专利名称：涡轮增压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机的涡轮增压器，特别是具备可变喷嘴机构的排 气涡轮增压器。
背景技术：
汽车用发动机特别是柴油发动机为了净化排气，多数的情况是搭 栽有排气涡轮增压器。作为通过改变向涡轮流动的气体的速度，能够 从怠速等发动机低速旋转时 高速行驶旋转时，进行稳定的动作的涡 轮增压器，已知的是由设置在环板上的销可转动地支撑多个可变喷嘴， 通过联结机构，调节排气的流速的所谓可变喷嘴涡轮增压器。(例如， 参照专利文献1)
专利文献1:日本特开2006-194176号7〉才艮
但是，可变喷嘴涡轮增压器由于长期间以1000。C左右的高温无维 护无供油运转，所以，需要在这些环境下确保高可靠性。特别是，确 保可变喷嘴机构的旋转系统、联结系统滑动部的耐磨损性很重要，设 置在上述环板上的销的耐久性也不例外，它是决定涡轮增压器的使用 寿命的很大的要因。
因为设置在上述环板上的销要求高温时的耐磨损性，所以，使用 钴类合金等硬度高的金属材料。钴类合金虽然具有高温时的硬度高的 优点，但是因为材料价格高，还有磨损，所以，存在使用寿命短的缺 点。另外，因为钴类合金脆，所以，还存在作为销的加工制作、向环 板压入组装时的破损比率高等制造成本高的缺点。
本发明借鉴了上述问题点，其目的是通过使用由于耐磨损性高， 所以使用寿命长，廉价、制造成本低的销，来提供一种使用寿命长并 且制造成本也便宜的涡轮增压器
发明内容
为了实现上述目的，第一发明的涡轮增压器是具备喷嘴支架和环 板的涡轮增压器，所述喷嘴支架在圆周方向等间隔地可转动地支撑多 个喷嘴轴，在一端部固定着前端形成有被分为两股的夹持部的开闭杆， 在另一端部固定着对使涡轮转子旋转的排气气体的量进行控制的喷嘴 叶片，所述环板具有对应于上述喷嘴轴固定配置，并与上述开闭杆的 夹持部卡合的销，相对于该喷嘴支架同轴地可转动地被支撑，其特征 在于，上述销以不锈钢为基材，在上述基材上通过物理气相蒸镀覆盖
由Al、 Cr、 Si以及N构成的硬质保护膜。
另外，第二发明的涡轮增压器，其特征在于，上述硬质保护膜的 膜厚在0.5nm以上。
另外，第三发明的涡轮增压器，其特征在于，上述硬质保护膜有 选择地仅覆盖包含上述基材的摩擦运动部的一部分。
发明效果
根据基于第一发明的涡轮增压器，因为在过度严酷的高温环境下 的作为小的部件的销的表面耐磨损性极高，而且与之相比，销主体具 有某种程度的弹性，是加工容易的构造，所以，由于主体的弹性和表 面的耐磨损性，能够使用使用寿命长且廉价、制造成本低的销，能够 提高使用寿命长且制造成本也便宜的涡轮增压器。
根据有关第二发明的涡轮增压器，能够提供更高的耐久性，不被 离差所左右的批量生产品质高的涡轮增压器。
根据有关第三发明的涡轮增压器，通过使硬质保护膜这样的异种 物质不参与到销向环板的压入部，不会有损销向环板的紧固强度，据 此，能够提供更加不被制造离差左右的批量生产品质高的涡轮增压器。
本说明书包含作为本申请的优先权的基础的特愿2006-275312的 说明书以及/或者附图中记载的内容。
图1是表示基于本发明的一个实施例的涡轮增压器的构造的剖视图。
图2是表示基于本发明的一个实施例的涡轮增压器的可变喷嘴机
4构8的构造的图。
图3是表示基于本发明的一个实施例的销82的构造的剖视图。 符号说明
1涡轮壳体
2涡盘
3涡轮转子
4涡轮轴
5喷嘴叶片
6喷嘴轴
7喷嘴支架
8可变喷嘴机构
9曲柄机构
10杆
11衬套
81环板
82销
84开闭杆
821基材 822保护膜
具体实施例方式
下面， 一面参照附图， 一面详细说明用于实施本发明的最佳方式。 图1是表示基于本发明的一个实施例的涡轮增压器的构造的剖视 图。在该图中，在涡轮壳体1的外周部涡旋状地形成涡盘2。多片喷 嘴叶片5在圆周方向等间隔设置在涡盘2的内周侧。喷嘴轴6形戒在 各喷嘴叶片5的叶片端部，可转动地被在涡轮壳体l上固定的喷嘴支 架7支撑。
