JP2010270644A - Impeller, supercharger, and method for manufacturing impeller - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両用過給機等の過給機に用いられるタービンインペラ等のインペラに関する。 The present invention relates to an impeller such as a turbine impeller used for a supercharger such as a vehicle supercharger.
車両用過給機におけるタービンインペラ(インペラの一例)の一般的な構成について説明すると、次のようになる(特許文献1、特許文献2、及び特許文献3等参照)。 A general configuration of a turbine impeller (an example of an impeller) in a supercharger for a vehicle will be described as follows (see Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).
タービンインペラは、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力(回転トルク)を発生させるものであって、通常、精密鋳造によって成形された成形体からなるものである。また、タービンインペラは、車両用過給機におけるタービンハウジング内に回転可能に設けられた中実のタービンホイールを備えており、このタービンホイールは、車両用過給機におけるロータ軸に一体的に連結してあって、タービンホイールの外周面は、タービンインペラの軸方向から径方向外側に向かって延びている。更に、タービンホイールの外周面には、複数枚のタービンブレードが周方向に間隔を置いて一体形成されており、各タービンブレードの外縁は、タービンハウジングのシュラウド(内壁面)に沿って延びている。 The turbine impeller generates a rotational force (rotational torque) using the pressure energy of the exhaust gas, and is usually formed of a molded body formed by precision casting. The turbine impeller includes a solid turbine wheel rotatably provided in a turbine housing of the vehicle supercharger, and the turbine wheel is integrally connected to a rotor shaft in the vehicle supercharger. Therefore, the outer peripheral surface of the turbine wheel extends radially outward from the axial direction of the turbine impeller. Further, a plurality of turbine blades are integrally formed on the outer peripheral surface of the turbine wheel at intervals in the circumferential direction, and the outer edge of each turbine blade extends along the shroud (inner wall surface) of the turbine housing. .
従って、タービンハウジング内に取入れた排気ガスをタービンインペラの入口側から出口側(排気ガスの流れ方向から見てタービンインペラの上流側から下流側)へ流通させることにより、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力を発生させて、ロータ軸をタービンインペラと一体的に回転させることができる。 Therefore, the pressure energy of the exhaust gas is utilized by circulating the exhaust gas taken into the turbine housing from the inlet side of the turbine impeller to the outlet side (from the upstream side to the downstream side of the turbine impeller when viewed from the exhaust gas flow direction). Thus, a rotational force can be generated to rotate the rotor shaft integrally with the turbine impeller.
ところで、近年、高寸法精度及び高強度の製品(成形体)を作製を可能にした金属粉末射出成形法(MIM工法)が機械加工、ダイキャスト、粉末冶金、精密鋳造に次ぐ第5世代の精密加工技術として注目されている。 By the way, in recent years, the metal powder injection molding method (MIM method), which enables the production of high-dimensional accuracy and high-strength products (molded bodies), is the fifth generation precision following machining, die casting, powder metallurgy, and precision casting. It is attracting attention as a processing technology.
しかしながら、金属粉末射出成形によって成形された成形体を焼結してなるタービンインペラを実際に製造すると、次のような問題が生じる。即ち、成形体の焼結前に、成形体に含まれるバインダを脱脂(除去)しているため、成形体の焼結の際に、成形体におけるタービンホイールに相当する部位に巣等の欠陥が発生して、タービンインペラの製造不良を招き易いという問題がある。 However, when a turbine impeller formed by sintering a molded body formed by metal powder injection molding is actually manufactured, the following problems occur. That is, since the binder contained in the molded body is degreased (removed) before the molded body is sintered, defects such as nests are present in the portion corresponding to the turbine wheel in the molded body when the molded body is sintered. There is a problem that it is likely to cause a manufacturing defect of the turbine impeller.
そこで、本発明は、前述の問題を解決することができる、新規な構成のインペラ等を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an impeller or the like having a novel configuration that can solve the above-described problems.
