專利名稱：用于渦輪增壓器的葉輪殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于渦輪增壓器的葉輪殼體，通過將分開地形成的第一結(jié)構(gòu)體結(jié)合于第二結(jié)構(gòu)體來組裝該葉輪殼體，并且其中，在第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體之間形成有氣體通路。本發(fā)明還涉及包括該葉輪殼體的渦輪增壓器。
背景技術(shù)：
例如，日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No. 2008-106667 (JP-A-2008-106667)描述了一種用于渦輪增壓器的葉輪殼體，該葉輪殼體通過分開地形成作為第一結(jié)構(gòu)體的金屬薄板制成的渦旋體和作為第二結(jié)構(gòu)體的金屬薄板制成的基體以及隨后將渦旋體焊接至基體而制成。在上述渦輪機(jī)殼體中，由渦旋體的表面和基體的表面形成拐角部，使得拐角部附近的排氣流受到干擾。 如圖12中示出的，拐角部E由渦旋體130的面向排氣通路160的內(nèi)周表面133A和基體部150的同樣面向排氣通路160的外周表面形成。當(dāng)排氣通路160中的排氣沖擊拐角部E時(shí)，排氣的流動(dòng)受到干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種渦輪增壓器及其葉輪殼體，其通過使用將第一結(jié)構(gòu)體結(jié)合于第二結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)而使氣體通路中的氣流的擾動(dòng)最小。本發(fā)明的第一方面涉及一種用于渦輪增壓器的葉輪殼體。葉輪殼體包括第一結(jié)構(gòu)體；第二結(jié)構(gòu)體，該第二結(jié)構(gòu)體與第一結(jié)構(gòu)體分開地形成并且結(jié)合于第一結(jié)構(gòu)體；和氣體通路，氣體通路形成在第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體之間，其中第一結(jié)構(gòu)體和第二結(jié)構(gòu)體之間的結(jié)合部設(shè)置有拐角部，該拐角部由第一結(jié)構(gòu)體的面向氣體通路的第一表面和第二結(jié)構(gòu)體的面向氣體通路的第二表面形成；并且該拐角部設(shè)置有引導(dǎo)部，該引導(dǎo)部具有使氣體的沿著第一表面的流動(dòng)方向改變?yōu)檠刂诙砻娴姆较虻男螤?。根?jù)上述方面，第一結(jié)構(gòu)體和第二結(jié)構(gòu)體之間的結(jié)合部中的由面向氣體通路的第一表面和面向氣體通路的第二表面形成的拐角部設(shè)置有引導(dǎo)部，該引導(dǎo)部具有使氣體的沿著第一表面的流動(dòng)方向改變?yōu)檠刂诙砻娴姆较虻男螤?。因此，可以在采用第一結(jié)構(gòu)體和第二結(jié)構(gòu)體相互結(jié)合的結(jié)構(gòu)的同時(shí)抑制氣體通路中的氣流的擾動(dòng)的發(fā)生。在上述葉輪殼體中，第一結(jié)構(gòu)體和第二結(jié)構(gòu)體可以通過釬焊相互結(jié)合，并且引導(dǎo)部可以是通過釬焊形成的圓角。根據(jù)此構(gòu)造，第一結(jié)構(gòu)體和第二結(jié)構(gòu)體通過釬焊相互結(jié)合，由釬焊材料形成的圓角用作引導(dǎo)部。因此，釬焊操作既完成了第一結(jié)構(gòu)體和第二結(jié)構(gòu)體之間的結(jié)合又完成了引導(dǎo)部的形成，從而能夠改進(jìn)渦輪增壓器的生產(chǎn)率。在上述構(gòu)造中，第一表面可以設(shè)置有限制形成圓角的釬焊材料的流動(dòng)的第一限制部，第二表面可以設(shè)置有限制形成圓角的釬焊材料的流動(dòng)的第二限制部。根據(jù)此構(gòu)造，第一表面設(shè)置有第一限制部，第二表面設(shè)置有第二限制部。因此，能夠適當(dāng)?shù)毓芾碛米饕龑?dǎo)部的圓角的尺寸。在上述構(gòu)造中，第一結(jié)構(gòu)體可以是由壓制成形的金屬薄板制成并且包括渦旋形部位的渦旋體，第二結(jié)構(gòu)體可以是包括法蘭部的基體，并且氣體通路可以形成在渦旋形部位與法蘭部之間。根據(jù)此構(gòu)造，由于由金屬薄板制成的第一結(jié)構(gòu)體和由金屬薄板制成的第二結(jié)構(gòu)體通過釬焊結(jié)合一起，故而與結(jié)合過程包括焊接的情況相比，可以抑制由于結(jié)合過程期間的熱導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)體中的過大變形的發(fā)生。在上述構(gòu)造中，第一結(jié)構(gòu)體可以包括當(dāng)與壓制成形相關(guān)聯(lián)地導(dǎo)致的殘余應(yīng)力被釋放時(shí)發(fā)生比別的部位大的變形的第一部位，第二結(jié)構(gòu)體可以包括當(dāng)與壓制成形相關(guān)聯(lián)地導(dǎo)致的殘余應(yīng)力被釋放時(shí)發(fā)生比別的部位大的變形的第二部位，并且在葉輪殼體中，第一結(jié)構(gòu)體和第二結(jié)構(gòu)體可以設(shè)置并相互結(jié)合成使得與殘余應(yīng)力的釋放相關(guān)聯(lián)地導(dǎo)致的第二部位的變形的方向和與殘余應(yīng)力的釋放相關(guān)聯(lián)地導(dǎo)致的第一部位的變形的方向相一致。
