JP2003049605A

JP2003049605A - Ｖｇｓタイプターボチャージャの排気ガイドアッセンブリにおいて可変翼を回動自在に保持するタービンフレームの製造方法

Info

Publication number: JP2003049605A
Application number: JP2001235754A
Authority: JP
Inventors: Shinjiro Oishi; 新二朗大石
Original assignee: Sogi Kogyo KK
Current assignee: Sogi Kogyo KK
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2003-02-21

Abstract

(57)【要約】【課題】ＶＧＳタイプターボチャージャにおいて可変
翼を回動自在に保持するタービンフレームを、効率的に
量産できる新規な製造方法を提供する。【解決手段】本発明は、ボス形成部２４ａとフランジ
形成部２３ａとを一体に有するように打ち抜かれたブラ
ンク材を、フレームセグメント２１の原形である素形材
Ｗとする、素形材の準備工程と、素形材Ｗのボス形成部
２４ａをフランジ形成部２３ａに対して突き出し形成す
る深絞り工程とを具え、深絞り加工を行うにあたって
は、素形材Ｗのフランジ形成部２３ａをダイス６１と板
押え６２とで挟持しながら、ボス形成部２４ａをポンチ
６３により押し出して加工するものであり、加工中は、
素形材Ｗのボス形成部２４ａを低温側とするとともに、
フランジ形成部２３ａを高温側とする温度傾斜を賦与し
ながら加工を行うようにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車用エンジン等
に用いられるターボチャージャに関するものであって、
特にこのものに組み込まれ、可変翼を回動自在に保持す
るタービンフレームを、効率的に製造する新規な方法に
係るものである。

【０００２】

【発明の背景】自動車用エンジンの高出力化、高性能化
の一手段として用いられる過給機としてターボチャージ
ャが知られており、このものはエンジンの排気エネルギ
によってタービンを駆動し、このタービンの出力によっ
てコンプレッサを回転させ、エンジンに自然吸気以上の
過給状態をもたらす装置である。ところでこのターボチ
ャージャは、エンジンが低速回転しているときには、排
気流量の低下により排気タービンがほとんど働かず、従
って高回転域まで回るエンジンにあってはタービンが効
率的に回るまでのもたつき感と、その後の一挙に吹き上
がるまでの所要時間いわゆるターボラグ等が生ずること
を免れないものであった。またもともとエンジン回転が
低いディーゼルエンジンでは、ターボ効果を得にくいと
いう欠点があった。

【０００３】このため低回転域からでも効率的に作動す
るＶＧＳタイプのターボチャージャが開発されてきてい
る。このものは排気タービンの外周に配設された複数の
可変翼（羽）によって、少ない流量の排気ガスを絞り込
み、排気の速度を増し、排気タービンの仕事量を大きく
することで、低速回転時でも高出力を発揮できるように
したものである。このためＶＧＳタイプのターボチャー
ジャにあっては、別途可変翼の可変機構等を必要とし、
周辺の構成部品も従来のものに比べて形状等をより複雑
化させなければならなかった。

【０００４】そしてこのようなＶＧＳタイプのターボチ
ャージャにおいて、可変翼を回動自在に保持するタービ
ンフレームを製造するにあたっては、例えばロストワッ
クス鋳造に代表される精密鋳造法等によって、ボス部と
フランジ部とを一体に具えた金属素材（タービンフレー
ムの原形となる素形材）をまず形成した後、このような
素形材を適宜切削加工等して行き、所望の形状や寸法に
仕上げるものであった。

【０００５】しかしながらこのような切削手法にあたっ
ては、以下に示すような点において問題があった。すな
わちこの種のターボ装置は、一般に高温・排ガス雰囲気
下で使用されるため、タービンフレームについても、優
れた耐熱性や耐酸化性等を有するＳＵＳ３１０Ｓ等の耐
熱ステンレス鋼が適用されるものであるが、このような
素材は、一般に難切削性の材質であり、切削に長時間を
要し、加工に手間がかかるという問題があった。このた
めタービンフレームの製造工程から極力、切削加工を排
除することが、量産化を実現する上での課題となってい
た。

