JP2003048029A

JP2003048029A - 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おいて可変翼を回動自在に保持するタービンフレームの製造方法

Info

Publication number: JP2003048029A
Application number: JP2001235761A
Authority: JP
Inventors: Shinjiro Oishi; 新二朗大石
Original assignee: Sogi Kogyo KK
Current assignee: Sogi Kogyo KK
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2003-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】ＶＧＳタイプターボチャージャにおいて可変
翼を回動自在に保持するタービンフレームを、切削を要
することなく効率的に量産できるようにした新規な製造
方法を提供する。【解決手段】本発明の製造方法は、ボス形成部２４ａ
とフランジ形成部２３ａとを一体に有するように打ち抜
かれたブランク材を、フレームセグメント２１の原形で
ある素形材Ｗとする、素形材の準備工程と、素形材Ｗま
たは開口装置６のうち、どちらか一方または双方を５０
〜２００℃に加熱した状態で、素形材Ｗのほぼ中央部に
バーリング用の下孔２４ｂを開口する、下孔の開口工程
と、素形材Ｗまたはバーリング装置７のうち、どちらか
一方または双方を５０〜２００℃に加熱した状態で、素
形材Ｗのボス形成部２４ａをフランジ形成部２３ａに対
して突き出し形成するバーリング工程とを具えているこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車用エンジン等
に用いられるターボチャージャに関するものであって、
特にこのものに組み込まれ、可変翼を回動自在に保持す
るタービンフレームを、効率的に製造する新規な方法に
係るものである。

【０００２】

【発明の背景】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。ところでこのターボチ
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回転が
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。

【０００３】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が開発されてきてい
る。このものは排気タービンの外周に配設された複数の
可変翼（羽）によって、少ない流量の排気ガスを絞り込
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タイプのターボチャー
ジャにあっては、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。

【０００４】そしてこのようなＶＧＳタイプのターボチ
ャージャにおいて、可変翼を回動自在に保持するタービ
ンフレームを製造するにあたっては、例えばロストワッ
クス鋳造に代表される精密鋳造法等によって、ボス部と
フランジ部とを一体に具えた金属素材（タービンフレー
ムの原形となる素形材）をまず形成した後、このような
素形材を適宜切削加工等して行き、所望の形状や寸法に
仕上げるものであった。

【０００５】しかしながらこのような切削手法にあたっ
ては、以下に示すような点において問題があった。すな
わちこの種のターボ装置は、一般に高温・排ガス雰囲気
下で使用されるため、タービンフレームについても、優
れた耐熱性や耐酸化性等を有するＳＵＳ３１０Ｓ等の耐
熱ステンレス鋼が適用されるものであるが、このような
素材は、一般に難切削性の材質であり、切削に長時間を
要し、加工に手間がかかるという問題があった。このた
めタービンフレームの製造工程から極力、切削加工を排
除することが、量産化を実現する上での課題となってい
た。

【０００６】また近年、特にディーゼル車においては、
環境保護等の観点から大気中に放出される排気ガスが強
く規制される現状にあり、元来エンジン回転が低いディ
ーゼルエンジンにおいては、ＮＯ_X や粒子状物質（Ｐ
Ｍ）等を低減するためにも低回転域からエンジンの効率
化が図れるＶＧＳタイプのターボチャージャの量産化
が、切望されるものであった。

