JP2000080931A - Exhaust valve - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 排気バルブ内の排気ガス通路を流れる排気ガ
スが接する面に、赤錆の発生を防ぐとともに、弁体の開
閉を常に良好な状態に保持する。
【解決手段】 エンジンの排気管中に設けられ、その排
気ガス通路２の一部を形成するバルブ本体１３と、バル
ブ本体１３の内部に配設される弁体１４と、弁体１４が
固着される回転軸１５と、回転軸１５を回動自在に支持
する筒状の軸受部材１６、１７とを備えた排気バルブ１
１であって、前記バルブ本体１３の排気ガス通路を流れ
る排気ガスが接する、該バルブ本体１３の内周面に、無
機非金属質からなるコーティング膜が被着される。
(57) [Problem] To prevent the occurrence of red rust on a surface of an exhaust valve in contact with exhaust gas flowing through an exhaust gas passage, and to always maintain a good opening and closing of a valve body. SOLUTION: A valve body 13 provided in an exhaust pipe of an engine and forming a part of the exhaust gas passage 2, a valve body 14 disposed inside the valve body 13 and a valve body 14 are fixedly attached. Exhaust valve 1 including a rotating shaft 15, and cylindrical bearing members 16 and 17 rotatably supporting the rotating shaft 15.
1, a coating film made of an inorganic non-metallic material is applied to the inner peripheral surface of the valve body 13 where exhaust gas flowing through the exhaust gas passage of the valve body 13 contacts.
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車などに装備
される排気ブレーキ装置などに使用される排気ブレーキ
バルブのほか、暖気用バルブ及びＤＰＦ（ディーゼル・
パティキュレート・フィルタ）の切り替えバルブなどに
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust brake valve used for an exhaust brake device mounted on an automobile or the like, a warm air valve and a DPF (diesel diesel engine).
Particulate change filter).
【０００２】[0002]
【従来の技術】排気ブレーキ装置は、主としてトラック
やバスなどに装備され、エンジンの排気管の途中に配設
された排気ブレーキバルブを閉弁して排気ガス圧を上昇
させ、長い降坂路などにおいて、車両に効果的な制動を
行うようにしたものである。2. Description of the Related Art Exhaust brake devices are mainly mounted on trucks and buses, and close an exhaust brake valve disposed in the middle of an exhaust pipe of an engine to increase exhaust gas pressure. In this case, the vehicle is effectively braked.
【０００３】従来、この種の排気ブレーキバルブとして
は、例えば図４に示すものがある。図４において、該排
気バルブ１は、エンジンの排気ガス通路２の一部を形成
するバルブ本体３と、このバルブ本体３の内部に配設さ
れる円板状の弁体４とを備えるとともに、該弁体４を支
持する回転軸５は、筒状の軸受部材（ブッシュ）６、７
およびパッキング（シールリングまたはラビリンスシー
ル）８をそれぞれ介して、前記バルブ本体３に回動自在
に取り付けられている。９，９は、前記回転軸５に、前
記弁体４を取り付けるための取付ボルトである。Conventionally, as this kind of exhaust brake valve, for example, there is one shown in FIG. In FIG. 4, the exhaust valve 1 includes a valve body 3 forming a part of an exhaust gas passage 2 of an engine, and a disc-shaped valve body 4 disposed inside the valve body 3. The rotary shaft 5 that supports the valve body 4 includes cylindrical bearing members (bushes) 6 and 7.
And a packing (seal ring or labyrinth seal) 8, which is rotatably attached to the valve body 3. Reference numerals 9 and 9 denote mounting bolts for mounting the valve body 4 to the rotating shaft 5.
【０００４】そして、図示しないアクチュエータの駆動
軸の軸心位置で、前記回転軸５の一端に固着された図示
しないレバーに、前記アクチュエータから回転駆動力が
伝達されて、前記回転軸５が回動され、前記排気ガス通
路２を前記弁体４により開閉するようになっている。な
お、図４は開弁状態を示す。Then, at the axial position of the drive shaft of the actuator (not shown), a rotational driving force is transmitted from the actuator to a lever (not shown) fixed to one end of the rotary shaft 5, and the rotary shaft 5 rotates. The exhaust gas passage 2 is opened and closed by the valve element 4. FIG. 4 shows the valve open state.
