(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、
前記可変翼(1) は、翼部(11)と軸部(12)とを一体に具えた、可変翼(1) の原形となる金属の素形材(W) を出発素材とし、この素形材(W) の軸部形成部(12a) に、一組の転造ローラ(61)による転造加工を施し、所望の径太さに形成するものであり、
生産性を向上させるために、単に、前記転造ローラ(61)の回転数(R) と、一組の転造ローラ(61)を接近させる送り速度(V) とを高く設定するだけでは、転造に伴って生ずる軸伸びやシャープエッジあるいは転造によって軸部(12)に蓄積される歪みや転造に要する圧造力から総合的に判断され、転造後の軸部(12)の状態と転造加工そのものの行い易さの指標となる転造性(P) は低下してしまうため、
転造ローラ(61)の回転数(R) と送り速度(V) との加工条件を選定するにあたっては、回転数(R) と、転造性(P) の程度とを、異なる二軸としたグラフ上において、
転造ローラ(61)の送り速度(V) を限界最小値Ｖmin とした際の、転造ローラ(61)の回転数(R) と転造性(P) との関係を示す軌跡と、
転造ローラ(61)の回転数(R) を限界最大値Ｒmax としたラインと、
転造性(P) の程度を限界最小値Ｐmin としたラインとによって囲まれるエリア(AR)内で、
転造ローラ(61)の回転数(R) と、送り速度(V) との加工条件を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排気ガイドアッセンブリに適用される可変翼の軸部の転造方法。
【請求項２】
前記加工条件を選定するにあたっては、前記エリア(AR)内において、所望の転造性Ｐf （Ｐf ＞Ｐmin ）を設定し、この所望の転造性Ｐf のライン上において、転造ローラ(61)の回転数(R) と、転造ローラ(61)の送り速度(V) とを設定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排気ガイドアッセンブリに適用される可変翼の軸部の転造方法。
【請求項３】
前記加工条件を選定するにあたっては、量産性を最大にすべく、前記エリア(AR)内において設定された転造性(P) の所望値Ｐf が、転造性(P) の極大値となるように、転造ローラ(61)の回転数(R) と、転造ローラ(61)の送り速度(V) とを、加工条件として設定するようにしたことを特徴とする請求項２記載のＶＧＳタイプターボチャージャにおける排気ガイドアッセンブリに適用される可変翼の軸部の転造方法。
【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関するものであって、特にこのものに組み込まれる排気ガイドアッセンブリの可変翼を製造するにあたり、その軸部を高精度且つ高能率に仕上げる新規な転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。
【０００４】
そしてこのようなＶＧＳタイプのターボチャージャにおける可変翼を製造するにあたっては、例えばロストワックス鋳造に代表される精密鋳造法や、金属射出成形法等によって、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）を形成し、その後、素形材の軸部に転造等の後加工を施し、所望の径太さに加工する手法がある。因みに素形材を適宜切削加工して行き、最終的に翼部や軸部を所望の形状や寸法に仕上げる手法もあるが、このような切削手法は専ら、製造数が極めて少ない試作段階等で採用される手法であった。
【０００５】
