涡轮增压器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于设置在内燃机中的涡轮增压器。
【背景技术】
[0002]日本专利申请公报N0.2010-48187A(JP 2010-48187 A)描述了一种涡轮增压器，在该涡轮增压器中，涡轮机壳体设置有形成为覆盖涡旋通路的冷却剂通路。
[0003]在JP 2010-48187 A中描述的涡轮增压器的涡轮机壳体中，涡旋通路的壁表面通过冷却剂的循环而保持处于相对较低的温度。相比之下，与支承壳体抵接的凸缘未被冷却，使得凸缘的温度变得相对较高。因此，在凸缘的温度与涡旋通路的壁表面的温度之间产生差异，这会引起凸缘与涡旋通路的壁表面之间的热膨胀量的不同。因此，由凸缘与涡旋通路的壁表面之间的热膨胀量的差异而引起的应力可能导致变形。
[0004]凸缘形成为呈板形状，其通过增大涡轮机壳体的端部的直径而形成。涡旋通路以突出的方式形成而覆盖涡轮。由此，在涡轮机壳体中在凸缘与涡旋通路之间形成凹入部。
[0005]当照此在凸缘与涡旋通路的壁表面之间引起热膨胀量的差异时，由于该热膨胀量的差异引起的应力易于集中在位于凸缘与涡旋通路之间的凹入部上。为此，凹入部可能特别容易被变形所影响。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种涡轮增压器，该涡轮增压器可以抑制由于热膨胀量的差异而引起的应力集中的发生。
[0007]本发明的一方面涉及涡轮增压器，所述涡轮增压器包括:涡轮机叶轮；旋转轴，所述旋转轴连接至所述涡轮机叶轮；支承壳体，所述支承壳体构造成将所述旋转轴容置在所述支承壳体中；以及涡轮机壳体，所述涡轮机壳体构造成将所述涡轮机叶轮容置在所述涡轮机壳体中。所述涡轮机壳体包括涡旋通路和第二凸缘。所述涡旋通路围绕所述涡轮机叶轮，并且，所述第二凸缘与所述支承壳体抵接。所述涡轮机壳体具有设置有凹入部的外表面，所述凹入部设置在所述涡旋通路与所述第二凸缘之间，所述凹入部为从所述涡轮机壳体的所述外表面朝向所述涡轮机壳体的内表面凹陷的部分。所述支承壳体具有主通路。所述第二凸缘具有延长通路。所述主通路连接至所述延长通路从而构成第一冷却剂通路。所述涡轮机壳体具有围绕所述涡旋通路的第二冷却剂通路。
[0008]根据以上构型，由于作为第一冷却剂通路的一部分的延长通路形成在涡轮机壳体的凸缘中，因此可以使冷却剂循环通过涡轮机壳体的凸缘。这允许对凸缘进行冷却，使得在涡轮机壳体中，涡轮机壳体的凸缘的温度与被流动通过第二冷却剂通路的冷却剂冷却的涡旋通路的壁表面的温度之间的差异变小。也就是说，凸缘与涡旋通路的壁表面之间的热膨胀量的差别被减小。因此，由于热膨胀量的差别所引起的应力被减小，由此使得能够抑制应力集中在凹入部上。简言之，能够抑制由于热膨胀量的差别引起的应力集中的发生。
[0009]在所述涡轮增压器中，支承壳体包括第一凸缘。第一凸缘具有与涡轮机壳体的第二凸缘抵接的凸缘表面，该凸缘表面为与旋转轴的轴向方向垂直的表面。延长通路在沿着旋转轴的轴向方向从凸缘表面朝向涡旋通路的方向上延伸。在所述涡轮机壳体中，旋转轴的轴向方向上的第一距离短于旋转轴的轴向方向上的第二距离。所述第一距离指在所述涡轮机壳体的垂直于所述旋转轴的所述轴向方向的截面中所述涡轮机壳体的所述内表面和所述凹入部间的壁的厚度最薄的部分与所述凸缘表面之间的沿着所述旋转轴的所述轴向方向的距离。所述第二距离指所述延长通路的在所述旋转轴的所述轴向方向上的底部与所述凸缘表面之间的沿着所述旋转轴的所述轴向方向的距离。
