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CN101932808B - 可变容量排气涡轮的制造方法 - Google Patents

可变容量排气涡轮的制造方法 Download PDF

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CN101932808B
CN101932808B CN200980103560.7A CN200980103560A CN101932808B CN 101932808 B CN101932808 B CN 101932808B CN 200980103560 A CN200980103560 A CN 200980103560A CN 101932808 B CN101932808 B CN 101932808B
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exhaust gas
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

一种可变容量排气涡轮的制造方法，其利用铸造等的材料成型进行制作，并且利用机械加工得到最终完成产品，其中，能够最小限度地形成舌部的间隙，该舌部的间隙是用于使排气的流动顺利地流入所述内周涡形部，并且能够高精度地进行位于圆环附近的盖部的安装。该变容量排气涡轮具有盖部和缩径板部，所述缩径板部是使内径侧沿着轴承箱与涡轮转子的间隙并且在与轴的正交面方向延伸，该盖部和缩径板部通过铸造、注射成形或者冷轧锻造中的任何一种的成型进行一体形成，并且形成有突出部，该突出部与在盖部的内周涡形部的入口相当部分形成的所述涡轮壳的排气通路的舌部对应、并且使盖部的成型面突起，在该突出部实施切削加工，并且在该切削加工面与舌部之间保持有间隙值进行组装。

Description

可变容量排气涡轮的制造方法
技术领域
本发明涉及可变容量排气涡轮的制造方法，其是用于比较中小型内燃机的排气涡轮增压器的制造，该可变容量排气涡轮构成为：将来自发动机(内燃机)的排气，并且将排气入口部和涡轮转子之间的通路截面积逐渐减少的涡形部在所述涡轮转子的径向分开而形成的内周涡形部和外周涡形部，并且利用在盖部的周向排列设置的嵌入叶片，使排气在所述内周涡形部和外周涡形部进行流动。
背景技术
图4(A)是在专利文献1(专利第3956884号公报)中所公开的与可变容量排气涡轮的旋转轴心呈直角的主要部分剖面图，图4(B)是图4(A)的D-D剖面图，图5是图4(A)的Y-Y剖面图。
该可变容量排气涡轮是将由排气驱动旋转的涡轮转子10收容在涡轮壳01的中央部(旋转中心100a)。
所述涡轮壳01具有排气入口部20和排气出口部20a，并且在该排气入口部20与内周的涡轮转子10之间具有逐渐减小通路截面积的涡形部12。
所述涡形部12在所述涡轮转子10的径向被一分为二，而形成有内周涡形部2和外周涡形部1。
在所述内周涡形部2与外周涡形部1之间，经由嵌入叶片6a进行分开，在各自的嵌入叶片6a之间形成排气通路6b，所述嵌入叶片6a沿着所述涡轮部12的边界壁2a在周向排列设置多个。
另外，嵌入叶片6a从盖部6的本体部在所述周向突出设置多个，如图5所示，利用该嵌入叶片6a分离该内周涡形部2和所述外周涡形部1。
另外，如图5所示，在专利文献1中，将所述盖部6和遮热板部6c的这两个部件形成为一体，在盖部6外缘的圆环8，一边由所述涡轮壳01的支承部1s夹着一边利用螺栓29将该一体部件紧固，所述螺栓29将涡轮壳01紧固在轴承箱11上。
另外，如图4(A)所示，在所述内周涡形部2的入口部沿着排气的流动形成舌部5，该舌部5用于将排气引导到该入口部并且使流动的排气顺利地流入所述内周涡形部2。
另外，在所述外周涡形部1的排气入口部侧设置控制阀4，该控制阀4通过与所述涡轮壳01的周壁4a接触脱开，分别控制向所述内周涡形部2的排气流量和向外周涡形部1的排气流量。
