JP2019090326A - ハウジングアセンブリおよびベアリングハウジングの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】鋳造時における崩壊中子の揺動を抑制可能であって、栓部材が不要なハウジングアセンブリを提供することを目的とする。【解決手段】ハウジングアセンブリAは、ベアリングハウジング2と、オイルパイプフランジ51と、を備える。ベアリングハウジング2は、潤滑油Oが流れる油路21と、冷却水Cが流れる水路20と、油路21が開口するオイルフランジ23と、水路20が開口する水フランジ22と、を備える。オイルパイプフランジ51は、オイルフランジ23を封止する。オイルパイプフランジ51には、油路21に連通するオイルパイプ511、512が連結される。水路20は、オイルフランジ23に開口し、オイルパイプフランジ51に封止される連通部203を有する。【選択図】図3
Description
本発明は、ベアリングハウジングを備えるハウジングアセンブリ、およびベアリングハウジングの製造方法に関する。
例えば、ターボチャージャのベアリングハウジングは、鋳造により製造される。鋳型のキャビティには、崩壊中子が配置されている。崩壊中子は、鋳砂と樹脂バインダーとにより形成されている。崩壊中子の形状は、ベアリングハウジングの水路および油路の形状に、対応している。このうち、水路用の崩壊中子は、型面からキャビティに、片持ち梁状に突出している。ベアリングハウジングの鋳造時において、キャビティには、溶湯が注入される。片持ち梁状の崩壊中子には、溶湯の浮力に基づくモーメントが加わる。このため、鋳造時に、キャビティで崩壊中子が揺動するおそれがある。この点、特許文献1のベアリングハウジングの製造方法によると、崩壊中子の端部形成部が固定部に固定されている。このため、崩壊中子の強度を向上させることができる。したがって、崩壊中子の揺動を抑制することができる。
しかしながら、特許文献1に記載のベアリングハウジングの製造方法であっても、崩壊中子は、型面から片持ち梁状に支持されている。このため、所望の強度を確保するためには、例えば端部形成部を太くするなどの対策を施す必要がある。この点、崩壊中子を支持する支持部を別途型面から突設させると、当該支持部と端部形成部とにより、崩壊中子を両持ち梁状に支持することができる。ところが、こうすると、製造後のベアリングハウジングに、孔(鋳造時の支持部の跡)が残ってしまう。この孔は、水路に繋がっている。このため、孔を栓部材(例えばプラグ)で塞ぐ必要がある。すなわち、ベアリングハウジングに、ベアリングハウジングの機能とは本来無関係の栓部材を、配置する必要がある。
そこで、本発明は、鋳造時における崩壊中子の揺動を抑制可能であって、栓部材が不要なハウジングアセンブリおよびベアリングハウジングの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明のハウジングアセンブリは、潤滑油が流れる油路と、冷却水が流れる水路と、前記油路が開口するオイルフランジと、前記水路が開口する水フランジと、を備えるベアリングハウジングと、前記オイルフランジを封止し、前記油路に連通するオイルパイプが連結されるオイルパイプフランジと、を備えるハウジングアセンブリであって、前記水路は、前記オイルフランジに開口し、前記オイルパイプフランジに封止される連通部を有することを特徴とする。
また、上記課題を解決するため、本発明のベアリングハウジングの製造方法は、前記ベアリングハウジングを、崩壊中子が配置されたキャビティを有する鋳型を用いて、鋳造するベアリングハウジングの製造方法であって、前記キャビティは、前記水フランジを形成する水フランジ形成部と、前記オイルフランジを形成するオイルフランジ形成部と、を有し、前記崩壊中子は、前記水フランジ形成部に連なり前記水路を形成する水路形成部を有し、前記水路形成部は、前記オイルフランジ形成部に支持される支持部を有し、前記連通部は、前記支持部の崩壊跡であることを特徴とする。
本発明のハウジングアセンブリによると、水路は、連通部(支持部の崩壊跡)を有している。連通部は、オイルパイプフランジにより封止されている。このため、連通部から冷却水が漏出するのを、抑制することができる。また、連通部を塞ぐのに、栓部材は不要である。
また、本発明のベアリングハウジングの製造方法によると、鋳造時に、水路形成部が、水フランジ形成部とオイルフランジ形成部とにより支持されている。このため、鋳造時における水路形成部延いては崩壊中子の揺動を抑制することができる。
以下、本発明のハウジングアセンブリおよびベアリングハウジングの製造方法の実施の形態について説明する。
<ハウジングアセンブリの配置および構成>
