WO2018159318A1 - プレート、および、プレートの製造方法 - Google Patents

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WO2018159318A1
WO2018159318A1 PCT/JP2018/005434 JP2018005434W WO2018159318A1 WO 2018159318 A1 WO2018159318 A1 WO 2018159318A1 JP 2018005434 W JP2018005434 W JP 2018005434W WO 2018159318 A1 WO2018159318 A1 WO 2018159318A1
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pin
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actuator
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悦豪 柳田
山中 哲爾
尚明 河野
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株式会社デンソー
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    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present disclosure relates to a plate used for driving a wastegate valve of a turbocharger and a method for manufacturing the plate.
  • the heat of the turbine may be transmitted to the actuator via the link mechanism.
  • Turbine heat is transmitted from the exhaust gas of the internal combustion engine, and it is extremely difficult to prevent the heat of the turbine from being transmitted to the link mechanism.
  • the heat transfer path from the turbine to the actuator there is a demand for a configuration capable of suppressing heat transfer to the actuator by promoting heat radiation to the air.
  • This disclosure aims to suppress the heat of the turbine from being transmitted to the actuator via the link mechanism by promoting heat dissipation to the air in the heat transfer path from the turbine to the actuator in the turbocharger.
  • the plate of the present disclosure is used for a turbocharger including a wastegate valve that is rotationally driven, an actuator of the wastegate valve, and a link mechanism that links the wastegate valve and the actuator via a predetermined rod.
  • a plate comprises a link mechanism and makes at least one part between a waste gate valve and a rod, or between a rod and an actuator.
  • the plate has a plate-like main body portion and a pin portion that protrudes from the main body portion and forms the rotation axis of the rod.
  • the pin part has a cylindrical shape having a hollow part opened to the outside, and other parts constituting the link mechanism are engaged with the outer peripheral side to form a rotation axis of the other parts.
  • the heat radiation area to the air can be increased.
  • the cross-sectional area of a pin part can be reduced by making a pin part cylindrical, the heat transfer in a pin part itself can be suppressed.
  • FIG. 1 is an overall view of a turbocharger (Example 1).
  • FIG. 2 is a plan view of the plate (Example 1).
  • 3 is a cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 2 (Example 1).
  • FIG. 4A is a sectional view showing a state in which the rod and the wastegate valve are assembled to the plate
  • FIG. 4B is a plan view showing an assembled state of the plate and the rod (Example 1).
  • FIG. 5A is a cross-sectional view showing a plate-like metal material
  • FIG. 5B is a cross-sectional view showing an integrated material as an intermediate material
  • FIG. 5C is a cross-sectional view of a plate as a final product.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of a plate (Example 2).
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a plate (Example 3).
  • FIG. 8A is a perspective view of the plate, and
  • FIGS. 8B to 8D are plan views showing the shape of the rotation stopper (Example 4).
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a link between a plate and a rod (Example 5).
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a link between a plate and a rod (Example 6).
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a link between a plate and a rod (Example 7).
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a plate (modified example).
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a plate (modified example).
  • FIG. 14 is a cross-sectional view of a plate (modified example).
  • the turbocharger 2 supercharges intake air to an internal combustion engine (not shown) using, for example, the kinetic energy of the exhaust gas of the internal combustion engine, and includes the following exhaust turbine 3, intake compressor 4, and waist A gate valve 5, an actuator 6 and a link mechanism 7 are provided (see FIG. 1).
  • the exhaust turbine 3 has a well-known structure having a turbine wheel (not shown) that rotates by the kinetic energy of exhaust gas and a spiral turbine housing 9 that houses the turbine wheel.
  • the exhaust turbine 3 is provided in an exhaust passage (not shown) of the internal combustion engine and is rotationally driven by the kinetic energy of the exhaust gas.
  • the intake compressor 4 has a known structure having a compressor wheel (not shown) that rotates by the torque of the turbine wheel and a spiral compressor housing 10 that houses the compressor wheel. And the intake compressor 4 is provided in the intake passage (not shown) of an internal combustion engine, and compresses intake air with the torque of a turbine wheel.
  • the waste gate valve 5 is a swing type valve that is rotationally driven, and is disposed in a bypass passage 11 that diverts a part of the flow of exhaust gas in the exhaust passage to bypass the exhaust turbine 3.
