JP3776740B2 - 可変容量タービン構成部材の製作方法及び構成部材の構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の過給機（排気ターボチャージャ）等に用いられ、作動ガスをタービンケーシングに形成された渦巻状のスクロールから翼角を可変にされた複数のノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成された可変容量タービンの構成部材の製作方法、特に可変ノズル機構用ノズル駆動部材及び該ノズル駆動部材と前記ノズルベーンとを連結する連結部材の製作方法及び該構成部材の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
過給機付き内燃機関においては、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過給機が、近年多く用いられている。
【０００３】
かかる可変容量タービンを備えた過給機は、図６に示されるような基本構造をそなえており、同図において、３０はタービンケーシング、３８は該タービンケーシング３０内の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。３４はタービンホイール、３５はコンプレッサホイール、０３３は該タービンホイール３４とコンプレッサホイール３５とを連結するロータシャフトで、これらによりタービンロータ３３を構成する。
０８は前記タービンロータ１２で膨張仕事をした排ガスを機外に送出するための排気ガス出口である。３１はコンプレッサケーシング、３６は該コンプレッサケーシング３１と前記タービンケーシング３０とを連結する軸受ハウジングである。３７は前記軸受ハウジング３６に取り付けられて前記タービンロータ３３を支持する軸受である。
【０００４】
２はノズルベーンで、前記スクロール３８の内周側にタービンの円周方向に複数個配置されるとともに、これに一体形成されたノズル軸０２が前記タービンケーシング３０に固定されたノズルマウント４に回動可能に支持され、その翼角が変化せしめられるようになっている。
１００は可変ノズル機構で、アクチュエータ０４０からアクチュエータロッド４０及び駆動レバー４１を含むリンク機構を介して前記タービンロータ３３の回転軸心８廻りに回転駆動せしめられるリンク組立品１０により前記ノズルベーン２を回転させてその翼角を変化させるものである。
【０００５】
図７は前記可変ノズル機構におけるリンク組立品とレバープレートとの連結部の要部断面図（図８のＣ−Ｃ断面図）図８は図７のＤ矢視図であり、図７、８において、前記リンク組立品１０は、円板状のリンクプレート３に、該リンクプレート３とは別個に製作された係合ピン部０３ａを円周方向に圧入、溶接等により固定してなる。そして、前記可変ノズル機構１００は、図５に示されるように各ノズルベーン２のノズル軸０２にレバープレート１の一端側を固定し、図７に示されるように該レバープレート１の他端側に略半径方向に形成された溝部１ｃに前記リンク組立品１０の係合ピン部０３ａを前記ノズルベーン２の正常作動を保持し得るように微小隙間を存して係合して構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術にあっては、円板状のリンクプレート３とこれの円周方向に配設されたレバープレート１とを係合する係合ピン部０３ａをリンクプレート３とは別個に製作し、該リンクプレート３に圧入、溶接等の手段によって固定することによりリンク組立品１０を製作するように構成されているため、リンクプレート３の円周方向に沿って多数の係合ピン部０３ａを前記手段によって固定することを要し、係合ピン部３ａの製作のための加工工数を必要とするとともに、リンクプレート３への係合ピン部０３ａの組付け作業工数を必要とし、リンク組立品１０の製作工数および製作コストが増大する。
また前記リンクプレート３とは別個に係合ピン部０３ａを製作するため、部品点数が多くなるとともに該リンク組立品１０の重量も増大する。
等の問題点を有している。
【０００７】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、可変ノズル機構構成部材の構造及び製作作業を簡単化して可変ノズル機構の製作工数および製作コストを低減するとともに、部品点数を減少しかつ軽量化し得る可変容量タービン構成部材の製作方法及びノズル駆動部材の構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、作動ガスをタービンケーシングに形成された渦巻状のスクロールから、前記タービンケーシングに固定されたノズルマウントに回転可能に支持されてタービンの円周方向に沿って複数個配設され可変ノズル機構により翼角を可変にされた複数のノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成され、前記可変ノズル機構 がアクチュエータによりタービン軸心廻りに回転可能にされて前記ノズルベーンを駆動する円板状のノズル駆動部材と、一端側が前記複数のノズルベーンのノズル軸部に夫々固定され他端側が前記ノズル駆動部材の円周方向に複数個設けられた係合ピン部を溝あるいは穴に係合することにより連結される該ノズルベーンと同数の連結部材とを備えてなる可変容量タービンにおける構成部材の製作方法において、前記ノズル駆動部材を板材にて形成し、該板材の表面をプレスによる押出し成形あるいは精密鋳造により部分的に円柱状に突出させて前記円周方向に複数個設けられた係合ピン部を１工程で該板材と一体形成することを特徴とする可変容量タービン構成部材の製作方法を提案する。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記係合ピン部のプレスによる一体形成の具体的方法に係り、請求項２の発明は請求項１において、前記係合ピン部の一体形成にあたり、板材の一表面を他表面側に向けてオス型により加圧して押出し該一表面を窪ませて凹部を形成するとともに、該凹部に対応する前記他表面側にメス型を当て該メス型内に板材の他表面側を突出させて円柱状の係合ピン部をプレス成形することを特徴とする。
