DE102020126373A1

DE102020126373A1 - Kompressorgehäuse für turbolader und verfahren zum herstellen desselben

Info

Publication number: DE102020126373A1
Application number: DE102020126373.2A
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Niwa; Tomoyuki Isogai
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2020-01-09
Filing date: 2020-10-08
Publication date: 2021-07-15
Also published as: JP2021110273A; FR3106165A1; CN113107900A; US20210215169A1; US11421705B2

Abstract

Ein Kompressorgehäuse (1) für einen Turbolader, das teilbar aus einer Mehrzahl von Stücken, die ein Schneckenstück (2) und ein Mantelstück (3) umfassen, zusammengesetzt ist. Das Schneckenstück (2) und das Mantelstück (3) werden durch Presspassung eines Presspassungsabschnitts (530b) des Mantelstücks (3) in einen Presspassabschnitt (530a) des Schneckenstücks (2) in einer axialen Richtung (Y) zusammengebaut. Ein Druckkontaktierungsabschnitt (540b), der auf einem von dem Schneckenstück (2) und dem Mantelstück (3) vorgesehen ist, wird mit einem Druckkontaktabschnitt (540a), der auf dem anderen von dem Schneckenstück (2) und dem Mantelstück (3) vorgesehen ist, in der axialen Richtung (Y) druckkontaktiert, so dass dadurch plastisches Fließen an beiden Abschnitten bewirkt wird, so dass ein plastischer Fließabschnitt (540) ringförmig ausgebildet wird. Somit werden das Schneckenstück (2) und das Mantelstück (3) aneinander abgedichtet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kompressorgehäuse für einen Turbolader und ein Verfahren zum Herstellen desselben.
Beschreibung der in Zusammenhang stehenden Technik
Ein Turbolader, der an einer Brennkraftmaschine eines Automobils usw. zu montieren ist, weist einen Kompressorimpeller und einen Turbinenimpeller, die in einem Gehäuse untergebracht sind, auf. Der Kompressorimpeller ist in einem Luftströmungsweg, der innerhalb eines Kompressorgehäuses ausgebildet ist, angeordnet. Der Luftströmungsweg ist mit einer Ansaugöffnung zum Einsaugen von Luft in Richtung des Kompressorimpellers, einem Diffusordurchlass, durch den unter Druck gesetzte Luft, die von dem Kompressorimpeller abgegeben wird, verläuft, und einer Abgabeschneckenkammer, in die komprimierte Luft, die durch den Diffusordurchlass passiert ist, strömt, versehen. Die Abgabeschneckenkammer gibt die komprimierte Luft in die Brennkraftmaschinenseite ab.
Einige Brennkraftmaschinen für ein Automobil usw. sind mit einem geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungssystem (das nachfolgend als PCV bezeichnet wird) zum Reinigen des Inneren eines Kurbelgehäuses und/oder des Inneren eines Kopfdeckels durch Zurückströmen von Blow-by-Gas, das in dem Kurbelgehäuse erzeugt worden ist, in einen Ansaugdurchlass versehen. In einer derartigen Ausgestaltung kann unter bestimmten Umständen Öl (Ölnebel), das in dem Blow-by-Gas enthalten ist, aus dem PCV heraus in den Ansaugdurchlass, der stromaufwärts des Kompressors in dem Turbolader gelegen ist, strömen.
In jenem Fall wird, falls ein Luftdruck an einer Auslassöffnung des Kompressors hoch ist, eine Lufttemperatur dort hoch gemacht, so dass in einigen Fällen das Öl, das aus dem PCV herausströmt, aufgrund von Verdampfung konzentriert und verdickt wird, so dass es eine hohe Viskosität aufweist, und als Ablagerung beispielsweise auf einer Diffusoroberfläche eines Kompressorgehäuses für einen Turbolader und/oder der Oberfläche eines Lagergehäuses, die der Diffusoroberfläche gegenüberliegt, angesammelt wird. Und es besteht ein Risiko, dass die Ablagerung, die somit angesammelt wird, den Diffusordurchlass verschmälern kann, so dass dadurch eine Reduzierung einer Leistungsfähigkeit des Turboladers und eine Reduzierung einer Abgabe (Leistung) der Brennkraftmaschine bewirkt werden.
In der Vergangenheit wurde eine Lufttemperatur an der Auslassöffnung des Kompressors zum Verhindern einer derartigen Ablagerungsansammlung in dem Diffusordurchlass, wie oben beschrieben wurde, in gewissem Maße gesteuert. Infolgedessen war ein Turbolader nicht imstande, seine Leistungsfähigkeit zufriedenstellend vorzuweisen, und die Abgabe einer Brennkraftmaschine wurde nicht zufriedenstellend erhöht.
Patentdokument 1 offenbart eine Ausgestaltung zum Verhindern einer Ablagerungsansammlung in einem Diffusordurchlass, bei der ein Kühlmittelströmungsweg innerhalb eines Kompressorgehäuses für einen Turbolader dazu vorgesehen ist, einem Kühlmittel zu erlauben, dadurch zu passieren, so dass dadurch eine Erhöhung der Temperatur komprimierter Luft, die durch einen Luftströmungsweg innerhalb des Gehäuses passiert, eingeschränkt wird. In der Ausgestaltung, die in Patentdokument 1 offenbart wird, ist das Gehäuse für einen Turbolader aus einem ersten Stück und einem zweiten Stück, und einem dritten Stück ausgebildet, und diese Stücke sind zum Definieren eines Kühlmittelströmungswegs miteinander zusammengebaut.
Patentdokument
Patentdokument 1
JP 2016-176 353 A
Jedoch ist es in der Ausgestaltung, die in Patentdokument 1 offenbart wird, notwendig, einen Halteteil zum Halten eines O-Rings, der als ein Dichtungsbauteil zwischen dem ersten Stück und dem zweiten Stück für den Zweck dient, die Flüssigkeitsdichtheit in dem Kühlmittelströmungsweg aufrechtzuerhalten, auszubilden, das Dichtungsbauteil in dem Halteteil anzubringen, und ferner den O-Ring mit dem ersten Stück und dem zweiten Stück zu klammern. Aus diesem Grund werden eine Erhöhung an Kosten aufgrund einer Erhöhung der Anzahl von Teilen und eine Verschlechterung bei der Zusammenbauverarbeitbarkeit bewirkt.
Stattdessen kann zum Einschränken einer Kostenerhöhung und Erreichen einer Verbesserung einer Verarbeitbarkeit in Betracht gezogen werden, einen Dichtungsteil, ohne den O-Ring als ein Dichtungsbauteil zu verwenden, durch Presspassung eines Mantelstücks in ein Schneckenstück in der axialen Richtung, so dass plastisches Fließen (eine plastische Verformung) an Druckkontaktierungsabschnitten beider Stücke, die miteinander druckkontaktiert werden, bewirkt wird, auszubilden. In einer derartigen Ausgestaltung ist es zum Sicherstellen einer Zuverlässigkeit einer Dichtleistung an dem Dichtungsteil notwendig, ein ausreichendes Ausmaß plastischen Fließens sicherzustellen, und die Abschnitte, an denen plastisches Fließen bewirkt wird, müssen hohe Stützsteifigkeit aufweisen. Jedoch ist es, da die Größen und Abmessungen einer Schneckenkammer und eines Kompressorimpellers zum Sicherstellen der Ansaugluftmenge und einer Produktionsmenge komprimierter Luft eine Beschränkung aufweisen, in einigen Fällen schwierig, eine ausreichende Wanddicke in der radialen Richtung an dem Dichtungsteil des Kühlmittelströmungswegs sicherzustellen. Diese Tendenz ist insbesondere in einem kompakten Turbolader bemerkbar. Daher ist es schwierig, eine ausreichende Abdichtbarkeit sicherzustellen, während die Größe des Kompressorgehäuses unverändert gelassen wird, und eine Verbesserung der Abdichtbarkeit des Dichtungsteils ist erforderlich.
Es wird angemerkt, dass auch in dem Fall, in dem ein Kompressorgehäuse für einen Turbolader, das keinen Kühlmittelströmungsweg aufweist, teilbar aus einem Schneckenstück und einem Mantelstück ausgebildet ist, und beide Stücke durch Presspassung zusammengebaut sind, die Verbesserung einer Abdichtbarkeit an einem Presspassungsteil zwischen beiden Stücken in einigen Fällen erforderlich ist. Auch in diesem Fall existieren die Probleme, wie oben genannt.
