JP2021092153A - ターボチャージャ用コンプレッサハウジング及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを低減しつつ、シール性の向上が図られるターボチャージャ用コンプレッサハウジングを提供する。【解決手段】ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１はスクロールピース２とシュラウドピース３とを含む複数のピースに分割されてなる。スクロールピース２とシュラウドピース３とは、スクロールピース２に設けられた被圧入部５３ａにシュラウドピース３に設けられた圧入部５３ｂが圧入されて互いに組付けられる。さらに、スクロールピース２とシュラウドピース３の一方に設けられた被圧接部５４１ａ、５４２ａにスクロールピース２とシュラウドピース３の他方に設けられた圧接部５４１ｂ、５４２ｂが圧接されて塑性流動して第１塑性流動部５４１と第２塑性流動部５４２とが環状に形成されている。第１塑性流動部５４１と第２塑性流動部５４２との間の環状の間隙５４３ａにはシール剤が充填されてシール剤充填部５４３が形成されている。【選択図】図８

Description

本発明は、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング及びその製造方法に関する。

自動車等の内燃機関に搭載されるターボチャージャは、コンプレッサインペラとタービンインペラとを有し、これらがハウジングに収容されている。コンプレッサインペラはコンプレッサハウジングの内部に形成された空気流路に配されている。空気流路には、コンプレッサインペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、コンプレッサインペラから吐出された空気を昇圧させるディフューザ通路と、ディフューザ通路を通過した圧縮空気が流れ込む吐出スクロール室とを有する。吐出スクロール室は圧縮空気を内燃機関側へ吐出する。

そして、自動車等の内燃機関には、クランクケース内に発生したブローバイガスを吸気通路に還流させ、クランクケース内やヘッドカバー内を浄化させるブローバイガス還流装置（以下、ＰＣＶという）を備えたものがある。この場合、ブローバイガスに含まれるオイル（オイルミスト）がＰＣＶからターボチャージャにおけるコンプレッサの上流側の吸気通路に流出することがある。

このとき、コンプレッサの出口空気圧力が高いとその空気温度も高くなるため、ＰＣＶから流出したオイルが蒸発を起因とする濃縮・高粘度化によってターボチャージャ用コンプレッサハウジングのディフューザ面やそれに対向する軸受ハウジングの表面等にデポジットとなって堆積することがある。そして、堆積したデポジットによってディフューザ通路が狭められ、ターボチャージャの性能低下を招き、さらには内燃機関の出力低下を招くおそれがある。

従来は、上述したようなディフューザ通路におけるデポジットの堆積を防止するため、コンプレッサの出口空気温度をある程度抑制していた。そのため、ターボチャージャの性能を充分に発揮することができず、また内燃機関の出力を充分に高めることができなかった。

特許文献１には、ディフューザ通路におけるデポジットの堆積を防止するために、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング内に冷媒流路を設けて当該冷媒流路に冷媒を流通させることにより、ディフューザ面を冷却してハウジング内の空気流路を通過する圧縮空気の温度上昇を抑制する構成が開示されている。特許文献１に開示の構成では、ターボチャージャ用ハウジングを第１ピース、第２ピース及び第３ピースによって形成するとともに、これらのピースを互いに組付けることによって冷媒流路が画定されるように構成されている。

特開２０１６−１７６３５３号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成では、冷媒流路の液密性を保つために、第１ピースと第２ピースとの間にシール部材としてのＯリングを保持するための保持部を形成するとともに保持部にシール部材を嵌め込み、さらにＯリングを第１ピースと第２ピースとで挟持する必要がある。そのため、部品点数の増加によるコストの増加や、組み付け作業性の低下を招く。

一方、コスト及び作業性の低減のために、シール材としてのＯリングを使用せずにシュラウドピースをスクロールピースに圧入して、両者間で互いに圧接される部分を塑性流動させることによりシール部を形成することが考えられる。かかる構成では、シール部におけるシール性能の信頼性を確保するには、十分な塑性流動量を確保する必要があり、塑性流動させる部分に高い支持剛性が要求される。しかしながら、十分な肉厚を確保しにくい部位を含む場合には、高い支持剛性を担保することができず、十分なシール性を確保することが困難となる場合があり、シール部におけるシール性の向上が求められる。

なお、冷媒流路を有しないターボチャージャ用コンプレッサハウジングにおいて、スクロールピースとシュラウドピースとに分割形成して圧入により両者組み付ける場合にも、両者の圧入部においてシール性の向上が求められることがある。この場合も、上述のような課題が存在する。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、コストを低減しつつ、シール性の向上が図られるターボチャージャ用コンプレッサハウジングを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、コンプレッサインペラが収容されるターボチャージャ用コンプレッサハウジングであって、
上記コンプレッサインペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、
上記コンプレッサインペラを周方向に囲むシュラウド面を有するシュラウド部と、
上記コンプレッサインペラの外周側において周方向に形成され、上記コンプレッサインペラから吐出される空気を昇圧させるディフューザ部と、
上記ディフューザ部を通過した圧縮空気を外部へ導くスクロール室と、を備え、
上記ターボチャージャ用コンプレッサハウジングは、少なくとも上記吸気口及び上記スクロール室の一部を有するスクロールピースと、少なくとも上記スクロール室の一部、上記ディフューザ部の一部及び上記シュラウド部を有するシュラウドピースとを含む複数のピースに分割されてなり、
上記スクロールピースと上記シュラウドピースとは、上記スクロールピースに設けられた被圧入部に上記シュラウドピースに設けられた圧入部が圧入されて互いに組付けられるとともに、
上記スクロールピースと上記シュラウドピースの一方に設けられた被圧接部に上記スクロールピースと上記シュラウドピースの他方に設けられた圧接部が圧接されて、該圧接部及び上記被圧接部が塑性流動してなる塑性流動部が環状に形成されており、
上記塑性流動部として、第１塑性流動部と、該第１塑性流動部よりも上記圧入部の圧入方向の後方側に位置する第２塑性流動部とを有し、
上記第１塑性流動部と上記第２塑性流動部との間には、環状の間隙が形成されているとともに、該間隙にシール剤が充填されてなるシール剤充填部が形成されている、ターボチャージャ用コンプレッサハウジングにある。

