JP2003013752A

JP2003013752A - 排気管開閉弁装置

Info

Publication number: JP2003013752A
Application number: JP2001201235A
Authority: JP
Inventors: Masataka Machida; 政貴町田; Kenji Tanaka; 謙二田中
Original assignee: KNORR BREMSE COMMERCIAL VEHICL; Knorr Bremse Commercial Vehicle Systems Japan Ltd
Current assignee: KNORR BREMSE COMMERCIAL VEHICL; Knorr Bremse Commercial Vehicle Systems Japan Ltd
Priority date: 2001-07-02
Filing date: 2001-07-02
Publication date: 2003-01-15

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】低コストで防錆性を向上させる。【解決手段】エンジンの排気管の途中に設けられたバル
ブハウジング２の内周孔２ａが排気管の一部を構成して
いる。内周孔２ａを横断してハウジング２の軸孔２ｂ、
２ｃに支持された回転軸４に、バタフライ型の弁体１２
が固定されている。回転軸４の一端にレバー２０が固定
され、アクチュエータ１６の出力ロッド１４の先端にク
レビス１８が固定され、レバー２０とクレビス１８に設
けられたピン挿入孔に連結ピン２２が挿入されて、回転
軸４と出力ロッド１４が相対回動可能に連結されてい
る。前記内周孔２ａと軸孔２ｂ、２ｃに、無電解ニッケ
ルメッキとその上層にマイクロクラック型の硬質クロム
メッキを施す。全メッキ層の厚さを３０μ以上とする。
ハウジング２の材質は球状黒鉛鋳鉄とする。レバー２０
とクレビス１８のピン挿入孔と連結ピン２２に、耐食ガ
ス軟窒化処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、車両のエンジンの
排気管の途中に設けられ、排気管内の通路を絞ってエン
ジンに負荷を与えることにより、排気ブレーキを行う排
気ブレーキシステム、あるいは、エンジンの冷却水を暖
めて車両の暖気を行う暖気システムに用いられる排気管
開閉弁装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】前記排気ブレーキシステムあるいは暖気
システムに用いられる排気管開閉弁装置の従来の構成の
一例について、図１および図２により説明する。図１は
排気管開閉弁装置の縦断面図、図２はその一部を断面と
した側面図である。エンジンの排気管の途中にバルブハ
ウジング２が設けられ、その内周孔２ａが前記排気管の
一部を構成している。前記バルブハウジング２の内周孔
２ａを横断して回転軸４が回転自在に支持されている。
回転軸４は、一端４ａがバルブハウジング２に形成され
た軸孔２ｂ内に配置した軸受６によって回転自在に支持
され、他端側４ｂが、バルブハウジング２の軸孔２ｃを
貫通して軸受８によって回転自在に支持されるととも
に、その先端部４ｃが、このバルブハウジング２が取り
付けられているブラケット１０側に延びている。

【０００３】回転軸４の前記内周孔２ａ内の部分にはバ
タフライ型の弁体１２が固定されており、回転軸４の回
転によって、前記排気管の一部を構成するバルブハウジ
ング２の内周孔２ａを開閉する。

【０００４】前記ブラケット１０には、前記回転軸４と
直交する方向に出力ロッド１４を向けてアクチュエータ
１６が取り付けられている。アクチュエータ１６の出力
ロッド１４の先端には、クレビス１８が固定され、一
方、前記回転軸４の先端部４ｃにはレバー２０が固定さ
れており、前記クレビス１８とレバー２０とにそれぞれ
形成されたピン挿入孔内に連結ピン２２が挿入されて、
これらクレビス１８とレバー２０とが相対回動可能に接
続されている。出力ロッド１４のクレビス１８と回転軸
４のレバー２０とが相対回動可能に連結されている部分
は、前記ブラケット８とカバー２４とによって覆われた
レバー室２６内に収容されている。

【０００５】アクチュエータ１６が作動して出力ロッド
１４が移動すると、クレビス１８、連結ピン２２および
レバー２０を介して回転軸４が回転し、バタフライ型の
弁体１２がバルブハウジング２の内周孔２ａを開閉す
る。出力ロッド１４の進退動によるレバー２０の回転
は、レバー２０の両側に設けられたストッパ面２０ａ、
２０ｂが、ブラケット１０に固定された二本のストッパ
ボルト２８、３０に当接することにより規制される。

【０００６】前記アクチュエータ１６は負圧式アクチュ
エータであり、シェル３２内が、ダイアフラム３４およ
びパワーピストン３６により負圧室３８と大気室４０に
区画され、負圧室３８が給排管４２を介して図示しない
負圧源に接続されている。この負圧室３８に負圧が導入
されると、パワーピストン３６および出力ロッド１４が
図の上方に移動し、負圧室３８から負圧が排出される
と、パワーピストン３６がリターンスプリング４４によ
って図示位置に戻される。

