JP4098821B1 - Ｖｇｓタイプターボチャージャにおける可変機構並びにこれを組み込んだ排気ガイドアッセンブリ - Google Patents
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Abstract
【課題】 ＶＧＳタイプターボチャージャに組み込まれ、可変翼を一斉に回動させる可変機構のドライブリングにおいて、特に別部材を後付けすることなく、外部アクチュエータからシフト駆動が入力される入力部の耐摩耗性を部分的に向上させるようにした新規な手法を提供する。
【解決手段】 本発明は、可変翼１の軸部１２が接続されるドライブリング３１を、ほぼ一定厚の金属素材から打ち抜いたブランク材Ｂから形成するものであり、ブランク取りの際には、ドライブリング３１の実製品部位以外に、余剰の補強部３６ｂｋを併せ持つブランク取りを行い、この補強部３６ｂｋを適宜折り返してアクチュエータＡＣからシフト駆動が入力される入力部３６の厚さを部分的に増し、入力部３６の耐摩耗性を向上させるようにしたことに加えて本願実施にあたって材種／板厚／形状因子を特定したことを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】 本発明は、可変翼１の軸部１２が接続されるドライブリング３１を、ほぼ一定厚の金属素材から打ち抜いたブランク材Ｂから形成するものであり、ブランク取りの際には、ドライブリング３１の実製品部位以外に、余剰の補強部３６ｂｋを併せ持つブランク取りを行い、この補強部３６ｂｋを適宜折り返してアクチュエータＡＣからシフト駆動が入力される入力部３６の厚さを部分的に増し、入力部３６の耐摩耗性を向上させるようにしたことに加えて本願実施にあたって材種／板厚／形状因子を特定したことを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、自動車用エンジン等に用いられるＶＧＳタイプターボチャージャ〔ＶＧＳはVariable Geometry Systemの略〕において、可変翼を適宜回動させ、タービンに送り込む排気ガスの流量を調整する可変機構に関するものであって、特に可変翼を回動させる際、可変翼に駆動を伝えるためのドライブリングを一定厚の板状部材から形成しながらも、アクチュエータからシフト駆動が入力される入力部においては金属素材の一部を折り返して形成することにより充分な耐摩耗性を確保するようにした新規な可変機構とこれを組み込んだ排気ガイドアッセンブリに係るものである。
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。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、もともとエンジンの回転数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。
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（ＶＧＳユニット）が開発されてきている。このものは、少ない排気流量を可変翼（羽）で適宜絞り込み、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ユニットにあっては、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。
このようなことから本出願人も、ＶＧＳタイプのターボチャージャに関し、鋭意研究や開発を重ね、多くの特許出願に至っている（例えば特許文献１〜８参照）。
このようなことから本出願人も、ＶＧＳタイプのターボチャージャに関し、鋭意研究や開発を重ね、多くの特許出願に至っている（例えば特許文献１〜８参照）。
ところで、このような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は、周状に等配された複数の可変翼を一斉に且つ均等に開閉させる可変機構（ドライブリング）が設けられている。すなわち、外部に設けられたアクチュエータからのシフト駆動を受けて、まずドライブリングを含む可変機構が回動し、最終的に複数の可変翼が一斉に且つ均等に開閉（回動）するものである。
なお、ターボチャージャは、高温・排ガス下という極めて過酷な環境で繰り返し使用されるものであり、また可変翼はその開放量によって排気ガスの流量を制御するものであるため、作動中の可変翼には排気ガスの力が大きく作用している。このため、可変翼を回動させる際、アクチュエータＡＣからのシフト駆動を受けるドライブリング３１′、特にシフト駆動が入力される入力部３６′に過大な力が作用し、また上述した環境条件も相まって、この部分がより一層厳しい環境下に晒されていた。従って、ドライブリング３１′の入力部３６′については、一例として図１４（ａ）に示すように、この部分の肉が長年の使用により、部分的にえぐり取られたような状態、もしくは削ぎ落とされたような状態に摩耗（減肉）することがあり、入力部３６′の耐摩耗性を向上（補強）させる手法が求められていた。
このような摩耗を極力抑えるには、ドライブリング３１′の板厚を全体的に増し、全体的に耐摩耗性を高める手法や、ドライブリング３１′の使用素材そのものを変更して耐摩耗性向上を材質から見直す手法等が考えられる。
しかしながら、上述した摩耗は、ドライブリング全体に生じる現象ではなく、特にアクチュエータＡＣからのシフト駆動を受ける入力部３６′において生じる現象であるため、ドライブリング３１′の板厚を全体的に増す手法は、入力部３６′以外の言わば不必要な部位の補強を図るものとなり、重量増加やコストアップにつながるため、容易に採用できない手法であった。もとより、この種の自動車部品業界にあっては、低コスト化、軽量化、省スペース化等が常に求められており、このため全体的に板厚を増す本手法は、この流れに反し、現実的な手法ではなかった。
一方、ドライブリング３１′の素材そのものを耐摩耗性の高いものにするという手法も、高コスト化を伴うため、低コスト化が恒久的な課題となっている自動車部品業界の現状では、容易に採用できる手法ではなかった。
しかしながら、上述した摩耗は、ドライブリング全体に生じる現象ではなく、特にアクチュエータＡＣからのシフト駆動を受ける入力部３６′において生じる現象であるため、ドライブリング３１′の板厚を全体的に増す手法は、入力部３６′以外の言わば不必要な部位の補強を図るものとなり、重量増加やコストアップにつながるため、容易に採用できない手法であった。もとより、この種の自動車部品業界にあっては、低コスト化、軽量化、省スペース化等が常に求められており、このため全体的に板厚を増す本手法は、この流れに反し、現実的な手法ではなかった。
一方、ドライブリング３１′の素材そのものを耐摩耗性の高いものにするという手法も、高コスト化を伴うため、低コスト化が恒久的な課題となっている自動車部品業界の現状では、容易に採用できる手法ではなかった。
なお、ドライブリング３１′の入力部３６′は、アクチュエータ側のシフト伝達部材を受け入れるために、スリット状の駆動用開口３６ａ′を有することが多いため、この開口を打ち抜いてしまうのではなく、例えば図１４（ｂ）に示すように、ブランク材Ｂ′の実製品部位に対して約９０度程度立ち上げ（折り曲げ）、これを入力部３６′の補強に利用する試みもあるが、入力部３６′の駆動用開口３６ａ′は、もともと幅寸法Ｓが限られているため（狭いため）、この程度の立ち上げでは、入力部３６′の耐摩耗性を充分に向上させることはできなかった。
