(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の翼部に繋がった軸部を具備する排気ベーン翼の製造方法において、ステンレス鋼または耐熱鋼の金属材料をＴ字型に打ち抜き、翼部と軸部を同時に全体プレス金型により冷間鍛造することにより成形することを特徴とする自動車用の過給機用排気ベーン翼の製造方法。
【請求項２】
全体プレス金型による冷間鍛造の完了後に、トリミングプレス加工によりバリを除去後に排気ベーン翼のエッジ部分をバレル研磨することを特徴とする請求項１に記載の自動車用の過給機用排気ベーン翼の製造方法。
【請求項３】
ステンレス鋼または耐熱鋼の金属材料からなる排気ベーン翼であって、全体プレス金型により冷間鍛造された翼部と軸部を有し、前記排気ベーン翼のエッジ部分がバレル研磨されていることを特徴とする自動車用の過給機用排気ベーン翼。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用過給機を構成する部品である排気ベーン翼の製造方法およびベーン翼に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用過給機は排出ガスのエネルギーを利用してエンジンの出力性能を向上させるための自動車部品であり、これを搭載することにより未搭載の場合に比べ中速域から高速域にかけて圧倒的な加速感を得ることができる。自動車用過給機は、過給機に送られた排出ガスのエネルギーによりタービンホイールが１０万ｒｐｍ以上の高速回転をし、その回転軸と同軸上に結合されたコンプレッサーを駆動させる働きをするものである。ベーン翼は過給機を構成する部品の一つで、回転数に応じ開閉することにより、出力を調整するものであり、特に低回転数領域での出力向上が達成される。
【０００３】
ベーン翼は高温の排気ガスに晒されながら開閉をするため、それを形成する材料には優れた耐熱性を有していることが必要不可欠であり、ステンレス鋼または耐熱鋼材料が使用されている。また、ベーン翼はタービンホイール外周部に多数個取付けられており、同時に開閉することから軸部との同軸度、翼形状の精度が重要な機能となっている。
【０００４】
従って、従来からの製造方法は、その耐熱性および寸法，形状精度からロストワックス精密鋳造法および粉末射出成形法（ＭＩＭ法）によって成形され、軸部を機械加工、研磨等により仕上げて製造されてきた。
また、比較的低温で使用される過給機用のベーン翼部品については、アルミニウム合金を鍛造して製造する方法が用いられている。例えば、特開昭６１−２７７８８７にはベ−ンホルダ及びベ−ンを展伸用アルミニウム合金素材から一体的に鍛造することにより，両者の強度を向上させると共にその製造を容易にすることが提案されている。この提案は接合部がないという点で優れたものであるが、耐熱性という問題を解消できないという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したロストワックス精密鋳造法およびＭＩＭ法による製造方法は、ベーン翼面の形状を作りだす上では有利であるものの、軸部との一体成形する場合、鋳造または焼結工程での熱変形のため鋳造および焼結ままの状態では、ベーン翼面と軸心との同軸度および軸径が要求精度を満足しないため、軸部の機械加工もしくは研磨加工が必要となり、コスト高となるという問題点があった。
【０００６】
さらに、ロストワックス精密鋳造法においては、鋳造時点での製品表面および内部の欠陥が存在するため、品質を保証する上で余分な選別費用が発生するという問題点もあった。
また、ＭＩＭ法においては、製造方法が粉末成形品を焼結するため、一般の鋼材および鋳造材料に比較して材料強度が低く、特に翼部と軸部の境界部分の強度が不足するという問題点もあった。
本発明の目的は、排気用ベーン翼を安定して、大量に製造する上で、軸部の仕上加工を省略ないしは簡略化することであり、さらに鋳造欠陥、材料強度不足というような問題点のない製造方法および排気用ベーン翼を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、材料強度および量産性の問題を検討し、耐熱性のある金属材料を打ち抜き、ついで排気ベーン翼部と軸部を同時に冷間鍛造により成形する方法を採用することで生産性および製品コストを大きく改善できることを見いだし本発明に到達した。さらに、仕上工程でもトリミングプレス加工を追加することで、簡単な仕上げ加工で精度を確保できることを見いだし本発明に到達した。
【０００８】
