12a吸进的进气被压缩并流过压缩机侧通路12b后，供向发动机。

此外，管状部件14是以该管状部件14的周壁部的一部分从该管状部件14的周围的材料(构成主体部15的材料)中露出的方式被进行嵌入成型的。具体而言，管状部件14的周壁部上形成有开放部12c，沿周向远离开放部12c的部分即从主体部15露出的露出部14e。可以将露出部14e设置在从管状部件14的在长度方向上的一端部到另一端部的部分上。

端板部件13例如通过螺栓、螺母等紧固部件紧固到压缩机壳体12的主体部15上。

(压缩机壳体12的制造方法)

接下来，对压缩机壳体12的制造方法进行说明。压缩机壳体12的制造方法包括成型工序和去除工序，其中，在所述成型工序中，将管状部件14嵌入成型；在所述去除工序中，在成型工序之后，将管状部件14的周壁部的在周向上的一部分沿着在管轴方向上的规定范围去除，从而使压缩机侧通路12b向外部开放。

首先，准备如图2所示的管材A。该管材A是形成管状部件14的部件，在本实施方式中，该管材A由金属直管构成。通过将管材A的直径缩小或扩大，使得截面积从一端部向另一端部逐渐变小。该管材A的截面积的变化与压缩机侧通路12b的截面积的变化相对应。将管材A的直径缩小或扩大的装置可使用已知的装置，但未图示。在将直径缩小或扩大的工序中也可以对管材A进行拉深成型。

然后，通过使用已知的弯管机等使管材A弯曲而获得如图3所示的管状部件14。在使管材A弯曲时，该管材A的直径根据涡轮增压器1的大小不同而不同，但例如可以设为100mm左右。该管状部件14的内部即压缩机侧通路12b。对管材A进行弯曲时的曲率与压缩机侧通路12b的曲率相对应。此时，从管状部件14的截面积小的一侧开始卷绕，而在截面积大的一侧结束卷绕。管状部件14的截面积大的一侧形成为笔直地延伸。此外，将突条部14a形成在管状部件14的周壁部的周向的一部分上，该突条部14a朝着该管状部件14的径向外侧突出且在从该管状部件14的在长度方向上的一端部到另一端部之间延伸。突条部14a由沿管状部件14的径向突出的第一板部14b和沿管状部件14的切线方向突出的第二板部14c构成。可以对形成突条部14a后的管材A进行弯曲，也可以在对管材A进行弯曲后，再形成突条部14a。

此外，准备用于将主体部15成型的模具(未图示)。模具是用以铝压铸的模具，该模具能够由固定模和可动模构成。例如，能够将管状部件14布置在固定模的内部后，移动可动模来让固定模和可动模合模。通过让固定模和可动模合模，就能够利用固定模和可动模保持管状部件14不动。此时，能够以由固定模和可动模夹住管状部件14的截面积大的一侧的方式进行保持。也可以让管状部件14的截面积大的一侧的端部从固定模及可动模突出到外部。

在让固定模和可动模合模之后，将形成主体部15的熔融金属填充到模具内部。熔融金属被供给到固定模及可动模的模表面与管状部件14的外周面之间后流动，被模的表面进行成型，然后固化。此时，因为管状部件14的外周面由于熔融金属的热略微熔化后与熔融金属混合，所以当其后固化时，管状部件14处于已熔接到主体部15上的状态，从而能够使管状部件14和主体部15牢固地一体化。在主体部15成型后进行脱模，就能够得到如图4所示的中间成型件A。以上是成型工序。

在成型工序之后进行的去除工序中，使用已知的加工中心等切削机械。作为切削工具，例如可以使用成型刀片等。在该去除工序中，除了通过切削加工以外，还能够通过例如激光加工、剪断、线切割等各种加工方法去除材料。在进行切削加工的情况下，在将管状部件14的突条部14a的第一板部14b去除的同时，也将主体部15的覆盖第一板部14b的部分切除。此外，对主体部15进行切削，还会得到压缩机壳体12上的细节形状，如用以供端板部件13嵌入的台阶部形状等。在该切削加工中，能够将管状部件14的周壁部的在周向上的一部分与该管状部件14的周围的材料一起一次性去除掉。第一板部14b、和主体部15的覆盖第一板部14b的部分被去除掉，从而形成开放部12c，压缩机侧通路12b的在周向上的一部分就会开放。按照上述方式就能够得到如图5所示的压缩机壳体12。对示于该图5中的压缩机壳体12还可以进行切削加工等。