壓制成形的第一結(jié)構(gòu)體和壓制成形的第二結(jié)構(gòu)體由于壓制成形過程而具有殘余應(yīng)力。因此，當(dāng)?shù)谝唤Y(jié)構(gòu)體和第二結(jié)構(gòu)體通過釬焊結(jié)合時(shí)，由于熱而釋放殘余應(yīng)力。此時(shí)，在每個(gè)結(jié)構(gòu)體中沿殘余應(yīng)力的方向發(fā)生變形。此外，變形的方向和大小根據(jù)在每個(gè)結(jié)構(gòu)體中的每個(gè)部位處釋放的殘余應(yīng)力的方向和大小而變化。假設(shè)第一結(jié)構(gòu)體和第二結(jié)構(gòu)體結(jié)合為使得第一結(jié)構(gòu)體中的發(fā)生相對(duì)較大的變形的第一部位與第二結(jié)構(gòu)體中的發(fā)生相對(duì)較小的變形或者基本不發(fā)生變形的部位相對(duì)應(yīng)或者相一致。在此假設(shè)情況下，第一部位中的變形使第一部位背離第二結(jié)構(gòu)部件的上述相對(duì)應(yīng)的或者相一致的部位移動(dòng)。因此，在第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體之間部分地形成大的間隙。相反，在本發(fā)明的上述構(gòu)造中，兩個(gè)結(jié)構(gòu)體結(jié)合為使得第一結(jié)構(gòu)體的發(fā)生相對(duì)較大的變形的第一部位在相位上對(duì)應(yīng)于第二結(jié)構(gòu)體的發(fā)生相對(duì)較大的變形的第二部位。因此，第一部位的變形和第二部位的變形沿減少第一結(jié)構(gòu)體和第二結(jié)構(gòu)體之間形成的間隙的方向作用。因此，可以抑制在結(jié)構(gòu)體之間的結(jié)合部中形成大的間隙。在上述構(gòu)造中，葉輪殼體可以是渦輪增壓器的渦輪機(jī)殼體。根據(jù)此構(gòu)造，在分開地形成的第一結(jié)構(gòu)體和第二結(jié)構(gòu)體相互結(jié)合并且在第一結(jié)構(gòu)體和第二結(jié)構(gòu)體之間形成有排氣通路的渦輪機(jī)殼體中，第一結(jié)構(gòu)體與第二結(jié)構(gòu)體之間的結(jié)合部的拐角部設(shè)置有引導(dǎo)部。因此，可以抑制排氣流中的擾動(dòng)的發(fā)生。在上述構(gòu)造中，葉輪殼體可以是渦輪增壓器的壓縮機(jī)殼體。根據(jù)此構(gòu)造，在分開地形成的第一結(jié)構(gòu)體和第二結(jié)構(gòu)體相互結(jié)合并且在第一結(jié)構(gòu)體和第二結(jié)構(gòu)體之間形成有排氣通路的壓縮機(jī)殼體中，第一結(jié)構(gòu)體和第二結(jié)構(gòu)體之間的結(jié)合部的拐角部設(shè)置有引導(dǎo)部。因此，可以抑制排氣流中的擾動(dòng)的發(fā)生。本發(fā)明的第二方面涉及一種渦輪增壓器。該渦輪增壓器包括上述葉輪殼體。


從下面參照附圖的示例性實(shí)施方式的描述中，本發(fā)明的上述和其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，其中相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件，在附圖中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的渦輪增壓器的總體結(jié)構(gòu)；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的渦輪機(jī)殼體的立體圖3是根據(jù)第一實(shí)施方式的渦輪機(jī)殼體的分解立體圖；圖4是沿圖2中的DA-DA線截取的渦輪機(jī)殼體的截面圖；圖5是沿圖2中的DB-DB線截取的渦輪機(jī)殼體的截面圖；圖6是渦輪機(jī)殼體的放大截面圖，示出了圖5中示出的部分A的結(jié)構(gòu)；圖7A是渦輪機(jī)殼體的改型渦旋體的示意圖，圖7B是渦輪機(jī)殼體的改型基體的示意圖；圖8是示出了渦輪機(jī)殼體的渦旋體和基體在周向方向上的位置與變形量之間的關(guān)系的圖形；圖9是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的渦輪增壓器的截面圖； 圖10是根據(jù)本發(fā)明的改型實(shí)施方式的渦輪增壓器中的渦輪機(jī)殼體的拐角部的截面圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一改型實(shí)施方式的渦輪增壓器中的渦輪機(jī)殼體的拐角部的截面圖；以及圖12是現(xiàn)有技術(shù)的渦輪機(jī)殼體中的拐角部的截面圖。
具體實(shí)施例方式將參照?qǐng)DI至圖8描述本發(fā)明第一實(shí)施方式。在本實(shí)施方式中，將本發(fā)明實(shí)施為用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器的渦輪機(jī)殼體。如圖I所示，渦輪增壓器I包括渦輪機(jī)葉輪81，其通過排氣的能量旋轉(zhuǎn)；壓縮機(jī)葉輪82，其在渦輪機(jī)葉輪81旋轉(zhuǎn)時(shí)壓縮進(jìn)氣；轉(zhuǎn)子軸83，其將渦輪機(jī)葉輪81連接至壓縮機(jī)葉輪82 ;渦輪機(jī)殼體11，其容置渦輪機(jī)葉輪81 ;壓縮機(jī)殼體12，其容置壓縮機(jī)葉輪82 ;以及中央殼體13，其容置轉(zhuǎn)子軸83。在渦輪增壓器I中，因?yàn)闇u輪機(jī)葉輪81和壓縮機(jī)葉輪82連接至轉(zhuǎn)子軸83，所以這三個(gè)元件作為單個(gè)單元一起旋轉(zhuǎn)。