JP5640503B2 - リンク部品及び過給機 - Google Patents

Description

本発明は、リンク部品及び過給機に関するものである。

自動車や船舶等では、供給される排気ガスの流量に応じてタービンインペラへ連通するノズル開度を調節する可変容量型の過給機が使用されている。
このような可変容量型の過給機は、タービンインペラの周囲に複数のノズルベーンが配列され、これらのノズルベーンの回動角度を調節することによってノズル開度を調節している。

そして、ノズルベーンは、モータ等の動力発生部とリンク機構を介して接続されており、リンク機構を介して動力発生部から動翼が伝達されることによって回動される。
このようなリンク機構は、アクチュエータロッドとリンクピンとを有するロッド部品（リンク部品）を備えている。ロッド部品は、リンクピンを介してリンクバー等の他部品と連結されており、リンクピンの周面が他部品との間で摺動しながら動力を伝達する（特許文献１参照）。

ところで、リンクピンは、ステンレス鋼によって形成されることが一般的であるが他部品と摺動するに連れて摩耗する。このようにリンクピンが摩耗すると、摩耗粉が生じ、これがリンクピンの摺動領域に滞留することにより摩耗が助長される。この結果、短時間でリンクピンの摩耗が進み、リンク機構の動作不良を招き、過給機の機能が十分に発揮できなくなってしまう。
特に過給機が自動車に搭載された場合には、リンク機構の本来の動作とは別に、自動車の振動によりリンクピンと他部品とが摺動し、さらにリンクピンの摩耗が助長させてしまう。

そこで、特許文献２に示すように、リンクピンをステンレス鋼よりも硬度の高いトリバロイ（登録商標）で形成し、リンクピンの摩耗を抑止する方法が提案されている。

特開２００７−４０２５１号公報 特開２００６−２６５５９０号公報

ところで、リンクピンの機械的強度を高めるためには、リンクピンを切削加工にて形成することが好ましい。
ただし、上述のように、従来のリンクピンはつば部を有しており、このようなつば部を硬度の高い材料を切削加工することにより作ることは非常に困難である。

そこで、特許文献２に示すように、トリバロイ（登録商標）でリンクピンを形成する場合には、焼結により作製している。
しかしながら、焼結によって作製されたリンクピンは、切削加工で作製される場合よりも機械強度が弱くなってしまう。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、リンク部品及び過給機において、リンクピンの摩耗を抑制すると共にリンクピンの機械強度を向上させることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、過給機にて動力発生部の動力をノズルベーンに伝達するリンク機構に備えられると共に、つば部を有するリンクピンを備えるリンク部品であって、上記リンクピンが、つば部と、当該つば部よりも硬度の高い材料からなると共に周面が摺動領域とされる円柱部品とを有し、上記リンクピンが有する上記円柱部品が固定されると共に他部品と上記リンクピンとを連結する連結部品を備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記円柱部品が、樹脂製のコーティングが施されているという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記円柱部品が、Ｃｏ基系合金によって形成されているという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記円柱部品が、切削加工によって成形されているという構成を採用する。

第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記円柱部品が、溶接あるいはロウ付けによって上記連結部品と固定されているという構成を採用する。

第６の発明は、動力発生部の動力をノズルベーンに伝達するリンク機構を備える過給機であって、上記リンク機構の構成部品として上記第１〜第５いずれかに記載の発明を備えることを特徴とする過給機。

第７の発明において、上記第１〜第５の上記連結部品が、アクチュエータロッドであるという構成を採用する。

そして、本発明においては、摺動領域を有する円柱部品が硬度の高い材料により形成され、これによってリンクピンの摩耗を抑制することができる。
また、本発明によれば、リンクピンがつば部と円柱部品とから分かれて構成されているため、円柱部品とつば部とを別々に作製することができる。このため、円柱部品の作製に当たり、つば部を考慮する必要はなく、容易に円柱部品を硬度の高い材料によって作製することができる。
したがって、本発明によれば、例えば、円柱部品をトリバロイ（登録商標）で作製し、つば部をステンレス鋼で作製することが可能となり、これによってリンクピンの摩耗を抑制し、さらにはリンクピンの機械強度を向上させることができる。
よって、本発明によれば、リンク部品及び過給機において、リンクピンの摩耗を抑制すると共にリンクピンの機械強度を向上させることが可能となる。