Die vorliegende Erfindung ist in Anbetracht derartiger Probleme gemacht worden und ist auf ein Kompressorgehäuse für einen Turbolader gerichtet, bei dem eine Verbesserung einer Abdichtbarkeit kompatibel mit einer Kostenreduzierung erreicht werden kann.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung sieht ein Kompressorgehäuse für einen Turbolader, das dazu ausgebildet ist, einen Kompressorimpeller aufzunehmen, vor, welches Kompressorgehäuse aufweist:

eine Ansaugöffnung, die dazu ausgebildet ist, Luft in Richtung des Kompressorimpellers einzusaugen;
einen Mantelteil, der eine Manteloberfläche, die den Kompressorimpeller in einer Umfangsrichtung umgibt, aufweist;
einen Diffusorteil, der auf einer Außenumfangsseite des Kompressorimpellers in der Umfangsrichtung ausgebildet ist und dazu ausgebildet ist, Luft, die von dem Kompressorimpeller abgegeben wird, unter Druck zu setzen (mit Druck zu beaufschlagen); und
eine Schneckenkammer, die dazu ausgebildet ist, komprimierte Luft, die durch den Diffusorteil passiert (gelaufen, hindurchverlaufen) ist, nach draußen zu führen; bei dem das Kompressorgehäuse teilbar aus einer Mehrzahl von Stücken besteht, die ein Schneckenstück, das zumindest die Ansaugöffnung und einen Abschnitt der Schneckenkammer aufweist,
und ein Mantelstück, das zumindest einen Abschnitt der Schneckenkammer, einen Abschnitt des Diffusorteils und den Mantelteil aufweist, umfasst,
das Schneckenstück und das Mantelstück durch Presspassung eines Presspassungsabschnitts des Mantelstücks in einen Presspassabschnitt des Schneckenstücks in einer axialen Richtung zusammengebaut sind, und
das Schneckenstück und das Mantelstück durch ringförmiges Ausbilden eines plastischen Fließabschnitts (eines Abschnitts plastischen Fließens/plastischer Verformung), der durch plastisches Fließen, das an einem Druckkontaktierungsabschnitt und einem Druckkontaktabschnitt durch Druckkontaktierung des Druckkontaktierungsabschnitts, der auf einem von dem Schneckenstück und dem Mantelstück vorgesehen ist, mit dem Druckkontaktabschnitt, der auf dem anderen von dem Schneckenstück und dem Mantelstück vorgesehen ist, in der axialen Richtung bewirkt wird, ausgebildet ist, zueinander abgedichtet sind.

In dem Kompressorgehäuse für einen Turbolader gemäß dem oben genannten Aspekt kann, da der plastische Fließabschnitt, der ringförmig zwischen dem Schneckenstück und dem Mantelstück ausgebildet ist, durch plastisches Fließen, das durch Druckkontaktierung des Druckkontaktierungsabschnitts, der auf einem von dem Schneckenstück und dem Mantelstück vorgesehen ist, mit dem Druckkontaktabschnitt, der auf dem anderen von dem Schneckenstück und dem Mantelstück vorgesehen ist, bewirkt wird, ausgebildet ist, eine Mikroordnungslücke gefüllt werden und kann eine hohe Abdichtbarkeit erreicht werden. Ferner ist es, da der Druckkontaktabschnitt und der Druckkontaktierungsabschnitt in der axialen Richtung an dem plastischen Fließabschnitt druckkontaktiert sind, möglich, eine Verbesserung einer Abdichtbarkeit des plastischen Fließabschnitts selbst in dem Fall, in dem es schwierig ist, eine ausreichende Wanddicke in der radialen Richtung sicherzustellen, durch Erhöhen der Stützsteifigkeit an dem plastischen Fließabschnitt zu erreichen, während die Form der Schneckenkammer, die außerhalb des Diffusorteils in der radialen Richtung ausgebildet ist, unverändert gelassen wird. Zudem kann, da kein Bedarf besteht, irgendwelche separaten Komponenten, wie beispielsweise einen O-Ring, für den Zweck eines Abdichtens des Kühlmittelströmungswegs zu verwenden, eine Kostenreduzierung erreicht werden.
Wie oben erwähnt wurde, kann gemäß diesem Aspekt das Kompressorgehäuse für einen Turbolader, bei dem eine Verbesserung einer Abdichtbarkeit kompatibel mit einer Kostenreduzierung erreicht wird, vorgesehen werden.

1 ist eine Draufsicht eines Kompressorgehäuses für einen Turbolader entsprechend Ausführungsform 1.
2 ist eine Querschnittsansicht entlang Linie II-II von 1.
3 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines Schneckenstücks entsprechend Ausführungsform 1.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Mantelstücks entsprechend Ausführungsform 1.
5 ist eine perspektivische Querschnittsansicht des Mantelstücks entsprechend Ausführungsform 1.
6 ist ein schematisches Schaubild zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen des Kompressorgehäuses für einen Turbolader entsprechend Ausführungsform 1.
7A, 7B und 7C sind eine Folge schematischer Schaubilder eines vergrößerten wesentlichen Teils zum Darstellen des Verfahrens zum Herstellen des Kompressorgehäuses für einen Turbolader entsprechend Ausführungsform 1.
8 ist ein schematisches Schaubild zum Darstellen des Verfahrens zum Herstellen des Kompressorgehäuses für einen Turbolader entsprechend Ausführungsform 1.
9 ist eine Querschnittsansicht eines Kompressorgehäuses für einen Turbolader entsprechend Abwandlung 1, entlang einer Linie, die der Linie II-II von 1 entspricht.
10 ist eine Querschnittsansicht eines Kompressorgehäuses für einen Turbolader entsprechend Ausführungsform 2, entlang einer Linie, die der Linie II-II von 1 entspricht.
11 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines Schneckenstücks entsprechend Ausführungsform 2.
12 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines Mantelstücks entsprechend Ausführungsform 2.
13A und 13B sind eine Folge schematischer Schaubilder eines vergrößerten wesentlichen Teils zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen des Kompressorgehäuses für einen Turbolader entsprechend Ausführungsform 2.
14 ist eine Querschnittsansicht eines Kompressorgehäuses für einen Turbolader entsprechend Ausführungsform 3, entlang einer Linie, die der Linie II-II von 1 entspricht.
15 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines Schneckenstücks entsprechend Ausführungsform 3.
16 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines Mantelstücks entsprechend Ausführungsform 3.
17A und 17B sind eine Folge schematischer Schaubilder eines vergrößerten wesentlichen Teils zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen des Kompressorgehäuses für einen Turbolader entsprechend Ausführungsform 3.
18 ist eine Querschnittsansicht eines Kompressorgehäuses für einen Turbolader entsprechend Ausführungsform 4, entlang einer Linie, die der Linie II-II von 1 entspricht.
19 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines Schneckenstücks entsprechend Ausführungsform 4.
20 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines Mantelstücks entsprechend Ausführungsform 4.
21 ist ein schematisches Schaubild zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen des Kompressorgehäuses für einen Turbolader entsprechend Ausführungsform 4.
22A, 22B und 22C sind eine Folge schematischer Schaubilder eines vergrößerten wesentlichen Teils zum Darstellen eines Verfahrens zum Herstellen des Kompressorgehäuses für einen Turbolader entsprechend Ausführungsform 4.

In der vorliegenden Spezifikation bedeutet „Umfangsrichtung“ die Drehrichtung eines Kompressorimpellers, bedeutet „axiale Richtung“ die Richtung einer Drehwelle des Kompressorimpellers, bedeutet „radiale Richtung“ die Radiusrichtung eines imaginären Kreises, der auf der Drehwelle des Kompressorimpellers zentriert ist, und bedeutet „außen in der radialen Richtung“ die Richtung, die sich von dem Zentrum des imaginären Kreises gerade zu dem Umfang des Kreises erstreckt.
Das Schneckenstück und das Mantelstück weisen jeweils vorzugsweise eine Kontaktoberfläche an der von den Positionen des Druckkontaktierungsabschnitts und des Druckkontaktabschnitts verschiedenen Position auf, welche Kontaktoberfläche des Schneckenstücks und welche Kontaktoberfläche des Mantelstücks in der axialen Richtung in Kontakt miteinander sind, so dass dadurch die Presspassungsposition des Presspassungsabschnitts definiert wird. In diesem Fall ist der plastische Fließabschnitt in dem Zustand, in dem das Mantelstück in die vorgeschriebene Presspassungsposition in Bezug auf das Schneckenstück pressgepasst ist, ausgebildet, und somit wird das vorgeschriebene plastische Fließausmaß (Ausmaß plastischen Fließens) sichergestellt, so dass dadurch eine Verbesserung einer Abdichtbarkeit erreicht wird.
