JP2004143937A

JP2004143937A - 過給機用ハウジング及びその製造方法

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Publication number: JP2004143937A
Application number: JP2002306193A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kato; 加藤　和広; Yuuki Ishiguro; 石畝　祐樹
Original assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Current assignee: Aisin Takaoka Co Ltd
Priority date: 2002-10-21
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】軽量化を図りつつ振動低減を図ることができ、更に、排気ガス浄化用の触媒装置をもつ排気系に適用した場合において、触媒装置の浄化効率を高めることができる過給機用ハウジング及びその製造方法を提供する。
【解決手段】過給機用ハウジング１は、相手部材に固定される基部２（２１，２５）と、ガスが流れるシェル室５０を区画すると共にプレス成形板で形成されたシェル体５とを備えている。シェル体５の一端部５５及び他端部５６のうちの少なくとも一方は、基部２に一体的に保持されている。金属溶湯が装填される空間状または消失可能な溶湯装填部がシェル体に隣設するようにシェル体を鋳造型にセットする。金属溶湯を鋳造型の溶湯装填部に注入し、溶湯装填部に装填された金属溶湯を凝固させてシェル体と一体的な基部を成形する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は過給機に用いられる過給機用ハウジングに関する。
【０００２】
【従来の技術】
過給機は、内燃機関から排出された排気ガスのエネルギを利用するものであり、タービン羽根を有するタービンロータと、タービンロータを回転可能に保持するハウジングとを主要素としている。過給機では、内燃機関から排出された排気ガスでタービンロータを回転させることにより、タービンロータに一体的に設けられたコンプレッサ羽根を回転させ、内燃機関への吸気量を高め、内燃機関の出力特性を改善させる。タービンロータの回転速度はかなり高く、例えば数万ｒｐｍ〜数十万ｒｐｍと言われている。
【０００３】
従来、形状が複雑で機械加工が容易でないこと、高強度が要請されること等のため、厚肉の鉄系の鋳造品で形成された過給機用ハウジングが知られている。
【０００４】
また、プレス成形板で形成された過給機用ハウジングも知られている（特許文献１参照）。このものでは、分割されたプレス成形品を溶接で結合することにより、過給機用ハウジングを形成している。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５５−３７５０８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した厚肉の鉄系の鋳造品で形成された過給機用ハウジングでは、重量の面で不利となる。更に厚肉の鉄系の鋳造品は、大きな熱容量を有するため、排気ガスの熱を奪い易い。この場合、過給機用ハウジングの下流側に排気ガス浄化用の触媒装置が配置されている排気系では、触媒装置に供給する排気ガスの温度が低下し、触媒装置の活性化温度を維持するのに不利となり、排気ガスの浄化効率の向上には限界がある。
【０００７】
また、上記した特許文献１に係るプレス成形板のみで形成された過給機用ハウジングでは、軽量化を図り得るものの、タービンロータが高速で回転することを考慮すると、ハウジングの振動抑制の面において限界がある。
【０００８】
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、軽量化を図りつつ、振動低減を図ることができ、更に、排気ガス浄化用の触媒装置をもつ排気系に適用した場合において、触媒装置の浄化効率を高めることができる過給機用ハウジング及びその製造方法を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る過給機用ハウジングは、相手部材に固定される基部と、ガスが流れるシェル室を区画すると共にプレス成形板で形成されたシェル体とを具備しており、前記シェル体の一端部及び他端部のうちの少なくとも一方は、前記基部に一体的に保持されていることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る過給機用ハウジングによれば、ガスが流れるシェル室を区画するシェル体は、プレス成形板で形成されているため、鋳造品で形成された過給機用ハウジングに比較して薄肉化を図り得、軽量化できる。更に、シェル体の一端部及び他端部のうちの少なくとも一方は、相手部材に固定される金属材料で形成された基部に一体的に保持されているため、シェル体に対する保持性、拘束性が確保され、シェル体の振動抑制を図り得る。
