(57)【要約】【課題】ノズルベーンのシャフト部とレバーとの溶接部における溶接金属の高温割れを抑制することにより、ノズルベーン及びレバーの使用時に該溶接部が破断することを抑制することが可能なノズルベーンとレバーとの接合構造、接合方法及び可変容量型ターボチャージャを提供することを目的とする。【解決手段】可変容量型ターボチャージャ５００のタービンホイール３４に排気を導くための排気流路上に配置され、シャフト部２ａを有するノズルベーン２と、シャフト部における一端側の周面７２に嵌合する嵌合面４２ａを有し、シャフト部にトルクを伝達してノズルベーンの翼角を調節するためのレバー１と、を備え、ノズルベーンとレバーとの溶接部４０の溶接金属５０は、シャフト部の径方向において、溶接金属の中心位置６４が嵌合面の位置１７よりも内側となるように形成されている。
2015092843.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量型ターボチャージャのタービンホイールに排気を導くための排気流路上に配置され、シャフト部を有するノズルベーンと、
前記シャフト部における一端側の周面に嵌合する嵌合面を有し、前記シャフト部にトルクを伝達して前記ノズルベーンの翼角を調節するためのレバーと、
を備え、
前記シャフト部の前記一端側と前記レバーとは溶接により接合されており、
前記シャフト部の前記一端側と前記レバーとの溶接部における溶接金属は、前記シャフト部の径方向において、該溶接金属の中心位置が前記嵌合面の位置よりも内側となるように形成されていることを特徴とするノズルベーンとレバーとの接合構造。
【請求項２】
前記シャフト部の径方向において、前記溶接金属は、前記嵌合面よりも内側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のノズルベーンとレバーとの接合構造。
【請求項３】
前記レバーは、
前記シャフト部の軸方向における前記嵌合面の一端から前記シャフト部の径方向内側に延びて形成され、前記シャフト部の軸方向から前記シャフト部に当接する第１当接面と、
前記シャフト部の軸方向における前記嵌合面の他端から前記シャフト部の径方向外側に延びて形成され、前記シャフト部の軸方向から前記シャフト部に当接する第２当接面と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のノズルベーンとレバーとの接合構造。
【請求項４】
前記可変容量型ターボチャージャは、ガソリンエンジン用であり、
前記ノズルベーンは、ニッケル基合金で形成され、前記レバーはステンレス鋼で形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のノズルベーンとレバーとの接合構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のノズルベーンとレバーとの接合構造と、
前記タービンホイールと、
前記タービンホイールによって駆動されるコンプレッサと、
を有することを特徴とする可変容量型ターボチャージャ。
【請求項６】
可変容量型ターボチャージャのタービンホイールに排気を導くための排気流路上に配置され、シャフト部を有するノズルベーンと、
前記シャフト部における一端側の周面に嵌合する嵌合面を有し、前記シャフト部にトルクを伝達して前記ノズルベーンの翼角を調節するためのレバーと、
を備え、
前記ノズルベーンはニッケル基合金で形成され、
前記レバーはステンレス鋼で形成され、
前記シャフト部の一端側と前記レバーとは、前記シャフト部の径方向において、前記嵌合面の位置よりも外側の位置を照射中心位置として熱源を照射されることで溶接されたことを特徴とするノズルベーンとレバーとの接合構造。
【請求項７】
前記シャフト部の径方向における前記嵌合面の位置と前記照射中心位置との距離をＤ、前記シャフト部の径方向における溶接金属の幅をＳとすると、Ｄ／Ｓ≧０．２５を満たすよう構成されたことを特徴とする請求項６に記載のノズルベーンとレバーとの接合構造。
【請求項８】
請求項６又は７に記載のノズルベーンとレバーとの接合構造と、
前記タービンホイールと、
前記タービンホイールによって駆動されるコンプレッサと、
を有することを特徴とする可変容量型ターボチャージャ。
【請求項９】
可変容量型ターボチャージャのタービンホイールに排気を導くための排気流路上に配置され、シャフト部を有するノズルベーンと、
前記シャフト部における一端側の周面に嵌合する嵌合面を有し、前記シャフト部にトルクを伝達して前記ノズルベーンの翼角を調節するためのレバーと、
を溶接により接合するノズルベーンとレバーの接合方法であって、
前記ノズルベーンはニッケル基合金で形成され、
前記レバーはステンレス鋼で形成され、
前記シャフト部の径方向において前記嵌合面の位置よりも外側の位置を照射中心位置として前記シャフト部の一端側と前記レバーとに熱源を照射することで、前記シャフト部の前記一端側と前記レバーとを溶接することを特徴とするノズルベーンとレバーとの接合方法。
