(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動中心となる軸部(12)と、実質的に排気ガス(G) の流量を調節する翼部(11)とを具え、
エンジンから排出された比較的少ない排気ガス(G) を適宜絞り込み、排気ガス(G) の速度を増幅させ、排気ガス(G) のエネルギで排気タービン(T) を回し、この排気タービン(T) に直結されたコンプレッサで自然吸気以上の空気をエンジンに送り込み、低速回転時であってもエンジンが高出力を発揮できるようにしたＶＧＳタイプのターボチャージャに組み込まれる可変翼(1) を製造するにあたり、その工程は、
ほぼ一定の板厚を有したオーステナイト系ステンレス鋼から、目的の可変翼(1) を実現し得るボリュームを有するように打ち抜かれたブランク材を、可変翼(1) の原形である素形材(W) とする、素形材の準備工程と、
上記素形材(W) を一対の対向型によって挟み込み、素形材(W) または対向型のうち、どちらか一方または双方を５０〜３００℃に加熱した状態で、翼部(11)や軸部(12)等を所望の形状に形成する造形工程と、
上記造形工程において製品部位からはみ出した素形材(W) の非製品部位(a) をトリミングするトリム工程と、
トリミング終了後、ほぼ製品部位のみを呈するようになった素形材(W) の軸部(12)を一対のダイスに押し付け、所望の径太さに加工する転造工程と、
素形材(W) の軸部(12)や翼部(11)等を全体的に表面研磨するバレル工程とを具えて成るものであり、
前記造形工程において素形材(W) または対向型を加熱する温度は、素形材(W) の加工誘起マルテンサイト変態指標であるＭｄ30が大きいほど高温に設定するようにしたことを特徴とするＶＧＳタイプターボチャージャにおける可変翼の製造方法。
【請求項２】
前記素形材の準備工程では、ファインブランキング加工によってブランク材を打ち抜き、また前記造形工程では、プレス鍛造機によって素形材(W) を所望の形状に形成するようにしたことを特徴とする請求項１記載のＶＧＳタイプターボチャージャにおける可変翼の製造方法。
【請求項３】
前記素形材の準備工程は、室温雰囲気下においてファインブランキング加工によって行われるものであり、打ち抜かれたブランク材には、造形工程において翼部(11)や軸部(12)を形成し易くするように、隅角部にコーナＲまたは面取り加工を施すようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のＶＧＳタイプターボチャージャにおける可変翼の製造方法。
【請求項４】
回動中心となる軸部(12)と、実質的に排気ガス(G) の流量を調節する翼部(11)とを具え、エンジンから排出された比較的少ない排気ガス(G) を適宜絞り込み、排気ガス(G) の速度を増幅させ、この排気ガス(G) のエネルギで排気タービン(T) を回し、排気タービン(T) に直結されたコンプレッサで自然吸気以上の空気をエンジンに送り込み、低速回転時であってもエンジンが高出力を発揮できるようにしたＶＧＳタイプのターボチャージャに組み込まれる可変翼(1) において、前記請求項１、２または３記載の製造方法によって製造されたことを特徴とする可変翼。
【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関するものであって、特にこのものに組み込まれる可変翼を製造するにあたり、切削や溶接を一切、排除し得る新規な製造手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機としてターボチャージャが知られており、このものはエンジンの排気エネルギ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装置である。ところでこのターボチャージャは、エンジンが低速回転しているときには、排気流量の低下により排気タービンがほとんど働かず、従って高回転域まで回るエンジンにあってはタービンが効率的に回るまでのもたつき感と、その後の一挙に吹き上がるまでの所要時間いわゆるターボラグ等が生ずることを免れないものであった。またもともとエンジン回転が低いディーゼルエンジンでは、ターボ効果を得にくいという欠点があった。
