(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス流量を制御するバルブの鋳鉄製ハウジングに設けられた段部に嵌着されて軸又はニードルバルブを支持する軸受であって、
オーステナイト系ステンレス鋼粉末が９０〜９５重量％、Ｃｏ粉末が５〜１０重量％の配合比率の粉末を焼結した焼結金属によって構成されることを特徴とする焼結金属製軸受。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は焼結金属製軸受に関し、特に、低熱膨張と耐食性と耐熱性とを兼ね備えた焼結金属製軸受に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車エンジンの排気ガス流量を制御する機構、例えば、ＥＧＲバルブ、排気ブレーキバタフライ弁、ターボチャージャーウェイストゲート等の軸を支持する軸受は、高温雰囲気での耐酸化性が高くなければならないため、ステンレス鋼から製造されている。また、複雑形状のものを安価に大量生産する必要があることから、粉末焼結法によって製造されている。
【０００３】
しかし、軸受をオーステナイト系ステンレス鋼で形成した場合には、軸受を保持する鋳鉄製のハウジングの熱膨張係数が１３×１０−６／Ｋ前後であるのに対し、軸受の熱膨張係数は１８〜１９×１０−６／Ｋとなり、両者の熱膨張の差が大きくなるため、昇温、降温を繰り返すことによってハウジングと軸受との間に隙間が形成されてしまう不具合がある。
【０００４】
一方、軸受をフェライト系ステンレス鋼で形成した場合には、軸受の熱膨張係数は１１〜１２×１０−６／Ｋとなるため、両者の熱膨張の差が小さくなり、オーステナイト系ステンレス鋼からなる軸受のような不具合が生じることはないものである。しかし、塩水噴霧に対する耐食性が低いため、自動車エンジンの排ガス流量を制御する機構の部品等には不向きである。
【０００５】
また、オーステナイト系ステンレス鋼からなる軸受であっても、焼結金属特有の多孔質な組織であるため、溶製材からなる軸受よりも耐食性が劣り、塩水噴霧により容易に発錆してしまう。Ｎｉ含有率が極めて高いインコネル合金等は、熱膨張係数が低く、耐食性も高いが、高価な問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記のような従来のもののもつ問題点を解決したものであって、オーステナイト系ステンレス鋼が本来もつ耐熱性、耐食性を損ねることがなく、また、粉末焼結法により製造して多孔質な組織となっても塩水噴霧に対する耐食性が高く、さらに、鋳鉄に近い熱膨張係数を有し、そして、安価に製造することができる焼結金属製軸受を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記のような課題を解決するために、排気ガス流量を制御するバルブの鋳鉄製ハウジングに設けられた段部に嵌着されて軸又はニードルバルブを支持する軸受であって、オーステナイト系ステンレス鋼粉末が９０〜９５重量％、Ｃｏ粉末が５〜１０重量％の配合比率の粉末を焼結した焼結金属によって構成されることを特徴とする。
【０００８】
【作用】
この発明は前記のような手段を採用したことにより、オーステナイト系ステンレス鋼粉末が９０〜９５重量％、Ｃｏ粉末が５〜１０重量％となるように配合し、焼結することにより、低熱膨張で、塩水噴霧に対する耐食性が高い焼結金属が製造されることになる。そして、このような焼結金属からなる軸受を鋳鉄製ハウジングに設けられた段部に嵌着することにより、鋳鉄製ハウジングとの熱膨張係数の差が小さくなり、昇温、降温を繰り返しても鋳鉄製ハウジングと軸受との間に隙間が形成されるようなことはない。また、塩水噴霧等に対する耐食性が向上し、高温雰囲気での耐酸化性が向上し、そのような雰囲気において使用される、排気ガス流量を制御するバルブの鋳鉄製ハウジングに設けられた段部に嵌着して軸又はニードルバルブを支持する軸受として、安定した性能を発揮することができることになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明による焼結金属の実施の形態について説明する。本願発明者は、上記の課題を解決するために試行錯誤を繰り返した結果、オーステナイト系ステンレス鋼粉末にＣｏ粉末を添加し、焼結することによって得られる焼結金属が有効であることを見い出した。
【００１０】
そして、Ｃｏの重量比は、種々検討した結果、５〜１０％が有効であることが分かった。５重量％未満では十分な効果が得られず、１０重量％を超えて添加しても、それ以上の効果が期待できないばかりでなく、コストが上昇してしまう。
【００１１】