[0010]根据以上构型，延长通路形成至与凹入部的易于集中由于凸缘与涡旋通路的壁表面之间的热膨胀量的差别所引起的应力的部分相比沿涡轮机叶轮的旋转轴方向距离凸缘表面更远的位置。鉴于此，根据以上构型，能够由循环通过由延长通路和主通路构成的第一冷却剂通路的冷却剂来有效地冷却凹入部的易于集中由于热膨胀量的差别所引起的应力的部分。
[0011]在所述涡轮增压器中，延长通路的表面的至少部分比主通路的表面更粗糙。根据以上构型，第一冷却剂通路中的由延长通路形成的壁表面的表面面积增大。也就是说，由于冷却剂通路的壁表面与冷却剂进行接触的面积增大，因此能够提高涡轮机壳体与冷却剂之间的热传递的效率。由于热传递效率的提高，能够抑制由于热膨胀量的差别引起的应力，由此使得能够更有效地抑制应力集中在凹入部上。
[0012]在所述涡轮增压器中，延长通路的表面的位于涡轮机壳体的径向内侧处的部分比主通路的表面更粗糙。通过涡旋通路压缩的废气被喷射在容置于涡轮机壳体中的涡轮机叶轮上。因此，涡轮机壳体的位于径向内侧上的壁暴露于被压缩并喷射在涡轮机叶轮上的高温废气，使得特别是在涡轮机壳体中，壁的温度容易变高。
[0013]根据以上构型，由于延长通路的表面的位于涡轮机壳体的径向内侧处的那部分形成为粗糙的，因此能够提高对特别是涡轮机壳体中的位于径向内侧上的温度容易变高的壁表面的冷却效率。因此，能够有效地冷却特别是涡轮机壳体中的位于径向内侧上的温度容易变高的壁表面。
【附图说明】
[0014]以下将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术上的和工业上的重要意义，在附图中，相同的附图标记指示相同的元件并且其中:
[0015]图1A是示出涡轮增压器的一个实施方式中的涡轮机部的截面图；
[0016]图1B是以放大的方式示出图1A中的涡轮机部的一部分的放大视图；
[0017]图2是当从凸缘侧观察时的、示出构成根据实施方式的涡轮增压器的涡轮机壳体的结构的平面视图；
[0018]图3是示出对比示例中的涡轮增压器的凹入部的附近区域的截面图；以及
[0019]图4是示出涡轮增压器的改型中的凹入部的附近区域的截面图。
【具体实施方式】
[0020]下面参照图1A、图1B以及图2描述涡轮增压器的一个实施方式。如图1A中所示，通过使涡轮机壳体20与支承壳体10结合构成涡轮增压器100。涡轮机壳体20构造成将涡轮机叶轮30容置在涡轮机壳体中。支承壳体10构造成容置与涡轮机叶轮30连接的旋转轴31。
[0021]在下文中，涡轮机叶轮30的旋转轴方向被称为轴向方向。图1A中的支承壳体10的右端部分形成直径增大的凸缘13。凸缘13形成凸缘表面14，该凸缘表面14充当与涡轮机壳体20的抵接表面。凸缘表面14形成为与轴向方向垂直的表面。在支承壳体10中形成有开口于凸缘表面14上的主通路11。该主通路11与稍后描述的延长通路26 —起形成第一冷却剂通路12。
[0022]在涡轮机壳体20中形成有构造成将废气导引至涡轮机叶轮30的涡旋通路21。此夕卜，在涡轮机壳体20中形成有第二冷却剂通路22以覆盖涡旋通路21。第二冷却剂通路22形成在涡旋通路21的壁的除竖向壁27之外的部分中，竖向壁27是设置在支承壳体10侧上并且与轴向方向垂直的壁。