【０００３】
このため低回転域からでも効率的に作動するＶＧＳタイプのターボチャージャが開発されてきている。このものは、少ない排気流量を可変翼（羽）で絞り込み、排気の速度を増し、排気タービンの仕事量を大きくすることで、低速回転時でも高出力を発揮できるようにしたものである。このためＶＧＳタイプのターボチャージャにあっては、別途可変翼の可変機構等を必要とし、周辺の構成部品も従来のものに比べて形状等をより複雑化させなければならなかった。
そしてＶＧＳタイプにおける可変翼を製造するにあたっては、従来、ロストワックス（精密鋳造）や金属射出成形等によって、翼部と軸部とを一体に形成した金属素材（可変翼の原形となる素形材）を、適宜切削加工して行き、所望の形状や寸法の可変翼に仕上げるのが一般的であった。
【０００４】
しかしながらこのように素形材を切削して行く手法においては以下に示すような点において問題があった。すなわちこの種のターボ装置は、一般に高温・排ガス雰囲気下で使用されるため、可変翼についても、優れた耐熱性や耐酸化性等を有するＳＵＳ３１０Ｓ等の耐熱ステンレス鋼が適用されるものであるが、このような素材は、一般に難切削性の材質であり、切削に長時間を要し、加工に手間が掛かる、という問題があった。加えて、可変翼は一基のターボチャージャについて１０〜１５個程度必要となるため、実際に自動車が月産３万台程度、量産された場合には、可変翼は月に３０万〜４５万個製造する必要があり、切削加工では到底対応し切れるものではなかった（切削加工では一日に５００個程度が限界であった）。
【０００５】
このようなことから切削加工を排除した可変翼の製造手法が開発され、例えば特開２０００−１４５４７０号「可変ベーン型ターボチャージャに適用する可変ベーン並びにその製造方法」に開示されている。この特開２０００−１４５４７０号では、可変翼を、まず翼部と軸部とに分割して形成した後、溶接する手法が開示されており、切削加工を一切、要しない点で相応の評価が得られるものの、更なる開発の余地が残されていた。
【０００６】
すなわち予め分割形成された翼部と軸部とを溶接して可変翼を製造する手法においては、翼部と軸部とを常に一定の角度に溶接することが極めて難しく、その精度にバラツキを生じることがあった。また翼部と軸部との単品状態における形状そのものは、高精度に形成できても、溶接熱や溶接痕（溶接ビード）が悪影響を来し最終製品としては、所望の寸法精度が得られないこともあり、常時、安定した高い品質レベルの可変翼を量産できるまでの段階には到っていないのが現状であった。
また近年、特にディーゼル車においては、環境保護等の観点から大気中に放出される排気ガスが強く規制される現状にあり、元来エンジン回転が低いディーゼルエンジンにおいては、ＮＯX や粒子状物質（ＰＭ）等を低減するためにも低回転域からエンジンの効率化が図れるＶＧＳタイプのターボチャージャの量産化が、切望されるものであった。
【０００７】
【開発を試みた技術的課題】
本発明はこのような背景を認識してなされたものであって、切削や溶接を一切行わずに、常に安定した高い品質レベルの可変翼を現実に量産し得る新規な製造手法の開発を試みたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち請求項１記載のＶＧＳタイプターボチャージャにおける可変翼の製造方法は、回動中心となる軸部(12)と、実質的に排気ガス(G) の流量を調節する翼部(11)とを具え、
エンジンから排出された比較的少ない排気ガス(G) を適宜絞り込み、排気ガス(G) の速度を増幅させ、排気ガス(G) のエネルギで排気タービン(T) を回し、この排気タービン(T) に直結されたコンプレッサで自然吸気以上の空気をエンジンに送り込み、低速回転時であってもエンジンが高出力を発揮できるようにしたＶＧＳタイプのターボチャージャに組み込まれる可変翼(1) を製造するにあたり、その工程は、