また、円柱部品が樹脂製のコーディングが施されている場合には、摺動部分に発生する摩耗粉は、初期段階では金属でなく樹脂からなるものとなる。樹脂の方が金属よりも柔らかいため、この摩耗粉が摺動部分に巻き込まれて生じる２次的な摩耗は、樹脂コーティングを施していない金属の場合と比べて小さくなる。
したがって、円柱部品の摩耗速度を遅らせることが可能となり、より摩耗を抑制することが可能となる。

本発明の一実施形態における過給機の概略構成を示す断面図である。 本発明の一実施形態における過給機が備えるリンク部品の概略構成図である。 従来のステンレス鋼からなるリンクピンと、トリバロイ（登録商標）からなるリンクピンと、従来のリンクピンに対して樹脂製のコーティングを施されたものとの摩耗速度の違いを示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明に係るリンク部品及び過給機の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態における過給機１０の概略構成を示す断面図である。この図に示すように、本実施形態の過給機１０は、タービン２０と、ノズルユニット３０と、コンプレッサ４０と、軸部５０とを備えている。

タービン２０は、内燃機関から供給される排気ガスのエネルギを回転動力に変換するものであり、タービンインペラ２１と、タービンハウジング２２とを備えている。

タービンインペラ２１は、ディスクの一面に複数の翼が立設されたラジアルインペラであり、その外周部から流入する排気ガスＧを翼で受けることにより回転する。

タービンハウジング２２は、タービンインペラ２１を覆うものであって、外側に突出した排気ガス導入路を有している。この排気ガス導入路は、内燃機関の排気口に接続されて、内燃機関が排出する排気ガスＧをタービンハウジング２２内に導きいれる。
また、タービンハウジング２２には、軸部４０が備えるシャフト５１の同軸上に位置させて排気ガス排出口２２ａが形成されている。そして、この排気ガス排出口２２ａは、排気筒（図示せず）に接続される。

ノズルユニット３０は、効率的にタービンインペラ２１を回転駆動させるために、タービンインペラ２１の上流側の流路面積を調節するものであり、複数のノズルベーン３１と、枠体３２，３３と、ベーン駆動機構３４とを備えている。

ノズルベーン３１は、タービンインペラ２１周りに等間隔で環状に配列されている。枠体３２，３３の配列方向に沿う回転軸を中心として回動可能に支持されている。

枠体３２，３３は、ノズルベーン３１の配列方向に沿った環状形状を有しており、ノズルベーン３１を挟み込むようにしてタービンハウジング２２に固定されている。

ベーン駆動機構３４は、ノズルベーン３１を回動させてノズルベーン３１同士の間隔（すなわちノズル開度）を調節するものである。
このベーン駆動機構３４は、電動アクチュエータ３５（動力発生部）と、リンク機構３６とを備えている。

電動アクチュエータ３５は、ノズルベーン３１を回動させるための動力を発生するものであり、不図示の制御装置によって制御される。

リンク機構３６は、電動アクチュエータ３５の動力を介してノズルベーン３１に伝達するものであり、ノズルベーン駆動リング３６ａと、ノズルベーン駆動軸３６ｂと、ノズルリンク板３６ｃと、駆動軸３６ｄと、アクチュエータロッド３６ｅ，３６ｆと、連結部３６ｇ〜３６ｉと、ターンバックル３６ｊ、リンクピン３６ｋ，３６ｌを備えている。

ノズルベーン駆動リング３６ａは、枠体３３に対して回動自在に設置されている。ノズルベーン駆動軸３６ｂは、ノズルベーン３１と同数設けられ、ノズルベーン駆動リング３６ａに貫装されている。ノズルリンク板３６ｃは、各ノズルベーン３１の駆動軸と各ノズルベーン駆動軸３６ｂとを、クランク状に連結する。
駆動軸３６ｄは、一端部を連結部３６ｇによってアクチュエータロッド３６ｅと連結されている。また、駆動軸３６ｄは、他端部を連結部３６ｈによってノズルベーン駆動リング３６ａに連結されており、ノズルベーン駆動リング３６ａは、駆動軸３６ｄの回転運動によって回動される。

アクチュエータロッド３６ｅは、ターンバックル３６ｊを介してもう一方のアクチュエータロッド３６ｆと連結されている。アクチュエータロッド３６ｅには、リンクピン３６ｋが固定されている。また、アクチュエータロッド３６ｆには、リンクピン３６ｌが固定されている。そして、リンクピン３６ｋは、連結部３６ｇに設けられた貫通孔に回動可能に挿入され、リンクピン３６ｌは、連結部３６ｉに設けられた貫通孔に回動に回動可能に挿入されている。