すなわち高い耐熱性や耐酸化性等が要求される可変翼は、素材そのものが難切削性の素材であり、切削に多大な時間を要するため、このような可変翼に切削加工を適用することは、必ずしも効率的な手法ではなかった。また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、量産される場合、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個程度が限度であった）。このようなことから可変翼を量産するにあたっては、加工工程から切削加工を可能な限り削除する必要があり、本発明者は、軸部の加工において新知見に基づいた非切削の転造技術の採用を前提とし、関連技術の開発を鋭意進めている。
【０００６】
そして上述した転造を行うにあたっては、素形材の軸部（軸部形成部）を一組の転造ローラで挟み込み、軸部形成部とローラとを相対的に回転させて、所望の径太さに加工するものである。この際、ローラの接近速度（以下これを送り速度とする）と、ローラの回転数とが、転造時の加工条件として挙げられ、例えば短時間で多くの可変翼の転造を行いたい場合には、一般にローラの送り速度と回転数とを共に大きく設定すれば、一品あたりの転造に要する時間が短くなり、量産できることになる。しかしながら、ローラの送り速度とその回転数とを単に大きく設定するだけでは、転造に伴う軸伸び（軸部が軸方向に伸びる現象）や、シャープエッジ（軸部先端部が突出状態に形成される鋭角部位）等の不都合が生じ易く、転造性は必ずしも向上せず、一般的にはむしろ、ローラの送り速度と回転数を、共に低く設定し、ゆっくりとした加工速度で時間をかけた転造を行う方が、転造性は向上するものである。
【０００７】
このため、転造性を適度に維持しながら、なお且つ生産性を可及的に向上させる加工条件、すなわち転造性と生産性を共に考慮した加工条件を選定することは極めて難しく、従来では例えば複数回のトライによって試行錯誤的に適度と考えられる加工条件を割り出したり、あるいは転造性または生産性のうちの、どちらか一方を優先させた加工手法が採られたりすることが多かった。
しかしながら試行錯誤的なトライによって加工条件を割り出す手法は、極めて時間がかかるという問題があり、また転造性を主に優先させる手法では、加工に多大な時間を要するという不都合が生じ、また生産性を主に優先させる手法では、高い精度での転造が行えず、軸伸びやシャープエッジ等の不良を生じる場合があった。
【０００８】
【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、可変翼の軸部を転造するにあたり、所望の転造性を維持しながら、生産性をも極力、向上させる加工条件を、極めて容易に設定できるようにした、新規な転造手法の開発を試みたものである。
なお近年、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（切削を要しない転造手法）が、切望されていた。
【０００９】
【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排気ガイドアッセンブリに適用される可変翼の軸部の転造方法は、
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、
前記可変翼(1) は、翼部(11)と軸部(12)とを一体に具えた、可変翼(1) の原形となる金属の素形材(W) を出発素材とし、この素形材(W) の軸部形成部(12a) に、一組の転造ローラ(61)による転造加工を施し、所望の径太さに形成するものであり、
生産性を向上させるために、単に、前記転造ローラ(61)の回転数(R) と、一組の転造ローラ(61)を接近させる送り速度(V) とを高く設定するだけでは、転造に伴って生ずる軸伸びやシャープエッジあるいは転造によって軸部(12)に蓄積される歪みや転造に要する圧造力から総合的に判断され、転造後の軸部(12)の状態と転造加工そのものの行い易さの指標となる転造性(P) は低下してしまうため、
転造ローラ(61)の回転数(R) と送り速度(V) との加工条件を選定するにあたっては、回転数(R) と、転造性(P) の程度とを、異なる二軸としたグラフ上において、