オーステナイト系ステンレス鋼粉末、Ｃｏ粉末には市販品を用いた。
【００１２】
焼結金属の製造には一般的な焼結方法（粉末の混合、成形、焼結という工程からなる焼結方法）を用いた。すなわち、オーステナイト系ステンレス鋼粉末とＣｏ粉末とをＶ型ブレンダーを用いて３０分間混合し、この混合粉末を粉末成形機を用いて成形圧力５ｔ／ｃｍ2で成形し、この成形体を焼結炉を用いて焼結温度１１５０℃で６０分間、水素ガス窒素ガス混合雰囲気中で焼結した。そして、焼結体の寸法を所定の公差に入れるため、２ｔ／ｃｍ2の圧力でサイジングを行った。
【００１３】
焼結金属の製造には、単軸圧縮を用いて剛性のある型の中で焼結を行うＨＰ（Ｈｏｔ  Ｐｒｅｓｓ）法、熱間静水水圧圧縮によって焼結を行うＨＩＰ（ＨｏｔＩｓｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｓｓ）法等の加圧焼結法を用いることもできる。
【００１４】
そして、表１のＮｏ．１〜２の粉末配合のものを上記のような焼結方法によって焼結し、本発明品Ｎｏ．１〜２を得るとともに、表１のＮｏ．６のものについても同様の方法で燒結して比較材Ｎｏ．６とし、さらに、代表的なＳＵＳ３１６溶製材を比較材Ｎｏ．７、ＩＮＣ７１８溶製材を比較材Ｎｏ．８、ＦＣ２００鋳鉄を比較材Ｎｏ．９とし、各々について、熱膨張係数を求めるとともに、塩水噴霧試験（ＪＩＳＺ２３７１）により耐食性の評価を行った。その結果を表２に示す。
【００１５】
表２から、Ｃｏが５％の発明品１及び１０％の発明品２は、熱膨張係数が低く、耐食性が高い。比較材６は、熱膨張係数が高く、耐食性が低い。比較材７は、熱膨張係数が高く、耐食性が高い。比較材８は、熱膨張係数が低く、耐食性が高い。比較材９は、熱膨張係数が低く、耐食性が低い、ということが分かった。なお、熱膨張係数が低いというのは、比較材９（ＦＣ２００鋳鉄）の熱膨張係数に近いという意味である。
【００１６】
【表１】
0003692468.tif 000002
【表２】
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【００１７】
以下、この発明による軸受の実施の形態について説明する。
図１には、この発明による軸受の一実施の形態が示されていて、この軸受１１は、自動車エンジンの排気ガス流量を制御するＥＧＲバルブ１のニードルバルブ９を支持するために用いられるものである。
【００１８】
ＥＧＲバルブ１は、内部に流体の流路４を有するとともに、流路４内外を貫通する流入孔５及び流出孔６を有する鋳鉄製のハウジング２と、ハウジング２に装着されるとともに、スプリング８の付勢力と流体圧との協働によって変位するダイアフラム７と、流路４内に設けられるとともに、ダイアフラム７に連結されてダイアフラム７と一体に変位し、かつ、一方に変位したときに流路４の一部に設けられているバルブシート１０に当接して流路４を閉塞し、他方に変位したときにバルブシート１０から離間して流路４を開放するニードルバルブ９と、ハウジング２に装着されてニードルバルブ９を変位自在に支持するこの発明による軸受１１とを具えている。そして、ダイアフラム７の変位に追従させてニードルバルブ９を変位させることにより流路４の一部を開放又は閉塞し、これにより流入孔５から流出孔６への排気ガスの流通を許容又は阻止することができるものである。
【００１９】
この場合、軸受１１は、オーステナイト系ステンレス鋼粉末に、Ｃｏ粉末を、Ｃｏの重量比が５〜１０％となるように添加し、前述した焼結金属と同様の焼結方法によって焼結したものである。
【００２０】
そして、上記のような焼結方法によって製造した軸受１１を、その外周側をハウジング２の流路４の一端部に設けられている段部３内に嵌合させ、中心部に設けられている孔１２内にニードルバルブ９を挿通させることにより、ニードルバルブ９を変位自在に支持することができるものである。
【００２１】
上記のように構成したこの実施の形態によるＥＧＲバルブ１にあっては、軸受１１を、オーステナイト系ステンレス鋼粉末に、Ｃｏ粉末を、Ｃｏの重量比が５〜１０％となるように添加し、焼結することによって形成したので、低熱膨張係数が得られ、高温雰囲気で耐酸化性を高めることができ、塩水噴霧に対する耐食性を高めることができることになる。
【００２２】
したがって、軸受１１の熱膨張係数をハウジング２の熱膨張係数に近付けることができるので、両者の熱膨張係数の差が小さくなり、昇温降温を繰り返してもハウジング２と軸受１１との間に隙間が形成されるようなことはなく、軸受１１を安定して支持することができることになる。
【００２３】
