JP2003503631A - 遠心圧縮機のための正確に渦巻形をしたダイカスト製圧縮機ハウジング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ダイカスト製圧縮機ハウジングは、 外側シェル（１０）にして、渦巻形の部分的な外周壁部分（３２）と、シェル（１０）の中央開口（３０）の周囲を取り囲む突出部（３４）とを有する外側シェル（１０）を備える。外側シェル（１０）は挿入体（１２）と相補的な関係にある。挿入体（１２）は、外側シェル（１０）の開口（３０）内に受け入れられる実質的に円筒形をした外壁を有し、空気入口が設けられている第１の部分を備える。挿入体（１２）は、渦巻形の内周壁部分を形成すべく外側シェルの突出部（３４）と係合する相補的な突出部（２８）を有している、半径方向内方に延びる第２の部分を備えている。裏板（１４）が、自身の外周に近接して第３の突出部（３８）を有している。第３の突出部（３８）は、外側シェル（１０）に設けられた起伏部（４０）に受け入れられて渦巻形の外周壁部分を完成させる。外側シェルの突出部（３４）が、第１のランド部（７０）を有している。第１のランド部（７０）は、相補的な突出部上の第２のランド部（７２）に係合している。第１および第２のランド部（７０，７２）は、基準点（４５）に相対的に渦巻線状に低くなってゆくようになされている。起伏部（４０）は、第３のランド部（７６）を有しており、第３のランド部（７６）は、第３の突出部（３８）上の第４のランド部（７４）に対して間隔を置かれた関係にある。第３および第４のランド部（７６，７４）は、基準点（４５）に相対的に渦巻線状に低くなってゆくようになされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、広く言えば、遠心圧縮機のための、鋳造された圧縮機ハウジングに
関する。より詳細に言えば、本発明は、圧縮機出口用の、正確に渦巻形をしたダ
イカスト製ハウジングおよびそれを提供する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ラジアル型圧縮機のハウジングは、典型的には、アルミニウム鋳造製の部品か
らなる。これらのアルミニウム鋳造製の部品は、空力パフォーマンスのために圧
縮機出口ダクトにおいて要求される渦巻形（ボリュート）を作るべく、砂型鋳造
またはｐモールド技法を利用して製造される。従来はダイカスト製法は利用され
なかった。なぜなら、出口ダクトのための正確な渦巻形を実現することはできず
、それが空力パフォーマンスを不利にしていた。

【０００３】 ダイカスト製法が、容積部分の製造に非常に望ましい製法であるのは、ダイカ
スト製アルミニウムによる材料特性を利用できることもさることながら、固有の
寸法安定性と再現正確性とを有する鋳造部品を提供できるからである。他の技法
と異なり、ダイカスト製法は細かい公差とネットシェイプ要件とが比較的容易に
得られる。ダイカスト製法はさらに、他の鋳造製法に比べ、非常に高い生産容積
能力（ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｖｏｌｕｍｅ ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ）を有して
いる。したがって、出口ダクトに正確な渦巻形を有するダイカスト製圧縮機ハウ
ジングを提供することが望ましい。

【０００４】

【発明の概要】

本発明により提供されるダイカスト製圧縮機ハウジングは、渦巻形の部分的な
外周壁を有する外側シェルにして、該外側シェルの開口の周囲を取り囲む突出部
を有する外側シェルを備えている。実質的に円筒形をした外壁を有する第１の部
分を備えた挿入体が、外側シェルの上記開口内に受け入れられる。この挿入体は
空気入口を有している。挿入体は第２の部分を備えている。第２の部分は、半径
方向外方に延びており、且つ、外側シェルの上記突出部と相補的に係合して、渦
巻形の内周壁を形成する突出部を有している。裏板が、自身の外周に隣接して第
３の突出部を有している。第３の突出部は、外側シェルの起伏部（レリーフ）に
受け入れられ、上述した渦巻形の外周壁を完成させる。外側シェルの突出部は、
第１のランド部を有しており、該第１のランド部は、外側シェルの突出部と相補
的な突出部上の第２のランド部と係合する。第１および第２のランド部は、基準
点に相対的に渦巻線状に低くなってゆく。外側シェルの起伏部は第３のランド部
を有しており、該第３のランド部は、第３の突出部上の第４のランド部に対して
間隔をおかれている。第３および第４のランド部は、基準点に相対的に渦巻線状
に低くなってゆく。

