(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排ガスにより回転駆動されるように構成されたタービンと、
前記タービンに流入する前記排ガスの流路を形成するように互いに対向する一対の流路形成壁面と、
前記流路内に設けられ、前記流路の断面積を変えるように開度調節可能なノズルベーンと、
前記一対の流路形成壁面にそれぞれ対向する前記ノズルベーンの一対の摺動面のうち少なくとも一方を少なくとも部分的に被覆する第１被覆層と、
前記第１被覆層に対向するように設けられ、前記流路形成壁面の少なくとも一方を少なくとも部分的に被覆する第２被覆層と、
を備え、
前記第１被覆層又は前記第２被覆層の少なくとも一方は固体潤滑材を含むとともに、
前記第１被覆層又は前記第２被覆層の一方は第１物質を含み、前記第１被覆層又は前記第２被覆層の他方は前記第１物質よりも極性が小さい第２物質を含む
ことを特徴とするターボチャージャ。
【請求項２】
前記第１物質は、前記第２物質よりも溶解パラメータが２．５以上大きいことを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項３】
前記第１物質は、アセトニトリル、水、クロロホルム、アセトン及びメタノールからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、
前記第２物質は、ジオキサン、四塩化炭素、炭化水素、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸及びグリセリンからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のターボチャージャ。
【請求項４】
前記固体潤滑材は、窒化ホウ素を含むことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項５】
前記第１被覆層又は前記第２被覆層の前記少なくとも一方の膜厚は、０．１μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項６】
前記ノズルベーンの一対の摺動面のうち前記少なくとも一方と、前記流路形成壁面の前記少なくとも一方との間のクリアランスは、１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項７】
前記第１被覆層又は前記第２被覆層の前記少なくとも一方は、表面硬化処理された前記摺動面又は前記流路形成壁面上に設けられていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項８】
前記第１被覆層又は前記第２被覆層の前記少なくとも一方は、Ｓｎ、Ａｇ及びＰｂからなる群から選ばれる少なくとも１種をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項９】
前記第１被覆層又は前記第２被覆層の前記少なくとも一方は、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅからなる群から選ばれる少なくとも１種をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項１０】
前記第１被覆層又は前記第２被覆層の前記少なくとも一方は、フッ素をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項１１】
前記第１被覆層又は前記第２被覆層の前記少なくとも一方は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｂａ、Ｃａ及びＮｉからなる群から選ばれる少なくとも１種をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至１０の何れか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項１２】
エンジンからの排ガスにより回転駆動されるように構成されたタービンと、
前記タービンに流入する前記排ガスの流路を形成するように互いに対向する一対の流路形成壁面と、
前記流路内に設けられ、前記流路の断面積を変えるように開度調節可能なノズルベーンと、
を備えるターボチャージャの製造方法であって、
前記一対の流路形成壁面にそれぞれ対向する前記ノズルベーンの一対の摺動面のうち少なくとも一方を少なくとも部分的に被覆する第１被覆層を形成する第１形成ステップと、
前記第１被覆層に対向するように設けられ、前記流路形成壁面の少なくとも一方を少なくとも部分的に被覆する第２被覆層を形成する第２形成ステップと、
を備え、
前記第１被覆層又は前記第２被覆層の少なくとも一方は固体潤滑材を含むとともに、
前記第１被覆層又は前記第２被覆層の一方は第１物質を含み、前記第１被覆層又は前記第２被覆層の他方は前記第１物質よりも極性が小さい第２物質を含む
ことを特徴とするターボチャージャの製造方法。
【請求項１３】
前記第１物質又は前記第２物質の何れか一方と、前記固体潤滑材と、を含む被覆材を塗布することで、前記第１被覆層又は前記第２被覆層を形成することを特徴とする請求項１２に記載のターボチャージャの製造方法。
【請求項１４】