このようなことから現状では、例えば図１４（ｃ）に示すように、ドライブリング３１′の入力部３６′に補強用の別部材ｐを溶接等で取り付け、入力部３６′の耐摩耗性を部分的に向上させる手法が採られている。しかしながら、この手法は、別部材ｐが新たに必要となり、更にこの別部材ｐを溶接などで接合（後付け）しなければならないため、必然的に製造段階での工程が増し、価格競争が熾烈な自動車業界にあっては、これに替わる更なる改良が求められていた。
特開２００３−４９６５５号公報
特開２００３−４９６６３号公報
特開２００３−４９６５６号公報
特開２００３−４９６５７号公報
特開２００３−４９６５８号公報
特開２００３−４９６５９号公報
特開２００３−４８０３３号公報
特開２００３−４９６６０号公報
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、特に別部材の後付けを要することなく、外部アクチュエータからシフト駆動が入力されるドライブリングの入力部の補強が容易に行えるようにした新規な可変機構と、これを組み込んだ排気ガイドアッセンブリの開発を試みたものである。
すなわち請求項１記載のＶＧＳタイプターボチャージャにおける可変機構は、
排気タービン(T) の外周位置に配置された複数の可変翼(1) を回動させ、
エンジンから排出された比較的少ない排気ガス(G) を、この可変翼(1) によって適宜絞り込み、排気ガス(G) の速度を増幅させ、排気ガス(G) のエネルギで排気タービン(T) を回し、排気タービン(T) 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タイプターボチャージャの排気ガイドアッセンブリ(AS)に組み込まれる可変機構(3) において、
前記可変機構(3) によって複数の可変翼(1) を一斉に回動させるにあたっては、外部に設けられたアクチュエータ(AC)をシフト駆動させることにより、可変翼(1) の軸部(12)が接続されたドライブリング(31)を回動させて、複数の可変翼(1) を一挙に回動させるものであり、
また、このドライブリング(31)は、ほぼ一定の板厚の金属素材から打ち抜かれたブランク材(B) から形成されるものであり、ブランク取りの際には、ドライブリング(31)の実製品部位以外に、余剰の補強部(36bk)を併せ持つブランク取りを行い、この補強部(36bk)を適宜折り返してアクチュエータ(AC)からシフト駆動が入力されるドライブリング(31)の入力部(36)の厚さを部分的に増し、入力部(36)の耐摩耗性を向上させるものであり、
また、前記ドライブリング(31)のブランク材(B) には、補強部(36bk)の折り返しを支援する切り込み(37)が形成されることを特徴として成るものである。
排気タービン(T) の外周位置に配置された複数の可変翼(1) を回動させ、
エンジンから排出された比較的少ない排気ガス(G) を、この可変翼(1) によって適宜絞り込み、排気ガス(G) の速度を増幅させ、排気ガス(G) のエネルギで排気タービン(T) を回し、排気タービン(T) 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タイプターボチャージャの排気ガイドアッセンブリ(AS)に組み込まれる可変機構(3) において、
前記可変機構(3) によって複数の可変翼(1) を一斉に回動させるにあたっては、外部に設けられたアクチュエータ(AC)をシフト駆動させることにより、可変翼(1) の軸部(12)が接続されたドライブリング(31)を回動させて、複数の可変翼(1) を一挙に回動させるものであり、
また、このドライブリング(31)は、ほぼ一定の板厚の金属素材から打ち抜かれたブランク材(B) から形成されるものであり、ブランク取りの際には、ドライブリング(31)の実製品部位以外に、余剰の補強部(36bk)を併せ持つブランク取りを行い、この補強部(36bk)を適宜折り返してアクチュエータ(AC)からシフト駆動が入力されるドライブリング(31)の入力部(36)の厚さを部分的に増し、入力部(36)の耐摩耗性を向上させるものであり、
また、前記ドライブリング(31)のブランク材(B) には、補強部(36bk)の折り返しを支援する切り込み(37)が形成されることを特徴として成るものである。
また請求項２記載のＶＧＳタイプターボチャージャにおける可変機構は、前記請求項１記載の要件に加え、前記ブランク材(B) に形成される切り込み(37)は、ブランク取りの際に併せて形成されることを特徴として成るものである。
また請求項３記載のＶＧＳタイプターボチャージャにおける可変機構は、前記請求項１または２記載の要件に加え、前記補強部(36bk)をブランク材(B) に形成するにあたっては、ドライブリング(31)の中心と入力部(36)とを結ぶ半径線上に展開形成されることを特徴として成るものである。
また請求項４記載のＶＧＳタイプターボチャージャにおける可変機構は、前記請求項１、２または３記載の要件に加え、前記ドライブリング(31)のブランク材(B) には、オーステナイトポテンシャルが２８以上、ＡＳＴＭ結晶粒度番号が６．０〜８．０の耐熱オーステナイト鋼が適用されるものであり、
また前記入力部(36)の幅寸法をｂ、板厚をｔとした場合、ｂ／ｔ値を３．０以上に設定するようにしたことを特徴として成るものである。
ここでＡＳＴＭとは、「American Society of Testing Materials 」の略であり「アメリカ材料試験協会」を示す。
また前記入力部(36)の幅寸法をｂ、板厚をｔとした場合、ｂ／ｔ値を３．０以上に設定するようにしたことを特徴として成るものである。
ここでＡＳＴＭとは、「American Society of Testing Materials 」の略であり「アメリカ材料試験協会」を示す。
また請求項５記載のＶＧＳタイプターボチャージャにおける排気ガイドアッセンブリは、排気タービン(T) の外周位置に、複数の可変翼(1) を回動自在に設け、
エンジンから排出された比較的少ない排気ガス(G) を、この可変翼(1) によって適宜絞り込み、排気ガス(G) の速度を増幅させ、排気ガス(G) のエネルギで排気タービン(T) を回し、排気タービン(T) 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タイプターボチャージャの排気ガイドアッセンブリ(AS)において、
前記請求項１、２、３または４記載の可変機構(3) を組み込んで成ることを特徴として成るものである。
エンジンから排出された比較的少ない排気ガス(G) を、この可変翼(1) によって適宜絞り込み、排気ガス(G) の速度を増幅させ、排気ガス(G) のエネルギで排気タービン(T) を回し、排気タービン(T) 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タイプターボチャージャの排気ガイドアッセンブリ(AS)において、
前記請求項１、２、３または４記載の可変機構(3) を組み込んで成ることを特徴として成るものである。
これら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
