ターボチャージャおよびターボチャージャの製造方法
【課題】タービンハウジングについて、熱変形による変形量の低減、疲労寿命の向上、およびコストの低減を図ることができるとともに、良好な面粗度が得られることから壁面を流れる排気ガスの損失を抑制することができるターボチャージャを提供すること。
【解決手段】タービンホイール２に対して排気ガスを導くための排気ガス通路８を形成するタービンハウジング６を有するターボチャージャ１において、タービンハウジング６は、板状の部材により構成されるシェル７と、シェル７とともに排気ガス通路８を形成しシェル７を補強する環状ベース２０とを備え、環状ベース２０は、略円環形状を有し回転軸３の軸方向に間隔を隔てた状態で回転軸心Ｃ周りに設けられる一対の環状部２１・２２と、これら環状部２１・２２を接続する接続部２３とを有し、一対の環状部２１・２２および接続部２３が、板状の部材に対する塑性加工により一体成形された部品である。
【解決手段】タービンホイール２に対して排気ガスを導くための排気ガス通路８を形成するタービンハウジング６を有するターボチャージャ１において、タービンハウジング６は、板状の部材により構成されるシェル７と、シェル７とともに排気ガス通路８を形成しシェル７を補強する環状ベース２０とを備え、環状ベース２０は、略円環形状を有し回転軸３の軸方向に間隔を隔てた状態で回転軸心Ｃ周りに設けられる一対の環状部２１・２２と、これら環状部２１・２２を接続する接続部２３とを有し、一対の環状部２１・２２および接続部２３が、板状の部材に対する塑性加工により一体成形された部品である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車エンジン等のエンジンに搭載されるターボチャージャおよびターボチャージャの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車エンジン等のエンジンには、エンジンの出力の向上等を図るため、ターボチャージャを搭載するものがある。ターボチャージャは、エンジンからの排気ガスをタービンホイールによって動力源とし、エンジンに対する過給を行うものである。
【０００３】
ターボチャージャにおいては、排気ガスのクリーン化を図るため、熱容量を低減させるニーズが高い。これは次のような理由による。すなわち、エンジンには、排気ガスの流れにおけるターボチャージャの下流側に、ＮＯｘ還元触媒等の触媒によって排気ガスを浄化する触媒装置が設けられるものがある。かかる触媒装置においては、触媒の温度が所定範囲内にある状態で、触媒が活性化し、排気ガスが効率よく浄化される。
【０００４】
このため、ターボチャージャの熱容量が大きい場合、例えばエンジンの始動時等の、排気ガスを浄化するための触媒の温度を活性化温度（触媒が活性化する温度）にまで上昇させる必要がある状態において、触媒の温度が上昇しにくい。すなわち、触媒装置の触媒の温度は、ターボチャージャを通過した排気ガスの熱によって上昇する。そこで、ターボチャージャの熱容量が大きいと、排気ガスについて奪われる熱量が多くなるため、触媒の温度上昇が妨げられる。
【０００５】
ターボチャージャの熱容量については、特に、エンジンからの排気ガスをタービンホイールに導くための排気ガスの通路を形成するハウジング（タービンハウジング）の熱容量が、排気ガスの温度上昇に大きく影響する。したがって、エンジンの排気系部品としてのタービンハウジングの熱容量が小さいほど、排気ガスについて奪われる熱量が少なくなるため、触媒の温度を活性化温度にまで短時間で上昇させることができ、排気ガスのクリーン化を図るうえで有利である。
【０００６】
ターボチャージャの熱容量の低減化についての対応策としては、従来、種々の提案がなされているが、その一案として、タービンハウジングを薄肉化あるいは板金化（以下単に「薄肉化」という。）する技術がある。タービンハウジングの薄肉化は、例えば、タービンハウジングが、ＳＵＳ板金等の耐熱材料がプレス成形されることで得られる薄板材で構成されることにより達成される。しかし、タービンハウジングの薄肉化は、タービンハウジングの剛性の低下を招く。タービンハウジングの剛性の低下は、ターボチャージャの性能（ターボ効率）や信頼性の低下や、タービンハウジングの耐久性の低下の原因となる。
【０００７】
すなわち、薄肉化されることで剛性が低下したタービンハウジングは、エンジンの運転にともなう冷熱サイクルによる熱膨張および熱収縮や、エンジンを構成する部品あるいはターボチャージャの周辺部品（支持ステー等）の熱変形や、エンジンの運転にともなう振動の入力等により、熱変形しやすくなる。そして、タービンハウジングが熱変形することで、タービンハウジングのガスシール部の変形や、タービンハウジングの他の部材との間のクリアランスの増加等により、ガス漏れが生じる場合がある。このようなターボチャージャにおけるガス洩れは、ターボチャージャの性能や信頼性の低下につながる。また、薄肉化により剛性が低下したタービンハウジングについては、エンジンの運転時等において、タービンハウジング自体が熱変形したり、周辺部品の熱変形の影響を受けて変形したりすることにより、耐久性の確保が困難となる。
【０００８】
そこで、このようなタービンハウジングの薄肉化にともなう問題を解消するため、ターボチャージャにおいては、タービンハウジングを補強するための部材（以下「補強部材」という。）が備えられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。つまり、補強部材により、タービンハウジングにおいて薄板材で構成される部分であるハウジング本体の剛性が確保される。かかる補強部材は、全体として略環状の形状を有し、ターボチャージャの回転軸心周りに排気ガスの通路を形成するハウジング本体に沿うように設けられる。
【０００９】
具体的には、補強部材は、ターボチャージャの回転軸方向に間隔を隔てた状態で回転軸心周りに設けられる一対の円環形状の環状部と、これらの環状部を接続する柱状の接続部とを有する。そして、両側の環状部がそれぞれハウジング本体に対して溶接等によって固定されることで、補強部材がハウジング本体に固定され、タービンハウジングが構成される。
【００１０】
このように、薄板材で構成されるハウジング本体に対して設けられる補強部材は、従来、一対の環状部およびこれらを接続する接続部それぞれを構成する部品が溶接により一体化されることで構成されたり、鋳造により一体的に構成されたりしている。具体的には、特許文献１のターボチャージャにおいては、補強部材が有する一対の環状部を構成する一対のフランジが、同じく補強部材が有する接続部を構成する連結リングによって溶接により一体化されている。また、特許文献１には、環状部を構成する一対のフランジが接続部を含み一体の鋳造部品とされてもよい旨記載されている。また、特許文献２のターボチャージャにおいても、一対の環状部を構成する一対のベース部とこれらを接続する接続部が、鋳造により一体に形成される旨記載されている。
【００１１】
しかし、タービンハウジングの補強部材が、鋳造部品や溶接による一体化構造のものである場合、次のような問題がある。すなわち、補強部材が鋳造部品として構成される場合、表面の面粗度がわるくなりやすいため、補強部材の壁面を流れる流体（排気ガス）の損失の増加が問題となる。また、鋳造部品については、素形材の精度不足を補うための機械加工が必要となるため、コストの増加が問題となる。一方、補強部材が溶接による一体化構造のものとして構成される場合、溶接を行うための工程が必要となるため、工程が複雑となる。さらに、溶接構造の場合、溶接歪による精度の低下から、コスト増の問題が生じる。
【００１２】
また、補強部材については、エンジンの運転時等におけるハウジング本体や周辺部品の熱変形等に起因する外力として、主に、補強部材をターボチャージャの回転軸方向に圧縮する方向の荷重、あるいは補強部材を回転軸方向に引っ張る方向の荷重（引き伸ばす力）が作用することが、実験等によりわかっている。このように補強部材に入力する外力は、補強部材の変形量を増加させ、補強部材の疲労寿命を低下させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−１０６６６７号公報
【特許文献２】特開２００８−１２１４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、タービンハウジングについて、熱変形による変形量の低減、疲労寿命の向上、およびコストの低減を図ることができるとともに、良好な面粗度が得られることから壁面を流れる排気ガスの損失を抑制することができるターボチャージャおよびターボチャージャの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１６】
すなわち、請求項１においては、エンジンからの排気ガスを動力源とするため所定の回転軸により回転可能に支持されるタービンホイールに対して前記排気ガスを導くための排気ガス通路を形成するタービンハウジングを有するターボチャージャであって、前記タービンハウジングは、板状の部材により構成されるハウジング本体と、該ハウジング本体とともに前記排気ガス通路を形成し前記ハウジング本体を補強する補強部材と、を備え、前記補強部材は、略円環形状を有し前記回転軸の軸方向に間隔を隔てた状態で前記回転軸の軸心周りに設けられる一対の環状部と、該一対の環状部同士を接続する接続部と、を有し、前記一対の環状部および前記接続部が、板状の部材に対する塑性加工により一体成形された部品であるものである。
【００１７】
請求項２においては、請求項１に記載のターボチャージャにおいて、前記塑性加工は、少なくとも前記接続部の部分に、前記補強部材に作用する前記回転軸の軸方向の外力と対抗するように、前記回転軸の軸方向の残留圧縮応力または残留引張応力を付与する冷間鍛造であるものである。
【００１８】
請求項３においては、請求項１または請求項２に記載のターボチャージャにおいて、前記接続部は、前記排気ガスを前記回転軸の径方向内側に導くための排気ガス通路孔を形成する部分であり、前記排気ガス通路孔は、前記回転軸の径方向について内側から外側への打ち抜きにより形成される孔部であるものである。
【００１９】
請求項４においては、請求項３に記載のターボチャージャにおいて、前記排気ガス通路孔は、前記環状部の周方向を長手方向とする長孔部であり、前記環状部の周方向について、前記回転軸の径方向に対向する位置に複数設けられているものである。
【００２０】
請求項５においては、請求項３または請求項４に記載のターボチャージャにおいて、前記一対の環状部は、前記回転軸の軸方向のうち前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側に位置する前記環状部である第一環状部と、該第一環状部よりも前記回転軸の径方向外側かつ前記回転軸の軸方向のうち前記出口側と反対側に位置する前記環状部である第二環状部であり、前記接続部は、前記回転軸の軸心方向を筒軸方向とする円筒状の部分であり前記筒軸方向の一側が前記第二環状部の内周側に連続する円筒部と、前記円筒部の前記筒軸方向の他側から前記第一環状部の外周側にかけて連続する折曲げ形状部分であるＲ形状部と、を有し、前記円筒部に、前記排気ガス通路孔が設けられているものである。
【００２１】
請求項６においては、請求項３〜５のいずれか一項に記載のターボチャージャにおいて、前記第一環状部は、前記補強部材の軽量化を図るための孔部である軽量孔を有し、前記軽量孔は、前記環状部の周方向について前記排気ガス通路孔の略中央に対応する位置に設けられているものである。
【００２２】
請求項７においては、請求項３〜６のいずれか一項に記載のターボチャージャにおいて、前記タービンハウジングは、エンジンの本体側に対して、前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側の端部に設けられ前記回転軸の径方向外側に延出されるとともに前記本体側に締結される部分である締結支持部を有する支持部材により支持されるものであり、前記支持部材は、前記回転軸の軸心周りの位相について、前記締結支持部の位相が、前記環状部の周方向に隣り合う前記排気ガス通路孔の間の部分である柱部に対して、前記環状部の周方向に隣り合う前記柱部の中間の位相となるように設けられるものである。
【００２３】
請求項８においては、請求項１〜７のいずれか一項に記載のターボチャージャにおいて、前記補強部材を構成する板状の部材について、塑性異方性を示すΔｒ値の絶対値が０．２５以下であるものである。
【００２４】
請求項９においては、エンジンからの排気ガスを動力源とするため所定の回転軸により回転可能に支持されるタービンホイールに対して前記排気ガスを導くための排気ガス通路を形成するタービンハウジングを有するターボチャージャの製造方法であって、前記タービンハウジングは、板状の部材により構成されるハウジング本体と、該ハウジング本体とともに前記排気ガス通路を形成し前記ハウジング本体を補強する補強部材と、を備えるものであり、前記補強部材を、板状の部材に対する塑性加工により、略円環形状を有し前記回転軸の軸方向に間隔を隔てた状態で前記回転軸の軸心周りに設けられる一対の環状部と、該一対の環状部同士を接続する接続部とを有する部品として一体成形するものである。
【００２５】
請求項１０においては、請求項９に記載のターボチャージャの製造方法において、前記塑性加工として、少なくとも前記接続部の部分に、前記補強部材に作用する前記回転軸の軸方向の外力と対抗するように、前記回転軸の軸方向の残留圧縮応力または残留引張応力を付与する冷間鍛造を行うものである。
【００２６】
請求項１１においては、請求項９または請求項１０に記載のターボチャージャの製造方法において、前記接続部は、前記排気ガスを前記回転軸の径方向内側に導くための排気ガス通路孔を形成する部分であり、前記排気ガス通路孔を、前記回転軸の径方向について内側から外側への打ち抜きにより形成するものである。
【００２７】
請求項１２においては、請求項１１に記載のターボチャージャの製造方法において、前記排気ガス通路孔は、前記環状部の周方向を長手方向とする長孔部であり、該排気ガス通路孔を、前記環状部の周方向について、前記回転軸の径方向に対向する位置に同一工程にて形成するものである。
【００２８】
請求項１３においては、請求項１１または請求項１２に記載のターボチャージャの製造方法において、前記一対の環状部として、前記回転軸の軸方向のうち前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側に位置する前記環状部である第一環状部と、該第一環状部よりも前記回転軸の径方向外側かつ前記回転軸の軸方向のうち前記出口側と反対側に位置する前記環状部である第二環状部とを形成し、前記接続部を、前記回転軸の軸心方向を筒軸方向とする円筒状の部分であり前記筒軸方向の一側が前記第二環状部の内周側に連続する円筒部と、前記円筒部の前記筒軸方向の他側から前記第一環状部の外周側にかけて連続する折曲げ形状部分であるＲ形状部とを有する部分として形成し、前記円筒部に、前記排気ガス通路孔を設けるものである。
【００２９】
請求項１４においては、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のターボチャージャの製造方法において、前記第一環状部における前記環状部の周方向について前記排気ガス通路孔の略中央に対応する位置に、前記補強部材の軽量化を図るための孔部である軽量孔を設けるものである。
【００３０】
請求項１５においては、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のターボチャージャの製造方法において、前記タービンハウジングは、エンジンの本体側に対して、前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側の端部に設けられ前記回転軸の径方向外側に延出されるとともに前記本体側に締結される部分である締結支持部を有する支持部材により支持されるものであり、前記支持部材を、前記回転軸の軸心周りの位相について、前記締結支持部の位相が、前記環状部の周方向に隣り合う前記排気ガス通路孔の間の部分である柱部に対して、前記環状部の周方向に隣り合う前記柱部の中間の位相となるように設けるものである。
【００３１】
請求項１６においては、請求項９〜１５のいずれか一項に記載のターボチャージャの製造方法において、前記補強部材を構成する板状の部材として、塑性異方性を示すΔｒ値の絶対値が０．２５以下の材料を用いるものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、タービンハウジングについて、熱変形による変形量の低減、疲労寿命の向上、およびコストの低減を図ることができるとともに、良好な面粗度が得られることから壁面を流れる排気ガスの損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るターボチャージャを示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係るタービンハウジングの構成を示す断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係るターボチャージャの構成を示す部分断面図。
【図４】ＶＮ機構部の構成を示す図。
【図５】環状ベースの構成を示す斜視図。
【図６】同じく断面図。
【図７】図６におけるＡ−Ａ断面図。
【図８】環状ベースに付与される残留圧縮応力についての説明図。
【図９】排気ガス通路孔についての説明図。
【図１０】排気ガス通路孔を形成するための構成および工程についての説明図。
【図１１】環状ベースと出口フランジとの位置関係についての説明図。
【図１２】環状ベースを構成する材料についての説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明は、ターボチャージャを構成するタービンハウジングが、耐熱鋼板のプレス成形等によって構成されることで薄肉化が図られたハウジング本体と、このハウジング本体を補強するための補強部材とを備える構成において、補強部材を、プレス成形等の塑性加工により一体的に成形しようとするものである。以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００３５】
図１〜図３に示すように、本実施形態に係るターボチャージャ１は、例えば自動車エンジン等のエンジンに搭載されるものであり、エンジンからの排気ガスを動力源とするためのタービンホイール２を備える。タービンホイール２は、エンジンからの排気ガスを受けて回転するものであり、回転軸３により回転可能に支持される。
【００３６】
回転軸３は、ターボチャージャ１を構成するベアリングハウジング４（図３）の内部において回転可能に支持される。回転軸３は、ベアリングハウジング４対して軸受５（図３）等を介して所定の回転軸心Ｃを中心に回転可能に支持される。回転軸３の一端側に、タービンホイール２が固定される。かかる構成により、タービンホイール２は、ターボチャージャ１において回転軸心Ｃを中心として回転可能に設けられる。
【００３７】
ターボチャージャ１は、コンプレッサホイール（図示略）を有し、このコンプレッサホイールを回転させることで、エンジンからの排気ガスを回収して圧縮し、エンジンに対する過給を行う。コンプレッサホイールは、回転軸３の他端側、つまり回転軸３においてタービンホイール２が設けられる側と反対側に固定される。これにより、コンプレッサホイールは、前記のとおりエンジンからの排気ガスを受けて回転するタービンホイール２の回転にともなって回転する。
【００３８】
このように、ターボチャージャ１においては、回転軸３と、回転軸３の両端側にそれぞれ固定されるタービンホイール２およびコンプレッサホイールとを含む構成により、ベアリングハウジング４に支持された状態で一体的に回転する回転体が構成される。
【００３９】
タービンホイール２は、回転軸３を支持するベアリングハウジング４の外側に位置し、タービンハウジング６により覆われる。タービンハウジング６は、図３に示すように、ベアリングハウジング４の一側（タービンホイール２が設けられる側）に取り付けられる。タービンハウジング６は、ハウジング本体としてのシェル７と、シェル７に対する補強部材としての環状ベース２０とを備える。
【００４０】
