JP2002047544A - 焼結金属及びその焼結金属からなる軸受 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低熱膨張係数を有し、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い焼結金属、及
びその焼結金属からなる軸受を提供する。 【解決手段】 ＥＧＲバルブ１のニードルバルブ９を変
位自在に支持する軸受１１を、ステンレス鋼粉末に、Ｃ
ｏ粉末又はＣｏを含む合金粉末を、重量比１〜１０％と
なるように添加し、燒結して得られる焼結金属によって
形成する。軸受１１の熱膨張係数を鋳鉄製のハウジング
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両
者間に隙間が形成されるようなことはなく、安定して軸
を支持することができることになる。また、高温雰囲気
での耐酸化性が高まり、塩水噴霧に対する耐食性も高ま
り、複雑な形状のものであっても安価に大量生産するこ
とができるので、自動車の部品等として有効に使用する
ことができることになる。

Description

【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及びその
焼結金属からなる軸受に関し、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及びその焼結金属から
なる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１１〜１２×１
０^−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及びその焼結金属を
用いた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、ステンレス鋼粉末に、Ｃｏ粉末
又はＣｏを含む合金粉末を添加し、焼結したという手段
を採用したものである。また、ハウジングに装着されて
軸を支持する軸受であって、ステンレス鋼粉末に、Ｃｏ
粉末又はＣｏを含む合金粉末を添加し、焼結してなる焼
結金属からなる手段を採用したものである。

【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、ステンレス鋼粉末にＣｏ粉末又はＣｏを含む合金
粉末を添加し、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ハウ
ジングに装着することにより、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
も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粉末又はＣｏ含有粉
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、１〜１０％が有効であることが分かった。１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、及びＣｏ含有粉末には市販品を用い、Ｃｏ含有粉
末には｛ＦＵＫＵＤＡＬＬＯＹ−Ｇｒａｄｅ１５０（福
田金属箔粉工業株式会社）｝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粉末又はＣｏ含有粉末とを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 Ｐｒｅｓ
ｓ）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．１〜５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．１〜５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。発
明品３、４及び５は、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】

【表２】

【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粉末又はＣｏ含有粉末を、Ｃ
ｏの重量比が１〜１０％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粉末又はＣｏ含有粉末
を、Ｃｏの重量比が１〜１０％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２
４を有するハウジング２２と、ハウジング２２の流路２
４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２
８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粉末又はＣｏ含有粉末を、Ｃｏの重量比
が１〜１０％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粉末又はＣｏ
含有粉末を、Ｃｏの重量比が１〜１０％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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステンレス鋼粉末に、Ｃｏ粉末又はＣｏ
   を含む合金粉末を添加し、焼結したことを特徴とする焼
   結金属。
2. 【請求項２】 ハウジングに装着されて軸を支持する軸
   受であって、ステンレス鋼粉末に、Ｃｏ粉末又はＣｏを
   含む合金粉末を添加し、焼結してなる焼結金属からなる
   ことを特徴とする軸受。