まず、本実施形態のハウジングアセンブリの配置について説明する。図1に、本実施形態のハウジングアセンブリを備えるターボチャージャの上から見た軸方向断面図を示す。図2(A)に、本実施形態のハウジングアセンブリの上から見た軸方向断面図を示す。図2(B)に、同ハウジングアセンブリの透過後面図を示す。図3に、同ハウジングアセンブリの透過斜視図を示す。なお、図2(A)は、図2(B)のIIA−IIA断面に対応している。また、図3においては、水路20を実線の密ハッチングで、油路21を点線の疎ハッチングで、各々示す。
まず、本実施形態のハウジングアセンブリの配置について説明する。図1に、本実施形態のハウジングアセンブリを備えるターボチャージャの上から見た軸方向断面図を示す。図2(A)に、本実施形態のハウジングアセンブリの上から見た軸方向断面図を示す。図2(B)に、同ハウジングアセンブリの透過後面図を示す。図3に、同ハウジングアセンブリの透過斜視図を示す。なお、図2(A)は、図2(B)のIIA−IIA断面に対応している。また、図3においては、水路20を実線の密ハッチングで、油路21を点線の疎ハッチングで、各々示す。
図1、図2(A)、図2(B)、図3に示すように、ターボチャージャ1は、ベアリングハウジング2と、コンプレッサハウジング3と、タービンハウジング4と、水パイプフランジ50と、オイルパイプフランジ51と、回転部90と、ジャーナル軸受91と、スラスト軸受92と、を備えている。本実施形態のハウジングアセンブリAは、ベアリングハウジング2と、水パイプフランジ50と、オイルパイプフランジ51と、を備えている。
ベアリングハウジング2には、水路20と、油路21と、水フランジ22と、オイルフランジ23と、軸受収容部24、25と、が形成されている。前側または後側(軸方向)から見て、軸受収容部24は、ベアリングハウジング2の径方向中心部に配置されている。軸受収容部25は、軸受収容部24の前側に配置されている。
水フランジ22は、ベアリングハウジング2の右側に形成されている。水フランジ22の取付面は、右向きの平面状を呈している。オイルフランジ23は、ベアリングハウジング2の下側に形成されている。オイルフランジ23の取付面は、下向きの平面状を呈している。オイルフランジ23の取付面には、溝230が凹設されている。溝230は、後述する連通部203の出口と、排出部212の出口と、の間に配置されている。溝230の前後方向(長手方向)両端は、オイルフランジ23の外部に開口している。図2(B)に示すように、水フランジ22とオイルフランジ23とは、軸受収容部24の軸心を中心として、所定角度(例えば略90°)だけ、位相がずれている。
水路20は、導入部200と、環状部201と、排出部202と、連通部203と、を備えている。水路20には、冷却水(冷却液)Cが流れている。環状部201は、前側または後側から見て、C字状(有端環状)を呈している。環状部201は、ベアリングハウジング2の後部に形成されている。導入部200は、水フランジ22の取付面と環状部201とを連結している。すなわち、導入部200の入口(上流端)は、水フランジ22の取付面に開口している。導入部200の下流端は、環状部201の上流端に連なっている。排出部202は、水フランジ22の取付面と環状部201とを連結している。すなわち、排出部202の出口(下流端)は、水フランジ22の取付面に開口している。排出部202の上流端は、環状部201の下流端に連なっている。連通部203は、オイルフランジ23の取付面と環状部201とを連結している。すなわち、連通部203の出口(下流端)は、オイルフランジ23の取付面に開口している。連通部203の上流端は、環状部201に連なっている。
油路21は、導入部210と、環状部211と、排出部212と、延在部213と、を備えている。油路21には、潤滑油Oが流れている。環状部211は、前側または後側から見て、C字状を呈している。環状部211は、ベアリングハウジング2の後部に形成されている。環状部211は、環状部201の径方向内側に配置されている。また、環状部211は、軸受収容部24の径方向外側に配置されている。導入部210は、オイルフランジ23の取付面と環状部211とを連結している。すなわち、導入部210の入口(上流端)は、オイルフランジ23の取付面に開口している。導入部210の下流端は、環状部211の上流端に連なっている。排出部212は、オイルフランジ23の取付面と環状部211とを連結している。すなわち、排出部212の出口(下流端)は、オイルフランジ23の取付面に開口している。排出部212の上流端は、環状部211の下流端に連なっている。延在部213は、軸受収容部25と導入部210とを連結している。すなわち、延在部213の出口(下流端)は、軸受収容部25に開口している。延在部213の上流端は、導入部210に連なっている。
