JP2010196583A - ノズルベーンの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】切削工程を用いることなく適切な精度を確保できるノズルベーンの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、翼部と翼部の所定の端面から突出する軸部とを有するノズルベーンの製造方法であって、軸部を軸方向で投影した形状の第1挿入部55、65が形成された軸部成形用金型5に、翼部と軸部との諸寸法に近似した諸寸法を各々備える成形前翼部21と成形前軸部24、25とを有する素形部材2の成形前軸部24、25を挿入し、成形前軸部24、25を軸方向で押圧して軸部を成形する第1工程と、ノズルベーンを翼部の翼面に略直交する方向で投影した形状の第2挿入部が形成された翼部成形用金型に、第1工程後の素形部材2を挿入し、成形前翼部をその翼面に略直交する方向で押圧して翼部を成形する第2工程とを備えるという方法を採用する。
【選択図】図5
【解決手段】本発明は、翼部と翼部の所定の端面から突出する軸部とを有するノズルベーンの製造方法であって、軸部を軸方向で投影した形状の第1挿入部55、65が形成された軸部成形用金型5に、翼部と軸部との諸寸法に近似した諸寸法を各々備える成形前翼部21と成形前軸部24、25とを有する素形部材2の成形前軸部24、25を挿入し、成形前軸部24、25を軸方向で押圧して軸部を成形する第1工程と、ノズルベーンを翼部の翼面に略直交する方向で投影した形状の第2挿入部が形成された翼部成形用金型に、第1工程後の素形部材2を挿入し、成形前翼部をその翼面に略直交する方向で押圧して翼部を成形する第2工程とを備えるという方法を採用する。
【選択図】図5
Description
本発明は、翼部と該翼部の所定の端面から突出する軸部とを有するノズルベーンの製造方法に関する。
従来から、翼部と該翼部の所定の端面から突出する軸部とを有し、例えば可変容量型のターボチャージャで使用されるノズルベーンが知られている。
可変容量型のターボチャージャは、低回転域から高回転域までの広い範囲に亘りエンジンの性能を向上させることのできる過給機である。上記ターボチャージャは、エンジンから排出される排気ガスの流動により回転する回転翼と、該回転翼を囲んで略環状を呈し回転翼に排気ガスを供給する可変ノズルとを有している。可変ノズルは、対向して配置される一対の略環状を呈する板状部材と、該一対の板状部材の間に設けられる複数のノズルベーンとを有している。ノズルベーンは、その軸部が板状部材に回転自在に軸支され、板状部材の周方向で略等間隔に設けられている。
可変容量型のターボチャージャは、低回転域から高回転域までの広い範囲に亘りエンジンの性能を向上させることのできる過給機である。上記ターボチャージャは、エンジンから排出される排気ガスの流動により回転する回転翼と、該回転翼を囲んで略環状を呈し回転翼に排気ガスを供給する可変ノズルとを有している。可変ノズルは、対向して配置される一対の略環状を呈する板状部材と、該一対の板状部材の間に設けられる複数のノズルベーンとを有している。ノズルベーンは、その軸部が板状部材に回転自在に軸支され、板状部材の周方向で略等間隔に設けられている。
ノズルベーンをその軸部を中心として回動させ各翼部間の間隔を変化させることで、可変ノズルの流路径が変化する。エンジンの回転数、すなわちエンジンから排出される排気ガスの流量に合わせて適切な可変ノズルの流路径を選択することで、低回転域から高回転域までの広い範囲に亘りエンジンの性能を向上させることができる。
ところで、可変容量型のターボチャージャの動作や性能を維持するためには、ノズルベーンを精度良く製造することが重要である。
例えば、ノズルベーンが円滑に回動するためには、その軸部の径や真円度を適切な精度内に収める必要がある。これに加え、ノズルベーンがその翼部の両端面から突出する一対の軸部を有している場合は、該一対の軸部における同芯度も適切な精度で確保する必要がある。
また、可変ノズルの板状部材とノズルベーンの翼部端面との間の隙間が大きくなると、該隙間から漏出する排気ガスの流量が増え、ターボチャージャの効率が低下してしまう。そのため、軸部の軸方向での翼部の幅や、上記軸方向と翼部端面との直交度を適切な精度内に収める必要がある。
例えば、ノズルベーンが円滑に回動するためには、その軸部の径や真円度を適切な精度内に収める必要がある。これに加え、ノズルベーンがその翼部の両端面から突出する一対の軸部を有している場合は、該一対の軸部における同芯度も適切な精度で確保する必要がある。