【０００７】前記排気管開閉弁装置は、非作動時には、
アクチュエータ１６のパワーピストン３６がリターンス
プリング４４に押されて、レバー２０の一方のストッパ
面２０ａがブラケット１０に固定された一方のストッパ
ボルト２８の頭部に当接しており、バタフライ型の弁体
１２が全開位置に保持されている。

【０００８】作動時には、アクチュエータ１６の負圧室
３８に負圧が導入されると、大気との差圧によりパワー
ピストン３６が引き込まれ、出力ロッド１４を介してレ
バー２０が回動し、他方のストッパ面２０ｂが他方のス
トッパボルト３０に当接して、バタフライ型の弁体１２
が全閉位置となる。また、戻り時には、前記負圧室３８
から負圧が排出されると、パワーピストン３６および出
力ロッド１４は、リターンスプリング４４の付勢力によ
り大気室４０側に押されて、図１に示す非作動位置に戻
る。このように排気管開閉弁装置が作動する際には、ク
レビス１８のピン挿入孔、連結ピン２２、レバー２０の
ピン挿入孔が相対回動する。

【０００９】次に、図３および図４により、従来の排気
管開閉弁装置の他の例（第２の従来例）について説明す
る。図１および図２に示す排気管開閉弁装置（第１の従
来例）の構成では、バタフライ型の弁体１２が固定され
た回転軸４と、アクチュエータ１６の出力ロッド１４と
が、それぞれに固定されたレバー２０およびクレビス１
８と、これらレバー２０およびクレビス１８にそれぞれ
形成されたピン挿入孔内に挿通された連結ピン２２とに
よって、相対回動可能に連結されている。これに対し、
図３および図４に示す排気管開閉弁装置は、アクチュエ
ータ１６の出力ロッド１１４と回転軸４との連結部の構
造が、前記第１の従来例の構造と異なっており、以下に
この第２の従来例の出力ロッド１１４と回転軸４との連
結部の構造について説明する。なお、前記第１の従来例
と同一または相当する部分には同一の符号を付してその
説明を省略する。

【００１０】アクチュエータ１６の出力ロッド１１４
は、先端部１１４ａが板状になっており、この板状の先
端部１１４ａに、連結ピン１２２が挿入されるピン挿入
孔が形成されている。バタフライ型の弁体１２がボルト
１３によって固定された回転軸４は、一端４ａがバルブ
ハウジング２の軸孔２ｂ内に支持され、他端側４ｂがバ
ルブハウジング２の軸孔２ｃ内を貫通してブラケット１
０側に突出している。この回転軸４の先端部４ｃにレバ
ー１２０がナットにより固定されている。レバー１２０
の一端部１２０ａは折り返されてクレビス部を形成して
おり、他端部は、その両側に、ブラケット１０に固定さ
れた一対のストッパボルト２８、３０に当接するストッ
パ面１２０ｂ、１２０ｃが形成されている。

【００１１】回転軸４に固定されたレバー１２０の前記
クレビス部１２０ａには、連結ピン１２２が挿入される
ピン挿入孔が形成されており、折り返されたクレビス部
１２０ａの間に、出力ロッド１１４の板状の先端部１１
４ａが挿入されている。この出力ロッド１１４の板状先
端部１１４ａに形成されたピン挿入孔と前記クレビス部
１２０ａのピン挿入孔内に連結ピン１２２が挿入され、
スプリングピン１２３によって抜け止めが行われてい
る。

【００１２】この第２の構成の排気管開閉弁装置では、
非作動時には、アクチュエータ１６のパワーピストン３
６がリターンスプリング４４によって付勢され、出力ロ
ッド１１４が図示の位置にあり、レバー１２０の一方の
ストッパ面１２０ｂが一方のストッパボルト３０に当接
して、回転軸４に固定されたバタフライ型の弁体１２が
全開位置に保持されている。

【００１３】作動時には、給排管４２から負圧室３８に
負圧が供給されると、大気圧との差圧により、パワーピ
ストン３６はリターンスプリング４４の付勢力にうち勝
って図４の右方向に動き、出力ロッド１１４もともに右
方向に動く。それにより連結ピン１２２を介してレバー
１２０が回動し、レバー１２０の他方のストッパ面１２
０ｃが他方のストッパボルト２８に当接するまで回転軸
４が回転し、バタフライ型の弁体１２は全閉位置にな
る。その結果、例えば排気ブレーキとしての作用が行わ
れる。また、アクチュエータ１６の負圧室３８から負圧
が排出されると、パワーピストン３６に作用していた差
圧がなくなるので、パワーピストン３６はリターンスプ
リング４４の付勢力により図３および図４に示す非作動
位置に戻される。このように第２の排気管開閉弁装置が
作動する際には、出力ロッド１１４のピン挿入孔、連結
ピン１２２、レバー１２０のクレビス部１２０ａに形成
されたピン挿入孔が相対回動する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】前記排気管開閉弁装置
では、エンジンの排気通路の一部を構成しバタフライ型
の弁体１２によって開閉されるバルブハウジング２の内
周孔２ａや、前記バタフライ型の弁体１２が固定された
回転軸４を支持するハウジング２の軸孔２ｂ、２ｃに錆
が発生すると、バルブの作動不良や性能低下が起こるた
め、従来から、錆の発生を防止する表面処理（防錆処
理）を行っている。