Das Kompressorgehäuse für einen Turbolader weist vorzugsweise einen Kühlmittelströmungsweg auf, der in der Umfangsrichtung entlang des Diffusorteils ausgebildet ist und einem Kühlmittel zum Kühlen des Diffusorteils erlaubt, dadurch zu passieren (verlaufen), bei dem
der Kühlmittelströmungsweg als ein ringförmiger Raum, der durch einen ersten Kühlmittelströmungswegausbildungsteil des Schneckenstücks und einen zweiten Kühlmittelströmungswegausbildungsteil des Mantelstücks ausgebildet wird, ausgebildet ist, welcher erste Kühlmittelströmungswegausbildungsteil und welcher zweite Kühlmittelströmungswegausbildungsteil respektive an jedem (jeweils einem) gegenüberliegenden Teil des Schneckenstücks und des Mantelstücks, die einander gegenüberliegen, ausgebildet sind,
ein ringförmiger Innenumfangsdichtungsteil durch Presspassung des Presspassungsabschnitts in den Presspassabschnitt auf der Innenumfangsseite des Kühlmittelströmungswegs ausgebildet ist,
ein ringförmiger Außenumfangsdichtungsteil, der aus dem plastischen Fließabschnitt besteht, auf der Außenumfangsseite des Kühlmittelströmungswegs ausgebildet ist, und der Kühlmittelströmungsweg durch den Innenumfangsdichtungsteil und den Außenumfangsdichtungsteil abgedichtet ist.
Gemäß einer derartigen Ausgestaltung kann, da das Kompressorgehäuse für einen Turbolader, das den Kühlmittelströmungsweg, der darin vorgesehen ist, aufweist, keinen Bedarf aufweist, die Stützsteifigkeit in der radialen Richtung selbst auf der Außenumfangsseite des Kühlmittelströmungswegs, die einen Abschnitt aufweist, der eine ausreichende Wanddicke kaum sicherstellt, zu erhöhen, eine Verbesserung einer Abdichtbarkeit des Kühlmittelströmungswegs kompatibel mit einer Kostenreduzierung erreicht werden, während die Form der Schneckenkammer unverändert gelassen wird.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Offenbarung sieht ein Verfahren zum Herstellen des Kompressorgehäuses für einen Turbolader vor, welches Verfahren aufweist:

Formen des Schneckenstücks und des Mantelstücks durch Druckguss; maschinelles Bearbeiten des Schneckenstücks und des Mantelstücks respektive zum Ausbilden eines von dem Druckkontaktierungsabschnitt und dem Druckkontaktabschnitt und des anderen von dem Druckkontaktierungsabschnitt und dem Druckkontaktabschnitt; und Zusammenbauen des Schneckenstücks und des Mantelstücks (aneinander) durch Presspassung des Presspassungsabschnitts in den Presspassabschnitt während Druckkontaktierung des Druckkontaktierungsabschnitts mit dem Druckkontaktabschnitt in der axialen Richtung, so dass plastisches Fließen daran bewirkt wird und der plastische Fließabschnitt ausgebildet wird.

Gemäß dieser Ausgestaltung kann das oben genannte Kompressorgehäuse für einen Turbolader hergestellt werden. Ferner können, da der Druckkontaktabschnitt und der Druckkontaktierungsabschnitt durch maschinelles Bearbeiten in dem maschinellen Bearbeitungsschritt ausgebildet werden, die Oberflächen davon im Vergleich zu einer gegossenen Oberfläche, die durch Druckguss ausgebildet wird, in gewissem Maße rau gemacht werden, was es möglich macht, leicht plastisches Fließen an dem Druckkontaktierungsabschnitt und dem Druckkontaktabschnitt während des Zusammenbauschritts zu bewirken, so dass die Abdichtbarkeit des plastischen Fließabschnitts verbessert werden kann.
Bei dem oben genannten maschinellen Bearbeiten wird der Druckkontaktierungsabschnitt vorzugsweise auf einem Kammlinienabschnitt, der zu dem Druckkontaktabschnitt konvex vorsteht, ausgebildet. In diesem Fall wird dem Druckkontaktierungsabschnitt erlaubt, mit Leichtigkeit plastisch zu fließen, wenn der Druckkontaktierungsabschnitt an dem Druckkontaktabschnitt druckkontaktiert wird, so dass der plastische Fließabschnitt leicht ausgebildet wird.
Ausführungsformen
(Ausführungsform 1)
Nachfolgend werden Ausführungsformen des oben genannten Kompressorgehäuses für einen Turbolader in Bezug auf 1 bis 9 beschrieben.
Wie in 2 gezeigt ist, weist ein Kompressorgehäuse 1 für einen Turbolader einen Kompressorimpeller 13, der darin aufgenommen ist, auf und ist mit einer Ansaugöffnung 11, einem Mantelteil (Hüllteil) 20, einem Diffusorteil 30 und einer Schneckenkammer (Spiralkammer) 12 versehen.
Die Ansaugöffnung 11 ist dazu ausgebildet, Luft in Richtung des Kompressorimpellers 13 einzusaugen.
Der Mantelteil 20 umgibt den Kompressorimpeller 13 in der Umfangsrichtung und weist eine Manteloberfläche 22, die dem Kompressorimpeller 13 zugewandt ist, auf.
Der Diffusorteil 30 ist auf der Außenumfangsseite des Kompressorimpellers 13 in der Umfangsrichtung zum Unterdrucksetzen von Luft, die von dem Kompressorimpeller 13 abgegeben wird, ausgebildet.
Die Schneckenkammer 12 ist außerhalb des Diffusorteils 30 in der radialen Richtung zum Führen komprimierter Luft, die durch den Diffusordurchlass 15 passiert, nach draußen ausgebildet.
Und das Kompressorgehäuse 1 ist teilbar aus einer Mehrzahl von Stücken (Teilen), die das Schneckenstück (Schneckenteil) 2 und das Mantelstück (Mantelteil) 3 umfassen, zusammengesetzt.
Das Schneckenstück 2 weist zumindest die Ansaugöffnung 11 und einen Abschnitt (Teil) der Schneckenkammer 12 auf.
Das Mantelstück 3 weist zumindest einen Abschnitt (Teil) der Schneckenkammer 12, einen Abschnitt (Teil) des Diffusorteils 30 und den Mantelteil 20 auf.
Das Schneckenstück 2 und das Mantelstück 3 sind durch Presspassung in der axialen Richtung Y eines Presspassungsabschnitts 530b des Mantelstücks 3, der in 5 gezeigt ist, in einen Presspassabschnitt 530a des Schneckenstücks 2, der in 3 gezeigt ist, zusammengebaut.
Als Nächstes wird, wie in 7A bis 7C gezeigt ist, ein Druckkontaktierungsabschnitt 540b, der an einem von dem Schneckenstück 2 und dem Mantelstück 3 vorgesehen ist, an einem Druckkontaktabschnitt 540a, der an dem anderen von dem Schneckenstück 2 und dem Mantelstück 3 vorgesehen ist, druckkontaktiert, und ein plastischer Fließabschnitt 540 wird durch plastisches Fließen des Druckkontaktierungsabschnitts 540b und des Druckkontaktabschnitts 540a ringförmig ausgebildet. Auf diese Weise werden das Schneckenstück 2 und das Mantelstück 3 miteinander abgedichtet.
Nachfolgend wird das Kompressorgehäuse 1 für einen Turbolader gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Detail beschrieben.
Wie in 2 gezeigt ist, weist das Kompressorgehäuse 1 für einen Turbolader eine dreistückige (dreiteilige) Struktur auf, die aus dem Schneckenstück (Schneckenteil) 2, dem Mantelstück (Mantelteil) 3 und einem ringförmigen Außenumfangsstück (Außenumfangsteil) 4, die separat ausgebildet sind, teilbar ausgebildet ist.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, weist das Schneckenstück 2 die Ansaugöffnung 11, einen ersten Schneckenkammerausbildungsteil 121, einen Außenumfangsabschnitt 125 und einen ersten Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 51 auf. Wie in 2 und 5 gezeigt ist, weist das Mantelstück 3 einen zweiten Schneckenkammerausbildungsteil 122, den Mantelteil 20, einen Diffusorteil 30 und einen zweiten Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 52 auf. Wie in 2 gezeigt ist, weist das ringförmige Außenumfangsstück 4 einen dritten Schneckenkammerausbildungsteil 123 und einen Ringförmiges-Außenumfangsstück-Einfügungsabschnitt 41 auf.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist die Ansaugöffnung 11 des Schneckenstücks 2 in einer axialen Richtung Y mit einem zylindrischen Ansaugöffnungsausbildungsteil 10 durchdringend ausgebildet. Der erste Schneckenkammerausbildungsteil 121 stellt eine Wandoberfläche der Schneckenkammer 12 auf einer Ansaugseite Y1 dar. Wie in 2 gezeigt ist, ist der Außenumfangsabschnitt 125 auf einer Seite Y2, die entgegengesetzt zu der Ansaugseite Y1, auf der der erste Schneckenkammerausbildungsteil 121 gelegen ist, ist, zum Ausbilden eines Außenumfangsabschnitts des Kompressorgehäuses 1 für einen Turbolader gelegen. Das ringförmige Außenumfangsstück 4 ist innerhalb des Außenumfangsabschnitts 125 vorgesehen.