【０００５】そして、前記排気バルブ１は、排気ブレー
キ作動時、すなわち前記弁体４の閉弁時、該弁体４にて
前記排気ガス通路２を完全に閉塞してしまうと、排気ガ
ス圧が過大な負荷としてエンジンに作用し、そのため、
エンジンストップを招来する。従って、このような場
合、前記排気ガス通路２を完全に閉塞状態にすることな
く、前記弁体４と排気ガス通路２の周面との間に僅かな
隙間を設けたり、または前記弁体４に穴をあけたりして
いる。When the exhaust valve 1 completely closes the exhaust gas passage 2 when the exhaust brake is operated, that is, when the valve body 4 is closed, the exhaust gas pressure is reduced. Acting on the engine as an overload,
Invite the engine to stop. Therefore, in such a case, a small gap is provided between the valve body 4 and the peripheral surface of the exhaust gas passage 2 without completely closing the exhaust gas passage 2, Or drilling holes.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、非常に高温
（通常、約６５０゜Ｃで、最高温度約８１０゜Ｃ）の排
気ガスの下で使用される前記排気バルブ１にあっては、
前記バルブ本体３は、その加工性及び強度などを考慮し
て、ねずみ鋳鉄材から形成され、また、前記回転軸５と
軸受部材６、７の材質は、同一材質にすると互いに凝着
するため、強度的に限定された鉄鋼系の異種材質、すな
わち前記回転軸５では、オーステナイト系ステンレス
鋼、例えばＳＵＳ３０３材、前記軸受部材６、７では、
マルテンサイト系耐熱鋼、例えばＳＵＨ３材が採用され
ていた。By the way, in the exhaust valve 1 used under an exhaust gas of a very high temperature (usually, about 650 ° C. and a maximum temperature of about 810 ° C.),
The valve body 3 is made of gray cast iron in consideration of its workability and strength, and the rotating shaft 5 and the bearing members 6 and 7 adhere to each other if they are made of the same material. In the rotating shaft 5, austenitic stainless steel, for example, SUS303 material, and in the bearing members 6 and 7,
Martensitic heat-resistant steel, for example, SUH3 material has been adopted.
【０００７】しかしながら、前記バルブ本体３の内周面
や、取付ボルト９を含む前記弁体４及び前記回転軸５、
及び前記軸受部材６，７のうち、該バルブ本体３の排気
ガスに接する内周面は、加工後、鋳鉄が露出されたまま
の状態になっているため、エンジン停止時（例えば、一
昼夜停止など）に生じる結露などによる水滴によって、
該内周加工面に赤錆が発生し、腐食が進行するいう問題
点があった。該バルブ本体３の内周面において、その内
径方向への赤錆の発生は、バルブ径の寸法を小さくし、
前記弁体の開閉に支障をきたすという問題点がある。However, the inner peripheral surface of the valve body 3, the valve body 4 including the mounting bolt 9, and the rotary shaft 5,
The inner peripheral surface of the bearing members 6 and 7 that is in contact with the exhaust gas of the valve body 3 is in a state where the cast iron remains exposed after the processing, so that when the engine is stopped (for example, stop all day and night). ) Due to water droplets caused by condensation
There was a problem that red rust was generated on the inner peripheral processed surface and corrosion proceeded. The occurrence of red rust in the inner diameter direction on the inner peripheral surface of the valve body 3 reduces the size of the valve diameter,
There is a problem that opening and closing of the valve body is hindered.
【０００８】このため、前記バルブ本体３の内周加工面
に、赤錆の発生を防ぐため、セラミックス、ステンレス
鋼、耐食銅合金材など円筒形に形成して、該バルブ本体
３内に嵌め込んで固定したり、前記排気ガスの接する面
に、ニッケルめっきを施したり、ステンレス鋼の鋳ぐる
みを施したり、該バルブ本体３をステンレス鋳鋼にて製
作していた。For this reason, in order to prevent the generation of red rust, a cylindrical shape such as ceramics, stainless steel, corrosion-resistant copper alloy material or the like is formed on the inner peripheral processing surface of the valve body 3 and fitted into the valve body 3. The valve body 3 is made of stainless steel or fixed, or nickel-plated on the surface in contact with the exhaust gas, or cast-in of stainless steel.