【００１５】従来は、前記のような防錆のための表面処
理として、無電解ニッケルメッキが行われていた。この
ような無電解ニッケルメッキによるメッキ層のニッケル
酸化物（Ｎｉ３Ｓ２とＮｉの共晶の酸化物）の融点は６
４５℃であり、排気ガスの温度が前記融点に達すると、
メッキ層が剥がれてしまうおそれがある。ニッケル自体
の融点は、８９０℃と高温であるが、酸化物としては前
記のような低融点になってしまうからである。無電解ニ
ッケルメッキは、メッキ液にドブ漬けしておくだけの化
学メッキなので、電気メッキ等に比べて安価であるが、
前述のように耐熱性が悪く排気ガスの温度（最高８００
℃に達する）が上記融点以上になるような排気管等に用
いるには適していない。

【００１６】また、バルブハウジング２の前記内周孔２
ａや軸孔２ｂ、２ｃに、溶融したニッケル・クロムを噴
射して処理表面に被膜を形成するニッケル・クロム溶射
を行うことも可能である。ニッケル・クロム溶射では、
処理部の表面にニッケル・クロムの酸化物が生成される
が、その融点はニッケルと同じ８９０℃であり、前記排
気ガスの温度に充分耐えられるが、材料の溶融や噴射等
にコストがかかり、高価になってしまうという問題があ
った。

【００１７】第１の発明は前記課題を解決するためにな
されたもので、ローコストな表面処理をするだけで、高
温の排気ガス温度に耐えられ、防錆性を向上させること
ができる排気管開閉弁装置を提供することを目的とする
ものである。

【００１８】さらに、前記アクチュエータ１６の出力ロ
ッド１４、１１４と、バタフライ型の弁体１２が固定さ
れている回転軸４とを相対回動可能に接続した連結部
は、ブラケット１０およびカバー２４によって構成され
たレバー室２６内に配置されており、外部から泥水や塵
等が入らないようにしているが、この相対回動部に錆が
発生すると、スムーズに回動せず作動不良を起こすおそ
れがある。特に、戻り時に、リターンスプリング４４の
付勢力によって非作動位置に戻る際の、リターンスプリ
ング４４により生じる回転力が小さいので、戻り不良を
起こすおそれがある。

【００１９】そこで、前記アクチュエータ１６の出力ロ
ッド１４、１１４と回転軸４との相対回転部に錆が発生
してスムーズに回動できなくなることを防止するため
に、従来から相対回動部に表面処理を施している。

【００２０】従来の相対回動部の表面処理について簡単
に説明する。図１および図２に示す第１の従来例の構造
の場合には、アクチュエータ１６の出力ロッド１４に固
定されたクレビス１８は、材質がＳＰＣＣ（冷間圧延鋼
板）で表面処理としてＺｎ５Ｃ（亜鉛メッキ、有色クロ
メート処理）、連結ピン２２は、材質がＳ２５Ｃ（機械
構造用炭素鋼）で表面処理としてＺｎ５Ｃ、レバー２０
は、材質がＳＰＨＣ（熱間圧延軟鋼板）で表面処理とし
てガス軟窒化処理をそれぞれ行っていた。

【００２１】また、図３および図４に示す第２の従来例
の構造の場合には、アクチュエータ１６の出力ロッド１
１４は、材質がＳＷＣＨ（冷間圧造用炭素鋼線）で表面
処理として塩浴窒化処理、連結ピン１２２は、材質がＳ
２５Ｃで表面処理として塩浴窒化処理、レバー１２０
は、材質がＳＰＨＣで表面処理としてガス軟窒化処理を
それぞれ行っていた。なお、塩浴窒化処理とは、例え
ば、シアン化カリウム、シアン酸カリウム、鉄シアン化
ナトリウム等の処理浴に所定時間加熱浸漬することによ
り、表面に硬化層（硬質の化合物層）を形成する処理で
あり、ガス軟窒化処理とは、表面に硬化層を形成して、
耐摩耗性を向上させる処理であって、メッキ処理ほどで
はないが防錆効果も有している。

【００２２】前記相対回動部は、前記のような表面処理
を行って錆が発生することを防止するようにしている
が、前記表面処理の効果が不十分であると、錆が発生し
て作動不良を起こすおそれがあった。

