JP3876213B2 - Surface treatment structure of variable capacity turbocharger - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクチュエータの駆動力をリンク部を介してノズルベーンに伝達し該ノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構によりタービンの容量を可変とした可変容量型過給機における構成部材の表面処理構造に関する。
【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通路からタービン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型過給機が、近年多く用いられている。
【0003】
かかる可変容量型過給機においては、前記特許文献1あるいは特許文献2に示されるように、空気圧式、電動モータ式等のアクチュエータからの駆動力をリンク部を介してノズルベーンに伝達し該ノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構を設けており、該可変ノズル機構は、高温の排気ガスが流過するタービンケーシング内のスクロール通路の出口部に設置された前記ノズルベーン、該ノズルベーンを支持するノズルマウント、該ノズルベーンを回転駆動するリング組立品等が、高温のタービンケーシング内において無潤滑の状態で作動さしめられる構造となっている。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−26028号公報の図1
【特許文献2】
特開2001−329850号公報の図1、図2
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、特許文献1あるいは特許文献2に示される可変容量型過給機においては、ノズルベーン、該ノズルベーンを支持するノズルマウント、該ノズルベーンを回転駆動するリング組立品等が、高温のタービンケーシング内において無潤滑の状態で作動さしめられる構造となっている。
したがってかかる可変容量型過給機においては、可変ノズル機構構成部材の摺動部が高温雰囲気中において無潤滑の状態で、ノズルベーン全閉〜ノズルベーン全開〜ノズルベーン全閉という摺動運動を繰り返し行うこととなり、該摺動部の初期なじみが良好でなく作動中における摺動抵抗が極めて大きくなる。
【0006】
このため、かかる従来技術にあっては、ノズルベーンの支持部やリング組立品等の摺動部における摺動抵抗が極めて大きい状態下において、ノズルベーンの全閉と全開との間を繰り返すことから、該ノズルベーンの作動特性のヒステリシスが増大し過給機性能が不安定となって、変速時等の過渡期における給気圧力(過給圧力)の一次的な低下による加速性の低下や排煙の悪化を誘発し易い。
【0007】
また、特許文献1あるいは特許文献2に示される可変容量型過給機においては、ノズルベーン、該ノズルベーンを支持するノズルマウント、リング組立品等の可変ノズル機構構成部材の間隙部は、対向する2部材の金属面が臨むように構成されるとともに該間隙部のクリアランスをある程度大きく採って金属面同士の接触を回避しているため、該間隙部にガスが侵入するような場合には該間隙部からのガス漏れ量が増大してタービン効率が低下する。
等の問題点を有している。
【0008】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、可変ノズル機構を構成するノズルベーン、該ノズルベーンを支持するノズルマウント、該ノズルベーンを回転駆動するリング組立品等の摺動部における潤滑性を向上することにより該摺動部の摺動抵抗を低減し、また前記可変ノズル機構構成部材における間隙部のクリアランスを摩擦抵抗を増大することなく最小限に保持することにより、タービン効率の低下、過渡期における加速性の低下、排煙の悪化等の不具合の発生を防止し、さらには外部へのガス漏れによる汚染を防止し得る可変容量型過給機の表面処理構造を提供することを目的とする。
【0009】
【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、アクチュエータの駆動力をドライブリング、リンクプレート、レバープレート等により構成されるリング組立品を介してタービンケーシング内のスクロール通路に設けられたノズルベーンに伝達し該ノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構によりタービンの容量を可変とした可変容量型過給機において、前記レバープレートに固定されるとともに端部に前記ノズルベーンが固定されたノズルシャフトの外周面及び該ノズルシャフトが回動可能に嵌合されるブッシュ等の嵌挿部材の内面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする可変容量型過給機の表面処理構造を提案する。
【0010】
【0011】
【0012】
尚、ブッシュが無くノズルマウントの貫通穴をあけることにより前記ブッシュと同様の機能を持たせた場合にも、本発明は適用される。
【0013】
