(57)【要約】      （修正有）【課題】車両総重量を低減するターボ過給機用ハウジングを提供する。【解決手段】ターボ過給機用ハウジングは、ロータ空間１５を少なくとも部分的に包囲するハウジングシェル１７と、燃焼機関２の少なくとも１つのマニフォルド３と、ハウジングシェルを燃焼機関の少なくとも１つのマニフォルドに接続するパイプと、燃焼機関のシリンダヘッド２０とを備えている。これらすべての部品は、一体ものとして一体化して鋳造される。これは、ターボ過給機のハウジングシェルの一部用の砂の中子をマニフォルドの空所を形成する砂の中子と結合接着し、次いでこれらを、シリンダヘッドを形成する砂の中子と結合、接着する工程からなる方法によって行われる。続いて、前記の結合接着砂の中子をターボ過給機のハウジングシェルの一部、マニフォルド及びシリンダヘッドを成型するそれぞれ固く相互連結された鋳型内に挿入し、前記鋳型内に溶融金属を注入し、金属を凝固させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ空間を少なくとも部分的に包囲するハウジングシェルと、
燃焼機関の少なくとも１つのマニフォルドと、
前記ハウジングシェルを前記燃焼機関の少なくとも１つのマニフォルドに接続するパイプ手段と、及び
前記燃焼機関のシリンダヘッドとを備え、
ターボ過給機のハウジングシェルの少なくとも一部ばかりではなく、前記マニフォルド及びシリンダヘッドが一体ものとして一体化して鋳造されたことを特徴とする、ターボ過給機用ハウジング。
【請求項２】
前記ハウジングシェルの少なくとも一部が前記ターボ過給機のタービンロータ空間を包囲することを特徴とする、請求項１に記載のハウジング。
【請求項３】
前記ハウジングシェルの少なくとも一部がバイパス弁室を包囲することを特徴とする、請求項１に記載のハウジング。
【請求項４】
前記ターボ過給機のハウジングシェルの少なくとも一部、前記マニフォルド及び前記シリンダヘッドがアルミニュームのような軽金属から一体的に鋳造されることを特徴とする、請求項１に記載のハウジング。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載されたハウジングを製造する方法であって、
前記ターボ過給機のハウジングシェルの一部用の砂の中子を前記マニフォルドの空所を形成する砂の中子と結合接着し、次いでこれらを前記シリンダヘッドを形成する砂の中子と結合、接着すること、
前記結合さら接着された砂の中子を前記ターボ過給機のハウジングシェルの前記一部用の、前記マニフォルド及び前記シリンダヘッド用のそれぞれ固く相互接続された鋳型内に挿入すること、
溶融金属を前記鋳型内に注入し、該金属を凝固させること、
前記ターボ過給機のハウジングシェルの一部、前記マニフォルド及び前記シリンダヘッドの一体化鋳造単体を解放すること、ならびに
前記砂の中子を取り除くことからなる、
ハウジング製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービンロータを受けるロータ空間を備え、ロータ空間がハウジングシェルによって包囲され、接続装置がハウジングシェルから燃焼機関の少なくとも１つの廃ガスマニフォルドまでに設けられたターボ過給機のハウジングに関する。本発明は、このようなハウジングの製造方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボ過給機を燃焼機関に接続することは、一般に相当な取付け労力を要求し、その接続は一般にフランジ手段によってなされている。しかし、フランジは全体構造の重量に著しく寄与し、その構造は車両の総重量低減をすべき今日の努力を考慮したとき受け容れ難いものにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、上述した欠点を回避するターボ過給機用ハウジングを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、この目的は、ターボ過給機のハウジングの少なくとも一部だけでなく、廃ガス・マニフォルド及びシリンダヘッドが一体ものとして共通して鋳造されることで、達成される。
【０００５】
このようにして、重いフランジが排除されるばかりではなく、ターボ過給機ハウジングをマニフォルドに及びマニフォルドをシリンダヘッドに接続する装着作業が省略される。このようにして、追加の利点として、製造費用が低減される。特に、現在まで必要とされていた、シリンダヘッドへのマニフォルドの接続のための比較的大きな入口フランジも省略される。
【０００６】