  • the wastegate valve 5 is rotationally driven by the torque generated by the actuator 6 to adjust the opening of the bypass passage 11 and adjust the supercharging pressure by the turbocharger 2 (hereinafter, the wastegate valve 5 is referred to as the valve 5).
  • the valve 5 Sometimes called abbreviated.
  • the actuator 6 is, for example, an electric motor (not shown), a gear reducer (not shown), and a torque generating unit that outputs torque by having an output shaft 6a, and has a known structure.
  • the actuator 6 is mounted on the intake compressor 4 away from the exhaust turbine 3 and the valve 5 for the purpose of avoiding thermal influence from the exhaust gas.
  • the link mechanism 7 mechanically links the actuator 6 provided on the intake compressor 4 side and the valve 5 provided on the exhaust turbine 3 side via a rod 13. It is comprised so that two may be included.
  • the link mechanism 7 includes two plates 1 and a rod 13.
  • One plate 1 ⁇ / b> A is fixed to the output shaft 6 a of the actuator 6, and the other plate 1 ⁇ / b> B is connected to the rotating shaft 5 a of the valve 5. It is fixed. Further, the rod 13 transmits the torque applied to the plate 1A to the plate 1B to rotate the valve 5.
  • the plate 1 has a plate-like main body portion 15 and a pin portion 16 that protrudes from the main body portion 15 and forms the rotation axis of the rod 13.
  • the material of the plate 1 is, for example, SUS430, and the entire plate 1 is subjected to high temperature nitriding treatment.
  • the main body portion 15 is a portion that determines the radius of rotation of the plate 1 and includes the following holes 17. That is, the hole 17 has an axis parallel to the axis of the pin portion 16, and the rotation shaft 5 a of the valve 5 or the output shaft 6 a of the actuator 6 is fitted into the hole 17.
  • the hole 17 is circular.
  • the main body portion 15 has a bending step 18, and a portion 15A where the hole 17 exists and a portion 15B where the pin portion 16 exists are stepped.
  • portion 15A there is a progressive matching 19 on a straight line connecting the axis of the pin portion 16 and the axis of the hole 17.
  • the pin part 16 protrudes vertically from the part 15B. That is, the axial direction of the pin portion 16 is perpendicular to the portion 15B.
  • the pin portion 16 has a cylindrical shape having a hollow portion 21 opened to the outside, and the rod 13 engages with the outer peripheral side of the pin portion 16 itself. That is, the rod 13 is provided with a hole 22 through which the pin portion 16 is passed, and the rod 13 and the pin portion 16 are engaged by passing the pin portion 16 through the hole 22 (FIGS. 4A and 4 ( See b).
  • the hollow part 21 has penetrated the pin part 16, and is opened outside by the front end side of the pin part 16, and the main body side in which the main-body part 15 exists. Further, on the outer periphery of the pin portion 16, there is a groove 25 into which a component 24 that prevents the rod 13 from coming off is fitted.
  • the hollow portion 21 penetrates the pin portion 16, opens to the outside on one end side and the other end side in the axial direction of the pin portion 16, and exists also on the inner peripheral side of the groove 25.
  • the component 24 is, for example, an E ring or a clip.
  • the tip end side and the main body side may be referred to as one end side and the other end side, respectively, in the axial direction of the pin portion 16.
  • the thickness th1 of the main body portion 15 is larger than the thicknesses th2 and th3 of the pin portion 16.
  • the thickness th2 is the thickness of the portion of the groove 25 in the pin portion 16
  • the thickness th3 is the thickness of the portion into which the rod 13 fits, that is, the wall portion of the pin portion 16.
  • the thickness th2 is the same as the thickness th3, and the diameter D of the portion (the wall portion of the pin portion 16) into which the rod 13 is fitted is larger than the overall height H of the pin portion 16.
  • the plate 1 is provided by drawing one plate-like metal material 26, and the main body 15 and the pin 16 are continuous so that there is no gap or interface. That is, the main body portion 15 and the pin portion 16 are not separately provided and integrated by bonding or press-fitting, but are integrally configured so as to have no gap or interface with the same and a series of materials. . In other words, the main body portion 15 and the pin portion 16 are made of a continuous material and are configured as one component.
  • one plate-shaped metal material 26 is prepared by press working or the like.
