特開 2024-81327 過給機用コンプレッサハウジングの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024081327

(43)【公開日】2024-06-18

(54)【発明の名称】過給機用コンプレッサハウジングの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/42 20060101AFI20240611BHJP

   F02B 39/00 20060101ALI20240611BHJP

【ＦＩ】

F04D29/42 P

F02B39/00 G

F02B39/00 T

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022194861

(22)【出願日】2022-12-06

(71)【出願人】

【識別番号】000185488

【氏名又は名称】株式会社オティックス

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大須賀 竜

【テーマコード（参考）】

3G005

3H130

【Ｆターム（参考）】

3G005EA04

3G005FA41

3G005GB85

3G005KA09

3H130AA13

3H130AB07

3H130AB27

3H130AB42

3H130AC14

3H130BA98A

3H130CA21

3H130CA27

3H130DJ08Z

3H130EA02A

3H130ED01A

(57)【要約】

【課題】ダイカストで成型する際の設備費用を低減できる過給機用コンプレッサハウジングの製造方法を提供する。
【解決手段】過給機用コンプレッサハウジングの製造方法は、一体粗材形成工程、分割加工工程及び組付工程を含む。一体粗材形成工程では、ダイカスト金型１００を用いて、スクロールピース２の粗材であるスクロールピース粗材２ａと、シュラウドピース３の粗材であるシュラウドピース粗材３ａとがダイカスト金型１００の開閉方向Ｙに連なってなる一体粗材１ａをダイカスト成型する。分割加工工程では、一体粗材１ａをスクロールピース粗材２ａとシュラウドピース粗材３ａとに分割し、スクロールピース粗材２ａ及びシュラウドピース粗材３ａを加工してスクロールピースとシュラウドピースとを形成する。組付工程では、シュラウドピースをスクロールピースに組み付ける。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンプレッサインペラに向けて空気を吸い込む吸気口を形成する吸気口形成部と、
上記コンプレッサインペラを周方向に囲むとともに該コンプレッサインペラに対向する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通過させて圧縮するディフューザ通路を形成するディフューザ部と、
上記ディフューザ通路を通過した圧縮空気を外部へ導くスクロール室を形成するスクロール室形成部と、
を有し、
少なくとも上記吸気口形成部及び上記スクロール室形成部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形成部の一部、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からなる過給機用コンプレッサハウジングの製造方法であって、
ダイカスト金型を用いて、上記スクロールピースの粗材であるスクロールピース粗材と、上記シュラウドピースの粗材であるシュラウドピース粗材とが上記ダイカスト金型の開閉方向に連なってなる一体粗材をダイカスト成型する一体粗材形成工程と、
上記一体粗材を上記スクロールピース粗材と上記シュラウドピース粗材とに分割し、上記スクロールピース粗材及び上記シュラウドピース粗材を加工して上記スクロールピースと上記シュラウドピースとを形成する分割加工工程と、
上記シュラウドピースを上記スクロールピースに組み付ける組付工程と、を含む過給機用コンプレッサハウジングの製造方法。

【請求項2】

上記一体粗材において、上記スクロールピース粗材は、上記ダイカスト金型の開閉方向において上記シュラウドピース粗材よりも上記ダイカスト金型の分割位置に近い側に位置している、請求項１に記載の過給機用コンプレッサハウジングの製造方法。