【０００９】しかし、ニッケルめっきの場合、該めっき
層が剥離し、前記排気ガスとともに排出される腐食性液
体が前記内周面に侵入して、赤錆が発生するなど、耐食
性が十分でなかった。また、セラミックス、ステンレス
鋼、耐食銅合金材など円筒形に形成して、該バルブ本体
３内に嵌め込みのほか、ステンレス鋼の鋳ぐるみや、バ
ルブ本体のステンレス鋳鋼化は、そのコスト及び寸法精
度上の加工問題により、実施するまでに至らなかった。
なお、前記回転軸５の耐摩耗性をよくするため、該回転
軸５に塩浴窒化処理を施したりするが、耐食性が劣って
いた。However, in the case of nickel plating, the corrosion resistance was not sufficient such that the plating layer was peeled off, the corrosive liquid discharged together with the exhaust gas entered the inner peripheral surface, and red rust was generated. Further, in addition to being formed into a cylindrical shape such as ceramics, stainless steel, corrosion-resistant copper alloy material, and fitting into the valve main body 3, cast stainless steel or cast stainless steel of the valve main body is required due to its cost and dimensional accuracy. Due to the processing problem described above, it could not be implemented.
In order to improve the abrasion resistance of the rotating shaft 5, the rotating shaft 5 is subjected to a salt bath nitriding treatment, but the corrosion resistance is poor.
【００１０】本発明はかかる点に鑑みなされたもので、
その目的は前記問題点を解消し、前記排気バルブ内の排
気ガス通路を流れる排気ガスが接する面に、赤錆の発生
を防ぐとともに、弁体の開閉を常に良好な状態に保持す
るように改良された排気バルブを提供することにある。[0010] The present invention has been made in view of such a point,
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problem and to prevent the occurrence of red rust on the surface where the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage in the exhaust valve is in contact, and to maintain the opening and closing of the valve body always in a good state. To provide an exhaust valve.
【００１１】本発明の他の目的は、前記排気バルブのコ
スト、生産性及び保守性が改良された排気バルブを提供
することにある。It is another object of the present invention to provide an exhaust valve in which the cost, productivity and maintainability of the exhaust valve are improved.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の構成は、エンジンの排気管中に設けられ、そ
の排気ガス通路の一部を形成するバルブ本体と、該バル
ブ本体の内部に配設される弁体と、該弁体を固着し、一
方の端部に回転駆動力が伝達される回転軸と、前記排気
ガス通路に連通するように前記バルブ本体に形成された
２個の貫通穴内にそれぞれ嵌合され、前記回転軸の両端
部を回動自在に支持する筒状の軸受部材とを備えてなる
排気バルブにおいて、次の通りである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a valve body provided in an exhaust pipe of an engine and forming a part of an exhaust gas passage, and an internal portion of the valve body. A valve body fixed to the valve body, a rotating shaft to which the valve body is fixed, and a rotational driving force transmitted to one end, and two valve bodies formed on the valve body so as to communicate with the exhaust gas passage. And a cylindrical bearing member rotatably supporting both ends of the rotary shaft, respectively, as described below.
【００１３】前記バルブ本体の排気ガス通路を流れる排
気ガスが接する、該バルブ本体の内周面に、無機非金属
質からなるコーティング膜が被着されている。[0013] A coating film made of an inorganic non-metallic material is applied to an inner peripheral surface of the valve body where exhaust gas flowing through the exhaust gas passage of the valve body comes into contact.
【００１４】また、前記コーティング膜は、２０〜１５
０μｍの厚さを有し、その表面の気孔率が３％以下であ
る。The coating film may have a thickness of 20 to 15
It has a thickness of 0 μm and the porosity of its surface is 3% or less.
【００１５】さらに、前記コーティング膜が、Ｃｒ，Ｓ
ｉ，Ａｌ，Ｚｒの酸化物もしくは窒化物のうち、少なく
とも一種類の化合物が含まれて形成されている。Further, the coating film is made of Cr, S
It is formed to include at least one compound among oxides or nitrides of i, Al, and Zr.
【００１６】他方、前記バルブ本体を鉄系材から形成
し、該バルブ本体の排気ガス通路を流れる排気ガスが接
する、該バルブ本体の内周面に、（ａ）第１段階とし
て、前記それぞれの外面に、セラミックススラリを塗布
した後、２５０〜６００°Ｃで焼成して、無機非金属質
からなるコーティング膜を被着させる工程と、（ｂ）次
いで、第２段階として、該それぞれの外面を、無水クロ
ム酸水溶液からなる化学緻密化剤中に浸漬した後、５０
０〜６００°Ｃで焼成して、該コーティング膜にＣｒ2
Ｏ3 を含浸させる工程を、複数回繰り返すことにより、
生成される無機非金属質からなるコーティング膜が被着
されている。On the other hand, the valve main body is formed of an iron-based material, and the inner peripheral surface of the valve main body where exhaust gas flowing through the exhaust gas passage of the valve main body comes into contact is (a) a first step, wherein A step of applying a ceramic slurry to the outer surface and firing at 250 to 600 ° C. to apply a coating film made of an inorganic nonmetallic material; (b) Then, as a second step, the respective outer surfaces are Immersed in a chemical densifier consisting of an aqueous solution of chromic anhydride,
And calcined at 0~600 ° C, Cr 2 in the coating film
By repeating the step of impregnating O 3 several times,
A coating film made of an inorganic non-metallic material is applied.