上記一態様のターボチャージャ用コンプレッサハウジングによれば、スクロールピースとシュラウドピースの間には、第１塑性流動部と第２塑性流動部とを有する塑性流動部が形成されているとともに、第１塑性流動部と第２塑性流動部との間の間隙にシール剤が充填されてなるシール剤充填部が設けられている。従って、スクロールピースとシュラウドピースの間のシール性は、シール剤充填部によって確保することができる。それゆえ、塑性流動部はシール剤充填部においてシール剤が充填される領域を形成できればよく、塑性流動部によるシール性は補助的なものとなる。そのため、塑性流動部単体でシール性を確保する場合に比べて、塑性流動部に要求されるシール性が緩和されるため、塑性流動部を形成する際に要求される支持剛性も緩和されることとなる。従って、塑性流動部を形成する領域が十分な肉厚を確保しにくい部位を含んでいても、シール剤充填部と塑性流動部とによって高いシール性を確保することができるため、全体としてシール性の向上が図られる。そして、シール部にＯリングなどの別部品を用いた場合に比べてコスト低減を図ることができる。

以上のごとく、本態様によれば、コストを低減しつつ、シール性の向上が図られるターボチャージャ用コンプレッサハウジングを提供することができる。

実施例１における、ターボチャージャ用コンプレッサハウジングの上面図。 図１における、II-II線位置での断面図。 実施例１における、スクロールピースの断面斜視図。 実施例１における、シュラウドピースの斜視図。 実施例１における、シュラウドピースの断面斜視図。 図１における、（ａ）II-II線位置での断面一部拡大図、（ｂ）VI-VI線位置での断面一部拡大図。 実施例１における、組み付け前のスクロールピース及びシュラウドピースの断面一部拡大図。 実施例１における、ターボチャージャ用コンプレッサハウジングの製造方法を説明するための要部拡大概念図。 実施例１における、ターボチャージャ用コンプレッサハウジングの製造方法を説明するための概念図。 実施例１における、ターボチャージャ用コンプレッサハウジングの製造方法を説明するための他の概念図。 変形例１における、ターボチャージャ用コンプレッサハウジングの断面図。

本明細書において「周方向」とはコンプレッサインペラの回転方向、「軸方向」とはコンプレッサインペラの回転軸の方向、「径方向」とは、コンプレッサインペラの回転軸を中心とする仮想円の半径方向であって、径方向外側とは当該仮想円の中心から円周に向かって延びる直線の方向をいうものとする。

上記第１塑性流動部は、上記圧接部として上記スクロールピースに形成された第１圧接部を有するとともに、上記被圧接部として上記シュラウドピースに形成された第１被圧接部を有しており、上記第２塑性流動部は、上記圧接部として上記シュラウドピースに形成された第２圧接部を有するとともに、上記被圧接部として上記スクロールピースに形成された第２被圧接部を有していることが好ましい。この場合には、スクロールピースにシュラウドピースを組み付ける際に、第１圧接部５４１ｂ及び第２圧接部５４２ｂが圧接された状態で移動する距離が短くなるため、塑性流動部の分散の防止することができる。

上記スクロールピースには、上記間隙に連通して上記間隙にシール剤を注入可能に形成されたシール剤注入孔を有することが好ましい。この場合には、上記間隙に容易にシール剤を充填することができ作業性が向上する。

上記ディフューザ部に沿って周方向に形成されるとともに、上記ディフューザ部を冷却する冷媒を流通させる冷媒流路を備え、
上記冷媒流路は、上記スクロールピース及び上記シュラウドピースにおける互いの対向部にそれぞれ形成された第１冷媒流路形成部と第２冷媒流路形成部とにより構成された環状の空間として形成されており、
上記シール剤充填部、上記第１塑性流動部及び上記第２塑性流動部は、上記冷媒流路の外周側をシールする外周シール部を形成している、ことが好ましい。
かかる構成によれば、冷媒流路を備えるターボチャージャ用コンプレッサハウジングにおいて、十分な肉厚を確保しにくい部位を含む冷媒流路の外周側においても、支持剛性を高めることなく、主にシール剤充填部によってシール性を確保しつつ、第１塑性流動部及び第２塑性流動部によって補助的にシール性が高められるため、コストを低減しつつ、冷媒流路におけるシール性の向上が図られる。