シェル７は、ターボチャージャ１の回転軸心Ｃ周りに排気ガスの通路を形成するための部材である。シェル７は、例えばＳＵＳ板金等の耐熱材料がプレス成形されることにより薄板材で構成される。なお、シェル７は、中空の部材が液圧によって成形されるいわゆるハイドロフォーム加工によって成形されることにより薄板材で構成されてもよい。
【００４１】
シェル７は、回転軸３の軸心方向視（図１参照）で略環状の外形を有するハウジング部材である。シェル７は、回転軸３の軸方向（回転軸心Ｃの方向、以下「ターボ軸方向」という。）の一側（図２における右側）に、回転軸心Ｃの位置を中心とする円形の孔部７ａを有する。孔部７ａは、シェル７の外側（図２における右側）に筒状に突出する円筒部７ｂにより形成される。つまり、円筒部７ｂの内周面により、孔部７ａが形成される。円筒部７ｂは、その筒軸方向がターボ軸方向となるように形成される。
【００４２】
また、シェル７においては、ターボ軸方向の他側（図２における左側）が全面的に開放されている。つまり、シェル７のターボ軸方向の他側は、円筒状の内周面により形成される開口部７ｃとなっている。
【００４３】
環状ベース２０は、略環状の外形を有し、シェル７に沿うように設けられる。環状ベース２０は、シェル７とともに回転軸心Ｃ周りに排気ガスの通路を形成する。環状ベース２０は、略円環状の形状を有するベース本体部２０ａと、略円筒状の形状を有するスリーブ部２０ｂとを有する。
【００４４】
ベース本体部２０ａとスリーブ部２０ｂとは、いずれも軸心位置がターボチャージャ１の回転軸心Ｃに一致するように設けられる。つまり、ベース本体部２０ａは、その中心軸方向がターボ軸方向となるように設けられ、スリーブ部２０ｂは、その筒軸方向がターボ軸方向となるように設けられる。スリーブ部２０ｂは、ベース本体部２０ａのターボ軸方向の一側から突出するように形成される。
【００４５】
環状ベース２０は、シェル７に対して内側に設けられる。言い換えると、シェル７は、環状ベース２０を外側から覆うように設けられる。具体的には、環状ベース２０は、スリーブ部２０ｂをシェル７の内側から孔部７ａを介して突出させた状態（スリーブ部２０ｂが孔部７ａを貫通した状態）で、シェル７に対して固定される。
【００４６】
本実施形態では、シェル７と環状ベース２０とは、溶接により互いに接合されることで固定される。シェル７と環状ベース２０との溶接箇所には、シェル７の孔部７ａを形成する円筒部７ｂの内周面と環状ベース２０のスリーブ部２０ｂの外周面との接触部、およびシェル７の開口部７ｃを形成する内周面とベース本体部２０ａの外周面との接触部が含まれる。これらの各溶接箇所においては、例えば回転軸心Ｃの軸心周りに略全周にわたって溶接が施される。
【００４７】
このように、互いに固定されてタービンハウジング６を構成するシェル７と環状ベース２０とにより、回転軸心Ｃ周りに環状でありトンネル状の空間が形成される。かかる空間が、エンジンからの排気ガスをタービンホイール２に導くための排気ガス通路８となる。排気ガス通路８は、エンジンからの排気ガスがタービンホイール２の回転方向に沿う方向に（回転軸心Ｃ周りに）旋回して流れるような形状を有する。
【００４８】
タービンハウジング６においては、排気ガス通路８の排気ガスの入口に、入口フランジ９が設けられる（図１）。排気ガス通路８の入口は、シェル７における一側（図１において上側）に開口する開口部として形成される。この排気ガス通路８の入口の周縁に、入口フランジ９が設けられる。入口フランジ９には、エンジンから排出される排気ガスの通路を形成する排気管が接続される。
【００４９】
また、タービンハウジング６においては、排気ガスの出口に、出口フランジ１０が設けられる。排気ガスの出口は、環状ベース２０においてターボ軸方向の一側（図２において右側）に開口するスリーブ部２０ｂにより形成される。この排気ガスの出口、つまりスリーブ部２０ｂの先端開口部の周縁に、出口フランジ１０が設けられる。出口フランジ１０は、例えばスリーブ部２０ｂの外周面に対する溶接等により、スリーブ部２０ｂに固定される。出口フランジ１０には、ターボチャージャ１を通過した排気ガスの通路を形成する排気管が接続される。このため、出口フランジ１０には、排気管の接続用のボルト孔１０ａが設けられている（図１）。
【００５０】
このような構成において、エンジンから排出され入口フランジ９側から排気ガス通路８に流入した排気ガスは、回転軸心Ｃ周りに旋回して流れるとともに（図１矢印Ａ１参照）、回転軸心Ｃ側に流れ込み、タービンホイール２に導かれる。タービンホイール２を回転させた排気ガスは、タービンホイール２の回転にともなって環状ベース２０のスリーブ部２０ｂ内を通過して出口フランジ１０を介して排気管へと排出される。
【００５１】
排気ガス通路８を旋回して流れる排気ガスは、環状ベース２０を介して環状ベース２０の内側に位置するタービンホイール２に導かれる（図２矢印Ａ２参照）。このため、環状ベース２０においては、ベース本体部２０ａに、排気ガス通路８を流れる排気ガスをタービンホイール２に導くための孔部である排気ガス通路孔２６が形成されている。
【００５２】
なお、ターボチャージャ１から排出される排気ガスの排気経路には、ＮＯｘ還元触媒等の触媒によって排気ガスを浄化する触媒装置が設けられる。つまり、前記のとおり出口フランジ１０を介して排気管に排出された排気ガスは、触媒装置によって浄化された後、大気中に排出される。
【００５３】
また、ターボチャージャ１においては、ＶＮ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｎｏｚｚｌｅ）機構部１１が設けられている。ＶＮ機構部１１は、ターボチャージャ１における排気ガスの流れについてのタービンホイール２の上流側に設けられる。具体的には、ＶＮ機構部１１は、排気ガス通路８とタービンホイール２との間の位置にて構成される。
【００５４】
ＶＮ機構部１１は、排気ガス通路８からタービンホイール２に向かう排気ガスの流路（以下「タービンガス流路」という。）を形成するとともにそのタービンガス流路の開度を調整するためのものである。ＶＮ機構部１１は、複数のノズルベーン１２を有する。このノズルベーン１２の傾きの調整により、タービンガス流路の開度の調整が行われる。すなわち、ＶＮ機構部１１により、エンジンの運転状況等に応じてタービンガス流路の開度が調整されることで、タービンホイール２に作用する排気ガスの流速や流量等が調整される。
【００５５】
図３および図４に示すように、ノズルベーン１２は、略矩形板状の部材であり、その板面方向をターボ軸方向に沿わせる姿勢で回動可能（傾動可能）に支持される。ノズルベーン１２は、回転軸３の周方向に等間隔で全周にわたって設けられる（図４参照）。ノズルベーン１２は、隣り合うノズルベーン１２とともに、互いに対向する板面によりタービンガス流路を形成する。かかる構成により、ノズルベーン１２の傾き（回動角度）が調整されることで、タービンガス流路の開度が調整される。
【００５６】
図３に示すように、ノズルベーン１２は、ターボ軸方向に間隔を隔てて設けられる支持プレート１３・１４に挟まれた状態で回動可能に支持される。支持プレート１３・１４は、その板面がターボ軸方向に対して垂直となるように設けられる。支持プレート１３・１４は、いずれも略円環形状を有し、タービンハウジング６の内部（環状ベース２０のベース本体部２０ａの内部）であって、タービンホイール２の周囲に位置するように設けられる。
【００５７】
図４に示すように、ノズルベーン１２は、ターボ軸方向視における板面方向（長手方向）の略中央位置に設けられる回転軸部１２ａにより、支持プレート１３・１４に対して回動可能に支持される。ノズルベーン１２の回動は、ユニゾンリング１５が用いられて行われる。
【００５８】
ユニゾンリング１５は、略円環形状を有する板状の部材であり、支持プレート１３・１４と同様に、板面がターボ軸方向に対して垂直となるように設けられる。ユニゾンリング１５は、ターボ軸方向における排気ガスの出口側（図３において右側、以下「排気出口側」という。）と反対側（同図左側、以下「コンプレッサ側」という。）に位置する支持プレート１４のコンプレッサ側に設けられる。
【００５９】
ユニゾンリング１５は、その中心軸方向がターボ軸方向となるように回動可能に設けられる。ユニゾンリング１５の回動は、図示せぬアクチュエータからの駆動力が用いられて行われる。ユニゾンリング１５は、駆動アーム１６を介して各ノズルベーン１２に連結される。駆動アーム１６は、一端側がユニゾンリング１５の内周部に形成される凹部１５ａに嵌合するとともに、他端側がノズルベーン１２の回動軸部１２ａと同軸に支持される。
【００６０】
このような構成により、ユニゾンリング１５が回転軸心Ｃを中心に回動することで、駆動アーム１６がノズルベーン１２の回動軸部１２ａの軸心を中心に回動する。かかる駆動アーム１６の回動により、ノズルベーン１２が回動軸部１２ａにより回動する。このように、ユニゾンリング１５の回動が調整されることにより、ノズルベーン１２の傾きが調整され、タービンガス流路の開度が調整される。
【００６１】
なお、ターボチャージャ１においては、ターボ軸方向における排気出口側に位置する支持プレート１３と環状ベース２０との間にガスシール部が設けられる。具体的には、図３に示すように、支持プレート１３は、その内周側の部分に、ターボ軸方向における排気出口側に向けて円筒状に突出する円筒部１３ａを有する。この支持プレート１３の円筒部１３ａの外周面と環状ベース２０の内周面との間に円環状のガスケット１７が介装されることにより、ガスシール部が構成される。
【００６２】
また、ターボチャージャ１においては、ベアリングハウジング４とタービンハウジング６との間にガスシール部が設けられる。具体的には、図３に示すように、ベアリングハウジング４とタービンハウジング６を構成する環状ベース２０との接触面間に円環状のガスケット１８が介装されることにより、ガスシール部が構成される。これらのガスシール部により、排気ガス通路８内に導入されタービンホイール２に作用する排気ガスについての気密性が確保される。
【００６３】
以上のような構成を備えるターボチャージャ１は、エンジンに搭載された状態で次のように機能する。すなわち、エンジンからの排気ガスが、エンジンの排気通路を介してタービンハウジング６により形成される排気ガス通路８内に流入し、環状ベース２０に形成される排気ガス通路孔２６を介してタービンホイール２に作用する。これにより、タービンホイール２が回転する。ここで、ＶＮ機構部１１により、タービンホイール２に作用する排気ガスの流速や流量等が調整される。そして、タービンホイール２の回転にともなって、回転軸３を介してターボチャージャ１が備えるコンプレッサホイールが回転する。このコンプレッサホイールの回転により、ターボチャージャ１内に回収されたエンジンからの排気ガスが、圧縮されて吸気として再びエンジンに供給される。
【００６４】
以上のように、本実施形態のターボチャージャ１は、エンジンからの排気ガスを動力源とするため所定の回転軸３により回転可能に支持されるタービンホイール２に対して排気ガスを導くための排気ガス通路８を形成するタービンハウジング６を有する。そして、タービンハウジング６は、板状の部材により構成されるハウジング本体としてのシェル７と、シェル７とともに排気ガス通路８を形成しシェル７を補強する補強部材としての環状ベース２０とを備える。
【００６５】
タービンハウジング６を構成する環状ベース２０について、図５〜図７を加えて具体的に説明する。なお、図７は、図６におけるＡ−Ａ断面図である。環状ベース２０は、略円環形状を有しターボ軸方向に間隔を隔てた状態で回転軸３の軸心（回転軸心Ｃ）周りに設けられる一対の環状部（２１・２２）と、この一対の環状部同士を接続する接続部２３とを有する。これら一対の環状部（２１・２２）および接続部２３は、環状ベース２０においてベース本体部２０ａを構成する部分である。
【００６６】
そして、環状ベース２０は、一対の環状部（２１・２２）および接続部２３が、板状の部材に対する塑性加工により一体成形された部品である。すなわち、平板状の素材（ブランク）に対して塑性加工が施されることにより、一対の環状部（２１・２２）および接続部２３を含み環状ベース２０が有する各形状部分が形成される。
【００６７】
環状ベース２０を形成するための塑性加工としては、ブランクに力を加えることでブランクを変形させ目的の形状とする加工であれば特に限定されるものではないが、例えば、冷間鍛造や熱間鍛造やプレス加工等が採用され得る。環状ベース２０として成形される板状の部材としては、例えば、シェル７を構成する薄板材に対して比較的厚い板厚を有する板材であって、シェル７と同様に例えばＳＵＳ板金等の耐熱材料が用いられる。
【００６８】
このように、本実施形態に係るターボチャージャの製造方法（以下単に「製造方法」という。）においては、タービンハウジング６を構成する環状ベース２０が、板状の部材に対する塑性加工により、一対の環状部（２１・２２）と接続部２３とを有する部品として一体成形される。
【００６９】
第一環状部２１は、ターボ軸方向のうちタービンホイール２に導かれた排気ガスの出口側（排気出口側）に位置する環状部である。第二環状部２２は、第一環状部２１よりも回転軸３の径方向（以下「ターボ径方向」という。）外側かつターボ軸方向のうちコンプレッサ側に位置する環状部である。
【００７０】
第一環状部２１および第二環状部２２は、いずれも円環板状の部分であり、その板面がターボ軸方向に対して垂直となるように形成される。また、第一環状部２１および第二環状部２２は、いずれもその中心軸方向がターボ軸方向となるように形成される。
【００７１】
第一環状部２１は、環状ベース２０のベース本体部２０ａにおいてスリーブ部２０ｂが突出する側の部分を形成する。つまり、円環形状を有する第一環状部２１の内周側の部分から、略円筒状のスリーブ部２０ｂが排気出口側に向けて突出する。
【００７２】
第二環状部２２は、環状ベース２０における最大外径部分である。第二環状部２２の外周面が、前述したようにシェル７の開口部７ｃを形成する内周面に対して溶接されるベース本体部２０ａの外周面に相当する。第一環状部２１の外周側の端部と第二環状部２２の内周側の端部とは、ターボ径方向について略同じ位置となる。
【００７３】
接続部２３は、前記のとおりターボ径方向について略同じ位置となる第一環状部２１の外周側の端部と第二環状部２２の内周側の端部とを接続する部分である。接続部２３は、円筒部２４とＲ形状部２５とを有する。
【００７４】
円筒部２４は、回転軸３の軸心方向を筒軸方向とする円筒状の部分であり筒軸方向の一側（第二環状部２２側、図６において左側）が第二環状部２２の内周側に連続する部分である。すなわち、円筒部２４は、第二環状部２２の内周側の部分から第二環状部２２の板面方向に対して略垂直方向に折り曲げ形成され、全体として円筒状の外形に沿う形状を有する部分である。
【００７５】
Ｒ形状部２５は、円筒部２４の筒軸方向の他側（第一環状部２１側、図６において右側）から第一環状部２１の外周側にかけて連続する折曲げ形状部分である。すなわち、Ｒ形状部２５は、第一環状部２１および第二環状部２２に対して略垂直方向に折り曲げ形成される部分である接続部２３について、第一環状部２１と円筒部２４との間の部分であり、ターボ軸方向に沿う断面視でＲ形状となる部分である。
【００７６】
このように、円筒部２４とＲ形状部２５とを有する接続部２３に、排気ガス通路８を流れる排気ガスをタービンホイール２に導くための孔部である排気ガス通路孔２６が形成される。つまり、本実施形態の環状ベース２０においては、接続部２３が、排気ガスをターボ径方向内側に導くための排気ガス通路孔２６を形成する部分である。
【００７７】
排気ガス通路孔２６の形状（孔形状）は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、排気ガス通路孔２６は、第一環状部２１および第二環状部２２の周方向（回転軸３の周方向、以下「ターボ周方向」という。）を長手方向とする長孔部として形成される。そして、本実施形態では、四個の排気ガス通路孔２６が、ターボ周方向において等間隔に設けられる。
【００７８】
環状ベース２０においては、ターボ周方向における隣り合う排気ガス通路孔２６の間の部分として、柱部２７が形成される。柱部２７は、ターボ軸方向について排気ガス通路孔２６よりも第一環状部２１側の部分と、排気ガス通路孔２６よりも第二環状部２２側の部分とを、ターボ周方向について部分的に接続する部分となる。ターボ周方向において等間隔に設けられる四個の排気ガス通路孔２６を有する本実施形態の環状ベース２０は、略同一形状の柱部２７を四箇所に有する。
【００７９】
このように、本実施形態に係る製造方法においては、板状の部材に対する塑性加工により成形される環状ベース２０について、一対の環状部として、第一環状部２１と第二環状部２２とが形成される。また、これら環状部（２１・２２）同士を接続する接続部２３が、円筒部２４とＲ形状部２５とを有する部分として形成される。そして、接続部２３に、排気ガス通路孔２６が設けられる。
【００８０】
以上のような各形状部分を有する環状ベース２０を成形するための塑性加工は、好ましくは次のようにして行われる。すなわち、本実施形態では、環状ベース２０を成形するための塑性加工は、少なくとも接続部２３の部分に、環状ベース２０に作用するターボ軸方向の外力と対抗するように、ターボ軸方向の残留圧縮応力または残留引張応力を付与する冷間鍛造である。
【００８１】
環状ベース２０に対しては、エンジンの運転にともなう冷熱サイクルによる熱膨張および熱収縮や、エンジンを構成する部品あるいはターボチャージャ１の周辺部品（支持ステー等）の熱変形や、エンジンの運転にともなう振動の入力等により、外力が作用する。このように環状ベース２０に作用する外力については、ターボ軸方向の外力、つまりターボ軸方向に引っ張る方向の外力（以下「引張方向の外力」という。）、またはターボ軸方向に圧縮する方向の外力（以下「圧縮方向の外力」という。）が相対的に大きいということが、実験等によりわかっている。
【００８２】
そこで、環状ベース２０を成形するための塑性加工が冷間鍛造とされるとともに、その冷間鍛造において、環状ベース２０に作用するターボ軸方向の外力に応じて（外力と対抗するように）残留応力が付与される。言い換えると、環状ベース２０を成形するための冷間鍛造において、成形時にターボ軸方向の残留応力が加えられ、その残留応力の方向および大きさが、環状ベース２０に作用するターボ軸方向の外力に対抗するように意図的にコントロールされる。
【００８３】
したがって、環状ベース２０に作用する外力として、引張方向の外力が圧縮方向の外力に対して比較的大きい場合は、冷間鍛造による残留応力として、ターボ軸方向の残留圧縮応力（以下単に「残留圧縮応力」という。）が付与される。逆に、環状ベース２０に作用する外力として、圧縮方向の外力が引張方向の外力に対して比較的大きい場合は、冷間鍛造による残留応力として、ターボ軸方向の残留引張応力（以下単に「残留引張応力」という。）が付与される。
【００８４】
環状ベース２０に対して残留圧縮応力が付与される場合の一例を、図８を用いて説明する。前述したように、環状ベース２０に残留圧縮応力が付与される場合は、環状ベース２０に作用する外力について引張方向の外力が比較的大きい場合である。
【００８５】
図８に示すように、環状ベース２０に引張方向の外力が加わった場合（矢印Ｂ１参照）、接続部２３において、ターボ径方向の内側の部分（領域Ｂ２参照）には、引張荷重が加わり、ターボ径方向の外側の部分（領域Ｂ３参照）には、圧縮荷重が加わることとなる。そこで、このような接続部２３の各部に加わる荷重に対抗するように、環状ベース２０の冷間鍛造において接続部２３に対して残留圧縮応力が付与される。
【００８６】
すなわち、この場合に接続部２３に付与される残留圧縮応力は、環状ベース２０において、引張方向の外力が加わることにより引張荷重が加わる部分（領域Ｂ２参照）には圧縮の応力が残り、同じく引張方向の外力が加わることにより圧縮荷重が加わる部分（領域Ｂ３参照）には引張の応力が残るような残留応力となる。つまり、環状ベース２０に付与される残留圧縮応力は、環状ベース２０をターボ軸方向に圧縮する方向の残留応力であり、環状ベース２０に引張方向の外力が作用することで各部に作用する荷重（引張荷重または圧縮荷重）に対抗するような荷重が各部に残るような残留応力である。
【００８７】
