(57)【要約】【課題】摺動部位での面圧が高くなっても摺動抵抗を低い状態に維持でき、これにより動作特性を安定させることができる摺動部品及びその製造方法を提供する。【解決手段】摺動部品１０は、多孔質体からなる基材１８を備え、基材１８には液体燃料２０が含浸されている。摺動部品１０の製造方法は、処理容器２４内で、液体燃料２０中に、多孔質体からなる基材１８を浸漬する浸漬工程と、処理容器２４内に加圧用気体３０を導入して加圧することにより、基材１８に液体燃料２０を含浸させる加圧含浸工程とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガイド部によって摺動自在に支承される摺動部品であって、
前記摺動部品は、多孔質体からなる基材を備え、
前記基材には液体燃料が含浸されている、
ことを特徴とする摺動部品。
【請求項２】
請求項１記載の摺動部品において、
前記基材は、焼結体からなる、
ことを特徴とする摺動部品。
【請求項３】
請求項１又は２記載の摺動部品において、
前記摺動部品は、内燃機関に用いられる摺動部品である、
ことを特徴とする摺動部品。
【請求項４】
ガイド部によって摺動自在に支承される摺動部品の製造方法であって、
処理容器内で、液体燃料中に、多孔質体からなる基材を浸漬する浸漬工程と、
前記処理容器内に加圧用気体を導入して加圧することにより、前記基材に前記液体燃料を含浸させる加圧含浸工程と、を含む、
ことを特徴とする摺動部品の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の摺動部品の製造方法において、
前記加圧含浸工程では、前記加圧用気体として不活性ガスを用いる、
ことを特徴とする摺動部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体燃料が含浸された摺動部品及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に用いられる燃料噴射弁は、一般に、一端に弁座を有する弁ハウジングと、この弁ハウジング内で進退動して弁座に設けられた弁孔を開閉する弁体と、弁体に固定された可動コアと、弁ハウジングの他端側で可動コアに対向配置された固定コアと、固定コアに通電して励磁することにより固定コアと可動コアとの間に磁気吸引力を発生させるコイルと、弁体の後端部を摺動自在に支承するガイド部とを備える（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３１８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、弁体とこれを支承するガイド部の耐摩耗性を高め、長期間にわたりニードル弁の動作を安定させるべく、両者を例えばステンレス鋼で構成することにより硬度を略同等にすることが考えられる。このような弁体において、弁体とガイド部との摺動部位での面圧が低いときは、摺動部位に燃料成分が存在し、液体潤滑状態が維持される。このため、摺動抵抗が低く、弁体の動作特性は安定する。
【０００５】
一方、ニードル弁とガイド部との摺動部位での面圧が高いときは、摺動部位において燃料成分の量が減少する、あるいは燃料成分が存在しなくなることにより、境界潤滑あるいは固体潤滑となる。このため、摺動部位にカジリ（噛み込み）が発生することにより摺動抵抗が上昇し、弁体の動作特性が不安定となる。
【０００６】
なお、弁体として、ガソリン等の鉱物油を含浸させた焼結材を用いることも考えられるが、含浸させた鉱物油がガム化（固形化）することにより、摺動抵抗が上昇し、弁体弁の動作特性が悪化することが懸念される。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、摺動部位での面圧が高くなっても摺動抵抗を低い状態に維持でき、これにより動作特性を安定させることができる摺動部品及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明は、ガイド部によって摺動自在に支承される摺動部品であって、前記摺動部品は、多孔質体からなる基材を備え、前記基材には液体燃料が含浸されていることを特徴とする。
【０００９】
上記の本発明の構成によれば、高面圧時でも摺動部品とガイド部との摺動部位には基材からの液体燃料が供給されるため、液体潤滑状態が維持される。また、摺動部位に供給される燃料が、液体燃料であるため、鉱物油と異なり、液体燃料がガム化することがない。従って、本発明に係る摺動部品によれば、摺動部品とガイド部との摺動抵抗を低く維持することにより摺動部位でのカジリを防止し、これにより摺動部品の動作特性を安定させることができる。
【００１０】
上記の摺動部品において、前記基材は、焼結体からなるとよい。
【００１１】
上記の構成によれば、焼結体は連続気孔構造を有するため、基材に液体燃料を十分に含浸させることができ、摺動時には基材から摺動部位に液体燃料を安定的に供給することができる。
【００１２】
上記の摺動部品において、前記摺動部品は、内燃機関に用いられる摺動部品である。
【００１３】
このように、摺動部品が内燃機関に用いられるものであると、内燃機関の運転効率を好適に向上させることができる。
【００１４】
