一体化的涡轮增压器外壳的制作方法
【专利摘要】一种轴承壳体或一体化涡轮增压器壳体，具有作为毛坯铸件特征而包括在内的油通道以及任选的空气和水通道，由此避免了与常规的铸造后机加工相关联的问题、设计限制和费用。该铸造方法优选使用消失模铸造、或类似于消失模铸造的、但是其中在金属铸造之前在泡沫形模上形成一个陶瓷外壳的一种技术，但也可以使用多种不同铸造技术中的任何一种或使用两种或更多技术的组合。
【专利说明】一体化的涡轮增压器外壳
[0001]发明背景发明领域
[0002]本发明涉及涡轮增压器，并且特别提供了低成本、高体积的一体化涡轮增压器壳体外壳，该外壳具有准确铸造的内部特征和外部特征。具体而言，生产了一种轴承壳体或一体化的涡轮增压器壳体，而不需要机加工出轴承壳体油通道。
[0003]相关技术的说明
[0004]涡轮增压器是一种强制进气系统。它们将空气以与在正常吸气构型中的可能情况相比更大的密度传送到发动机进气中，从而允许燃烧更多的燃料，因此在没有明显增加发动机重量的情况下提升了发动机的马力。一个更小的涡轮增压发动机取代一个更大物理尺寸的正常吸气的发动机，这将减小质量并且可以减小车辆的空气动力学的前端面积。
[0005]涡轮增压器利用了来自发动机排气歧管的排气流动来驱动一个涡轮机叶轮(10)。涡轮机叶轮提取的能量被转化为一种旋转运动，这种旋转运动接着驱动一个压缩机叶轮
(40)。该压缩机叶轮将空气抽入涡轮增压器中、将该空气压缩、并且将其输送至发动机的进气侧。在一个静止壳体内容纳了一个旋转组件，该旋转组件由以下主要部件组成:涡轮机叶轮、压缩机叶轮、涡轮机叶轮和压缩机叶轮安装在其上的这个轴、抛油环以及止推部件。该轴在一个液压轴承系统上旋转，该系统被供以典型地由一个发动机油泵所供应的油。
[0006]市售的涡轮增 压器典型地制造成具有五个主要部件:涡轮机叶轮、压缩机叶轮、涡轮机壳体、压缩机罩、以及轴承壳体。一些部件可以被标准化，其他部件可能对于特定应用是独特的。该轴承壳体以及连接和支撑该旋转组件的这些小零件典型地对于来自同一制造商的给定系列尺寸内的所有涡轮增压器是共同的。该轴、涡轮机叶轮和压缩机叶轮是根据空气流要求在一个系列内进行选择的。另一方面，压缩机罩和涡轮机壳体通常对于多种应用是独特的。例如，来自公路卡车的制造商的一个10升发动机的“管道输送”结构通常与来自同一制造商的相同发动机、但用于农业联合收割机的这种结构是不同的。在该公路卡车中，排气可能朝后。在该收割机中，排气可能朝前。在公路卡车中，空气进口和空气清洁器可以在发动机前方，而在收割机中，空气进口和空气清洁器可以在驾驶室旁、朝发动机后方。因此，虽然基础发动机是相同的，但涡轮增压器必须适应截然不同的发动机构造。为了满足这些要求，卡车与收割机的涡轮机壳体和压缩机罩可以具体不同的出口，并且这些罩必然具有相对于轴承壳体且相对于彼此而言均不同的取向。
[0007]从材料观点来看，用于公路卡车的涡轮机壳体可能遭遇具有大致50mph的速度的冷却空气，而在收割机上，空气速度可以是负的5mph，因此涡轮增压器的排热要求也截然不同的。
[0008]由于这些广泛不同的要求和条件，涡轮增压器制造商典型地针对基本上同一种发动机的不同应用而在一个通用轴承壳体和旋转组件上设置不同的涡轮机壳体和压缩机罩。
[0009]关于以上讨论的压缩机罩和涡轮机壳体的取向差异，图2描绘了用于限定或映射这些壳体的取向的一个方案。该轴承壳体必须定向成使得排油口 (66)具有与重力对齐的轴线，以实现最佳可能的排油性能，该轴线的最近似的情况是垂直于发动机曲轴轴线。因此典型地，这个竖直轴线(100)是用于将这些部件定向的基准线。涡轮机壳体必须旋转到使得底座(7)、确切地该底座的经机加工的面(12)与发动机排气歧管上的互补垫片相配合。于是这确立了涡轮机壳体和轴承壳体相对于发动机的位置。接下来，将压缩机排气口绕轴承壳体轴线进行旋转，以使得压缩机排气口与典型地通向中冷器的互补管道对齐。压缩机入口(49)的特征必须与来自车辆空气过滤器的管道相连接，并且排气下行管必须与这些涡轮机壳体排气特征(13)相连接。
[0010]如图2中所绘，针对涡轮机壳体(2)的取向的一个典型方案是成绕涡轮增压器轴向中心线(I)从涡轮增压器竖直轴线(100)逆时针方向的一个角度Θ t。针对压缩机罩(47)的取向的一个典型方案是成绕涡轮增压器轴向中心线(I)从涡轮增压器竖直轴线(100)顺时针方向的一个角度Θ。。
[0011]通过对该轴承壳体和末端壳体(润轮机壳体和压缩机罩)中的一者提供一个导向直径或圆柱形凹陷、并且在匹配部件上提供一个互补的圆柱形唇缘和凸缘，而这些特征是围绕该轴承壳体轴向中心线同心的，那么这些特征就可以被机加工成使得这些部件可以用旋转方式进行组装并且通过相对于该轴承壳体旋转来进行定向。在定向之后，涡轮机壳体或压缩机罩接着通过一个V字带(在这些夹紧界面的机加工之后)或一个螺栓与夹紧板的系统而在旋转意义上被约束在该轴承壳体上。这允许简单地固定这些末端壳体对于该中央轴承壳体的取向，但这意味着潜在的气体或微粒物质的泄露路径无处不在。还意味着在用于该涡轮增压器组件的材料费用上增加额外的硬件(V字带或螺栓与夹紧板)。
[0012]在US6，415，846(0’ Hara)中，发明人传授了将一体化的涡轮增压器壳体外区段铸造成单件(具有大的圆柱形内部空隙，以用于插入包括该旋转组件的支承部件在内的插入件)，而加工模具(即，压缩机末端和涡轮机末端)被设计成有待旋转以允许实现这些末端壳体的不同取向。对于大批量生产而言，可以用这种一件式铸造来使得壳体铸件的数目最小化，但在实践中仍需要人工进行组装，因为这个铸造的壳体外区段不包括内部旋转部件或用于支撑这些旋转部件的支承系统。