転造ローラ(61)の送り速度(V) を限界最小値Ｖmin とした際の、転造ローラ(61)の回転数(R) と転造性(P) との関係を示す軌跡と、
転造ローラ(61)の回転数(R) を限界最大値Ｒmax としたラインと、
転造性(P) の程度を限界最小値Ｐmin としたラインとによって囲まれるエリア(AR)内で、
転造ローラ(61)の回転数(R) と、送り速度(V) との加工条件を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、転造性を低下させることなく、極力、生産性を向上させる加工条件（転造ローラの回転数と送り速度）の設定が容易に行える。すなわち一般的には、転造ローラの回転数と送り速度とを高く設定すれば、生産性を向上させることはできるものの、必ずしも精緻な転造加工が実施できず、一方、転造ローラの回転数と送り速度とを低く設定すれば、精緻な転造加工は行える（転造性に優れる）が、必然的に生産性が低下することは避けられないものであった。このため従来は、転造性と生産性とを共に両立させる加工条件の設定は、極めて難しいものであったが、本発明ではこれらを共に考慮した加工条件の設定が容易に行えるものである。
また、転造ローラの送り速度の限界最小値Ｖmin 、転造ローラの回転数の限界最大値Ｒmax 、転造性の限界最小値Ｐmin を考慮した実用的な加工条件が設定できる。
【００１０】
更にまた請求項２記載の、ＶＧＳタイプターボチャージャにおける排気ガイドアッセンブリに適用される可変翼の軸部の転造方法は、前記請求項１記載の要件に加え、
前記加工条件を選定するにあたっては、前記エリア(AR)内において、所望の転造性Ｐf （Ｐf ＞Ｐmin ）を設定し、この所望の転造性Ｐf のライン上において、転造ローラ(61)の回転数(R) と、転造ローラ(61)の送り速度(V) とを設定するようにしたことして成るものである。
この発明によれば、転造ローラの送り速度の限界最小値Ｖmin 、転造ローラの回転数の限界最大値Ｒmax 、転造性の限界最小値Ｐmin を考慮しながら、所望の転造性Ｐf を確実に保持した、加工条件の設定が容易に行える。
【００１１】
原[0012]
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排気ガイドアッセンブリに適用される可変翼の軸部の転造方法は、前記請求項２記載の要件に加え、
前記加工条件を選定するにあたっては、量産性を最大にすべく、前記エリア(AR)内において設定された転造性(P) の所望値Ｐf が、転造性(P) の極大値となるように、転造ローラ(61)の回転数(R) と、転造ローラ(61)の送り速度(V) とを、加工条件として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、所望の転造性Ｐf を確実に確保しながら、転造ローラの回転数と送り速度とをバランス良く、且つ極力大きく設定することができる。従って本設定によって加工条件を選定すれば、品質の安定性や信頼性の高い操業（転造）が行える。
【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よって製造される可変翼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、本発明である可変翼の軸部の転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】
なお本発明によって製造される可変翼１は、完成状態以前の翼部１１と軸部１２とを一体に具えた金属素材（以下素形材Ｗとする）をまず形成し、この素形材Ｗに対し、転造加工を含む適宜の加工を施して目的の形状や寸法精度を実現させ、完成品としての可変翼１を得るものである。ここで素形材Ｗに形成される完成状態以前の翼部１１や軸部１２の各部分を、それぞれ翼部形成部１１ａ、軸部形成部１２ａと定義する。そして本発明では可変翼１のうち特に軸部形成部１２ａ（軸部１２）を、転造によって所望の径太さに加工するものである。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
