(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シェルモールド法でタービンハウジング部のスクロール中子を成型し、２分割金型使用のコールドボックス法にて排気マニホールド部のポート中子成型時に、該スクロール中子を一体型として成型し、該一体型中子を用いて鋳造するタービンハウジング一体排気マニホールドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタービンハウジングが一体となった排気マニホールドの鋳造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排気系部品である排気マニホールドとタービンハウジングは、別体で製作された後、ボルト等で接合されて使用される。しかし、最近では、車体の軽量化要求等により、排気マニホールドとタービンハウジングを一体にした、タービンハウジング一体排気マニホールドが鋳造でつくられている。
【０００３】
このタービンハウジング一体排気マニホールドを鋳造する場合、中子は、タービンハウジング部を形成するいわゆるスクロール中子と、排気マニホールド部を形成するいわゆるポート中子で形成される。
【０００４】
ここで、スクロール中子とは、タービンハウジングのスクロール部を形成する中子と、幅木部を形成する中子とを備えた中子である。また、ポート中子とは、排気マニホールドのポート部を形成する中子と、幅木部を形成する中子とを備えた中子である。
【０００５】
一般に、このようなタービンハウジング一体排気マニホールド用中子は、次のような方法で形成される。
【０００６】
スクロール中子とポート中子では成形時の金型分割方向が異なるため、それらを其々別体で成形し、手作業にて組み付ける。その方法は、図６に示すように、スクロール中子に形成された突出部１３を、ポート中子に形成された凹部２０に挿入して接合させる。
【０００７】
もうひとつの方法は、スクロール中子とポート中子とで成形金型の分割方向が異なるため、例えば図７に示すように、スクロール中子部１は左右型５、ポート中子部２は上下型６で分割方向が異なる多分割の成形機を用いて、スクロール中子とポート中子を一体で成形する。
【０００８】
このようにして成形された中子を用いて、タービンハウジング一体排気マニホールドが鋳造されて製品となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記、スクロール中子とポート中子を其々別体で成形し、手作業にて組み立てる方法では、組み付け作業の工数を要し、また、スクロール中子とポート中子を手作業で組み付け接合するため、タービンハウジング部の軸芯がずれる不具合が生じ易い。軸芯がずれると、ターボチャージャーのタービンは高速で回転するため、振動や回転不具合を生じる。さらに、手作業で組み付けるため、接合部に段差や小さな隙間が生じやすく、鋳造時にその部位に溶湯が差し込み、鋳バリが発生する。鋳バリは、排気ガスの流れを乱すのみでなく、排気ガスの圧力で鋳バリが取れて、ターボチャージャーや触媒を損傷する恐れがある。そのため、その品質保証上、鋳バリ確認検査及び鋳バリ除去作業が必要となる。しかし、タービンハウジング部と排気マニホールド部が一体となっているので、製品形状が複雑であることが多く、これらの作業はかなり困難で、場合によっては不可能な場合がある。
【００１０】
また、接合部の精度向上や鋳バリの発生防止の為、多分割の成形機を用いる方法で、スクロール中子とポート中子を一体で成形しようとすると、スクロール中子とポート中子の型分割方向が異なるため、２分割では成形できず４分割、６分割等分割を増やす必要がある。しかし、分割型の増加と、このための設備が高価となり、経済的でなくなる。
【００１１】
本発明の目的は、ポート中子またはスクロール中子との位置精度が確保されることにより、タービンハウジング部の軸芯がずれる不具合や、接合部の鋳バリ発生量を低減させることができ、鋳造製品の品質保証上の鋳バリ確認検査及び鋳バリ除去作業が軽減され、鋳造後の作業工程が簡略化できることにある。さらに、高価な多分割型成形機を用いずに、スクロール中子とポート中子が一体となったタービンハウジング一体排気マニホールド用中子を提供することにより、高精度で安価なタービンハウジング一体排気マニホールドを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、本発明者は、タービンハウジングのスクロール中子もしくは、排気マニホールドのポート中子のどちらか一方先に成形し、他方の中子を成形する際に一体で成形することが、解決の手段であることに想到した。
【００２４】
本発明は、シェルモールド法でタービンハウジング部のスクロール中子を成形し、２分割金型使用のコールドボックス法にて排気マニホールド部のポート中子成形時に、該スクロール中子を一体型として成形し、該一体型中子を用いて鋳造することを特徴とする、タービンハウジング一体排気マニホールドの製造方法である。
【００２５】