前記第１物質又は前記第２物質の何れか一方と、前記固体潤滑材と、を含むメッキ液を用いてメッキ処理することにより、前記第１被覆層又は前記第２被覆層を形成することを特徴とする請求項１２に記載のターボチャージャの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ターボチャージャ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ターボチャージャにおいて、エンジンの排ガス流路に設けたノズルベーンを用いて過給圧を調節することが知られている。
【０００３】
このようなターボチャージャでは、過給圧を調節するためにノズルベーンの開度が変更されるとき、ノズルベーンは排ガス流路を形成する壁面に対して摺動する。そこで、ノズルベーンを壁面に対して円滑に摺動させるため、ノズルベーンと壁面との間には通常クリアランスが設けられる。
この場合、エンジンからの排ガスが、ノズルベーンの翼面を迂回して、ノズルベーンと壁面との間の隙間を介してタービンに到達すると、該隙間から迂回した排ガスの持つエネルギーはタービンに伝達されず、また、タービン周辺の排ガスの流れが乱れるため、タービン効率が低下する場合がある。
このような観点から、ノズルベーンと壁面との間の隙間は狭いことが望ましい。
【０００４】
特許文献１には、ノズルベーンの両側のスライド面に、炭素超微粉体を含む炭素系乾性膜が形成されたターボチャージャが記載されている。該炭素系乾性膜は、ノズルベーンの両側のスライド面とタービンケーシングを形成するケース部材の内壁面との間の隙間を充填するように設けられている。これにより、ノズルベーンのケース部材の内壁面に対する摺動性を維持しつつ、ノズルベーンとケース部材との間のクリアランスを小さく維持するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８７６２１２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ターボチャージャの運転中、ノズルベーンや、ノズルベーンが摺動する壁面を形成するタービンケーシングは熱に起因して変形するため、ノズルベーンと壁面との間のクリアランスを小さく設計することは難しい。
この点、特許文献１に記載のように、ノズルベーンと、ノズルベーンが摺動する相手側部材との間のクリアランスを埋めるようにノズルベーンの摺動面を潤滑性の被覆層を設けることで、ノズルベーンの摺動時に被覆層がすり減らされることにより、大きすぎない適度なクリアランスが形成されることが期待できる。
しかしながら、場合によっては、被覆層に含まれる潤滑材が相手側部材に凝着することがある。そうすると、ノズルベーンの摺動時に、例えば相手側部材に凝着した凝着物等によって被覆層が破壊されることによりノズルベーンと相手側部材との間の隙間が拡大し、小さなクリアランスが維持できなくなる場合がある。
【０００７】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、ノズルベーンと、該ノズルベーンが摺動する相手側部材との間のクリアランスを小さく維持することが可能なターボチャージャ及びその製造方法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】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係るターボチャージャは、
エンジンからの排ガスにより回転駆動されるように構成されたタービンと、
前記タービンに流入する前記排ガスの流路を形成するように互いに対向する一対の流路形成壁面と、
前記流路内に設けられ、前記流路の断面積を変えるように開度調節可能なノズルベーンと、
前記一対の流路形成壁面にそれぞれ対向する前記ノズルベーンの一対の摺動面のうち少なくとも一方を少なくとも部分的に被覆する第１被覆層と、
前記第１被覆層に対向するように設けられ、前記流路形成壁面の少なくとも一方を少なくとも部分的に被覆する第２被覆層と、
を備え、
前記第１被覆層又は前記第２被覆層の少なくとも一方は固体潤滑材を含むとともに、
前記第１被覆層又は前記第２被覆層の一方は第１物質を含み、前記第１被覆層又は前記第２被覆層の他方は前記第１物質よりも極性が小さい第２物質を含む。
【０００９】
ターボチャージャの運転中、第１被覆層と第２被覆層とが互いに凝着して一体的な被覆層を形成すると、ノズルベーンが動いた際に被覆層内において不均一なせん断破壊が生じ、その後のノズルベーンの動きに伴って、せん断破壊によって分離された２つの被覆層同士が接触して摩耗が進行してしまう。
この点、上記（１）の構成では、互いに対向する第１被覆層と第２被覆層の一方は極性が比較的大きい第１物質を含み、他方は極性が比較的小さい第２物質を含む。このため、第１被覆層と第２被覆層とは親和性が低く、極性の差に起因して互いをはじくので、第１被覆層又は第２被覆層の一方に含まれる固体潤滑材が、第１被覆層又は第２被覆層の他方に凝着しにくくなる。よって、固体潤滑材の凝着後にノズルベーンが動いた際に固体潤滑材が不均一なせん断破壊を引き起こすリスクが低減され、ノズルベーンと、該ノズルベーンが摺動する流路形成壁面との間のクリアランスを小さく維持することができる。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記第１物質は、前記第２物質よりも溶解パラメータが２．５以上大きい。
【００１１】