  • the metal material 26 is drawn so that the cylindrical portion 27 corresponding to the pin portion 16 and the flat plate portion 28 corresponding to the main body portion 15 are continuous so that there is no gap or interface.
  • An integrated object 29 is provided (see FIG. 5).
  • the cylindrical portion 27 has a hollow portion 30 that is open on both sides in the axial direction, and this hollow portion 30 becomes the hollow portion 21 in the pin portion 16. Further, the distal end portion 27a of the cylindrical portion 27 is reduced in a stepped shape, and the distal end side region of the hollow portion 30 is also reduced in diameter according to the width of the reduced diameter in the distal end portion 27a.
  • channel 25 is formed by pushing and bending the front-end
  • the pin part 16 is a cylinder shape which has the hollow part 21 opened outside, and the rod 13 engages with an outer peripheral side of itself.
  • the heat radiation area to the air can be increased in the heat transfer path from the exhaust turbine 3 to the actuator 6.
  • the cross-sectional area of the pin portion 16 can be reduced by making the pin portion 16 cylindrical, heat transfer in the pin portion 16 itself can be suppressed. For this reason, it is possible to suppress heat from being transmitted to the actuator 6 side in the pin portion 16 and promote heat dissipation from the hollow portion 21.
  • the slidability between the plate 1 and the rod 13 and the wear resistance of the plate 1 and the rod 13 can be improved. That is, if the pin part 16 is solid, the heat dissipation in the pin part 16 is deteriorated, and wear due to sliding increases in a high temperature environment. On the other hand, when the hollow part 21 is provided in the pin part 16 and heat dissipation in the pin part 16 is enhanced, slidability and wear resistance can be enhanced even in a high temperature environment. Moreover, as a method of providing the hollow portion 21 in the pin portion 16, the plate 1 can be provided without forging by adopting a method in which the metal material 26 is provided by pressing and the metal material 26 is drawn. .
  • main body portion 15 and the pin portion 16 are continuous so that there is no gap or interface.
  • the main body 15 and the pin 16 are not separately provided and integrated by bonding or press-fitting, but are integrally configured so as to have no gap or interface with the same and a series of materials. Therefore, heat treatment becomes easy.
  • main body portion 15 and the pin portion 16 are continuous so that there is no gap or interface, joining or the like becomes unnecessary in the first place, and the manufacturing cost can be reduced.
  • the hollow part 21 penetrates the pin part 16, and is opened outside at two places.
  • the thickness th1 of the main body portion 15 is larger than the thicknesses th2 and th3 of the pin portion 16.
  • the stress at the pin portion 16 is small.
  • the force received by the pin portion 16 is transmitted to the main body portion 15 as a bending moment, the stress in the main body portion 15 is large. For this reason, it is necessary to make the thickness th1 of the main body portion 15 larger than the thicknesses th2 and th3 of the pin portion 16.
  • the pin portion 16 is cylindrical, the section modulus is large and the stress is small.
  • the body 15 has a small section modulus and a large stress with respect to bending. For this reason, it is necessary to make the thickness th1 of the main body portion 15 larger than the thicknesses th2 and th3 of the pin portion 16.
  • the rigidity of the main body 15 can be increased by making the thickness th1 of the main body 15 larger than the thicknesses th2 and th3 of the pin 16.
  • the hollow portion 21 exists up to the inner peripheral side of the groove 25, and the thickness th2 of the portion of the groove 25 in the pin portion 16 is the same as the thickness th3 of the portion into which the rod 13 is fitted.
  • the hollow part 21 exists up to the inner peripheral side of the groove 25, the surface area for forming the hollow part 21 is increased, so that the heat dissipation can be improved. Further, by making the thickness th2 and the thickness th3 the same, it is possible to reduce the portion of the plate 1 that is thick, and thus the plate 1 can be made into a shape more suitable for pressing. .
  • the plate 1 is subjected to heat treatment or surface treatment as a whole.
  • the body portion 15 has a hole 17 into which the rotary shaft 5a of the valve 5 or the output shaft 6a of the actuator 6 is fitted, and the axis of the hole 17 is parallel to the axis of the pin portion 16.
  • the torque generated by the actuator 6 can be transmitted to the valve 5 by fitting the rotary shaft 5a of the valve 5 or the output shaft 6a of the actuator 6 into the hole 17 and joining them.
  • the hole 17 is circular.