此外，因?yàn)闇u輪機(jī)殼體11、壓縮機(jī)殼體12和中央殼體13彼此連接，所以這三個(gè)元件組合成整體件。在渦輪機(jī)殼體11內(nèi)，形成有葉輪室52A和排氣通路60，該葉輪室52A容置渦輪機(jī)葉輪81，該排氣通路60引導(dǎo)排氣從渦輪機(jī)殼體11上游的排氣管流動(dòng)至渦輪機(jī)殼體11下游的排氣管。排氣通路60由葉輪室52A、渦旋通路61和出口通路62形成，葉輪室52A容置渦輪機(jī)葉輪81，渦旋通路61將排氣從上游排氣管引導(dǎo)至葉輪室52A，出口通路62將排氣從渦輪機(jī)葉輪81引導(dǎo)至下游排氣管。將參照?qǐng)D2至圖4描述渦輪機(jī)殼體11的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，渦輪機(jī)殼體11包括一起形成排氣通路60的渦旋體30和基體50 ;入口法蘭21，渦輪機(jī)殼體11上游的排氣管連接于該入口法蘭21 ;和出口法蘭22，渦輪機(jī)殼體11下游的排氣管連接于該出口法蘭22。渦旋體30和基體50是通過壓制形成的由金屬薄板制成的本體。在本實(shí)施方式中使用的入口法蘭21和出口法蘭22通過鑄造制成。如圖3所示，渦旋體30包括圓筒部31和開口 35，該開口 35形成至渦旋體30的入口開口。圓筒部31設(shè)置有通路部32，該通路部32由圓筒部31的沿周向延伸的周壁和圓筒部31的沿徑向延伸的頂壁形成，并且形成渦旋通路61 ;第一結(jié)合部34，第一結(jié)合部34結(jié)合于基體50的圓筒部51 ;和第二結(jié)合部33,該第二結(jié)合部33結(jié)合于基體50的法蘭部53。
連接于上游側(cè)排氣管的入口法蘭21結(jié)合于渦旋通路61的入口開口部35?；w50包括圓形法蘭部53，該圓形法蘭部53連接至中央殼體13(見圖I);圓筒部51，渦旋體30的第一結(jié)合部34和出口法蘭22配合于該圓筒部51 ;和殼體部52，渦輪機(jī)葉輪81容置在該殼體部52中。殼體部52使圓筒部51和法蘭部53互連。殼體部52中形成有連通開口 52B，以便使渦旋通路61與葉輪室52A可連通地連接。將參照?qǐng)D4描述渦輪機(jī)殼體11的縱截面結(jié)構(gòu)。圖4在沿圖2中的線DA-DA截取的截面中示出了渦輪機(jī)殼體11的結(jié)構(gòu)。圖4中的單點(diǎn)劃線P描繪了渦輪機(jī)殼體11和渦輪機(jī)葉輪81的中心 線。渦旋體30的第一結(jié)合部34配合至基體50的圓筒部51的近端部5IB的外側(cè)。近端部51B的外周表面51A通過釬焊結(jié)合于第一結(jié)合部34的內(nèi)周表面34A。由此，渦旋體30的第一結(jié)合部34的內(nèi)周表面34A撞擊(impinges)在殼體部52的上表面52C上。渦旋體30的第二結(jié)合部33配合至基體50的法蘭部53的外側(cè)。法蘭部53的外周表面53A通過釬焊結(jié)合于第二結(jié)合部33的內(nèi)周表面33A。出口法蘭22配合至基體50的圓筒部51的遠(yuǎn)端部51C的外側(cè)。遠(yuǎn)端部51C的外周表面51A通過釬焊結(jié)合于出口法蘭22的內(nèi)周表面22A。在渦輪機(jī)殼體11內(nèi)，在圓筒部31、殼體部52和法蘭部53之間形成渦旋通路61。此外，出口通路62is形成在圓筒部51中。渦旋通路61經(jīng)由連通開口部52B與葉輪室52A的入口開口連通。出口通路62與葉輪室52A連通。將參照?qǐng)D5描述渦輪機(jī)殼體11的橫截面結(jié)構(gòu)。圖5示出了沿著圖2中的線DB-DB觀察到的渦輪機(jī)殼體11的橫截面結(jié)構(gòu)。此外，圖5中的點(diǎn)P示出了渦輪機(jī)殼體11和渦輪機(jī)葉輪81的中心線。入口法蘭21配合至開口 35的入口側(cè)結(jié)合部36的外側(cè)。入口側(cè)結(jié)合部36的外周表面36A和入口法蘭21的內(nèi)周表面21A通過釬焊相互結(jié)合。排氣以如下方式在渦輪機(jī)殼體11中流動(dòng)。如箭頭GA所示，渦輪機(jī)殼體11上游的排氣管中的排氣經(jīng)由開口 35流入渦旋通路61的渦旋部中。如箭頭GB所示，流入渦旋通路61的入口開口的排氣在渦旋通路61內(nèi)沿周向方向繞殼體部52流動(dòng)。當(dāng)排氣流動(dòng)時(shí)，排氣中的一些經(jīng)由連通開口部52B流入葉輪室52A。如箭頭GC所示，流入葉輪室52A的排氣沖擊(strikes)渦輪機(jī)葉輪81的葉片，隨后在渦輪機(jī)葉輪81旋轉(zhuǎn)時(shí)被引導(dǎo)至出口通路62中。送入到出口通路62中的排氣流動(dòng)通過出口通路62，隨后流入渦輪機(jī)殼體11下游的排氣管中。將參照?qǐng)D6描述潤旋體30和基體50的結(jié)合方式。圖6在放大的局部截面圖中不出了圖4中示出的部分A的結(jié)構(gòu)。此外，箭頭Gl、箭頭G2和箭頭GX描繪了排氣的流動(dòng)。在渦旋體30的第二結(jié)合部33配合至基體50的法蘭部53處的配合部的渦旋通路61偵彳，由第二結(jié)合部33的面向渦旋通路61的內(nèi)周表面33A和法蘭部53的面向渦旋通路61的外周表面53A形成內(nèi)側(cè)拐角部C。此外，在渦輪機(jī)殼體11的配合部的外側(cè)，由第二結(jié)合部33的端面33E和法蘭部53的端面53E形成外側(cè)拐角部D。