すなわち請求項１記載の発明によれば、可変翼を一斉に回動させるドライブリングを、ほぼ一定の板厚の金属素材から形成しながらも、板材の一部を折り返すことによって、外部アクチュエータからシフト駆動が入力される入力部の耐摩耗性を部分的に高めることができる。従って、ドライブリングの入力部に何ら別部材を後付けすることなく、入力部の耐摩耗性を高めることができる。また別部材を後付けする必要がないため、製造が能率的に行え、低コスト化、軽量化、省スペース化等を達成することができる。
また、本発明では、板状部材からドライブリングを形成しても、入力部の耐摩耗性を集中的に向上させることができるため、従来使用していたドライブリングそのものの材質を根本から見直すことができ、場合によっては従来よりも耐熱性の低い安価な素材の使用も考慮することができ、更なる低コスト化の可能性も開ける。
また、ブランク材には補強部の折り返しを支援する切り込みが形成されるため、補強部の折り返しが確実に行え、所望の入力部を確実に形成することができる。なお、排気ガイドアッセンブリは、狭い空間に種々の部材が数多く組み込まれているため、切り込みによって板部材の一部を確実に折り返して入力部を形成することは、部材間の接触防止にも寄与する。
すなわち請求項１記載の発明によれば、可変翼を一斉に回動させるドライブリングを、ほぼ一定の板厚の金属素材から形成しながらも、板材の一部を折り返すことによって、外部アクチュエータからシフト駆動が入力される入力部の耐摩耗性を部分的に高めることができる。従って、ドライブリングの入力部に何ら別部材を後付けすることなく、入力部の耐摩耗性を高めることができる。また別部材を後付けする必要がないため、製造が能率的に行え、低コスト化、軽量化、省スペース化等を達成することができる。
また、本発明では、板状部材からドライブリングを形成しても、入力部の耐摩耗性を集中的に向上させることができるため、従来使用していたドライブリングそのものの材質を根本から見直すことができ、場合によっては従来よりも耐熱性の低い安価な素材の使用も考慮することができ、更なる低コスト化の可能性も開ける。
また、ブランク材には補強部の折り返しを支援する切り込みが形成されるため、補強部の折り返しが確実に行え、所望の入力部を確実に形成することができる。なお、排気ガイドアッセンブリは、狭い空間に種々の部材が数多く組み込まれているため、切り込みによって板部材の一部を確実に折り返して入力部を形成することは、部材間の接触防止にも寄与する。
また請求項２記載の発明によれば、切り込みの形成が、材料取りであるブランク取りと併せて行えるため、ドライブリングの製造性（量産性）をより向上させることができる。
また請求項３記載の発明によれば、ブランク材のリング中心側（リング内側）を折り返して補強部を形成することができるため、通常はブランク取り後に廃棄されるリング内側のくり抜き部位を補強部として有効に活用でき、素材の徹底活用やコスト低減をより一層促進させることができる。また、リング中心と入力部とを結ぶ半径方向（非製品部位）に補強部を展開形成する構成は、リング中心側とリング外側に形成される補強部を互い違いに折り返して行くことで、入力部の板厚を更に増す構造が比較的容易に採れる。
また請求項４記載の発明によれば、主に平面歪曲げ変形理論に基づいてブランク材において好ましい材種／材質／形状因子を特定したため、補強部を折り返す曲げ加工がより一層精緻に行える。また、本理論に基づいてブランク材の材種／材質／形状因子を選定する本発明は、ドライブリングを合理的に製作できることにとどまらず、排気ガイドアッセンブリの生産性の向上にも寄与し得る。
また請求項５記載の発明によれば、可変翼を回動させるドライブリングを、ほぼ一定の板厚の金属素材から形成しながらも、板材の一部を折り返すことによって、外部アクチュエータからのシフト駆動が入力される入力部の耐摩耗性を部分的に高めることができる。従って、ドライブリングの入力部に特に別部材を設けることなく、ドライブリングの製造ひいては排気ガイドアッセンブリの製作が効率的に行え、低コスト化、軽量化、省スペース化等を達成することができる。
また、本発明によれば板状部材からドライブリングを形成しても、部分的に入力部の補強が図れるため、従来使用していたドライブリングそのものの材質を根本から見直すことができ、場合によっては従来よりも耐熱性の低い安価な素材の使用が検討でき、更なる低コスト化の可能性も開ける。
また、本発明によれば板状部材からドライブリングを形成しても、部分的に入力部の補強が図れるため、従来使用していたドライブリングそのものの材質を根本から見直すことができ、場合によっては従来よりも耐熱性の低い安価な素材の使用が検討でき、更なる低コスト化の可能性も開ける。
本発明を実施するための最良の形態は、以下の実施例に述べるものをその一つとするとともに、更にその技術思想内において改良し得る種々の手法を含むものである。
なお、説明にあたっては、本発明の可変機構３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ＡＳについて概略的に説明しながら、可変機構３について併せて説明する。
なお、説明にあたっては、本発明の可変機構３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ＡＳについて概略的に説明しながら、可変機構３について併せて説明する。
排気ガイドアッセンブリＡＳ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。
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ＡＳに対して概ね１０〜１５個程度）配設され、そのそれぞれが、ほぼ均等に且つ一斉に回動して排気流量を調節する。また可変翼１は、翼部１１と、軸部１２とを具えて成り、以下、これらについて説明する。
まず翼部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翼形に形成され、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、ここで図１に併せて示すように、翼部１１の幅寸法を便宜上、翼幅ｈとする。また図に示すように、翼部１１の翼形断面において肉厚となる端縁を前縁１１ａ、肉薄となる端縁を後縁１１ｂとし、前縁１１ａから後縁１１ｂまでの長さを翼弦長Ｌとする（図４（ａ）参照）。
更にまた、翼部１１には、軸部１２との境界部（接続部）に、軸部１２より幾分大径の鍔部１３が形成される。なお鍔部１３の底面（座面）は、翼部１１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に挿入した際の座面となり、排気タービンＴにおける幅方向（翼幅ｈの方向）の位置規制を図る作用を担っている。
更にまた、翼部１１には、軸部１２との境界部（接続部）に、軸部１２より幾分大径の鍔部１３が形成される。なお鍔部１３の底面（座面）は、翼部１１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に挿入した際の座面となり、排気タービンＴにおける幅方向（翼幅ｈの方向）の位置規制を図る作用を担っている。
一方、軸部１２は、翼部１１と一体的に連続形成されるものであり、翼部１１を動かす際の回動軸となる。そして、この軸部１２の先端には、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。なお、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二平面として形成される。
