JP3905818B2

JP3905818B2 - SURFACE TREATMENT STRUCTURE AND SURFACE TREATMENT METHOD

Info

Publication number: JP3905818B2
Application number: JP2002304825A
Authority: JP
Inventors: 白石　　隆; 靖明陣内
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2022-10-18
Also published as: JP2004138007A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気ガスにより回転駆動されるタービンホイールに連結されたコンプレッサによりエンジンへの給気を加圧する過給機における構成部材、及びウェストゲートバルブにより排気バイパス通路を開閉するウェストゲートバルブ付き過給機における構成部材の表面処理構造及び表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関用過給機は、タービンケーシングの内部に設けられたタービンホイールに、該タービンケーシング内に形成されたスクロール通路を通流した排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧するように構成されている。
【０００３】
かかる過給機においては、タービン側及びコンプレッサ側のガスシールを行うシールリングとタービンロータとは高温雰囲気中での高回転状態にて摺接しているが、該摺接部の潤滑は、特許文献１（特開２００１−２３４９１８号公報）あるいは特許文献２（特開２０００−８８６９号公報）に示されるように、タービンロータを軸支する軸受部からの漏洩油によりなされている。
尚、特許文献１においては、タービンロータ（回転軸部材）を、鉄を主成分とするマトリックス相中に４Ａ族（チタン族）元素のホウ化物を生成する強化相を分散して強度の向上を実現しているが、前記摺接部には潤滑性を向上させる格別な手段は施されてはいない。
またかかる過給機においては、特許文献１あるいは特許文献２に示されるように、金属面で構成されたタービンロータの外周面とタービンケーシングの内面との間、及びコンプレッサの外周面とコンプレッサケーシングの内面との間は、微小量の間隙として、該間隙部からのガス漏れによるタービン効率及びコンプレッサ効率の低下を回避している。
【０００４】
さらに、特許文献１の図２に示されるようなウェストゲートバルブ付き過給機においては、ウェストゲートアクチュエータとウェストゲートバルブとを連結するコントロールリンクのタービンケーシング貫通部を支持するブッシュの内面と該コントロールリンクの外周面との摺接部は、無潤滑の状態で相対回動しウェストゲートバルブの開閉作動をなすようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２３４９１８号公報（例えば、図２、図３、請求項１及び９）
【特許文献２】
特開２０００−８８６９号公報（例えば、図８）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、ウェストゲートバルブ付き過給機を含む過給機においては、タービン側及びコンプレッサ側のガスシールを行うシールリングとタービンロータとは高温雰囲気中での高速回転状態で摺接しているが、かかる摺接部の潤滑は、特許文献１あるいは特許文献２に示されるように、タービンロータを軸支する軸受部からの漏洩潤滑油によりなされている。
このため、前記シールリング摺接部の潤滑状態は前記漏洩潤滑油の量によって決まることとなり、該漏洩潤滑油の量が減少した場合には、高温雰囲気中で高速回転しているシールリング摺接部に潤滑不良による焼き付きが発生し易い。
【０００７】
また、特許文献１あるいは特許文献２に示される過給機においては、金属面で構成されたタービンロータの外周面とタービンケーシングの内面との間隙部、及びコンプレッサの外周面とコンプレッサケーシングの内面との間隙部のクリアランスを、前記のように、該間隙部からのガス漏れによるタービン効率及びコンプレッサ効率の低下を回避するため微小量に形成している。
しかしながら、かかる従来技術にあっては、該間隙部は対向する２部材の金属面が臨むように構成されていることから、該間隙部のクリアランスを、金属面同士の接触を回避可能な量に採っているため、該該間隙部からのガス漏れ量をある程度許容せざるを得ず、このためかかるガス漏れによるタービン効率及びコンプレッサ効率の低下は避けられない。
【０００８】
さらに特許文献１に示されるようなウェストゲートバルブ付き過給機においては、ウェストゲートアクチュエータとウェストゲートバルブとを連結するコントロールリンクとブッシュとの摺接部は、無潤滑の状態で相対回動しウェストゲートバルブの開閉作動をなすようになっているため、摺動抵抗が極めて大きくなり、ウェストゲートバルブの操作力が大きくなるとともに、該摺接部にスティックが発生してウェストゲートバルブの動作不良を招き易い。
しかしながら該摺接部のクリアランスを大きくすると、クリアランスからの排気ガスの漏れによるタービン効率の低下や環境問題への影響が懸念される、
等の問題点を有している。
【０００９】
本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、タービンロータガスシール部におけるシールリング部の潤滑不良による焼き付きの発生を防止するとともに、タービンロータの外周面とタービンケーシング及びコンプレッサケーシングの内面及びバックプレートとの間隙部からのガス漏れによるタービン効率及びコンプレッサ効率の低下を防止し、さらにはウェストゲートバルブ用コントロールリンクの摺接部におけるスティックによるウェストゲートバルブの動作不良の発生またはガス漏れによるタービン性能低下及び環境問題への影響を防止し得る過給機の表面処理構造及び表面処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するため、請求項１記載の発明として、タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧する過給機において、タービンロータの表面、及び該タービンロータの表面と微小間隙部を形成して対向するケース部材の表面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする過給機の表面処理構造を提案する。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
請求項２ないし４記載の発明は、前記微小間隙部を形成する２部材の炭素系乾性膜による表面処理構造の具体的構成に係り、請求項２の発明は請求項１において、前記微小間隙部を形成する前記タービンホイールの外面及び前記タービンケーシングの内面に、前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は請求項１において、前記微小間隙部を形成する前記コンプレッサの外面及び前記コンプレッサケーシングの内面に、前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明は請求項１において、前記微小間隙部を形成する前記タービンホイールの背面及びバックプレートの表面に、前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧するとともに、前記タービンホイールをバイパスして前記タービンケーシングの排気ガス出口に接続される排気バイパス通路と、ウェストゲートアクチュエータによりコントロールリンクを介して駆動制御されて前記排気バイパス通路を開閉するウェストゲートバルブとを備えた過給機において、前記タービンケーシングに設けられて前記コントロールリンクの前記タービンケーシング貫通部を支持する支持部材と該コントロールリンク支持部との摺接部に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【００１８】
請求項６ないし７記載の発明は、前記ウェストゲートバルブにおけるコントロールリンク摺接部の炭素系乾性膜による表面処理構造の具体的構成に係り、請求項６の発明は請求項５において、前記支持部材を前記タービンケーシングに固着されたブッシュにて構成し、該ブッシュと前記コントロールリンクの支持部との摺接部に前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【００１９】
請求項７の発明は請求項５において、前記支持部材を前記タービンケーシングに固着されたブッシュにて構成し、前記コントロールリンクの支持部を該コントロールリンクの外周に嵌挿されて前記ブッシュの内周面と摺接するシールリングにて構成し、該シールリングの外周面と該ブッシュの内面との摺接部に前記炭素系乾性膜を形成してなることを特徴とする。
【００２０】
請求項１ないし７記載の発明によれば、過給機の構成部材において、請求項１ないし４のように前記タービンロータの表面と微小間隙部を形成して対向する前記ケース部材の表面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜をそれぞれ形成する。
