专利名称：涡轮增压器和用于涡轮增压器的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种安装在诸如汽车发动机的发动机中的涡轮增压器，以及一种制造该涡轮增压器的方法。
背景技术：
例如，诸如汽车发动机的常规发动机可以安装有涡轮增压器，以实现发动机输出等的改善。涡轮增压器使用涡轮机叶轮将来自发动机的排气转化成动力源，并对发动机增压。存在减小涡轮增压器的热容量从而改善排气的清洁度的极大需要。此原因如下。 催化剂装置相对于排气流可以被设置在发动机中、在涡轮增压器的下游侧，该催化剂装置使用诸如氮氧化物(NOx)还原催化剂的催化剂来净化排气。当在催化剂装置中的催化剂的温度在预定范围内时，催化剂被激活使得排气被有效地净化。因此，当涡轮增压器的热容量大时，难以从其中催化剂的温度必须升高到激活温度(催化剂被激活的温度)的状态、例如在发动机起动期间等增加净化排气的催化剂的温度。换言之，通过来自穿过涡轮增压器的排气的热使催化剂装置中的催化剂的温度升高，因此，当涡轮增压器的热容量大时，大量的热从排气损耗，从而使得难以升高催化剂的温度。关于涡轮增压器的热容量，外壳(涡轮机外壳)的热容量对排气的温度增加具有特别大的影响，该外壳形成用于将来自发动机的排气引导到涡轮机叶轮的排气通道。因此， 当作为发动机的排气系统部件的涡轮机外壳的热容量减小时，从排气损耗的热量减少，使得能够将催化剂的温度快速升高到激活温度，从而改善了排气的清洁度。在相关技术中已经做出了各种提议以用于减小涡轮增压器的热容量。这些提议中的一个是用于减小涡轮机外壳的厚度或者由钣金形成涡轮机外壳(以下简称为“减小涡轮机外壳的厚度”)的技术。通过由薄板材料形成涡轮机外壳能够减小涡轮机外壳的厚度，该薄板材料例如通过挤压模制诸如不锈钢(SUQ钣金的耐热材料而获得。然而，减小涡轮机外壳的厚度可能导致涡轮机外壳的刚度的降低。涡轮机外壳的刚度的降低导致涡轮增压器的性能(涡轮机效率)和可靠性的降低以及涡轮机外壳的耐用性的降低。更具体地，由于在伴随发动机运行的热循环期间所发生的热膨胀和热收缩、在发动机的构成部件或涡轮增压器的周边部件(支撑杆等)的热变形、在发动机运行期间的振动输入等，具有由厚度减小导致降低的刚度的涡轮机外壳更可能经受热变形。当在涡轮机外壳中发生了热变形时，由于涡轮机外壳的气体密封部分的变形、涡轮机外壳与其它部件之间的间隙的增加等，可能发生气体泄漏。当在涡轮增压器中发生该类型的气体泄漏时，涡轮增压器的性能和可靠性劣化。而且，当在发动机运行期间等在具有由于厚度降低导致的降低刚度的涡轮机外壳中发生热变形时，或者当涡轮机外壳由于周边部件的热变形而变形时，变得难以确保涡轮机外壳的足够耐用性。为了解决伴随涡轮机外壳的厚度减小的这些问题，涡轮机增压器可以设有加强涡轮机外壳的构件(以下称为“加强构件”)(例如，参见日本专利申请公布
5No. 2008-106667 (JP-A-2008-106667)和日本专利申请公布 No. 2008-121470 (JP-A-2008-1 21470))。换言之，通过加强构件确保外壳主体的刚度，即由薄板材料形成的涡轮机外壳的部分的刚度。加强构件大致呈总体环形形状，并且绕涡轮增压器的旋转轴线中心设置，从而包围形成排气通道的外壳主体。更具体地，加强构件包括一对环状的环形部分和使环形部分相连的柱状连接部分，该一对环状的环形部分在旋转轴线方向上间隔开地绕涡轮增压器的旋转轴线中心设置。通过利用焊接等将任一侧上的环形部分固定到外壳主体使得加强构件被固定到外壳主体，形成涡轮机外壳。在设置在由薄板材料构成的外壳主体上的常规加强构件中，所述一对环形部分的构成部件和使所述一对环形部分相连的连接部分通过焊接或铸造等一体地形成。更具体地，在JP-A-2008-106667中公开的涡轮增压器中，构成加强构件的一对环形部分的一对凸缘通过被焊接到构成加强构件的连接部分的连接环而成一体。JP-A-2008-106667还描述了构成环形部分的所述一对凸缘可以被制造成包括连接部分的一体铸造部件。在 JP-A-2008-121470中公开的涡轮增压器中，构成一对环形部分的一对基部和使所述一对基部相连的连接部分类似地通过铸造一体地形成。然而，当涡轮机外壳的加强构件是铸造部件或一体焊接结构时，出现了以下问题。 当加强构件由铸造部件构成时，其表面的表面粗糙度可能增大，导致流过加强构件的壁表面的流体(排气)的损耗增加。而且，铸造部件必须被加工以补偿在形成的材料中的精度的缺乏，从而导致成本增加。同时，当加强构件由整体焊接结构构成，必须执行焊接处理，从而增加该处理的复杂性。而且，在焊接结构的情形中，焊接扭曲导致精度的降低，使得成本增加。另外，通过实验等获知的是，由于在发动机运行期间外壳主体和周边部件的热变形等而作用在加强构件上的外力主要由在用于在涡轮增压器的旋转轴线方向上压缩加强构件的方向上作用的负荷或者在用于在旋转轴线方向上拉伸加强构件的方向上作用的负荷(拉力)构成。输入到加强构件中的该外力增大了加强构件所变形的量，导致加强构件的疲劳寿命的减少。
发明内容
本发明的一方面提供了一种涡轮增压器和一种制造涡轮增压器的方法，利用该涡轮增压器和该方法，能够减小涡轮机外壳由于热变形所变形的量，导致了疲劳寿命的改善和涡轮机外壳成本的降低，并且利用该涡轮增压器和该方法，能够获得有利的表面粗糙度， 从而抑制了沿着壁表面流动的排气的损耗。根据本发明的第一方面的涡轮增压器包括涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮被来自发动机的排气驱动，并且被预定旋转轴以可旋转方式支撑；和涡轮机外壳，所述涡轮机外壳形成排气通道，所述排气通道将排气引导到所述涡轮机叶轮，其中所述涡轮机外壳包括外壳主体和加强构件，所述外壳主体由板状构件构成，而所述加强构件与所述外壳主体一起形成所述排气通道，且所述加强构件加强所述外壳主体，所述加强构件包括一对环形部分和使所述一对环形部分相连的连接部分，所述一对环形部分具有大致环形形状并在所述旋转轴的轴向方向上间隔开地绕所述旋转轴的轴向中心设置，并且通过在板状构件上实施变
6形处理，将所述一对环形部分和所述连接部分模制成一体部件。在上述方面中，所述变形处理可以是冷锻，在该冷锻中，残余压应力或残余张应力在所述旋转轴的轴向方向上被施加到所述加强构件的至少所述连接部分上，以便抵消在所述旋转轴的轴向方向上作用在所述加强构件上的外力。在上述方面中，在所述连接部分中可以形成有排气通道孔，所述排气通道孔将排气引导到所述旋转轴的直径方向内侧，并且，通过将所述连接部分从所述旋转轴的直径方向内侧冲压到直径方向外侧可以形成所述排气通道孔。在上述方面中，所述排气通道孔可以是将所述环形部分的周向方向作为长度方向的细长孔，并且，所述排气通道孔在所述环形部分的周向方向上、在相对于所述旋转轴的直径方向的相对位置中设置有多个。在上述方面中，所述一对环形部分可以包括第一环形部分和第二环形部分，所述第一环形部分相对于所述旋转轴的轴向方向定位在被引导到所述涡轮机叶轮的排气的出口侧，而所述第二环形部分定位成比所述第一环形部分更进一步朝向所述旋转轴的直径方向外侧，并且所述第二环形部分相对于所述旋转轴的轴向方向定位在所述出口侧的相反侧，所述连接部分可以包括筒形部分和R形部分，所述筒形部分由将所述旋转轴的轴向中心方向作为筒轴线方向的筒形部构成，所述筒形部分的在所述筒轴线方向上的一侧与所述第二环形部分的内周侧相连续，而所述R形部分由弯曲部构成，所述弯曲部从所述筒形部分的在所述筒轴线方向上的另一侧朝向所述第一环形部分的外周侧连续地延伸，并且所述排气通道孔可以设置在所述筒形部分中。在上述方面中，在所述第一环形部分中可以形成有孔，并且所述孔可以设置在与所述排气通道孔的相对于所述环形部分的周向方向的中心基本对应的位置中。在上述方面中，所述涡轮机外壳可以由支撑构件支撑，所述支撑构件设置在被引导到所述涡轮机叶轮的排气的出口侧的端部上，并且所述支撑构件包括紧固支撑部分，所述紧固支撑部分延伸到所述旋转轴的直径方向外侧并被紧固到所述发动机的主体侧，并且所述支撑构件相对于柱部分可以设置成使得关于以所述旋转轴的轴向中心为中心的相位， 所述紧固支撑部分的相位是在所述环形部分的周向方向上的相邻柱部分之间的中间相位， 其中所述柱部分用作在所述环形部分的周向方向上的相邻排气通道孔之间设置的部分。