また、請求項2記載の発明は、アクチュエータの駆動力をドライブリング、リンクプレート、レバープレート等により構成されるリング組立品を介してタービンケーシング内のスクロール通路に設けられたノズルベーンに伝達し該ノズルベーンの翼角を変化せしめる可変ノズル機構によりタービンの容量を可変とした可変容量型過給機において、前記アクチュエータの出力軸を構成するアクチュエータロッドと前記リング組立品とを連結する連結リンク機構の構成部材のうちクランクコントロール部の軸部外周面と該軸部外周に嵌挿されたシールリングの内周面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【0014】
【0015】
【0016】
【0017】
かかる請求項1記載の発明によれば、リング組立品における摺動部材及び相手部材との間の微小間隙部を形成するノズルベーンが固定されたノズルシャフトの外周面及び該ノズルシャフトが嵌合されるブッシュ等の嵌挿部材の内面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜をそれぞれ形成する。
【0018】
また、請求項2記載の発明によれば、アクチュエータロッドと前記リング組立品とを連結する連結リンク機構における摺動部材及び相手部材との間の微小間隙部を形成するクランクコントロール部の軸部外周面と該軸部外周に嵌挿されたシールリングの内周面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜をそれぞれ形成する。
【0019】
従ってかかる発明によれば、リング組立品における摺動部材及び相手部材との間の微小間隙部を形成するノズルベーンが固定されたノズルシャフトの外周面及び該ノズルシャフトが嵌合されるブッシュ等の嵌挿部材の内面に、またはアクチュエータロッドと前記リング組立品とを連結する連結リンク機構における摺動部材及び相手部材との間の微小間隙部を形成するクランクコントロール部の軸部外周面と該軸部外周に嵌挿されたシールリングの内周面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜からなる固体潤滑材の被膜を形成したので、高温雰囲気中で作動する前記摺動部材の摺動抵抗を、前記特許文献1あるいは特許文献2にて提供されている従来技術のように該摺動部材を無潤滑の状態で作動せしめるものに比べて大幅に低減することができる。
これにより、前記ノズルベーンの開閉作動に伴う作動特性のヒステリシスが減少して過給機性能が安定するとともに、過給機運転の過渡期における給気圧力(過給圧力)の一次的な低下の発生が回避されて加速性が向上し、排煙の状態も常時良好な状態を保持することができる。
【0020】
またかかる発明によれば、リング組立品における摺動部材及び相手部材との間の微小間隙部を形成するノズルベーンが固定されたノズルシャフトの外周面及び該ノズルシャフトが嵌合されるブッシュ等の嵌挿部材の内面に、またはアクチュエータロッドと前記リング組立品とを連結する連結リンク機構における摺動部材及び相手部材との間の微小間隙部を形成するクランクコントロール部の軸部外周面と該軸部外周に嵌挿されたシールリングの内周面に、炭素系乾性膜を充填形態にて形成して該微小間隙部のクリアランスを実質的にゼロ(0)として、潤滑機能を有する前記被膜の表面同士を摺接させて過給機の運転に入ることが可能となる。
従って、前記微小間隙部に潤滑機能を有する前記炭素系乾性膜が形成されているため前記2部材間の金属面同士の接触が回避されて、小さい摩擦抵抗で以ってクリアランスを最小値に保持して過給機の運転を行うことができ、該微小間隙部からのガス漏れ量が低減されて高いタービン効率を維持できるとともに、過給機内部から外部にわたって配置されている摺動部材の表面に前記炭素系乾性膜を形成することで、過給機外部へのガス漏れによる汚染が防止できる。
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【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。
【0026】
図1は本発明の第1実施例に係る可変容量型過給機のリング組立品を示し、(A)は要部正面図(図6のE矢視図)、(B)はAのA−A線断面図である。図2は第2実施例を示し、(A)はリング組立品駆動部の要部正面図、(B)はAのB−B線断面図である。図3は第3実施例を示すアクチュエータ出力レバーの正面図(図6のC矢視図)である。図4は第4実施例を示すクランクコントロール部の要部正面図、図5は図4のD―D線断面図である。図6は本発明が適用される可変容量型過給機の縦断面図である。
【0027】
本発明が適用される可変容量タービン付き過給機の構造を示す図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通路、44はタービンロータ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。
【0028】
34はタービンホイール、35はコンプレッサホイール、33は該タービンホイール34とコンプレッサホイール35とを連結するタービンシャフト、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シャフト33を支持する軸受である。01は該タービンシャフト33の回転軸心である。
40はノズルベーンで、前記スクロール通路38の内周側にタービンの円周方向等間隔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シャフト43が前記タービンケーシング30に取り付けられたノズルマウント41に回動可能に支持され、該ノズルシャフト43の回転により翼角が変化せしめられるようになっている。