【０００６】また近年、特にディーゼル車においては、
環境保護等の観点から大気中に放出される排気ガスが強
く規制される現状にあり、元来エンジン回転が低いディ
ーゼルエンジンにおいては、ＮＯ_X や粒子状物質（Ｐ
Ｍ）等を低減するためにも低回転域からエンジンの効率
化が図れるＶＧＳタイプのターボチャージャの量産化
が、切望されるものであった。

【０００７】

【開発を試みた技術的課題】本発明はこのような背景を
認識してなされたものであって、可変翼を回動自在に保
持するタービンフレームを、切削を要することなく効率
的に量産できるようにした新規な製造方法の開発を試み
たものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち請求項１記載の
ＶＧＳタイプターボチャージャの排気ガイドアッセンブ
リにおいて可変翼を回動自在に保持するタービンフレー
ムの製造方法は、排気タービンの外周位置において複数
の可変翼を回動自在に保持し、エンジンから排出された
比較的少ない排気ガスを、この可変翼によって適宜絞り
込み、排気ガスの速度を増幅させ、排気ガスのエネルギ
で排気タービンを回し、この排気タービンに直結された
コンプレッサで自然吸気以上の空気をエンジンに送り込
み、低速回転時であってもエンジンが高出力を発揮でき
るようにしたＶＧＳタイプのターボチャージャに組み込
まれるタービンフレームを製造するにあたり、その工程
は、ほぼ一定の板厚を有した金属材からボス形成部とフ
ランジ形成部とを一体に有するように打ち抜かれたブラ
ンク材を、タービンフレームの原形である素形材とす
る、素形材の準備工程と、素形材のボス形成部をフラン
ジ形成部に対して突き出し形成する深絞り工程とを具え
て成り、この深絞り加工を行うにあたっては、ダイスと
ポンチと板押えとを主要部材とした深絞り装置を適用
し、素形材のフランジ形成部をダイスと板押えとで挟持
しながら、ボス形成部をポンチにより押し出して加工す
るものであり、加工中は、素形材のボス形成部を低温側
とするとともに、フランジ形成部を高温側とする温度傾
斜を賦与しながら加工を行うようにしたことを特徴とし
て成るものである。この発明によれば、ＶＧＳタイプタ
ーボチャージャのタービンフレームを、切削を要するこ
となく、効率的に製造できる。すなわちこの種のタービ
ンフレームは、耐熱素材であり、また板厚も一例として
５ｍｍ程度と厚い等の理由から、絞り加工等が非常に施
し難く、従来は、専ら鋳造後、手間のかかる切削を余儀
なくされていたが、本発明によって難加工性のタービン
フレームを、深絞り加工によって効率的に量産し得るも
のである。

【０００９】また請求項２記載のＶＧＳタイプターボチ
ャージャの排気ガイドアッセンブリにおいて可変翼を回
動自在に保持するタービンフレームの製造方法は、前記
請求項１記載の要件に加え、前記深絞り工程において素
形材に賦与される温度傾斜は、加工中、約０．５〜３℃
／ｍｍ程度の範囲内に維持されることを特徴として成る
ものである。この発明によれば、素形材には約０．５〜
３℃／ｍｍの温度傾斜が付けられるため、難加工性のタ
ービンフレームを製造するにあたり、従来、到底成し得
なかった、深絞り加工の適用を、より現実のものとす
る。またこのような具体的な温度傾斜によって、しわ、
亀裂、局部的な肉厚不足等、深絞り加工に伴う不良が低
減され得る。