在上述方面中，表示构成所述加强构件的所述板状构件的塑性各向异性的Ar值可以具有不超过0. 25的绝对值。在根据本发明第二方面的用于涡轮增压器的制造方法中，其中涡轮增压器包括涡轮机叶轮和涡轮机外壳，所述涡轮机叶轮被来自发动机的排气驱动并且被预定旋转轴以可旋转方式支撑，所述涡轮机外壳形成排气通道，所述排气通道将排气引导到所述涡轮机叶轮，并且其中所述涡轮机外壳包括外壳主体和加强构件，所述外壳主体由板状构件构成，而所述加强构件与所述外壳主体一起形成所述排气通道，且所述加强构件加强所述外壳主体，所述制造方法包括通过在板状构件上实施变形处理来一体地模制所述加强构件，以获得如下部件，该部件包括一对环形部分和使所述一对环形部分相连的连接部分，所述一对环形部分具有大致环形形状并在所述旋转轴的轴向方向上间隔开地绕所述旋转轴的轴向中心设置。在上述方面中，可以将冷锻作为所述变形处理来执行，在所述冷锻中，残余压应力或残余张应力在所述旋转轴的轴向方向上被施加到所述加强构件的至少所述连接部分上， 以便抵消在所述旋转轴的轴向方向上作用在所述加强构件上的外力。在上述方面中，通过将所述连接部分从所述旋转轴的直径方向内侧冲压到直径方向外侧，可以在所述连接部分中形成排气通道孔，所述排气通道孔将排气引导到所述旋转轴的直径方向内侧。在上述方面中，所述排气通道孔可以是将所述环形部分的周向方向作为长度方向的细长孔，并且所述排气通道孔可以通过单一处理在所述环形部分的周向方向上形成在相对于所述旋转轴的直径方向的相对位置中。在上述方面中，第一环形部分和第二环形部分可以被形成为所述一对环形部分， 所述第一环形部分相对于所述旋转轴的轴向方向定位在被引导到所述涡轮机叶轮的排气的出口侧，而所述第二环形部分定位成比所述第一环形部分更进一步朝向所述旋转轴的直径方向的外侧，并且所述第二环形部分相对于所述旋转轴的轴向方向定位在所述出口侧的相反侧，所述连接部分可以形成为包括筒形部分和R形部分的一部分，所述筒形部分由将所述旋转轴的轴向中心方向作为筒轴线方向的筒形部构成，所述筒形部分的在所述筒轴线方向上的一侧与所述第二环形部分的内周侧相连续，而所述R形部分由弯曲部构成，所述弯曲部从所述筒形部分的在所述筒轴线方向上的另一侧朝向所述第一环形部分的外周侧连续地延伸，并且所述排气通道孔可以设置在所述筒形部分中。在上述方面中，可以在所述第一环形部分的如下位置中设置孔，该位置与所述排气通道孔的相对于所述环形部分的周向方向的中心基本对应。在上述方面中，所述涡轮机外壳可以由支撑构件支撑，所述支撑构件设置在被引导到所述涡轮机叶轮的排气的出口侧的端部上，并且所述支撑构件包括紧固支撑部分，所述紧固支撑部分延伸到所述旋转轴的直径方向外侧并被紧固到所述发动机的主体侧，并且可以相对于柱部分设置所述支撑构件，使得关于以所述旋转轴的轴向中心为中心的相位， 所述紧固支撑部分的相位是在所述环形部分的周向方向上的相邻柱部分之间的中间相位， 其中所述柱部分用作在所述环形部分的周向方向上的相邻排气通道孔之间设置的部分。在上述方面中，表示塑性各向异性的ΔΓ值的绝对值不超过0. 25的材料可以被用作构成所述加强构件的所述板状构件。通过本发明的这些方面获得了以下效果。根据本发明的这些方面，能够减少涡轮机外壳由于热变形所变形的量，导致涡轮机外壳的疲劳寿命的改善和成本的降低，并且能够获得有利的表面粗糙度，从而抑制了沿着壁表面流动的排气的损耗。
通过参考附图的以下示例性实施例的描述，本发明的前述和另外的目的、特征和优点将变得显而易见，其中类似的附图标记用于表述类似的元件，并且其中图1是示出根据本发明实施例的涡轮增压器的视图；图2是示出根据本发明实施例的涡轮机外壳的构造的截面图；图3是示出根据本发明实施例的涡轮增压器的构造的局部截面图；图4是示出可变喷嘴(VN)机构部分的构造的视图；图5是示出环形基部的构造的透视图6是示出环形基部的构造的截面图；图7是图6的沿7A-7A的截面图；图8是示出了施加到环形基部的残余压应力的说明图；图9是示出了排气通道孔的说明图；图IOA和图IOB是示出了用于形成排气通道孔的构造和处理的说明图；图11是示出了环形基部和出口凸缘之间的位置关系的说明图；并且图12A和图12B是示出了用于形成环形基部的材料的说明图。
具体实施例方式在本发明的实施例中，形成涡轮增压器的涡轮机外壳包括外壳主体和加强构件， 该涡轮机外壳通过使耐热铁板经受挤压模制等而在厚度方面减小，而该加强构件用于加强外壳主体。通过诸如挤压模制的变形处理来一体地模制加强构件。以下将描述本发明的实施例。如图1至图3所示，根据本实施例的涡轮增压器1例如安装在诸如汽车发动机的发动机中，并包括将来自发动机的排气转化成动力源的涡轮机叶轮2。涡轮机叶轮2在接收到来自发动机的排气时旋转，并被旋转轴3以可旋转方式支撑。旋转轴3被以可旋转方式支撑在形成涡轮增压器1的轴承外壳4(图幻的内部。 旋转轴3被支撑为能够经由轴承5 (图幻等绕预定旋转轴线中心C相对于轴承外壳4旋转。 涡轮机叶轮2固定到旋转轴3的一个端侧。在该构造的情况下，涡轮机叶轮2设置成能够绕旋转轴线中心C在涡轮增压器1中旋转。涡轮增压器1包括压缩机叶轮(未示出)，并且通过使压缩机叶轮旋转，涡轮增压器1收集并压缩来自发动机的排气，并利用被压缩的排气对发动机增压。压缩机叶轮固定到旋转轴3的另一端侧，或者换言之，固定到旋转轴3的与设有涡轮机叶轮2的一侧相反的一侧。因此，压缩机叶轮根据涡轮机叶轮2的旋转而旋转，如上所述，该涡轮机叶轮2在接收到来自发动机的排气时旋转。因此，在涡轮增压器1中，在支撑在轴承外壳4上的同时一体地旋转的旋转体由以下结构形成，该结构包括旋转轴3以及固定到旋转轴3的相应端侧的涡轮机叶轮2和压缩机叶轮。涡轮机叶轮2位于支撑旋转轴3的轴承外壳4的外侧上并被涡轮机外壳6覆盖。 如图3所示，涡轮机外壳6被附接到轴承外壳4的一侧(设有涡轮机叶轮2的一侧)。涡轮机外壳6包括作为外壳主体的壳体7和作为加强壳体7的加强构件的环形基部20。壳体7是用于形成绕涡轮增压器1的旋转轴线中心C的排气通道的构件。壳体7 由薄板材料构成，该薄板材料例如通过挤压模制诸如SUS钣金的耐热材料而形成。注意壳体7可以由通过所谓的液压成形形成的薄板材料构成，在该液压成形中，使用流体压力来模制中空构件。壳体7是当从旋转轴3的轴向中心方向看时具有大致环形外形的外壳构件(参见图1)。以旋转轴线中心C为中心的圆孔部分7a形成在壳体7的在旋转轴3的轴向方向 (旋转轴线中心C的方向，以下可称为“涡轮机轴线方向”)上的一侧(图2中的右侧)。孔部分7a由筒形部分7b形成，该筒形部分7b以筒形形状突出到壳体7的外侧(图2中的右侧)。换言之，孔部分7a由筒形部分7b的内周表面形成。筒形部分7b形成为使得其筒轴线方向与涡轮机轴线方向对准。另外，壳体7的在涡轮机轴线方向上的另一侧(图2中的左侧)是完全打开的。换言之，壳体7的在涡轮机轴线方向上的另一侧作为由筒形内周表面形成的开口部分7c。环形基部20具有与壳体7的形状对应的大致环形外形。环形基部20与壳体7 — 起形成绕旋转轴线中心C的排气通道。环形基部20包括具有大致环形形状的基部主体部分20a和具有大致筒形形状的套筒部分20b。基部主体部分20a和套筒部分20b都设置成使得其轴向中心位置与涡轮增压器1 的旋转轴线中心C 一致。更具体地，基部主体部分20a设置成使得其中心轴线方向与涡轮机轴线方向对准，并且套筒部分20b设置成使得其筒轴线方向与涡轮机轴线方向对准。套筒部分20b形成为从基部主体部分20a的在涡轮机轴线方向上的一侧突出。环形基部20设置在壳体7的内部。换言之，壳体7设置成从外侧覆盖环形基部 20。更具体地，环形基部20固定到壳体7，使得套筒部分20b通过孔部分7a从壳体7的内部突出(即，使得套筒部分20b穿透孔部分7a)。在该实施例中，壳体7和环形基部20通过焊接彼此固定地结合。