上記（２）の構成では、互いに対向する第１被覆層と第２被覆層を構成する第１物質と第２物質（又は第２物質と第１物質）とは、極性の指標である溶解パラメータの差が２．５よりも大きい。このため、第１物質と第２物質の極性の差により、第１被覆層又は第２被覆層の一方に含まれる固体潤滑材の、第１被覆層又は第２被覆層の他方への凝着を効果的に抑制して、固体潤滑材の凝着に起因する被覆層の破壊を効果的に抑制することができる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記第１物質は、アセトニトリル、水、クロロホルム、アセトン及びメタノールからなる群から選ばれる少なくとも１種を含み、
前記第２物質は、ジオキサン、四塩化炭素、炭化水素、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸及びグリセリンからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む。
【００１３】
上記（３）の構成によれば、極性が比較的大きい第１物質及び極性が比較的小さい第２物質として上述の物質を用いることにより、第１物質と第２物質との間で極性に差をもたらすことができる。これにより、第１被覆層又は第２被覆層の一方に含まれる固体潤滑材の、第１被覆層又は第２被覆層の他方への凝着を効果的に抑制して、固体潤滑材の凝着に起因する被覆層の破壊を効果的に抑制することができる。
【００１４】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、前記固体潤滑材は、窒化ホウ素を含む。
【００１５】
上記（４）の構成によれば、比較的高温領域で良好な摺動特性を有する窒化ホウ素を固体潤滑材として用いることで、ターボチャージャの高温での運転時においても、ノズルベーンの流路形成壁面に対する摺動性を維持することができる。
【００１６】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、前記第１被覆層又は前記第２被覆層の前記少なくとも一方の膜厚は、０．１μｍ以上５００μｍ以下である。
【００１７】
上記（５）の構成によれば、固体潤滑材を含む第１被覆層又は第２被覆層の膜厚は０．１μｍ以上であるので、例えば、第１被覆層又は第２被覆層が形成されるノズルベーンの摺動面又は流路形成壁面の表面に凹凸があったとしても、良好な摺動性能を発揮することができる。
一方、上記（５）によれば、固体潤滑材を含む第１被覆層又は第２被覆層の膜厚は５００μｍ以下であるので、ターボチャージャの運転中における第１被覆層又は第２被覆層の剥離を抑制することができる。
【００１８】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、前記ノズルベーンの一対の摺動面のうち前記少なくとも一方と、前記流路形成壁面の前記少なくとも一方との間のクリアランスは、１０μｍ以上１００μｍ以下である。
【００１９】
上記（６）の構成によれば、ノズルベーンの摺動面と、流路形成壁面との間のクリアランスは１０μｍ以上であるので、ノズルベーンの流路形成壁面に対する円滑な摺動が損なわれない。
一方、上記（６）の構成によれば、ノズルベーンの摺動面と、流路形成壁面との間のクリアランスは１００μｍ以下であるので、ノズルベーンの摺動面と流路形成壁面との間の隙間へのエンジンからの排ガスの流入を十分に抑制することができ、タービン効率の低下を抑制することができる。
【００２０】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れかの構成において、前記第１被覆層又は前記第２被覆層の前記少なくとも一方は、表面硬化処理された前記摺動面又は前記流路形成壁面上に設けられている。
【００２１】
上記（７）の構成によれば、固体潤滑材を含む第１被覆層又は第２被覆層が設けられるノズルベーンの摺動面又は流路形成壁面は、表面硬化処理により硬く変形しにくくなっている。よって、接触等により摺動面又は流路形成壁面に外力が加わった際のノズルベーンの摺動面又は流路形成壁面の変形を抑制することができ、摺動面又は流路形成壁面からの第１被覆層又は第２被覆層の剥離を抑制することができる。
【００２２】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（７）の何れかの構成において、前記第１被覆層又は前記第２被覆層の前記少なくとも一方は、Ｓｎ、Ａｇ及びＰｂからなる群から選ばれる少なくとも１種をさらに含む。
【００２３】
上記（８）の構成によれば、固体潤滑材を含む第１被覆層又は第２被覆層は、硬度が比較的小さいＳｎ、Ａｇ又はＰｂを含むので、比較的低温の温度領域において、ノズルベーンの流路形成壁面に対する摺動性を向上させることができる。
【００２４】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れかの構成において、前記第１被覆層又は前記第２被覆層の前記少なくとも一方は、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅからなる群から選ばれる少なくとも１種をさらに含む。
【００２５】
上記（９）の構成では、固体潤滑材を含む第１被覆層又は第２被覆層に含まれる上述した元素と、ノズルベーン又は流路形成壁面を構成する金属元素とが結合して、良好な摺動特性を有する化合物（例えば金属酸化物や金属硫化物）が生成される。よって、上記（９）の構成によれば、ノズルベーンの流路形成壁面に対する摺動性がより良好となる。