此處，將沿渦輪機(jī)殼體11的中心線截取的渦輪機(jī)殼體11的截面限定為基準(zhǔn)截面平面，并且將分開地形成并且結(jié)合一起的兩個(gè)結(jié)構(gòu)體(例如，渦旋體30和基體50)的在基準(zhǔn)截面平面內(nèi)相互鄰接的的兩個(gè)鄰接面分別限定為第一鄰接面和第二鄰接面(例如，內(nèi)周表面33A和外周表面53A)。此外，將至少部分地位于基準(zhǔn)截面平面內(nèi)的第一鄰接面上的曲線限定為第一曲線，并且將至少部分地位于基準(zhǔn)截面平面內(nèi)的第二鄰接面上的曲線限定為第二曲線。通過對(duì)渦輪機(jī)殼體11這樣限定的因素，包括第一曲線和第二曲線相交處的部分以及與該部分相鄰的部分的區(qū)域可以稱為內(nèi)側(cè)拐角部C或者外側(cè)拐角部D。在圖6中示出的示例構(gòu)型中，部分地位于第二結(jié)合部33的下階梯面33C上的直線對(duì)應(yīng)于第一曲線，部分地位于法蘭部53的下階梯面53C上的直線對(duì)應(yīng)于第二曲線，第一曲線與第二曲線相交處的點(diǎn)對(duì)應(yīng)于內(nèi)側(cè)拐角部C的頂點(diǎn)CX。渦旋體30的第二結(jié)合部33的內(nèi)周表面33A包括第一限制部33D，第一限制部33D是階梯部。由此，內(nèi)周表面33A包括相對(duì)靠近渦旋通路61的上階梯面33B和相對(duì)遠(yuǎn)離渦旋通路61的下階梯面33C。第一限制部33D形成在從第二結(jié)合部33的端面33E朝向渦旋通路61側(cè)相距預(yù)定距離LA處?；w50的法蘭部53的外周表面53A包括第二限制部53D，第二限制部53D是階梯部。由此，外周表面53A包括相對(duì)靠近渦旋通路61的上階梯面53B和相對(duì)遠(yuǎn)離渦旋通路61的下階梯面53C。第二限制部53D形成在從法蘭部53的端面53E朝向法蘭部53的中央 側(cè)相距預(yù)定距離LB處。第二結(jié)合部33通過結(jié)合釬焊材料70結(jié)合于法蘭部53。結(jié)合釬焊材料70包括形成在內(nèi)側(cè)拐角部C中的內(nèi)側(cè)圓角71、形成在外側(cè)拐角部D中的外側(cè)圓角72、以及填充部73，該填充部73填充第二結(jié)合部33的下階梯面33C與法蘭部53的下階梯面53C之間的間隙。內(nèi)側(cè)圓角71從第一限制部33D延伸至第二限制部53D。內(nèi)側(cè)圓角71的內(nèi)周表面彎曲以使排氣的沿著第二結(jié)合部33的內(nèi)周表面33A的流動(dòng)方向Gl改變?yōu)檠刂ㄌm部53的外周表面53A的方向G2。因此，當(dāng)排氣沿著內(nèi)側(cè)圓角71流動(dòng)時(shí)，由箭頭Gl示出的排氣流按照箭頭GX和G2的順序改變?yōu)橛杉^GX和G2示出的流動(dòng)方向。內(nèi)側(cè)圓角71的尺寸取決于形成第一限制部33D和第二限制部53D的位置。順便提及，內(nèi)側(cè)圓角71的尺寸意指內(nèi)側(cè)拐角部C的頂點(diǎn)CX與內(nèi)側(cè)圓角71的端部(下文稱為“第一端部71A”)之間的距離，以及內(nèi)側(cè)拐角部C的頂點(diǎn)CX至內(nèi)側(cè)圓角71的另一端部(下文稱為“第二端部71B”)之間的距離。在渦輪機(jī)殼體11中，形成第一限制部33D和第二限制部53D的位置設(shè)定為使得頂點(diǎn)CX與第一限制部33D之間的距離LAX大致等于頂點(diǎn)CX與第二限制部53D之間的距離LBX0因此，在內(nèi)側(cè)拐角部C中，內(nèi)側(cè)圓角71形成為從頂點(diǎn)CX至第一端部7IA的長度大致等于從頂點(diǎn)CX至第二端部71B的長度。內(nèi)側(cè)圓角71的厚度取決于第一限制部33D的高度和第二限制部53D的高度。此夕卜，內(nèi)側(cè)圓角71的高度意指內(nèi)側(cè)圓角71的表面與在其上形成內(nèi)側(cè)圓角71的第一端部7IA或第二端部71B中的任一個(gè)處的圓角形成面(即，下階梯面33C或53C)之間的距離。在渦輪增壓器I中，第一限制部33D的高度HA大致等于第二限制部53D的高度HB。因此，形成在內(nèi)側(cè)拐角部C中的內(nèi)側(cè)圓角71的第一端部71A的厚度大致等于第二端部7IB的厚度。將參照?qǐng)D7A和圖7B描述組裝渦旋體30和基體50的過程。圖7A是從渦輪機(jī)葉輪81側(cè)觀察的渦旋體30的示意性平面圖。圖7B是從渦輪機(jī)葉輪81側(cè)觀察的基體50的示意性平面圖。
如圖7A中示出的，在將渦旋體30結(jié)合于基體50以前，由于壓制成形過程而存在殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力由于通過釬焊結(jié)合渦旋體30和基體50時(shí)的熱得以釋放。當(dāng)釋放殘余應(yīng)力時(shí)，渦旋體30如圖7A中的虛線示出地變形。如圖7B中示出的，由于壓制成形過程中的滾軋，在被結(jié)合于渦旋體30之前，基體50中存在沿方向S的殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力由于當(dāng)通過釬焊結(jié)合渦旋體30和基體50時(shí)的熱得以釋放。當(dāng)釋放殘余應(yīng)力時(shí)，基體50如圖7B中的虛線示出地變形。在以下描述中，關(guān)于與渦旋體30和基體50中的殘余應(yīng)力的釋放相關(guān)聯(lián)的變形，將背離中心點(diǎn)P的方向的變形稱為“正方向變形”，而將沿朝向中心點(diǎn)P的方向的變形稱為“負(fù)方向變形”。