壳体7和环形基部20之间的焊接位置包括在形成壳体7的孔部分7a的筒形部分7b的内周表面与环形基部20的套筒部分20b的外周表面之间的接触部分，和在形成壳体7的开口部分7c的内周表面与基部主体部分20a的外周表面之间的接触部分。在这些焊接位置中的每一个中，例如绕基本上以旋转轴线中心C为中心的整个周边实施焊接。因此，当彼此固定以构成涡轮机外壳6时，壳体7和环形基部20形成绕旋转轴线中心C的环形、通道状空间。该空间作为用于将来自发动机的排气引导到涡轮机叶轮2的排气通道8。排气通道8成形为使得来自发动机的排气流动同时在顺着涡轮机叶轮2的旋转方向的方向上(即，绕旋转轴线中心C)回转。入口凸缘9在涡轮机外壳6中设置在到排气通道8的排气入口处。到排气通道8 的入口形成为通向壳体7的一侧(图1中的上侧)的开口部分。入口凸缘9设置在到排气通道8的入口的周缘上。排气管连接到入口凸缘9，该排气管形成用于从发动机排出的排气的通道。另外，出口凸缘10在涡轮机外壳6中设置在排气出口处。排气出口由套筒部分 20b形成在环形基部20中，该套筒部分20b通向环形基部20的在涡轮机轴线方向上的一侧(图2中的右侧)。出口凸缘10设置在排气出口上，或者换言之，设置在套筒部分20b的尖端开口部分的周缘处。例如通过在套筒部分20b的外周表面上执行焊接等，将出口凸缘 10固定到套筒部分20b。排气管连接到出口凸缘10，该排气管形成用于经过穿过涡轮增压器1的排气的通道。相应地，出口凸缘10设有用于将出口凸缘10连接到排气管的螺栓孔 IOa (图 1)。在该构造中，已经从发动机排出以从入口凸缘9侧流入排气通道8的排气绕旋转轴线中心C(参见图1中的箭头Al)回转，然后流到旋转轴线中心C侧以被引导到涡轮机叶轮2。在旋转涡轮机叶轮2之后，排气根据涡轮机叶轮2的旋转而穿过环形基部20的套筒部分20b，然后经由出口凸缘10排出到排气管中。绕排气通道8回转的排气经由环形基部20被引导到位于环形基部20的内部的涡
10轮机叶轮2 (参见图2中的箭头h2)。为此目的，在环形基部20的基部主体部分20a中形成排气通道孔沈，该排气通道孔沈作为用于将流过排气通道8的排气引导到涡轮机叶轮2 的孔部分。注意，催化剂装置设置在用于从涡轮增压器1排出的排气的排气通道中，该催化剂装置使用诸如NOx还原催化剂的催化剂净化该排气。换言之，如上所述经由出口凸缘10 排出到排气管中的排气在被排出到大气之前被催化剂装置净化。另外，涡轮增压器1设有VN机构部分11。VN机构部分11相对于通过涡轮增压器 1的排气流设置在涡轮机叶轮2的上游侧。更具体地，VN机构部分11位于排气通道8和涡轮机叶轮2之间。VN机构部分11形成从排气通道8延伸到涡轮机叶轮2的排气流动通道(下文中被称作“涡轮机气体流动通道”)，并调节涡轮机气体流动通道的开度。VN机构部分11包括多个喷嘴叶片12。通过调节喷嘴叶片12的斜度来调节涡轮机气体流动通道的开度。更具体地，VN机构部分11根据发动机运行状态等来调节涡轮机气体流动通道的开度，由此调节作用在涡轮机叶轮2上的排气的流速、流量等。如图3和图4所示，喷嘴叶片12是大致矩形板状构件，它们被以可旋转(可倾斜) 的方式支撑，使得其板表面方向与涡轮机轴线方向对准。喷嘴叶片12绕旋转轴3的整个周边在周向方向上以相等间隔设置(参见图4)。相邻喷嘴叶片12的相对板表面形成涡轮机气体流动通道。在该构造的情况下，通过调节喷嘴叶片12的斜度(旋转角度)来调节涡轮机气体流动通道的开度。如图3所示，喷嘴叶片12通过被夹在支撑板13、14之间而以可旋转的方式支撑， 该支撑板13、14在涡轮机轴线方向上间隔开地设置。支撑板13、14被设置成使得其板表面垂直于涡轮机轴线方向。支撑板13、14都具有大致环形形状，并且被设置在涡轮机外壳6 的内部(环形基部20的基部主体部分20a的内部)且位于涡轮机叶轮2的周边上。如图4所示，喷嘴叶片12被支撑以能够通过旋转轴部分12a相对于支撑板13、14 旋转，当从涡轮机轴线方向看喷嘴叶片12时，该旋转轴部分1 设置在板表面方向(长度方向)上的大致中心位置中。喷嘴叶片12使用同步环15来旋转。同步环15是大致环形板状构件，该板状构件类似于支撑板13、14被设置成使得其板表面垂直于涡轮机轴线方向。同步环15被设置在支撑板14的压缩机侧，其位于涡轮机轴线方向的与排气出口侧(图3中的右侧，以下被称作“排气出口侧”)相反的一侧(图3 中的左侧，以下被称作“压缩机侧”)上。同步环15被以可旋转方式设置成使得其中心轴线方向与涡轮机轴线方向对准。 同步环15使用来自致动器的驱动力旋转，该致动器在附图中未示出。同步环15经由驱动臂16连接至相应的喷嘴叶片12。驱动臂16的一端侧配合到形成在同步环15的内周部分中的凹陷部分15a，且另一端侧利用喷嘴叶片12的旋转轴部分12a同轴地支撑。利用该构造，当同步环15绕旋转轴线中心C旋转时，驱动臂16绕喷嘴叶片12的旋转轴部分12a的轴向中心旋转。当驱动臂16旋转时，喷嘴叶片12通过旋转轴部分1 旋转。通过以此方式调节同步环15的旋转，调节了喷嘴叶片12的斜度，结果，调节了涡轮机气体流动通道的开度。注意到，在涡轮增压器1中，气体密封部分设置在支撑板13和环形基部20之间，支撑板13位于涡轮机轴线方向上的排气出口侧。更具体地说，如图3中所示，支撑板13包括筒形部分13a，该筒形部分13a从支撑板13的内周侧部朝向涡轮机轴线方向的排气出口侧以筒形形状突出，并且通过将环形衬垫17置于支撑板13的筒形部分13a的外周表面与环形基部20的内周表面之间而形成气体密封部分。另外，气体密封部分在轴承外壳4与涡轮机外壳6之间设置在涡轮增压器1中。更具体地，如图3所示，通过将环形衬垫18置于轴承外壳4与涡轮机外壳6的环形基部20之间的接触表面中而形成气体密封部分。这些气体密封部分确保引导到排气通道8中以作用在涡轮机叶轮2上的排气不能逃逸。如上所述地构造的涡轮增压器1在安装在发动机中时以如下方式起作用。来自发动机的排气通过发动机的排气通道流入由涡轮机外壳6形成的排气通道8，并经由形成在环形基部20中的排气通道孔沈作用在涡轮机叶轮2上。结果，涡轮机叶轮2旋转。这里， 通过VN机构部分11来调节作用在涡轮机叶轮2上的排气的流速、流量等。根据涡轮机叶轮2的旋转，经由旋转轴3旋转涡轮增压器1的压缩机叶轮。当压缩机叶轮旋转时，已经收集在涡轮增压器1中的来自发动机的排气被压缩，然后被作为进气供给到发动机。如上所述，根据该实施例的涡轮增压器1包括形成排气通道8的涡轮机外壳6，排气通道8用于将来自发动机的排气引导到涡轮机叶轮2，涡轮机叶轮2由预定旋转轴3以可旋转方式支撑，从而将来自发动机的排气转化成动力源。另外，涡轮机外壳6包括壳体7和环形基部20，壳体7用作由板状构件构成的外壳主体，环形基部20用作加强构件，该加强构件与壳体7 —起形成排气通道8并加强壳体7。现在将使用图5至图7详细描述形成涡轮机外壳6的环形基部20。注意到，图7 是图6的沿7A-7A的截面图。环形基部20包括一对大致环状的环形部分(21,2 和将所述一对环形部分彼此连接的连接部分23，所述一对环形部分在涡轮机轴线方向上间隔开地绕旋转轴3的轴向中心(旋转轴线中心C)设置。所述一对环形部分(21,2 和连接部分 23是环形基部20的构成基部主体部分20a的部分。通过使板状构件经历变形处理而将所述一对环形部分(21，2 和连接部分23模制成一体来形成环形基部20。换言之，通过在平坦的板状材料(坯材)上实施变形处理来形成环形基部20的包括所述一对环形部分(21,2 和连接部分23的相应成形部分。对用于形成环形基部20的变形处理没有特别限制，只要它是用于通过对坯材施加压力而将坯材变形成目标形状的处理即可。例如，可以采用冷锻、热锻、挤压模制等。被模制成环形基部20的板状构件是例如比构成壳体7的薄板材料具有更大板厚的板材料，并且，与壳体7类似，例如可以使用诸如SUS钣金的耐热材料。因此，在根据该实施例的用于涡轮增压器的制造方法(以下简称为“制造方法”) 中，通过使板状构件经历变形处理而将形成涡轮机外壳6的环形基部20 —体地模制成包括所述一对环形部分(21,2 和连接部分23的构件。