【請求項１０】
前記シャフト部の径方向における前記嵌合面の位置と前記照射中心位置との距離をＤ、前記シャフト部の径方向における溶接金属の幅をＳとすると、Ｄ／Ｓ≧０．２５を満たすよう前記熱源を照射することを特徴とする請求項９に記載のノズルベーンとレバーとの接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ノズルベーンとレバーの接合構造、接合方法及び可変容量型ターボチャージャに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に適用される可変容量型ターボチャージャとして、タービンホイールに排気を導くための排気流路上に配置され、シャフト部を有するノズルベーンと、シャフト部における一端側に嵌合し、シャフト部にトルクを伝達してノズルベーンの翼角を調節するためのレバー（アーム）とを備えた可変容量型ターボチャージャが知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８７０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような可変容量型ターボチャージャに用いられるノズルベーンのシャフト部とレバーとを溶接にて接合する場合、溶接時に溶接金属の凝固に伴う変形に起因して、該溶接金属に割れ（以下、高温割れと記載）が発生し、ノズルベーン及びレバーの使用時にこの高温割れが拡大して、溶接部が破断する恐れがある。【０００５】
本発明の幾つかの実施形態は、ノズルベーンのシャフト部とレバーとの溶接部における溶接金属の高温割れを抑制することにより、ノズルベーン及びレバーの使用時に該溶接部が破断することを抑制することが可能なノズルベーンとレバーとの接合構造、接合方法及び可変容量型ターボチャージャを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の幾つかの実施形態に係るノズルベーンとレバーとの接合構造は、
可変容量型ターボチャージャのタービンホイールに排気を導くための排気流路上に配置され、シャフト部を有するノズルベーンと、
前記シャフト部における一端側の周面に嵌合する嵌合面を有し、前記シャフト部にトルクを伝達して前記ノズルベーンの翼角を調節するためのレバーと、
を備え、
前記シャフト部の前記一端側と前記レバーとは溶接により接合されており、
前記シャフト部の前記一端側と前記レバーとの溶接部における溶接金属は、前記シャフト部の径方向において、該溶接金属の中心位置が前記嵌合面よりも内側となるように形成されている。【０００７】
ノズルベーンとレバーとの接合構造において、シャフト部の一端側とレバーとを溶接により接合する場合、溶接金属は母材に冷却されて周辺から中心に向かって凝固していく。この凝固に伴う変形によって溶接金属に大きな応力がかかった場合、溶接金属のまだ固まっていない領域（最終凝固域となる、溶接金属の中心領域）に割れ（所謂高温割れ）が発生することがある。溶接金属にこのような高温割れが発生すると、ノズルベーン及びレバーの使用時にこの割れ（ひび）が拡大して、ノズルベーンとレバーとの溶接部が破断する恐れがある。
本発明者がこの問題について鋭意検討した結果、シャフト部の径方向において、シャフト部の周面と嵌合するレバーの嵌合面の位置が溶接金属の中心位置と一致していると（通常の溶接手法では一致しているのが一般的である）、溶接金属の凝固に伴う変形によってシャフト部の周面とレバーの嵌合面とが離れようとしたときに上記領域に大きな応力がかかり、上記割れが発生してしまうことが明らかとなった。
そこで、上記（１）に記載の接合構造では、シャフト部の径方向において、溶接金属の中心位置が嵌合面の位置よりも内側となる構成を採用している。これにより、溶接金属の凝固に伴う変形によってシャフト部の周面とレバーの嵌合面とが離れようとしたときの上記領域に発生する応力が効果的に低減され、溶接金属の割れの発生が抑制される。したがって、ノズルベーン及びレバーの使用時において、ノズルベーンとレバーとの溶接部の破断を抑制することができる。【０００８】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のノズルベーンとレバーとの接合構造において、
前記シャフト部の径方向において、前記溶接金属は、前記嵌合面よりも内側に形成されている。【０００９】
上記（２）に記載の接合構造によれば、溶接金属の凝固に伴う変形によってシャフト部の周面とレバーの嵌合面とが離れようとしたときに溶接金属にかかる応力が効果的に低減され、溶接金属の割れの発生が抑制される。したがって、ノズルベーン及びレバーの使用時において、ノズルベーンとレバーとの溶接部の破断を抑制することができる。【００１０】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のノズルベーンとレバーとの接合構造において、
