JP6645458B2 - プレート、および、プレートの製造方法 - Google Patents
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Description
この点、タービンの熱は内燃機関の排気ガスから伝わるものであり、タービンの熱がリンク機構まで伝わるのを阻止することは極めて困難である。そこで、タービンからアクチュエータに至る伝熱経路において、空中への放熱を促進してアクチュエータに熱が伝わるのを抑制することができる構成が求められている。
また、プレートは、板状の本体部と、本体部から隆起してロッドの回転軸をなすピン部とを有し、ピン部は、外に開かれた中空を有する筒状であり、自身の外周側に、リンク機構を構成する他の部品が係合して他の部品の回転軸をなす。
このため、ピン部において熱がアクチュエータ側に伝わるのを抑制して中空からの放熱を促進することができる。この結果、ターボチャージャーにおいて、タービンからアクチュエータに至る伝熱経路において空中への放熱を促進することで、タービンの熱がリンク機構を経由してアクチュエータに伝わることを抑制することができる。
実施例1のプレート1の構成を、図面を用いて説明する。
まず、プレート1が用いられるターボチャージャー2について説明する。
ターボチャージャー2は、例えば、内燃機関の排気ガスの運動エネルギーを利用して、吸入空気を内燃機関(図示せず。)に過給するものであり、以下の排気タービン3、吸気コンプレッサ4、ウェストゲートバルブ5、アクチュエータ6およびリンク機構7を備える(図1参照。)。
そして、実施例1のリンク機構7は、2つのプレート1とロッド13とを有し、一方のプレート1Aはアクチュエータ6の出力軸6aに固定され、他方のプレート1Bはバルブ5の回転軸5aに固定されている。また、ロッド13は、プレート1Aに与えられるトルクをプレート1Bに伝えてバルブ5を回転させる。
プレート1は、板状の本体部15と、本体部15から隆起してロッド13の回転軸をなすピン部16とを有する。なお、プレート1の材料は、例えば、SUS430であり、プレート1の全体に高温窒化処理が施されている。
さらに、部分15Aには、ピン部16の軸と穴17の軸とを結ぶ直線状に順送マッチング19が存在する。
また、ピン部16は、外に開かれた中空21を有する円筒状であり、自身の外周側にロッド13が係合する。すなわち、ロッド13には、ピン部16が通される穴22が設けられ、穴22にピン部16を通すことでロッド13とピン部16とを係合させる(図4参照。)。
ここで、厚さth2は、ピン部16の内、溝25の部分の厚さであり、厚さth3は、ロッド13が嵌まる部分、つまり、ピン部16の壁部の厚さである。
そして、厚さth2は厚さth3と同じであり、ロッド13が嵌まる部分(ピン部16の壁部)の径Dは、ピン部16の全体の高さHよりも大きい。
実施例1のプレート1の製造方法を説明する。
まず、プレート1の製造方法では、まず、準備工程において、1つの板状の金属材料26をプレス加工等により準備する。そして、次の絞り加工工程では、金属材料26を絞り加工することにより、ピン部16に相当する筒状部27と本体部15に相当する平板部28とが隙間または界面が存在しないように連続している一体物29を設ける(図5参照。)。
そして、先端部27aを押して折り曲げることで溝25を形成する。
実施例1のプレート1によれば、ピン部16は、外に開かれた中空21を有する筒状であり、自身の外周側にロッド13が係合する。
これにより、ピン部16に中空21を設けることで、排気タービン3からアクチュエータ6に至る伝熱経路において空中への放熱面積を増やすことができる。
また、ピン部16を筒状にすることでピン部16の断面積を低減することができるので、ピン部16自身における伝熱を抑制することができる。このため、ピン部16において熱がアクチュエータ6側に伝わるのを抑制して中空21からの放熱を促進することができる。
これにより、本体部15とピン部16との間の伝熱性を高めることができる。このため、プレート1Bにおいて、排気タービン3から本体部15を経由してピン部16に至る伝熱を促進することで、中空21からの放熱を促進することができる。
