專利名稱：渦輪增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)的渦輪增壓器，特別是具備可變噴嘴機(jī)構(gòu)的排 氣渦輪增壓器。
背景技術(shù)：
汽車用發(fā)動機(jī)特別是柴油發(fā)動機(jī)為了凈化排氣，多數(shù)的情況是搭 栽有排氣渦輪增壓器。作為通過改變向渦輪流動的氣體的速度，能夠 從怠速等發(fā)動機(jī)低速旋轉(zhuǎn)時 高速行駛旋轉(zhuǎn)時，進(jìn)行穩(wěn)定的動作的渦 輪增壓器，已知的是由設(shè)置在環(huán)板上的銷可轉(zhuǎn)動地支撐多個可變噴嘴， 通過聯(lián)結(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)排氣的流速的所謂可變噴嘴渦輪增壓器。(例如， 參照專利文獻(xiàn)1)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-194176號7〉才艮
但是，可變噴嘴渦輪增壓器由于長期間以1000。C左右的高溫?zé)o維 護(hù)無供油運(yùn)轉(zhuǎn)，所以，需要在這些環(huán)境下確保高可靠性。特別是，確 ?？勺儑娮鞕C(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、聯(lián)結(jié)系統(tǒng)滑動部的耐磨損性很重要，設(shè) 置在上述環(huán)板上的銷的耐久性也不例外，它是決定渦輪增壓器的使用 壽命的很大的要因。
因?yàn)樵O(shè)置在上述環(huán)板上的銷要求高溫時的耐磨損性，所以，使用 鈷類合金等硬度高的金屬材料。鈷類合金雖然具有高溫時的硬度高的 優(yōu)點(diǎn)，但是因?yàn)椴牧蟽r格高，還有磨損，所以，存在使用壽命短的缺 點(diǎn)。另外，因?yàn)殁掝惡辖鸫?，所以，還存在作為銷的加工制作、向環(huán) 板壓入組裝時的破損比率高等制造成本高的缺點(diǎn)。
本發(fā)明借鑒了上述問題點(diǎn)，其目的是通過使用由于耐磨損性高， 所以使用壽命長，廉價、制造成本低的銷，來提供一種使用壽命長并 且制造成本也便宜的渦輪增壓器
發(fā)明內(nèi)容
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，第一發(fā)明的渦輪增壓器是具備噴嘴支架和環(huán) 板的渦輪增壓器，所述噴嘴支架在圓周方向等間隔地可轉(zhuǎn)動地支撐多 個噴嘴軸，在一端部固定著前端形成有被分為兩股的夾持部的開閉桿， 在另一端部固定著對使渦輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的排氣氣體的量進(jìn)行控制的噴嘴 葉片，所述環(huán)板具有對應(yīng)于上述噴嘴軸固定配置，并與上述開閉桿的 夾持部卡合的銷，相對于該噴嘴支架同軸地可轉(zhuǎn)動地被支撐，其特征 在于，上述銷以不銹鋼為基材，在上述基材上通過物理氣相蒸鍍覆蓋
由Al、 Cr、 Si以及N構(gòu)成的硬質(zhì)保護(hù)膜。
另外，第二發(fā)明的渦輪增壓器，其特征在于，上述硬質(zhì)保護(hù)膜的 膜厚在0.5nm以上。
另外，第三發(fā)明的渦輪增壓器，其特征在于，上述硬質(zhì)保護(hù)膜有 選擇地僅覆蓋包含上述基材的摩擦運(yùn)動部的一部分。
發(fā)明效果
根據(jù)基于第一發(fā)明的渦輪增壓器，因?yàn)樵谶^度嚴(yán)酷的高溫環(huán)境下 的作為小的部件的銷的表面耐磨損性極高，而且與之相比，銷主體具 有某種程度的彈性，是加工容易的構(gòu)造，所以，由于主體的彈性和表 面的耐磨損性，能夠使用使用壽命長且廉價、制造成本低的銷，能夠 提高使用壽命長且制造成本也便宜的渦輪增壓器。
根據(jù)有關(guān)第二發(fā)明的渦輪增壓器，能夠提供更高的耐久性，不被 離差所左右的批量生產(chǎn)品質(zhì)高的渦輪增壓器。