ほぼ一定の板厚を有したオーステナイト系ステンレス鋼から、目的の可変翼(1) を実現し得るボリュームを有するように打ち抜かれたブランク材を、可変翼(1) の原形である素形材(W) とする、素形材の準備工程と、
上記素形材(W) を一対の対向型によって挟み込み、素形材(W) または対向型のうち、どちらか一方または双方を５０〜３００℃に加熱した状態で、翼部(11)や軸部(12)等を所望の形状に形成する造形工程と、
上記造形工程において製品部位からはみ出した素形材(W) の非製品部位(a) をトリミングするトリム工程と、
トリミング終了後、ほぼ製品部位のみを呈するようになった素形材(W) の軸部(12)を一対のダイスに押し付け、所望の径太さに加工する転造工程と、
素形材(W) の軸部(12)や翼部(11)等を全体的に表面研磨するバレル工程とを具えて成るものであり、
前記造形工程において素形材(W) または対向型を加熱する温度は、素形材(W) の加工誘起マルテンサイト変態指標であるＭｄ30が大きいほど高温に設定するようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、切削や溶接をほとんど要することなく、可変翼を効率的に製造することができ、実際の量産に対応できる。また造形工程において素形材や対向型を温間加熱するため、金属素材が流動し易くなり、本工程における造形性や、その後の工程における転造性等が向上する。このため転造に伴う軸伸びやシャープエッジ（軸部の転造によって、軸部表面の金属素材が塑性流動を起こし、軸部の先端部から突出状態に形成される鋭角部位）の発生が効果的に抑制される。従って転造後、これら軸伸びやシャープエッジ等を修正するために行われることが多かった切削加工を省略でき、更には可変翼を製造する全工程から、切削加工を解消することができ、可変翼の量産をより現実のものとする。
また使用材種のＭｄ30値から最適な加熱温度を決定することができる。
【０００９】
また請求項２記載のＶＧＳタイプターボチャージャにおける可変翼の製造方法は、前記請求項１記載の要件に加え、前記素形材の準備工程では、ファインブランキング加工によってブランク材を打ち抜き、また前記造形工程では、プレス鍛造機によって素形材(W) を所望の形状に形成するようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、ファインブランキング装置によって素形材を打ち抜くため、打ち抜きが高精度に行え、剪断面の面精度や寸法精度において極めて良好な素形材が得られる。また打ち抜いた素形材をプレス鍛造機によって所望の形状に造形するため、打ち抜き工程から造形工程にスムーズに移行でき、効率的な加工が行える。
【００１０】
更にまた請求項３記載のＶＧＳタイプターボチャージャにおける可変翼の製造方法は、前記請求項１または２記載の要件に加え、前記素形材の準備工程は、室温雰囲気下においてファインブランキング加工によって行われるものであり、打ち抜かれたブランク材には、造形工程において翼部(11)や軸部(12)を形成し易くするように、隅角部にコーナＲまたは面取り加工を施すようにしたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、室温雰囲気で素形材を打ち抜くため、素形材の準備工程に掛かるコストを低減できる。また打ち抜き後の素形材（ブランク材）には、適宜の隅角部にコーナＲ（フィレット加工）や面取り加工が施されるため、翼部や軸部等の造形が行い易くなり、忠実に所望の形状が実現できる。すなわち造形工程においては、素材そのもののボリュームはほとんど増減せず、素材を言わば不要部分から必要部位へと部分的に流動させるように素形材を変形させるため、流動させたい部位の隅角部にコーナＲ等を形成することで、素材の流動が促進され、所望の形状が精度良く実現できる。もちろん造形工程に伴う、素形材や型に掛かる負担も軽減されるものであり、造形工程そのものの簡略化にも寄与する。
【００１１】