また、可変ノズルの板状部材とノズルベーンの翼部端面との間の隙間が大きくなると、該隙間から漏出する排気ガスの流量が増え、ターボチャージャの効率が低下してしまう。そのため、軸部の軸方向での翼部の幅や、上記軸方向と翼部端面との直交度を適切な精度内に収める必要がある。
上記精度を確保するために、ノズルベーンの製造における最終工程には切削工程が用いられている。
ここで、特許文献1には、ノズルベーンの製造方法が開示されている。
特許文献1に開示されているノズルベーンの製造方法では、まず、打ち抜き工程やプレス工程により所定の板厚を有する金属板から完成品のノズルベーンよりも僅かに大きな諸寸法を有する素形部材を成形し、次に、切削工程により上記素形部材を切削してノズルベーンを製造している。切削工程では、ノズルベーンの軸部や翼部端面を切削しており、この工程を経て軸部の径や翼部の幅等を適切な精度内に収めている。
ここで、特許文献1には、ノズルベーンの製造方法が開示されている。
特許文献1に開示されているノズルベーンの製造方法では、まず、打ち抜き工程やプレス工程により所定の板厚を有する金属板から完成品のノズルベーンよりも僅かに大きな諸寸法を有する素形部材を成形し、次に、切削工程により上記素形部材を切削してノズルベーンを製造している。切削工程では、ノズルベーンの軸部や翼部端面を切削しており、この工程を経て軸部の径や翼部の幅等を適切な精度内に収めている。
しかしながら、切削工程にはプレス工程等と比べ作業時間や手間が掛かるため、このような切削工程を用いることでノズルベーンの製造コストが増加してしまうという課題があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、切削工程を用いることなく適切な精度を確保できるノズルベーンの製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、翼部と翼部の所定の端面から突出する軸部とを有するノズルベーンの製造方法であって、軸部を軸方向で投影した形状の第1挿入部が形成された軸部成形用金型に、翼部と軸部との諸寸法に近似した諸寸法を各々備える成形前翼部と成形前軸部とを有する素形部材の成形前軸部を挿入し、成形前軸部を軸方向で押圧して軸部を成形する第1工程と、ノズルベーンを翼部の翼面に略直交する方向で投影した形状の第2挿入部が形成された翼部成形用金型に、第1工程後の素形部材を挿入し、成形前翼部をその翼面に略直交する方向で押圧して翼部を成形する第2工程とを備えるという方法を採用する。
本発明は、翼部と翼部の所定の端面から突出する軸部とを有するノズルベーンの製造方法であって、軸部を軸方向で投影した形状の第1挿入部が形成された軸部成形用金型に、翼部と軸部との諸寸法に近似した諸寸法を各々備える成形前翼部と成形前軸部とを有する素形部材の成形前軸部を挿入し、成形前軸部を軸方向で押圧して軸部を成形する第1工程と、ノズルベーンを翼部の翼面に略直交する方向で投影した形状の第2挿入部が形成された翼部成形用金型に、第1工程後の素形部材を挿入し、成形前翼部をその翼面に略直交する方向で押圧して翼部を成形する第2工程とを備えるという方法を採用する。
このような方法を採用する本発明における第1工程では、成形前軸部を軸方向で押圧することにより、成形前軸部は軸方向と直交する方向に拡張し太くなる。このとき、成形前軸部は軸部成形用金型の第1挿入部に挿入されており、成形前軸部は第1挿入部の内部形状以上には拡張しない。そのため、成形前軸部の外周面が第1挿入部の内周面に接触するまで押圧することで、成形前軸部は第1挿入部の内部形状と同一の形状に塑性変形する。また、第1挿入部は、完成品のノズルベーンにおける軸部を軸方向で投影した形状となっている。したがって、成形前軸部は、第1挿入部内で押圧されることにより、完成品のノズルベーンにおける軸部と同一の形状に成形される。
続いて、本発明における第2工程では、成形前翼部を翼面と略直交する方向で押圧することにより、成形前翼部は翼面方向に拡張する。このとき、成形前翼部は翼部成形用金型の第2挿入部に挿入されており、成形前翼部は第2挿入部の内部形状以上には拡張しない。そのため、成形前翼部の端部が第2挿入部の内側面に接触するまで押圧することで、成形前翼部は第2挿入部の内部形状と同一の形状に塑性変形する。また、第2挿入部は、完成品のノズルベーンを上記翼面と略直交する方向で投影した形状となっている。したがって、成形前翼部は、第2挿入部内で押圧されることにより、完成品のノズルベーンにおける翼部と同一の形状に成形される。
また、本発明は、ノズルベーンは翼部の両端面から相反する方向で各々軸部が同一軸で突出しており、上記第1工程では、一対の成形前軸部を一対の軸部成形用金型にそれぞれ挿入し、一対の成形前軸部を軸方向で押圧して一対の軸部を成形するという方法を採用する。