根據(jù)有關(guān)第三發(fā)明的渦輪增壓器，通過使硬質(zhì)保護(hù)膜這樣的異種 物質(zhì)不參與到銷向環(huán)板的壓入部，不會有損銷向環(huán)板的緊固強(qiáng)度，據(jù) 此，能夠提供更加不被制造離差左右的批量生產(chǎn)品質(zhì)高的渦輪增壓器。
本說明書包含作為本申請的優(yōu)先權(quán)的基礎(chǔ)的特愿2006-275312的 說明書以及/或者附圖中記載的內(nèi)容。


圖1是表示基于本發(fā)明的一個實(shí)施例的渦輪增壓器的構(gòu)造的剖視圖。
圖2是表示基于本發(fā)明的一個實(shí)施例的渦輪增壓器的可變噴嘴機(jī)
4構(gòu)8的構(gòu)造的圖。
圖3是表示基于本發(fā)明的一個實(shí)施例的銷82的構(gòu)造的剖視圖。 符號說明
1渦輪殼體
2渦盤
3渦輪轉(zhuǎn)子
4渦輪軸
5噴嘴葉片
6噴嘴軸
7噴嘴支架
8可變噴嘴機(jī)構(gòu)
9曲柄機(jī)構(gòu)
10桿
11襯套
81環(huán)板
82銷
84開閉桿
821基材 822保護(hù)膜
具體實(shí)施例方式
下面， 一面參照附圖， 一面詳細(xì)說明用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。 圖1是表示基于本發(fā)明的一個實(shí)施例的渦輪增壓器的構(gòu)造的剖視 圖。在該圖中，在渦輪殼體1的外周部渦旋狀地形成渦盤2。多片噴 嘴葉片5在圓周方向等間隔設(shè)置在渦盤2的內(nèi)周側(cè)。噴嘴軸6形戒在 各噴嘴葉片5的葉片端部，可轉(zhuǎn)動地被在渦輪殼體l上固定的噴嘴支 架7支撐。
可變噴嘴機(jī)構(gòu)8使噴嘴葉片5的葉片角變化。環(huán)板81可轉(zhuǎn)動地被 渦輪殼體1支撐，銷82在圓周方向等間隔地固定配置在環(huán)板81上。 開閉桿84同軸地固定在噴嘴軸6，同時，前端分成兩股的夾持部與銷
582卡合。
曲柄機(jī)構(gòu)9與噴嘴葉片5的驅(qū)動源連結(jié)。桿10與曲柄機(jī)構(gòu)9連結(jié)。 襯套11被固定在桿10上，與可變噴嘴機(jī)構(gòu)8的環(huán)板81卡合，旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動環(huán)板81。
下面，說明渦輪增壓器的動作。來自未圖示出的發(fā)動機(jī)的排氣氣 體進(jìn)入渦盤2， 一面沿渦盤2的渦旋環(huán)繞， 一面流入噴嘴葉片5。流入 的該排氣氣體通過噴嘴葉片5的葉片間，流入渦輪轉(zhuǎn)子3,沿半徑方 向向中心側(cè)流動，對渦輪轉(zhuǎn)子3進(jìn)行膨脹作功，使渦輪軸4旋轉(zhuǎn)，沿 其后軸方向流動，從排出口 12被排出。
若對曲柄機(jī)構(gòu)9設(shè)定來自未圖示出的葉片角度控制構(gòu)件的指示， 則可變噴嘴機(jī)構(gòu)8的環(huán)板81經(jīng)由桿10、襯套11被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。環(huán)板81 的旋轉(zhuǎn)通過銷82、開閉桿84、噴嘴軸6的轉(zhuǎn)動向噴嘴葉片5傳遞，噴 嘴葉片5的葉片角成為通過上述葉片角控制構(gòu)件設(shè)定的值。
圖2是表示可變噴嘴機(jī)構(gòu)8的構(gòu)造的圖，圖2 (a)是側(cè)剖視圖， 圖2 (b)是從圖1的右側(cè)看的正視圖。在噴嘴支架7的同心圓上，每 個等角度設(shè)置多個噴嘴軸6,各噴嘴軸6相對于噴嘴支架7貫通其厚 度方向可轉(zhuǎn)動地被支撐。在各噴嘴軸6的環(huán)板81側(cè)的端部固定著開閉 桿84，在相反側(cè)的端部固定著噴嘴葉片5。
在開閉桿84的前端，形成分成兩股的夾持部，夾持固定配置在環(huán) 板81上的銷82。環(huán)板81和噴嘴支架7處于同軸上，能夠相互轉(zhuǎn)動。 若上述的葉片角度控制構(gòu)件的指示傳遞到桿10，則環(huán)板81被轉(zhuǎn)動， 各銷82推動各開閉桿84的夾持部，使各噴嘴軸6轉(zhuǎn)動，其結(jié)果為，各 噴嘴葉片5以各噴嘴軸6為中心進(jìn)行同步的開閉動作，流入渦輪轉(zhuǎn)子 3的排氣氣體的量得到控制。