図１に示した可変翼１は、翼部１１の一方のみに軸部１２が形成された、いわゆる片持ちタイプの可変翼１である。しかしながら、可変翼１としては、例えば図４（ｂ）に示すように、翼部１１の両側に軸部１２が形成された、いわゆる両軸タイプもしくは両持ちタイプのものも適用できる。以下、単に「可変翼１」と称した場合には、これら双方のタイプのものを総称するものとし、特に両者を区別したい場合に、両軸タイプの可変翼に１Ａと符号を付して区別するものである。以下、この可変翼１Ａについて説明する。
両軸タイプの可変翼１Ａは、基本的には片持ちタイプの可変翼１の形態を踏襲するものであり、大きな相違点は、上述したように翼部１１の両側に軸部１２を有する点である。ここで、双方の軸部１２を区別して示す場合には、一例として図４（ｂ）に示すように、互いの軸長に因み、便宜上、長軸部１２ａと短軸部１２ｂと称して区別する。因みに、このような両軸タイプの可変翼１Ａは、片持ちタイプのものに比べ、可変翼１Ａの作動安定性（回動安定性）や強度等を向上させ得る点で有効である。
次に、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、４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（翼部１１）を挟み込むように構成される。
フレームセグメント２１は、中央部分が開口状態に形成され、その周縁部分に可変翼１の軸部１２（長軸部１２ａ）を受け入れる軸受部２５が等配されて成るものである。また、このフレームセグメント２１の外周部には、後述する可変機構３が設けられる。
また保持部材２２は、一例として図１に示すように中央部分を開口した円板状に形成される。
フレームセグメント２１は、中央部分が開口状態に形成され、その周縁部分に可変翼１の軸部１２（長軸部１２ａ）を受け入れる軸受部２５が等配されて成るものである。また、このフレームセグメント２１の外周部には、後述する可変機構３が設けられる。
また保持部材２２は、一例として図１に示すように中央部分を開口した円板状に形成される。
なお、可変翼１が両軸タイプである場合には、図４（ｂ）に示すように、保持部材２２にも軸受部２５が等配され、ここに可変翼１の短軸部１２ｂが回動自在に挿入される。ここで、双方の軸受部２５を区別して示す場合には、長軸部１２ａを保持する軸受部を２５ａ、短軸部１２ｂを保持する軸受部を２５ｂとする。なお、ここでは軸受部２５ａを貫通状態に形成する一方、軸受部２５ｂについては非貫通状態に形成しており、これは軸受部２５ｂからの排気ガスＧのリークを特に他の部材を用いることなく防止する上で効果的な構成である。逆に言えば、軸受部２５ｂを軸受部２５ａと同様に貫通状態に形成した場合には、可変翼１の逆側から軸受部２５ｂを塞ぐような部材（例えばリング状部材）を設けることが好ましい。
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を、常に円滑に回動させ得るように、両部材間の寸法が、ほぼ一定（概ね可変翼１の翼幅ｈ程度）に維持されるものであり、一例として軸受部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に開口形成される孔をピン孔２７とする。
また、ここではフレームセグメント２１は、複数の部材を組み合わせて形成するものであり、これら各要素をフレーム要素とし、翼部１１（排気タービンＴ）に近いものから順次２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ・・・と付すものである（代表符号２１ｎとする）。なお、これら各要素の組み付けにあたってはカシメ加工やピン圧入あるいはブレージング加工等によって締結（接合）することが可能である。
またフレームセグメント２１を分断構成したのは、軸受部２５ａに段差を形成し易いためである。すなわち、例えば図４の場合には、フレーム要素２１ａ、２１ｃには軸部１２（長軸部１２ａ）とほぼ同程度の孔（軸受部２５ａ）を開口しておき、フレーム要素２１ｂには、これよりも大きな孔（軸受部２５ａ）を開口しておくことで、これらを一体化した際には、長軸部１２ａと軸受部２５ａとの接触を部分的なものとし、可変翼１の摺動抵抗を極力抑制する構成が容易に採れるためである。従って、短軸部１２ｂを保持する軸受部２５ｂについても、段差を形成し、摺動抵抗を抑えることが可能である。もちろん、軸部１２に段差を設け、軸受部２５をストレート状に形成することでも軸部１２の部分的な接触状態、つまり可変翼１の摺動抵抗を抑えた軸受構造を実現することができる。
次に、本発明の可変機構３について説明する。可変機構３は、排気流量を調節するために可変翼１を適宜回動させるものであり、一例として図１に示すように、排気ガイドアッセンブリＡＳ内において可変翼１の回動を生起するドライブリング３１と、この回動を可変翼１に伝達する伝達体３２とを主な構成部材とする。
ドライブリング３１は、例えば図示したような長円形状の突起（これを駆動部３３とする）を具えるとともに、伝達体３２は、Ｕ字状の受動部３４を具え、このＵ字状受動部３４の内側に、突起状駆動部３３を受け入れて、ドライブリング３１からの回動を伝達体３２に伝える。つまり、突起状駆動部３３の外側と、Ｕ字状受動部３４の内側とが、互いに回転滑り接触（係合）を行うことによって、ドライブリング３１の回動を伝達体３２に伝えるものである。
また、伝達体３２には、可変翼１の基準面１５（軸部１２）を受け入れる挿入孔３５が形成され、可変翼１は、軸部１２がこの挿入孔３５に適宜の角度で嵌め込まれた後、カシメ等によって締結（接合）される。これにより伝達体３２が、ドライブリング３１の作動（回動）を受けて一定角度振られると、可変翼１も適宜の角度、回動するものである。
なお、上記ドライブリング３１は、排気ガイドアッセンブリＡＳの外部に設けられたアクチュエータＡＣによってシフト駆動されるものであり、ドライブリング３１の周縁部に形成されたスリット状の開口部分が、アクチュエータＡＣからのシフト駆動を受ける入力部３６となる。
ここで入力部３６とは、図１（ｂ）に示すようにアクチュエータＡＣからシフト駆動が入力される部位を全体的に示すものとし、アクチュエータＡＣ側のシフト伝達部材（ピン状部材やリンク部材等）を受け入れるスリット状の開口を駆動用開口３６ａとする。また、この駆動用開口３６ａの両サイド、すなわちアクチュエータＡＣ側のシフト伝達部材が直接当接し、実質的に補強を要する部位をサイド部３６ｂとする。
ここで入力部３６とは、図１（ｂ）に示すようにアクチュエータＡＣからシフト駆動が入力される部位を全体的に示すものとし、アクチュエータＡＣ側のシフト伝達部材（ピン状部材やリンク部材等）を受け入れるスリット状の開口を駆動用開口３６ａとする。また、この駆動用開口３６ａの両サイド、すなわちアクチュエータＡＣ側のシフト伝達部材が直接当接し、実質的に補強を要する部位をサイド部３６ｂとする。
また入力部３６は、ブランク材Ｂの一部を折り返して形成するため、ブランク取りの際には、予め完成状態のドライブリング３１のほぼ正面投影形状となる実製品部位の他に、非製品部位となる余剰の補強部３６ｂｋを併せ持つようにブランク取りを行うものである（図１（ｂ）参照）。そして、この補強部３６ｂｋを、実製品部位の入力部３６に重ねるように一回以上折り曲げることで、完成状態の入力部３６の耐摩耗性を向上させるものである。なお、図中符号３６ｃは、ブランク材Ｂの補強部３６ｂｋ（駆動用開口３６ａの先端側）においてサイド部３６ｂをつなぐように形成された接続部である。