【００１１】
（２）本発明に係る過給機用ハウジングの製造方法は、ガスが流れるシェル室を区画すると共にプレス成形板で形成されたシェル体を準備する工程と、金属溶湯が装填される空間状または消失可能な溶湯装填部が前記シェル体に隣設するように前記シェル体を鋳造型にセットするセット工程と、金属溶湯を前記鋳造型の前記溶湯装填部に注入し、前記溶湯装填部に装填された前記金属溶湯を凝固させて前記シェル体と一体的な基部を成形する注湯工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明に係る過給機用ハウジングの製造方法によれば、金属溶湯が装填される空間状または消失可能な溶湯装填部がシェル体に隣設するようにシェル体を鋳造型にセットする。このようにシェル体を鋳造型にセットした状態で、金属溶湯を鋳造型の溶湯装填部に注入し、溶湯装填部に装填された金属溶湯を凝固させてシェル体と一体的な基部を成形する。このため、シェル体の一端部及び他端部のうちの少なくとも一方を基部に一体的に保持することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る過給機用ハウジングは、相手部材に固定される金属材料で形成させた基部と、ガスが流れるシェル室を区画すると共にプレス成形板で形成されたシェル室とを具備しており、シェル体の一端部及び他端部のうちの少なくとも一方は、基部に一体的に保持されている。基部としては鋳造品または鋳造品で形成できる。この場合、シェル体の一端部及び他端部のうちの一方を基部に一体的に保持しても良いし、あるいは、シェル体の一端部及び他端部のうちの双方を基部に一体的に保持しても良い。
【００１４】
シェル体は、複数の分割シェル体を溶接や締結具（ボルトやリベットなど）で結合して形成しても良いし、ハイドロフォーム等の液圧成形で一体的に形成しても良い。シェル体の材質としては、例えば、合金鋼、炭素鋼、アルミニウム合金からなる群のうちのいずれかを選択することができる。合金鋼はステンレス鋼を含む。基部の材質としては、例えば、鋳鋼、合金鋼、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、合金鋳鉄、アルミニウム合金からなる群のうちのいずれかを選択することができる。殊に、基部の材質としては鋳鋼、合金鋼を採用することができる。この場合、鋳鋼や合金鋼の溶解温度は一般的な鋳鉄系材料に比較して高温であるため、基部とシェル体との融着を期待できる。
【００１５】
好ましくは、シェル体の板厚の平均厚みをｔ１とし、基部の平均厚みをｔ２とするとき、ｔ１はｔ２よりも薄く（ｔ１＜ｔ２）設定されている形態を採用することができる。シェル体の板厚の平均厚みが基部の平均厚みよりも薄いため、シェル体のシェル室を流れる排気ガスの熱が過給機用ハウジングに奪われにくくなり、排気ガスの温度を高めに維持するのに貢献できる。よって、過給機の下流側に排気ガス浄化用の触媒装置が設けられる排気系に適用した場合、触媒装置を活性化温度領域に効果的に維持させることができ、排気ガス浄化性能の向上を図り得る。
【００１６】
好ましくは、シェル体の外表面のうちの６０％以上（または７０％以上）は、基部に非接触であり、外方に露出している形態を採用することができる。この場合、シェル体と基部との接触面積が少なくなるため、シェル体の熱が基部に伝達されることが抑制され、シェル体のシェル室を流れる排気ガスの温度を高めに維持するのに貢献できる。
【００１７】
好ましくは、基部は、シェル体の中心軸芯に沿った方向において間隔を隔てて配置された第１基部と第２基部とで構成されている形態を採用できる。この場合、第１基部はシェル体の一端部を一体的に保持していると共に、第２基部はシェル体の他端部を一体的に保持している形態を採用できる。
【００１８】
好ましくは、第１基部はシェル体の一端部の少なくとも外周面を一体的に包囲して保持していると共に、第２基部はシェル体の他端部の少なくとも外周面を一体的に包囲して保持している形態を採用できる。
【００１９】
好ましくは、第１基部はシェル体の一端部の外周面及び内周面の双方を一体的に包囲して保持していると共に、第２基部はシェル体の他端部の外周面及び内周面の双方を一体的に包囲して保持している形態を採用できる。
【００２０】
また、本発明に係る過給機用ハウジングの製造方法によれば、ガスが流れるシェル室を区画すると共にプレス成形板で形成されたシェル体を準備する工程と、金属溶湯が装填される空間状または消失可能な溶湯装填部がシェル体に隣設するようにシェル体を鋳造型にセットするセット工程と、金属溶湯を鋳造型の溶湯装填部に注入し、溶湯装填部に装填された金属溶湯を凝固させてシェル体と一体的な基部を成形する注湯工程とを順に実施する。溶湯装填部は、金属溶湯により消失可能な材料で形成された消失模型とすることができる。消失模型の材質としては発泡ポリスチレン等の発泡樹脂とすることができ、場合によっては、発泡されていない樹脂材料でも良い。金属溶湯としては、例えば、鋳鋼、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄、合金鋼、合金鋳鉄、アルミニウム合金からなる群のうちのいずれかの溶湯とすることができる。金属溶湯は液相のものを採用するが、場合によっては液相及び固相が共存しているものでも良い。本発明に係る過給機用ハウジングに係るシェル体、基部で説明した事項は、本発明に係る過給機用ハウジングの製造方法においても適用することができる。