水パイプフランジ50は、ボルト500により、水フランジ22に取り付けられている。水パイプフランジ50には、導入パイプ501、排出パイプ502が取り付けられている。導入パイプ501は、導入部200に連なっている。排出パイプ502は、排出部202に連なっている。水パイプフランジ50と水フランジ22との間には、ガスケット503が介装されている。
オイルパイプフランジ51は、ボルト510により、オイルフランジ23に取り付けられている。オイルパイプフランジ51には、導入パイプ511、排出パイプ512が取り付けられている。導入パイプ511、排出パイプ512は、本発明の「オイルパイプ」の概念に含まれる。導入パイプ511は、導入部210に連なっている。排出パイプ512は、排出部212に連なっている。オイルパイプフランジ51とオイルフランジ23との間には、ガスケット513が介装されている。
ジャーナル軸受91は、軸受収容部24に収容されている。スラスト軸受92は、軸受収容部25に収容されている。コンプレッサハウジング3は、ベアリングハウジング2の前側に配置されている。タービンハウジング4は、ベアリングハウジング2の後側に配置されている。回転部90は、ベアリングハウジング2に対して、回転可能である。回転部90は、回転軸900と、コンプレッサインペラ901と、タービンインペラ902と、スラストカラー903と、を備えている。回転軸900は、ベアリングハウジング2を前後方向に貫通している。スラストカラー903は、回転軸900の外周面に固定されている。コンプレッサインペラ901は回転軸900の前端に、タービンインペラ902は回転軸900の後端に、各々連なっている。
<冷却水、潤滑油の流れ>
次に、本実施形態のハウジングアセンブリにおける、冷却水C、潤滑油Oの流れについて説明する。潤滑油Oは、導入パイプ511から、導入部210に供給される。潤滑油Oは、環状部211を介して、ジャーナル軸受91と回転軸900との摺動界面に供給される。潤滑油Oは、排出部212から、排出パイプ512に排出される。また、潤滑油Oは、延在部213を介して、スラスト軸受92とスラストカラー903との摺動界面に供給される。冷却水Cは、導入パイプ501から、導入部200に供給される。冷却水Cは、環状部201を流動する際、環状部211を流動する潤滑油Oと、熱交換を行う。すなわち、冷却水Cは潤滑油Oを冷却する。熱交換により昇温した冷却水Cは、排出部202から、排出パイプ502に排出される。
次に、本実施形態のハウジングアセンブリにおける、冷却水C、潤滑油Oの流れについて説明する。潤滑油Oは、導入パイプ511から、導入部210に供給される。潤滑油Oは、環状部211を介して、ジャーナル軸受91と回転軸900との摺動界面に供給される。潤滑油Oは、排出部212から、排出パイプ512に排出される。また、潤滑油Oは、延在部213を介して、スラスト軸受92とスラストカラー903との摺動界面に供給される。冷却水Cは、導入パイプ501から、導入部200に供給される。冷却水Cは、環状部201を流動する際、環状部211を流動する潤滑油Oと、熱交換を行う。すなわち、冷却水Cは潤滑油Oを冷却する。熱交換により昇温した冷却水Cは、排出部202から、排出パイプ502に排出される。
<ベアリングハウジングの製造方法>
次に、本実施形態のベアリングハウジングの製造方法について説明する。図4に、本実施形態のベアリングハウジングの製造方法に用いられる鋳型の径方向断面図を示す。なお、図4は、図2(B)に対応している。図4においては、図3の水路20と同様に、水路形成部20aを実線の密ハッチングで示す。また、図3の油路21と同様に、油路形成部21aを点線の疎ハッチングで示す。
次に、本実施形態のベアリングハウジングの製造方法について説明する。図4に、本実施形態のベアリングハウジングの製造方法に用いられる鋳型の径方向断面図を示す。なお、図4は、図2(B)に対応している。図4においては、図3の水路20と同様に、水路形成部20aを実線の密ハッチングで示す。また、図3の油路21と同様に、油路形成部21aを点線の疎ハッチングで示す。
図4に示すように、鋳型(砂型)6は、上型60と下型61とを備えている。上型60と下型61との間には、キャビティ2aが区画されている。キャビティ2aは、ベアリングハウジング2に、対応している。キャビティ2aは、水フランジ形成部22aと、オイルフランジ形成部23aと、を備えている。水フランジ形成部22aは水フランジ22に、オイルフランジ形成部23aはオイルフランジ23に、各々対応している。オイルフランジ形成部23aには、凸状の溝形成部230aが配置されている。溝形成部230aは、溝230に対応している。