上面是具備可變噴嘴機(jī)構(gòu)8的可變?nèi)萘啃蜏u輪增壓器的動作。從 上述說明可以明確，就噴嘴葉片5的葉片角的設(shè)定以及同步動作而言， 需要對環(huán)板81和噴嘴支架7的轉(zhuǎn)動進(jìn)行傳遞的銷82和開閉桿84的高 精度動作。特別是，因?yàn)殇N82—面被開閉桿84的夾持部在橫方向推 送， 一面進(jìn)行摩擦運(yùn)動，所以，銷82和開閉桿84的抵接部容易磨損。若該抵接部磨損，則上述的葉片角控制構(gòu)件的指令不能正確反映在噴
嘴葉片5的葉片角，另外，與各銷82以及各開閉桿84的磨損的程度相 應(yīng)，各噴嘴葉片5的葉片角產(chǎn)生離差，同步動作被擾亂等，有損于高 精度動作。因此，銷82和開閉桿84的耐磨損性是決定該渦輪增壓器 的使用壽命的重要的要素。
圖3是表示基于本發(fā)明的一個實(shí)施例的銷82的構(gòu)造的剖視圖。該 圖是表示銷82被壓入環(huán)板81的狀態(tài)。銷82是由基材821和保護(hù)膜 822構(gòu)成。保護(hù)膜822有選擇地被施加在與開閉桿84的夾持部抵接的 部分。有選擇地施加保護(hù)膜822的理由是，不僅能夠因此得到足夠的 耐磨損性能，而且通過使保護(hù)膜822這樣的異種物質(zhì)不參與到向環(huán)板 81的壓入部，不會有損銷82向環(huán)板81的緊固強(qiáng)度。
使用在作為基材821的奧氏體類不銹鋼SUS304,作為保護(hù)膜822, 形成了由A1、 Cr、 Si、 N構(gòu)成的、進(jìn)行了物理氣相蒸鍍的厚度約2nm 的硬質(zhì)保護(hù)膜的銷，表l中表示運(yùn)轉(zhuǎn)了 200小時的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。保護(hù)膜 材料的構(gòu)成比為(AlxCrl-x-ySiy ) (N)，是0.45<x<0.85、 0<y<0.35。 在表1中，作為比較參考值，還表示了作為銷82,使用鈷類合金的以 往例的值。
表II
銷82的材質(zhì)使用200小時后",磨損量(單位:jim)
銷側(cè)開閉桿側(cè)
以往例(鈷類合金)200200 ~ 300
本發(fā)明例(在SUS304形成硬質(zhì)保護(hù)膜)0.1以下20~30
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，若使用基于本發(fā)明的在奧氏體類不銹鋼形成
由Al、 Cr、 Si、 N構(gòu)成的、進(jìn)行了物理氣相蒸鍍的厚度約2jim的硬 質(zhì)保護(hù)膜的銷82，則與以往的使用了鈷類合金的情況相比，銷82的 磨損量在2000分之一以下，開閉桿84的夾持部的磨損量大約為十分 之一，磨損量的差大。
另外，圖3所示的基于本發(fā)明的銷82因?yàn)樽鳛榛氖褂玫统杀尽?能夠塑性加工的不銹鋼，所以，與以往的鈷類合金相比廉價，另外，
7因?yàn)槿嵝愿?，所以，即使相對于開閉桿84的夾持部的橫方向的推力， 耐性也高，結(jié)實(shí)。即，在基于本發(fā)明的作為基材821的奧氏體類不銹 鋼SUS304，作為保護(hù)膜822，形成了由A1、 Cr、 Si、 N構(gòu)成的、進(jìn)行 了物理氣相蒸鍍的厚度約2nm的硬質(zhì)保護(hù)膜的銷82綜合具有下述優(yōu) 點(diǎn)，即，即使相對于開閉桿84的夾持部的橫方向的推力，耐性也高， 結(jié)實(shí)，并且，銷82以及開閉桿84的夾持部的各自的摩擦運(yùn)動部的磨 損少。
因此，使用了基于本發(fā)明的銷82的渦輪增壓器廉價，另外，其使 用壽命與以往的使用鈷類合金的相比，得到改善，這種情況已經(jīng)在上
面表示。
另外，在作為環(huán)板81，使用具有大致相同的線膨脹率的不銹鋼等 的情況下，能夠更廉價且容易地組裝，例如僅通過壓入，就能夠得到 連接力等。
