JP3715986B2 - ターボチャージャハウジングの製造方法 - Google Patents

Description

技術分野
この発明はターボチャージャハウジングの製造方法に関するものであり、さらに詳しくは姿勢選定調節可能な鋳型を用いてコンプレッサハウジング部分とタービンハウジング部分と結合部分とを具えた組合せターボチャージャハウジングを製造する方法に関するものである。
背景技術
ターボチャージャは基本的にコンプレッサと一般に共通のシャフトに結合されたタービンとからなる。エンジンの排気ガスはタービンに供給され、タービンおよびタービンと共通のシャフトを回転させる。これは、エンジンに空気を強制的に供給するのに使われるコンプレッサを駆動する。
コンプレッサはタービンと同じようにプラグプレートに入口と出口をもつ。いかなるエンジンにおいてもコンプレッサの入口および／または出口の位置決めに際して最適の位置があり得、また、タービンの入口および／または出口の位置決めに際して最適の位置があり得る。コンプレッサの位置は異なるエンジン上のタービンの位置に対して必ずしも同じ姿勢（ａｔｔｉｔｕｄｅ）を示す必要はないはずである。
したがって、タービンハウジングの姿勢に対するコンプレッサハウジングの姿勢をいかなるエンジンに対しても適合するように調節し得るように、コンプレッサハウジングを異なる位置でタービンハウジングにクランプする手段を提供することが必要とされてきた。
このことは、複雑なクランピングリングと関連するシールの使用を必要とするだけでなく、ハウジングのクランプに先立ってそれらを保持しかつ調整するために非常に複雑なジグも必要となる。
公知のターボチャージャに関するもう一つの問題は、そのハウジングを作るために広範囲のフライス盤による切削と、孔あけとが必要であるということである。
発明の開示
発明者らは，上述の問題点を除去するかまたは実質的に低減させるターボチャージャの製造方法を開発した。
この発明においては、
（ａ）ターボチャージャハウジングのタービンハウジング部分に対して設定されるべきコンプレッサハウジングの姿勢を決定し、
（ｂ）コンプレッサハウジング用のコンプレッサ鋳型部分をタービンハウジング用のタービン鋳型部分に対してステップ（ａ）で決めた姿勢に作り、
この際に鋳型部分に円形で同心状の結合構造を付与して組合せ鋳型を形成するようにし、かつ
組合せ鋳型を共通の軸に付いて相互に相対自由回転可能とするとともに姿勢設定に関して調節自由とし、
（ｃ）組合せ鋳型を用いて単一一体ハウジングとしてターボチャージャハウジングを鋳造する
ことを要旨とする。タービン部分に対するコンプレッサ部分の姿勢は鋳造に先立って鋳造法で使用される鋳型の好適な調整によって予め選定されるものである。
たとえば、コンプレッサハウジング鋳型部分およびタービンハウジング鋳型部分があり、これら二つの鋳型部分は鋳造が行なわれる前に他の部分に対して上記中心線の周りに互いに回転可能となっている。
他の部品への結合が、ＭＡＲＭＡＮ部品として知られているような環状シールとクランピングリングを使って行なわれるように、ハウジングに対する各入口と出口は環状溝をもつ円形であるのが好ましい。
クランピング部品の寸法が単一であると他の部品の結合に使用できるので、各入口と出口の寸法は実質的に同じとされるのが好ましい。
異なる姿勢設定をもつ一連の異なるターボチャージャが存在し得る。
本発明は、本発明の方法を実施するのに使われる鋳造装置を包含する。
この装置は、好ましくはコンプレッサハウジング鋳型部分およびタービンハウジング鋳型部分をもち、二つの鋳型部分は他の鋳造部分に対して相互に回転可能となっている。
実施例により、本発明の特定の具体的態様が添付図面を参照して記載される。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明によって製造されたターボチャージャハウジングの第一の具体例のハウジングの中心線に沿って見た図である。
図２は、図１の矢印の方向で見た図である。
図３は、図１と類似の図であるが、本発明のターボチャージャハウジングの第二の具体例を示すものである。そして、
図４は、図３の矢印の方向で見た図である。
まず図１と図２を参照すると、コンプレッサ部分１０、タービン部分１１および結合部分１２からなるターボチャージャハウジングが示されている。共通の中心線１３はハウジングを通って延びている。
コンプレッサ部分は入口１４と出口１５をもつ。タービン部分は入口１６と出口１７をもつ。
ハウジングは鋳造法によってダクタイル鋳鉄から製造される。図１から、コンプレッサ出口１５の軸１８はタービン入口の軸１９に対して９０°をなすことが理解できる。
異なるエンジンは、軸１９に対して異なる姿勢の軸１８を必要とすることがある。本発明は製造に先立って姿勢の設定を予め選定することを可能とするものである。ハウジングの結合部分１２の形状は円形で軸１３と同軸であり、鋳造作業で使われる鋳型の部分は軸１３の周りで所定の姿勢の設定を生ずるように互いに調整され得る。