したがって、環状ベース２０に作用する外力について圧縮方向の外力が比較的大きい場合、環状ベース２０に対して付与される残留引張応力は、例えば次のように付与される。環状ベース２０に圧縮方向の外力が加わった場合、接続部２３において、ターボ径方向の内側の部分（領域Ｂ２参照）には、圧縮荷重が加わり、ターボ径方向の外側の部分（領域Ｂ３参照）には、引張荷重が加わることとなる。
【００８８】
そこで、このような接続部２３の各部に加わる荷重に対抗するように、環状ベース２０の冷間鍛造において接続部２３に対して残留引張応力が付与される。すなわち、環状ベース２０において、圧縮方向の外力が加わることにより圧縮荷重が加わる部分（領域Ｂ２参照）には引張の応力が残り、同じく圧縮方向の外力が加わることにより引張荷重が加わる部分（領域Ｂ３参照）には圧縮の応力が残るような残留応力が、環状ベース２０に対する残留引張応力として付与される。つまり、環状ベース２０に付与される残留引張応力は、環状ベース２０をターボ軸方向に引っ張る方向の残留応力であり、環状ベース２０に圧縮方向の外力が作用することで各部に作用する荷重（引張荷重または圧縮荷重）に対抗するような荷重が各部に残るような残留応力である。
【００８９】
なお、環状ベース２０において冷間鍛造によって残留応力が付与される部分は、接続部２３を含む部分であれば、特に限定されない。環状ベース２０における残留応力は、環状ベース２０がターボ軸方向の外力を受けることにより変形が生じやすい部分である接続部２３の部分に重点的に付与されるが、例えば、第一環状部２１や第二環状部２２等、接続部２３以外の部分に付与されてもよい。また、環状ベース２０に付与される残留応力について、その付与される部分や方向や大きさ等は、冷間鍛造に用いられる型の形状や冷間鍛造における各部に対する絞り加工等の工程順等により調整される。
【００９０】
以上のように、本実施形態に係る製造方法においては、環状ベース２０を成形するための塑性加工として、少なくとも接続部２３の部分に、環状ベース２０に作用するターボ軸方向の外力と対抗するように、ターボ軸方向の残留圧縮応力または残留引張応力を付与する冷間鍛造が行われる。
【００９１】
本実施形態のターボチャージャ１およびその製造方法によれば、タービンハウジング６について、熱変形による変形量の低減、疲労寿命の向上、およびコストの低減を図ることができるとともに、良好な面粗度が得られることから壁面を流れる排気ガスの損失を抑制することができる。
【００９２】
すなわち、本実施形態のターボチャージャ１においては、タービンハウジング６を構成する環状ベース２０が、ターボ軸方向に作用する外力と対抗するような残留応力が付与される冷間鍛造により成形される。このため、環状ベース２０において、エンジンの運転にともなう冷熱サイクルによる熱膨張および熱収縮等により入力される外力の影響としての熱変形が相殺あるいは軽減される。これにより、環状ベース２０の熱変形についての変形量が低減し、環状ベース２０の疲労寿命が向上する。
【００９３】
また、冷間鍛造のような塑性加工によれば、鋳造や溶接による加工等との比較において低コスト化を図ることが容易となる。加えて、冷間鍛造のような塑性加工は、ＳＵＳ板金等の板状の部材からの成形であるため、鋳造等との比較において、環状ベース２０の表面について良好な面粗度が得られる。これにより、環状ベース２０の壁面（表面）を流れる排気ガスの損失の発生を抑制することができる。また、冷間鍛造のような塑性加工によれば、溶接による加工との比較において工程の簡略化が図れる。
【００９４】
ところで、前述したように接続部２３に形成される排気ガス通路孔２６は、ターボ径方向について内側から外側への打ち抜きにより形成される孔部であることが好ましい。具体的には、図９に示すように、接続部２３に形成される排気ガス通路孔２６は、例えばパンチ３０による打ち抜き加工により形成される。この場合、接続部２３に対するターボ径方向の内側（図９において下側）から外側（同図上側）へのパンチ３０の移動（矢印Ｃ１参照）により、排気ガス通路孔２６が打ち抜かれて形成される。
【００９５】
このように、排気ガス通路孔２６がターボ径方向の内側から外側への打ち抜きによって形成されることにより、排気ガス通路孔２６は、次のような形状を有することとなる。すなわち、図９に示すように、排気ガス通路孔２６が打ち抜きにより形成される場合、排気ガス通路孔２６を形成する面（以下「通路孔形成面」という。）２６ａは、パンチ３０の形状に沿うシェア面２６ｂと、シェア面２６ｂに対して打ち抜き方向に徐々に広がる破断面２６ｃとを有する。
【００９６】
ここで、通路孔形成面２６ａに形成されるシェア面２６ｂとは、パンチ３０の刃が接触しながら打ち抜きによるせん断力で切断された面である。このため、シェア面２６ｂは、打ち抜き方向（図９では上方向、以下同じ）に沿う形状を有する。シェア面２６ｂは、通路孔形成面２６ａにおいて打ち抜き方向の手前側（図９において下側）に形成される。したがって、本実施形態では、シェア面２６ｂは、通路孔形成面２６ａにおいてターボ径方向の内側の部分、つまり環状ベース２０の内周側の部分に形成される（矢印範囲Ｄ１参照）。
【００９７】
これに対し、通路孔形成面２６ａに形成される破断面２６ｃとは、パンチ３０による打ち抜きにおいて引張応力に基づく破断により切断された面である。このため、破断面２６ｃは、打ち抜き方向に向けて広がる形状を有する。破断面２６ｃは、通路孔形成面２６ａにおいて打ち抜き方向の奥側（図９において上側）に形成される。したがって、本実施形態では、破断面２６ｃは、通路孔形成面２６ａにおいてターボ径方向の外側の部分、つまり環状ベース２０の外周側の部分に形成される（矢印範囲Ｄ２参照）。
【００９８】
このように、破断面２６ｃは、シェア面２６ｂの打ち抜き方向の奥側から連続する面であるとともに、排気ガス通路孔２６をシェア面２６ｂの部分から打ち抜き方向に向けて徐々に広げる。したがって、ターボ径方向の内側から外側への打ち抜きによって形成される排気ガス通路孔２６については、外周側の部分が、破断面２６ｃによって、図９に示すような断面視でターボ径方向の内側から外側にかけて広がる略テーパ形状となる。
【００９９】
このように、排気ガス通路孔２６の外周側の部分がターボ径方向の内側から外側にかけて広がる略テーパ形状を有することにより、排気ガス通路８から排気ガス通路孔２６を介してタービンホイール２に導かれる排気ガスの導入がスムーズとなる。すなわち、排気ガス通路８からタービンホイール２に導かれる排気ガスは、排気ガス通路孔２６に対して外周側（ターボ径方向の外側）から流れ込む（矢印Ｃ２参照）。このため、排気ガス通路孔２６が、外周側が広い側である略テーパ形状を有することにより、排気ガス通路孔２６を介する排気ガス通路８からタービンホイール２に対する排気ガスの導入がスムーズとなる。
【０１００】
このように、本実施形態に係る製造方法においては、排気ガス通路孔２６が、ターボ径方向について内側から外側への打ち抜きにより形成されることが好ましい。これにより、排気ガス通路孔２６の外周側の部分が略テーパ形状となるので、排気ガス通路孔２６について、例えば外周側の部分に対する面取り加工等の追加加工を行うことなく、排気ガス通路８からタービンホイール２に対する排気ガスの導入をスムーズにすることができる。
【０１０１】
また、本実施形態の環状ベース２０においては、前記のとおりターボ周方向を長手方向とする長孔部として接続部２３に形成される排気ガス通路孔２６は、ターボ周方向について、ターボ径方向に対向する位置に複数設けられている。本実施形態の環状ベース２０においては、ターボ径方向に対向する二組の（計四個の）排気ガス通路孔２６が設けられている。四個の排気ガス通路孔２６は、前述したようにターボ周方向において等間隔に設けられる。
【０１０２】
具体的には、図７に示すように、四個の排気ガス通路孔２６として、任意のターボ径方向（図７における上下方向）に対向する一対の排気ガス通路孔２６（２６Ａ）と、かかる一対の排気ガス通路孔２６の対向方向に対して垂直方向（図７における左右方向）に対向する一対の排気ガス通路孔２６（２６Ｂ）とが形成されている。言い換えると、ターボ径方向に対向する一対の排気ガス通路孔２６は、ターボ周方向について１８０°対向する位置に形成される。
【０１０３】
また、ターボ径方向に対向する一対の排気ガス通路孔２６は、ターボ径方向について互いに対称に形成される。すなわち、ターボ軸方向視に対応する図７において、上下方向に対向する一対の排気ガス通路孔２６（２６Ａ）は、回転軸心Ｃ（図１参照）を通る左右方向の直線に対して線対称となる形状およびターボ周方向における位置に形成される。同様に、図７において、左右方向に対向する一対の排気ガス通路孔２６（２６Ｂ）は、回転軸心Ｃを通る上下方向の直線に対して線対称となる形状およびターボ周方向における位置に形成される。
【０１０４】
このように、排気ガス通路孔２６が、ターボ周方向について、ターボ径方向に対向する位置に複数設けられることにより、対向する一対の排気ガス通路孔２６を一工程で打ち抜くことが可能となる。つまり、ターボ周方向について１８０°対向する位置に設けられる二個の排気ガス通路孔２６を同一の打ち抜き工程にて形成することが可能となる。これにより、排気ガス通路孔２６の形成に際してのコストの低減が可能となる。
【０１０５】
対向する一対の排気ガス通路孔２６を一工程で打ち抜くための構成としては、例えば次のような構成が用いられる。すなわち、図１０に示すように、本例に係る構成においては、一対の排気ガス通路孔２６を打ち抜く一対のパンチ３１・３１と、これら一対のパンチ３１・３１を移動させるためのスライダ３２とが備えられる。
【０１０６】
一対のパンチ３１・３１は、環状ベース２０に対して、ターボ径方向について内側から外側に向けて互いに連動して移動するように設けられる。一対のパンチ３１・３１は、図示せぬガイド機構等によって、排気ガス通路孔２６を打ち抜く方向を含む所定の移動方向に移動可能に支持される。
【０１０７】
スライダ３２は、例えば油圧シリンダやモータ等により構成される移動機構（図示略）により、一対のパンチ３１・３１が移動する方向に対して垂直方向（図１０において上下方向）に移動可能に設けられる。スライダ３２は、一対のパンチ３１・３１側へ向かう方向（図１０では上方向）への移動により、一対のパンチ３１・３１を、排気ガス通路孔２６を打ち抜く方向に連動して移動させる。
【０１０８】
スライダ３２の移動は、各パンチ３１とスライダ３２との係合部によって、一対のパンチ３１・３１の移動に変換される。パンチ３１とスライダ３２との係合部は、各パンチ３１に形成される係合面３１ａとスライダ３２に形成される係合面３２ａとの合わせ面部である。パンチ３１の係合面３１ａおよびスライダ３２の係合面３２ａは、スライダ３２の一対のパンチ３１・３１側へ向かう方向の移動を、一対のパンチ３１・３１のターボ径方向について内側から外側に向かう方向（打ち抜き方向）の移動として変換するような各部の移動方向に対する斜面として形成される。つまり、パンチ３１の係合面３１ａおよびスライダ３２の係合面３２ａは、スライダ３２の移動にともなう一対のパンチ３１・３１の移動についての摺動面となる。
【０１０９】
本例に係る構成において、排気ガス通路孔２６は、次のようにして形成される。図１０（ａ）に示すように、一対のパンチ３１・３１が、排気ガス通路孔２６が形成される前の環状ベース２０に対して、環状ベース２０の内部において、ターボ軸方向について排気ガス通路孔２６に対応する所定の位置にセットされる。かかる状態から、スライダ３２がパンチ３１・３１側へ向かう方向に移動することにより、スライダ３２が一対のパンチ３１・３１に係合した状態、つまりスライダ３２の係合面３２ａがパンチ３１・３１の係合面３１ａに接触した状態となる。
【０１１０】
そして、図１０（ｂ）に示すように、スライダ３２が、一対のパンチ３１・３１に係合した状態から、さらにパンチ３１・３１に係合する方向（図１０において上方向）に移動することにより（矢印Ｅ１参照）、一対のパンチ３１・３１がターボ径方向の外側に向けて移動する（矢印Ｅ２参照）。つまり、スライダ３２の矢印Ｅ１の方向の移動にともない、スライダ３２の係合面３２ａに対して係合面３１ａを摺動させながら、一対のパンチ３１・３１がターボ径方向の外側方向（矢印Ｅ２の方向）に移動する。かかる一対のパンチ３１・３１の移動により、環状ベース２０の接続部２３におけるターボ周方向について１８０°対向する位置に、排気ガス通路孔２６が形成される。
【０１１１】
このように、本実施形態に係る製造方法においては、排気ガス通路孔２６が、ターボ周方向について、ターボ径方向に対向する位置に同一工程にて形成される。すなわち、本実施形態の環状ベース２０においては、例えば図７に示すようなターボ径方向に対向する一対の排気ガス通路孔２６（２６Ａ）は、前述したような一対のパンチ３１・３１およびスライダ３２の移動による一工程により形成される。
【０１１２】
したがって、本実施形態の環状ベース２０のように、ターボ径方向に対向する二組の（四個の）排気ガス通路孔２６が形成される場合においては、二工程により、四個の排気ガス通路孔２６が形成されることとなる。つまり、本例に係る構成によれば、ターボ径方向に対向する一対の排気ガス通路孔２６が形成された後、一対のパンチ３１・３１およびスライダ３２を備える構成がターボ軸方向を回転軸方向として１８０°回転した状態で、他の一対の排気ガス通路孔２６が形成される。
【０１１３】
なお、環状ベース２０において設けられる排気ガス通路孔２６の個数は、特に限定されるものではない。すなわち、排気ガス通路孔２６は、ターボ径方向に対向する位置に複数設けられればよい。したがって、排気ガス通路孔２６は、ターボ径方向に対向するように一組（二個）設けられたり三組（六個）以上設けられたりしてもよい。
【０１１４】
また、本実施形態の環状ベース２０においては、前述したように排気ガス通路孔２６が設けられる接続部２３が円筒部２４とＲ形状部２５とを有する構成において、円筒部２４に、排気ガス通路孔２６が設けられている。すなわち、全体として円筒状の外形に沿う形状を有する部分である円筒部２４において、ターボ周方向を長手方向とする長孔部である四個の排気ガス通路孔２６が形成されている。
【０１１５】
具体的には、例えば図６等に示すような環状ベース２０の回転軸心Ｃを通るターボ軸方向の直線を含む断面視で平面状の部分となる円筒部２４に対して、前述したような打ち抜きが行われること等により、排気ガス通路孔２６が形成される。言い換えると、円筒部２４に設けられる排気ガス通路孔２６は、円筒部２４とともに接続部２３を構成するＲ形状部２５にかかることなく（Ｒ形状部２５を残した状態で）形成される。
【０１１６】
このように、排気ガス通路孔２６が接続部２３の円筒部２４に設けられることにより、排気ガス通路８を旋回しながら排気ガス通路孔２６を介してタービンホイール２に導かれる排気ガスについて整流化が図れるとともに、ターボチャージャ１としての性能の確保および環状ベース２０の変形の抑制が可能となる。
【０１１７】
すなわち、排気ガス通路孔２６が接続部２３の円筒部２４に設けられることにより、排気ガス通路孔２６がターボ径方向に開口する孔部となり、接続部２３を構成するＲ形状部２５がターボ周方向について全周にわたって存在することとなる。これにより、排気ガス通路孔２６から環状ベース２０の内側に流入した排気ガスが沿う環状ベース２０の壁面として、滑らかな曲面形状であるＲ形状部２５の内周面がターボ周方向の全周にわたって存在するので、排気ガス通路孔２６からＶＮ機構部１１に導かれる排気ガスについての整流化が図られる。
【０１１８】
つまり、Ｒ形状部２５を含む部分に排気ガス通路孔２６が形成された場合、排気ガス通路８を旋回しながら排気ガス通路孔２６を介して流入する排気ガスについて流れを妨げる壁面が環状ベース２０において形成され、排気ガスのスムーズな流れが妨げられることが考えられる。この点、Ｒ形状部２５がターボ周方向について全周にわたって存在することにより、前述したように排気ガスの整流化が図られる。
【０１１９】
また、排気ガス通路孔２６が接続部２３の円筒部２４に設けられることにより、排気ガス通路孔２６によってＶＮ機構部１１のスロート面積（流体通過面積）が確保される。これにより、排気ガスの通路面積確保の観点から、ターボチャージャ１の性能を確保することができる。加えて、ターボ周方向について全周にわたって存在するＲ形状部２５により、環状ベース２０についてターボ軸方向の外力等に対して高い剛性を確保することができ、環状ベース２０の変形が抑制される。
【０１２０】
また、本実施形態の環状ベース２０においては、熱容量低減の観点から、第一環状部２１が、環状ベース２０の軽量化を図るための孔部である軽量孔２８を有する。軽量孔２８は、板面がターボ軸方向に対して垂直となるように形成される平板状の部分である第一環状部２１をターボ軸方向に貫通する孔部である。なお、第一環状部２１に形成される軽量孔２８は、環状ベース２０のシェル７に対する位置決めの際等にも用いられる。
【０１２１】
図５や図７等に示すように、軽量孔２８は、ターボ周方向を長手方向とし第一環状部２１の円弧形状に沿って湾曲した長孔形状を有する。軽量孔２８は、軽量孔２８と同様にターボ周方向を長手方向とする長孔部として形成される排気ガス通路孔２６との対比において、ターボ周方向の長さが短く形成される。本実施形態では、四個の軽量孔２８が、ターボ周方向において等間隔に設けられている。
【０１２２】
そして、第一環状部２１に設けられる軽量孔２８は、ターボ周方向について排気ガス通路孔２６の略中央に対応する位置に設けられている。すなわち、図７に示すように、排気ガス通路孔２６と同様に四個設けられ、排気ガス通路孔２６よりもターボ周方向の長さが短い軽量孔２８が、各排気ガス通路孔２６に対して、ターボ周方向について略中央位置に設けられている。
【０１２３】
言い換えると、軽量孔２８は、ターボ周方向について、隣り合う柱部２７間の略中央位置に設けられている。したがって、軽量孔２８は、ターボ周方向について、柱部２７と互い違いに（交互に）設けられる。
【０１２４】
このように、本実施形態の製造方法においては、第一環状部２１におけるターボ周方向について排気ガス通路孔２６の略中央に対応する位置に、軽量孔２８が設けられている。これにより、環状ベース２０の軽量化が図られるとともに、第一環状部２１および接続部２３を含む部分について軽量孔２８が設けられることによる剛性の低下が防止され、環状ベース２０の変形を抑制することができる。
【０１２５】
すなわち、軽量孔２８が、ターボ周方向について柱部２７近傍の位置に形成された場合、柱部２７の第一環状部２１側の接続部分の強度の確保が困難となる。柱部２７の接続部分は、環状ベース２０が受ける外力による影響が大きい部分である。このため、軽量孔２８がターボ周方向について柱部２７近傍の位置に形成されると、第一環状部２１および接続部２３を含む部分についてターボ軸方向の外力等に対する剛性が不足することが考えられる。この点、軽量孔２８がターボ周方向について排気ガス通路孔２６の略中央に対応する位置に設けられることにより、環状ベース２０の軽量化と第一環状部２１および接続部２３を含む部分についての剛性の確保との両立が可能となる。
【０１２６】
また、第一環状部２１において、ターボ周方向について排気ガス通路孔２６が形成される部位は、その排気ガス通路孔２６の形成にともなって平面度が低下する部位となる。具体的には、排気ガス通路孔２６は、例えば前述したようにターボ径方向について内側から外側への打ち抜きにより形成される。このため、第一環状部２１における排気ガス通路孔２６に対応する部位については、排気ガス通路孔２６の打ち抜き時に材料が引っ張られること等により、平面度が低下する。第一環状部２１における平面度の低下の度合いは、ターボ周方向について排気ガス通路孔２６の中央部において比較的大きくなる。
【０１２７】
平板状の部分である第一環状部２１の部分は、環状ベース２０に対する他の部材の溶接の際等における位置決めに用いられる場合がある。このため、第一環状部２１の部分については、所定の平面度が確保されることが望ましい。つまり、第一環状部２１の部分については、その平面度が低い場合、所定の平面度を得るための追加加工が必要となるときがある。
【０１２８】
そこで、軽量孔２８が第一環状部２１におけるターボ周方向について排気ガス通路孔２６の略中央に対応する位置に設けられることにより、第一環状部２１において平面度の低下の度合いが比較的大きい部位が取り除かれる。これにより、排気ガス通路孔２６の形成にともなう第一環状部２１の平面度の低下を抑制することができ、環状ベース２０の面精度の向上を図ることが可能となる。
【０１２９】