また、ブランク材Ｂには、補強部３６ｂｋの折り返しを支援する切り込み３７が形成され、これにより補強部３６ｂｋを確実に且つスムーズに折り返すことができ、所望の入力部３６を実現することができる。特に、このような切り込み３７の形成を、材料取りであるブランク取りと併せて行えば、ドライブリング３１の製造性（量産性）をより向上させることができ合理的である。
なお、切り込み３７は、例えば図１（ｂ）に示すように、入力部３６の幅方向すなわちサイド部３６ｂの外縁に沿って形成することもできるし（リングから見ると半径方向に当たるため、これを径方向の切り込み３７とする）、あるいは図２に示すように、駆動用開口３６ａに対しほぼ直交状態に形成することもできる（これを周方向の切り込み３７とする）。
なお、切り込み３７は、例えば図１（ｂ）に示すように、入力部３６の幅方向すなわちサイド部３６ｂの外縁に沿って形成することもできるし（リングから見ると半径方向に当たるため、これを径方向の切り込み３７とする）、あるいは図２に示すように、駆動用開口３６ａに対しほぼ直交状態に形成することもできる（これを周方向の切り込み３７とする）。
因みに、図１のような径方向の切り込み３７は、補強部３６ｂｋがドライブリング３１の外径（外側の円）から、はみ出さないように折り返すことができるため（いわゆるツラ位置での折り返しが行えるため）、入力部３６をリング外側（リング外郭）に突出させられない場合に好適な折り返しとなる。
これに対し、図２のような周方向の切り込み３７は、補強部３６ｂｋがリング外側に突出しても構わない場合に適した折り返しと言え、この場合の切り込み３７は、曲げ線（折り返しの最も外側に当たる位置）の両端に形成することが好ましい。これは、曲げ加工の際、曲げ線上において、割れや鞍状の反り等の形状不良が生じることがあり、これが上記切り込み３７によって防止でき、所望の折り返しが、より確実に行えるためである（図９参照）。もちろん、このような周方向の切り込み３７をブランク材Ｂ（ドライブリング３１）に形成する場合には、入力部３６の中央に駆動用開口３６ａが形成されることを考慮して、補強部３６ｂｋの接続強度が充分保てるように、その切り込み長さを設定するものである。
これに対し、図２のような周方向の切り込み３７は、補強部３６ｂｋがリング外側に突出しても構わない場合に適した折り返しと言え、この場合の切り込み３７は、曲げ線（折り返しの最も外側に当たる位置）の両端に形成することが好ましい。これは、曲げ加工の際、曲げ線上において、割れや鞍状の反り等の形状不良が生じることがあり、これが上記切り込み３７によって防止でき、所望の折り返しが、より確実に行えるためである（図９参照）。もちろん、このような周方向の切り込み３７をブランク材Ｂ（ドライブリング３１）に形成する場合には、入力部３６の中央に駆動用開口３６ａが形成されることを考慮して、補強部３６ｂｋの接続強度が充分保てるように、その切り込み長さを設定するものである。
なお、ここでは、これら二種の切り込み３７を各ブランク材Ｂ（ドライブリング３１）に別々に形成した実施例を示したが、ドライブリング３１の素材や板厚、あるいは入力部３６の幅寸法（折り返しの幅寸法）等によっては、これら二種の切り込み３７を一つのブランク材Ｂに同時に形成することも可能である。
更に、上記図１や図２で示した切り込み３７は、言わば長円形状であったが、三角形状、矩形状、円形、スリット（線状）等、適宜の形状が採用できる。
また、特許請求の範囲で記載した「補強部の折り返しを支援する切り込み」とは、これら二種の切り込み３７の上述した作用・効果に着眼した説明である。
更に、上記図１や図２で示した切り込み３７は、言わば長円形状であったが、三角形状、矩形状、円形、スリット（線状）等、適宜の形状が採用できる。
また、特許請求の範囲で記載した「補強部の折り返しを支援する切り込み」とは、これら二種の切り込み３７の上述した作用・効果に着眼した説明である。
排気ガイドアッセンブリＡＳは、以上述べた可変翼１、タービンフレーム２、可変機構３によって、エンジンが低速回転を行った際には、アクチュエータＡＣからのシフト駆動によりドライブリング３１を適宜回動させるものであり、これが伝達体３２を介して軸部１２に伝えられ、最終的に可変翼１を回動させるものである。そして、このような作動により図１（ａ）に示すように、排気ガスＧが適宜絞り込まれ、その排気流量が調節されるものである。
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と伝達体３２とが、ほぼ一定の角度で取り付けられる必要があり、本実施例においては、主に可変翼１の基準面１５が、この作用を担っている。
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と伝達体３２とが、ほぼ一定の角度で取り付けられる必要があり、本実施例においては、主に可変翼１の基準面１５が、この作用を担っている。
排気ガイドアッセンブリＡＳは、以上述べたような基本構造を有するものであって、以下、ドライブリング３１の様々な実施例（改変例）について説明する。
すなわち上記図１に示したドライブリング３１は、入力部３６を形成するにあたり、まずブランク材Ｂ（補強部３６ｂｋ）に予め駆動用開口３６ａを形成しておき、これを折り返して入力部３６を形成するように図示した。しかしながら、入力部３６の形成にあたっては、必ずしも駆動用開口３６ａを先に形成しておく必要はなく、例えば図２に示すように、駆動用開口３６ａが形成（開口）されていない補強部３６ｂｋを折り返してから、板厚二枚分の素材（ブランク材Ｂ）を同時に打ち抜き、駆動用開口３６ａを形成することも可能である。
すなわち上記図１に示したドライブリング３１は、入力部３６を形成するにあたり、まずブランク材Ｂ（補強部３６ｂｋ）に予め駆動用開口３６ａを形成しておき、これを折り返して入力部３６を形成するように図示した。しかしながら、入力部３６の形成にあたっては、必ずしも駆動用開口３６ａを先に形成しておく必要はなく、例えば図２に示すように、駆動用開口３６ａが形成（開口）されていない補強部３６ｂｋを折り返してから、板厚二枚分の素材（ブランク材Ｂ）を同時に打ち抜き、駆動用開口３６ａを形成することも可能である。
また、上記図１に示した補強部３６ｂｋは、サイド部３６ｂを接続部３６ｃによって、つなげるように形成したが、例えば図３に示すように、補強部３６ｂｋは駆動用開口３６ａの先端側をつなげず（接続部３６ｃを設けずに）、セパレート状に形成することも可能である。
また、上記図１〜図３に示した実施例は、いずれも補強部３６ｂｋを一回だけ折り返して、トータルで板厚二枚分の入力部３６を形成するものであった。しかしながら、ブランク形状を種々工夫することにより、三枚以上の板厚を有する入力部３６も形成することができるため、以下、このような実施例（改変例）について説明する。
まず図５（ａ）は、入力部３６の内周側と外周側（リング中心側とリング外側）とに別々の補強部３６ｂｋを形成しておき、これを実製品部位の入力部３６に対し、互い違いに折り返して、最終的にブランク材Ｂの三枚分の板厚を有する入力部３６を形成した実施例である。この場合、端的には一枚で形成した入力部３６に対して３倍の耐摩耗性を付与することができるものである。
