JP2006207526A - 可変容量型排気ターボ過給機及び可変ノズル機構構成部材の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 ろう付け作業をきわめて少ない工数で可能として低い製造コストを保持でき、かつろう付け部分の剥離がなく品質が安定した可変ノズル機構構成部材をそなえた排気ターボ過給機を提供する。
【解決手段】 タービンケーシングを含むケース部材に回動可能に支持された複数のノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機において、前記可変ノズル機構の構成部材のうち貫通穴を備えた貫通穴形成部材と該貫通穴に挿入される軸状部材との結合部をろう付けにて結合したことを特徴とする。
【選択図】 図３
【解決手段】 タービンケーシングを含むケース部材に回動可能に支持された複数のノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機において、前記可変ノズル機構の構成部材のうち貫通穴を備えた貫通穴形成部材と該貫通穴に挿入される軸状部材との結合部をろう付けにて結合したことを特徴とする。
【選択図】 図３
Description
本発明は、内燃機関の排気ターボ過給機に用いられ、タービンケーシングを含むケース部材に回動可能に支持された複数のノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機及び該可変ノズル機構構成部材の製造方法に関する。
内燃機関の排気ターボ過給機、特に車両用内燃機関に用いられる小型排気ターボ過給機において、該過給機の構成部材のうち高温下で作動する排気タービンにセラミックス材を使用し、このセラミックス材製排気タービンと低温下で作動する金属製のコンプレッサとをろう付けにて結合するように構成された排気ターボ過給機が、特許文献１（特開昭５９−７８９８３号公報）にて提案されている。
かかる排気ターボ過給機においては、セラミックス材からなる排気タービンの軸部先端に先細の円錐突部を形成し、金属製のコンプレッサに前記円錐突部と嵌合可能な円錐窪部
を形成し、さらに前記円錐突部及び円錐窪部の一方または双方にろう充填用凹部を設け、前記円錐突部と円錐窪部とを嵌合しろう材を介して両者を結合するように構成して、セラミックス材と金属材との間の接合寸法精度を高く保持するとともに、ろう材を介することによってセラミックス材製の排気タービンと金属製のコンプレッサとよりなるタービンロータの接合強度を増大せしめている。
を形成し、さらに前記円錐突部及び円錐窪部の一方または双方にろう充填用凹部を設け、前記円錐突部と円錐窪部とを嵌合しろう材を介して両者を結合するように構成して、セラミックス材と金属材との間の接合寸法精度を高く保持するとともに、ろう材を介することによってセラミックス材製の排気タービンと金属製のコンプレッサとよりなるタービンロータの接合強度を増大せしめている。
排気ターボ過給機、特に車両用内燃機関に用いられる小型排気ターボ過給機においては、機関からの排ガス流量と過給機の最適作動条件となるガス流量とのマッチングをなすために、渦巻状のスクロールからタービンロータに送られる排ガス流量を機関の運転状態に応じて可変とする可変容量タービンを備えた可変容量型排気ターボ過給機が、近年多く用いられている。
かかる可変容量型排気ターボ過給機において、複数のノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構の構成部材のうち、ノズルベーン側のレバープレートに連結されるドライブリングとドライブピンとの結合部、該ドライブリングに連結されるコントロールスリーブとアクチュエータに連結されるレバーとの結合部は、通常、前記ドライブピン、コントロールスリーブ等の軸側部材と前記ドライブリング、レバー等の穴側部材とを溶接やかしめによって結合する構造が採られている。
かかる可変容量型排気ターボ過給機において、複数のノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構の構成部材のうち、ノズルベーン側のレバープレートに連結されるドライブリングとドライブピンとの結合部、該ドライブリングに連結されるコントロールスリーブとアクチュエータに連結されるレバーとの結合部は、通常、前記ドライブピン、コントロールスリーブ等の軸側部材と前記ドライブリング、レバー等の穴側部材とを溶接やかしめによって結合する構造が採られている。
