JPS6334347B2

JPS6334347B2 -

Info

Publication number: JPS6334347B2
Application number: JP3132182A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Morishita; Tadayasu Yamamoto
Original assignee: Matsuda KK
Current assignee: Matsuda KK
Priority date: 1982-02-26
Filing date: 1982-02-26
Publication date: 1988-07-08
Also published as: JPS58149471A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、エンジンに取り付けられた排気管と
車体に固定された排気管との継手部に配設される
焼結シール部材に関し、特にその高周波騒音発生
防止対策に関するものである。

従来、エンジンを横置きに搭載した前輪駆動方
式の自動車においては、エンジンの振動を排気系
に伝えないようにするために、エンジンに一体に
取り付けられたエンジン側排気管と車体に固定さ
れた車体側排気管との継手部に、ベローズパイ
プ、あるいはステンレス鋼網と膨張黒鉛とを交互
に積層してなる複合シール部材等を介設すること
が行われている。

ところで、前者のベローズパイプを使用した場
合、ベローズパイプ自体の価格が極めて高いので
高コストとなり、またベローズパイプの耐久性が
不十分で長期間経過すると亀裂が生じ、早期交換
が必要になるという問題がある。そのため、近年
では、ステンレス鋼の使用により耐久性に優れ、
かつ安価に製造できることから、後者の複合シー
ル部材の使用が主流になりつつある。

しかしながら、この複合シール部材を使用した
場合、潤滑不足によりシール部材のステンレス鋼
成分と排気管とが金属接触して不快な高周波騒音
が発生するという問題があつた。

ところで、シール部材として、特開昭55−
47058号公報に、Ni−Cr系合金鋼などの粉末焼結
合金にフエノール樹脂もしくはフラン樹脂等の熱
硬化性樹脂を含浸したシール部材が示されている
が、このシール部材では、排気管のシール部材の
ように高温に晒されると、上記熱硬化性樹脂が劣
化して金属接触により焼付き、摩耗が生じ、高周
波騒音の発生につながるものである。

そこで、本発明はかかる点に鑑み、焼結体の表
面には多数の気孔が形成されることを利用し、ス
テンレス鋼粉末と黒鉛粉末とからなる焼結体を形
成して、該焼結体の表面気孔に潤滑剤としてのシ
リコン樹脂を含浸させることにより、該シリコン
樹脂の潤滑作用によつて金属同士を直接接触させ
ないようにし、よつて耐久性（耐熱性、耐摩耗
性）および低価格性を満たしつつ、高周波騒音の
発生を抑制することを目的とするものである。

そのため、本発明の構成は、92〜98重量％のス
テンレス鋼粉末と２〜８重量％の黒鉛粉末とを含
有し、気孔の20％以上にシリコン樹脂が含浸され
ていることにより、金属同士の直接の接触をなく
すようにしたものである。

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

第１図において、１はエンジン（図示せず）に
一体的に取り付けられたエンジン側排気管であつ
て、該エンジン側排気管１の下流端部から所定寸
法離れた部分にはフランジ部１ａが形成されてい
るとともに、該排気管１には上記フランジ部１ａ
の上流側端面に当接して抜止めされるエンジン側
締付けカラー２が嵌装されている。

一方、３は車体（図示せず）に固定支持された
車体側排気管であつて、該車体側排気管３の上流
端部には上記エンジン側排気管１下流端部より大
径に球面状に拡開されたフレア部３ａが形成され
ているとともに、該排気管３には上記フレア部３
ａの外周面に当接して抜止めされる車体側締付け
カラー４が嵌装されている。

さらに、Ａは、上記エンジン側排気管１のフラ
ンジ部１ａ下流外周部分において該フランジ部１
ａ下流側端部と車体側排気管３のフレア部３ａ内
周面との間に介装される本発明に係るリング状の
焼結シール部材であつて、該シール部材Ａの外周
は上記車体側排気管３のフレア部内周面と気密摺
接可能なように球面状に形成されている。

しかして、上記両排気関１，３は、エンジン側
排気管１に下流端部に上記シール部材Ａをフラン
ジ部１ａで規制して外嵌するとともに、該シール
部材Ａの外周に車体側排気管３のフレア部３ａを
かぶせ、両カラー２，４を例えば２組のボルト５
およびナツト６で締結し、かつ該各ボルト５の頭
部５ａとエンジン側締付けカラー２との間に両カ
ラー２，４を互いに接近せしめる方向に付勢する
スプリング７を縮装することにより、折曲げ可能
に気密状に接続される。