【００２１】
また請求項５ないし７のように、ウェストゲートバルブとを備えた過給機において、タービンケーシングに設けられてウェストゲートバルブ用コントロールリンクのタービンケーシング貫通部を支持する支持部材と該コントロールリンク支持部との摺接部に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成する。
【００２２】
従って請求項５ないし７の発明によれば、ウェストゲートバルブ付き過給機におけるウェストゲートバルブ用コントロールリンクの支持部材とコントロールリンクとの摺接部に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜からなる固体潤滑材の被膜を形成したので、高温雰囲気中で作動する前記摺接部の摺動抵抗を、前記特許文献１あるいは特許文献２にて提供されている従来技術のように該摺接部構成部材を無潤滑の状態で作動せしめるものに比べて大幅に低減することができる。
さらに前記摺動抵抗の低減により、該摺接部におけるクリアランスを低減することが可能となる。
【００２３】
またウェストゲートバルブ用コントロールリンクの支持部材とコントロールリンクとの摺接部における摺動抵抗が減少し、ウェストゲートバルブの操作力が低減されて該摺接部のスティック発生等によるウェストゲートバルブの動作不良の発生を防止できる。
さらに該摺接部のクリアランス低減により、クリアランスからのガス漏れによるタービン効率の低下や環境問題への影響を低減することが可能となる。
【００２４】
また請求項１ないし４の発明によれば、タービンロータの表面と微小間隙部を形成して対向する前記ケース部材の表面に炭素系乾性膜を充填形態にて形成して該微小間隙部のクリアランスを実質的にゼロ（０）として、潤滑機能を有する前記被膜の表面同士を摺接可能な状態にして過給機の運転に入ることが可能となる。
従って、前記微小間隙部に潤滑機能を有する炭素系乾性膜が形成されているため、前記タービンロータの表面と微小間隙部を形成して対向する前記ケース部材の金属面同士の接触が回避されることとなり、小さい摩擦抵抗で以ってクリアランスを最小値に保持して過給機の運転を行うことができ、該微小間隙部からのガス漏れ量が低減されて高いタービン効率及びコンプレッサ効率を維持できる。
【００２５】
請求項８ないし９記載の発明は、前記過給機構成部材の表面処理方法に係り、請求項８の発明は、タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧するとともに、前記タービンホイールをバイパスして前記タービンケーシングの排気ガス出口に接続される排気バイパス通路と、ウェストゲートアクチュエータによりコントロールリンクを介して駆動制御されて前記排気バイパス通路を開閉するウェストゲートバルブとを備えた過給機の構成部材の表面処理方法において、前記タービンケーシングに設けられて前記コントロールリンクのタービンケーシング貫通部を支持する支持部材と該コントロールリンク支持部との摺接部の構成部材を、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成してなる溶液中に浸漬した後乾燥させて、該構成部材の表面に炭素系乾性膜を形成し、次いで該構成部材を前記過給機に組み込むことを特徴とする。
【００２６】
【００２７】
請求項８の発明によれば、ウェストゲートバルブ付き過給機におけるウェストゲートバルブ用コントロールリンクの支持部材とコントロールリンクとの摺接部を構成する構成部材を、前記炭素超微粉体が溶融している溶媒中に浸漬した後乾燥させるという、極めて簡単な手法かつ少ない工程で以って前記構成部材に炭素系乾性膜を形成することができる。
【００２８】
【００２９】
請求項９の発明は、タービンケーシング内に設けられたタービンホイールに排気ガスを作用させて該タービンホイールを回転駆動し、該タービンホイールの回転を軸受ハウジングに軸支されたタービンシャフトを介してコンプレッサケーシング内に設けられたコンプレッサに伝達し、該コンプレッサによりエンジンへの給気を加圧するとともに、前記タービンホイールをバイパスして前記タービンケーシングの排気ガス出口に接続される排気バイパス通路と、ウェストゲートアクチュエータによりコントロールリンクを介して駆動制御されて前記排気バイパス通路を開閉するウェストゲートバルブとを備えた過給機の構成部材の表面処理方法において、前記タービンケーシングに設けられて前記コントロールリンクのタービンケーシング貫通部を支持する支持部材と該コントロールリンク支持部との摺接部の構成部材の表面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成してなる溶液を塗布して乾燥させた後、これらの部材を前記過給機に組み込むことを特徴とする。
【００３０】
請求項９の発明によれば、ウェストゲートバルブ付き過給機においてウェストゲートバルブ用コントロールリンクのタービンケーシング貫通部を支持する支持部材とコントロールリンクとの摺接部構成部材の表面に、炭素超微粉体が溶融している溶液を刷毛等により塗布して乾燥させるという、極めて簡単な手法かつ少ない工程で以って前記構成部材に正確な厚さの炭素系乾性膜を形成することができる。
例えば、前記ケース部材の表面に対し多量の該溶液を塗布し、該タービンロータの表面との微小隙間を充填するに充分な炭素系乾性膜を形成して該過給機に組み込み、運転等によって該タービンロータを回転させることで、干渉する炭素系乾性膜の不要な部分は掻き取られ、該微小隙間部のクリアランスを実質的にゼロ（０）とすることが可能となる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００３２】
図１は本発明の第１参考例に係る過給機のタービンホイールのガスシール部要部断面図、図２は第２参考例に係るコンプレッサのガスシール部要部断面図である。図３は第１実施例に係るタービンホイール外周間隙部近傍の要部断面図、図４は第２実施例に係るコンプレッサの外周間隙部近傍の要部断面図である。図５は第３実施例に係るバックプレート近傍の要部断面図である。図６は第４実施例に係るウェストゲートバルブ用コントロールリンク摺接部近傍の要部断面図、図７は第５実施例に係るウェストゲートバルブ用コントロールリンク摺接部近傍の要部断面図である。図８は本発明が適用されるウェストゲートバルブ付き過給機の縦断面図である。
【００３３】
本発明が適用されるウェストゲートバルブ付き過給機の構造を示す図８において、３０はタービンケーシング、３８は該タービンケーシング３０内の外周部に渦巻状に形成されたスクロール通路、４４はタービンロータで膨張仕事をした排ガスを機外に送出するための排気ガス出口である。３１はコンプレッサケーシング、３６は該コンプレッサケーシング３１と前記タービンケーシング３０とを連結する軸受ハウジングである。
【００３４】
３４はタービンホイール、３５はコンプレッサ、３３は該タービンホイール３４とコンプレッサ３５とを連結するタービンシャフト、３７は前記軸受ハウジング３６に取り付けられて前記タービンシャフト３３を支持する軸受である。０１は該タービンシャフト３３の回転軸心である。
５０は前記タービンホイール３４側のガスシール部、５１は前記コンプレッサ３５側のガス（空気）シール部、１は前記ガスシール部におけるシールリング支持ブラケットである。８は前記タービンホイール３４の背部に取り付けられたバックプレートであり、前記タービンホイール３４の背部からのガスリークを制御する。２はオイルデフレクタである。
【００３５】
かかる過給機はウェストゲートバルブ付き過給機であり、前記タービンホイール３４をバイパスして前記排気ガス出口４４に接続される不図示の排気バイパス通路をウェストゲートバルブ６３により開閉するようになっている。
６０はウェストゲートアクチュエータ、６１は該ウェストゲートアクチュエータの出力端を構成するアクチュエータロッド、６６は該アクチュエータロッド６１にピン６７を介して揺動可能に連結されたレバー、６４は該レバーと前記ウェストゲートバルブ６３とを連結するバルブシャフトである。該バルブシャフト６４は前記タービンケーシング３０の貫通部に取り付けられたブッシュ６５内に回動可能に嵌合されている。
そして、前記ウェストゲートアクチュエータ６０の出力変位によりアクチュエータロッド６１が往復動すると、レバー６６を介してバルブシャフト６４が前記ブッシュ６５の軸心廻りに回動せしめられるようになっている。
【００３６】
尚、本発明においては、図１に示される、タービンケーシング３０、軸受ハウジング３６、バックプレート８、コンプレッサケーシング３１は、ケース部材に含まれる。また、タービンホイール３４、タービンシャフト３３、コンプレッサ３５は、タービンロータに含まれる。
【００３７】
本発明は、以上のように構成された過給機の構成部材の表面処理構造及び表面処理方法に関するものである。