本発明によって製造される可変翼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、可変翼１の製造方法について説明しながら、併せて本発明の可変翼の軸部の転造方法について説明する。
（１）素形材の準備工程
この工程は、翼部形成部１１ａと軸部形成部１２ａとを一体に具え、可変翼１の原形である金属の素形材Ｗを準備する工程である。そしてこのような素形材Ｗを準備するにあたっては、精密鋳造、金属射出成形、ブランク材の打ち抜き等、適宜の手法が適用可能であり、以下これらの手法について概略的に説明する。
【００２１】
（ａ）精密鋳造
例えば精密鋳造法を代表するロストワックス法は、目的の製品（ここでは可変翼１）を形状、大きさ共に、ほぼ忠実にろう模型で再現し、このろう模型のまわりを耐火物で被覆した後、中のろう部分を溶かし出して、耐火物（被覆物）のみを得、これを鋳型として鋳造を行う手法である。このように精密鋳造では、鋳型を目的の製品通りに、ほぼ忠実に形成することによって、鋳造品（素形材Ｗ）を高精度に再現し得るものである。しかしながら本実施の形態では、鋳造にあたって、耐熱鋼（合金）を主要母材とした処女材を適用するとともに、含有されるＣ（炭素）、Ｓｉ（ケイ素）、Ｏ（酸素）量を適正化、例えばＣ、Ｓｉ、Ｏの各々の重量％を０．０５〜０．５％、０．５〜１．５％、０．０１〜０．１％とすることで、溶融金属の湯流れ性を向上させて、鋳造品の寸法精度を、より一層向上させることが可能である。また例えば、注湯後、鋳込んだ金属素材を、鋳型とともに急冷することによって、型破砕までの時間を短縮し、素形材Ｗの凝固粒の微細化を図り、その後の転造加工において、シャープエッジ（軸部１２の転造によって、軸部１２表面の金属素材が塑性流動を起こし、軸部１２の先端部から突出状態に形成される鋭角部位）を発生させ難くする技術的工夫も適宜採り得るものである。
【００２２】
（ｂ）金属射出成形
この手法は、材料となる金属粉にバインダ（主に金属粉どうしを結合させる添加剤であり、一例としてポリエチレン樹脂、ワックス、フタル酸エステルの混合物）を混練し、可塑性を賦与した後、金型内に射出し所望の形状に形成して、バインダを除去した後、焼結する手法であり、精密鋳造とほぼ同様に、高精度に金属製の成形品（素形材Ｗ）が得られるものである。この際、独立泡（金属粒子間の球状間隙）を小さく且つ均一に生じさせるべく、３０分から２時間程度の時間をかけた焼結を行ったり、成形品にＨＩＰ（Ｈｏｔ  Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓｉｎｇの略；熱間静水圧プレス）処理を施し、成形品の嵩密度を向上させることが可能である。また金属粉の形状を空気アトマイズや水アトマイズ等によって極力、球状且つ微細化し、素形材Ｗの高温回転曲げ疲労性を向上させる技術的工夫も適宜採り得るものである。
【００２３】
（ｃ）ブランク材の打ち抜き
この手法は、ほぼ一定の厚さ（一例として約４ｍｍ程度）を有した帯鋼等から、目的の可変翼１を実現し得るボリューム（金属素材の体積）を有するように打ち抜いたブランク材を素形材Ｗとする手法である。もちろん打ち抜き加工は、通常、打ち抜き方向がストレートであるため、打ち抜き工程のみで、例えば軸部１２の断面を、ほぼ円状に形成することは不可能であり、打ち抜かれたブランク材の軸部形成部１２ａは、ほぼ四角断面状を呈するのが一般的である。このため打ち抜き工程の後、転造工程に移行するまでの間に、例えばほぼ四角断面状を呈した軸部形成部１２ａに、鍛造加工や圧印加工等を施して、ほぼ円形状の断面に造形するものである。すなわち実質的には、打ち抜き工程と造形工程とによって、精密鋳造や金属射出成形等と同程度の素形材Ｗを得るものである。なお、造形工程で断面形状を変化させるような場合には、打ち抜かれたブランク材（素形材Ｗ）の軸部形成部１２ａ等の隅角部にコーナＲ（フィレット加工）や面取り加工を施し、円形状等の完成形状に近づけておく技術的工夫が適宜、採り得る。これによって金属素材のデッドメタルフロウ状態が防止され、実質的な造形工程において金属素材の円滑な塑性流動が促進されるものである。因みに造形工程では、翼部１１も同時に所望の形状に形成することが可能である。