前記レバーは、
前記シャフト部の軸方向における前記嵌合面の一端から前記シャフト部の径方向内側に延びて形成され、前記シャフト部の軸方向から前記シャフト部に当接する第１当接面と、
前記シャフト部の軸方向における前記嵌合面の他端から前記シャフト部の径方向外側に延びて形成され、前記シャフト部の軸方向から前記シャフト部に当接する第２当接面と、を有する。【００１１】
上記（３）に記載の接合構造によれば、溶接金属の凝固に伴う変形によってシャフト部の周面とレバーの嵌合面とが離れようとすることを、上記第１当接面及び第２当接面によって抑制することができる。これにより、溶接金属にかかる応力が効果的に低減され、溶接金属の割れの発生が抑制されるため、ノズルベーン及びレバーの使用時において、ノズルベーンとレバーとの溶接部の破断を抑制することができる。【００１２】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の接合構造において、
可変容量型ターボチャージャはガソリンエンジン用であり、
前記ノズルベーンは、ニッケル基合金で形成され、前記レバーはステンレス鋼で形成される。【００１３】
従来、可変容量型ターボチャージャはディーゼルエンジン用に広く使用されており、ノズル部品にはステンレス鋼（典型的にはオーステナイト系ステンレス鋼）が一般的に使用されている。これに対し、ガソリンエンジン用の可変容量型ターボチャージャの構成を検討する場合、ノズルベーンの素材にステンレス鋼を採用することは難しい。これは、ノズルベーンは、その役割上高温の排気ガスに晒されるところ、ガソリンエンジンの排気ガス温度はディーゼルエンジンの排気ガス温度よりも高い（一例では、ディーゼルエンジンの排気ガス温度が８５０度程度であり、ガソリンエンジンの排気ガス温度が１０００度程度）からである。すなわち、ステンレス鋼は、ガソリンエンジンの排気ガス温度において発生する熱応力、熱伸び、酸化の観点から使用が困難である。この観点から、ガソリンエンジン用の可変容量型ターボチャージャにおけるノズルベーンの構成素材として、ニッケル基合金を採用することが望ましい。
一方、ニッケル基合金は、高温強度と抗酸化特性が優れているが故に、レバーと接合する際に、ステンレス同士であれば使用可能であったファインブランキングプレス等の所謂冷間プレス加工を施すことが難しく、溶接によって接合することが望ましい。
ただし、ニッケル基合金は、チタンやニオブ等の多くの元素を固溶しているため、溶接時に上述の高温割れが発生しやすい（チタンやニオブは高温割れ感受性を大きくする要因となる）。
この点、上記（４）に記載の接合構造においては、ガソリンエンジンの高温の排気ガスに耐えるべくノズルベーンをニッケル基合金で形成しつつ、溶接時の高温割れの発生を抑制すべく上記（１）に記載の接合構造を採用しているため、ガソリンエンジン用の可変容量型ターボチャージャに好適に使用することが可能となる。【００１４】
（５）幾つかの実施形態に係る可変容量型ターボチャージャは、上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の接合構造と、
前記タービンホイールと、
前記タービンホイールによって駆動されるコンプレッサと、
を有する。【００１５】
上記（５）に記載の可変容量型ターボチャージャによれば、少なくとも上記（１）に記載の接合構造を有するため、溶接金属の凝固に伴う変形によってシャフト部の周面とレバーの嵌合面とが離れようとしたときの上記領域に発生する応力が効果的に低減され、溶接金属の割れの発生が抑制される。これにより、当該ターボチャージャの安定的な運転を実現することができる。【００１６】
（６）幾つかの実施形態に係るノズルベーンとレバーとの接合構造は、
可変容量型ターボチャージャのタービンホイールに排気を導くための排気流路上に配置され、シャフト部を有するノズルベーンと、
前記シャフト部における一端側の周面に嵌合する嵌合面を有し、前記シャフト部にトルクを伝達してノズルベーンの翼角を調節するためのレバーと、
を備え、
前記ノズルベーンはニッケル基合金で形成され、
前記レバーはステンレス鋼で形成され、
前記シャフト部の前記一端側と前記レバーとは、前記シャフト部の径方向において、前記嵌合面の位置よりも外側の位置を照射中心位置として熱源が照射されることで溶接されている。【００１７】
ニッケル基合金で形成されたノズルベーンは、高温強度と抗酸化特性が優れているが故に、レバーと接合する際に、ステンレス同士であれば使用可能であったファインブランキングプレス等の所謂冷間プレス加工を施すことが難しく、溶接によって接合することが望ましい。
ただし、ニッケル基合金は、チタンやニオブ等の多くの元素を固溶しているため、溶接時に溶接金属での高温割れが発生しやすい（チタンやニオブは高温割れ感受性を大きくする要因となる）。