本発明の他の態様は、上記ターボチャージャ用コンプレッサハウジングの製造方法であって、
ダイカストにより上記スクロールピース及び上記シュラウドピースを成形するダイカスト工程と、
機械加工により上記スクロールピース及び上記シュラウドピースに、上記被圧接部及び上記圧接部を形成する機械加工工程と、
上記被圧入部に上記圧入部を圧入して上記スクロールピースに上記シュラウドピースを組み付けるとともに、上記被圧接部に上記圧接部を圧接して上記被圧接部及び上記圧接部を塑性流動させて上記第１塑性流動部と上記第２塑性流動部とを形成する組付工程と、
上記第１塑性流動部と上記第２塑性流動部との間の上記間隙に上記シール剤を注入して上記シール充填部を形成するシール剤注入工程とを含む、ターボチャージャ用コンプレッサハウジングの製造方法にある。
これによれば、上述のターボチャージャ用コンプレッサハウジングを製造することができる。そして、被圧接部及び圧接部は、機械加工工程における機械加工により形成されるため、ダイカストによる鋳肌に比べて表面をある程度粗くできることから、組付工程において圧接部及び被圧接部を塑性流動させやすくして、第１塑性流動部と第２塑性流動部におけるシール性を高めることができる。

上記機械加工工程において、上記圧接部は、上記コンプレッサインペラの回転軸を含む断面において、径方向に突出した山形状をなし、圧入方向始端側に位置する始端側斜面と、圧入方向終端側に位置する終端側斜面とを有するとともに、上記断面において、上記終端側斜面と上記回転軸とがなす角の鋭角側の角度が、上記始端側斜面と上記回転軸とがなす角の鋭角側の角度より大きくなるように機械加工されて形成されることが好ましい。この場合には、機械加工工程での機械加工により、圧接部において終端側斜面が始端側斜面に比べて回転軸に対して立ち上がることとなるため、始端側斜面の傾斜角度と圧接部の突出量を維持したまま圧接部の幅を狭くすることができる。これにより、組付工程において組付け性を悪化させることなく圧接部を塑性流動させやすくなる。その結果、組付工程で形成された塑性流動部においてミクロの隙間をより確実に埋めることができ、シール性を一層向上させることができる。または、塑性流動部における塑性流動量を維持したまま圧接部の幅を狭くすることで、機械加工工程での機械加工において圧接部及び被圧接部の寸法公差を緩和できるため、生産性を向上でき低コスト化を図ることができる。

（実施例１）
以下、上記ターボチャージャ用コンプレッサハウジングの実施例について、図１〜図１０を用いて説明する。
図２に示すように、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１には、コンプレッサインペラ１３が収容され、吸気口１１、シュラウド部２０、ディフューザ部３０、スクロール室１２が備えられる。
吸気口１１は、コンプレッサインペラ１３に向けて空気を吸い込むように構成されている。
シュラウド部２０は、コンプレッサインペラ１３を周方向に囲むとともにコンプレッサインペラ１３に対向するシュラウド面２２を有する。
ディフューザ部３０は、コンプレッサインペラ１３の外周側において周方向に形成され、コンプレッサインペラ１３から吐出される空気を昇圧させる。
スクロール室１２は、ディフューザ通路１５を通過した圧縮空気を外部へ導く。
そして、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１は、スクロールピース２とシュラウドピース３とを含む複数のピースに分割されてなる。
スクロールピース２は、吸気口１１及びスクロール室１２の一部を少なくとも有する。
シュラウドピース３は、スクロール室１２の一部、ディフューザ部３０の一部及びシュラウド部２０を少なくとも有する。
スクロールピース２とシュラウドピース３とは、図３に示すスクロールピース２に設けられた被圧入部５３ａに、図４及び図５に示すシュラウドピース３に設けられた圧入部５３ｂが図６（ａ）及び（ｂ）に示すように圧入されて互いに組付けられる。

そして、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、スクロールピース２とシュラウドピース３の一方に設けられた被圧接部５４１ａ、５４２ａにスクロールピース２とシュラウドピース３の他方に設けられた圧接部５４１ｂ、５４２ｂが圧接されて、圧接部５４１ｂ、５４２ｂ及び被圧接部５４１ａ、５４２ａが塑性流動してなる塑性流動部５４１、５４２が環状に形成されている。
塑性流動部５４１、５４２として、第１塑性流動部５４１と、第１塑性流動部５４１よりも圧入部５３ｂの圧入方向の後方側Ｙ２に位置する第２塑性流動部５４２とが備えられる。
第１塑性流動部５４１と第２塑性流動部５４２との間には環状の間隙５４３ａが形成されているとともに、間隙５４３ａにシール剤が充填されてなるシール剤充填部５４３が形成されている。

以下、本例のターボチャージャ用コンプレッサハウジング１について、詳述する。
図２に示すように、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１は、互いに別部材として形成されたスクロールピース２、シュラウドピース３及び外周環状ピース４により分割形成された３ピース構造を有している。

図２及び図３に示すように、スクロールピース２は、吸気口１１、第１スクロール室形成部１２１、外周部１２５、第１冷媒流路形成部５１を有する。図２及び図５に示すように、シュラウドピース３は、第２スクロール室形成部１２２、シュラウド部２０、ディフューザ部３０及び第２冷媒流路形成部５２を有する。図２に示すように、外周環状ピース４は、第３スクロール室形成部１２３と外周環状ピース挿入部４１を有する。

図２、図３に示すように、スクロールピース２において、吸気口１１は筒状の吸気口形成部１０により軸方向Ｙに貫通形成されている。第１スクロール室形成部１２１は、スクロール室１２における吸気側Ｙ１の壁面を構成している。図２に示すように、外周部１２５は、第１スクロール室形成部１２１の吸気側Ｙ１と反対側Ｙ２に位置しており、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１の外周部１２５を形成している。外周部１２５の内側には外周環状ピース４が取り付けられている。

