(57)【要約】【課題】タービンロータガスシール部のシールリング部の潤滑不良による焼き付きの発生を防止、タービンロータの外周面とタービンケーシングとコンプレッサケーシングの内面との間隙部からのガス漏れによるタービン効率及びコンプレッサ効率の低下を防止しウェストゲートバルブ用コントロールリンクの摺接部のスティックによるウェストゲートバルブの動作不良の発生を防止しクリアランスからのガス漏れによるタービン効率の低下及び環境問題への影響を防止し得る過給機の表面処理構造及び表面処理方法。【解決手段】タービンホイールにより回転駆動されるコンプレッサによりエンジンへの給気を加圧する過給機において前記タービンケーシング、軸受ハウジング及びコンプレッサケーシングを含むケース部材に取り付けられたガスシール用のシール部材と前記タービンホイール、タービンシャフト、コンプレッサを含むタービンロータとの摺接部に炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成する。【選択図】　　　図１
2004138007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧する過給機において、ケース部材に取り付けられたガスシール用のシール部材とタービンロータとの摺接部に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする過給機の表面処理構造。
【請求項２】
前記シール部材がタービンロータの外周に摺接してタービンケーシング内のガスをシールするタービン側のシールリングからなり、該シールリングの表面及び該シールリングと摺接する前記タービンロータの表面に前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする請求項１記載の過給機の表面処理構造。
【請求項３】
前記シール部材がタービンロータの外周に摺接してコンプレッサケーシング内のガスをシールするコンプレッサ側のシールリングからなり、該シールリングの表面及び該シールリングと摺接する前記タービンロータの表面に前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする請求項１記載の過給機の表面処理構造。
【請求項４】
タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧する過給機において、タービンロータの表面、及び該タービンロータの表面と微小間隙部を形成して対向するケース部材の表面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする過給機の表面処理構造。
【請求項５】
前記微小間隙部を形成する前記タービンホイールの外面及び前記タービンケーシングの内面に、前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする請求項４記載の過給機の表面処理構造。
【請求項６】
前記微小間隙部を形成する前記コンプレッサの外面及び前記コンプレッサケーシングの内面に、前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする請求項４記載の過給機の表面処理構造。
【請求項７】
前記微小間隙部を形成する前記タービンホイールの背面及びバックプレートの表面に、前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする請求項４記載の過給機の表面処理構造。
【請求項８】
タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧するとともに、前記タービンホイールをバイパスして前記タービンケーシングの排気ガス出口に接続される排気バイパス通路と、ウェストゲートアクチュエータによりコントロールリンクを介して駆動制御されて前記排気バイパス通路を開閉するウェストゲートバルブとを備えた過給機において、前記タービンケーシングに設けられて前記コントロールリンクの前記タービンケーシング貫通部を支持する支持部材と該コントロールリンク支持部との摺接部に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする過給機の表面処理構造。
【請求項９】
前記支持部材を前記タービンケーシングに固着されたブッシュにて構成し、該ブッシュと前記コントロールリンクの支持部との摺接部に前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする請求項８記載の過給機の表面処理構造。
【請求項１０】
前記支持部材を前記タービンケーシングに固着されたブッシュにて構成し、前記コントロールリンクの支持部を該コントロールリンクの外周に嵌挿されて前記ブッシュの内周面と摺接するシールリングにて構成し、該シールリングの外周面と該ブッシュの内面との摺接部に前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする請求項８記載の過給機の表面処理構造。