【０００７】

【開発を試みた技術的課題】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、可変翼を回動自在に保
持するタービンフレームを、切削を要することなく効率
的に量産できるようにした新規な製造方法の開発を試み
たものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち請求項１記載の
ＶＧＳタイプターボチャージャの排気ガイドアッセンブ
リにおいて可変翼を回動自在に保持するタービンフレー
ムの製造方法は、排気タービンの外周位置において複数
の可変翼を回動自在に保持し、エンジンから排出された
比較的少ない排気ガスを、この可変翼によって適宜絞り
込み、排気ガスの速度を増幅させ、排気ガスのエネルギ
で排気タービンを回し、この排気タービンに直結された
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タイプのターボチャージャに組み込
まれるタービンフレームを製造するにあたり、その工程
は、ほぼ一定の板厚を有した金属材からボス形成部とフ
ランジ形成部とを一体に有するように打ち抜かれたブラ
ンク材を、タービンフレームの原形である素形材とす
る、素形材の準備工程と、素形材または開口装置のう
ち、どちらか一方または双方を５０〜２００℃に加熱し
た状態で、素形材のほぼ中央部にバーリング用の下孔を
開口する、下孔の開口工程と、素形材またはバーリング
装置のうち、どちらか一方または双方を５０〜２００℃
に加熱した状態で、素形材のボス形成部をフランジ形成
部に対して突き出し形成するバーリング工程とを具えて
いることを特徴として成るものである。この発明によれ
ば、ＶＧＳタイプターボチャージャのタービンフレーム
を、切削を要することなく、効率的に製造できる。すな
わちこの種のタービンフレームは、耐熱素材であり、ま
た板厚も一例として５ｍｍ程度と厚い等の理由から、バ
ーリング加工による製造が極めて難く、従来は、専ら鋳
造後、手間のかかる切削を余儀なくされていたが、本発
明によって難加工性のタービンフレームを、バーリング
加工によって効率的に量産し得るものである。特に下孔
開口工程やバーリング工程において素形材や装置を加熱
するため、素形材が変形し易くなり、素形材の加工性を
向上させ、バーリング加工における素形材のしわ、亀
裂、局部的な肉厚不足等の不良を解消できる。

【０００９】また請求項２記載の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おいて可変翼を回
動自在に保持するタービンフレームの製造方法は、前記
請求項１記載の要件に加え、前記素形材には、オーステ
ナイト系の耐熱材が適用されるものであり、また前記下
孔の開口工程における素形材または開口装置の加熱、及
び前記バーリング工程における素形材またはバーリング
装置の加熱は、素形材の加工誘起マルテンサイト変態指
標であるＭｄ₃₀値に応じて、加熱温度が設定されること
を特徴として成るものである。この発明によれば、使用
材種のＭｄ₃₀値から最適な加熱温度を決定することがで
き、円滑なバーリング加工を実現できる。

【００１０】更にまた請求項３記載の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おいて可変翼
を回動自在に保持するタービンフレームの製造方法は、
前記請求項１または２記載の要件に加え、前記バーリン
グ工程においては、水溶性耐熱潤滑剤を適用することを
特徴として成るものである。この発明によれば、バーリ
ング工程において水溶性耐熱潤滑剤を適用するため、バ
ーリング加工が、円滑且つ確実に行えることはもとよ
り、潤滑剤の使用等に伴う塗布性、乾燥性、高温潤滑
性、除去性等が向上し、タービンフレームのより一層効
率的な製造が行える。因みに一般の潤滑剤は、加温によ
って粘度低下を来し、潤滑性が劣化するため、本願のタ
ーボチャージャのような高温雰囲気下では、ほとんど使
用できず、またＷＳ₂ やＭｏＳ₂ 等の高粘度の潤滑剤
は、作業性、特に除去性が悪く、やはり本願には適さな
いものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明を図示の実施の形態に
基づいて説明する。説明にあたっては、本発明の適用対
象物であるタービンフレーム２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
Ａについて説明し、その中で併せてタービンフレーム２
について言及し、その後、本発明のタービンフレームの
素形材の製造方法について説明する。排気ガイドアッセ
ンブリＡ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。

【００１２】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Ａ
に対して概ね１０個から１５個程度）配設され、そのそ
れぞれが、ほぼ同程度づつ回動して排気流量を適宜調節
するものである。そして各可変翼１は、翼部１１と、軸
部１２とを具えて成る。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概ね翼状に形成さ
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。なおここで翼部１１の幅寸法を便宜
上、羽根高さｈとする。また軸部１２は、翼部１１と一
体で連続するように形成されるものであり、翼部１１を
動かす際の回動軸に相当する部位となる。