本発明の第1の特徴は、過給機に用いられるインペラにおいて、金属粉末射出成形によって成形された成形体を焼結してなるものであって、外周面が軸方向から径方向外側に向かって延びたホイールと、前記ホイールの外周面に周方向に間隔を置いて一体形成された複数枚のブレードと、を備え、前記ホイールの中心部に軸方向(前記インペラの軸方向、換言すれば、前記ホイールの軸方向)へ延びた円形の中抜き穴が形成されていることを要旨とする。 A first feature of the present invention is that an impeller used in a supercharger is formed by sintering a molded body formed by metal powder injection molding, and an outer peripheral surface is directed from the axial direction to the radially outer side. And a plurality of blades integrally formed on the outer peripheral surface of the wheel at intervals in the circumferential direction, and the axial direction (the axial direction of the impeller, in other words, at the center of the wheel) The gist is that a circular hollow hole extending in the axial direction of the wheel is formed.
なお、「インペラ」には、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力(回転トルク)を発生させるタービンインペラの他に、遠心力を利用して空気を圧縮するコンプレッサインペラが含まれる。 The “impeller” includes a compressor impeller that compresses air using centrifugal force, in addition to a turbine impeller that generates rotational force (rotational torque) using pressure energy of exhaust gas.
第1の特徴によると、前記インペラが金属粉末射出成形によって成形された前記成形体を焼結してなるものであって、前記ホイールの中心部に軸方向へ延びた円形の前記中抜き穴が形成されているため、換言すれば、焼結前の前記成形体は中心部に前記中抜き穴に相当する部位を有しているため、焼結前の前記成形体における前記ホイールに相当する部位の薄肉化を実現することができる。 According to a first feature, the impeller is formed by sintering the molded body formed by metal powder injection molding, and the circular hollow extending in the axial direction is formed in the center of the wheel. In other words, since the formed body before sintering has a portion corresponding to the hollow hole at the center, the portion corresponding to the wheel in the formed body before sintering. Can be made thinner.
本発明の第2の特徴は、エンジンからの排気ガスのエネルギーを利用して、前記エンジンに供給される空気を過給する過給機において、第1の特徴からなるインペラを備えたことを要旨とする。 A second feature of the present invention is that a supercharger that supercharges air supplied to the engine using energy of exhaust gas from the engine includes the impeller having the first feature. And
第2の特徴によると、第1の特徴による作用と同様の作用を奏する。 According to the 2nd characteristic, there exists an effect | action similar to the effect | action by a 1st characteristic.
本発明の第3の特徴は、第1の特徴からなるインペラを製造するための製造方法において、前記インペラの最終形状を反転する形状(相補する形状)と相似形の成形面を有した射出成形用金型を用い、前記射出成形用金型の前記成形面によって区画されるキャビティ内に金属粉末とバインダとの混合物を射出することにより、前記最終形状と相似形であってかつ中心部に前記中抜き穴に相当する部位を有した前記成形体を成形する射出工程と、前記射出工程の終了後に、前記成形体に含まれる前記バインダを脱脂(除去)する脱脂工程(除去工程)と、前記脱脂工程の終了後に、前記成形体を焼成して焼結させることにより、前記成形体を前記最終形状まで熱収縮させる焼結工程と、を備えたことを要旨とする。 A third feature of the present invention is an injection molding method having a molding surface similar to a shape (complementary shape) that reverses the final shape of the impeller in the manufacturing method for manufacturing the impeller according to the first feature. A metal mold and a binder are injected into a cavity defined by the molding surface of the injection mold, and the shape is similar to the final shape and the center is An injection process for forming the molded body having a portion corresponding to a hollow hole, a degreasing process (removing process) for degreasing (removing) the binder contained in the molded body after the completion of the injection process, The gist of the present invention is to include a sintering step in which the molded body is thermally contracted to the final shape by firing and sintering the molded body after the degreasing step.
第3の特徴によると、前記射出工程において、中心部に前記中抜き穴に相当する部位を有した前記成形体を成形しているため、焼結前の前記成形体における前記ホイールに相当する部位の薄肉化を実現することができる。 According to the third feature, in the injection step, since the molded body having a portion corresponding to the hollow hole is formed at the center, the portion corresponding to the wheel in the molded body before sintering. Can be made thinner.