さらに、本体部15とピン部16とは隙間または界面が存在しないように連続しているので、そもそも、接合等が不要になり、製造コストを低減することができる。
これにより、走行風が中空21を通過することができるので、ピン部16における放熱性を高めることができる。
ここで、ピン部16にはロッド13から受ける力が圧縮方向に作用するため、ピン部16における応力は小さい。一方、本体部15には、ピン部16が受けた力が曲げモーメントとして伝わるため、本体部15における応力は大きい。このため、本体部15の厚さth1を、ピン部16の厚さth2、th3よりも大きくする必要がある。
以上により、本体部15の厚さth1をピン部16の厚さth2、th3よりも大きくすることで、本体部15における剛性を高めることができる。
これにより、部品24によりロッド13の抜けを確実に防止することができる。
まず、中空21を溝25の内周側まで存在させることにより、中空21を形成する表面積が増えるので放熱性を高めることができる。また、厚さth2と厚さth3とを同じにすることで、プレート1において厚肉になる部位を減らすことができるので、プレート1を、より一層、プレス加工に適した形状にすることができる。
ターボチャージャー2の高温環境下では、プレート1とロッド13との間で無潤滑の摺動を求められる。また、摺動時の面圧も高い。このため、プレート1の全体に熱処理または表面処理を施してピン部16を硬化させることにより、高温環境下での無潤滑の摺動および摺動時の高面圧に対する耐久性を高めておくことができる。
これにより、穴17にバルブ5の回転軸5a、または、アクチュエータ6の出力軸6aを嵌めて接合等することにより、アクチュエータ6が発生するトルクをバルブ5に伝えることができる。
これにより、絞り加工時に傾斜が発生するのを抑制することができる。
これにより、プレスにより穴17を設けるときに、応力集中を防止することができるので、穴17の開口縁にダレが発生するのを抑制することができる。このため、寸法のバラつきを低減することができる。
これにより、プレートの1の搭載の自由度を高めることができる。
これにより、ピン部16に関し、高さHを抑制しながら表面積を増やすことができるので、高さHを抑制しつつ、放熱能力を高めることができる。また、径Dを高さHよりも大きくすることで、絞り加工のときに割れが発生するのを抑制することができる。
これにより、本体部15とピン部16とを、隙間または界面が存在しないように連続させることができるので、本体部15とピン部16との間の伝熱性を高めることができる。このため、プレート1において、排気タービン3から本体部15を経由してピン部16に至る伝熱を促進することで、中空21からの放熱を促進することができる。
さらに、本体部15とピン部16とを隙間または界面が存在しないように連続させるので、そもそも、接合等が不要になり、製造コストを低減することができる。
これにより、プレスの絞り加工を容易化することができる。また、筒状部27の先端側を折り曲げることで溝25を設けることができる。
筒状部27の段により、溝25の位置および寸法の精度を高めることができる。
実施例2のプレート1を、実施例1のプレート1と異なる点を中心に説明する。
実施例2のプレート1によれば、図6に示すように、溝25の2つの側面25a、25bの内、軸方向の他端側の側面25bは、外周側ほど本体部15に近くなるテーパ面である。
溝25の幅寸法の管理を強化して部品24のガタつきを阻止しようとすると、溝25に部品24が嵌まらない可能性も高まる。これに対し、側面25bをテーパ面にすることで、溝25に嵌まった部品24を、テーパ面で滑らせてガタ詰めすることができる。このため、部品24を確実に溝25に嵌めつつ、部品24のガタつきを抑制することができる。
これにより、ロッド13の穴22にピン部16に通すときにピン部16と穴22の周縁とが干渉するのを抑制することができる。
ここで、ピン部16と穴22の周縁との隙間を大きくすれば、ピン部16の一端側の径D1を他端側の径Dより大きくしても、ピン部16と穴22の周縁との干渉を避けながら穴22にピン部16に通すことができる。