【００１３】そして翼部１１と軸部１２との接続部位に
は、軸部１２から翼部１１に向かって窄まるようなテー
パ部１３と、軸部１２より幾分大径の鍔部１４とが連な
るように形成されている。なお鍔部１４の底面は、翼部
１１における軸部１２側の端面と、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
取り付けた状態における摺動面となり、可変翼１の円滑
な回動状態が確保される。更に軸部１２の先端部には、
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。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平面が、翼
部１１に対してほぼ一定の傾斜状態に形成されて成るも
のである。

【００１４】次に本発明によって製造されるタービンフ
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を挟
み込むように構成される。そしてフレームセグメント２
１は、可変翼１の軸部１２を受け入れるフランジ部２３
と、後述する可変機構３を外周に嵌めるボス部２４とを
具えて成る。なおこのような構造からフランジ部２３に
は、周縁部分に可変翼１と同数の受入孔２５が等間隔で
形成される。

【００１５】また保持部材２２は、図１に示すように中
央部分が開口された円板状に形成されている。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の翼部１１を、常に円滑に回動さ
せ得るように、両部材間の寸法は、ほぼ一定（概ね可変
翼１の翼幅寸法程度）に維持されるものであり、一例と
して受入孔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ている。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に開口される孔をピン孔
２７とする。

【００１６】なおこの実施の形態では、フレームセグメ
ント２１のフランジ部２３は、保持部材２２とほぼ同径
のフランジ部２３Ａと、保持部材２２より幾分大きい径
のフランジ部２３Ｂとの二つのフランジ部分から成るも
のであり、これらを同一部材で形成するものであるが、
同一部材での加工が複雑になる場合等にあっては、径の
異なる二つのフランジ部を分割して形成し、後にカシメ
加工やブレージング加工等によって接合することも可能
である。

【００１７】ここで本発明の「タービンフレームの製造
方法」とは、実質的に上記フレームセグメント２１の製
造方法を示すものである。そしてこのフレームセグメン
ト２１は、ほぼ一定の板厚を有した耐熱金属材から、フ
ランジ部２３とボス部２４とを一体に有するように打ち
抜かれたブランク材を出発素材とし、このものに適宜の
加工が施されて完成品としてのフレームセグメント２１
を得るものである。なおセグメントの原形状態を呈する
ブランク材及び、このものが完成品としてのセグメント
に形成されるまでの間の部材を、素形材Ｗとする。

【００１８】次に可変機構３について説明する。このも
のはタービンフレーム２のボス部２４の外周側に設けら
れ、排気流量を調節するために可変翼１を回動させるも
のであり、一例として図１に示すように、アッセンブリ
内において実質的に可変翼１の回動を生起する回動部材
３１と、この回動を可変翼１に伝える伝達部材３２とを
具えて成るものである。回動部材３１は、図示するよう
に中央部分が開口された略円板状に形成され、その周縁
部分に可変翼１と同数の伝達部材３２を等間隔で設ける
ものである。なおこの伝達部材３２は、回動部材３１に
回転自在に取り付けられる駆動要素３２Ａと、可変翼１
の基準面１５に固定状態に取り付けられる受動要素３２
Ｂとを具えて成るものであり、これら駆動要素３２Ａと
受動要素３２Ｂとが接続された状態で、回動が伝達され
る。具体的には四角片状の駆動要素３２Ａを、回動部材
３１に対して回転自在にピン止めするとともに、この駆
動要素３２Ａを受け入れ得るように略Ｕ字状に形成した
受動要素３２Ｂを、可変翼１の先端の基準面１５に固定
し、四角片状の駆動要素３２ＡをＵ字状の受動要素３２
Ｂに嵌め込み、双方を係合させるように、回動部材３１
をボス部２４に取り付けるものである。