基本的には、本発明の範囲内で考えられうる多数の構成がある。例えば、各ロータ（例えば、タービンロータ、しかし選択的に代案として又は追加としてコンプレッサロータ）が前側から半ケーシングに挿入されるように、ロータ空間のケーシングの軸方向半体のみを廃ガスマニフォルドと共に一体ものとして鋳造することは可能であろう。この場合、本出願人と同じ譲受人に譲渡された古い特許出願ＥＰ０２０１９１７８．９号において示唆されているように、軸受ハウジング及びロータハウジングの結合軸方向半体を一体ものとしてマニフォルドと共に鋳造することが可能であると同様に、半体のロータケーシングに加えて、ロータ軸を一体として支持するため軸受ハウジングを鋳造することも可能である。これらすべての可能性のうちの格別な好適な解決策は、ケーシングの少なくとも一部分がターボ過給機のタービンロータ空間を少なくとも部分的に包囲することに帰する。このようにするために、少なくともシリンダヘッドからの中断されない熱伝導接続が設けられ、それがターボ過給機に向かう途中でできるだけ小さい熱損失を生じる。このことは、車両を発進させたとき、その触媒がまだ冷えており、したがって触媒が廃ガスによって暖められなければならないためほとんど有効ではないので、重要である。しかし、ケーシングを一体ものとして一体化して鋳造することによって、少なくともシリンダヘッドからのじゃまされない熱伝達が可能とされ、それが触媒を迅速に加熱することになる。さらに、低温始動挙動が改善される。別の利点は、従来のフランジ接続を排除することによって、フランジ接続がガス放出に関して非常に厳しいので、密封の問題がもはやなくなる。
【０００７】
好ましいことであるが、ターボ過給機のケーシングの少なくとも一部分、廃ガス・マニフォルド及びシリンダヘッドが共通にアルミニュームのような軽金属で鋳造される場合には、重量が一層低減される。このようにして、アルミニューム、しかし選択的ではあるが少なくとも一部マグネシューム（アルミニューム製シリンダヘッドについては現在既に存在するように）のような軽金属からつくられるシリンダヘッドばかりではなく、ターボ過給機の少なくとも一部についても軽金属でつくられる。このような良好な熱伝達金属の場合には、ケーシングを冷却することも考慮できる。
【０００８】
当業者は、このような入り組んだ鋳造品を理由なく考えつくことはあり得ないことは、明らかである。しかし、ターボ過給機のケーシングの一部を成型する砂の中子部品が廃ガスマニフォルドの空所用の砂の中子部品に加えられ、次いでこれらがシリンダヘッドを鋳造するための砂の中子部品に加えられる仕方で、本発明にもとづいて生産が有利に行われる。それら全ては相互に接続され、ターボ過給機のケーシングの一部分、廃ガス・マニフォルド及びシリンダヘッド用の冷硬型（ｃｈｉｌｌ  ｆｏｒｍｓ）内に挿入される。そのとき、液状金属が冷硬型に満たされ、凝固され、その後、マニフォルド及びシリンダヘッドと共にターボ過給機のケーシング部分が除去される。
【０００９】
本発明の更なる詳細は、図に示された実施例の以下の記載から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
燃焼機関２のシリンダヘッド２０（図１において、単に一点鎖線で示されている。）からその構造が詳細に示されているが、５つの廃ガスエルボ１がマニフォルド又は廃ガス収集器３に繋がっている。マニフォルド３の接続部４において、一方においてそれぞれタービンハウジング１７の接続部と、タービンハウジング１７をバイパスするためのバイパス弁の弁室への接続部があり、廃ガス収集器３及びシリンダヘッド２０と共に一体ものとして一体化して鋳造される。これは単なる一例を表し、エルボ１の数又はターボ過給機の上述した部品１０、１７を鋳造することに本発明は限定されないことは、明らかである。
【００１１】
上述したように、接続部４は、廃ガス収集器３とタービンハウジング１７との間を連通する。この接続部４において中間エルボ１が終了している（しかし、例えば、マニフォルド３の一端におけるその他のエルボでもよい。）。すべての部品は、好ましくは精密鋳造品である。
【００１２】
上述したように、接続部４からの別の接続がバイパス通路５まで存在してもよい。シリンダヘッド２０の下に位置する燃焼機関２の廃ガスの少なくとも一部がバイパス通路５を介して、レバー１１によって作動されかつバイパス弁を形成するフラップ１０（フラップが配置されている箇所を単に矢印で示す。）を介して、触媒のような廃ガス及び／又はエネルギーを有する内容物の別の使用部に供給されてもよい。レバー１１がフランジ９に支持された軸に締め付けられ、タービンハウジング１７に繋がっている排出通路８がフランジ９に接続される。少なくとも排出通路８、選択的にはフランジ９もタービンハウジング１７と共に一体化して鋳造される。この場合、もちろん、通路８のための中子は鋳造中に用いられなければならない。この場合、本実施例において関連するフラップ弁ハウジング及びフランジ９が一体化して鋳造されるならば、レバー１１を有する作動軸ばかりではなく、１０においてフラップを収容する特別のスリーブ（従来技術において設けられていた。）が省略される。しかし、アルミニューム・ライニングを有するマグネシューム鋳物を提供することは、マグネシューム鋳造分野において公知であることに注意されたい。この技術は本発明においても用いられてもよい。
【００１３】