即，在发动机低速运转时，控制阀4通过与周壁4a相接而闭合，外周涡形部1关闭，排气如U2所示仅在内周涡形部2侧流动。
另外，在发动机高速运转时，控制阀4通过从周壁4a离开而打开，排气如U1所示那样在外周涡形部1流动，通过嵌入叶片6a的排气通路6b流入内周涡形部2，并且如U2所示那样也向内周涡形部2流动。
因此，在发动机低速运转和高速运转时，利用控制阀4能够改变排气流量。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3956884号公报
发明所要解决的课题
通过铸造、注射成形或者冷轧锻造中的任何一种的成型、即、材料成型制作如图4、5所记载的专利文献1那样的可变容量排气涡轮、并且通过机械加工得到最后完成产品的情况下，存在如下所述的必须要解决的问题。
(1)如图4(A)和图4(A)的D-D剖面图的图4(B)所示，舌部5沿着排气流形成，该舌部5用于将排气引导到所述内周涡形部2的入口部并且使流动的排气顺利地流入所述内周涡形部2。
该舌部5与所述盖部6的本体面6p的间隙19a，即，形成在涡轮壳01的舌部5与所述本体面6p的间隙19a(间隙尺寸S1)在考虑材料成型面的公差的情况下取大值，这是由于仅所述本体面6p是材料成型面或者所述本体面6p和舌部5的双方是材料成型面的原因。
然而，该舌部5和所述本体部6p的间隙19a越小，涡轮性能就越良好，如果如前所述，在考虑材料成型面公差并且取大值，则存在来自间隙19a的漏气增多、涡轮性能下降的问题。
(2)另外，如图5所示，在外周的圆环8，所述盖部6由所述涡轮壳01的支承部1s夹着利用螺栓29紧固。但是，该结构不能够以高精度进行盖部6的安装，另外存在没有考虑所述遮热板部6c的热膨胀的对策等的问题。
发明内容
本发明是鉴于这些现有的课题，其目的是提供可变容量排气涡轮的制造方法，利用铸造等的材料成型进行制作，并且通过机械加工得到最终完成产品的可变容量排气涡轮的结构部件，其中，最小限度地形成舌部的间隙，该舌部是用于将流动的气体顺利地流入到所述内周涡形部，另外，能够以高精度进行在圆环附近的盖部的安装。
本发明为了达到上述目的，提供一种可变容量排气涡轮的制造方法，该可变容量排气涡轮包括：轴，其被轴承箱进行轴支承；涡轮转子，其在该轴的一端固定并且被排气驱动旋转；涡轮壳，其在中央部收容所述涡轮转子并且具有排气入口部和排气出口部，并且具有通路截面积在所述排气入口部与涡轮转子之间逐渐减小的涡形部；内周涡形部和外周涡形部，其将所述涡形部在所述涡轮转子的径向分割而形成，并且所述可变容量排气涡轮利用在所述涡轮转子的周向排列设置多个嵌入叶片，控制向内周涡形部直接流入的排气的流动和控制将在所述外周涡形部流动的排气流入到内周涡形部的排气的流动，
所述可变容量排气涡轮具有控制阀，该控制阀配置在所述外周涡形部的排气入口部侧，并且分别控制向所述内周涡形部的排气流量和向外周涡形部的排气流量，
在所述涡轮壳的开口端面设置有分开所述内、外周涡形部的盖部，并且在该盖部的排气通路侧突出设置有所述嵌入叶片，
所述可变容量排气涡轮的制造方法的特征在于，
该变容量排气涡轮具有盖部和缩径板部，所述缩径板部使所述盖部的内径侧沿着轴承箱与涡轮转子的间隙并且在与轴的正交面方向延伸，该盖部和缩径板部通过铸造、注射成形或者冷轧锻造中的任何一种的成型进行一体形成，并且形成有突出部，该突出部与在所述盖部的内周涡形部的入口相当部分形成的所述涡轮壳的排气通路的舌部对应、并且使盖部的成型面突起，在该突出部实施切削加工，并且在该切削加工面与舌部之间保持有间隙值进行组装。
另外，本发明优选的是，经由从所述盖部向轴承箱侧突出设置的圆环将所述盖部内径侧与缩径板部之间进行一体成型，并且在所述圆环的内周侧实施切削加工，能够嵌合地支承所述圆环的内周和轴承箱侧的圆形台阶部。
另外，本发明优选的是，在所述盖部的外缘圆的外侧面实施切削加工，使所述盖部的外径侧被轴承箱和涡轮壳夹着并进行支承，并且在自由的状态下，中空保持从所述圆环的内周侧向中心侧延伸的所述缩径板部，能够允许缩径板部的热膨胀。