このような方法を採用する本発明では、完成品のノズルベーンにおける一対の軸部と同一の位置関係で設置される一対の軸部成形用金型における第1挿入部の中心軸は同一軸で延在している。そのため、本発明では、一対の成形前軸部を軸方向で押圧して成形される一対の軸部は同一軸で延在する。
このような方法を採用する本発明では、完成品のノズルベーンにおける一対の軸部と同一の位置関係で設置される一対の軸部成形用金型における第1挿入部の中心軸は同一軸で延在している。そのため、本発明では、一対の成形前軸部を軸方向で押圧して成形される一対の軸部は同一軸で延在する。
本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
本発明によれば、切削工程を用いずとも適切な精度を有するノズルベーンを製造することができるという効果がある。
本発明によれば、切削工程を用いずとも適切な精度を有するノズルベーンを製造することができるという効果がある。
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本実施形態におけるノズルベーン1及び素形部材2の構成を、図1及び図2を参照して説明する。
図1は、本実施形態におけるノズルベーン1の構成を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。図2は、本実施形態における素形部材2の構成を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。
本実施形態におけるノズルベーン1及び素形部材2の構成を、図1及び図2を参照して説明する。
図1は、本実施形態におけるノズルベーン1の構成を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。図2は、本実施形態における素形部材2の構成を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。
ノズルベーン1は、不図示の可変容量型ターボチャージャで使用される可変翼である。可変容量型のターボチャージャは、低回転域から高回転域までの広い範囲に亘りエンジン(図示せず)の性能を向上させることのできる過給機である。上記ターボチャージャは、エンジンから排出される排気ガスの流動により回転する不図示の回転翼と、該回転翼を囲んで略環状を呈し回転翼に排気ガスを供給する不図示の可変ノズルとを有している。可変ノズルは、対向して配置される一対の略環状を呈する板状部材の間に複数のノズルベーン1を有している。ノズルベーン1は、上記一対の板状部材に回転自在に支持され、板状部材の周方向で略等間隔に設けられている。
複数のノズルベーン1を回動させることで、可変ノズルの流路径が変化する。低回転域から高回転域までの広い範囲に亘りエンジンの性能を向上させるために、エンジンの回転数、すなわちエンジンから排出される排気ガスの流量に合わせて適切な可変ノズルの流路径を選択することが可能である。
図1に示すように、ノズルベーン1は、略矩形を呈する翼形状の部材である翼部11と、翼部11の互いに対向する端面である第1端面12及び第2端面13から相反する方向で各々突出する第1軸部14及び第2軸部15とを有している。ノズルベーン1は、耐熱性を有し塑性変形可能な金属材料からなり、翼部11、第1軸部14及び第2軸部15は一体的に成形されている。
翼部11は、第1軸部14の軸方向で見た場合に翼形状を呈しており、翼部11の両翼面は、凸状に形成された凸状翼面16と凹状に形成された凹状翼面17とからなる。第1端面12及び第2端面13は、互いに平行する平面である。第1軸部14及び第2軸部15は共に円柱状の軸であり、第2軸部15は第1軸部14よりも長く形成されている。
翼部11は、第1軸部14の軸方向で見た場合に翼形状を呈しており、翼部11の両翼面は、凸状に形成された凸状翼面16と凹状に形成された凹状翼面17とからなる。第1端面12及び第2端面13は、互いに平行する平面である。第1軸部14及び第2軸部15は共に円柱状の軸であり、第2軸部15は第1軸部14よりも長く形成されている。
ノズルベーン1は、第1軸部14及び第2軸部15を中心として円滑に回動できることが要求される一方で、第1端面12及び第2端面13と前述した可変ノズルにおける一対の板状部材との間の隙間からの排気ガスの漏出を少なくすることも要求される。そのため、例えば翼部11の軸方向での幅、第1端面12及び第2端面13と軸方向との間の直交度、第1軸部14及び第2軸部15の径、同じく真円度及び第1軸部14と第2軸部15との間の同芯度を適切な精度内に収めることが必要となる。