そして、上記焼結シール部材Ａは、92〜98重量
％のSUS304等のステンレス鋼粉末と、２〜８重
量％の黒鉛粉末とを含有し、かつ有効気孔（焼結
体表面に形成される気孔で全気孔の略80％を占め
る）の20％以上にシリコン樹脂が含浸された焼結
部材で構成されている。

ここで、上記焼結シール部材Ａにおける各成分
の配合比およびシリコン樹脂の有効気孔に対する
含浸率の限定理由を考察するに、黒鉛粉末の配合
比は、２重量％未満であると残りのステンレス鋼
成分、すなわち金属成分が多くなつて金属接触の
機会が増え、焼付きや高周波騒音等が発生する一
方、８重量％を越えると、製造工程の圧粉成形時
に結合力が低下して割れが生じ、成形不能となる
ので、よつて２〜８重量％に設定されている。こ
のことにより、残りのステンレス鋼粉末の配合比
は92〜98重量％に設定される。

また、シリコン樹脂の含浸率は、20％未満では
金属接触面積が増大して高周波騒音発生防止効果
が少なくなるので、よつて20％以上に設定されて
いる。

このような焼結シール部材Ａを製造する方法に
ついて説明すると、第２図に示すように、先ず、
粒度60メツシユ以下のステンレス鋼粉末を92〜98
重量％、粒度60メツシユ以下の黒鉛粉末を２〜８
重量％および後工程の圧粉成形時の潤滑剤として
ステアリン酸亜鉛等の金属石けん粉末を外パーセ
ント１重量％以下の各割合いでそれぞれ配合して
Ｖ型混合機等で10〜60分間混合し混合体を成形す
る。

その場合、ステンレス鋼粉末の粒度は、60メツ
シユより大きくなると、圧粉成形性が低下すると
ともに、金属接触の機会が増えて高周波騒音の発
生原因となるので、60メツシユ以下の範囲に設定
している。また、黒鉛粉末の粒度は、60メツシユ
より大きくなると、圧粉成形性が著しく低下して
成形不能となるので、60メツシユ以下の範囲に設
定している。

また、金属石けん粉末の潤滑剤は、それ自身に
潤滑性を有する黒鉛粉末が配合成分として２〜８
重量％含有されているので、１重量％を越えて添
加する必要はなく、また圧粉成形の条件によつて
は全人添加しなくてもよい。

さらに、混合機での混合時間は、ステンレス鋼
粉末と黒鉛粉末との見掛け密度の差が大きいた
め、均一に混合するには最低10分間は必要であ
り、また60分間を越えると却つて経済的に不利と
なるので、よつて10〜60分間の範囲が望ましい。

次いで、上記混合体を加圧成形機により焼結密
度が5.0〜6.5ｇ／cm³になるように圧粉成形してリ
ング状の成形体を形成し、この成形体を水素ガス
等の非酸化性雰囲気中で500〜900℃の温度に10〜
30分間加熱保持して予備焼結し、上記圧粉成形時
の潤滑剤を脱ろう除去する。

その後、この予備焼結された成形体を1000〜
1140℃の温度に15〜60分間加熱保持して本焼結し
たのち徐冷して焼結体を形成する。

この本焼結での焼結温度は、1000℃未満では焼
結が充分に行われず、強度不足となる一方、1140
℃を越えると、液相が生じて有効気孔の減少や製
品の変形等が生じるので、よつて1000〜1140℃の
範囲が好ましい。また、焼結時間は、15分未満で
は焼結が不充分で強度不足となり、また60分を越
えると経済的に不利であるので、よつて15〜60分
間の範囲が好ましい。

このようにして得られた焼結体の有効気孔（表
面気孔）の20％以上に、真空含浸装置等を用い
て、液状シリコン樹脂、好ましくは、固体潤滑剤
として黒鉛、カーボン、二硫化モリブデン、二硫
化タングステン等のうち少なくとも１種を20〜70
体積％添加した液体シリコン樹脂を含浸させる。

尚、上記固体潤滑剤を添加する場合の添加割合
は、20体積％未満では充分な潤滑効果が得られ
ず、一方70体積％を越えると液状シリコン樹脂の
粘度が上がつて焼結体への含浸が不可能となるの
で、よつて20〜70体積％の範囲が好ましい。