【請求項１１】
タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧する過給機の構成部材の表面処理方法において、ケース部材に取り付けられたガスシール用のシール部材とタービンロータとの摺接部を構成する構成部材を、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成してなる溶液中に浸漬した後乾燥させて、該構成部材の表面に炭素系乾性膜を形成し、次いで該構成部材を前記過給機に組み込むことを特徴とする過給機構成部材の表面処理方法。
【請求項１２】
タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧する過給機の構成部材の表面処理方法において、ケース部材に取り付けられたガスシール用のシール部材とタービンロータの摺接部表面、前記タービンロータとケース部材の微小間隙部表面の何れか一方または双方に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成してなる溶液を塗布して乾燥させた後、これらの部材を前記過給機に組み込むことを特徴とする過給機構成部材の表面処理方法。
【請求項１３】
タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧するとともに、前記タービンホイールをバイパスして前記タービンケーシングの排気ガス出口に接続される排気バイパス通路と、ウェストゲートアクチュエータによりコントロールリンクを介して駆動制御されて前記排気バイパス通路を開閉するウェストゲートバルブとを備えた過給機の構成部材の表面処理方法において、前記タービンケーシングに設けられて前記コントロールリンクのタービンケーシング貫通部を支持する支持部材と該コントロールリンク支持部との摺接部の構成部材を、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成してなる溶液中に浸漬した後乾燥させて、該構成部材の表面に炭素系乾性膜を形成し、次いで該構成部材を前記過給機に組み込むことを特徴とする過給機構成部材の表面処理方法。
【請求項１４】
タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧するとともに、前記タービンホイールをバイパスして前記タービンケーシングの排気ガス出口に接続される排気バイパス通路と、ウェストゲートアクチュエータによりコントロールリンクを介して駆動制御されて前記排気バイパス通路を開閉するウェストゲートバルブとを備えた過給機の構成部材の表面処理方法において、前記タービンケーシングに設けられて前記コントロールリンクのタービンケーシング貫通部を支持する支持部材と該コントロールリンク支持部との摺接部の構成部材の表面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成してなる溶液を塗布して乾燥させた後、これらの部材を前記過給機に組み込むことを特徴とする過給機構成部材の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスにより回転駆動されるタービンホイールに連結されたコンプレッサによりエンジンへの給気を加圧する過給機における構成部材、及びウェストゲートバルブにより排気バイパス通路を開閉するウェストゲートバルブ付き過給機における構成部材の表面処理構造及び表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関用過給機は、タービンケーシングの内部に設けられたタービンホイールに、該タービンケーシング内に形成されたスクロール通路を通流した排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧するように構成されている。
【０００３】
かかる過給機においては、タービン側及びコンプレッサ側のガスシールを行うシールリングとタービンロータとは高温雰囲気中での高回転状態にて摺接しているが、該摺接部の潤滑は、特許文献１（特開２００１−２３４９１８号公報）あるいは特許文献２（特開２０００−８８６９号公報）に示されるように、タービンロータを軸支する軸受部からの漏洩油によりなされている。
尚、特許文献１においては、タービンロータ（回転軸部材）を、鉄を主成分とするマトリックス相中に４Ａ族（チタン族）元素のホウ化物を生成する強化相を分散して強度の向上を実現しているが、前記摺接部には潤滑性を向上させる格別な手段は施されてはいない。
またかかる過給機においては、特許文献１あるいは特許文献２に示されるように、金属面で構成されたタービンロータの外周面とタービンケーシングの内面との間、及びコンプレッサの外周面とコンプレッサケーシングの内面との間は、微小量の間隙として、該間隙部からのガス漏れによるタービン効率及びコンプレッサ効率の低下を回避している。
【０００４】