また、本実施形態のターボチャージャ１においては、前述したようにタービンハウジング６における排気ガスの出口に出口フランジ１０が設けられている。このように排気ガスの出口に設けられる出口フランジ１０は、ターボチャージャ１を構成するタービンハウジング６をターボチャージャ１が搭載されるエンジンの本体側に対して支持する部材（ステー）として用いられる。あるいは、出口フランジ１０に、ステーが取り付けられる。出口フランジ１０によるエンジン本体側に対するタービンハウジング６の支持は、エンジンの運転時の振動にともなうターボチャージャ１の振動を防止することを目的として行われる。
【０１３０】
すなわち、本実施形態では、出口フランジ１０は、タービンハウジング６をエンジンの本体側に対して支持するための支持部材として機能する。したがって、ターボチャージャ１は、出口フランジ１０によってタービンハウジング６を介してエンジンの本体側に対して支持される。出口フランジ１０は、タービンホイール２に導かれた排気ガスの出口側の端部、つまり本実施形態では排気ガスの出口となる環状ベース２０のスリーブ部２０ｂの先端開口部の周縁に設けられる。
【０１３１】
このようにタービンハウジング６において設けられる出口フランジ１０は、図１に示すように、締結支持部４０を有する。締結支持部４０は、出口フランジ１０においてターボ径方向外側に延出されるとともにエンジンの本体側に締結される部分である。つまり、本実施形態の出口フランジ１０は、締結支持部４０を有することにより、タービンハウジング６をエンジンの本体側に対して支持するための支持部材として機能する。
【０１３２】
締結支持部４０は、出口フランジ１０において排気管の接続用のボルト孔１０ａが設けられる部分と連続する部分であり、ボルト孔１０ａを形成する部分よりもターボ径方向外側に突出するように延設される。本実施形態の出口フランジ１０においては、締結支持部４０は、ターボ径方向である所定の方向（図１における下方向）に延設されている。
【０１３３】
締結支持部４０は、締結孔４１を有する。締結孔４１は、締結支持部４０の突出方向の先端部に設けられる。つまり、出口フランジ１０は、締結支持部４０に設けられる締結孔４１が用いられることで、例えばエンジンを構成するシリンダブロック等の、エンジンの本体側における所定の部位に対して他の部材を介する等してボルト等の締結具によって固定される。これにより、出口フランジ１０は、溶接等によって環状ベース２０のスリーブ部２０ｂに固定された状態で、その一端部側（締結支持部４０側）が、エンジンの本体側に固定される。このように、タービンハウジング６は、エンジンの本体側に対して、出口フランジ１０により支持される。
【０１３４】
このように締結支持部４０を有する出口フランジ１０は、回転軸３の軸心周り（回転軸心Ｃ周り）の位相について、締結支持部４０の位相が所定の位相となるように設けられる。ここで、位相とは、回転軸心Ｃ周りにおける位置（ターボ周方向における位置）である。そして、締結支持部４０の位相についての所定の位相は、ターボ周方向に隣り合う排気ガス通路孔２６の間の部分である柱部２７に対して、ターボ周方向に隣り合う柱部２７の中間の位相である。つまり、出口フランジ１０においてターボ径方向に延出される部分である締結支持部４０の突出方向の位相が、隣り合う柱部２７の間における中間の位相となるように、出口フランジ１０が設けられる。
【０１３５】
具体的には、図１１に示すように、回転軸心Ｃに対して、締結支持部４０の位相（直線Ｆ１参照）が、隣り合う柱部２７（２７Ａ）の位相（直線Ｆ２参照）の中間の位相となるように、出口フランジ１０が設けられる。ここで、本実施形態では、締結支持部４０の位相は、締結支持部４０の先端部に設けられる締結孔４１（の中心位置）の位相に対応し、柱部２７の位相は、ターボ周方向における柱部２７の中央の位置の位相に対応する。
【０１３６】
したがって、例えば、ターボ周方向について締結支持部４０を挟む二つの柱部２７（２７Ａ）の位相差（位相の間隔）が略９０°である場合、締結支持部４０の位相を示す直線Ｆ１は、二つの柱部２７（２７Ａ）それぞれの位相を示す二本の直線Ｆ２に対する位相差が略４５°となる。つまり、締結支持部４０を挟む柱部２７（２７Ａ）それぞれの位相を示す二本の直線Ｆ２がなす角度（締結支持部４０を挟む側の角度）が略９０°である場合、出口フランジ１０は、締結支持部４０の位相を示す直線Ｆ１が両方の直線Ｆ２に対して略４５°の角度をなすように設けられる。
【０１３７】
このように、本実施形態の製造方法においては、出口フランジ１０が、回転軸心Ｃ周りの位相について、締結支持部４０の位相が、柱部２７に対して、ターボ周方向に隣り合う柱部２７の中間の位相となるように設けられる。これにより、締結支持部４０を介して出口フランジ１０から環状ベース２０に入力される外力を複数の柱部２７（主に締結支持部４０を挟む二つの柱部２７（２７Ａ））によって分散して受け持つことが可能となるので、柱部２７の断面積の増加をともなうことなく、環状ベース２０の耐久性を向上させることが可能となる。
【０１３８】
すなわち、例えば、出口フランジ１０が、締結支持部４０の位相が環状ベース２０の柱部２７の位相と略同じ位相となるように設けられた場合、締結支持部４０を介して出口フランジ１０から環状ベース２０に入力される外力による負担（応力）が、締結支持部４０と位相が略同じ柱部２７に集中する。このように一つの柱部２７に応力が集中することは、環状ベース２０について外力に対する十分な耐久性が得られない原因となる。
【０１３９】
一方で、環状ベース２０について外力に対する耐久性を向上させるための手法としては、柱部２７の断面積を増加させることが考えられる。しかし、柱部２７の断面積の増加は、環状ベース２０の板厚の増加や、排気ガス通路孔２６が狭くなることによる排気ガスの通路面積の制約につながる。環状ベース２０の板厚の増加は、環状ベース２０の質量の増加を招くため、熱容量を低減させる観点から好ましくない。また、排気ガスの通路面積の制約は、ターボチャージャ１の性能の低下につながる。
【０１４０】
そこで、締結支持部４０の位相が二つの柱部２７の中間の位相となるように出口フランジ１０が設けられることで、環状ベース２０の熱容量低減の効果の低下等を招く柱部２７の断面積の増加をともなうことなく、環状ベース２０の耐久性を向上させることが可能となる。
【０１４１】
なお、出口フランジ１０が有する締結支持部４０の形状や配設位置等は、本実施形態に限定されるものではない。また、本実施形態では、締結支持部４０は、出口フランジ１０において一箇所に設けられているが、複数箇所に設けられてもよい。また、本実施形態では、出口フランジ１０が、締結支持部４０を有する支持部材として用いられているが、これに限定されるものではない。つまり、締結支持部４０を有する支持部材としては、出口フランジ１０とは別の部材が用いられてもよい。また、締結支持部４０の位相について、ターボ周方向に隣り合う柱部２７の中間の位相とは、ターボ周方向に隣り合う二つの柱部２７の間の任意の位相であり、好ましくは二つの柱部２７の間における中央部の位相である。
【０１４２】
ところで、本実施形態のターボチャージャ１が備える環状ベース２０として成形される板状の部材としては、前述したようにＳＵＳ板金等の耐熱材料が用いられる。かかる耐熱材料としては、一般に圧延鋼板が用いられる。
【０１４３】
具体的には、例えば図１２（ａ）に示すように、環状ベース２０として成形される板状の部材は、帯状の圧延鋼板５０から得られる。すなわち、圧延鋼板５０から、冷間鍛造等の塑性加工の対象となる板材として、円形状のブランク５１が切り出される。帯状の圧延鋼板５０においては、その長手方向（帯の長さ方向、矢印Ｇ１参照）が圧延方向に対応する。
【０１４４】
このように、環状ベース２０を構成する板状の部材である圧延鋼板５０については、塑性異方性を示すΔｒ値の絶対値が０．２５以下であることが好ましい。ここで、Δｒ値とは、具体的には次のような値である。
【０１４５】
圧延鋼板５０においては、その圧延方向（図１２（ａ）矢印Ｇ１参照）と、圧延方向に対する垂直方向（帯の幅方向）とでは、ｒ値（ランクフォード値とも称される。）が異なる。すなわち、図１２（ｂ）に示すように、圧延鋼板５０の板面に沿う方向について、圧延方向に対応する方向をＸ方向、圧延方向に対応する方向に対する垂直方向をＹ方向とすると、圧延鋼板５０については、Ｘ方向とＹ方向とでｒ値が異なる。ここで、ｒ値とは、板材に対して例えば引張試験のような単軸引張が与えられることによる板幅方向の歪と板厚方向の歪との比として表される値である。
【０１４６】
そして、圧延鋼板５０についてのΔｒ値とは、前記のとおり値が異なるＸ方向のｒ値およびＹ方向のｒ値の差を示す値である。したがって、圧延鋼板５０についてのΔｒ値は、例えば次のようにして求められる。
【０１４７】
すなわち、圧延鋼板５０について、Ｘ方向およびＹ方向それぞれを長手方向とする短冊状（長方形状）の試験片が切り出される。切り出された各試験片（Ｘ方向を長手方向とする試験片およびＹ方向を長手方向とする試験片）のそれぞれについて、試験片の長手方向を引張方向とする引張試験が行われ、各試験片についてのｒ値が求められる。これにより、圧延鋼板５０について、Ｘ方向のｒ値およびＹ方向のｒ値が求められる。そして、これらＸ方向のｒ値およびＹ方向のｒ値に基づいて、圧延鋼板５０についてのΔｒ値が求められる。
【０１４８】
このようにして求められる圧延鋼板５０についてのΔｒ値は、その値が小さいほど、材料の成形性が圧延方向（Ｘ方向）の影響を受けにくい材料であることを示す。つまり、Δｒ値が小さいほど、その材料による成形品の形状精度（例えば真円度）が向上する。
【０１４９】
したがって、図１２（ｂ）に示すように、Δｒ値が大きいと、ブランク５１は、冷間鍛造等の塑性加工を受けることにより、例えば図中において破線で示すように、真円形状に対して歪み、四角形に近いような形状となる。これに対し、Δｒ値が小さいと、ブランク５１が塑性加工を受けることによっても、図中において実線で示すように、ブランク５１について真円形状に近い形状が保持される。環状ベース２０として成形されるブランク５１については、真円形状に近い形状が保持されることが好ましい。つまり、圧延鋼板５０についてのΔｒ値は、小さいほど好ましい。なお、図１２（ｂ）においては、矢印Ｇ２で示す方向が圧延鋼板５０の圧延方向に対応する。
【０１５０】
一方で、Δｒ値が大きい材料が用いられる場合、成形品（完成品）の形状精度を確保するため、ブランク５１について成形時の板厚を余分に確保する必要がある。すなわち、Δｒ値が大きくなると、前記のとおりブランク５１の形状が歪む。このため、ブランク５１が成形されることで得られる環状ベース２０についての所望の形状（例えば真円形状等）を得るためには、歪んだ形状を含む成形品に対して例えば切削等の追加加工が施されることが必要となる。したがって、追加加工用の加工代を残す必要性から、ブランク５１について成形時の板厚を余分に確保する必要が生じる。このようにブランク５１の板厚を増加させることは、成形性の低下を招く。
【０１５１】
そこで、環状ベース２０を構成する板状の部材である圧延鋼板５０として、Δｒ値（絶対値）が０．２５以下である材料が用いられる。これにより、冷間鍛造等の塑性加工による環状ベース２０の成形において、材料の変形についての圧延鋼板５０の圧延方向の影響が低減され、成形品について良好な形状精度（例えば真円度等）が得られる。加えて、成形品（完成品）の形状精度を確保するためにブランク５１について成形時の板厚を余分に確保することが不要となり、良好な成形性が得られる。
【０１５２】
Δｒ値は、圧延鋼板５０として用いられる材料の種類によってある程度一定の値となる。実験例として、次のような結果が得られた。圧延鋼板５０としてＳＵＳ４３０が用いられた場合、成形品についての歪みが比較的大きく、十分な形状精度を得ることができなかった。ＳＵＳ４３０についてのΔｒ値は、約０．２７である。これに対し、圧延鋼板５０としてＳＵＳ４２５が用いられた場合、成形品についての歪みが比較的小さく真円に近い形状となり、良好な形状精度を得ることができた。ＳＵＳ４２５についてのΔｒ値は、０．１台の値である。
【０１５３】
以上のように、本実施形態に係る製造方法においては、環状ベース２０を構成する板状の部材として、塑性異方性を示すΔｒ値の絶対値が０．２５以下の材料が用いられることが好ましい。これにより、成形品としての環状ベース２０について形状精度および成形性の向上が図られる。
【符号の説明】
【０１５４】
１ ターボチャージャ
２ タービンホイール
３ 回転軸
６ タービンハウジング
７ シェル（ハウジング本体）
８ 排気ガス通路
１０ 出口フランジ
１１ ＶＮ機構部
２０ 環状ベース（補強部材）
２１ 第一環状部（環状部）
２２ 第二環状部（環状部）
２３ 接続部
２４ 円筒部
２５ Ｒ形状部
２６ 排気ガス通路孔
２７ 柱部
２８ 軽量孔
４０ 締結支持部
５０ 圧延鋼板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車エンジン等のエンジンに搭載されるターボチャージャおよびターボチャージャの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車エンジン等のエンジンには、エンジンの出力の向上等を図るため、ターボチャージャを搭載するものがある。ターボチャージャは、エンジンからの排気ガスをタービンホイールによって動力源とし、エンジンに対する過給を行うものである。
【０００３】
ターボチャージャにおいては、排気ガスのクリーン化を図るため、熱容量を低減させるニーズが高い。これは次のような理由による。すなわち、エンジンには、排気ガスの流れにおけるターボチャージャの下流側に、ＮＯｘ還元触媒等の触媒によって排気ガスを浄化する触媒装置が設けられるものがある。かかる触媒装置においては、触媒の温度が所定範囲内にある状態で、触媒が活性化し、排気ガスが効率よく浄化される。
【０００４】
このため、ターボチャージャの熱容量が大きい場合、例えばエンジンの始動時等の、排気ガスを浄化するための触媒の温度を活性化温度（触媒が活性化する温度）にまで上昇させる必要がある状態において、触媒の温度が上昇しにくい。すなわち、触媒装置の触媒の温度は、ターボチャージャを通過した排気ガスの熱によって上昇する。そこで、ターボチャージャの熱容量が大きいと、排気ガスについて奪われる熱量が多くなるため、触媒の温度上昇が妨げられる。
【０００５】
ターボチャージャの熱容量については、特に、エンジンからの排気ガスをタービンホイールに導くための排気ガスの通路を形成するハウジング（タービンハウジング）の熱容量が、排気ガスの温度上昇に大きく影響する。したがって、エンジンの排気系部品としてのタービンハウジングの熱容量が小さいほど、排気ガスについて奪われる熱量が少なくなるため、触媒の温度を活性化温度にまで短時間で上昇させることができ、排気ガスのクリーン化を図るうえで有利である。
【０００６】
ターボチャージャの熱容量の低減化についての対応策としては、従来、種々の提案がなされているが、その一案として、タービンハウジングを薄肉化あるいは板金化（以下単に「薄肉化」という。）する技術がある。タービンハウジングの薄肉化は、例えば、タービンハウジングが、ＳＵＳ板金等の耐熱材料がプレス成形されることで得られる薄板材で構成されることにより達成される。しかし、タービンハウジングの薄肉化は、タービンハウジングの剛性の低下を招く。タービンハウジングの剛性の低下は、ターボチャージャの性能（ターボ効率）や信頼性の低下や、タービンハウジングの耐久性の低下の原因となる。
【０００７】
すなわち、薄肉化されることで剛性が低下したタービンハウジングは、エンジンの運転にともなう冷熱サイクルによる熱膨張および熱収縮や、エンジンを構成する部品あるいはターボチャージャの周辺部品（支持ステー等）の熱変形や、エンジンの運転にともなう振動の入力等により、熱変形しやすくなる。そして、タービンハウジングが熱変形することで、タービンハウジングのガスシール部の変形や、タービンハウジングの他の部材との間のクリアランスの増加等により、ガス漏れが生じる場合がある。このようなターボチャージャにおけるガス洩れは、ターボチャージャの性能や信頼性の低下につながる。また、薄肉化により剛性が低下したタービンハウジングについては、エンジンの運転時等において、タービンハウジング自体が熱変形したり、周辺部品の熱変形の影響を受けて変形したりすることにより、耐久性の確保が困難となる。
【０００８】
そこで、このようなタービンハウジングの薄肉化にともなう問題を解消するため、ターボチャージャにおいては、タービンハウジングを補強するための部材（以下「補強部材」という。）が備えられている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。つまり、補強部材により、タービンハウジングにおいて薄板材で構成される部分であるハウジング本体の剛性が確保される。かかる補強部材は、全体として略環状の形状を有し、ターボチャージャの回転軸心周りに排気ガスの通路を形成するハウジング本体に沿うように設けられる。
【０００９】
具体的には、補強部材は、ターボチャージャの回転軸方向に間隔を隔てた状態で回転軸心周りに設けられる一対の円環形状の環状部と、これらの環状部を接続する柱状の接続部とを有する。そして、両側の環状部がそれぞれハウジング本体に対して溶接等によって固定されることで、補強部材がハウジング本体に固定され、タービンハウジングが構成される。
【００１０】
このように、薄板材で構成されるハウジング本体に対して設けられる補強部材は、従来、一対の環状部およびこれらを接続する接続部それぞれを構成する部品が溶接により一体化されることで構成されたり、鋳造により一体的に構成されたりしている。具体的には、特許文献１のターボチャージャにおいては、補強部材が有する一対の環状部を構成する一対のフランジが、同じく補強部材が有する接続部を構成する連結リングによって溶接により一体化されている。また、特許文献１には、環状部を構成する一対のフランジが接続部を含み一体の鋳造部品とされてもよい旨記載されている。また、特許文献２のターボチャージャにおいても、一対の環状部を構成する一対のベース部とこれらを接続する接続部が、鋳造により一体に形成される旨記載されている。
【００１１】
しかし、タービンハウジングの補強部材が、鋳造部品や溶接による一体化構造のものである場合、次のような問題がある。すなわち、補強部材が鋳造部品として構成される場合、表面の面粗度がわるくなりやすいため、補強部材の壁面を流れる流体（排気ガス）の損失の増加が問題となる。また、鋳造部品については、素形材の精度不足を補うための機械加工が必要となるため、コストの増加が問題となる。一方、補強部材が溶接による一体化構造のものとして構成される場合、溶接を行うための工程が必要となるため、工程が複雑となる。さらに、溶接構造の場合、溶接歪による精度の低下から、コスト増の問題が生じる。
【００１２】
また、補強部材については、エンジンの運転時等におけるハウジング本体や周辺部品の熱変形等に起因する外力として、主に、補強部材をターボチャージャの回転軸方向に圧縮する方向の荷重、あるいは補強部材を回転軸方向に引っ張る方向の荷重（引き伸ばす力）が作用することが、実験等によりわかっている。このように補強部材に入力する外力は、補強部材の変形量を増加させ、補強部材の疲労寿命を低下させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−１０６６６７号公報
【特許文献２】特開２００８−１２１４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、タービンハウジングについて、熱変形による変形量の低減、疲労寿命の向上、およびコストの低減を図ることができるとともに、良好な面粗度が得られることから壁面を流れる排気ガスの損失を抑制することができるターボチャージャおよびターボチャージャの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１６】
すなわち、請求項１においては、エンジンからの排気ガスを動力源とするため所定の回転軸により回転可能に支持されるタービンホイールに対して前記排気ガスを導くための排気ガス通路を形成するタービンハウジングを有するターボチャージャであって、前記タービンハウジングは、板状の部材により構成されるハウジング本体と、該ハウジング本体とともに前記排気ガス通路を形成し前記ハウジング本体を補強する補強部材と、を備え、前記補強部材は、略円環形状を有し前記回転軸の軸方向に間隔を隔てた状態で前記回転軸の軸心周りに設けられる一対の環状部と、該一対の環状部同士を接続する接続部と、を有し、前記一対の環状部および前記接続部が、板状の部材に対する塑性加工により一体成形された部品であるものである。