  • the main body 15 has a bending step 18.
  • the diameter D of the portion of the pin portion 16 with which the rod 13 engages is larger than the overall height H of the pin portion 16.
  • the surface area of the pin portion 16 can be increased while suppressing the height H, so that the heat radiation capability can be increased while suppressing the height H. Further, by making the diameter D larger than the height H, it is possible to suppress the occurrence of cracks during drawing.
  • the plate 1 is produced by drawing one plate-like metal material 26 so that the cylindrical portion 27 corresponding to the pin portion 16 and the flat plate portion 28 corresponding to the main body portion 15 are not spaced or interfaced. A drawing process is provided in which a continuous piece 29 is provided so that there is no presence.
  • the main body portion 15 and the pin portion 16 can be made continuous so that there is no gap or interface, so that the heat transfer between the main body portion 15 and the pin portion 16 can be enhanced.
  • heat dissipation from the hollow portion 21 can be promoted by promoting heat transfer from the exhaust turbine 3 to the pin portion 16 via the main body portion 15.
  • main body 15 and the pin 16 are not provided separately and integrated by joining or press-fitting, but can be configured integrally with the same and a series of materials so that there is no gap or interface. Therefore, the heat treatment of the plate 1 can be easily performed.
  • main body portion 15 and the pin portion 16 are made continuous so that there is no gap or interface, joining or the like becomes unnecessary in the first place, and the manufacturing cost can be reduced.
  • cylindrical part 27 has the hollow part 21 opened on both sides of an axial direction.
  • channel 25 can be provided by bending the front end side of the cylindrical part 27.
  • the distal end portion 27a of the cylindrical portion 27 is reduced in a step shape, and in the drawing process, the groove 25 is formed by bending the distal end portion 27a.
  • the accuracy of the position and dimensions of the groove 25 can be increased by the step of the cylindrical portion 27.
  • Example 2 The plate 1 of Example 2 is demonstrated centering on a different point from the plate 1 of Example 1.
  • FIG. 1 The plate 1 of Example 2 is demonstrated centering on a different point from the plate 1 of Example 1.
  • the side surface 25 b on the other end side in the axial direction is tapered closer to the main body portion 15 toward the outer peripheral side. Surface.
  • the management of the width dimension of the groove 25 is strengthened to prevent the part 24 from rattling, the possibility that the part 24 will not fit into the groove 25 increases.
  • the side surface 25b into a tapered surface
  • the component 24 fitted in the groove 25 can be slid by the tapered surface to be loosely packed. For this reason, rattling of the component 24 can be suppressed while the component 24 is securely fitted in the groove 25.
  • the diameter D1 of the portion on the one end side in the axial direction from the groove 25 is smaller than the diameter D of the portion on the other end side.
  • the pin portion 16 can be passed through the hole 22 while avoiding the interference.
  • the clearance between the pin portion 16 and the periphery of the hole 22 is preferably as small as possible. Therefore, by making the diameter D1 smaller than the diameter D, the pin portion 16 and the peripheral edge of the hole 22 are prevented from interfering with each other when the pin portion 16 passes through the hole 22 and the peripheral edge of the hole 22 is prevented from interfering.
  • the surface pressure at the time of sliding can be reduced by making the gap with the smallest possible.
  • Example 3 The plate 1 of the third embodiment will be described focusing on differences from the plate 1 of the first embodiment.
  • the front end surface 16a of the pin portion 16 is tapered toward the main body portion 15 toward the outer peripheral side.
  • Example 4 The plate 1 of the fourth embodiment will be described focusing on differences from the plate 1 of the first embodiment.
  • a petal shape having a convex portion projecting to the inner peripheral side see FIGS. 8A and 8B
  • an elongated hole shape having two parallel sides see FIGS. 8A and 8B
  • polygonal shapes, such as a regular hexagon see FIG.8 (d)
  • various aspects are employable.
  • Example 5 The plate 1 of the fifth embodiment will be described focusing on differences from the plate 1 of the first embodiment.
  • the plate 1 of the fifth embodiment constitutes a link mechanism 7 in the turbocharger 2 including the diaphragm type actuator 6 similar to the special table 2016-523328, and links the rod 13 and the rotary shaft 5a of the valve 5 to each other. .
  • the guide piece 34 and the bushing 35 exist between the rod 13 and the pin portion 16.