Wie in 2 gezeigt ist, bildet der zweite Schneckenkammerausbildungsteil 122 des Mantelstücks 3 eine Wandoberfläche der Schneckenkammer 12 auf der Innenumfangsseite aus. Der Mantelteil 20 bildet eine Manteloberfläche 22, die dem Kompressorimpeller 13 zugewandt ist, aus. Der Diffusorteil 30 bildet eine Diffusoroberfläche 34, die sich von der Manteloberfläche 22 in Richtung der Schneckenkammer 12 erstreckt, aus. Zwischen der Diffusoroberfläche 34 und einer gegenüberliegenden Oberfläche 37 ist ein Diffusordurchlass 15 ausgebildet. Die gegenüberliegende Oberfläche 37 ist in einem Lagergehäuse 7, an dem das Kompressorgehäuse angebracht ist, an der Position, so dass sie der Diffusoroberfläche 34 bei einem vorbestimmten Abstand gegenüberliegt, ausgebildet und ist beinahe parallel zu der Diffusoroberfläche 34. Der Diffusordurchlass 15 ist in der Umfangsrichtung außerhalb des Kompressorimpellers 13 ausgebildet und setzt die Luft, die von dem Kompressorimpeller 13 abgegeben wird, unter Druck.
Wie in 3 gezeigt ist, ist der Presspassabschnitt 530a auf der Seite Y2 des Ansaugöffnungsausbildungsteils 10 des Schneckenstücks 2, die entgegengesetzt zu der Ansaugseite Y1 ist, vorgesehen. Der Presspassabschnitt 530a weist eine zylindrische Innenumfangsoberfläche auf. Andererseits ist, wie in 4 gezeigt ist, der Presspassungsabschnitt 530b auf der Ansaugseite Y1 des Mantelstücks 3 vorgesehen. Der Presspassungsabschnitt 530b weist eine zylindrische Außenumfangsoberfläche auf.
Der Presspassungsabschnitt 530b des Mantelstücks 3 ist in das Innere des Presspassabschnitts 530a des Schneckenstücks 2 pressgepasst, so dass das Mantelstück 3 und das Schneckenstück 2 aneinandergebaut sind, wie in 2 gezeigt ist. Der Presspassungsabschnitt 530b und der Presspassabschnitt 530a sind in der Umfangsrichtung zum Ausbilden eines Presspassungsausbildungsabschnitts 530 vollständig in Kontakt miteinander. Es wird angemerkt, dass eine Befestigungsspanne des Presspassungsausbildungsabschnitts 530 in dem Bereich derart festgelegt werden kann, dass eine ausreichende Herausschlüpflast erhalten werden kann und kein Bruch bewirkt wird. In der vorliegenden Ausführungsform sind das Schneckenstück 2 und das Mantelstück 3 aus einer Aluminiumlegierung ausgebildet.
Wie in 2 gezeigt ist, ist ein Kühlmittelströmungsweg 5 mit dem ersten Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 51 des Schneckenstücks 2 und dem zweiten Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 52 des Mantelstücks 3 durch Zusammenbauen des Mantelstücks 3 und des Schneckenstücks 2 ausgebildet. Wie in 2 und 3 gezeigt ist, ist der erste Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 51 des Schneckenstücks 2 innerhalb des ersten Schneckenkammerausbildungsteils 121 gelegen und weist eine erste Wandoberfläche 511, die eine Wandoberfläche des Kühlmittelströmungswegs 5 auf der Ansaugseite Y1 ist, auf. In der vorliegenden Ausführungsform bildet die erste Wandoberfläche 511 eine flache Oberfläche, die senkrecht zu der axialen Richtung Y ist, aus. Es wird angemerkt, dass die erste Wandoberfläche 511 nicht notwendigerweise flach ist und in Richtung der Ansaugseite Y1 vertieft sein kann.
Wie in 2 gezeigt ist, ist der zweite Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 52 des Mantelstücks 3 auf der Ansaugseite Y1 in Bezug auf den Diffusorteil 30 vorgesehen. Wie in 5 gezeigt ist, weist der zweite Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 52 eine zweite Wandoberfläche 521, die in einer vertieften Form ausgebildet ist, die in Richtung der Y2-Seite entgegengesetzt zu der Ansaugseite Y1 vertieft ist, auf. In der vorliegenden Ausführungsform ist die zweite Wandoberfläche 521 in einer U-Form in dem Querschnitt, der parallel zu der axialen Richtung Y ist, ausgebildet und bildet eine ringförmige Vertiefung, die sich in der Umfangsrichtung außerhalb der Manteloberfläche 22 in der radialen Richtung erstreckt, aus. Wie in 2 gezeigt ist, weist der zweite Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 52 eine zweite Kontaktoberfläche 572, die eine Wandoberfläche parallel zu der radialen Richtung ausbildet, außerhalb der zweiten Wandoberfläche 521 in der radialen Richtung auf. Die zweite Kontaktoberfläche 572 ist in Kontakt mit einer ersten Kontaktoberfläche 571 des Schneckenstücks 2. Und ein ringförmiger Raum 50, der durch den ersten Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 51 und den zweiten Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 52 definiert ist, bildet den Kühlmittelströmungsweg 5 aus. Der Kühlmittelströmungsweg 5 ist in der Umfangsrichtung entlang des Diffusorteils 30 ausgebildet und erlaubt einem Kühlmittel zum Kühlen des Diffusorteils 30, dadurch zu passieren.
Wie in 2 gezeigt ist, ist der Kühlmittelströmungsweg 5 durch einen Innenumfangsdichtungsteil 55, der innerhalb des Kühlmittelströmungswegs 5 gelegen ist, und einen Außenumfangsdichtungsteil 56, der außerhalb des Kühlmittelströmungswegs 5 gelegen ist, an der Grenze des ersten Kühlmittelströmungswegausbildungsteils 51 und des zweiten Kühlmittelströmungswegausbildungsteils 52 abgedichtet. Der Innenumfangsdichtungsteil 55 ist aus dem Presspassungsausbildungsabschnitt 530, der durch Presspassung des Presspassungsabschnitts 530b in den Presspassabschnitt 530a ausgebildet ist, wie oben erwähnt wurde, ausgebildet. Die Presspassung wird durchgeführt, bis die erste Kontaktoberfläche 571 und die zweite Kontaktoberfläche 572 in Kontakt miteinander gebracht werden. Der Außenumfangsdichtungsteil 56 ist aus dem plastischen Fließabschnitt 540 ausgebildet, wie in 2 gezeigt ist. Wie in 7C gezeigt ist, ist der plastische Fließabschnitt 540 durch plastisches Fließen des Druckkontaktabschnitts 540a und des Druckkontaktierungsabschnitts 540b, das durch Druckkontaktierung des Druckkontaktierungsabschnitts 540b des Mantelstücks 3 mit dem Druckkontaktabschnitt 540a des Schneckenstücks 2 in der axialen Richtung Y bewirkt wird, ausgebildet. Somit kann eine Mikroordnungslücke an dem plastischen Fließabschnitt 540 gefüllt werden.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, bildet der Druckkontaktabschnitt 540a in dem nicht zusammengebauten Zustand eine flache Oberfläche parallel zu der radialen Richtung X in einem ringförmigen Zustand aus. In der vorliegenden Ausführungsform bildet der Druckkontaktabschnitt 540a eine flache Oberfläche, die sich von der ersten Wandoberfläche 511 in der radialen Richtung nach außen erstreckt, aus.
Andererseits ist, wie in 4 und 5 gezeigt ist, der Druckkontaktierungsabschnitt 540b in dem nicht zusammengebauten Zustand auf einem Kammlinienabschnitt (Gratlinienabschnitt) 540c ausgebildet. Der Kammlinienabschnitt 540c entspricht einem Abschnitt der außenumfangsseitigen Wand des Kühlmittelströmungswegs 5 auf der Ansaugseite Y1 und steht in Richtung der Ansaugseite Y1 konvex vor. Wie in 5 gezeigt ist, weist der Kammlinienabschnitt 540c einen Querschnitt, der eine Bergform aufweist, deren Gipfel in der Umfangsrichtung kontinuierlich ist, so dass er eine ringförmige Form aufweist, auf. Der Rand des Kammlinienabschnitts 540c auf der Ansaugseite Y1 bildet den Druckkontaktierungsabschnitt 540b aus. Wie in 7A gezeigt ist, ist ein Ausbildungsbereich des Druckkontaktierungsabschnitts 540b in der radialen Richtung X, d.h. eine Breite W1, auf eine zum Sicherstellen eines ausreichenden Ausmaßes plastischen Fließens genügende Abmessung festgelegt, beispielsweise kann er auf 0,2-0,5 mm festgelegt sein. Plastisches Fließen an dem plastischen Fließabschnitt 540 wird hauptsächlich in dem Druckkontaktierungsabschnitt 540b bewirkt, da der Druckkontaktierungsabschnitt 540b vorstehend ausgebildet ist, wie oben erwähnt wurde.