【0029】
100は可変ノズル機構、50は該可変ノズル機構100のアクチュエータで、該アクチュエータ50の駆動力がアクチュエータロッド51、クランクコントロール部9(図4、5参照)及びリング組立品42を介して前記タービンシャフト33の回転軸心廻りに回転駆動せしめられるドライブリング11(図1参照)を回転させることにより前記ノズルベーン40を回転させてその翼角を変化させるようになっている。該アクチュエータ50はアクチュエータブラケット54を介してボルト55により前記コンプレッサケーシング31に固定されている。
【0030】
本発明は、図6に示される可変容量型過給機の可変ノズル機構100構成部材の表面処理構造及び表面処理方法に関するものである。
即ち本発明の第1実施例を示す図1において、42はリング組立品であり、次のように構成されている。
11は前記アクチュエータロッド51(図6参照)により前記クランクコントロール部9を介して回転駆動されるドライブリングである。13は複数のリンクプレートで、一端部が前記ドライブリング11の円周方向に沿って設けられたピン12に連結されている。15は前記リンクプレート13の他端部にピン14を介して連結されたレバープレートで、該レバープレート15の他端部(出力端側)には図6に示したノズルシャフト43が固定されている。
【0031】
また、図2に示す第2実施例において、11はドライブリング、13はリンクプレート、15はレバープレートで、該レバープレート15の一端部にはノズルシャフト43及びノズルベーン40が固定されている。該ノズルシャフト43はノズルマウント41内に固定されたブッシュ43aに回動可能に支持されている。前記レバープレート15の他端部は前記リンクプレートの長孔16にピン15aを介して連結されている。
【0032】
以上に示されるリング組立品42の構造自体は、通常の可変容量型過給機の可変ノズル機構用リング組立品と同様である。
前記第1実施例及び第2実施例における可変ノズル機構100構成部材の表面処理の第1の方法においては、前記リング組立品42の構成部材であるドライブリング11、リンクプレート13、ピン12、ピン14、レバープレート15等の部材を部品単体あるいは部分組立の状態で、あるいは前記リング組立品42を一体に組み立てた後、炭素を主成分とする炭素超微粉体をキシレン液等(溶媒)に溶融させて生成してなる溶液中に浸漬せしめる。
次いで、該リング組立品42を前記溶液から取り出して一定時間自然乾燥せしめる。これにより、前記リング組立品42構成部材の表面全面に炭素系乾性被膜が形成される。
そして前記炭素系乾性被膜が形成された一体組立品からなるリング組立品42を前記タービンケーシング30(図6参照)に組み付ける。
【0033】
また前記リング組立品42構成部材の表面処理の第2の方法は、該リング組立品42を組み立てる前に、これの構成部材のうち、相手部材に摺接して潤滑を必要とする摺動部材の摺動面及び相手部材との間に微小間隙を存して組み付けられる部材の表面に、前記のような、炭素を主成分とする炭素超微粉体をキシレン液等(溶媒)に溶融させて生成してなる溶液を刷毛等を用いて塗布し、一定時間自然乾燥せしめる。これにより、前記リング組立品42の摺動部材の摺動面あるいは相手部材との間に微小間隙を存して組み付けられる部材の表面に炭素系乾性被膜が形成される。
そして前記炭素系乾性被膜が形成されたリング組立品42をタービンケーシング30に組み付ける。
【0034】
前記リング組立品42構成部材のうち、前記炭素系乾性被膜形成の表面処理は次の部材に施工する。
図1に示されるようにリンクプレート13とレバープレート15とを連結するピン14の外面及び該ピン14が嵌合されるピン孔13bの内面に施工する。あるいは図2に示されるようにリンクプレート13とレバープレート15とを連結するピン15aの外面及び該ピン15aが嵌合される長孔16の内面に施工する。
また、ドライブリング11とリンクプレート13とを連結するピン12の外面及び該ピン12が嵌合されるリンクプレート13のピン孔13a(図1参照)の内面に施工する。
また、ノズルベーン40が固定されたノズルシャフト43の外周面及び該ノズルシャフトが嵌合されるブッシュ43a(図2参照)の内面に施工する。
【0035】
図3に示す第3実施例において、32は前記アクチュエータ50側に連結される駆動部材で次のように構成されている。20はアクチュエータロッド51に連結されるジョイント、24は前記クランクコントロール部9のクランク27(図4参照)にピン25を介して連結されるレバーで、23は該レバー24と前記ジョイント21とをピン22及びピン21を介して連結する連結リンクである。
【0036】
また、図4〜5に示す第4実施例において、9は前記アクチュエータロッド51側のレバー24と前記リング組立品42のドライブリング11との間に介装されたクランクコントロール部9であり、次のように構成されている。
27は該クランクコントロール部9のクランク、25は該クランク27に固着されたピンである。該ピン25は一端側(入力側)をレバー24に固定されるとともに前記タービンケーシング30にシールリング29を介して回動可能に支持されており、前記アクチュエータロッド51の移動に伴う前記レバー24の連結リンク23を介した揺動により該ピン25が回動し、クランク27を介して前記ドライブリング11を回動させるようになっている。