发明的效果
根据本发明，在通过铸造、注射成形或者冷轧锻造中的任何一种的成型、即、材料成型进行制作并且通过机械加工得到最后完成产品的情况下，
该变容量排气涡轮具有盖部和缩径板部，所述缩径板部是使所述盖部的内径侧沿着轴承箱与涡轮转子的间隙并且在与轴的正交面方向延伸，通过所述材料成型一体地形成材料，并且与所述涡轮壳的排气通路的舌部对应，使盖部的成型面突起而形成有突出部，对该突出部实施切削加工，保持该切削加工面与舌部之间的间隙值进行组装，所以，形成于涡轮壳的所述舌部与所述本体面的间隙，与所述舌部对应，使盖部的材料成型面突起而形成有突出部之后，对该突出部实施切削加工，形成该切削加工面与舌部之间的间隙值，所以，通过保持与所述舌部之间的间隙值而进行组装，能够利用机械加工面形成所述间隙值。
因此，该舌部与所述本体面的间隙值是机械加工面，所以，能够减小该间隙值的取值为最小限度，从该间隙值的气体泄漏变少，而提高涡轮的性能。
另外，使盖部的材料成型面突出，并且由于仅对该突出部实施切削加工，所以加工和结构简单并且成本低。
另外，根据下述的结构，即，在所述发明中，经由从所述盖部向轴承箱侧突出设置的圆环对所述盖部内径侧与缩径板部之间进行一体成型，并且在所述圆环的内周侧实施切削加工，能够嵌合地支承所述圆环的内周和轴承箱侧的圆形台阶部，
利用材料成型，经由所述圆环将盖部内径侧与缩径板部之间进行一体成型连接的部位，对该圆环的内周侧实施切削，能够高精度地加工该圆环内周侧的切削加工面并且与轴承箱侧的圆形台阶部嵌合，
由此，连接盖部内径侧与缩径板部的圆环的内周侧和轴承箱侧的圆形台阶部通过切削加工面的嵌合，能够没有尺寸偏差地高精度地嵌合。
因此，如图5所示的现有技术，与在外周圆环由所述涡轮壳的支承部夹着并且利用螺栓紧固的结构相比较，能够高精度进行盖部的安装。
另外，根据下述的结构，即，在所述发明中，在盖部的外缘圆的外侧面实施切削加工，使所述盖部的外径侧被轴承箱和涡轮壳夹着并进行支承，并且在自由的状态下，中空保持从所述环圆的内周侧向中心侧延伸的所述缩径板部，在材料成型的状态下，对盖部的外缘圆的外侧面实施切削加工，通过上述的结构，允许缩径板部(遮热板部)的热膨胀，而防止热束缚的产生，能够防止缩径板部(遮热板部)的破损。
附图说明
图1是与实施例相关的沿着可变容量排气涡轮轴心线的剖面图；
图2(A)是所述实施例中的盖部和缩径板部的剖面图，(B)是(A)的A向视图，(C)是(A)的B向视图；
图3(A)是图1的C-C剖面图，(B)是(A)D-D剖面图；
图4是与现有技术相关的与可变容量排气涡轮旋转轴心呈直角的主要部分的剖面图；
图5是与现有技术相关的图4的Y-Y的剖面图。
具体实施方式
以下利用图示的实施例详细说明本发明。但是，不限于该实施例记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等特别的记载，并且也不意味将该发明范围仅限定于上述的记载，该记载只不过是说明的例子。
图1是与实施例相关的沿着可变容量排气涡轮轴心线的剖面图，图2(A)是所述实施例中的盖部和缩径板部的剖面图，图2(B)是(A)的A视图，图2(C)是(A)的B视图；图3(A)是图1的C-C剖面图，图3(B)是(A)D-D剖面图。
在图1中，在该可变容量排气涡轮的涡轮壳01内，在该涡轮壳01的中央部配置有由排气驱动旋转的涡轮转子10，该涡轮转子10经由该涡轮轴10a与收容在压缩机壳13内的压缩机10b直接连结驱动(100a是旋转轴心)。
另外，所述压缩机壳13经由轴承箱11与所述涡轮壳01连结。
图3(A)表示所述涡轮壳01的平面形状，并且该涡轮壳01具有排气入口部20和排气出口部20a(参见图1)，并且具有涡形部12，该涡形部12在所述排气入口部20与内周涡轮转子之间通路截面积逐渐减小。
所述涡形部12在所述涡轮转子的径向被一分为二，而成为内周涡形部2和外周涡形部1。后述的控制阀以符号4表示。