実施例3のプレート1を、実施例1のプレート1と異なる点を中心に説明する。
実施例3のプレート1によれば、図7に示すように、ピン部16の先端面16aは、外周側ほど本体部15に近いテーパ状である。
これにより、ロッド13の穴22にピン部16を通す作業が容易になり、組み付け性を高めることができる。
実施例4のプレート1を、実施例1のプレート1と異なる点を中心に説明する。
実施例4のプレート1によれば、図8に示すように、穴17に回り止め32が存在する。
これにより、アクチュエータ6の出力軸6aやバルブ5の回転軸5aがプレート1に対して相対回転するのを阻止することができる。また、出力軸6aや回転軸5aをかしめることで、プレート1の抜けを阻止することができる。
実施例5のプレート1を、実施例1のプレート1と異なる点を中心に説明する。
実施例5のプレート1は、例えば、特表2016−523328と同様のダイヤフラム式のアクチュエータ6を備えるターボチャージャー2において、リンク機構7を構成し、ロッド13とバルブ5の回転軸5aとをリンクする。
実施例6のプレート1を、実施例1のプレート1と異なる点を中心に説明する。
実施例6のプレート1は、例えば、WO2013/042172と同様の直動式のアクチュエータ6を備えるターボチャージャー2において、リンク機構7を構成する。そして、プレート1は、図10に示すように、アクチュエータ6の出力軸6aとロッド13としてのリンクプレートとをリンクする、ピンおよびジョイントの一体物として用いられている。
実施例7のプレート1を、実施例1のプレート1と異なる点を中心に説明する。
実施例7のプレート1は、例えば、特表2013−540932と同様の直動式のアクチュエータ6を備えるターボチャージャー2において、リンク機構7を構成する。そして、プレート1は、図11に示すように、アクチュエータ6の出力軸6aとしてのロッド13と調整レバー36とをリンクするコネクティングエレメントとして用いられ、コネクティングプレートとコネクティングコンターとの一体物である。
本願発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を考えることができる。
例えば、実施例のプレート1の材料はSUS430であり、プレート1の全体に高温窒化処理が施されていたが、プレート1の材料をオーステナイト系SUSとし、プレート1の全体に低温浸炭処理(パイオナイト処理)、または、クロム浸透処理を施してもよい。また、プレート1の材料をプレス性良好鉄鋼材料とし、プレート1の全体に、焼き入れ後、ニッケルやクロムの機能メッキ処理を施してもよい。
Claims (20)
- 回転駆動されるウエストゲートバルブ(5)と、このウエストゲートバルブのアクチュエータ(6)と、前記ウエストゲートバルブと前記アクチュエータとを所定のロッド(13)を介してリンクするリンク機構(7)とを備えるターボチャージャー(2)に用いられ、
前記リンク機構を構成し、前記ウエストゲートバルブと前記ロッドとの間、または、前記ロッドと前記アクチュエータとの間の少なくとも一部をなすプレート(1)において、
このプレートは、板状の本体部(15)と、この本体部から隆起するピン部(16)とを有し、
このピン部は、外に開かれた中空(21)を有する筒状であり、自身の外周側に、前記リンク機構を構成する他の部品が係合してこの他の部品の回転軸をなすことを特徴とするプレート。 - 請求項1に記載のプレートにおいて、
前記本体部と前記ピン部とは、隙間または界面が存在しないように連続していることを特徴とするプレート。 - 請求項1または請求項2に記載のプレートにおいて、
前記中空は、前記ピン部を貫通して少なくとも2か所で外に開かれていることを特徴とするプレート。 - 請求項1または請求項2に記載のプレートにおいて、
前記中空は、前記ピン部を貫通せずに前記ピン部の先端側で閉じられ、前記本体部が存在する本体側で外に開かれていることを特徴とするプレート。 - 請求項1ないし請求項4の内のいずれか1つに記載のプレートにおいて、