【００２１】
【実施例】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１を参照して説明する。本実施例に係る過給機用ハウジング１は車両用の内燃機関に搭載される過給機に適用するものである。本実施例に係る過給機用ハウジング１は、相手部材に固定される鉄系の鋳造品で形成された基部２と、ガスが流れるシェル室５０を区画すると共に金属製のプレス成形板で形成された薄肉のシェル体５とを備えている。シェル体５は中心軸芯Ｐをもち、中心軸芯Ｐの周りにシェル室５０を形成している。シェル体５は、中心軸芯Ｐの延びる方向において分割された第１分割シェル体５１及び第２分割シェル体５２を有しており、第１分割シェル体５１及び第２分割シェル体５２の外周部を溶接部５ａで一体的に結合して形成されている。第１分割シェル体５１及び第２分割シェル体５２としては、合金鋼（ステンレス鋼を含む）、炭素鋼、アルミニウム合金からなる群のうちのいずれかの薄板をプレス成形したもので形成されている。
【００２２】
図１に示すように、シェル体５は、大径部５３ａ及び小径部５３ｂで形成された偏芯スクロール部５３と、中心軸芯Ｐに沿って筒形状に延設された一端部５５と、中心軸芯Ｐに沿って筒形状に延設された他端部５６とを備えている。なお、偏芯スクロール部５３の大径部５３ａと中心軸芯Ｐとの距離はＬ１で示され、偏芯スクロール部５３の小径部５３ｂと中心軸芯Ｐとの距離はＬ２で示される。シェル体５の筒形状の一端部５５の内径はＲ１で示され、シェル体５の筒形状の他端部５６の内径はＲ２で示される。Ｒ２はＲ１よりも大きくされている（Ｒ２＞Ｒ１）が、これに限定されるものではない。筒形状の一端部５５の内周面５５ｉは中心軸芯Ｐに対して同軸的とされていると共に、筒形状の他端部５６の内周面５６ｉは中心軸芯Ｐに対して同軸的とされている。
【００２３】
本実施例によれば、図１に示すように、基部２は、シェル体５の中心軸芯Ｐの延びる方向において間隔ＬＡを隔てて配置された第１基部２１と第２基部２５とで構成されている。第１基部２１は鉄系の鋳造品で形成されており、中心軸芯Ｐに同軸的に設けられ中心軸芯Ｐの周りで１周する第１筒部２３と、第１筒部２３の径外方向に延設させたリング形状の第１取付フランジ部２４とで形成されている。第１取付フランジ部２４には、排気ガスを排気ガス浄化用の触媒装置３００に案内する排気管２００（相手部材）のフランジ部２０１が取り付けられる。
【００２４】
第２基部２５は鉄系の鋳造品で形成されており、中心軸芯Ｐに同軸的に設けられ中心軸芯Ｐの周りで１周する第２筒部２６と、第２筒部２６と一体的な第２取付フランジ部２７とで形成されている。第２取付フランジ部２７には、過給機のコンプレッサ羽根側のコンプレッサハウジング２２０（相手部材）が図略の連結具により一体的に連結される。なお、第１筒部２３は第１開口２８を有する。第１開口２８は排気ガスを排気管２００に向けて排出する。第２筒部２６は、コンプレッサハウジング２２０に対面する第２開口２９を有する。
【００２５】
図１に示すように、第１基部２１はシェル体５の一端部５５を拘束すると共に、第２基部２５はシェル体５の他端部５６を拘束する。即ち、第１基部２１の第１筒部２３の先端部は、シェル体５の一端部５５の外周面５５ｒ及び軸端面５５ｓを鋳包んでおり、この結果、シェル体５の一端部５５の外周面５５ｒ及び軸端面５５ｓを一体的に包囲して拘束している。また第２基部２５の第２筒部２６は、シェル体５の中心軸芯Ｐに沿った方向の他端部５６の外周面５６ｒ及び軸端面５６ｓを鋳包んでおり、この結果、シェル体５の他端部５６の外周面５６ｒ及び軸端面５６ｓを一体的に包囲して拘束している。
【００２６】
図１に示すように、第１基部２１の第１筒部２３の軸端面２３ｍはシェル体５の偏芯スクロール部５３の外表面５３ｆに非接触とされている。第２基部２５の第２筒部２６の軸端面２６ｍは、シェル体５の偏芯スクロール部５３の外表面５３ｆに突き合わせ状態に接触している。
【００２７】
本実施例によれば、第１基部２１及び第２基部２５は前述したように鉄系の鋳造品で形成されている。鋳造品は、鋳鋼、合金鋼、合金鋳鉄、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄のいずれかとされている。第１基部２１、第２基部２５の材質として鋳鋼、合金鋼、合金鋳鉄を採用した場合には、高強度化及び高剛性化を図り得るばかりか、鉄鋼、合金鋼、合金鋳鉄の溶解温度は鋳鉄系材料に比較して高温であるため、第１基部２１、第２基部２５とシェル体５との良好な融着を期待でき、第１基部２１、第２基部２５とシェル体５との接合一体性の向上を期待することができ、更に高強度を期待できる。また、第１基部２１、第２基部２５の材質としては、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄を採用した場合には、基部２を鋳造する際の鋳込み性が比較的容易であり、更に、鋳鉄に分散している黒鉛による振動吸収性の向上を期待できる。