この点、上記（６）に記載の接合構造によれば、シャフト部の一端側とレバーとが、シャフト部の径方向において嵌合面の位置よりも外側の位置を照射中心位置として熱源が照射されることで溶接されている。したがって、溶接時において、溶融金属中にしめるニッケル基合金の割合が少なくなり、その結果、溶融金属中のチタンやニオブ等の割合が少なくなる。これにより、溶接時における溶接金属での高温割れの発生が抑制されるため、ノズルベーン及びレバーの使用時において、ノズルベーン及びレバーの溶接部の破断を抑制することができる。【００１８】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）に記載のノズルベーンとレバーとの接合構造において、
前記シャフト部の径方向における前記嵌合面の位置と前記照射中心位置との距離をＤ、前記シャフト部の径方向における前記溶接金属の幅をＳとすると、Ｄ／Ｓ≧０．２５を満たすよう構成される。
上記（７）に記載のノズルベーンとレバーとの接合構造によれば、溶融金属中にしめるニッケル基合金の割合が十分に少なくなり、その結果、溶融金属中のチタンやニオブ等の割合も十分に少なくなる。これにより、溶接時における溶接金属の高温割れの発生が効果的に抑制されるため、ノズルベーン及びレバーの使用時において、ノズルベーンとレバーとの溶接部の破断を抑制することができる。【００１９】
（８）幾つかの実施形態に係る可変容量型ターボチャージャは、
請求項６又は７のいずれか１項に記載のノズルベーンとレバーとの接合構造と、
前記タービンホイールと、
前記タービンホイールによって駆動されるコンプレッサと、
を有す。【００２０】
上記（８）に記載の可変容量型ターボチャージャによれば、少なくとも上記（６）に記載の接合構造を有するため、ノズルベーンのシャフト部の一端側とレバーとの溶接時において、溶融金属中にしめるニッケル基合金の割合が少なくなり、その結果、溶融金属中のチタンやニオブ等の割合が少なくなる。これにより、溶接時における溶接金属の高温割れの発生が抑制される。したがって、当該ターボチャージャの運転時において、ノズルベーンとレバーとの溶接部の破断を抑制することができる。【００２１】
（９）幾つかの実施形態に係るノズルベーンとレバーとの接合方法は、
可変容量型ターボチャージャのタービンホイールに排気を導くための排気流路上に配置され、シャフト部を有するノズルベーンと、
前記シャフト部における一端側の周面に嵌合する嵌合面を有し、前記シャフト部にトルクを伝達してノズルベーンの翼角を調節するためのレバーと、
を溶接により接合するノズルベーンとレバーの接合方法であって、
前記ノズルベーンはニッケル基合金で形成され、
前記レバーはステンレス鋼で形成され、
前記シャフト部の径方向において前記嵌合面の位置よりも外側の位置を照射中心位置として前記シャフト部の一端側と前記レバーとに熱源を照射することで、前記シャフト部の前記一端側と前記レバーとを溶接する。【００２２】
ニッケル基合金で形成されたノズルベーンは、高温強度と抗酸化特性が優れているが故に、レバーと接合する際に、ステンレス同士であれば使用可能であったファインブランキングプレス等の所謂冷間プレス加工を施すことが難しく、溶接によって接合することが望ましい。
ただし、ニッケル基合金は、チタンやニオブ等の多くの元素を固溶しているため、溶接時に溶接金属の高温割れが発生しやすい（チタンやニオブは高温割れ感受性を大きくする要因となる）。
この点、上記（９）に記載の接合方法によれば、シャフト部の一端側とレバーとに、シャフト部の径方向において嵌合面の位置よりも外側の位置を照射中心位置として熱源を照射することで、シャフト部の一端側とレバーとを溶接する。したがって、溶接時において、溶融金属中にしめるニッケル基合金の割合が少なくなり、その結果、溶融金属中のチタンやニオブ等の割合が少なくなる。これにより、溶接時における溶接金属の高温割れの発生を抑制できるため、ノズルベーン及びレバーの使用時において、ノズルベーンとレバーとの溶接部の破断を抑制することができる。【００２３】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）に記載のノズルベーンとレバーとの接合方法において、
前記シャフト部の径方向における前記嵌合面の位置と前記照射中心位置との距離をＤ、前記シャフト部の径方向における前記溶接金属の幅をＳとすると、Ｄ／Ｓ≧０．２５を満たすよう熱源を照射する。