另外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例。雖然作為銷82的基材，使 用了作為奧氏體類的不銹鋼的SUS304，但也可以是具有同樣的剛性、 耐熱性、與保護(hù)膜822的足夠的粘接強(qiáng)度等的其它的不銹鋼，或者其 它的金屬材料。
另外，作為保護(hù)膜材料，形成了對(AlxCrl-x-ySiy) ( N )進(jìn)行 了物理氣相蒸鍍的硬質(zhì)保護(hù)膜，但是，只要是荷重9.8mN時壓痕硬度 為大約2500HV以上，氧化開始溫度為大約1000。C以上的粘著性優(yōu)異 的保護(hù)膜材料，則沒有必要將組成、保護(hù)膜形成方法限定于此。
另外，雖然是使保護(hù)膜822的厚度為大約2pm，但是，基于實(shí)驗(yàn)的 磨損量在O.lfim/200小時以下，即使考慮成膜時工序的不一致造成的 膜厚的不一致、組成的不一致，只要膜厚在0.5jim以上，就能得到足 夠的工業(yè)上的強(qiáng)度。
另外，雖然保護(hù)膜822施加在與開閉桿84的抵接部，但也可以施 加在基材821的整個面或者除向環(huán)板81的壓入部外的其他整個部分。
作為參考，將本說明書中所引用的所有的刊物、專利以及專利申 請按照原文編入本說明書。
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權(quán)利要求
1. 一種渦輪增壓器，所述渦輪增壓器具備噴嘴支架和環(huán)板，所述噴嘴支架在圓周方向等間隔地可轉(zhuǎn)動地支撐多個噴嘴軸，在一端部固定著前端形成有被分為兩股的夾持部的開閉桿，在另一端部固定著對使渦輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的排氣氣體的量進(jìn)行控制的噴嘴葉片，所述環(huán)板具有對應(yīng)于上述噴嘴軸固定配置，并與上述開閉桿的夾持部卡合的銷，相對于該噴嘴支架同軸地可轉(zhuǎn)動地被支撐，其特征在于，上述銷以不銹鋼為基材，在上述基材上通過物理氣相蒸鍍覆蓋由Al、Cr、Si以及N構(gòu)成的硬質(zhì)保護(hù)膜。
2. 如權(quán)利要求1所述的渦輪增壓器，其特征在于，上述硬質(zhì)保護(hù) 膜的膜厚在0.5nm以上。
3. 權(quán)利要求1或2所述的渦輪增壓器，其特征在于，上述硬質(zhì)保 護(hù)膜有選擇地僅覆蓋包含上述基材的摩擦運(yùn)動部的一部分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種渦輪增壓器。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，以通過對可變噴嘴機(jī)構(gòu)的噴嘴葉片的轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動的聯(lián)結(jié)機(jī)構(gòu)使用廉價并且耐磨損性高的構(gòu)成零件，提供一種廉價，能夠進(jìn)行高精度的噴嘴葉片的葉片角同步控制，使用壽命長的渦輪增壓器，本發(fā)明中，作為固定配置于可轉(zhuǎn)動地被支撐在渦輪增壓器上的環(huán)板，設(shè)定對使渦輪轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的排氣氣體的量進(jìn)行控制的噴嘴葉片的葉片角的銷，使用在作為基材的奧氏體類不銹鋼形成由Al、Cr、Si以及N構(gòu)成的、進(jìn)行了物理氣相蒸鍍的厚度約2μm的硬質(zhì)保護(hù)膜的銷。
文檔編號F02B39/00GK101523028SQ200780037188
公開日2009年9月2日 申請日期2007年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月6日
發(fā)明者橋本誠夫, 濱口升, 陣內(nèi)靖明 申請人:東富士電機(jī)株式會社;三菱重工業(yè)株式會社