【００２８】
本実施例によれば、シェル体５の板厚の平均厚みをｔ１とし、基部２の平均厚みをｔ２とするとき、ｔ１はｔ２よりも薄く（ｔ１＜ｔ２）設定されている。換言すれば、第１基部２１の平均肉厚、第２基部２５の平均肉厚は、シェル体５の板厚の平均厚みよりも厚くされている。このようにシェル体５の板厚の平均厚みが基部２の平均厚みよりも薄いため、シェル体５の熱容量が少なめに抑えられる。これによりシェル体５のシェル室５０を流れる排気ガスからシェル体５への熱伝達が抑えられ、排気ガスの熱が過給機用ハウジング１に奪われにくくなり、過給機用ハウジング１から排出される排気ガスの温度を高めに維持するのに貢献できる。よって、過給機の下流側に排気ガス浄化用の触媒装置３００が設けられる排気系に適用した場合、触媒装置３００を活性化温度領域に効果的に維持させることができ、排気ガスの高い浄化率を確保できる。
【００２９】
本実施例によれば、図１に示すように、シェル体５の一端部５５が部分的に第１基部２１に接触していると共に、シェル体５の他端部５６が部分的に第２基部２５に接触している。ここで、シェル体５のうちシェル室５０を区画する偏芯スクロール部５３の内表面５３ｉはシェル室５０に露出している。
【００３０】
また、シェル体５のうちシェル室５０を区画する内表面５３ｉに背向する外表面５３ｆは、前述したように、第２基部２５の第２筒部２６の軸端面２６ｍに接触しているが、シェル体５の偏芯スクロール部５３の外表面５３ｆの大部分（面積比で、外表面５３ｆの全表面積の６０％以上、７０％以上または８０％以上）は、第１基部２１及び第２基部２５に接触することなく、外方に露出している。この結果、シェル体５と第１基部２１，第２基部２５との接触面積が抑えられている。
【００３１】
上記したようにシェル体５と第１基部２１，第２基部２５との接触面積が抑えられているため、シェル体５と基部２との間における熱伝達ができるだけ抑えられる。よって、シェル体５のシェル室５０を流れる排気ガスの熱が、厚肉で熱容量が大きい第１基部２１及び第２基部２５に奪われにくくなり、排気ガスの温度を高めに維持するのに貢献できる。
【００３２】
以上説明したように本実施例によれば、過給機用ハウジング１は、相手部材に固定される鉄系の鋳造品で形成された第１基部２１及び第２基部２５からなる基部２と、排気ガスが流れるシェル室５０を区画すると共に第１基部２１，第２基部２５の肉厚よりも薄肉のプレス成形板で形成されたシェル体５とを備えている。このように排気ガスが流れるシェル室５０を区画するシェル体５は、第１基部２１，第２基部２５の肉厚よりも薄肉のプレス成形板で形成されているため、過給機用ハウジング１の軽量化を図り得る。
【００３３】
更に本実施例によれば、シェル体５は薄肉のプレス成形板で形成されているためシェル体５それ自体の体積が小さく、シェル体５の熱容量が小さいため、シェル室５０を流れる排気ガスからシェル体５への熱伝達を抑えることができ、排気ガスの温度をできるだけ高温に維持することができる。更にシェル体５の偏芯スクロール部５３の内表面５３ｉ及び外表面５３ｆの露出性は高められ、シェル体５と第１基部２１，第２基部２５との接触面積は抑えられており、シェル体５と第１基部２１，第２基部２５との間における熱伝達は抑えられている。よって、過給機用ハウジング１の下流側に排気ガス浄化用の触媒装置３００が設けられる排気系に適用した場合、触媒装置３００を活性化温度領域に効果的に維持させることができ、排気ガス浄化性能の向上を図り得る。
【００３４】
更にまた本実施例によれば、薄肉のシェル体５の中心軸芯Ｐに沿った方向の一端部５５は第１基部２１に一体的に保持されていると共に、シェル体５の中心軸芯Ｐに沿った方向の他端部５６は第２基部２５に一体的に保持されている。このため、過給機用ハウジング１の軽量化を図りつつ、シェル体５に対する保持性、拘束性が確保され、排気ガスが流れるシェル室５０をもつシェル体５の振動抑制を図り得る。従って過給機のタービンロータが高速回転するときであっても、シェル体５の振動の抑制を図り得る。
【００３５】
加えて本実施例によれば、第１基部２１及び第２基部２５は剛性が高い鉄系の鋳造品で形成されているが、シェル室５０を形成するシェル体５は第１基部２１及び第２基部２５よりも薄肉のプレス成形板で形成されている。このためシェル体５は、許容範囲内であれば、間隔ＬＡ（図１参照）の方向における寸法吸収性を有するため、第１基部２１と第２基部２５との間隔ＬＡを微調整することも期待でき、過給機用ハウジング１の取付性を一層向上させることができる。
【００３６】
（第２実施例）
以下、本発明の第２実施例について図２を参照して説明する。本実施例は前記した第１実施例と基本的に同様の構成を有し、基本的には同様の作用効果を奏する。以下、第１実施例と相違する部分を中心として説明する。本実施例によれば、図２に示すように、第１基部２１の第１筒部２３の先端部は、シェル体５の一端部５５の外周面５５ｒ、内周面５５ｉ及び軸端面５５ｓを鋳包んでおり、この結果、一端部５５の外周面５５ｒ、内周面５５ｉ及び軸端面５５ｓを一体的に包囲して拘束している。