然るに、前記のように、排気ターボ過給機の構成部材の結合手段として、セラミックス材製の排気タービンと金属製のコンプレッサとをろう付けにて固着する手段が特許文献１（特開昭５９−７８９８３号公報）にて提案されているが、かかる結合手段には次のような問題点があり、可変ノズル機構の構成部材の結合手段としては適用できない。
即ち、特許文献１のろう付けによる結合手段は、高温下で高トルクが作動するタービンロータの結合であるため、排気タービン側の円錐突部とコンプレッサ側の円錐窪部との結合部は、結合面の全面に亘ってろう充填用凹部を形成して該凹部にろうを充填して結合する構造となっているが、結合面の一部にろうの充填が不充分な部位がある場合には、この部分からタービンロータの破損発生の恐れがある。
即ち、特許文献１のろう付けによる結合手段は、高温下で高トルクが作動するタービンロータの結合であるため、排気タービン側の円錐突部とコンプレッサ側の円錐窪部との結合部は、結合面の全面に亘ってろう充填用凹部を形成して該凹部にろうを充填して結合する構造となっているが、結合面の一部にろうの充填が不充分な部位がある場合には、この部分からタービンロータの破損発生の恐れがある。
このため、かかるタービンロータの結合手段にあっては、前記排気タービン側の円錐突部とコンプレッサ側の円錐窪部との結合部のろう付けを結合面の全面に亘って均一かつ確実に行なう必要があることから、タービンロータのろう付け作業に多大な作業工数を必要とする。
また、かかるタービンロータの結合手段にあっては、コンプレッサ側が先詰まりの円錐窪部であるため、結合部の奥側におけるろうの浸透状況を確認することが困難であり、タービンロータ結合部の品質不良があっても抽出困難で、タービンロータの品質の安定性に課題がある。
特許文献１のろう付けによる結合手段は、以上のような問題点を有しているため、可変ノズル機構の構成部材の結合手段としては適用できないこととなる。
また、かかるタービンロータの結合手段にあっては、コンプレッサ側が先詰まりの円錐窪部であるため、結合部の奥側におけるろうの浸透状況を確認することが困難であり、タービンロータ結合部の品質不良があっても抽出困難で、タービンロータの品質の安定性に課題がある。
特許文献１のろう付けによる結合手段は、以上のような問題点を有しているため、可変ノズル機構の構成部材の結合手段としては適用できないこととなる。
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、ろう付け作業をきわめて少ない工数で可能として低い製造コストを保持でき、かつろう付け部分の剥離がなく品質が安定した可変ノズル機構構成部材をそなえた排気ターボ過給機を提供することを目的とする。
本発明はかかる目的を達成するもので、タービンケーシングを含むケース部材に回動可能に支持された複数のノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機において、前記可変ノズル機構の構成部材のうち貫通穴を備えた貫通穴形成部材と、該貫通穴に挿入される軸状部材との結合部をろう付けにて結合したことを特徴とする。
かかる発明において、前記貫通穴と軸状部材との結合部を、前記貫通穴と軸状部材とを常温において締め代を有する嵌合形態に構成するとともに、前記貫通穴の前記軸状部材挿入の入口側にテーパ部を形成し、該テーパ部からろうを流し込み該貫通穴内に軸状部材を固着するように構成するのが好ましい。
かかる発明において、前記貫通穴と軸状部材との結合部を、前記貫通穴と軸状部材とを常温において締め代を有する嵌合形態に構成するとともに、前記貫通穴の前記軸状部材挿入の入口側にテーパ部を形成し、該テーパ部からろうを流し込み該貫通穴内に軸状部材を固着するように構成するのが好ましい。
また、前記可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機を製造する方法の発明は、タービンケーシングを含むケース部材に回動可能に支持された複数のノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構構成部材の製造方法において、前記可変ノズル機構の構成部材のうち貫通穴を備えた貫通穴形成部材の貫通穴の入口側にテーパ部を加工形成し、該テーパ部の周上の一点あるいは数点にろうを付け、軸状部材を常温にて一定の締め代を与えて該貫通穴内に挿入し、次いで前記貫通穴形成部材と軸状部材との結合体を真空炉内で１０００℃〜１１００℃に加熱して前記貫通穴の内周と軸状部材の外周との間に形成される微小隙間に前記ろうを浸透せしめ、次いで前記結合体を徐冷して前記貫通穴形成部材と軸状部材とを固着することを特徴とする。