  • the guide piece 34 is welded to the end of the rod 13, the bushing 35 is press-fitted into the guide piece 34, and the pin portion 16 is accommodated in the bushing 35.
  • the pin part 16 of Example 5 is a spheroid
  • the hollow part 21 is a cylinder coaxial with the long axis of a spheroid, for example.
  • Example 6 The plate 1 of the sixth embodiment will be described focusing on differences from the plate 1 of the first embodiment.
  • the plate 1 of Example 6 constitutes the link mechanism 7 in the turbocharger 2 including the direct acting actuator 6 similar to WO2013 / 042172, for example. As shown in FIG. 10, the plate 1 is used as an integrated pin and joint that links the output shaft 6 a of the actuator 6 and the link plate as the rod 13.
  • Example 7 The plate 1 of the seventh embodiment will be described focusing on differences from the plate 1 of the first embodiment.
  • the plate 1 of the seventh embodiment constitutes the link mechanism 7 in the turbocharger 2 including the direct acting actuator 6 similar to the special table 2013-540932.
  • the plate 1 is used as a connecting element for linking the rod 13 as the output shaft 6a of the actuator 6 and the adjustment lever 36, and is an integral part of the connecting plate and the connecting contour.
  • the material of the plate 1 of the embodiment is SUS430, and the entire plate 1 is subjected to high-temperature nitriding treatment. Treatment) or chromium infiltration treatment.
  • the material of the plate 1 may be a steel material having good pressability, and the entire plate 1 may be subjected to functional plating treatment of nickel or chromium after quenching.
  • the groove 25 is provided on the outer periphery of the pin portion 16, and the component 24 for preventing the rod 13 from being pulled out is fitted in the groove 25.
  • a tension generating product 38 such as a disc spring or a washer may be assembled on the opposite side of the component 24 to generate tension in the axial direction of the pin portion 16.
  • the component 24 is fitted in the groove 25, variation in the dimensions for determining the tension is suppressed, so that the tension can be stabilized.
  • the hollow part 21 has penetrated the pin part 16, is opened outside by the one end side and the other end side regarding the axial direction of the pin part 16, and the groove
  • various modes can be considered for the hollow portion 21.
  • the hollow portion 21 may be closed at one end side and extended to the inner peripheral side of the groove 25 (see FIG. 13).
  • the hollow portion 21 may be closed at one end side and not extended to the inner peripheral side of the groove 25. (See FIG. 14).
  • the hollow portion 21 may be opened to the outside except at one end side and the other end side in the axial direction.
  • the heat dissipation area may be increased (see FIGS. 15 and 16).
  • the main body portion 15 and the pin portion 16 are integrally configured so as not to have a gap or an interface with the same and a series of materials, but correspond to the main body portion 15.
  • a portion and a portion corresponding to the pin portion 16 may be provided as separate bodies and integrated as a plate 1 by joining or press-fitting.

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Abstract

プレート1によれば、ピン部16は、外に開かれた中空部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に中空部21を設けることで、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側に伝わるのを抑制して中空部21からの放熱を促進することができる。