(实施方式的作用和效果)

如上所述，根据该实施方式，将管状部件14通过嵌入成型而成型到主体部15中，从而能够做到在不进行使用砂芯的砂模铸造的情况下，利用管状部件14的内部形成压缩机侧通路12b。而且，将该管状部件14的周壁部的在周向上的一部分与构成主体部15的材料一起去除，就能够使压缩机侧通路12b开放，因此能够做到在不使用多个部件构成压缩机侧通路12b的情况下，得到作为一体成型品的、形成为倒扣形状的压缩机侧通路12b。因此，能够在短的周期时间内将具有倒扣形状的压缩机壳体12一体成型，并降低成本。

此外，将预先成型好的管状部件14嵌入成型，从而能够将该管状部件14的内部作为压缩机侧通路12b，因而，例如与压铸成型后的铸件表面作为压缩机侧通路12b的内表面时相比，能够使压缩机侧通路12b的内表面更光滑，因此，能够降低流体的流动阻力。也就是说，通过使管状部件14的内周面的粗糙度小于一般的铸件表面的粗糙度，从而能够容易降低流体的流动阻力。

在本实施方式中，因为能够将压缩机壳体12一体成型，所以在压缩机侧通路12b的内表面上不会高低不平等，能够使压缩机侧通路12b的内表面光滑。这也能够降低流体的流动阻力。

如图6所示，也可以将管状部件14成型为螺旋状。如图7所示，管状部件14的截面也可以为椭圆形。

(其它实施方式)

上述实施方式在各方面都仅为示例，不得做出限定性解释。而且，属于与权利要求的保护范围等同的任何变形、变更都包括在本发明的范围内。

在上述的实施方式中，将本发明应用到压缩机壳体12的制造中，但不限于此，本发明例如可以在制造具有各种流体的通路的中空部件时进行使用。

此外，上述的管状部件14和主体部15的材料仅是一个示例，例如可以是树脂材料，也可以是将树脂材料和金属材料的组合。

产业实用性

综上所述，本发明所涉及的中空部件以及其制造方法可以应用于例如压缩机壳体。

符号说明

1 涡轮增压器

10 压缩机

12 压缩机壳体(中空部件)

12b 压缩机侧通路(中空部)

14 管状部件

15 主体部

Claims (7)

1.一种具有中空部的中空部件，其特征在于：

用以形成所述中空部的管状部件被进行嵌入成型而得到，

所述管状部件的周壁部的在周向上的一部分沿着在管轴方向上的规定范围被去除，于是所述中空部向外部开放。

2.根据权利要求1所述的中空部件，其特征在于：

所述中空部件具有形成为倒扣形状的所述中空部。

3.根据权利要求1所述的中空部件，其特征在于：

所述管状部件的周壁部的在周向上的一部分与该管状部件的周围的材料被一起去除，于是所述中空部向外部开放。

4.根据权利要求1所述的中空部件，其特征在于：

所述中空部是供流体流通的通路。

5.根据权利要求1所述的中空部件，其特征在于：

所述管状部件以该管状部件的周壁部的一部分从该管状部件的周围的材料中露出的方式被进行嵌入成型。

6.一种具有中空部的中空部件的制造方法，其特征在于：

所述中空部件的制造方法包括成型工序和去除工序，其中，在所述成型工序中，将用以形成所述中空部的管状部件嵌入成型；

在所述去除工序中，在所述成型工序之后，将所述管状部件的周壁部的在周向上的一部分沿着在管轴方向上的规定范围去除，从而使所述中空部向外部开放。

7.根据权利要求6所述的中空部件的制造方法，其特征在于：

在所述去除工序中进行如下切削加工：将所述管状部件的周壁部的在周向上的一部分与该管状部件的周围的材料一起一次性去除掉。