(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動軸を構成するステム部と、このステム部の一端に連なるベント状に屈曲した揺動部と、この揺動部先端にバルブを取り付けるためのピン孔を有するバルブ体支持部とを有する一体の耐熱ステンレス材から成るターボチャージャのウエストゲートバルブにおけるシフトレバーを製造する方法において、
まずヘッダ加工工程において、耐熱ステンレス材から成る曲がっていない丸棒状の出発素材を、ヘッダマシンにより中間部にフランジ部が仕切状に形成されるよう、出発素材の周面を所定形状の細径に絞るように冷間塑性変形させ、この工程によってステム部を完成させるとともに、揺動部を未だ曲がっていない中間加工状態とし、次いでベンド・プレス加工工程において、中間加工状態の揺動部をほぼベント状に曲げ加工し、更に揺動部側面部からバルブ体支持部に至る範囲をプレス加工により偏平状に塑性変形させベント押し潰し部を形成した後、揺動部先端を更に押し潰してバルブ体支持部を形成し、次いでピアス加工工程において、前記バルブ体支持部にピアス加工により孔開け加工をしたことを特徴とするターボチャージャのウエストゲートバルブにおけるシフトレバーの製造方法。
【請求項２】
前記ヘッダ加工におけるステム部の加工は、ここに形成される粗面を基準面より凹陥した状態であって、面粗さをＲａ１．２以下とし、且つ軸精度を２０μｍ以下に設定したことを特徴とする請求項１記載のターボチャージャのウエストゲートバルブにおけるシフトレバーの製造方法。
【請求項３】
前記ベンド・プレス加工工程において、揺動部をベント状に曲げ加工するにあたっては、曲げ型と中間加工状態の揺動部との接触部位には、転動自在のコロを配して行うことを特徴とする請求項１または２記載のターボチャージャのウエストゲートバルブにおけるシフトレバーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車用エンジン等に用いられるターボチャージャに組み付けられているウエストゲートバルブにおけるシフトレバーの製造手法に関するものであって、特にその製造にあたって切削加工を排除した新規なウエストゲートバルブにおけるシフトレバーの製造方法に係るものである。
【０００２】
【発明の背景】
自動車用エンジンの高出力化、高性能化の一手段として用いられる過給器としてターボチャージャが知られている。このものはエンジンの排気エネルギーによってタービンを駆動し、このタービンの出力によってコンプレッサを回転させエンジンに自然吸気以上の過給状態をもたらすようにしている。このようなターボチャージャはエンジンの回転状態によっては、過剰な排気ガスのエネルギーをタービンが受ける場合があるから、このような過剰な排気ガスが供給された場合、すなわち実質的にはエンジンが高回転となった場合には、余分な排気ガスをタービンの駆動に用いずにバイパスさせて、そのまま排気することが行われている。このようなバイパス経路の開放のためにウエストゲートバルブが用いられているが、このウエストゲートバルブあるいはそれを駆動するシフトレバー等のターボチャージャ周辺の機材は排気ガスをほぼ直接受けて数１００℃近くの高温雰囲気下におかれることから、極めて高い耐熱性を要求されている。しかしながらこのような耐熱性を有する素材、例えばＪＩＳ規格、ＳＵＳ３１０Ｓの素材は耐熱性は優れるものの、切削加工等の機械加工が極めて行いにくい素材であり、このため回動部分の切削加工等には従来極めて入念な作業と時間を要し、その生産効率を上げるには一定の限界があった。
【０００３】
【解決を試みた技術的課題】
本発明はこのような背景を考慮してなされたものであって、このような難切削材である耐熱金属素材であっても切削加工を排除することにより、高効率でターボチャージャのウエストゲートバルブにおけるシフトレバーを加工し得る新規な手法の開発を試みたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載のターボチャージャのウエストゲートバルブにおけるシフトレバーの製造方法は、回動軸を構成するステム部と、このステム部の一端に連なるベント状に屈曲した揺動部と、この揺動部先端にバルブを取り付けるためのピン孔を有するバルブ体支持部とを有する一体の耐熱ステンレス材から成るターボチャージャのウエストゲートバルブにおけるシフトレバーを製造する方法において、