【００３７】
また第２基部２５の第２筒部２６は、シェル体５の他端部５６の外周面５６ｒ、内周面５６ｉ及び軸端面５５ｓを鋳包んでおり、この結果、他端部５６の外周面５６ｒ、内周面５６ｉ及び軸端面５６ｓを一体的に包囲して拘束している。
【００３８】
このため、過給機用ハウジング１の軽量化を図りつつ、シェル体５に対する保持性、拘束性が一層高められ、排気ガスが流れるシェル室５０をもつシェル体５の振動抑制を図り得る。従って過給機のタービンロータが高速回転するときであっても、シェル体５の振動の抑制を効果的に図り得る。
【００３９】
（第３実施例）
以下、本発明の第３実施例について図３を参照して説明する。本実施例は前記した第１実施例と基本的に同様の構成を有し、基本的には同様の作用効果を奏する。以下、第１実施例と相違する部分を中心として説明する。シェル体５としては、合金鋼（ステンレス鋼を含む）、炭素鋼、アルミニウム合金からなる群のうちのいずれかの薄板をハイドロフォーム法により形成されている。ハイドロフォーム法で形成したシェル体５では、継ぎ目が無くなるか低減されるため、シェル室５０におけるガス流れの円滑性を高めることができる。
【００４０】
本実施例においても、シェル体５の内表面５３ｉ及び外表面５３ｆの露出性は高められ、これによりシェル体５と第１基部２１，第２基部２５との接触面積は抑えられており、シェル体５と第１基部２１，第２基部２５との間における熱伝達は抑えられており、排気ガスの温度を高めに維持することができる。
【００４１】
（第４実施例）
以下、本発明の第４実施例について図４を参照して説明する。本実施例は前記した第３実施例と基本的に同様の構成を有し、基本的には同様の作用効果を奏する。以下、第３実施例と相違する部分を中心として説明する。本実施例においても、シェル体５としては、合金鋼（ステンレス鋼を含む）、炭素鋼、アルミニウム合金からなる群のうちのいずれかの薄板をハイドロフォーム法により一体成形されている。更に、図４に示すように、第２基部２５の第２筒部２６の軸端面２６ｍがシェル体５の偏芯スクロール部５３の外表面５３ｆに突き合わせ状態に接触していると共に、第１基部２１の第１筒部２３の軸端面２３ｍがシェル体５の偏芯スクロール部５３の外表面５３ｆに突き合わせた状態に接触している。これにより、シェル体５に対する保持性、拘束性が一層高められ、排気ガスが流れるシェル室５０をもつシェル体５の振動抑制を図り得る。
【００４２】
（第５実施例）
以下、本発明の第５実施例について図５を参照して説明する。本実施例は前記した第１実施例と基本的に同様の構成を有し、基本的には同様の作用効果を奏する。以下、第１実施例と相違する部分を中心として説明する。本実施例によれば、シェル体５の一端部５５は、中心軸芯Ｐに沿って長筒形状に延設されている。そして一端部５５は、リング形状の鋳造品である第１基部２１により包囲されて保持されている。この場合には、過給機用ハウジング１の一層の軽量化を図り得るばかりか、過給機用ハウジング１の熱容量を一層抑えることができ、排気ガスの熱が過給機用ハウジング１に奪われにくくなる。
【００４３】
（第６実施例）
以下、本発明の第６実施例について図６を参照して説明する。本実施例は前記した第１実施例に係る過給機用ハウジング１を製造する製造方法の代表例を示す。まず、ガスが流れるシェル室５０を区画すると共にプレス成形板で形成されたシェル体５を準備する。シェル体５は、前述したように、中心軸芯Ｐのびる方向において分割された第１分割シェル体５１及び第２分割シェル体５２を有しており、第１分割シェル体５１及び第２分割シェル体５２を溶接部５ａで一体的に結合して形成されている。第１分割シェル体５１及び第２分割シェル体５２は、合金鋼、炭素鋼、アルミニウム合金からなる群のうちのいずれかの薄板をプレス成形したもので形成されている。
【００４４】
本実施例によれば、金属溶湯により消失可能な溶湯装填部としての消失模型６を用いる。消失模型６は、第１基部２１と同一形状をなしており第１基部２１となるリング形状の第１消失模型６１と、第２基部２５と同一形状をなしており第２基部２５となるリング形状の第２消失模型６５とで形成されている。第１消失模型６１は、第１基部２１の第１筒部２３と同一形状の第１模型筒部６３と、第１基部２１の第１取付フランジ部２４と同一形状の第１模型フランジ部６４とをもち、第１中空部６１ｘを形成している。
【００４５】
第２消失模型６５は、第２基部２５の第２筒部２６と同一形状の第２模型筒部６６と、第２基部２５の第２取付フランジ部２７と同一形状の第２模型フランジ部６７とをもち、第２中空部６５ｘを形成している。
【００４６】
そして、第１消失模型６１がシェル体５の一端部５５に隣設すると共に第２消失模型６５がシェル体５の他端部５６に隣設する組付体８を形成する。組付体８では、第１消失模型６１の第１模型筒部６３はシェル体５の一端部５５の外周面５５ｒ及び軸端面５５ｓに接着剤等で接続されていると共に、第２消失模型６５の第２模型筒部６６はシェル体５の他端部５６の外周面５６ｒ及び軸端面５６ｓに接着剤等により接続されている。
【００４７】