【００１０】
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１に係る製作方法により製作されたノズル駆動部材及び連結部材の構造に係り、作動ガスをタービンケーシングに形成された渦巻状のスクロールから、前記タービンケーシングに固定されたノズルマウントに回転可能に支持されてタービンの円周方向に沿って複数個配設され可変ノズル機構により翼角を可変にされた複数のノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成され、前記可変ノズル機構がアクチュエータによりタービン軸心廻りに回転可能にされて前記ノズルベーンを駆動する円板状のノズル駆動部材と、一端側が前記複数のノズルベーンのノズル軸部に夫々固定され他端側が前記ノズル駆動部材の円周方向に複数個設けられた係合ピン部を溝あるいは穴に係合することにより連結される該ノズルベーンと同数の連結部材とを備えてなる可変容量タービンにおける構成部材の構造において、前記ノズル駆動部材を板材にて構成するとともに、前記係合ピン部はプレスによる押出し成形あるいは精密鋳造の１工程によって前記板材の表面を部分的に円柱状に突出させて該板材と一体に形成されてなることを特徴とする。
【００１２】
かかる発明によれば、板材のノズル駆動部材の表面を部分的に突出させて円柱状の係合ピン部を１工程によって一体形成する方法、即ち請求項２のように板材の一表面を他表面側に向けてオス型により加圧して押出し該一表面を窪ませて凹部を形成するとともに該凹部に対応する前記他表面側にメス型を当て該メス型内に板材の他表面側を突出させて円柱状の係合ピン部をプレス成形する方法あるいは、前記円柱状のピン部を前記板材のノズル駆動部材と一体の精密鋳造により製作する方法により、ノズル駆動部材及び該ノズル駆動部材とノズルベーンとの連結用の連結部材を含む可変容量タービン構成部材を製作するので、前記ノズル駆動部材の円周方向に沿って設けられる多数の係合ピン部の形成を、１工程の押圧作業あるいは精密鋳造によって形成することができる。
【００１３】
これにより、従来技術のようなノズル駆動部材（リンクプレート）とは別個の係合ピン部を製作するための加工工数が不要となるとともに、該ノズル駆動部材への係合ピン部の組付け作業工数も不要となって、該ノズル駆動部材と係合ピン部とが１工程で一体化されて、該ノズル駆動部材及び前記連結部材を含む可変容量タービン構成部材の製作工数および製作コストが従来技術よりも大幅に低減される。
また前記ノズル駆動部材と係合ピン部とを一体化することによりこれらが単一部品となり、該ノズル駆動部材（リンクプレート）とは別個に係合ピン部が製作される従来技術に比べて部品点数が減少するとともに、前記可変容量タービン構成部材が軽量となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。
【００１５】
図１は本発明の第１実施例に係る可変ノズル機構のリンク組立品とレバープレートとの結合部を示す図６のＺ部に対応する拡大断面図である。図２は前記第１実施例における係合ピン部の製作方法を示す要部断面図である。図３の（Ａ）は前記第１実施例における可変ノズル機構のタービン回転軸心に沿う断面図（図４のＢ−Ｂ線断面図）（Ｂ）は第２実施例を示す前記（Ａ）に対応する要部断面図である。図４は図３（Ａ）のＡ矢視図である。図５はノズルベーンとレバープレートとの結合部の斜視図である。図６は本発明が適用される可変容量タービン付き過給機の回転軸心に沿う断面図である。
【００１６】
本発明が適用される可変容量タービン付き過給機の全体構造を示す図６において、３０はタービンケーシング、３８は該タービンケーシング３０内の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。３４はタービンホイール、３５はコンプレッサホイール、０３３は該タービンホイール３４とコンプレッサホイール３５とを連結するロータシャフトで、これらによりタービンロータ３３を構成する。
０８は前記タービンロータ１２で膨張仕事をした排ガスを機外に送出するための排気ガス出口である。３１はコンプレッサケーシング、３６は該コンプレッサケーシング３１と前記タービンケーシング３０とを連結する軸受ハウジングである。３７は前記軸受ハウジング３６に取り付けられて前記タービンロータ３３を支持する軸受である。
【００１７】
２はノズルベーンで、前記スクロール３８の内周側にタービンの円周方向に複数個配置されるとともに、これに一体形成されたノズル軸０２が前記タービンケーシング３０に固定されたノズルマウント４に回動可能に支持され、その翼角が変化せしめられるようになっている。
４０は前記ノズルベーン２を駆動するアクチュエータ０４０の出力端であるアクチュエータロッドで、該アクチュエータロッド４０の往復動は駆動レバー４１を含む公知のリンク機構を介して回転運動に変換されて後述する可変ノズル機構１００のリンクプレート３に伝達されるようになっている。
【００１８】
かかる構成からなる可変容量タービン付き過給機において、内燃機関（図示省略）からの排気ガスは前記スクロール３８に入り、該スクロール３８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、該排気ガスは、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ホイール３４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タービンロータ３３に膨張仕事をなした後、軸方向に流出して排気ガス出口０８から機外に送出される。
【００１９】