如圖7A中示出的，渦旋體30中的沿正方向的變形量在渦旋體30的開口 35內(nèi)的預(yù)定圓周范圍內(nèi)最大(下文稱為“正方向變形部位XI”)。此外，渦旋體30中的沿負(fù)方向的變形量在中心點(diǎn)P的與正方向變形部位Xl相反的一側(cè)的預(yù)定圓周范圍內(nèi)最大(下文稱為“負(fù)方向變形部位X2”)。另外，與渦旋體30中的殘余應(yīng)力釋放相關(guān)聯(lián)的沿正方向和負(fù)方向 的變形量在沿著圓周在正方向變形部位Xl與負(fù)方向變形部位X2之間的中間位置的預(yù)定范圍內(nèi)最低(下文稱為“最少變形部位X3”)。在最少變形部位X3與正方向變形部位Xl或負(fù)方向變形部位X2之間，變形量從正方向變形部位Xl或負(fù)方向變形部位X2朝向最少變形部位X3逐漸減小。如圖7B中示出的，基體50中的變形量在壓制成形過程中的滾軋方向S上在沿著圓周的預(yù)定范圍內(nèi)沿正方向最大(下文稱為“正方向變形部位Y1”)。此外，基體50中的變形量在中心點(diǎn)P的與正方向變形部位Yl的相反側(cè)在沿著圓周的預(yù)定范圍內(nèi)沿負(fù)方向最大(下文稱為“負(fù)方向變形部位Y2”)。另外，與基體50中的殘余應(yīng)力的釋放相關(guān)聯(lián)的沿正方向和負(fù)方向的變形量在沿著圓周延伸的在正方向變形部位Yl與負(fù)方向變形部位Y2之間的中間位置的預(yù)定范圍內(nèi)最低(下文稱為“最少變形部位Y3”)。在最少變形部位Y3與正方向變形部位Yl或負(fù)方向變形部位Y2之間，變形量從正方向變形部位Yl或負(fù)方向變形部位Y2朝向最少變形部位Y3逐漸減小。此處，假設(shè)渦旋體30和基體50相互配合使得渦旋體30的正方向的變形量相對(duì)較大的正方向變形部位Xl在周向上對(duì)應(yīng)于基體50的負(fù)方向變形部位Y2或與之相一致。因此，當(dāng)由于將渦旋體30和基體50釬焊在一起而釋放殘余應(yīng)力時(shí)，渦旋體30的正方向變形部位Xl中的變形使正方向變形部位Xl與基體50的負(fù)方向變形部位Y2分開。因此，在渦旋體30和基體50之間部分地形成大的間隙。因此，在渦輪機(jī)殼體11的組裝過程中，當(dāng)將渦旋體30配合至基體50時(shí)，通過考慮與結(jié)構(gòu)體中的殘余應(yīng)力的釋放相關(guān)聯(lián)的沿正方向和負(fù)方向的變形量來設(shè)定這些結(jié)構(gòu)體的沿周向方向的相位。具體地，將結(jié)構(gòu)體的沿周向方向的相位設(shè)定為使得與釬焊相關(guān)聯(lián)地產(chǎn)生的沿正方向和負(fù)方向的變形不導(dǎo)致渦旋體30和基體50之間形成過大的間隙。此處的間隙意指在渦旋體30和基體50上的相同的周向位置處形成在渦旋體30與基體50之間的間隙。具體地，如圖8中的實(shí)線和虛線示出地設(shè)定渦旋體30的沿周向方向的位置和基體50的沿周向方向的位置之間的關(guān)系。即，將渦旋體30和基體50在周向方向上的相位設(shè)定為使得渦旋體30的正方向變形部位Xl和基體50的正方向變形部位Yl在周向上相互對(duì)準(zhǔn)。
當(dāng)將渦旋體30配合至基體50但尚未通過釬焊結(jié)合時(shí)，尚未釋放殘余應(yīng)力，使得渦旋體30和基體50的沿正方向和負(fù)方向的變形量為“O”。即，渦旋體30和基體50的上述部位在圖8中的變形量為“O”的位置，使得渦旋體30與基體50之間的間隙也為“O”。通過經(jīng)由釬焊將渦旋體30結(jié)合于基體50，上文描述的部位經(jīng)受沿正方向和/或負(fù)方向的變形，使得渦旋體30中的所述部位移位至由圖8中的實(shí)線指示的位置，并且基體50中的所述部位移位至由圖8中的虛線指示的位置。因?yàn)闇u旋體30的正方向變形部位Xl的變形和基體50的正方向變形部位Yl的變形分別使渦旋體30和基體50沿相同的方向移位，所以沿周向方向在渦旋體30與基體50之間形成的間隙小于例如當(dāng)正方向變形部位Xl與負(fù)方向變形部位Y2對(duì)準(zhǔn)時(shí)形成的間隙。將描述將渦旋體30結(jié)合于基體50的過程。[步驟A]將渦旋體30和基體50配合在一起，隨后使渦旋體30的正方向變形部位Xl與基體50的正方向變形部位Yl對(duì)準(zhǔn)。
[步驟B]隨后將硬焊料設(shè)置在渦旋體30和基體50之間的每一個(gè)結(jié)合部上。[步驟C]將渦旋體30和基體50放置在爐中并加熱。在此過程步驟中，硬焊料熔化并流入渦旋體30和基體50之間的結(jié)合部中的間隙中，從而將渦旋體30結(jié)合于基體50。[步驟G]將入口法蘭21和出口法蘭22配合至已經(jīng)結(jié)合的渦旋體30和基體50的與入口法蘭21和出口法蘭22對(duì)應(yīng)的部位。[步驟H]將硬焊料設(shè)置在渦旋體30與入口法蘭21之間的結(jié)合部以及基體50與出口法蘭22之間的結(jié)合部中的每一個(gè)上。[步驟J]將渦旋體30、基體50、入口法蘭21和出口法蘭22放置在爐中并加熱。此實(shí)施方式實(shí)現(xiàn)了如下效果。(I)在本實(shí)施方式中的渦旋體30與基體50之間的結(jié)合部處，由渦旋體30的面向排氣通路60的內(nèi)周表面33A和基體50的同樣面向排氣通路60的外周表面53A形成內(nèi)側(cè)拐角部C。內(nèi)側(cè)圓角71成形為使排氣的沿著渦旋體30的內(nèi)周表面33A的流動(dòng)方向改變?yōu)檠刂w50的外周表面53A的方向，并且形成在內(nèi)側(cè)拐角部C上。因此，可以在采用渦旋體30和基體50相互結(jié)合的結(jié)構(gòu)的同時(shí)抑制排氣通路60中的排氣流中擾動(dòng)的發(fā)生。