【請求項3】

上記一体粗材における上記シュラウドピース粗材は、上記ダイカスト金型の開閉方向に直交する方向において、上記スクロールピース粗材における上記吸気口形成部の外形の内側に位置している、請求項１又は２に記載の過給機用コンプレッサハウジングの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、過給機用コンプレッサハウジングの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車に備えられる過給機用コンプレッサ（圧縮機）は、インペラを収容可能に構成されていると共に、インペラに向けて空気を吸い込む吸気口と、インペラの外周側において周方向に形成され、インペラから吐き出された空気を導入するスクロール室と、インペラに対向するシュラウド面とを備えたコンプレッサハウジングを有している。例えば、特許文献１には、このようなコンプレッサハウジングとして、スクロールピースとシュラウドピースとを互いに組み付けて構成したものが開示されている。そして、当該構成では、それぞれのピースは成型後の鋳肌粗さが良好となるダイカストにより成型される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５９８５３２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示の構成では、ピースごとに個別のダイカスト金型を用いて成形されているため、トータルの金型費用が高くなる傾向がある。そこで、金型の開閉方向に直交する方向に両ピースを並べて、両ピースに対応する金型を一体化して金型費用の低減を図ることが考えられる。かかる構成では、金型開閉方向における両ピースの投影面積が大きくなることにより、ダイカスト成型する際の鋳造圧により発生する金型開放方向の力が増大する。そのため、ダイカスト成型時の金型の型締め力を増大させる必要があり、ダイカストマシンの大型化を招いて設備費用が上昇するというデメリットがある。

【0005】

本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたもので、ダイカストで成型する際の設備費用を低減できる過給機用コンプレッサハウジングの製造方法を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、コンプレッサインペラに向けて空気を吸い込む吸気口を形成する吸気口形成部と、
上記コンプレッサインペラを周方向に囲むとともに該コンプレッサインペラに対向する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通過させて圧縮するディフューザ通路を形成するディフューザ部と、
上記ディフューザ通路を通過した圧縮空気を外部へ導くスクロール室を形成するスクロール室形成部と、
を有し、
少なくとも上記吸気口形成部及び上記スクロール室形成部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形成部の一部、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からなる過給機用コンプレッサハウジングの製造方法であって、
ダイカスト金型を用いて、上記スクロールピースの粗材であるスクロールピース粗材と、上記シュラウドピースの粗材であるシュラウドピース粗材とが上記ダイカスト金型の開閉方向に連なってなる一体粗材をダイカスト成型する一体粗材形成工程と、
上記一体粗材を上記スクロールピース粗材と上記シュラウドピース粗材とに分割し、上記スクロールピース粗材及び上記シュラウドピース粗材を加工して上記スクロールピースと上記シュラウドピースとを形成する分割加工工程と、
上記シュラウドピースを上記スクロールピースに組み付ける組付工程と、を含む過給機用コンプレッサハウジングの製造方法にある。

【発明の効果】

【0007】

上記過給機用コンプレッサハウジングの製造方法によれば、ダイカスト成型する際にスクロールピース粗材とシュラウドピース粗材とがダイカスト金型の開閉方向に連なる一体粗材を成型した後、スクロールピース粗材とシュラウドピース粗材とを分割し、両粗材を加工して得られたスクロールピースとシュラウドピースとを互いに組み付ける。そのため、ピースごとに個別のダイカスト金型を用いる場合に比べて金型費用を低減できる。さらに、ダイカスト金型において、金型開閉方向における両ピースの投影面積が大きくなることを抑制できるため、型締め力を過度に大きくする必要がなく、設備費用の低減を図ることができる。

【0008】

以上のごとく、本発明によれば、ダイカストで成型する際の設備費用を低減できる過給機用コンプレッサハウジングの製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１における、過給機用コンプレッサハウジングを備える過給機の断面図。

【図2】実施例１における、過給機用コンプレッサハウジングの製造方法を示す概念図。

【図3】実施例１における、過給機用コンプレッサハウジングの製造方法の一体粗材形成工程を説明するダイカスト金型及び一体粗材の断面図。

【図4】実施例１における、過給機用コンプレッサハウジングの製造方法の分割加工工程での分割前の状態を説明する一体粗材の断面図。

【図5】実施例１における、過給機用コンプレッサハウジングの製造方法の分割加工工程での分割後の状態を説明する（ａ）シュラウドピースの断面図、（ｂ）スクロールピースの断面図。

【図6】実施例１における、過給機用コンプレッサハウジングの製造方法における組付工程を説明する断面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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。