素形部材2は、後述する押圧工程によって成形されるノズルベーン1の前段階の部材であり、略矩形を呈する翼形状の部材である成形前翼部21と、成形前翼部21の互いに対向する端面である成形前第1端面22及び成形前第2端面23から相反する方向で各々突出する成形前第1軸部24及び成形前第2軸部25とを有している。成形前翼部21の両翼面は、凸状に形成された成形前凸状翼面26と凹状に形成された成形前凹状翼面27とからなる。
素形部材2は、ノズルベーン1の諸寸法に近似した諸寸法で成形されている。より詳細には、成形前翼部21の厚みは、ノズルベーン1における翼部11の厚みよりも厚く形成されている。成形前第1軸部24の軸方向での成形前翼部21の幅は、翼部11の幅よりも若干狭く形成されており、成形前翼部21の長さは、翼部11の長さより若干短く形成されている。成形前第1軸部24及び成形前第2軸部25は、第1軸部14及び第2軸部15よりもそれぞれ若干細くかつ長く形成されている。
素形部材2は、例えばダイカスト等の鋳造工程や、金属粉末射出成形法(メタルインジェクションモールディング)を用いて成形される。
素形部材2は、例えばダイカスト等の鋳造工程や、金属粉末射出成形法(メタルインジェクションモールディング)を用いて成形される。
次に、本実施形態における第1軸部成形用金型5、第2軸部成形用金型6及び翼部成形用金型7の構成を、図3及び図4を参照して説明する。
図3は、本実施形態における第1軸部成形用金型5及び第2軸部成形用金型6の構成を示す概略図であり、(a)は断面図、(b)は(a)のA矢視図である。図4は、本実施形態における翼部成形用金型7の構成を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B線視断面図、(c)は(a)のC−C線視断面図である。
図3は、本実施形態における第1軸部成形用金型5及び第2軸部成形用金型6の構成を示す概略図であり、(a)は断面図、(b)は(a)のA矢視図である。図4は、本実施形態における翼部成形用金型7の構成を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のB−B線視断面図、(c)は(a)のC−C線視断面図である。
第1軸部成形用金型5及び第2軸部成形用金型6は、成形前第1軸部24及び成形前第2軸部25から第1軸部14及び第2軸部15をそれぞれ成形するための金型である。
図3に示すように、第1軸部成形用金型5及び第2軸部成形用金型6には、互いに対向する平面である第1対向面51及び第2対向面61がそれぞれ形成されている。第1対向面51及び第2対向面61は、それらの面方向における第1軸部成形用金型5と第2軸部成形用金型6との間の位置決めを行うための凸部52及び凹部62をそれぞれ有している。凸部52と凹部62とは隙間無く嵌合でき、また、互いに着脱自在に形成されている。なお、第1軸部成形用金型5及び第2軸部成形用金型6の少なくともいずれか一方は不図示の駆動部と接続されており、該駆動部の作動により第1軸部成形用金型5及び第2軸部成形用金型6は離間と当接とを繰り返すことが可能である。
図3に示すように、第1軸部成形用金型5及び第2軸部成形用金型6には、互いに対向する平面である第1対向面51及び第2対向面61がそれぞれ形成されている。第1対向面51及び第2対向面61は、それらの面方向における第1軸部成形用金型5と第2軸部成形用金型6との間の位置決めを行うための凸部52及び凹部62をそれぞれ有している。凸部52と凹部62とは隙間無く嵌合でき、また、互いに着脱自在に形成されている。なお、第1軸部成形用金型5及び第2軸部成形用金型6の少なくともいずれか一方は不図示の駆動部と接続されており、該駆動部の作動により第1軸部成形用金型5及び第2軸部成形用金型6は離間と当接とを繰り返すことが可能である。
第1対向面51には、成形前翼部21の軸方向での幅と略同一の深さを有する第2凹部53が形成されている。第2凹部53は、第2軸部成形用金型6に対向する平面である凹部対向面54を有している。第1対向面51と第2対向面61とが当接しているときの、凹部対向面54と第2対向面61との間の間隔は、成形前翼部21の軸方向での幅よりも僅かに広くなっている。
凹部対向面54には、厚さ方向で貫通する第1孔部(第1挿入部)55が形成されている。貫通方向で見た第1孔部55の形状は、ノズルベーン1の第1軸部14を軸方向で投影したものと同一の円形状となっており、第1孔部55の内周面は、第1軸部14の外周面と同一の形状となっている。
凹部対向面54には、厚さ方向で貫通する第1孔部(第1挿入部)55が形成されている。貫通方向で見た第1孔部55の形状は、ノズルベーン1の第1軸部14を軸方向で投影したものと同一の円形状となっており、第1孔部55の内周面は、第1軸部14の外周面と同一の形状となっている。
