JP2004510086A - 鋳造法により形成された、排気ターボ過給機用のタービンケーシング - Google Patents

Abstract

鋳造法により簡単に製造することを許容し得るように、タービン用のら旋状ケーシングは、溶接等によって溶接することのできる２つの合わさる部品に分割される。部品の間の分離線はら旋状ケーシングの頂点に沿って伸び且つタービンの軸に対し垂直な面内にほぼ位置している。

Description

【０００１】
本発明は、排気ターボ過給機のタービン用のケーシング集成体に関する。本発明は、特に、タービンのら旋状ケーシングに関する。
【０００２】
排気ターボ過給機は、近代の車にて必需品である。最も重要な構成要素は、タービン及びコンプレッサである。これら２つの構成要素は、同一の軸に配置されている。内燃機関の排気は、タービンに伝達される。この排気はタービンを作動させる。一方、タービンは、コンプレッサを作動させる。このことは、周囲から空気を吸引し且つその空気を圧縮することになる。次に、エンジン内での燃焼のためその圧縮した空気が使用される。排気ターボ過給機の目的は、排気排出物を最小にし且つエンジンの効率及びそのトルクを増大させることである。排気ターボ過給機は、また、触媒変換器の効率の点にて重要な機能も果たす。
【０００３】
排気ターボ過給機について一般に次の基準が要求される。排気ターボ過給機は、排気排出物、エンジンの効率レベル及びトルクに関する上述した機能を可能な限り最適な仕方にて実現しなければならない。これを行うとき、排気ターボ過給機は、最小重量であり且つ最小の構造容積でなければならない。設計は簡単で且つ組み立てが容易であり、これにより製造コストが最小程度に保たれるようにしなければならない。排気ターボ過給機は、触媒変換器と適合可能でなければならない。
【０００４】
既知の排気ターボ過給機は、これら機能の全てを充たすことはできない、すなわち、特定の程度しか充たすことができない。すなわち、低温始動段階中に汚染物の排出量を減少させるためには、多くのことが必要となり、重量及び空間に関する要求は不合理な程に大きくなる。
【０００５】
本発明の目的は、上述したパラメータの点にて顕著な改良が実現されるような仕方にて上述した型式のケーシング集成体を設計することである。この目的は、請求項１の特徴によって実現される。
【０００６】
この目的を実現するとき、当該発明者達は鋳造によってケーシング集成体を具体化することに固執した。しかし、このためには、当該発明者達は鋼を砂鋳型内にて鋳込むという従来の方法を採用することから、精密鋳造法としても既知の薄肉厚の精密鋳造法に切り換えた。このことは、肉厚を大幅に薄くすることを許容する。このことはまた集成体の重量を大幅に軽減することにもなる。ケーシング集成体は著しく小さい質量を有し、このため、低温始動段階にて排気から比較的少量の熱エネルギのみを除去する。このため、熱不活性さは極く最小である。
【０００７】
追加的な１つの措置として、ケーシング集成体は少なくとも２つの部品にて組み立てられる。このため、ケーシング集成体は少なくとも１つの分離継手を有する。この分離継手は次のように配置される。
【０００８】
−該継手が軸方向垂直位置にて伸び、
−該継手がら旋状ケーシングの頂点線に沿って伸び、
−継手が約２７０゜の円弧に亙って伸び、
−継手が舌状体の領域の外部に位置するようにする。
【０００９】
このように、任意の場合にて、ら旋状ケーシングは少なくとも２つの部品から成っている。これを行うとき、上述した分離継手に基づいて２つの部品に分割することは次のような２つの利点が得られるような仕方にて行われる。
【００１０】
一つには、ら旋状ケーシングの２つの部分の各々は、鋳造中子を使用することを必要とせずに鋳造することができる。２つのら旋状ケーシング部品の形状はアンダーカッティングが不要である。
【００１１】
更に、分離継手は舌状体の領域が分離継手の外側に位置するような仕方にて配置される。舌状体領域はこの舌状体が最大の熱応力を受ける領域である。ら旋状ケーシングの２つの鋳造部品を共に組み立てたとき、このため舌状体領域は分離継手が存在せずに単一の部品から成り、このことは、大きい熱応力を考慮するならば、この領域にて格別な堅固さを要求することになる。