【００２６】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかの構成において、前記第１被覆層又は前記第２被覆層の前記少なくとも一方は、フッ素をさらに含む。
【００２７】
上記（１０）の構成では、固体潤滑材を含む第１被覆層又は第２被覆層はフッ素を含むので、フッ素とノズルベーン又は流路形成壁面を構成する金属元素とが結合して、とくに比較的高温の温度領域において摺動特性が良好なフッ化金属が生成される。よって、上記（１０）の構成によれば、ノズルベーンの流路形成壁面に対する摺動性がより良好となる。
【００２８】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れかの構成において、前記第１被覆層又は前記第２被覆層の前記少なくとも一方は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｂａ、Ｃａ及びＮｉからなる群から選ばれる少なくとも１種をさらに含む。
【００２９】
上記（１１）の構成によれば、固体潤滑材を含む第１被覆層又は第２被覆層にＣｒ、Ｔａ、Ｂａ、Ｃａ又はＮｉが含まれている場合、これらの元素により、比較的高温化での摺動特性が良好な酸化物が生成することある。よって、上記（１１）の構成によれば、ノズルベーンの流路形成壁面に対する摺動性がより良好となる。
【００３０】
（１２）本発明の少なくとも一実施形態に係るターボチャージャの製造方法は、
エンジンからの排ガスにより回転駆動されるように構成されたタービンと、
前記タービンに流入する前記排ガスの流路を形成するように互いに対向する一対の流路形成壁面と、
前記流路内に設けられ、前記流路の断面積を変えるように開度調節可能なノズルベーンと、
を備えるターボチャージャの製造方法であって、
前記一対の流路形成壁面にそれぞれ対向する前記ノズルベーンの一対の摺動面のうち少なくとも一方を少なくとも部分的に被覆する第１被覆層を形成する第１形成ステップと、
前記第１被覆層に対向するように設けられ、前記流路形成壁面の少なくとも一方を少なくとも部分的に被覆する第２被覆層を形成する第２形成ステップと、
を備え、
前記第１被覆層又は前記第２被覆層の少なくとも一方は固体潤滑材を含むとともに、
前記第１被覆層又は前記第２被覆層の一方は第１物質を含み、前記第１被覆層又は前記第２被覆層の他方は前記第１物質よりも極性が小さい第２物質を含む。
【００３１】
上記（１２）の製造方法によれば、互いに対向する第１被覆層と第２被覆層の一方は極性が比較的大きい第１物質を含み、他方は極性が比較的小さい第２物質を含む。このため、第１被覆層と第２被覆層とは親和性が低く、極性の差に起因して互いをはじくので、第１被覆層又は第２被覆層の一方に含まれる固体潤滑材が、第１被覆層又は第２被覆層の他方に凝着しにくくなる。よって、固体潤滑材の凝着後にノズルベーンが動いた際に固体潤滑材が不均一なせん断破壊を引き起こすリスクが低減され、ノズルベーンと、該ノズルベーンが摺動する流路形成壁面との間のクリアランスを小さく維持することができる。
【００３２】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１２）の製造方法において、  前記第１物質又は前記第２物質の何れか一方と、前記固体潤滑材と、を含む被覆材を塗布することで、前記第１被覆層又は前記第２被覆層を形成する。
【００３３】
上記（１３）の製造方法によれば、第１物質又は第２物質の何れか一方と、固体潤滑材と、を含む被覆材を塗布することにより、簡素な方法で、第１被覆層又は第２被覆層を形成することができる。
【００３４】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１２）の製造方法において、前記第１物質又は前記第２物質の何れか一方と、前記固体潤滑材と、を含むメッキ液を用いてメッキ処理することにより、前記第１被覆層又は前記第２被覆層を形成する。
【００３５】
上記（１４）の製造方法によれば、第１物質又は第２物質の何れか一方と、固体潤滑材と、を含むメッキ液を用いてメッキ処理することにより、簡素な方法で、第１被覆層又は第２被覆層を形成することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、ノズルベーンと、該ノズルベーンが摺動する相手側部材（流路形成壁面）との間のクリアランスを小さく維持することが可能なターボチャージャ及びその製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】一実施形態に係るターボチャージャの回転軸方向に沿った概略断面図である。
【図２】一実施形態に係るターボチャージャのタービン部分の概略断面図である。
【図３】一実施形態に係る可変ノズル機構の構成を示す図である。
【図４】一実施形態に係るタービンの部分的な断面図である。
【図５】一実施形態に係るターボチャージャの運転中におけるノズルベーン及び流路形成壁面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３９】
以下、幾つかの実施形態に係るターボチャージャについて説明する。
図１は、一実施形態に係るターボチャージャの回転軸方向に沿った概略断面図である。図２は、一実施形態に係るターボチャージャのタービン部分の概略断面図である。図３は、一実施形態に係る可変ノズル機構の構成を示す図である。
【００４０】