Description

プレート、および、プレートの製造方法 関連出願の相互参照
 本出願は、2017年3月1日に出願された日本特許出願番号2017-37851号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、ターボチャージャーのウエストゲートバルブの駆動に用いられるプレート、および、プレートの製造方法に関するものである。
 ターボチャージャーでは、回転駆動されるスウィング式のウエストゲートバルブと、ウエストゲートバルブのアクチュエータと、ウエストゲートバルブと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構成が周知である(例えば、特許文献1参照)。
 このような構成を備えるターボチャージャーでは、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可能性がある。
 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。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。
特表2016-523328号公報
 本開示は、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を目的とする。
 本開示のプレートは、回転駆動されるウエストゲートバルブと、ウエストゲートバルブのアクチュエータと、ウエストゲートバルブと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る。そして、プレートは、リンク機構を構成し、ウエストゲートバルブとロッドとの間、または、ロッドとアクチュエータとの間の少なくとも一部をなす。
 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する。ピン部は、外に開かれた中空部を有する筒状であり、その外周側に、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。
 これにより、リンク機構を構成するプレートのピン部において中空部を設けることで、空中への放熱面積を増やすことができる。また、ピン部を筒状にすることでピン部の断面積を低減することができるので、ピン部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部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。
図1は、ターボチャージャーの全体図である(実施例1)。 図2は、プレートの平面図である(実施例1)。 図3は、図2のIII-III断面図である(実施例1)。 図4(a)はプレートにロッドおよびウエストゲートバルブを組み付けた状態を示す断面図であり、図4(b)はプレートとロッドとの組み付け状態を示す平面図である(実施例1)。 図5(a)は板状の金属材料を示す断面図であり、図5(b)は中間材料としての一体物を示す断面図であり、図5(c)は最終製品であるプレートの断面図である(実施例1)。 図6は、プレートの断面図である(実施例2)。 図7は、プレートの断面図である(実施例3)。 図8(a)はプレートの斜視図であり、図8(b)~図8(d)は回り止めの形状を示す平面図である(実施例4)。 図9は、プレートとロッドとのリンクを示す断面図である(実施例5)。 図10は、プレートとロッドとのリンクを示す断面図である(実施例6)。 図11は、プレートとロッドとのリンクを示す断面図である(実施例7)。 図12は、プレートの断面図である(変形例)。 図13は、プレートの断面図である(変形例)。 図14は、プレートの断面図である(変形例)。 図15は、プレートの正面図である(変形例)。 図16は、図15のXVI-XVI断面図である(変形例)。
 以下、本開示を実施するための形態を実施例に基づいて説明する。
 (実施例1の構成)
 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、ウエストゲートバルブ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。)。
 排気タービン3は、排気ガスの運動エネルギーにより回転するタービンホイール(図示せず。)、および、タービンホイールを収容する渦巻き形状のタービンハウジング9を有する周知構造である。そして、排気タービン3は、内燃機関の排気通路(図示せず。)に設けられて排気ガスの運動エネルギーにより回転駆動される。
 吸気コンプレッサ4は、タービンホイールのトルクにより回転するコンプレッサホイール(図示せず。)、および、コンプレッサホイールを収容する渦巻き形状のコンプレッサハウジング10を有する周知構造である。そして、吸気コンプレッサ4は、内燃機関の吸気通路(図示せず。)に設けられてタービンホイールのトルクにより吸入空気を圧縮する。
 ウエストゲートバルブ5は、回転駆動されるスウィング式のバルブであり、排気通路において排気ガスの流れの一部を分岐させて排気タービン3を迂回させるバイパス通路11に配置される。そして、ウエストゲートバルブ5は、アクチュエータ6が発生するトルクにより回転駆動されてバイパス通路11の開度を調整し、ターボチャージャー2による過給圧を調節する(以下、ウエストゲートバルブ5をバルブ5と略して呼ぶことがある。)。
 アクチュエータ6は、例えば、電動モータ(図示せず。)、歯車減速機(図示せず。)、および、出力軸6aを有してトルクを出力するトルク発生部であり、周知の構造である。また、アクチュエータ6は、排気ガスから熱影響を受けるのを回避する目的で、排気タービン3およびバルブ5から離れた吸気コンプレッサ4に搭載されている。
 リンク機構7は、吸気コンプレッサ4の側に設けられたアクチュエータ6と排気タービン3の側に設けられたバルブ5とを、ロッド13を介して機械的にリンクするものであり、上記のプレート1を2つ含むように構成されている。
 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。
 以下、プレート1について、図2~図5を用いて詳述する。
 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。
 まず、本体部15は、プレート1の回転半径を決める部分であり、次のような穴17を具備する。すなわち、穴17は、ピン部16の軸と平行な軸を有し、穴17には、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が嵌まる。なお、穴17は円形である。
 また、本体部15は、曲げ段差18を有し、穴17が存在する部分15Aと、ピン部16が存在する部分15Bとが段違いになっている。
 さらに、部分15Aには、ピン部16の軸と穴17の軸とを結ぶ直線上に順送マッチング19が存在する。
 次に、ピン部16は、部分15Bから垂直に隆起している。つまり、ピン部16の軸方向は部分15Bに垂直である。
 また、ピン部16は、外に開かれた中空部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(a)、4(b)参照。)。
 また、中空部21は、ピン部16を貫通しており、ピン部16の先端側、および、本体部15が存在する本体側で外に開かれている。さらに、ピン部16の外周には、ロッド13の抜けを防止する部品24が嵌まる溝25が存在する。そして、中空部21は、ピン部16を貫通しており、ピン部16の軸方向に関して一端側、他端側で外に開かれており、溝25の内周側にも存在している。なお、部品24は、例えばEリングやクリップである。また、以下の説明では、ピン部16の軸方向に関し、先端側および本体側をそれぞれ一端側、他端側とすることがある。