そして、本実施形態においては、アクチュエータロッド３６ｅとリンクピン３６ｋとが１つの一体化されたリンク部品１００から構成されており、アクチュエータロッド３６ｆとリンクピン３６ｌとが同様のリンク部品１００から構成されている。

図２は、リンク部品１００の概略構成図であり、（ａ）が組立て図、（ｂ）が分解図である。
これらの図に示すように、本実施形態のリンク部品１００は、上述のリンクピン３６ｋ，３６ｌとして機能するリンクピン２００と、アクチュエータロッド３６ｅ，３６ｆとして機能するロッド部品３００（連結部品）とから構成されている。

そして、リンクピン２００は、ロッド部品３００を形成するステンレス鋼で形成されるつば部２０１と、当該つば部２０１よりも硬度の高い材料で形成されると共に周面が摺動領域とされる円柱部品２０２とから構成されている。

円柱部品２０２は、Ｃｏ基系合金（例えば、トリバロイ（登録商標））によって形成されることによってつば部２０１によりも硬度の高い部品とされている。そして、この円柱部品２０２は、ロッド部品３００に設けられた貫通孔３０１に挿入するための突出部２０３と、該突出部２０３よりも大径であり、他部品（連結部３６ｇあるいは連結部３６ｉ）に設けられた貫通孔に挿入される摺動部２０４とを備えている。

突出部２０３は、溶接あるいはロウ付けによってロッド部品３００に固着されており、これによって円柱部品２０２がロッド部品３００に対して固定されている。なお、突出部２０３は、例えばカシメによってロッド部品３００と固定することも考えられるが、硬度が高く変形し難いため、溶接あるいはロウ付けによってロッド部品３００に固定することが好ましい。
摺動部２０４は、上述のように周面が他部品との摺動領域とされており、当該他部品が摺動に当たり、位置ズレしないように溝部が設けられている。

このような円柱部品２０２は、上述のＣｏ基系合金からなるブロック材を切削加工することによって成形される。
また、円柱部品２０２には、表面に対して樹脂製のコーティングが施されている。具体的には、例えば、ポリアミドイミド樹脂と二硫化モリブデンやグラファイトとを主成分とする潤滑塗料が２０μｍ程度塗布されることによって円柱部品２０２に対してコーティングが施される。

つば部２０１は、突出部２０３よりも大径で摺動部２０４よりも小径な貫通孔が中央に設けられた円板形状を有しており、当該貫通孔に突出部２０３が挿入されて、ロッド部品３００と摺動部２０４との間で狭持される。

ロッド部品３００は、他部品（連結部３６ｇあるいは連結部３６ｉ）とリンクピン２００とを連結する連結部品として機能するものであり、ステンレス鋼によって形成されると共に表面に対して耐腐食性のメッキが施されている。

このようなリンク部品１００の製造する場合には、例えば、まずＣｏ基系合金からなる硬度の高い材料を切削加工することによって円柱部品２０２を成形し、ステンレス鋼によってつば部２０１及びロッド部品３００を成形する。

続いて、ロッド部品３００と円柱部品２０２との間につば部２０１を介挿して円柱部品２０２を、例えばＮｉロウを用いてロッド部品３００にロウ付けにより固定する。なお、円柱部品２０２は、溶接によりロッド部品３００に固定しても良い。

続いて、円柱部品２０２を含むランク部品１００の先端部に対して樹脂製のコーティングを形成する。これによって、円柱部品２０２の表面に樹脂製のコーティングを施す。

最後に、リンクピン２００にカバーを掛けた上で、例えば六価クロムフリー電気亜鉛メッキクロメート処理を行うことによって、ロッド部品３００に対して、耐腐食性のメッキを施す。

図１に戻り、コンプレッサ４０は、外気を圧縮して内燃機関に供給するものであり、コンプレッサインペラ４１、及びコンプレッサハウジング４２を備えている。

コンプレッサインペラ４１は、ディスクの一面に複数の翼が立設されたラジアルインペラであり、回転駆動されることによりディスクの翼が立設された側に軸線方向から流入する外気を圧縮する。

コンプレッサハウジング４２は、コンプレッサインペラ４１を覆うものである。コンプレッサハウジング４２には、シャフト５１と同軸上に位置させて吸気口４２ａが形成されている。この吸気口４２ａから外気が吸引される。
また、コンプレッサハウジング４２は、外周側から突出した吐出流路を有している。この吐出流路は、内燃機関の給気口に接続されて、加圧空気を内燃機関へと導く。