１００は可変ノズル機構で、前記アクチュエータ０４０からアクチュエータロッド４０及び駆動レバー４１含むリンク機構を介して前記タービンロータ３３の回転軸心８廻りに回転駆動せしめられるリンクプレート３により係合ピン部３ａ及びレバープレート１を介して前記ノズルベーン１を回転させてその翼角を変化させるものである。
【００２０】
本発明は前記可変ノズル機構１００におけるノズル駆動部材を構成するリンクプレート３、連結部材を構成するレバープレート１及び該リンクプレート３とレバープレート１とを連結する係合ピン部３ａの製作方法及びこれにより製作された可変ノズル機構１００の構造に係るものである。
本発明の第１実施例を示す図１、２、４、５及び図３（Ａ）において、１０はリンク組立品で、円板状のリンクプレート３に、後述する手法により係合ピン部３ａを円周方向に一体に形成してなる。
即ち図１に示すように、円板状に形成された前記リンクプレート３（ノズル駆動部材）の内側面３ｃには、該内側面３ｃを部分的に円柱状に突出させてリンクプレート３と一体の係合ピン部３ａが形成されている。３ｂは前記係合ピン部３ａを後述する手法により押出し成形することによりリンクプレート３の外側面３ｄに形成される押出し穴である。
【００２１】
１はレバープレートで、タービンの軸方向において前記ノズルマウント４とリンクプレート３との間に配置され前記リンクプレート３と各ノズルベーン２側のノズル軸０２とを連結しており、前記ノズルベーン２と同数設けられて、一端側が前記ノズルベーン２のノズル軸０２に後述する手段により固定されている。
一方、前記各レバープレート１の他端側には、図４、５に示すように、略半径方向に溝部１ｃが形成され、該溝部１ｃには、前記リンクプレート３のレバープレート１側の側面に、前記のようにして該レバープレート１側に向けて突設された該レバープレート１と同数の係合ピン部３ａが係合されている。
【００２２】
また図３（Ａ）において、４は前記タービンケーシング３０に固定された環状のノズルマウントである。１２は円環状のノズルプレート、７は前記ノズルマウント４とノズルプレート１２との間に円周方向に沿って複数個配設されて該ノズルマウント４とノズルプレート１２とを固定ノズルサポートで、該ノズルサポート７のノズルプレート１２側結合部は該ノズルサポート７の軸端をワッシャを介してかしめることによりノズルプレート１２に固定している。
一方、前記ノズルベーン２は、前記ノズルマウント４とノズルプレート１２との間における前記ノズルサポート７の内周側部位に配置され、これに固定された（あるいはノズルベーン２と一体の）ノズル軸０２が前記ノズルマウント４に回転可能に支持されている。
【００２３】
前記レバープレート１とノズルベーン２及びノズル軸０２との結合部を示す図５において、該レバープレート１の一端側には前記ノズル軸０２への結合穴１ｂが貫設されており、該結合穴１ｂは、対向する２面に平行な穴側係止面１ｄを有する小判形状に形成される一方、前記ノズルベーン２のノズル軸０２の軸端部には、前記結合穴１ｂに嵌合される結合軸部０２ａが形成されている。該結合軸部０２ａはこれが嵌合される前記結合穴１ｂと同一形状の小判形状に形成され、前記ノズルベーン２の翼角とリンクプレート３の回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定してから前記軸側係止面０２ｂを前記穴側係止面１ｄに当接することにより、前記レバープレート１とノズルベーン２及びノズル軸０２とを相対回転不能に嵌合せしめ、結合軸部０２ａの先端をかしめることにより、抜け止めを施している。
【００２４】
次に、前記ノズル駆動部材を構成するリンクプレート３、連結部材を構成するレバープレート１及び該リンクプレート３とレバープレート１とを連結する係合ピン部３ａの製作方法を図１、２及び図３に基づき説明する。
【００２５】
図１、２及び図３（Ａ）に示す第１実施例においては、前記リンクプレート３に係合ピン部３ａをプレス成形によって一体成形している。
即ち、図２に示すように、前記係合ピン部３ａをプレス成形によって一体成形するにあたっては、前記係合ピン部３ａの外径ｄと同一径に外径ｄ１が形成されたオス型５１を前記リンクプレート３の一側面（即ち図１における外側面３ｄ）に当てると共に、該オス型５１に対応する他側面側（即ち図１における内側面３ｃ）に前記係合ピン部３ａの外径ｄと同一径に内径ｄ２が形成されたメス型５２を当て、油圧プレス等により前記オス型５１を押圧力Ｆにて加圧し該一側面を窪ませて押出し穴３ｂ（凹部）を形成することにより、前記メス型５２の穴５３内に前記リンクプレート３の一側面を押し出し、外径ｄなる円柱状の係合ピン部３ａを形成する。
かかるプレス成形作業は、前記リンクプレート３の円周方向に沿う前記係合ピン部３ａ固定位置に前記オス型５１及びメス型５２を配置して押圧作業を行う。
【００２６】
かかる実施例によれば、円板状のリンクプレート３の一側面（図１における外側面３ｄ）を、他側面側（図１における内側面３ｃ）に向けてオス型５１により加圧して押出し該一側面を窪ませて押出し穴３ｂ（凹部）を形成し、該押出し穴３ｂに対応する前記他側面側に当てたメス型５２内に前記リンクプレート３の他側面側を突出させて円柱状のピン部をプレス成形する作業を、前記リンクプレート３の円周方向に沿う前記係合ピン部３ａ固定位置に前記オス型５１及びメス型５２を配置ことにより、１工程の押圧作業によって複数の係合ピン部３ａを形成することができる。
【００２７】
これにより、リンクプレート３の円周方向に沿って設けられる多数の係合ピン部３ａを１工程の押圧作業によって形成することができ、従来技術のようなリンクプレート３とは別個の係合ピン部０３ａ製作のための加工工数が不要となるとともに該リンクプレート３への係合ピン部０３ａの組付け作業工数も不要となって、該リンクプレート３及び係合ピン部３ａにより構成されるリンク組立品１０が一体化されて、該リンク組立品１０の製作工数および製作コストが従来技術よりも大幅に低減される。