図２に示すように、シュラウドピース３において、第２スクロール室形成部１２２は、スクロール室１２における内周側の壁面を形成している。シュラウド部２０は、コンプレッサインペラ１３に対向するシュラウド面２２を形成している。ディフューザ部３０はシュラウド面２２からスクロール室１２に向かって延びるディフューザ面３４を形成している。ディフューザ面３４と対向面３７との間にディフューザ通路１５が形成されている。対向面３７は、コンプレッサハウジング１が取り付けられる軸受ハウジング７において、ディフューザ面３４と所定距離をおいて対向する位置に形成されており、ディフューザ面３４と対向面３７とは互いに略平行となっている。ディフューザ通路１５は、コンプレッサインペラ１３の外周側において周方向に形成され、コンプレッサインペラ１３から吐出される空気を昇圧させる。図５に示すように、シュラウドピース３の吸気側Ｙ１の先端における外周縁は面取りされて第３面取り部５９１が形成されている。

図３に示すように、スクロールピース２における吸気口形成部１０の吸気側Ｙ１と反対側Ｙ２には、被圧入部５３ａが設けられている。被圧入部５３ａは円筒内周面となっている。また、図４に示すように、シュラウドピース３における吸気側Ｙ１には、圧入部５３ｂが設けられている。圧入部５３ｂは円筒外周面となっている。

シュラウドピース３の圧入部５３ｂがスクロールピース２の被圧入部５３ａの内側に圧入されて、図２に示すように、シュラウドピース３がスクロールピース２に組み付けられる。圧入部５３ｂと被圧入部５３ａとは、互いに周方向の全域において当接している。これにより、後述の冷媒流路５の内周側をシールする内周シール部５３が形成されている。なお、圧入部５３ｂと被圧入部５３ａとの締め代は、必要な抜け荷重が得られ、かつ破損することがない範囲とすることができる。なお、本例では、スクロールピース２及びシュラウドピース３をアルミニウム合金製としている。

図２に示すように、シュラウドピース３がスクロールピース２に組み付けられることにより、スクロールピース２における第１冷媒流路形成部５１と、シュラウドピース３の第２冷媒流路形成部５２とにより冷媒流路５が形成される。図２、図３に示すように、スクロールピース２における第１冷媒流路形成部５１は、第１スクロール室形成部１２１の内側に位置しており、冷媒流路５の吸気側Ｙ１の壁面である第１壁面５１１を有している。本例では、第１壁面５１１は軸方向Ｙに垂直な平面となっている。なお、第１壁面５１１は必ずしも平面でなくてもよく、吸気側Ｙ１に凹んだ凹状であってもよい。図３に示すように、第１壁面５１１と被圧入部５３ａとをつなぐ角部は面取りされて第１面取り部５８１が形成されている。

図２に示すように、シュラウドピース３における第２冷媒流路形成部５２は、ディフューザ部３０の吸気側Ｙ１に設けられている。図５に示すように、第２冷媒流路形成部５２は、吸気側Ｙ１と反対側Ｙ２に凹んだ凹状に形成された第２壁面５２１を有している。本例では、第２壁面５２１は、軸方向Ｙに平行な断面においてＵ字型を成しているとともに、シュラウド面２２の径方向外側において周方向に延びる環状の凹部を形成している。図２に示すように、第２冷媒流路形成部５２は、第２壁面５２１の径方向外側に、径方向に平行な壁面である第２当接面５６２を有している。第２当接面５６２は、スクロールピース２における第１当接面５６１に当接している。そして、第１冷媒流路形成部５１と第２冷媒流路形成部５２とによって構成された環状の空間５０が冷媒流路５となっている。冷媒流路５は、ディフューザ部３０に沿って周方向に形成されるとともに、ディフューザ部３０を冷却する冷媒を流通させる。なお、図３に示すように、スクロールピース２における第１当接面５６１と後述の第２被圧接部５４２ａとをつなぐ角部（第２被圧接部５４２ａのＹ２側の端部）は面取りされて第２面取り部５８２が形成されている。

図２に示すように、冷媒流路５は、第１冷媒流路形成部５１と第２冷媒流路形成部５２との境界部において、冷媒流路５の内周側に位置する内周シール部５３と、冷媒流路５の外周側に位置する外周シール部５４とによりシールされている。内周シール部５３は、上述のように、被圧入部５３ａに圧入部５３ｂを圧入して形成されている。

図２に示すように、外周シール部５４は、シール剤充填部５４３と塑性流動部５４１、５４２とからなる。図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、塑性流動部５４１、５４２として、第１塑性流動部５４１と第２塑性流動部５４２とが環状に形成されている。

第１塑性流動部５４１は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、シュラウドピース３の外周面に形成された第１被圧接部５４１ａにスクロールピース２の内周面に形成された第１圧接部５４１ｂを圧接させることにより、両者を塑性流動させて形成される。これにより、第１塑性流動部５４１においてミクロな隙間が埋められることとなる。

図７に示すように、組み付け前の状態において、第１被圧接部５４１ａは円筒外周面となっており、コンプレッサインペラ１３の回転軸１３ａを含む断面において直線状をなしている。また、組み付け前の状態において、第１圧接部５４１ｂは回転軸１３ａを含む断面において、スクロールピース２の内周面から径方向内側に突出する緩やかな山形状をなしている。これにより、第１塑性流動部５４１において第１圧接部５４１ｂが主に塑性流動することとなる。

本例では、図７に示すように、組み付け前の状態の第１圧接部５４１ｂは、回転軸１３ａを含む断面において、スクロールピース２の内周面に対して所定の大きさの突出量Ｔ１で突出している。突出量Ｔ１は、第１圧接部５４１ｂの頂点を含む領域が塑性流動可能な範囲であって、例えば、８０〜１２０μｍとすることができ、本例では１００μｍとしている。第１圧接部５４１ｂの軸方向Ｙの長さ、すなわち、軸方向Ｙにおける第１圧接部５４１ｂの形成範囲Ｈ１は特に限定されないが、例えば０．５〜１．５ｍｍとすることができ、本例では、１．０ｍｍとしている。なお、第１圧接部５４１ｂは複数形成されていてもよい。