さらに、特許文献１の図２に示されるようなウェストゲートバルブ付き過給機においては、ウェストゲートアクチュエータとウェストゲートバルブとを連結するコントロールリンクのタービンケーシング貫通部を支持するブッシュの内面と該コントロールリンクの外周面との摺接部は、無潤滑の状態で相対回動しウェストゲートバルブの開閉作動をなすようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２３４９１８号公報（例えば、図２、図３、請求項１及び９）
【特許文献２】
特開２０００−８８６９号公報（例えば、図８）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、ウェストゲートバルブ付き過給機を含む過給機においては、タービン側及びコンプレッサ側のガスシールを行うシールリングとタービンロータとは高温雰囲気中での高速回転状態で摺接しているが、かかる摺接部の潤滑は、特許文献１あるいは特許文献２に示されるように、タービンロータを軸支する軸受部からの漏洩潤滑油によりなされている。
このため、前記シールリング摺接部の潤滑状態は前記漏洩潤滑油の量によって決まることとなり、該漏洩潤滑油の量が減少した場合には、高温雰囲気中で高速回転しているシールリング摺接部に潤滑不良による焼き付きが発生し易い。
【０００７】
また、特許文献１あるいは特許文献２に示される過給機においては、金属面で構成されたタービンロータの外周面とタービンケーシングの内面との間隙部、及びコンプレッサの外周面とコンプレッサケーシングの内面との間隙部のクリアランスを、前記のように、該間隙部からのガス漏れによるタービン効率及びコンプレッサ効率の低下を回避するため微小量に形成している。
しかしながら、かかる従来技術にあっては、該間隙部は対向する２部材の金属面が臨むように構成されていることから、該間隙部のクリアランスを、金属面同士の接触を回避可能な量に採っているため、該該間隙部からのガス漏れ量をある程度許容せざるを得ず、このためかかるガス漏れによるタービン効率及びコンプレッサ効率の低下は避けられない。
【０００８】
さらに特許文献１に示されるようなウェストゲートバルブ付き過給機においては、ウェストゲートアクチュエータとウェストゲートバルブとを連結するコントロールリンクとブッシュとの摺接部は、無潤滑の状態で相対回動しウェストゲートバルブの開閉作動をなすようになっているため、摺動抵抗が極めて大きくなり、ウェストゲートバルブの操作力が大きくなるとともに、該摺接部にスティックが発生してウェストゲートバルブの動作不良を招き易い。
しかしながら該摺接部のクリアランスを大きくすると、クリアランスからの排気ガスの漏れによるタービン効率の低下や環境問題への影響が懸念される、
等の問題点を有している。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、タービンロータガスシール部におけるシールリング部の潤滑不良による焼き付きの発生を防止するとともに、タービンロータの外周面とタービンケーシング及びコンプレッサケーシングの内面及びバックプレートとの間隙部からのガス漏れによるタービン効率及びコンプレッサ効率の低下を防止し、さらにはウェストゲートバルブ用コントロールリンクの摺接部におけるスティックによるウェストゲートバルブの動作不良の発生またはガス漏れによるタービン性能低下及び環境問題への影響を防止し得る過給機の表面処理構造及び表面処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧する過給機において、ケース部材に取り付けられたガスシール用のシール部材とタービンロータとの摺接部に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする過給機の表面処理構造を提案する。
【００１１】
請求項２ないし３記載の発明は、前記シール部材の摺接部における炭素系乾性膜による表面処理構造の具体的構成に係り、請求項２の発明は請求項１において、前記シール部材がタービンロータの外周に摺接してタービンケーシング内のガスをシールするタービン側のシールリングからなり、該シールリングの表面及び該シールリングと摺接する前記タービンロータの表面に前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は請求項１において、前記シール部材がタービンロータの外周に摺接してコンプレッサケーシング内のガスをシールするコンプレッサ側のシールリングからなり、該シールリングの表面及び該シールリングと摺接する前記タービンロータの表面に前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧する過給機において、タービンロータの表面、及び該タービンロータの表面と微小間隙部を形成して対向するケース部材の表面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【００１４】