 また、本体部15の厚さth1は、ピン部16の厚さth2、th3よりも大きい。
 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。
 ここで、プレート1は、1つの板状の金属材料26を絞り加工することにより設けられており、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。すなわち、本体部15とピン部16とは、別体として設けられて接合や圧入により一体化するのではなく、同一かつ一連の材料で隙間または界面を有さないように一体に構成されている。さらに換言すれば、本体部15とピン部16とは、材料が連続しており、一部品として構成されている。
 (実施例1の製造方法)
 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。)。
 ここで、筒状部27は、軸方向の両側で開口する中空部30を有し、この中空部30が、ピン部16における中空部21となる。また、筒状部27の先端部27aは段状に縮径しており、先端部27aにおける縮径の幅に応じて中空部30も先端側の領域が縮径している。
 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の効果)
 実施例1のプレート1によれば、ピン部16は、外に開かれた中空部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に中空部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部21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2において、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を促進することで、排気タービン3の熱がリンク機構7を経由してアクチュエータ6に伝わることを抑制することができる。
 従って、プレート1とロッド13との間の摺動性、プレート1およびロッド13の耐摩耗性を高めることができる。すなわち、ピン部16を中実にするとピン部16における放熱性が悪くなり、高温環境下では摺動による摩耗が大きくなる。これに対し、ピン部16に中空部21を設けてピン部16における放熱性を高めると、高温環境下でも摺動性や耐摩耗性を高めることができる。また、ピン部16に中空部21を設ける方法として、プレス加工により金属材料26を設けて金属材料26に絞り加工を施す方法を採用することで、鍛造によらずにプレート1を設けることができる。
 また、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。
 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、中空部21からの放熱を促進することができる。
 また、本体部15とピン部16とは、別体として設けられて接合や圧入により一体化するのではなく、同一かつ一連の材料で隙間または界面を有さないように一体に構成されているため、熱処理が容易になる。
 すなわち、異なる部品を接合している場合、熱処理後の硬い組織にかしめ等を施すと、割れる可能性がある。また、かしめ後に熱処理を施すと、金属の素材を高温に曝すので、かしめ力が緩和される虞がある。これに対し、本体部15とピン部16とを、界面を有さないように一体に構成することで、熱処理前後にかしめ等を施す必要がなくなるので、熱処理を容易化することができる。
 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。
 また、中空部21はピン部16を貫通して2か所で外に開かれている。
 これにより、走行風が中空部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。
 また、本体部15の厚さth1は、ピン部16の厚さth2、th3よりも大きい。
 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。
 また、ピン部16は筒状になっているため、断面係数が大きく応力が小さい。一方、本体部15は曲げに対して断面係数が小さく応力が大きい。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。
 また、ピン部16の外周には、ロッド13の抜けを防止する部品24が嵌まる溝25が存在する。
 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。
 また、中空部21は、溝25の内周側まで存在しており、ピン部16の内、溝25の部分の厚さth2は、ロッド13が嵌まる部分の厚さth3と同じである。
 まず、中空部21を溝25の内周側まで存在させることにより、中空部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。
 また、プレート1では、全体に熱処理または表面処理が施されている。
 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。
 また、本体部15には、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が嵌まる穴17が存在し、穴17の軸はピン部16の軸と平行である。
 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。
 また、ピン部16の軸と穴17の軸とを結ぶ直線上に順送マッチング19が存在する。
 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。
 また、穴17は円形である。
 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。
 また、本体部15は、曲げ段差18を有する。
 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。
 また、ピン部16の内、ロッド13が係合する部分の径Dは、ピン部16の全体の高さHよりも大きい。
 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。
 また、プレート1の製造方法には、1つの板状の金属材料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を設ける絞り加工工程が含まれる。
 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、中空部21からの放熱を促進することができる。
 また、本体部15とピン部16とを、別体として設けて接合や圧入により一体化するのではなく、同一かつ一連の材料で隙間または界面を有さないように一体に構成することができるため、プレート1の熱処理を容易に行うことができる。
 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。
 また、筒状部27は、軸方向の両側で開口する中空部21を有する。
 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。
 さらに、筒状部27の先端部27aは段状に縮径しており、絞り加工工程では、先端部27aを折り曲げることで溝25を形成する。
 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)
 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。
 また、ピン部16の径に関し、溝25よりも軸方向の一端側の部分の径D1は、他端側の部分の径Dよりも小さい。
 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。