図１に示すように、ターボチャージャ１は、不図示のエンジンからの排ガスにより回転駆動されるように構成されたタービンロータ１２を含むタービン１３と、回転シャフト１５を介してタービンロータ１２と接続されたコンプレッサロータ（不図示）を含むコンプレッサ（不図示）と、を備える。コンプレッサロータは、タービンロータ１２の回転により同軸駆動されて、エンジンへの吸気を圧縮するように構成されている。また、回転シャフト１５は軸受２２によって回転可能に支持されている。
【００４１】
タービンロータ１２、軸受２２、コンプレッサロータは、それぞれ、タービンハウジング１６、軸受ハウジング１８及びコンプレッサハウジング（不図示）に収容されており、タービンハウジング１６と軸受ハウジング１８、及び、軸受ハウジング１８とコンプレッサハウジングは、それぞれ、例えばボルトによって締結されている。
【００４２】
タービンハウジング１６の外周側には、不図示の排気マニホールドと連通し、エンジンから排出された排ガスが流れるスクロール状の排ガス通路２０が形成されている。また、スクロール状の排ガス通路２０と、タービンロータ１２との間には、タービンロータ１２に作用する排ガスの流れを制御する可変ノズル機構１０が配置されている。
【００４３】
図１に示す例示的な実施形態において、可変ノズル機構１０は、ノズルベーン８と、ノズルベーン８が取り付けられるノズルマウント２と、ノズルマウント２に対向するように設けられたノズルプレート４と、ノズルマウント２とノズルプレート４との間に設けられるノズルサポート６と、を有する。
【００４４】
図１に示すように、ノズルマウント２は、タービンハウジング１６とタービンハウジング１６と軸受ハウジング１８との間に挟まれた状態で、例えばボルトで締結されることによって、軸受ハウジング１８に固定されている。
また、図３に示すように、ノズルサポート６の一端は、ノズルマウント２の一面２ａに連結され、他端は、ノズルプレート４の一面４ａが連結されている。ノズルサポート６は、回転シャフト１５の周方向に沿って複数配置されている。ノズルプレート４は、ノズルサポート６によって、ノズルマウント２の一面２ａから離間して支持されている。
ノズルマウント２とノズルプレート４との間には、タービンロータ１２に流入する排ガスが流れる流路９が形成されている。すなわち、ノズルマウント２の一面２ａ及びノズルプレート４の一面４ａは、排ガスの流路９を形成するように互いに対向する一対の流路形成壁面を構成する。  
【００４５】
図３に示すように、ノズルベーン８は、流路９内に設けられており、ノズル軸８ｃを介してレバープレート３の一端側に連結されている。また、レバープレート３の他端側は、ドライブリング５に連結されている。ドライブリング５は、円盤状に形成されており、ノズルマウント２の他面２ｂに回転可能に配置されている。
ドライブリング５は不図示のアクチュエータなどにより駆動されて回転可能になっている。ドライブリング５が回転すると、各レバープレート３が回転し、ノズル軸８ｃを介してノズルベーン８の開度（翼角）が変化するように構成されている。
【００４６】
このように構成される可変ノズル機構１０を備えたターボチャージャ１では、スクロール状の排ガス通路２０を流れた排ガスは、図１の矢印ｆで示したように、ノズルマウント２とノズルプレート４との間の流路９に流れ込み、ノズルベーン８によって流れ方向が制御されて、タービンハウジング１６の中心部へと流れる。そして、タービンロータ１２に作用した後に、排気出口２４から外部に排出される。
【００４７】
図２において、二点鎖線で示されるノズルベーン８’は、実線で示されるノズルベーン８よりも開度が大きい状態である。すなわち、二点鎖線で示されるノズルベーン８’同士の間の距離Ｄ２は、実線で示されるノズルベーン８同士の間の距離Ｄ１よりも大きい。このため、排ガスの流路面積は、開度が小さい時に比べて、開度が大きい時の方が大きくなる。
このように、ノズルベーン８の開度を変化させることにより、排ガスの流路面積が変更されて排ガスのタービンロータへの流入速度が変化する。したがって、ノズルベーン８の開度を調節することにより、園児における過給圧を調節することができる。
【００４８】
図４は、一実施形態に係るタービンの部分的な断面図であり、ノズルベーンの周辺部を示す図である。図４に示すように、ノズルベーン８は、一対の流路形成壁面を構成するノズルプレート４の一面４ａ及びノズルマウント２の一面２ａにそれぞれ対向する摺動面８ａ，８ｂを有する。摺動面８ａ，８ｂは、それぞれ第１被覆層２６ａ，２６ｂで少なくとも部分的に被覆されているとともに、摺動面８ａ，８ｂにそれぞれ対向するノズルプレート４の一面４ａ及びノズルマウント２の一面２ａは、それぞれ第２被覆層２８ａ，２８ｂで少なくとも部分的に被覆されている。第１被覆層２６ａ，２６ｂは、それぞれ、固体潤滑材及び第１物質を含むとともに、第２被覆層２８ａ，２８ｂは、それぞれ、第１物質よりも極性が小さい第２物質を含む。
【００４９】
このような構成を有するタービンによれば、ノズルベーン８と、該ノズルベーン８が摺動する流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）との間のクリアランスｄａ，ｄｂ（図４参照）を小さく維持することができる。
このことについて、図５を参照して説明する。図５は、一実施形態に係るターボチャージャの運転中におけるノズルベーン及び流路形成壁面を示す図である。