【００１２】
これら２つの部品は、例えば、レーザ溶接又はミクロプラズマ溶接のような任意の型式の溶接法を使用して接続することができる。
鋳造中子を不要にすることにより、鋳造する間の位置決め許容公差を考慮する必要はない。このことは、この理由のため、鋳造中子を使用する古典的な方法よりも薄い肉厚とすることが可能であることを意味する。このことは既に顕著な重量の軽減をもたらしている。精密鋳造法にて鋳造された多数部品タービンケーシングは平均肉厚が約２ｍｍである。このことは砂にて鋼を鋳造する実施の場合と比較して質量が４０乃至６０％減少することを意味する。更に、本発明によるら旋状ケーシングの製造コストは従来よりも低廉である。一般に、１０５０℃の排気温度に対する耐熱性鋳造鋼が材料として適していると考えられる。
【００１３】
仕上げ程度及び寸法精度が最適である。このことはより高いレベルの効率をもたらす。再仕上げ加工が不要であるから、製造コストはもはや低廉となろう。
図面に関して本発明を更に説明する。
【００１４】
図１に図示したターボ過給機は、その最重要な要素として次の構成要素を有している。すなわち、タービン翼車１．１を有するタービン１と、コンプレッサ翼車２．１を有するコンプレッサ２と、ベアリング３と、タービン翼車１．１及びコンプレッサ翼車２．１が取り付けられる軸４とである。
【００１５】
タービンケーシングは、既知の仕方にてら旋状ケーシングとして具体化される。該タービンケーシングは、２つの主要部品、すなわち本明細書にて「内側部品」と称する部品１．２と、本明細書にて「外側部品」と称する部品１．３とから成っている。外側排気支持体１．４は外側部品１．３の１つの構成要素である。しかし、外側排気支持体は外側部品１．３から分離したものとしてもよい。
【００１６】
次のことが重要である。
タービンのら旋状ケーシングの２つの所要部品１．２、１．３は分離継手に沿って分離されている。分離継手は軸方向に垂直な位置にて伸びている。該分離継手はら旋状ケーシングの頂点線に沿って伸びている。
【００１７】
図２にて理解し得るように、分離継手は２７０゜の角度に亙って伸びている。分離継手はら旋状ケーシングの舌状体領域１．５の外側に位置する。この領域には大きい熱応力が加えられる。
【００１８】
図２には部品１．３が図示されている。部品１．２は除去されている。
分離継手は点Ａから点Ｂまで伸びている。舌状体１．５の領域は妨害されない状態を保つ。このことはら旋状ケーシングが舌状体領域内で１つの部品であることを意味する。組み立ての目的のため、部品１．２は部品１．３の点Ａと点Ｂとの間の分離継手の領域の上方に座している。
【図面の簡単な説明】
【図１】
排気ターボ過給機の軸方向断面図である。
【図２】
図１のタービンのら旋状ケーシングの拡大断面図である。

Claims (2)

1. 排気ターボ過給機のタービン用のケーシング集成体において、
   ａ．タービンの回転する翼車を取り巻き得るようにされたら旋状ケーシングと、
   ｂ．ら旋状ケーシングの内部に配置された舌状壁部分（舌状体）と、
   ｃ．入口接続部と、
   ｄ．出口接続部と、
   ｅ．ターボ過給機のベアリングケーシングに接続し得るようにされたフランジと、
   ｆ．ケーシング集成体が薄肉厚の精密鋳造法により製造されていることと、
   ｇ．ケーシング集成体が少なくとも２つの部品にて形成され、このため少なくとも１つの分離継手が存在するようになっていることと、
   ｈ．分離継手が次のように配置される、すなわち、
   ｉ．該継手が軸方向垂直位置にて伸び、
   ｉｉ．該継手がら旋状ケーシングの頂点線に沿って伸び、
   ｉｉｉ．継手が約２７０゜の円弧に亙って伸び、
   ｉｖ．継手が舌状体の領域の外部に位置するようにすることと、を備える、ケーシング集成体。
2. 請求項１に記載のケーシング集成体において、ケーシング集成体の部品が分離継手に沿って互いに溶接されている、ケーシング集成体。