【００１７】
請求項２においては、請求項１に記載のターボチャージャにおいて、前記塑性加工は、少なくとも前記接続部の部分に、前記補強部材に作用する前記回転軸の軸方向の外力と対抗するように、前記回転軸の軸方向の残留圧縮応力または残留引張応力を付与する冷間鍛造であるものである。
【００１８】
請求項３においては、請求項１または請求項２に記載のターボチャージャにおいて、前記接続部は、前記排気ガスを前記回転軸の径方向内側に導くための排気ガス通路孔を形成する部分であり、前記排気ガス通路孔は、前記回転軸の径方向について内側から外側への打ち抜きにより形成される孔部であるものである。
【００１９】
請求項４においては、請求項３に記載のターボチャージャにおいて、前記排気ガス通路孔は、前記環状部の周方向を長手方向とする長孔部であり、前記環状部の周方向について、前記回転軸の径方向に対向する位置に複数設けられているものである。
【００２０】
請求項５においては、請求項３または請求項４に記載のターボチャージャにおいて、前記一対の環状部は、前記回転軸の軸方向のうち前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側に位置する前記環状部である第一環状部と、該第一環状部よりも前記回転軸の径方向外側かつ前記回転軸の軸方向のうち前記出口側と反対側に位置する前記環状部である第二環状部であり、前記接続部は、前記回転軸の軸心方向を筒軸方向とする円筒状の部分であり前記筒軸方向の一側が前記第二環状部の内周側に連続する円筒部と、前記円筒部の前記筒軸方向の他側から前記第一環状部の外周側にかけて連続する折曲げ形状部分であるＲ形状部と、を有し、前記円筒部に、前記排気ガス通路孔が設けられているものである。
【００２１】
請求項６においては、請求項３〜５のいずれか一項に記載のターボチャージャにおいて、前記第一環状部は、前記補強部材の軽量化を図るための孔部である軽量孔を有し、前記軽量孔は、前記環状部の周方向について前記排気ガス通路孔の略中央に対応する位置に設けられているものである。
【００２２】
請求項７においては、請求項３〜６のいずれか一項に記載のターボチャージャにおいて、前記タービンハウジングは、エンジンの本体側に対して、前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側の端部に設けられ前記回転軸の径方向外側に延出されるとともに前記本体側に締結される部分である締結支持部を有する支持部材により支持されるものであり、前記支持部材は、前記回転軸の軸心周りの位相について、前記締結支持部の位相が、前記環状部の周方向に隣り合う前記排気ガス通路孔の間の部分である柱部に対して、前記環状部の周方向に隣り合う前記柱部の中間の位相となるように設けられるものである。
【００２３】
請求項８においては、請求項１〜７のいずれか一項に記載のターボチャージャにおいて、前記補強部材を構成する板状の部材について、塑性異方性を示すΔｒ値の絶対値が０．２５以下であるものである。
【００２４】
請求項９においては、エンジンからの排気ガスを動力源とするため所定の回転軸により回転可能に支持されるタービンホイールに対して前記排気ガスを導くための排気ガス通路を形成するタービンハウジングを有するターボチャージャの製造方法であって、前記タービンハウジングは、板状の部材により構成されるハウジング本体と、該ハウジング本体とともに前記排気ガス通路を形成し前記ハウジング本体を補強する補強部材と、を備えるものであり、前記補強部材を、板状の部材に対する塑性加工により、略円環形状を有し前記回転軸の軸方向に間隔を隔てた状態で前記回転軸の軸心周りに設けられる一対の環状部と、該一対の環状部同士を接続する接続部とを有する部品として一体成形するものである。
【００２５】
請求項１０においては、請求項９に記載のターボチャージャの製造方法において、前記塑性加工として、少なくとも前記接続部の部分に、前記補強部材に作用する前記回転軸の軸方向の外力と対抗するように、前記回転軸の軸方向の残留圧縮応力または残留引張応力を付与する冷間鍛造を行うものである。
【００２６】
請求項１１においては、請求項９または請求項１０に記載のターボチャージャの製造方法において、前記接続部は、前記排気ガスを前記回転軸の径方向内側に導くための排気ガス通路孔を形成する部分であり、前記排気ガス通路孔を、前記回転軸の径方向について内側から外側への打ち抜きにより形成するものである。
【００２７】
請求項１２においては、請求項１１に記載のターボチャージャの製造方法において、前記排気ガス通路孔は、前記環状部の周方向を長手方向とする長孔部であり、該排気ガス通路孔を、前記環状部の周方向について、前記回転軸の径方向に対向する位置に同一工程にて形成するものである。
【００２８】
請求項１３においては、請求項１１または請求項１２に記載のターボチャージャの製造方法において、前記一対の環状部として、前記回転軸の軸方向のうち前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側に位置する前記環状部である第一環状部と、該第一環状部よりも前記回転軸の径方向外側かつ前記回転軸の軸方向のうち前記出口側と反対側に位置する前記環状部である第二環状部とを形成し、前記接続部を、前記回転軸の軸心方向を筒軸方向とする円筒状の部分であり前記筒軸方向の一側が前記第二環状部の内周側に連続する円筒部と、前記円筒部の前記筒軸方向の他側から前記第一環状部の外周側にかけて連続する折曲げ形状部分であるＲ形状部とを有する部分として形成し、前記円筒部に、前記排気ガス通路孔を設けるものである。
【００２９】
請求項１４においては、請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のターボチャージャの製造方法において、前記第一環状部における前記環状部の周方向について前記排気ガス通路孔の略中央に対応する位置に、前記補強部材の軽量化を図るための孔部である軽量孔を設けるものである。
【００３０】
請求項１５においては、請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のターボチャージャの製造方法において、前記タービンハウジングは、エンジンの本体側に対して、前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側の端部に設けられ前記回転軸の径方向外側に延出されるとともに前記本体側に締結される部分である締結支持部を有する支持部材により支持されるものであり、前記支持部材を、前記回転軸の軸心周りの位相について、前記締結支持部の位相が、前記環状部の周方向に隣り合う前記排気ガス通路孔の間の部分である柱部に対して、前記環状部の周方向に隣り合う前記柱部の中間の位相となるように設けるものである。
【００３１】
請求項１６においては、請求項９〜１５のいずれか一項に記載のターボチャージャの製造方法において、前記補強部材を構成する板状の部材として、塑性異方性を示すΔｒ値の絶対値が０．２５以下の材料を用いるものである。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
すなわち、本発明によれば、タービンハウジングについて、熱変形による変形量の低減、疲労寿命の向上、およびコストの低減を図ることができるとともに、良好な面粗度が得られることから壁面を流れる排気ガスの損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係るターボチャージャを示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係るタービンハウジングの構成を示す断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係るターボチャージャの構成を示す部分断面図。
【図４】ＶＮ機構部の構成を示す図。
【図５】環状ベースの構成を示す斜視図。
【図６】同じく断面図。
【図７】図６におけるＡ−Ａ断面図。
【図８】環状ベースに付与される残留圧縮応力についての説明図。
【図９】排気ガス通路孔についての説明図。
【図１０】排気ガス通路孔を形成するための構成および工程についての説明図。
【図１１】環状ベースと出口フランジとの位置関係についての説明図。
【図１２】環状ベースを構成する材料についての説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明は、ターボチャージャを構成するタービンハウジングが、耐熱鋼板のプレス成形等によって構成されることで薄肉化が図られたハウジング本体と、このハウジング本体を補強するための補強部材とを備える構成において、補強部材を、プレス成形等の塑性加工により一体的に成形しようとするものである。以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００３５】
図１〜図３に示すように、本実施形態に係るターボチャージャ１は、例えば自動車エンジン等のエンジンに搭載されるものであり、エンジンからの排気ガスを動力源とするためのタービンホイール２を備える。タービンホイール２は、エンジンからの排気ガスを受けて回転するものであり、回転軸３により回転可能に支持される。
【００３６】
回転軸３は、ターボチャージャ１を構成するベアリングハウジング４（図３）の内部において回転可能に支持される。回転軸３は、ベアリングハウジング４対して軸受５（図３）等を介して所定の回転軸心Ｃを中心に回転可能に支持される。回転軸３の一端側に、タービンホイール２が固定される。かかる構成により、タービンホイール２は、ターボチャージャ１において回転軸心Ｃを中心として回転可能に設けられる。
【００３７】
ターボチャージャ１は、コンプレッサホイール（図示略）を有し、このコンプレッサホイールを回転させることで、エンジンからの排気ガスを回収して圧縮し、エンジンに対する過給を行う。コンプレッサホイールは、回転軸３の他端側、つまり回転軸３においてタービンホイール２が設けられる側と反対側に固定される。これにより、コンプレッサホイールは、前記のとおりエンジンからの排気ガスを受けて回転するタービンホイール２の回転にともなって回転する。
【００３８】
このように、ターボチャージャ１においては、回転軸３と、回転軸３の両端側にそれぞれ固定されるタービンホイール２およびコンプレッサホイールとを含む構成により、ベアリングハウジング４に支持された状態で一体的に回転する回転体が構成される。
【００３９】
タービンホイール２は、回転軸３を支持するベアリングハウジング４の外側に位置し、タービンハウジング６により覆われる。タービンハウジング６は、図３に示すように、ベアリングハウジング４の一側（タービンホイール２が設けられる側）に取り付けられる。タービンハウジング６は、ハウジング本体としてのシェル７と、シェル７に対する補強部材としての環状ベース２０とを備える。
【００４０】
シェル７は、ターボチャージャ１の回転軸心Ｃ周りに排気ガスの通路を形成するための部材である。シェル７は、例えばＳＵＳ板金等の耐熱材料がプレス成形されることにより薄板材で構成される。なお、シェル７は、中空の部材が液圧によって成形されるいわゆるハイドロフォーム加工によって成形されることにより薄板材で構成されてもよい。
【００４１】
シェル７は、回転軸３の軸心方向視（図１参照）で略環状の外形を有するハウジング部材である。シェル７は、回転軸３の軸方向（回転軸心Ｃの方向、以下「ターボ軸方向」という。）の一側（図２における右側）に、回転軸心Ｃの位置を中心とする円形の孔部７ａを有する。孔部７ａは、シェル７の外側（図２における右側）に筒状に突出する円筒部７ｂにより形成される。つまり、円筒部７ｂの内周面により、孔部７ａが形成される。円筒部７ｂは、その筒軸方向がターボ軸方向となるように形成される。
【００４２】
また、シェル７においては、ターボ軸方向の他側（図２における左側）が全面的に開放されている。つまり、シェル７のターボ軸方向の他側は、円筒状の内周面により形成される開口部７ｃとなっている。
【００４３】
環状ベース２０は、略環状の外形を有し、シェル７に沿うように設けられる。環状ベース２０は、シェル７とともに回転軸心Ｃ周りに排気ガスの通路を形成する。環状ベース２０は、略円環状の形状を有するベース本体部２０ａと、略円筒状の形状を有するスリーブ部２０ｂとを有する。
【００４４】
ベース本体部２０ａとスリーブ部２０ｂとは、いずれも軸心位置がターボチャージャ１の回転軸心Ｃに一致するように設けられる。つまり、ベース本体部２０ａは、その中心軸方向がターボ軸方向となるように設けられ、スリーブ部２０ｂは、その筒軸方向がターボ軸方向となるように設けられる。スリーブ部２０ｂは、ベース本体部２０ａのターボ軸方向の一側から突出するように形成される。
【００４５】
環状ベース２０は、シェル７に対して内側に設けられる。言い換えると、シェル７は、環状ベース２０を外側から覆うように設けられる。具体的には、環状ベース２０は、スリーブ部２０ｂをシェル７の内側から孔部７ａを介して突出させた状態（スリーブ部２０ｂが孔部７ａを貫通した状態）で、シェル７に対して固定される。
【００４６】
本実施形態では、シェル７と環状ベース２０とは、溶接により互いに接合されることで固定される。シェル７と環状ベース２０との溶接箇所には、シェル７の孔部７ａを形成する円筒部７ｂの内周面と環状ベース２０のスリーブ部２０ｂの外周面との接触部、およびシェル７の開口部７ｃを形成する内周面とベース本体部２０ａの外周面との接触部が含まれる。これらの各溶接箇所においては、例えば回転軸心Ｃの軸心周りに略全周にわたって溶接が施される。
【００４７】
このように、互いに固定されてタービンハウジング６を構成するシェル７と環状ベース２０とにより、回転軸心Ｃ周りに環状でありトンネル状の空間が形成される。かかる空間が、エンジンからの排気ガスをタービンホイール２に導くための排気ガス通路８となる。排気ガス通路８は、エンジンからの排気ガスがタービンホイール２の回転方向に沿う方向に（回転軸心Ｃ周りに）旋回して流れるような形状を有する。
【００４８】
タービンハウジング６においては、排気ガス通路８の排気ガスの入口に、入口フランジ９が設けられる（図１）。排気ガス通路８の入口は、シェル７における一側（図１において上側）に開口する開口部として形成される。この排気ガス通路８の入口の周縁に、入口フランジ９が設けられる。入口フランジ９には、エンジンから排出される排気ガスの通路を形成する排気管が接続される。
【００４９】
また、タービンハウジング６においては、排気ガスの出口に、出口フランジ１０が設けられる。排気ガスの出口は、環状ベース２０においてターボ軸方向の一側（図２において右側）に開口するスリーブ部２０ｂにより形成される。この排気ガスの出口、つまりスリーブ部２０ｂの先端開口部の周縁に、出口フランジ１０が設けられる。出口フランジ１０は、例えばスリーブ部２０ｂの外周面に対する溶接等により、スリーブ部２０ｂに固定される。出口フランジ１０には、ターボチャージャ１を通過した排気ガスの通路を形成する排気管が接続される。このため、出口フランジ１０には、排気管の接続用のボルト孔１０ａが設けられている（図１）。
【００５０】
このような構成において、エンジンから排出され入口フランジ９側から排気ガス通路８に流入した排気ガスは、回転軸心Ｃ周りに旋回して流れるとともに（図１矢印Ａ１参照）、回転軸心Ｃ側に流れ込み、タービンホイール２に導かれる。タービンホイール２を回転させた排気ガスは、タービンホイール２の回転にともなって環状ベース２０のスリーブ部２０ｂ内を通過して出口フランジ１０を介して排気管へと排出される。
【００５１】
排気ガス通路８を旋回して流れる排気ガスは、環状ベース２０を介して環状ベース２０の内側に位置するタービンホイール２に導かれる（図２矢印Ａ２参照）。このため、環状ベース２０においては、ベース本体部２０ａに、排気ガス通路８を流れる排気ガスをタービンホイール２に導くための孔部である排気ガス通路孔２６が形成されている。
【００５２】
なお、ターボチャージャ１から排出される排気ガスの排気経路には、ＮＯｘ還元触媒等の触媒によって排気ガスを浄化する触媒装置が設けられる。つまり、前記のとおり出口フランジ１０を介して排気管に排出された排気ガスは、触媒装置によって浄化された後、大気中に排出される。
【００５３】
また、ターボチャージャ１においては、ＶＮ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｎｏｚｚｌｅ）機構部１１が設けられている。ＶＮ機構部１１は、ターボチャージャ１における排気ガスの流れについてのタービンホイール２の上流側に設けられる。具体的には、ＶＮ機構部１１は、排気ガス通路８とタービンホイール２との間の位置にて構成される。
【００５４】
ＶＮ機構部１１は、排気ガス通路８からタービンホイール２に向かう排気ガスの流路（以下「タービンガス流路」という。）を形成するとともにそのタービンガス流路の開度を調整するためのものである。ＶＮ機構部１１は、複数のノズルベーン１２を有する。このノズルベーン１２の傾きの調整により、タービンガス流路の開度の調整が行われる。すなわち、ＶＮ機構部１１により、エンジンの運転状況等に応じてタービンガス流路の開度が調整されることで、タービンホイール２に作用する排気ガスの流速や流量等が調整される。
【００５５】
図３および図４に示すように、ノズルベーン１２は、略矩形板状の部材であり、その板面方向をターボ軸方向に沿わせる姿勢で回動可能（傾動可能）に支持される。ノズルベーン１２は、回転軸３の周方向に等間隔で全周にわたって設けられる（図４参照）。ノズルベーン１２は、隣り合うノズルベーン１２とともに、互いに対向する板面によりタービンガス流路を形成する。かかる構成により、ノズルベーン１２の傾き（回動角度）が調整されることで、タービンガス流路の開度が調整される。
【００５６】
図３に示すように、ノズルベーン１２は、ターボ軸方向に間隔を隔てて設けられる支持プレート１３・１４に挟まれた状態で回動可能に支持される。支持プレート１３・１４は、その板面がターボ軸方向に対して垂直となるように設けられる。支持プレート１３・１４は、いずれも略円環形状を有し、タービンハウジング６の内部（環状ベース２０のベース本体部２０ａの内部）であって、タービンホイール２の周囲に位置するように設けられる。
【００５７】
図４に示すように、ノズルベーン１２は、ターボ軸方向視における板面方向（長手方向）の略中央位置に設けられる回転軸部１２ａにより、支持プレート１３・１４に対して回動可能に支持される。ノズルベーン１２の回動は、ユニゾンリング１５が用いられて行われる。
【００５８】
ユニゾンリング１５は、略円環形状を有する板状の部材であり、支持プレート１３・１４と同様に、板面がターボ軸方向に対して垂直となるように設けられる。ユニゾンリング１５は、ターボ軸方向における排気ガスの出口側（図３において右側、以下「排気出口側」という。）と反対側（同図左側、以下「コンプレッサ側」という。）に位置する支持プレート１４のコンプレッサ側に設けられる。
【００５９】
ユニゾンリング１５は、その中心軸方向がターボ軸方向となるように回動可能に設けられる。ユニゾンリング１５の回動は、図示せぬアクチュエータからの駆動力が用いられて行われる。ユニゾンリング１５は、駆動アーム１６を介して各ノズルベーン１２に連結される。駆動アーム１６は、一端側がユニゾンリング１５の内周部に形成される凹部１５ａに嵌合するとともに、他端側がノズルベーン１２の回動軸部１２ａと同軸に支持される。
【００６０】
このような構成により、ユニゾンリング１５が回転軸心Ｃを中心に回動することで、駆動アーム１６がノズルベーン１２の回動軸部１２ａの軸心を中心に回動する。かかる駆動アーム１６の回動により、ノズルベーン１２が回動軸部１２ａにより回動する。このように、ユニゾンリング１５の回動が調整されることにより、ノズルベーン１２の傾きが調整され、タービンガス流路の開度が調整される。
【００６１】
なお、ターボチャージャ１においては、ターボ軸方向における排気出口側に位置する支持プレート１３と環状ベース２０との間にガスシール部が設けられる。具体的には、図３に示すように、支持プレート１３は、その内周側の部分に、ターボ軸方向における排気出口側に向けて円筒状に突出する円筒部１３ａを有する。この支持プレート１３の円筒部１３ａの外周面と環状ベース２０の内周面との間に円環状のガスケット１７が介装されることにより、ガスシール部が構成される。