【００１０】更にまた請求項３記載のＶＧＳタイプター
ボチャージャの排気ガイドアッセンブリにおいて可変翼
を回動自在に保持するタービンフレームの製造方法は、
前記請求項１または２記載の要件に加え、前記ポンチ
は、下死点位置付近において低速制御または寸動制御の
うち、どちらか一方または双方の制御が成されることを
特徴として成るものである。この発明によれば、耐熱性
を要し、難加工性のタービンフレームの深絞り加工が、
より確実に行える。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明を図示の実施の形態に
基づいて説明する。説明にあたっては、本発明の適用対
象物であるタービンフレーム２を組み込んだＶＧＳタイ
プのターボチャージャにおける排気ガイドアッセンブリ
Ａについて説明し、その中で併せてタービンフレーム２
について言及し、その後、本発明のタービンフレームの
製造方法について説明する。排気ガイドアッセンブリＡ
は、特にエンジンの低速回転時において排気ガスＧを適
宜絞り込んで排気流量を調節するものであり、一例とし
て図１に示すように、排気タービンＴの外周に設けられ
実質的に排気流量を設定する複数の可変翼１と、可変翼
１を回動自在に保持するタービンフレーム２と、排気ガ
スＧの流量を適宜設定すべく可変翼１を一定角度回動さ
せる可変機構３とを具えて成るものである。以下各構成
部について説明する。

【００１２】まず可変翼１について説明する。このもの
は一例として図１に示すように排気タービンＴの外周に
沿って円弧状に複数（一基の排気ガイドアッセンブリＡ
に対して概ね１０個から１５個程度）配設され、そのそ
れぞれが、ほぼ同程度づつ回動して排気流量を適宜調節
するものである。そして各可変翼１は、翼部１１と、軸
部１２とを具えて成る。翼部１１は、主に排気タービン
Ｔの幅寸法に応じて一定幅を有するように形成されるも
のであり、その幅方向における断面が概ね翼状に形成さ
れ、排気ガスＧが効果的に排気タービンＴに向かうよう
に構成されている。なおここで翼部１１の幅寸法を便宜
上、羽根高さｈとする。また軸部１２は、翼部１１と一
体で連続するように形成されるものであり、翼部１１を
動かす際の回動軸に相当する部位となる。

【００１３】そして翼部１１と軸部１２との接続部位に
は、軸部１２から翼部１１に向かって窄まるようなテー
パ部１３と、軸部１２より幾分大径の鍔部１４とが連な
るように形成されている。なお鍔部１４の底面は、翼部
１１における軸部１２側の端面と、ほぼ同一平面上に形
成され、この平面が、可変翼１をタービンフレーム２に
取り付けた状態における摺動面となり、可変翼１の円滑
な回動状態が確保される。更に軸部１２の先端部には、
可変翼１の取付状態の基準となる基準面１５が形成され
る。この基準面１５は、後述する可変機構３に対しカシ
メ等によって固定される部位であり、一例として図１に
示すように、軸部１２を対向的に切り欠いた平面が、翼
部１１に対してほぼ一定の傾斜状態に形成されて成るも
のである。

【００１４】次に本発明によって製造されるタービンフ
レーム２について説明する。このものは、複数の可変翼
１を回動自在に保持するフレーム部材として構成される
ものであって、一例として図１に示すように、フレーム
セグメント２１と保持部材２２とによって可変翼１を挟
み込むように構成される。そしてフレームセグメント２
１は、可変翼１の軸部１２を受け入れるフランジ部２３
と、後述する可変機構３を外周に嵌めるボス部２４とを
具えて成る。なおこのような構造からフランジ部２３に
は、周縁部分に可変翼１と同数の受入孔２５が等間隔で
形成される。

【００１５】また保持部材２２は、図１に示すように中
央部分が開口された円板状に形成されている。そしてこ
れらフレームセグメント２１と保持部材２２とによって
挟み込まれた可変翼１の翼部１１を、常に円滑に回動さ
せ得るように、両部材間の寸法は、ほぼ一定（概ね可変
翼１の翼幅寸法程度）に維持されるものであり、一例と
して受入孔２５の外周部分に、四カ所設けられたカシメ
ピン２６によって両部材間の寸法が維持されている。こ
こでこのカシメピン２６を受け入れるためにフレームセ
グメント２１及び保持部材２２に開口される孔をピン孔
２７とする。