In der vorliegenden Ausführungsform ist in dem nicht zusammengebauten Zustand, wie in 7A gezeigt ist, in einem Querschnitt, der eine Drehwelle 13a aufweist, betrachtet eine Höhe H2 des Druckkontaktierungsabschnitts 540b von der zweiten Kontaktoberfläche 572 größer als eine Höhe H1 des Druckkontaktabschnitts 540a von der ersten Kontaktoberfläche 571. Daher werden, wie in 7B gezeigt ist, der Druckkontaktierungsabschnitt 540b und der Druckkontaktabschnitt 540a zum Bewirken plastischen Fließens miteinander druckkontaktiert, bevor die erste Kontaktoberfläche 571 und die zweite Kontaktoberfläche 572 zu der Zeit einer Presspassung in Kontakt miteinander gebracht werden. Die Differenz der Höhen H1 und H2 bestimmt das plastische Fließausmaß an dem plastischen Fließabschnitt 540. H2-H1, die Differenz der Höhen H1 und H2, kann beispielsweise auf 20-60 µm festgelegt sein, und in der vorliegenden Ausführungsform ist sie auf 40 µm festgelegt.
Wie in 2 und 3 gezeigt ist, weist das Schneckenstück 2 einen Kühlmittelzufuhrteil 513 und einen Kühlmittelabgabeteil 514, die als ein Durchgangsloch, das durch den ersten Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 51 ausgebildet ist, ausgebildet sind und mit dem Kühlmittelströmungsweg 5 in Verbindung stehen, auf. Der Kühlmittelzufuhrteil 513 ist dazu ausgebildet, ein Kühlmittel dem Kühlmittelströmungsweg 5 zuzuführen, und der Kühlmittelabgabeteil 514 ist dazu ausgebildet, das Kühlmittel abzugeben. In der vorliegenden Ausführungsform sind, wie in 2 gezeigt ist, der Kühlmittelzufuhrteil 513 und der Kühlmittelabgabeteil 514 von der ersten Wandoberfläche 511 in Richtung der Ansaugseite Y1 parallel zu der axialen Richtung Y ausgebildet und dann in der radialen Richtung nach außen gerichtet.
Wie in 2 gezeigt ist, ist ein Ringförmiges-Außenumfangsstück-Einfügungsabschnitt 41 des ringförmigen Außenumfangsstücks 4 in das Innere des Außenumfangsabschnitts 125 des Schneckenstücks 2 eingefügt. Ein erster Schneckenkammerausbildungsteil 121 des Schneckenstücks 2 und ein dritter Schneckenkammerausbildungsteil 123 des ringförmigen Außenumfangsstücks 4 sind so ausgebildet, dass sie eine geringfügige Lücke B dazwischen aufweisen, so dass beide Teile nicht in Kontakt miteinander sind. Gemäß dieser Ausgestaltung wird das ringförmige Außenumfangsstück 4 zu der vorbestimmten Position eingefügt, so dass der Diffusordurchlass 15 mit einer vorbestimmten Breite ausgebildet wird.
Ein Verfahren zum Herstellen des Kompressorgehäuses 1 für einen Turbolader gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird beschrieben.
Zunächst wird, wie in 6 gezeigt ist, das Schneckenstück 2 durch Druckguss geformt. Und ein integrales Stück (Teil) 3a wird durch Druckguss geformt. Das integrale Stück 3a ist aus dem Außenumfangsteil des Mantelstücks 3 und dem Innenumfangsteil des ringförmigen Außenumfangsstücks 4, die durch einen Verbindungsabschnitt 4a verbunden und integriert sind, zusammengesetzt. Dann werden durch maschinelles Bearbeiten der Presspassabschnitt 530a und der Druckkontaktabschnitt 540a auf dem Schneckenstück 2 ausgebildet, und der Presspassungsabschnitt 530b und der Druckkontaktierungsabschnitt 540b werden auf dem Mantelstück 3 ausgebildet. Und dann wird ein Bodenabschnitt (unterer Abschnitt) der zweiten Wandoberfläche 521, d.h. ein Schnittteil 57, geschnitten. Es wird angemerkt, dass die Manteloberfläche 22 nicht auf dem integralen Stück 3a ausgebildet ist, eine Innenoberfläche 22a des integralen Stücks 3a eine zylindrische Oberfläche ausbildet.
Dann wird, wie in 6 gezeigt ist, das integrale Stück 3a in das Schneckenstück 2 in der Richtung eines Pfeils P (die Ansaugseite-Y1-Richtung) pressgepasst. Somit wird zuerst der Presspassungsabschnitt 530b in den Presspassabschnitt 530a pressgepasst, wie in 7A gezeigt ist, und der Druckkontaktierungsabschnitt 540b und der Druckkontaktabschnitt 540a werden in der axialen Richtung Y in Kontakt miteinander gebracht, wie in 7B gezeigt ist. Und durch kontinuierliches Durchführen der Presspassung, bis die erste Kontaktoberfläche 571 mit der zweiten Kontaktoberfläche 572 in Kontakt gebracht wird, werden der Druckkontaktierungsabschnitt 540b und der Druckkontaktabschnitt 540a in der axialen Richtung Y miteinander druckkontaktiert, so dass beide Abschnitte plastisch fließen, so dass dadurch der plastische Fließabschnitt 540 ausgebildet wird, wie in 7C gezeigt ist. Folglich wird, wie in 8 gezeigt ist, der Kühlmittelströmungsweg 5, der als der ringförmige Raum 50 dient, durch den ersten Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 51 und den zweiten Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 52 ausgebildet, und zu derselben Zeit wird der Innenumfangsdichtungsteil 55 zum Abdichten der Innenumfangsseite des Kühlmittelströmungswegs 5 durch den Presspassungsabschnitt 530b und den Presspassabschnitt 530a ausgebildet, und der plastische Fließabschnitt 540 bildet einen Außenumfangsdichtungsteil zum Abdichten der Außenumfangsseite des Kühlmittelströmungswegs 5 aus. Es wird angemerkt, dass, wie in 7C gezeigt ist, eine seitliche Umfangsoberfläche 522 des zweiten Kühlmittelströmungswegausbildungsteils 52, die in der radialen Richtung nach außen gewandt ist, einer seitlichen Umfangsoberfläche 124 des ersten Schneckenkammerausbildungsteils 121, die in der radialen Richtung nach innen gewandt ist, gegenüberliegt. Beide seitlichen Umfangsoberflächen sind zum Ausbilden eines Raums 573 voneinander beabstandet.
Dann werden durch Abschneiden des Verbindungsabschnitts 4a, der in 8 gezeigt ist, das Mantelstück 3 und das ringförmige Außenumfangsstück 4 unter dem Zustand, in dem das Mantelstück 3 und das ringförmige Außenumfangsstück 4 in das Schneckenstück 2 pressgepasst sind, voneinander getrennt, und zu derselben Zeit wird die Innenoberfläche 22a zum Ausbilden der Manteloberfläche 22 maschinell bearbeitet. Somit wird das Kompressorgehäuse 1 für einen Turbolader gemäß der vorliegenden Ausführungsform, das in 2 gezeigt ist, hergestellt.
Es wird angemerkt, dass die Befestigungsspanne eines Presspassungsabschnitts 42, der durch Presspassung des ringförmigen Außenumfangsstücks 4 ausgebildet wird, vorzugsweise kleiner als jener des Presspassungsabschnitts 530b ist. In diesem Fall kann die Arbeit für eine Presspassung des integralen Stücks 3a in das Schneckenstück 2 leicht durchgeführt werden. Zudem kann eine Abweichung der Koaxialität zwischen dem Presspassungsabschnitt 530b des Mantelstücks 3 und dem Presspassungsabschnitt 42 des ringförmigen Außenumfangsstücks 4 absorbiert werden.
Als Nächstes werden Betriebswirkungen des Kompressorgehäuses 1 für einen Turbolader gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Detail beschrieben.
