(57)【要約】【課題】  気体流通路に配設されるバタフライ弁を支持する焼結含油軸受に改良を加えることにより、バタフライ弁の周辺における気圧変動もしくは気圧差に起因する当該軸受内部からの不当な潤滑油の流出を防止して、焼結含油軸受の適切なすべり特性等を長期に亘って維持する。【解決手段】  気体流通路３を開閉するバタフライ弁１の弁軸１ｂを回転可能に支持すべく、その気体流通路３の周壁部４に配設されたバタフライ弁用焼結含油軸受２において、気体流通路３内におけるバタフライ弁１の周辺で発生する気圧変動により軸受内部から潤滑油が流出し得る少なくとも一つの軸受端面２ｂを、バニッシュ仕上げ、コーティング、または鍍金などにより封孔処理する。【選択図】図１
2007255514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体流通路を開閉するバタフライ弁の弁軸を回転可能に支持すべく該気体流通路の周壁部に配設されたバタフライ弁用焼結含油軸受において、
上記気体流通路内におけるバタフライ弁の周辺で発生する気圧変動により軸受内部から潤滑油が流出し得る少なくとも一つの軸受端面を封孔処理したことを特徴とするバタフライ弁用焼結含油軸受。
【請求項２】
上記封孔処理された軸受端面が、バタフライ弁のスラスト力を受ける軸受端面であることを特徴とする請求項１に記載のバタフライ弁用焼結含油軸受。
【請求項３】
上記軸受端面が、バニッシュ仕上げ、コーティング、または鍍金により、封孔処理されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバタフライ弁用焼結含油軸受。
【請求項４】
上記軸受端面が、テフロン樹脂、または樹脂の中に固体潤滑剤を添加してなるコーティング材を用いて封孔処理されていることを特徴とする請求項１または２に記載のバタフライ弁用焼結含油軸受。
【請求項５】
上記気体流通路が、エンジンの燃焼室に通じる吸気通路であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のバタフライ弁用焼結含油軸受。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の焼結含油軸受に、バタフライ弁を組み付けてなることを特徴とするバタフライ弁ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バタフライ弁用焼結含油軸受及びバタフライ弁ユニットに係り、詳しくは、気体流通路を開閉するバタフライ弁の弁軸を回転可能に支持する焼結含油軸受における潤滑油の流出を有効に防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、バタフライ弁は、気体流通路を通過する気体の流量を可変調整すべく該流通路を開閉するバルブ手段として使用されるものであって、その代表的使用例として、自動車用等のエンジンの燃焼室に通じる吸気通路の途中に配設され、アクセルペダル等に連動して開閉動作を行うように構成される。
【０００３】
具体的には、図３に示すように、エンジン１０のシリンダヘッド１１には、燃焼室１２に吸気弁１３を介して通じる吸気ポート１４が形成され、この吸気ポート１４の上流端に吸気通路１５が連通されると共に、この吸気通路１５の途中（燃料噴射ノズル１６よりも上流側）に、スロットルバルブとしてのバタフライ弁１が配設される。
【０００４】
そして、吸気弁１３が開弁してピストン１６が下降する吸気工程が行われる際には、吸気通路１５内におけるバタフライ弁１の周辺の気圧が一時的に低下するのに対して、吸気弁１３が閉弁してその他の工程が行われる際には、当該バタフライ弁１の周辺の気圧は相対的に高くなる。したがって、吸気通路１５内におけるバタフライ弁１の周辺では、気圧が変動していることになる。特に、バタフライ弁１が全閉状態にある時には、吸気通路１５内におけるバタフライ弁１の下流側が負圧となり、その上流側が正圧となって、大きな気圧差が生じる。
【０００５】
この場合、バタフライ弁を開閉可能（回転可能）に支持する軸受としては、従来より、玉軸受、ニードル軸受、巻きブッシュ等が使用されているが、バタフライ弁が全閉の時には、その上流側と下流側とで気圧差が発生することから、気体（吸気）がバタフライ弁の配設箇所を通じて漏出しないように気密性を維持する必要がある。このため、玉軸受としては、シール付きのものが用いられ、ニードル軸受の場合には、シール機構を別途設ける必要があり、何れによるにしても、高コストになるという難点がある。また、巻きブッシュは、比較的安価であるものの、摩擦係数（摺動抵抗）が大きくなるばかりでなく、スラスト力が受けられないため、軸方向の片側を玉軸受等で支持する必要があり、部品点数の増加を招くなどして好ましい手段とは言い難い。