以上的基本结构与图4～5的现有技术相同。
本发明是与由盖部6和缩径板部62构成的嵌入部件60的材料成型和完成加工相关。
在图1中，利用所述涡轮壳01，以从开口端面100b一侧覆盖的形式设置有由盖部6和缩径板部62构成的嵌入部件60。另外，其它图1所示的可变容量排气涡轮具有：排气出口部20a、涡形部12、后述的圆环7和嵌入叶片6a。
由盖部6和缩径板部62构成的嵌入部件60在本实施例中是通过精密铸造进行材料成型的部件。另外，所述嵌入部件60的材料成型可以是失蜡成型、金属注射成型，或者冷轧锻造的任何一种成型。
所述嵌入部件60的形状表示在图2(A)～(C)中。
在由所述盖部6和缩径板部62构成的嵌入部件60中，在材料成型时，对所述盖部6来说，分开形成所述内周涡形部2和外周涡形部1，在该内周涡形部2和外周涡形部1之间，设置有如图3(A)所示的该涡形部12的边界壁2a，并且沿着该边界壁2a设置有如后所述的多个嵌入叶片6a。
而且，所述多个嵌入叶片6a分别在大致周向一体突出设置在排气侧，并且控制排气的流动。而且在各自的嵌入叶片6a之间，排气通路6b沿着该嵌入叶片6a的周向形成。
如图1所示，在所述嵌入部件60的所述盖部6的内径侧(嵌入叶片6a内侧)，沿着轴承箱11和涡轮转子10的空隙并且在涡轮轴10a的正交面方向延伸的缩径板部62与所述盖部6一体地形成。
该缩径板部62与涡轮转子10相对，并且用于遮断来自所述涡轮转子10的热流的遮热板部。
如上所述，如图2所示，由利用精密铸造进行材料成型的盖部6和缩径板部62构成的嵌入部件60，在盖部60的圆环7的内周侧(径D1)实施切削加工。
而且，将所述圆环7的内周的切削加工面7e与轴承箱11侧的圆形台阶部11a进行嵌合，使所述轴承箱11支承该嵌入部件60。即，通过在圆环7的内周侧(径D1)实施切削加工，对所述圆环7内周侧的切削加工面(径D1)进行高精度加工，能够嵌合在轴承箱11侧的圆形台阶部11a。
由此，连接盖部6内径侧和缩径板部62的圆环7内周侧(径D1)和轴承箱11侧的圆形台阶部11a，通过切削加工面的嵌合，能够没有尺寸偏差地高精度嵌合。
因此，如图5的现有技术所示，与在外周圆环由所述涡轮壳01的支承部夹着并且进行螺栓紧固的结构相比，能够进行高精度的盖部6的安装。
接着，如图2(A)所示，在轴承箱11和涡轮壳01之间夹着并支承实施切削加工的盖部6的外缘圆的外侧面6u，并且在所述盖部6的外缘圆的外侧面6u，以自由的状态中空保持从位于所述盖部内径侧的圆环7的内周侧向中心延伸的缩径板部62。
另外，在位于圆环7外周侧的盖部的嵌入叶片6a的相反侧的面上，设置有在半径方向呈放射状的多个筋69。(在缩径板部62上没有筋并且形成为薄圆板状，起到遮热板的功能。)
利用这样的结构，以材料成型的状态，在盖部6的外侧面6u实施切削加工，在轴承箱11与涡轮壳01之间夹着并支承盖部6，通过以自由的状态中空保持成为高温的缩径板部(遮热板部)62，成为允许缩径板部(遮热板部)62的热膨胀，并且防止热束缚的发生，能够防止缩径板部(遮热板部)62的破损。
接着，如图3(A)、(B)所示，在所述内周涡形部2的入口部，用于将排气引导到该入口部并且将排气的流动顺利地流入到所述内周涡形部2的舌部5，以材料成型的状态，沿着排气流形成。
因此，在该实施例中，如图3(B)所示，对应于涡轮壳01的所述舌部5，从所述盖部6的成型面6s突起形成厚度t的突出部19s。
而且，对该突出部19s实施切削加工，在该切削加工面19与舌部5之间保持间隙值S进行组装。
根据该结构，如图3(B)所示，通过在对应于所述舌部5的突出部19s实施切削加工，对应于舌部5的最小间隙总是能够保持舌部5与所述突出部19s的切削加工面19的间隙值S。
因此，对该舌部5与所述突出部19s的切削加工面19的间隙值S来说，由于是机械加工面，所以能够减小该间隙值S为最小限度，来自该间隙值S的漏气减少，涡轮性能良好。
另外，使盖部6的材料成型面6s突出，由于仅在该突出部19s实施切削加工，所以加工和结构简单并且成本低。