In dem Kompressorgehäuse 1 für einen Turbolader der vorliegenden Ausführungsform ist der plastische Fließabschnitt 540, der zwischen dem Schneckenstück 2 und dem Mantelstück 3 ringförmig ausgebildet ist, durch plastisches Fließen, das durch Druckkontaktierung des Druckkontaktabschnitts 540a, der auf einem von dem Schneckenstück 2 und dem Mantelstück 3 vorgesehen ist, und des Druckkontaktierungsabschnitts 540b, der auf dem anderen von dem Schneckenstück 2 und dem Mantelstück 3 vorgesehen ist, miteinander bewirkt wird, ausgebildet, so dass Mikrolücken gefüllt werden, so dass dadurch eine hohe Abdichtbarkeit erreicht wird. Und da der Druckkontaktabschnitt 540a und der Druckkontaktierungsabschnitt 540b an dem plastischen Fließabschnitt 540 in der axialen Richtung Y druckkontaktiert werden, ist es möglich, eine Verbesserung einer Abdichtbarkeit des plastischen Fließabschnitts 540 durch Erhöhen der Stützsteifigkeit an dem plastischen Fließabschnitt 540 zu erreichen, während die Form der Schneckenkammer 12, die außerhalb des Diffusorteils 30 ausgebildet ist, selbst in dem Fall, in dem es schwierig ist, die Wanddicke des plastischen Fließabschnitts in der radialen Richtung X sicherzustellen, unverändert gelassen wird. Zudem kann, da es keinen Bedarf gibt, irgendwelche separaten Komponenten, wie beispielsweise einen O-Ring, für den Zweck eines Abdichtens eines Kühlmittelströmungswegs 5 zu verwenden, eine Kostenreduzierung erreicht werden.
In der vorliegenden Ausführungsform weisen das Schneckenstück 2 und das Mantelstück 3 Kontaktoberflächen 571 und 572 an den von den Positionen des Druckkontaktierungsabschnitts 540b bzw. des Druckkontaktabschnitts 540a verschiedenen Positionen auf, durch die der Druckkontaktierungsabschnitt 540b und der Druckkontaktabschnitt 540a zum Bestimmen der Presspassungsposition des Presspassungsabschnitts 530b in der axialen Richtung Y miteinander in Kontakt sind. Gemäß einer derartigen Ausgestaltung ist der plastische Fließabschnitt 540 in dem Zustand ausgebildet, in dem das Mantelstück 3 in die vorgeschriebene Presspassungsposition in Bezug auf das Schneckenstück 2 pressgepasst ist, und somit wird das vorgeschriebene plastische Fließausmaß (Verformungsausmaß) sichergestellt, so dass dadurch eine Verbesserung einer Abdichtbarkeit erreicht wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Kühlmittelströmungsweg 5, der in der Umfangsrichtung entlang des Diffusorteils 30 ausgebildet ist und einem Kühlmittel zum Kühlen des Diffusorteils erlaubt, dadurch zu passieren, vorgesehen. Und der Kühlmittelströmungsweg 5 ist als der ringförmige Raum 50, der durch einen ersten Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 51 des Schneckenstücks 2 und einen zweiten Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 52 des Mantelstücks 3 ausgebildet wird, ausgebildet, welcher erste Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 51 und welcher zweite Kühlmittelströmungswegausbildungsteil 52 respektive an jedem (jeweils einem) gegenüberliegenden Teil des Schneckenstücks 2 und des Mantelstücks 3, die einander gegenüberliegen, ausgebildet sind. Auf der Innenumfangsseite des Kühlmittelströmungswegs 5 ist der ringförmige Innenumfangsdichtungsteil 55 durch Presspassung des Presspassungsabschnitts 530b in den Presspassabschnitt 530a ausgebildet, und auf der Außenumfangsseite des Kühlmittelströmungswegs 5 ist der ringförmige Außenumfangsdichtungsteil 56, der aus dem plastischen Fließabschnitt 540 besteht, ausgebildet. Der Kühlmittelströmungsweg 5 wird durch den Innenumfangsdichtungsteil 55 und den Außenumfangsdichtungsteil 56 abgedichtet. Eine derartige Ausgestaltung aufweisend besteht kein Bedarf für das Kompressorgehäuse 1 für einen Turbolader, das den Kühlmittelströmungsweg 5, der darin vorgesehen ist, aufweist, die Stützsteifigkeit in der radialen Richtung selbst auf der Außenumfangsseite des Kühlmittelströmungswegs 5, die einen Abschnitt aufweist, der eine ausreichende Wanddicke kaum sicherstellt, zu erhöhen, und somit ist es möglich, eine Verbesserung einer Abdichtbarkeit an dem Kühlmittelströmungsweg 5 kompatibel mit einer Kostenreduzierung zu erreichen, während die Form der Schneckenkammer unverändert gelassen wird.
Ein Verfahren zum Herstellen des Kompressorgehäuses 1 für einen Turbolader gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein Formen des Schneckenstücks 2 und des Mantelstücks 3 durch Druckguss, ein maschinelles Bearbeiten des Schneckenstücks 2 und des Mantelstücks 3 zum Ausbilden eines von dem Druckkontaktierungsabschnitt 540b und dem Druckkontaktabschnitt 540a, bzw. des anderen von dem Druckkontaktierungsabschnitt 540b und dem Druckkontaktabschnitt 540a, und ein Zusammenbauen des Schneckenstücks 2 und des Mantelstücks 3 aneinander durch Presspassung des Presspassungsabschnitts 530b in den Presspassabschnitt 530a während Druckkontaktierung des Druckkontaktierungsabschnitts 540b mit dem Druckkontaktabschnitt 540a in der axialen Richtung zum Bewirken plastischen Fließens daran und Ausbilden des plastischen Fließabschnitts 540.
Auf diese Weise kann das Kompressorgehäuse 1 für einen Turbolader gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt werden. Und da der Druckkontaktabschnitt 540a und der Druckkontaktierungsabschnitt 540b durch maschinelles Bearbeiten in dem maschinellen Bearbeitungsschritt ausgebildet werden, können die Oberflächen davon im Vergleich zu einer gegossenen Oberfläche, die durch Druckguss ausgebildet wird, in einem gewissen Maß rau gemacht werden, was es möglich macht, leicht plastisches Fließen an dem Druckkontaktierungsabschnitt 540b und dem Druckkontaktabschnitt 540a während des Zusammenbauens zu bewirken, so dass die Abdichtbarkeit des plastischen Fließabschnitts 540 verbessert werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform wird bei der maschinellen Bearbeitung der Druckkontaktierungsabschnitt 540b auf einem Kammlinienabschnitt 540c, der zu dem Druckkontaktabschnitt 540a konvex vorsteht, ausgebildet. Gemäß dieser Ausgestaltung wird dem Druckkontaktierungsabschnitt 540b erlaubt, mit Leichtigkeit plastisch zu fließen, wenn der Druckkontaktierungsabschnitt 540b mit dem Druckkontaktabschnitt 540a druckkontaktiert wird, so dass der plastische Fließabschnitt 540 leicht ausgebildet wird.
In dem Kompressorgehäuse 1 für einen Turbolader gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in 8 gezeigt ist, ein Teil des integrierten Stücks 3a zum Ausbilden des ringförmigen Außenumfangsstücks 4 mit dem Schneckenstück 2 in der axialen Richtung nicht in Kontakt gebracht, so dass dadurch eine Lücke B ausgebildet wird. Daher kann die erste Kontaktoberfläche 571 mit der zweiten Kontaktoberfläche 572 in Kontakt gebracht werden, wenn das integrale Stück 3a pressgepasst wird. Folglich kann eine Positionierung des integralen Stücks 3a, wenn es in der axialen Richtung pressgepasst wird, genauer vorgenommen werden. Mit anderen Worten, eine Positionierung zum Abschluss in der axialen Richtung des Mantelstücks 3 kann genauer vorgenommen werden.
In der vorliegenden Ausführungsform weist das Kompressorgehäuse 1 für einen Turbolader eine drei stückige Struktur, die aus dem Schneckenstück 2, dem Mantelstück 3 und dem ringförmigen Außenumfangsstück 4 besteht, auf, und die Schneckenkammer 12 ist durch Zusammenbauen dieser drei Stücke, d.h. des Schneckenstücks 2, des Mantelstücks 3 und des ringförmigen Außenumfangsstücks 4, ausgebildet. Somit kann die Schneckenkammer 12 so ausgebildet werden, dass sie einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, und der Schneckenkammerausbildungsteil 120 kann in einer Form ausgebildet werden, die keinen Hinterschnitt aufweist, die durch Stanzen ausgebildet werden kann. Infolgedessen kann die Kompressionseffizienz für zugeführte Luft verbessert werden, und der Schneckenkammerausbildungsteil 120 kann leicht durch Druckguss ausgebildet werden.