【００２３】従って、他の発明の目的は、アクチュエー
タの出力ロッドとバタフライ型の弁体が固定された回転
軸とをピンを介して連結した相対回動部の表面処理を改
良して、錆が発生することを防止し、作動不良が起こら
ないようにした排気管開閉弁装置を提供するものであ
る。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係る排気管開閉弁装置は、エンジンの排気管の途中に設
けられ、その内周孔が前記排気管の一部を構成するバル
ブハウジングと、このバルブハウジングに回転自在に支
承された回転軸と、この回転軸に固定されて前記内周孔
の開閉を行う弁体と、前記回転軸を回転させるアクチュ
エータとを備えたており、とくに、前記バルブハウジン
グの内周孔または前記回転軸が挿入されるバルブハウジ
ングの軸孔の少なくともいずれか一方の内周面に、無電
解ニッケルメッキを施し、さらにそのメッキ層の上に、
硬質クロムメッキを施したものである。

【００２５】請求項１に記載の発明では、ローコストな
無電解ニッケルメッキと硬質クロムメッキを施すこと
で、高温の排気ガス温度に耐えられ、防錆性が高い排気
管開閉弁装置が得られる。

【００２６】また、請求項２に記載の排気管開閉弁装置
は、前記硬質クロムメッキが、メッキ表面に微細なクラ
ックが均一に形成されるマイクロクラック型であること
を特徴とするものである。

【００２７】この発明では、マイクロクラック型の硬質
クロムメッキにしたので、さらに防錆性が向上する。

【００２８】さらに、請求項３に記載の排気管開閉弁装
置は、前記無電解ニッケルメッキと前記硬質クロムメッ
キとの全メッキ層の厚さを３０μ以上にしたことを特徴
とするものである。

【００２９】この発明では、全メッキ層の厚さを所定以
上としたので、さらに防錆性が向上する。

【００３０】また、請求項４に記載の排気管開閉弁装置
は、前記バルブハウジングの材質が球状黒鉛鋳鉄である
ことを特徴とするものである。

【００３１】ハウジングの材質を球状黒鉛鋳鉄にしたの
で、高温での防錆性が向上する。

【００３２】また、請求項５に記載の排気管開閉弁装置
は、前記アクチュエータの出力ロッドに固定された連結
部材と、前記回転軸に固定されたレバーとがピンを介し
て相対回動可能に接続されており、さらに、前記ピン
と、少なくとも連結部材またはレバーのいずれか一方の
表面に、耐食ガス軟窒化処理を施したことを特徴とする
ものである。

【００３３】この請求項５に記載の発明では、出力ロッ
ドと回転軸との相対回転部の連結部分の防錆性が向上
し、錆による作動不良が発生するおそれがない。

【００３４】また、請求項６に記載の排気管開閉弁装置
は、前記アクチュエータの出力ロッドと、前記回転軸に
固定されたレバーとがピンを介して相対回動可能に接続
されており、さらに、前記ピンと、少なくとも前記出力
ロッドまたはレバーのいずれか一方の表面に、耐食ガス
軟窒化処理を施したことを特徴とするものである。

【００３５】この請求項６に記載の発明では、出力ロッ
ドと回転軸との相対回転部の連結部分の防錆性が向上
し、錆による作動不良が発生するおそれがない。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成について説明
する。本発明は、前記図１および図２に示す第１の排気
管開閉弁装置および図３および図４に示す第２の排気管
開閉弁装置と同様の構造の排気管開閉弁装置、または、
その他の構造の排気管開閉弁装置に、新規な構成の表面
処理を施したものである。この明細書では、排気ガス通
路の一部を構成するハウジング２の内周孔２ａおよびバ
タフライ型の弁体１２が固定されている回転軸４を支持
する軸孔２ｂ、２ｃの部分に施す表面処理に関する発明
（請求項１ないし請求項４）と、アクチュエータ１６の
出力ロッド１４、１１４と前記回転軸４との連結部（相
対回動部）に施す表面処理に関する発明（請求項５およ
び請求項６）の二つの発明について説明をする。なお、
必要な部分には、前記図面中の符号を示して説明する。

【００３７】第１の発明では、エンジンの排気管の途中
に設けられて、その排気管の一部を構成しているバルブ
ハウジング２の内周孔２ａと、前記回転軸４を支持する
ハウジング２の軸孔２ｂ、２ｃの双方またはいずれか一
方に表面処理を行う。この発明の表面処理として、先
ず、前記部位に無電解ニッケルメッキを施す。さらにこ
のメッキ層の上に、硬質クロムメッキを施す。この硬質
クロムメッキはメッキの表面に微細なクラックが均一に
形成されるマイクロクラック型とする。さらに、バルブ
ハウジング２の材質を、ＦＣＤ４５０（球状黒鉛鋳鉄）
とする。

【００３８】無電解ニッケルメッキの上に硬質クロムメ
ッキを施すと、これら両メッキ層の境界部分に、ニッケ
ル・クロム酸化物が生成される。このニッケル・クロム
酸化物の融点は、ニッケルと同じ８９０℃となるので、
前記排気ガス温度（最高８００℃）にも充分耐えられる
ようになる。