本発明の一体型中子を用いて鋳造してなる排気マニホールドは、次のように作用する。予め成形されたスクロール中子またはポート中子が、ポート中子またはスクロール中子成形型内に位置決めされることにより、ポート中子とスクロール中子との位置精度が確保される。それにより、タービンハウジング部の軸芯がずれる不具合が生じなくなる。また、予め別型として成形するスクロール中子またはポート中子は、その成形方法は限定されないため、スクロールの形状、サイズ及び成形機種の都合により、成形方法を幅広く選択することができる。更に、ポート中子とスクロール中子との接合境界部は、滑らかな形状を有することになるので砂締まりが改善され、接合部は強固なものとなる。且つ、一体で成形するため、接合境界部が滑らかになるので鋳造後の鋳バリ発生量が低減し、鋳バリ除去作業工数が軽減される。また、一体中子が、２分割型成形機にて成形されるため、多分割型成形機を使用することなく、一体型の中子を安価に得ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何等限定されるものではない。
【００２７】
【実施の形態１】
図１は本発明の一実施例で使用されるタービンハウジング一体マニホールド用中子を示す。このタービンハウジング一体マニホールド用中子は、タービンハウジング部のスクロール中子１のスクロール部１０、幅木部１１、マニホールド部のポート中子２のポート部２１、２２、２３、幅木部２４、２５、２６、２７を備えている。
【００２８】
予めシェルモールド法により、タービンハウジング部のスクロール中子１を成形する。これをコールドボックス法で成形されるマニホールド部のポート中子の２分割型３へ配置する。この時、スクロール中子は、図２に示す如く幅木部１１と接合部１２で型内へ位置決めされている。また、図４に示す如くポート中子との接合部１２には突出部１３を有している。ポート部の砂が充填されて固化する時に該突出部１３と突出部周りの砂とが一体接合され、密着力が確保される。次に、ここでは図示しない２分割型の他方の型をセットし、金型内空所に成形砂を吹込んで、図２に示したマニホールド部のポート中子キャビティ部３１に成形砂が充填される。次に、硬化ガス供給装置より成形砂内に硬化ガスが供給され、タービンハウジング部のスクロール中子１とマニホールド部のポート中子２が一体接合される。この後、上下金型が開き押出しピン等により、図１に示すスクロール部が一体となったポート中子が脱型される。この一体中子を用いて、タービンハウジング一体マニホールドが鋳造される。
【００２９】
この鋳造されたタービンハウジング一体排気マニホールドの、軸芯ずれ量を測定した結果を表１に示す。軸芯ずれ量は、図８に示すように、タービン中心軸とマニホールド入口中心との距離Ａ、Ｂの、図面記載の基準寸法と製品寸法との差で示す。また、鋳バリ高さは、スクロール中子とポート中子の接合境界部に発生したポート内面の鋳バリの高さで示す。形状が複雑なため、スクロール中子とポート中子の接合境界付近で製品を切断して鋳バリの高さを測定した。ここで、比較例は、スクロール中子とポート中子を其々別体で成形し、それらを手作業にて組み付けたものを用いて鋳造された、タービンハウジング一体排気マニホールドである。これから明らかなように、本発明により、軸芯距離が高精度で鋳バリ発生量の少ないタービンハウジング一体マニホールドを得ることができる。
【００３０】
【表１】
0004277242.tif 000002
【００３１】
【実施の形態２】
予めコールドボックス法により、マニホールド部のポート部中子２を成形する。図３に示すように、これをシェルモールド法で成形されるタービンハウジング部のスクロール中子の２分割型４へ配置する。この時、ポート中子は、幅木部２７と接合部２８で型内へ位置決めされている。また、図５に示すように、スクロール中子との接合部２８には突出部２９を有している。スクロール部の砂が充填されて固化する時に該突出部２９と突出部周りの砂とが一体接合され、密着力が確保される。次に、ここでは図示しない２分割型の他方の型をセットし、金型内空所に成形砂を吹込んで図３に示したタービンハウジング部のスクロール中子キャビティ部４１に成形砂が充填される。次に、金型内部にあるヒーターに通電して金型を昇温して成形砂を焼成し、スクロール中子１とポート中子２が一体接合される。この後、上下金型が開き押出しピン等により図１に示すポート中子が一体となったスクロール中子が脱型される。この一体中子を用いて、タービンハウジング一体排気マニホールドが鋳造される。
【００３２】
この鋳造されたタービンハウジング一体排気マニホールドの、軸芯ずれ量を測定した結果を表２に示す。軸芯ずれ量は、図８に示すように、タービン中心軸とマニホールド入口中心との距離Ａ、Ｂの、図面記載の基準寸法と製品寸法との差で示す。また、鋳バリ高さは、スクロール中子とポート中子の接合境界部に発生したポート内面の鋳バリの高さで示す。形状が複雑なため、スクロール中子とポート中子の接合境界付近で製品を切断して鋳バリの高さを測定した。ここで、比較例は、スクロール中子とポート中子を其々別体で成形し、それらを手作業にて組み付けたものを用いて鋳造された、タービンハウジング一体排気マニホールドである。これから明らかなように、本発明により、軸芯距離が高精度で鋳バリ発生量の少ないタービンハウジング一体マニホールドを得ることができる。
【００３３】
【表２】
0004277242.tif 000003