【００１９】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と受動要素３２Ｂとが、ほぼ一定の角度で取り
付けられる必要があり、本実施の形態においては、主に
可変翼１の基準面１５がこの作用を担っている。また回
動部材３１を単にボス部２４に嵌め込んだままでは、回
動部材３１がタービンフレーム２と僅かに離反した際、
伝達部材３２の係合が解除されてしまうことが懸念され
るため、これを防止すべく、タービンフレーム２の対向
側から回動部材３１を挟むようにリング３３等を設け、
回動部材３１に対してタービンフレーム２側への押圧傾
向を賦与するものである。このような構成によって、エ
ンジンが低速回転を行った際には、可変機構３の回動部
材３１を適宜回動させ、伝達部材３２を介して軸部１２
に伝達し、図１に示すように可変翼１を回動させ、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
る。

【００２０】本発明を適用した排気ガイドアッセンブリ
Ａの一例は、以上のように構成されて成り、以下、本発
明のタービンフレームの製造方法について説明する（図
２参照）。なおここでの「タービンフレーム」とは、上
述したようにフレームセグメント２１を実質的に示すも
のである。そしてフレームセグメント２１は、ほぼ一定
の板厚に打ち抜かれたブランク材（素形材Ｗ）を出発素
材とし、この素形材Ｗに対して、ほぼ中央部にバーリン
グ用の下孔を開口した後、ボス部２４を突き出し状態に
形成したり、受入孔２５やピン孔２７の開口を行う等、
適宜の加工が施されて目的のフレームセグメント２１を
得るものである。ここで素形材Ｗに形成されるフランジ
部２３やボス部２４を、完成状態のものと区別する場合
には、それぞれフランジ形成部２３ａ、ボス形成部２４
ａとする。

【００２１】（１）素形材の準備工程（ブランク材の打
ち抜き）この工程は、ほぼ一定の板厚を有し、目的のフレームセ
グメント２１を実現し得る大きさに打ち抜いたブランク
材（素形材Ｗ）を準備する工程であり、ここでは、平面
視、略円状を呈し、約５ｍｍ程度の板厚を有するブラン
ク材が、帯鋼等から打ち抜かれるものである。ここで素
形材Ｗ（ブランク材）の材質としては、例えばＳＵＳ３
１０Ｓ、ＳＵＨ３１０、ＳＵＨ６６０等のオーステナイ
ト系の耐熱圧延材が適用される。因みに鋳造によって素
形材Ｗを得る場合、すなわち素形材Ｗの材質として耐熱
鋳造材を適用した場合には、後の工程において行うバー
リング加工等が極めて行いづらいため、本発明では耐熱
圧延材から打ち抜いたブランク材を素形材Ｗとするもの
である。なおブランク材は、必ずしもこのような板状部
材から打ち抜いて準備する必要はなく、予め適宜の形状
に打ち抜かれたブランク材（特に市販品）等が適用可能
であれば、これを搬入し、素形材の準備工程とすること
もできる。

【００２２】（２）下孔の開口工程適宜の大きさに打ち抜かれた素形材Ｗは、そのほぼ中央
部にバーリング用の下孔２４ｂが開口されるものであ
り、ここでは一例として図２に示すように、ダイス６１
と、パンチ６２とを主要部材とした開口装置６によっ
て、下孔２４ｂを打ち抜くものである。もちろんここで
の下孔２４ｂは、完成状態のボス部２４の内径よりも小
さく開口されるものであり、一例として完成状態におけ
るボス部２４の７０％程度の径寸法に開口される。そし
て下孔２４ｂが開口された素形材Ｗは、図２に併せて示
すように、平面視、略ドーナツ状に形成される。

【００２３】なお上記下孔の開口工程においては、素形
材Ｗまたは開口装置６のうち、どちらか一方または双方
を、素材の加工誘起マルテンサイト変態指標であるＭｄ
₃₀の値に応じて、５０〜２００℃に加熱して行うもので
ある。このＭｄ₃₀とは、オーステナイト系（ステンレス
鋼）素材に特有のものであり、オーステナイト素板に
０．３０の単軸引張真歪を与えたとき、オーステナイト
相の５０ｖｏｌ％が強磁性高強度のマルテンサイト相に
変態する温度を示すものであり、この値が高い程、素材
のマルテンサイトへの変化傾向が強いことを示すもので
ある。そして、素形材Ｗに適用される耐熱素材の成分組
成とミクロ結晶粒度によって予め定まった値である。