【００２４】
（２）軸部の転造工程
このように適宜の手法によって可変翼１の原形となる素形材Ｗを形成した後、この素形材Ｗの軸部形成部１２ａが転造によって所望の径太さに加工される。
(i) 転造装置の説明
まず本発明の転造方法を実施し得る転造装置６の一例について説明する。このものは、一例として図３に示すように、一対の転造ローラ６１（ダイス）の間にワーク（素形材Ｗ）を挟み込み、転造ローラ６１と素形材Ｗとを相対的に回転させながら転造を行うものである。そしてこの実施の形態では転造ローラ６１は、一方が不動状態、もう一方が、不動状態のローラに対して接近離反自在に構成されている。またここでは、不動状態のローラが、フリー回転状態に設定されるとともに、接近離反自在のローラのみが回転駆動されるものである。なお上記一対の転造ローラ６１をフリー回転ローラ６１Ａ及び、可動ローラ６１Ｂと符号を付して区別する。
【００２５】
そして転造時には、可動ローラ６１Ｂの回転が、挟み込んだ素形材Ｗを介してフリー回転ローラ６１Ａに伝達され、双方の転造ローラ６１が実質的に同一の回転数で回転するものである。また転造を行う前の一対の転造ローラ６１は、一例として図３（ａ）に示すように、充分離反した状態で待機しており、フリー回転ローラ６１Ａ（非回転状態）の近傍に素形材Ｗをセットした後（図３（ｂ）参照）、転造時に可動ローラ６１Ｂを回転させながら、徐々に接近させて行くものである（図３（ｂ）〜（ｄ）参照）。ここで一対の転造ローラ６１の接近、すなわち可動ローラ６１Ｂがフリー回転ローラ６１Ａに接近することを「送り」と称するものである。なお転造加工中、素形材Ｗを一対の転造ローラ６１間に保持するにあたっては、必要に応じて支持用の治具を適用することが可能である。
【００２６】
(ii)加工条件と転造性について
可変翼１の軸部形成部１２ａの転造が以上のように行われることに因み、転造時の加工条件としては、例えば転造ローラ６１の回転数Ｒと、転造ローラの送り速度Ｖとが挙げられる。一方、このような加工条件に対して、軸部１２における転造の状態や、転造加工そのものの行い易さ等を総合的に評価すべく、軸伸びやシャープエッジ、圧造力（加工時に転造ローラ６１が素形材Ｗに及ぼす加圧力）、蓄積歪み（転造によって軸部１２に蓄積される歪み）等の種々の要素を総括的に勘案した、転造性Ｐを挙げるものである。従って例えば「転造性が非常に優れた状態」（図４に示す縦軸の最上部位に相当する）とは、加工後の軸部１２に軸伸び及びシャープエッジの発生がほとんどなく、また転造に要する圧造力が少なく、且つ軸部１２への蓄積歪みが極めて小さい状態を意味するものである。
【００２７】
なお一般的に転造ローラ６１を高回転させ、且つ高速で送るようにすれば、（回転数Ｒ、送り速度Ｖともに高い状態に設定）一つの可変翼１を転造するのに要する時間を短縮でき、大量に加工できることになるが、単にこのような設定にするだけでは、転造性Ｐは低下するのが一般的である。すなわち一般的には、転造ローラ６１を高回転・高速送り状態とすれば、可変翼１を大量に加工できる（生産性を向上させる）ものの、転造性Ｐは低下し、例えば軸伸びやシャープエッジ等が発生し易くなるものである。一方、一般的に転造ローラ６１を低回転・低速送り状態とすれば、転造性Ｐを向上させ、精度の高い転造加工が行えるものの、大量に転造を行うのは難しくなる。本発明は、量産性と転造性とを共に考慮し、所望の転造性を維持しながら、極力、量産性を向上させ得るように加工条件を設定できるようにしたものであり、以下、加工条件の設定手法について図４に示すグラフに基づいて説明する。
【００２８】