また請求項４記載のＶＧＳタイプのターボチャージャにおける可変翼は、回動中心となる軸部(12)と、実質的に排気ガス(G) の流量を調節する翼部(11)とを具え、エンジンから排出された比較的少ない排気ガス(G) を適宜絞り込み、排気ガス(G) の速度を増幅させ、この排気ガス(G) のエネルギで排気タービン(T) を回し、排気タービン(T) に直結されたコンプレッサで自然吸気以上の空気をエンジンに送り込み、低速回転時であってもエンジンが高出力を発揮できるようにしたＶＧＳタイプのターボチャージャに組み込まれる可変翼(1) において、前記請求項１、２または３記載の製造方法によって製造されたことを特徴として成るものである。
この発明によれば、従来、加工に多大な時間を要していた切削や溶接等の工程を行わずに製造できるため、量産品としての可変翼を市場に安定的に供給し得る。因みに切削加工に依存していた従来手法では、一日に５００個程度の生産量であったのが、本発明では、一例として一日に１５０００〜２００００個程度、量産することが可能となる。また量産された可変翼は、造形工程において材料種の加工誘起マルテンサイト変態量に応じた適切な加熱条件等の工夫によって精度の高い可変翼が得られる。
【００１２】
【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説明する。説明にあたっては本発明に係る可変翼１を適用したＶＧＳタイプのターボチャージャにおける排気ガイドアッセンブリＡについて説明しながら併せて可変翼１について説明し、その後、本発明の可変翼１の製造方法について説明する。
排気ガイドアッセンブリＡは、特にエンジンの低速回転時において排気ガスＧを適宜絞り込んで排気流量を調節するものであり、一例として図１に示すように、排気タービンＴの外周に設けられ実質的に排気流量を設定する複数の可変翼１と、可変翼１を回動自在に保持するタービンフレーム２と、排気ガスＧの流量を適宜設定すべく可変翼１を一定角度回動させる可変機構３とを具えて成るものである。以下各構成部について説明する。
【００１３】
まず可変翼１について説明する。このものは一例として図１に示すように排気タービンＴの外周に沿って円弧状に複数（一基の排気ガイドアッセンブリＡに対して概ね１０個から１５個程度）配設され、そのそれぞれが、ほぼ同程度づつ回動して排気流量を適宜調節するものである。そして各可変翼１は、翼部１１と、軸部１２とを具えて成る。翼部１１は、主に排気タービンＴの幅寸法に応じて一定幅を有するように形成されるものであり、その幅方向における断面が概ね翼状に形成され、排気ガスＧが効果的に排気タービンＴに向かうように構成されている。なおここで翼部１１の幅寸法を便宜上、羽根高さｈとする。
また軸部１２は、翼部１１と一体で連続するように形成されるものであり、翼部１１を動かす際の回動軸に相当する部位となる。
【００１４】
そして翼部１１と軸部１２との接続部位には、軸部１２から翼部１１に向かって窄まるようなテーパ部１３と、軸部１２より幾分大径の鍔部１４とが連なるように形成されている。なお鍔部１４の底面は、翼部１１における軸部１２側の端面と、ほぼ同一平面上に形成され、この平面が、可変翼１をタービンフレーム２に取り付けた状態における摺動面となり、可変翼１の円滑な回動状態が確保される。更に軸部１２の先端部には、可変翼１の取付状態の基準となる基準面１５が形成される。この基準面１５は、後述する可変機構３に対しカシメ等によって固定される部位であり、一例として図１、２に示すように、軸部１２を対向的に切り欠いた平面が、翼部１１に対してほぼ一定の傾斜状態に形成されて成るものである。
【００１５】