【００１６】なおこの実施の形態では、フレームセグメ
ント２１のフランジ部２３は、保持部材２２とほぼ同径
のフランジ部２３Ａと、保持部材２２より幾分大きい径
のフランジ部２３Ｂとの二つのフランジ部分から成るも
のであり、これらを同一部材で形成するものであるが、
同一部材での加工が複雑になる場合等にあっては、径の
異なる二つのフランジ部を分割して形成し、後にカシメ
加工やブレージング加工等によって接合することも可能
である。

【００１７】ここで本発明の「タービンフレームの製造
方法」とは、実質的に上記フレームセグメント２１の製
造方法を示すものである。そしてこのフレームセグメン
ト２１は、ほぼ一定の板厚を有した耐熱金属材から、フ
ランジ部２３とボス部２４とを一体に有するように打ち
抜かれたブランク材を出発素材とし、このものに適宜の
加工が施されて完成品としてのフレームセグメント２１
を得るものである。なおセグメントの原形状態を呈する
ブランク材及び、このものが完成品としてのセグメント
に形成されるまでの間の部材を、素形材Ｗとする。

【００１８】次に可変機構３について説明する。このも
のはタービンフレーム２のボス部２４の外周側に設けら
れ、排気流量を調節するために可変翼１を回動させるも
のであり、一例として図１に示すように、アッセンブリ
内において実質的に可変翼１の回動を生起する回動部材
３１と、この回動を可変翼１に伝える伝達部材３２とを
具えて成るものである。回動部材３１は、図示するよう
に中央部分が開口された略円板状に形成され、その周縁
部分に可変翼１と同数の伝達部材３２を等間隔で設ける
ものである。なおこの伝達部材３２は、回動部材３１に
回転自在に取り付けられる駆動要素３２Ａと、可変翼１
の基準面１５に固定状態に取り付けられる受動要素３２
Ｂとを具えて成るものであり、これら駆動要素３２Ａと
受動要素３２Ｂとが接続された状態で、回動が伝達され
る。具体的には四角片状の駆動要素３２Ａを、回動部材
３１に対して回転自在にピン止めするとともに、この駆
動要素３２Ａを受け入れ得るように略Ｕ字状に形成した
受動要素３２Ｂを、可変翼１の先端の基準面１５に固定
し、四角片状の駆動要素３２ＡをＵ字状の受動要素３２
Ｂに嵌め込み、双方を係合させるように、回動部材３１
をボス部２４に取り付けるものである。

【００１９】なお複数の可変翼１を取り付けた初期状態
において、これらを周状に整列させるにあたっては、各
可変翼１と受動要素３２Ｂとが、ほぼ一定の角度で取り
付けられる必要があり、本実施の形態においては、主に
可変翼１の基準面１５がこの作用を担っている。また回
動部材３１を単にボス部２４に嵌め込んだままでは、回
動部材３１がタービンフレーム２と僅かに離反した際、
伝達部材３２の係合が解除されてしまうことが懸念され
るため、これを防止すべく、タービンフレーム２の対向
側から回動部材３１を挟むようにリング３３等を設け、
回動部材３１に対してタービンフレーム２側への押圧傾
向を賦与するものである。このような構成によって、エ
ンジンが低速回転を行った際には、可変機構３の回動部
材３１を適宜回動させ、伝達部材３２を介して軸部１２
に伝達し、図１に示すように可変翼１を回動させ、排気
ガスＧを適宜絞り込んで、排気流量を調節するものであ
る。

【００２０】本発明を適用した排気ガイドアッセンブリ
Ａの一例は、以上のように構成されて成り、以下、本発
明のタービンフレームの製造方法について説明する（図
２参照）。なおここでの「タービンフレーム」とは、上
述したようにフレームセグメント２１を実質的に示すも
のである。そしてフレームセグメント２１は、ほぼ一定
の板厚に打ち抜かれたブランク材（素形材Ｗ）を出発素
材とし、この素形材Ｗに対して、ボス部２４を突き出し
状態に形成したり、受入孔２５やピン孔２７の開口を行
う等、適宜の加工が施されて、目的のフレームセグメン
ト２１を得るものである。ここで素形材Ｗに形成される
フランジ部２３やボス部２４を、完成状態のものと区別
する場合には、それぞれフランジ形成部２３ａ、ボス形
成部２４ａとする。