かかる発明は、ドライブリングとドライブピンとの結合部及びコントロールスリーブとレバーとの結合部のいずれか一方または双方に適用するのが好適である。
かかる発明は、ドライブリングとドライブピンとの結合部及びコントロールスリーブとレバーとの結合部のいずれか一方または双方に適用するのが好適である。
かかる発明は、動力伝達部材のように大きなトルクが掛からない可変ノズル機構の構成部材を簡単な手法でかつ確実にろう付け結合することに着目したもので、かかる発明によれば、可変ノズル機構の構成部材のうち貫通穴を備えた貫通穴形成部材と軸状部材とを、該貫通穴形成部材の貫通穴入口側に加工形成したテーパ部の周上の一点あるいは数点にろうを付けて、常温にて一定の締め代を与えて両者を嵌合した後に、前記貫通穴形成部材と軸状部材との結合体を真空炉内で１０００℃〜１１００℃の高温に加熱するという、前記特許文献１にくらべてきわめて簡単な手法で、貫通穴形成部材と軸状部材との結合部つまりドライブリングとドライブピンとの結合部あるいはアクチュエータに連結されるレバーとコントロールスリーブとの結合部を固着することができる。
これにより、貫通穴形成部材と軸状部材とのろう付け作業をきわめて少ない工数で行なうことが可能となって、可変ノズル機構を低い製造コストを保持して製作できる。
これにより、貫通穴形成部材と軸状部材とのろう付け作業をきわめて少ない工数で行なうことが可能となって、可変ノズル機構を低い製造コストを保持して製作できる。
また、貫通穴形成部材の貫通穴入口側に加工形成したテーパ部の周上の一点あるいは数点にろうを付けて貫通穴形成部材と軸状部材とを嵌合してから、この結合体を高温の真空炉内で加熱するので、前記テーパ部の周上の一点あるいは数点にろうを付けるのみで、該ろうを前記高温加熱により貫通穴の内周と軸状部材の外周との間に形成される微小隙間全体に万遍なく浸透させることが可能となり、前記結合部を確実にろう付けすることができてろう付け部分の剥離のない結合構造が得られる。
また、貫通穴内に軸状部材をろう付けするので、貫通穴の入口から出口に亘る貫通穴内全体におけるろうの浸透状況を確認することが容易であり、ろう付け部の品質不良があっても簡単にこれを抽出でき、品質の安定性を保持できる。
従ってかかる発明によれば、ろう付け部の品質が安定し、かつ該ろう付け部の締結強度の高い可変ノズル機構を得ることができる。
また、貫通穴内に軸状部材をろう付けするので、貫通穴の入口から出口に亘る貫通穴内全体におけるろうの浸透状況を確認することが容易であり、ろう付け部の品質不良があっても簡単にこれを抽出でき、品質の安定性を保持できる。
従ってかかる発明によれば、ろう付け部の品質が安定し、かつ該ろう付け部の締結強度の高い可変ノズル機構を得ることができる。
また、かかる発明において好ましくは、前記貫通穴形成部材と軸状部材との結合部は、前記貫通穴の内周面の１箇所または円周方向に沿って複数箇所に、該貫通穴の内周面から０．０５〜０．５ｍｍの微小深さで陥没したろう材注入隙間を形成してなる。
このように構成すれば、前記貫通穴形成部材と軸状部材との結合体を真空炉内で高温に加熱する際において、該貫通穴形成部材と軸状部材との間に熱膨張率の差が小さく、前記高温加熱により貫通穴の内周と軸状部材の外周との間の半径差による微小隙間が小さい場合でも、該高温加熱時に該貫通穴の内周面から微小深さで陥没したろう材注入隙間にろうが侵入できるので、前記貫通穴の内周と軸状部材の外周との間にろうを万遍なく浸透させることが可能となり、前記のような貫通穴形成部材と軸状部材との間の熱膨張率の差が小さい場合でも、これに影響されることなく結合部を確実にろう付けすることができる。
ドライブピンをドライブプレートの穴に圧入する際、圧入による強大な荷重が穴内面及びピン側面等、圧入面全体にかかる。この荷重は両部品の圧入面にキズ、クラック、面荒れを生じさせる可能性がある。例えばピン径を大きく、圧入穴径を小さくするなど、圧入代を大きく取りたい時や、部品にクロマイズなどの表面処理を施していて圧入面が荷重の影響を受けやすい場合は、面荒れの可能性があり、強度上若干不利になる。ここではろう材注入隙間を配し、その部位が圧入時の荷重の影響を全く受けず良好な表面状態のまま、ろう材が進入するため安定した締結力を確保できる。