26は前記ドライブリング11にピン28を介して支持された案内用のローラである。
【0037】
かかる第3実施例及び第4実施例における可変ノズル機構100構成部材の表面処理の第1の方法においては、図3の第3実施例におけるジョイント20、レバー24、連結リンク23、連結用のピン21、22等の駆動部材32を部品単体の状態で炭素を主成分とする炭素超微粉体をキシレン液等(溶媒)に溶融させて生成してなる溶液中に浸漬せしめる。
また、図4、5の第4実施例におけるクランクコントロール部9の構成部材であるクランク27、ピン25、シールリング29、ローラ26、ピン28部品単体あるいは部分組立の状態で、前記溶液中に浸漬せしめる。
次いで、前記溶液中から、前記駆動部材32及びクランクコントロール部9の構成部材を取り出して一定時間自然乾燥せしめる。これにより、前記駆動部材32及びクランクコントロール部9の表面全面に炭素系乾性被膜が形成される。
そして前記炭素系乾性被膜が形成された前記駆動部材32及びクランクコントロール部9の構成部材をタービンケーシング30に組み付ける。
【0038】
また、かかる第3実施例及び第4実施例における可変ノズル機構100構成部材の表面処理の第2の方法においては、図3の第3実施例における駆動部材32のうち摺動部を構成するジョイント20及び連結リンク23の嵌合孔の内面とピン21の外周面との嵌合部、及び連結リンク23及びレバー24嵌合孔の内面とピン22の外周面との嵌合部に、前記のような、炭素を主成分とする炭素超微粉体をキシレン液等(溶媒)に溶融させて生成してなる溶液を刷毛等を用いて塗布し、一定時間自然乾燥せしめる。これにより、前記駆動部材32の表面に炭素系乾性被膜が形成される。そして前記炭素系乾性被膜が形成された摺動部を構成する駆動部材32を、タービンケーシング30に組み付ける。
【0039】
また、図4、5の第4実施例において、前記クランクコントロール部9における、ピン25の外周面とこれに摺接されるシールリング29の内面、ピン25の端部が嵌合されるレバー24の内面、及び前記ピン28の外周面とこれが嵌合されるローラ26の内面に、前記のような、炭素を主成分とする炭素超微粉体をキシレン液等(溶媒)に溶融させて生成してなる溶液を刷毛等を用いて塗布し、一定時間自然乾燥せしめる。これにより、前記クランクコントロール部9の表面に炭素系乾性被膜が形成される。
そして前記炭素系乾性被膜が形成された摺動部を構成するクランクコントロール部9を、タービンケーシング30に組み付ける。
【0040】
かかる実施例によれば、前記リング組立品42、アクチュエータロッド51と前記リング組立品42とを連結する駆動部材32、及びクランクコントロール部9を構成する摺動部材の摺動面に炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜からなる固体潤滑材の被膜を形成したので、高温雰囲気中で作動する前記摺動部材の摺動抵抗を大幅に低減することができる。
また前記リング組立品42、駆動部材32、及びクランクコントロール部9における微小間隙部を形成する2部材の表面に炭素系乾性膜を充填形態にて形成して該微小間隙部のクリアランスを実質的にゼロ(0)として、潤滑機能を有する前記被膜の表面同士を摺接させて過給機の運転に入ることが可能となり、前記2部材間の金属面同士の接触が回避されて、小さい摩擦抵抗で以ってクリアランスを最小値に保持して過給機の運転を行うことができ、該微小間隙部からのガス漏れ量が低減される。また、クランクコントロールのシャフトからのガス漏れ量低減により、過給機外部への排気ガスによる汚染も防止できる。また、クランクコントローをガイドするブッシュ(図示省略)内面やシールリング29に炭素系乾性膜を形成しても同様の効果を得ることができる。
【0041】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、リング組立品における摺動部材及び相手部材との間の微小間隙部を形成するノズルベーンが固定されたノズルシャフトの外周面及び該ノズルシャフトが嵌合されるブッシュ等の嵌挿部材の内面に、またはアクチュエータロッドと前記リング組立品とを連結する連結リンク機構における摺動部材及び相手部材との間の微小間隙部を形成するクランクコントロール部の軸部外周面と該軸部外周に嵌挿されたシールリングの内周面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜からなる固体潤滑材の被膜を形成したので、高温雰囲気中で作動する前記摺動部材の摺動抵抗を、前記特許文献1あるいは特許文献2にて提供されている従来技術のように該摺動部材を無潤滑の状態で作動せしめるものに比べて大幅に低減することができる。
これにより、前記ノズルベーンの開閉作動に伴う作動特性のヒステリシスが減少して過給機性能が安定するとともに、過給機運転の過渡期における給気圧力(過給圧力)の一次的な低下の発生が回避されて加速性が向上し、排煙の状態も常時良好な状態を保持することができる。
【0042】
またかかる発明によれば、リング組立品における摺動部材及び相手部材との間の微小間隙部を形成するノズルベーンが固定されたノズルシャフトの外周面及び該ノズルシャフトが嵌合されるブッシュ等の嵌挿部材の内面に、またはアクチュエータロッドと前記リング組立品とを連結する連結リンク機構における摺動部材及び相手部材との間の微小間隙部を形成するクランクコントロール部の軸部外周面と該軸部外周に嵌挿されたシールリングの内周面に、炭素系乾性膜を充填形態にて形成して該微小間隙部のクリアランスを実質的にゼロ(0)として、潤滑機能を有する前記被膜の表面同士を摺接させて過給機の運転に入ることが可能となる。