本発明によれば、焼結前の前記成形体における前記ホイールに相当する部位の薄肉化を実現することができるため、前記成形体の焼結の際に、前記成形体におけるホールに相当する部位に巣等の欠陥が発生することを抑えて、前記インペラを安定的に製造することができる。 According to the present invention, it is possible to realize the thinning of the portion corresponding to the wheel in the molded body before sintering, and therefore the portion corresponding to the hole in the molded body during the sintering of the molded body. The impeller can be stably manufactured while suppressing the occurrence of defects such as nests.
また、同じ理由により、前記インペラの軽量化を図り、前記インペラの慣性モーメントを低減して、前記インペラの応答性(過渡期の応答性)を向上させることができる。 For the same reason, the impeller can be reduced in weight, the inertia moment of the impeller can be reduced, and the responsiveness of the impeller (transient response) can be improved.
[第1実施形態]
第1実施形態に係る車両用過給機ついて図1から図4を参照して説明する。なお、図面中、「L」は、左方向を指し、「R」は、右方向を指してある。
[First Embodiment]
The vehicle supercharger according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. In the drawings, “L” indicates the left direction and “R” indicates the right direction.
図1及び図2に示すように、第1実施形態に係る車両用過給機1は、エンジン(図示省略)からの排気ガスのエネルギーを利用して、エンジンに供給される空気を過給(圧縮)するものである。そして、車両用過給機1の具体的な構成等は、以下のようになる。 As shown in FIGS. 1 and 2, the vehicular supercharger 1 according to the first embodiment supercharges the air supplied to the engine using the energy of the exhaust gas from the engine (not shown). Compression). And the specific structure of the supercharger 1 for vehicles is as follows.
車両用過給機1は、ベアリングハウジング3を備えており、このベアリングハウジング3内には、ラジアルベアリング5及び一対のスラストベアリング7が設けられてあって、複数のベアリング5,7には、左右方向へ延びたロータ軸(タービン軸)9が回転可能に設けられており、換言すれば、ベアリングハウジング3には、ロータ軸9が複数のベアリング5,7を介して回転可能に設けられている。 The vehicular supercharger 1 includes a bearing housing 3, and a radial bearing 5 and a pair of thrust bearings 7 are provided in the bearing housing 3. A rotor shaft (turbine shaft) 9 extending in the direction is rotatably provided. In other words, the rotor shaft 9 is rotatably provided in the bearing housing 3 via a plurality of bearings 5 and 7. .
ベアリングハウジング3の右側には、コンプレッサハウジング11が設けられており、このコンプレッサハウジング11内には、遠心力を利用して空気を圧縮するコンプレッサインペラ13が回転可能に設けられている。そして、コンプレッサインペラ13の具体的な構成要素について説明すると、コンプレッサハウジング11内には、コンプレッサホイール15が設けられており、コンプレッサホイール15は、ロータ軸9の右端部に一体的に連結してあって、コンプレッサインペラ13の軸心(換言すれば、ロータ軸9の軸心)C周りに回転可能である。また、コンプレッサホイール15の外周面は、コンプレッサインペラ13(コンプレッサホイール15)の軸方向から径方向外側に向かって延びている。更に、コンプレッサホイール15の外周面には、複数枚のコンプレッサブレード17が周方向に間隔を置いて一体形成されており、各コンプレッサブレード17の外縁は、コンプレッサハウジング11のシュラウド(内壁面)に沿うように延びている。
A