このように構成すれば、前記貫通穴形成部材と軸状部材との結合体を真空炉内で高温に加熱する際において、該貫通穴形成部材と軸状部材との間に熱膨張率の差が小さく、前記高温加熱により貫通穴の内周と軸状部材の外周との間の半径差による微小隙間が小さい場合でも、該高温加熱時に該貫通穴の内周面から微小深さで陥没したろう材注入隙間にろうが侵入できるので、前記貫通穴の内周と軸状部材の外周との間にろうを万遍なく浸透させることが可能となり、前記のような貫通穴形成部材と軸状部材との間の熱膨張率の差が小さい場合でも、これに影響されることなく結合部を確実にろう付けすることができる。
ドライブピンをドライブプレートの穴に圧入する際、圧入による強大な荷重が穴内面及びピン側面等、圧入面全体にかかる。この荷重は両部品の圧入面にキズ、クラック、面荒れを生じさせる可能性がある。例えばピン径を大きく、圧入穴径を小さくするなど、圧入代を大きく取りたい時や、部品にクロマイズなどの表面処理を施していて圧入面が荷重の影響を受けやすい場合は、面荒れの可能性があり、強度上若干不利になる。ここではろう材注入隙間を配し、その部位が圧入時の荷重の影響を全く受けず良好な表面状態のまま、ろう材が進入するため安定した締結力を確保できる。
また、かかる発明において好ましくは、前記ろう材注入隙間を、前記深さが０．２〜１ｍｍの半円形状溝で形成してなる。
このように構成すれば、貫通穴形成部材の熱膨張率がきわめて大きくかつ軸状部材の熱膨張率がきわめて小さく貫通穴形成部材と軸状部材との熱膨張率差が大きい場合に、前記高温加熱後に冷却した際にろう付け部に発生する引張応力を、前記半円形状溝からなるろう材注入隙間によって緩和することが可能となって、かかるろう付け部の過大な引張応力による破損の発生を防止できる。
このように構成すれば、貫通穴形成部材の熱膨張率がきわめて大きくかつ軸状部材の熱膨張率がきわめて小さく貫通穴形成部材と軸状部材との熱膨張率差が大きい場合に、前記高温加熱後に冷却した際にろう付け部に発生する引張応力を、前記半円形状溝からなるろう材注入隙間によって緩和することが可能となって、かかるろう付け部の過大な引張応力による破損の発生を防止できる。
本発明によれば、可変ノズル機構の構成部材のうち貫通穴を備えた貫通穴形成部材と軸状部材とを、該貫通穴形成部材の貫通穴入口側に加工形成したテーパ部の周上の一点あるいは数点にろうを付け、締め代を与えて常温嵌合した後に該貫通穴形成部材と軸状部材との結合体を高温に加熱するという、きわめて簡単な手法でドライブリングとドライブピンとの結合部あるいはレバーとコントロールスリーブとの結合部等の該貫通穴形成部材と軸状部材との結合部を固着することができる。これにより、該貫通穴形成部材と軸状部材とのろう付け作業をきわめて少ない工数で行なうことが可能となって、可変ノズル機構を低い製造コストを保持して製作できる。
また、貫通穴形成部材の貫通穴入口側に加工形成したテーパ部の周上にろうを付けて貫通穴形成部材と軸状部材とを嵌合してから、この結合体を高温の真空炉内で加熱するので、前記テーパ部の周上の一点あるいは数点にろうを付けるのみで、該ろうを前記高温加熱により貫通穴の内周と軸状部材の外周との間に形成される微小隙間全体に万遍なく浸透させることが可能となり、前記結合部を確実にろう付けすることができて、ろう付け部分の剥離がなく品質が安定し、かつ該ろう付け部分の締結強度の高い可変ノズル機構を得ることができる。
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は本発明に係る可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機の要部縦断面図である。
図１において、１０はタービンケーシング、１１は該タービンケーシング１０の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。１２はラジアル流型のタービンロータで、図示しないコンプレッサと同軸に設けられこれのタービンシャフト１２ａが軸受ハウジング１３に軸受１３ａを介して回転自在に支持されている。１００ａは該排気ターボ過給機の回転軸心である。
２はノズルベーンで、前記スクロール１１の内周側にタービンの円周方向等間隔に複数枚配置されるとともに、これの翼端部に形成されたノズル軸０２が前記タービンケーシング１０に固定されたノズルマウント４に回動可能に支持され、可変ノズル機構１００によりその翼角を変化せしめられるようになっている。