従って、前記微小間隙部に潤滑機能を有する前記炭素系乾性膜が形成されているため前記2部材間の金属面同士の接触が回避されて、小さい摩擦抵抗で以ってクリアランスを最小値に保持して過給機の運転を行うことができ、該微小間隙部からのガス漏れ量が低減されて高いタービン効率を維持できる。
【0043】
【0044】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例に係る可変容量型過給機のリング組立品を示し、(A)は要部正面図(図6のE矢視図)、(B)はAのA−A線断面図である。
【図2】 本発明の第2実施例を示し、(A)はリング組立品駆動部の要部正面図、(B)は(A)のB−B線断面図である。
【図3】 本発明の第3実施例を示すアクチュエータ出力レバーの正面図(図6のC矢視図)である。
【図4】 本発明の第4実施例を示すクランクコントロール部の要部正面図である。
【図5】 図4のD―D線断面図である。
【図6】 本発明が適用される可変容量型過給機の縦断面図である。
【符号の説明】
1 可変ノズル組立品
2 リンク部
7 スリーブコントロール部
8 リングコントロール部
9 クランクコントロール部
11 ドライブリング
12、14 ピン
13 リンクプレート
15 レバープレート
23 連結リンク
32 駆動部材
24 レバー
25、28 ピン
26 ローラ
27 クランク
29 シールリング
30 タービンケーシング
31 コンプレッサケーシング
33 タービンシャフト
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 スクロール通路
40 ノズルベーン
42 リング組立品
43 ノズルシャフト
43a ブッシュ
50 アクチュエータ
51 アクチュエータロッド
100 可変ノズル機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a surface treatment structure for components in a variable displacement turbocharger in which the displacement of a turbine is variable by a variable nozzle mechanism that transmits the driving force of an actuator to a nozzle vane via a link portion and changes the blade angle of the nozzle vane. about the elephants.
[0002]
[Prior art]
In an internal combustion engine with a supercharger, in order to match the exhaust gas flow rate from the engine with the gas flow rate that is the optimum operating condition of the supercharger, the exhaust gas flow rate sent to the turbine from the spiral scroll passage is used for engine operation. In recent years, variable capacity superchargers that can be changed according to the state have been widely used.
[0003]
In such a variable displacement supercharger, as shown in Patent Document 1 or Patent Document 2, a driving force from an actuator such as a pneumatic type or an electric motor type is transmitted to a nozzle vane via a link portion, and the nozzle vane A variable nozzle mechanism for changing the blade angle is provided, and the variable nozzle mechanism includes the nozzle vane installed at the exit of the scroll passage in the turbine casing through which high-temperature exhaust gas flows, and the nozzle mount that supports the nozzle vane. The ring assembly for rotating the nozzle vanes is operated in a non-lubricated state in a high-temperature turbine casing.