軸部５０は、タービン２０とコンプレッサ４０とを接続すると共にタービンインペラ２１の回転動力をコンプレッサインペラ４１に伝達するものであり、シャフト５１と、ベアリング５２と、ベアリングハウジング５３とを備えている。

シャフト５１は、タービンインペラ２１とコンプレッサインペラ４１とを連結する。シャフト５１の軸心と、タービンインペラ２１及びコンプレッサインペラ４１の回転軸とは、同心である。
タービンインペラ２１とシャフト５１とは溶接等により一体化され、コンプレッサインペラ４１とシャフト５１とはボルト等を介して結合されている。

ベアリング５２は、ベアリングハウジング５３内でシャフト５１を回転自在に支持するものである。

ベアリングハウジング５３は、ベアリング５２及びシャフト５１を囲い、ベアリング５２の位置固定するものである。このベアリングハウジング５３は、タービンハウジング２２とコンプレッサハウジング４２との間に設けられ、タービンハウジング２２とコンプレッサハウジング４２とを接続する。

このような構成を有する本実施形態の過給機１０においては、内燃機関が排出する高温及び高圧の排気ガスＧが、排気ガス導入路よりタービンハウジング２２内に導入されて、タービンインペラ２１を回転させた後に、排気ガス排出口２２ａより外部へ排気される。
そして、タービンインペラ２１の回転は、シャフト５１を介してコンプレッサインペラ４１に伝達され、コンプレッサインペラ４１を回転させる。これにより、吸気口４２ａから外気が、コンプレッサハウジング４２内に吸入され、圧縮された後に、吐出流路を通過して、内燃機関に供給される。

ここで、本実施形態における過給機１０及びリンク部品１００によれば、摺動領域を有する円柱部品２０２が硬度の高い材料により形成され、これによってリンクピン２００（すなわち図１に示すリンクピン３６ｋ，３６ｌ）の摩耗を抑制することができる。
また、本実施形態における過給機１０及びリンク部品１００によれば、リンクピン２００（すなわちリンクピン３６ｋ，３６ｌ）がつば部２０１と円柱部品２０２とから分かれて構成されているため、円柱部品２０２とつば部２０１とを別々に作製することができる。このため、円柱部品２０２の作製に当たり、つば部２０１を考慮する必要はなく、容易に円柱部品２０２を硬度の高い材料によって作製することができる。
したがって、本実施形態における過給機１０及びリンク部品１００によれば、上述のように、円柱部品２０２をトリバロイ（登録商標）で作製し、つば部２０１をステンレス鋼で作製することが可能となり、これによってリンクピン２００（すなわちリンクピン３６ｋ，３６ｌ）の摩耗を抑制し、さらにはリンクピン２００（すなわちリンクピン３６ｋ，３６ｌ）の機械強度を向上させることができる。
よって、本実施形態における過給機１０及びリンク部品１００によれば、リンクピン２００（すなわちリンクピン３６ｋ，３６ｌ）の摩耗を抑制すると共に、リンクピン２００（すなわちリンクピン３６ｋ，３６ｌ）の機械強度を向上させることが可能となる。

また、本実施形態における過給機１０及びリンク部品１００においては、円柱部品２０２には樹脂製のコーティングが施されている。
このため、円柱部品２０２が他部品（すなわち連結部３６ｇ，３６ｉ）と摺動することによって発生する摩耗粉は、初期段階では金属でなく樹脂からなるものとなる。樹脂の方が金属よりも柔らかいため、この摩耗粉が摺動部分に巻き込まれて生じる２次的な摩耗は、樹脂コーティングを施していない場合と比べて小さくなる。したがって、円柱部品２０２の摩耗速度を遅らせることが可能となり、より摩耗を抑制することが可能となる。

また、本実施形態における過給機１０及びリンク部品１００においては、円柱部品２０２がトリバロイ（登録商標）を含むＣｏ基系合金によって形成されている。
このため、従来のようにリンクピンがステンレス鋼によって形成されている場合と比較して、リンクピンの摩耗速度を遅らせることが可能となる。