【００１７】本発明は以上のように構成されているの
で、コーティング膜の厚さは、２０〜１５０μｍであ
り、特に、３０〜４０μｍが最適である。この値は、そ
の厚さが、２０μｍ未満であると、前記バルブ本体の弁
体との接触による摩擦からコーティング膜自体が摩滅
し、また、１５０μｍを超えると、該バルブ本体の鋳鉄
との熱膨張係数の差からコーティング膜が剥がれ、錆の
発生を防ぐことができなくなるためである。また、前記
コーティング膜の気孔率は、３％以下を必要とする。こ
の値は、該気孔率が３％を超えると、排気ガスとともに
排出される腐食性液体が、気孔を介して侵入し、該腐食
性液体が前記バルブ本体に接触して、錆を発生させるた
めである。Since the present invention is configured as described above, the thickness of the coating film is from 20 to 150 μm, and most preferably from 30 to 40 μm. When the thickness is less than 20 μm, the coating film itself is worn out by friction due to the contact of the valve body with the valve body, and when the thickness exceeds 150 μm, the thermal expansion of the valve body with the cast iron is performed. This is because the coating film is peeled off due to the difference in the coefficients, and it becomes impossible to prevent the generation of rust. Further, the porosity of the coating film needs to be 3% or less. When the porosity exceeds 3%, the corrosive liquid discharged together with the exhaust gas enters through the pores, and the corrosive liquid comes into contact with the valve body to generate rust. It is.
【００１８】前記コーティング膜の成分は、耐食性に優
れる無機非金属物として、Ｃｒ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｚｒ元素
の酸化物もしくは窒化物のうち、一種類以上であり、例
えば、Ｃｒ2 Ｏ3 ，ＳｉＯ2 ，Ｓｉ3 Ｎ4 ，ＺｒＯ2 ，
Ａｌ2 Ｏ3 、又は、その複合系であるＣｒ2 Ｏ3 −Ｓｉ
Ｏ2 ，Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2 ，Ｃｒ2 Ｏ3 −Ａｌ2 Ｏ3
−ＳｉＯ2 ，Ｃｒ2 Ｏ3 −ＺｒＯ2 で形成されている。
そして、前記バルブ本体の弁体との接触を考慮した、よ
り硬質のものが最適である。The component of the coating film is at least one of oxides or nitrides of Cr, Si, Al, and Zr elements as inorganic nonmetallic materials having excellent corrosion resistance. For example, Cr 2 O 3 , SiO 2 2 , Si 3 N 4 , ZrO 2 ,
Al 2 O 3 , or its composite Cr 2 O 3 —Si
O 2 , Al 2 O 3 —SiO 2 , Cr 2 O 3 —Al 2 O 3
It is formed in -SiO 2, Cr 2 O 3 -ZrO 2.
A harder one is optimal in consideration of the contact between the valve body and the valve body.
【００１９】前記コーティング膜の被着時の第１段階に
よる焼成は、２５０゜Ｃ未満では該コーティング膜と鋳
鉄との密着強度が不足で、該コーティング膜は剥離す
る。また、６００゜Ｃを超える温度では、バルブ本体を
直接熱処理するため、前記バルブ本体の鋳鉄の変形によ
り、内径寸法精度が悪くなったり、該コーティング膜が
該バルブ本体の変形に起因して剥離する。そのため、第
１段階による焼成は、２５０〜６００°Ｃの範囲で行
う。また、該コーティング膜の被着時の第２段階による
焼成は、５００゜Ｃ未満では該コーティング膜が緻密化
せず、その気孔率３％を上回り、６００゜Ｃを超える温
度では、第１段階の焼成と同じく、前記バルブ本体の鋳
鉄の変形により、内径寸法精度が悪くなったり、該コー
ティング膜が剥離する。そのため、第２段階による焼成
は、５００〜６００°Ｃの範囲で行うのがよい。In the baking in the first step at the time of applying the coating film, if the temperature is less than 250 ° C., the adhesion strength between the coating film and the cast iron is insufficient, and the coating film is peeled. At a temperature higher than 600 ° C., the valve body is directly heat-treated, so that the deformation of the cast iron of the valve body deteriorates the inner diameter dimensional accuracy and the coating film peels off due to the deformation of the valve body. . Therefore, the firing in the first stage is performed in the range of 250 to 600 ° C. In addition, the baking in the second step at the time of applying the coating film is such that the coating film is not densified below 500 ° C., exceeds the porosity of 3%, and the temperature exceeds 600 ° C. As in the case of baking, deformation of the cast iron of the valve body deteriorates the inner diameter dimensional accuracy and peels off the coating film. Therefore, the firing in the second stage is preferably performed in the range of 500 to 600 ° C.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の好
適な実施の形態を詳しく説明する。本実施の形態におけ
る排気バルブは、エンジンの排気管中であって消音器よ
りも前記エンジン側に配設され、前記排気管内の排気ガ
ス通路を開閉し、排気ガスの流れを閉塞または開放する
ように構成されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. The exhaust valve in the present embodiment is disposed in the exhaust pipe of the engine and closer to the engine than the muffler, and opens and closes an exhaust gas passage in the exhaust pipe to close or open the flow of exhaust gas. Is configured.