【0011】

上記一体粗材において、上記スクロールピース粗材は、上記ダイカスト金型の開閉方向において上記シュラウドピース粗材よりも上記ダイカスト金型の分割面に近い側に位置していることが好ましい。スクロールピース粗材は、シュラウドピース粗材よりも体格が大きいため、上記の配置にすることで、一体粗材においてスクロールピース粗材とシュラウドピース粗材との間にアンダーカットが生じないようしやすくなり、ダイカスト成型が容易となる。

【0012】

上記一体粗材における上記シュラウドピース粗材は、上記ダイカスト金型の開閉方向に直交する方向において、上記スクロールピース粗材における上記吸気口形成部の外形の内側に位置していることが好ましい。この場合は、ダイカスト金型の開閉方向において、シュラウドピース粗材の全体がスクロールピース粗材と重なることとなるため、金型開閉方向における一体粗材の投影面積をスクロールピース粗材の投影面積と同等することができ、設備費用の低減を一層図ることができる。

【実施例0013】

（実施形態１）
以下、上記過給機用コンプレッサハウジングの製造方法の実施形態について、図１～図６を用いて説明する。

【0014】

１．過給機用コンプレッサハウジング１の構成
図１に示すように、過給機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、吸気口形成部１０、シュラウド部２０、ディフューザ部３０、スクロール室形成部１２０が備えられる。
吸気口形成部１０は、コンプレッサインペラ１３に向けて空気を吸い込む吸気口１１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から吐出される圧縮空気を通過させるディフューザ通路１５を形成している。
スクロール室形成部１２０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スクロール室１２を形成している。
そして、過給機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、吸気口形成部１０及びスクロール室形成部１２０の一部を少なくとも有する。
シュラウドピース３は、スクロール室形成部１２０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。

【0015】

以下、各構成について、詳述する。

【0016】

図１に示すように、過給機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及びシュラウドピース３により分割形成されている。そして、過給機用コンプレッサハウジング１は、コンプレッサインペラ１３が一端に取り付けられたシャフト１４を軸受けする軸受機構が収納された軸受ハウジング（図示せず）のフランジ部又は分割構造を採用した場合のシールプレート４０に取り付けられる。

【0017】

スクロールピース２は、吸気口形成部１０、第１スクロール室形成部１２１、外周部１２５、被圧入部２３及び第１当接面２４を有する。

【0018】

スクロールピース２における吸気口形成部１０は筒状をなすとともに軸方向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。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、過給機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。そして、外周部１２５の内側には、シールプレート４０が取り付けられている。

【0019】

スクロールピース２における被圧入部２３は、吸気口形成部１０のＹ２側に位置して筒状をなしている。スクロールピース２における第１当接面２４は、径方向において被圧入部２３と第１スクロール室形成部１２１との間に位置して、径方向に平行な壁面として形成される。

【0020】

次に、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、圧入部３３、第１ディフューザ部３５及び第２当接面３８を有する。

【0021】

シュラウドピース３における第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。第１ディフューザ部３５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。圧入部３３は、シュラウドピース３における吸気側Ｙ１の端部に位置して円筒状をなしている。

【0022】

そして、シュラウドピース３の圧入部３３がスクロールピース２の被圧入部２３の内側に圧入されて、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３３と被圧入部２３とは、互いに周方向の全域において当接している。なお、圧入部３３と被圧入部２３とにおける締め代は、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。

【0023】

シュラウドピース３における第２当接面３８は、径方向において圧入部３３と第２スクロール室形成部１２２との間に位置して、径方向に平行な壁面として形成される。そして、第２当接面３８は、スクロールピース２における第１当接面２４に当接している。