可变喷嘴机构8使喷嘴叶片5的叶片角变化。环板81可转动地被 涡轮壳体1支撑，销82在圆周方向等间隔地固定配置在环板81上。 开闭杆84同轴地固定在喷嘴轴6，同时，前端分成两股的夹持部与销
582卡合。
曲柄机构9与喷嘴叶片5的驱动源连结。杆10与曲柄机构9连结。 衬套11被固定在杆10上，与可变喷嘴机构8的环板81卡合，旋转驱 动环板81。
下面，说明涡轮增压器的动作。来自未图示出的发动机的排气气 体进入涡盘2， 一面沿涡盘2的涡旋环绕， 一面流入喷嘴叶片5。流入 的该排气气体通过喷嘴叶片5的叶片间，流入涡轮转子3,沿半径方 向向中心侧流动，对涡轮转子3进行膨胀作功，使涡轮轴4旋转，沿 其后轴方向流动，从排出口 12被排出。
若对曲柄机构9设定来自未图示出的叶片角度控制构件的指示， 则可变喷嘴机构8的环板81经由杆10、衬套11被旋转驱动。环板81 的旋转通过销82、开闭杆84、喷嘴轴6的转动向喷嘴叶片5传递，喷 嘴叶片5的叶片角成为通过上述叶片角控制构件设定的值。
图2是表示可变喷嘴机构8的构造的图，图2 (a)是侧剖视图， 图2 (b)是从图1的右側看的正视图。在喷嘴支架7的同心圆上，每 个等角度设置多个喷嘴轴6,各喷嘴轴6相对于喷嘴支架7贯通其厚 度方向可转动地被支撑。在各喷嘴轴6的环板81侧的端部固定着开闭 杆84，在相反侧的端部固定着喷嘴叶片5。
在开闭杆84的前端，形成分成两股的夹持部，夹持固定配置在环 板81上的销82。环板81和喷嘴支架7处于同轴上，能够相互转动。 若上述的叶片角度控制构件的指示传递到杆10，则环板81被转动， 各销82推动各开闭杆84的夹持部，使各喷嘴轴6转动，其结果为，各 喷嘴叶片5以各喷嘴轴6为中心进行同步的开闭动作，流入涡轮转子 3的排气气体的量得到控制。
上面是具备可变喷嘴机构8的可变容量型涡轮增压器的动作。从 上述说明可以明确，就喷嘴叶片5的叶片角的设定以及同步动作而言， 需要对环板81和喷嘴支架7的转动进行传递的销82和开闭杆84的高 精度动作。特别是，因为销82—面被开闭杆84的夹持部在横方向推 送， 一面进行摩擦运动，所以，销82和开闭杆84的抵接部容易磨损。若该抵接部磨损，则上述的叶片角控制构件的指令不能正确反映在喷
嘴叶片5的叶片角，另外，与各销82以及各开闭杆84的磨损的程度相 应，各喷嘴叶片5的叶片角产生离差，同步动作被扰乱等，有损于高 精度动作。因此，销82和开闭杆84的耐磨损性是决定该涡轮增压器 的使用寿命的重要的要素。
图3是表示基于本发明的一个实施例的销82的构造的剖视图。该 图是表示销82被压入环板81的状态。销82是由基材821和保护膜 822构成。保护膜822有选择地被施加在与开闭杆84的夹持部抵接的 部分。有选择地施加保护膜822的理由是，不仅能够因此得到足够的 耐磨损性能，而且通过使保护膜822这样的异种物质不参与到向环板 81的压入部，不会有损销82向环板81的紧固强度。
使用在作为基材821的奥氏体类不锈钢SUS304,作为保护膜822, 形成了由A1、 Cr、 Si、 N构成的、进行了物理气相蒸镀的厚度约2nm 的硬质保护膜的销，表l中表示运转了 200小时的实验结果。保护膜 材料的构成比为(AlxCrl-x-ySiy ) (N)，是0.45<x<0.85、 0<y<0.35。 在表1中，作为比较参考值，还表示了作为销82,使用钴类合金的以 往例的值。
表II
销82的材质使用200小时后",磨损量(单位:jim)
销侧开闭杆侧
以往例(钴类合金)200200 ~ 300
本发明例(在SUS304形成硬质保护膜)0.1以下20~30
根据上述实验结果，若使用基于本发明的在奥氏体类不锈钢形成