【００２１】図１は、本発明の排気バルブの一実施の形
態を示す一部断面図であり、図４と同一部材には同一符
号を付してその説明を省略する。図１において、１１
は、排気ブレーキバルブとしての排気バルブで、該排気
バルブ１１の排気ガス通路２の一部を形成するほぼ円筒
形状のバルブ本体１３と、該バルブ本体１３の円形状の
内部通路１２に開閉自在に配設される円板状の弁体１４
とを備えている。前記バルブ本体１３には、その内部通
路１２に連通、かつ該内部通路１２を横断するように両
側に同心軸状に形成された一対の貫通穴１３ａ、１３ｂ
を有し、これら貫通穴１３ａ、１３ｂの内部には、外周
面に単数または複数（本実施例では１箇所）の段部を有
する筒状の軸受部材（ブッシュ）１６、１７が、締まり
ばめにより、圧入嵌合されている。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of the exhaust valve of the present invention, and the same members as those in FIG. In FIG. 1, 11
Is an exhaust valve serving as an exhaust brake valve. The exhaust valve 11 has a substantially cylindrical valve body 13 forming a part of the exhaust gas passage 2 of the exhaust valve 11 and a circular internal passage 12 of the valve body 13. Disc-shaped valve element 14 disposed
And The valve body 13 has a pair of through-holes 13 a, 13 b communicating with the internal passage 12 and formed concentrically on both sides so as to cross the internal passage 12.
Inside these through holes 13a, 13b, cylindrical bearing members (bushings) 16, 17 having one or more (one in this embodiment) step portions on the outer peripheral surface are tightly fitted. By press fitting.
【００２２】該軸受部材１６、１７には、取付ボルト１
９，１９により前記弁体１４を支持、固着した回転軸１
５が、前記バルブ本体１３に回動自在に取り付けられて
いる。また、前記一方の貫通穴１３ｂを塞ぐように前記
バルブ本体１３の外側に、端板２０が固着されている。
そして、該回転軸１５の一方の端部に、図示しない前記
アクチュエータから、その駆動軸心位置に回転駆動力が
伝達されて、前記回転軸１５を回動し、前記排気ガス通
路２を前記弁体１４により開閉するようになっている。
なお、図１は開弁状態を示す。The bearing members 16 and 17 are provided with mounting bolts 1.
The rotating shaft 1 which supports and fixes the valve body 14 by 9 and 19
5 is rotatably attached to the valve body 13. An end plate 20 is fixed to the outside of the valve body 13 so as to close the one through hole 13b.
Rotational driving force is transmitted to one end of the rotation shaft 15 from the actuator (not shown) to the position of the drive shaft center, and the rotation shaft 15 is rotated, and the exhaust gas passage 2 is closed by the valve. It is opened and closed by the body 14.
FIG. 1 shows the valve open state.
【００２３】バルブ本体１３及び弁体１４の材質を、そ
れぞれ鋳鉄系材を使用するとともに、前記弁体１４の取
付部材１９，１９、回転軸１５及び軸受部材１６，１７
の材質をそれぞれ鉄鋼系材にして、該軸受部材１６，１
７と摺動する回転軸１５の部位に、その外面が耐食処理
された材質がアルミニウム青銅材からなる図示しない摺
動部材を遊嵌させ、該摺動部材を介して、前記軸受部材
１６，１７と摺動するようにしている。The valve body 13 and the valve body 14 are made of cast iron, respectively, and the mounting members 19, 19, the rotating shaft 15, and the bearing members 16, 17 of the valve body 14 are used.