キャビティ2aには、崩壊中子62が配置されている。崩壊中子62は、鋳砂と樹脂バインダーとにより形成されている。崩壊中子62は、水路形成部20aと油路形成部21aとを備えている。
水路形成部20aは、導入部形成部200aと、環状部形成部201aと、排出部形成部202aと、支持部203aと、を備えている。導入部形成部200aは導入部200に、環状部形成部201aは環状部201に、排出部形成部202aは排出部202に、支持部203aは連通部203に、各々対応している。導入部形成部200a、排出部形成部202aは、各々水フランジ形成部22aに連なっている。支持部203aは、オイルフランジ形成部23aに連なっている。導入部形成部200a、排出部形成部202a、支持部203aは、各々型面に支持されている。
油路形成部21aは、導入部形成部210aと、環状部形成部211aと、排出部形成部212aと、延在部形成部(図2(A)に示す延在部213を形成する部分)と、を備えている。導入部形成部210aは導入部210に、環状部形成部211aは環状部211に、排出部形成部212aは排出部212に、延在部形成部は延在部213に、各々対応している。導入部形成部210a、排出部形成部212aは、各々オイルフランジ形成部23aに連なっている。延在部形成部は、軸受収容部形成部(図2(A)に示す軸受収容部25を形成する部分)に連なっている。導入部形成部210a、排出部形成部212a、延在部形成部は、各々型面に支持されている。
ベアリングハウジング2の鋳造時においては、型締め後の鋳型6のキャビティ2aに、溶湯が注入される。キャビティ2aにおいて溶湯が冷却、固化することにより、ベアリングハウジング2が形成される。また、崩壊中子62を崩すことにより、ベアリングハウジング2に、水路20、油路21が形成される。
<作用効果>
次に、本実施形態のハウジングアセンブリおよびベアリングハウジングの製造方法の作用効果について説明する。図2(B)に示すように、本実施形態のハウジングアセンブリAによると、水路20は、連通部(図4に示す支持部203aの崩壊跡)203を有している。連通部203は、オイルパイプフランジ51により封止されている。このため、連通部203から冷却水Cが漏出するのを、抑制することができる。また、連通部203を塞ぐのに、栓部材は不要である。
次に、本実施形態のハウジングアセンブリおよびベアリングハウジングの製造方法の作用効果について説明する。図2(B)に示すように、本実施形態のハウジングアセンブリAによると、水路20は、連通部(図4に示す支持部203aの崩壊跡)203を有している。連通部203は、オイルパイプフランジ51により封止されている。このため、連通部203から冷却水Cが漏出するのを、抑制することができる。また、連通部203を塞ぐのに、栓部材は不要である。
また、図4に示すように、本実施形態のベアリングハウジング2の製造方法によると、キャビティ2aに溶湯を注ぐ際、水路形成部20aの環状部形成部201aは、導入部形成部200a、排出部形成部202aのみならず、支持部203aにも支持されている。すなわち、環状部形成部201aは、型面(水フランジ形成部22aおよびオイルフランジ形成部23a)により、二方向から両持ち梁状に支持されている。このため、鋳造時に、水路形成部20aが揺動しにくい。
また、仮に、水路形成部20aに支持部203aが配置されていない場合、環状部形成部201aは、型面(水フランジ形成部22aのみ)により、一方向から片持ち梁状に支持されることになる。この場合、環状部形成部201aの揺動を抑制するためには、例えば導入部形成部200a、排出部形成部202aを太くするなどの対策を施す必要がある。
この点、本実施形態の水路形成部20aには、支持部203aが配置されている。このため、環状部形成部201aを、二方向から両持ち梁状に支持することができる。したがって、敢えて導入部形成部200a、排出部形成部202aを太くしなくても(勿論、太くしてもよい)、環状部形成部201aの揺動を抑制することができる。
また、キャビティ2aに溶湯を注ぐ際、油路形成部21aの環状部形成部211aは、導入部形成部210a、排出部形成部212aのみならず、延在部形成部にも支持されている。すなわち、環状部形成部211aは、型面により、二方向から両持ち梁状に支持されている。このため、鋳造時に、油路形成部21aが揺動しにくい。
また、図2(B)に示すように、オイルフランジ23の取付面には、溝230が配置されている。溝230は、連通部203の出口と、排出部212の出口と、の間に配置されている。このため、排出部212の出口から漏出した潤滑油Oを、溝230に導入し、オイルフランジ23の取付面から排出することができる。したがって、潤滑油Oが連通部203の出口に流入するのを、抑制することができる。同様に、連通部203の出口から漏出した冷却水Cを、溝230に導入し、オイルフランジ23の取付面から排出することができる。したがって、冷却水Cが排出部212の出口に流入するのを、抑制することができる。