【0024】

シールプレート４０は、第３スクロール室形成部１２３と、シールプレート挿入部４１と、第２ディフューザ部３６とを有する。第３スクロール室形成部１２３は、スクロール室１２における外周側の壁面を構成している。シールプレート挿入部４１は、外周部１２５の内側に挿入されている。第２ディフューザ部３６は、第１ディフューザ部３５とともに、ディフューザ部３０を形成している。第２ディフューザ部３６は、第１ディフューザ部３５のディフューザ面３４と所定距離をおいて対向する対向面３７を有する。そして、ディフューザ面３４と対向面３７との間の空間がディフューザ通路１５となっている。

【0025】

なお、図１に示すように、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とシールプレート４０における第３スクロール室形成部１２３との間には、若干の隙間Ｃ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、シールプレート４０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。

【0026】

２．製造方法
本実施形態１における過給機用コンプレッサハウジング１の製造方法は、図２に示すように、一体粗材形成工程Ｓ１、分割加工工程Ｓ２、組付工程Ｓ３を含む。

【0027】

２－１．一体粗材形成工程Ｓ１
一体粗材形成工程Ｓ１では、図３に示すように、ダイカスト金型１００を用いて、スクロールピース２の粗材であるスクロールピース粗材２ａと、シュラウドピース３の粗材であるシュラウドピース粗材３ａとがダイカスト金型１００の開閉方向Ｙに連なってなる一体粗材１ａをダイカスト成型する。

【0028】

ダイカスト金型１００は、上側金型１０１と下側金型１０２とを含む。上側金型１０１と下側金型１０２とは別体として形成され、図示しない型締め装置により、互いに当接した閉塞状態と互いに離間した開放状態と切り替えて開閉可能となっている。本実施形態では、ダイカスト金型１００はＹ方向を上側金型１０１と下側金型１０２との開閉方向としている。ダイカスト金型１００は閉塞状態において、上側金型１０１と下側金型１０２との間に一体粗材１ａの形状に対応した空間が形成される。当該空間に溶融した金属（本実施形態では、アルミニウム合金）を高速・高圧で充填することで、一体粗材１ａが成型される。

【0029】

本実施形態では、一体粗材１ａにおいて、スクロールピース粗材２ａは、ダイカスト金型１００の開閉方向Ｙにおいてシュラウドピース粗材よりも上記ダイカスト金型の分割面１０３に近い側に位置している。そして、一体粗材１ａにおいて、シュラウドピース粗材３ａは、ダイカスト金型１００の開閉方向Ｙに直交する方向において、スクロールピース粗材２ａにおける吸気口形成部１０の外形の内側１０ａに位置している

【0030】

また、本実施形態では、一体粗材１ａにおいて、スクロールピース粗材２ａにおけるコンプレッサインペラ１３の回転軸１３ａ（図１参照）に対応する第１仮想軸２ｂと、シュラウドピース粗材３ａにおけるコンプレッサインペラ１３の回転軸１３ａに対応する第２仮想軸３ｂとが同一直線上に位置している。すなわち、第１仮想軸２ｂ及び第２仮想軸３ｂは回転軸１３ａと一致している。

【0031】

２－２．分割加工工程Ｓ２
分割加工工程Ｓ２では、図４に示す一体粗材１ａを、シュラウドピース粗材３ａと、スクロールピース粗材２ａとに分割し、スクロールピース粗材２ａ及びシュラウドピース粗材３ａを加工して図５（ａ）に示すシュラウドピース３と図５（ｂ）に示すスクロールピース２とを形成する。

【0032】

本実施形態では、図４に示すように、一体粗材１ａにおいて、スクロールピース粗材２ａの吸気口形成部１０のＹ側先端に相当する位置を分割位置Ｌとし、当該分割位置Ｌで分割を行う。分割位置Ｌは、この位置に限定されず、一体粗材１ａの成型においてアンダーカットが生じない位置であればよい。なお、一体粗材１ａの分割は機械加工で行うことができ、一体粗材１ａにおけるスクロールピース粗材２ａとシュラウドピース粗材３ａとの間に両者を分割する際に除去されることとなる分割代（図示せず）が設けられている。