【００２４】ここでＭｄ₃₀＝２５℃及びＭｄ₃₀＝５０℃
の各々の場合における、変形温度と、マルテンサイト変
態量との関係を図３に示すものであり、この図から同じ
量のマルテンサイト変態量を得るには、Ｍｄ₃₀の値が高
い程、変形温度を高くしなければならないことが分か
る。このようなことからＭｄ₃₀の値が高い程、素形材Ｗ
や対向型の加熱温度を高温に設定するものであり、一例
として、ほぼＭｄ₃₀＝０℃のとき素形材Ｗや開口装置６
の加熱温度をほぼ１５０℃程度に設定し、ほぼＭｄ₃₀＝
２０℃のとき加熱温度をほぼ２００℃程度に設定するも
のである。

【００２５】このように素形材Ｗの材種に応じた適切な
加工温度で下孔２４ｂを開口することによって、素形材
Ｗの金属素材が流動し易くなり、開口加工や次工程のバ
ーリング加工がし易くなるものである。すなわち数ｖｏ
ｌ％以下の適正少量のマルテンサイトが、オーステナイ
トと等量の転位密度を伴いつつ、均一に変態分布するこ
とで、次工程のバーリング加工に際して（バーリング加
工時にも素材のＭｄ₃₀値に応じた加工温度とするが）、
伸びフランジ性と破断抵抗とを同時に向上させ、バーリ
ング加工時の変形余裕度を増大させるものである。因み
に、通常の場合の孔拡げ率は１．２程度であるが（材料
にもよる）、素材のＭｄ₃₀値に応じた加熱により、１．
５程度までに大幅に向上することが、本出願人によって
確認されている。なお孔拡げ率とは、限界バーリング径
を下孔径で除した値であり、これが大きい程、変形余裕
度が大きいことを示すものである。もちろんＭｄ₃₀値に
応じた加工温度を設定することによって、下孔開口に要
するパンチ６２の押圧力も少なくて済み、開口作業その
ものも行い易くなる。

【００２６】（３）バーリング工程平面視、略ドーナツ状に形成された素形材Ｗは、その
後、バーリング装置７によって下孔２４ｂを拡げるよう
に突き出し加工され、筒状（パイプ状）に形成される。
この際、バーリング装置７は、一例として図２に示すよ
うに、素形材Ｗの周縁部（フランジ形成部２３ａ）を挟
み込むように保持するダイス７１及び板押え７２と、素
形材Ｗの下孔２４ｂを含む中央部分（ボス形成部２４
ａ）を周縁部に対して突き出すポンチ７３とを主要部材
とするものである。そして素形材Ｗはポンチ７３による
押圧を受けて、ダイス７１に形成された実質的な成形作
用部７４に押し込まれ、バーリング加工が施される。な
おバーリング装置７には、素形材Ｗをポンチ７３の逆側
から押える対向ポンチ７５等が適宜設けられるものであ
り、この対向ポンチ７５によって、主にボス形成部２４
ａの先端がほぼ同一平面上に揃えられるものである。ま
たこの対向ポンチ７５には、バーリング加工を終了した
素形材Ｗをダイス７１の成形作用部７４から突き出すノ
ックアウト機能を併せて持たせることが可能である。

【００２７】なお上記バーリング工程においても、素形
材Ｗまたはバーリング装置７のうち、どちらか一方また
は双方を、素材の加工誘起マルテンサイト変態指標であ
るＭｄ₃₀の値に応じて、５０〜２００℃に加熱して行う
ものである。このように下孔開口やバーリング加工を行
う際、素材のＭｄ₃₀値に応じた加熱を行うことにより、
バーリング加工時における素形材Ｗの変形余裕度を増大
させるものである。ここで本出願人が行った、素形材Ｗ
の加熱温度と孔拡げ率との関係の一例を図４に示すもの
である。なおここで使用した素形材ＷはＳＵＳ３１０Ｓ
の焼鈍材であり、板厚約５ｍｍ、Ｍｄ₃₀＝−１０℃であ
る。因みにこの表では室温での孔拡げ率が、１．１であ
ったものが、８０℃程度の加工温度に設定することによ
って１．７程度まで大幅にアップしたことがわかる。