【００３９】硬質クロムメッキは、本来耐摩耗性を向上
させることを目的として行われるものであるが、この硬
質クロムメッキは、通常型の場合には、微細に見ると表
面に大きなクラック（割れ）を有しており、そのクラッ
クから錆が発生してしまうおそれがある。そこで、本発
明では、微細な浅いクラックを均一に発生させるように
したマイクロクラック型の硬質クロムメッキを施すこと
にした。このようにマイクロクラック型としたことによ
り、大きなクラックがなく、その部分からの錆の発生を
抑制することができる。

【００４０】さらに、前記無電解ニッケルメッキとその
上に施された硬質クロムメッキの全メッキ層の厚さを３
０μ以上とする。特に、下層の無電解ニッケルメッキ層
を２０〜２５μ、上層の硬質クロムメッキ層を１０〜１
５μとし、その合計を３０μ以上とする。メッキ層の厚
さが薄ければ防錆性が低下してしまうので、充分な防錆
性を確保するために、メッキ層の厚さを３０μ以上とし
た。

【００４１】また、高温の排気ガスにも耐えられるよう
に、前記のように表面処理を改良しても、ハウジング２
の材質が従来と同様のＦＣ２５０のままとすると、従来
よりも高温になるので、ハウジング２の強度が下がり、
表面処理にも影響してしまうおそれがある。つまり、従
来よりも高温になると、ハウジング２の強度が下がり、
変形が大きくなって、その変形によりメッキ層が表面か
ら剥がれやすくなるおそれがある。そこで、ハウジング
２の材質を、高温にさらされても強度の下がりにくいＦ
ＣＤ４５０（球状黒鉛鋳鉄）としたものである。

【００４２】前記本発明の構成は、以下に説明する確認
試験により有効であることが確認された。この確認試験
は、図５に示す試験試料について温度サイクル試験を行
った後、塩水噴霧試験を行い、錆の発生状況を確認した
ものである。

【００４３】試験試料は、図５に示すとおりであり、試
料１および試料２は従来と同様の材質に従来の表面処理
を施したもので、試料１は、ハウジングの材質がＦＣ２
５０で、その表面に無電解ニッケルメッキを施したも
の、試料２はＦＣ２５０にニッケル・クロム溶射を行っ
たものである。また、試料３〜試料５は、従来と同様の
材質に本発明に係る表面処理を行ったもので、これらの
試料はＦＣ２５０に、無電解ニッケルメッキおよびマイ
クロクラック型の硬質クロムメッキを重ねたものであ
る。ただし、全メッキ層の厚さが、試料３は４０μ、試
料４は３０μ、試料５は２０μと異ならせてある。

【００４４】また、試料６および試料７は、本発明に係
る材質のハウジング２に、本発明に係る表面処理を施し
たもので、いずれもハウジング２の材質がＦＣＤ４５０
で、その表面に無電解ニッケルメッキとマイクロクラッ
ク型の硬質クロムメッキを重ね、試料６は全メッキ層の
厚さを３０μとし、試料７は全メッキ層の厚さを２０μ
としたものである。さらに、試料８は、従来の材質であ
るＦＣ２５０に無電解ニッケルメッキと硬質クロムメッ
キを重ねたものであるが、硬質クロムメッキは通常型
で、全メッキ層厚さを３０ミクロンとしたものである。

【００４５】前記温度サイクル試験の試験条件として
は、８００℃の温度中で１２時間経過後、室温（約２５
℃）に１２時間放置し、この温度条件を５サイクル反復
した。

【００４６】また、塩水噴霧試験は、ＪＩＳＺ２３７１
によるもので、塩水の濃度５％、温度３５℃とし、噴霧
時間は１２０時間、２４０時間、３６０時間、４８０時
間、７２０時間に設定し、各噴霧時間毎に、各試料の錆
の発生状況を調査する。

【００４７】前記試験条件による確認試験の結果を図６
に示す。図６の表から明らかなように、無電解ニッケル
メッキを施した試料１は、２４０時間の塩水噴霧で錆が
発生し始め、３６０時間で完全に錆が発生した。なお、
図６中の記号○は錆の発生なし、△は一部に若干の錆が
発生、×は錆が発生したものを示す。

【００４８】また、無電解ニッケルメッキの上に硬質ク
ロムメッキを重ねた試料（試料３〜試料８）では、４８
０時間の塩水噴霧で一部の試料（試料５および試料８）
に錆が発生し始めたが、試料２、試料３、試料４および
試料６では、７２０時間の塩水噴霧後も錆の発生がな
く、明らかに無電解ニッケルメッキのみの場合よりも防
錆性が向上している。

【００４９】硬質クロムメッキについては、その他の条
件が同じで、マイクロクラック型にした場合（試料４）
と通常型の場合（試料８）とを比較すると、通常型は４
８０時間で錆が発生し始めたのに対し、マイクロクラッ
ク型の場合は７２０時間後も錆が発生しておらず、マイ
クロクラック型の方が防錆性が向上する。