即ち本発明の第１参考例を示す図１において、１０１はタービンロータで、前記タービンホイール３４、タービンシャフト３３及び図８に示したコンプレッサ３５等により構成される。３は前記軸受ハウジング３６の内周に装着されたシールリングで、その内周面に前記タービンロータ１０１の外周面が摺接して、タービンホイール３４側のガスシールを行うようになっている。
かかる第１参考例においては、前記シールリング３の表面及び該シールリング３と摺接する前記タービンロータ１０１の表面に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜を形成する。
【００３８】
本発明の第２参考例を示す図２において、４は図８に示した前記軸受ハウジング３６側のシールリング支持ブラケット１の内周に装着されたコンプレッサ３５側のシールリングで、その内周面に前記タービンロータ１０１のコンプレッサ３５側部位に固着されたスリーブ５の外周面が摺接して、コンプレッサ３５側のガス（空気）シールを行うようになっている。
かかる第２参考例においては、前記シールリング４の表面及び該シールリング４と摺接する前記タービンロータ１０１の表面に前記炭素系乾性膜を形成する。
【００３９】
本発明の第１実施例を示す図３において、６は前記タービンホイール３４の外周面３４ａと前記タービンケーシング３０の内面との間に形成された微小間隙からなる間隙部である。
かかる第１実施例においては、前記間隙部６を形成する前記タービンホイール３４の外周面３４ａ及びこれと対向する前記タービンケーシング３０の内面に、前記炭素系乾性膜を形成して該間隙部６に金属面が露出しないようにする。
【００４０】
本発明の第２実施例を示す図４において、７は前記コンプレッサ３５の外周面３５ａと前記コンプレッサケーシング３１の内面との間に形成された微小間隙からなる間隙部、３３は前記タービンホイール３４（図８参照）と該コンプレッサ３５とを連結するタービンシャフトである。
かかる第２実施例においては、前記間隙部７を形成する前記コンプレッサ３５の外周面３５ａ及びこれと対向する前記コンプレッサケーシング３１の内面に、前記炭素系乾性膜を形成して、該間隙部７に金属面が露出しないようにする。
【００４１】
本発明の第３実施例を示す図５において、９は前記タービンホイール３４の背面と前記バックプレート８の側面との間に形成された微小間隙からなる間隙部である。その他の図８と同一の符号は同一の部材を指す。
かかる第３実施例においては、前記間隙部９を形成する前記タービンホイール３４の背面及びバックプレート８の側面に、前記炭素系乾性膜を形成して該間隙部９に金属面が露出しないようにする。
【００４２】
本発明をウェストゲートバルブ付き過給機に適用した第４実施例を示す図６において、６４は前記レバー６４の連結部６４ａと前記ウェストゲートバルブ６３とを連結するバルブシャフトで、該バルブシャフト６４はブッシュ６５内に回動可能に嵌合されている。
かかる第４実施例においては、タービンケーシング３０の貫通部に取り付けられた前記ブッシュ６５の内面及び前記バルブシャフト６４の該ブッシュ６５との摺接部に前記炭素系乾性膜を形成する。
【００４３】
本発明をウェストゲートバルブ付き過給機に適用した第５実施例を示す図７において、３０ａはタービンケーシング３０内に固定されたブッシュ、１０はウエストゲートバルブ６３の前記バルブシャフト６４の外周に嵌挿されて前記ブッシュ３０ａの内周面と摺接するシールリングである。
かかる第５実施例においては、前記ブッシュ３０ａの内面及び前記シールリング１０の外周面に前記炭素系乾性膜を形成する。
【００４４】
次に、前記第１〜第５実施例における過給機構成部材の表面処理は、次の第１、第２の２つの方法により行う。
即ち、前記表面処理の第１の方法においては、前記第１参考例におけるシールリング３、第２参考例におけるシールリング４、第３実施例におけるバックプレート８、第４実施例におけるブッシュ６５及びバルブシャフト６４、第５実施例におけるシールリング１０等の構成部材を、部品単体にて、炭素を主成分とする炭素超微粉体をキシレン液（溶媒）に溶融させて生成してなる溶液中に浸漬せしめる。
次いで、該構成部材を前記溶液から取り出して一定時間自然乾燥せしめる。これにより、前記構成部材の表面全面に炭素系乾性被膜が形成される。
そして前記炭素系乾性被膜が形成された構成部材を過給機に組み込む。
【００４５】
前記表面処理の第２の方法においては、前記第１参考例におけるシールリング３の表面及び該シールリング３と摺接する前記タービンロータ１０１の表面、第２参考例におけるシールリング４の表面及び該シールリング４と摺接するタービンロータ１０１の表面、第１実施例における間隙部６を形成するタービンホイール３４の外周面３４ａ及びこれと対向するタービンケーシング３０の内面、第２実施例における間隙部７を形成するコンプレッサ３５の外周面３５ａ及びこれと対向するコンプレッサケーシング３１の内面、第３実施例における間隙部９を形成するタービンホイール３４の背面及びバックプレート８の側面、第４実施例におけるブッシュ６５の内面及びバルブシャフト６４のブッシュ６５との摺接部、第５実施例におけるブッシュ３０ａの内面及びシールリング１０の外周面の夫々に、前記のような炭素を主成分とする炭素超微粉体をキシレン液（溶媒）に溶融させて生成してなる溶液を刷毛等を用いて塗布し、一定時間自然乾燥せしめる。
これにより、前記構成部材の摺動面あるいは相手部材との間に微小間隙を存して組み付けられる部材の表面に炭素系乾性被膜が形成される。そして前記炭素系乾性被膜が形成された構成部材を過給機に組み付ける。
【００４６】
かかる実施例によれば、ウェストゲートバルブ付き過給機におけるウェストゲートバルブ６３用バルブシャフト６４（コントロールリンク）の支持用ブッシュ６５とバルブシャフト６４との摺接部に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜からなる固体潤滑材の被膜を形成したので、高温雰囲気中で作動する前記摺接部の摺動抵抗を、従来技術のように該摺接部構成部材を無潤滑の状態で作動せしめるものに比べて大幅に低減することができる。
これにより、前記摺接部が炭素系乾性膜からなる固体潤滑材により常時安定した潤滑状態となり、高温雰囲気中で高速回転しているシールリング３、４摺接部における潤滑不良による焼き付きの発生を防止できる。
またウェストゲートバルブ６３用バルブシャフト６４（コントロールリンク）の支持用ブッシュ６５の摺接部における摺動抵抗が減少し、ウェストゲートバルブの操作力が低減されて該摺接部のスティック発生等によるウェストゲートバルブ６３の動作不良の発生を防止できる。
【００４７】
またかかる実施例によれば、タービンロータ１０１の表面と微小間隙部を形成して対向するタービンケーシング３０あるいはコンプレッサケーシングケース３１の表面に炭素系乾性膜を充填形態にて形成して該微小間隙部のクリアランスを実質的にゼロ（０）として、潤滑機能を有する前記被膜の表面同士を摺接可能な状態にし金属面同士の接触が回避される金属面同士の接触が回避され金属面同士の接触が回避されて過給機の運転に入ることが可能となる。
【００４８】
【発明の効果】
以上記載の如く本発明によれば、ウェストゲートバルブ付き過給機におけるウェストゲートバルブ用コントロールリンクの支持部材とコントロールリンクとの摺接部に、炭素を主成分とする炭素超微粉体を溶媒に溶融させて生成した炭素系乾性膜からなる固体潤滑材の被膜を形成したので、高温雰囲気中で作動する前記摺接部の摺動抵抗を、前記特許文献１あるいは特許文献２にて提供されている従来技術のように該摺接部構成部材を無潤滑の状態で作動せしめるものに比べて大幅に低減することができる。
【００４９】
これにより、前記摺接部が炭素系乾性膜からなる固体潤滑材により常時安定した潤滑状態となり、高温雰囲気中で高速回転しているシールリング摺接部における潤滑不良による焼き付きの発生を防止できる。
またウェストゲートバルブ用コントロールリンクの支持部材とコントロールリンクとの摺接部における摺動抵抗が減少し、ウェストゲートバルブの操作力が低減されて該摺接部のスティック発生等によるウェストゲートバルブの動作不良の発生を防止できる。
【００５０】
また本発明によれば、タービンロータの表面と微小間隙部を形成して対向する前記ケース部材の表面に炭素系乾性膜を充填形態にて形成して該微小間隙部のクリアランスを実質的にゼロ（０）として、潤滑機能を有する前記被膜の表面同士を摺接可能な状態にして過給機の運転に入ることが可能となる。
従って、前記微小間隙部に潤滑機能を有する炭素系乾性膜が形成されているため、前記タービンロータの表面と微小間隙部を形成して対向する前記ケース部材の金属面同士の接触が回避されることとなり、小さい摩擦抵抗で以ってクリアランスを最小値に保持して過給機の運転を行うことができ、該微小間隙部からのガス漏れ量が低減されて高いタービン効率及びコンプレッサ効率を維持できる。
【００５１】
また請求項８のように構成すれば、ウェストゲートバルブ付き過給機におけるウェストゲートバルブ用コントロールリンクの支持部材とコントロールリンクとの摺接部を構成する構成部材を、前記炭素超微粉体が溶融している溶媒中に浸漬した後乾燥させるという、極めて簡単な手法かつ少ない工程で以って前記構成部材に炭素系乾性膜を形成することができる。
【００５２】