(iii) グラフについて
まず図４のグラフの横軸は、転造ローラ６１の回転数Ｒ（例えば単位時間当たりの回転数）を示すものであり、縦軸は、転造性Ｐの優劣の程度（度合い）を示すものである。ここで横軸上の「Ｒmax 」とは、転造ローラ６１の回転数の限界最大値を示すものであり、保持したい転造性の度合い（一般に特定の回転数以上では回転数を上げるほど転造性は低下するため、確保したい転造性の程度に応じて、許容できる最大の回転数がほぼ決定される）、あるいは転造装置６そのものの能力などによって予め設定される回転数Ｒの最大限界値である。また、縦軸上の「Ｐmin 」とは、転造性Ｐの限界最小値を示すものであり、機能部位として軸部１２に要求される最低限の品質（可変翼１を円滑且つ確実に回動させるのに、最低限必要な転造性）、あるいは量産部品として軸部１２に要求される最低限の転造性などによって予め設定される、転造性Ｐの許容限界値である。
【００２９】
上記グラフは、このように回転数Ｒと転造性Ｐとを異なる二軸としたものに、転造ローラ６１の送り速度Ｖを種々変えて、回転数Ｒと転造性Ｐとの関係、すなわち回転数Ｒによる転造性Ｐの変化の様子（軌跡）を示したものである。ここで送り速度Ｖを種々異ならせた各軌跡を、個々に見て行くと、それぞれの軌跡は、回転数Ｒの増加とともに転造性Ｐが向上して行くが、ある段階（これを極大値とする）からは転造性Ｐが低下して行くことが分かる。また各軌跡を全体的に見て行くと、この極大値が、ほぼ一直線上に位置するという知見が得られる（各々の極大値が、ほぼ連なる線を、ラインＬとする）。もちろん各軌跡を全体的に見た場合、送り速度Ｖの小さいものの方が、グラフの上方に位置し、送り速度Ｖが遅い程、転造性Ｐが良好であることも見て取れる。なお「Ｖmin 」とは、転造ローラ６１の送り速度の限界最小値を示すものであり、生産性（一般に送り速度を下げるほど生産性は低下するため、維持したい最低限の生産性の程度に応じて、許容できる最小の送り速度がほぼ決定される）、あるいは転造装置６そのものの能力などによって予め設定される送り速度Ｖの最小限界値である。
【００３０】
従って転造加工における加工条件、すなわち転造ローラ６１の回転数Ｒと送り速度Ｖとは、本図４において、ローラの送り速度Ｖを限界最小値Ｖmin に設定した際の軌跡と、ローラの回転数の限界最大値Ｒmax と、転造性の最小値Ｐmin とによって囲まれるエリアＡＲ内（図中の四角形ＡＢＣＤ内）において設定される。また本図においては、送り速度Ｖを種々変えて、回転数による転造性の変化の様子（軌跡）を示したもののうち、上記エリアＡＲ内を通過するものに対して、Ｖ1 、Ｖ2 、Ｖ3 、Ｖ4 の符号を付している（Ｖ1 ＜Ｖ2 ＜Ｖ3 ＜Ｖ4 ）。
【００３１】
(iv)具体的な設定手順
そしてエリアＡＲ内を通過するような所望の転造性、例えばＰf （もちろんＰf ＞Ｐmin の関係が成立）を設定すると、エリアＡＲ内においてＰf のライン上に乗る位置（例えば図中における×印）なら、どこでも加工条件として採用し得るものであるが、実際の現場においては生産性が主に優先されるため、極力、送り速度Ｖと回転数Ｒとを共に大きく設定すべく、Ｐf のラインと、ラインＬとの交点を、極大値とするような送り速度Ｖ（ここではＶf ）と、回転数Ｒ（ここではＲf ）を設定するものである。言い換えれば、エリアＡＲ内において所望の転造性Ｐf を、転造性の極大値とする、送り速度Ｖと回転数Ｒとを設定するものである。
【００３２】
なおここでは送り速度Ｖf と回転数Ｒf とを選定する説明の都合上、軌跡（Ｖf の軌跡）が予め分かっていた転造性Ｐf を例示したが、これらの加工条件を選定するにあたっては、必ずしも転造性の軌跡が明確にされている必要はない。すなわち本実施の形態にあっては、上述したように転造性の極大値が、ほぼラインＬ上に連なる、という知見を得ているため、転造性の軌跡が明確でなく、送り速度がグラフから明確に読み取れなくても、例えば回転数Ｒf の値や、他の転造性の軌跡等から、ほぼ正確に送り速度Ｖf が推測できるものである。