コンプレッサハウジング11におけるコンプレッサインペラ13の入口側(空気の流れ方向から見てコンプレッサインペラ13の上流側)には、空気を取入れる空気取入口19が形成されており、この空気取入口19は、接続管(図示省略)を介してエアクリーナー(図示省略)に接続可能である。また、ベアリングハウジング3とコンプレッサハウジング11の間におけるコンプレッサインペラ13の出口側(空気の流れ方向から見てコンプレッサインペラ13の下流側)には、圧縮された空気を昇圧する環状のディフューザ流路21が形成されており、このディフューザ流路21は、空気取入口19に連通してある。更に、コンプレッサハウジング11の内部には、コンプレッサスクロール流路23がコンプレッサインペラ13を囲むように形成されており、このコンプレッサスクロール流路23は、ディフューザ流路21に連通してある。そして、コンプレッサハウジング11の適宜位置には、圧縮された空気を排出する空気排出口(図示省略)が形成されており、この空気排出口は、コンプレッサスクロール流路23に連通してあって、エンジンの給気マニホールド(図示省略)に接続可能である。
An
ベアリングハウジング3の左側には、タービンハウジング25が設けられており、このタービンハウジング25内には、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力(回転トルク)を発生させるタービンインペラ27が回転可能に設けられている。なお、タービンインペラ27の具体的な構成要素については、後述する。
A
タービンハウジング25内には、可変ノズルユニット29がタービンインペラ27を囲むように設けられている。そして、可変ノズルユニット29の具体的な構成要素について説明すると、タービンハウジング25内におけるタービンインペラ27の径方向外側には、ノズルリング31が取付リング33を介して設けられており、このノズルリング31には、シュラウドリング35が複数(1つのみ図示)の連結ピン37を介して一体的かつ左右に離隔して設けられている。また、ノズルリング31とシュラウドリング35の間には、複数枚の可変ノズル39が周方向に間隔を置いて設けられており、各可変ノズル39は、タービンインペラ27の軸心Cに平行な軸心周りに回動可能(揺動可能)であって、複数枚の可変ノズル39のノズル軸41は、特許文献1に示すように、同期機構43によって連動連結してある。
A
なお、ベアリングハウジング3の左側下部には、伝動軸45が回動可能に設けられており、この伝動軸45の右端部は、複数枚の可変ノズル39を同期して回動させるシリンダ等のアクチュエータ(図示省略)に接続レバー47を介して接続(連動連結)してあって、伝動軸45の左端部は、同期機構43に接続してある。
A
タービンハウジング25の適宜位置には、排気ガスを取入れるガス取入口(図示省略)が形成されており、このガス取入口は、エンジンの排気マニホールド(図示省略)に接続可能である。また、タービンハウジング25の内部には、タービンスクロール流路49がタービンインペラ27を囲むように形成されており、このタービンスクロール流路49は、ガス取入口に連通してあって、排気ガスを取入可能である。更に、タービンハウジング25におけるタービンインペラ27の出口側(排気ガスの流れ方向から見てタービンインペラ27の下流側)には、排気ガスを排出するガス排出口51が形成されており、このガス排出口51は、タービンスクロール流路49に連通してあって、接続管(図示省略)を介して排気ガス浄化装置(図示省略)に接続可能である。
A gas intake (not shown) for taking in exhaust gas is formed at an appropriate position of the
続いて、第1実施形態の要部であるタービンインペラ27の具体的な構成について説明する。
Then, the specific structure of the
図3に示すように、タービンインペラ27は、金属粉末射出成形によって成形された成形体27F(図6及び図7参照)を焼結してなるものであって、後述の射出工程、脱脂工程、焼結工程を経ることによって製造されるものである。
As shown in FIG. 3, the
タービンインペラ27は、タービンハウジング25内に設けられたタービンホイール53を備えており、このタービンホイール53は、ロータ軸9の左端部に一体的に連結してあって、タービンインペラ27の軸心(換言すれば、ロータ軸9の軸心)C周りに回転可能である。また、タービンホイール53の外周面は、タービンインペラ27(タービンホイール53)の軸方向から径方向外側に向かって延びている。更に、タービンホイール53の外周面には、複数枚のタービンブレード55が周方向に間隔を置いて一体形成されており、各タービンブレード55の外縁は、シュラウドリング35のシュラウド(内壁面)に沿うように延びている。
The
タービンホイール53の先端面の中心部には、軸方向(タービンインペラ27の軸方向)へ延びた有底円形の中抜き穴57が形成されており、この中抜き穴57の内径は、軸方向に沿って同じである。また、中抜き穴57の底部(奥部)は、半球状を呈してあって、タービンブレード55の外縁の基端55eよりもタービンホイール53の背面側(右側)に位置している。なお、中抜き穴57の内径を軸方向に沿って同じにする代わりに、図4(a)に示すように、タービンホイール53の背面側に向かって漸次縮径するようにしても構わなく、中抜き穴57を有底の穴にする代わりに、図4(b)に示すように、無底の貫通穴にしても構わない。
A bottomed circular hollow 57 extending in the axial direction (the axial direction of the turbine impeller 27) is formed at the center of the front end surface of the
続いて、第1実施形態に係る車両用過給機1の作用及び効果について説明する。 Then, the effect | action and effect of the supercharger 1 for vehicles which concern on 1st Embodiment are demonstrated.