【００５０】無電解ニッケルメッキとマイクロクラック
型の硬質クロムメッキを施したもの（試料３〜試料７）
について、全メッキ層厚さにより比較すると、全メッキ
層厚さが２０ミクロンでは、４８０時間（材質がＦＣ２
５０の試料５）、７２０時間（材質がＦＣＤ４５０の試
料７）で錆が発生し始めたが、３０ミクロンおよび４０
ミクロンの場合には、７２０時間後も錆の発生がなく、
全メッキ層厚さは３０ミクロン以上であることが良いこ
とが明らかである。

【００５１】ハウジング２の材質については、ＦＣ２５
０とＦＣＤ４５０に同一の表面処理、つまり、無電解ニ
ッケルメッキとマイクロクラック型の硬質クロムメッキ
を施し、全メッキ層厚さが２０ミクロンとしたのものを
比較すると、前者（試料５）が４８０時間で錆が発生し
始めているのに対し、後者（試料７）は、錆が発生し始
める時間が７２０時間に延びているので、材質としては
ＦＣＤ４５０のほうが防錆性が向上する。

【００５２】なお、表面処理として従来から知られたニ
ッケル・クロム溶射を行った試料２は、７２０時間の塩
水噴霧でも錆は発生せず、従来の無電解ニッケルメッキ
のみのものと比較して、防錆性は優れているが、高価で
あるために、コスト面で無電解ニッケルメッキとマイク
ロクラック型の硬質クロムメッキを施したものに劣って
いる。

【００５３】以上の確認試験の結果から、無電解ニッケ
ルメッキを施した上にマイクロクラック型の硬質クロム
メッキを行い、これら両メッキ層を合わせた全メッキ層
厚さを３０μ以上とし、さらに、バルブハウジング２の
材質をＦＣＤ４５０とすることにより、高温の排気ガス
温度に耐え、錆の発生を防止することができることが確
認された。

【００５４】また、請求項５および請求項６に記載の発
明は、バタフライ型の弁体１２が取り付けられている回
転軸４と、この回転軸４を回転させるアクチュエータ１
６の出力ロッド１４との相対回動部（連結部）の表面処
理を改良したものである。前記第１の構造の排気管開閉
弁装置（図１および図２参照）では、アクチュエータ１
６の出力ロッド１４に固定されたクレビス（連結部材）
１８と、回転軸４に固定されたレバー２０の、双方また
はいずれか一方と、クレビス１８およびレバー２０に形
成されたピン挿入孔に挿入される連結ピン２２の表面処
理を、耐食ガス軟窒化処理とする。あるいは、前記第２
の構造の排気管開閉弁装置（図３および図４参照）で
は、アクチュエータ１６の出力ロッド１１４と、回転軸
４に固定されたレバー１２０の双方またはいずれか一方
と、出力ロッド１１４とレバー１２０のクレビス部１２
０ａに形成されたピン挿入孔に挿入される連結ピン１２
２の表面処理を、耐食ガス軟窒化処理とする。

【００５５】この発明についても、試験試料を作成し
て、以下に述べる条件で確認試験を行い錆の発生状況を
確認するとともに、前記相対回動部（連結部）の回動ト
ルクを測定した。

【００５６】図７に示す試験試料について簡単に説明す
る。図７に示す表の第１番目は、相対回動部の構造が前
記第１の構造（従来例１）で有り、表面処理は、クレビ
ス１８とピン２２をＺｎ５Ｃ、レバー２０をガス軟窒化
処理したもの（図７中の試料名は従来品１）、第２番目
は、相対回動部の構造が前記第２の構造（従来例２）で
あり、表面処理は、出力ロッド１１４とピン１２２を塩
浴窒化処理、レバー１２０にガス軟窒化処理をしたもの
（従来品２）、第３番目は、相対回動部の構造が前記第
２の構造（従来例２）であり、表面処理は、出力ロッド
１１４とピン１２２にＺｎ５Ｃ、レバー１２０にガス軟
窒化処理をしたもの（図７中の試料名は対策品１）、第
４番目は、相対回動部の構造が前記第２の構造（従来例
２）であり、表面処理は、出力ロッド１１４とピン１２
２にＺｎ８Ｇ、レバー１２０にガス軟窒化処理をしたも
の（対策品２）である。なお、Ｚｎ８Ｇは、亜鉛メッ
キ、緑色クロメート処理である。

【００５７】図７に示す表の第５番目は、相対回動部の
構造が前記第２の構造（従来例２）であり、表面処理
は、出力ロッド１１４とピン１２２に耐食ガス軟窒化処
理を施し、レバー１２０にガス軟窒化処理を施したもの
（対策品３）、第６番目は、相対回動部の構造が前記第
１の構造（従来例１）であり、表面処理は、クレビス１
８とピン２２に耐食ガス軟窒化処理を施し、レバー２０
にガス軟窒化処理を施したもの（対策品４）、第７番目
は、相対回動部の構造が前記第２の構造（従来例２）で
あり、表面処理は、出力ロッド１１４とピン１２２に耐
食ガス軟窒化処理を施し、レバー１２０にも耐食ガス軟
窒化処理を施したもの（対策品５）、第８番目は、相対
回動部の構造が前記第１の構造（従来例１）であり、表
面処理は、クレビス１８とピン２２に耐食ガス軟窒化処
理を施し、レバー２０にも耐食ガス軟窒化処理を施した
もの（対策品６）の８種類の試料を用意し、これら各試
料について試験を行った。なお、耐食ガス軟窒化処理と
は、炭素鋼の表面にガス軟窒化処理を行って、表面に硬
いＦｅ_３（ＣＮ）の化合物層を形成させた後、特殊酸化
処理により酸化鉄被膜を形成させる処理をいう。この処
理を行うと耐食性が向上する。