第一环形部分21相对于涡轮机轴线方向位于被引导到涡轮机叶轮2的排气的出口侧(排气出口侧)。第二环形部分22比第一环形部分21进一步朝向旋转轴3的直径方向(以下称为“涡轮机直径方向”)的外侧定位，并且相对于涡轮机轴线方向定位于压缩机侧。第一环形部分21和第二环形部分22都是环形板状部件，其形成为使得其板表面垂直于涡轮机轴线方向。而且，第一环形部分21和第二环形部分22都形成为使得其中心轴线方向与涡轮机轴线方向对准。第一环形部分21形成环形基部20的基部主体部分20a的一部分，套筒部分20b 从该部分突出。换言之，大致筒形套筒部分20b从环状的第一环形部分21的内周侧部朝向排气出口侧突出。第二环形部分22形成环形基部20的最大外径部分。第二环形部分22的外周表面相当于基部主体部分20a的外周表面，该基部主体部分20a的外周表面焊接到壳体7的形成开口部分7c的内周表面，如上所述。第一环形部分21的外周侧端部和第二环形部分 22的内周侧端部在涡轮机直径方向上具有大致相同的位置。连接部分23将第一环形部分21的外周侧端部和第二环形部分22的内周侧端部连接，如上所述，第一环形部分21的外周侧端部和第二环形部分22的内周侧端部在涡轮机直径方向上具有大致相同的位置。连接部分23包括筒形部分M和R形部分25。筒形部分对是具有与旋转轴3的轴向中心方向对准的筒轴线方向的筒形部分，在筒形部分M中，筒轴线方向的一侧(第二环形部分22侧；图6中的左侧)与第二环形部分 22的内周侧连续。更具体地，通过从第二环形部分22的在第二环形部分22的内周侧上的一部分在与第二环形部分22的板表面方向大致垂直的方向上弯曲，使筒形部分M形成有整体的筒形外形。R形部分25是从筒形部分M的在筒轴线方向上的另一侧(第一环形部分21侧； 图6中的右侧)朝向第一环形部分21的外周侧连续延伸的弯曲部。更具体地，关于在与第一环形部分21和第二环形部分22大致垂直的方向上弯曲的连接部分23，R形部分25形成在第一环形部分21和筒形部分M之间，并且当从涡轮机轴线方向看时具有R形横截面。包括筒形部分M和R形部分25的连接部分23形成有排气通道孔沈，该排气通道孔26用于将流过排气通道8的排气引导到涡轮机叶轮2。换言之，在根据该实施例的环形基部20中，由连接部分23形成用于在涡轮机直径方向上向内引导排气的排气通道孔26。对排气通道孔沈的形状(孔形状)没有特别的限制，但是在该实施例中，排气通道孔沈形成为将第一环形部分21和第二环形部分22的周向方向(旋转轴3的周向方向， 以下称为“涡轮机周向方向”)作为长度方向的细长孔。而且，在该实施例中，四个排气通道孔沈在涡轮机周向方向上以相等间隔设置。柱部分27在环形基部20中形成在涡轮机周向方向上的相邻排气通道孔沈之间。 柱部分27将环形基部20的相对于涡轮机轴线方向位于排气通道孔沈的第一环形部分21 侧和排气通道孔26的第二环形部分侧22上的相应部分在涡轮机周向方向上部分地连接。 大致相同形状的柱部分27设置在根据该实施例的环形基部20的四个位置中，该环形基部 20包括在涡轮机周向方向上以相等间隔设置的四个排气通道孔26。因此，在根据该实施例的制造方法中，第一环形部分21和第二环形部分22形成为设置在环形基部20中的所述一对环形部分，该环形基部20通过使板状构件经历变形处理而形成。另外，将环形部分(21,2 彼此连接的连接部分23由筒形部分对和R形部分25 形成。而且，排气通道孔沈设置在连接部分23中。用于模制具有上述分别成形的部分的环形基部20的变形处理优选地如下执行。 在该实施例中，用于模制环形基部20的变形处理是冷锻，在该冷锻中，残余压应力或残余张应力在涡轮机轴线方向上施加到至少连接部分23，以便抵消在涡轮机轴线方向上作用在环形基部20上的外力。由于在伴随发动机运行的热循环期间发生的热膨胀和热收缩、在发动机的构成部件或涡轮增压器1的周边部件(支撑杆等)中的热变形、在发动机运行期间的振动输入等， 外力作用在环形基部20上。通过试验等已经获知，在作用在环形基部20的这些外力中，在涡轮机轴线方向上的外力，即在用于在涡轮机轴线方向上拉动环形基部20的方向上作用的外力(以下称为“拉动方向外力”)或者在用于在涡轮机轴线方向上压缩环形基部20的方向上作用的外力(以下称为“压缩方向外力”)是较大的。因此，采用冷锻作为用于模制环形基部20的变形处理，并且在冷锻期间，根据(为了抵消)作用在环形基部20上的涡轮机轴线方向外力而施加残余应力。换言之，在用于模制环形基部20的冷锻期间，在模制期间在涡轮机轴线方向上施加残余应力。有意地控制残余应力的方向和大小，以抵消作用在环形基部20上的涡轮机轴线方向外力。相应地，当拉动方向外力大于作为作用在环形基部20上的外力的压缩方向外力时，在冷锻期间施加作为残余应力的涡轮机轴线方向残余压应力(以下简称为“残余压应力”)，并且相反地，当压缩方向外力大于作为作用在环形基部20上的外力的拉动方向外力时，在冷锻期间施加作为残余应力的涡轮机轴线方向残余张应力(以下简称为“残余张应力”)。现在将使用图8描述将残余压应力施加到环形基部20的情形的示例。如上所述， 当拉动方向外力是作用在环形基部20上的外力的较大分量时，将残余压应力施加到环形基部20。如图8所示，当将拉动方向外力施加到环形基部20时(参见箭头Bi)，张紧负荷施加到连接部分23的位于涡轮机直径方向的内侧上的部分(参见区域B2)，而压缩负荷施加到连接部分23的位于涡轮机直径方向的外侧上的部分(参见区域B3)。因此，在环形基部 20的冷锻期间将残余压应力施加到连接部分23，以抵消施加到连接部分23的相应部分的负荷。更具体地，在该情形中施加到连接部分23的残余压应力是由残留在环形基部20 的由于拉动方向外力而使张紧负荷施加到其上的部分(参见区域似)中的压应力和残留在环形基部20的由于相同的拉动方向外力而使压缩负荷施加到其上的部分(参见区域B3) 中的张应力构成。换言之，施加到环形基部20的残余压应力是在用于在涡轮机轴线方向上压缩环形基部20的方向上作用的残余应力，其由残留在环形基部20的每个部分中以便抵消由于拉动方向外力的作用而作用在每个部分上的负荷(张紧负荷或压缩负荷)的负荷构成。相应地，当压缩方向外力是作用在环形基部20上的外力的较大分量时，例如以如下方式将残余张应力施加到环形基部20。当压缩方向外力作用在环形基部20上时，压缩负荷施加到连接部分23的位于涡轮机直径方向的内侧上的部分(参见区域B2)，并且张紧负荷作用在连接部分23的位于涡轮机直径方向的外侧上的部分(参见区域B3)。因此，在环形基部20的冷锻期间将残余张应力施加到连接部分23，从而抵消施加到连接部分23的相应部分的负荷。更具体地，由残留在环形基部20的由于压缩方向外力而使压缩负荷作用在其上的部分(参见区域B2)中的张应力和残留在环形基部20的由于相同的压缩方向外力而使张紧负荷作用在其上的部分(参见区域似)中的压应力构成的残余应力作为残余张应力施加到环形基部20。换言之，施加到环形基部20的残余张应力是在用于在涡轮机轴线方向上拉动环形基部20的方向上作用的残余应力，其由残留在环形基部20的相应部分中以便抵消由于压缩方向外力而作用在相应部分上的负荷(张紧负荷或压缩负荷)的负荷构成。注意对环形基部20的在冷锻期间将残余应力施加到其上的部分没有特殊限制， 只要该部分包括连接部分23即可。在环形基部20中的残余应力优选地施加到连接部分 23，在该连接部分23中，环形基部20更容易由涡轮机轴线方向外力变形，但是残余应力可以施加到除了连接部分23之外的部分，例如第一环形部分21或第二环形部分22。另外，根据在冷锻中使用的模具的形状、在相应部分上进行的冷锻处理诸如拉拔的顺序等来调节环形基部20的施加有残余应力的部分、残余应力的方向和大小等。如上所述，在根据该实施例的制造方法中，用于模制环形基部20的变形处理是冷锻，在该冷锻中，残余压应力或残余张应力在涡轮机轴线方向上施加到至少连接部分23，以便抵消在涡轮机轴线方向上作用在环形基部20上的外力。