図７に示すように、組み付け前の状態の第１圧接部５４１ｂは、圧入方向始端側（本例では吸気側Ｙ１と反対である反対側Ｙ２）に位置する始端側斜面５４１ｃと、圧入方向終端側（本例では吸気側Ｙ１）の終端側斜面５４１ｄとを有する。そして、当該断面において、終端側斜面５４１ｄと回転軸１３ａとがなす角の鋭角側の角度θ２は、始端側斜面５４１ｃと回転軸１３ａとがなす角の鋭角側の角度θ１よりも大きくなっている。なお、図１１に示す回転軸１３ａは同図上で第１圧接部５４１ｂの近傍に平行移動したものであって、実際の回転軸１３ａの位置を示したものではないが、図７におけるθ１、θ２はそれぞれ、実際の回転軸１３ａに対する始端側斜面５４１ｃの鋭角側の角度、終端側斜面５４１ｄの鋭角側の角度と一致している。

図７に示す始端側斜面５４１ｃと回転軸１３ａとがなす角の鋭角側の角度θ１は、例えば５〜１５°とすることができ、本例では１０°としている。また、図７に示す終端側斜面５４１ｄと回転軸１３ａとがなす角の鋭角側の角度θ２は、例えば３０〜６０°とすることができ、本例では４５°としている。θ１、θ２はいずれも周方向に亘って一定となっている。

また、図６に示すように、第２塑性流動部５４２は、第１塑性流動部５４１よりも吸気側と反対側Ｙ２に位置している。そして、第２塑性流動部５４２は、スクロールピース２の内周面に形成された第２被圧接部５４２ａに、シュラウドピース３の外周面に形成された第２圧接部５４２ｂを圧接させて、両者を塑性流動させて形成される。これにより、第２塑性流動部５４２においてミクロな隙間が埋められることとなる。

図７に示すように、組み付け前の状態において、第２被圧接部５４２ａは円筒内周面となっており、コンプレッサインペラ１３の回転軸１３ａを含む断面において直線状をなしている。また、組み付け前の状態において、第２圧接部５４２ｂは回転軸１３ａを含む断面において、シュラウドピース３の外周面から径方向外側に突出する緩やかな山形状をなしている。これにより、第２塑性流動部５４２において第２圧接部５４２ｂが主に塑性流動することとなる。なお、第２圧接部５４２ｂが形成された壁面における吸気側Ｙ１の端部の外周縁は面取りされて第４面取り部５９２が形成されている。

そして、回転軸１３ａを含む断面における第２圧接部５４２ｂの形状は、当該断面における第１圧接部５４１ｂの形状を上下及び左右に反転させた形状とすることができ、図７に示すように本例においてもこのように形成されている。すなわち、第２圧接部５４２ｂにおいては、圧入方向始端側となる吸気側Ｙ１に始端側斜面５４２ｃが位置し、圧入方向終端側となる吸気側Ｙ１と反対の反対側Ｙ２に終端側斜面５４２ｄが位置する。そして、当該断面において、第２圧接部５４２ｂにおける始端側斜面５４２ｃと回転軸１３ａとがなす角の鋭角側の角度θ１、終端側斜面５４２ｄと回転軸１３ａとがなす角の鋭角側の角度θ２はそれぞれ、第１圧接部５４１ｂと同様となっている。また、第２圧接部５４２ｂの突出量Ｔ１、形成範囲Ｈ１も第１圧接部５４１ｂと同様となっている。なお、第２圧接部５４２ｂは複数形成されていてもよい。

本例では、始端側斜面５４１ｃ、５４２ｃ及び終端側斜面５４１ｄ、５４２ｄは回転軸１３ａを含む断面において直線状としたが、回転軸１３ａを含む断面において厳密な直線状ではなく若干湾曲した形状であってもよい。

次に、第１塑性流動部５４１及び第２塑性流動部５４２の形成態様について説明する。
まず、図８（ａ）に示すように、シュラウドピース３をＰ方向（すなわち吸気側Ｙ１の方向）にスクロールピース２に圧入することにより、図８（ｂ）に示すように、第１圧接部５４１ｂの始端側斜面５４１ｃがシュラウドピース３の第４面取り部５９２に接触する。さらにシュラウドピース３を矢印Ｐの方向Ｙ１に移動させて圧入することにより、図８（ｃ）に示すように、符号Ｍ１で示す領域において主に第１圧接部５４１ｂが第１被圧接部５４１ａに沿って塑性流動することとなる。これにより、第１塑性流動部５４１が形成されることとなる。第２塑性流動部５４２においても同様に、図８（ｃ）に示すように、符号Ｍ２で示す領域において、主に第２圧接部５４２ｂが第２被圧接部５４２ａに沿って塑性流動することとなる。これにより、第２塑性流動部５４２が形成されることとなる。

そして、図８（ｃ）に示すように、第１塑性流動部５４１と第２塑性流動部５４２との間には間隙５４３ａが形成される。スクロールピース２には間隙５４３ａに連通するようにシール剤注入孔５４４とエア抜き穴（図示せず）が形成されており、シール剤注入孔５４４から間隙５４３ａにシール剤が充填されてシール剤充填部５４３が形成される。