【００３４】
【実施の形態３】
予めシェルモールド法により、タービンハウジング部のスクロール中子を成形する。これを図２に示すように、シェルモールド法で成形されるマニホールド部のポート中子の２分割型３へ配置する。この時、タービンハウジング部のスクロール中子は、幅木部１１と接合部１２で型内へ位置決めされている。また、図４に示す如くポート中子との接合部１２には突出部１３を有している。ポート中子部の砂が充填されて固化する時に該突出部１３と突出部周りの砂とが一体接合され、密着力が確保される。次に、ここでは図示しない２分割型の他方の型をセットし、金型内空所に成形砂を吹込んで図２に示したマニホールド部のポート中子キャビティ部３１に成形砂が充填される。次に、金型内部にあるヒーターに通電して金型を昇温し成形砂を焼成し、スクロール中子１とポート中子２が一体接合される。この後、上下金型が開き押出しピン等により図１に示すスクロール中子が一体となったポート中子が脱型される。この一体中子を用いて、タービンハウジング一体排気マニホールドが鋳造される。
【００３５】
この鋳造されたタービンハウジング一体排気マニホールドの、軸芯ずれ量を測定した結果を表３に示す。軸芯ずれ量は、図８に示すように、タービン中心軸とマニホールド入口中心との距離Ａ、Ｂの、図面記載の基準寸法と製品寸法との差で示す。また、鋳バリ高さは、スクロール中子とポート中子の接合境界部に発生したポート内面の鋳バリの高さで示す。形状が複雑なため、スクロール中子とポート中子の接合境界付近で製品を切断して鋳バリの高さを測定した。ここで、比較例は、スクロール中子とポート中子を其々別体で成形し、それらを手作業にて組み付けたものを用いて鋳造された、タービンハウジング一体排気マニホールドである。これから明らかなように、本発明により、軸芯距離が高精度で鋳バリ発生の少ないタービンハウジング一体マニホールドを得ることができる。
【００３６】
【表３】
0004277242.tif 000004
【００３７】
【発明の効果】
予め成形されたスクロール中子またはポート中子が、ポート中子またはスクロール中子成形型内に位置決めされることにより、ポート中子とスクロール中子との位置精度が確保される。それにより、鋳造により成形される製品の寸法精度が向上し、タービンハウジング部の軸芯がずれる不具合が生じなくなる。また、予め別型として成形するスクロール中子又はポート中子は、その中子成形方法は限定されない。このため、スクロールの形状、サイズ及び成形機種の都合により、成形方法を幅広く選択することができる利点がある。更に、ポート中子とスクロール中子との接合境界部は、滑らかな形状を有することになるので砂締まりが改善され、接合部は強固なものとなる。且つ、一体で成形するため接合境界部が滑らかになるので鋳造後の鋳バリ発生量が低減する。このため、鋳造製品の品質保証上の鋳バリ確認検査及び鋳バリ除去作業が不要となり、鋳造後の作業工程が簡略化できる。また、タービンハウジング一体マニホールド用中子が２分割型成型機にて成形されるため、高価な多分割型成形機を使用することなく一体型の中子を得ることができる。このため、通常の２分割型成型機を有していれば新たに中子成形機を購入する費用が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例であるタービンハウジング一体排気マニホールド用中子の斜視図である。
【図２】本発明の実施例であるマニホールドポート部中子成形用型の平面図である。
【図３】本発明の実施例であるタービンハウジングスクロール部中子成形用型の平面図である。
【図４】本発明の実施例であるタービンハウジングスクロール部中子の斜視図である。
【図５】本発明の実施例であるマニホールドポート部中子の斜視図である。
【図６】従来の方法である手作業で組み立てる手順を示した図である。
【図７】他の従来の方法であるマニホールドポート部中子とタービンハウジングのスクロール部中子を一体で成形する場合の分割方向を示した図である。
【図８】タービンハウジング一体排気マニホールドの軸芯ずれ量測定部位と鋳バリ発生部位を示した図である。
【符号の説明】
１  スクロール中子
２  ポート中子
３  マニホールド部のポート中子成形型
４  タービンハウジング部のスクロール中子成形型
５  スクロール中子用分割型
６  ポート中子用分割型
７  タービンハウジング一体排気マニホールド
８  鋳バリ
１０  スクロール部
１１  幅木部
１２  接合部
１３  突出部
２０  勘合穴
２１、２２、２３  ポート部
２４、２５、２６、２７  幅木部
２８  接合部
２９  突出部
３１  ポート中子キャビティ部
４１  スクロール中子キャビティ部
７１  タービンハウジング部
７２  マニホールド部
【図１】
0004277242.tif 000005
【図２】
0004277242.tif 000006
【図３】
0004277242.tif 000007
【図４】
0004277242.tif 000008
【図５】
0004277242.tif 000009
【図６】
0004277242.tif 000010
【図７】
0004277242.tif 000011
【図８】
0004277242.tif 000012