なお、図５においては、図の簡略化のため、ノズルベーン８の一対の摺動面８ａ，８ｂのうち、ノズルプレート４側の摺動面８ａのみが被覆層で覆われているとともに、一対の流路形成壁面を構成する一面２ａ，４ａ，のうち、ノズルプレート４の一面４ａが被覆層で覆われている態様を示した。
【００５０】
ターボチャージャの運転中、ノズルベーン８の摺動面８ａを被覆する被覆層と、該摺動面８ａに対向するノズルプレート４の一面４ａとを被覆する被覆層とが、例えば、同一の第１物質を含む場合、２つの被覆層は、極性が同程度であるため、互いの親和性が高く、２つの被覆層のうち、一方の被覆層の一部が他方の被覆層に凝着して、一体的な被覆層を形成する場合がある。この場合、ノズルベーン８が動いた際に被覆層内において不均一なせん断破壊が生じ、その後のノズルベーン８の動きに伴って、せん断破壊によって分離された２つの被覆層同士が接触して摩耗が進行してしまい、２つの被覆層の間の隙間が拡大してしまうことがある。
【００５１】
この点、上述した実施形態では、互いに対向する第１被覆層２６ａ，２６ｂと第２被覆層２８ａ，２８ｂの一方（上述の実施形態の場合第１被覆層２６ａ，２６ｂ）は極性が比較的大きい第１物質を含み、他方（上述の実施形態の場合第２被覆層２８ａ，２８ｂ）は極性が比較的小さい第２物質を含む。このため、第１被覆層２６ａ，２６ｂと第２被覆層２８ａ，２８ｂとは親和性が低く、極性の差に起因して互いをはじくので、第１被覆層２６ａ，２６ｂに含まれる固体潤滑材が、第２被覆層２８ａ，２８ｂに凝着しにくくなる。
【００５２】
例えば、図５（Ａ）に示すように、ノズルベーン８の摺動面８ａに設けられた第１被覆層２６ａと、ノズルプレート４の一面４ａに設けられた第２被覆層２８ａとは、極性の差に起因して互いをはじくため、第１被覆層２６ａと第２被覆層２８ａとの界面は平坦なものとなる。したがって、図５（Ａ）に図示される状態からノズルベーン８の開度が変更されて、ノズルベーン８及びノズルプレート４が相対的に矢印の方向に移動して、図５（Ｂ）に図示される状態となる過程においても、第１被覆層２６ａと第２被覆層２８ａとの間の平坦な界面が維持されやすく、第１被覆層２６ａに含まれる固体潤滑材が、第２被覆層に凝着しにくい。
【００５３】
したがって、上述した実施形態では、固体潤滑材の凝着後にノズルベーン８が動いた際に固体潤滑材が不均一なせん断破壊を引き起こすリスクが低減され、ノズルベーン８と、該ノズルベーン８が摺動する流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）との間のクリアランスを小さく維持することができる。
【００５４】
なお、図４においては、ノズルベーン８の一対の摺動面８ａ，８ｂの両方が固体潤滑材及び比較的極性の大きい第１物質を含む第１被覆層２６ａ，２６ｂで被覆されているとともに、流路形成壁面を構成するノズルプレート４の一面４ａ及びノズルマウント２の一面２ａの両方が、比較的極性の小さい第２物質を含む第２被覆層２８ａ，２８ｂで被覆されている例を示したが、本発明はこの態様に限定されない。
【００５５】
例えば、一実施形態では、第１被覆層は、ノズルベーン８の一対の摺動面８ａ，８ｂのうち、片方のみ（例えば摺動面８ａのみ）に設けられていてもよい。この場合、ノズルプレート４の一面４ａ及びノズルマウント２の一面２ａのうち、第１被覆層が設けられた摺動面（例えば摺動面８ａ）に対向する一方（例えばノズルプレート４の一面４ａ）のみに、第２被覆層が設けられていてもよい。
【００５６】
また、例えば一実施形態では、固体潤滑材は、ノズルベーン８の一対の摺動面８ａ又は８ｂに設けられる第１被覆層ではなく、ノズルプレート４の一面４ａ又はノズルマウント２の一面２ａに設けられる第２被覆層に含まれていてもよい。
また、例えば一実施形態では、第１被覆層が比較的極性の小さい第２物質を含むとともに、第２被覆層が比較的極性の大きい第１物質を含んでいてもよい。
【００５７】
なお、本発明は、図４に示す実施形態に限られるものではないが、以降においては、発明の容易な把握のため、図４に示す実施形態及び符号に基づいて説明する。
【００５８】
幾つかの実施形態では、比較的極性が大きい第１物質は、比較的極性が小さい第２物質よりも、溶解パラメータが２．５以上大きい。
溶解パラメータは、物質の極性の指標として用いられる。互いに対向する第１被覆層２６ａ，２６ｂと第２被覆層２８ａ，２８ｂを構成する第１物質と第２物質（又は第２物質と第１物質）との溶解パラメータの差が２．５以上大きければ、第１物質と第２物質の極性の差により、第１被覆層２６ａ，２６ｂに含まれる固体潤滑材の、第２被覆層２８ａ，２８ｂへの凝着を効果的に抑制して、固体潤滑材の凝着に起因する被覆層（第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂ）の破壊を効果的に抑制することができる。
【００５９】
上述した固体潤滑材の被覆層への凝着を効果的に抑制可能な第１物質と第２物質との組み合わせは、様々であるが、例えば、第１物質は、アセトニトリル、水、クロロホルム、アセトン及びメタノールからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む物質であるとともに、第２物質は、ジオキサン、四塩化炭素、炭化水素、飽和脂肪酸、不飽和脂肪酸及びグリセリンからなる群から選ばれる少なくとも１種を含む物質であってもよい。
【００６０】
幾つかの実施形態では、第１被覆層２６ａ，２６ｂ（又は第２被覆層２８ａ，２８ｂ）に含まれる固体潤滑材は、窒化ホウ素を含む。