【０００６】
そこで、焼結金属に潤滑油を含浸させてなる焼結含油軸受（例えば、下記の特許文献１参照）を使用すれば、上記の如き問題を解消することが期待できる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１‐２３６６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、バタフライ弁を焼結含油軸受を用いて気体流通路に開閉可能に支持する場合には、以下に示すような構造とすることができる。すなわち、図４に示すように、バタフライ弁１と一体回転する弁軸１ｂの軸方向両端部が、気体流通路の周壁部４に支持部材５を介して固定した一対の燒結含油軸受２の内周にそれぞれ回転可能に挿通され、且つ、バタフライ弁１の弁軸１ｂ近傍における軸方向両側の外端面１ｃが、一対の燒結含油軸受２における軸方向内側の軸受端面２ｂにそれぞれ摺接される。
【０００９】
したがって、バタフライ弁１は、一対の燒結含油軸受２の潤滑油の作用によりラジアル方向に良好なすべり特性をもって支持されると共に、同じく潤滑油の作用によりスラスト方向に対しても適切なすべり特性をもって支持されることになる。
【００１０】
しかしながら、このような燒結含油軸受２によるバタフライ弁１の支持構造によると、上述の気体流通路（吸気通路１５）内におけるバタフライ弁１の周辺に生じる気圧変動または気圧差（これに伴う負圧の発生や気体振動）に起因して、軸受２内部の潤滑油が流出するという事態を招き、燒結含油軸受２が本来的に有している適切なすべり特性ひいては良好な潤滑性能を維持できなくなるおそれがある。
【００１１】
尚、以上のような問題は、既に述べたエンジン１０の吸気通路１５に配設されるバタフライ弁１の支持に使用する燒結含油軸受２に限らず、空気等の気体が流れるその他の気体流通路に配設されるバタフライ弁の支持に使用する焼結含油軸受についても同様にして生じ得る。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑み、気体流通路に配設されるバタフライ弁を支持する焼結含油軸受に改良を加えることにより、バタフライ弁の周辺における気圧変動もしくは気圧差に起因する当該軸受内部からの不当な潤滑油の流出を防止して、焼結含油軸受の適切なすべり特性等を長期に亘って維持することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記技術的課題を解決するためになされた本発明は、気体流通路を開閉するバタフライ弁の弁軸を回転可能に支持すべく該気体流通路の周壁部に配設されたバタフライ弁用焼結含油軸受において、上記気体流通路内におけるバタフライ弁の周辺で発生する気圧変動により軸受内部から潤滑油が流出し得る少なくとも一つの軸受端面を封孔処理したことに特徴づけられる。ここで、「封孔処理した」とは、該当する軸受端面の表面開孔を全て完全に閉鎖するための処理がなされている場合のみならず、その表面開孔を相当程度少なくするための処理がなされている場合をも含む。
【００１４】
このような構成によれば、気体流通路内におけるバタフライ弁の周辺で発生する気圧変動（或いは気圧差）に起因して、軸受内部から潤滑油が流出しようとしても、その流出が生じ得る少なくとも一つの軸受端面が封孔処理されていることから、その軸受端面からの潤滑油の流出が好適に防止される。これにより、当該焼結含油軸受は、常に適量の潤滑油が含浸された状態となり得ることから、特に弁軸を支持するラジアル軸受面について、潤滑油の作用による適切なすべり特性ひいては良好な潤滑性能が長期に亘って維持され、その耐久性の向上が図られる。
【００１５】
この場合、上記封孔処理された軸受端面は、バタフライ弁のスラスト力を受ける軸受端面とすることができる。
【００１６】
このようにすれば、焼結含油軸受の各部位のうち、バタフライ弁のスラスト力を受ける軸受端面が、気体流通路内におけるバタフライ弁の周辺で発生する気圧変動の影響を極めて受け易い部位であることに鑑みれば、軸受内部からの潤滑油の流出を効率良く且つ的確に防止することが可能となる。
【００１７】
そして、上記軸受端面は、バニッシュ仕上げ、コーティング、または鍍金により、封孔処理することができる。
【００１８】
このようにすれば、封孔処理後の軸受端面を平滑或いは滑らかなスラスト軸受面とすることができるので、この軸受端面によってバタフライ弁のスラスト力を良好に受けることが可能となる。