まずヘッダ加工工程において、耐熱ステンレス材から成る曲がっていない丸棒状の出発素材を、ヘッダマシンにより中間部にフランジ部が仕切状に形成されるよう、出発素材の周面を所定形状の細径に絞るように冷間塑性変形させ、この工程によってステム部を完成させるとともに、揺動部を未だ曲がっていない中間加工状態とし、次いでベンド・プレス加工工程において、中間加工状態の揺動部をほぼベント状に曲げ加工し、更に揺動部側面部からバルブ体支持部に至る範囲をプレス加工により偏平状に塑性変形させベント押し潰し部を形成した後、揺動部先端を更に押し潰してバルブ体支持部を形成し、次いでピアス加工工程において、前記バルブ体支持部にピアス加工により孔開け加工をしたことを特徴として成るものである。
【０００５】
また請求項２記載のターボチャージャのウエストゲートバルブにおけるシフトレバーの製造方法は、前記請求項１記載の要件に加え、前記ヘッダ加工におけるステム部の加工は、ここに形成される粗面を基準面より凹陥した状態であって、面粗さをＲａ１．２以下とし、且つ軸精度を２０μｍ以下に設定したことを特徴として成るものである。
【０００６】
更にまた請求項３記載のターボチャージャのウエストゲートバルブにおけるシフトレバーの製造方法は、前記請求項１または２記載の要件に加え、前記ベンド・プレス加工工程において、揺動部をベント状に曲げ加工するにあたっては、曲げ型と中間加工状態の揺動部との接触部位には、転動自在のコロを配して行うことを特徴として成るものである。
【０００７】
上記発明によれば、難切削材である耐熱素材を適用されるウエストゲートバルブにおけるシフトレバーであっても切削加工を一切採らず、極めて高性能の製品が高能率で得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図示の実施の形態に基づいて具体的に説明する。まず本発明により製造されるウエストゲートバルブにおけるシフトレバーについて説明した後、その製造方法について出発素材から製品完成に至るまでを順を追いながら説明する。図１、２において、符号１はウエストゲートバルブであって、このものは本発明により製造されるシフトレバー１０を具えて成るものであり、ターボチャージャ２に対し取り付けられる。まずこのターボチャージャ２の周辺機材について説明すると、このものは周知のとおり、エンジンＥの燃焼効率を向上させるための過給器の一つであり、このものに対し排気管３と、エアクリーナ４から至る吸気管５とが接続され、更にターボチャージャ２の排気側には触媒コンバータ６を介して更に消音器７が接続されている。
【０００９】
ターボチャージャ２には、そのケーシング２０に対し前記排気管３からの排気ガスＧを受けるタービン２１が設けられるとともに、このタービン２１によって駆動されるコンプレッサ２２が前記吸気管５側に設けられている。そしてタービン２１側に形成されている排気インレット２３が前記排気管３と接続されるものであり、この排気インレット２３はメインインレット２３Ａとバイパスインレット２３Ｂとに分岐するように形成されている。このメインインレット２３Ａとバイパスインレット２３Ｂとの隔壁２４にウエストゲートポート２５が開口しており、このウエストゲートポート２５は本発明の製造対象物を含むウエストゲートバルブ１により開閉制御されるのである。そして前記メインインレット２３Ａからの排気ガスＧによりタービン２１が駆動されるとともに、その排気ガスＧは最終的にバイパスインレット２３Ｂからの経路と合流して排気アウトレット２６から排気され、前記触媒コンバータ６に至る。
【００１０】
更にターボチャージャ２の側傍には前記ウエストゲートバルブ１を駆動するためのシフトリンケージ２７と、このシフトリンケージ２７を駆動するアクチュエータ２８を具える。このアクチュエータ２８は例えば図２に骨格的に示すようにエンジンの吸気圧力をダイヤフラム等によって感知して作動するものである。