【０００５】

【発明の実施の形態】

本発明の詳細および特徴は、以下の説明と図面とを参照することによって、よ
り明確に理解されよう。

【０００６】 図１を参照する。図１は、本発明を適用した、ラジアル型圧縮機のハウジング
を示す。圧縮機は、ハウジングの外側シェル１０、入口およびデフューザ壁挿入
体１２ならびに裏板１４を備えている。圧縮機ハウジングの出口連結部１６が、
エンジン吸気マニホルドまたは圧縮空気を受け入れる他の装置に取り付けられて
いる。圧縮されるための空気は、図２に最も良く示されている入口１８を通って
入る。

【０００７】 空気入口に加えて、挿入体１２は誘導壁２０を提供する第１の部分を備えてい
る。誘導壁２０は、軸線Ａの周りを回転する圧縮機翼（図示せず）に隣接してい
る。挿入体の第２の部分が、半径方向に延びる表面を有している。この表面は、
翼の回転軸線に対して実質的に垂直であり、デフューザ外壁２４を形成している
。第２の部分はまた、渦巻形内壁部分２６も形成しており、且つ、渦巻形の内周
壁の一部を形成するために、第１の相補的な突出部２８となって延びている。挿
入体の第１の部分（実質的に円筒形をしており、段付きの外側表面を有している
）は、図示実施例では、ハウジング外側シェルの中央開口３０内に干渉嵌め状態
で受け入れられ、挿入体を裏板に相対的に位置決めしている。この点については
以下に詳述する。開口は、ハウジングの整合性を得るため、回転軸線と同心とさ
れる。

【０００８】 外側シェルは、渦巻形の外壁３２を提供し、且つ、第２の相補的な突出部３４
を備えている。該突出部３４は、挿入体を受け入れる開口に隣接し且つその周囲
を取り囲んでいる。第２の相補的な突出部は、第１の相補的な突出部と係合して
、渦巻形の内周壁部分の残りの部分を形成する。

【０００９】 裏板は、デフューザ内壁３６を備え、且つ、第３の相補的な突出部３８を有し
ている。該突出部３８は、渦巻形の外周壁部分の一部を構成している。第３の相
補的な突出部は、外側シェルの起伏部４０に受け入れられる。図示実施例におい
て、外側シェルの周縁部分４２が、符号４５で示す面にて裏板の周縁部分４４と
係合する。そして周縁部分４２と周縁部分４４とは、図１または図３に最も良く
示すように、フランジ舌状部５０，５２の相対する開口４６，４８内に受け入れ
られるボルト（図示せず）または他の取付手段によって取り付けられる。図２を
参照する。外側シェルおよび裏板の周縁部分の互いに相補的な表面は、機械加工
される。外側シェルの周縁部分４２は、裏板の溝５６に隣接した面取り部分５４
を備えている。面取り部分５４と溝５６とは、Ｏリングまたは金属封止材５８と
係合する。開口６０がシャフトを受け入れる。このシャフトは、圧縮機の翼（図
示せず）をそのモータ装置（例えばターボチャージャータービンまたは機械的／
電気的駆動装置）に取り付けるシャフトである。図示実施例において、裏板は、
図１に最も良く示すように、封止ランド部６４と、圧縮機ハウジングをターボチ
ャージャー中央ハウジングに取り付けるためのボルト取付用舌状部６６とを備え
ている。