[0004]
[Patent Document 1]
FIG. 1 of JP-A-10-26028
[Patent Document 2]
FIG. 1 and FIG. 2 of JP 2001-329850 A
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the variable displacement supercharger shown in Patent Document 1 or Patent Document 2, a nozzle vane, a nozzle mount that supports the nozzle vane, a ring assembly that rotationally drives the nozzle vane, and the like are provided with a high-temperature turbine casing. It has a structure that can be operated without lubrication.
Therefore, in such a variable displacement supercharger, the sliding movement of the nozzle vane fully closed to the nozzle vane fully opened to the nozzle vane fully closed is repeatedly performed in a state where the sliding portion of the variable nozzle mechanism constituent member is unlubricated in a high temperature atmosphere. The initial conformability of the sliding portion is not good, and the sliding resistance during operation becomes extremely large.
[0006]
For this reason, in such a conventional technique, the nozzle vane is repeatedly fully closed and fully opened under a state in which the sliding resistance of the sliding portion such as the support portion of the nozzle vane and the ring assembly is extremely large. Hysteresis of nozzle vane operating characteristics increases and turbocharger performance becomes unstable. Decreased acceleration and exhaust smoke due to a primary drop in supply pressure (supercharging pressure) during transitions such as gear shifting It is easy to induce.
[0007]
Further, in the variable displacement supercharger shown in Patent Document 1 or Patent Document 2, the gap portions of the variable nozzle mechanism constituent members such as the nozzle vane, the nozzle mount that supports the nozzle vane, and the ring assembly are two opposing members. In order to avoid contact between the metal surfaces by making the clearance of the gap portion large to some extent and avoiding contact between the metal surfaces, when the gas enters the gap portion, The amount of gas leakage increases and turbine efficiency decreases.
And so on.
[0008]
In view of the problems of the prior art, the present invention improves the lubricity in a sliding portion such as a nozzle vane constituting a variable nozzle mechanism, a nozzle mount that supports the nozzle vane, and a ring assembly that rotationally drives the nozzle vane. By reducing the sliding resistance of the sliding portion and keeping the clearance of the gap portion in the variable nozzle mechanism constituent member to a minimum without increasing the frictional resistance, the turbine efficiency is lowered and the acceleration performance in the transient period is reduced. reduced to prevent occurrence of defects such as deterioration of the flue gas, further an object to provide a surface treatment structure of the variable displacement supercharger capable of preventing contamination by gas leakage to the outside.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, according to the present invention, the driving force of the actuator is provided in the scroll passage in the turbine casing via a ring assembly including a drive ring, a link plate, a lever plate, and the like. In a variable displacement supercharger in which the capacity of the turbine is variable by a variable nozzle mechanism that transmits to a nozzle vane and changes the blade angle of the nozzle vane, the nozzle vane is fixed to the lever plate and fixed to the end. Carbon-based dryness produced by melting carbon ultrafine powder mainly composed of carbon in a solvent on the outer peripheral surface of the nozzle shaft and the inner surface of an insertion member such as a bush to which the nozzle shaft is rotatably fitted A surface treatment structure of a variable capacity supercharger characterized by forming a film is proposed.
[0010]
[0011]
[0012]
It should be noted that the present invention is also applied to the case where the same function as that of the bush is provided by making a through hole of the nozzle mount without the bush.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, the driving force of the actuator is transmitted to a nozzle vane provided in a scroll passage in the turbine casing via a ring assembly constituted by a drive ring, a link plate, a lever plate, etc. In a variable capacity supercharger in which the capacity of the turbine is variable by a variable nozzle mechanism that changes the blade angle of the actuator, the component member of the connecting link mechanism that connects the actuator rod that constitutes the output shaft of the actuator and the ring assembly Carbon-based dryness produced by melting carbon ultrafine powder mainly composed of carbon in a solvent on the outer peripheral surface of the shaft portion of the crank control portion and the inner peripheral surface of the seal ring fitted on the outer periphery of the shaft portion It is characterized by forming a film.
[0014]
[0015]
[0016]
[0017]
According to the first aspect of the present invention, the outer peripheral surface of the nozzle shaft to which the nozzle vane that forms the minute gap between the sliding member and the mating member in the ring assembly is fixed and the nozzle shaft are fitted. A carbon-based dry film formed by melting carbon ultrafine powder mainly composed of carbon in a solvent is formed on the inner surface of an insertion member such as a bush .