【００１１】
このような構造のターボチャージャ２に対して取り付けられるウエストゲートバルブ１について更に詳細に説明する。ウエストゲートバルブ１は、一例として図３に示すように全体としてほぼＬ字状を成すシフトレバー１０に対し、その一端にバルブ体１１をピン１２を介して比較的ルーズに取り付けたものである。このシフトレバー１０は回動軸を構成するステム部１３と、ステム部１３に対しベント状に屈曲した揺動部１４とを有するものであり、その両者の間にフランジ部１５が形成されている。そしてステム部１３の端部にはこれより小径としたリンケージ受端１６を具えている。
【００１２】
また揺動部１４はほぼ緩やかに９０°程度屈曲させたベント部１７と、更にその先端に連続して形成されるバルブ体支持部１８とを有する。そしてベント部１７とバルブ体支持部１８とは偏平に押し潰されたような状態を有するものであって、ベント部１７は円形断面の側面を更に幾分か押し込んだようなベント押し潰し部１７Ａを有し、一方バルブ体支持部１８は更なる押し潰しに伴い、その側面から見た面形状を広げたような状態を有する。そしてバルブ体支持部１８には前記ピン１２を受け入れてバルブ体１１を取り付けるためのピン孔１９を有する。そしてこのシフトレバー１０は、その素材としては耐熱ステンレス材を適用することが最も好ましく、例えばＪＩＳ規格、ＳＵＳ３１０Ｓ等の材料が適用される。また前記ステム部１３は図４（ａ）に拡大して示すように、その面粗さをＲａ１．２以下で且つ軸精度を２０μｍ以下の寸法とすることが好ましい。
【００１３】
本発明により製造されるウエストゲートバルブ１におけるシフトレバー１０は、以上述べたような形状を有するものであり、以下図４、５に示すような本発明の製造方法を実施する工程を順次取りながら製造される。
（１）出発素材の供給
出発素材Ｗとしては、シフトレバー１０が充分な耐熱性を要求されることから、すでに述べたように例えばＳＵＳ３１０Ｓ等の耐熱ステンレス素材を適用する。この出発素材Ｗは、製品の寸法仕様、更には材料の塑性変形の状態を見込んで選択されるものであり、図５（ａ）に示すように丸棒状の素材が適用される。
【００１４】
（２）ヘッダ加工工程
前記丸棒状の素材をヘッダ加工により冷間塑性変形させて中間製品を得る。なお以下の説明では加工途中の中間素材を符号Ｗ１として説明する。
【００１５】
(2)−ｉ．揺動部成形工程
まず所定のヘッダ加工の型を用いて図５（ｂ）に示すように出発素材Ｗの一端側に揺動部１４を構成することとなる部位を加工する。実質的には出発素材Ｗの径を幾分か絞り込むようにヘッダ加工するとともに、後加工によってフランジ部１５が形成される部位との間に段差を形成する。
【００１６】
(2)−ii．ステム部の加工
続いてステム部１３を構成する部位をヘッダ加工により細径に絞り込むような加工を行ってゆく。その際、図５（ｃ）（ｄ）に示す実施の形態では、二段階にわたって絞り込んでいるが、出発素材Ｗの直径と製品に求められる直径との関係からヘッダ加工の工程数が決定される。この段階で前記ステム部１３の直径がほぼ設定され、所望の径が得られる。またこの段差でフランジ部１５が形成される。
【００１７】
(2)−iii.リンケージ受端の加工
このような状態で図５（ｅ）に示すように前記ステム部１３の先端側に更に小径のリンケージ受端１６をヘッダ加工により形成する。
【００１８】
（３）ベンド・プレス加工工程
(3)−ｉ．ベント形成工程
まず図６（ａ）に示すように前記ベント部１７となる直線状の丸棒部分を一定角度湾曲させるようにベンド加工する。これは曲げ型により加工するものであるが、その曲げ型と中間素材Ｗ１の接触部位等には転動自在のコロ等を配して、その屈曲加工が円滑に行われるように工夫することが好ましい。なおこのベンド加工は必要に応じ一回の曲げ加工で充分ではない場合、あるいは一回の曲げ加工では加工に無理が生ずる場合等、例えばリストライク加工で再度この曲げ加工を繰り返して寸法仕様に応じた屈曲状況を得る。
【００１９】
(3)−ii．揺動部のプレス加工工程