次にタービンフレーム２について説明する。このものは、複数の可変翼１を回動自在に保持するフレーム部材として構成されるものであって、一例として図１に示すように、フレームセグメント２１と保持部材２２とによって可変翼１を挟み込むように構成される。そしてフレームセグメント２１は、可変翼１の軸部１２を受け入れるフランジ部２３と、後述する可変機構３を外周に嵌めるボス部２４とを具えて成る。なおこのような構造からフランジ部２３には、周縁部分に可変翼１と同数の受入孔２５が等間隔で形成されるものである。また保持部材２２は、図１に示すように中央部分が開口された円板状に形成されている。そしてこれらフレームセグメント２１と保持部材２２とによって挟み込まれた可変翼１の翼部１１を、常に円滑に回動させ得るように、両部材間の寸法は、ほぼ一定（概ね可変翼１の翼幅寸法程度）に維持されるものであり、一例として受入孔２５の外周部分に、四カ所設けられたカシメピン２６によって両部材間の寸法が維持されている。ここでこのカシメピン２６を受け入れるためにフレームセグメント２１及び保持部材２２に開口される孔をピン孔２７とする。
【００１６】
なおこの実施の形態では、フレームセグメント２１のフランジ部２３は、保持部材２２とほぼ同径のフランジ部２３Ａと、保持部材２２より幾分大きい径のフランジ部２３Ｂとの二つのフランジ部分から成るものであり、これらを同一部材で形成するものであるが、同一部材での加工が複雑になる場合等にあっては、径の異なる二つのフランジ部を分割して形成し、後にカシメ加工やブレージング加工等によって接合することも可能である。
【００１７】
次に可変機構３について説明する。このものはタービンフレーム２のボス部２４の外周側に設けられ、排気流量を調節するために可変翼１を回動させるものであり、一例として図１に示すように、アッセンブリ内において実質的に可変翼１の回動を生起する回動部材３１と、この回動を可変翼１に伝える伝達部材３２とを具えて成るものである。回動部材３１は、図示するように中央部分が開口された略円板状に形成され、その周縁部分に可変翼１と同数の伝達部材３２を等間隔で設けるものである。なおこの伝達部材３２は、回動部材３１に回転自在に取り付けられる駆動要素３２Ａと、可変翼１の基準面１５に固定状態に取り付けられる受動要素３２Ｂとを具えて成るものであり、これら駆動要素３２Ａと受動要素３２Ｂとが接続された状態で、回動が伝達される。具体的には四角片状の駆動要素３２Ａを、回動部材３１に対して回転自在にピン止めするとともに、この駆動要素３２Ａを受け入れ得るように略Ｕ字状に形成した受動要素３２Ｂを、可変翼１の先端の基準面１５に固定し、四角片状の駆動要素３２ＡをＵ字状の受動要素３２Ｂに嵌め込み、双方を係合させるように、回動部材３１をボス部２４に取り付けるものである。
【００１８】
なお複数の可変翼１を取り付けた初期状態において、これらを周状に整列させるにあたっては、各可変翼１と受動要素３２Ｂとが、ほぼ一定の角度で取り付けられる必要があり、本実施の形態においては、主に可変翼１の基準面１５がこの作用を担っている。また回動部材３１を単にボス部２４に嵌め込んだままでは、回動部材３１がタービンフレーム２と僅かに離反した際、伝達部材３２の係合が解除されてしまうことが懸念されるため、これを防止すべく、タービンフレーム２の対向側から回動部材３１を挟むようにリング３３等を設け、回動部材３１に対してタービンフレーム２側への押圧傾向を賦与するものである。
このような構成によって、エンジンが低速回転を行った際には、可変機構３の回動部材３１を適宜回動させ、伝達部材３２を介して軸部１２に伝達し、図１に示すように可変翼１を回動させ、排気ガスＧを適宜絞り込んで、排気流量を調節するものである。
【００１９】
本発明に係る可変翼１を適用した排気ガイドアッセンブリＡの一例は、以上のように構成されて成り、以下、この可変翼１の製造方法について説明する。
（１）素形材（ブランク材）の準備工程
この工程は、翼部１１と軸部１２とを一体に有し、可変翼１の原形となる金属素材（以下、素形材Ｗとする）を準備する工程であって、ここでは、ほぼ一定の板厚を有する金属材から、例えばファインブランキング加工（精密打ち抜き手法として知られており、以下ＦＢと略す）によって打ち抜いたブランク材を素形材Ｗとするものである。もちろんブランク材（素形材Ｗ）は、目的の可変翼１を実現し得るボリューム（体積）を有するように打ち抜かれるものである。なお打ち抜き工程は、一回の打ち抜き動作で複数個のブランク材を得ることが好ましく、例えば図４に示す形態は、板厚約４ｍｍ程度の帯鋼から二個取りしたブランク材の形状を示すものであり、ここではブランク材が、平面視、略Ｉ字状を呈するように打ち抜かれる。なお本図中、一対のブランク材の真ん中の幅広部分は、ブランク材を二個取りすることに因む形態であり、一対のブランク材を接続するものである。またここでの帯鋼の材質は、一例としてＳＵＳ３１０Ｓ等のオーステナイト系耐熱素材が適用される。