[0013]除了涡轮机底座(7)的经机加工的表面(13)的位置之外，该涡轮增压器相对于发动机的位置典型地是通过排气歧管的多平面基准的位置设定的。排气歧管的底座通过该底座的表面从根本上设定了该涡轮增压器相对于发动机的位置，这个位置通常处于一个复杂地限定的“Z”轴线、以及该底座中的这些孔的“X”和“Y”轴线处。如图8A和SB中所绘，涡轮机底座(7)中的多个螺栓孔⑶设定了 “X”和“Y”位置，并且涡轮机底座的前述经机加工的表面(13)设定了涡轮增压器相对于发动机的复杂“Z”位置。由于这一点，其他发动机接口特征(例如，压缩机排气口、进油口、排油口、压缩机入口、以及排气下行管接口)的位置依赖于这个多平面基准。除了涡轮增压器在发动机上的位置之外，由涡轮机壳体底座建立的这个基准也可以用来设定涡轮机壳体内的若干关键特征的位置，例如:对这个面的机加工，就设定了涡轮机壳体(在组装后相对于涡轮机叶轮和压缩机叶轮)的空气动力学功能，以及穿过涡轮机底座(7)的气体通路(14)的对齐。后者的这种对齐是重要的，这在于该涡轮机气体通路必须与歧管中的气体通路共线，否则热排气将侵蚀涡轮机底座并且潜在地产生从涡轮增压器内的排气通路到涡轮增压器周围环境的一个泄露路径。这一安排的问题是，该铸件上底座细节的机加工决定了若干空气动力学关键特征的(随后)对齐并且从如以下解释的原始铸件来建立这些基准是困难的。
[0014]如图7A和7B所绘，这些涡轮机底座孔⑶的布置通常是这些最初的机加工操作之一，并且典型地花费了大量时间在设置机床以便将涡轮机壳体定位在夹具中来确保这些孔、以及对该底座的面(12)的机加工是在所有的“X”、“Y”和“Z”平面上机加工在适当的地方的从而使得该工艺中任何下游的机加工都被正确地定基准的过程中。
[0015]在涡轮增压器中，油典型地是从发动机油泵经一个管路或管道被给送到一个油配件(69)，该油配件被安装至该轴承壳体顶部中的一个机加工出的接收座(61)上。接着油经由多个油孔被给送给这些轴颈轴承和止推轴承。油孔是轴承壳体中的一个内部通路，该内部通路将油输送给多个关键部件，例如这些主要轴承。典型地存在一个来自该进油口的主要机加工孔，该进油口接着供应一个机加工的交叉钻孔(94)以便直接供应该止推轴承。典型地,机加工的止推轴承油孔(94)与供应这些轴颈轴承的两个机加工孔(90)相交。
[0016]该止推轴承油孔(94)典型地是使用钻头(95)沿着从该止推轴承安装面(85)起的、垂直于或几乎垂直于该止推轴承面(因为这个面是机床容易触及的)的一条轴线(96)机加工而成。这种方法影响了止推轴承的大小和设计，因为该止推轴承油孔必须与进油口主孔(61)相交并且通常将油供给提供给这些轴颈轴承油孔(90T，90C)、而且还与该止推轴承内的一个油孔特征流体连接。
[0017]这种轴颈轴承供给的切断和角度是更加复杂的。针对轴颈轴承的这些机加工油孔(90T，90C)典型地是通过穿过轴承壳体的各端(压缩机端和涡轮机端)中的这些相对小直径的孔口来触及而机加工成的。在涡轮机端上，钻头(91)的轴线(92T)是由以下需要来设定的，即，将钻头、并且有时候是钻头加上钻头引导工具引导穿过用于轴承壳体(60)的鼻部上的活塞环凸台的 这个机加工特征(62)，同时尽可能靠近轴承壳体的涡轮机端地与轴颈轴承孔(65)相交。在压缩机端上，钻头(91)的轴线是由以下需要来设定的，即，将钻头、并且有时候是钻头加上钻头引导工具引导穿过用于插入件(50)的孔(84)以及用于轴颈轴承的这个小得多的孔(65)的这些机加工特征，同时尽可能靠近轴承壳体的止推轴承安装面
(85)地与轴颈轴承孔(65)相交。
[0018]这些是非常棘手的机加工难题，通常要求错综复杂的工具加工，因为钻削必须首先在轴颈轴承孔中的正确地方以非常浅的角度开始、并且然后破穿出这个毛坯铸件(as-cast)输油孔。
[0019]一旦经机加工出，这些较小的机加工输油孔切入主要通道之中的这些区域必须被完全去毛刺，以防止金属毛刺进入油流而进入具有紧密公差的轴承间隙中。不能对这些区域很好地去毛刺可能导致金属毛刺进入轴承中并且毁坏它。
[0020]如上文解释的，压缩机罩和涡轮机壳体的这些不同功能典型地意味着它们是使用不同的材料制造的。从成本角度来看，所使用的材料是满足压缩机或涡轮机级(“级”是旋转叶轮与壳体的组合)的技术要求的最低成本材料。例如:柴油发动机的涡轮机壳体中的排气取决于应用是大致在760°C至869°C，因此选择的材料典型地为高硅钥铸铁(HSM)。压缩机罩中的压缩空气通常具有约204°C的最大温度，因此铸造铝是最具成本效益的材料。
[0021]典型地，涡轮机壳体、轴承壳体和压缩机罩是使用砂模铸造工艺独立地铸造而成。以大批量生产的一些零件或可能需要重复的复杂特征的零件可以使用永久模具或消失模工艺(LFC)进行铸造。在这些工艺的任何一种中，有多种方法用于生产最终铸造金属可以被倒入其中的型芯、形模和图案。
[0022]然而，在考虑机加工每个涡轮增压器壳体部件所需要的劳动强度和高技能水平、在定向和组装这些部件以形成涡轮增压器壳体的过程中所涉及的时间和材料、以及常规涡轮增压器壳体设计中固有的碳烟和排气泄露时，可以看到对于用于涡轮增压器壳体的设计、这些壳体的铸造、以及用于在涡轮机底座中机加工出孔并且在壳体中机加工出油通道的一种改进方法存在着需要。
[0023]发明概述
[0024]本发明通过铸造一种轴承壳体、或更优选地一种一体化的、将油通道以及任选地空气和水通道作为毛坯铸件特征而包括在内的整体式壳体解决了以上问题，由此避免了与常规的铸造后机加工相关联的问题、设计限制以及费用。该铸造方法优选使用消失模铸造、或类似于消失模铸造的一种技术，但是在该技术中在金属铸造之前在泡沫形模(form)上形成一个陶瓷外壳，但也可以使用多种不同铸造技术中的任何一种或使用两种或更多技术的组合。
[0025]如上文解释的，典型地，油通道是机加工到铸件中的，因此油通道的布置和几何形状已由钻削触及性指定。本发明使得有可能在涡轮增压器的轴承壳体中作为铸造特征而产生多个通道，由此解除需要使工具触及以便机加工出油孔而导致的设计限制。事实上，由于不再需要钻削触及，因此本发明不局限于铸造轴承壳体、而是可以用于铸造整个的一体化涡轮增压器壳体，这种一体化涡轮增压器壳体包括涡轮机壳体、压缩机罩和带有铸造在其中的油通道以及任选的空气和水通道的轴承壳体。
[0026]本发明进一步涵罩了一种一体化涡轮增压器壳体，包括涡轮机壳体、压缩机罩和带有铸造在其中的油通道以及任选的空气和水通道的轴承壳体。