図１において、１０はタービンケーシング、１１は該タービンケーシング１０の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。１２はラジアル流型のタービンロータで、図示しないコンプレッサと同軸に設けられこれのタービンシャフト１２ａが軸受ハウジング１３に軸受１３ａを介して回転自在に支持されている。１００ａは該排気ターボ過給機の回転軸心である。
２はノズルベーンで、前記スクロール１１の内周側にタービンの円周方向等間隔に複数枚配置されるとともに、これの翼端部に形成されたノズル軸０２が前記タービンケーシング１０に固定されたノズルマウント４に回動可能に支持され、可変ノズル機構１００によりその翼角を変化せしめられるようになっている。
３は円盤状に形成されたドライブリングで、前記タービンケーシング１０に回転可能に支持されるとともに、円周方向等間隔にドライブピン３２が固着されている。１はレバープレートで、入力側の溝が該ドライブピン３２に係合され、出力側が前記ノズル軸０２に固定されている。
８は前記ノズルベーン２の駆動源であるアクチュエータ（図示省略）に連結されるクランク機構、５は該クランク機構８に連結されるレバー、６は該レバー５に固定されて前記ドライブリング３に係合し該ドライブリング３を回動駆動するコントロールスリーブである。
８は前記ノズルベーン２の駆動源であるアクチュエータ（図示省略）に連結されるクランク機構、５は該クランク機構８に連結されるレバー、６は該レバー５に固定されて前記ドライブリング３に係合し該ドライブリング３を回動駆動するコントロールスリーブである。
かかる構成からなる可変ノズル機構付き可変容量型排気ターボ過給機において、内燃機関（図示省略）からの排ガスは前記スクロール１１に入り、該スクロール１１の渦巻きに沿って周回しながらノズルベーン２に流入する。そして、該排ガスは、前記ノズルベーン２の翼間を流過して前記タービンロータ１２にその外周側から流入し、中心側に向かい半径方向に流れて該タービンロータ１２に膨張仕事をなした後、軸方向に流出してガス出口１０ｂに案内されて機外に送出される。
かかる可変容量タービンの容量を制御するにあたっては、前記アクチュエータに対し、記ノズルベーン２を流れる排ガスの流量が所要の流量になるような該ノズルベーン２の翼角を、翼角制御手段（図示省略）により設定する。かかる翼角に対応するアクチュエータの往復変位はクランク機構８、レバー５、コントロールスリーブ６を介してドライブリング３に伝達され該ドライブリング３が回転駆動される。
該ドライブリング３の回転により、該ドライブリング３に円周方向等間隔に固着されているドライブピン３２がレバープレート１を前記ノズル軸０２廻りに回動させ、該ノズル軸０２の回動によりノズルベーン２が回動して前記アクチュエータにて設定された翼角に変化せしめられる。
該ドライブリング３の回転により、該ドライブリング３に円周方向等間隔に固着されているドライブピン３２がレバープレート１を前記ノズル軸０２廻りに回動させ、該ノズル軸０２の回動によりノズルベーン２が回動して前記アクチュエータにて設定された翼角に変化せしめられる。
本発明は、以上のように構成された可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機におけるドライブリングとドライブピンとの結合部及びコントロールスリーブとレバーとの結合部等の貫通穴形成部材と軸状部材との結合部の改良に係るものである。
図２は本発明の第１実施例を示し、（Ａ）はドライブリングの正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。図３は前記第１実施例におけるドライブリングとドライブピンとの結合部の詳細を示す拡大断面図（図２（Ｂ）のＺ部相当図）、図４は前記第１実施例におけるドライブリング貫通穴の拡大正面図である。
図２〜４において、３は可変ノズル機構１００（図１参照）のドライブリング（貫通穴形成部材）、３１は該ドライブリング３の円周方向ｍに沿って等間隔に穿孔された貫通穴からなるピン穴で、図３のように、各ピン穴３１にはにはドライブピン（軸状部材）３２がろう付けによって固着されている。前記貫通穴からなるピン穴３１の入口側にはテーパ部３１ａが加工形成されている。
図２〜４において、３は可変ノズル機構１００（図１参照）のドライブリング（貫通穴形成部材）、３１は該ドライブリング３の円周方向ｍに沿って等間隔に穿孔された貫通穴からなるピン穴で、図３のように、各ピン穴３１にはにはドライブピン（軸状部材）３２がろう付けによって固着されている。前記貫通穴からなるピン穴３１の入口側にはテーパ部３１ａが加工形成されている。