また前記リンクプレート３及び係合ピン部３ａとを一体化することにより前記リンク組立品１０が単一部品となり、該リンクプレート３とは別個に係合ピン部０３ａが製作される従来技術に比べて部品点数が減少するとともに、リンク組立品１０が軽量となる。
【００２８】
図３（Ｂ）に示す第２実施例においては、前記レバープレート１に係合ピン部０１ｄを一体に形成し、前記リンクプレート３側に形成された溝部０３ｃに係合するように構成されている。
そして、前記係合ピン部０１ｄをプレス成形によって一体成形するにあたっては、前記第１実施例と同様な、係合ピン部０１ｄの外径ｄと同一径に外径ｄ１が形成されたオス型５１をレバープレート１の一側面に当てると共に、該オス型５１に対応する他側面側に前記係合ピン部０１ｄの外径ｄと同一径に内径ｄ２が形成されたメス型５２を当て、油圧プレス等により前記オス型５１を押圧力Ｆにて加圧し該一側面を窪ませて押出し穴（凹部）を形成することにより、前記メス型５２の穴５３内に前記レバープレート１の一側面を押し出し、外径ｄなる円柱状の係合ピン部０１ｄを形成する。
かかるプレス成形作業を、複数のレバープレート１毎に連続的に行う。
【００２９】
また、精密鋳造により、前記リンクプレート３とに係合ピン部３ａとを一体化し、あるいは前記レバープレート１と係合ピン部１ｄとを一体化して製作することも可能である。
この場合も機械加工を施すことなく、１工程で以って前記リンク組立品１０あるいは前記レバープレート１と係合ピン部１ｄとが一体化されたレバープレート組立品を製作することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、板材のノズル駆動部材の表面を部分的に突出させて円柱状の係合ピン部を１工程によって一体形成する方法、即ち請求項２のように板材の一表面を他表面側に向けてオス型により加圧して押出し該一表面を窪ませて凹部を形成するとともに該凹部に対応する前記他表面側にメス型を当て該メス型内に板材の他表面側を突出させて円柱状の係合ピン部をプレス成形する方法あるいは、前記円柱状のピン部を前記板材のノズル駆動部材と一体の精密鋳造により製作する方法により、ノズル駆動部材及び該ノズル駆動部材とノズルベーンとの連結用の連結部材を含む可変容量タービン構成部材を製作するので、前記ノズル駆動部材の円周方向に沿って設けられる多数の係合ピン部の形成を、１工程の押圧作業あるいは精密鋳造によって形成することができる。
【００３１】
これにより、ノズル駆動部材とは別個の係合ピン部を製作するための加工工数が不要となるとともに、該ノズル駆動部材への係合ピン部の組付け作業工数も不要となって、該ノズル駆動部材と係合ピン部とが１工程で一体化されて、該ノズル駆動部材及び前記連結部材を含む可変容量タービン構成部材の製作工数および製作コストを従来技術よりも大幅に低減できる。
また前記ノズル駆動部材と係合ピン部とを一体化することによりこれらが単一部品となり、該ノズル駆動部材とは別個に係合ピン部が製作される従来技術に比べて部品点数を減少することができるとともに、前記可変容量タービン構成部材を軽量できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係る可変ノズル機構のリンク組立品とレバープレートとの結合部を示す図３のＺ部に対応する拡大断面図である。
【図２】 前記第１実施例における係合ピン部の製作方法を示す要部断面図である。
【図３】 （Ａ）は前記第１実施例における可変ノズル機構のタービン回転軸心に沿う断面図（図４のＢ−Ｂ線断面図）（Ｂ）は第２実施例を示す前記（Ａ）に対応する要部断面図である。
【図４】 図３（Ａ）のＡ矢視図である。
【図５】 ノズルベーンとレバープレートとの結合部の斜視図である。
【図６】 本発明が適用される可変容量タービン付き過給機の回転軸心に沿う断面図である。
【図７】 従来技術におけるリンク組立品とレバープレートとの連結部の要部断面図（図８のＣ−Ｃ断面図）である。
【図８】 図７のＤ矢視図である。
【符号の説明】
１ レバープレート
１ｂ 結合穴
１ｃ 溝部
０１ｄ 係合ピン部
２ ノズルベーン
０２ ノズル軸
３ リンクプレート
３ａ 係合ピン部
３ｂ 押出し穴
３ｃ 内側面
３ｄ 外側面
０３ｃ 溝部
４ ノズルマウント
８ 回転軸心
１０ リンク組立品
１２ ノズルプレート
３０ タービンケーシング
３１ コンプレッサケーシング
３３ タービンロータ
３４ タービンホイール
３５ コンプレッサホイール
３６ 軸受ハウジング
３８ スクロール
４０ アクチュエータロッド
０４０ アクチュエータ
４１ 駆動レバー
５１ オス型
５２ メス型
１００ 可変ノズル機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の過給機（排気ターボチャージャ）等に用いられ、作動ガスをタービンケーシングに形成された渦巻状のスクロールから翼角を可変にされた複数のノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成された可変容量タービンの構成部材の製作方法、特に可変ノズル機構用ノズル駆動部材及び該ノズル駆動部材と前記ノズルベーンとを連結する連結部材の製作方法及び該構成部材の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
過給機付き内燃機関においては、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過給機が、近年多く用いられている。
【０００３】
かかる可変容量タービンを備えた過給機は、図６に示されるような基本構造をそなえており、同図において、３０はタービンケーシング、３８は該タービンケーシング３０内の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。３４はタービンホイール、３５はコンプレッサホイール、０３３は該タービンホイール３４とコンプレッサホイール３５とを連結するロータシャフトで、これらによりタービンロータ３３を構成する。