まず図５（ａ）は、入力部３６の内周側と外周側（リング中心側とリング外側）とに別々の補強部３６ｂｋを形成しておき、これを実製品部位の入力部３６に対し、互い違いに折り返して、最終的にブランク材Ｂの三枚分の板厚を有する入力部３６を形成した実施例である。この場合、端的には一枚で形成した入力部３６に対して３倍の耐摩耗性を付与することができるものである。
なお、このように入力部３６の内周側と外周側とに形成しておいた補強部３６ｂｋを、互いに異なる方向に折り返して入力部３６の板厚を増強させる手法は、折り返した板厚がブランク材Ｂの両方の面に対して均等に増すため、他部材との接触を避けたい場合（片方の面のみに板厚を増すことが好ましくない場合）等に好適である。
また図５（ｂ）は、入力部３６の外周側（リング外側）に二枚分の補強部３６ｂｋを連続形成しておき、これを手前側と後方側とに交互に折り返して、最終的に板厚三枚分の入力部３６を形成する実施例である。
なお図５は、どちらもドライブリング３１の中心と入力部３６とを結ぶ半径方向（直線上）に補強部３６ｂｋを展開形成した例であり、これによりリング中心側とリング外側に形成される補強部３６ｂｋを交互に折り返して行くことで、完成状態の入力部３６の板厚をより一層増す構造が採り易くなるものである（理論上は板厚四枚分以上の入力部３６を形成することも容易と考えられる）。
また、上記図５（ａ）では、通常、ブランク後に廃棄されることが多いリング中心側に、補強部３６ｂｋを形成するため、使用素材の徹底利用が図れ、更なるコスト低減につなげることができる。
なお図５は、どちらもドライブリング３１の中心と入力部３６とを結ぶ半径方向（直線上）に補強部３６ｂｋを展開形成した例であり、これによりリング中心側とリング外側に形成される補強部３６ｂｋを交互に折り返して行くことで、完成状態の入力部３６の板厚をより一層増す構造が採り易くなるものである（理論上は板厚四枚分以上の入力部３６を形成することも容易と考えられる）。
また、上記図５（ａ）では、通常、ブランク後に廃棄されることが多いリング中心側に、補強部３６ｂｋを形成するため、使用素材の徹底利用が図れ、更なるコスト低減につなげることができる。
更に図６（ａ）は、入力部３６の外周側（リング外側）に、一枚分の補強部３６ｂｋを形成するとともに、そのサイド部分にもう一枚分の補強部３６ｂｋを形成した実施例である。この場合も折り方は異なるものの、サイド部分の補強部３６ｂｋと、リング外周側に延長状態に形成された補強部３６ｂｋとを、交互に折り返して行くことにより、最終的に板厚三枚分の入力部３６を形成することができる。
また図６（ｂ）は、入力部３６の外周側（リング外側）に、一枚分の補強部３６ｂｋを延長状態に形成するとともに、その両サイドにサイド部３６ｂとほぼ同じ短幅の補強部３６ｂｋを形成した例である。この場合も、両サイド部分の短幅の補強部３６ｂｋと、延長状態に形成された補強部３６ｂｋとを、互い違いに折り返して行くことで、最終的に板厚三枚分の入力部３６を形成することができる。
また図６（ｂ）は、入力部３６の外周側（リング外側）に、一枚分の補強部３６ｂｋを延長状態に形成するとともに、その両サイドにサイド部３６ｂとほぼ同じ短幅の補強部３６ｂｋを形成した例である。この場合も、両サイド部分の短幅の補強部３６ｂｋと、延長状態に形成された補強部３６ｂｋとを、互い違いに折り返して行くことで、最終的に板厚三枚分の入力部３６を形成することができる。
次に、このようなドライブリング３１の製造過程（製作過程）について概略的に説明する。なお、対象とするドライブリング３１の最終形状等は、上記図１に示した仕様のものとする。すなわち完成状態の入力部３６は、ブランク材Ｂの二枚分の板厚であり、また補強部３６ｂｋの折り返しにあたっては、駆動用開口３６ａを形成（開口）しておいてから折り返すものとする。
（１）ブランク材の打ち抜き（ドライブリングの形状打ち抜き）
ほぼ一定の板厚の金属素材からドライブリング３１を形成するためのブランク材Ｂを打ち抜く。なお、使用する金属素材としては高耐熱性を有するＳＵＨ６６０の使用が一般的であるが、折り返しによって入力部３６の耐摩耗性を部分的に向上させ得る本発明の優位性を考慮すると、このものよりも素材自体の耐熱性としては低くなるが、安価であるＳＵＳ３１０Ｓの使用も今後検討することができる。
なお、上記ブランク材Ｂの打ち抜きにあたっては、ドライブリング３１の内形や外形などの実製品部位を打ち抜くことはもちろん、実製品部位に対して余剰部（非製品部位）となる補強部３６ｂｋをも同時に打ち抜くものである。また、このブランク取りの際に駆動用開口３６ａや切り込み３７等を併せて打ち抜くことが可能であり、これによりドライブリング３１の生産性（量産性）を、より一層向上させることができる。
ほぼ一定の板厚の金属素材からドライブリング３１を形成するためのブランク材Ｂを打ち抜く。なお、使用する金属素材としては高耐熱性を有するＳＵＨ６６０の使用が一般的であるが、折り返しによって入力部３６の耐摩耗性を部分的に向上させ得る本発明の優位性を考慮すると、このものよりも素材自体の耐熱性としては低くなるが、安価であるＳＵＳ３１０Ｓの使用も今後検討することができる。
なお、上記ブランク材Ｂの打ち抜きにあたっては、ドライブリング３１の内形や外形などの実製品部位を打ち抜くことはもちろん、実製品部位に対して余剰部（非製品部位）となる補強部３６ｂｋをも同時に打ち抜くものである。また、このブランク取りの際に駆動用開口３６ａや切り込み３７等を併せて打ち抜くことが可能であり、これによりドライブリング３１の生産性（量産性）を、より一層向上させることができる。
（２）補強部の折り返し（入力部の補強）
次に、このようにして打ち抜いたブランク材Ｂの補強部３６ｂｋを、実製品部位の入力部３６に重ねるように折り返して、完成状態の入力部３６の厚さを増し、入力部３６の耐摩耗性を向上させる。なお、補強部３６ｂｋの折り返しにあたっては、ブランク材Ｂに折り返しを案内する切り込み３７が形成されているため、折り返しが行い易く且つ確実に行えるものである。
次に、このようにして打ち抜いたブランク材Ｂの補強部３６ｂｋを、実製品部位の入力部３６に重ねるように折り返して、完成状態の入力部３６の厚さを増し、入力部３６の耐摩耗性を向上させる。なお、補強部３６ｂｋの折り返しにあたっては、ブランク材Ｂに折り返しを案内する切り込み３７が形成されているため、折り返しが行い易く且つ確実に行えるものである。
また、駆動部３３については、適宜の段階で切削などによって形成することが可能であるが、ドライブリング３１の打ち抜き（ブランク取り）に併せて形成することも可能である。特に図１では、駆動部３３はドライブリング３１の一方の面から突出するように形成されているが、駆動部３３の本来の目的は、伝達体３２に回動（駆動）を回転滑り接触しながら伝達することであるため、例えば伝達体３２（接触部）をリンク状に形成すれば、駆動部３３は当該リンク部を受け入れる切り欠き状に形成することができ、特にこのような場合に、ドライブリング３１の打ち抜きに併せて、切り欠き状の駆動部３３を同時に形成（開口）させ得るものである。
本発明は、以上述べたように素材（ブランク材Ｂ）の補強部３６ｂｋを折り返して入力部３６、特にアクチュエータＡＣ側のシフト伝達部材が直接当接する駆動用開口３６ａの耐摩耗性を向上させるものであり、その目的や意義は上述した通りである。ここでドライブリング３１としては、耐熱オーステナイト鋼が一般に用いられるものであり、上記折り返しの工業的実施にあたっては材料力学における曲げ加工／変形理論に関する考察と、それに基づく材種／材質／形状因子を考慮した技術的な対処・工夫を行うことが好ましいとの知見を得たため、以下これについて説明する。