次に、かかる第１実施例におけるドライブリング３とドライブピン３２との結合方法について説明する。
先ず、前記ドライブリング３のピン穴（貫通穴）３１を、図４のように内径Ｄ１の真円に加工した後、該ピン穴（貫通穴）３１の入口側にテーパ部３１ａを加工形成する。そして、図３のように該テーパ部３１ａの円周上の一点あるいは数点にろう３１ｂを付け、別個に製作した前記ドライブピン３２を常温にて一定の締め代（つまり前記ドライブピン３２の外径Ｄ２１をピン穴３１の内径Ｄ１よりも微小量大きくする）を与えて該ピン穴３１内に挿入する。これにより、ドライブリング３にこれの円周方向に沿ってドライブピン３２が挿入された結合体が得られる。
次いで、前記結合体を真空炉内で１０００℃〜１１００℃に加熱する。前記真空炉を用いるのは、加熱時におけるドライブリング３及びドライブピン３２の酸化を防止するためである。
先ず、前記ドライブリング３のピン穴（貫通穴）３１を、図４のように内径Ｄ１の真円に加工した後、該ピン穴（貫通穴）３１の入口側にテーパ部３１ａを加工形成する。そして、図３のように該テーパ部３１ａの円周上の一点あるいは数点にろう３１ｂを付け、別個に製作した前記ドライブピン３２を常温にて一定の締め代（つまり前記ドライブピン３２の外径Ｄ２１をピン穴３１の内径Ｄ１よりも微小量大きくする）を与えて該ピン穴３１内に挿入する。これにより、ドライブリング３にこれの円周方向に沿ってドライブピン３２が挿入された結合体が得られる。
次いで、前記結合体を真空炉内で１０００℃〜１１００℃に加熱する。前記真空炉を用いるのは、加熱時におけるドライブリング３及びドライブピン３２の酸化を防止するためである。
かかる真空炉内での高温加熱によって、ドライブリング３のピン穴（貫通穴）３１の内径Ｄ１がドライブピン３２の外径Ｄ２１よりも大きくなって、ピン穴３１の内周とドライブピン３２の外周との間に微小隙間が形成され、該微小隙間に前記テーパ部３１ａからのろう３１ｂが前記微小隙間内を浸透する。次いで、前記結合体を炉内で徐冷して前記ろう３１ｂを凝固させ、ドライブリング３のピン穴３１内に各ドライブピン３２が強固に固着される。
この場合、ドライブリング３はクロマイズ処理等によって既に高温に晒されているので、ろう付け時の熱変形の影響は小さい。
この場合、ドライブリング３はクロマイズ処理等によって既に高温に晒されているので、ろう付け時の熱変形の影響は小さい。
本発明は、動力伝達部材のように大きなトルクが掛からない可変ノズル機構１００の構成部材を簡単な手法でかつ確実にろう付け結合することに着目したものであり、かかる第１実施例によれば、可変ノズル機構１００の構成部材のうち貫通穴を備えたドライブリング３とドライブピン３２とを、該ドライブリング３のピン穴３１入口側に加工形成したテーパ部３１ａの円周上の一点あるいは数点にろう３１ｂを付けて、常温にて一定の締め代を与えて両者を嵌合した後に、前記ドライブリング３とドライブピン３２との結合体を真空炉内で１０００℃〜１１００℃の高温に加熱するという、前記特許文献１のような従来技術にくらべてきわめて簡単な手法で、ドライブリング３とドライブピン３２との結合部を固着することができる。
これにより、ドライブリング３とドライブピン３２とのろう付け作業をきわめて少ない工数で行なうことが可能となる。
これにより、ドライブリング３とドライブピン３２とのろう付け作業をきわめて少ない工数で行なうことが可能となる。
また、前記ドライブリング３のピン穴３１入口側に加工形成したテーパ部３１ａの円周上の一点あるいは数点にろうを付けて該ドライブリング３とドライブピン３２とを嵌合してから、この結合体を高温の真空炉内で加熱するので、前記テーパ部３１ａの円周上の一点あるいは数点にろう３１ｂを付けるのみで、該ろう３１ｂを前記高温加熱によりピン穴３１の内周とドライブピン３２の外周との間に形成される微小隙間全体に万遍なく浸透させることが可能となり、前記結合部を確実にろう付けすることができて、ろう付け部分の剥離のない結合構造が得られる。
また、貫通穴からなるピン穴３１内にドライブピン３２をろう付けするので、ピン穴３１の入口から出口に亘る穴内全体におけるろう３１ｂの浸透状況を確認することが容易であり、ろう付け部の品質不良があっても簡単にこれを抽出でき、品質の安定性を保持でき、ろう付け部の品質が安定し、かつ該ろう付け部の締結強度の高いドライブリング３とドライブピン３２との結合構造を得ることができる。