０８は前記タービンロータ１２で膨張仕事をした排ガスを機外に送出するための排気ガス出口である。３１はコンプレッサケーシング、３６は該コンプレッサケーシング３１と前記タービンケーシング３０とを連結する軸受ハウジングである。３７は前記軸受ハウジング３６に取り付けられて前記タービンロータ３３を支持する軸受である。
【０００４】
２はノズルベーンで、前記スクロール３８の内周側にタービンの円周方向に複数個配置されるとともに、これに一体形成されたノズル軸０２が前記タービンケーシング３０に固定されたノズルマウント４に回動可能に支持され、その翼角が変化せしめられるようになっている。
１００は可変ノズル機構で、アクチュエータ０４０からアクチュエータロッド４０及び駆動レバー４１を含むリンク機構を介して前記タービンロータ３３の回転軸心８廻りに回転駆動せしめられるリンク組立品１０により前記ノズルベーン２を回転させてその翼角を変化させるものである。
【０００５】
図７は前記可変ノズル機構におけるリンク組立品とレバープレートとの連結部の要部断面図（図８のＣ−Ｃ断面図）図８は図７のＤ矢視図であり、図７、８において、前記リンク組立品１０は、円板状のリンクプレート３に、該リンクプレート３とは別個に製作された係合ピン部０３ａを円周方向に圧入、溶接等により固定してなる。そして、前記可変ノズル機構１００は、図５に示されるように各ノズルベーン２のノズル軸０２にレバープレート１の一端側を固定し、図７に示されるように該レバープレート１の他端側に略半径方向に形成された溝部１ｃに前記リンク組立品１０の係合ピン部０３ａを前記ノズルベーン２の正常作動を保持し得るように微小隙間を存して係合して構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術にあっては、円板状のリンクプレート３とこれの円周方向に配設されたレバープレート１とを係合する係合ピン部０３ａをリンクプレート３とは別個に製作し、該リンクプレート３に圧入、溶接等の手段によって固定することによりリンク組立品１０を製作するように構成されているため、リンクプレート３の円周方向に沿って多数の係合ピン部０３ａを前記手段によって固定することを要し、係合ピン部３ａの製作のための加工工数を必要とするとともに、リンクプレート３への係合ピン部０３ａの組付け作業工数を必要とし、リンク組立品１０の製作工数および製作コストが増大する。
また前記リンクプレート３とは別個に係合ピン部０３ａを製作するため、部品点数が多くなるとともに該リンク組立品１０の重量も増大する。
等の問題点を有している。
【０００７】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、可変ノズル機構構成部材の構造及び製作作業を簡単化して可変ノズル機構の製作工数および製作コストを低減するとともに、部品点数を減少しかつ軽量化し得る可変容量タービン構成部材の製作方法及びノズル駆動部材の構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、作動ガスをタービンケーシングに形成された渦巻状のスクロールから、前記タービンケーシングに固定されたノズルマウントに回転可能に支持されてタービンの円周方向に沿って複数個配設され可変ノズル機構により翼角を可変にされた複数のノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成され、前記可変ノズル機構 がアクチュエータによりタービン軸心廻りに回転可能にされて前記ノズルベーンを駆動する円板状のノズル駆動部材と、一端側が前記複数のノズルベーンのノズル軸部に夫々固定され他端側が前記ノズル駆動部材の円周方向に複数個設けられた係合ピン部を溝あるいは穴に係合することにより連結される該ノズルベーンと同数の連結部材とを備えてなる可変容量タービンにおける構成部材の製作方法において、前記ノズル駆動部材を板材にて形成し、該板材の表面をプレスによる押出し成形あるいは精密鋳造により部分的に円柱状に突出させて前記円周方向に複数個設けられた係合ピン部を１工程で該板材と一体形成することを特徴とする可変容量タービン構成部材の製作方法を提案する。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記係合ピン部のプレスによる一体形成の具体的方法に係り、請求項２の発明は請求項１において、前記係合ピン部の一体形成にあたり、板材の一表面を他表面側に向けてオス型により加圧して押出し該一表面を窪ませて凹部を形成するとともに、該凹部に対応する前記他表面側にメス型を当て該メス型内に板材の他表面側を突出させて円柱状の係合ピン部をプレス成形することを特徴とする。
【００１０】
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１に係る製作方法により製作されたノズル駆動部材及び連結部材の構造に係り、作動ガスをタービンケーシングに形成された渦巻状のスクロールから、前記タービンケーシングに固定されたノズルマウントに回転可能に支持されてタービンの円周方向に沿って複数個配設され可変ノズル機構により翼角を可変にされた複数のノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成され、前記可変ノズル機構がアクチュエータによりタービン軸心廻りに回転可能にされて前記ノズルベーンを駆動する円板状のノズル駆動部材と、一端側が前記複数のノズルベーンのノズル軸部に夫々固定され他端側が前記ノズル駆動部材の円周方向に複数個設けられた係合ピン部を溝あるいは穴に係合することにより連結される該ノズルベーンと同数の連結部材とを備えてなる可変容量タービンにおける構成部材の構造において、前記ノズル駆動部材を板材にて構成するとともに、前記係合ピン部はプレスによる押出し成形あるいは精密鋳造の１工程によって前記板材の表面を部分的に円柱状に突出させて該板材と一体に形成されてなることを特徴とする。