〈１〉曲げ加工／変形理論の概説
(1) 変形状態
塑性力学に基づく金属材料の「曲げ加工／変形」の理論によって変形状態をまとめると以下のようになる（図７；主として平面歪曲げ変形理論による）。この場合、材料の引張及び圧縮変形における真応力σと真歪εとの間には塑性変形域において以下のLudwick の式が成り立つ。
(1) 変形状態
塑性力学に基づく金属材料の「曲げ加工／変形」の理論によって変形状態をまとめると以下のようになる（図７；主として平面歪曲げ変形理論による）。この場合、材料の引張及び圧縮変形における真応力σと真歪εとの間には塑性変形域において以下のLudwick の式が成り立つ。
ここでＦ、ｎは材料定数であり、それぞれ塑性係数、加工硬化指数と呼ばれる。
図７から発生応力は、板厚内の弾性変形域内では直線的に変化し（フックの法則σ＝Ｅε（Ｅ：縦弾性係数）が成り立つゆえ）、塑性変形域内では放物線的（指数関数的）に増加し、外表面、内表面で最大となる。そして、所要荷重Ｐは、以下の式で表される。
図７から発生応力は、板厚内の弾性変形域内では直線的に変化し（フックの法則σ＝Ｅε（Ｅ：縦弾性係数）が成り立つゆえ）、塑性変形域内では放物線的（指数関数的）に増加し、外表面、内表面で最大となる。そして、所要荷重Ｐは、以下の式で表される。
ここに
また、発生歪εは、次式で与えられる。
従って、この歪εは中立軸（面）からの距離に比例して増大し、外表面及び内表面で最大になる。そして、Ｐの増大を抑制するためにσu を制御する必要性からオーステナイトポテンシャルγp を２８以上にして加工誘起変態を抑制するのが効果的であることを見出したものである。すなわち、Ｐ及びεが関与する耐熱オーステナイト鋼の曲げ加工性がγp ＝２８近傍において変曲点を有することを見出したもので、γp ≧２８の領域で曲げ加工性が急速に改善されるのである（図１０参照）。
(2) スプリングバック
材料にＭの曲げモーメントをかけて曲率半径がＲとなるように曲げた後、この曲げモーメントがゼロとなるように除荷すると、材料は弾性的に回復してモーメント負荷時（最初）の曲げ形状と一致しなくなり、スプリングバックが発生する。このスプリングバック量Δθは、例えば図８のように示され、次式で定義される。
材料にＭの曲げモーメントをかけて曲率半径がＲとなるように曲げた後、この曲げモーメントがゼロとなるように除荷すると、材料は弾性的に回復してモーメント負荷時（最初）の曲げ形状と一致しなくなり、スプリングバックが発生する。このスプリングバック量Δθは、例えば図８のように示され、次式で定義される。
また、Δθは、板厚ｔ、材質、曲率半径Ｒ、板幅ｂなどから次のように求めることができる。まず、力学的観点から、
または、材料工学的観点から、
後者の定式によれば、材料のν値がΔθに主体的に関与することを知見するとともに、ν値は曲げ加工後の肌あれ、ひいては高温摩耗・酸化を介して高温耐久性にも関係する。かかる観点からν＝６．０〜８．０に規定するのが望ましいことを知見した（図１１）。
(3) 反り、割れ
曲げ部の板厚は引張変形となる中立軸（面）より外側で薄くなり、圧縮変形となる内側で厚くなる。このため板幅方向についてみると外側では縮もうとし、内側では伸びようとする。その結果、図９に示すように板幅方向に反り（曲がり）が生じ、「鞍形状」になる。この反りＣＡは、次式で表され、幅方向の変形の拘束程度によって支配される。
曲げ部の板厚は引張変形となる中立軸（面）より外側で薄くなり、圧縮変形となる内側で厚くなる。このため板幅方向についてみると外側では縮もうとし、内側では伸びようとする。その結果、図９に示すように板幅方向に反り（曲がり）が生じ、「鞍形状」になる。この反りＣＡは、次式で表され、幅方向の変形の拘束程度によって支配される。
ここでｂ／ｔ≧８では幅方向の変形が拘束されるため、この変形が板縁の近傍だけに限られるので反りは起こらず、微細亀裂発生の危険も極小となり、幅方向の中央部では完全平面歪状態と考えて良い。反り、微細割れの危険度は、式〔９〕に示すように、ｂ／ｔに反比例し、上記γp ≧２８、ν＝６．０〜８．０なるオーステナイト鋼に関してはｂ／ｔ＝３近傍に変曲点を有することを確認し、ｂ／ｔ≧３．０なる条件を選択することにより、本願の曲げ加工による反り、微細割れを回避し得ることを現認したものである（図１２）。
〈２〉曲げ理論と開発試験によるドライブリング折り返しの方法と限定
上述した基本的メカニズム検討及び実体の開発試験の結果から、ドライブリング３１の使用材料・加工方法に関し、以下のような知見と限定条件を付すことに想到したものである。以上に関し、材料及び加工変形の両面から、本部品の曲げ変形の要因と特性関係の定性図面（図１０、１１、１２）を示すこととする。
上述した基本的メカニズム検討及び実体の開発試験の結果から、ドライブリング３１の使用材料・加工方法に関し、以下のような知見と限定条件を付すことに想到したものである。以上に関し、材料及び加工変形の両面から、本部品の曲げ変形の要因と特性関係の定性図面（図１０、１１、１２）を示すこととする。
(i) 材種
耐熱オーステナイト鋼のオーステナイトポテンシャル（Ｎｉ当量、Ｎｉeq）を２８以上とする（図１０）。理由は、上記式〔２〕のＰを過大にしないようσu を低値とし、曲げ作業を良好にするためである。
耐熱オーステナイト鋼のオーステナイトポテンシャル（Ｎｉ当量、Ｎｉeq）を２８以上とする（図１０）。理由は、上記式〔２〕のＰを過大にしないようσu を低値とし、曲げ作業を良好にするためである。
(ii)材質
スプリングバックを極少とするため、〔８〕式のΔθ＝ｇ（ν；ｘ、ｔ）より、νを６．０〜８．０間で粗粒にするのがよい。しかし、６．０より小さくすると、肌あれ（ひいては高温耐久性の劣化）を助長することになる。
スプリングバックを極少とするため、〔８〕式のΔθ＝ｇ（ν；ｘ、ｔ）より、νを６．０〜８．０間で粗粒にするのがよい。しかし、６．０より小さくすると、肌あれ（ひいては高温耐久性の劣化）を助長することになる。
(iii) 形状因子
反り及び微細割れ（亀裂）の発生を回避するために〔９〕式を基に検討した結果、ｂ／ｔ≧３．０にする必要があることを述べた（図１２）。ｂ／ｔ≧８．０にすれば変形が完全平面歪状態になって、「懸念」は完全に払拭することができるが、デザインによっては３．０≦ｂ／ｔ≦８．０になることがあるので、この場合は(ii)でスプリングバック対応主体としたν＝６．０〜８．０の制御が機能することが判明したものであり、これを実現するための高温焼鈍によって（ただし肌あれに注意する必要がある）、曲げ加工の引張り側の延性が確保されるとともに、同時に耐熱オーステナイト鋼の場合、焼鈍双晶の発現が促されることによる局部変形能の増大によって、ｂ／ｔの低値を補償することを見出した。
反り及び微細割れ（亀裂）の発生を回避するために〔９〕式を基に検討した結果、ｂ／ｔ≧３．０にする必要があることを述べた（図１２）。ｂ／ｔ≧８．０にすれば変形が完全平面歪状態になって、「懸念」は完全に払拭することができるが、デザインによっては３．０≦ｂ／ｔ≦８．０になることがあるので、この場合は(ii)でスプリングバック対応主体としたν＝６．０〜８．０の制御が機能することが判明したものであり、これを実現するための高温焼鈍によって（ただし肌あれに注意する必要がある）、曲げ加工の引張り側の延性が確保されるとともに、同時に耐熱オーステナイト鋼の場合、焼鈍双晶の発現が促されることによる局部変形能の増大によって、ｂ／ｔの低値を補償することを見出した。