[0027]附图的简要说明
[0028]本发明是通过举例而非限制的方式展示在这些附图中，其中类似的参考数字表示相似的部分，并且在这些附图中:
[0029]图1描绘了一种典型涡轮增压器的一个截面；
[0030]图2描绘了一种典型涡轮增压器的取向方案的一个视图；
[0031]图3描绘了钻削油通道方案的一个截面视图；
[0032]图4描绘了显示本发明的一体化壳体的一个截面视图；
[0033]图5A、5B描绘了在本发明的壳体中使用的插入件的截面视图；
[0034]图6描绘了一个截面视图，示出了这些插入件如何配合本发明的一体化壳体；
[0035]图7描绘了壳体组件的一个截面视图；
[0036]图8A、8B描绘了 一个涡轮机底座的截面视图；
[0037]图9以本发明的第二实施例的放大视图描绘了若干视图；
[0038]图1OA至1D描绘了对于本发明的方法而言止推轴承如何可以更小；
[0039]图11描绘了消失模铸造工艺的泡沫团簇体(cluster)；
[0040]图12A、12B和12C描绘了用于生产压缩机罩形模(form)的工艺的第一部分；
[0041]图13描绘了用于生产压缩机罩形模的工艺的最后一部分；
[0042]图14A、14B描绘了生产某些较小形模的工艺；
[0043]图15描绘了生产更小形模的工艺；[0044]图16A、16B描绘了生产轴承支撑件形模的工艺；
[0045]图17A、17B描绘了生产油通道型芯的工艺；
[0046]图18描绘了生产涡轮机壳体形模的工艺；
[0047]图19A、19B描绘了使用典型的消失模工艺来铸造一体化壳体铸件的过程；
[0048]图20A、20B描绘了用于铸造一体化壳体铸件的一种替代方法的过程；并且
[0049]图21A、21B描绘了用于铸造一体化壳体铸件的另一种替代方法的过程。
[0050]发明详细说明
[0051]本发明的第一实施例涉及一种轴承壳体，该轴承壳体被适配成有待以一侧连接至一个分开生产的涡轮机壳体并且以相反一侧连接至一个分开生产的压缩机罩。该轴承壳体的这些内部油通道可以使用消失模铸造、或用类似于消失模铸造的但其中在金属铸造之前在一个泡沫形模上形成一个陶瓷外壳的一种技术来生产；然而，可以使用多种铸造技术中的任何一种或者使用两种或更多技术的组合。虽然图4中所示的产品是一体化的涡轮增压器壳体，其中涡轮机壳体、轴承壳体和压缩机罩是一体的，但本领域的工作人员容易理解的是，该轴承壳体可以被制造成一个三件式壳体的其中一个部件，如图1所示。然而，与图1所示的现有技术轴承壳体(其中油通道是机加工出的并且因此是直的且位于钻头可以触及之处)相比，本发明的轴承壳体区域具有铸造在其中的油通道，这些油通道可以自由地定位且自由地确定形状，例如是弯曲的。通过在铸造的轴承壳体中简单地机加工出用于该旋转组件的主要轴承孔(65)，这些铸造在其中的油通道(77)的这些总体上径向的内端就被流体连接到容纳这些轴颈轴承的这些区域上。按照与对于轴颈轴承油通道所描述的相似的方式，仅仅必须对止推轴承(35)轴向定位于其上的这个面(85)进行机加工，就能将这些铸造在其中的止推轴承油通道(78)连接至止推轴承(35)的沟道(36)上。然后将具有铸造在其中的通道的这个轴承壳体与旋转组件、压缩机罩部分和涡轮机壳体部分组装在一起以形成一个完整的涡轮增压器。
[0052]图4描绘了该一体化的涡轮增压器壳体，该涡轮增压器壳体具有用于进油口的毛坯铸件端口(71)。该毛坯铸件进油口(71)流体连接到一个毛坯铸件止推轴承油通道(78)上，该止推轴承油通道将止推轴承区域与所述毛坯铸件进油口相连接。一个单一的、或者一对毛坯铸件轴颈轴承油通道(77)将一对轴颈轴承的区域与所述毛坯铸件进油口(71)流体相连。这些毛坯铸件轴颈轴承油通道(77)可以流体连接到该止推轴承油通道(78)上、或者直接流体连接到该进油口(71)上。为清楚起见，使用术语“区域”意思是，当被机加工后，该“区域”将在组装涡轮增压器时分别容纳这个止推轴承(74)或这些轴颈轴承(64)。
[0053]如上文解释的，用于制造轴颈轴承油通道的现代方法要求一个钻头和延伸性工具来机加工这些通道。由于钻头的触及受到相对小直径的轴颈轴承孔(65)的限制，这进而意味着每个轴颈轴承油通道的轴颈轴承孔末端必须定位成使得一个钻头和工具可以穿过该轴颈轴承孔而触及该油通道孔的起点。这个过程不仅是困难的，而且还必须使用多个相交的直钻孔。
[0054]相比之下，本发明的方法的一个重要的贡献是，这些油通道不是钻出的并且现在可以是弯曲的而没有尖锐拐角，因此将流动损失最小化。进一步，每个轴颈轴承油通道的轴颈轴承孔末端可以独立于机加工的限制因素进行布置。由于通向轴颈轴承的进油口是设计限制的一部分，这个部分决定了轴颈轴承位置的轴线中心线，因此取消了这个限制，就允许了按轴的动力学逻辑而不是机加工要求来布置这些轴颈轴承。当前的毛坯铸件油通道不需要精细机加工。
[0055]除了毛坯铸件油通道之外，还可以铸造一个气隙通道(79)，以便将从遭遇排气的区域到例如位于轴承和压缩机级中的应保持尽可能冷的区域的导热路径最小化。这个另外的特征还可以使得该一体化壳体能在无涡轮机隔热的情况下运转。
[0056]这种铸造可以是:熔模铸造，其中在由蜡制成的一个牺牲图案周围形成一个模具；或者可以是消失模铸造(LFC)，这是一类气化模铸造工艺，将在下文进行更详细的解释；或者可以是本领域普通技术人员已知的铸造技术的任何组合。LFC铸造从例如美国专利4，657，063,4, 768，567,4, 986，942,6, 889，742 和 7，287，571 中明显地是众所周知的。可以使用LFC技术铸造的金属包括铸铁、铝合金、钢、以及镍合金；还较少地使用的还有不锈钢和铜合金。术语“消失模型”用来指代由消失性材料如蜡、塑料或泡沫形成的任何模型(pattern)，该模型在模具制造过程中在一个时刻限定一种形状、但作为该铸造过程的一部分而发生置换(熔掉、烧掉、汽化等等)。