【００２１】（１）素形材の準備工程（ブランク材の打
ち抜き）この工程は、ほぼ一定の厚みを有し、目的のフレームセ
グメント２１を実現し得る大きさに打ち抜いたブランク
材（素形材Ｗ）を準備する工程であり、ここでは、一例
として図２に示すように、平面視、略円状を呈し、約５
ｍｍ程度の板厚を有するブランク材が、帯鋼等から打ち
抜かれるものである。ここで素形材Ｗ（ブランク材）の
材質としては、例えばＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＨ３１０、
ＳＵＨ６６０、ＮＣＦ８００Ｈ（Ｉｎｃｏｌｏｙ８００
Ｈ）、Ｉｎｃｏｎｅｌ６２５等の耐熱圧延材が適用され
る。因みに鋳造によって素形材Ｗを得る場合、すなわち
素形材Ｗの材質として耐熱鋳造材を適用した場合には、
後の工程において行う深絞り加工等が極めて行いづらい
ため、本発明では耐熱圧延材から打ち抜いたブランク材
を素形材Ｗとするものである。なおブランク材は、必ず
しもこのような板状部材から打ち抜いて準備する必要は
なく、予め適宜の形状に打ち抜かれたブランク材（特に
市販品）等が適用可能であれば、これを搬入し、素形材
の準備工程とすることもできる。

【００２２】（２）深絞り工程適宜の形状の素形材Ｗは、深絞り工程において、ボス形
成部２４ａがフランジ形成部２３ａに対して突き出し形
成される。ここでは、このような突き出し加工を行う深
絞り装置６についてまず説明する。深絞り装置６は、一
例として図２に示すように、素形材Ｗの周縁部（フラン
ジ形成部２３ａ）を挟み込むように保持するダイス６１
及び板押え６２と、素形材Ｗの中央部分（ボス形成部２
４ａ）を突き出すポンチ６３とを主要部材とするもので
あり、素形材Ｗはポンチ６３による押圧を受けて、ダイ
ス６１に形成された実質的な成形作用部６４に押し込ま
れる。なお深絞り装置６には、素形材Ｗをポンチ６３の
逆側から押える対向ポンチ６５等が適宜設けられるもの
であり、この対向ポンチ６５によって、主に素形材Ｗの
中央部が過度に湾曲形成されることが、効果的に防止さ
れる。またこの対向ポンチ６５には、深絞り加工を終了
した素形材Ｗをダイス６１の成形作用部６４から突き出
すノックアウト機能を併せて持たせることが可能であ
る。

【００２３】ここで深絞り加工を受ける素形材Ｗのほぼ
中央部（ボス形成部２４ａ）を点ａとし、ここから周縁
部（フランジ形成部２３ａ）にかけて、順次、点ｂ、点
ｃ、点ｄ、点ｅと付すものである。すなわち図２に併せ
て示すように、点ａは素形材Ｗにおけるポンチ６３のほ
ぼ中央部位を示し、点ｂは素形材Ｗにおけるポンチ６３
肩部を示し、点ｄは素形材Ｗにおけるダイス６１肩部を
示し、点ｅはダイス６１と板押え６２とによって挟持さ
れる周縁部を示す。また点ｃは、深絞り加工によって形
成される壁部のほぼ中間位置（点ｂと点ｄとの真ん中付
近）を示している。