【００２０】
そしてこのような素形材Ｗを打ち抜くにあたっては、上述したように一例としてＦＢ加工を適用し得るものである。このＦＢ加工は、被加工材（ここでは素形材Ｗが打ち抜かれる板材）の剪断輪郭部に高い圧縮力を作用させながら、工具のクリアランスを極めて小さくした、いわゆるゼロクリアランス状態で打ち抜きを行う手法であって、切口面が、板厚全体にわたって極めて平滑で良好な状態に得られる手法である。
【００２１】
またこのような打ち抜き加工は、室温雰囲気下で行うものであり、これによって打ち抜き加工に掛かるコストを安価に抑え、より量産に即した形態としている。特に本発明においては、造形工程において素形材Ｗや対向型を温間加熱するため、その前の素形材Ｗの準備工程においては、特に加熱を要することなく加工できることが、大量生産工程の実現に寄与するものである。
なお上述した素形材Ｗの準備工程では、ほぼ一定の厚さを有した金属板材から素形材Ｗを打ち抜くように説明したが、予め適宜の形状に打ち抜かれた市販品等のブランク材が適用可能であれば、これを用意し、素形材Ｗの準備工程としても構わない。
【００２２】
（２）造形工程
この工程は、素形材Ｗを一対の対向型によって挟み込み、プレス加工機による鍛造加工（型鍛造）や圧印加工等によって、素形材Ｗを所望の形状に形成する工程であり、これによって素形材Ｗは、翼部１１や軸部１２等の曲面形状が形成される。因みに鍛造加工とは、主に素形材Ｗを全体的に適宜の形状に賦形することを示し、圧印加工とは、主に素形材Ｗの表面に適宜の形状や模様を賦与することを示すものであり、ここではこれらを総称して造形と称している。そしてこの造形工程は、必ずしも一回の押圧動作で素形材Ｗへの賦形を終了する必要はなく、複数の対向型を適用して何回かに分けて徐々に賦形を施して行くことが可能である（図４参照）。
なおこのような造形工程に伴い素形材Ｗには、製品部位からはみ出す非製品部位ａが形成されるものであるが、この部位は後にトリミングされる。
【００２３】
このように造形工程は、対向型によって素形材Ｗを挟み込むことによって、主に素形材Ｗ表面の金属素材を流動させて、素形材Ｗを変形させて行く工程である。従って素形材Ｗを打ち抜いてから上述した実質的な造形を行う前までの段階や造形工程の初期段階等において、一例として図４に併せて示すように、打ち抜かれた素形材Ｗの軸部１２等、適宜の隅角部に、金属素材の流動を促すコーナＲ（フィレット加工）や面取り加工を施すことが好ましい。これは隅角部（四隅部）における金属素材のデッドメタルフロウ状態を防止し、円滑な塑性流動を促すためである。具体的には例えば、打ち抜き直後の素形材Ｗの軸部１２の断面形状は、ほぼ四角形状であるが、軸部１２の最終断面形状は円状（ほぼ真円）であるため、造形工程の初期段階等において、まず軸部１２の断面の隅角部（四隅部）にコーナＲや面取り加工等を施して、断面を円状に近づけ、金属素材の塑性流動を行い易くするものである。もちろん素形材Ｗの全ての隅角部にコーナＲを形成するのではなく、例えば最終形状が鋭角状になるような部位等であれば、あえてコーナＲや面取り加工を施す必要はない。
【００２４】
そして就中上記造形工程においては、素形材Ｗまたは対向型のうち、どちらか一方または双方を、素材の加工誘起マルテンサイト変態指標であるＭｄ30の値に応じて、５０〜３００℃に加熱して行うものである。このＭｄ30とは、オーステナイト系（ステンレス鋼）素材に特有のものであり、オーステナイト素板に０．３０の単軸引張真歪を与えたとき、オーステナイト相の５０ｖｏｌ％が強磁性高強度のマルテンサイト相に変態する温度を示すものであり、この値が高い程、素材のマルテンサイトへの変化傾向が強いことを示すものである。そして、素形材Ｗに適用される耐熱素材の成分組成とミクロ結晶粒度によって予め定まった値である。