[0057]由于这些通道被铸造到轴承壳体中，消除了为钻孔而触及轴承壳体的需要，因此变得有可能的是通过修改该涡轮机壳体和/或压缩机罩的设计以便提供有待在组装了这些旋转元件(压缩机叶轮、涡轮机叶轮、轴和轴承)之后被装配到该壳体的这些末端上的多个末端闭合元件(20，50)而生产一体化涡轮增压器壳体。本发明的一体化壳体中的轴承壳体区段的特征是如第一实施例中的多个毛坯铸件油通道(71，77，78)、并且是通过一种铸造工艺形成的，该铸造工艺可以类似于消失模工艺那样来密切地控制位置和尺寸的准确度以及表面光洁度。按照与形成这些油通道所用方式相似的一种方式，涡轮机底座或压缩机出口上的这些特征也可以 在密切控制位置和尺寸的准确度以及表面光洁度的情况下进行铸造。本发明的一体化壳体还可以具有毛坯铸件气隙型芯的特征，以便将从涡轮机壳体到轴承壳体的热传导减到最小。
[0058]在本发明的第二实施例中，如图4、5、6和7中所绘，涡轮机壳体、轴承壳体和压缩机罩是作为一个单一的一体化涡轮增压器壳体而铸造而成的，其中涡轮机壳体区段的取向相对于轴承壳体区段的取向是固定的，并且压缩机罩区段的取向相对于轴承壳体区段的取向也是固定的。轴承壳体区段的取向使得排油孔指向地面，这样使得重力有助于油从轴承壳体排到发动机。这些末端壳体的取向使得它们满足该涡轮增压器所在的这个发动机以及该发动机被安装于其中的这个位于舱盖下的车辆结构的要求(例如，中冷器的位置)。在图2中，涡轮机壳体的取向被描绘为逆时针方向的角度0t°。压缩机罩的取向被描绘为顺时针方向上的角度9ct°。这两个取向均是相对于竖直轴线(100)的，其中轴承壳体的排放口 (66)面朝下。
[0059]该一体化壳体在若干区域中被机加工。对这个毛坯铸件涡轮机壳体出口(80)进行了机加工以便接收一个涡轮机端插入件(20)。对这个毛坯铸件压缩机罩入口进行了机加工以便接收一个涡轮机端插入件(50)。对这个毛坯铸件轴承孔(75)进行了机加工以便产生一个轴颈轴承孔(65)及其相关联的特征。对一个毛坯铸件进油口(71)进行了机加工以便接收油配件出9)。还对一个毛坯铸件排油孔(66)进行了机加工以便接收将该排油孔流体连接至发动机的这个管道。
[0060]如图5A中所绘，压缩机端的插入件具有的特征是一种轮廓(42)和一个对接部(52)，当插入件(50)被组装到该壳体上时该轮廓将变为压缩机罩轮廓的一部分(与压缩机叶轮的轮廓互补)，该对接部与该一体化壳体中的一个对接部(83)互补并且设定了压缩机端插入件(50)及其相关联的特征相对于该一体化壳体的轴向位置。该插入件的内表面具有的特征是一种形状，这个形状在组装到该一体化壳体上时将变为压缩机入口(43)。
[0061]如图5B中所绘，涡轮机端插入件的特征为:一个轮廓(4)以及一个对接部(22)，当该插入件被组装到该壳体上时这个轮廓将变为涡轮机壳体轮廓的一部分(与涡轮机叶轮轮廓互补)，该对接部与该一体化壳体中的一个对接部(82)互补并且设定了该涡轮机端插入件(20)及其相关联的特征相对于该一体化壳体的轴向位置。该插入件的内表面具有的特征是一种形状，这个形状在组装到该一体化壳体上时将变为涡轮机出口导流器(3)。在将涡轮机排气连接到车辆的这个排气下行管需要一个导向器的情况下，可以在该插入件的涡轮机端中切出一个小的凹凸部(25)以提供一个表面，由一个约束桩(24)产生的材料可以被推动在该表面上。
[0062]为了组装该涡轮增压器，将该旋转组件组装到该一体化壳体上，并且然后施加并且约束这些插入件。如图6中所绘，将这些插入件组装到该一体化壳体上并且以若干选择中的任一种来进行固持。在本发明的一种模式中，这些插入件是打桩到该一体化壳体中的。如图7中所绘，一旦涡轮机端插入件(20)被组装到该一体化壳体上，就对该一体化壳体的外侧面(55)的涡轮机端应用一个金属变形打桩工具，从而迫使该插入件压靠到该对接部
(82)上并且使来自该一体化壳体的金属移动以便轴向地约束该插入件。
[0063]以类似方式，一旦压缩机端插入件(50)被组装到该一体化壳体上,就对该一体化壳体的外侧面(26)的压缩机端应用一个打桩工具，从而迫使该插入件压靠在该对接部
(83)上并且使来自该一体化壳体的金属移动以便轴向地约束该插入件。
[0064]如以上说明的，涡轮机底座中的这些安装螺栓孔在“X”和“Y”平面二者中的位置和尺寸对于该涡轮增压器内部以及外部的细节和功能具有在定位上关键的职能。之前，这是通过在已经铸造好的涡轮机壳体中机加工出这些孔洞。本发明人认识到，他们可以用一种新颖的方式来定位和引入安装孔。使用以这些用于铸造油通道的铸造技术可获得的高度尺寸和位置准确性，本发明人生产了用于形模的工具，这些工具将孔布置在所希望的位置，同等准确地定位所述这些孔的大小和取向。因此，本发明取消了对于在涡轮机底座中机加工出安装螺旋孔的需要。
[0065]因此，在本发明的第三实施例中，如图9所绘，用于这些安装孔(8)的这些形模的位置是通过生产一个用于产生涡轮机底座(7)中的气体通路(14)的形模以及涡轮机底座中的多个毛坯铸件孔(28)的形模的一个模型来实现的，这些毛坯铸件孔就像它们是机加工出的一样是在尺寸和位置方面在所述涡轮机底座安装孔(8)的要求公差之内的。除了涡轮机底座孔(28)的柱体之外，还形成了若干毛坯铸件特征，例如在这些毛坯铸件孔的顶部处的垫片(30)(螺栓的头部、或垫圈加上螺栓支承在涡轮机底座的顶侧上)、以及在该孔和垫片(30)的圆柱形部分的界面处的一个毛坯铸件半径(29)。通过一个如此形成的模型，可以产生再现了有待铸造的金属的、在涡轮增压器的底座中产生上述特征中的泡沫形模，并且因此可以在金属铸造阶段的过程中以金属产生这些特征。
[0066]在本发明第三实施例的一个变体中，代替作为毛坯铸件特征的孔，这些孔被铸造成接近网孔形状并且将在一个随后的操作过程中被精细机加工。[0067]在本发明的第四实施例中，在被热排气所润湿的表面与在其中形成了轴颈轴承孔的材料之间的材料质量通过引入一个铸造的空气“通道”而被减小。构成该空气通道(79)的这个体积不仅用于减小该一体化壳体中的热学质量、并且还用于针对来自被热排气所润湿的材料以及形成这些轴颈轴承的材料的导热路径提供了一个障碍。产生该空气通道的形模可以被连接至产生该一体化壳体的外表面的这些形模上、并且最终用型芯插塞来密封。铸造的空气通道(79)的体积和效能意味着在某些情况下，可能不需要一个涡轮机隔热屏