前記ピン部は前記本体部から垂直に隆起しており、前記本体部の厚さ(th1)は、前記ピン部の厚さ(th2、th3)よりも大きいことを特徴とするプレート。 - 請求項1ないし請求項5の内のいずれか1つに記載のプレートにおいて、
前記ピン部の外周には、前記他の部品の抜けを防止する部品(24)が嵌まる溝(25)が存在することを特徴とするプレート。 - 請求項6に記載のプレートにおいて、
前記溝の2つの側面(25a、25b)の内、前記本体部が存在する本体側の側面(25b)は、外周側ほど前記本体部に近くなるテーパ面であることを特徴とするプレート。 - 請求項6または請求項7に記載のプレートにおいて、
前記ピン部の径に関し、前記溝よりも先端側の部分の径(D1)は、前記本体部が存在する本体側の部分の径(D)よりも小さいことを特徴とするプレート。 - 請求項6ないし請求項8の内のいずれか1つに記載のプレートにおいて、
前記中空は、前記溝の内周側まで存在しており、前記ピン部の内、前記溝の部分の厚さ(th2)は、前記他の部品が係合する部分の厚さ(th3)と同じであることを特徴とするプレート。 - 請求項6ないし請求項9の内のいずれか1つに記載のプレートにおいて、
前記ピン部の先端面(16a)は、外周側ほど前記本体部に近いテーパ状であることを特徴とするプレート。 - 請求項1ないし請求項10の内のいずれか1つに記載のプレートにおいて、
全体に熱処理または表面処理が施されていることを特徴とするプレート。 - 請求項1に記載のプレートにおいて、
前記本体部は、前記ピン部の軸と平行な軸を有する穴(17)を具備し、
この穴には、前記ウエストゲートバルブの回転軸(5a)、または、前記アクチュエータの出力軸(6a)が嵌まることを特徴とするプレート。 - 請求項12に記載のプレートにおいて、
前記ピン部の軸と前記穴の軸とを結ぶ直線状に順送マッチング(19)が存在することを特徴とするプレート。 - 請求項12または請求項13に記載のプレートにおいて、
前記穴は円形であることを特徴とするプレート。 - 請求項12または請求項13に記載のプレートにおいて、
前記穴には、回り止め(32)が存在することを特徴とするプレート。 - 請求項1ないし請求項15の内のいずれか1つに記載のプレートにおいて、
前記本体部は、曲げ段差(18)を有することを特徴とするプレート。 - 請求項1ないし請求項16の内のいずれか1つに記載のプレートにおいて、
前記ピン部の内、前記他の部品が係合する部分の径(D)は、前記ピン部全体の高さ(H)よりも大きいことを特徴とするプレート。 - 回転駆動されるウエストゲートバルブと、このウエストゲートバルブのアクチュエータと、前記ウエストゲートバルブと前記アクチュエータとを所定のロッドを介してリンクするリンク機構とを備えるターボチャージャーに用いられ、
前記リンク機構を構成し、前記ウエストゲートバルブと前記ロッドとの間、または、前記ロッドと前記アクチュエータとの間の少なくとも一部をなすプレートの製造方法において、
このプレートは、板状の本体部と、この本体部から隆起するピン部とを有し、
このピン部は、外に開かれた中空を有する筒状であり、自身の外周側に、前記リンク機構を構成する他の部品が係合してこの他の部品の回転軸をなし、
前記本体部と前記ピン部とは、隙間または界面が存在しないように連続しており、
前記プレートの製造方法は、
1つの板状の金属材料(26)を絞り加工することにより、前記ピン部に相当する筒状部(27)と前記本体部に相当する平板部(28)とが隙間または界面が存在しないように連続している一体物(29)を設ける絞り加工工程を備えることを特徴とするプレートの製造方法。 - 請求項18に記載のプレートの製造方法において、
前記筒状部は、先端側と前記平板部の側の両側で開口する中空(30)を有することを特徴とするプレートの製造方法。 - 請求項19に記載のプレートの製造方法において、
前記ピン部の外周には、前記他の部品の抜けを防止する部品が嵌まる溝が存在し、
前記筒状部の先端部は段状に縮径しており、
前記絞り加工工程では、前記筒状部の先端部(27a)を叩くことで前記溝を形成することを特徴とするプレートの製造方法。
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