このとき、図６に示すように、湯口用の支柱状をなす第３消失模型６８、湯道用の支柱状をなす第４消失模型６９も組付体８に接着剤を介して組み付ける。第３消失模型６８は第４消失模型６９に接着剤等により接続されている。なお、第１消失模型６１〜第４消失模型６９は発泡ポリスチレンなどの消失可能な材料で形成されている。
【００４８】
次に、図６に示すように、上記した組付体８を鋳造型８２の内部に埋設してセットする。鋳造型８２は、収容空間８３をもつ枠体８４と、枠体８４の収容空間８３に装填された耐火粉粒体８５（一般的には鋳砂）の集合体とで形成されている。この場合、組付体８を枠体８４の収容空間８３に配置した状態で、組付体８の周囲に耐火粉粒体８５の集合体を装填し、鋳造型８２の内部に組付体８を埋設する。この場合、第１消失模型６１の外方、第２消失模型６５の外方、シェル体５の外方に、耐火粉粒体８５の集合体を装填すると共に、第１消失模型６１の第１中空部６１ｘ、第２消失模型６５の第２中空部６５ｘ、シェル体５のシェル室５０にも、耐火粉粒体８５の集合体を装填する。なお、耐火粉粒体８５の集合体を装填する際には、必要に応じて振動を加えても良い。
【００４９】
その後、溶湯注入口８８をもつ注湯カップ８９を鋳造型８２の上側に保持した状態で、注湯カップ８９に高温の金属溶湯を注入し、これにより金属溶湯を鋳造型８２に注入する。高温の金属溶湯は、湯口用の第３消失模型６８を経て第１消失模型６１に至り、第１消失模型６１を金属溶湯の熱で消失させると共に第１消失模型６１の消失跡に金属溶湯が装填される。また高温の金属溶湯は、湯口用の第３消失模型６８、湯道用の第４消失模型６９を経て、第２消失模型６５に至り、第２消失模型６５を金属溶湯の熱で消失させると共に第２消失模型６５の消失跡に金属溶湯が装填される。
【００５０】
上記のように装填された金属溶湯が凝固すれば、第１消失模型６１が第１基部２１に置換されると共に、第２消失模型６５が第２基部２５に置換される。また、湯口用の第３消失模型６８は湯道凝固金属として置換され、湯道用の第４消失模型６９は湯道凝固金属として置換される。
【００５１】
上記したように凝固が終了したら、鋳造型８２の耐火粉粒体８５（一般的には鋳砂）の集合体を崩壊させ、第１基部２１及び第２基部２５が一体的に接続されたシェル体５を鋳造型８２から取り出す。湯口凝固金属及び湯道凝固金属を第１基部２１や第２基部２５から除去する。これにより第１実施例に係る過給機用ハウジング１（図１参照）が製造される。
【００５２】
上記した金属溶湯としては、鋳鋼、合金鋼、合金鋳鉄、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄のいずれかとされている。金属溶湯として鋳鋼、合金鋼、合金鋳鉄を採用した場合には、高強度化及び高剛性化を図り得るばかりか、鋳鋼、合金鋼、合金鋳鉄の溶解温度は鋳鉄系材料に比較して一般的に高温であるため、第１基部２１，第２基部２５とシェル体５との良好な融着を期待でき、第１基部２１，第２基部２５とシェル体５との接合一体性の向上を期待することができる。
【００５３】
また上記した金属溶湯として、ねずみ鋳鉄、球状黒鉛鋳鉄を採用した場合には、第１基部２１，第２基部２５を鋳造する際の鋳込み性が比較的容易であり、更に鋳鉄に分散している黒鉛による振動吸収性の向上を期待できる。なお、第１消失模型６１〜第４消失模型６９が金属溶湯で置換されるとき、第１消失模型６１〜第４消失模型６９がガス化するが、そのガスは耐火粉粒体８５間の隙間から逃げる。必要に応じて、ガスを吸引ポンプなどで吸引除去させることにしても良い。
【００５４】
上記した本実施例によれば、第１実施例に係る過給機用ハウジング１（図１参照）を製造することができる。このように製造された過給機用ハウジング１は、図１に示すように、鉄系の鋳造品である第１基部２１及び第２基部２５からなる基部２と、シェル室５０を区画すると共に薄肉のプレス成形板で形成されたシェル体５とを備えている。排気ガスが流れるシェル室５０を区画するシェル体５は、基部２の肉厚よりも薄肉のプレス成形板で形成されているため、軽量化を図り得る。
【００５５】
更に本実施例によれば、シェル体５は薄肉のプレス成形板で形成されているためシェル体５それ自体の体積が小さく、シェル体５の熱容量が小さいため、前述したように、シェル室５０を流れる高温の排気ガスからシェル体５への熱伝達を抑えることができ、排気ガスの温度をできるだけ高温に維持して、排気ガスを下流の排気ガス浄化装置に供給することができる。
【００５６】
更にまた本実施例によれば、薄肉のシェル体５の一端部５５は、鉄系の鋳造品である第１基部２１に一体的に保持されていると共に、シェル体５の他端部５６は鉄系の鋳造品である第２基部２５に一体的に保持されている。このため、軽量化を図りつつ、シェル体５に対する保持性、拘束性が確保され、排気ガスが流れるシェル室５０をもつシェル体５の振動抑制を図り得る。
【００５７】
本実施例によれば、第１基部２１及び第２基部２５は凝固時に収縮すると共に、凝固後の冷却でも半径方向及び周方向に収縮するため、シェル体５の一端部５５及び他端部５６を強固に締結することができる。しかも第１基部２１及び第２基部２５は中心軸芯Ｐを１周するように形成されているため、周方向における締結力の均一性を高めることができ、シェル体５の保持性、拘束性を高めることができ、排気ガスが流れるシェル室５０をもつシェル体５の振動抑制を図り得る。