また、本発明は、ガイド部によって摺動自在に支承される摺動部品の製造方法であって、処理容器内で、液体燃料中に、多孔質体からなる基材を浸漬する浸漬工程と、前記処理容器内に加圧用気体を導入して加圧することにより、前記基材に前記液体燃料を含浸させる加圧含浸工程と、を含むことを特徴とする。
【００１５】
上記の摺動部品の製造方法によれば、液体燃料が十分に含浸された摺動部品を容易に製造することができる。このような摺動部品によれば、高面圧時でも摺動部品とガイド部との摺動部位には基材からの液体燃料が供給され、液体潤滑状態が維持されるため、摺動抵抗が低く、摺動部品の動作特性を安定させることができる。
【００１６】
上記の摺動部品の製造方法において、前記加圧含浸工程では、前記加圧用気体として不活性ガスを用いるとよい。
【００１７】
これにより、液体燃料が燃焼することを好適に防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の摺動部品及びその製造方法によれば、摺動部位での面圧が高くなっても摺動抵抗を低い状態に維持でき、これにより摺動部品の動作特性を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る摺動部品を示す一部省略概略図である。
【図２】図１に示した摺動部品とガイド部との摺動時の様子を示す説明図である。
【図３】図３Ａは、摺動部品の製造方法を説明する第１の図であり、図３Ｂは、摺動部品の製造方法を説明する第２の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る摺動部品及びその製造方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る摺動部品１０を示す一部省略概略図である。この摺動部品１０は、中空部を有するガイド部１２によって摺動自在に支承されるものである。ガイド部１２は、その内周面１２ａにて摺動部品１０の軸線方向（図１中、矢印Ａ方向）の往復移動をガイドするとともに、その中空部は、可燃性液体の流路として機能する。摺動部品１０及びガイド部１２は、例えば、内燃機関における燃料噴射弁の構成部品として構成され得る。すなわち、摺動部品１０は、燃料噴射弁における弁体（ニードル弁）として構成され、ガイド部１２は、燃料噴射弁における、弁体の昇降を案内する部位として構成され得る。
【００２２】
摺動部品１０及びガイド部１２が内燃機関における燃料噴射弁の構成部品として構成される場合、ガイド部１２の中空部を通過する可燃性液体は、例えば、ガソリンにメタノール、エタノール等のアルコール類を１０〜２０％混合した燃料、ＦＦＶ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｆｕｌｅ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）燃料等である。
【００２３】
本実施形態において、摺動部品１０は、ロッド状に形成された軸部１４と、当該軸部１４の端部に設けられ軸部１４よりも拡径した膨出部１６が設けられる。膨出部１６の外周面のうち少なくともガイド部１２の内周面１２ａと接触する部分は、当該ガイド部１２の内周面１２ａと線接触するように、摺動部品１０の軸線上に中心を持つ球面に形成される。なお、本実施形態では、軸部１４と膨出部１６とは一体成形されているが、別部品として製作された軸部１４と膨出部１６とを結合させた構成であってもよい。
【００２４】
摺動部品１０は、多孔質体からなる基材１８を備え、この基材１８には液体燃料２０（図２参照）が含浸されている。基材１８は、例えば、金属粉末を焼結することによって形成された焼結体である。焼結体からなる基材１８は、多数の気孔１８ａ（図２参照）を有し且つ気孔１８ａ同士が互いに連通した構造を有する。基材１８の多数の気孔１８ａには、液体燃料２０が充填されている。すなわち、基材１８に液体燃料２０が含浸されている。基材１８を構成する材料としては、例えば、マルテンサイト系のステンレス鋼が挙げられる。
【００２５】
基材１８に含浸された液体燃料２０は、ガイド部１２の中空部を通過する可燃性液体（燃料）と同様の、アルコールを含む燃料（ＦＦＶ燃料）である。
【００２６】
ガイド部１２は、摺動部品１０の往復移動を案内しながら燃料の通過を許容するように構成される。ガイド部１２を構成する材料としては、基材１８と同じものであり、例えば、マルテンサイト系のステンレス鋼が挙げられる。摺動部品１０とガイド部１２の構成材料が同じであると、両者の硬度は略同等とされる。
【００２７】
本実施形態に係る摺動部品１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、以下、その作用及び効果について説明する。
【００２８】
摺動部品１０の作動時において、摺動部品１０は、燃料が流れるガイド部１２の中空部内にてガイド部１２の内周面１２ａでガイドされ、軸線方向に往復移動する。この際、摺動部品１０とガイド部１２との摺動部位は、ガイド部１２を流れてきた燃料及び摺動部品１０から供給される液体燃料２０により潤滑がなされる。上述したように、本実施形態に係る摺動部品１０の場合、多孔質体からなる基材１８に液体燃料２０が含有される。このため、図２に示すように、高面圧時においても、基材１８に保持された液体燃料２０が基材１８の外表面に浸み出すことにより、摺動部品１０とガイド部１２との摺動部位に液体燃料２０が供給される。このため、液体潤滑が維持されることにより摺動抵抗が低い状態が維持される。また、摺動部位に供給される液体燃料２０が、アルコールを含有する燃料であるため、ガソリン等の鉱物油と異なり、液体燃料２０がガム化（固体化）することがない。