(16)。该铸造的空气通道典型地是由围绕该一体化外壳的中央轴线成环形形状的一个形模或型芯形成的。
[0068]典型地，如图1OA和1B所绘，轴承壳体中的这些油钻孔的构型是使得，将进油口
(61)与止推轴承(35)、并且更确切地与该止推轴承中的分配沟道(36)流体相连的这个钻出的油孔(68)的位置是由以下需要来决定的，即，能够实体触及该轴承壳体面的这个止推轴承抵靠安装且密封于其上的区域，从而使得可以在轴承壳体中钻出一个孔、并且能够使得这两个轴颈轴承送油孔(67)管接进入这个止推轴承送油孔(68)。这些轴颈轴承送油孔必须定位成使得，一个钻头以及用于支撑该钻头的工具从涡轮机端以及压缩机端二者都能触及到该轴颈轴承孔，以便钻出涡轮机和压缩机送油孔二者。
[0069]通过免除这些“钻削限制”，由于之前机加工出的孔现在可以形成为毛坯铸件通道，因此该止推轴承送油通道(78)现在可以是铸造的，这样使得仅有的限制是该止推轴承送油通道(78)要将进油口铸造特征(71)与这个变为止推轴承安装面(85)的区域流体相连。这意味着，止推轴承中的沟道(36)可以布置得更靠近这些止推轴承垫片(37)，如图1OC和1D所绘，并且可以减小该止推轴承的外直径的大小。该止推轴承送油孔(68)不再必须大致放置在这些轴颈轴承送油孔(67)的平面内，因此该止推轴承送油通道(78)可以穿过许多不同的角向和径向区域(相对于这些轴颈轴承送油通道(77))而形成。由于该止推轴承的总体径向大小可以是更小的，那么该轴承壳体插入件(38)的径向大小也可以是更小的，因为它是装配在将该止推轴承轴向地约束在该轴承壳体内的同一个孔中。
[0070]现在将对用来构造诸如以上一体化壳体等部件的这种方法进行更详细地解释。
[0071]可以使用基础的消失模工艺或消失模工艺的一个变体来生产图4中所绘的铸铁一体化壳体。下文中对这些工艺进行描述。在基础的消失模工艺中，制造一个如图11所描绘的、呈现了这个有待铸造的部件的一个聚酯泡沫团簇体。然后将这个团簇体放在一个模制箱中；添加注口、浇口和通气系统；并且将这个团簇体填装在压紧而不粘连的砂中并且准备好用于接收熔融的铸铁。压紧的砂的功能是提供一个耐火表面，随着熔融金属置换该泡沫该熔融金属抵靠该耐火表面而凝固、并且以这个耐火表面来支持这些注口、浇口和通气系统。熔融铸铁被倒入该泡沫团簇体中并且允许其固化。可以将该熔融铸铁直接倒入该泡沫中，该泡沫由大致97.5%的空气和2.5%的聚苯乙烯组成，在此情况下泡沫气化并且被放出。替代地，可以在将熔融金属倒入该团簇体中之前将该泡沫预气化。将现在凝固的联合壳体铸件从砂中取出。
[0072]在这个基础消失模工艺的一个变体中，多个内部油通道的一个复制体作为一个陶瓷外壳形成，围绕该陶瓷外壳簇拥有该或这些聚合物泡沫形模。然后将所得的团簇体放在一个模制箱中；添加注口、浇口和通气系统；并且将这个团簇体填装在压紧而不粘连的砂中并且准备好用于接收熔融的铸铁。该压紧的砂砾的功能是提供一个耐火表面，随着熔融金属置换泡沫该熔融金属抵靠该耐火表面而凝固、并且以这个耐火表面支持这些注口、浇口和通气系统。熔融铸铁被倒入该泡沫团簇体中并且允许其固化。将现在凝固的联合壳体铸件从砂中取出。
[0073]在又另一个实施例中，制造了一个呈现了有待铸造的整个部件(包括用于油通道和空气通道的空腔)的聚苯乙烯泡沫团簇体。这个团簇体通过浸溃、刷涂、喷涂或流动涂覆而用陶瓷成模剂(ceramic investment、)(也称为耐火涂层)进行反复涂覆并且干燥，直到建立一个外壳。允许这个外壳干燥并且重复这个过程，直到该外壳足够厚而能承受该铸造工艺的热冲击。这个团簇体的所有表面(内表面和外表面，包括将变为毛坯铸件油通道和/或空气通道的这些表面)都涂覆有该陶瓷外壳。
[0074]该陶瓷外壳提供了一个光滑的耐火表面，与允许熔融金属抵靠相对粗糙的砂来固化相比，这样使得该铸件再现了这些泡沫模型和型芯的高度表面光洁度。然后将这个带有陶瓷外壳的团簇体放在一个模制箱中。添加注口、浇口和通气系统，并且将这个团簇体填装在压紧而不粘连的砂砾中并且准备好用于接收熔融的铸铁。压紧的砂的功能只是支撑该耐火陶瓷外壳并且支撑这些注口、浇口和通气系统。熔融铸铁被倒入该泡沫团簇体中并且允许其凝固。将现在凝固的未联合的壳体铸件(仍包裹在陶瓷外壳中)从砂中取出，并且打碎陶瓷以显露出在其中含有毛坯铸件内部通道的一个一体化涡轮增压器壳体。
[0075]如图在许多铸造厂工艺中，有多种工艺用于生产所有这些或任何的工具、模型、型芯和形模，并且利用本领域普遍技术人员的技能，可以选择并组合多种工艺或部件以获得最佳的铸造效率。以下内容提供了对于这些方法的讨论以及对发明人认为可行的一些变体的解释。
[0076]为了铸造一个整体式涡轮增压器壳体，首先必须作为泡沫形状生产图11所绘的“团簇体形模”，该团簇体形模将限定该一体化壳体中的这些内部通道和所有表面。它可以使用多种不同的方法来生产。典型地，一个复杂的团簇体(例如图11所描绘的团簇体)将由若干区段或形模形成，这些区段或形模可以分开地制造并且然后带到一起来以某种方式互锁或胶粘到一起。在这个实例中，使用一个轴(107)来保持这些独立的模型(A，C4.1，C4.3，B5.1，B3，B4，T5E4，H)并且定位这个油通道模型(G3)。油通道模型(G3)的压缩机端轴(G2.3)还有助于绕轴颈轴承轴(107)的对齐。为简洁起见，在以下讨论中忽略任何由于收缩导致的大小减小。
[0077]为了生产压缩机入口的这些内表面的一个凸插塞(A)(图13)，最常见的方法是在一个车床上简单地车出一个插塞件。该压缩机入口插塞(A)还具有多个孔(106.1和107.1)，这些孔将在一个随后步骤中用于将呈现多个孔的多个轴(106，107)定位在最终产品中。插塞(A)中的这些孔还产生了多个相继的聚苯乙烯泡沫形模随着它们被胶粘和组装而对齐以产生图11所绘的组装好的聚苯乙烯泡沫团簇体。