また、高温雰囲気での耐酸化性を高めることができるとともに、塩水噴霧に対する耐食性を高めることができるので、ＥＧＲバルブなどの自動車の部品に有効に使用することができることになる。
【００２４】
さらに、焼結によって製造したので、複雑な形状の製品であっても安価に大量生産することができることになる。
【００２５】
図２には、この発明による軸受の他の実施の形態が示されている。
この軸受２６は、自動車エンジンの排気ブレーキバルブ２１の軸２５を支持するために用いられるものである。
【００２６】
排気ブレーキバルブ２１は、流体の流路２４を有するハウジング２２と、ハウジング２２の流路２４を貫通した状態で回転自在に設けられる軸２５と、ハウジング２２に装着されるとともに、軸２５を回転自在に支持するこの発明による軸受２６と、ハウジング２２の流路２４内に位置する部分に取り付けられて軸２５と一体に回動し、一方に回動した際に流路２４を閉塞し、他方に回動した際に流路２４を開放するバタフライ弁２８とを具えている。そして、バタフライ弁２８によって流路２４を開閉することにより、流体の流通を許容又は阻止することができるものである。
【００２７】
軸受２６は、オーステナイト系ステンレス鋼粉末に、Ｃｏ粉末を、Ｃｏの重量比が５〜１０％となるように添加し、前述した焼結金属と同様の焼結方法によって焼結したものである。
【００２８】
そして、上記のような焼結方法によって製造した軸受２６を、その外周側をハウジング２２の流路２４の縁部に設けられている段部２３内に嵌合させ、軸受２６の中心部に設けられている孔２７内に軸２５の両端部を挿通させることにより、軸２５及びバタフライ弁２８を回動自在に支持することができるものである。
【００２９】
上記のように構成したこの実施の形態による排気ブレーキバルブ２１にあっては、軸受２６を、オーステナイト系ステンレス鋼粉末に、Ｃｏ粉末を、Ｃｏの重量比が５〜１０％となるように添加し、焼結することによって形成したので、低熱膨張係数が得られ、高温雰囲気で耐酸化性を高めることができ、塩水噴霧に対する耐食性を高めることができることになる。
【００３０】
したがって、軸受２６の熱膨張係数をハウジング２２の熱膨張係数に近付けることができるので、両者の熱膨張係数の差が小さくなり、昇温降温を繰り返してもハウジング２２と軸受２６との間に隙間が形成されるようなことはなく、軸受２６を安定して支持することができることになる。
【００３１】
また、高温雰囲気での耐酸化性を高めることができるとともに、塩水噴霧に対する耐食性を高めることができるので、自動車の部品として有効に使用することができることになる。
【００３２】
さらに、焼結によって製造したので、複雑な形状の製品であっても安価に大量生産することができることになる。
【００３３】
なお、前記の説明においては、この発明による軸受を、自動車エンジンの排気ガス流量を制御する機構のうちＥＧＲバルブ１の軸受１１及び排気ブレーキバルブ２１の軸受２６に用いた場合について説明したが、これに限定することなく、他の機構の軸受として使用してもよいのは勿論のことであり、その場合にも同様の作用効果が得られるのは勿論のことである。
【００３４】
【発明の効果】
この発明は前記のように構成したことにより、低熱膨張係数が得られるとともに、高温雰囲気での耐酸化性が高く、塩水噴霧に対する耐食性が高く、複雑形状の製品を安価に大量生産することができる焼結金属を得ることができることになる。したがって、自動車エンジンの排ガス流量を制御する機構、例えば、ＥＧＲバルブ、排気ブレーキバタフライ弁、ターボチャージャーウェイストゲート等の軸を保持する軸受に用いることが可能となり、昇温降温を繰り返してもハウジングと軸受との間に隙間が形成されるようなことはなく、軸を安定して支持することができることになる。また塩水噴霧に対する耐食性が高く、複雑な形状の製品を安価に大量生産することができるので、自動車の部品として有効に使用することができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による軸受の一実施の形態を示した概略断面図であって、ＥＧＲバルブに使用した例を示した説明図である。
【図２】この発明による軸受の他の実施の形態を示した概略断面図であって、排気ブレーキバルブに使用した例を示した説明図である。
【符号の説明】
１……ＥＧＲバルブ
２、２２……ハウジング
３、２３……段部
４、２４……流路
５……流入孔
６……流出孔
７……ダイアフラム
８……スプリング
９……ニードルバルブ
１０……バルブシート
１１、２６……軸受
１２、２７……孔
２１……排気ブレーキバルブ
２５……軸
２８……バタフライ弁
【図１】
0003692468.tif 000004
【図２】
0003692468.tif 000005