請求項５ないし７記載の発明は、前記微小間隙部を形成する２部材の炭素系乾性膜による表面処理構造の具体的構成に係り、請求項５の発明は請求項４において、前記微小間隙部を形成する前記タービンホイールの外面及び前記タービンケーシングの内面に、前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明は請求項４において、前記微小間隙部を形成する前記コンプレッサの外面及び前記コンプレッサケーシングの内面に、前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【００１６】
請求項７の発明は請求項４において、前記微小間隙部を形成する前記タービンホイールの背面及びバックプレートの表面に、前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【００１７】
請求項８記載の発明は、タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧するとともに、前記タービンホイールをバイパスして前記タービンケーシングの排気ガス出口に接続される排気バイパス通路と、ウェストゲートアクチュエータによりコントロールリンクを介して駆動制御されて前記排気バイパス通路を開閉するウェストゲートバルブとを備えた過給機において、前記タービンケーシングに設けられて前記コントロールリンクの前記タービンケーシング貫通部を支持する支持部材と該コントロールリンク支持部との摺接部に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【００１８】
請求項９ないし１０記載の発明は、前記ウェストゲートバルブにおけるコントロールリンク摺接部の炭素系乾性膜による表面処理構造の具体的構成に係り、請求項９の発明は請求項８において、前記支持部材を前記タービンケーシングに固着されたブッシュにて構成し、該ブッシュと前記コントロールリンクの支持部との摺接部に前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０の発明は請求項８において、前記支持部材を前記タービンケーシングに固着されたブッシュにて構成し、前記コントロールリンクの支持部を該コントロールリンクの外周に嵌挿されて前記ブッシュの内周面と摺接するシールリングにて構成し、該シールリングの外周面と該ブッシュの内面との摺接部に前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【００２０】
請求項１ないし１０記載の発明によれば、過給機の構成部材において、請求項１ないし３のようにケース部材に取り付けられたガスシール用のシール部材とタービンロータとの摺接部、あるいは請求項４ないし７のように前記タービンロータの表面と微小間隙部を形成して対向する前記ケース部材の表面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜をそれぞれ形成する。
【００２１】
また請求項８ないし７のように、ウェストゲートバルブとを備えた過給機において、タービンケーシングに設けられてウェストゲートバルブ用コントロールリンクのタービンケーシング貫通部を支持する支持部材と該コントロールリンク支持部との摺接部に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成する。
【００２２】
従ってかかる発明によれば、前記ガスシール用のシール部材とタービンロータとの摺接部、あるいはウェストゲートバルブ付き過給機におけるウェストゲートバルブ用コントロールリンクの支持部材とコントロールリンクとの摺接部に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜からなる固体潤滑材の被膜を形成したので、高温雰囲気中で作動する前記摺接部の摺動抵抗を、前記特許文献１あるいは特許文献２にて提供されている従来技術のように該摺接部構成部材を無潤滑の状態で作動せしめるものに比べて大幅に低減することができる。
さらに前記摺動抵抗の低減により、該摺接部におけるクリアランスを低減することが可能となる。
【００２３】
これにより、前記摺接部が炭素系乾性膜からなる固体潤滑材により常時安定した潤滑状態となり、高温雰囲気中で高速回転しているシールリング摺接部における潤滑不良による焼き付きの発生を防止できる。
またウェストゲートバルブ用コントロールリンクの支持部材とコントロールリンクとの摺接部における摺動抵抗が減少し、ウェストゲートバルブの操作力が低減されて該摺接部のスティック発生等によるウェストゲートバルブの動作不良の発生を防止できる。
さらに該摺接部のクリアランス低減により、クリアランスからのガス漏れによるタービン効率の低下や環境問題への影響を低減することが可能となる。
【００２４】
またかかる発明によれば、タービンロータの表面と微小間隙部を形成して対向する前記ケース部材の表面に炭素系乾性膜を充填形態にて形成して該微小間隙部のクリアランスを実質的にゼロ（０）として、潤滑機能を有する前記被膜の表面同士を摺接可能な状態にして過給機の運転に入ることが可能となる。