[0078]如图12A-12C和图13所绘，为了生产一个呈现了压缩机蜗壳(48)以及相关联的通路的凸插塞或模型(Cl.0)，优选的方法是在一个铣削机器上制造该蜗壳的部分表面(Cl.0)并且接着将它们胶粘到一起，但过去该模型的不同部件典型地是由模型工人使用手动工具来制造的。以一种类似的方式来制造呈现了压缩机罩(47)的外表面的一个凸插塞(C2.0)。接下来，在IvI吴制箱中铸造一系列的凹状树脂|吴具(在此实例中，为C3.1,C3.2)。将这些模型去除，留下一组可再使用的树脂模具，这些树脂模具在组装时提供了一个空腔，在该空腔中反复铸造聚苯乙烯泡沫形模。
[0079]将聚苯乙烯泡沫预膨胀珠粒注入该空腔中并且施加蒸汽以使得这些珠粒进一步膨胀、锁到一起并且填满该空腔。当将外模具和内模具(C3.1，C3.2，C1.0)以及插塞(A)移除时，留下的是一个聚苯乙烯泡沫团簇体(C5)，它限定了该一体化壳体的压缩机罩部分的所有内表面和外表面。将基础的外部模具沿着一个平面(C3.1.5)分裂开，使得该树脂模具的这两个部分(C3.1和C3.2)可以与这些泡沫形模(C4.1，C4.3)分开。如图11所示，将压缩机壳体部分的泡沫形模进行切割和分裂开以释放蜗壳模具部分(Cl.0)。
[0080]由于在插塞(A)的外部与蜗壳的内部之间的截面处存在一个负表面,而该负表面将导致一个不可拉出的模型或形模，因此可以首先铸造一个径向分段的形模(C4.2)。然后对于取出而言，移除一个节段(C4.1)，就可以将形模(C4.2)的剩余部分移除。然后铸造一对沿着平面(C3.1.5)分裂开的形模并且从该模制箱中移除。将这些聚苯乙烯泡沫形模(C4.1，C4.2和C4.3)胶粘到一起以产生一个呈现了压缩机罩的这些表面的聚苯乙烯泡沫形模(C5)。
[0081]重复相同的程序以产生如图18所示的涡轮增压器壳体泡沫团簇体。将聚苯乙烯泡沫预膨胀珠粒注入该空腔中并且施加蒸汽以使得这些珠粒膨胀、锁到一起并且填满该空腔。当将外模具和内模具(T3.1，T3.2，F3)以及插塞(H)移除时，留下的是一个聚苯乙烯泡沫团簇体(T5),它限定了该一体化壳体的润轮机壳体部分的所有内表面和外表面。将该基础外部模具沿着平面(T3.1.5)分裂开，这样使得可以将这些模具部分(T3.1，T3.2，F3和H)与泡沫形模(T4.1和T4.2)分开。将这些聚苯乙烯泡沫形模(T4.1和T4.3)胶粘到一起以产生一个呈现了涡轮机壳体的这些表面的聚苯乙烯泡沫形模(T5.0)。
[0082]接下来，如图17A和17B所绘，生产限定了这些油通道的外表面的多个中空形模。这个工具加工过程中典型的是，这些型芯可以用若干方式中的任何一种方式制造。这个具有长的竖直延伸部(是在空腔Gl.2中形成的)的型芯(G3)将使用在一个随后工艺中，并且具有较短竖直延伸部的型芯(G4)将使用在该随后工艺的一个变体中。任一型芯都可以用在此将解释的这些工艺中的任一种来制造。在第一种工艺中，如图17A所绘，在一对实心块体(G1.1)中机加工出一个呈现所希望型芯的空腔，这一对实心块体在面向压缩机的长空腔(G1.2)的轴线上分裂开。将这些块体带到一起并且向该空腔中倒入铸造厂浆料(G2.3)(陶瓷、树脂或金属)。将这些块体分开从而显露出该型芯的一个具有光滑光洁度的准确复制体(G3)。图17A的绘图是一个带有陶瓷外壳的型芯。
[0083]在第二种工艺中，如图17B所绘，从实心体中机加工出呈现了所希望型芯的一个凸形形状(G2.1)。将沿着该面向压缩机的长空腔的轴线分开的一对模制箱(G2.2)带到一起，并且围绕该凸形形状(G2.1)铸造一种铸造厂铸造材料(例如，树脂)。移除该凸形状(G2.1)，留下如同以上描述的在第一种工艺的一个空腔。将铸造厂浆料(G2.3)(陶瓷、树脂或金属)倒入该空腔中。将这些块体分裂开从而显露出该型芯的一个具有光滑光洁度的准确复制体(G4)。图17B的绘图是一个带有陶瓷外壳的型芯。
[0084]使用图17A中描绘的方法生产的陶瓷外壳与图17B中的使用相同方法生产的、但具有不同几何形状的陶瓷外壳之间的差异将在下文中进行解释。
[0085]在该工艺的第二步骤的一个变体中，型芯(G4)的构造方式使得一个特定部分的移除将该模型解锁、并且使得该型芯的这些元件掉落分开从而显露出这些通道表面的凹形配对体(例如，参见美国专利4，880，047)。这种方法可以用一组楔形元件进行，这些楔形元件被锁定在位以用于聚苯乙烯泡沫的注入、并且接着被释放且移除以用于随后的步骤。
[0086]接下来，将解释形模B3、B4、E3、E4、F3和D3的生成。使用与以上描述的用来生成用于通道的型芯的工艺相似的工艺，来生产这些模型和型芯。如图14中所绘，制造了呈现内部模型(B1.1)的一部分的一个凸插塞。由于在B3与B4之间存在最终团簇体分裂线，这个插塞可以做成两件。如同在以上图17A中解释的型芯的情况，铸造一个具有空腔(用于B2.1、B2.2)的模具。将该模具(用于B2.1、B2.2)沿着插塞(B1.1)的轴线平面分裂开，因此可以将该插塞从铸造模具中移除。还可以将该模具垂直于该轴线平面地分裂开，这样使得来自这个模具的部件(B3、B4)可以接连地进行铸造和移除。这些部件(B3、B4)可以用于在随后的步骤中形成泡沫形模。
[0087]以一种类似的方式，生产用于空气空间(E3，F3)的形模。在图14所绘的实例中，这些插塞(E1.1，Fl.1)是分开制造的并且是在多个模制箱(E2.1，F2.1)中独立地铸造而成。如上文中解释的，对于形成形模B3和B4而言，可以将模具箱垂直于轴线地分裂开并且接连地模制这些部件。