図３および図４においては、たとえば、ハウジングの第二具体例が示され、これは実質的に図１および図２に示されたものと同一であり、全体を通じて類似の参照番号が用いられている。しかしながら、この例ではコンプレッサ出口の軸１８はタービン入口の姿勢１９と互いに９０°をなすのではなくて、同じ方向に延びている。いかなる姿勢の設定も選定し得る。
姿勢設定は製造中にあらかじめ選定できるので、製造後は複雑な姿勢設定は不要であり、かつハウジング部品を一緒にクランプするための特殊な部材は不要である。顧客は自身が要求したとおりの姿勢設定を受け取り、かつ所定の姿勢は爾後調整不要である。
ハウジングの製造は一工程で行なうことができ、切削や孔明けは不要である。
ターボチャージャの組立時間は実質的に低減される。
ハウジングは単一部材であるから、タービンからコンプレッサへの望ましくない熱伝導が起こる危険はあるが、これは図２および図４において２０で示されるようなウェブまたはフィンをハウジングに鋳込むことによって低減できる。さもなければ、たとえばタービン部分、中心部分またはそれらの双方の構成部材として鋳造された空冷または水冷ジャケットを設けることができる。
図面に示されるハウジングの具体例のもう一つの効果は切削および孔あけ作業をなくしただけでなく、タッピングの必要性もなくした点である。従来のハウジングは一般に入口および出口においてボルト締めされたフランジによって結合される。これはボルト孔の孔あけとタッピングを必要とする。
図示の具体例では各入口および出口は円形で環状溝２１をもつ。このことは、クランピングリングと適宜のシールを使って類似形状の部材を結合するのを可能とする。クランピングリングはたとえばその内周にＵ型またはＶ型の溝をもち、それによってクランピングリングの一壁が溝２１の一つに載置され、かつクランピングリングの他壁がハウジングが結合される部材の類似の溝に載置されることになる。たとえば、ＭＡＲＭＡＮ部品として知られる部品が使用される。
さらに他の効果は、入口と出口のそれぞれおよび共同する環状溝２１が、同一寸法のものであり、それにより、ハウジングに対するすべての必要な結合を形成するために唯一つの寸法のクランピングリングを貯蔵することが必要とされることである。
本明細書の読者の注意は、この出願の明細書と同時期にまたはそれ以前に出願され、かつ本明細書と共に公衆の閲覧に供された全ての文献に向けられるべきであり、そしてそのような文献の全ての内容は引用によって本明細書に含まれる。
本明細書（随伴する請求の範囲、要約書および図面を含む）に開示される全ての技術的特徴、および／またはそのように開示された方法のすべての工程は、少なくともそのような特徴および／または工程のいくつかが相互に排除し合う組合せを除き、いかなる組合せにも結合することができる。
本明細書（随伴する請求の範囲、要約書および図面を含む）に開示されるそれぞれの技術的特徴は、同一の、均等のまたは類似の目的を達成する代替的技術的特徴と、それがそのような目的を達成しないと明記されない限り、置換され得る。かくて、そうでないと明記されない限り、開示された各特徴は、総括的な一連の均等または類似の技術的特徴の一例である。
本発明は、前述の具体例の細部に限定されない。本発明は、本明細書（随伴する請求の範囲、要約書および図面を含む）に開示される技術的特徴の新規な一つ、または新規な組合せにまで範囲が拡大されるか、または、そのように開示された方法の工程の新規な一つ、または新規な組合せにまで範囲が拡大される。

Claims (3)

1. 姿勢選定調節可能な鋳型を用いてコンプレッサハウジング部分とタービンハウジング部分と結合部分とを具えた集合ターボチャージャハウジングを製造する方法であって、
   （ａ）ターボチャージャハウジングのタービンハウジング部分に対して設定されるべきコンプレッサハウジングの姿勢を決定し、
   （ｂ）コンプレッサハウジング用のコンプレッサ鋳型部分をタービンハウジング用のタービン鋳型部分に対してステップ（ａ）で決めた姿勢に作り、
   この際に鋳型部分に円形で同心状の結合構造を付与して組合せ鋳型を形成するようにし、かつ
   組合せ鋳型を共通の軸に付いて相互に相対自由回転可能とするとともに姿勢設定に関して調節自由とし、
   （ｃ）組合せ鋳型を用いて単一一体ハウジングとしてターボチャージャハウジングを鋳造する
   ことを特徴とする製造方法。
2. ステップ（ｂ）に際して、コンプレッサ鋳型部分とタービン鋳型部分とを相互に中心線に付いて回転させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ステップ（ｂ）に際して、ターボチャージャハウジングの鋳型部分にターボチャージャハウジングから熱を導くフィンを持たしめる
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

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