ガス取入口からタービンスクロール流路49に取入れた排気ガスをタービンインペラ27の入口側から出口側(排気ガスの流れ方向から見てタービンインペラ27の上流側から下流側)へ流通させることにより、排気ガスの圧力エネルギーを利用して回転力(回転トルク)を発生させて、ロータ軸9及びコンプレッサインペラ13をタービンインペラ27と一体的に回転させることができる。これにより、空気取入口19から取入れた空気を圧縮して、ディフューザ流路21及びコンプレッサスクロール流路23を経由して空気排出口から排出することができ、エンジンに供給される空気を過給することができる。
The exhaust gas taken into the
ここで、排気ガスの流量が少ない場合(換言すれば、エンジン回転数が低速域にある場合)には、アクチュエータによって複数枚の可変ノズル39を絞る方向へ同期して回動させることにより、タービンインペラ27側へ供給される排気ガスの流速を高くして、タービンインペラ27の仕事量を十分に確保する。一方、排気ガスの流量が多い場合(換言すれば、エンジン回転数が低速域にある場合)には、アクチュエータによって複数枚の可変ノズル39を開く方向へ同期して回動させることにより、可変ノズル39のスロート面積を大きくして、タービンインペラ27側へ多くの排気ガスを供給する。これにより、排気ガスの流量の多少に関係なく、タービンインペラ27によって回転力を十分かつ安定的に発生させることができる(車両用過給機1による通常の作用)。
Here, when the flow rate of the exhaust gas is small (in other words, when the engine speed is in the low speed range), the turbine is rotated by synchronizing the plurality of
前述の車両用過給機1による通常の作用を奏する他に、タービンインペラ27が金属粉末射出成形によって成形された成形体27Fを焼結してなるものであって、タービンホイール53の先端面の中心部に軸方向へ延びた円形の中抜き穴57が形成されているため、換言すれば、焼結前の成形体27Fは先端面の中心部に中抜き穴に相当する部位57F(図6及び図7参照)を有しているため、焼結前の成形体27Fにおけるタービンホイールに相当する部位53F(図6及び図7参照)の薄肉化を実現することができる(車両用過給機1による特有の作用(タービンインペラ27による特有の作用))。
In addition to the normal operation of the vehicle supercharger 1 described above, the
従って、第1実施形態に係る車両用過給機1(タービンインペラ27)によれば、焼結前の成形体におけるタービンホイールに相当する部位53Fの薄肉化を実現することができるため、成形体27Fの焼結の際に、成形体27Fにおけるタービンホールに相当する部位53Fに巣等の欠陥が発生することを抑えて、タービンインペラ27を安定的に製造することができる。
Therefore, according to the vehicle supercharger 1 (turbine impeller 27) according to the first embodiment, it is possible to reduce the thickness of the
また、同じ理由により、タービンインペラ27の軽量化を図り、タービンインペラ27の慣性モーメントを低減して、タービンインペラ27の応答性(過渡期の応答性)を向上させることができる。
For the same reason, the
[第2実施形態]
第2実施形態に係る射出成形用金型、及び第2実施形態に係るインペラの製造方法等について図5から図7を参照して説明する。なお、図面中、「L」は、左方向を指し、「R」は、右方向を指してある。
[Second Embodiment]
The injection mold according to the second embodiment and the method for manufacturing the impeller according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. In the drawings, “L” indicates the left direction and “R” indicates the right direction.