【００２８】（４）潤滑剤の塗布またバーリング加工中は、バーリング装置７と素形材Ｗ
との接触面、例えばポンチ７３とボス形成部２４ａの内
面との接触部分等に、摩擦力の低減を図る水溶性耐熱潤
滑剤を塗布するものである。この潤滑剤は、ホウ酸トリ
メチルまたはリン酸塩のうち、どちらか一方または双方
に対し、適宜ワックスを添加し、有機溶媒もしくは水に
混入せしめた、耐熱性を有する特殊潤滑剤であって、直
塗り、ロールコータ、滴下法、事前反応処理などで塗布
または塗膜形成するものである。因みに一般の潤滑剤
は、加温によって粘度低下を来し、潤滑性が劣化するた
め、本願のような高温雰囲気下では、ほとんど使用でき
ず、またＷＳ₂ やＭｏＳ₂ 等の高粘度の潤滑剤は、作業
性、特に除去性が悪く、やはり本願には敵さない。これ
に対し、上述した水溶性耐熱潤滑剤は、バーリング加工
が、円滑且つ確実に行えることはもとより、潤滑剤の使
用に伴う塗布性、乾燥性、高温潤滑性、除去性等が向上
し、タービンフレーム２のより一層効率的な製造に寄与
するものである。

【００２９】バーリング加工が終了し、フランジ形成部
２３ａに対してボス形成部２４ａが立ち上げられた素形
材Ｗを、バーリング装置７から取り出す。なお上記図１
に示したフレームセグメント２１は、フランジ部２３を
異なる二つの径寸法のもので構成しており、このため一
般的にはフランジ部２３の全体の肉厚は、ボス部２４よ
りも厚くなる。しかしながら、本願では、ほぼ一定の板
厚のブランク材を出発素材とするため、素形材Ｗのフラ
ンジ形成部２３ａを、ボス形成部２４ａよりも厚く形成
することは、ほとんど不可能である。従って例えば素形
材Ｗに形成されたフランジ形成部２３ａは、小径側のフ
ランジ部２３Ａとし、大径側のフランジ部２３Ｂは、こ
れとは別体で形成し、上述した素形材Ｗの段階で接合す
ることが可能である。もちろん素形材Ｗに形成されたフ
ランジ形成部２３ａを大径のフランジ部２３Ｂとして活
用し、小径のフランジ部２３Ａを別体で形成し、接合す
る形態も採り得る。

【００３０】また素形材Ｗはバーリング加工が終了した
状態では、フランジ形成部２３ａに受入孔２５やピン孔
２７等が開口されていないので、適宜これらが打ち抜き
等によって開口されたり、他の部位が必要に応じて所望
の形状や寸法に仕上げられる。因みに受入孔２５をバー
リング後に加工するのは、下孔開口時やバーリング時等
に受ける素形材Ｗの応力（加工による引張、圧縮の他、
加熱による熱応力等も含む）による狂いを最小限に抑え
るためであるが、これらが特に受入孔２５に悪影響を及
ぼさない場合には、素形材Ｗの段階で受入孔２５を開口
することも可能である。

【００３１】なお金属板材にバーリング加工を施すこと
自体は、従来より案出されているが、これは専らステン
レス製等の薄鋼板を適用対象とするものであり、難加工
性の耐熱金属材、しかも５ｍｍ程度の比較的厚い板厚に
は、適用できないのが現状であった。しかしながら本実
施の形態では、上述したように下孔開口時の加熱、バー
リング加工時の加熱、バーリング加工時の特殊潤滑剤塗
布などの種々の技術的工夫を行うことによって、比較的
厚い耐熱金属材に対しても、バーリング加工を現実に適
用可能としたものである。