すなわち本発明は、平板状の翼部に繋がった軸部を具備する排気ベーン翼の製造方法において、ステンレス鋼または耐熱鋼の金属材料をＴ字型に打ち抜き、翼部と軸部を同時に全体プレス金型により冷間鍛造することにより成形することを特徴とする自動車用の過給機用排気ベーン翼の製造方法である。好ましくは、前記金属材料は板材でＴ字型に打ち抜き鍛造素材とすることである。また、板材の代りに棒材，角材，引き抜き材などから製造することもできる。好ましくは、全体プレス金型は順送り金型を採用し、量産性を確保することである。また、全体プレス金型による冷間鍛造の完了後に、トリミングプレス加工によりバリを除去後に排気ベーン翼のエッジ部分をバレル研磨することを特徴とする自動車用の過給機用排気ベーン翼の製造方法である。上述の製造方法による排気ベーン翼であって、ステンレス鋼または耐熱鋼の金属材料からなり、全体プレス金型により冷間鍛造された翼部と軸部を有し、前記排気ベーン翼のエッジ部分がバレル研磨されていることを特徴とする自動車用の過給機用排気ベーン翼である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
上述したように、本発明の重要な特徴は排気用ベーン翼の製造にステンレス鋼または耐熱鋼の材料を使用した冷間鍛造およびトリミングプレス加工の構成を採用したことにある。さらに、排気ベーン翼の翼部と軸部を同時に全体プレス金型により冷間鍛造したことも、重要な特徴である。
【００１０】
冷間鍛造を使用したことにより、従来のロストワックス精密鋳造法およびＭＩＭ法に比較して品質の安定性が向上した。すなわち、鋳造欠陥や粉末成形時の欠陥がなく安定した製造方法であることが上げられる。また、成形材料自体の強度もあり、前記欠陥に起因する破損などもなく安定した製造方法である。
【００１１】
ステンレス鋼または耐熱性材料は、ＪＩＳ  Ｇ  ４３０４に規定されたステンレス鋼板または、ＪＩＳ  Ｇ  ４３１２に規定された耐熱鋼板で比較的汎用性があり材料自体の伸びのあるオーステナイト系鋼板を使用するとコスト面でも作業性の面でもよい。また、打ち抜きを前記鋼板を使用し多数個同時に実施することにより、生産性が向上する。冷間鍛造は、順送り金型を採用することにより、さらに生産性が向上する。
【００１２】
全体プレス金型による冷間鍛造の完了後に、トリミングプレス加工を実施することにより、冷間鍛造時点でのバリを除去するとともに、ベーン翼先端の寸法精度を確保することができる。また、仕上げにバレル研磨を追加することにより微細なバリを除去することもできる。
【００１３】
【実施例】
次に、本発明を実施例と図面に基づいて詳細に説明する。本発明においては、作業工程の明確化を図るため、プレスという用語を使用しているが、冷間鍛造の工程の一部である。
図１は、排気ベーン翼１の打ち抜きおよび冷間鍛造による製造方法を示す工程図である。
排気ベーン翼１の製品形状は、翼面が２０ｍｍｘ７．５ｍｍで最大肉厚が２．５ｍｍの翼部１ａと、外径が４．５ｍｍ，長さ１３ｍｍの軸部１ｂを具備したものである。板材はＪＩＳ  Ｇ  ４３０４に規定された材質がＳＵＳ３１０Ｓのステンレス鋼板２を使用した。
【００１４】
ついで、工程図に従って説明する。
まず、冷間鍛造素材を供給するためのステンレス鋼板２を準備した、次に、冷間鍛造素材は排気ベーン翼の形状に沿ったＴ字形の素材３を打ち抜いて製造した。この場合、工程図の例は３個であるが、自動化するためには全体の生産能力を考慮して、複数個同時に打ち抜くことが望ましい。
【００１５】
ついで、冷間鍛造用金型（図示省略）を製作し順次冷間鍛造を実施する。実施した方法は金型を４個準備して、４工程とした。まず、翼部主体の荒プレスを実施（翼部主体プレス品４）し、次に、軸部主体の荒プレスを実施（軸部主体プレス品５）する。さらに、全体プレスの金型で最終形状まで鍛造成形する工程とした。また、各工程においては翼部と軸部の肉厚差が大きいために軸部に径の差（テーパー）が発生するため、金型を交互に逆テーパーとなるような構造とし、テーパーを是正した。前記工程をさらに簡素化、すなわち鍛造工程数を少なくするために、鍛造素材に予め翼部と軸部の肉厚差を設けることは有力な手段である。工程図においては、翼部主体プレス品４および軸部主体プレス品５の発生するバリは省略した。
【００１６】
つぎに、冷間鍛造が完了しバリを発生させた製品（中間製品）６をトリミングプレス加工によりバリを除去する。さらに、バレル研磨工程により翼端面および軸端面などのエッジ部分の小さなバリを除去して排気ベーン翼１とした。
【００１７】
本発明の排気ベーン翼の製造方法により、表面および内部欠陥がなく十分な材料強度があり、さらに軸部の機械加工または研磨加工などの仕上工程の省略できる、排気ベーン翼が製造できることが認められた。
【００１８】
【発明の効果】
自動車用の過給機用排気ベーン翼の製造において、本発明による製造方法によると、自動化が容易であり、また品質の安定性があり、さらに仕上工程の省略が可能であるので、生産性および製造コストを飛躍的に改善することができ、排気ベーン翼の大量生産の実用化にとって欠くことのできない技術となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す工程図である。
【符号の説明】
１：排気ベーン翼
１ａ：翼部
１ｂ：軸部
２：ステンレス鋼板（材質：ＳＵＳ３１０Ｓ）
３：Ｔ字形の素材
４：翼部主体プレス品
５：軸部主体プレス品
６：中間製品
【図１】
0003833002.tif 000002