(2)在本實(shí)施方式中的渦旋體30和基體50通過釬焊相互結(jié)合。此外，當(dāng)渦旋體30和基體50結(jié)合時(shí)，內(nèi)側(cè)圓角71也形成為引導(dǎo)部。因?yàn)殁F焊操作既使渦旋體30與基體50結(jié)合又使內(nèi)側(cè)圓角71形成為引導(dǎo)部，所以能夠改進(jìn)渦輪增壓器I的生產(chǎn)率。(3)在本實(shí)施方式中的渦旋體30的內(nèi)周表面33A設(shè)置有第一限制部33D，該第一限制部33D限制形成內(nèi)側(cè)圓角71的結(jié)合釬焊材料70的流動(dòng)。同樣，基體50的法蘭部53a設(shè)置有第二限制部53D。因此，適當(dāng)?shù)毓芾砹藘?nèi)側(cè)圓角71的尺寸。這使得能夠抑制如下情形的發(fā)生內(nèi)側(cè)圓角71的尺寸制得過小，因此不能充分地獲得使排氣的沿著渦旋體30的內(nèi)周表面33A的方向改變?yōu)檠刂w50的外周表面53A的方向的效果。(4)在本實(shí)施方式中的渦輪機(jī)殼體11包括通過壓制分開地形成的由金屬薄板制成的渦旋體30和由金屬薄板制成的基體50，并且具有渦旋體30和基體50通過釬焊結(jié)合的結(jié)構(gòu)。因?yàn)闇u旋體30和基體50通過釬焊結(jié)合，而釬焊在比通過熔化構(gòu)件本身來結(jié)合構(gòu)件的焊接過程低的溫度下實(shí)現(xiàn)結(jié)合，所以可以抑制由于在結(jié)合過程(焊接過程)期間施加的熱導(dǎo)致的渦旋體30和基體50的過大變形。即，除了通過采用由金屬薄板制成的構(gòu)件而減小渦輪增壓器I的重量之外，還可以抑制由于采用由金屬薄板制成的構(gòu)件可能導(dǎo)致的在結(jié)合(焊接)過程期間構(gòu)件的變形量的增大。(5)在本實(shí)施方式中的渦輪機(jī)殼體11中，渦輪機(jī)殼體11的結(jié)構(gòu)體即渦旋體30和基體50結(jié)合一起，使得渦旋體30的發(fā)生相對(duì)較大的變形的正方向變形部位Xl與基體50的發(fā)生相對(duì)較大的變形的正方向變形部位Yl在相位上相互對(duì)應(yīng)。因此，正方向變形部位Xl和正方向變形部位Yl中的變形沿減少渦旋體30與基體50之間的間隙的方向發(fā)生，使得可以抑制在渦旋體30與基體50之間的結(jié)合部中形成大的間隙。(6)在本實(shí)施方式中的渦輪機(jī)殼體11中，作為渦輪機(jī)殼體11的主要部件的渦旋體30和基體50為由金屬薄板制成的本體。因此，渦輪增壓器I中的渦輪機(jī)殼體11的壁的厚度比鑄造金屬渦輪機(jī)殼體的壁的厚度薄，使得渦輪增壓器I重量和熱容量減少。(7)如果用于結(jié)合渦旋體30和基體50方法即焊接熔化了結(jié)構(gòu)體的部分，則存在焊接過程的熱可能導(dǎo)致渦旋體30和基體50的過度變形的風(fēng)險(xiǎn)。然而，在本實(shí)施方式中，因?yàn)闇u旋體30和基體50通過釬焊結(jié)合，所以結(jié)合過程期 間的溫度低于結(jié)構(gòu)體通過焊接結(jié)合的上述情況中的溫度。因此，能夠減少由于結(jié)合過程期間的熱導(dǎo)致的渦旋體30和基體50的變形。此外，通過抑制這些結(jié)構(gòu)體的變形，也抑制了排氣通路60的變形。由此，可以抑制由排氣通路60的變形導(dǎo)致的排氣流的壓力損失的增大。另外，關(guān)于渦旋體30、基體50、入口法蘭21和出口法蘭22的結(jié)合部，獲得了與上文描述的大致相同的效果。(8)如果用于結(jié)合渦旋體和基體方法熔化了結(jié)構(gòu)體本身的部分，則如圖12中示出的，在渦旋體130的內(nèi)周表面133A和基體150的外周表面153A之間形成間隙。在這種情況下，當(dāng)排氣沖擊渦旋體130的內(nèi)周表面133A時(shí)，在渦旋體130與基體150之間的結(jié)合部170中產(chǎn)生過大的應(yīng)力集中。然而，在本實(shí)施方式中的渦輪機(jī)殼體11中，因?yàn)闇u旋體30和基體50通過釬焊結(jié)合，所以第二結(jié)合部33與法蘭部53之間的間隙由結(jié)合釬焊材料70充分地填充。因此，可以抑制第二結(jié)合部33和法蘭部53中過大的應(yīng)力集中。此外，關(guān)于渦旋體30、基體50、入口法蘭21和出口法蘭22的結(jié)合部，獲得了與上文描述的大致相同的效果。(9)例如，如果采用內(nèi)側(cè)拐角部C設(shè)置有與渦旋體30并且與基體50分開地形成的引導(dǎo)部的構(gòu)型，則必須在已經(jīng)將渦旋體30配合至基體50之后將引導(dǎo)部設(shè)置在內(nèi)側(cè)拐角部C中并且將引導(dǎo)部結(jié)合于內(nèi)側(cè)拐角部C。然而，一旦已經(jīng)將渦旋體30配合至基體50，操作者必須在由于不能保證用于操作的足夠空間而導(dǎo)致可操作性非常低的環(huán)境中進(jìn)行操作。然而，在本實(shí)施方式中的渦輪機(jī)殼體11中，內(nèi)側(cè)圓角71可以通過從渦旋體30和基體50的外側(cè)進(jìn)行釬焊操作而形成，使得渦旋體30可以與基體50容易地結(jié)合。將參照?qǐng)D9描述本發(fā)明的第二實(shí)施方式。根據(jù)第二實(shí)施方式的渦輪增壓器構(gòu)造為改變了根據(jù)第一實(shí)施方式的渦輪機(jī)殼體的一部分的渦輪增壓器。下面將詳細(xì)描述結(jié)構(gòu)的被改變的部分。