利用根据该实施例的涡轮增压器1及其制造方法，能够实现由于热变形而使涡轮机外壳6所变形的量的减小，以及涡轮机外壳6的疲劳寿命的改善和成本的降低，并且能够获得有利的表面粗糙度，从而抑制沿着壁表面流动的排气的损耗。更具体地，在根据该实施例的涡轮增压器1中，通过冷锻模制形成涡轮机外壳6的环形基部20，在该冷锻中，将用于抵消在涡轮机轴线方向上作用的外力的残余应力施加到环形基部20。因此，消除或减少了作为在伴随发动机运行的热循环期间发生的热膨胀和热收缩等的结果、由输入到环形基部20的外力所引起的热变形。结果，环形基部20中的热变形量减小，导致环形基部20的疲劳寿命的改善。另外，与诸如铸造或焊接的处理相比，利用诸如冷锻的变形处理，能够容易地实现成本的降低。而且，变形处理诸如冷锻采用板状构件诸如SUS钣金，因此，与利用铸造等相比，能够在环形基部20的表面上获得更有利的表面粗糙度。结果，能够抑制沿着环形基部 20的壁表面(表面)流动的排气的损耗。另外，与焊接相比，利用诸如冷锻的变形处理，能够简化该处理。顺便提及，优选地通过从涡轮机直径方向的内侧向外侧冲压连接部分23形成如上所述形成在连接部分23中的排气通道孔26。更具体地，如图9所示，例如通过使用冲孔器30冲压来形成在连接部分23中形成的排气通道孔26。在该情形中，通过相对于连接部分23从涡轮机直径方向的内侧(图9中的下侧)向外侧(图9中的上侧)(参见箭头Cl) 移动冲孔器30来冲压排气通道孔26。当通过以此方式从涡轮机直径方向的内侧向外侧冲压连接部分23而形成排气通道孔26时，排气通道孔沈呈以下形状。如图9所示，当通过冲压形成排气通道孔沈时，用于形成排气通道孔26的表面(以下被称为“通道孔形成表面”)^a包括与冲孔器30的形状对应的剪切表面26b和在冲压方向上从剪切表面26b逐渐变宽的断裂表面^c。这里，通过由冲孔器30的刀片在与通道孔形成表面^a接触的同时产生的剪切力切割在通道孔形成表面26a上形成的剪切表面^b。相应地，剪切表面26b呈与冲压方向 (图9中的向上方向；以下类似)对应的形状。剪切表面26b形成在通道孔形成表面26a的在冲压方向上的近侧(图9中的下侧)。因此，在该实施例中，剪切表面26b形成在通道孔形成表面的位于涡轮机直径方向的内侧上的部分，或者换言之，形成在位于环形基部 20的内周侧上的部分(参见箭头范围Dl)。同时，通过基于在冲压期间由冲孔器30产生的张应力的断裂力来切割形成在通道孔形成表面26a上的断裂表面^c。相应地，断裂表面26c呈在冲压方向上变宽的形状。 断裂表面26c形成在通道孔形成表面^a的在冲压方向上的远侧(图9中的上侧)。因此， 在该实施例中，断裂表面26c形成在通道孔形成表面^a的位于涡轮机直径方向的外侧上的部分中，或者换言之，形成在位于环形基部20的外周侧上的部分中(参见箭头范围D2)。因此，断裂表面26c与剪切表面26b的在冲压方向上的远侧连续，并且用于从剪切表面26b在冲压方向上逐渐加宽排气通道孔26。因此，由于断裂表面^c，通过从涡轮机直径方向的内侧向外侧冲压连接部分23形成的排气通道孔沈的外周侧部呈大致锥形形状， 当在横截面图中看时，该锥形形状从涡轮机直径方向的内侧向外侧加宽，如图9所示。通过将排气通道孔沈的外周侧部形成为从涡轮机直径方向的内侧向外侧加宽的大致锥形形状，排气通过排气通道孔沈顺利地从排气通道8引导到涡轮机叶轮2。更具体地，从排气通道8引导到涡轮机叶轮2的排气从外周侧(涡轮机直径方向的外侧)流入排气通道孔沈(参见箭头以)，因此，通过将排气通道孔沈形成为在外周侧上较宽的大致锥形形状，排气通过排气通道孔26顺利地从排气通道8引导到涡轮机叶轮2。因此，在根据该实施例的制造方法中，优选地通过从涡轮机直径方向的内侧向外侧冲压连接部分23而形成排气通道孔26。这样，排气通道孔26的外周侧部呈大致锥形形状，因此，能够将排气从排气通道8顺利地引导到涡轮机叶轮2，而例如不在排气通道孔沈的外周侧部上执行另外的处理诸如倒角处理。而且，在根据该实施例的环形基部20中，排气通道孔沈在涡轮机直径方向上相对的位置中在涡轮机周向方向上设置有多个，如上所述，该排气通道孔沈在连接部分23中形成为将涡轮机周向方向作为长度方向的细长孔。根据该实施例的环形基部20设有分别在涡轮机直径方向上彼此相对的两组(一共四个)排气通道孔沈。如上所述，四个排气通道孔沈在涡轮机周向方向上以相等间隔设置。更具体地，如图7所示，四个排气通道孔沈由在涡轮机直径方向(图7中的上下方向)上在任意位置中彼此相对的一对排气通道孔^^26幻，和在与所述一对排气通道孔 26A的相对方向垂直的方向(图7中的左右方向)上彼此相对的一对排气通道孔
构成。换言之，在涡轮机直径方向上彼此相对的各对排气通道孔沈形成于在涡轮机周向方向上彼此隔开180°的位置处。另外，在涡轮机直径方向上彼此相对的多对排气通道孔沈相对于涡轮机直径方向对称地形成。在对应于从涡轮机轴线方向看到的视图的图7中，在上下方向上彼此相对的所述一对排气通道孔26 Q6A)相对于穿过旋转轴线中心C(参见图1)的左右方向直线以线对称的方式形成并且形成在涡轮机周向方向位置中。类似地，在图7中，在左右方向上彼此相对的所述一对排气通道孔26 Q6B)相对于穿过旋转轴线中心C的上下方向直线以线对称的方式形成并且形成在涡轮机周向方向位置中。通过如此将多个沿涡轮机周向方向的排气通道孔沈设置在涡轮机直径方向相对的位置中，能够在单一冲压处理中形成各对相对的排气通道孔26。换言之，能够在单一冲压
16处理中形成在涡轮机周向方向以180°间隔设置的两个排气通道孔沈。结果，能够减少排气通道孔沈的形成成本。例如可以采用以下结构以在单一冲压处理中形成所述多对相对的排气通道孔沈。 如图IOA和图IOB所示，根据该实施例的结构包括用于冲压所述一对排气通道孔沈的一对冲孔器31和用于使所述一对冲孔器31移动的滑动器32。所述一对冲孔器31相对于环形基部20设置成使得它们能够从涡轮机直径方向的内侧向外侧彼此关联地移动。所述一对冲孔器31被在附图中未示出的引导机构等支撑，以能够在预定移动方向上移动，所述预定移动方向包括用于冲压排气通道孔26的方向。滑动器32被设置成使得它能够通过例如由液压缸、马达等构成的移动机构(未示出)在与所述一对冲孔器31的移动方向垂直的方向(图IOA和图IOB的上下方向)上移动。通过在朝向所述一对冲孔器31的方向(图IOA和图IOB中的向上方向)上移动滑动器32，所述一对冲孔器31在用于冲压排气通道孔沈的方向上相关联地移动。滑动器32的移动通过相应冲孔器31和滑动器32之间的接合部分被转换成所述一对冲孔器31的移动。相应的冲孔器31和滑动器32之间的接合部分由每个冲孔器31的接合表面31a和滑动器32的接合表面3 之间的配合表面构成。冲孔器31的接合表面 31a和滑动器32的接合表面32a由相对于相应部分的移动方向倾斜的倾斜表面构成，使得滑动器32朝向所述一对冲孔器31的移动被转换成所述一对冲孔器31从涡轮机直径方向的内侧向外侧(即，冲压方向)的移动。换言之，冲孔器31的接合表面31a和滑动器32的接合表面3 构成相对于伴随滑动器32的移动的所述一对冲孔器31的移动的滑动表面。在该实施例中，排气通道孔沈以如下方式形成。如图IOA所示，在与排气通道孔 26对应的预定的涡轮机轴线方向位置中形成用于环形基部20的排气通道孔沈之前，所述一对冲孔器31被设定在环形基部20的内部。从该状态开始，滑动器32在朝向冲孔器31 侧的方向上移动，直到滑动器32与所述一对冲孔器31接合，或者换言之，直到滑动器32的接合表面3 接触冲孔器31的相应接合表面31a。从与所述一对冲孔器31接合的该状态开始，滑动器32在用于与冲孔器31接合的方向(图IOB中的向上方向)上进一步移动，如图IOB所示(参见箭头El)，使所述一对冲孔器31朝向涡轮机直径方向的外侧移动(参见箭头E》。换言之，当滑动器32在箭头El 的方向上移动时，所述一对冲孔器31在涡轮机直径方向的外侧方向(箭头E2的方向)上移动，同时其相应的接合表面31a沿着滑动器32的接合表面3 滑动，并且通过所述一对冲孔器31的该移动，在环形基部20的连接部分23中在涡轮机周向方向上以180°的间隔形成排气通道孔26。