【００２９】
従って、本発明に係る摺動部品１０によれば、摺動部品１０とガイド部１２との摺動部位を効果的に潤滑することができる。そして、摺動抵抗を低く維持することにより摺動部位でのカジリ（噛み込み）を防止し、これにより耐摩耗性の向上に寄与し得るとともに、摺動部品１０の動作特性を安定させることができる。よって、摺動部品１０が燃料噴射弁の弁体である場合、燃料噴射流量特性を好適に安定化させることができる。
【００３０】
本実施形態の場合、焼結体からなる基材１８は、連続気孔構造を有するため、基材１８に液体燃料２０を十分に含浸させることができ、摺動部品１０の摺動時には基材１８から摺動部位に液体燃料２０を安定的に供給することができる。よって、摺動部品１０とガイド部１２との摺動部位をより効果的に潤滑することができる。
【００３１】
次に、図３Ａ及び図３Ｂを参照し、上記のように構成された摺動部品１０の製造方法を説明する。本発明に係る摺動部品１０の製造方法は、基材製作工程と、浸漬工程と、加圧含浸工程とを含む。以下、各工程を具体的に説明する。
【００３２】
基材製作工程では、例えば、マルテンサイト系のステンレス鋼からなる原料粉末を金型に入れて押し固め、所定の形状及び寸法を有する成形品を作製する。その後、この成形品を焼結炉に入れ、所定の高温及び時間で加熱することにより焼結する。焼結後は、所定の寸法精度に仕上げるため、必要に応じて、焼結工程により仕上がった素材を矯正して精度を出す矯正工程を実施する。
【００３３】
浸漬工程では、図３Ａに示すように、含浸槽として機能する処理容器２４内で、アルコールを含有する液体燃料２０中に、多孔質体からなる基材１８を浸漬する。具体的には、先ず、基材製作工程で製作された基材１８を処理容器２４内に入れ、処理容器２４内の所定位置に固定する。そして、処理容器２４に設けられた燃料導入ポート２６を介して、処理容器２４内に液体燃料２０を導入する。この場合、処理容器２４内の基材１８の全体が液体燃料２０中に完全に浸漬されるのに十分な量の液体燃料２０を処理容器２４内に導入する。
【００３４】
加圧含浸工程では、図３Ｂに示すように、処理容器２４内に加圧用気体３０を導入して加圧することにより、基材１８の気孔１８ａに液体燃料２０を含浸させる。具体的には、この加圧含浸工程において、処理容器２４に設けられた加圧用ポート２８を介して、処理容器２４内に加圧用気体３０が導入されると、処理容器２４内が加圧される。処理容器２４内の圧力は、処理容器２４に設けられた圧力調整弁３２によって調整することができる。処理容器２４内が加圧されると、基材１８の気孔１８ａ内の空気３４の除去（脱気）が行われるとともに、基材１８の空気３４が抜けた部分に液体燃料２０が入り込むことにより、基材１８への液体燃料２０の含浸が行われる。
【００３５】
この加圧含浸工程で使用する加圧用気体３０は、不活性ガス（例えば、窒素ガス、アルゴンガス等）であることが好ましい。不活性ガスを加圧用気体３０として用いることにより、処理容器２４内で基材１８への液体燃料２０の含浸を安全に行うことができる。この加圧含浸工程では、処理容器２４内の圧力を０．５ＭＰａ以上に設定することにより、基材１８の気孔１８ａ中の空気３４を除去しながら基材１８に液体燃料２０を一層効果的に含浸させることができる。なお、加圧含浸工程での処理時間は、ワークである基材１８の大きさや基材１８の気孔率に応じて設定される。
【００３６】
ところで、一般的なベアリング等の油含浸手法としては、真空引き後に加圧を行う真空加圧含浸法が用いられる。しかしながら、含浸される液体が液体燃料２０である場合、液体燃料２０は蒸気圧が低いため、真空雰囲気下では蒸発し、気泡が発生するため基材１８に液体燃料２０を含浸させることができない。一方、液体燃料２０は、粘性が低いため、加圧のみでも基材１８の気孔１８ａ中に液体燃料２０を含浸させることが可能である。そこで、本発明の摺動部品１０の製造方法では、上述したように、液体燃料２０中に基材１８を浸漬させた後、真空引きすることなく、処理容器２４内を加圧し、これにより基材１８に液体燃料２０を含浸させる方法を採用した。
【００３７】
本実施形態に係る摺動部品１０の製造方法によれば、アルコールを含有する液体燃料２０が十分に含浸された摺動部品１０を容易に製造することができる。このような摺動部品１０によれば、高面圧時でも摺動部品１０とガイド部１２との摺動部位には基材１８から浸み出した液体燃料２０が供給され、液体潤滑状態が維持されるため、摺動抵抗を低く維持でき、摺動部品１０の動作特性を安定させることができる。
【００３８】
上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３９】
１０…摺動部品                    １２…ガイド部
１８…基材                        １８ａ…気孔
２０…液体燃料                    ２４…処理容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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