従って、前記微小間隙部に潤滑機能を有する炭素系乾性膜が形成されているため、前記タービンロータの表面と微小間隙部を形成して対向する前記ケース部材の金属面同士の接触が回避されることとなり、小さい摩擦抵抗で以ってクリアランスを最小値に保持して過給機の運転を行うことができ、該微小間隙部からのガス漏れ量が低減されて高いタービン効率及びコンプレッサ効率を維持できる。
【００２５】
請求項１１ないし１４記載の発明は、前記過給機構成部材の表面処理方法に係り、請求項１１の発明は、タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧する過給機の構成部材の表面処理方法において、ケース部材に取り付けられたガスシール用のシール部材とタービンロータとの摺接部を構成する構成部材を、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成してなる溶液中に浸漬した後乾燥させて、該構成部材の表面に炭素系乾性膜を形成し、次いで該構成部材を前記過給機に組み込むことを特徴とする。
【００２６】
請求項１３の発明は、タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧するとともに、前記タービンホイールをバイパスして前記タービンケーシングの排気ガス出口に接続される排気バイパス通路と、ウェストゲートアクチュエータによりコントロールリンクを介して駆動制御されて前記排気バイパス通路を開閉するウェストゲートバルブとを備えた過給機の構成部材の表面処理方法において、前記タービンケーシングに設けられて前記コントロールリンクのタービンケーシング貫通部を支持する支持部材と該コントロールリンク支持部との摺接部の構成部材を、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成してなる溶液中に浸漬した後乾燥させて、該構成部材の表面に炭素系乾性膜を形成し、次いで該構成部材を前記過給機に組み込むことを特徴とする。
【００２７】
請求項１１、１３の発明によれば、前記ガスシール用のシール部材とタービンロータとの摺接部、あるいはウェストゲートバルブ付き過給機におけるウェストゲートバルブ用コントロールリンクの支持部材とコントロールリンクとの摺接部を構成する構成部材を、前記炭素超微粉体が溶融している溶媒中に浸漬した後乾燥させるという、極めて簡単な手法かつ少ない工程で以って前記構成部材に炭素系乾性膜を形成することができる。
【００２８】
請求項１２の発明は、タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧する過給機の構成部材の表面処理方法において、ケース部材に取り付けられたガスシール用のシール部材とタービンロータの摺接部表面、前記タービンロータとケース部材の微小間隙部表面の何れか一方または双方に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成してなる溶液を塗布して乾燥させた後、これらの部材を前記過給機に組み込むことを特徴とする。
【００２９】
請求項１４の発明は、タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧するとともに、前記タービンホイールをバイパスして前記タービンケーシングの排気ガス出口に接続される排気バイパス通路と、ウェストゲートアクチュエータによりコントロールリンクを介して駆動制御されて前記排気バイパス通路を開閉するウェストゲートバルブとを備えた過給機の構成部材の表面処理方法において、前記タービンケーシングに設けられて前記コントロールリンクのタービンケーシング貫通部を支持する支持部材と該コントロールリンク支持部との摺接部の構成部材の表面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成してなる溶液を塗布して乾燥させた後、これらの部材を前記過給機に組み込むことを特徴とする。
【００３０】
請求項１２、１４の発明によれば、ガスシール用のシール部材とタービンロータとの摺接部を構成する構成部材の表面、または微小間隙部を形成するタービンロータの表面及びケース部材の表面の何れか一方または双方に、あるいはウェストゲートバルブ付き過給機においてウェストゲートバルブ用コントロールリンクのタービンケーシング貫通部を支持する支持部材とコントロールリンクとの摺接部構成部材の表面に、炭素超微粉体が溶融している溶液を刷毛等により塗布して乾燥させるという、極めて簡単な手法かつ少ない工程で以って前記構成部材に正確な厚さの炭素系乾性膜を形成することができる。
例えば、前記ケース部材の表面に対し多量の該溶液を塗布し、該タービンロータの表面との微小隙間を充填するに充分な炭素系乾性膜を形成して該過給機に組み込み、運転等によって該タービンロータを回転させることで、干渉する炭素系乾性膜の不要な部分は掻き取られ、該微小隙間部のクリアランスを実質的にゼロ（０）とすることが可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
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。