また請求項９のように構成すれば、ウェストゲートバルブ付き過給機においてウェストゲートバルブ用コントロールリンクのタービンケーシング貫通部を支持する支持部材とコントロールリンクとの摺接部構成部材の表面に、炭素超微粉体が溶融している溶液を刷毛等により塗布して乾燥させるという、極めて簡単な手法かつ少ない工程で以って前記構成部材に正確な厚さの炭素系乾性膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１参考例に係る過給機のタービンホイールのガスシール部要部断面図である。
【図２】第２参考例に係るコンプレッサのガスシール部要部断面図である。
【図３】第１実施例に係るタービンホイール外周間隙部近傍の要部断面図である。
【図４】第２実施例に係るコンプレッサの外周間隙部近傍の要部断面図である。
【図５】第３実施例に係るバックプレート近傍の要部断面図である。
【図６】第４実施例に係るウェストゲートバルブ用コントロールリンク摺接部近傍の要部断面図である。
【図７】第５実施例に係るウェストゲートバルブ用コントロールリンク摺接部近傍の要部断面図である。
【図８】本発明が適用されるウェストゲートバルブ付き過給機の縦断面図である。
【符号の説明】
１シールリング支持ブラケット
２オイルデフレクタ
３、４、１０シールリング
６、７、９間隙部
８バックプレート
３０タービンケーシング
３１コンプレッサケーシング
３３タービンシャフト
３４タービンホイール
３５コンプレッサホイール
３６軸受ハウジング
３８スクロール通路
４４排気ガス出口
５０、５１ガスシール部
６０ウェストゲートアクチュエータ
６１アクチュエータロッド
６３ウェストゲートバルブ
６４バルブシャフト
６５ブッシュ
１０１タービンロータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a component in a turbocharger that pressurizes supply air to an engine by a compressor connected to a turbine wheel that is driven to rotate by exhaust gas, and a wastegate valve-equipped excess gate that opens and closes an exhaust bypass passage by a wastegate valve. The present invention relates to a surface treatment structure and a surface treatment method for components in a feeder.
[0002]
[Prior art]
The turbocharger for an internal combustion engine causes the exhaust gas flowing through a scroll passage formed in the turbine casing to act on a turbine wheel provided inside the turbine casing to drive the turbine wheel to rotate. The rotation of the wheel is transmitted to a compressor provided in the compressor casing via a turbine shaft supported by the bearing housing, and the supply air to the engine is pressurized by the compressor.
[0003]
In such a supercharger, the turbine ring and the compressor ring gas seal and the turbine rotor are in sliding contact with each other in a high rotation state in a high temperature atmosphere. 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-234918) or Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-8869), this is caused by leaking oil from a bearing portion that pivotally supports the turbine rotor.
In Patent Document 1, the strength of the turbine rotor (rotary shaft member) is improved by dispersing a reinforcing phase that generates a boride of a group 4A (titanium group) element in a matrix phase mainly composed of iron. Although realized, the sliding contact portion is not provided with any special means for improving lubricity.
Further, in such a supercharger, as shown in Patent Document 1 or Patent Document 2, between the outer peripheral surface of the turbine rotor and the inner surface of the turbine casing, which are formed of a metal surface, and between the outer peripheral surface of the compressor and the compressor casing, As a minute gap between the inner surface and the inner surface, a decrease in turbine efficiency and compressor efficiency due to gas leakage from the gap is avoided.
[0004]
Furthermore, in the turbocharger with a wastegate valve as shown in FIG. 2 of Patent Document 1, the inner surface of the bush that supports the turbine casing penetration of the control link that connects the wastegate actuator and the wastegate valve, and the control The sliding contact portion with the outer peripheral surface of the link rotates relative to the unlubricated state to open and close the wastegate valve.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-234918 (for example, FIG. 2, FIG. 3, claims 1 and 9)
[Patent Document 2]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-8869 (for example, FIG. 8)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in a turbocharger including a supercharger with a wastegate valve, the seal ring that performs gas sealing on the turbine side and the compressor side and the turbine rotor are in sliding contact with each other in a high-speed rotation state in a high-temperature atmosphere. However, as shown in Patent Document 1 or Patent Document 2, the sliding contact portion is lubricated by leaking lubricating oil from a bearing portion that pivotally supports the turbine rotor.