【００１０】 完全な渦巻形が、外側シェル、挿入体および裏板の一体化された組立体によっ
て形成される。例えば図２の下方部分を左側から始まって時計方向に見て行くと
、裏板の第３の突出部分と、起伏部に隣接した外側シェルとは、渦巻形の壁の外
周部分を形成している。外側シェル自身は、壁の外側部分を形成している。外側
シェル上の第１の突出部と、挿入体上の相補的な突出部とは、壁の内周部分を形
成している。そして最後に、挿入体の第２の部分の連続部分が、壁の内側部分を
形成している。

【００１１】 図２を再び参照する。第１および第２の突出部は、互いに相補的なランド部７
０，７２の所で終端している。ランド部７０，７２は、基準点に対して渦巻線状
に低くなるようになされている。図示実施例では、基準点は、外側シェルと裏板
との間の係合面４５である。同様にして、第３の突出部および外側シェルの起伏
部は、ランド部７４，７６で終端しており、ランド部７４，７６は基準点に対し
て渦巻線状に低くなるようになされている。第１の突出部２８，第２の突出部３
４および第３の突出部３８ならびに起伏部に対するランド部７０，７２，７４お
よび７６の寸法は、図２に寸法Ｍ、ＮおよびＲによって決められる。寸法Ｍ，Ｎ
およびＲの実施例は、表１に示されている。表１の寸法基準に対するセクターロ
ケーションは、図３に示す０度基準点から１５度ずつの増分となる。表１はまた
、軸線Ａからの突出部の半径方向寸法を示している。Ｄ１およびＤ２は第１突出
部２８および第２突出部３４に対応し、Ｂ１およびＢ２は第３突出部３８に対応
する。寸法Ｃ１およびＣ２は、ランド部７６内周の半径方向寸法および外側シェ
ルの起伏部４０の半径方向寸法に対応する。表１の値は、図２にて除数Φとして
認識されたデフューザ径を利用して無次元数とされている。

【００１２】 本発明で利用されている圧縮機ハウジングの３つの要素のそれぞれは、鋳型ダ
イからきれいに引き抜くことができるようになっている。各要素上の相補的なラ
ンド部が渦巻線状に高くなったり低くなったりすることにより、正確な渦巻形状
を得ることができ、圧縮機ハウジングの最大の空力パフォーマンスを維持するこ
とが可能となる。各要素は、正味の形状および寸法に近く鋳造され、最終的に必
要とされる機械加工は、相補的なランド部７０，７２、外側シェルの挿入体受け
入れ用開口、相補的な外側シェルおよび裏板の周縁部分の表面の封止に関する部
分のみである。相補的なランド部７４，７６には寸法的な逃げが設けられている
。ランド部７４，７６は、十分な余裕をもって相対的に間隙を有しており、ラン
ド部７０，７２の実質的な封止接触を許容している。ランド部７４と７６との接
続部分からの漏れは、封止材５８と、外側シェルおよび裏板の周縁部分の相補的
な表面とによって抑えられる。

【００１３】 図４は本発明の別の実施例を示す。この実施例には、外側シェルの一部として
の圧縮機入口７８が含まれ、デフューザ壁挿入体ネック部８０が、外側シェルの
入口部分内に受け入れられている。

【００１４】 ここまで、特許法の要求に従って本発明の詳細を記述してきたが、当業者は、
ここに開示した実施例に関する変形例および代用例を認識できるであろう。これ
らの変形例および代用例もまた、請求の範囲で画定される本発明の範囲内のもの
である。