【００３２】
図１は本発明の第１実施例に係る過給機のタービンホイールのガスシール部要部断面図、図２は第２実施例に係るコンプレッサのガスシール部要部断面図である。図３は第３実施例に係るタービンホイール外周間隙部近傍の要部断面図、図４は第４実施例に係るコンプレッサの外周間隙部近傍の要部断面図である。図５は第５実施例に係るバックプレート近傍の要部断面図である。図６は第６実施例に係るウェストゲートバルブ用コントロールリンク摺接部近傍の要部断面図、図７は第７実施例に係るウェストゲートバルブ用コントロールリンク摺接部近傍の要部断面図である。図８は本発明が適用されるウェストゲートバルブ付き過給機の縦断面図である。
【００３３】
本発明が適用されるウェストゲートバルブ付き過給機の構造を示す図８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内の外周部に渦巻状に形成されたスクロール通路、４４はタービンロータで膨張仕事をした排ガスを機外に送出するための排気ガス出口である。３１はコンプレッサケーシング、３６は該コンプレッサケーシング３１と前記タービンケーシング３０とを連結する軸受ハウジングである。
【００３４】
３４はタービンホイール、３５はコンプレッサ、３３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、３７は前記軸受ハウジング３６に取り付けられて前記タービンシャフト３３を支持する軸受である。０１は該タービンシャフト３３の回転軸心である。
５０は前記タービンホイール３４側のガスシール部、５１は前記コンプレッサ３５側のガス（空気）シール部、１は前記ガスシール部におけるシールリング支持ブラケットである。８は前記タービンホイール３４の背部に取り付けられたバックプレートであり、前記タービンホイール３４の背部からのガスリークを制御する。２はオイルデフレクタである。
【００３５】
かかる過給機はウェストゲートバルブ付き過給機であり、前記タービンホイール３４をバイパスして前記排気ガス出口４４に接続される不図示の排気バイパス通路をウェストゲートバルブ６３により開閉するようになっている。
６０はウェストゲートアクチュエータ、６１は該ウェストゲートアクチュエータの出力端を構成するアクチュエータロッド、６６は該アクチュエータロッド６１にピン６７を介して揺動可能に連結されたレバー、６４は該レバーと前記ウェストゲートバルブ６３とを連結するバルブシャフトである。該バルブシャフト６４は前記タービンケーシング３０の貫通部に取り付けられたブッシュ６５内に回動可能に嵌合されている。
そして、前記ウェストゲートアクチュエータ６０の出力変位によりアクチュエータロッド６１が往復動すると、レバー６６を介してバルブシャフト６４が前記ブッシュ６５の軸心廻りに回動せしめられるようになっている。
【００３６】
尚、本発明においては、図１に示される、タービンケーシング３０、軸受ハウジング３６、バックプレート８、コンプレッサケーシング３１は、ケース部材に含まれる。また、タービンホイール３４、タービンシャフト３３、コンプレッサ３５は、タービンロータに含まれる。
【００３７】
本発明は、以上のように構成された過給機の構成部材の表面処理構造及び表面処理方法に関するものである。
即ち本発明の第１実施例を示す図１において、１０１はタービンロータで、前記タービンホイール３４、タービンシャフト３３及び図８に示したコンプレッサ３５等により構成される。３は前記軸受ハウジング３６の内周に装着されたシールリングで、その内周面に前記タービンロータ１０１の外周面が摺接して、タービンホイール３４側のガスシールを行うようになっている。
かかる第１実施例においては、前記シールリング３の表面及び該シールリング３と摺接する前記タービンロータ１０１の表面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成する。
【００３８】
本発明の第２実施例を示す図２において、４は図８に示した前記軸受ハウジング３６側のシールリング支持ブラケット１の内周に装着されたコンプレッサ３５側のシールリングで、その内周面に前記タービンロータ１０１のコンプレッサ３５側部位に固着されたスリーブ５の外周面が摺接して、コンプレッサ３５側のガス（空気）シールを行うようになっている。
かかる第２実施例においては、前記シールリング４の表面及び該シールリング４と摺接する前記タービンロータ１０１の表面に前記炭素系乾性膜を形成する。
【００３９】
本発明の第３実施例を示す図３において、６は前記タービンホイール３４の外周面３４ａと前記タービンケーシング３０の内面との間に形成された微小間隙からなる間隙部である。
かかる第３実施例においては、前記間隙部６を形成する前記タービンホイール３４の外周面３４ａ及びこれと対向する前記タービンケーシング３０の内面に、前記炭素系乾性膜を形成して該間隙部６に金属面が露出しないようにする。
【００４０】
本発明の第４実施例を示す図４において、７は前記コンプレッサ３５の外周面３５ａと前記コンプレッサケーシング３１の内面との間に形成された微小間隙からなる間隙部、３３は前記タービンホイール３４（図８参照）と該コンプレッサ３５とを連結するタービンシャフトである。