[0088]接下来，将解释形模E4的形成。如图15中所绘，将一个插塞(E4.1)制造成带有一个孔(107.1)以用于接收该公共的轴向轴(107)。围绕插塞(E4.1)铸造一个外部形状模具(E4.2)，其中一个轴(107)就位。将插塞(E4.1)移除以显露出一个空腔。将之前制造的型芯B4和E3定位在该空腔中。将聚苯乙烯泡沫预膨胀珠粒注入该空腔中并且施加蒸汽以使得这些珠粒进一步膨胀、锁到一起并且填充满该空腔。当移除了这些小型芯时，留下了一个聚苯乙烯形模(E4)，该形模具有适当的内部空腔。针对一种会产生这些轴承壳体细节和特征的中心的形模提出了一种类似的方法。如图16A和16B所绘，制造一个插塞(B5.0)以建立该壳体的这个部分的外表面。该插塞包含将用于在随后步骤中定位型芯的多个伸出特征(5.0.1,5.0.2)。围绕该插塞(5.0)铸造一个分裂式模具(5.0.3)并且从该铸造模具中移除这个插塞。在该分裂式模具中设置一个假轴1.7.2，这个轴包含多个附加轴特征。在该分裂式模具中还设置之前制造的通道型芯(G3)、以及呈现了在轴承壳体中围绕排油孔的空腔的一个型芯。将聚苯乙烯泡沫预膨胀珠粒注入该空腔中并且施加蒸汽以使得这些珠粒进一步膨胀、锁到一起并且填充满该空腔。当移除这个假轴和这些型芯后，留下了一个聚苯乙烯形模(B5.1)，该形模具有适当的内部空腔。
[0089]将一种耐火浆料、典型地是陶瓷引入组装后的模制箱中的空隙中、通过旋转该模制箱而将该浆料施加到所有表面上、并且允许该浆料干燥。重复这个过程，直到陶瓷外壳(G2.3)足够厚而能承受在该工艺的一个随后步骤中将熔融金属引入团簇体中的过程中所产生的热冲击和压力。现在具有了一个中空的陶瓷型芯(G2.3)，这个型芯具有呈现了最终型芯(G3或G4)的一个外表面。当将该模制箱拆解后，可以移除该带有陶瓷外壳的型芯(G3或G4)以便在随后的多个步骤中使用。
[0090]在以上工艺的一个变体中，由于陶瓷浆料的反复施加和干燥是费时的，因此可以产生更薄的外壳并且这个薄外壳可以用填充该陶瓷外壳内的空腔的砂或聚苯乙烯泡沫来背衬。只要该型芯的填充材料可以在铸造之后容易地移除以允许该陶瓷外壳瓦解并且在熔融金属的铸造之后被移除即可。
[0091]基础的消失模工艺[0092]如图19A中所绘，将这些不同的形模和模型(C4.1，C4.2，C4.3，B5.1，B3，B4，T5，E4)带到一起。在这些不同的泡沫形模(C4.1，C4.2，C4.3，B5.1，B3，B4，T5，E4)内形成油通道表面。现在这些油通道表面是面朝内的表面。将聚苯乙烯团簇体与压缩机和涡轮机末端插塞(A和H)定位在多个轴(107)和106上并且胶粘到一起，从而捕获这些油通道的陶瓷复制体(G3)。一旦被胶粘到一起，就将这些凸插塞(A和H)以及该轴(107)移除，而留下一个经添加的整体性聚苯乙烯团簇体。添加铸造厂工具如浇道、注口和通气孔，并且然后添加该聚苯乙烯泡沫团簇体、然后将其设置在模制箱内，填装砂(110)并且使砂集中在这个团簇体的周围，如图20A所绘。将熔融金属倒入泡沫型芯中，将聚苯乙烯泡沫汽化。在这个工艺的一个变体中，该泡沫可以被液化并蒸发，并且然后将熔融金属倒入由汽化的泡沫所腾出的空隙中。
[0093]将凝固的铸铁逐渐从模制箱的砂中移除，从而显露出一个铸造的一体化涡轮增压器壳体，该壳体整体式地具有毛坯铸件油通道(77，78)、轴颈轴承孔(75)、进油口(71)和排油口(76)。该熔融金属的面向内的表面抵靠面向外的填装砂表面而凝固，从而产生这些油通道的一个准确的几何复制体，但该复制体具有这些油通道相对粗糙的表面光洁度(为铸造厂砂的表面光洁度)。
[0094]基础消失泡沫内部的油通道、以及陶瓷外壳
[0095]如从图20A开始描绘的，在一个修改的LFC工艺中，将这些不同的形模和模型(C4.1，C4.2，C4.3，B5.1，B3，B4，T5，E4)带到一起。这些油通道表面是在呈现了油通道的这些不同的泡沫形模(C4.1，C4.2，C4.3，B5.1，B3，B4，T5，E4)内展现的以形成团簇体。现在这些油通道表面是泡沫的面朝内的表面。将聚苯乙烯团簇体与压缩机和涡轮机末端插塞(A和H)定位在多个轴(107)和106上并且胶粘到一起。一旦被胶粘到一起，就将这些凸插塞(A和H)和轴(107)移除，而留下一个整体性聚苯乙烯团簇体。添加铸造厂工具如浇道、注口和通气孔，并且然后将该聚苯乙烯泡沫团簇体反复浸溃在陶瓷浆料中并且干燥，直到陶瓷外壳足够厚而能承受在该工艺中的一个随后步骤中将熔融金属引入这个团簇体中的过程中所产生的热冲击和压力。这个陶瓷外壳包裹了该聚苯乙烯泡沫团簇体的所有表面(包括油通道的面朝内的复制体在内)。将这个带有陶瓷外壳的聚苯乙烯团簇体设定在一个模制箱内并且填装砂(HO)并且使砂集中在该带有陶瓷外壳的团簇体周围，如图21A中所绘。熔融金属被倒入泡沫型芯中，将聚苯乙烯泡沫汽化。在这个工艺的一个变体中，该泡沫可以被液化并蒸发，并且然后将熔融金属倒入由汽化的泡沫所腾出的空隙中。
[0096]将凝固的铸铁铸件以及其陶瓷外壳从砂中移除。将这个陶瓷外壳打碎并移除，从而显露出一个铸造的一体化涡轮增压器壳体，该壳体整体式地具有毛坯铸件油通道(77，78)、轴颈轴承孔(75)、进油口(71)和排油口(76)。由于泡沫形模内这些通道的具有光滑表面的、面向内的表面是通过使聚苯乙烯泡沫珠粒抵靠一个光滑型芯进行膨胀而形成的，因此这些通道的面向内的表面具有与用抵靠光滑型芯被压缩的聚苯乙烯泡沫可以获得的一样好的表面光洁度。
[0097]在上述方法的另一个变体中，在该聚苯乙烯团簇体中留下一个呈现了通道的陶瓷外壳(G4)，并且这个通道陶瓷外壳和该泡沫团簇体在陶瓷浆料中被涂覆、干燥等。虽然这样可能认为是过度的，但对该工艺所要求的准确性和表面光洁度可以驱动这一变体。(即，如果要求这些油通道表面的高表面光洁度，则该工艺的这一变体可以提供这点)。由于这些油通道(G4)的面向外的表面是抵靠一个光滑型芯形成的，因此在该工艺的金属铸造步骤过程中重现了这个表面光洁度，因而这些油通道将具有优于该工艺第三步骤(即，抵靠砂形成金属)的、并且还优于该工艺第三步骤的第一变体(即，抵靠仍在表面中展现出泡沫珠粒痕迹的陶瓷外壳形成金属)的一个表面光洁度。
[0098]布置在泡沫团簇体中的陶瓷通道