For this reason, the lubrication state of the seal ring sliding contact portion is determined by the amount of the leaked lubricant, and when the amount of leaked lubricant is reduced, the seal ring slide contact rotating at high speed in a high temperature atmosphere. Seizure due to poor lubrication is likely to occur in the part.
[0007]
Further, in the turbocharger shown in Patent Document 1 or Patent Document 2, a gap between the outer peripheral surface of the turbine rotor and the inner surface of the turbine casing, which is formed of a metal surface, and the outer peripheral surface of the compressor and the inner surface of the compressor casing, As described above, the clearance of the gap is formed in a minute amount in order to avoid a decrease in turbine efficiency and compressor efficiency due to gas leakage from the gap.
However, in such a prior art, the gap is configured so that the metal surfaces of the two opposing members face each other, so that the clearance of the gap is set to an amount that can avoid contact between the metal surfaces. Therefore, the amount of gas leakage from the gap portion must be allowed to some extent, and thus the turbine efficiency and the compressor efficiency are inevitably lowered due to such gas leakage.
[0008]
Further, in a turbocharger with a wastegate valve as shown in Patent Document 1, the sliding contact portion between the control link and the bush connecting the wastegate actuator and the wastegate valve is relatively rotated without lubrication. Since the opening and closing operation of the wastegate valve is performed, the sliding resistance becomes extremely large, the operating force of the wastegate valve increases, and a stick is generated at the sliding contact portion, resulting in malfunction of the wastegate valve. It is easy to invite.
However, when the clearance of the sliding contact portion is increased, there is a concern that the efficiency of the turbine may be reduced due to leakage of exhaust gas from the clearance or the environmental problems may be affected
And so on.
[0009]
In view of the problems of the prior art, the present invention prevents the occurrence of seizure due to poor lubrication of the seal ring portion in the turbine rotor gas seal portion, and between the outer peripheral surface of the turbine rotor, the inner surfaces of the turbine casing and the compressor casing, and the back plate. Prevents decline in turbine efficiency and compressor efficiency due to gas leakage from the gap, and also causes malfunction of the wastegate valve due to sticks in the sliding contact portion of the wastegate valve control link or degradation of turbine performance and environment due to gas leakage It is an object of the present invention to provide a surface treatment structure and a surface treatment method for a supercharger that can prevent an influence on a problem.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve such a problem, the present invention provides an invention according to claim 1, wherein exhaust gas is applied to a turbine wheel provided in a turbine casing to drive the turbine wheel to rotate, and the rotation of the turbine wheel is controlled to a bearing housing. In the supercharger that is transmitted to the compressor provided in the compressor casing via the turbine shaft that is pivotally supported by the compressor, and pressurizes the supply air to the engine by the compressor. A carbon-based dry film formed by melting a carbon ultrafine powder containing carbon as a main component in a solvent on the surface of the turbine rotor and the surface of the case member that forms a minute gap portion and faces the surface of the turbine rotor. Forming The surface treatment structure of the turbocharger characterized by
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
Claim 2 Or 4 The described invention relates to a specific configuration of a surface treatment structure by a carbon-based dry film of two members forming the minute gap portion. 2 The invention of claim 1 The carbon-based dry film is formed on the outer surface of the turbine wheel and the inner surface of the turbine casing that form the minute gap.
[0015]
Claim 3 The invention of claim 1 The carbon-based dry film is formed on the outer surface of the compressor and the inner surface of the compressor casing that form the minute gap portion.
[0016]
Claim 4 The invention of claim 1 The carbon-based dry film is formed on the back surface of the turbine wheel and the surface of the back plate that form the minute gaps.
[0017]
Claim 5 In the described invention, exhaust gas is allowed to act on a turbine wheel provided in a turbine casing to rotationally drive the turbine wheel. The compressor is provided with a compressor, and the air supply to the engine is pressurized by the compressor, and is controlled by an exhaust bypass passage that bypasses the turbine wheel and is connected to the exhaust gas outlet of the turbine casing, and a wastegate actuator. A turbocharger comprising a wastegate valve that is driven and controlled via a link to open and close the exhaust bypass passage, and a support member that is provided in the turbine casing and supports the turbine casing penetration of the control link, and The sliding contact portion between the cement roll link supporting part, characterized in that by forming a carbonaceous dry film formed by melting carbon ultrafine powder composed mainly of carbon in the solvent.
[0018]
Claim 6 Or 7 The described invention relates to a specific configuration of a surface treatment structure by a carbon-based dry film of a control link sliding contact portion in the waste gate valve, 6 The invention of claim 5 The support member is constituted by a bush fixed to the turbine casing, and the carbon-based dry film is formed in a sliding contact portion between the bush and the support portion of the control link.
[0019]
Claim 7 The invention of claim 5 The support member is constituted by a bush fixed to the turbine casing, and the support portion of the control link is constituted by a seal ring which is fitted on the outer periphery of the control link and slidably contacts the inner peripheral surface of the bush. The carbon-based dry film is formed on the sliding contact portion between the outer peripheral surface of the seal ring and the inner surface of the bush.
[0020]
Claim 1 to 7 According to the described invention, in the structural member of the supercharger , Contract Claim 1 Or 4 A carbon-based dry film formed by melting a carbon ultrafine powder mainly composed of carbon in a solvent is formed on the surface of the case member that forms a micro gap with the surface of the turbine rotor and faces each other. Form.
[0021]
And claims 5 In the turbocharger including the wastegate valve as in the case of 7, the sliding contact between the support member provided in the turbine casing and supporting the turbine casing penetration part of the control link for the wastegate valve, and the control link support part. A carbon-based dry film formed by melting an ultrafine carbon powder mainly composed of carbon in a solvent is formed on the part.
[0022]
Therefore Claims 5-7 According to the invention If Carbon-based dry film formed by melting ultrafine carbon powder mainly composed of carbon in a solvent at the sliding contact part of the control link support member and control link for the wastegate valve in a turbocharger with an exhaust gate valve Since the coating film of the solid lubricant is formed, the sliding resistance of the sliding contact portion operating in a high temperature atmosphere is set to the sliding contact as in the prior art provided in Patent Document 1 or Patent Document 2. This can be greatly reduced as compared with the case where the component member is operated in a non-lubricated state.
Furthermore, by reducing the sliding resistance, the clearance at the sliding contact portion can be reduced.
[0023]
Also The sliding resistance at the sliding contact portion between the control link support member and the control link for the waste gate valve is reduced, the operating force of the waste gate valve is reduced, and the waste operation of the waste gate valve due to sticking of the sliding contact portion, etc. Can be prevented.
Further, by reducing the clearance of the sliding contact portion, it is possible to reduce the turbine efficiency decrease and the environmental problem due to gas leakage from the clearance.
[0024]
Also Claims 1 to 4 According to the present invention, a carbon-based dry film is formed in a filling form on the surface of the case member that is opposed to the surface of the turbine rotor, and the clearance of the minute gap is substantially zero (0). ), The surfaces of the coating films having a lubricating function can be brought into sliding contact with each other, and the operation of the supercharger can be started.