上記（１０）に記載のノズルベーンとレバーとの接合方法によれば、溶融金属中にしめるニッケル基合金の割合が十分に少なくなり、その結果、溶融金属中のチタンやニオブ等の割合も十分に少なくなる。これにより、溶接時における溶接金属の高温割れの発生が効果的に抑制されるため、ノズルベーン及びレバーの使用時において、ノズルベーンとレバーとの溶接部の破断を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の幾つかの実施形態によれば、ノズルベーンのシャフト部とレバーとの溶接金属の高温割れを抑制することにより、ノズルベーンのシャフト部とレバーとの溶接部が使用時に破断することを抑制することが可能なノズルベーンとレバーとの接合構造、接合方法及び可変容量型ターボチャージャを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】幾つかの実施形態に係るガソリンエンジン用の可変容量型ターボチャージャの縦断面図である。
【図２】（Ａ）は幾つかの実施形態に係る可変ノズル機構をレバー側から視た正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】幾つかの実施形態に係るノズルベーンとレバーの構成を説明するための概略斜視図である。
【図４】幾つかの実施形態に係るノズルベーンとレバーとの接合構造を説明するための概略断面図である。
【図５】比較例に係るノズルベーンとレバーとの接合構造を説明するための概略断面図である。
【図６】（Ａ）は、比較例に係るノズルベーンとレバーとの接合構造において、溶接金属の凝固に伴う変形の様子を説明するための概略断面図であり、（Ｂ）は、比較例に係るノズルベーンとレバーとの接合構造において溶接金属に高温割れが発生した状態を説明するための概略断面図である。
【図７】（Ａ）は、他の実施形態に係るノズルベーンとレバーの接合方法を説明するための概略断面図であり、（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す接合方法にてノズルベーンとレバーを接合（溶接）した後の状態を説明するための概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。
但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２７】
図１は幾つかの実施形態に係るガソリンエンジン用の可変容量型ターボチャージャ５００の縦断面図である。
図１において、３０はタービンケーシング、３８は該タービンケーシング３０の外周部に渦巻き状に形成されたスクロール部である。３４はラジアル流型のタービンホイール、３５はコンプレッサ、３２は該タービンホイール３４とコンプレッサ３５とを連結するタービンシャフト、３１はコンプレッサハウジング、３６は軸受ハウジングである。
タービンホイール３４とコンプレッサ３５とを連結するタービンシャフト３２は、２個の軸受３７，３７を介して軸受ハウジング３６に回転自在に支持されている。８は排ガス出口、ＣＬは該可変容量型ターボチャージャ５００の回転軸線である。
【００２８】
２はノズルベーンで、スクロール３８の内周側にタービンの円周方向等間隔に複数枚配設される。ノズルベーン２における翼端部に形成されたシャフト部２ａはタービンケーシング３０に固定されたノズルマウント５に回動可能に支持されている。タービンホイール３４に排気を導くための排気流路上に配置されている。
シャフト部２ａの翼端部とは反対側にはレバー（レバープレート）１が連結されており、レバー１は、ドライブリング３から受けたトルクをシャフト部２ａに伝達することで、シャフト部２ａを回動させてノズルベーン２の翼角を変化させるよう構成されている。
３３はアクチュエータ（図示省略）からの往復運動を伝えるアクチュエータロッドである。該アクチュエータロッド３３の往復運動は回転軸１５ａに固着されたリンク１５を介して回転運動に変換される。回転軸１５ａに固着されたアーム１５ｂの他端部に配置される駆動ピン１５ｃはドライブリング３の外周部に形成された係合溝３ｚ（図２参照）に係合しており、リンク１５によって往復運動から変換された回転運動がドライブリング３に伝達されて、ドライブリング３が回転駆動される。一点差線で囲んだ部分はノズルベーン２の翼角を変化せしめる可変ノズル機構１００である。
【００２９】
図１のように構成された可変容量型ターボチャージャ５００の運転時において、内燃機関（図示省略）からの排ガスはスクロール３８に入り、該スクロール３８の渦巻きに沿って、周回しながらノズルベーン２に流入する。そして、排ガスはノズルベーン２の翼間（開口）を流過してタービンホイール３４にその外周側から流入し、中心側に向かい半径方向に流れて該タービンホイール３４に膨張仕事をした後、軸方向に沿って排ガス出口８に案内されて機外に送出される。
【００３０】
かかる可変容量タービンの容量を制御するにあたっては、上述のアクチュエータに対し、ノズルベーン２を流れる排ガスの流量が所要の流量になるような該ノズルベーン２の翼角を、不図示の翼角制御手段により設定する。かかる翼角に対するアクチュエータの往復変位はリンク１５を介してドライブリング３に伝達され、該ドライブリング３が回転駆動される。