[0018]
According to the second aspect of the present invention, the outer periphery of the shaft portion of the crank control portion that forms a minute gap portion between the sliding member and the mating member in the connecting link mechanism that connects the actuator rod and the ring assembly. A carbon-based dry film formed by melting a carbon ultrafine powder containing carbon as a main component in a solvent is formed on the inner surface of the seal ring inserted into the surface and the outer periphery of the shaft .
[0019]
Therefore, according to such an invention, the outer peripheral surface of the nozzle shaft to which the nozzle vane that forms the minute gap portion between the sliding member and the mating member in the ring assembly is fixed, and the bush and the like to which the nozzle shaft is fitted are fitted. An outer peripheral surface of the shaft portion of the crank control portion and the shaft portion forming a minute gap portion between the sliding member and the mating member in the inner surface of the insertion member or in the connecting link mechanism for connecting the actuator rod and the ring assembly A solid lubricant film made of a carbon-based dry film formed by melting carbon ultrafine powder containing carbon as a main component in a solvent was formed on the inner peripheral surface of the seal ring inserted into the outer periphery. The sliding resistance of the sliding member operating in the atmosphere is set so that the sliding member is operated in a non-lubricated state as in the prior art provided in Patent Document 1 or Patent Document 2. It can be significantly reduced as compared to shall.
As a result, the hysteresis of the operation characteristics associated with the opening and closing operation of the nozzle vanes is reduced, the turbocharger performance is stabilized, and a primary decrease in the supply air pressure (supercharge pressure) in the transient period of the turbocharger operation occurs. Thus, acceleration is improved, and the state of flue gas can always be kept in a good state.
[0020]
Further, according to the invention, the outer peripheral surface of the nozzle shaft to which the nozzle vane that forms the minute gap portion between the sliding member and the mating member in the ring assembly is fixed, and the bush and the like to which the nozzle shaft is fitted are fitted. An outer peripheral surface of the shaft portion of the crank control portion and the shaft portion forming a minute gap portion between the sliding member and the mating member in the inner surface of the insertion member or in the connecting link mechanism for connecting the actuator rod and the ring assembly The surface of the coating having a lubrication function by forming a carbon-based dry film in a filling form on the inner peripheral surface of the seal ring inserted into the outer periphery, and setting the clearance of the minute gap to substantially zero (0) It becomes possible to start operation of the supercharger by bringing them into sliding contact with each other.
Therefore, since the carbon-based dry film having a lubricating function is formed in the minute gap portion, contact between the metal surfaces between the two members is avoided, and the clearance is kept to a minimum value with a small frictional resistance. Thus, the turbocharger can be operated, the amount of gas leakage from the minute gap is reduced, and high turbine efficiency can be maintained, and the surface of the sliding member arranged from the inside of the turbocharger to the outside Further, by forming the carbon-based dry film, contamination due to gas leakage to the outside of the supercharger can be prevented.
[0021]
[0022]
[0023]
[0024]
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this example are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only.
[0026]
1A and 1B show a ring assembly of a variable capacity turbocharger according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a front view of a main part (a view taken along arrow E in FIG. 6), and FIG. FIG. 2A and 2B show a second embodiment, in which FIG. 2A is a front view of an essential part of a ring assembly drive unit, and FIG. FIG. 3 is a front view of the actuator output lever showing the third embodiment (viewed in the direction of arrow C in FIG. 6). FIG. 4 is a front view of an essential part of a crank control portion showing a fourth embodiment, and FIG. 5 is a sectional view taken along the line DD of FIG. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a variable capacity supercharger to which the present invention is applied.
[0027]
In FIG. 6 showing the structure of a turbocharger with a variable capacity turbine to which the present invention is applied, 30 is a turbine casing, 38 is a scroll passage formed in a spiral shape on the outer periphery of the
[0028]
Reference numeral 34 denotes a turbine wheel, 35 denotes a compressor wheel, 33 denotes a turbine shaft that connects the turbine wheel 34 and the
A plurality of
[0029]
100 is a variable nozzle mechanism, 50 is an actuator of the variable nozzle mechanism 100, and the driving force of the actuator 50 is supplied to the turbine shaft via an
[0030]
The present invention relates to a surface treatment structure and a surface treatment method for the constituent members of the variable nozzle mechanism 100 of the variable capacity supercharger shown in FIG.