【００６２】
また、ターボチャージャ１においては、ベアリングハウジング４とタービンハウジング６との間にガスシール部が設けられる。具体的には、図３に示すように、ベアリングハウジング４とタービンハウジング６を構成する環状ベース２０との接触面間に円環状のガスケット１８が介装されることにより、ガスシール部が構成される。これらのガスシール部により、排気ガス通路８内に導入されタービンホイール２に作用する排気ガスについての気密性が確保される。
【００６３】
以上のような構成を備えるターボチャージャ１は、エンジンに搭載された状態で次のように機能する。すなわち、エンジンからの排気ガスが、エンジンの排気通路を介してタービンハウジング６により形成される排気ガス通路８内に流入し、環状ベース２０に形成される排気ガス通路孔２６を介してタービンホイール２に作用する。これにより、タービンホイール２が回転する。ここで、ＶＮ機構部１１により、タービンホイール２に作用する排気ガスの流速や流量等が調整される。そして、タービンホイール２の回転にともなって、回転軸３を介してターボチャージャ１が備えるコンプレッサホイールが回転する。このコンプレッサホイールの回転により、ターボチャージャ１内に回収されたエンジンからの排気ガスが、圧縮されて吸気として再びエンジンに供給される。
【００６４】
以上のように、本実施形態のターボチャージャ１は、エンジンからの排気ガスを動力源とするため所定の回転軸３により回転可能に支持されるタービンホイール２に対して排気ガスを導くための排気ガス通路８を形成するタービンハウジング６を有する。そして、タービンハウジング６は、板状の部材により構成されるハウジング本体としてのシェル７と、シェル７とともに排気ガス通路８を形成しシェル７を補強する補強部材としての環状ベース２０とを備える。
【００６５】
タービンハウジング６を構成する環状ベース２０について、図５〜図７を加えて具体的に説明する。なお、図７は、図６におけるＡ−Ａ断面図である。環状ベース２０は、略円環形状を有しターボ軸方向に間隔を隔てた状態で回転軸３の軸心（回転軸心Ｃ）周りに設けられる一対の環状部（２１・２２）と、この一対の環状部同士を接続する接続部２３とを有する。これら一対の環状部（２１・２２）および接続部２３は、環状ベース２０においてベース本体部２０ａを構成する部分である。
【００６６】
そして、環状ベース２０は、一対の環状部（２１・２２）および接続部２３が、板状の部材に対する塑性加工により一体成形された部品である。すなわち、平板状の素材（ブランク）に対して塑性加工が施されることにより、一対の環状部（２１・２２）および接続部２３を含み環状ベース２０が有する各形状部分が形成される。
【００６７】
環状ベース２０を形成するための塑性加工としては、ブランクに力を加えることでブランクを変形させ目的の形状とする加工であれば特に限定されるものではないが、例えば、冷間鍛造や熱間鍛造やプレス加工等が採用され得る。環状ベース２０として成形される板状の部材としては、例えば、シェル７を構成する薄板材に対して比較的厚い板厚を有する板材であって、シェル７と同様に例えばＳＵＳ板金等の耐熱材料が用いられる。
【００６８】
このように、本実施形態に係るターボチャージャの製造方法（以下単に「製造方法」という。）においては、タービンハウジング６を構成する環状ベース２０が、板状の部材に対する塑性加工により、一対の環状部（２１・２２）と接続部２３とを有する部品として一体成形される。
【００６９】
第一環状部２１は、ターボ軸方向のうちタービンホイール２に導かれた排気ガスの出口側（排気出口側）に位置する環状部である。第二環状部２２は、第一環状部２１よりも回転軸３の径方向（以下「ターボ径方向」という。）外側かつターボ軸方向のうちコンプレッサ側に位置する環状部である。
【００７０】
第一環状部２１および第二環状部２２は、いずれも円環板状の部分であり、その板面がターボ軸方向に対して垂直となるように形成される。また、第一環状部２１および第二環状部２２は、いずれもその中心軸方向がターボ軸方向となるように形成される。
【００７１】
第一環状部２１は、環状ベース２０のベース本体部２０ａにおいてスリーブ部２０ｂが突出する側の部分を形成する。つまり、円環形状を有する第一環状部２１の内周側の部分から、略円筒状のスリーブ部２０ｂが排気出口側に向けて突出する。
【００７２】
第二環状部２２は、環状ベース２０における最大外径部分である。第二環状部２２の外周面が、前述したようにシェル７の開口部７ｃを形成する内周面に対して溶接されるベース本体部２０ａの外周面に相当する。第一環状部２１の外周側の端部と第二環状部２２の内周側の端部とは、ターボ径方向について略同じ位置となる。
【００７３】
接続部２３は、前記のとおりターボ径方向について略同じ位置となる第一環状部２１の外周側の端部と第二環状部２２の内周側の端部とを接続する部分である。接続部２３は、円筒部２４とＲ形状部２５とを有する。
【００７４】
円筒部２４は、回転軸３の軸心方向を筒軸方向とする円筒状の部分であり筒軸方向の一側（第二環状部２２側、図６において左側）が第二環状部２２の内周側に連続する部分である。すなわち、円筒部２４は、第二環状部２２の内周側の部分から第二環状部２２の板面方向に対して略垂直方向に折り曲げ形成され、全体として円筒状の外形に沿う形状を有する部分である。
【００７５】
Ｒ形状部２５は、円筒部２４の筒軸方向の他側（第一環状部２１側、図６において右側）から第一環状部２１の外周側にかけて連続する折曲げ形状部分である。すなわち、Ｒ形状部２５は、第一環状部２１および第二環状部２２に対して略垂直方向に折り曲げ形成される部分である接続部２３について、第一環状部２１と円筒部２４との間の部分であり、ターボ軸方向に沿う断面視でＲ形状となる部分である。
【００７６】
このように、円筒部２４とＲ形状部２５とを有する接続部２３に、排気ガス通路８を流れる排気ガスをタービンホイール２に導くための孔部である排気ガス通路孔２６が形成される。つまり、本実施形態の環状ベース２０においては、接続部２３が、排気ガスをターボ径方向内側に導くための排気ガス通路孔２６を形成する部分である。
【００７７】
排気ガス通路孔２６の形状（孔形状）は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、排気ガス通路孔２６は、第一環状部２１および第二環状部２２の周方向（回転軸３の周方向、以下「ターボ周方向」という。）を長手方向とする長孔部として形成される。そして、本実施形態では、四個の排気ガス通路孔２６が、ターボ周方向において等間隔に設けられる。
【００７８】
環状ベース２０においては、ターボ周方向における隣り合う排気ガス通路孔２６の間の部分として、柱部２７が形成される。柱部２７は、ターボ軸方向について排気ガス通路孔２６よりも第一環状部２１側の部分と、排気ガス通路孔２６よりも第二環状部２２側の部分とを、ターボ周方向について部分的に接続する部分となる。ターボ周方向において等間隔に設けられる四個の排気ガス通路孔２６を有する本実施形態の環状ベース２０は、略同一形状の柱部２７を四箇所に有する。
【００７９】
このように、本実施形態に係る製造方法においては、板状の部材に対する塑性加工により成形される環状ベース２０について、一対の環状部として、第一環状部２１と第二環状部２２とが形成される。また、これら環状部（２１・２２）同士を接続する接続部２３が、円筒部２４とＲ形状部２５とを有する部分として形成される。そして、接続部２３に、排気ガス通路孔２６が設けられる。
【００８０】
以上のような各形状部分を有する環状ベース２０を成形するための塑性加工は、好ましくは次のようにして行われる。すなわち、本実施形態では、環状ベース２０を成形するための塑性加工は、少なくとも接続部２３の部分に、環状ベース２０に作用するターボ軸方向の外力と対抗するように、ターボ軸方向の残留圧縮応力または残留引張応力を付与する冷間鍛造である。
【００８１】
環状ベース２０に対しては、エンジンの運転にともなう冷熱サイクルによる熱膨張および熱収縮や、エンジンを構成する部品あるいはターボチャージャ１の周辺部品（支持ステー等）の熱変形や、エンジンの運転にともなう振動の入力等により、外力が作用する。このように環状ベース２０に作用する外力については、ターボ軸方向の外力、つまりターボ軸方向に引っ張る方向の外力（以下「引張方向の外力」という。）、またはターボ軸方向に圧縮する方向の外力（以下「圧縮方向の外力」という。）が相対的に大きいということが、実験等によりわかっている。
【００８２】
そこで、環状ベース２０を成形するための塑性加工が冷間鍛造とされるとともに、その冷間鍛造において、環状ベース２０に作用するターボ軸方向の外力に応じて（外力と対抗するように）残留応力が付与される。言い換えると、環状ベース２０を成形するための冷間鍛造において、成形時にターボ軸方向の残留応力が加えられ、その残留応力の方向および大きさが、環状ベース２０に作用するターボ軸方向の外力に対抗するように意図的にコントロールされる。
【００８３】
したがって、環状ベース２０に作用する外力として、引張方向の外力が圧縮方向の外力に対して比較的大きい場合は、冷間鍛造による残留応力として、ターボ軸方向の残留圧縮応力（以下単に「残留圧縮応力」という。）が付与される。逆に、環状ベース２０に作用する外力として、圧縮方向の外力が引張方向の外力に対して比較的大きい場合は、冷間鍛造による残留応力として、ターボ軸方向の残留引張応力（以下単に「残留引張応力」という。）が付与される。
【００８４】
環状ベース２０に対して残留圧縮応力が付与される場合の一例を、図８を用いて説明する。前述したように、環状ベース２０に残留圧縮応力が付与される場合は、環状ベース２０に作用する外力について引張方向の外力が比較的大きい場合である。
【００８５】
図８に示すように、環状ベース２０に引張方向の外力が加わった場合（矢印Ｂ１参照）、接続部２３において、ターボ径方向の内側の部分（領域Ｂ２参照）には、引張荷重が加わり、ターボ径方向の外側の部分（領域Ｂ３参照）には、圧縮荷重が加わることとなる。そこで、このような接続部２３の各部に加わる荷重に対抗するように、環状ベース２０の冷間鍛造において接続部２３に対して残留圧縮応力が付与される。
【００８６】
すなわち、この場合に接続部２３に付与される残留圧縮応力は、環状ベース２０において、引張方向の外力が加わることにより引張荷重が加わる部分（領域Ｂ２参照）には圧縮の応力が残り、同じく引張方向の外力が加わることにより圧縮荷重が加わる部分（領域Ｂ３参照）には引張の応力が残るような残留応力となる。つまり、環状ベース２０に付与される残留圧縮応力は、環状ベース２０をターボ軸方向に圧縮する方向の残留応力であり、環状ベース２０に引張方向の外力が作用することで各部に作用する荷重（引張荷重または圧縮荷重）に対抗するような荷重が各部に残るような残留応力である。
【００８７】
したがって、環状ベース２０に作用する外力について圧縮方向の外力が比較的大きい場合、環状ベース２０に対して付与される残留引張応力は、例えば次のように付与される。環状ベース２０に圧縮方向の外力が加わった場合、接続部２３において、ターボ径方向の内側の部分（領域Ｂ２参照）には、圧縮荷重が加わり、ターボ径方向の外側の部分（領域Ｂ３参照）には、引張荷重が加わることとなる。
【００８８】
そこで、このような接続部２３の各部に加わる荷重に対抗するように、環状ベース２０の冷間鍛造において接続部２３に対して残留引張応力が付与される。すなわち、環状ベース２０において、圧縮方向の外力が加わることにより圧縮荷重が加わる部分（領域Ｂ２参照）には引張の応力が残り、同じく圧縮方向の外力が加わることにより引張荷重が加わる部分（領域Ｂ３参照）には圧縮の応力が残るような残留応力が、環状ベース２０に対する残留引張応力として付与される。つまり、環状ベース２０に付与される残留引張応力は、環状ベース２０をターボ軸方向に引っ張る方向の残留応力であり、環状ベース２０に圧縮方向の外力が作用することで各部に作用する荷重（引張荷重または圧縮荷重）に対抗するような荷重が各部に残るような残留応力である。
【００８９】
なお、環状ベース２０において冷間鍛造によって残留応力が付与される部分は、接続部２３を含む部分であれば、特に限定されない。環状ベース２０における残留応力は、環状ベース２０がターボ軸方向の外力を受けることにより変形が生じやすい部分である接続部２３の部分に重点的に付与されるが、例えば、第一環状部２１や第二環状部２２等、接続部２３以外の部分に付与されてもよい。また、環状ベース２０に付与される残留応力について、その付与される部分や方向や大きさ等は、冷間鍛造に用いられる型の形状や冷間鍛造における各部に対する絞り加工等の工程順等により調整される。
【００９０】
以上のように、本実施形態に係る製造方法においては、環状ベース２０を成形するための塑性加工として、少なくとも接続部２３の部分に、環状ベース２０に作用するターボ軸方向の外力と対抗するように、ターボ軸方向の残留圧縮応力または残留引張応力を付与する冷間鍛造が行われる。
【００９１】
本実施形態のターボチャージャ１およびその製造方法によれば、タービンハウジング６について、熱変形による変形量の低減、疲労寿命の向上、およびコストの低減を図ることができるとともに、良好な面粗度が得られることから壁面を流れる排気ガスの損失を抑制することができる。
【００９２】
すなわち、本実施形態のターボチャージャ１においては、タービンハウジング６を構成する環状ベース２０が、ターボ軸方向に作用する外力と対抗するような残留応力が付与される冷間鍛造により成形される。このため、環状ベース２０において、エンジンの運転にともなう冷熱サイクルによる熱膨張および熱収縮等により入力される外力の影響としての熱変形が相殺あるいは軽減される。これにより、環状ベース２０の熱変形についての変形量が低減し、環状ベース２０の疲労寿命が向上する。
【００９３】
また、冷間鍛造のような塑性加工によれば、鋳造や溶接による加工等との比較において低コスト化を図ることが容易となる。加えて、冷間鍛造のような塑性加工は、ＳＵＳ板金等の板状の部材からの成形であるため、鋳造等との比較において、環状ベース２０の表面について良好な面粗度が得られる。これにより、環状ベース２０の壁面（表面）を流れる排気ガスの損失の発生を抑制することができる。また、冷間鍛造のような塑性加工によれば、溶接による加工との比較において工程の簡略化が図れる。
【００９４】
ところで、前述したように接続部２３に形成される排気ガス通路孔２６は、ターボ径方向について内側から外側への打ち抜きにより形成される孔部であることが好ましい。具体的には、図９に示すように、接続部２３に形成される排気ガス通路孔２６は、例えばパンチ３０による打ち抜き加工により形成される。この場合、接続部２３に対するターボ径方向の内側（図９において下側）から外側（同図上側）へのパンチ３０の移動（矢印Ｃ１参照）により、排気ガス通路孔２６が打ち抜かれて形成される。
【００９５】
このように、排気ガス通路孔２６がターボ径方向の内側から外側への打ち抜きによって形成されることにより、排気ガス通路孔２６は、次のような形状を有することとなる。すなわち、図９に示すように、排気ガス通路孔２６が打ち抜きにより形成される場合、排気ガス通路孔２６を形成する面（以下「通路孔形成面」という。）２６ａは、パンチ３０の形状に沿うシェア面２６ｂと、シェア面２６ｂに対して打ち抜き方向に徐々に広がる破断面２６ｃとを有する。
【００９６】
ここで、通路孔形成面２６ａに形成されるシェア面２６ｂとは、パンチ３０の刃が接触しながら打ち抜きによるせん断力で切断された面である。このため、シェア面２６ｂは、打ち抜き方向（図９では上方向、以下同じ）に沿う形状を有する。シェア面２６ｂは、通路孔形成面２６ａにおいて打ち抜き方向の手前側（図９において下側）に形成される。したがって、本実施形態では、シェア面２６ｂは、通路孔形成面２６ａにおいてターボ径方向の内側の部分、つまり環状ベース２０の内周側の部分に形成される（矢印範囲Ｄ１参照）。
【００９７】
これに対し、通路孔形成面２６ａに形成される破断面２６ｃとは、パンチ３０による打ち抜きにおいて引張応力に基づく破断により切断された面である。このため、破断面２６ｃは、打ち抜き方向に向けて広がる形状を有する。破断面２６ｃは、通路孔形成面２６ａにおいて打ち抜き方向の奥側（図９において上側）に形成される。したがって、本実施形態では、破断面２６ｃは、通路孔形成面２６ａにおいてターボ径方向の外側の部分、つまり環状ベース２０の外周側の部分に形成される（矢印範囲Ｄ２参照）。
【００９８】
このように、破断面２６ｃは、シェア面２６ｂの打ち抜き方向の奥側から連続する面であるとともに、排気ガス通路孔２６をシェア面２６ｂの部分から打ち抜き方向に向けて徐々に広げる。したがって、ターボ径方向の内側から外側への打ち抜きによって形成される排気ガス通路孔２６については、外周側の部分が、破断面２６ｃによって、図９に示すような断面視でターボ径方向の内側から外側にかけて広がる略テーパ形状となる。
【００９９】
このように、排気ガス通路孔２６の外周側の部分がターボ径方向の内側から外側にかけて広がる略テーパ形状を有することにより、排気ガス通路８から排気ガス通路孔２６を介してタービンホイール２に導かれる排気ガスの導入がスムーズとなる。すなわち、排気ガス通路８からタービンホイール２に導かれる排気ガスは、排気ガス通路孔２６に対して外周側（ターボ径方向の外側）から流れ込む（矢印Ｃ２参照）。このため、排気ガス通路孔２６が、外周側が広い側である略テーパ形状を有することにより、排気ガス通路孔２６を介する排気ガス通路８からタービンホイール２に対する排気ガスの導入がスムーズとなる。
【０１００】
このように、本実施形態に係る製造方法においては、排気ガス通路孔２６が、ターボ径方向について内側から外側への打ち抜きにより形成されることが好ましい。これにより、排気ガス通路孔２６の外周側の部分が略テーパ形状となるので、排気ガス通路孔２６について、例えば外周側の部分に対する面取り加工等の追加加工を行うことなく、排気ガス通路８からタービンホイール２に対する排気ガスの導入をスムーズにすることができる。
【０１０１】
また、本実施形態の環状ベース２０においては、前記のとおりターボ周方向を長手方向とする長孔部として接続部２３に形成される排気ガス通路孔２６は、ターボ周方向について、ターボ径方向に対向する位置に複数設けられている。本実施形態の環状ベース２０においては、ターボ径方向に対向する二組の（計四個の）排気ガス通路孔２６が設けられている。四個の排気ガス通路孔２６は、前述したようにターボ周方向において等間隔に設けられる。
【０１０２】
具体的には、図７に示すように、四個の排気ガス通路孔２６として、任意のターボ径方向（図７における上下方向）に対向する一対の排気ガス通路孔２６（２６Ａ）と、かかる一対の排気ガス通路孔２６の対向方向に対して垂直方向（図７における左右方向）に対向する一対の排気ガス通路孔２６（２６Ｂ）とが形成されている。言い換えると、ターボ径方向に対向する一対の排気ガス通路孔２６は、ターボ周方向について１８０°対向する位置に形成される。
【０１０３】
また、ターボ径方向に対向する一対の排気ガス通路孔２６は、ターボ径方向について互いに対称に形成される。すなわち、ターボ軸方向視に対応する図７において、上下方向に対向する一対の排気ガス通路孔２６（２６Ａ）は、回転軸心Ｃ（図１参照）を通る左右方向の直線に対して線対称となる形状およびターボ周方向における位置に形成される。同様に、図７において、左右方向に対向する一対の排気ガス通路孔２６（２６Ｂ）は、回転軸心Ｃを通る上下方向の直線に対して線対称となる形状およびターボ周方向における位置に形成される。
【０１０４】
このように、排気ガス通路孔２６が、ターボ周方向について、ターボ径方向に対向する位置に複数設けられることにより、対向する一対の排気ガス通路孔２６を一工程で打ち抜くことが可能となる。つまり、ターボ周方向について１８０°対向する位置に設けられる二個の排気ガス通路孔２６を同一の打ち抜き工程にて形成することが可能となる。これにより、排気ガス通路孔２６の形成に際してのコストの低減が可能となる。
【０１０５】