次に図６（ｂ）に示すように揺動部１４全体の側面を押し潰すようなプレス加工を行う。その後図６（ｃ）に示すように揺動部１４の先端を更に偏平になるように潰し、ピン孔１９を形成するためのスペースを形成する。
【００２０】
（４）ピアス加工工程
その後、図６（ｄ）に示すようにピアスポンチＰによりピン孔１９を形成する。このような形成状態で前記ステム部１３は、面粗さがほぼＲａ１．２以下で且つ軸精度がほぼ２０μｍ以下に抑え込まれる。因みにこの場合であってもステム部１３に形成する粗面は、図４（ａ）に拡大して示すようにすべて基準面から凹陥したような状態となるから、組み付け時においてもその粗さが障害とはならない。因みに切削加工の場合には例えばこの種の難切削材の場合、軸精度が±５／１００ｍｍ〜±６／１００ｍｍの範囲でバラつき、且つそのバラつきは図４（ｂ）に示すように標準面に対し凸部と凹部とが繰り返したような形状となるから、特に凸部はこのステム部１３を受け入れる軸受部との関係において、そのクリアランスを充分に取らなければならず、結果的にそれがガタつきにもつながり、製品全体としての性能向上に支障を来す場合も生ずるのである。
【００２１】
（５）バルブ体の組立工程
因みにバルブ体１１はファインブランキングの手法でブランク抜きするとともに、プレス加工によって笠状に形成するものであることが好ましい。そしてピン１２はバルブ体１１におけるピン孔１９と、シフトレバー１０におけるピン孔１９を貫通するように設定した後、その両端をかしめてバルブ体１１をシフトレバー１０におけるバルブ体支持部１８に取り付けるのである。なおこの取り付けにあたっては、バルブ体１１が前記隔壁２４におけるウエストゲートポート２５に対し密着し得るように比較的ルーズな状態で組み付けることが好ましい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は以上述べたような構成を有するものであり、難切削材である耐熱素材を適用されるウエストゲートバルブにおけるシフトレバーであってもその製造過程において切削加工を一切採らず、極めて高性能の製品が高能率で得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の製造方法により製造されるシフトレバーを組み込んだウエストゲートバブル及びターボチャージャを示す斜視図である。
【図２】  ターボチャージャの周辺機材を骨格的に示す説明図である。
【図３】  本発明の製造方法により製造されるシフトレバーを組み込んだウエストゲートバルブを一部破断して示す正面図（ａ）、並びにその側面図（ｂ）である。
【図４】  異なる二種の方法によって加工したステム部の表面粗さの相違を示す拡大図である。
【図５】  シフトレバーにおけるステム部及び揺動部を絞り込み形成する様子を段階的に示す説明図である。
【図６】  シフトレバーにおけるベント部及びピン孔を形成する様子を段階的に示す説明図である。
【符号の説明】
１      ウエストゲートバルブ
２      ターボチャージャ
３      排気管
４      エアクリーナ
５      吸気管
６      触媒コンバータ
７      消音器
１０    シフトレバー
１１    バルブ体
１２    ピン
１３    ステム部
１４    揺動部
１５    フランジ部
１６    リンケージ受端
１７    ベント部
１７Ａ  ベント押し潰し部
１８    バルブ体支持部
１９    ピン孔
２０    ケーシング
２１    タービン
２２    コンプレッサ
２３    排気インレット
２３Ａ  メインインレット
２３Ｂ  バイパスインレット
２４    隔壁
２５    ウエストゲートポート
２６    排気アウトレット
２７    シフトリンケージ
２８    アクチュエータ
Ｅ      エンジン
Ｇ      排気ガス
Ｐ      ピアスポンチ
Ｗ      出発素材
Ｗ１    中間素材
【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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