[0023]图1A中的涡轮机壳体20的左端部分形成直径增大的凸缘23。该凸缘23具有与支承壳体10的抵接表面24。在凸缘23与涡旋通路21之间，壳体外表面朝向壳体内表面凹陷以形成直径减小的凹入部25。
[0024]此外，在凸缘23中形成有延长通路26。延长通路26开口于抵接表面24上，并且设置成通过涡轮机壳体20中的相对于凹入部25的径向内侧。
[0025]如图1B中所示，延长通路26设置成使得距离L2比距离L1更长。在这里，距离L1指示抵接表面24与在涡轮机壳体20的垂直于轴向方向的截面中凹入部25和壳体内表面间的壁最薄的部分(图1B中的虚线所指示的部分)之间的沿着轴向方向的距离。此外，距离L2指示抵接表面24与延长通路26的在轴向方向上的底部部分26a之间的沿着轴向方向的距离。
[0026]也就是说，延长通路26设置成沿轴向方向延伸至与在涡轮机壳体20的垂直于轴向方向的截面中凹入部25和壳体内表面间的壁最薄的部分相比距离抵接表面24更远的位置处。也就是说，延长通路26在沿着旋转轴的轴向方向从凸缘表面朝向涡旋通路的方向上延伸。
[0027]支承壳体10和涡轮机壳体20通过用夹具40夹持凸缘13和凸缘23而紧固和固定。夹具40以环状的方式形成。凸缘13的凸缘表面14与凸缘23的抵接表面24之间的部分被密封。
[0028]主通路11和延长通路26形成为使得当支承壳体10和涡轮机壳体20如此固定时，主通路11和延长通路26的开口在凸缘13与凸缘23之间抵接之后彼此连接。由此，在涡轮增压器100中，当主通路11随着支承壳体10与涡轮机壳体20之间的固定而连接至延长通路26时，形成第一冷却剂通路12。
[0029]如图2中所示，延长通路26在抵接表面24上形成为连续的环形凹槽。如此，在涡轮增压器100中，形成了构造成使冷却剂循环通过支承壳体10以及涡轮机壳体20的凸缘23的第一冷却剂通路12以及构造成使冷却剂循环通过涡轮机壳体20的第二冷却剂通路22。此外，在涡轮增压器100中，延长通路26设置在凸缘23中，使得冷却剂也循环通过凸缘23。
[0030]这两个冷却剂通路彼此并联地设置在内燃机中的冷却剂循环路线中。下面与冷却剂不循环通过凸缘的涡轮增压器相对照地描述根据本实施方式的涡轮增压器100的操作。
[0031]涡轮增压器的壳体因由废气流入引起的温度升高而热膨胀。考虑到这一点，在涡轮增压器的壳体中设置了构造成循环冷却剂的冷却剂通路。
[0032]例如，在图3中示出的对比示例的涡轮增压器200中，冷却剂通路222形成为覆盖形成在涡轮机壳体220中的涡旋通路221。因此，涡旋通路221的壁表面被流动通过冷却剂通路222的冷却剂冷却。与此同时，凸缘223未设置有冷却剂通路，使得冷却剂未循环通过凸缘223。因此，凸缘223未被冷却。由此，通过冷却剂冷却的涡旋通路221的壁表面的温度与没有通过冷却剂冷却的凸缘223的温度可能存在差异。
[0033]在涡轮增压器200中，在支承壳体210中不设置冷却剂通路。由此，热从没有被冷却的支承壳体210的凸缘213传递至涡轮机壳体220的凸缘223，使得凸缘223的温度很容易升尚ο
[0034]因此，当通过冷却剂冷却的涡旋通路221的壁表面保持在相对较低的温度时，没有通过冷却剂冷却的凸缘223可能具有相对较高的温度。因此，在凸缘223的温度与涡旋通路221的壁表面的温度之间产生差异，并且在凸缘223的热膨胀量与涡旋通路221的壁表面的热膨胀量之间可能存在差别，正如图3中箭头指示的。