【００１５】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の３つの要素の分解図。

【図２】 図１の圧縮機ハウジングを組み立てた状態の側部断面図。

【図３】 図１の圧縮機ハウジングを組み立てた状態の端面図。

【図４】 圧縮機ハウジングの別の実施例の側部断面図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ， ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，Ｌ Ｓ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ， ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，Ｔ Ｔ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3H034 AA02 BB02 BB06 CC03 DD08 DD22 DD24 EE18 【要約の続き】 点（４５）に相対的に渦巻線状に低くなってゆくように なされている。起伏部（４０）は、第３のランド部（７ ６）を有しており、第３のランド部（７６）は、第３の 突出部（３８）上の第４のランド部（７４）に対して間 隔を置かれた関係にある。第３および第４のランド部 （７６，７４）は、基準点（４５）に相対的に渦巻線状 に低くなってゆくようになされている。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮機の翼のためのダイカスト製圧縮機ハウジングであって
   、 外側シェルにして、渦巻形の部分的な外周壁部分と、前記外側シェルの中央開
   口の周囲に近接して設けられた突出部とを有する外側シェルであり、前記中央開
   口が圧縮機の翼の回転軸線と同心である、外側シェルと、 前記外側シェルの前記開口内に受け入れられる実質的に円筒形をした外壁を有
   し、空気入口が設けられている第１の部分を備え、さらに、前記軸線に関して前
   記第１の部分から半径方向外方に延び、渦巻形の内周壁部分を形成すべく前記外
   側シェルの前記突出部と係合する相補的な突出部を有している第２の部分を備え
   ている、挿入体と、 裏板であって、自身の外周部分に近接して設けられた第３の突出部にして、前
   記外側シェルに設けられた起伏部に受け入れられて前記渦巻形の外周壁部分を完
   成させる第３の突出部を有している、裏板と、 を備え、 前記外側シェルの前記突出部が、第１のランド部を有しており、該第１のラン
   ド部は、前記相補的な突出部上の第２のランド部に係合しており、該第１および
   第２のランド部は、基準点に相対的に渦巻線状に低くなってゆくようになされて
   おり、 前記起伏部は、第３のランド部を有しており、該第３のランド部は、前記第３
   の突出部上の第４のランド部に対して間隔を置かれた関係にあり、該第３および
   第４のランド部は、前記基準点に相対的に渦巻線状に低くなってゆくようになさ
   れている、 ダイカスト製圧縮機ハウジング。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のダイカスト製圧縮機ハウジングにおいて、 前記挿入体の前記第２の部分が、デフューザのための外壁をさらに有しており
   、前記裏板が、前記第３の突出部より半径方向内方となる部分を有しており、該
   部分が前記デフューザのための内壁となっている、 ダイカスト製圧縮機ハウジング。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のダイカスト製圧縮機ハウジングにおいて、 前記挿入体の前記第２の部分が、前記渦巻形の内壁部分をさらに有している、
   ダイカスト製圧縮機ハウジング。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のダイカスト製圧縮機ハウジングにおいて、 前記第１および第２のランド部が、前記基準点から、下記の正規化寸法プロフ
   ァイルで、１５度セクターで低くなってゆき、 ２．３０５８３６７，２．２４８７１８９，２．１９７１００３，２．１４８９
   １８８，２．１０１９２４７，２．０５６１８０４，２．０１２２４８４，１．
   ９７０１９１２，１．９２８２５８９，１．８８４４５１９，１．８３７３９５
   ３，１．７８７４０１５，１．７３５９０８，１．６８３７８９，１．６３０９
   ２１，１．５７５１７８，１．５１３６８５，１．４４２９４４，１．３６１５
   ７９，１．２７１５２８，１．１７８４１５，２．４９２１２５，２．４２７８
   ２１，２．３６６８９１ 前記第４のランド部が、前記基準点から、下記の正規化寸法プロファイルで、
   対応する１５度セクターで低くなってゆき、 １．９７１６２８５，１．９６３５０４５，１．９２６２５９２，１．８７７５
   １５３，１．８３１０２１１，１．７８８５８８９，１．７４６２１９２，１．
   ６９９４７５０，１．６４８２９３９，１．５９４６１３１，１．５４１１８２
   ３，１．４８８７５１４，１．４３６６９５，１．３８３１３９，１．３２５７
   ７１，１．２６３１５４，１．１９５６６３，１．１２５３５９，１．０５２９
   ９３，０．９７５２５３ 前記第３のランド部が、前記第４のランド部に対して間隔を置かれた関係で低く
   なってゆくようになされている、 ダイカスト製圧縮機ハウジング。