ドライブリング３の回転により、ドライブリング３と連結ピン部１０によって連結するレバー１がノズルベーン２のシャフト部２ａを回動せしめる。該シャフト部２ａの回動によりノズルベーン２が回動してアクチュエータによって設定された翼角に変化せしめられ、翼間（開口）の大きさが変化する。
【００３１】
図２は可変ノズル機構１００を示し、（Ａ）はレバー１側から視た正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
可変ノズル機構１００はノズルベーン２の翼角を変化せしめるように、次のように構成されている。
３は円盤状に形成されたドライブリングで、ノズルマウント５の軸線ＣＬ（可変容量型ターボチャージャ５００の回転軸線に同じ）方向に突出した円筒状（環状）のガイド部５ａに外嵌して回転可能に支持される。ドライブリング３の外周側には、レバー１の連結ピン部１０が係合される溝部３ｙが円周方向等間隔に形成されている。３ｚはアクチュエータロッド３３が係合する駆動溝である。
【００３２】
レバー１は、円周方向等間隔にドライブリング３の溝部３ｙと同数設置されている。各レバー１の外周側（一端側）は、ドライブリング３に設けられた溝部３ｙに連結ピン部１０を介して嵌合し、各レバー１の内周側（他端側）はノズルベーン２のシャフト部２ａに接合されている。
尚、シャフト部２ａはノズルマウント５に対し回転可能に軸支されている。６は環状に形成されたノズルプレート、６１は該ノズルプレート６と前記ノズルマウント５とを連結する複数のノズルサポートである。
【００３３】
７はストッパピンである。該ストッパピン７はノズルマウント５の中央部に軸線ＣＬ方向に突出した円筒状（環状）のガイド部５ａの端面外周縁部に周方向に複数等間隔で且つ、軸線ＣＬ方向に沿って（本実施形態では４箇所）穿設された圧入孔（図示省略）に圧入されている。
そして、ストッパピン７はドライブリング３の回動に伴い、ノズルベーン２のシャフト部２ａを中心に揺動するレバー１をノズルベーン２の翼間（開口）の閉塞位置で揺動を規制する所謂開度規制部材である。
【００３４】
９はロックピンである。該ロックピン９は、軸受ハウジング３６とノズルマウント５との組付け精度を向上させるための位置決めピンである。軸受ハウジング３６とノズルマウント５との組立角度を規制する（組立精度）ことにより、アクチュエータの駆動量に対しドライブリング３の駆動量が正確に伝わり、ノズルベーン２の開度が精度よく制御されてターボチャージャの性能を十分に発揮させるものである。
【００３５】
可変ノズル機構１００においては、図２（Ｂ）のように、該レバー１の側面とノズルマウント５の側面との間にドライブリング３が配設され、レバー１とドライブリング３とノズルマウント５とがと軸方向に並設されている。幾つかの実施形態では連結ピン部１０はレバー１と一体で形成される。
【００３６】
図３は、上述のノズルベーン２とレバー１の構成を説明するための概略斜視図である。
図３に示すように、レバー１の一端側には貫通孔４２が形成されており、貫通孔４２がノズルベーン２におけるシャフト部２ａの一端側に嵌合するよう構成されている。また、レバー１の他端側には前述の連結ピン部１０が形成されている。
【００３７】
図４は、上述したノズルベーン２とレバー１の接合構造について、幾つかの実施形態に係る接合構造２００を説明するための概略断面図である。
図４に示す接合構造２００において、レバー１の貫通孔４２は、ノズルベーン２のシャフト部２ａにおける一端側の周面７２に嵌合する嵌合面４２ａを有する。シャフト部２ａの一端側とレバー１とは溶接により接合されており、シャフト部２ａの一端側とレバー１との溶接部４０における溶接金属５０は、シャフト部２ａの径方向において、溶接金属５０の中心位置６４が嵌合面４２ａの位置１７よりも内側となるように形成されている。ここで、シャフト部２ａの径方向における溶接金属５０の中心位置６４とは、シャフト部２ａの径方向における溶接金属５０の形成される範囲Ｓの中心位置であり、シャフト部２ａの径方向における溶接金属５０の一端５０ａと他端５０ｂの中点の位置のことを意味する。
【００３８】
図５は、上述したノズルベーン２とレバー１の接合構造について、比較例としての接合構造３００を説明するための概略断面図である。図５に示す接合構造３００では、溶接金属５０は、シャフト部２ａの径方向において、溶接金属５０の中心位置６４がレバー１の嵌合面４２ａの位置１７と一致するように形成されている（一般的な溶接手法ではこれらの位置は一致する）。
接合構造３００においては、ノズルベーン２とレバー１の溶接時において、溶接金属５０は母材に冷却されて周辺から中心に向かって凝固していく。このとき、溶接金属５０の凝固に伴う変形によって、図６（Ａ）に示すようにシャフト部２ａの周面７２とレバー１の嵌合面４２ａとが離れるようとする。溶接時に凝固に伴う変形によって溶接金属５０に大きな応力がかかった場合、図６（Ｂ）に示すように、溶接金属５０のまだ固まっていない領域（最終凝固域となる、溶接金属５０の中心領域Ｍ）に割れ（所謂高温割れ）が発生することがある。