第2対向面61の第2凹部53と対向する箇所には、厚さ方向で貫通する第2孔部(第1挿入部)65が形成されている。貫通方向で見た第2孔部65の形状は、ノズルベーン1の第2軸部15を軸方向で投影したものと同一の円形状となっており、第2孔部65の内周面は、第2軸部15の外周面と同一の形状となっている。また、第2孔部65は、凸部52が凹部62に嵌合したときに、第1孔部55の中心軸と第2孔部65の中心軸とが同一軸となる位置に設けられている。
なお、第1孔部55の第2軸部成形用金型6と逆側には、第1軸部用プッシャ57(図5参照)が配置され、第2孔部65の第1軸部成形用金型5と逆側には、第2軸部用プッシャ67(図5参照)が配置されている。第1軸部用プッシャ57は略円柱状を呈しており、第1孔部55内に隙間無く挿入できる太さで形成されている。第2軸部用プッシャ67は略円柱状を呈しており、第2孔部65内に隙間無く挿入できる太さで形成されている。
翼部成形用金型7は、成形前翼部21から翼部11を成形するための金型である。
図4に示すように、翼部成形用金型7は、略矩形を呈し厚さ方向で貫通する素形部材用孔部(第2挿入部)71を有している。
素形部材用孔部71の内側面は、互いに対向する一対の平面である第3対向面72及び第4対向面73と、互いに対向する他の一対の平面である第5対向面74及び第6対向面75とからなる。第3対向面72及び第4対向面73には、第3凹部76及び第4凹部77がそれぞれ形成されている。第3凹部76及び第4凹部77を含む素形部材用孔部71の内側面は、いずれも翼部成形用金型7の厚さ方向に平行して形成されている。
図4に示すように、翼部成形用金型7は、略矩形を呈し厚さ方向で貫通する素形部材用孔部(第2挿入部)71を有している。
素形部材用孔部71の内側面は、互いに対向する一対の平面である第3対向面72及び第4対向面73と、互いに対向する他の一対の平面である第5対向面74及び第6対向面75とからなる。第3対向面72及び第4対向面73には、第3凹部76及び第4凹部77がそれぞれ形成されている。第3凹部76及び第4凹部77を含む素形部材用孔部71の内側面は、いずれも翼部成形用金型7の厚さ方向に平行して形成されている。
第3凹部76及び第4凹部77を含む素形部材用孔部71の形状は、ノズルベーン1を凸状翼面16に略直交する方向で投影したものと略同一の形状となっている。より詳細には、第3対向面72と第4対向面73との間の間隔は、軸方向での翼部11の幅と同一に形成されている。第5対向面74と第6対向面75との間の間隔は、翼部11の長さよりも長く形成されている。第3凹部76及び第4凹部77は、第1軸部14及び第2軸部15を凸状翼面16に略直交する方向でそれぞれ投影したものと同一の形状となっており、第3凹部76及び第4凹部77には第1軸部14及び第2軸部15がそれぞれ隙間無く嵌合することが可能である。
第3凹部76及び第4凹部77は、第5対向面74に直交する方向で第3凹部76を等分する平面と、上記方向で第4凹部77を等分する平面とが、同一平面(平面S)となる位置に設けられている。第3対向面72及び第4対向面73は、平面Sに直交している。
第3凹部76及び第4凹部77は、第5対向面74に直交する方向で第3凹部76を等分する平面と、上記方向で第4凹部77を等分する平面とが、同一平面(平面S)となる位置に設けられている。第3対向面72及び第4対向面73は、平面Sに直交している。
なお、素形部材用孔部71の厚さ方向での両側には、凸状翼面側プッシャ78(図7参照)及び凹状翼面側プッシャ79(図7参照)が各々配置されている。凸状翼面側プッシャ78の押圧面は、凸状翼面16と同一の形状となっており、凹状翼面側プッシャ79の押圧面は、凹状翼面17と同一の形状となっている。
続いて、本実施形態に係るノズルベーン1の製造方法を、図5から図8を参照して説明する。
図5は、第2凹部53内に素形部材2が配置された状態を示す概略図である。図6は、第1軸部14及び第2軸部15の成形を示す概略図である。図7は、素形部材用孔部71内に素形部材2が配置された状態を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のD−D線視断面図、(c)は(a)のE−E線視断面図である。図8は、翼部11の成形を示す概略図である。
図5は、第2凹部53内に素形部材2が配置された状態を示す概略図である。図6は、第1軸部14及び第2軸部15の成形を示す概略図である。図7は、素形部材用孔部71内に素形部材2が配置された状態を示す概略図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のD−D線視断面図、(c)は(a)のE−E線視断面図である。図8は、翼部11の成形を示す概略図である。