図２、図３に示すように、スクロールピース２は、第１冷媒流路形成部５１を貫通して、冷媒流路５に連通する貫通孔からなる冷媒供給部５１３及び冷媒排出部５１４を有する。冷媒供給部５１３は冷媒流路５に冷媒を供給し、冷媒排出部５１４は冷媒を排出するように構成されている。本例では、図２に示すように、冷媒供給部５１３及び冷媒排出部５１４は、第１壁面５１１から軸方向Ｙに平行に吸気側Ｙ１に向けて形成されてさらに径方向外方に形成されている。

図２に示すように、スクロールピース２の外周部１２５の内側には、外周環状ピース４の外周環状ピース挿入部４１が挿入されている。スクロールピース２における第１スクロール室形成部１２１と外周環状ピース４の第３スクロール室形成部１２３との間には、若干の隙間Ｂが存在して互いに当接しないように構成されている。これにより、外周環状ピース４が所定位置まで挿入されて、ディフューザ通路１５が所定の幅で形成される。

本例のターボチャージャ用コンプレッサハウジング１の製造方法を以下に説明する。
まず、図９に示すように、スクロールピース２をダイカスト成形する。さらに、シュラウドピース３の外周部と外周環状ピース４の内周部とが連結部４ａを介して連結されて一体となった一体ピース３ｂをダイカスト成形する。そして、機械加工によりスクロールピース２に被圧入部５３ａ、第１圧接部５４１ｂ、第２被圧接部５４２ａ及びシール剤注入孔５４４（図６（ｂ）参照）を成形し、シュラウドピース３に圧入部５３ｂ、第１被圧接部５４１ａ、第２圧接部５４２ｂを成形し、第２壁面５２１の底部の切削加工部５７を切削する。なお、シュラウドピース前駆体３ａは、シュラウド面２２が成形されておらず、シュラウドピース前駆体３ａの内側面２２ａは円筒面となっている。

その後、図９に示すように矢印Ｐの方向に一体ピース３ｂの圧入部５３ｂをスクロールピース２の被圧入部５３ａに圧入して、内周シール部５３を形成するとともに、図７（ａ）〜図７（ｃ）に示すように、一体ピース３ｂの第１被圧接部５４１ａ及び第２圧接部５４２ｂと、スクロールピース２の第１圧接部５４１ｂ及び第２被圧接部５４２ａとを圧接して塑性流動させて第１塑性流動部５４１及び第２塑性流動部５４２を形成する。そして、シール剤注入孔５４４（図６（ｂ）参照）からシール剤を充填してシール剤充填部５４３を形成する。これにより、図１０に示すように、内周シール部５３と外周シール部５４とによりシールされた環状の空間５０としての冷媒流路５が形成される。その後、図１０に示す連結部４ａを切削して、シュラウドピース３と外周環状ピース４とがスクロールピース２に圧入された状態で両者を分離するとともに、内側面２２ａを機械加工してシュラウド面２２を形成する。これにより、図２に示す本例のターボチャージャ用コンプレッサハウジング１が作製される。

なお、外周環状ピース４が圧入されてなる圧入部４２の締め代は、圧入部５３ｂの締め代よりも小さいことが好ましい。この場合には、一体ピース３ｂをスクロールピース２へ圧入する作業を容易に行うことができる。また、シュラウドピース３の圧入部５３ｂと外周環状ピース４の圧入部４２との同軸ずれを吸収することができる。

次に、本例のターボチャージャ用コンプレッサハウジング１の作用効果を詳述する。
本例のターボチャージャ用コンプレッサハウジング１によれば、スクロールピース２とシュラウドピース３の間には、第１塑性流動部５４１と第２塑性流動部５４２が形成されているとともに、第１塑性流動部５４１と第２塑性流動部５４２との間の間隙５４３ａにシール剤が充填されてなるシール剤充填部５４３が設けられている。従って、スクロールピース２とシュラウドピース３の間のシール性は、シール剤充填部５４３によって確保することができる。それゆえ、塑性流動部５４１、５４２はシール剤充填部５４３においてシール剤が充填される領域を形成できればよく、塑性流動部５４１、５４２によるシール性は補助的なものとすることができる。そのため、塑性流動部５４１、５４２単体でシール性を確保する場合に比べて、塑性流動部５４１、５４２に要求されるシール性が緩和されるため、塑性流動部５４１、５４２を形成する際に要求される支持剛性も緩和されることとなる。従って、例えば、図６（ａ）において符号Ｗ１で示すような塑性流動部５４１、５４２を形成する領域が十分な肉厚を確保しにくい部位を含んでいても、シール剤充填部５４３と塑性流動部５４１、５４２とによって高いシール性を確保することができるため、全体としてシール性の向上が図られる。そして、シール部にＯリングなどの別部品を用いた場合に比べてコスト低減を図ることができる。

また、本例では、第１塑性流動部５４１における第１圧接部５４１ｂはスクロールピース２に形成されており、第１被圧接部５４１ａはシュラウドピース３に形成されている。そして、第２塑性流動部５４２における第２圧接部５４２ｂはシュラウドピース３に形成されており、第２被圧接部５４２ａはスクロールピース２に形成されている。これにより、スクロールピース２にシュラウドピース３を組み付ける際に、第１圧接部５４１ｂ及び第２圧接部５４２ｂが圧接された状態での移動距離が短くなるため、塑性流動部５４１、５４２の分散の防止することができる。

また、本例では、スクロールピース２には、間隙５４３ａに連通して間隙５４３ａにシール剤を注入可能に形成されたシール剤注入孔５４４を有する。これにより、間隙５４３ａに容易にシール剤を充填することができ作業性が向上する。