溶接金属５０にこのような高温割れが発生すると、ノズルベーン２及びレバー１の使用時にこの割れ（ひび）が拡大して、ノズルベーン２とレバー１との溶接部４０が破断する恐れがある。
【００３９】
これに対し、図４に示した幾つかの実施形態に係るノズルベーン２とレバー１の接合構造２００では、溶接金属５０は、上述のように、シャフト部２ａの径方向において、溶接金属５０の中心位置６４が嵌合面４２ａの位置１７よりも内側となるように形成されている。これにより、溶接時に、溶接金属５０の凝固に伴う変形によってシャフト部２ａの周面７２とレバー１の嵌合面４２ａとが離れようとしたときに、溶接金属５０のまだ固まっていない領域（最終凝固域となる、溶接金属５０の中心領域Ｍ）にかかる応力が効果的に低減され、溶接金属５０の割れの発生が抑制される。したがって、ノズルベーン２及びレバー１の使用時において、ノズルベーン２とレバー１との溶接部４０の破断を抑制することができる。また、可変容量型ターボチャージャ５００の安定的な運転を実現することができる。
【００４０】
図４に示すノズルベーン２とレバー１との接合構造２００では、シャフト部２ａの径方向において、溶接金属５０は、嵌合面４２ａよりも内側に形成されている。すなわち、シャフト部２ａの径方向における溶接金属５０の形成される範囲Ｓは、シャフト部２ａの径方向における嵌合面４２ａの位置１７よりも、シャフト部２ａの径方向において内側にある。これにより、溶接金属５０の凝固に伴う変形によってシャフト部２ａの周面とレバー１の嵌合面４２ａとが離れようとしたときに溶接金属５０にかかる応力が効果的に低減され、溶接金属５０の割れの発生が抑制される。したがって、ノズルベーン２及びレバー１の使用時において、ノズルベーン２とレバー１との溶接部４０の破断を抑制することができる。
【００４１】
図４に示すノズルベーン２とレバー１との接合構造２００では、レバー１は、シャフト部２ａの軸方向における嵌合面４２ａの一端４２ａ１からシャフト部２ａの径方向内側に延びて形成され、シャフト部２ａの軸方向からシャフト部２ａに当接する第１当接面４２ｂと、シャフト部２ａの軸方向における嵌合面４２ａの他端４２ａ２からシャフト部２ａの径方向外側に延びて形成され、シャフト部２ａの軸方向からシャフト部２ａに当接する第２当接面４２ｃと、を有する。これにより、溶接金属５０の凝固に伴う変形によってシャフト部２ａの一端側の周面７２とレバー１の嵌合面４２ａとが離れようとすることを、第１当接面４２ｂ及び第２当接面４２ｃによって抑制することができる。これにより、溶接金属５０にかかる応力が効果的に低減され、溶接金属５０の割れの発生が抑制されるため、ノズルベーン２及びレバー１の使用時において、ノズルベーン２及びレバー１の溶接部４０の破断を抑制することができる。
【００４２】
図４に示すノズルベーン２とレバー１との接合構造２００では、ノズルベーン２は、ニッケル基合金で形成され、レバー１はステンレス鋼で形成されている。
従来、可変容量型ターボチャージャはディーゼルエンジン用に広く使用されており、ノズルベーン２にはステンレス鋼（典型的にはオーステナイト系ステンレス鋼）が一般的に使用されていた。これに対し、ガソリンエンジン用の可変容量型ターボチャージャの構成を検討する場合、ノズルベーン２の素材にステンレス鋼を採用することは難しい。これは、ノズルベーン２は、その役割上高温の排気ガスに晒されるところ、ガソリンエンジンの排気ガス温度はディーゼルエンジンの排気ガス温度よりも高い（一例では、ディーゼルエンジンの排気ガス温度が８５０度程度であり、ガソリンエンジンの排気ガス温度が１０００度程度）からである。すなわち、ステンレス鋼は、ガソリンエンジンの排気ガス温度において発生する熱応力、熱伸び、高温酸化の観点から使用が困難である。この観点から、ガソリンエンジン用の可変容量型ターボチャージャ５００におけるノズルベーン２の構成素材として、ニッケル基合金を採用することが望ましい。ニッケル基合金としては、インコネル、ハステロイ、ナイモニック、ワスパロイ等（いずれも登録商標）を使用することができるが、高温強度及び耐食性の観点から特にインコネルが望ましく、最も望ましくはインコネル７１３Ｃを使用することができる。
【００４３】
一方、ニッケル基合金は、高温強度と抗酸化特性が優れているが故に、レバー１と接合する際に、ステンレス同士であれば使用可能であったファインブランキングプレス等の所謂冷間プレス加工を施すことが難しく、溶接によってレバー１と接合することが望ましい。ただし、ニッケル基合金は、チタンやニオブ等の多くの元素を固溶しているため、溶接時に上述の高温割れが発生しやすい（チタンやニオブは高温割れ感受性を大きくする要因となる）。また、リンや硫黄などの不純物元素が最終凝固域に濃化することによる凝固割れも発生するため高温割れが発生しやすい。
【００４４】