【００１９】
また、上記軸受端面は、テフロン(登録商標）樹脂、または樹脂の中に固体潤滑剤を添加してなるコーティング材を用いて封孔処理することができる。
【００２０】
このようにすれば、封孔処理後の軸受端面に良好な摺動性をもたせることができるため、摺動特性に優れたスラスト軸受面を得ることが可能となる。
【００２１】
以上の構成において、上記気体流通路としては、エンジンの燃焼室に通じる吸気通路とすることができる。
【００２２】
このようにすれば、エンジンの吸気通路内への潤滑油の流出が抑制されるため、吸気通路の周壁面への潤滑油の付着による汚染や、燃焼室に潤滑油が吸入されることによるエンジン性能への悪影響等が効果的に防止される。
【００２３】
そして、以上の構成を備えてなる焼結含油軸受は、バタフライ弁が組み付けられることにより、バタフライ弁ユニットとして提供することができる。
【００２４】
このようにすれば、焼結含油軸受の潤滑油によりバタフライ弁が良好なすべり特性を持って開閉すると共に、焼結含油軸受がラジアル軸受とスラスト軸受とを兼ねることにより部品点数が削減された安価なバタフライ弁ユニットを得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように本発明によれば、気体流通路内におけるバタフライ弁の周辺で発生する気圧変動もしくは気圧差が原因となって軸受内部から潤滑油が流出しようとしても、その流出が生じ得る少なくとも一つの軸受端面が封孔処理されていることから、その軸受端面からの潤滑油の流出が好適に防止される。この結果、当該焼結含油軸受の特に弁軸を支持するラジアル軸受面について、潤滑油の作用による適切なすべり特性ひいては良好な潤滑性能が長期に亘って維持され、その耐久性の向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るバタフライ弁用焼結含油軸受（以下、単に焼結含油軸受という）の要部拡大断面図であり、バタフライ弁の弁軸の軸方向一端部のみを図示しているが、その軸方向他端部についても実質的に同一の構造である。尚、以下の説明において、既述の図４に基づいて既に説明した構成要素と共通のものについては、同一符号を使用する。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態に係るバタフライ弁１の支持構造は、既述の場合と同様に、バタフライ弁１の弁本体１ａと一体回転する弁軸１ｂの軸方向端部が、燒結含油軸受２により支持されている。この燒結含油軸受２は、円筒状の多孔質体である焼結金属に潤滑油を含浸させてなり、気体流通路３の周壁部４に固設された支持部材（ハウジング）５の内周に嵌合固定されている。
【００２８】
詳述すると、バタフライ弁１の弁軸１ｂの軸方向端部が、燒結含油軸受２の内周面２ａに回転可能に支持されると共に、バタフライ弁１の弁本体１ａの外端面１ｃが、燒結含油軸受２の内側軸受端面２ｂに当接している。詳しくは、バタフライ弁１の弁本体１ａの軸方向外端には、弁軸１ｂの廻りに嵌合された円環状体１ｘが連結され、この円環状体１ｘの外端面１ｃが、燒結含油軸受２の内側軸受端面２ｂに摺動可能に当接している。したがって、この燒結含油軸受２は、その内周面２ａがラジアル軸受面としての役割を果たし、その内側軸受端面２ｂがスラスト軸受面としての役割を果たす。
【００２９】
そして、燒結含油軸受２の内側軸受端面２ｂは、バニッシュ仕上げにより封孔処理が施されている。また、本実施形態では、燒結含油軸受２の外側軸受端面２ｃも、バニッシュ仕上げにより封孔処理が行われている。尚、上記の封孔処理は、バニッシュ仕上げに限られるものではなく、これに代えて又はこれと共に、コーティングによる封孔処理、もしくは鍍金（例えば金の焼付け鍍金）による封孔処理を施してもよい。この場合、コーティング材としては、テフロン(登録商標）樹脂を使用し、或いは、樹脂の中に黒鉛や二硫化モリブデン等の固体潤滑剤を添加したものを使用することができる。
【００３０】
この場合、燒結含油軸受２の内側軸受端面２ｂにバニッシュ仕上げによる封孔処理を施した場合には、その内側軸受端面２ｂの表面が滑り易い面に改質されることに加えて、その内側軸受端面２ｂの表面開孔を封孔処理により全て閉鎖するのではなく、僅かなりともその表面開孔を残存しておくことにより、内側軸受端面２ｂが潤滑油の僅かな濡れ等によってスラスト軸受面として良好に機能することになる。また、内側軸受端面２ｂにコーティングや鍍金による封孔処理を施した場合には、その内側軸受端面２ｂが平滑面或いは滑らかな面になることに加えて、鍍金材やコーティング材により摺動性が良くなり、この場合にも内側軸受端面２ｂがスラスト軸受面として良好に機能することになる。