Is made of a steel material, and the bearing members 16, 1
A sliding member (not shown) made of an aluminum bronze material whose outer surface is corrosion-resistant is loosely fitted to a portion of the rotary shaft 15 that slides with the bearing member 7, and the bearing members 16 and 17 are inserted through the sliding member. And make it slide.
【００２４】前記バルブ本体１３の排気ガス通路２を流
れる排気ガスで、該ガスが接する、図１中に破線で示
す、該バルブ本体１３の内周面をはじめ、取付ボルト１
９，１９を含む前記弁体１４及び前記回転軸１５の外
面、及び前記軸受部材１６，１７の外面のそれぞれに、
無機非金属質からなるコーティング膜を被着させるた
め、次の（ａ），（ｂ）を行う。 （ａ）第１段階の工程として、前記それぞれの外面に、
Ａｌ2 Ｏ3 −ＳｉＯ2系スラリを塗布した後、５８０°
Ｃで焼成を行う。焼成後の被膜は多孔質であるので、第
２段階の工程を行う必要がある。The exhaust gas flowing through the exhaust gas passage 2 of the valve body 13 contacts the gas. The inner peripheral surface of the valve body 13 shown by a broken line in FIG.
The outer surfaces of the valve body 14 and the rotating shaft 15 including the first and second bearings 9 and 19 and the outer surfaces of the bearing members 16 and 17 are respectively provided.
The following (a) and (b) are performed to deposit a coating film made of an inorganic nonmetallic material. (A) As a first step, on each of the outer surfaces,
580 ° after applying Al 2 O 3 -SiO 2 slurry
Bake with C. Since the film after firing is porous, it is necessary to perform the second step.
【００２５】次いで、（ｂ）第２段階として、前記第１
段階の工程により被着されたコーティング膜中の気孔に
Ｃｒ2 Ｏ8 を含浸させて、該気孔を消滅させるために、
該それぞれの外面を、６０mass％無水クロム酸水溶液
（ＣｒＯ3 ）からなる化学緻密化剤の水溶液中に３０分
間浸漬した後、５５０°Ｃで焼成して、該コーティング
膜にＣｒ2 Ｏ3 を含浸させる工程を、５〜６回繰り返し
て、無機非金属質からなるコーティング膜としている。
この場合、前記無水クロム酸水溶液（ＣｒＯ3 ）は、４
００゜Ｃ以上で、Ｃｒ2 Ｏ3 となる。Next, (b) as the second step, the first step
In order to impregnate the pores in the coating film deposited by the step process with Cr 2 O 8 to eliminate the pores,
The respective outer surfaces are immersed in an aqueous solution of a chemical densifying agent consisting of a 60 mass% aqueous solution of chromic anhydride (CrO 3 ) for 30 minutes, and then fired at 550 ° C. to impregnate the coating film with Cr 2 O 3 . This step is repeated 5 to 6 times to obtain a coating film made of an inorganic nonmetallic material.
In this case, the aqueous solution of chromic anhydride (CrO 3 )
Above 00 ° C, it becomes Cr 2 O 3 .
【００２６】前記コーティング膜の厚さは、２０〜１５
０μｍの範囲がよく、特に、３０〜４０μｍが最適であ
る。また、前記コーティング膜の表面の気孔率は、３％
以下が必要である。ここで、前記コーティング膜の表面
の気孔率とは、該コーティング膜の総体積に対する、す
べての気孔が占める体積の割合で、パーセンテージで表
している。その測定にはＢＥＴ比表面積計から換算し
た。The thickness of the coating film is 20 to 15
The range is preferably 0 μm, and particularly preferably 30 to 40 μm. The porosity of the surface of the coating film is 3%
You need: Here, the porosity of the surface of the coating film is the ratio of the volume occupied by all the pores to the total volume of the coating film, and is expressed as a percentage. The measurement was converted from a BET specific surface area meter.
【００２７】前記コーティング膜を施した前記バルブ本
体３の内周面について、日本工業規格JIS Z 2371の塩水
噴霧試験を、１５００時間、連続実施したところ、表１
に示すように、前記コーティングを施す前の、鋳鉄、ス
テンレス溶射、ニッケルめっき処理のものに比べて、本
実施の態様のものは、赤錆の発生を著しく抑えることが
できた。この場合、前記バルブ本体の、前記排気ガスが
接触する内周面に発生する赤錆の厚さの測定は、断面を
切断し、該断面を研磨して金属顕微鏡で観察して測定し
たものである。The salt water spray test of Japanese Industrial Standard JIS Z 2371 was continuously performed on the inner peripheral surface of the valve body 3 provided with the coating film for 1500 hours.