【００３２】

【発明の効果】まず請求項１記載の発明によれば、バー
リング用の下孔開口時やバーリング時の加熱によって、
比較的、板厚が厚く（一例として５ｍｍ程度）、且つ難
加工性の耐熱素材のバーリング加工を現実的なものとす
る。このためＶＧＳタイプターボチャージャのタービン
フレーム２の量産を実現可能なものとする。

【００３３】また請求項２記載の発明によれば、素形材
Ｗは、使用された耐熱素材の加工誘起マルテンサイト変
態量に応じて、適切な温度条件に設定されてバーリング
加工等が施されるため、より精度の高いタービンフレー
ム２が製造できる。

【００３４】更にまた請求項３記載の発明によれば、特
殊な水溶性耐熱潤滑剤を適用するため、バーリング加工
を行う際、バーリング装置７と素形材Ｗとの摩擦抵抗が
効果的に低減できることに加え、塗布性や除去性等も向
上させ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るタービンフレームを組み込んだＶ
ＧＳタイプのターボチャージャを示す斜視図（ａ）、並
びに排気ガイドアッセンブリを示す分解斜視図（ｂ）で
ある。

【図２】下孔の開口工程と、バーリング工程とを、加工
された素形材と併せて示す説明図である。

【図３】Ｍｄ₃₀＝２５℃、Ｍｄ₃₀＝５０℃の各場合にお
ける、変形温度とマルテンサイト変態量との関係を示す
グラフである。

【図４】素形材の孔拡げ率と、種々の加工温度との関係
の一例を示す表である。

【符号の説明】

１可変翼２タービンフレーム３可変機構６開口装置７バーリング装置１１翼部１２軸部１３テーパ部１４鍔部１５基準面２１フレームセグメント２２保持部材２３フランジ部２３ａフランジ形成部２３Ａフランジ部（小）２３Ｂフランジ部（大）２４ボス部２４ａボス形成部２４ｂ下孔２５受入孔２６カシメピン２７ピン孔３１回動部材３２伝達部材３２Ａ駆動要素３２Ｂ受動要素３３リング６１ダイス６２パンチ７１ダイス７２板押え７３ポンチ７４成形作用部７５対向ポンチＡ排気ガイドアッセンブリＧ排気ガスｈ羽根高さＴ排気タービンＷ素形材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｂ 39/00 Ｆ０２Ｂ 39/00 Ｕ 37/12 ３０１Ｑ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排気タービンの外周位置において複数の
可変翼を回動自在に保持し、エンジンから排出された比較的少ない排気ガスを、この
可変翼によって適宜絞り込み、排気ガスの速度を増幅さ
せ、排気ガスのエネルギで排気タービンを回し、この排
気タービン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タイプのタ
ーボチャージャに組み込まれるタービンフレームを製造
するにあたり、その工程は、ほぼ一定の板厚を有した金属材からボス形成部とフラン
ジ形成部とを一体に有するように打ち抜かれたブランク
材を、タービンフレームの原形である素形材とする、素
形材の準備工程と、素形材または開口装置のうち、どちらか一方または双方
を５０〜２００℃に加熱した状態で、素形材のほぼ中央
部にバーリング用の下孔を開口する、下孔の開口工程
と、素形材またはバーリング装置のうち、どちらか一方また
は双方を５０〜２００℃に加熱した状態で、素形材のボ
ス形成部をフランジ形成部に対して突き出し形成するバ
ーリング工程とを具えていることを特徴とする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おい
て可変翼を回動自在に保持するタービンフレームの製造
方法。
【請求項２】前記素形材には、オーステナイト系の耐
熱材が適用されるものであり、また前記下孔の開口工程における素形材または開口装置
の加熱、及び前記バーリング工程における素形材または
バーリング装置の加熱は、素形材の加工誘起マルテンサイト変態指標であるＭｄ₃₀
値に応じて、加熱温度が設定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の排気ガイ
ドアッセンブリにおいて可変翼を回動自在に保持するタ
ービンフレームの製造方法。
【請求項３】前記バーリング工程においては、水溶性
耐熱潤滑剤を適用す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の排気ガイドア
ッセンブリにおいて可変翼を回動自在に保持するタービ
ンフレームの製造方法。