かかる第４実施例においては、前記間隙部７を形成する前記コンプレッサ３５の外周面３５ａ及びこれと対向する前記コンプレッサケーシング３１の内面に、前記炭素系乾性膜を形成して、該間隙部７に金属面が露出しないようにする。
【００４１】
本発明の第５実施例を示す図５において、９は前記タービンホイール３４の背面と前記バックプレート８の側面との間に形成された微小間隙からなる間隙部である。その他の図８と同一の符号は同一の部材を指す。
かかる第５実施例においては、前記間隙部９を形成する前記タービンホイール３４の背面及びバックプレート８の側面に、前記炭素系乾性膜を形成して該間隙部９に金属面が露出しないようにする。
【００４２】
本発明をウェストゲートバルブ付き過給機に適用した第６実施例を示す図６において、６４は前記レバー６４の連結部６４ａと前記ウェストゲートバルブ６３とを連結するバルブシャフトで、該バルブシャフト６４はブッシュ６５内に回動可能に嵌合されている。
かかる第６実施例においては、タービンケーシング３０の貫通部に取り付けられた前記ブッシュ６５の内面及び前記バルブシャフト６４の該ブッシュ６５との摺接部に前記炭素系乾性膜を形成する。
【００４３】
本発明をウェストゲートバルブ付き過給機に適用した第７実施例を示す図７において、３０ａはタービンケーシング３０内に固定されたブッシュ、１０はウエストゲートバルブ６３の前記バルブシャフト６４の外周に嵌挿されて前記ブッシュ３０ａの内周面と摺接するシールリングである。
かかる第７実施例においては、前記ブッシュ３０ａの内面及び前記シールリング１０の外周面に前記炭素系乾性膜を形成する。
【００４４】
次に、前記第１〜第７実施例における過給機構成部材の表面処理は、次の第１、第２の２つの方法により行う。
即ち、前記表面処理の第１の方法においては、前記第１実施例におけるシールリング３、第２実施例におけるシールリング４、第５実施例におけるバックプレート８、第６実施例におけるブッシュ６５及びバルブシャフト６４、第７実施例におけるシールリング１０等の構成部材を、部品単体にて、炭素を主成分とする炭素超微粉体をキシレン液（溶媒）に溶融させて生成してなる溶液中に浸漬せしめる。
次いで、該構成部材を前記溶液から取り出して一定時間自然乾燥せしめる。これにより、前記構成部材の表面全面に炭素系乾性被膜が形成される。
そして前記炭素系乾性被膜が形成された構成部材を過給機に組み込む。
【００４５】
前記表面処理の第２の方法においては、前記第１実施例におけるシールリング３の表面及び該シールリング３と摺接する前記タービンロータ１０１の表面、第２実施例におけるシールリング４の表面及び該シールリング４と摺接するタービンロータ１０１の表面、第３実施例における間隙部６を形成するタービンホイール３４の外周面３４ａ及びこれと対向するタービンケーシング３０の内面、第４実施例における間隙部７を形成するコンプレッサ３５の外周面３５ａ及びこれと対向するコンプレッサケーシング３１の内面、第５実施例における間隙部９を形成するタービンホイール３４の背面及びバックプレート８の側面、第６実施例におけるブッシュ６５の内面及びバルブシャフト６４のブッシュ６５との摺接部、第７実施例におけるブッシュ３０ａの内面及びシールリング１０の外周面の夫々に、前記のような炭素を主成分とする炭素超微粉体をキシレン液（溶媒）に溶融させて生成してなる溶液を刷毛等を用いて塗布し、一定時間自然乾燥せしめる。
これにより、前記構成部材の摺動面あるいは相手部材との間に微小間隙を存して組み付けられる部材の表面に炭素系乾性被膜が形成される。そして前記炭素系乾性被膜が形成された構成部材を過給機に組み付ける。
【００４６】
かかる実施例によれば、ガスシール用のシールリング３、４とタービンロータ１０１との摺接部、あるいはウェストゲートバルブ付き過給機におけるウェストゲートバルブ６３用バルブシャフト６４（コントロールリンク）の支持用ブッシュ６５とバルブシャフト６４との摺接部に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜からなる固体潤滑材の被膜を形成したので、高温雰囲気中で作動する前記摺接部の摺動抵抗を、従来技術のように該摺接部構成部材を無潤滑の状態で作動せしめるものに比べて大幅に低減することができる。　これにより、前記摺接部が炭素系乾性膜からなる固体潤滑材により常時安定した潤滑状態となり、高温雰囲気中で高速回転しているシールリング３、４摺接部における潤滑不良による焼き付きの発生を防止できる。
またウェストゲートバルブ６３用バルブシャフト６４（コントロールリンク）の支持用ブッシュ６５の摺接部における摺動抵抗が減少し、ウェストゲートバルブの操作力が低減されて該摺接部のスティック発生等によるウェストゲートバルブ６３の動作不良の発生を防止できる。
【００４７】