【００５８】前記各試料について行った確認試験の内容
は、先ず、振動試験を行った後、複合腐食試験を行う。
つまり、振動させることにより連結部を摩耗させ、その
後、錆を発生させる条件を与えた。

【００５９】振動試験の条件は、振動加速度が２０Ｇ、
振動数は１６０Ｈｚで振動回数が１０^７回、振動方向
は、上下、左右および前後の三方向とする。

【００６０】また、複合腐食試験は、塩水の濃度が５
％、塩水および噴霧室の温度が３５℃での塩水噴霧試験
であり、塩水噴霧を４時間行った後、温度が６０℃の条
件で２時間乾燥し、その後、温度が５０℃、湿度が９５
％の条件で２時間湿潤を行うことを１サイクルとし、こ
の試験サイクルを繰り返し、１０サイクル、２５サイク
ル、５０サイクル、１００サイクル毎に錆の発生状況と
回動トルクを確認する。

【００６１】前記確認試験を行った結果を図８および図
９に示す。図８は、各サイクル毎の錆の発生状況を示
し、○は錆の発生なし、△は一部に若干の錆が発生、×
は錆が発生したものを示す。図９は、各欄の上の数値が
トルク（ｋｇｆ・ｃｍ）、各欄の下の記号は、○が非作
動位置に戻る、△が場合によって戻らないことがある、
×は非作動位置に戻らないものを示すもので、リターン
スプリング４４による戻しトルク（１８ｋｇｆ・ｃｍ）
と比較して判定した。

【００６２】従来品２は、１０サイクルで錆が一部発生
し、２５サイクルで錆が大きくなっている。回動トルク
も１０サイクルから不良（作動不能）であった。また、
従来品１は、５０サイクルで錆が大きくなっており、回
動トルクも１００サイクルで不良となった。対策品１お
よび対策品２は、それぞれ５０サイクルおよび１００サ
イクルで錆が大きくなり、回動トルクも１００サイクル
で不良となった。Ｚｎ５Ｃによる処理を行った対策品１
よりも、Ｚｎ８Ｇによる処理を行った対策品２の方がや
や良好であるが、Ｚｎ５ＣやＺｎ８Ｇでは１００サイク
ルまで持たなかった。対策品３〜対策品６は、１００サ
イクルでも一部に錆が出る程度で、回動トルクも、良好
な作動が可能であると判定された。特に、対策品５およ
び対策品６のように全部品に耐食ガス軟窒化処理を行う
と、錆の発生がさらに押さえられる。

【００６３】この確認試験の結論として、アクチュエー
タ１６の出力ロッド１４、１１４とバタフライ型の弁体
１２が固定された回転軸４との相対回動部に、耐食ガス
軟窒化処理をすると、防錆性が向上して、作動不良を防
止することができることが確認された。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、エンジンの排気管の途中に設けられ、その
内周孔が前記排気管の一部を構成するバルブハウジング
と、このバルブハウジングに回転自在に支承された回転
軸と、この回転軸に固定されて前記内周孔の開閉を行う
弁体と、前記回転軸を回転させるアクチュエータとを備
えた排気管開閉弁装置において、前記バルブハウジング
の内周孔または前記回転軸が挿入されるバルブハウジン
グの軸孔の少なくともいずれか一方の内周面に、無電解
ニッケルメッキを施し、さらにそのメッキ層の上に、硬
質クロムメッキを施したことにより、低コストで、高温
の排気ガス温度に耐えることを可能にし、防錆性を向上
させることができる。

【００６５】また、請求項２に記載の発明は、前記硬質
クロムメッキが、メッキ表面に微細なクラックが均一に
形成されるマイクロクラック型であるので、さらに防錆
性が向上する。

【００６６】さらに、請求項３に記載の発明は、前記無
電解ニッケルメッキと前記硬質クロムメッキとの全メッ
キ層の厚さを３０μ以上にしたことにより、さらに防錆
性を向上させることができる。