【００１２】
かかる発明によれば、板材のノズル駆動部材の表面を部分的に突出させて円柱状の係合ピン部を１工程によって一体形成する方法、即ち請求項２のように板材の一表面を他表面側に向けてオス型により加圧して押出し該一表面を窪ませて凹部を形成するとともに該凹部に対応する前記他表面側にメス型を当て該メス型内に板材の他表面側を突出させて円柱状の係合ピン部をプレス成形する方法あるいは、前記円柱状のピン部を前記板材のノズル駆動部材と一体の精密鋳造により製作する方法により、ノズル駆動部材及び該ノズル駆動部材とノズルベーンとの連結用の連結部材を含む可変容量タービン構成部材を製作するので、前記ノズル駆動部材の円周方向に沿って設けられる多数の係合ピン部の形成を、１工程の押圧作業あるいは精密鋳造によって形成することができる。
【００１３】
これにより、従来技術のようなノズル駆動部材（リンクプレート）とは別個の係合ピン部を製作するための加工工数が不要となるとともに、該ノズル駆動部材への係合ピン部の組付け作業工数も不要となって、該ノズル駆動部材と係合ピン部とが１工程で一体化されて、該ノズル駆動部材及び前記連結部材を含む可変容量タービン構成部材の製作工数および製作コストが従来技術よりも大幅に低減される。
また前記ノズル駆動部材と係合ピン部とを一体化することによりこれらが単一部品となり、該ノズル駆動部材（リンクプレート）とは別個に係合ピン部が製作される従来技術に比べて部品点数が減少するとともに、前記可変容量タービン構成部材が軽量となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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。
【００１５】
図１は本発明の第１実施例に係る可変ノズル機構のリンク組立品とレバープレートとの結合部を示す図６のＺ部に対応する拡大断面図である。図２は前記第１実施例における係合ピン部の製作方法を示す要部断面図である。図３の（Ａ）は前記第１実施例における可変ノズル機構のタービン回転軸心に沿う断面図（図４のＢ−Ｂ線断面図）（Ｂ）は第２実施例を示す前記（Ａ）に対応する要部断面図である。図４は図３（Ａ）のＡ矢視図である。図５はノズルベーンとレバープレートとの結合部の斜視図である。図６は本発明が適用される可変容量タービン付き過給機の回転軸心に沿う断面図である。
【００１６】
本発明が適用される可変容量タービン付き過給機の全体構造を示す図６において、３０はタービンケーシング、３８は該タービンケーシング３０内の外周部に渦巻状に形成されたスクロールである。３４はタービンホイール、３５はコンプレッサホイール、０３３は該タービンホイール３４とコンプレッサホイール３５とを連結するロータシャフトで、これらによりタービンロータ３３を構成する。
０８は前記タービンロータ１２で膨張仕事をした排ガスを機外に送出するための排気ガス出口である。３１はコンプレッサケーシング、３６は該コンプレッサケーシング３１と前記タービンケーシング３０とを連結する軸受ハウジングである。３７は前記軸受ハウジング３６に取り付けられて前記タービンロータ３３を支持する軸受である。
【００１７】
２はノズルベーンで、前記スクロール３８の内周側にタービンの円周方向に複数個配置されるとともに、これに一体形成されたノズル軸０２が前記タービンケーシング３０に固定されたノズルマウント４に回動可能に支持され、その翼角が変化せしめられるようになっている。
４０は前記ノズルベーン２を駆動するアクチュエータ０４０の出力端であるアクチュエータロッドで、該アクチュエータロッド４０の往復動は駆動レバー４１を含む公知のリンク機構を介して回転運動に変換されて後述する可変ノズル機構１００のリンクプレート３に伝達されるようになっている。
【００１８】
かかる構成からなる可変容量タービン付き過給機において、内燃機関（図示省略）からの排気ガスは前記スクロール３８に入り、該スクロール３８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、該排気ガスは、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ホイール３４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タービンロータ３３に膨張仕事をなした後、軸方向に流出して排気ガス出口０８から機外に送出される。
【００１９】
１００は可変ノズル機構で、前記アクチュエータ０４０からアクチュエータロッド４０及び駆動レバー４１含むリンク機構を介して前記タービンロータ３３の回転軸心８廻りに回転駆動せしめられるリンクプレート３により係合ピン部３ａ及びレバープレート１を介して前記ノズルベーン１を回転させてその翼角を変化させるものである。
【００２０】
本発明は前記可変ノズル機構１００におけるノズル駆動部材を構成するリンクプレート３、連結部材を構成するレバープレート１及び該リンクプレート３とレバープレート１とを連結する係合ピン部３ａの製作方法及びこれにより製作された可変ノズル機構１００の構造に係るものである。
本発明の第１実施例を示す図１、２、４、５及び図３（Ａ）において、１０はリンク組立品で、円板状のリンクプレート３に、後述する手法により係合ピン部３ａを円周方向に一体に形成してなる。
即ち図１に示すように、円板状に形成された前記リンクプレート３（ノズル駆動部材）の内側面３ｃには、該内側面３ｃを部分的に円柱状に突出させてリンクプレート３と一体の係合ピン部３ａが形成されている。３ｂは前記係合ピン部３ａを後述する手法により押出し成形することによりリンクプレート３の外側面３ｄに形成される押出し穴である。
【００２１】