図３は、従来のステンレス鋼からなるリンクピン（Ａ）と、トリバロイ（登録商標）からなるリンクピン（Ｂ）と、従来のリンクピンに対して樹脂製のコーティングを施されたもの（Ｃ）との摩耗速度の違いを示すグラフである。
この図に示すように、トリバロイ（登録商標）によってリンクピンを形成した場合と、樹脂製のコーティングを施した場合との両方において、従来のリンクピンを用いた場合よりも摩耗速度が遅くなることが分かる。
したがって、トリバロイ（登録商標）からなると共に樹脂製のコーティングが施された円柱部品２０２を備える本実施形態における過給機１０及びリンク部品１００によれば、さらに摩耗速度を遅くすることが期待できる。

また、本実施形態における過給機１０及びリンク部品１００においては、円柱部品２０２が切削加工によって形成されている。
このため、密度が高く強度の強い円柱部品２０２となっている。よって、本実施形態における過給機１０及びリンク部品１００は、機械強度に優れたものとなる。

また、本実施形態における過給機１０及びリンク部品１００においては、円柱部品２０２が溶接あるいはロウ付けによってロッド部品３００と固定されている。
このため、硬度の高く変形し難い円柱部品２０２を確実にロッド部品３００に対して固定することが可能となる。

また、本実施形態における過給機１０においては、アクチュエータロッド３６ｅ，３６ｆとして用いられるロッド部品３００に円柱部品２０２が固定されている。
このため、アクチュエータロッド３６ｅ，３６ｆの周囲において振動が生じる場合であっても、リンクピン３６ｋ，３６ｌの摩耗を抑制することが可能となる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、リンクピン２００がアクチュエータロッド３６ｅ，３６ｆとして機能するロッド部品３００に固定される構成、すなわち本発明の連結部品がロッド部品３００である構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、リンクピン２００が他の連結部品に固定される構成を採用することもできる。

また、上記実施形態においては、つば部２０１が円柱部品２０２とロッド部品３００との間に狭持されて固定される構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、つば部２０１の中央部に設けられる貫通孔を円柱部品２０２とほぼ等しくし、円柱部品２０２をつば部２０１に圧入することによってつば部２０１を固定するようにしても良い。

１０……過給機、２０……タービン、２１……タービンインペラ、２２……タービンハウジング、２２ａ……排気ガス排出口、３０……ノズルユニット、３１……ノズルベーン、３２，３３……枠体、３４……ベーン駆動機構、３５……電動アクチュエータ、３６……リンク機構、３６ａ……ノズルベーン駆動リング、３６ｂ……ノズルベーン駆動軸、３６ｃ……ノズルリンク板、３６ｄ……駆動軸、３６ｅ……アクチュエータロッド（連結部品）、３６ｆ……アクチュエータロッド（連結部品）、３６ｇ〜３６ｉ……連結部、３６ｊ……ターンバックル、３６ｋ……リンクピン、３６ｌ……リンクピン、４０……コンプレッサ、５０……軸部、１００……リンク部品、２００……リンクピン、２０１……つば部、２０２……円柱部品、２０３……突出部、２０４……摺動部、３００……ロッド部品（連結部品）

Claims (7)

1. 過給機にて動力発生部の動力をノズルベーンに伝達するリンク機構に備えられると共に、つば部を有するリンクピンを備えるリンク部品であって、
   前記リンクピンが、つば部と、当該つば部よりも硬度の高い材料からなると共に周面が摺動領域とされる円柱部品とを有し、
   前記リンクピンが有する前記円柱部品が固定されると共に他部品と前記リンクピンとを連結する連結部品を備え、
   前記円柱部品は、周面が前記摺動領域とされる摺動部と、当該摺動部よりも小径でありかつ前記摺動部から突出する突出部とを有し、
   前記つば部は、前記突出部が挿入される貫通孔を有すると共に当該貫通孔に挿入された前記突出部が連結部品と固定されることにより前記連結部品と前記摺動部とによって挟持される
   ことを特徴とするリンク部品。
2. 前記円柱部品は、樹脂製のコーティングが施されていることを特徴とする請求項１記載のリンク部品。
3. 前記円柱部品は、Ｃｏ基系合金によって形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のリンク部品。
4. 前記円柱部品は、切削加工によって成形されていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のリンク部品。
5. 前記円柱部品は、溶接あるいはロウ付けによって前記連結部品と固定されていることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のリンク部品。
6. 動力発生部の動力をノズルベーンに伝達するリンク機構を備える過給機であって、
   前記リンク機構の構成部品として請求項１〜５いずれかに記載のリンク部品を備えることを特徴とする過給機。
7. 前記連結部品は、アクチュエータロッドであることを特徴とする請求項６記載の過給機。

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