Es wird angemerkt, dass das Kompressorgehäuse für einen Turbolader von einer zweistückigen Struktur sein kann, die aus dem Schneckenstück 2 und dem Mantelstück 3 besteht, die die Ausgestaltung des ringförmigen Außenumfangsstücks 4 in eine Dichtungsplatte 40 aufnimmt, wie in Abwandlung 1 in 9 gezeigt ist.
Wie oben beschrieben wurde, kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform und der Abwandlung ein Kompressorgehäuse für einen Turbolader vorgesehen werden, das es möglich macht, eine Verbesserung einer Abdichtbarkeit kompatibel mit einer Kostenreduzierung zu erreichen.
(Ausführungsform 2)
In dem Kompressorgehäuse 1 für einen Turbolader gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist, wie in 10 gezeigt ist, der Innenumfangsdichtungsteil 55 den Presspassungsausbildungsabschnitt 530 und einen plastischen Fließabschnitt 541 auf. Der Presspassungsausbildungsabschnitt 530 ist in derselben Weise wie in Ausführungsform 1 ausgebildet. Der plastische Fließabschnitt 541 ist durch plastisches Fließen, das an dem Druckkontaktabschnitt 541a und dem Druckkontaktierungsabschnitt 541b durch Druckkontaktierung beider Abschnitte miteinander in der axialen Richtung Y bewirkt wird, ausgebildet. Somit kann eine Mikroordnungslücke an dem plastischen Fließabschnitt 541 gefüllt werden.
Wie in 11 gezeigt ist, bildet der Druckkontaktabschnitt 541a in dem nicht zusammengebauten Zustand eine flache Oberfläche parallel zu der radialen Richtung X auf dem Schneckenstück 2 in einem ringförmigen Zustand in derselben Weise wie für den Druckkontaktabschnitt 540a aus. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Druckkontaktabschnitt 541a auf der Ansaugseite Y1 in Bezug auf den Presspassabschnitt 530a gelegen.
Andererseits ist, wie in 12 gezeigt ist, der Druckkontaktierungsabschnitt 541b in dem nicht zusammengebauten Zustand auf einem Kammlinienabschnitt 541c des Mantelstücks 3 ausgebildet. Der Kammlinienabschnitt 541c entspricht einem Abschnitt der innenumfangsseitigen Wand des Kühlmittelströmungswegs 5 auf der Ansaugseite Y1 und steht in Richtung der Ansaugseite Y1 konvex vor. Der Kammlinienabschnitt 541c weist einen Querschnitt, der eine Bergform aufweist, wie der Kammlinienabschnitt 540c in Ausführungsform 1 auf, deren Gipfel in der Umfangsrichtung kontinuierlich ist, so dass er eine ringförmige Form ausbildet. Und der Rand des Kammlinienabschnitts 541c auf der Ansaugseite Y1 bildet den Druckkontaktierungsabschnitt 541b aus. Wie in 13A gezeigt ist, ist ein Ausbildungsbereich des Druckkontaktierungsabschnitts 541b in der radialen Richtung X, d.h. eine Breite W2, gleich der Breite W1 des Druckkontaktierungsabschnitts 540b in Ausführungsform 1 festgelegt. Plastisches Fließen an dem plastischen Fließabschnitt 541 wird hauptsächlich in dem Druckkontaktierungsabschnitt 541b bewirkt, da der Druckkontaktierungsabschnitt 541b in Richtung des Druckkontaktabschnitts 541a vorstehend ausgebildet ist, wie oben erwähnt wurde.
In der vorliegenden Ausführungsform ist in dem nicht zusammengebauten Zustand, wie in 13A gezeigt ist, in einem Querschnitt, der die Drehwelle 13a aufweist, betrachtet (siehe 10) eine Höhe H4 des Druckkontaktierungsabschnitts 541b von der zweiten Kontaktoberfläche 572 größer als eine Höhe H3 des Druckkontaktabschnitts 541a von der ersten Kontaktoberfläche 571. Daher werden der Druckkontaktierungsabschnitt 541b und der Druckkontaktabschnitt 541a zum Bewirken plastischen Fließens miteinander druckkontaktiert, bevor die erste Kontaktoberfläche 571 und die zweite Kontaktoberfläche 572 zu der Zeit einer Presspassung miteinander in Kontakt gebracht werden. Die Differenz der Höhen H3 und H4 ist so festgelegt, dass sie gleich der Differenz der Höhen H1 und H2 ist. Es wird angemerkt, dass andere Ausgestaltungen in Ausführungsform 2 äquivalent zu jenen in Ausführungsform 1 sind, und dieselben Bezugszeichen wie jene in Ausführungsform 1 zum Eliminieren wiederholter Beschreibung zugeordnet werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Innenumfangsdichtungsteil 55 mit dem plastischen Fließabschnitt 541, der durch das plastisches Fließen, das an dem Druckkontaktierungsabschnitt 541b und dem Druckkontaktabschnitt 541a bewirkt wird, ausgebildet wird, zusätzlich zu dem Presspassungsausbildungsabschnitt 530, der durch Presspassung in derselben Weise wie in Ausführungsform 1 ausgebildet wird, versehen. Daher kann die Abdichtbarkeit des Innenumfangsdichtungsteils 55 verbessert werden. Es wird angemerkt, dass dieselben Betriebswirkungen wie in Ausführungsform 1 auch in der vorliegenden Ausführungsform vorgewiesen werden.
(Ausführungsform 3)
In dem Kompressorgehäuse 1 für einen Turbolader gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist, wie in 14 gezeigt ist, der Innenumfangsdichtungsteil 55 den plastischen Fließabschnitt 541 auf, der durch plastisches Fließen, das an dem Druckkontaktierungsabschnitt 541b und dem Druckkontaktabschnitt 541a bewirkt wird, ausgebildet wird. Der plastische Fließabschnitt 541 in dieser Ausführungsform weist dieselbe Ausgestaltung wie jene des plastischen Fließabschnitts 541 in Ausführungsform 2 auf. Jedoch muss in der vorliegenden Ausführungsform der Innenumfangsdichtungsteil 55 den Presspassungsausbildungsabschnitt 530 in Ausführungsform 2 (siehe 10) nicht aufweisen, und stattdessen wird der Außenumfangsdichtungsteil 56 durch den Presspassungsausbildungsabschnitt 531 ausgebildet, der durch Presspassung des Presspassungsabschnitts 531b in den Presspassabschnitt 531a ausgebildet wird. Dieselben Bezugszeichen wie jene in Ausführungsformen 1 und 2 werden zum Eliminieren wiederholter Beschreibungen denselben Ausgestaltungen in der vorliegenden Ausführungsform zugeordnet.
Wie in 15 gezeigt ist, ist der Presspassabschnitt 531a in dem Schneckenstück 2 an einer Position, die der radial inneren Seite des ersten Schneckenkammerausbildungsteils 121 gegenüberliegt, vorgesehen. Wie in 16 gezeigt ist, ist der Presspassungsabschnitt 531b auf der Außenumfangsoberfläche der äußeren Wand des Kühlmittelströmungswegs 5 in dem Mantelstück 3 vorgesehen. Der Druckkontaktierungsabschnitt 541b ist auf einem Kammlinienabschnitt 541c, der einen Abschnitt der innenumfangsseitigen Wand des Kühlmittelströmungswegs 5 des Mantelstücks 3 auf der Ansaugseite Y1 darstellt, ausgebildet. Und der Druckkontaktierungsabschnitt 541b steht in Richtung der Ansaugseite Y1 konvex vor.
In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn das Schneckenstück 2 und das Mantelstück 3 zusammengebaut werden, der Presspassungsabschnitt 531b zuerst in den Presspassabschnitt 531a pressgepasst, wie in 17A gezeigt ist, so dass dadurch ein Presspassungsausbildungsabschnitt 531 ausgebildet wird. Und der Presspassungsausbildungsabschnitt 531 bildet den Außenumfangsdichtungsteil 56 aus. Zudem wird durch weiteres Durchführen der Presspassung, bis beide Kontaktoberflächen 571 und 572 miteinander in Kontakt gebracht werden, wie in 17B gezeigt ist, der der Druckkontaktierungsabschnitt 541b mit dem Druckkontaktabschnitt 541a druckkontaktiert, so dass plastisches Fließen an dem Druckkontaktabschnitt 541a und dem Druckkontaktierungsabschnitt 541b bewirkt wird, so dass dadurch der plastische Fließabschnitt 541 ausgebildet wird. Und der plastische Fließabschnitt 541 bildet den Innenumfangsdichtungsteil 55 aus.
Wie man aus dieser Ausführungsform sieht, kann, falls der Außenumfangsdichtungsteil 56 die zum Erhalten einer Stützsteifigkeit für Presspassung ausreichende Wanddicke sicherstellen kann, der Außenumfangsdichtungsteil 56 durch den Presspassungsausbildungsabschnitt 531 ausgebildet werden. In diesem Fall kann der Innenumfangsdichtungsteil 55 lediglich durch den plastischen Fließabschnitt 541 ausgebildet werden.