また、本例では、ディフューザ部３０に沿って周方向に形成されるとともに、ディフューザ部３０を冷却する冷媒を流通させる冷媒流路５を備え、
冷媒流路５は、スクロールピース２及びシュラウドピース３における互いの対向部にそれぞれ形成された第１冷媒流路形成部５１と第２冷媒流路形成部５２とにより構成された環状の空間５０として形成されており、
シール剤充填部５４３、第１塑性流動部５４１及び第２塑性流動部５４２は、冷媒流路５の外周側をシールする外周シール部５４を形成している。
かかる構成によれば、冷媒流路５を備えるターボチャージャ用コンプレッサハウジング１において、十分な肉厚を確保しにくい部位を含む冷媒流路５の外周側においても、支持剛性を高めることなく、主にシール剤充填部５４３によってシール性を確保しつつ、第１塑性流動部５４１及び第２塑性流動部５４２によって補助的にシール性が高められるため、コストを低減しつつ、冷媒流路５におけるシール性の向上が図られる。

本例では、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１の製造方法は、
ダイカストによりスクロールピース２及びシュラウドピース３を成形するダイカスト工程と、
機械加工によりスクロールピース２及びシュラウドピース３に、被圧接部５４１ａ、５４２ａ及び圧接部５４１ｂ、５４２ｂを形成する機械加工工程と、
被圧入部５３ａに圧入部５３ｂを圧入してスクロールピース２にシュラウドピース３を組み付けるとともに、被圧接部５４１ａ、５４２ａに圧接部５４１ｂ、５４２ｂを圧接して圧接部５４１ｂ、５４２ｂ及び被圧接部５４１ａ、５４２ａを塑性流動させて第１塑性流動部５４１と第２塑性流動部５４２とを形成する組付工程と、
第１塑性流動部５４１と第２塑性流動部５４２との間の間隙５４３ａにシール剤を注入してシール剤充填部５４３を形成するシール剤注入工程とを含む。
これにより、被圧接部５４１ａ、５４２ａ及び圧接部５４１ｂ、５４２ｂは、機械加工工程における機械加工により形成されるため、ダイカストによる鋳肌に比べて表面をある程度粗くできることから、組付工程において圧接部５４１ｂ、５４２ｂ及び被圧接部５４１ａ、５４２ａを塑性流動させやすくして、第１塑性流動部５４１と第２塑性流動部５４２におけるシール性を一層高めることができる。

上記機械加工工程において、圧接部５４１ｂ、５４２ｂは、コンプレッサインペラ１３の回転軸１３ａを含む断面において、径方向に突出した山形状をなし、圧入方向始端側に位置する始端側斜面５４１ｃ、５４２ｃと、圧入方向終端側に位置する終端側斜面５４１ｄ、５４２ｄとを有するとともに、上記断面において、終端側斜面５４１ｄ、５４２ｄと回転軸１３ａとがなす角の鋭角側の角度θ２が、始端側斜面５４１ｃ、５４２ｃと回転軸１３ａとがなす角の鋭角側の角度θ１より大きくなるように機械加工されて形成される。これにより、機械加工工程での機械加工により、圧接部５４１ｂ、５４２ｂ（第１圧接部５４１ｂ、第２圧接部５４２ｂ）において終端側斜面５４１ｄ、５４２ｄが始端側斜面５４１ｃ、５４２ｃに比べて回転軸１３ａに対して立ち上がることとなるため、始端側斜面５４１ｃ、５４２ｃの傾斜角度と圧接部５４１ｂ、５４２ｂの突出量を維持したまま圧接部５４１ｂ、５４２ｂの幅を狭くすることができる。これにより、組付工程において組付け性を悪化させることなく圧接部５４１ｂ、５４２ｂ及び被圧接部５４１ａ、５４２ａを塑性流動させやすくなる。その結果、組付工程で形成された塑性流動部５４１、５４２においてミクロの隙間をより確実に埋めることができ、シール性を一層向上させることができる。または、塑性流動部５４１、５４２における塑性流動量を維持したまま圧接部５４１ｂ、５４２ｂの幅を狭くすることで、機械加工工程での機械加工において圧接部５４１ｂ、５４２ｂ及び被圧接部５４１ａ、５４２ａの寸法公差を緩和できるため、生産性を向上でき低コスト化を図ることができる。

また、本例のターボチャージャ用コンプレッサハウジング１では、図１０に示すように、一体ピース３ｂにおける外周環状ピース４となる部分をスクロールピース２に対して軸方向に当接させることなく隙間Ｂを形成している。そのため、一体ピース３ｂの圧入時に、第１当接面５６１を第２当接面５６２に当接させることができる。これにより、一体ピース３ｂの軸方向圧入位置をより一層精度良く決めることができる。すなわち、最終的なシュラウドピース３の軸方向の位置決めをより一層精度良く行うことができる。

本例では、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング１は、スクロールピース２、シュラウドピース３及び外周環状ピース４からなる３ピース構造とし、スクロール室１２はこれらの３つのピース２、３、４を互いに組み付けて形成されている。これにより、スクロール室１２の断面形状を円形状にしつつ、スクロール室形成部１２０を型抜き可能なアンダーカットのない形状にすることができる。その結果、給気の圧縮効率を向上できるとともに、ダイカストにより容易に成形することができる。

なお、図１１に示す変形例１のように、外周環状ピース４の構成を軸受ハウジング７のシールプレート４０に設けて、ターボチャージャ用コンプレッサハウジングをスクロールピース２とシュラウドピース３とからなる２ピース構造としてもよい。