【００６７】請求項４に記載の発明は、前記バルブハウ
ジングの材質を球状黒鉛鋳鉄にしたので、高温での防錆
性を向上させることができる。

【００６８】また、請求項５に記載の発明では、エンジ
ンの排気管の途中に設けられ、その内周孔が前記排気管
の一部を構成するバルブハウジングと、このバルブハウ
ジングに回転自在に支承された回転軸と、この回転軸に
固定されて前記内周孔の開閉を行う弁体と、前記回転軸
を回転させるアクチュエータとを備え、前記アクチュエ
ータの出力ロッドに固定された連結部材と、前記回転軸
に固定されたレバーとがピンを介して相対回動可能に接
続された排気管開閉弁装置において、前記ピンと、少な
くとも連結部材またはレバーのいずれか一方の表面に、
耐食ガス軟窒化処理を施したことにより、錆の発生を防
止して、回転軸とアクチュエータの出力ロッドとの連結
部をスムーズに回動させることができる。

【００６９】さらに、請求項６に記載の発明では、前記
アクチュエータの出力ロッドと、前記回転軸に固定され
たレバーとがピンを介して相対回動可能に接続された排
気管開閉弁装置において、前記ピンと、少なくともクレ
ビスまたはレバーのいずれか一方の表面に、耐食ガス軟
窒化処理を施したことにより、錆の発生を防止して、回
転軸とアクチュエータの出力ロッドとの連結部をスムー
ズに回動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の排気管開閉弁装置の一例（従来例１）を
示す縦断面図である。

【図２】前記排気管開閉弁装置の一部を断面とした側面
図である。

【図３】他の排気管開閉弁装置（従来例２）の一部を断
面とした正面図である。

【図４】前記排気管開閉弁装置の側面から見た断面図で
ある。

【図５】請求項１ないし請求項４に記載の発明の確認試
験に使用した試験試料を示す表である。

【図６】前記確認試験の結果を示す表である。

【図７】請求項５および請求項６に記載の発明の確認試
験に使用した試験試料を示す表である。

【図８】前記確認試験の結果である錆の発生状況を示す
表である。

【図９】前記確認試験の結果である回動トルクを示す表
である。

【符号の説明】

２バルブハウジング２ａ内周孔２ｂ軸孔２ｃ軸孔４回転軸１２弁体１４出力ロッド１６アクチュエータ１８クレビス（連結部材）２０レバー２２ピン（連結ピン）１１４出力ロッド１２０レバー１２２ピン（連結ピン）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3G065 AA09 CA00 CA27 DA02 EA02 EA05 HA06 HA12 HA15 HA21 KA03 4K022 AA02 AA48 BA14 BA36 DA01 4K028 AA02 AB01 AB06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの排気管の途中に設けられ、そ
の内周孔が前記排気管の一部を構成するバルブハウジン
グと、このバルブハウジングに回転自在に支承された回
転軸と、この回転軸に固定されて前記内周孔の開閉を行
う弁体と、前記回転軸を回転させるアクチュエータとを
備えた排気管開閉弁装置において、前記バルブハウジングの内周孔または前記回転軸が挿入
されるバルブハウジングの軸孔の少なくともいずれか一
方の内周面に、無電解ニッケルメッキを施し、さらにそ
のメッキ層の上に、硬質クロムメッキを施したことを特
徴とする排気管開閉弁装置。
【請求項２】前記硬質クロムメッキは、メッキ表面に
微細なクラックが均一に形成されるマイクロクラック型
であることを特徴とする請求項１に記載の排気管開閉弁
装置。
【請求項３】前記無電解ニッケルメッキと前記硬質ク
ロムメッキとの全メッキ層の厚さを３０μ以上にしたこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排気管
開閉弁装置。
【請求項４】前記バルブハウジングの材質が球状黒鉛
鋳鉄であることを特徴とする請求項１ないし請求項３に
いずれかに記載の排気管開閉弁装置。
【請求項５】エンジンの排気管の途中に設けられ、そ
の内周孔が前記排気管の一部を構成するバルブハウジン
グと、このバルブハウジングに回転自在に支承された回
転軸と、この回転軸に固定されて前記内周孔の開閉を行
う弁体と、前記回転軸を回転させるアクチュエータとを
備え、前記アクチュエータの出力ロッドに固定された連結部材
と、前記回転軸に固定されたレバーとがピンを介して相
対回動可能に接続された排気管開閉弁装置において、前記ピンと、少なくとも連結部材またはレバーのいずれ
か一方の表面に、耐食ガス軟窒化処理を施したことを特
徴とする排気管開閉弁装置。
【請求項６】エンジンの排気管の途中に設けられ、そ
の内周孔が前記排気管の一部を構成するバルブハウジン
グと、このバルブハウジングの回転自在に支承された回
転軸と、この回転軸に固定されて前記内周孔の開閉を行
う弁体と、前記回転軸を回転させるアクチュエータとを
備え、前記アクチュエータの出力ロッドと、前記回転軸に固定
されたレバーとがピンを介して相対回動可能に接続され
た排気管開閉弁装置において、前記ピンと、少なくとも前記出力ロッドまたはレバーの
いずれか一方の表面に、耐食ガス軟窒化処理を施したこ
とを特徴とする排気管開閉弁装置。