因此，利用根据该实施例的制造方法，在单一处理中在涡轮机周向方向上在相对的涡轮机直径方向位置中形成排气通道孔26。换言之，在如上所述单一处理中，在根据该实施例的环形基部20中形成所述一对排气通道孔沈(26A)，所述一对排气通道孔沈(26A)例如如图7所示在涡轮机直径方向上彼此相对，用于移动所述一对冲孔器31、31和滑动器32。因此，在其中形成有在涡轮机直径方向上彼此相对的两组(总共四个)排气通道孔26的情形中，如在根据该实施例的环形基部20中，在两次处理中形成四个排气通道孔 26。更具体地，根据该实施例，在形成涡轮机直径方向上彼此相对的所述一对排气通道孔沈之后，使用涡轮机轴线方向作为旋转轴线方向将包括所述一对冲孔器31和滑动器32的构造旋转90°，由此形成另一对排气通道孔沈。注意，对设置在环形基部20中的排气通道孔沈的数目没有特别限制，只要多个排气通道孔沈设置在相对的涡轮机直径方向位置。相应地，排气通道孔沈可以被设置成单组(总共两个)或者三组或更多组(总共六个或更多)，以便在涡轮机直径方向上彼此相对。另外，在根据该实施例的环形基部20中，设有排气通道孔沈的连接部分23包括筒形部分M和R形部分25，并且排气通道孔沈设置在筒形部分M中，如上所述。换言之， 在具有筒形总体外形的筒形部分M中形成四个排气通道孔沈，该排气通道孔沈由将涡轮机周向方向作为长度方向的细长孔部分构成。更具体地，通过以上述方式在筒形部分M上执行冲压等来形成排气通道孔26，当从包括在涡轮机轴线方向上穿过旋转轴线中心C的直线的横截面看环形基部20时，该筒形部分M形成平坦部分，例如如图6等所示。换言之，设置在筒形部分M中的排气通道孔沈在不干扰R形部分25的情况下形成(即，保持R形部分25完好)，R形部分25与筒形部分 24 一起构成连接部分23。通过以此方式在连接部分23的筒形部分M中提供排气通道孔沈，在绕排气通道 8回转之后通过排气通道孔沈引导到涡轮机叶轮2的排气被调整。而且，能够在涡轮增压器1中确保有利的性能，并且能够抑制环形基部20的变形。更具体地，通过在连接部分23的筒形部分M中提供排气通道孔沈，排气通道孔 26用作在涡轮机直径方向上打开的孔部分，使得形成连接部分23的R形部分25存在于涡轮机周向方向的整个周边周围。因此，R形部分25的作为平滑弯曲表面的内周表面存在于涡轮机周向方向的整个周边周围，作为与从排气通道孔沈到环形基部20的内部的排气流对应的环形基部20的壁表面。结果，调整了通过排气通道孔沈引导到VN机构部分11的排气。如果排气通道孔沈形成在包括R形部分25的部分中，则在环形基部20中形成壁表面，所述壁表面阻挡在绕排气通道8回转之后流过排气通道孔沈的排气流，结果，排气可能不能够顺利地流动。然而，在该实施例中，R形部分25形成在涡轮机周向方向的整个周边周围，因此，调整了排气流，如上所述。另外，通过在连接部分23的筒形部分M中提供排气通道孔沈，通过排气通道孔 26确保VN机构部分11的咽喉区域(流体通道区域)。通过确保排气通道区域，能够在涡轮增压器1中确保有利的性能。而且，由于R形部分25存在于涡轮机周向方向的整个周边周围，所以能够确保在环形基部20中相对于涡轮机轴线方向的外力等的高度刚性，由此抑制环形基部20的变形。而且，相对于热容量减小，根据该实施例的环形基部20的第一环形部分21包括减重孔观，该减重孔观是用于减少环形基部20的重量的孔部分。减重孔观在涡轮机轴线方向上穿透第一环形部分21，该第一环形部分21是平坦的板状部分，其形成为使得其板表面垂直于涡轮机轴线方向。注意，形成在第一环形部分21中的减重孔观还可以用于使环形基部20相对于壳体7等定位。如图5、图7等所示，减重孔观是将涡轮机周向方向作为长度方向的细长孔，并与第一环形部分21的弧形形状对齐地弯曲。减重孔观的涡轮机周向方向长度被形成为比排气通道孔沈的涡轮机周向方向长度短，与减重孔观类似地，该排气通道孔沈形成为将涡轮机周向方向作为长度方向的细长孔。在该实施例中，四个减重孔观在涡轮机周向方向上以相等间隔设置。设置在第一环形部分21中的减重孔观被设置在与排气通道孔沈的相对于涡轮机周向方向的中心大致对应的位置。更具体地，如图7所示，四个减重孔观相对于相应的排气通道孔沈设置在相对于涡轮机周向方向的大致中心位置，该四个减重孔观设置成与排气通道孔沈相等的数目并具有比排气通道孔沈短的涡轮机周向方向长度。换言之，减重孔观在涡轮机周向方向上被设置在相邻柱部分27之间的大致中心位置。因此，减重孔观在涡轮机周向方向上与柱部分27交替地设置。因此，在根据该实施例的制造方法中，减重孔观在第一环形部分21中被设置在与相应排气通道孔26的相对于涡轮机周向方向的中心大致对应的位置。结果，能够减小环形基部20的重量，并且因为能够抑制由于设置减重孔28而导致包括第一环形部分21和连接部分23的部分的刚性的降低，所以能够抑制环形基部20的变形。更具体地，如果减重孔观形成为在涡轮机周向方向上靠近柱部分27，则变得难以确保在柱部分27的第一环形部分21侧连接部分的足够强度。柱部分27的连接部分受到作用在环形基部20上的外力的极大的影响，因此，当减重孔观形成为在涡轮机周向方向上靠近柱部分27时，包括第一环形部分21和连接部分23的部分相对于涡轮机轴线方向外力等的刚性可能不足。因此，通过在与相应排气通道孔沈在涡轮机周向方向上的中心大致对应的位置中设置减重孔28，能够减少环形基部20的重量，同时确保在包括第一环形部分21 和连接部分23的部分中的足够刚性。另外，在第一环形部分21中，由于排气通道孔沈的形成，排气通道孔沈在涡轮机周向方向上的形成位置具有降低的平面度。更具体地，通过执行从涡轮机直径方向的内侧向外侧的冲压来形成排气通道孔沈，如上所述，因此，由于在排气通道孔沈的冲压期间材料的拉拔等，第一环形部分21的与相应排气通道孔沈对应的位置具有降低的平面度。第一环形部分21的平面度在排气通道孔沈的相对于涡轮机周向方向的中心部分中减小到相对大的程度。平板状的第一环形部分21可以用于在焊接等期间使另一构件相对于环形基部20 定位。因此，优选地在第一环形部分21中确保预定的平面度。换言之，当第一环形部分21 的平面度较差时，可能需要另外的处理来获得预定的平面度。因此，通过在第一环形部分21的与相应排气通道孔沈的相对于涡轮机周向方向的中心大致对应的位置提供减重孔28，消除了其中第一环形部分21的平面度被减小到相对大的程度的位置。结果，能够抑制形成排气通道孔沈所伴随的第一环形部分21的平面度降低，使得能够改善环形基部20的平面精度。另外，在根据该实施例的涡轮增压器1中，出口凸缘10设置在涡轮机外壳6的排气出口处，如上所述。以此方式设置在排气出口处的出口凸缘10被用作用于相对于安装有涡轮增压器1的发动机的主体侧支撑形成涡轮增压器1的涡轮机外壳6的构件(支架)。 可替代地，支架被附接到出口凸缘10。通过具有将涡轮机外壳6支撑在发动机主体侧上的出口凸缘10，能够抑制在发动机运行期间发生的振动所伴随的涡轮机增压器1的振动。更具体地，在该实施例中，出口凸缘10用作将涡轮机外壳6支撑在发动机主体侧上的支撑构件。相应地，出口凸缘10经由涡轮机外壳6将涡轮增压器1支撑在发动机主体侧上。出口凸缘10被设置在被引导到涡轮机叶轮2的排气的出口侧的端部上，或者换言之， 设置在环形基部20的套筒部分20b的尖端开口部分的周边缘上，其用作该实施例中的排气出口。如图1所示，设置在涡轮机外壳6上的出口凸缘10包括紧固支撑部分40。紧固支撑凸缘40从出口凸缘10延伸到涡轮机直径方向外侧，并紧固到发动机主体侧。换言之，通过为根据该实施例的出口凸缘10提供紧固支撑部分40，出口凸缘10用作用于将涡轮机外壳6支撑在发动机主体侧上的支撑构件。紧固支撑部分40与出口凸缘10的设有排气管连接螺栓孔IOa的部分连续，并延伸以比出口凸缘10的形成有螺栓孔IOa的部分进一步朝向涡轮机直径方向外侧突出。在根据该实施例的出口凸缘10中，紧固支撑部分40在与涡轮机直径方向对应的预定方向(图 1中的向下方向)上延伸。紧固支撑部分40包括紧固孔41。紧固孔41设置在紧固支撑部分40的突出方向尖端部分中。