対向する一対の排気ガス通路孔２６を一工程で打ち抜くための構成としては、例えば次のような構成が用いられる。すなわち、図１０に示すように、本例に係る構成においては、一対の排気ガス通路孔２６を打ち抜く一対のパンチ３１・３１と、これら一対のパンチ３１・３１を移動させるためのスライダ３２とが備えられる。
【０１０６】
一対のパンチ３１・３１は、環状ベース２０に対して、ターボ径方向について内側から外側に向けて互いに連動して移動するように設けられる。一対のパンチ３１・３１は、図示せぬガイド機構等によって、排気ガス通路孔２６を打ち抜く方向を含む所定の移動方向に移動可能に支持される。
【０１０７】
スライダ３２は、例えば油圧シリンダやモータ等により構成される移動機構（図示略）により、一対のパンチ３１・３１が移動する方向に対して垂直方向（図１０において上下方向）に移動可能に設けられる。スライダ３２は、一対のパンチ３１・３１側へ向かう方向（図１０では上方向）への移動により、一対のパンチ３１・３１を、排気ガス通路孔２６を打ち抜く方向に連動して移動させる。
【０１０８】
スライダ３２の移動は、各パンチ３１とスライダ３２との係合部によって、一対のパンチ３１・３１の移動に変換される。パンチ３１とスライダ３２との係合部は、各パンチ３１に形成される係合面３１ａとスライダ３２に形成される係合面３２ａとの合わせ面部である。パンチ３１の係合面３１ａおよびスライダ３２の係合面３２ａは、スライダ３２の一対のパンチ３１・３１側へ向かう方向の移動を、一対のパンチ３１・３１のターボ径方向について内側から外側に向かう方向（打ち抜き方向）の移動として変換するような各部の移動方向に対する斜面として形成される。つまり、パンチ３１の係合面３１ａおよびスライダ３２の係合面３２ａは、スライダ３２の移動にともなう一対のパンチ３１・３１の移動についての摺動面となる。
【０１０９】
本例に係る構成において、排気ガス通路孔２６は、次のようにして形成される。図１０（ａ）に示すように、一対のパンチ３１・３１が、排気ガス通路孔２６が形成される前の環状ベース２０に対して、環状ベース２０の内部において、ターボ軸方向について排気ガス通路孔２６に対応する所定の位置にセットされる。かかる状態から、スライダ３２がパンチ３１・３１側へ向かう方向に移動することにより、スライダ３２が一対のパンチ３１・３１に係合した状態、つまりスライダ３２の係合面３２ａがパンチ３１・３１の係合面３１ａに接触した状態となる。
【０１１０】
そして、図１０（ｂ）に示すように、スライダ３２が、一対のパンチ３１・３１に係合した状態から、さらにパンチ３１・３１に係合する方向（図１０において上方向）に移動することにより（矢印Ｅ１参照）、一対のパンチ３１・３１がターボ径方向の外側に向けて移動する（矢印Ｅ２参照）。つまり、スライダ３２の矢印Ｅ１の方向の移動にともない、スライダ３２の係合面３２ａに対して係合面３１ａを摺動させながら、一対のパンチ３１・３１がターボ径方向の外側方向（矢印Ｅ２の方向）に移動する。かかる一対のパンチ３１・３１の移動により、環状ベース２０の接続部２３におけるターボ周方向について１８０°対向する位置に、排気ガス通路孔２６が形成される。
【０１１１】
このように、本実施形態に係る製造方法においては、排気ガス通路孔２６が、ターボ周方向について、ターボ径方向に対向する位置に同一工程にて形成される。すなわち、本実施形態の環状ベース２０においては、例えば図７に示すようなターボ径方向に対向する一対の排気ガス通路孔２６（２６Ａ）は、前述したような一対のパンチ３１・３１およびスライダ３２の移動による一工程により形成される。
【０１１２】
したがって、本実施形態の環状ベース２０のように、ターボ径方向に対向する二組の（四個の）排気ガス通路孔２６が形成される場合においては、二工程により、四個の排気ガス通路孔２６が形成されることとなる。つまり、本例に係る構成によれば、ターボ径方向に対向する一対の排気ガス通路孔２６が形成された後、一対のパンチ３１・３１およびスライダ３２を備える構成がターボ軸方向を回転軸方向として１８０°回転した状態で、他の一対の排気ガス通路孔２６が形成される。
【０１１３】
なお、環状ベース２０において設けられる排気ガス通路孔２６の個数は、特に限定されるものではない。すなわち、排気ガス通路孔２６は、ターボ径方向に対向する位置に複数設けられればよい。したがって、排気ガス通路孔２６は、ターボ径方向に対向するように一組（二個）設けられたり三組（六個）以上設けられたりしてもよい。
【０１１４】
また、本実施形態の環状ベース２０においては、前述したように排気ガス通路孔２６が設けられる接続部２３が円筒部２４とＲ形状部２５とを有する構成において、円筒部２４に、排気ガス通路孔２６が設けられている。すなわち、全体として円筒状の外形に沿う形状を有する部分である円筒部２４において、ターボ周方向を長手方向とする長孔部である四個の排気ガス通路孔２６が形成されている。
【０１１５】
具体的には、例えば図６等に示すような環状ベース２０の回転軸心Ｃを通るターボ軸方向の直線を含む断面視で平面状の部分となる円筒部２４に対して、前述したような打ち抜きが行われること等により、排気ガス通路孔２６が形成される。言い換えると、円筒部２４に設けられる排気ガス通路孔２６は、円筒部２４とともに接続部２３を構成するＲ形状部２５にかかることなく（Ｒ形状部２５を残した状態で）形成される。
【０１１６】
このように、排気ガス通路孔２６が接続部２３の円筒部２４に設けられることにより、排気ガス通路８を旋回しながら排気ガス通路孔２６を介してタービンホイール２に導かれる排気ガスについて整流化が図れるとともに、ターボチャージャ１としての性能の確保および環状ベース２０の変形の抑制が可能となる。
【０１１７】
すなわち、排気ガス通路孔２６が接続部２３の円筒部２４に設けられることにより、排気ガス通路孔２６がターボ径方向に開口する孔部となり、接続部２３を構成するＲ形状部２５がターボ周方向について全周にわたって存在することとなる。これにより、排気ガス通路孔２６から環状ベース２０の内側に流入した排気ガスが沿う環状ベース２０の壁面として、滑らかな曲面形状であるＲ形状部２５の内周面がターボ周方向の全周にわたって存在するので、排気ガス通路孔２６からＶＮ機構部１１に導かれる排気ガスについての整流化が図られる。
【０１１８】
つまり、Ｒ形状部２５を含む部分に排気ガス通路孔２６が形成された場合、排気ガス通路８を旋回しながら排気ガス通路孔２６を介して流入する排気ガスについて流れを妨げる壁面が環状ベース２０において形成され、排気ガスのスムーズな流れが妨げられることが考えられる。この点、Ｒ形状部２５がターボ周方向について全周にわたって存在することにより、前述したように排気ガスの整流化が図られる。
【０１１９】
また、排気ガス通路孔２６が接続部２３の円筒部２４に設けられることにより、排気ガス通路孔２６によってＶＮ機構部１１のスロート面積（流体通過面積）が確保される。これにより、排気ガスの通路面積確保の観点から、ターボチャージャ１の性能を確保することができる。加えて、ターボ周方向について全周にわたって存在するＲ形状部２５により、環状ベース２０についてターボ軸方向の外力等に対して高い剛性を確保することができ、環状ベース２０の変形が抑制される。
【０１２０】
また、本実施形態の環状ベース２０においては、熱容量低減の観点から、第一環状部２１が、環状ベース２０の軽量化を図るための孔部である軽量孔２８を有する。軽量孔２８は、板面がターボ軸方向に対して垂直となるように形成される平板状の部分である第一環状部２１をターボ軸方向に貫通する孔部である。なお、第一環状部２１に形成される軽量孔２８は、環状ベース２０のシェル７に対する位置決めの際等にも用いられる。
【０１２１】
図５や図７等に示すように、軽量孔２８は、ターボ周方向を長手方向とし第一環状部２１の円弧形状に沿って湾曲した長孔形状を有する。軽量孔２８は、軽量孔２８と同様にターボ周方向を長手方向とする長孔部として形成される排気ガス通路孔２６との対比において、ターボ周方向の長さが短く形成される。本実施形態では、四個の軽量孔２８が、ターボ周方向において等間隔に設けられている。
【０１２２】
そして、第一環状部２１に設けられる軽量孔２８は、ターボ周方向について排気ガス通路孔２６の略中央に対応する位置に設けられている。すなわち、図７に示すように、排気ガス通路孔２６と同様に四個設けられ、排気ガス通路孔２６よりもターボ周方向の長さが短い軽量孔２８が、各排気ガス通路孔２６に対して、ターボ周方向について略中央位置に設けられている。
【０１２３】
言い換えると、軽量孔２８は、ターボ周方向について、隣り合う柱部２７間の略中央位置に設けられている。したがって、軽量孔２８は、ターボ周方向について、柱部２７と互い違いに（交互に）設けられる。
【０１２４】
このように、本実施形態の製造方法においては、第一環状部２１におけるターボ周方向について排気ガス通路孔２６の略中央に対応する位置に、軽量孔２８が設けられている。これにより、環状ベース２０の軽量化が図られるとともに、第一環状部２１および接続部２３を含む部分について軽量孔２８が設けられることによる剛性の低下が防止され、環状ベース２０の変形を抑制することができる。
【０１２５】
すなわち、軽量孔２８が、ターボ周方向について柱部２７近傍の位置に形成された場合、柱部２７の第一環状部２１側の接続部分の強度の確保が困難となる。柱部２７の接続部分は、環状ベース２０が受ける外力による影響が大きい部分である。このため、軽量孔２８がターボ周方向について柱部２７近傍の位置に形成されると、第一環状部２１および接続部２３を含む部分についてターボ軸方向の外力等に対する剛性が不足することが考えられる。この点、軽量孔２８がターボ周方向について排気ガス通路孔２６の略中央に対応する位置に設けられることにより、環状ベース２０の軽量化と第一環状部２１および接続部２３を含む部分についての剛性の確保との両立が可能となる。
【０１２６】
また、第一環状部２１において、ターボ周方向について排気ガス通路孔２６が形成される部位は、その排気ガス通路孔２６の形成にともなって平面度が低下する部位となる。具体的には、排気ガス通路孔２６は、例えば前述したようにターボ径方向について内側から外側への打ち抜きにより形成される。このため、第一環状部２１における排気ガス通路孔２６に対応する部位については、排気ガス通路孔２６の打ち抜き時に材料が引っ張られること等により、平面度が低下する。第一環状部２１における平面度の低下の度合いは、ターボ周方向について排気ガス通路孔２６の中央部において比較的大きくなる。
【０１２７】
平板状の部分である第一環状部２１の部分は、環状ベース２０に対する他の部材の溶接の際等における位置決めに用いられる場合がある。このため、第一環状部２１の部分については、所定の平面度が確保されることが望ましい。つまり、第一環状部２１の部分については、その平面度が低い場合、所定の平面度を得るための追加加工が必要となるときがある。
【０１２８】
そこで、軽量孔２８が第一環状部２１におけるターボ周方向について排気ガス通路孔２６の略中央に対応する位置に設けられることにより、第一環状部２１において平面度の低下の度合いが比較的大きい部位が取り除かれる。これにより、排気ガス通路孔２６の形成にともなう第一環状部２１の平面度の低下を抑制することができ、環状ベース２０の面精度の向上を図ることが可能となる。
【０１２９】
また、本実施形態のターボチャージャ１においては、前述したようにタービンハウジング６における排気ガスの出口に出口フランジ１０が設けられている。このように排気ガスの出口に設けられる出口フランジ１０は、ターボチャージャ１を構成するタービンハウジング６をターボチャージャ１が搭載されるエンジンの本体側に対して支持する部材（ステー）として用いられる。あるいは、出口フランジ１０に、ステーが取り付けられる。出口フランジ１０によるエンジン本体側に対するタービンハウジング６の支持は、エンジンの運転時の振動にともなうターボチャージャ１の振動を防止することを目的として行われる。
【０１３０】
すなわち、本実施形態では、出口フランジ１０は、タービンハウジング６をエンジンの本体側に対して支持するための支持部材として機能する。したがって、ターボチャージャ１は、出口フランジ１０によってタービンハウジング６を介してエンジンの本体側に対して支持される。出口フランジ１０は、タービンホイール２に導かれた排気ガスの出口側の端部、つまり本実施形態では排気ガスの出口となる環状ベース２０のスリーブ部２０ｂの先端開口部の周縁に設けられる。
【０１３１】
このようにタービンハウジング６において設けられる出口フランジ１０は、図１に示すように、締結支持部４０を有する。締結支持部４０は、出口フランジ１０においてターボ径方向外側に延出されるとともにエンジンの本体側に締結される部分である。つまり、本実施形態の出口フランジ１０は、締結支持部４０を有することにより、タービンハウジング６をエンジンの本体側に対して支持するための支持部材として機能する。
【０１３２】
締結支持部４０は、出口フランジ１０において排気管の接続用のボルト孔１０ａが設けられる部分と連続する部分であり、ボルト孔１０ａを形成する部分よりもターボ径方向外側に突出するように延設される。本実施形態の出口フランジ１０においては、締結支持部４０は、ターボ径方向である所定の方向（図１における下方向）に延設されている。
【０１３３】
締結支持部４０は、締結孔４１を有する。締結孔４１は、締結支持部４０の突出方向の先端部に設けられる。つまり、出口フランジ１０は、締結支持部４０に設けられる締結孔４１が用いられることで、例えばエンジンを構成するシリンダブロック等の、エンジンの本体側における所定の部位に対して他の部材を介する等してボルト等の締結具によって固定される。これにより、出口フランジ１０は、溶接等によって環状ベース２０のスリーブ部２０ｂに固定された状態で、その一端部側（締結支持部４０側）が、エンジンの本体側に固定される。このように、タービンハウジング６は、エンジンの本体側に対して、出口フランジ１０により支持される。
【０１３４】
このように締結支持部４０を有する出口フランジ１０は、回転軸３の軸心周り（回転軸心Ｃ周り）の位相について、締結支持部４０の位相が所定の位相となるように設けられる。ここで、位相とは、回転軸心Ｃ周りにおける位置（ターボ周方向における位置）である。そして、締結支持部４０の位相についての所定の位相は、ターボ周方向に隣り合う排気ガス通路孔２６の間の部分である柱部２７に対して、ターボ周方向に隣り合う柱部２７の中間の位相である。つまり、出口フランジ１０においてターボ径方向に延出される部分である締結支持部４０の突出方向の位相が、隣り合う柱部２７の間における中間の位相となるように、出口フランジ１０が設けられる。
【０１３５】
具体的には、図１１に示すように、回転軸心Ｃに対して、締結支持部４０の位相（直線Ｆ１参照）が、隣り合う柱部２７（２７Ａ）の位相（直線Ｆ２参照）の中間の位相となるように、出口フランジ１０が設けられる。ここで、本実施形態では、締結支持部４０の位相は、締結支持部４０の先端部に設けられる締結孔４１（の中心位置）の位相に対応し、柱部２７の位相は、ターボ周方向における柱部２７の中央の位置の位相に対応する。
【０１３６】
したがって、例えば、ターボ周方向について締結支持部４０を挟む二つの柱部２７（２７Ａ）の位相差（位相の間隔）が略９０°である場合、締結支持部４０の位相を示す直線Ｆ１は、二つの柱部２７（２７Ａ）それぞれの位相を示す二本の直線Ｆ２に対する位相差が略４５°となる。つまり、締結支持部４０を挟む柱部２７（２７Ａ）それぞれの位相を示す二本の直線Ｆ２がなす角度（締結支持部４０を挟む側の角度）が略９０°である場合、出口フランジ１０は、締結支持部４０の位相を示す直線Ｆ１が両方の直線Ｆ２に対して略４５°の角度をなすように設けられる。
【０１３７】
このように、本実施形態の製造方法においては、出口フランジ１０が、回転軸心Ｃ周りの位相について、締結支持部４０の位相が、柱部２７に対して、ターボ周方向に隣り合う柱部２７の中間の位相となるように設けられる。これにより、締結支持部４０を介して出口フランジ１０から環状ベース２０に入力される外力を複数の柱部２７（主に締結支持部４０を挟む二つの柱部２７（２７Ａ））によって分散して受け持つことが可能となるので、柱部２７の断面積の増加をともなうことなく、環状ベース２０の耐久性を向上させることが可能となる。
【０１３８】
すなわち、例えば、出口フランジ１０が、締結支持部４０の位相が環状ベース２０の柱部２７の位相と略同じ位相となるように設けられた場合、締結支持部４０を介して出口フランジ１０から環状ベース２０に入力される外力による負担（応力）が、締結支持部４０と位相が略同じ柱部２７に集中する。このように一つの柱部２７に応力が集中することは、環状ベース２０について外力に対する十分な耐久性が得られない原因となる。
【０１３９】
一方で、環状ベース２０について外力に対する耐久性を向上させるための手法としては、柱部２７の断面積を増加させることが考えられる。しかし、柱部２７の断面積の増加は、環状ベース２０の板厚の増加や、排気ガス通路孔２６が狭くなることによる排気ガスの通路面積の制約につながる。環状ベース２０の板厚の増加は、環状ベース２０の質量の増加を招くため、熱容量を低減させる観点から好ましくない。また、排気ガスの通路面積の制約は、ターボチャージャ１の性能の低下につながる。
【０１４０】
そこで、締結支持部４０の位相が二つの柱部２７の中間の位相となるように出口フランジ１０が設けられることで、環状ベース２０の熱容量低減の効果の低下等を招く柱部２７の断面積の増加をともなうことなく、環状ベース２０の耐久性を向上させることが可能となる。
【０１４１】
なお、出口フランジ１０が有する締結支持部４０の形状や配設位置等は、本実施形態に限定されるものではない。また、本実施形態では、締結支持部４０は、出口フランジ１０において一箇所に設けられているが、複数箇所に設けられてもよい。また、本実施形態では、出口フランジ１０が、締結支持部４０を有する支持部材として用いられているが、これに限定されるものではない。つまり、締結支持部４０を有する支持部材としては、出口フランジ１０とは別の部材が用いられてもよい。また、締結支持部４０の位相について、ターボ周方向に隣り合う柱部２７の中間の位相とは、ターボ周方向に隣り合う二つの柱部２７の間の任意の位相であり、好ましくは二つの柱部２７の間における中央部の位相である。
【０１４２】
ところで、本実施形態のターボチャージャ１が備える環状ベース２０として成形される板状の部材としては、前述したようにＳＵＳ板金等の耐熱材料が用いられる。かかる耐熱材料としては、一般に圧延鋼板が用いられる。
【０１４３】
具体的には、例えば図１２（ａ）に示すように、環状ベース２０として成形される板状の部材は、帯状の圧延鋼板５０から得られる。すなわち、圧延鋼板５０から、冷間鍛造等の塑性加工の対象となる板材として、円形状のブランク５１が切り出される。帯状の圧延鋼板５０においては、その長手方向（帯の長さ方向、矢印Ｇ１参照）が圧延方向に対応する。
【０１４４】
このように、環状ベース２０を構成する板状の部材である圧延鋼板５０については、塑性異方性を示すΔｒ値の絶対値が０．２５以下であることが好ましい。ここで、Δｒ値とは、具体的には次のような値である。
【０１４５】
圧延鋼板５０においては、その圧延方向（図１２（ａ）矢印Ｇ１参照）と、圧延方向に対する垂直方向（帯の幅方向）とでは、ｒ値（ランクフォード値とも称される。）が異なる。すなわち、図１２（ｂ）に示すように、圧延鋼板５０の板面に沿う方向について、圧延方向に対応する方向をＸ方向、圧延方向に対応する方向に対する垂直方向をＹ方向とすると、圧延鋼板５０については、Ｘ方向とＹ方向とでｒ値が異なる。ここで、ｒ値とは、板材に対して例えば引張試験のような単軸引張が与えられることによる板幅方向の歪と板厚方向の歪との比として表される値である。
【０１４６】
そして、圧延鋼板５０についてのΔｒ値とは、前記のとおり値が異なるＸ方向のｒ値およびＹ方向のｒ値の差を示す値である。したがって、圧延鋼板５０についてのΔｒ値は、例えば次のようにして求められる。
【０１４７】
すなわち、圧延鋼板５０について、Ｘ方向およびＹ方向それぞれを長手方向とする短冊状（長方形状）の試験片が切り出される。切り出された各試験片（Ｘ方向を長手方向とする試験片およびＹ方向を長手方向とする試験片）のそれぞれについて、試験片の長手方向を引張方向とする引張試験が行われ、各試験片についてのｒ値が求められる。これにより、圧延鋼板５０について、Ｘ方向のｒ値およびＹ方向のｒ値が求められる。そして、これらＸ方向のｒ値およびＹ方向のｒ値に基づいて、圧延鋼板５０についてのΔｒ値が求められる。