Accordingly, since the carbon-based dry film having a lubricating function is formed in the minute gap portion, the contact between the metal surfaces of the case member facing the surface of the turbine rotor by forming the minute gap portion is avoided. As a result, the turbocharger can be operated while keeping the clearance at a minimum value with a small frictional resistance, and the amount of gas leakage from the minute gap is reduced to maintain high turbine efficiency and compressor efficiency. it can.
[0025]
Claim 8 Or 9 The invention according to claim relates to a surface treatment method of the supercharger component, 8 In this invention, exhaust gas is allowed to act on a turbine wheel provided in a turbine casing to rotationally drive the turbine wheel. It is transmitted to the installed compressor, and the supply air to the engine is pressurized by the compressor. And an exhaust bypass passage that bypasses the turbine wheel and is connected to an exhaust gas outlet of the turbine casing, and a wastegate valve that is driven and controlled via a control link by a wastegate actuator to open and close the exhaust bypass passage. In the surface treatment method of the structural member of the supercharger provided, the structural member of the sliding contact portion between the support link provided on the turbine casing and supporting the turbine casing penetration portion of the control link, and the control link support portion, Carbon ultrafine powder containing carbon as a main component is melted in a solvent and dipped in a solution formed, and then dried to form a carbon-based dry film on the surface of the constituent member. It is incorporated in the supercharger.
[0026]
[0027]
Claim 8 According to the invention If The constituent members constituting the sliding contact portion of the control link support member for the control gate for the wastegate valve in the turbocharger with an exhaust gate valve are dipped in the solvent in which the carbon ultrafine powder is melted and then dried. The carbon-based dry film can be formed on the constituent member with an extremely simple method and a small number of steps.
[0028]
[0029]
Claim 9 According to the invention, exhaust gas is allowed to act on a turbine wheel provided in a turbine casing to rotationally drive the turbine wheel, and the rotation of the turbine wheel is brought into the compressor casing via a turbine shaft pivotally supported by a bearing housing. An exhaust gas bypass passage connected to the exhaust gas outlet of the turbine casing by bypassing the turbine wheel and a control link by a wastegate actuator. And a wastegate valve that is driven and controlled through a wastegate valve that opens and closes the exhaust bypass passage, and is provided in the turbine casing to support a turbine casing through portion of the control link A solution formed by melting carbon ultrafine powder containing carbon as a main component in a solvent was applied to the surface of the constituent member of the sliding contact portion between the supporting member and the control link supporting portion and dried. Then, these members are incorporated in the supercharger.
[0030]
Claim 9 According to the invention If In the turbocharger with an exhaust gate valve, a solution in which ultrafine carbon powder is melted is formed on the surface of the sliding member constituting member of the support member that supports the turbine casing penetration of the control link for the wastegate valve. A carbon-based dry film having an accurate thickness can be formed on the constituent member by a very simple method and a small number of steps of applying and drying with a brush or the like.
For example, a large amount of the solution is applied to the surface of the case member, and a carbon-based dry film sufficient to fill a minute gap with the surface of the turbine rotor is formed and incorporated in the supercharger. By rotating the turbine rotor, unnecessary portions of the interfering carbon-based dry film are scraped off, and the clearance of the minute gap can be made substantially zero (0).
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments shown in the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the component parts described in this example are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Only.
[0032]
FIG. 1 shows the first aspect of the present invention. reference FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a gas seal portion of a turbine wheel of a turbocharger according to an example. reference It is a gas seal part principal part sectional view of the compressor concerning an example. Figure 3 shows 1 FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part in the vicinity of the outer peripheral clearance of the turbine wheel according to the embodiment. 2 It is principal part sectional drawing of the outer peripheral gap part vicinity of the compressor which concerns on an Example. FIG. 3 It is principal part sectional drawing of the backplate vicinity which concerns on an Example. Figure 6 shows 4 FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part in the vicinity of the control link sliding contact portion for the wastegate valve according to the embodiment. 5 It is principal part sectional drawing of the control link sliding contact part for wastegate valves concerning an Example. FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a supercharger with a wastegate valve to which the present invention is applied.
[0033]
In FIG. 8 showing the structure of a supercharger with a wastegate valve to which the present invention is applied, 30 is a turbine casing, 38 is a scroll passage formed in a spiral shape on the outer periphery of the turbine casing 30, and 44 is a turbine rotor. It is an exhaust gas outlet for sending out the exhaust gas that has been subjected to expansion work in the outside of the machine. Reference numeral 31 denotes a compressor casing, and 36 denotes a bearing housing for connecting the compressor casing 31 and the turbine casing 30.
[0034]
Reference numeral 34 denotes a turbine wheel, 35 denotes a compressor, 33 denotes a turbine shaft that connects the turbine wheel 34 and the compressor 35, and 37 denotes a bearing that is attached to the bearing housing 36 and supports the turbine shaft 33. 01 is the rotational axis of the turbine shaft 33.
50 is a gas seal part on the turbine wheel 34 side, 51 is a gas (air) seal part on the compressor 35 side, and 1 is a seal ring support bracket in the gas seal part. A back plate 8 is attached to the back of the turbine wheel 34 and controls gas leak from the back of the turbine wheel 34. 2 is an oil deflector.
[0035]
Such a turbocharger is a supercharger with a wastegate valve, and opens and closes an exhaust bypass passage (not shown) connected to the exhaust gas outlet 44 by bypassing the turbine wheel 34 by a wastegate valve 63. Yes.
60 is a wastegate actuator, 61 is an actuator rod constituting the output end of the wastegate actuator, 66 is a lever that is swingably connected to the actuator rod 61 via a pin 67, and 64 is the lever and the wastegate. This is a valve shaft that connects the valve 63. The valve shaft 64 is rotatably fitted in a bush 65 attached to a through portion of the turbine casing 30.
When the actuator rod 61 reciprocates due to the output displacement of the wastegate actuator 60, the valve shaft 64 is rotated about the axis of the bush 65 via the lever 66.
[0036]
In the present invention, the turbine casing 30, the bearing housing 36, the back plate 8, and the compressor casing 31 shown in FIG. 1 are included in the case member. Further, the turbine wheel 34, the turbine shaft 33, and the compressor 35 are included in the turbine rotor.
[0037]
The present invention relates to a surface treatment structure and a surface treatment method for a structural member of a supercharger configured as described above.
That is, the first of the present invention reference In FIG. 1 showing an example, reference numeral 101 denotes a turbine rotor, which includes the turbine wheel 34, the turbine shaft 33, the compressor 35 shown in FIG. Reference numeral 3 denotes a seal ring mounted on the inner periphery of the bearing housing 36. The outer peripheral surface of the turbine rotor 101 is slidably contacted with the inner peripheral surface thereof to perform gas sealing on the turbine wheel 34 side.
Such first reference In an example, a carbon-based dry film formed by melting carbon ultrafine powder mainly composed of carbon in a solvent on the surface of the seal ring 3 and the surface of the turbine rotor 101 that is in sliding contact with the seal ring 3. Form.
[0038]
Second of the present invention reference In FIG. 2 showing an example, 4 is a seal ring on the compressor 35 side mounted on the inner periphery of the seal ring support bracket 1 on the bearing housing 36 side shown in FIG. The outer peripheral surface of the sleeve 5 fixed to the compressor 35 side portion is in sliding contact with the compressor 35 to perform gas (air) sealing.