この点、図４に記載の接合構造２００によれば、ガソリンエンジンの高温の排気ガスに耐えるべくノズルベーン２をニッケル基合金で形成しつつ、溶接時の高温割れの発生を抑制すべく溶接金属５０の中心位置６４を嵌合面４２ａの位置１７よりもシャフト部２ａの径方向内側としているため、ガソリンエンジン用の可変容量型ターボチャージャ５００に好適に使用することが可能となる。
なお、図４に記載の接合構造２００を形成するためのノズルベーン２とレバー１との接合方法としては、溶着金属を添加して溶接を行ってもよいし、母材同士を熱源照射によって直接溶融して溶接してもよい。
【００４５】
図７は、他の実施形態に係るノズルベーン２とレバー１の接合方法及び接合構造４００を説明するための概略断面図である。図７（Ａ）は、他の実施形態に係るノズルベーン２とレバー１の接合方法を示す概略断面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示す接合方法にてノズルベーン２とレバー１を接合（溶接）した後の状態（接合構造４００）を示す概略断面図である。
図７（Ａ）において、レバー１は、ステンレス鋼で形成され、ノズルベーン２はニッケル基合金で形成されている。レバー１は、シャフト部２ａにおける一端側の周面７２に嵌合する嵌合面４２ａを有している。
図７（Ａ）に示すノズルベーン２とレバー１の接合方法では、ノズルベーン２とレバー１とを溶接にて接合する際に、溶着金属を添加せずに、母材に対して直接熱源９０を照射する。この際に、シャフト部２ａの径方向において、嵌合面４２ａの位置１７よりも外側の位置８０を照射中心位置８０として熱源が照射される。ここでの熱源としては、電子ビームやレーザ等、種々の熱源を使用することができる。
【００４６】
上述のように、ノズルベーン２に用いるニッケル基合金は、高温強度と抗酸化特性が優れている一方、チタンやニオブ等の多くの元素を固溶しているため、溶接時に溶接金属５０の高温割れが発生しやすい（チタンやニオブは高温割れ感受性を大きくする要因となる）。
【００４７】
この点、図７（Ａ）に示した接合方法によれば、上述のように、シャフト部２ａの一端側とレバー１とは、シャフト部２ａの径方向において嵌合面４２ａの位置１７よりも外側の位置８０を照射中心位置８０として熱源が照射されることで溶接される。したがって、溶接時において、溶融金属中にしめるニッケル基合金の割合が少なくなり、その結果、溶融金属中のチタンやニオブ等の割合が少なくなる。これにより、溶接金属５０の高温割れの発生が抑制されるため、ノズルベーン２及びレバー１の使用時において、ノズルベーン２とレバー１との溶接部４０の破断を抑制することができる。また、可変容量型ターボチャージャ５００の安定的な運転を実現することができる。
【００４８】
なお、図７（Ａ）に示した接合方法において、シャフト部２ａの径方向におけるレバー１の嵌合面４２ａの位置１７（開先中心位置）と照射中心位置８０との距離をＤ、シャフト部２ａの径方向における溶接金属５０の幅をＳ（図７（Ｂ）参照）とすると、Ｄ／Ｓ≧０．２５を満たすよう熱源を照射することが望ましい。これにより、溶融金属中にしめるニッケル基合金の割合が十分に少なくなり、その結果、溶融金属中のチタンやニオブ等の割合も十分に少なくなる。したがって、溶接金属５０の高温割れの発生が効果的に抑制され、ノズルベーン２及びレバー１の使用時において、ノズルベーン２とレバー１との溶接部４０の破断を抑制することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１  レバー
２  ノズルベーン
２ａ  シャフト部
３  ドライブリング
３ｙ  溝部
３ｚ  係合溝
５  ノズルマウント
５ａ  ガイド部
６  ノズルプレート
７  ストッパピン
８  排ガス出口
９  ロックピン
１０  連結ピン部
１５  リンク
１５ａ  回転軸
１５ｂ  アーム
１５ｃ  駆動ピン
１７  シャフト部の径方向における嵌合面の位置
３０  タービンケーシング
３２  タービンシャフト
３３  アクチュエータロッド
３４  タービンホイール
３５  コンプレッサ
３６  軸受ハウジング
３７  軸受
３８  スクロール
４０  溶接部
４２  貫通孔
４２ａ  嵌合面
４２ａ１シャフト部の軸方向における嵌合面の一端
４２ａ２シャフト部の軸方向における嵌合面の他端
４２ｂ  第１当接面
４２ｃ  第２当接面
５０  溶接金属
５０ａ  シャフト部の径方向における溶接金属の一端
５０ｂ  シャフト部の径方向における溶接金属の他端
６４  シャフト部の径方向における溶接金属の中心位置
７２  シャフト部の一端側周面
８０  照射中心位置
９０  熱源
１００  可変ノズル機構
２００，３００，４００  接合構造
５００  可変容量型ターボチャージャ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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