１はレバープレートで、タービンの軸方向において前記ノズルマウント４とリンクプレート３との間に配置され前記リンクプレート３と各ノズルベーン２側のノズル軸０２とを連結しており、前記ノズルベーン２と同数設けられて、一端側が前記ノズルベーン２のノズル軸０２に後述する手段により固定されている。
一方、前記各レバープレート１の他端側には、図４、５に示すように、略半径方向に溝部１ｃが形成され、該溝部１ｃには、前記リンクプレート３のレバープレート１側の側面に、前記のようにして該レバープレート１側に向けて突設された該レバープレート１と同数の係合ピン部３ａが係合されている。
【００２２】
また図３（Ａ）において、４は前記タービンケーシング３０に固定された環状のノズルマウントである。１２は円環状のノズルプレート、７は前記ノズルマウント４とノズルプレート１２との間に円周方向に沿って複数個配設されて該ノズルマウント４とノズルプレート１２とを固定ノズルサポートで、該ノズルサポート７のノズルプレート１２側結合部は該ノズルサポート７の軸端をワッシャを介してかしめることによりノズルプレート１２に固定している。
一方、前記ノズルベーン２は、前記ノズルマウント４とノズルプレート１２との間における前記ノズルサポート７の内周側部位に配置され、これに固定された（あるいはノズルベーン２と一体の）ノズル軸０２が前記ノズルマウント４に回転可能に支持されている。
【００２３】
前記レバープレート１とノズルベーン２及びノズル軸０２との結合部を示す図５において、該レバープレート１の一端側には前記ノズル軸０２への結合穴１ｂが貫設されており、該結合穴１ｂは、対向する２面に平行な穴側係止面１ｄを有する小判形状に形成される一方、前記ノズルベーン２のノズル軸０２の軸端部には、前記結合穴１ｂに嵌合される結合軸部０２ａが形成されている。該結合軸部０２ａはこれが嵌合される前記結合穴１ｂと同一形状の小判形状に形成され、前記ノズルベーン２の翼角とリンクプレート３の回転角とが所要の関係になるように幾何学的に設定してから前記軸側係止面０２ｂを前記穴側係止面１ｄに当接することにより、前記レバープレート１とノズルベーン２及びノズル軸０２とを相対回転不能に嵌合せしめ、結合軸部０２ａの先端をかしめることにより、抜け止めを施している。
【００２４】
次に、前記ノズル駆動部材を構成するリンクプレート３、連結部材を構成するレバープレート１及び該リンクプレート３とレバープレート１とを連結する係合ピン部３ａの製作方法を図１、２及び図３に基づき説明する。
【００２５】
図１、２及び図３（Ａ）に示す第１実施例においては、前記リンクプレート３に係合ピン部３ａをプレス成形によって一体成形している。
即ち、図２に示すように、前記係合ピン部３ａをプレス成形によって一体成形するにあたっては、前記係合ピン部３ａの外径ｄと同一径に外径ｄ１が形成されたオス型５１を前記リンクプレート３の一側面（即ち図１における外側面３ｄ）に当てると共に、該オス型５１に対応する他側面側（即ち図１における内側面３ｃ）に前記係合ピン部３ａの外径ｄと同一径に内径ｄ２が形成されたメス型５２を当て、油圧プレス等により前記オス型５１を押圧力Ｆにて加圧し該一側面を窪ませて押出し穴３ｂ（凹部）を形成することにより、前記メス型５２の穴５３内に前記リンクプレート３の一側面を押し出し、外径ｄなる円柱状の係合ピン部３ａを形成する。
かかるプレス成形作業は、前記リンクプレート３の円周方向に沿う前記係合ピン部３ａ固定位置に前記オス型５１及びメス型５２を配置して押圧作業を行う。
【００２６】
かかる実施例によれば、円板状のリンクプレート３の一側面（図１における外側面３ｄ）を、他側面側（図１における内側面３ｃ）に向けてオス型５１により加圧して押出し該一側面を窪ませて押出し穴３ｂ（凹部）を形成し、該押出し穴３ｂに対応する前記他側面側に当てたメス型５２内に前記リンクプレート３の他側面側を突出させて円柱状のピン部をプレス成形する作業を、前記リンクプレート３の円周方向に沿う前記係合ピン部３ａ固定位置に前記オス型５１及びメス型５２を配置ことにより、１工程の押圧作業によって複数の係合ピン部３ａを形成することができる。
【００２７】
これにより、リンクプレート３の円周方向に沿って設けられる多数の係合ピン部３ａを１工程の押圧作業によって形成することができ、従来技術のようなリンクプレート３とは別個の係合ピン部０３ａ製作のための加工工数が不要となるとともに該リンクプレート３への係合ピン部０３ａの組付け作業工数も不要となって、該リンクプレート３及び係合ピン部３ａにより構成されるリンク組立品１０が一体化されて、該リンク組立品１０の製作工数および製作コストが従来技術よりも大幅に低減される。
また前記リンクプレート３及び係合ピン部３ａとを一体化することにより前記リンク組立品１０が単一部品となり、該リンクプレート３とは別個に係合ピン部０３ａが製作される従来技術に比べて部品点数が減少するとともに、リンク組立品１０が軽量となる。
【００２８】
図３（Ｂ）に示す第２実施例においては、前記レバープレート１に係合ピン部０１ｄを一体に形成し、前記リンクプレート３側に形成された溝部０３ｃに係合するように構成されている。
そして、前記係合ピン部０１ｄをプレス成形によって一体成形するにあたっては、前記第１実施例と同様な、係合ピン部０１ｄの外径ｄと同一径に外径ｄ１が形成されたオス型５１をレバープレート１の一側面に当てると共に、該オス型５１に対応する他側面側に前記係合ピン部０１ｄの外径ｄと同一径に内径ｄ２が形成されたメス型５２を当て、油圧プレス等により前記オス型５１を押圧力Ｆにて加圧し該一側面を窪ませて押出し穴（凹部）を形成することにより、前記メス型５２の穴５３内に前記レバープレート１の一側面を押し出し、外径ｄなる円柱状の係合ピン部０１ｄを形成する。
かかるプレス成形作業を、複数のレバープレート１毎に連続的に行う。
【００２９】
また、精密鋳造により、前記リンクプレート３とに係合ピン部３ａとを一体化し、あるいは前記レバープレート１と係合ピン部１ｄとを一体化して製作することも可能である。