図5に示すように、第2実施形態に係る射出成形用金型59は、第2実施形態に係るインペラの製造方法の実施に用いられるものであって、第2実施形態に係る射出成形用金型59の具体的な構成は、次のようになる。 As shown in FIG. 5, an injection mold 59 according to the second embodiment is used for carrying out the impeller manufacturing method according to the second embodiment, and is for injection molding according to the second embodiment. The specific configuration of the mold 59 is as follows.
即ち、射出成形機における固定フレーム61の左側には、射出成形用一体型63が着脱可能に設けられており、この射出成形用一体型63は、左側に、タービンインペラ27の背面(タービンホイール53の背面)の最終形状を反転する形状(相補する形状)と相似形の副成形面65を有している。また、射出成形機における左右方向へ移動可能な可動フレーム67の右側には、ガイドブロック69が着脱可能に設けられており、このガイドブロック69の右側には、円錐台状の窪み71が形成されている。そして、ガイドブロック69の窪み71には、複数(タービンブレード55の枚数と同数)の射出成形用分割型73が径方向へ拡縮移動可能に設けられており、複数の射出成形用分割型73は、射出成形用一体型63に対向してあって、内側に、タービンインペラ27の背面を除くタービンインペラ27の大部分の最終形状を反転する形状と相似形の主成形面75を有している。ここで、複数の射出成形用分割型73は、射出成形用一体型63と非接触状態にある場合に、可動フレーム67を左右方向へ移動させると、射出成形用一体型63に対して接近離隔する方向へ一体的に移動するようになっており、射出成形用一体型63と接触状態にある場合に、可動フレーム67を左右方向へ移動させると、径方向へ拡縮移動するようになっている。
That is, an injection molding integral 63 is detachably provided on the left side of the fixed frame 61 in the injection molding machine. The injection molding integral 63 is disposed on the left side of the rear surface of the turbine impeller 27 (the turbine wheel 53). The sub-molding surface 65 has a shape similar to the shape (complementary shape) that reverses the final shape of the rear surface. A guide block 69 is detachably provided on the right side of the movable frame 67 movable in the left-right direction in the injection molding machine, and a truncated cone-shaped
射出成形用金型59の型締め時に、射出成形用一体型63の副成形面65と複数の射出成形用分割型73の主成形面75によってキャビティ77が区画されるようになっている。また、射出成形用一体型63の副成形面65には、ゲート79が形成されており、射出成形用一体型63の内部には、ゲート79に連通したランナー81が形成されてあって、このランナー81は、射出成形機における射出ノズル83にスプール85を介して接続可能である。 When the injection molding die 59 is clamped, the cavity 77 is defined by the sub molding surface 65 of the injection molding integral die 63 and the main molding surface 75 of the plurality of split molds for injection molding 73. Further, a gate 79 is formed on the sub-molding surface 65 of the injection molding integral 63, and a runner 81 communicating with the gate 79 is formed inside the injection molding integral 63. The runner 81 can be connected to an injection nozzle 83 in the injection molding machine via a spool 85.
ガイドブロック69の窪み71の奥部(底部)には、中子87がキャビティ77の中心部に位置するようにセットされており、この中子87は、中抜き穴57の最終形状を反転する形状と相似形の外形面を有している。
A core 87 is set at the back (bottom) of the
続いて、第2実施形態に係るインペラの製造方法の具体的な構成について説明する。 Then, the specific structure of the manufacturing method of the impeller which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated.
第2実施形態に係るインペラの製造方法は、第1実施形態に係るタービンインペラ27を製造するための方法であって、射出工程、脱脂工程、焼結工程を備えている。そして、各工程の具体的な内容は、次のようになる。
The impeller manufacturing method according to the second embodiment is a method for manufacturing the
(i)射出工程
図5に示すように、油圧シリンダ等のアクチュエータ(図示省略)の駆動により可動フレーム67を右方向へ移動させることにより、複数の射出成形用分割型73を一体的に右方向へ移動させて、射出成形用一体型63に接触させる。続いて、アクチュエータの駆動により可動フレーム67を複数の射出成形用分割型73に対して右方向へ移動させることにより、複数の射出成形用分割型73を径方向内側へ収縮移動させて、射出成形用金型59の型締めを行う。
(i) Injection Step As shown in FIG. 5, the movable frame 67 is moved rightward by driving an actuator (not shown) such as a hydraulic cylinder, so that a plurality of split molds 73 for injection molding are integrally moved rightward. And is brought into contact with the integral mold 63 for injection molding. Subsequently, by moving the movable frame 67 to the right with respect to the plurality of split molds for injection molding 73 by driving the actuator, the plurality of split molds for injection molding 73 are contracted and moved inward in the radial direction. The mold 59 is clamped.