このように本実施の形態では、所望の転造性を維持しながら生産性を極力向上させ得る加工条件の選定が、容易に且つ正確に行え、しかも転造ローラ６１の回転数Ｒと送り速度Ｖとをバランス良く設定できるため、製品品質の安定性や信頼性の点で望ましい操業が行えるものであり、可変翼１の高品質レベルでの量産化を、より現実的なものにできる。
【００３３】
（３）翼部や可変翼全体の加工
なお転造加工が施された素形材Ｗ（この状態で素形材Ｗは、ほぼ可変翼１の完成状態を呈している）は、適宜、翼部高さｈが研磨されたり、全体的なバレル研磨等が施され、所望の形状及び寸法精度が実現される。
なお本実施の形態では、二つの転造ローラ６１によって、可変翼１の軸部１２の転造を行うものであったが、必ずしもその必要はなく、三つ以上の複数の転造ローラ６１を適用し、軸部１２の転造を行うことが可能である。因みに三つ転造ローラ６１を適用した場合には、一つを可動ローラ６１Ｂとし、残りの二つをフリー回転ローラ６１Ａとする形態だけでなく、二つを可動ローラ６１Ｂとし、残りの一つをフリー回転ローラ６１Ａとする形態が可能である。
【００３４】
【発明の効果】
まず請求項１記載の発明によれば、生産性と転造性Ｐとを共に考慮した、転造ローラ６１の回転数Ｒと送り速度Ｖとの設定が、容易に行える。因みに短時間で一個の可変翼１の転造を高速で行えば、生産性は向上するが、転造性は低下し、軸伸びやシャープエッジ等が生じ易くなる。このように生産性と転造性とを共に両立させる加工条件の設定は、一般に極めて難しいものであったが、本願においては、これが容易に行えるものである。
また、転造ローラ６１の送り速度Ｖの限界最小値Ｖmin 、転造ローラ６１の回転数Ｒの限界最大値Ｒmax 、転造性Ｐの限界最小値Ｐmin を考慮した加工条件の設定が行え、より現実に即した選定が行える。
【００３５】
更にまた請求項２記載の発明によれば、予め限界最小値Ｐmin 以上の所望の転造性Ｐf を設定し、このライン上において転造ローラ６１の回転数Ｒf と送り速度Ｖf とを選定するため、所望の転造性Ｐf を確実に保持した設定が容易に行える。
【００３６】
また請求項３記載の発明によれば、所望の転造性Ｐf を確保しながら、転造ローラ６１の回転数Ｒ及び送り速度Ｖを、バランス良く、極力大きく設定することができる。このため可変翼１の軸部１２の転造を高精度、高能率に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明によって製造され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】  本発明によって製造される可変翼を示す正面図並びに左側面図である。
【図３】  転造装置の作動態様を段階的に示す骨格的説明図である。
【図４】  可変翼の軸部を転造する際において、転造性、転造ローラの回転数、転造ローラの送り速度の相互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
６      転造装置
１１    翼部
１１ａ  翼部形成部
１２    軸部
１２ａ  軸部形成部
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
６１    転造ローラ
６１Ａ  フリー回転ローラ
６１Ｂ  可動ローラ
Ａ      排気ガイドアッセンブリ
ＡＲ    エリア
Ｇ      排気ガス
ｈ      羽根高さ
Ｌ      ライン（転造性の極大値を連ねた）
Ｐ      転造性
Ｒ      回転数（転造ローラ６１の）
Ｔ      排気タービン
Ｖ      送り速度（転造ローラ６１の）
Ｗ      素形材
【図１】
0004065114.tif 000002
【図２】
0004065114.tif 000003
【図３】
0004065114.tif 000004
【図４】
0004065114.tif 000005