因此，使用设置在紧固支撑部分40中的紧固孔41，出口凸缘10例如通过紧固工具诸如螺栓经由另一构件等被固定到发动机主体侧上的预定位置，诸如形成发动机的气缸体。因此，通过焊接等被固定到环形基部20的套筒部分20b的出口凸缘10通过其一个端部侧(紧固支撑部分40侧)被固定到发动机主体侧。结果，涡轮机外壳6通过出口凸缘 10被支撑在发动机主体侧上。包括紧固支撑部分40的出口凸缘10被设置成使得紧固支撑部分40的相位对应于相对于旋转轴3 (旋转轴线轴心C)的轴向中心相位的预定相位。这里，相位是绕旋转轴线中心C的位置(在涡轮机周向方向上的位置)。紧固支撑部分40的预定相位是在涡轮机周向方向上的在相邻柱部分27之间的中间相位，柱部分27在涡轮机周向方向上设置在相邻的排气通道孔26之间。换言之，出口凸缘10设置成使得从出口凸缘10在涡轮机直径方向上延伸的紧固支撑部分40的突出方向相位是相邻的柱部分27之间的中间相位。更具体地，如图11所示，出口凸缘10设置成使得紧固支撑部分40相对于旋转轴线中心C的相位(参见直线Fl)是相邻的柱部分27 Q7A)的相位(参见直线F2)之间的中间相位。在该实施例中，紧固支撑部分40的相位对应于设置在紧固支撑部分40的尖端部分中的紧固孔41的(中心位置的)相位，而柱部分27的相位对应于柱部分27的在涡轮机周向方向上的中心位置的相位。因此，例如，当在涡轮机周向方向上夹着紧固支撑部分40的两个柱部分27Q7A) 之间的相位差(相位间隔)是大致90°时，表示紧固支撑部分40的相位的直线Fl相对于表示两个柱部分27 Q7A)的相应相位的两条直线F2具有大致45°的相位差。换言之，当由表示夹着紧固支撑部分40的两个柱部分27 (27A)的相应相位的两条直线F2形成的角度 (即，紧固支撑部分40的夹持侧之间的角度)是大致90°时，出口凸缘10被设置成使得表示紧固支撑部分40的相位的直线Fl相对于两条直线F2具有大致45°的角度。因此，在根据该实施例的制造方法中，出口凸缘10被设置成使得紧固支撑部分40 绕旋转轴线中心C的相位是在涡轮机周向方向上的相邻柱部分27之间的中间相位。因此， 从出口凸缘10经由紧固支撑部分40输入到环形基部20中的外力能够被分散在多个柱部分27 (主要是夹着紧固支撑部分40的两个柱部分27 (XIk))中，结果，能够在不增加柱部分27的截面积的情况下改善环形基部20的耐用性。更具体地，例如，如果出口凸缘10设置成使得紧固支撑部分40的相位大致等于环形基部20的柱部分27的相位，由从出口凸缘10经由紧固支撑部分40输入到环形基部20 中的外力产生的负荷(应力)集中在具有与紧固支撑部分40的相位大致相等的相位的柱部分27中。当应力以此方式集中在单个柱部分27中时，在环形基部20中不能够获得相对于外力的足够耐用性。为了改善环形基部20相对于外力的耐用性，可以增大柱部分27的截面积。然而， 当增大柱部分27的截面积时，环形基部20的板厚增加且排气通道孔沈必须变窄，从而限制了排气通道面积。环形基部20的板厚的增加导致环形基部20的重量增加，对减小热容量而言这时不期望的。另外，对排气通道面积的限制导致涡轮增压器1的性能级别的降低。因此，通过提供出口凸缘10使得紧固支撑部分40的相位是两个柱部分27之间的中间相位，能够在不增加柱部分27的截面积的情况下改善环形基部20的耐用性，由此避免环形基部20的热容量的增加等。注意，设置在出口凸缘10中的紧固支撑部分40的形状、布置位置等不限于在该实施例中描述的示例。而且，在该实施例中，紧固支撑部分40被设置在出口凸缘10的单一位置中，但是可以被设置在多个位置中。另外，在该实施例中，出口凸缘10被用作包括紧固支撑部分40的支撑构件，但是不限于此。换言之，与出口凸缘10不同的构件可以被用作包括紧固支撑部分40的支撑构件。而且，关于紧固支撑部分40的相位，在涡轮机周向方向上的相邻柱部分27之间的中间相位是在涡轮机周向方向上的两个相邻柱部分27之间的任意相位，但是优选地是两个柱部分27之间的中心相位。如上所述，诸如SUS钣金的耐热材料被用作板状构件，其被模制成根据该实施例的涡轮增压器1的环形基部20。轧制钢板通常用作该耐热材料。更具体地，如图12A所示，例如，从带状轧制钢板50获得被模制成环形基部20的板状构件。换言之，从轧制钢板50切割圆形坯材51作为板材料，以经受诸如冷锻的变形处理。带状轧制钢板50的长度方向(带的长度方向，参见箭头Gl)对应于轧制方向。在作为用于形成环形基部20的板状构件的轧制钢板50中，表示塑性各向异性的 Ar值的绝对值优选地不大于0.25。更具体地，ΔΓ值被定义如下。在轧制钢板50中，r值(或Lankford值)在轧制方向(参见图12A中的箭头Gl) 和与轧制方向垂直的方向(带的宽度方向)之间不同。更具体地，如图12B所示，假定相对于轧制钢板50的板表面方向与轧制方向对应的方向是X方向且与对应于轧制方向的方向垂直的方向是Y方向，则轧制钢板50在X方向和Y方向上采取不同的r值。这里，例如， r值被表示为由张力测试中施加到板材料的单一张力所产生的板宽度方向扭曲和板厚度方向扭曲之比。如上所述，轧制钢板50的Δ r值是表示X方向r值和Y方向r值之差的值。因此， 例如，以如下方式确定轧制钢板50的Ar值。从轧制钢板50切割分别将X方向和Y方向作为长度方向的带状(矩形)测试件。 然后，在切割出的测试件(将X方向作为其长度方向的测试件和将Y方向作为其长度方向的测试件)中的每一个上执行张力测试，在该张力测试中，测试件的长度方向用作拉拔方向，由此确定每个测试件的r值。因此，确定了轧制钢板50的X方向r值和Y方向r值。然后，基于X方向r值和Y方向r值确定轧制钢板的ΔΓ值。当以上述方式确定的轧制钢板50的ΔΓ值减小时，轧制方向(X方向)对对应材料的可模制性的影响减小。换言之，随着△!·值减小，由该材料形成的模制部件的形状精度 (例如，圆度)改善。因此，当ΔΓ值较大时，如图12Β所示，在诸如冷锻的变形处理之后，坯材51从正圆形扭曲成接近正方形的形状，例如如由图中的虚线所示。另一方面，当Ar值较小时，即使在变形处理之后，坯材51的形状也保持接近于正圆，如图中的实线所示。被模制成环形基部20的坯材51优选地维持接近正圆的形状。换言之，轧制钢板50的ΔΓ值优选地尽可能小。注意，在图12Β中，由箭头G2表示的方向对应于轧制钢板50的轧制方向。另一方面，当使用具有大ΔΓ值的材料时，在坯材51的模制期间必须确保过剩的板厚度，从而确保在模制出的部件(完成的部件)中的足够形状精度。换言之，当△!·值增大时，坯材51的形状扭曲，如上所述，因此为了获得由坯材51模制的环形基部20的期望形状(例如，正圆形形状等)，必须在扭曲的模制部件上实施例如切削的另外的处理。相应地， 必须为另外的处理保留处理余量，结果在坯材51的模制期间必须确保过剩的板厚度。当坯材51的板厚度以此方式增加时，坯材51的可模制性劣化。因此，将具有不大于0.25的ΔΓ值(绝对值)的材料用作轧制钢板50，轧制钢板 50作为构成环形基部20的板状材料。因此，减小了在通过冷锻等模制环形基部20期间在轧制钢板50的轧制方向上发生的材料变形效果，结果，获得了具有有利形状精度(例如，圆度等)的模制部件。另外，在坯材51的模制期间不需要确保过剩的板厚度来确保模制的部件(完成的部件)的足够形状精度，因此获得了有利的可模制性。根据用作轧制钢板50的材料的类型，Ar值采取部分固定的值。在示例性试验中， 获得了以下结果。当使用SUS430作为轧制钢板50时，模制部件的扭曲相对大，因此不能够获得足够的形状精度。SUS430的ΔΓ值大约是0.27。同时，当使用SUS425作为轧制钢板 50时，模制部件的扭曲相对小，且在模制部件中获得接近正圆的形状。因此，能够获得有利的形状精度。SUS425的ΔΓ值是在0. 1和0. 2之间的值。如上所述，在根据该实施例的制造方法中，优选地使用表示塑性各向异性的ΔΓ 值的绝对值不超过0. 25的材料作为构成环形基部20的板状材料。这样，能够在构成环形基部20的模制部件的形状精度和可模制性方面获得改善。
2权利要求