【0033】

２－３．組付工程Ｓ３
組付工程Ｓ３では、シュラウドピース３をスクロールピース２に組み付ける。本実施形態では、図６に示すように、矢印Ｐで示すように、スクロールピース２の第１仮想軸２ｂと、シュラウドピース３の第２仮想軸３ｂとを一致させた状態で、シュラウドピース３をスクロールピース２のＹ２側からＹ１方向に向けて軸方向Ｙに沿ってスクロールピース２の内側に挿入し、シュラウドピース３の圧入部３３をスクロールピース２の被圧入部２３に圧入する。当該圧入はシュラウドピース３の第２当接面３８が、スクロールピース２の第１当接面２４に当接するまで行う。これにより、図１に示す過給機用コンプレッサハウジング１が完成する。

【0034】

３．作用効果
次に、本実施形態の過給機用コンプレッサハウジング１の製造方法による作用効果について詳述する。
本実施形態の過給機用コンプレッサハウジング１の製造方法によれば、ダイカスト成型する際にスクロールピース粗材２ａとシュラウドピース粗材３ａとがダイカスト金型１００の開閉方向に連なる一体粗材１ａを成型した後、スクロールピース粗材２ａとシュラウドピース粗材３ａとを分割し、両粗材を加工して得られたスクロールピース２とシュラウドピース３とを互いに組み付ける。そのため、ピース２、３ごとに個別のダイカスト金型を用いる場合に比べて金型費用を低減できる。さらに、ダイカスト金型１００において、金型開閉方向Ｙにおける両ピース２、３の投影面積が大きくなることを抑制できるため、型締め力を過度に大きくする必要がなく、設備費用の低減を図ることができる。

【0035】

また、本実施形態では、一体粗材１ａにおいて、スクロールピース粗材２ａは、ダイカスト金型１００の開閉方向Ｙにおいてシュラウドピース粗材３ａよりもダイカスト金型１００の分割位置Ｌに近い側に位置している。スクロールピース粗材２ａは、シュラウドピース粗材３ａよりも体格が大きいため、上述の配置にすることで、一体粗材１ａにおいてスクロールピース粗材２ａとシュラウドピース粗材３ａとの間にアンダーカットが生じないようしやすくなり、ダイカスト成型が容易となる。

【0036】

また、本実施形態では、一体粗材１ａにおけるシュラウドピース粗材３ａは、ダイカスト金型１００の開閉方向Ｙに直交する方向において、スクロールピース粗材２ａにおける吸気口形成部１０の外形の内側１０ａに位置している。これにより、ダイカスト金型１００の開閉方向Ｙにおいて、シュラウドピース粗材３ａの全体がスクロールピース粗材２ａと重なることとなるため、金型開閉方向Ｙにおける一体粗材１ａの投影面積をスクロールピース粗材２ａの投影面積と同等することができ、設備費用の低減を一層図ることができる。

【0037】

以上のごとく、本実施形態によれば、ダイカストで成型する際の設備費用を低減できる過給機用コンプレッサハウジング１の製造方法を提供することができる。

【0038】

本発明は上記実施形態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形態及び変形形態に適用することが可能である。例えば、本実施形態において、軸受機構に設けられたシールプレート４０に替えて、シールプレート挿入部４１と同様の形状を有する外周環状ピース挿入部と第３スクロール室形成部１２３とを有する外周環状ピースを備え、過給機用コンプレッサハウジング１をスクロールピース２、シュラウドピース３及び上記外周環状ピースの３つのピースからなるようにしてもよい。

【符号の説明】

【0039】

１ 過給機用コンプレッサハウジング
２ スクロールピース
３ シュラウドピース
１ａ 一体粗材
２ａ スクロールピース粗材
３ａ シュラウドピース粗材
Ｌ 分割位置
２３ 被圧入部
２４ 第１当接面
３３ 圧入部
３８ 第２当接面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】