另外，在本发明的本实施例中，有关要素的组装如下所述。
如图1所示，构成所述嵌入部件60的盖部6在所述涡轮壳01与轴承箱11之间，利用紧固所述涡轮壳10和轴承箱11的螺栓29。在所述涡轮壳01与轴承箱11之间，经由固定销30夹着。
另外，如图2(A)所示，位于外侧的圆环8是内径D2的圆环8，该圆环8使形成在盖部6的凸部8a与凹部1s(参照图1)嵌合固定，该凹部1s形成在涡轮壳01上以与该凸部8a嵌合。
另外，与所述图4所示的现有技术同样，控制阀4设置在所述外周涡轮部1的排气入口部侧，该控制部4通过与所述涡轮壳01的周壁4a连接、脱离，分别控制向所述内周涡形部2的排气流量和向外周涡形部1的排气流量。
即，在发动机低速旋转时，控制阀4通过与周壁4a相接进行闭合，而闭合外周涡轮部1，排气如U2所示仅在内周涡轮部2侧流动。
另外，在发动机高速旋转时，控制阀4通过从周壁4a分离而打开，排气如U1所示那样在外周涡轮部1流动，通过嵌入叶片6a的排气通路6b，流入到内周涡轮部2，并且如U2所示那样也向内周涡轮部2流动。
因此，在发动机低速旋转和高速旋转时，利用控制阀4能够改变排气流量。
产业上利用的可能性
根据本发明，能够提供可变容量排气涡轮的制造方法，通过铸造等材料成型进行制作，并且通过机械加工得到最后完成产品的可变容量排气涡轮的结构部件，在该结构中，能够最小限度地形成用于使排气的流动顺利地流入到所述内周涡轮部的舌部的间隙，另外，能够高精度地进行在圆环附近的盖部的安装。

Claims (4)

1.一种可变容量排气涡轮的制造方法，该可变容量排气涡轮包括：轴，其被轴承箱进行轴支承；涡轮转子，其在该轴的一端固定并且被排气驱动旋转；涡轮壳，其在中央部收容所述涡轮转子并且具有排气入口部和排气出口部，并且具有通路截面积在所述排气入口部与涡轮转子之间逐渐减小的涡形部；内周涡形部和外周涡形部，其将所述涡形部在所述涡轮转子的径向分割而形成，并且所述可变容量排气涡轮利用在所述涡轮转子的周向排列设置的多个嵌入叶片，控制向内周涡形部直接流入的排气的流动和控制将在所述外周涡形部流动的排气流入到内周涡形部的排气的流动，
所述可变容量排气涡轮具有控制阀，该控制阀配置在所述外周涡形部的排气入口部侧，并且分别控制向所述内周涡形部的排气流量和向外周涡形部的排气流量，
在所述涡轮壳的开口端面设置有分开所述内、外周涡形部的盖部，并且在该盖部的排气通路侧突出设置有所述嵌入叶片，
所述可变容量排气涡轮的制造方法的特征在于，
该可变容量排气涡轮具有盖部和缩径板部，所述缩径板部，其沿着轴承箱与涡轮转子的间隙，在与轴的正交面方向延伸，并且位于所述盖部的内径侧以与所述涡轮转子相对，而遮断来自所述涡轮转子的热流，该盖部和缩径板部通过一体铸造、注射成形或者冷轧锻造中的任何一种的成型而形成，并且形成有突出部，该突出部与在所述盖部的内周涡形部的入口相当部分形成的所述涡轮壳的排气通路的舌部对应、并且使所述盖部的成型面突起，在该突出部实施切削加工，并且在该切削加工面与舌部之间保持有间隙值进行组装，
将位于所述盖部与所述缩径板部之间并从所述盖部件向轴承箱侧突出的圆环与所述盖部和所述缩径板部一体形成，并且使该圆环与形成在轴承箱的圆形台阶部嵌合。
2.如权利要求1所述的可变容量排气涡轮的制造方法，其特征在于，将所述圆环与所述盖部件和所述缩径板部一起成型，并且在所述圆环的内周侧实施切削加工，使所述圆环的内周和轴承箱侧的圆形台阶部嵌合。
3.如权利要求2所述的可变容量排气涡轮的制造方法，其特征在于，通过所述盖部的外径侧被轴承箱和涡轮壳夹着并进行支承，在自由的状态下，中空保持从所述圆环向中心侧延伸的所述缩径板部，能够允许缩径板部的热膨胀。
4.如权利要求3所述的可变容量排气涡轮的制造方法，其特征在于，在所述盖部的外径的外侧面实施切削加工，所述盖部的外径侧被轴承箱和涡轮壳夹着并进行支承。
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