窒化ホウ素は、例えば、典型的に用いられる炭素を主成分とする固体潤滑材等に比べて、比較的高温領域で良好な摺動特性を有する。このような特性を有する窒化ホウ素を固体潤滑材として用いることで、ターボチャージャ１の高温での運転時においても、ノズルベーン８の流路形成壁面（すなわちノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）に対する摺動性を維持することができる。
【００６１】
幾つかの実施形態では、固体潤滑材を含む第１被覆層２６ａ，２６ｂ（又は第２被覆層２８ａ，２８ｂであってもよい）の膜厚は、０．１μｍ以上５００μｍ以下である。
固体潤滑材を含む第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂの膜厚が０．１μｍ以上であれば、例えば、第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂが形成されるノズルベーン８の摺動面８ａ，８ｂ又は流路形成壁面（すなわちノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）の表面に凹凸があったとしても、良好な摺動性能を発揮することができる。
固体潤滑材を含む第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂの膜厚が５００μｍ以下でれあば、ターボチャージャ１の運転中における第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂの剥離を抑制することができる。
【００６２】
幾つかの実施形態では、ノズルベーン８の一対の摺動面８ａ，８ｂのうち、第１被覆層２６ａ，２６ｂが形成された少なくとも一方（図４に示す実施形態では摺動面８ａ，８ｂの両方）と、流路形成壁面（すなわちノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）のとの間のクリアランスは、１０μｍ以上１００μｍ以下である。
【００６３】
上述のクリアランスが１０μｍ以上であれば、ノズルベーン８の流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）に対する円滑な摺動が損なわれない。
一方、上述のクリアランスが１００μｍ以下であれば、ノズルベーン８の摺動面８ａ，８ｂと流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）との間の隙間へのエンジンからの排ガスの流入を十分に抑制することができ、タービン効率の低下を抑制することができる。
【００６４】
幾つかの実施形態では、固体潤滑材を含む第１被覆層２６ａ，２６ｂ（又は第２被覆層２８ａ，２８ｂ）は、表面硬化処理された摺動面８ａ，８ｂ又は前記流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）上に設けられている。
【００６５】
固体潤滑材を含む第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂが設けられるノズルベーン８の摺動面８ａ，８ｂ又は流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）を表面硬化処理することにより、これらの表面は硬く変形しにくくなっている。よって、接触等により摺動面８ａ，８ｂ又は流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）に外力が加わった際のノズルベーン８の摺動面８ａ，８ｂ又は流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）の変形を抑制することができ、摺動面又は流路形成壁面からの第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂの剥離を抑制することができる。
【００６６】
第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂが設けられるノズルベーン８の摺動面８ａ，８ｂ又は流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）を表面硬化処理するための方法としては、例えば、焼入れ又は窒化が挙げられる。
【００６７】
固体潤滑材を含む上述の第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂには、種々の添加剤が含まれていてもよい。これにより、固体潤滑材を含む被覆層に様々な特性を付与することができる。
【００６８】
幾つかの実施形態では、固体潤滑材を含む第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂは、Ｓｎ、Ａｇ及びＰｂからなる群から選ばれる少なくとも１種を含んでいてもよい。
【００６９】
この場合、固体潤滑材を含む第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂは、硬度が比較的小さいＳｎ、Ａｇ又はＰｂを含むので、比較的低温の温度領域（例えば、２００℃〜５００℃程度）において、ノズルベーン８の流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）に対する摺動性を向上させることができる。