在其他方面，第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式大致相同。因此，與第一實(shí)施方式的部件大致相同的部件用相同的附圖標(biāo)記指示，并省略其描述。如圖9中示出的，在渦旋體30的第二結(jié)合部33的內(nèi)周表面33A和第二結(jié)合部33的端面33E上形成有粗糙化的表面部分33S，表面部分33S已經(jīng)經(jīng)過表面粗糙化處理以具有比渦旋體30的其他表面處更大的表面粗糙度。此外，在基體50的法蘭部53的外周表面53A和法蘭部53的端面53E上也形成有已經(jīng)經(jīng)過表面粗糙化處理的粗糙化的表面部分53S。此處使用的表面粗糙化處理可以例如是噴丸處理。第二結(jié)合部33的內(nèi)周表面33A的粗糙化的表面部分33S從端面33E朝向渦旋通路61延伸預(yù)定距離LC。端面E的粗糙化的表面部分33S在整個(gè)端面E上延伸。法蘭部53的法蘭部53a的粗糙化的表面部分53S從端面53E朝向法蘭部53的中央延伸預(yù)定距離LD。端面E的粗糙化的表面部分53S在整個(gè)端面53E上延伸。距離LC對(duì)應(yīng)于從內(nèi)側(cè)拐角部C的頂點(diǎn)CX到內(nèi)側(cè)圓角71的第一端部71C的長度。距離LD對(duì)應(yīng)于從內(nèi)側(cè)拐角部C的頂點(diǎn)CX到內(nèi)側(cè)圓角71的第二端部71D的長度。根據(jù)此實(shí)施方式，可以實(shí)現(xiàn)第一實(shí)施方式的在采用將渦旋體30結(jié)合于基體50的結(jié)構(gòu)的同時(shí)抑制排氣通路60中的氣流的擾動(dòng)的發(fā)生的效果(I)，還有第一實(shí)施方式的上述效果(2)和(4)至(9)，另外獲得了如下效果。(10)在根據(jù)本實(shí)施方式的渦輪機(jī)殼體11中，渦旋體30包括粗糙化的表面部分33S，并且基體50設(shè)置有粗糙化的表面部分53S。這增大了釬焊材料的可濕性，使得渦旋體 30和基體50更緊固地結(jié)合。此外，本發(fā)明的實(shí)施方式不局限于上述實(shí)施方式，而是也能夠例如以如下形式實(shí)施。如下改型不僅適用于上述實(shí)施方式，而是也能夠以其組合實(shí)施。盡管在第一實(shí)施方式中第一限制部33D和第二限制部53D形成為階梯部，但限制部的構(gòu)型并不局限于此；即，限制部可以采用任何構(gòu)型，只要構(gòu)造限制結(jié)合釬焊材料70的流動(dòng)即可。例如，可以形成槽或壁，以代替形成為第一限制部33D和第二限制部53D的階梯部中的至少一個(gè)。盡管在第一實(shí)施方式中將第一限制部33D和第二限制部53D的位置設(shè)定為使得內(nèi)側(cè)圓角71的距離LAX和距離LBX大致彼此相等，但形成限制部的位置可以以如下方式改變。具體地，第一限制部33D和第二限制部53D可以形成為使得距離LAX小于距離LBX。相反，第一限制部33D和法蘭部53d可以形成為使得距離LAX大于距離LBX。此外，盡管在第一實(shí)施方式中第一限制部33D和第二限制部53D的階梯部形成為使得內(nèi)側(cè)圓角71的高度HA和高度HB大致彼此相等，但限制部的高度可以以如下方式改變。具體地，第一限制部33D和第二限制部53D可以形成為使得高度HA小于高度HB。此夕卜，第一限制部33D和第二限制部53D可以形成為使得高度HA大于高度HB。盡管在第一實(shí)施方式中，渦旋體30的第二結(jié)合部33包括第一限制部33D，并且基體50的法蘭部53包括第二限制部53D，但可以省略限制部中的一個(gè)或兩個(gè)。在上述實(shí)施方式中，當(dāng)將渦旋體30和基體50配合在一起時(shí)，正方向變形部位Xl和正方向變形部位Yl在周向方向上相互對(duì)應(yīng)或者相一致，這抑制了在渦旋體30和基體50之間形成大的間隙。然而，也可以使用替代性組裝過程，只要這種過程充分地抑制大的間隙的形成。例如，可以這樣來減少渦旋體30與基體50之間的間隙預(yù)先控制渦旋體30和基體50在周向方向上的相位，這使圖8中示出的渦旋體30的變形量曲線和基體50的變形量曲線之間的面積的總和最小，隨后將預(yù)先控制的相位設(shè)定為當(dāng)渦旋體30和基體50相互配合時(shí)渦旋體30和基體50所布置的相位。盡管通過用釬焊將渦旋體30結(jié)合于基體50、隨后將入口法蘭21和出口法蘭22通過釬焊結(jié)合于渦旋體30和基體50來組裝渦輪機(jī)殼體11，但組裝工序不局限于此工序。例如，可以執(zhí)行結(jié)合渦旋體30、基體50、入口法蘭21和出口法蘭22。
在上述實(shí)施方式中，內(nèi)側(cè)圓角71形成在如圖6中示出地那樣成形的內(nèi)側(cè)拐角部C中。然而，也允許關(guān)于具有與對(duì)于內(nèi)側(cè)拐角部C示出的形狀不同的形狀的拐角部形成內(nèi)側(cè)圓角。例如，如圖10中示出的，如果將渦旋體30和基體50結(jié)合在一起使得渦旋體30的彎曲表面和基體50的彎曲表面彼此鄰接，則兩個(gè)彎曲表面在它們之間限定內(nèi)側(cè)拐角部C，也容許在內(nèi)側(cè)拐角部C中形成內(nèi)側(cè)圓角71。在上述實(shí)施方式中，渦旋體30、基體50、入口法蘭21和出口法蘭22通過釬焊結(jié)合。然而，只要通過釬焊將渦旋體30第二結(jié)合部33結(jié)合于基體50的法蘭部53，即使其他結(jié)合通過除釬焊以外的方式形成，也可以獲得第一實(shí)施方式的效果(I)至(3)、(5)、(6)、