1.一种涡轮增压器，包括涡轮机叶轮，所述涡轮机叶轮被来自发动机的排气驱动，并且被预定旋转轴以可旋转方式支撑；和涡轮机外壳，所述涡轮机外壳形成排气通道，所述排气通道将排气引导到所述涡轮机叶轮，其中所述涡轮机外壳包括外壳主体和加强构件，所述外壳主体由板状构件构成，而所述加强构件与所述外壳主体一起形成所述排气通道，且所述加强构件加强所述外壳主体，所述加强构件包括一对环形部分和使所述一对环形部分相连的连接部分，所述一对环形部分具有大致环形形状，并在所述旋转轴的轴向方向上间隔开地绕所述旋转轴的轴向中心设置，并且通过在板状构件上实施变形处理，将所述一对环形部分和所述连接部分模制成一体部件。
2.根据权利要求1所述的涡轮增压器，其中，所述变形处理是冷锻，在该冷锻中，残余压应力或残余张应力在所述旋转轴的轴向方向上被施加到所述加强构件的至少所述连接部分上，以便抵消在所述旋转轴的轴向方向上作用在所述加强构件上的外力。
3.根据权利要求1或2所述的涡轮增压器，其中，在所述连接部分中形成有排气通道孔，所述排气通道孔将排气弓I导到所述旋转轴的直径方向内侧，并且，通过将所述连接部分从所述旋转轴的直径方向内侧冲压到直径方向外侧而形成所述排气通道孔。
4.根据权利要求3所述的涡轮增压器，其中，所述排气通道孔是将所述环形部分的周向方向作为长度方向的细长孔，并且，所述排气通道孔在所述环形部分的周向方向上、在相对于所述旋转轴的直径方向的相对位置中设置有多个。
5.根据权利要求3或4所述的涡轮增压器，其中，所述一对环形部分包括第一环形部分和第二环形部分，所述第一环形部分相对于所述旋转轴的轴向方向定位在被引导到所述涡轮机叶轮的排气的出口侧，而所述第二环形部分定位成比所述第一环形部分更进一步朝向所述旋转轴的直径方向外侧，并且所述第二环形部分相对于所述旋转轴的轴向方向定位在所述出口侧的相反侧，所述连接部分包括筒形部分和R形部分，所述筒形部分由将所述旋转轴的轴向中心方向作为筒轴线方向的筒形部构成，所述筒形部分的在所述筒轴线方向上的一侧与所述第二环形部分的内周侧相连续，而所述R形部分由弯曲部构成，所述弯曲部从所述筒形部分的在所述筒轴线方向上的另一侧朝向所述第一环形部分的外周侧连续地延伸，并且所述排气通道孔设置在所述筒形部分中。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的涡轮增压器，其中，在所述第一环形部分中形成有孔，并且所述孔相对于所述环形部分的周向方向设置在与所述排气通道孔的中心基本对应的位置中。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的涡轮增压器，其中所述涡轮机外壳由支撑构件支撑，所述支撑构件设置在被引导到所述涡轮机叶轮的排气的出口侧的端部上，并且所述支撑构件包括紧固支撑部分，所述紧固支撑部分延伸到所述旋转轴的直径方向外侧并被紧固到所述发动机的主体侧，并且所述支撑构件相对于柱部分设置成使得关于以所述旋转轴的轴向中心为中心的相位，所述紧固支撑部分的相位是在所述环形部分的周向方向上的相邻柱部分之间的中间相位， 其中所述柱部分用作在所述环形部分的周向方向上的相邻排气通道孔之间设置的部分。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的涡轮增压器，其中，表示构成所述加强构件的所述板状构件的塑性各向异性的△!·值具有不超过0. 25的绝对值。
9.一种用于涡轮增压器的制造方法，其中所述涡轮增压器包括涡轮机叶轮和涡轮机外壳，所述涡轮机叶轮被来自发动机的排气驱动并且被预定旋转轴以可旋转方式支撑，所述涡轮机外壳形成排气通道，所述排气通道将排气引导到所述涡轮机叶轮，并且其中所述涡轮机外壳包括外壳主体和加强构件，所述外壳主体由板状构件构成，而所述加强构件与所述外壳主体一起形成所述排气通道，且所述加强构件加强所述外壳主体，所述制造方法包括通过在板状构件上实施变形处理来一体地模制所述加强构件，以获得如下部件，该部件包括一对环形部分和使所述一对环形部分相连的连接部分，所述一对环形部分具有大致环形形状，并在所述旋转轴的轴向方向上间隔开地绕所述旋转轴的轴向中心设置。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其中，将冷锻作为所述变形处理来执行，在所述冷锻中，残余压应力或残余张应力在所述旋转轴的轴向方向上被施加到所述加强构件的至少所述连接部分上，以便抵消在所述旋转轴的轴向方向上作用在所述加强构件上的外力。
11.根据权利要求9或10所述的制造方法，还包括通过将所述连接部分从所述旋转轴的直径方向内侧冲压到直径方向外侧而在所述连接部分中形成排气通道孔，所述排气通道孔将排气引导到所述旋转轴的直径方向内侧。
12.根据权利要求11所述的用于涡轮增压器的制造方法，其中，所述排气通道孔是将所述环形部分的周向方向作为长度方向的细长孔，并且所述排气通道孔通过单一处理在所述环形部分的周向方向上形成在相对于所述旋转轴的直径方向的相对位置中。
13.根据权利要求11或12所述的制造方法，其中第一环形部分和第二环形部分被形成为所述一对环形部分，所述第一环形部分相对于所述旋转轴的轴向方向定位在被引导到所述涡轮机叶轮的排气的出口侧，而所述第二环形部分定位成比所述第一环形部分更进一步朝向所述旋转轴的直径方向的外侧，并且所述第二环形部分相对于所述旋转轴的轴向方向定位在所述出口侧的相反侧，所述连接部分形成为包括筒形部分和R形部分的一部分，所述筒形部分由将所述旋转轴的轴向中心方向作为筒轴线方向的筒形部构成，所述筒形部分的在所述筒轴线方向上的一侧与所述第二环形部分的内周侧相连续，而所述R形部分由弯曲部构成，所述弯曲部从所述筒形部分的在所述筒轴线方向上的另一侧朝向所述第一环形部分的外周侧连续地延伸，并且所述排气通道孔设置在所述筒形部分中。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的制造方法，还包括在所述第一环形部分的如下位置中设置孔，该位置相对于所述环形部分的周向方向与所述排气通道孔的中心基本对应。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的制造方法，其中，所述涡轮机外壳由支撑构件支撑，所述支撑构件设置在被引导到所述涡轮机叶轮的排气的出口侧的端部上，并且所述支撑构件包括紧固支撑部分，所述紧固支撑部分延伸到所述旋转轴的直径方向外侧并被紧固到所述发动机的主体侧，所述方法还包括相对于柱部分设置所述支撑构件，使得关于以所述旋转轴的轴向中心为中心的相位， 所述紧固支撑部分的相位是在所述环形部分的周向方向上的相邻柱部分之间的中间相位， 其中所述柱部分用作在所述环形部分的周向方向上的相邻排气通道孔之间设置的部分。
16.根据权利要求9至15中任一项所述的用于涡轮增压器的制造方法，其中，表示塑性各向异性的△!·值的绝对值不超过0. 25的材料被用作构成所述加强构件的所述板状构件。
全文摘要
一种涡轮增压器(1)，包括涡轮机叶轮(2)，其被来自发动机的排气驱动，并且被旋转轴(3)以可旋转方式支撑；和涡轮机外壳(6)，其形成排气通道，该排气通道将排气引导到涡轮机叶轮(2)，其中涡轮机外壳(6)包括外壳主体(7)和加强构件(20)，外壳主体由板状构件构成，而加强构件与外壳主体(7)一起形成排气通道，且加强构件加强外壳主体，加强构件包括一对环形部分(21，22)和使所述一对环形部分(21，22)相连的连接部分(24)，所述一对环形部分具有大致环形形状，并在旋转轴的轴向方向上间隔开地绕旋转轴(3)的轴向中心设置，并且通过在板状构件上实施变形处理，将所述一对环形部分和连接部分一体地模制。
文档编号F01D25/24GK102282339SQ201080004722
公开日2011年12月14日 申请日期2010年1月14日 优先权日2009年1月15日
发明者井下宽史, 佐藤明, 吉兼英树, 峯功一, 梶田卓弥, 矶谷知之, 饭田达雄 申请人:丰田自动车株式会社, 爱信高丘株式会社