【００５８】
（第７実施例）
以下、本発明の第７実施例について図７を参照して説明する。本実施例は図６に示す第６実施例と基本的には同様の構成を有し、基本的には同様の作用効果を奏する。以下、図６に示す第６実施例と相違する部分を中心として説明する。本実施例は、前記した第２実施例に係る過給機用ハウジング１（図２参照）を形成するものである。
【００５９】
本実施例においても、第１消失模型６１がシェル体５の一端部５５に隣設すると共に第２消失模型６５がシェル体５の他端部５６に隣設する組付体８を形成する。図７に示すように、この組付体８では、第１消失模型６１の第１模型筒部６３の軸端面６３ｍに形成されたリング状の第１溝６３ｋと、シェル体５の一端部５５とが嵌合している。また第２消失模型６５の第２模型筒部６６の軸端面６６ｍに形成されたリング状の第２溝６６ｋと、シェル体５の他端部５６とが嵌合している。
【００６０】
上記したように第１溝６３ｋ、第２溝６６ｋとの嵌合を利用すれば、組付体８における第１消失模型６１、第２消失模型６５とシェル体５との一体性を高めることができる。この場合にも接着剤等を用いて第１消失模型６１、第２消失模型６５とシェル体５との一体接合性を高めることができる。
【００６１】
また本実施例によれば、鋳造型８２の内部に組付体８を埋設するにあたっては、シェル体５のシェル室５０の外周側の内部には、耐火粉粒体８５の集合体が装填されていない中空空洞部８６が形成されている。この場合、耐火粉粒体８５の装填時間の短縮を図り得る。このようにシェル室５０の内部に耐火粉粒体８５の集合体が装填されていない中空空洞部８６を形成したとしても、金属溶湯は第１消失模型６１〜第４消失模型６９には注入されるものの、シェル室５０の外周側には注入されないため、鋳造の際における支障はない。更に本実施例によれば、第１消失模型６１〜第４消失模型６９が高温の金属溶湯の熱によりガス化するとき、中空空洞部８６はそのガス逃げとしての役割も期待できる。
【００６２】
（第８実施例）
以下、本発明の第８実施例について図８を参照して説明する。本実施例は前記した第１実施例に係る過給機用ハウジング１を製造する製造方法の代表例を示す。
【００６３】
本実施例によれば、図８に示すように、金属溶湯が装填される溶湯装填部としての空洞部７を鋳造型８２に形成すると共に、シェル体５を鋳造型８２の内部に埋設する。空洞部７は、第１基部２１となるリング形状の第１空洞部７１と、第２基部２５となるリング形状の第２空洞部７５とを有する。
【００６４】
図８に示すように、第１空洞部７１は、第１基部２１の第１筒部２３と同一形状の第１空洞筒部７３と、第１基部２１の第１取付フランジ部２４と同一形状の第１空洞フランジ部７４とで形成されている。また第２空洞部７５は、第２基部２５の第２筒部２６と同一形状の第２空洞筒部７６と、第２基部２５の第２取付フランジ部２７と同一形状の第２空洞フランジ部７７とで形成されている。
【００６５】
そして、図８に示すように、第１空洞部７１がシェル体５の一端部５５に隣設すると共に第２空洞部７５がシェル体５の他端部５６に隣設するように、シェル体５を鋳造型８２にセットする。鋳造型８２は、収容空間８３をもつ枠体８４と、枠体８４の収容空間８３に装填された耐火粉粒体８５（一般的には鋳砂）の集合体とで形成されている。このとき、図８に示すように、湯口用の第３空洞部７８、第３空洞部７８に連通する湯道用の第４空洞部７９も鋳造型８２の内部に設けておく。
【００６６】
その後、溶湯注入口８８をもつ注湯カップ８９を鋳造型８２の上側に保持した状態で、注湯カップ８９に高温の金属溶湯を注入し、これにより金属溶湯を鋳造型８２に注入する。高温の金属溶湯は、湯口用の第３空洞部７８を経て第１空洞部７１に至り、第１空洞部７１に金属溶湯が装填される。また高温の金属溶湯は、湯口用の第３空洞部７８、湯道用の第４空洞部７９を経て第２空洞部７５に至り、第２空洞部７５に金属溶湯が装填される。このように装填された金属溶湯が凝固すれば、第１空洞部７１により第１基部２１が成形されると共に、第２空洞部７５により第２基部２５が成形される。この場合、湯口用の第３空洞部７８により湯口凝固金属が形成され、湯道用の第４空洞部７９により湯道凝固金属が成形される。湯口凝固金属及び湯道凝固金属を第１基部２１や第２基部２５から除去する。これにより第１実施例に係る過給機用ハウジング１が製造される。
【００６７】
上記した本実施例によれば、第１実施例に係る過給機用ハウジング１（図１参照）を製造することができる。このように製造された過給機用ハウジング１は、図１に示すように、鉄系の鋳造品である第１基部２１及び第２基部２５からなる基部２と、排気ガスが流れるシェル室５０を区画すると共に第１基部２１，第２基部２５の肉厚よりも薄肉のプレス成形板で形成されたシェル体５とを備えている。またシェル体５は、基部２の肉厚よりも薄肉のプレス成形板で形成されているため、軽量化を図り得る。なお、シェル室５０には、必要に応じて、中子型を適宜配置することもできる。