また、貫通穴からなるピン穴３１内にドライブピン３２をろう付けするので、ピン穴３１の入口から出口に亘る穴内全体におけるろう３１ｂの浸透状況を確認することが容易であり、ろう付け部の品質不良があっても簡単にこれを抽出でき、品質の安定性を保持でき、ろう付け部の品質が安定し、かつ該ろう付け部の締結強度の高いドライブリング３とドライブピン３２との結合構造を得ることができる。
図５は、本発明の第２実施例を示すドライブリング貫通穴の拡大正面図である。
かかる第２実施例においては、前記ドライブリング３とドライブピン３２との結合部を、該ドライブリング３のピン穴３１内周面の１箇所または円周方向に沿って複数箇所（この例では６箇所）に、該ピン穴３１内周面（内径Ｄ２）から０．０５〜０．５ｍｍ（好ましくは０．０５〜０．１ｍｍ）の微小深さａ１で陥没したろう材注入隙間３１ｃを形成している。
かかる第２実施例においては、前記ドライブリング３とドライブピン３２との結合部を、該ドライブリング３のピン穴３１内周面の１箇所または円周方向に沿って複数箇所（この例では６箇所）に、該ピン穴３１内周面（内径Ｄ２）から０．０５〜０．５ｍｍ（好ましくは０．０５〜０．１ｍｍ）の微小深さａ１で陥没したろう材注入隙間３１ｃを形成している。
かかる第２実施例によれば、前記ドライブリング３とドライブピン３２との結合体を真空炉内で高温に加熱する際において、該ドライブリング３とドライブピン３２との間に熱膨張率の差が小さく、前記真空炉内での高温加熱によりピン穴３１の内周とドライブピン３２の外周との間の半径差による微小隙間が小さい場合でも、該高温加熱時に該ピン穴３１の内周面から微小深さａ１で陥没したろう材注入隙間３１ｃにろう３１ｂが侵入できるので、前記ピン穴３１の内周とドライブピン３２の外周との間にろう３１ｂを万遍なく浸透させることが可能となり、前記のようなドライブリング３とドライブピン３２との間の熱膨張率の差が小さい場合でも、これに影響されることなく該ドライブリング３とドライブピン３２との結合部を確実にろう付けすることができる。
図６は、本発明の第３実施例を示すドライブリング貫通穴の拡大正面図である。
かかる第３実施例においては、前記ドライブリング３とドライブピン３２との結合部を、該ドライブリング３のピン穴３１内周面の１箇所または円周方向に沿って複数箇所（この例では６箇所）に、該ピン穴３１内周面（内径Ｄ３）から０．２〜０．５ｍｍの微小深さａ２で陥没した半円形状溝に形成されたろう材注入隙間３１ｄを設けている。
かかる第３実施例によれば、ドライブリング３の熱膨張率がきわめて大きくかつドライブピン３２の熱膨張率がきわめて小さく、該ドライブリング３とドライブピン３２との熱膨張率差が大きい場合に、前記高温加熱後に冷却した際にろう付け部に発生する引張応力を、前記半円形状溝からなるろう材注入隙間３１ｄによって緩和することが可能となって、かかるろう付け部の過大な引張応力による破損の発生を防止できる。
かかる第３実施例においては、前記ドライブリング３とドライブピン３２との結合部を、該ドライブリング３のピン穴３１内周面の１箇所または円周方向に沿って複数箇所（この例では６箇所）に、該ピン穴３１内周面（内径Ｄ３）から０．２〜０．５ｍｍの微小深さａ２で陥没した半円形状溝に形成されたろう材注入隙間３１ｄを設けている。
かかる第３実施例によれば、ドライブリング３の熱膨張率がきわめて大きくかつドライブピン３２の熱膨張率がきわめて小さく、該ドライブリング３とドライブピン３２との熱膨張率差が大きい場合に、前記高温加熱後に冷却した際にろう付け部に発生する引張応力を、前記半円形状溝からなるろう材注入隙間３１ｄによって緩和することが可能となって、かかるろう付け部の過大な引張応力による破損の発生を防止できる。
図７は、本発明の第４実施例を示し、（Ａ）はドライブリングの正面図、（Ｂ）はコントロールスリーブとレバーとの嵌合部の拡大断面図である。
かかる第４実施例においては、アクチュエータ（図示省略）に連結されるクランク機構８に連結されるレバー５と前記ドライブリング３に係合し該ドライブリング３を回動駆動するコントロールスリーブ６との結合部を、前記第１実施例と同様な（但し第１実施例におけるテーパ部３１ａの加工はない）ろう付けによって固着している。図において６ｂがろう付け部で、Ｚ矢の方向にろう付けを行なう。
かかる第４実施例の作用効果は、前記第１実施例と同様である。
かかる第４実施例においては、アクチュエータ（図示省略）に連結されるクランク機構８に連結されるレバー５と前記ドライブリング３に係合し該ドライブリング３を回動駆動するコントロールスリーブ６との結合部を、前記第１実施例と同様な（但し第１実施例におけるテーパ部３１ａの加工はない）ろう付けによって固着している。図において６ｂがろう付け部で、Ｚ矢の方向にろう付けを行なう。