(8)和(9)。盡管在上述實(shí)施方式中，內(nèi)側(cè)圓角71形成為引導(dǎo)部，但引導(dǎo)部的構(gòu)造并不局限于此。例如，如圖11中示出的，也允許將如下引導(dǎo)部74結(jié)合于內(nèi)側(cè)拐角部C :該引導(dǎo)部74與渦旋體30和基體50分開地形成，并且具有使排氣的沿著第二結(jié)合部33的內(nèi)周表面33A的方向改變?yōu)檠刂ㄌm部53的外周表面53A的方向的形狀。將引導(dǎo)部74結(jié)合于渦旋體30 和法蘭部53方法的示例包括釬焊，或者包括甚至熔化引導(dǎo)部74本身。在上述實(shí)施方式中，盡管渦旋體30、基體50、入口法蘭21和出口法蘭22分開地形成并結(jié)合在一起以形成渦輪機(jī)殼體11，但渦輪機(jī)殼體11的構(gòu)造并不局限于此。例如，各個(gè)結(jié)構(gòu)體中的至少一個(gè)可以由多個(gè)結(jié)構(gòu)體形成。此外，上述結(jié)構(gòu)體中的至少兩個(gè)可以各自形成為整體結(jié)構(gòu)體。盡管在上述實(shí)施方式中，渦旋體30和基體50是由金屬薄板制成的本體，但這些結(jié)構(gòu)體中的至少一個(gè)可以形成為鑄造體或者樹脂制造體。盡管在上述實(shí)施方式中，本發(fā)明僅應(yīng)用于渦輪機(jī)殼體11而不是應(yīng)用于壓縮機(jī)殼體12，但也可以將本發(fā)明應(yīng)用于渦輪機(jī)殼體和壓縮機(jī)殼體中的每一個(gè)。另外，也可以將本發(fā)明應(yīng)用于壓縮機(jī)殼體12。
權(quán)利要求
1.一種用于渦輪增壓器的葉輪殼體，包括 第一結(jié)構(gòu)體； 第二結(jié)構(gòu)體，所述第二結(jié)構(gòu)體與所述第一結(jié)構(gòu)體分開地形成并且結(jié)合于所述第一結(jié)構(gòu)體；以及 氣體通路，所述氣體通路形成在所述第一結(jié)構(gòu)體與所述第二結(jié)構(gòu)體之間，其中 所述第一結(jié)構(gòu)體與所述第二結(jié)構(gòu)體之間的結(jié)合部設(shè)置有拐角部，所述拐角部由所述第一結(jié)構(gòu)體的面向所述氣體通路的第一表面和所述第二結(jié)構(gòu)體的面向所述氣體通路的第二表面形成；并且 在所述拐角部上形成有引導(dǎo)部，所述引導(dǎo)部成形為使氣體的沿著所述第一表面的流動(dòng)方向改變?yōu)檠刂龅诙砻娴姆较颉?br> 2.如權(quán)利要求I所述的葉輪殼體，其中 所述第一結(jié)構(gòu)體通過釬焊結(jié)合于所述第二結(jié)構(gòu)體；并且 所述弓I導(dǎo)部是通過釬焊形成的圓角。
3.如權(quán)利要求2所述的葉輪殼體，其中 在所述第一表面中形成有第一限制部，所述第一限制部限制形成所述圓角的釬焊材料的流動(dòng)；并且 在所述第二表面中形成有第二限制部，所述第二限制部限制形成所述圓角的釬焊材料的流動(dòng)。
4.如權(quán)利要求I或3中任一項(xiàng)所述的葉輪殼體，其中 所述第一結(jié)構(gòu)體是渦旋體，所述渦旋體由壓制成形的金屬薄板制成，并且所述渦旋體包括渦旋形部位； 所述第二結(jié)構(gòu)體是包括法蘭部的基體；并且 所述氣體通路形成在所述渦旋形部位與所述法蘭部之間。
5.如權(quán)利要求4所述的葉輪殼體，其中 所述第一結(jié)構(gòu)體包括第一部位，當(dāng)由壓制成形導(dǎo)致的殘余應(yīng)力被釋放時(shí)，在所述第一部位處發(fā)生最大變形； 所述第二結(jié)構(gòu)體包括第二部位，當(dāng)由壓制成形導(dǎo)致的殘余應(yīng)力被釋放時(shí)，在所述第二部位處發(fā)生最大變形；并且 在所述葉輪殼體中，所述第一結(jié)構(gòu)體和所述第二結(jié)構(gòu)體設(shè)置并相互結(jié)合成使得當(dāng)所述殘余應(yīng)力被釋放時(shí)導(dǎo)致的所述第二部位的變形的方向與當(dāng)所述殘余應(yīng)力被釋放時(shí)導(dǎo)致的所述第一部位的變形的方向相一致。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的葉輪殼體，其中，所述葉輪殼體是所述渦輪增壓器的潤輪機(jī)殼體。
7.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的葉輪殼體，其中，所述葉輪殼體是所述渦輪增壓器的壓縮機(jī)殼體。
8.如權(quán)利要求I至7中任一項(xiàng)所述的葉輪殼體，其中，所述引導(dǎo)部背離所述氣體通路彎曲。
9.一種渦輪增壓器，包括 如權(quán)利要求I至8中任一項(xiàng)所述的葉輪殼體。
全文摘要
渦輪增壓器的渦輪機(jī)殼體(11)通過使渦旋體(30)與基體(50)結(jié)合而形成。在渦旋體與基體之間形成有排氣通路(60，81)。在渦旋體與基體之間的結(jié)合部(33)處，由渦旋體的面向排氣通路的內(nèi)周表面(33A)和基體的同樣面向排氣通路的外周表面(53A)形成內(nèi)側(cè)拐角部(C)。在內(nèi)側(cè)拐角部上形成有內(nèi)側(cè)圓角(71)，該內(nèi)側(cè)圓角(71)成形為使排氣的沿著渦旋體的內(nèi)周表面的方向(G1)改變?yōu)檠刂w的外周表面的方向(G2)。
文檔編號(hào)F02C6/12GK102834600SQ201180006137
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者貞光貴裕, 飯?zhí)镞_(dá)雄 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社