最初に、ノズルベーン1の前段階の部材である素形部材2を成形する。
前述の通り、素形部材2は、例えばダイカスト等の鋳造工程や、金属粉末射出成形法を用いて成形される。
前述の通り、素形部材2は、例えばダイカスト等の鋳造工程や、金属粉末射出成形法を用いて成形される。
次に、ノズルベーン1の第1軸部14及び第2軸部15を成形する(第1工程)。
図5に示すように、駆動部の作動により、第1軸部成形用金型5と第2軸部成形用金型6とを互いに離間させ、第1孔部55内に成形前第1軸部24を挿入して第2凹部53内に成形前翼部21を配置する。次に、上記駆動部の作動により、第1軸部成形用金型5と第2軸部成形用金型6とを互いに近接させ、第2孔部65内に成形前第2軸部25を挿入しつつ、第1対向面51と第2対向面61とを当接させる。
この状態での凹部対向面54と第2対向面61との間の間隔は、成形前翼部21の軸方向での幅よりも僅かに広くなっているため、成形前翼部21は第1軸部成形用金型5及び第2軸部成形用金型6から何ら付勢力を受けていない。
図5に示すように、駆動部の作動により、第1軸部成形用金型5と第2軸部成形用金型6とを互いに離間させ、第1孔部55内に成形前第1軸部24を挿入して第2凹部53内に成形前翼部21を配置する。次に、上記駆動部の作動により、第1軸部成形用金型5と第2軸部成形用金型6とを互いに近接させ、第2孔部65内に成形前第2軸部25を挿入しつつ、第1対向面51と第2対向面61とを当接させる。
この状態での凹部対向面54と第2対向面61との間の間隔は、成形前翼部21の軸方向での幅よりも僅かに広くなっているため、成形前翼部21は第1軸部成形用金型5及び第2軸部成形用金型6から何ら付勢力を受けていない。
続いて、成形前第1軸部24及び成形前第2軸部25を軸方向で押圧して塑性変形させる。
図6に示すように、成形前第1軸部24及び成形前第2軸部25を、第1軸部用プッシャ57と第2軸部用プッシャ67とにより各々の端面側から軸方向で押圧する。
図6に示すように、成形前第1軸部24及び成形前第2軸部25を、第1軸部用プッシャ57と第2軸部用プッシャ67とにより各々の端面側から軸方向で押圧する。
成形前第1軸部24を軸方向で押圧することにより、成形前第1軸部24は軸方向と直交する方向に拡張し太くなる。このとき、成形前第1軸部24は第1孔部55に挿入されており、成形前第1軸部24は第1孔部55の内部形状以上には拡張しない。そのため、成形前第1軸部24の外周面が第1孔部55の内周面に接触するまで押圧することで、成形前第1軸部24は第1孔部55の内部形状と同一の形状に塑性変形する。また、第1孔部55の内周面は、ノズルベーン1における第1軸部14の外周面と同一の形状となっている。したがって、成形前第1軸部24は、第1孔部55内で押圧されることにより、ノズルベーン1における第1軸部14と同一の形状に成形される。
なお、成形前第1軸部24と同様に成形前第2軸部25も、第2孔部65内において軸方向で押圧されることにより、ノズルベーン1における第2軸部15と同一の形状に成形される。
なお、成形前第1軸部24と同様に成形前第2軸部25も、第2孔部65内において軸方向で押圧されることにより、ノズルベーン1における第2軸部15と同一の形状に成形される。
また、第1孔部55及び第2孔部65のそれぞれの中心軸は同一軸で延在しているため、このような位置関係で配置される第1孔部55及び第2孔部65によって成形される第1軸部14及び第2軸部15の中心軸も同一軸で延在する。
結果として、第1軸部14及び第2軸部15の径、同じく真円度及び第1軸部14と第2軸部15との間の同芯度を、適切な精度内に収めることができる。
以上で、ノズルベーン1の第1軸部14及び第2軸部15を成形する工程(第1工程)が完了する。
結果として、第1軸部14及び第2軸部15の径、同じく真円度及び第1軸部14と第2軸部15との間の同芯度を、適切な精度内に収めることができる。
以上で、ノズルベーン1の第1軸部14及び第2軸部15を成形する工程(第1工程)が完了する。
次に、ノズルベーン1の翼部11を成形する(第2工程)。
図7に示すように、翼部成形用金型7の素形部材用孔部71内に上記第1工程後の素形部材2を挿入して配置する。このとき、上記第1工程にて成形された第1軸部14及び第2軸部15は、第3凹部76及び第4凹部77内にそれぞれ隙間無く挿入される。また、成形前第1端面22と第3対向面72との間及び成形前第2端面23と第4対向面73との間には、各々所定の隙間が形成されている。