As shown in FIG. 5, the generation of red rust was remarkably suppressed in the embodiment of the present invention as compared with those of the cast iron, the stainless steel sprayed and the nickel plating before the coating was applied. In this case, the measurement of the thickness of red rust generated on the inner peripheral surface of the valve body, which is in contact with the exhaust gas, is measured by cutting a cross section, polishing the cross section, and observing with a metallographic microscope. .
【００２８】[0028]
【表１】 [Table 1]
【００２９】この場合、図２（ａ）、図２（ｂ）及び図
３（ａ）、図３（ｂ）は、本発明を実施したものと、従
来のものとの比較例を示す図で、図２（ａ）は、前記バ
ルブ本体３の内周面に本発明のコーティング膜（膜厚：
３０μｍ）を被着した図、図２（ｂ）は、該バルブ本体
３の内周面にステンレス鋼の溶射皮膜（溶射材質：ＳＵ
Ｓ３１６、膜厚：７５μｍ）を施した図、図３（ａ）
は、図２（ａ）に示したものについて、塩水噴霧試験、
５００時間経過後の腐食状態を示す図、図３（ｂ）は、
図２（ｂ）に示したものについて、同様の塩水噴霧試
験、５００時間経過後の腐食状態を示す図である。これ
らの図から、前記バルブ本体１３の内周面に、本発明の
コーティング膜を被着することにより、該バルブ本体１
３の耐食性を向上させている。In this case, FIGS. 2 (a), 2 (b), 3 (a), and 3 (b) are views showing a comparative example between the embodiment of the present invention and the conventional one. FIG. 2A shows a coating film (film thickness:
FIG. 2B shows a sprayed coating of stainless steel (sprayed material: SU) on the inner peripheral surface of the valve body 3.
S316, film thickness: 75 μm), FIG.
Is the salt spray test for the one shown in FIG.
FIG. 3B shows a corrosion state after 500 hours, and FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a similar salt spray test and a corrosion state after 500 hours have elapsed for the one shown in FIG. 2 (b). From these figures, it can be seen that the coating film of the present invention is applied to the inner peripheral surface of the valve
3 has improved corrosion resistance.
【００３０】また、前記コーティング膜を施した前記バ
ルブ本体１３を排気ブレーキバルブ１１に組み立て、該
排気ブレーキバルブについて、使用３年相当による、前
記弁体１４を閉じた状態で、アイドリング状態から回転
数２９００ｒｐｍまで上げる試験を１サイクル１５分と
したエンジンベンチ試験を、３００時間、連続実施した
ところ、表２に示すように、前記コーティングを施す前
の、鋳鉄、ステンレス溶射、ニッケルめっき処理のもの
に比べて、本実施の態様のものは、赤錆の発生を著しく
抑えることができた。Further, the valve body 13 coated with the coating film is assembled into an exhaust brake valve 11, and the exhaust brake valve is rotated from an idling state to a rotational speed in a state where the valve body 14 is closed for about three years after use. An engine bench test in which the test to increase to 2900 rpm was performed for 15 minutes in one cycle for 300 hours was performed continuously for 300 hours. As shown in Table 2, compared with the cast iron, stainless steel sprayed and nickel-plated, before the coating was applied. Thus, in the case of the present embodiment, the generation of red rust could be significantly suppressed.
【００３１】[0031]
【表２】 [Table 2]
【００３２】さらに、前記コーティング膜を施した前記
バルブ本体１３について、６００゜Ｃの雰囲気中に、３
０分間保持した後、水中で急冷する試験を１サイクルと
する熱衝撃試験を実施したところ、表３に示すように、
前記コーティングを施す前の、鋳鉄、ステンレス溶射、
ニッケルめっき処理のものに比べて、本実施の態様のも
のは、クラック及び剥離の発生を著しく抑えることがで
きた。Further, the valve body 13 coated with the coating film was placed in an atmosphere of 600 ° C. for 3 hours.
After holding for 0 minutes, a thermal shock test was performed in which the test of quenching in water was one cycle, and as shown in Table 3,
Before applying the coating, cast iron, stainless sprayed,
In the case of the present embodiment, the occurrence of cracks and peeling was significantly suppressed as compared with the case of the nickel plating treatment.