なお、冷媒流路５の外周側における外周シール部５４に設けたシール剤充填部５４３、第１塑性流動部５４１及び第２塑性流動部５４２と同様の構成を、冷媒流路５の内周側における内周シール部５３側にさらに設けてもよい。

以上のごとく、本例及び変形例によれば、コストを低減しつつ、シール性の向上が図られるターボチャージャ用コンプレッサハウジングを提供することができる。

本発明は上記実施例及び変形例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施例及び変形例に適用することが可能である。

１ ターボチャージャ用コンプレッサハウジング
５ 冷媒流路
１３ コンプレッサインペラ
２０ シュラウド部
３０ ディフューザ部
５１ 第１冷媒流路形成部
５２ 第２冷媒流路形成部
５３ａ 被圧入部
５３ｂ 圧入部
５４１ 第１塑性流動部
５４１ａ 第１被圧接部
５４１ｂ 第１圧接部
５４２ 第２塑性流動部
５４２ａ 第２被圧接部
５４２ｂ 第２圧接部
５４１ｃ、５４２ｃ 始端側斜面
５４１ｄ、５４２ｄ 終端側斜面
５４３ シール剤充填部
５４３ａ 間隙
５４４ シール剤注入孔

Claims (6)

1. コンプレッサインペラが収容されるターボチャージャ用コンプレッサハウジングであって、
   上記コンプレッサインペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、
   上記コンプレッサインペラを周方向に囲むシュラウド面を有するシュラウド部と、
   上記コンプレッサインペラの外周側において周方向に形成され、上記コンプレッサインペラから吐出される空気を昇圧させるディフューザ部と、
   上記ディフューザ部を通過した圧縮空気を外部へ導くスクロール室と、を備え、
   上記ターボチャージャ用コンプレッサハウジングは、少なくとも上記吸気口及び上記スクロール室の一部を有するスクロールピースと、少なくとも上記スクロール室の一部、上記ディフューザ部の一部及び上記シュラウド部を有するシュラウドピースとを含む複数のピースに分割されてなり、
   上記スクロールピースと上記シュラウドピースとは、上記スクロールピースに設けられた被圧入部に上記シュラウドピースに設けられた圧入部が圧入されて互いに組付けられるとともに、
   上記スクロールピースと上記シュラウドピースの一方に設けられた被圧接部に上記スクロールピースと上記シュラウドピースの他方に設けられた圧接部が圧接されて、該圧接部及び上記被圧接部が塑性流動してなる塑性流動部が環状に形成されており、
   上記塑性流動部として、第１塑性流動部と、該第１塑性流動部よりも上記圧入部の圧入方向の後方側に位置する第２塑性流動部とを有し、
   上記第１塑性流動部と上記第２塑性流動部との間には環状の間隙が形成されているとともに、該間隙にシール剤が充填されてなるシール剤充填部が形成されている、ターボチャージャ用コンプレッサハウジング。
2. 上記第１塑性流動部は、上記圧接部として上記スクロールピースに形成された第１圧接部を有するとともに、上記被圧接部として上記シュラウドピースに形成された第１被圧接部を有しており、
   上記第２塑性流動部は、上記圧接部として上記シュラウドピースに形成された第２圧接部を有するとともに、上記被圧接部として上記スクロールピースに形成された第２被圧接部を有している、請求項１に記載のターボチャージャ用コンプレッサハウジング。
3. 上記スクロールピースには、上記間隙に連通して上記間隙にシール剤を注入可能に形成されたシール剤注入孔を有する、請求項１又は２に記載のターボチャージャ用コンプレッサハウジング。
4. 上記ディフューザ部に沿って周方向に形成されるとともに、上記ディフューザ部を冷却する冷媒を流通させる冷媒流路を備え、
   上記冷媒流路は、上記スクロールピース及び上記シュラウドピースにおける互いの対向部にそれぞれ形成された第１冷媒流路形成部と第２冷媒流路形成部とにより構成された環状の空間として形成されており、
   上記シール剤充填部、上記第１塑性流動部及び上記第２塑性流動部は、上記冷媒流路の外周側をシールする外周シール部を形成している、請求項１〜３のいずれか一項に記載のターボチャージャ用コンプレッサハウジング。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のターボチャージャ用コンプレッサハウジングの製造方法であって、
   ダイカストにより上記スクロールピース及び上記シュラウドピースを成形するダイカスト工程と、
   機械加工により上記スクロールピース及び上記シュラウドピースに、上記被圧接部及び上記圧接部を形成する機械加工工程と、
   上記被圧入部に上記圧入部を圧入して上記スクロールピースに上記シュラウドピースを組み付けるとともに、上記被圧接部に上記圧接部を圧接して上記被圧接部及び上記圧接部を塑性流動させて上記第１塑性流動部と上記第２塑性流動部とを形成する組付工程と、
   上記第１塑性流動部と上記第２塑性流動部との間の上記間隙に上記シール剤を注入して上記シール剤充填部を形成するシール剤注入工程とを含む、ターボチャージャ用コンプレッサハウジングの製造方法。
6. 上記機械加工工程において、上記圧接部は、上記コンプレッサインペラの回転軸を含む断面において、径方向に突出した山形状をなし、圧入方向始端側に位置する始端側斜面と、圧入方向終端側に位置する終端側斜面とを有するとともに、上記断面において、上記終端側斜面と上記回転軸とがなす角の鋭角側の角度が、上記始端側斜面と上記回転軸とがなす角の鋭角側の角度より大きくなるように機械加工されて形成される、請求項５に記載のターボチャージャ用コンプレッサハウジングの製造方法。

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