図7に示すように、翼部成形用金型7の素形部材用孔部71内に上記第1工程後の素形部材2を挿入して配置する。このとき、上記第1工程にて成形された第1軸部14及び第2軸部15は、第3凹部76及び第4凹部77内にそれぞれ隙間無く挿入される。また、成形前第1端面22と第3対向面72との間及び成形前第2端面23と第4対向面73との間には、各々所定の隙間が形成されている。
続いて、成形前翼部21を成形前凸状翼面26に略直交する方向で両翼面側から押圧して塑性変形させる。
図8に示すように、成形前翼部21を凸状翼面側プッシャ78と凹状翼面側プッシャ79とにより両翼面側から押圧する。
図8に示すように、成形前翼部21を凸状翼面側プッシャ78と凹状翼面側プッシャ79とにより両翼面側から押圧する。
成形前翼部21を成形前凸状翼面26に略直交する方向で両翼面側から押圧することにより、成形前翼部21は翼面方向で拡張する。このとき、成形前翼部21は素形部材用孔部71内に挿入されており、成形前翼部21は素形部材用孔部71の内部形状以上には拡張しない。そのため、成形前翼部21の成形前第1端面22及び成形前第2端面23が、素形部材用孔部71の第3対向面72及び第4対向面73にそれぞれ接触するまで押圧することで、成形前翼部21は素形部材用孔部71の内部形状と同一の形状に塑性変形する。また、素形部材用孔部71は、ノズルベーン1を凸状翼面16と略直交する方向で投影した形状となっている。したがって、成形前翼部21は、素形部材用孔部71内で押圧されることにより、ノズルベーン1における翼部11と略同一の形状に成形される。
結果として、翼部11の軸方向での幅や、第1端面12及び第2端面13と軸方向との間の直交度を適切な精度内に納めることができる。
以上で、ノズルベーン1の翼部11を成形する工程(第2工程)が完了する。
結果として、翼部11の軸方向での幅や、第1端面12及び第2端面13と軸方向との間の直交度を適切な精度内に納めることができる。
以上で、ノズルベーン1の翼部11を成形する工程(第2工程)が完了する。
したがって、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
本実施形態によれば、切削工程を用いずとも適切な精度を有するノズルベーン1を製造することができるという効果がある。
本実施形態によれば、切削工程を用いずとも適切な精度を有するノズルベーン1を製造することができるという効果がある。
なお、前述した実施の形態において示した動作手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲においてプロセス条件や設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記実施形態では、ノズルベーン1は可変容量型ターボチャージャに使用される可変翼であるが、本発明はこのような用途に限定されるものではなく、翼部と軸部とを有する一般的な可変翼の製造に用いてもよい。
また、上記実施形態では、ノズルベーン1は一対の軸部である第1軸部14及び第2軸部15を有しているが、翼部11の所定の端面から一つの軸部が突出している形状であってもよい。
また、上記実施形態では、第1軸部14及び第2軸部15を成形するにあたり、一対のプッシャである第1軸部用プッシャ57及び第2軸部用プッシャ67を用いていたが、図9のような構成を用いて第1軸部14及び第2軸部15を成形してもよい。
図9は、図3に示す第2軸部成形用金型6の一変形例を示す概略図である。
図9に示すように、第2軸部成形用金型6Aの第2孔部65Aは、厚さ方向で貫通しておらず、底面65Bを有している。第2孔部65Aの深さ、すなわち第2対向面61から底面65Bまでの長さは、成形前第2軸部25の長さよりも若干短くなっている。また、凸部52と凹部62とが嵌合したときの凹部対向面54と第2対向面61との間の間隔は、成形前翼部21の軸方向での幅よりも若干広くなっている。
図9に示す構成によっても、素形部材2を第1軸部用プッシャ57により押圧することで、第1軸部14と第2軸部15とを同時に成形することができる。なお、図9において、第1軸部成形用金型5と第2軸部成形用金型6Aの構成が逆になっていてもよい。
図9は、図3に示す第2軸部成形用金型6の一変形例を示す概略図である。
図9に示すように、第2軸部成形用金型6Aの第2孔部65Aは、厚さ方向で貫通しておらず、底面65Bを有している。第2孔部65Aの深さ、すなわち第2対向面61から底面65Bまでの長さは、成形前第2軸部25の長さよりも若干短くなっている。また、凸部52と凹部62とが嵌合したときの凹部対向面54と第2対向面61との間の間隔は、成形前翼部21の軸方向での幅よりも若干広くなっている。