[0099]为了获得还更高的表面光洁度并且更多地保证相对于油通道具有较小型芯移位，将这些不同的形模和模型(C4.1，C4.2，C4.3，B5.1，B3，B4，T5，E4和G3)带到一起以形成图21A中所绘的团簇体。这个团簇体使用了图17A的油通道型芯(G3)，该型芯是这些油通道的一个具有光滑表面的带陶瓷外壳的复制体，其中呈现了油通道的这些陶瓷表面是面朝外的。这个油通道型芯的向上杆部被延长，因此砂砾可以注入该型芯中以在该外壳易碎的情况下支撑该外壳。将聚苯乙烯团簇体与压缩机和涡轮机末端插塞(A和H)定位在多个轴(107)和(106)上并且胶粘到一起，从而获得这些油通道的陶瓷复制体(G3)。一旦被胶粘在一起，就将这些凸插塞(A和H)移除，而留下一个整体式的聚苯乙烯团簇体，其中定位有一个金属或陶瓷的轴(106)。这个轴(107)不仅定位这些泡沫形模、而且对于该轴颈轴承孔的没有被陶瓷油通道型芯(G3)限定的这些区域提供了面向外的、准确的、光滑的表面。添加铸造厂工具如浇道、注口和通气孔，并且然后将该聚苯乙烯泡沫团簇体设置在模制箱内。填装砂(110)并且使其集中在该聚苯乙烯泡沫团簇体的周围，如图19A所绘。将熔融金属倒入该泡沫型芯中，使该聚苯乙烯泡沫汽化并且允许该金属凝固。在这个工艺的一个变体中，该泡沫可以被液化并蒸发，并且然后将熔融金属倒入由汽化的泡沫所腾出的空隙中。将这个凝固的铸铁铸件从模制箱内的环绕它的砂砾中移除。将限定了这些内部油通道的这个陶瓷外壳(G3)打碎并移除，从而显露出一个铸造的一体化涡轮增压器壳体，该壳体整体式地具有毛坯铸件油通道(77，78)、轴颈轴承孔(75)、进油口(71)和排油口(76)。使用这种工艺，这些油通道的表面光洁度、准确性和布置是处于最高水平上。
[0100]在上述工艺中产生泡沫团簇体部分的一个替代方案中并且在当代消失模工艺的非常典型的一种工艺中，在本发明的先前实施例中的聚苯乙烯泡沫团簇体(C4.1，C4.2，C4.3，B5.1，B3, B4, T5，E4)是作为沿着一个竖直平面分裂开的两个半件形成的，这样使得限定这些内部油通道的表面的这些空隙可以被制造到这个竖直的平面分裂的表面之中。这些“通道”的每个半件是位于该聚苯乙烯泡沫形模的这些半件之一中。当聚苯乙烯泡沫形模的两个半件被胶粘到一起时，这些通道模型的空腔就将轴颈轴承孔的空腔与进油口的空腔和将定位该止推轴承的这个区域流体相连。
[0101]虽然已经描述了众多方法，但最终产品是相同的，即为具有铸造在其中的通道的轴承壳体或涡轮增压器壳体。
[0102]现在已经说明了本发明，我们提出了权利要求:
【权利要求】
1.一种制造涡轮增压器的方法，该方法包括: 准备一个壳体的一个消失性正模型，该正模型限定了用于该涡轮增压器的旋转元件的多个支承表面，该正模型进一步限定了与所述这些支承表面中的至少一者连通的一个油通道的至少一个通路， 围绕所述模型形成一个耐火模具，并且 将金属铸造到该耐火模具中以产生具有限定在其中的一个油通道的该至少一个通路的一种铸造壳体。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述模型限定了涡轮机壳体、轴承壳体和压缩机罩。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述模型限定了被适配成用于与一个涡轮增压器涡轮机壳体和压缩机罩相匹配的一个涡轮增压器轴承壳体。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述油通道的至少一个通路展现了一条弯曲路径。
5.如权利要求4所述的方法，其中所述弯曲路径是由一条简单曲线或一条复合曲线限定的。
6.如权利要求1 所述的方法，其中所述消失性正模型的至少一部分是由一种聚合物泡沫形成的。
7.如权利要求6所述的方法，其中在金属铸造之前围绕所述泡沫形模的至少一部分形成了一个陶瓷外壳。
8.如权利要求7所述的方法，其中围绕该泡沫形模的不与注口、浇道和通气孔相关联的整体,形成了一个陶瓷外壳。
9.如权利要求1所述的方法，其中形成了一个陶瓷外壳(G3，G4)，该陶瓷外壳的外表面限定了一个油通道的至少一个通路，并且其中该陶瓷外壳在铸造之前被设置在该消失性模型内的。
10.一种制造涡轮增压器的方法，该方法包括: 形成多个泡沫形模，每个泡沫形模构成了一个涡轮增压器壳体的一部分， 将这些泡沫形模相连接以形成一个正模型，该正模型限定了包括涡轮机壳体区段、轴承壳体节段、以及压缩机罩节段的一个涡轮增压器壳体，该轴承壳体节段包括用于该涡轮增压器的旋转元件的多个支承表面，该正模型限定了与所述这些支承表面中的至少一者相连通的一个油通道的至少一个通路， 围绕所述模型形成一个耐火模具，并且 将金属铸造到该耐火模具中以产生具有限定在其中的该油通道的至少一个通路的一种铸造的、包括轴承壳体区段在内的一体化涡轮增压器壳体。
11.如权利要求8所述的方法，其中限定所述涡轮机壳体区段的该泡沫形模包括一个底座，其中所述底座包括多个孔，这些孔被适配成用于接收多个螺栓以将该涡轮机壳体固定到一个发动机歧管上。
12.—种一件式涡轮增压器壳体，包括一个涡轮机壳体区段、一个轴承壳体区段、以及一个压缩机罩区段，其中该轴承壳体区段包括一个油通道的至少一个通路。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述油通道的至少一个通路展现了一条弯曲路径。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述弯曲路径是由一条简单曲线或一条复合曲线限定的。
15.如权利要求12所述的一件式涡轮增压器壳体，进一步包括位于该涡轮机区段与该轴承壳体区段之间的一种铸造在其中的冷却结构。
16.一种涡轮增压器轴承壳体，其中该轴承壳体包括一个油通道的至少一个通路，该油通道的至少一个通路并 不是通过延伸穿过该壳体的一个末端开口的直线路径来限定的。
【文档编号】B22D17/00GK104040143SQ201380004721
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2013年1月17日 优先权日:2012年1月25日
【发明者】S·玛林斯, S·赖伦斯, J·芬利, R·丹尼尔斯 申请人:博格华纳公司