由Al、 Cr、 Si、 N构成的、进行了物理气相蒸镀的厚度约2jim的硬 质保护膜的销82，则与以往的使用了钴类合金的情况相比，销82的 磨损量在2000分之一以下，开闭杆84的夹持部的磨损量大约为十分 之一，磨损量的差大。
另外，图3所示的基于本发明的销82因为作为基材使用低成本、 能够塑性加工的不锈钢，所以，与以往的钴类合金相比廉价，另外，
7因为柔性高，所以，即使相对于开闭杆84的夹持部的横方向的推力， 耐性也高，结实。即，在基于本发明的作为基材821的奥氏体类不锈 钢SUS304，作为保护膜822，形成了由A1、 Cr、 Si、 N构成的、进行 了物理气相蒸镀的厚度约2nm的硬质保护膜的销82综合具有下述优 点，即，即使相对于开闭杆84的夹持部的横方向的推力，耐性也高， 结实，并且，销82以及开闭杆84的夹持部的各自的摩擦运动部的磨 损少。
因此，使用了基于本发明的销82的涡轮增压器廉价，另外，其使 用寿命与以往的使用钴类合金的相比，得到改善，这种情况已经在上
面表示。
另外，在作为环板81，使用具有大致相同的线膨胀率的不锈钢等 的情况下，能够更廉价且容易地组装，例如仅通过压入，就能够得到 连接力等。
另外，本发明并不限定于上述实施例。虽然作为销82的基材，使 用了作为奥氏体类的不锈钢的SUS304，但也可以是具有同样的刚性、 耐热性、与保护膜822的足够的粘接强度等的其它的不锈钢，或者其 它的金属材料。
另外，作为保护膜材料，形成了对(AlxCrl-x-ySiy) ( N )进行 了物理气相蒸镀的硬质保护膜，但是，只要是荷重9.8mN时压痕硬度 为大约2500HV以上，氧化开始温度为大约1000。C以上的粘着性优异 的保护膜材料，则没有必要将组成、保护膜形成方法限定于此。
另外，虽然是使保护膜822的厚度为大约2pm，但是，基于实验的 磨损量在O.lfim/200小时以下，即使考虑成膜时工序的不一致造成的 膜厚的不一致、组成的不一致，只要膜厚在0.5jim以上，就能得到足 够的工业上的强度。
另外，虽然保护膜822施加在与开闭杆84的抵接部，但也可以施 加在基材821的整个面或者除向环板81的压入部外的其他整个部分。
作为参考，将本说明书中所引用的所有的刊物、专利以及专利申 请按照原文编入本说明书。
8
权利要求
1. 一种涡轮增压器，所述涡轮增压器具备喷嘴支架和环板，所述喷嘴支架在圆周方向等间隔地可转动地支撑多个喷嘴轴，在一端部固定着前端形成有被分为两股的夹持部的开闭杆，在另一端部固定着对使涡轮转子旋转的排气气体的量进行控制的喷嘴叶片，所述环板具有对应于上述喷嘴轴固定配置，并与上述开闭杆的夹持部卡合的销，相对于该喷嘴支架同轴地可转动地被支撑，其特征在于，上述销以不锈钢为基材，在上述基材上通过物理气相蒸镀覆盖由Al、Cr、Si以及N构成的硬质保护膜。
2. 如权利要求1所述的涡轮增压器，其特征在于，上述硬质保护 膜的膜厚在0.5nm以上。
3. 权利要求1或2所述的涡轮增压器，其特征在于，上述硬质保 护膜有选择地仅覆盖包含上述基材的摩擦运动部的一部分。
全文摘要
本发明公开了一种涡轮增压器。本发明所要解决的技术问题是，以通过对可变喷嘴机构的喷嘴叶片的转动机构进行驱动的联结机构使用廉价并且耐磨损性高的构成零件，提供一种廉价，能够进行高精度的喷嘴叶片的叶片角同步控制，使用寿命长的涡轮增压器，本发明中，作为固定配置于可转动地被支撑在涡轮增压器上的环板，设定对使涡轮转子旋转的排气气体的量进行控制的喷嘴叶片的叶片角的销，使用在作为基材的奥氏体类不锈钢形成由Al、Cr、Si以及N构成的、进行了物理气相蒸镀的厚度约2μm的硬质保护膜的销。
文档编号F02B39/00GK101523028SQ200780037188
公开日2009年9月2日 申请日期2007年10月1日 优先权日2006年10月6日
发明者桥本诚夫, 滨口升, 阵内靖明 申请人:东富士电机株式会社;三菱重工业株式会社