なお、上記見解（材種／材質／形状因子の知見）は、ドライブリング３１（ブランク材Ｂ）に切り込み３７を形成しない想定であるため、ブランク材Ｂに、このような材種／材質／形状等を採用・実施しながら、更に切り込み３７を形成した場合には、これらが相乗的に作用して、補強部３６ｂの折り返し加工を工業的に実施する可能性がより一層向上するものであり、ドライブリング３１の量産性を極めて現実的なものとする。
〈３〉折り返しによる高温摩擦摩耗の低減
平滑面内の摩耗を原子間の作用として考察したHolmに従い、摩耗を二平面の原子の一部が他方に捕らえられる現象として、その原子数で確率的に求めると次式が得られる。
平滑面内の摩耗を原子間の作用として考察したHolmに従い、摩耗を二平面の原子の一部が他方に捕らえられる現象として、その原子数で確率的に求めると次式が得られる。
ここにＷは摩耗量、Ｈは材料の硬さ、Ｐは荷重、ｓは摩擦距離、ｚは接触する原子の一方が他に捕らえられる確率を表す。しかるに折り返し加工により、ドライブリング３１においてアクチュエータＡＣからのシフト駆動を直接受ける入力部３６の板厚方向の側面積（負荷面積）がｍ（≧１）倍になればＰ′＝Ｐ／ｍ、ｓ′＝ｍｓとなるから、折り返し加工を行ったときの摩耗量Ｗ′は、
となるので、折り返しなしの場合と総量は等しいが、この場合、重要なのは摩耗によって減少する摩耗深さ（摩耗厚さ）Ｔであるから（図１４（ａ）参照）、摩耗面積ＡがＡ′＝ｍＡになると、
から
となるので、摩擦深さは１／ｍに減少することになり、高温耐久に対してプラスの効果を生ずることとなる。折り返し数（または折り返し方法）が増えるにつれ、ｍが増加するから、摩耗深さは漸減する（図１３）。
１ 可変翼
１Ａ 可変翼（両軸タイプ）
２ タービンフレーム
３ 可変機構
１１ 翼部
１１ａ 前縁
１１ｂ 後縁
１２ 軸部
１２ａ 長軸部
１２ｂ 短軸部
１３ 鍔部
１５ 基準面
２１ フレームセグメント
２１ａ フレーム要素
２１ｂ フレーム要素
２１ｃ フレーム要素
２１ｎ フレーム要素（代表）
２２ 保持部材
２５ 軸受部
２５ａ 軸受部（長軸部側）
２５ｂ 軸受部（短軸部側）
２６ カシメピン
２７ ピン孔
３１ ドライブリング
３２ 伝達体
３３ 駆動部
３４ 受動部
３５ 挿入孔
３６ 入力部
３６ａ 駆動用開口
３６ｂ サイド部
３６ｃ 接続部
３６ｂｋ 補強部
３７ 切り込み
ＡＣ アクチュエータ
ＡＳ 排気ガイドアッセンブリ
Ｂ ブランク材（ドライブリングの）
Ｇ 排気ガス
ｈ 翼幅
ｐ 別部材
Ｌ 翼弦長
Ｓ 幅寸法
Ｔ 排気タービン
１Ａ 可変翼（両軸タイプ）
２ タービンフレーム
３ 可変機構
１１ 翼部
１１ａ 前縁
１１ｂ 後縁
１２ 軸部
１２ａ 長軸部
１２ｂ 短軸部
１３ 鍔部
１５ 基準面
２１ フレームセグメント
２１ａ フレーム要素
２１ｂ フレーム要素
２１ｃ フレーム要素
２１ｎ フレーム要素（代表）
２２ 保持部材
２５ 軸受部
２５ａ 軸受部（長軸部側）
２５ｂ 軸受部（短軸部側）
２６ カシメピン
２７ ピン孔
３１ ドライブリング
３２ 伝達体
３３ 駆動部
３４ 受動部
３５ 挿入孔
３６ 入力部
３６ａ 駆動用開口
３６ｂ サイド部
３６ｃ 接続部
３６ｂｋ 補強部
３７ 切り込み
ＡＣ アクチュエータ
ＡＳ 排気ガイドアッセンブリ
Ｂ ブランク材（ドライブリングの）
Ｇ 排気ガス
ｈ 翼幅
ｐ 別部材
Ｌ 翼弦長
Ｓ 幅寸法
Ｔ 排気タービン
Claims (5)
- 排気タービン(T) の外周位置に配置された複数の可変翼(1) を回動させ、
エンジンから排出された比較的少ない排気ガス(G) を、この可変翼(1) によって適宜絞り込み、排気ガス(G) の速度を増幅させ、排気ガス(G) のエネルギで排気タービン(T) を回し、排気タービン(T) 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タイプターボチャージャの排気ガイドアッセンブリ(AS)に組み込まれる可変機構(3) において、
前記可変機構(3) によって複数の可変翼(1) を一斉に回動させるにあたっては、外部に設けられたアクチュエータ(AC)をシフト駆動させることにより、可変翼(1) の軸部(12)が接続されたドライブリング(31)を回動させて、複数の可変翼(1) を一挙に回動させるものであり、
また、このドライブリング(31)は、ほぼ一定の板厚の金属素材から打ち抜かれたブランク材(B) から形成されるものであり、ブランク取りの際には、ドライブリング(31)の実製品部位以外に、余剰の補強部(36bk)を併せ持つブランク取りを行い、この補強部(36bk)を適宜折り返してアクチュエータ(AC)からシフト駆動が入力されるドライブリング(31)の入力部(36)の厚さを部分的に増し、入力部(36)の耐摩耗性を向上させるものであり、
また、前記ドライブリング(31)のブランク材(B) には、補強部(36bk)の折り返しを支援する切り込み(37)が形成されることを特徴とするＶＧＳタイプターボチャージャにおける可変機構。
- 前記ブランク材(B) に形成される切り込み(37)は、ブランク取りの際に併せて形成されることを特徴とする請求項１記載のＶＧＳタイプターボチャージャにおける可変機構。
- 前記補強部(36bk)をブランク材(B) に形成するにあたっては、ドライブリング(31)の中心と入力部(36)とを結ぶ半径線上に展開形成されることを特徴とする請求項１または２記載のＶＧＳタイプターボチャージャにおける可変機構。
- 前記ドライブリング(31)のブランク材(B) には、オーステナイトポテンシャルが２８以上、ＡＳＴＭ結晶粒度番号が６．０〜８．０の耐熱オーステナイト鋼が適用されるものであり、
また前記入力部(36)の幅寸法をｂ、板厚をｔとした場合、ｂ／ｔ値を３．０以上に設定するようにしたことを特徴とする請求項１、２または３記載のＶＧＳタイプターボチャージャにおける可変機構。
- 排気タービン(T) の外周位置に、複数の可変翼(1) を回動自在に設け、
エンジンから排出された比較的少ない排気ガス(G) を、この可変翼(1) によって適宜絞り込み、排気ガス(G) の速度を増幅させ、排気ガス(G) のエネルギで排気タービン(T) を回し、排気タービン(T) 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タイプターボチャージャの排気ガイドアッセンブリ(AS)において、
前記請求項１、２、３または４記載の可変機構(3) を組み込んで成ることを特徴とするＶＧＳタイプターボチャージャにおける排気ガイドアッセンブリ。
Priority Applications (6)
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| KR1020097021788A KR101414842B1 (ko) | 2007-06-07 | 2008-06-05 | Ｖｇｓ 타입 터보 챠저의 가변 기구 그리고 이것을 장착한 배기 가이드 어셈블리 |
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