(Ausführungsform 4)
In dem Kompressorgehäuse 1 für einen Turbolader gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht der Außenumfangsdichtungsteil 56, der in 18 gezeigt ist, aus dem Druckkontaktierungsabschnitt 542b, der an dem Schneckenstück 2, das in 19 gezeigt ist, vorgesehen ist, und dem Druckkontaktabschnitt 542a, der an dem Mantelstück 3, das in 20 gezeigt ist, vorgesehen ist. Wie in 21 gezeigt ist, sind der Druckkontaktierungsabschnitt 542b und der Druckkontaktabschnitt 542a jeweils als eine Oberfläche senkrecht zu der axialen Richtung Y ausgebildet. Andererseits sind die Kontaktoberflächen 571 und 572 spiralförmig ausgebildet und sind nicht senkrecht zu der axialen Richtung Y. In dem Querschnitt, der in 21 gezeigt ist, werden geneigte Zustände der Kontaktoberflächen 571 und 572 in Bezug auf den Druckkontaktierungsabschnitt 542b bzw. den Druckkontaktabschnitt 542a beobachtet.
Wie in 22A gezeigt ist, wird der Presspassungsabschnitt 530b in den Presspassabschnitt 530a pressgepasst, und wie in 22B gezeigt ist, wird der Druckkontaktierungsabschnitt 542b mit dem Druckkontaktabschnitt 542a druckkontaktiert. Durch weiteres Durchführen der Presspassung wird plastisches Fließen an dem Druckkontaktierungsabschnitt 542b und dem Druckkontaktabschnitt 542a bewirkt, wie in 22C gezeigt ist, so dass dadurch der plastische Fließabschnitt 542 ausgebildet wird. Folglich stellt der plastische Fließabschnitt 542 den Außenumfangsdichtungsteil 56 dar.
In dem Kompressorgehäuse 1 für einen Turbolader gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 18 gezeigt ist, der Außenumfangsdichtungsteil 56 näher an der Y2-Seite als in Ausführungsform 1, die in 2 gezeigt ist, gelegen, daher ist die Tiefe der Vertiefung des zweiten Kühlmittelströmungswegausbildungsteils 52 in dem Mantelstück 3 relativ flach. Daher besteht kein Bedarf, den Schnittteil 57, der in 5 gezeigt ist, auszubilden. Es wird angemerkt, dass dieselben Betriebswirkungen wie in Ausführungsform 1 auch in der vorliegenden Ausführungsform vorgewiesen werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen und die Abwandlung beschränkt, und kann auf verschiedene Ausführungsformen und Abwandlungen innerhalb des Bereichs, der von dem Wesen der vorliegenden Erfindung nicht abweicht, angewendet werden.
Es wird explizit erklärt, dass alle Merkmale, die in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbart sind, dazu bestimmt sind, separat und unabhängig voneinander sowohl für den Zweck der ursprünglichen Offenbarung als auch für den Zweck der Beschränkung der beanspruchten Erfindung unabhängig von der Zusammenstellung der Merkmale in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen offenbart zu werden. Es wird explizit erklärt, dass alle Wertebereiche oder Angaben von Gruppen von Objekten jeden möglichen Zwischenwert oder jedes mögliche dazwischen liegende Objekt sowohl für den Zweck der ursprünglichen Offenbarung als auch für den Zweck der Beschränkung der beanspruchten Erfindung, insbesondere zur Bestimmung der Grenzen von Wertebereichen offenbaren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016176353 A [0008]

Claims

Kompressorgehäuse (1) für einen Turbolader, das dazu ausgebildet ist, einen Kompressorimpeller (13) aufzunehmen, und das aufweist: eine Ansaugöffnung (11), die dazu ausgebildet ist, Luft in Richtung des Kompressorimpellers einzusaugen; einen Mantelteil (20), der eine Manteloberfläche (22), die den Kompressorimpeller in einer Umfangsrichtung umgibt, aufweist; einen Diffusorteil (30), der auf einer Außenumfangsseite des Kompressorimpellers in der Umfangsrichtung ausgebildet ist und dazu ausgebildet ist, Luft, die von dem Kompressorimpeller abgegeben wird, unter Druck zu setzen; und eine Schneckenkammer (12), die dazu ausgebildet ist, komprimierte Luft, die durch den Diffusorteil passiert ist, nach draußen zu führen; bei dem das Kompressorgehäuse aus einer Mehrzahl von Stücken, die ein Schneckenstück (2), das zumindest die Ansaugöffnung und einen Abschnitt der Schneckenkammer aufweist, und ein Mantelstück (3), das zumindest einen Abschnitt der Schneckenkammer, einen Abschnitt des Diffusorteils und den Mantelteil aufweist, umfasst, teilbar zusammengesetzt ist, das Schneckenstück und das Mantelstück durch Presspassung eines Presspassungsabschnitts des Mantelstücks in einen Presspassabschnitt des Schneckenstücks in einer axialen Richtung zusammengebaut sind, und das Schneckenstück und das Mantelstück durch ringförmiges Ausbilden eines plastischen Fließabschnitts, der durch plastisches Fließen, das an einem Druckkontaktierungsabschnitt und einem Druckkontaktabschnitt durch Druckkontaktierung des Druckkontaktierungsabschnitts, der auf einem von dem Schneckenstück und dem Mantelstück vorgesehen ist, mit dem Druckkontaktabschnitt, der auf dem anderen von dem Schneckenstück und dem Mantelstück vorgesehen ist, in der axialen Richtung bewirkt wird, ausgebildet ist, aneinander abgedichtet sind.
Kompressorgehäuse für einen Turbolader nach Anspruch 1, bei dem das Schneckenstück und das Mantelstück jeweils eine Kontaktoberfläche an der von den Positionen des Druckkontaktierungsabschnitts und des Druckkontaktabschnitts verschiedenen Position aufweisen, welche Kontaktoberfläche des Schneckenstücks und welche Kontaktoberfläche des Mantelstücks in der axialen Richtung in Kontakt miteinander sind, so dass dadurch die Presspassungsposition des Presspassungsabschnitts definiert wird.
Kompressorgehäuse für einen Turbolader nach Anspruch 1 oder 2, ferner mit einem Kühlmittelströmungsweg, der in der Umfangsrichtung entlang des Diffusorteils ausgebildet ist und einem Kühlmittel zum Kühlen des Diffusorteils erlaubt, dadurch zu passieren, bei dem der Kühlmittelströmungsweg als ein ringförmiger Raum, der durch einen ersten Kühlmittelströmungswegausbildungsteil des Schneckenstücks und einen zweiten Kühlmittelströmungswegausbildungsteil des Mantelstücks ausgebildet wird, ausgebildet ist, welcher erste Kühlmittelströmungswegausbildungsteil und welcher zweite Kühlmittelströmungswegausbildungsteil respektive an jeweils einem gegenüberliegenden Teil des Schneckenstücks und des Mantelstücks, die einander gegenüberliegen, ausgebildet sind, ein ringförmiger Innenumfangsdichtungsteil durch Presspassung des Presspassungsabschnitts in den Presspassabschnitt auf der Innenumfangsseite des Kühlmittelströmungswegs ausgebildet ist, ein ringförmiger Außenumfangsdichtungsteil, der aus dem plastischen Fließabschnitt besteht, auf der Außenumfangsseite des Kühlmittelströmungswegs ausgebildet ist, und der Kühlmittelströmungsweg durch den Innenumfangsdichtungsteil und den Außenumfangsdichtungsteil abgedichtet ist.
Verfahren zum Herstellen des Kompressorgehäuses für einen Turbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit: Formen des Schneckenstücks und des Mantelstücks durch Druckguss; maschinellem Bearbeiten des Schneckenstücks und des Mantelstücks zum Ausbilden eines von dem Druckkontaktierungsabschnitt und dem Druckkontaktabschnitt bzw. des anderen von dem Druckkontaktierungsabschnitt und dem Druckkontaktabschnitt; und Zusammenbauen des Schneckenstücks und des Mantelstücks aneinander durch Presspassung des Presspassungsabschnitts in den Presspassabschnitt während Druckkontaktierung des Druckkontaktierungsabschnitts mit dem Druckkontaktabschnitt in der axialen Richtung zum Bewirken plastischen Fließens daran und Ausbilden des plastischen Fließabschnitts.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem bei dem maschinellen Bearbeiten der Druckkontaktierungsabschnitt auf einem Kammlinienabschnitt, der konvex zu dem Druckkontaktabschnitt vorsteht, ausgebildet wird.