タービンハウジング１７は、図１には示されていないタービンへ廃ガスを供給するように通常通りほぼ螺旋状に形成され、ハウジングシェル１７内でロータ空間１５に挿入されるべき螺旋の中心に配置される。ハウジングシェル１７は、通常通りロータ空間１５を少なくとも部分的に包囲し、そこで従来のタービンのロータが回転する。「少なくとも部分的に」と言う場合には、バイパス装置５、１０を一体化して鋳造することを抑制し、タービンハウジングの軸方向半体をこの側（バイパス装置５、１０が図１において示されている。）に解放したままにし、この側からタービンロータを挿入でき、図１の右側においてその他の部品、例えば、１７、３、１、２０、選択的には半体コンプレッサハウジングと共に例えば、少なくともターボ過給機の軸受ハウジングを一体的に鋳造することが可能であることを意味する。しかし、好適実施例においは、軸受ハウジングのフランジ１４は、軸受ハウジング（図示されていはいないが、通常はターボ過給機内に存在する。）を締め付けるために設けられる。フランジ１４は、ハウジングシェル１７と共に一体化して鋳造される。
【００１４】
以下の記載においては、図１に示す構成に類似した実施例を製造することが、図２を参照して記載される。この図は、シリンダヘッド２０用の上方鋳型６及び下方鋳型７を概略的に示す。これらの鋳型は、例えば、rororo-Techniklexikon, Rowohlt Verlag,1972第５２３頁から公知の仕方で形成される。対応して、一点鎖線で示された砂の中子１２、いわゆるホットボックス中子が鋳型６、７内に設けられる。しかし、従来技術に対比して、これらの砂の中子１２は、鋳型６、７によって全体的に包囲されず、カリウム又はケイ酸ナトリウム（ｓｏｄｉｕｍ  ｗａｔｅｒ  ｇｌａｓｓ）のような接着剤によって鋳型６、７の外側で別の砂の中子１６、１８、１９に接続されるために、開口１３を貫通している。別の砂の中子１６、１８、１９は、砂の中子２１−２３と共に、砂の中子１６、１８、１９及び２１−２３を包囲する鋳型２４が一点鎖線で示されているマニフォルド３（図１）の空所を形成する。この鋳型２４は、上方鋳型６に容易に固く接続されるように上方鋳型６にほぼ平衡に延びる接続片２５を有している。
【００１５】
シリンダヘッド２０及びマニフォルド３と共に一体ものとして一体化して鋳造されるべきハウジングの込み入った内部形状を形成するために、上述したすべての砂の中子１６、１８、１９、２１−２３が上述した仕方で接着剤によって相互に接続される。特に、砂の中子１８、２３の結合に注目されるべきであり、その後者は、図２に示すように、ターボ過給機のハウジングシェルに繋がる。２つの砂の中子２３を接続するために、接続中子２６があり、その接続中子はタービンハウジングへの供給通路を形成する。接続中子に対して別の砂の中子２７が接着剤によって接続されてコンパクトな構造を形成する。砂の中子２７は、タービンハウジングシェル１７のロータ空間１５（図１）の周りに配置される。鋳造されるべき金属（例えば、アルミニュームのような軽金属）を注入するために、鋳型と砂の中子との間のいたるところに必要な空所が形成されるように、これらの砂の中子２７が鋳型６、７、２４の残部に固く接続されたタービン鋳型２８によって包囲される。図２において、図１に示すバイパス弁ハウジング１０を形成するための総体的に１０′で表されたこれらの中子が示されている。
【００１６】
鋳型と砂の中子との間の空所が金属で満たされた後に、金属は凝固され、その後、鋳造が解除され、それ自体公知のように、砂の中子が取り除かれる。
本発明の範囲内において、上述したように、様々な構成が可能である。例えば、ターボ過給機のハウジングシェル１７は、１を超えるマニフォルドに相互接続されうる。さらに、マニフォルド３及びシリンダヘッド２０と共に一体に、図１に示すタービンロータ空間を包囲するシェルに代えて、ターボ過給機のコンプレッサハウジングシェルを鋳造することは可能であろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】ターボ過給機のいわゆるウエィストゲートのタービン・ケーシング及び結合弁室と一体となった燃焼機関の廃ガスマニフォルド及びシリンダヘッド（一点鎖線で示す）の単一体の斜視図である。
【図２】本発明にもとづく単一体を製造するため中子の相互接続の斜視図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  ガスエルボ                            ２  燃焼機関
３  マニフォルド                          ４  接続部
５  バイパス装置                          ６、７  鋳型
８  排出通路                              ９  フランジ
１０  フラップ                            １１  レバー
１５  ロータ空間                          １６、１８、１９  中子
１７  ハウジングシェル                    ２０  シリンダヘッド
２１、２３  中子                          ２４  鋳型
２６  接続中子
【図１】
2005163786.tif 000003
【図２】
2005163786.tif 000004