【００２５】
ここでＭｄ30＝２５℃及びＭｄ30＝５０℃の各々の場合における、変形温度と、マルテンサイト変態量との関係を図５に示すものであり、この図から同じ量のマルテンサイト変態量を得るには、Ｍｄ30の値が高い程、変形温度を高くしなければならないことが分かる。このようなことからＭｄ30の値が高い程、素形材Ｗや対向型の加熱温度を高温に設定するものであり、一例として、ほぼＭｄ30＝０℃のとき素形材Ｗや対向型の加熱温度をほぼ１５０℃程度に設定し、ほぼＭｄ30＝２０℃のとき加熱温度をほぼ２００℃程度に設定するものである。
【００２６】
このように材種に応じた適切な加工温度で素形材Ｗ等を造形加工することによって、素形材Ｗの金属素材が流動し易くなり、造形性や次工程の転造性を向上させるものである。すなわち数ｖｏｌ％以下の少量のマルテンサイトが、等量の転位密度を伴いつつ、均一に変態分布することで、次工程の転造加工時に均一な塑性変形を生じさせ、真円度確保、軸歪抑制、シャープエッジ抑制等を可能にするものである。
【００２７】
ここで造形工程における対向型は、形成される素形材Ｗの形状を最小面積にとどめる展開形状の割り出しと、集中荷重に耐える型剛性（ポンチ、ダイス等の硬度、じん性等）を高めて、Ｍｏ系超硬合金に表面摩擦を少なくするコーティング処理（ＰＶＤ等）を施す等の技術的工夫を採ることによって、造形する素形材Ｗに対して最小板厚０．２ｍｍを実現し得るように構成されている。特に翼部の先端部は、先に行くほど鋭角状に薄くなり（一例として翼部の先端厚さは０．３ｍｍ程度）、このような部位において所望の形状や寸法精度が実現され得る。因みに可変翼１の先端部分は、他の可変翼１と接触ないしは離反する部位であり、排気ガスＧを絞り込む際には、特に可変翼１どうしの離反距離によって排気ガスＧの流量を決定するため、重要な作用部位となり、より一層高い精度が要求される部位である。
【００２８】
（３）トリム工程
この工程は、上記造形工程において製品部位からはみ出した非製品部位ａを切除する工程であり、例えば一対の対向型によって素形材Ｗを挟み込み、ＦＢ加工によって非製品部位ａをトリミングし得るものである。
【００２９】
（４）分断工程
この工程は、多数個取り（ここでは二個取り）の素形材Ｗを一つずつに切り放す工程であり、例えば一対の対向型によって素形材Ｗを挟み込み、素形材Ｗの接続部位にパンチを作用させて切断するものである。なおこの分断工程は、複数の素形材Ｗをつなげた状態で打ち抜いた場合に必要な工程であり、例えば素形材Ｗを一個ずつ打ち抜き、造形して行く場合には、行わない工程である。
また上述した造形工程から分断工程までの工程においては、プレス鍛造機の一種であるナックルプレス機を適用することが可能である。この際、各工程毎に専用のナックルプレス機を設置することも可能であるし、一基のナックルプレス機を共通的に使用し、各工程を行う都度、対向型を適宜交換して、可変翼１を製造して行くことも可能である。
なおこの実施の形態においては、上述した造形工程において、素形材Ｗをほぼ目的の可変翼形状に造形するものであるが、主に仕上げとして、例えば上記分断工程の後に素形材Ｗを対向型によって押圧し、鍔部１４等の形状を再形成することが可能である。
【００３０】
（５）転造工程
この工程は、トリミング終了後、ほぼ製品部位のみを呈するようになった素形材Ｗ（この工程で素形材Ｗは、ほぼ可変翼１の形状を有する）の軸部１２を一対のダイスに押し付け、所望の径太さに加工する工程である。なおこの転造工程では、造形工程において素形材Ｗや対向型が加熱されることに起因して、転造性が向上し、軸部１２を一例として真円度±１０μｍ以内の精度に仕上げ得るものである。このように本発明においては、素形材Ｗや対向型を材種のＭｄ30値に対応した温間温度に設定しながら造形加工を行うことによって、金属素材に、均質な塑性流動を生じさせて、材料流れをゆるやかにし、転造の際、軸部１２にシャープエッジを生じ難くするものである。
【００３１】