【００２４】そして本発明においては、深絞り加工中の
素形材Ｗに対して、ボス形成部２４ａ（中央部）を低温
側とし、フランジ形成部２３ａ（周縁部）を高温側とす
るような温度傾斜を賦与するものである。このためポン
チ６３は、冷却水循環等の適宜の冷却手段を具え、素形
材Ｗを押圧する底部を低温状態にできるように構成さ
れ、またダイス６１と板押え６２とは、通電ヒータ等の
適宜の加熱手段を具え、素形材Ｗの周縁部（挟持部）を
加温できるように構成されている。なお本実施の形態で
は、素形材Ｗに温度傾斜を賦与する部位は、深絞り加工
によって形成される壁部、すなわち点ｂ〜点ｄの間に付
けるものであり（点ａが低温側、点ｅが高温側）、温度
傾斜の度合いは、一例として約０．５〜３℃／ｍｍ程度
である。

【００２５】更に本実施の形態では、素形材Ｗの点ａを
ほぼ一定の低温状態に維持するとともに、素形材Ｗの点
ｅをヒータ等を流れる電流制御によって、適宜の温度に
加熱できるように構成されている。これは深絞り加工
中、主に素形材Ｗの点ｂ〜点ｄが伸びることに起因し
て、温度傾斜を約０．５〜３℃／ｍｍ程度の範囲に保つ
ためには、多くの場合、深絞り加工の進行に伴い、素形
材Ｗの点ｅ側を加熱する必要があるためである。しかし
ながら、もちろん素形材Ｗの点ｅを一定温度に加熱、維
持しても、温度傾斜が約０．５〜３℃／ｍｍ程度の範囲
を逸脱しない場合には、加工中ヒータを流す電流を一定
に保つことが可能である。なおここで深絞り加工中にお
ける素形材Ｗの各点の温度状態の一例を図３に示すもの
であり、ここでは点ａ〜点ｂまでを約５℃程度の一定値
に維持するとともに、点ｄ〜点ｅまでを約８５℃程度と
している。因みにこの場合の壁部の温度傾斜は、点ｂ〜
点ｄ間の距離が４０ｍｍであるため、（８５−５）／４
０によって算出され、約２℃／ｍｍの温度傾斜となる。

【００２６】ここで加工中、素形材Ｗのボス形成部２４
ａを低温とする理由、及び本出願人が、約０．５〜３℃
／ｍｍ程度の温度傾斜が良好であるとの知見を得た経緯
について概略的に説明する。深絞り加工では、素形材Ｗ
の壁部（図２中では点ｂ〜点ｄ）の形成は、ダイス６１
側から曲げ、曲げ戻し、引張りの各モードの変形様式か
ら成り、深絞り性を高めるには、ポンチ６３の肩部破断
を極力、生じさせないことが肝要となる。そのために
は、上記三つの各モードによる材料変形が、均一に進行
するとともに、ポンチ６３の肩部に近づくにしたがい、
破断抵抗を大きくさせ、強度を上げる必要があり、この
ためにボス形成部２４ａを冷却するものである。

【００２７】またこれら各モードの変形の容易さと、そ
の均一性、破断抵抗の増大等を、満足させるには、壁部
の温度傾斜賦与が効果的であり、本出願人が行った種々
の温度傾斜賦与の試験から、その適正範囲は、約０．５
〜３℃程度／ｍｍであるとの知見を得た。図４に示す限
界絞り比のデータは、その一例を示すものであり、ここ
での限界絞り比とは、ブランク径Ｄ_O をポンチ径Ｄ_P で
除した値であり、この数値が大きい程、深絞り性が良好
なことを示している。そしてこのグラフから約０．５〜
３℃程度／ｍｍ程度の温度傾斜のとき、限界絞り比が良
好であることを示している（このグラフでは約２．５℃
程度／ｍｍの温度傾斜において限界絞り比が最も高
い）。