That is, in FIG. 1 showing the first embodiment of the present invention,
[0031]
In the second embodiment shown in FIG. 2, 11 is a drive ring, 13 is a link plate, 15 is a lever plate, and a
[0032]
The structure itself of the
In the first method of surface treatment of the constituent members of the variable nozzle mechanism 100 in the first and second embodiments, the
The
And the
[0033]
The second method of surface treatment of the
Then, the
[0034]
Among the
As shown in FIG. 1, it is applied to the outer surface of the
Moreover, it constructs in the outer surface of the
Moreover, it constructs on the outer peripheral surface of the
[0035]
In the third embodiment shown in FIG. 3, reference numeral 32 denotes a drive member connected to the actuator 50, which is configured as follows. 20 is a joint connected to the
[0036]
In the fourth embodiment shown in FIGS. 4 to 5,
Reference numeral 27 denotes a crank of the
A guide roller 26 is supported by the
[0037]
In the first method of surface treatment of the constituent members of the variable nozzle mechanism 100 in the third and fourth embodiments, the joint 20, the
Also, the crank 27, the pin 25, the
Next, the constituent members of the drive member 32 and the
Then, the drive member 32 on which the carbon-based dry film is formed and the constituent members of the
[0038]
Further, in the second method of surface treatment of the constituent members of the variable nozzle mechanism 100 in the third and fourth embodiments, the joint constituting the sliding portion of the drive member 32 in the third embodiment of FIG. 20 and the connecting portion between the inner surface of the fitting hole of the connecting
[0039]
4 and 5, the
And the
[0040]
According to this embodiment, the
In addition, a carbon-based dry film is formed in a filling form on the surfaces of the
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the outer peripheral surface of the nozzle shaft to which the nozzle vane that forms the minute gap portion between the sliding member and the mating member in the ring assembly is fixed, and the bush to which the nozzle shaft is fitted. An outer peripheral surface of the shaft portion of the crank control portion that forms a minute gap portion between the sliding member and the mating member in the connecting link mechanism that connects the actuator rod and the ring assembly to the inner surface of the insertion member such as A solid lubricant film made of a carbon-based dry film formed by melting a carbon ultrafine powder mainly composed of carbon in a solvent was formed on the inner peripheral surface of the seal ring inserted into the outer periphery of the shaft portion . Therefore, the sliding resistance of the sliding member that operates in a high-temperature atmosphere is set so that the sliding member operates in a non-lubricated state as in the prior art provided in Patent Document 1 or Patent Document 2. Accounts can be significantly reduced compared to those.
As a result, the hysteresis of the operation characteristics associated with the opening and closing operation of the nozzle vanes is reduced, the turbocharger performance is stabilized, and a primary decrease in the supply air pressure (supercharge pressure) in the transient period of the turbocharger operation occurs. Thus, acceleration is improved, and the state of flue gas can always be kept in a good state.
[0042]
Further, according to the invention, the outer peripheral surface of the nozzle shaft to which the nozzle vane that forms the minute gap portion between the sliding member and the mating member in the ring assembly is fixed, and the bush and the like to which the nozzle shaft is fitted are fitted. An outer peripheral surface of the shaft portion of the crank control portion and the shaft portion forming a minute gap portion between the sliding member and the mating member in the inner surface of the insertion member or in the connecting link mechanism for connecting the actuator rod and the ring assembly The surface of the coating having a lubrication function by forming a carbon-based dry film in a filling form on the inner peripheral surface of the seal ring inserted into the outer periphery, and setting the clearance of the minute gap to substantially zero (0) It becomes possible to start operation of the supercharger by bringing them into sliding contact with each other.
Therefore, since the carbon-based dry film having a lubricating function is formed in the minute gap portion, contact between the metal surfaces between the two members is avoided, and the clearance is kept to a minimum value with a small frictional resistance. Thus, the supercharger can be operated, and the amount of gas leakage from the minute gap is reduced, so that high turbine efficiency can be maintained.
[0043]
[0044]
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show a ring assembly of a variable capacity supercharger according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a front view of the main part (as viewed from the arrow E in FIG. 6), and FIG. It is AA sectional view.
FIGS. 2A and 2B show a second embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a front view of an essential part of a ring assembly driving unit, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 3 is a front view of the actuator output lever according to the third embodiment of the present invention (viewed in the direction of arrow C in FIG. 6).
FIG. 4 is a front view of an essential part of a crank control portion showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a variable capacity supercharger to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Variable nozzle assembly 2 Link part 7 Sleeve control part 8
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