かかる第４実施例の作用効果は、前記第１実施例と同様である。
尚、前記各実施例においては、ドライブリング３とドライブピン３２との結合、あるいはコントロールスリーブ６とレバー５との結合について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、可変ノズル機構１００の構成部材のうち、貫通穴を備えた貫通穴形成部材と該貫通穴に挿入される軸状部材との結合部の全てに適用できる。
本発明によれば、ろう付け作業がきわめて少ない工数で可能となり、低い製造コストを保持できて、かつろう付け部分の剥離がなく品質が安定した可変ノズル機構構成部材をそなえた排気ターボ過給機を提供できる。
１ レバープレート
２ ノズルベーン
０２ ノズル軸
３ ドライブリング
４ ノズルマウント
５ レバー
６ コントロールスリーブ
１０ タービンケーシング
１２ タービンロータ
３１ ピン穴
３１ａ テーパ部
３１ｂ ろう
３１ｃ、３１ｄ ろう材注入隙間
３２ ドライブピン
１００ 可変ノズル機構
２ ノズルベーン
０２ ノズル軸
３ ドライブリング
４ ノズルマウント
５ レバー
６ コントロールスリーブ
１０ タービンケーシング
１２ タービンロータ
３１ ピン穴
３１ａ テーパ部
３１ｂ ろう
３１ｃ、３１ｄ ろう材注入隙間
３２ ドライブピン
１００ 可変ノズル機構
Claims (7)
- タービンケーシングを含むケース部材に回動可能に支持された複数のノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機において、前記可変ノズル機構の構成部材のうち貫通穴を備えた貫通穴形成部材と該貫通穴に挿入される軸状部材との結合部をろう付けにて結合したことを特徴とする可変容量型排気ターボ過給機。
- 前記貫通穴と軸状部材との結合部は、前記貫通穴と軸状部材とを常温において締め代を有する嵌合形態に構成するとともに、前記貫通穴の前記軸状部材挿入の入口側にテーパ部を形成し、該テーパ部からろうを流し込み該貫通穴内に軸状部材を固着するように構成されたことを特徴とする請求項１記載の可変容量型排気ターボ過給機。
- 前記貫通穴形成部材と軸状部材との結合部は、前記貫通穴の内周面の１箇所または円周方向に沿って複数箇所に、該貫通穴の内周面から０．０５〜０．５ｍｍの微小深さで陥没したろう材注入隙間を形成したことを特徴とする請求項１記載の可変容量型排気ターボ過給機。
- 前記ろう材注入隙間を、前記深さが０．２〜１ｍｍの半円形状溝で形成したことを特徴とする請求項３記載の可変容量型排気ターボ過給機。
- 前記貫通穴形成部材と軸状部材との結合部が、ドライブリングとドライブピンとの結合部及びコントロールスリーブとレバーとの結合部のいずれか一方または双方によって構成されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの項に記載の可変容量型排気ターボ過給機。
- タービンケーシングを含むケース部材に回動可能に支持された複数のノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構を備えた可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構構成部材の製造方法において、前記可変ノズル機構の構成部材のうち貫通穴を備えた貫通穴形成部材の貫通穴の入口側にテーパ部を加工形成し、該テーパ部の周上の一点あるいは数点にろうを付け、軸状部材を常温にて一定の締め代を与えて該貫通穴内に挿入し、次いで前記貫通穴形成部材と軸状部材との結合体を真空炉内で１０００℃〜１１００℃に加熱して前記貫通穴の内周と軸状部材の外周との間に形成される微小隙間に前記ろうを浸透せしめ、次いで前記結合体を徐冷して前記貫通穴形成部材と軸状部材とを固着することを特徴とする可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構構成部材の製造方法。
- 前記貫通穴形成部材が前記可変ノズル機構のドライブリング、前記軸状部材が可変ノズル機構のドライブピンにて構成されたことを特徴とする請求項６記載の可変容量型排気ターボ過給機における可変ノズル機構構成部材の製造方法。
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