図9に示す構成によっても、素形部材2を第1軸部用プッシャ57により押圧することで、第1軸部14と第2軸部15とを同時に成形することができる。なお、図9において、第1軸部成形用金型5と第2軸部成形用金型6Aの構成が逆になっていてもよい。
また、上記実施形態では、翼部11を成形するにあたり、一対のプッシャである凸状翼面側プッシャ78及び凹状翼面側プッシャ79を用いていたが、図10のような構成を用いて翼部11を成形してもよい。
図10は、図4に示す翼部成形用金型7の一変形例を示す概略図であり、(a)は断面図、(b)は(a)のF−F線視断面図である。
図10に示すように、翼部成形用金型7Aの素形部材用孔部71Aは、厚さ方向で貫通しておらず、底面71Bを有している。底面71Bは、ノズルベーン1の凹状翼面17と同一の形状となっている。また、第3凹部76及び第4凹部77は、押圧時に第1軸部14及び第2軸部15を付勢しないために、各々の形状のまま厚さ方向で貫通している。
図10に示す構成によっても、凸状翼面側プッシャ78により押圧することで、翼部11を成形することができる。
図10は、図4に示す翼部成形用金型7の一変形例を示す概略図であり、(a)は断面図、(b)は(a)のF−F線視断面図である。
図10に示すように、翼部成形用金型7Aの素形部材用孔部71Aは、厚さ方向で貫通しておらず、底面71Bを有している。底面71Bは、ノズルベーン1の凹状翼面17と同一の形状となっている。また、第3凹部76及び第4凹部77は、押圧時に第1軸部14及び第2軸部15を付勢しないために、各々の形状のまま厚さ方向で貫通している。
図10に示す構成によっても、凸状翼面側プッシャ78により押圧することで、翼部11を成形することができる。
また、上記実施形態では、翼部成形用金型7の第5対向面74と第6対向面75との間の間隔は翼部11の長さよりも長く形成されているため、成形後の翼部11の長さを高い精度内に収めることは難しいが、上記間隔を翼部11の所定長さとすることで成形後の翼部11の長さを適切な精度に収めることができる。
また、上記実施形態では翼部成形用金型7を用いていたが、翼部成形用金型7を第1軸部成形用金型5及び第2軸部成形用金型6と共用としてもよい。
例えば、図3に示す第2凹部53と第2対向面61とにより形成される空間の形状を、図4に示す素形部材用孔部71と同一の形状とし、第1工程により第1軸部14及び第2軸部15を成形した後に、図6に示す状態のまま成形前凸状翼面26と略直交する方向で凸状翼面側プッシャ78及び凹状翼面側プッシャ79により成形前翼部21を押圧して翼部11を成形してもよい。
例えば、図3に示す第2凹部53と第2対向面61とにより形成される空間の形状を、図4に示す素形部材用孔部71と同一の形状とし、第1工程により第1軸部14及び第2軸部15を成形した後に、図6に示す状態のまま成形前凸状翼面26と略直交する方向で凸状翼面側プッシャ78及び凹状翼面側プッシャ79により成形前翼部21を押圧して翼部11を成形してもよい。
1…ノズルベーン、11…翼部、12…第1端面、13…第2端面、14…第1軸部、15…第2軸部、16…凸状翼面、17…凹状翼面、2…素形部材、21…成形前翼部21、24…成形前第1軸部、25…成形前第2軸部、26…成形前凸状翼面、27…成形前凹状翼面、5…第1軸部成形用金型、55…第1孔部(第1挿入部)、6…第2軸部成形用金型、65…第2孔部(第1挿入部)、7…翼部成形用金型、71…素形部材挿入用孔部(第2挿入部)
Claims (2)
- 翼部と前記翼部の所定の端面から突出する軸部とを有するノズルベーンの製造方法であって、
前記軸部を軸方向で投影した形状の第1挿入部が形成された軸部成形用金型に、前記翼部と前記軸部との諸寸法に近似した諸寸法を各々備える成形前翼部と成形前軸部とを有する素形部材の前記成形前軸部を挿入し、前記成形前軸部を前記軸方向で押圧して前記軸部を成形する第1工程と、
前記ノズルベーンを前記翼部の翼面に略直交する方向で投影した形状の第2挿入部が形成された翼部成形用金型に、前記第1工程後の前記素形部材を挿入し、前記成形前翼部をその翼面に略直交する方向で押圧して前記翼部を成形する第2工程とを備えることを特徴とするノズルベーンの製造方法。 - 前記ノズルベーンは、前記翼部の両端面から相反する方向で各々前記軸部が同一軸で突出しており、
前記第1工程では、一対の前記成形前軸部を一対の前記軸部成形用金型にそれぞれ挿入し、前記一対の成形前軸部を軸方向で押圧して前記一対の軸部を成形することを特徴とする請求項1に記載のノズルベーンの製造方法。
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