【０１４８】
このようにして求められる圧延鋼板５０についてのΔｒ値は、その値が小さいほど、材料の成形性が圧延方向（Ｘ方向）の影響を受けにくい材料であることを示す。つまり、Δｒ値が小さいほど、その材料による成形品の形状精度（例えば真円度）が向上する。
【０１４９】
したがって、図１２（ｂ）に示すように、Δｒ値が大きいと、ブランク５１は、冷間鍛造等の塑性加工を受けることにより、例えば図中において破線で示すように、真円形状に対して歪み、四角形に近いような形状となる。これに対し、Δｒ値が小さいと、ブランク５１が塑性加工を受けることによっても、図中において実線で示すように、ブランク５１について真円形状に近い形状が保持される。環状ベース２０として成形されるブランク５１については、真円形状に近い形状が保持されることが好ましい。つまり、圧延鋼板５０についてのΔｒ値は、小さいほど好ましい。なお、図１２（ｂ）においては、矢印Ｇ２で示す方向が圧延鋼板５０の圧延方向に対応する。
【０１５０】
一方で、Δｒ値が大きい材料が用いられる場合、成形品（完成品）の形状精度を確保するため、ブランク５１について成形時の板厚を余分に確保する必要がある。すなわち、Δｒ値が大きくなると、前記のとおりブランク５１の形状が歪む。このため、ブランク５１が成形されることで得られる環状ベース２０についての所望の形状（例えば真円形状等）を得るためには、歪んだ形状を含む成形品に対して例えば切削等の追加加工が施されることが必要となる。したがって、追加加工用の加工代を残す必要性から、ブランク５１について成形時の板厚を余分に確保する必要が生じる。このようにブランク５１の板厚を増加させることは、成形性の低下を招く。
【０１５１】
そこで、環状ベース２０を構成する板状の部材である圧延鋼板５０として、Δｒ値（絶対値）が０．２５以下である材料が用いられる。これにより、冷間鍛造等の塑性加工による環状ベース２０の成形において、材料の変形についての圧延鋼板５０の圧延方向の影響が低減され、成形品について良好な形状精度（例えば真円度等）が得られる。加えて、成形品（完成品）の形状精度を確保するためにブランク５１について成形時の板厚を余分に確保することが不要となり、良好な成形性が得られる。
【０１５２】
Δｒ値は、圧延鋼板５０として用いられる材料の種類によってある程度一定の値となる。実験例として、次のような結果が得られた。圧延鋼板５０としてＳＵＳ４３０が用いられた場合、成形品についての歪みが比較的大きく、十分な形状精度を得ることができなかった。ＳＵＳ４３０についてのΔｒ値は、約０．２７である。これに対し、圧延鋼板５０としてＳＵＳ４２５が用いられた場合、成形品についての歪みが比較的小さく真円に近い形状となり、良好な形状精度を得ることができた。ＳＵＳ４２５についてのΔｒ値は、０．１台の値である。
【０１５３】
以上のように、本実施形態に係る製造方法においては、環状ベース２０を構成する板状の部材として、塑性異方性を示すΔｒ値の絶対値が０．２５以下の材料が用いられることが好ましい。これにより、成形品としての環状ベース２０について形状精度および成形性の向上が図られる。
【符号の説明】
【０１５４】
１ ターボチャージャ
２ タービンホイール
３ 回転軸
６ タービンハウジング
７ シェル（ハウジング本体）
８ 排気ガス通路
１０ 出口フランジ
１１ ＶＮ機構部
２０ 環状ベース（補強部材）
２１ 第一環状部（環状部）
２２ 第二環状部（環状部）
２３ 接続部
２４ 円筒部
２５ Ｒ形状部
２６ 排気ガス通路孔
２７ 柱部
２８ 軽量孔
４０ 締結支持部
５０ 圧延鋼板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンからの排気ガスを動力源とするため所定の回転軸により回転可能に支持されるタービンホイールに対して前記排気ガスを導くための排気ガス通路を形成するタービンハウジングを有するターボチャージャであって、
前記タービンハウジングは、
板状の部材により構成されるハウジング本体と、
該ハウジング本体とともに前記排気ガス通路を形成し前記ハウジング本体を補強する補強部材と、を備え、
前記補強部材は、
略円環形状を有し前記回転軸の軸方向に間隔を隔てた状態で前記回転軸の軸心周りに設けられる一対の環状部と、
該一対の環状部同士を接続する接続部と、を有し、
前記一対の環状部および前記接続部が、板状の部材に対する塑性加工により一体成形された部品である、
ことを特徴とするターボチャージャ。
【請求項２】
前記塑性加工は、
少なくとも前記接続部の部分に、前記補強部材に作用する前記回転軸の軸方向の外力と対抗するように、前記回転軸の軸方向の残留圧縮応力または残留引張応力を付与する冷間鍛造である、
ことを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項３】
前記接続部は、
前記排気ガスを前記回転軸の径方向内側に導くための排気ガス通路孔を形成する部分であり、
前記排気ガス通路孔は、
前記回転軸の径方向について内側から外側への打ち抜きにより形成される孔部である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のターボチャージャ。
【請求項４】
前記排気ガス通路孔は、
前記環状部の周方向を長手方向とする長孔部であり、前記環状部の周方向について、前記回転軸の径方向に対向する位置に複数設けられている、
ことを特徴とする請求項３に記載のターボチャージャ。
【請求項５】
前記一対の環状部は、
前記回転軸の軸方向のうち前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側に位置する前記環状部である第一環状部と、該第一環状部よりも前記回転軸の径方向外側かつ前記回転軸の軸方向のうち前記出口側と反対側に位置する前記環状部である第二環状部であり、
前記接続部は、
前記回転軸の軸心方向を筒軸方向とする円筒状の部分であり前記筒軸方向の一側が前記第二環状部の内周側に連続する円筒部と、
前記円筒部の前記筒軸方向の他側から前記第一環状部の外周側にかけて連続する折曲げ形状部分であるＲ形状部と、を有し、
前記円筒部に、前記排気ガス通路孔が設けられている、
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のターボチャージャ。
【請求項６】
前記第一環状部は、
前記補強部材の軽量化を図るための孔部である軽量孔を有し、
前記軽量孔は、
前記環状部の周方向について前記排気ガス通路孔の略中央に対応する位置に設けられている、
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項７】
前記タービンハウジングは、
エンジンの本体側に対して、前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側の端部に設けられ前記回転軸の径方向外側に延出されるとともに前記本体側に締結される部分である締結支持部を有する支持部材により支持されるものであり、
前記支持部材は、
前記回転軸の軸心周りの位相について、
前記締結支持部の位相が、前記環状部の周方向に隣り合う前記排気ガス通路孔の間の部分である柱部に対して、前記環状部の周方向に隣り合う前記柱部の中間の位相となるように設けられる、
ことを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項８】
前記補強部材を構成する板状の部材について、塑性異方性を示すΔｒ値の絶対値が０．２５以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項９】
エンジンからの排気ガスを動力源とするため所定の回転軸により回転可能に支持されるタービンホイールに対して前記排気ガスを導くための排気ガス通路を形成するタービンハウジングを有するターボチャージャの製造方法であって、
前記タービンハウジングは、
板状の部材により構成されるハウジング本体と、
該ハウジング本体とともに前記排気ガス通路を形成し前記ハウジング本体を補強する補強部材と、を備えるものであり、
前記補強部材を、板状の部材に対する塑性加工により、略円環形状を有し前記回転軸の軸方向に間隔を隔てた状態で前記回転軸の軸心周りに設けられる一対の環状部と、該一対の環状部同士を接続する接続部とを有する部品として一体成形することを特徴とするターボチャージャの製造方法。
【請求項１０】
前記塑性加工として、
少なくとも前記接続部の部分に、前記補強部材に作用する前記回転軸の軸方向の外力と対抗するように、前記回転軸の軸方向の残留圧縮応力または残留引張応力を付与する冷間鍛造を行うことを特徴とする請求項９に記載のターボチャージャの製造方法。
【請求項１１】
前記接続部は、
前記排気ガスを前記回転軸の径方向内側に導くための排気ガス通路孔を形成する部分であり、
前記排気ガス通路孔を、前記回転軸の径方向について内側から外側への打ち抜きにより形成することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のターボチャージャの製造方法。
【請求項１２】
前記排気ガス通路孔は、前記環状部の周方向を長手方向とする長孔部であり、
該排気ガス通路孔を、前記環状部の周方向について、前記回転軸の径方向に対向する位置に同一工程にて形成することを特徴とする請求項１１に記載のターボチャージャの製造方法。
【請求項１３】
前記一対の環状部として、前記回転軸の軸方向のうち前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側に位置する前記環状部である第一環状部と、該第一環状部よりも前記回転軸の径方向外側かつ前記回転軸の軸方向のうち前記出口側と反対側に位置する前記環状部である第二環状部とを形成し、
前記接続部を、前記回転軸の軸心方向を筒軸方向とする円筒状の部分であり前記筒軸方向の一側が前記第二環状部の内周側に連続する円筒部と、前記円筒部の前記筒軸方向の他側から前記第一環状部の外周側にかけて連続する折曲げ形状部分であるＲ形状部とを有する部分として形成し、
前記円筒部に、前記排気ガス通路孔を設けることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のターボチャージャの製造方法。
【請求項１４】
前記第一環状部における前記環状部の周方向について前記排気ガス通路孔の略中央に対応する位置に、前記補強部材の軽量化を図るための孔部である軽量孔を設けることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のターボチャージャの製造方法。
【請求項１５】
前記タービンハウジングは、
エンジンの本体側に対して、前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側の端部に設けられ前記回転軸の径方向外側に延出されるとともに前記本体側に締結される部分である締結支持部を有する支持部材により支持されるものであり、
前記支持部材を、前記回転軸の軸心周りの位相について、前記締結支持部の位相が、前記環状部の周方向に隣り合う前記排気ガス通路孔の間の部分である柱部に対して、前記環状部の周方向に隣り合う前記柱部の中間の位相となるように設けることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のターボチャージャの製造方法。
【請求項１６】
前記補強部材を構成する板状の部材として、塑性異方性を示すΔｒ値の絶対値が０．２５以下の材料を用いることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか一項に記載のターボチャージャの製造方法。
【請求項１】
エンジンからの排気ガスを動力源とするため所定の回転軸により回転可能に支持されるタービンホイールに対して前記排気ガスを導くための排気ガス通路を形成するタービンハウジングを有するターボチャージャであって、
前記タービンハウジングは、
板状の部材により構成されるハウジング本体と、
該ハウジング本体とともに前記排気ガス通路を形成し前記ハウジング本体を補強する補強部材と、を備え、
前記補強部材は、
略円環形状を有し前記回転軸の軸方向に間隔を隔てた状態で前記回転軸の軸心周りに設けられる一対の環状部と、
該一対の環状部同士を接続する接続部と、を有し、
前記一対の環状部および前記接続部が、板状の部材に対する塑性加工により一体成形された部品である、
ことを特徴とするターボチャージャ。
【請求項２】
前記塑性加工は、
少なくとも前記接続部の部分に、前記補強部材に作用する前記回転軸の軸方向の外力と対抗するように、前記回転軸の軸方向の残留圧縮応力または残留引張応力を付与する冷間鍛造である、
ことを特徴とする請求項１に記載のターボチャージャ。
【請求項３】
前記接続部は、
前記排気ガスを前記回転軸の径方向内側に導くための排気ガス通路孔を形成する部分であり、
前記排気ガス通路孔は、
前記回転軸の径方向について内側から外側への打ち抜きにより形成される孔部である、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のターボチャージャ。
【請求項４】
前記排気ガス通路孔は、
前記環状部の周方向を長手方向とする長孔部であり、前記環状部の周方向について、前記回転軸の径方向に対向する位置に複数設けられている、
ことを特徴とする請求項３に記載のターボチャージャ。
【請求項５】
前記一対の環状部は、
前記回転軸の軸方向のうち前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側に位置する前記環状部である第一環状部と、該第一環状部よりも前記回転軸の径方向外側かつ前記回転軸の軸方向のうち前記出口側と反対側に位置する前記環状部である第二環状部であり、
前記接続部は、
前記回転軸の軸心方向を筒軸方向とする円筒状の部分であり前記筒軸方向の一側が前記第二環状部の内周側に連続する円筒部と、
前記円筒部の前記筒軸方向の他側から前記第一環状部の外周側にかけて連続する折曲げ形状部分であるＲ形状部と、を有し、
前記円筒部に、前記排気ガス通路孔が設けられている、
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のターボチャージャ。
【請求項６】
前記第一環状部は、
前記補強部材の軽量化を図るための孔部である軽量孔を有し、
前記軽量孔は、
前記環状部の周方向について前記排気ガス通路孔の略中央に対応する位置に設けられている、
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項７】
前記タービンハウジングは、
エンジンの本体側に対して、前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側の端部に設けられ前記回転軸の径方向外側に延出されるとともに前記本体側に締結される部分である締結支持部を有する支持部材により支持されるものであり、
前記支持部材は、
前記回転軸の軸心周りの位相について、
前記締結支持部の位相が、前記環状部の周方向に隣り合う前記排気ガス通路孔の間の部分である柱部に対して、前記環状部の周方向に隣り合う前記柱部の中間の位相となるように設けられる、
ことを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項８】
前記補強部材を構成する板状の部材について、塑性異方性を示すΔｒ値の絶対値が０．２５以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のターボチャージャ。
【請求項９】
エンジンからの排気ガスを動力源とするため所定の回転軸により回転可能に支持されるタービンホイールに対して前記排気ガスを導くための排気ガス通路を形成するタービンハウジングを有するターボチャージャの製造方法であって、
前記タービンハウジングは、
板状の部材により構成されるハウジング本体と、
該ハウジング本体とともに前記排気ガス通路を形成し前記ハウジング本体を補強する補強部材と、を備えるものであり、
前記補強部材を、板状の部材に対する塑性加工により、略円環形状を有し前記回転軸の軸方向に間隔を隔てた状態で前記回転軸の軸心周りに設けられる一対の環状部と、該一対の環状部同士を接続する接続部とを有する部品として一体成形することを特徴とするターボチャージャの製造方法。
【請求項１０】
前記塑性加工として、
少なくとも前記接続部の部分に、前記補強部材に作用する前記回転軸の軸方向の外力と対抗するように、前記回転軸の軸方向の残留圧縮応力または残留引張応力を付与する冷間鍛造を行うことを特徴とする請求項９に記載のターボチャージャの製造方法。
【請求項１１】
前記接続部は、
前記排気ガスを前記回転軸の径方向内側に導くための排気ガス通路孔を形成する部分であり、
前記排気ガス通路孔を、前記回転軸の径方向について内側から外側への打ち抜きにより形成することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のターボチャージャの製造方法。
【請求項１２】
前記排気ガス通路孔は、前記環状部の周方向を長手方向とする長孔部であり、
該排気ガス通路孔を、前記環状部の周方向について、前記回転軸の径方向に対向する位置に同一工程にて形成することを特徴とする請求項１１に記載のターボチャージャの製造方法。
【請求項１３】
前記一対の環状部として、前記回転軸の軸方向のうち前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側に位置する前記環状部である第一環状部と、該第一環状部よりも前記回転軸の径方向外側かつ前記回転軸の軸方向のうち前記出口側と反対側に位置する前記環状部である第二環状部とを形成し、
前記接続部を、前記回転軸の軸心方向を筒軸方向とする円筒状の部分であり前記筒軸方向の一側が前記第二環状部の内周側に連続する円筒部と、前記円筒部の前記筒軸方向の他側から前記第一環状部の外周側にかけて連続する折曲げ形状部分であるＲ形状部とを有する部分として形成し、
前記円筒部に、前記排気ガス通路孔を設けることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のターボチャージャの製造方法。
【請求項１４】
前記第一環状部における前記環状部の周方向について前記排気ガス通路孔の略中央に対応する位置に、前記補強部材の軽量化を図るための孔部である軽量孔を設けることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載のターボチャージャの製造方法。
【請求項１５】
前記タービンハウジングは、
エンジンの本体側に対して、前記タービンホイールに導かれた前記排気ガスの出口側の端部に設けられ前記回転軸の径方向外側に延出されるとともに前記本体側に締結される部分である締結支持部を有する支持部材により支持されるものであり、
前記支持部材を、前記回転軸の軸心周りの位相について、前記締結支持部の位相が、前記環状部の周方向に隣り合う前記排気ガス通路孔の間の部分である柱部に対して、前記環状部の周方向に隣り合う前記柱部の中間の位相となるように設けることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一項に記載のターボチャージャの製造方法。
【請求項１６】
前記補強部材を構成する板状の部材として、塑性異方性を示すΔｒ値の絶対値が０．２５以下の材料を用いることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか一項に記載のターボチャージャの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１０−１６３９６６（Ｐ２０１０−１６３９６６Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６９８５（Ｐ２００９−６９８５）
【出願日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１５日（２００９．１．１５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００１００８０５）アイシン高丘株式会社 (202)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]