Such second reference In the example, the carbon-based dry film is formed on the surface of the seal ring 4 and the surface of the turbine rotor 101 that is in sliding contact with the seal ring 4.
[0039]
First of the present invention 1 In FIG. 3 showing the embodiment, reference numeral 6 denotes a gap formed by a minute gap formed between the outer peripheral surface 34 a of the turbine wheel 34 and the inner surface of the turbine casing 30.
Take this second 1 In an embodiment, the carbon-based dry film is formed on the outer peripheral surface 34 a of the turbine wheel 34 that forms the gap portion 6 and the inner surface of the turbine casing 30 that faces the outer peripheral surface 34 a, and the gap portion 6 has a metal surface. Avoid exposure.
[0040]
First of the present invention 2 In FIG. 4 showing the embodiment, 7 is a gap portion formed by a minute gap formed between the outer peripheral surface 35a of the compressor 35 and the inner surface of the compressor casing 31, and 33 is the turbine wheel 34 (see FIG. 8). A turbine shaft connecting the compressor 35.
Take this second 2 In an embodiment, the carbon-based dry film is formed on the outer peripheral surface 35a of the compressor 35 that forms the gap portion 7 and the inner surface of the compressor casing 31 that faces the outer surface 35a, and the gap portion 7 has a metal surface. Avoid exposure.
[0041]
First of the present invention 3 In FIG. 5 showing the embodiment, reference numeral 9 denotes a gap formed by a minute gap formed between the back surface of the turbine wheel 34 and the side surface of the back plate 8. The same reference numerals as those in FIG. 8 denote the same members.
Take this second 3 In the embodiment, the carbon-based dry film is formed on the back surface of the turbine wheel 34 and the side surface of the back plate 8 forming the gap portion 9 so that the metal surface is not exposed to the gap portion 9.
[0042]
The present invention is applied to a turbocharger with a wastegate valve. 4 In FIG. 6 showing the embodiment, reference numeral 64 denotes a valve shaft that connects the connecting portion 64 a of the lever 64 and the wastegate valve 63, and the valve shaft 64 is rotatably fitted in the bush 65.
Take this second 4 In the embodiment, the carbon-based dry film is formed on the inner surface of the bush 65 attached to the penetrating portion of the turbine casing 30 and the sliding contact portion of the valve shaft 64 with the bush 65.
[0043]
The present invention is applied to a turbocharger with a wastegate valve. 5 In FIG. 7 showing the embodiment, 30a is a bush fixed in the turbine casing 30, and 10 is a seal ring which is fitted on the outer periphery of the valve shaft 64 of the wastegate valve 63 and slidably contacts the inner peripheral surface of the bush 30a. It is.
Take this second 5 In the embodiment, the carbon-based dry film is formed on the inner surface of the bush 30 a and the outer peripheral surface of the seal ring 10.
[0044]
Next, the first to the first 5 The surface treatment of the turbocharger component in the embodiment is performed by the following first and second methods.
That is, in the first method of surface treatment, the first method reference Seal ring 3 in the example, second reference Seal ring 4 in the example, no. 3 Back plate 8 in the embodiment, No. 4 Bush 65 and valve shaft 64 in the embodiment, 5 The constituent members such as the seal ring 10 in the embodiment are immersed in a solution formed by melting an ultrafine carbon powder mainly composed of carbon in a xylene solution (solvent) as a single component.
Next, the constituent member is taken out from the solution and naturally dried for a predetermined time. As a result, a carbon-based dry film is formed on the entire surface of the constituent member.
And the structural member in which the said carbon-type dry film was formed is integrated in a supercharger.
[0045]
In the second method of the surface treatment, the first method reference In the example, the surface of the seal ring 3 and the surface of the turbine rotor 101 in sliding contact with the seal ring 3, the second reference The surface of the seal ring 4 and the surface of the turbine rotor 101 in sliding contact with the seal ring 4 in the example, 1 In the embodiment, the outer peripheral surface 34a of the turbine wheel 34 that forms the gap 6 and the inner surface of the turbine casing 30 that opposes the outer peripheral surface 34a. 2 In the embodiment, the outer peripheral surface 35a of the compressor 35 that forms the gap 7 and the inner surface of the compressor casing 31 that opposes the outer peripheral surface 35a. 3 In the embodiment, the rear surface of the turbine wheel 34 and the side surface of the back plate 8 that form the gap 9, 4 In the embodiment, the sliding contact portion between the inner surface of the bush 65 and the bush 65 of the valve shaft 64, 5 Brush the solution formed by melting the carbon ultrafine powder mainly composed of carbon as described above into the xylene liquid (solvent) on the inner surface of the bush 30a and the outer peripheral surface of the seal ring 10 in the embodiment. Etc. and dry naturally for a certain time.
As a result, a carbon-based dry film is formed on the surface of the member to be assembled with a minute gap between the sliding surface of the component member or the counterpart member. And the structural member in which the said carbon-type dry film was formed is assembled | attached to a supercharger.
[0046]
According to such an embodiment If In the supercharger with a wastegate valve, carbon ultrafine powder mainly composed of carbon is used as a solvent at the sliding contact portion between the support shaft 65 of the valve shaft 64 (control link) for the wastegate valve 63 and the valve shaft 64. Since a solid lubricant film made of a carbon-based dry film formed by melting is formed, the sliding resistance of the sliding contact portion operating in a high-temperature atmosphere is reduced as in the prior art. This can be greatly reduced as compared with the one operated in a lubricated state.
As a result, the sliding contact portion is always in a stable lubricating state by the solid lubricant made of the carbon-based dry film, and seizure occurs due to poor lubrication in the seal ring 3 and the sliding contact portion rotating at high speed in a high temperature atmosphere. Can be prevented.
In addition, the sliding resistance at the sliding contact portion of the supporting bush 65 of the valve shaft 64 (control link) for the waste gate valve 63 is reduced, the operating force of the waste gate valve is reduced, and the waist due to the sticking of the sliding contact portion, etc. Occurrence of malfunction of the gate valve 63 can be prevented.
[0047]
In addition, according to this embodiment, a minute gap is formed on the surface of the turbine rotor 101 and the surface of the turbine casing 30 or the compressor casing case 31 opposed to the surface is formed in a filling form with a carbon-based dry film. The surface of the coating having a lubricating function is made in a slidable contact state, and the contact between the metal surfaces is avoided and the contact between the metal surfaces is avoided. Is avoided, and the turbocharger can be started.
[0048]
【The invention's effect】
According to the present invention as described above If Carbon-based dry film formed by melting ultrafine carbon powder mainly composed of carbon in a solvent at the sliding contact part of the control link support member and control link for the wastegate valve in a turbocharger with an exhaust gate valve Since the coating film of the solid lubricant is formed, the sliding resistance of the sliding contact portion operating in a high temperature atmosphere is set to the sliding contact as in the prior art provided in Patent Document 1 or Patent Document 2. This can be greatly reduced as compared with the case where the component member is operated in a non-lubricated state.
[0049]
Accordingly, the sliding contact portion is always in a stable lubrication state by the solid lubricant made of the carbon-based dry film, and the occurrence of seizure due to poor lubrication in the seal ring sliding contact portion rotating at high speed in a high temperature atmosphere can be prevented.