またかかる実施例によれば、タービンロータ１０１の表面と微小間隙部を形成して対向するタービンケーシング３０あるいはコンプレッサケーシングケース３１の表面に炭素系乾性膜を充填形態にて形成して該微小間隙部のクリアランスを実質的にゼロ（０）として、潤滑機能を有する前記被膜の表面同士を摺接可能な状態にし金属面同士の接触が回避される金属面同士の接触が回避され金属面同士の接触が回避されて過給機の運転に入ることが可能となる。
【００４８】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、ガスシール用のシール部材とタービンロータとの摺接部、あるいはウェストゲートバルブ付き過給機におけるウェストゲートバルブ用コントロールリンクの支持部材とコントロールリンクとの摺接部に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜からなる固体潤滑材の被膜を形成したので、高温雰囲気中で作動する前記摺接部の摺動抵抗を、前記特許文献１あるいは特許文献２にて提供されている従来技術のように該摺接部構成部材を無潤滑の状態で作動せしめるものに比べて大幅に低減することができる。
【００４９】
これにより、前記摺接部が炭素系乾性膜からなる固体潤滑材により常時安定した潤滑状態となり、高温雰囲気中で高速回転しているシールリング摺接部における潤滑不良による焼き付きの発生を防止できる。
またウェストゲートバルブ用コントロールリンクの支持部材とコントロールリンクとの摺接部における摺動抵抗が減少し、ウェストゲートバルブの操作力が低減されて該摺接部のスティック発生等によるウェストゲートバルブの動作不良の発生を防止できる。
【００５０】
また本発明によれば、タービンロータの表面と微小間隙部を形成して対向する前記ケース部材の表面に炭素系乾性膜を充填形態にて形成して該微小間隙部のクリアランスを実質的にゼロ（０）として、潤滑機能を有する前記被膜の表面同士を摺接可能な状態にして過給機の運転に入ることが可能となる。
従って、前記微小間隙部に潤滑機能を有する炭素系乾性膜が形成されているため、前記タービンロータの表面と微小間隙部を形成して対向する前記ケース部材の金属面同士の接触が回避されることとなり、小さい摩擦抵抗で以ってクリアランスを最小値に保持して過給機の運転を行うことができ、該微小間隙部からのガス漏れ量が低減されて高いタービン効率及びコンプレッサ効率を維持できる。
【００５１】
また請求項１１、１３のように構成すれば、ガスシール用のシール部材とタービンロータとの摺接部、あるいはウェストゲートバルブ付き過給機におけるウェストゲートバルブ用コントロールリンクの支持部材とコントロールリンクとの摺接部を構成する構成部材を、前記炭素超微粉体が溶融している溶媒中に浸漬した後乾燥させるという、極めて簡単な手法かつ少ない工程で以って前記構成部材に炭素系乾性膜を形成することができる。
【００５２】
また請求項１２、１４のように構成すれば、ガスシール用のシール部材とタービンロータの摺接部表面、タービンロータとケース部材の微小間隙部表面の何れか一方または双方に、あるいはウェストゲートバルブ付き過給機においてウェストゲートバルブ用コントロールリンクのタービンケーシング貫通部を支持する支持部材とコントロールリンクとの摺接部構成部材の表面に、炭素超微粉体が溶融している溶液を刷毛等により塗布して乾燥させるという、極めて簡単な手法かつ少ない工程で以って前記構成部材に正確な厚さの炭素系乾性膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例に係る過給機のタービンホイールのガスシール部要部断面図である。
【図２】第２実施例に係るコンプレッサのガスシール部要部断面図である。
【図３】第３実施例に係るタービンホイール外周間隙部近傍の要部断面図である。
【図４】第４実施例に係るコンプレッサの外周間隙部近傍の要部断面図である。
【図５】第５実施例に係るバックプレート近傍の要部断面図である。
【図６】第６実施例に係るウェストゲートバルブ用コントロールリンク摺接部近傍の要部断面図である。
【図７】第７実施例に係るウェストゲートバルブ用コントロールリンク摺接部近傍の要部断面図である。
【図８】本発明が適用されるウェストゲートバルブ付き過給機の縦断面図である。
【符号の説明】
１　　シールリング支持ブラケット
２　　オイルデフレクタ
３、４、１０　シールリング
６、７、９　間隙部
８　　バックプレート
３０　　タービンケーシング
３１　　コンプレッサケーシング
３３　　タービンシャフト
３４　　タービンホイール
３５　　コンプレッサホイール
３６　　軸受ハウジング
３８　　スクロール通路
４４　排気ガス出口
５０、５１　ガスシール部
６０　　ウェストゲートアクチュエータ
６１　　アクチュエータロッド
６３　　ウェストゲートバルブ
６４　　バルブシャフト
６５　　ブッシュ
１０１　タービンロータ
【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】
2004138007.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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