【００２８】更に素形材Ｗを深絞り加工する際には、ポ
ンチ６３のストロークスピードを、下死点に達する直前
付近において１ｃｍ／秒以下に低速制御したり、あるい
はこのような低速制御に加えてポンチ６３が下死点位置
に到達した段階において、ポンチ６３を一旦停止させる
寸動制御を行うことが可能であり、このような制御によ
って、より一層、深絞り加工性の向上が期待できる。な
おこの実施の形態では、素形材Ｗのフランジ形成部２３
ａ（点ｅ）を加熱するとともにボス形成部２４ａ（点
ａ）を冷却するが、ポンチ６３を積極的に冷却しなくて
も点ｅを高温側とするような所望の温度傾斜が得られ、
深絞り性を充分向上させることが可能であれば、点ｅの
みの加熱でも構わない。因みにポンチ６３の積極的な冷
却を要しない場合とは、例えば素材の加工誘起マルテン
サイト変態指標であるＭｄ₃₀値が２０℃以上程度に高い
値の場合である。また素形材Ｗは、深絞り加工によっ
て、ボス形成部２４ａがフランジ形成部２３ａに対して
立ち上げられてカップ状に形成されるが、ボス形成部２
４ａの突き出しに伴い、フランジ形成部２３ａは、ダイ
ス６１と板押え６２とによって挟持されるため、所望の
板厚につぶし形成され得るものである。

【００２９】以上のような深絞り加工が終了すると、フ
ランジ形成部２３ａに対してボス形成部２４ａが立ち上
げられた素形材Ｗを、深絞り装置６から取り出す。なお
上記図１に示したフレームセグメント２１は、フランジ
部２３を異なる二つの径寸法のもので構成しており、こ
のため一般的にはフランジ部２３の全体の肉厚は、ボス
部２４よりも厚くなる。しかしながら、本願では、ほぼ
一定の板厚のブランク材を出発素材とするため、素形材
Ｗのフランジ形成部２３ａを、ボス形成部２４ａよりも
厚く形成することは、ほとんど不可能である。従って例
えば素形材Ｗに形成されたフランジ形成部２３ａは、小
径側のフランジ部２３Ａとし、大径側のフランジ部２３
Ｂは、これとは別体で形成し、上述した素形材Ｗの段階
で接合することが可能である。もちろん素形材Ｗに形成
されたフランジ形成部２３ａを大径のフランジ部２３Ｂ
として活用し、小径のフランジ部２３Ａを別体で形成
し、接合する形態も採り得る。

【００３０】また素形材Ｗは深絞り加工が終了した状態
では、フランジ形成部２３ａに受入孔２５やピン孔２７
等が開口されておらず、またボス形成部２４ａも言わば
容器状に形成され、真ん中部分が開口されていないの
で、適宜これらが開口されたり、他の部位が必要に応じ
て所望の形状や寸法に仕上げられる。因みにボス形成部
２４ａを開口するにあたっては、パンチによるトリミン
グ（図５（ａ）参照）や切削加工による開口が可能であ
る（実際の量産性を考慮すると、トリミングが好まし
い）。また図５（ｂ）に示すように、ボス形成部２４ａ
に一定長を有するリングＲを嵌め、このリングＲからは
み出した部位をカットすることにより開口を行い、所望
の長さのボス部２４に形成することも可能である。

【００３１】なお金属板材を温間状態で深絞り形成する
こと自体は、従来より案出されていたものであるが、こ
れは専らステンレス製等の薄鋼板を適用対象とするもの
であり、難加工性の耐熱金属材、しかも５ｍｍ程度の比
較的厚い板厚には、適用されていないのが現状であっ
た。しかしながら本実施の形態では、上述したように深
絞り加工を受ける素形材Ｗに適宜の温度傾斜を賦与した
り、ポンチ６３の下死点付近におけるストローク低速・
寸動制御等を行うことによって、比較的厚い耐熱金属材
に対しても、深絞り加工を現実に実現可能としたもので
ある。

【００３２】

【発明の効果】まず請求項１記載の発明によれば、素形
材Ｗには、温度傾斜が賦与されるため、素形材Ｗの周縁
部（フランジ形成部２３ａ）は温められて変形抵抗が小
さくなり、且つポンチ６３によって押し出される中央部
分（ボス形成部２４ａ）は冷却され、破断抵抗を上げた
状態となり、深絞り性が良好な状態で加工される。