この場合も機械加工を施すことなく、１工程で以って前記リンク組立品１０あるいは前記レバープレート１と係合ピン部１ｄとが一体化されたレバープレート組立品を製作することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、板材のノズル駆動部材の表面を部分的に突出させて円柱状の係合ピン部を１工程によって一体形成する方法、即ち請求項２のように板材の一表面を他表面側に向けてオス型により加圧して押出し該一表面を窪ませて凹部を形成するとともに該凹部に対応する前記他表面側にメス型を当て該メス型内に板材の他表面側を突出させて円柱状の係合ピン部をプレス成形する方法あるいは、前記円柱状のピン部を前記板材のノズル駆動部材と一体の精密鋳造により製作する方法により、ノズル駆動部材及び該ノズル駆動部材とノズルベーンとの連結用の連結部材を含む可変容量タービン構成部材を製作するので、前記ノズル駆動部材の円周方向に沿って設けられる多数の係合ピン部の形成を、１工程の押圧作業あるいは精密鋳造によって形成することができる。
【００３１】
これにより、ノズル駆動部材とは別個の係合ピン部を製作するための加工工数が不要となるとともに、該ノズル駆動部材への係合ピン部の組付け作業工数も不要となって、該ノズル駆動部材と係合ピン部とが１工程で一体化されて、該ノズル駆動部材及び前記連結部材を含む可変容量タービン構成部材の製作工数および製作コストを従来技術よりも大幅に低減できる。
また前記ノズル駆動部材と係合ピン部とを一体化することによりこれらが単一部品となり、該ノズル駆動部材とは別個に係合ピン部が製作される従来技術に比べて部品点数を減少することができるとともに、前記可変容量タービン構成部材を軽量できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例に係る可変ノズル機構のリンク組立品とレバープレートとの結合部を示す図３のＺ部に対応する拡大断面図である。
【図２】 前記第１実施例における係合ピン部の製作方法を示す要部断面図である。
【図３】 （Ａ）は前記第１実施例における可変ノズル機構のタービン回転軸心に沿う断面図（図４のＢ−Ｂ線断面図）（Ｂ）は第２実施例を示す前記（Ａ）に対応する要部断面図である。
【図４】 図３（Ａ）のＡ矢視図である。
【図５】 ノズルベーンとレバープレートとの結合部の斜視図である。
【図６】 本発明が適用される可変容量タービン付き過給機の回転軸心に沿う断面図である。
【図７】 従来技術におけるリンク組立品とレバープレートとの連結部の要部断面図（図８のＣ−Ｃ断面図）である。
【図８】 図７のＤ矢視図である。
【符号の説明】
１ レバープレート
１ｂ 結合穴
１ｃ 溝部
０１ｄ 係合ピン部
２ ノズルベーン
０２ ノズル軸
３ リンクプレート
３ａ 係合ピン部
３ｂ 押出し穴
３ｃ 内側面
３ｄ 外側面
０３ｃ 溝部
４ ノズルマウント
８ 回転軸心
１０ リンク組立品
１２ ノズルプレート
３０ タービンケーシング
３１ コンプレッサケーシング
３３ タービンロータ
３４ タービンホイール
３５ コンプレッサホイール
３６ 軸受ハウジング
３８ スクロール
４０ アクチュエータロッド
０４０ アクチュエータ
４１ 駆動レバー
５１ オス型
５２ メス型
１００ 可変ノズル機構
Claims (3)
- 作動ガスをタービンケーシングに形成された渦巻状のスクロールから、前記タービンケーシングに固定されたノズルマウントに回転可能に支持されてタービンの円周方向に沿って複数個配設され可変ノズル機構により翼角を可変にされた複数のノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成され、前記可変ノズル機構がアクチュエータによりタービン軸心廻りに回転可能にされて前記ノズルベーンを駆動する円板状のノズル駆動部材と、一端側が前記複数のノズルベーンのノズル軸部に夫々固定され他端側が前記ノズル駆動部材の円周方向に複数個設けられた係合ピン部を溝あるいは穴に係合することにより連結される該ノズルベーンと同数の連結部材とを備えてなる可変容量タービンにおける構成部材の製作方法において、前記ノズル駆動部材を板材にて形成し、該板材の表面をプレスによる押出し成形あるいは精密鋳造により部分的に円柱状に突出させて前記円周方向に複数個設けられた係合ピン部を１工程で該板材と一体形成することを特徴とする可変容量タービン構成部材の製作方法。
- 前記係合ピン部の一体形成にあたり、板材の一表面を他表面側に向けてオス型により加圧して押出し該一表面を窪ませて凹部を形成するとともに、該凹部に対応する前記他表面側にメス型を当て該メス型内に板材の他表面側を突出させて円柱状の係合ピン部をプレス成形することを特徴とする請求項１記載の可変容量タービン構成部材の製作方法。
- 作動ガスをタービンケーシングに形成された渦巻状のスクロールから、前記タービンケーシングに固定されたノズルマウントに回転可能に支持されてタービンの円周方向に沿って複数個配設され可変ノズル機構により翼角を可変にされた複数のノズルベーンを経てタービンロータへと半径方向に流動させて該タービンロータを回転駆動するように構成され、前記可変ノズル機構がアクチュエータによりタービン軸心廻りに回転可能にされて前記ノズルベーンを駆動する円板状のノズル駆動部材と、一端側が前記複数のノズルベーンのノズル軸部に夫々固定され他端側が前記ノズル駆動部材の円周方向に複数個設けられた係合ピン部を溝あるいは穴に係合することにより連結される該ノズルベーンと同数の連結部材とを備えてなる可変容量タービンにおける構成部材の構造において、前記ノズル駆動部材を板材にて構成するとともに、前記係合ピン部はプレスによる押出し成形あるいは精密鋳造の１工程によって前記板材の表面を部分的に円柱状に突出させて該板材と一体に形成されてなることを特徴とする可変容量タービン構成部材の構造。
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