またこの実施の形態における転造代は、一例として０．０５〜０．１ｍｍ程度に抑えられ、これによって転造に伴って生ずる軸伸びを、一例として０．０５ｍｍ（加工のバラツキを考慮した上限値）以下に抑え得るものである。因みにこの程度の軸伸びであれば、これを修正するための実質的な後加工は必要なく、これによって従来、軸伸びを修正するために行われることが多かった切削加工が排除されるものである。従って可変翼１の製造工程から切削加工を完全に解消することができ、可変翼１の量産をより現実的なものとする。ここで転造代と、軸伸びとの関係を図３に示すものであり、本図では、転造代が０．１ｍｍのとき軸伸びが０．０５ｍｍとなるポイントを通る直線が、バラツキ上限直線となり、その下部のハッチング部位において標準加工直線を含み、バラツキの範囲が示されている（図では、標準加工直線を基準にして上下のバラツキの範囲を、異なるハッチングで示している）。
【００３２】
（６）バレル工程
この工程は、転造工程を終了した可変翼１（素形材Ｗ）を全体的に表面研磨する工程であり、例えば可変翼１とメディアと呼ばれる添加剤とをバレル容器に入れ、バレル容器を回転もしくは振動させることによって、可変翼１とメディアとを衝突させて、可変翼１の表面を仕上げるものである。
【００３３】
【発明の効果】
まず請求項１または４記載の発明によれば、可変翼１の製造にあたり、切削や溶接を加工工程から解消するとともに、造形性や転造性を向上させた大量生産体制を可能とする。具体的には、一日に１５０００〜２００００個程度の可変翼１を市場に安定的に供給できる。
また素形材Ｗは、使用された耐熱素材の加工誘起マルテンサイト変態量に応じて、適切な温度条件に設定されて造形加工が施され、より高精度の可変翼１が形成される。
【００３４】
また請求項２記載の発明によれば、ＦＢ加工によって高精度に打ち抜いた素形材Ｗを、プレス鍛造で所望の形状に賦形するため、打ち抜きから造形が円滑且つ効率的に行える。
【００３５】
また請求項３記載の発明によれば、ブランク材はＦＢ加工によって打ち抜かれるため、切口面精度が極めて高い素形材Ｗが得られる。またこの加工は室温雰囲気で行われるため、素形材Ｗの準備工程に掛かるコストを低減できる。特に本発明においては、造形工程において素形材ＷのＭｄ30値に応じた温度設定を行う（加熱を要する）ため、打ち抜き工程においては、加工誘起マルテンサイト変態現象を考慮しなくて済むという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る可変翼を組み込んだＶＧＳタイプのターボチャージャを示す斜視図（ａ）、並びに排気ガイドアッセンブリを示す分解斜視図（ｂ）である。
【図２】  本発明に係る可変翼を示す正面図並びに左側面図である。
【図３】  可変翼（素形材）の軸部を転造する際の転造代と、これに伴う軸伸びとの関係を示したグラフである。
【図４】  可変翼が種々の工程を経て、その形状を徐々に変えて行く様子を示す斜視図である。
【図５】  Ｍｄ30の値が２５℃及び５０℃の場合における、変形温度とマルテンサイト変態量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１      可変翼
２      タービンフレーム
３      可変機構
１１    翼部
１２    軸部
１３    テーパ部
１４    鍔部
１５    基準面
２１    フレームセグメント
２２    保持部材
２３    フランジ部
２３Ａ  フランジ部（小）
２３Ｂ  フランジ部（大）
２４    ボス部
２５    受入孔
２６    カシメピン
２７    ピン孔
３１    回動部材
３２    伝達部材
３２Ａ  駆動要素
３２Ｂ  受動要素
３３    リング
ａ      非製品部位
Ａ      排気ガイドアッセンブリ
Ｇ      排気ガス
ｈ      羽根高さ
Ｔ      排気タービン
Ｗ      素形材
【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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