 しかし、ピン部16と穴22の周縁との隙間が大きいほど、摺動時の面圧が高くなるので、ピン部16と穴22の周縁との隙間は、できる限り小さい方が好ましい。そこで、径D1を径Dよりも小さくすることで、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しつつ、ピン部16と穴22の周縁との隙間を、できる限り小さくして摺動時の面圧を下げることができる。
 (実施例3)
 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)
 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。
 なお、回り止め32の態様には、例えば、内周側に突出する凸部を有する花びら形状(図8(a)、図8(b)参照。)、2つの平行な辺を有する長穴形状(図8(c)参照。)、および、正六角形等の多角形状(図8(d)参照。)など、様々な態様を採用することができる。
 (実施例5)
 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。
 ここで、実施例5のリンク機構7によれば、図9に示すように、ロッド13とピン部16との間に、案内片34およびブッシング35が存在する。そして、ロッド13の端部に案内片34が溶接されるとともに、案内片34にブッシング35が圧入され、ピン部16はブッシング35内に収容されている。なお、実施例5のピン部16は回転楕円体であり、中空部21は、例えば、回転楕円体の長軸と同軸の円筒である。
 (実施例6)
 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)
 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。
 (変形例)
 本開示は、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。
 また、実施例のプレート1によれば、ピン部16の外周には溝25が設けられ、溝25にロッド13の抜けを防止する部品24が嵌まっていたが、図12に示すように、皿バネやワッシャなどの張力発生品38を部品24の反対側に組み付けてピン部16の軸方向に張力を発生させてもよい。この場合、溝25に部品24が嵌まっているため、張力を決める寸法のばらつきが抑制されるので、張力を安定させることができる。
 また、上記実施例のプレート1によれば、中空部21は、ピン部16を貫通しており、ピン部16の軸方向に関して一端側、他端側で外に開かれており、溝25の内周側にも存在していたが、中空部21には、様々な態様を考えることができる。例えば、中空部21を一端側で閉じて溝25の内周側まで伸ばしてもよく(図13参照。)、中空部21を一端側で閉じて溝25の内周側まで伸ばさないようにしてもよい(図14参照。)。
 このように、中空部21を一端側で閉じることにより、被水時の水の侵入を防止して腐食を抑制することができる。なお、ピン部16は、排気タービン3やアクチュエータ6に対して外側に配置されることが多いと考えられるので、水の侵入防止を優先する場合、中空部21を一端側で閉じることは効果が大きい。
 さらに、中空部21を軸方向の一端側、他端側以外で外に開くようにしてもよく、例えば、ピン部16を径方向に貫通する孔40を設けて、ピン部16から中空部21への放熱面積を増やしてもよい(図15および図16参照。)。
 また、実施例のプレート1によれば、本体部15とピン部16とは、同一かつ一連の材料で隙間または界面を有さないように一体に構成されていたが、本体部15に相当する部分とピン部16に相当する部分とを別体として設け、接合や圧入により一体化してプレート1として構成してもよい。
 本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (20)

  1.  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、または、前記ロッドと前記アクチュエータとを連結するプレート(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、外に開かれた中空部(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。
  2.  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。
  3.  請求項1または請求項2に記載のプレートにおいて、
     前記中空部は、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。
  4.  請求項1または請求項2に記載のプレートにおいて、
     前記中空部は、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。
  5.  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。
  6.  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。
  7.  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。
  8.  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。
  9.  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、
     前記中空部は、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。
  10.  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。
  11.  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。
  12.  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。
  13.  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上に順送マッチング(19)が存在することを特徴とするプレート。
  14.  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。
  15.  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。
  16.  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。
  17.  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。
  18.  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、または、前記ロッドと前記アクチュエータとを連結する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、外に開かれた中空部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。
  19.  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部(30)を有することを特徴とするプレートの製造方法。
  20.  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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