射出成形用金型59の型締めの完了後に、中子87を射出成形用金型59のキャビティ77の中心部に位置するようセットした状態で、射出ノズル83からスプール85、ランナー81、ゲート79を経由してキャビティ77に耐熱金属粉末(金属粉末の一例)と溶融状態のバインダとの混合物Mを射出して、キャビティ77内にバインダを硬化させる。これにより、タービンインペラ27の最終形状と相似形であってかつ先端面の中心部に中抜き穴に相当する部位57Fを有した成形体27F(図6参照)を成形することができる。なお、バインダとしては、ポリスチレン,ポリメチルメタアクリレート等の複数種の樹脂とパラフィンワックス等のワックスとからなるものを使用する。
After the clamping of the injection mold 59 is completed, the spool 87, the runner 81, and the gate 79 are moved from the injection nozzle 83 in a state where the core 87 is set to be positioned at the center of the cavity 77 of the injection mold 59. The mixture M of the heat-resistant metal powder (an example of the metal powder) and the molten binder is injected into the cavity 77 via, and the binder is cured in the cavity 77. As a result, a molded
キャビティ77内にバインダを硬化させた後に、アクチュエータの駆動により可動フレーム67を複数の射出成形用分割型73に対して左方向へ移動させることにより、複数の射出成形用分割型73を径方向外側へ拡張移動させる。続いて、アクチュエータの駆動により可動フレーム67を左方向へ移動させることにより、複数の射出成形用分割型73を一体的に左方向へ移動させて、射出成形用金型59の型開きを行う。そして、適宜の離型処理を行うことにより、成形体27Fを射出成形用金型59から取り外す。
After the binder is hardened in the cavity 77, the movable frame 67 is moved to the left with respect to the plurality of split molds for injection molding 73 by driving the actuator, so that the plurality of split molds for injection molding 73 are radially outward. Move to expand. Subsequently, by moving the movable frame 67 to the left by driving the actuator, the plurality of split molds for injection molding 73 are integrally moved to the left, and the mold for injection molding 59 is opened. And the molded
(ii)脱脂工程(除去工程)
射出工程の終了後に、図6に示すように、脱脂炉用治具(図示省略)を用いて、成形体27Fを脱脂炉89の所定位置にセットする。そして、脱脂炉89内を窒素ガス雰囲気中に保ちつつ、脱脂炉89のヒータ(図示省略)によって成形体27Fを所定の脱脂温度まで加熱する。これにより、成形体27Fに含まれるバインダを脱脂(除去)することができる。
(ii) Degreasing process (removal process)
After completion of the injection process, as shown in FIG. 6, the compact 27 </ b> F is set at a predetermined position of the
なお、バインダを脱脂する手法は、前述の加熱脱脂に限るものでなく、溶出脱脂、溶剤脱脂等の別の手法を採用しても構わない。 Note that the method of degreasing the binder is not limited to the above-described heat degreasing, and other methods such as elution degreasing and solvent degreasing may be employed.
(iii)焼結工程
脱脂工程の終了後に、図7に示すように、焼結炉用治具(図示省略)を用いて、成形体27Fを焼結炉91の所定位置にセットする。そして、焼結炉91内を真空雰囲気中に保ちつつ、焼結炉91のヒータ(図示省略)によって成形体27Fを所定の焼結温度まで加熱して、成形体27Fを焼成して焼結させる。これにより、成形体27Fを高密度化して最終形状まで熱収縮させる。
(iii) Sintering Step After the degreasing step, the compact 27F is set at a predetermined position of the
以上により、金属粉末射出成形によって成形された成形体27Fを焼結してなるタービンインペラ27を製造することができる。
As described above, the
続いて、第2実施形態の作用及び効果について説明する。 Then, the effect | action and effect of 2nd Embodiment are demonstrated.