【００６８】
（その他）
上記した実施例によれば、第１基部２１及び第２基部２５は鉄系の鋳造品で形成されているが、これに限らず、シェル体５の板厚よりも厚い鍛造品で形成しても良い。このように鍛造品で形成しても、過給機用ハウジングの軽量化を図りつつ、シェル体５に対する保持性、拘束性が確保され、排気ガスが流れるシェル室５０をもつシェル体５の振動抑制を図り得る。鍛造品としては鉄系、アルミニウム合金系を採用できる。
【００６９】
上記した実施例によれば、過給機用ハウジング１は、排気ガス浄化触媒装置３００を有する排気系に適用されているが、これに限らず、排気ガス浄化触媒装置３００を有さない排気系に適用しても良い。また上記した実施例によれば、排気ガスが流れる排気側の過給機用ハウジング（タービンハウジング）に適用しているが、場合によっては、吸気側の過給機用ハウジング（コンブレッサハウジング）に適用しても良い。その他、本発明は上記した実施例のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できるものである。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る過給機用ハウジングによれば、ガスが流れるシェル室を区画するシェル体は、プレス成形板で形成されているため、軽量化を図り得る。更に、シェル体の一端部及び他端部のうちの少なくとも一方は、相手部材に固定される金属材料で形成された基部に一体的に保持されているため、シェル体に対する保持性が確保され、シェル体の振動抑制を図り得る。更に、排気ガス浄化用の触媒装置をもつ排気系に適用した場合において、排気ガスの温度を高温に維持できるため、触媒装置の活性化温度領域に維持し易く、触媒装置の浄化効率を高めることができる。特に、内燃機関の始動直後においても、触媒装置の活性化温度領域に維持し易く、触媒装置の浄化効率を高めることができる。
【００７１】
本発明に係る過給機用ハウジングの製造方法によれば、金属溶湯が装填される空間状または消失可能な溶湯装填部がシェル体に隣設するようにシェル体を鋳造型にセットする。このようにシェル体を鋳造型にセットした状態で、金属溶湯を鋳造型の溶湯装填部に注入し、溶湯装填部に装填された金属溶湯を凝固させてシェル体と一体的な基部を成形する。このため、シェル体の一端部及び他端部のうちの少なくとも一方を基部に一体的に保持することができる。これにより上記した効果を奏する過給機用ハウジングを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る過給機用ハウジングを模式的に示す断面図である。
【図２】第２実施例に係る過給機用ハウジングを模式的に示す断面図である。
【図３】第３実施例に係る過給機用ハウジングを模式的に示す断面図である。
【図４】第４実施例に係る過給機用ハウジングを模式的に示す断面図である。
【図５】第５実施例に係る過給機用ハウジングを模式的に示す断面図である。
【図６】第６実施例に係り、過給機用ハウジングを製造する過程を示す断面図である。
【図７】第７実施例に係り、過給機用ハウジングを製造する過程を示す断面図である。
【図８】第８実施例に係り、過給機用ハウジングを製造する過程を示す断面図である。
【符号の説明】
図中、１は過給機用ハウジング、２は基部、２１は第１基部、２５は第２基部、５はシェル体、５１は第１分割シェル体、５２は第２分割シェル体、５３は偏芯スクロール部、５５は一端部、５６は他端部、６は消失模型（溶湯装填部）、７は空洞部（溶湯装填部）、２００は排気管（相手部材）、２２０はコンプレッサハウジング（相手部材）を示す。

Claims

相手部材に固定される基部と、
ガスが流れるシェル室を区画すると共にプレス成形板で形成されたシェル体とを具備しており、
前記シェル体の一端部及び他端部のうちの少なくとも一方は、前記基部に一体的に保持されていることを特徴とする過給機用ハウジング。
請求項１において、前記シェル体の板厚の平均厚みをｔ１とし、前記基部の平均厚みをｔ２とするとき、ｔ１はｔ２よりも薄く（ｔ１＜ｔ２）設定されていることを特徴とする過給機用ハウジング。
請求項１または請求項２において、前記基部は、前記シェル体の中心軸芯に沿った方向において間隔を隔てて配置された第１基部と第２基部とで構成されており、前記第１基部は前記シェル体の一端部を一体的に保持していると共に、前記第２基部は前記シェル体の他端部を一体的に保持していることを特徴とする過給機用ハウジング。
ガスが流れるシェル室を区画すると共にプレス成形板で形成されたシェル体を準備する工程と、
金属溶湯が装填される空間状または消失可能な溶湯装填部が前記シェル体に隣設するように前記シェル体を鋳造型にセットするセット工程と、
金属溶湯を前記鋳造型の前記溶湯装填部に注入し、前記溶湯装填部に装填された前記金属溶湯を凝固させて前記シェル体と一体的な基部を成形する注湯工程とを含むことを特徴とする過給機用ハウジングの製造方法。
請求項４において、前記溶湯装填部は、金属溶湯により消失可能な材料で形成された消失模型であることを特徴とする過給機用ハウジングの製造方法。