【００３３】また請求項２記載の発明によれば、素形材
Ｗ（ブランク材）を深絞り加工する際の、適切な温度条
件（温度傾斜）の設定を具体的なものとする。

【００３４】更にまた請求項３記載の発明によれば、深
絞り加工の際、ポンチ６３を下死点位置付近において低
速制御したり、寸動制御したりするため、素形材Ｗをよ
り高精度に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るタービンフレームを組み込んだＶ
ＧＳタイプのターボチャージャを示す斜視図（ａ）、並
びに排気ガイドアッセンブリを示す分解斜視図（ｂ）で
ある。

【図２】深絞り加工によってほぼ円状の素形材（ブラン
ク材）が、カップ状に形成される様子を示す説明図であ
る。

【図３】深絞り加工中、素形材に賦与される温度傾斜の
一例を示すグラフである。

【図４】種々の温度傾斜の度合いと、限界絞り比との関
係を示すグラフである。

【図５】深絞り後、ボス形成部を開口する様子を示す説
明図である。

【符号の説明】

１可変翼２タービンフレーム３可変機構６深絞り装置１１翼部１２軸部１３テーパ部１４鍔部１５基準面２１フレームセグメント２２保持部材２３フランジ部２３ａフランジ形成部２３Ａフランジ部（小）２３Ｂフランジ部（大）２４ボス部２４ａボス形成部２５受入孔２６カシメピン２７ピン孔３１回動部材３２伝達部材３２Ａ駆動要素３２Ｂ受動要素３３リング６１ダイス６２板押え６３ポンチ６４成形作用部６５対向ポンチＡ排気ガイドアッセンブリＧ排気ガスｈ羽根高さＴ排気タービンＷ素形材Ｒリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気タービンの外周位置において複数の
可変翼を回動自在に保持し、エンジンから排出された比較的少ない排気ガスを、この
可変翼によって適宜絞り込み、排気ガスの速度を増幅さ
せ、排気ガスのエネルギで排気タービンを回し、この排
気タービンに直結されたコンプレッサで自然吸気以上の
空気をエンジンに送り込み、低速回転時であってもエン
ジンが高出力を発揮できるようにしたＶＧＳタイプのタ
ーボチャージャに組み込まれるタービンフレームを製造
するにあたり、その工程は、ほぼ一定の板厚を有した金属材からボス形成部とフラン
ジ形成部とを一体に有するように打ち抜かれたブランク
材を、タービンフレームの原形である素形材とする、素
形材の準備工程と、素形材のボス形成部をフランジ形成部に対して突き出し
形成する深絞り工程とを具えて成り、この深絞り加工を行うにあたっては、ダイスとポンチと
板押えとを主要部材とした深絞り装置を適用し、素形材
のフランジ形成部をダイスと板押えとで挟持しながら、
ボス形成部をポンチにより押し出して加工するものであ
り、加工中は、素形材のボス形成部を低温側とするととも
に、フランジ形成部を高温側とする温度傾斜を賦与しな
がら加工を行うようにしたことを特徴とするＶＧＳタイ
プターボチャージャの排気ガイドアッセンブリにおいて
可変翼を回動自在に保持するタービンフレームの製造方
法。
【請求項２】前記深絞り工程において素形材に賦与さ
れる温度傾斜は、加工中、約０．５〜３℃／ｍｍ程度の
範囲内に維持されることを特徴とする請求項１記載のＶ
ＧＳタイプターボチャージャの排気ガイドアッセンブリ
において可変翼を回動自在に保持するタービンフレーム
の製造方法。
【請求項３】前記ポンチは、下死点位置付近において
低速制御または寸動制御のうち、どちらか一方または双
方の制御が成されることを特徴とする請求項１または２
記載ＶＧＳタイプターボチャージャの排気ガイドアッセ
ンブリにおいて可変翼を回動自在に保持するタービンフ
レームの製造方法。