In addition, the sliding resistance at the sliding contact portion between the control link support member and the control link for the waste gate valve is reduced, the operating force of the waste gate valve is reduced, and the operation of the waste gate valve due to the sticking of the sliding contact portion, etc. The occurrence of defects can be prevented.
[0050]
Further, according to the present invention, a carbon-based dry film is formed in a filling form on the surface of the case member that is opposed to the surface of the turbine rotor, and the clearance of the minute gap is substantially zero. As (0), the surfaces of the coatings having a lubricating function can be brought into sliding contact with each other, and the operation of the supercharger can be started.
Accordingly, since the carbon-based dry film having a lubricating function is formed in the minute gap portion, the contact between the metal surfaces of the case member facing the surface of the turbine rotor by forming the minute gap portion is avoided. As a result, the turbocharger can be operated while keeping the clearance at a minimum value with a small frictional resistance, and the amount of gas leakage from the minute gap is reduced to maintain high turbine efficiency and compressor efficiency. it can.
[0051]
And claims 8 Configured as If The constituent members constituting the sliding contact portion of the control link support member for the control gate for the wastegate valve in the turbocharger with an exhaust gate valve are dipped in the solvent in which the carbon ultrafine powder is melted and then dried. The carbon-based dry film can be formed on the constituent member with an extremely simple method and a small number of steps.
[0052]
And claims 9 Configured as If In the turbocharger with an exhaust gate valve, a solution in which ultrafine carbon powder is melted is formed on the surface of the sliding member constituting member of the support member that supports the turbine casing penetration of the control link for the wastegate valve. A carbon-based dry film having an accurate thickness can be formed on the constituent member by a very simple method and a small number of steps of applying and drying with a brush or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 reference It is a gas seal part principal part sectional view of the turbine wheel of the supercharger concerning an example.
FIG. 2 reference It is a gas seal part principal part sectional view of the compressor concerning an example.
[Figure 3] 1 It is principal part sectional drawing of the turbine wheel outer periphery clearance gap vicinity which concerns on an Example.
FIG. 4 2 It is principal part sectional drawing of the outer peripheral gap part vicinity of the compressor which concerns on an Example.
FIG. 5 3 It is principal part sectional drawing of the backplate vicinity which concerns on an Example.
FIG. 6 4 It is principal part sectional drawing of the control link sliding contact part for wastegate valves concerning an Example.
FIG. 7 5 It is principal part sectional drawing of the control link sliding contact part for wastegate valves concerning an Example.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a supercharger with a wastegate valve to which the present invention is applied.
[Explanation of symbols]
1 Seal ring support bracket
2 Oil deflector
3, 4, 10 Seal ring
6, 7, 9 Gap
8 Back plate
30 Turbine casing
31 Compressor casing
33 Turbine shaft
34 Turbine wheel
35 Compressor wheel
36 Bearing housing
38 Scroll passage
44 Exhaust gas outlet
50, 51 Gas seal part
60 Wastegate actuator
61 Actuator rod
63 Westgate valve
64 Valve shaft
65 bush
101 Turbine rotor

Claims

A compressor provided in a compressor casing via a turbine shaft pivotally supported by a bearing housing, by causing exhaust gas to act on the turbine wheel provided in the turbine casing to rotationally drive the turbine wheel. In the supercharger that pressurizes the supply air to the engine by the compressor , carbon is mainly applied to the surface of the turbine rotor and the surface of the case member that is opposed to the surface of the turbine rotor. A surface treatment structure for a supercharger, comprising a carbon-based dry film formed by melting carbon ultrafine powder as a component in a solvent .

2. The surface treatment structure for a supercharger according to claim 1 , wherein the carbon-based dry film is formed on an outer surface of the turbine wheel and an inner surface of the turbine casing forming the minute gap portion .

The surface treatment structure for a supercharger according to claim 1 , wherein the carbon-based dry film is formed on an outer surface of the compressor and an inner surface of the compressor casing forming the minute gap portion .

2. The surface treatment structure for a supercharger according to claim 1, wherein the carbon-based dry film is formed on a rear surface of the turbine wheel and a surface of a back plate that form the minute gap portion .

A compressor provided in a compressor casing via a turbine shaft pivotally supported by a bearing housing, by causing exhaust gas to act on the turbine wheel provided in the turbine casing to rotationally drive the turbine wheel. To the engine and pressurizing the supply air to the engine by the compressor. The exhaust bypass passage connected to the exhaust gas outlet of the turbine casing bypassing the turbine wheel and driven by the wastegate actuator via the control link In a supercharger comprising a wastegate valve that is controlled to open and close the exhaust bypass passage, a support member that is provided in the turbine casing and supports the turbine casing penetration of the control link, and the control unit The sliding contact portion between the click support portion, the surface treatment of the supercharger you characterized by being obtained by forming a carbon-based dry film formed by melting carbon ultrafine powder composed mainly of carbon in the solvent Construction.

The said support member is comprised by the bush fixed to the said turbine casing, and the said carbon-type dry film | membrane is formed in the sliding contact part of this bush and the support part of the said control link. The supercharger surface treatment structure described.

The support member is configured by a bush fixed to the turbine casing, and the support portion of the control link is configured by a seal ring that is inserted into the outer periphery of the control link and is in sliding contact with the inner peripheral surface of the bush, 6. The surface treatment structure for a supercharger according to claim 5, wherein the carbon-based dry film is formed in a sliding contact portion between the outer peripheral surface of the seal ring and the inner surface of the bush .

A compressor provided in a compressor casing via a turbine shaft pivotally supported by a bearing housing, by causing exhaust gas to act on the turbine wheel provided in the turbine casing to rotationally drive the turbine wheel. To the engine and pressurizing the supply air to the engine by the compressor, and the exhaust bypass passage connected to the exhaust gas outlet of the turbine casing by-passing the turbine wheel and driven by the wastegate actuator via the control link In the method for surface treatment of a structural member of a supercharger comprising a wastegate valve that is controlled to open and close the exhaust bypass passage, a support portion that is provided in the turbine casing and supports a turbine casing penetration portion of the control link The constituent member of the sliding contact portion between the control link support portion and the control link support portion is dipped in a solution formed by melting carbon ultrafine powder containing carbon as a main component in a solvent, and then dried, and the constituent member is dried. A surface treatment method for a supercharger constituent member, wherein a carbon-based dry film is formed on the surface of the supercharger and then the constituent member is incorporated into the supercharger.

A compressor provided in a compressor casing via a turbine shaft pivotally supported by a bearing housing, by causing exhaust gas to act on the turbine wheel provided in the turbine casing to rotationally drive the turbine wheel. To the engine and pressurizing the supply air to the engine by the compressor, and the exhaust bypass passage connected to the exhaust gas outlet of the turbine casing by-passing the turbine wheel and driven by the wastegate actuator via the control link In the method for surface treatment of a structural member of a supercharger comprising a wastegate valve that is controlled to open and close the exhaust bypass passage, a support portion that is provided in the turbine casing and supports a turbine casing penetration portion of the control link And a solution formed by melting carbon ultrafine powder mainly composed of carbon in a solvent on the surface of the constituent member of the sliding contact portion between the control link support portion and the control link support portion, and drying these. A surface treatment method for a supercharger constituting member, wherein the member is incorporated into the supercharger.