<その他>
以上、本発明のハウジングアセンブリおよびベアリングハウジングの製造方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
以上、本発明のハウジングアセンブリおよびベアリングハウジングの製造方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
ベアリングハウジング2の製造方法において、回転軸900(図1参照)用の孔やボルト500、510(図2(B)参照)用の孔を形成するタイミングは特に限定しない。例えば、ベアリングハウジング2の鋳造時にこれらの孔を形成してもよい。また、ベアリングハウジング2の鋳造後にこれらの孔を形成してもよい。
図2(B)に示す水フランジ22とオイルフランジ23との位相のずれは特に限定しない。位相のずれは、軸受収容部24の軸心を中心として、例えば、30°、60°、180°などであってもよい。
図3に示す水路20、油路21の形状、配置、数は特に限定しない。油路21は、ターボチャージャ1の所望の部位(例えば、ジャーナル軸受91、スラスト軸受92)を潤滑できればよい。水路20は、所望の部位(例えば、油路21)を冷却できればよい。冷却水(冷却液)C、潤滑油Oの種類は特に限定しない。連通部203(支持部203a)の形状、配置、数は特に限定しない。図4に示すキャビティ2aにおける崩壊中子62の揺動を抑制できればよい。鋳型6の構成は特に限定しない。例えば、溶湯の供給位置は特に限定しない。
図2(B)、図3に示すオイルフランジ23に、複数の溝230を並置してもよい。この場合、排出部212の出口に近い溝230により、排出部212の出口から漏出した潤滑油Oを、オイルフランジ23の取付面から排出してもよい。同様に、連通部203の出口に近い溝230により、連通部203の出口から漏出した冷却水Cを、オイルフランジ23の取付面から排出してもよい。
1:ターボチャージャ、2:ベアリングハウジング、2a:キャビティ、3:コンプレッサハウジング、4:タービンハウジング、6:鋳型、20:水路、20a:水路形成部、21:油路、21a:油路形成部、22:水フランジ、22a:水フランジ形成部、23:オイルフランジ、23a:オイルフランジ形成部、24:軸受収容部、25:軸受収容部、50:水パイプフランジ、51:オイルパイプフランジ、60:上型、61:下型、62:崩壊中子、90:回転部、91:ジャーナル軸受、92:スラスト軸受、200:導入部、200a:導入部形成部、201:環状部、201a:環状部形成部、202:排出部、202a:排出部形成部、203:連通部、203a:支持部、210:導入部、210a:導入部形成部、211:環状部、211a:環状部形成部、212:排出部、212a:排出部形成部、213:延在部、230:溝、230a:溝形成部、500:ボルト、501:導入パイプ、502:排出パイプ、503:ガスケット、510:ボルト、511:導入パイプ(オイルパイプ)、512:排出パイプ(オイルパイプ)、513:ガスケット、900:回転軸、901:コンプレッサインペラ、902:タービンインペラ、903:スラストカラー、A:ハウジングアセンブリ、C:冷却水、O:潤滑油
Claims (3)
- 潤滑油が流れる油路と、冷却水が流れる水路と、前記油路が開口するオイルフランジと、前記水路が開口する水フランジと、を備えるベアリングハウジングと、
前記オイルフランジを封止し、前記油路に連通するオイルパイプが連結されるオイルパイプフランジと、
を備えるハウジングアセンブリであって、
前記水路は、前記オイルフランジに開口し、前記オイルパイプフランジに封止される連通部を有することを特徴とするハウジングアセンブリ。 - 前記オイルフランジは、前記油路の開口と、前記連通部の開口と、の間に配置される溝を有する請求項1に記載のハウジングアセンブリ。
- 請求項1または請求項2に記載のベアリングハウジングを、崩壊中子が配置されたキャビティを有する鋳型を用いて、鋳造するベアリングハウジングの製造方法であって、
前記キャビティは、前記水フランジを形成する水フランジ形成部と、前記オイルフランジを形成するオイルフランジ形成部と、を有し、
前記崩壊中子は、前記水フランジ形成部に連なり前記水路を形成する水路形成部を有し、
前記水路形成部は、前記オイルフランジ形成部に支持される支持部を有し、
前記連通部は、前記支持部の崩壊跡であることを特徴とするベアリングハウジングの製造方法。
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