【００７０】
幾つかの実施形態では、固体潤滑材を含む第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ及びＴｅからなる群から選ばれる少なくとも１種を含んでいてもよい。
【００７１】
この場合、固体潤滑材を含む第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂに含まれる上述した元素と、ノズルベーン８又は流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）を構成する金属元素とが結合して、良好な摺動特性を有する化合物（例えば金属酸化物や金属硫化物）が生成される。よって、ノズルベーン８の流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）に対する摺動性がより良好となる。
【００７２】
幾つかの実施形態では、第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂは、フッ素を含んでいてもよい。
【００７３】
この場合、固体潤滑材を含む第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂはフッ素を含むので、フッ素とノズルベーン８又は流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）を構成する金属元素とが結合して、とくに比較的高温の温度領域において摺動特性が良好なフッ化金属が生成される。よって、ノズルベーン８の流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）に対する摺動性がより良好となる。
【００７４】
幾つかの実施形態では、第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂは、Ｃｒ、Ｔａ、Ｂａ、Ｃａ及びＮｉからなる群から選ばれる少なくとも１種を含んでいてもよい。
【００７５】
以上に説明した構成を有するターボチャージャ１の製造方法は、ノズルベーン８の一対の摺動面８ａ，８ｂのうち少なくとも一方を少なくとも部分的に被覆する第１被覆層２６ａ，２６ｂを形成する第１形成ステップと、流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）の少なくとも一方を少なくとも部分的に被覆する第２被覆層２８ａ，２８ｂを第１被覆層２６ａ，２６ｂに対向するように形成する第２形成ステップと、を備える。
【００７６】
第１形成ステップ又は第２形成ステップにおいて固体潤滑材を含む被覆層を形成する場合には、第１物質又は第２物質の何れか一方と、固体潤滑材と、を含む被覆材を、ノズルベーン８の一対の摺動面８ａ，８ｂの少なくとも一方又は流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）の少なくとも一方を少なくとも部分的に塗布することで、固体潤滑材を含む第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂを形成してもよい。
【００７７】
また、固体潤滑材を含む被覆材を塗布する方法として、被覆材で覆われた鋼球等を、被塗物であるノズルベーン８の摺動面８ａ，８ｂ又は流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）に投射し、固体潤滑材を含む被覆材を転写することにより塗布する方法（インピンジメント法）を採用してもよい。
【００７８】
あるいは、第１形成ステップ又は第２形成ステップにおいて固体潤滑材を含む被覆層を形成する場合には、第１物質又は第２物質の何れか一方と、固体潤滑材と、を含むメッキ液を用いてノズルベーン８の一対の摺動面８ａ，８ｂの少なくとも一方又は流路形成壁面（ノズルマウント２の一面２ａ又はノズルプレート４の一面４ａ）の少なくとも一方をメッキ処理することで、固体潤滑材を含む第１被覆層２６ａ，２６ｂ又は第２被覆層２８ａ，２８ｂを形成してもよい。
【００７９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【００８０】
本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【符号の説明】
【００８１】
１      ターボチャージャ
２      ノズルマウント
２ａ    一面
２ｂ    他面
３      レバープレート
４      ノズルプレート
４ａ    一面
５      ドライブリング
６      ノズルサポート
８      ノズルベーン
８ａ，８ｂ    摺動面
８ｃ    ノズル軸
９      流路
１０    可変ノズル機構
１２    タービンロータ
１３    タービン
１５    回転シャフト
１６    タービンハウジング
１８    軸受ハウジング
２０    排ガス通路
２２    軸受
２４    排気出口
２６ａ，２６ｂ  第１被覆層
２８ａ，２８ｂ  第２被覆層
【図１】
0006650347.tif 000002
【図２】
0006650347.tif 000003
【図３】
0006650347.tif 000004
【図４】
0006650347.tif 000005
【図５】
0006650347.tif 000006