射出工程において、先端面の中心部に中抜き穴に相当する部位57Fを有した成形体27Fを成形しているため、焼結前の成形体27Fにおけるタービンホイールに相当する部位53Fの薄肉化を実現することができる。
In the injection process, since the molded
従って、第2実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果を奏することができる。 Therefore, according to 2nd Embodiment, there can exist an effect similar to 1st Embodiment.
なお、本発明は、前述の実施形態の説明に限られるものではなく、例えば、タービンインペラ27に適用した技術的思想をコンプレッサインペラ13に適用する等、その他、種々の態様で実施可能である。また、本発明に包含される権利範囲は、これらの実施形態に限定されないものである。
Note that the present invention is not limited to the description of the above-described embodiment, and can be implemented in various other modes, for example, the technical idea applied to the
1 車両用過給機
3 ベアリングハウジング
9 ロータ軸
11 コンプレッサハウジング
13 コンプレッサインペラ
15 コンプレッサホイール
17 コンプレッサブレード
25 タービンハウジング
27 タービンインペラ
27F 成形体
29 可変ノズルユニット
53 タービンホイール
53F タービンホイールに相当する部位
55 タービンブレード
55e 外縁の基端
57 中抜き穴
57F 中抜き穴に相当する部位
59 射出成形用金型
63 射出成形用一体型
65 副成形面
69 ガイドブロック
73 射出成形用分割型
75 主成形面
77 キャビティ
87 中子
89 脱脂炉
91 焼結炉
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle supercharger 3 Bearing housing 9
Claims (5)
金属粉末射出成形によって成形された成形体を焼結してなるものであって、
外周面が軸方向から径方向外側に向かって延びたホイールと、
前記ホイールの外周面に周方向に間隔を置いて一体形成された複数枚のブレードと、を備え、
前記ホイールの中心部に軸方向へ延びた円形の中抜き穴が形成されていることを特徴とするインペラ。 In impellers used for turbochargers,
Sintered compact molded by metal powder injection molding,
A wheel whose outer peripheral surface extends radially outward from the axial direction;
A plurality of blades integrally formed on the outer peripheral surface of the wheel at intervals in the circumferential direction,
An impeller characterized in that a circular hollow extending in the axial direction is formed in the center of the wheel.
請求項1又は請求項2に記載のインペラを備えたことを特徴とする過給機。 In the supercharger that supercharges the air supplied to the engine using the energy of the exhaust gas from the engine,
A supercharger comprising the impeller according to claim 1 or 2.
前記インペラの最終形状を反転する形状と相似形の成形面を有した射出成形用金型を用い、前記射出成形用金型の前記成形面によって区画されるキャビティ内に金属粉末とバインダとの混合物を射出することにより、前記最終形状と相似形であってかつ中心部に前記中抜き穴に相当する部位を有した前記成形体を成形する射出工程と、
前記射出工程の終了後に、前記成形体に含まれる前記バインダを脱脂する脱脂工程と、
前記脱脂工程の終了後に、前記成形体を焼成して焼結させることにより、前記成形体を前記最終形状まで熱収縮させる焼結工程と、を備えたことを特徴とするインペラの製造方法。 In the manufacturing method for manufacturing the impeller of Claim 1,
A mixture of a metal powder and a binder in a cavity defined by the molding surface of the injection molding die, using an injection molding die having a molding surface similar to a shape reversing the final shape of the impeller An injection step of forming the molded body having a portion similar to the final shape and having a portion corresponding to the hollow hole in the central portion by injecting
After the completion of the injection process, a degreasing process for degreasing the binder contained in the molded body,
An impeller manufacturing method comprising: a sintering step of thermally shrinking the molded body to the final shape by firing and sintering the molded body after completion of the degreasing step.
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