しかる後、この液状シリコン樹脂が含浸された
焼結体を300〜500℃の温度で15〜60分間焼成する
ことにより、焼結シール部材Ａが形成される。

したがつて、上記実施例においては、焼結シー
ル部材Ａの有効気孔の20％以上に亘りシリコン樹
脂が含浸されているため、該シリコン樹脂と含有
成分である黒鉛との相乗効果によつてシール部材
Ａの表面は非金属物質の多い潤滑性に富んだ表面
となつている。それ故、エンジン振動に伴つてエ
ンジン側排気管１が振動しても、各排気管１，３
とシール部材Ａとはスムーズに摺接することにな
り、よつて従来の如き金属同士の摺接による不快
な高周波騒音が発生することはなく、騒音低減化
を図ることができる。

また、焼結シール部材Ａにステンレス鋼粉末が
92〜98重量％と多量に含まれているため、該シー
ル部材Ａの高温排気ガスに対する耐熱性および耐
蝕性は優れたものとなり、よつてその耐久性を高
めることができる。

さらに、シール部材Ａを通常の焼結方法により
製造できるため、該シール部材Ａは安価なものと
なる。

次に、上記焼結シール部材の具体例について説
明する。

先ず、粒度100メツシユ以下のSUS304ステン
レス鋼粉末を95重量％、粒度80メツシユ以下の天
然黒鉛粉末を５重量％およびステアリン酸亜鉛粉
末を外パーセント0.7重量％の各配合割合で混合
し、Ｖ型混合機で30分間混合した後4.5ton／cm²
（焼結密度5.8ｇ／cm³）の圧縮圧力でリング状に圧
粉成形して成形体を成形した。次いで、この成形
体を水素雰囲気中で750℃の温度に20分間加熱保
持したのち、1130±10℃の温度に40分間加熱保持
し徐冷して焼結体を形成した。その後、この焼結
体の有効気孔の100％（全表面の気孔）に、40体
積％の二硫化モリブデンを添加した液状シリコン
樹脂を真空含浸装置を用いて150℃の温度で含浸
させ、しかる後窒素ガス雰囲気中で400℃の温度
に30分間保持して焼成し本発明焼結シール部材の
試料を得た。

次いで、このようにして得られた試料に対して
耐熱性、耐摩耗性および高周波騒音発生の有無の
各試験を行つた。すなわち、その試験は、第３図
に示すように、励振機イに振動パイプロの一端
を、また固定台ハに固定パイプニの一端をそれぞ
れ支持し、該各パイプロ，ニの他端間に試料ホ
（焼結シール部材）を、スプリング力が合計98
Kg／cm²となるようにセツトされた左右一対のスプ
リングヘによつて加圧挾持し、上記励振機イを、
振動パイプロが固定パイプニに対して上下に各3゜
ずつの振動角度で変化するようにかつ４Hzの振動
周期でもつて振動させ、また、固定パイプニの一
端に対向して配置せしめたガスバーナトにより、
第４図に示すように、試料ホの内周面の温度を室
温（20℃）と500℃との間で周期的に変化させて
行つた。

このような試験中において、両パイプロ，ニの
接続部分から約１ｍ離れ位置で発生ノイズを聴覚
により確認したところ、加温摺動中および冷却摺
動中のいずれにもシール部材の摺動面から発生す
るのは低サイクルの摺動音のみで、耳障りな高周
波騒音は全く発生しなかつた。また、試験終了後
試料ホの外観形状に何らの変化を見られなかつ
た。このことにより、本発明の焼結シール部材
は、耐熱性、耐摩耗性に優れているとともに高周
波騒音を発生させず、充分に実用に供し得ること
が判る。

以上説明したように、本発明の焼結シール部材
によれば、92〜98重量％のステンレス鋼粉末と２
〜８重量％の黒鉛粉末とを含有し、有効気孔の20
％以上にシリコン樹脂が含浸されたものであるの
で、耐久性（耐熱性、耐摩耗性）が向上しかつ安
価に製作できるとともに、金属同士の接触による
高周波騒音の発生を低減することができ、よつて
特に前輪駆動方式の自動車の排気管継手部に最適
なシール部材を提供することができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
エンジンの排気管接続部分の縦断面図、第２図は
製造工程図、第３図は試験装置の概略説明図、第
４図は試験経過を示す説明図である。１……エンジン側排気管、３……車体側排気
管、Ａ……焼結シール部材。

Claims

【特許請求の範囲】

１エンジンの排気管の継手部の間に介在される
焼結シール部材であつて、92〜98重量％のステン
レス鋼粉末と２〜８重量％の黒鉛粉末とを含有
し、気孔の20％以上にシリコン樹脂が含浸されて
いることを特徴とする焼結シール部材。