【００３１】
以上のようなバタフライ弁１の支持構造によれば、気体流通路３内におけるバタフライ弁１の周辺で、気圧の変動に伴って負圧或いは気体振動が発生し、これに起因して、燒結含油軸受２の内部から潤滑油が流出しようとしても、その流出が生じ得る内側軸受端面２ｂ及びその端面２ｂに内部連通している外側軸受端面２ｃが封孔処理されていることから、特に内側軸受端面２ｂからの潤滑油の流出が好適に防止される。したがって、この燒結含油軸受２の内部は、常に適量の潤滑油が含浸された状態となることから、特に弁軸１ｂを支持するラジアル軸受面２ａは、潤滑油の作用による適切なすべり特性ひいては良好な潤滑性能が長期に亘って維持されることになる。
【００３２】
この場合において、上記のような封孔処理が行われた一対の燒結含油軸受２と、これらの燒結含油軸受２がそれぞれ固定されるハウジング５と、一対の燒結含油軸受２に支持されたバタフライ弁１とは、これらを組み付けて一体化することにより、バタフライ弁ユニット６として取り扱うことができる。
【００３３】
尚、上記実施形態に係る燒結含油軸受２により支持されたバタフライ弁１は、気体流通路３として、エンジンの吸気通路に配設するのが好適であるが、これ以外の気体流通路であっても、気圧の変動が生じ得る気体流通路であれば、使用可能である。
【実施例】
【００３４】
本発明の実施例として、以下に示す手順で燒結含油軸受２を作製した。第１に、銅粉に対して、錫粉を８〜１１％、黒鉛を１〜３％添加してなる原料粉末を圧縮成形して圧粉体を得た。第２に、その圧粉体を７５０℃で焼結して焼結体を得た。第３に、その焼結体をサイジングして所定の寸法に仕上げることにより元焼結軸受を得た。第４に、その元焼結軸受の内側軸受端面に相当する端面をバニッシュ仕上げにより封孔処理し、潤滑油を含浸させて燒結含油軸受２を得た。
【００３５】
このようにして得られた燒結含油軸受２に対して、以下に示すような試験方法を実施することにより、その軸受内部から流出した潤滑油の油量を測定した。すなわち、図２に示す治具（ハウジング）７に、軸８が挿通された燒結含油軸受２をセットすると共に、その燒結含油軸受２の内側軸受端面２ｂが面している通路９を、６０秒間に亘って−０．０６ＭＰａに減圧した状態に維持し、その間に内側軸受端面２ｂに噴き出た潤滑油を除去することにより、潤滑油の減少量を測定した。また、同様の試験方法を採用して、封孔処理を全く行っていない焼結含油軸受（比較例）についての潤滑油の減少量を測定した。尚、以上の試験方法は、本発明の実施例であるＮｏ１〜Ｎｏ３の焼結含油軸受２、及び比較例であるＮｏ１〜Ｎｏ３の焼結含油軸受について実施した。その試験結果を下記の表１に示す。
【００３６】
【表１】
2007255514.tif 000003
【００３７】
上記の表１から把握できるように、本発明の実施例に係る燒結含油軸受２は、比較例に係る焼結含油軸受に比して、潤滑油の減少量が１／６〜１／７程度まで低減している。そして、このような低減比率であれば、本発明の実施例に係る燒結含油軸受２からの潤滑油の流出によって、気体流通路やその流通路の下流側に対して悪影響を及ぼす確率が極めて低くなると推認できることに加えて、内側軸受端面２ｂが適度に濡れた状態となることによりスラスト軸受面として良好に機能することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係るバタフライ弁用焼結含油軸受の使用状態を示す要部拡大断面図である。
【図２】上記バタフライ弁用燒結含油軸受の効果を確認するための試験の実施状態を示す概略断面図である。
【図３】上記バタフライ弁用燒結含油軸受が使用可能な気体流通路を有するエンジンの概略断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に従って切断した軸線を境界とする半断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  バタフライ弁
１ｂ  弁軸
２  焼結含油軸受
２ｂ  内側軸受端面
２ｃ  外側軸受端面
３  気体流通路
４  周壁部
６  バタフライ弁ユニット
１０  エンジン
１２  燃焼室
１５  吸気通路（気体流通路）
【図１】
2007255514.tif 000004
【図２】
2007255514.tif 000005
【図３】
2007255514.tif 000006
【図４】
2007255514.tif 000007