【００３３】[0033]
【表３】 [Table 3]
【００３４】本実施の形態において、図１のバルブ本体
１３のなかの破線で示す内周面の、内径方向への赤錆の
発生は、その厚さが１５０μｍを超えると、前記弁体の
開閉に障害をきたすことが明らかになった。In the present embodiment, the generation of red rust in the inner diameter direction of the inner peripheral surface of the valve body 13 shown by a broken line in FIG. 1 occurs when the thickness exceeds 150 μm when the valve body is opened and closed. It turned out to be a disability.
【００３５】なお、本発明の技術は前記実施の形態にお
ける技術に限定されるものではなく、同様な機能を果た
す他の態様の手段によってもよく、また本発明の技術は
前記構成の範囲内において種々の変更、付加が可能であ
る。Note that the technology of the present invention is not limited to the technology in the above-described embodiment, but may be implemented by means of other modes that perform the same function. Various changes and additions are possible.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
排気バルブによれば、バルブ本体の排気ガス通路を流れ
る排気ガスが接する、該バルブ本体の内周面に、緻密な
無機非金属質からなるコーティング膜が被着されるの
で、排気バルブ内の排気ガス通路を流れる排気ガスが接
する面の耐食性を増して、赤錆の発生を防ぐとともに、
バルブ内径の寸法を小さくせずに、弁体の開閉を常に円
滑、良好な状態に保持することができる。さらに、前記
排気バルブのコスト、生産性及び保守性を改良すること
ができる効果を奏する。As is apparent from the above description, according to the exhaust valve of the present invention, a dense inorganic non-metallic material is provided on the inner peripheral surface of the valve body where exhaust gas flowing through the exhaust gas passage of the valve body comes into contact. Since the coating film consisting of is applied, the corrosion resistance of the surface in contact with the exhaust gas flowing through the exhaust gas passage in the exhaust valve is increased, and the generation of red rust is prevented,
The opening and closing of the valve body can always be smoothly and smoothly maintained without reducing the size of the valve inner diameter. Further, there is an effect that cost, productivity and maintainability of the exhaust valve can be improved.
【００３７】また、前記バルブ本体が、従来の鋳鉄のま
までは、３年間、６万ｋｍ走行で、錆の発生により前記
弁体が開閉しないため、該排気ブレーキバルブの交換を
余儀なくされてきたが、本発明による無機非金属質から
なるコーティング膜を、排気ガスが接する、該バルブ本
体の内周面、取付部材を含む前記弁体及び前記回転軸の
外面、及び前記軸受部材の外面のそれぞれに、被着させ
ることによって、該排気ブレーキバルブの交換する間隔
を長くすることができる。Further, if the valve body is made of conventional cast iron, the valve body does not open and close due to rust after traveling 60,000 km for three years, so that the exhaust brake valve has to be replaced. The coating film made of an inorganic non-metallic material according to the present invention is applied to an inner peripheral surface of the valve body, an outer surface of the valve body including a mounting member, an outer surface of the rotary shaft, and an outer surface of the bearing member. , The intervals at which the exhaust brake valve is replaced can be lengthened.
【図１】本発明の排気バルブの一実施の形態を示す一部
断面図である。FIG. 1 is a partial sectional view showing one embodiment of an exhaust valve of the present invention.
【図２】図２（ａ）は、バルブ本体の内周面に本発明の
コーティング膜を被着した図、図２（ｂ）は、該バルブ
本体の内周面に溶射ステンレス処理を施した図であり、
それぞれの図は、ガス通路軸に平行な断面を、左右に展
開した図を示す。FIG. 2 (a) is a view in which a coating film of the present invention is applied to an inner peripheral surface of a valve body, and FIG. 2 (b) is a sprayed stainless steel treatment applied to an inner peripheral surface of the valve body. FIG.
Each of the drawings shows a cross section parallel to the gas passage axis, which is developed right and left.
【図３】図３（ａ）は、図２（ａ）に示したものについ
て、塩水噴霧試験、５００時間経過後の腐食状態を示す
図、図３（ｂ）は、図２（ｂ）に示したものについて、
同様の塩水噴霧試験、５００時間経過後の腐食状態を示
す図である。FIG. 3 (a) is a view showing a salt spray test and a corrosion state after 500 hours have elapsed for the one shown in FIG. 2 (a), and FIG. 3 (b) is a view showing FIG. 2 (b). For what is shown,
It is a figure which shows the similar salt spray test and the corrosion state after 500 hours progress.
【図４】従来の排気バルブを示す一部断面図である。FIG. 4 is a partial sectional view showing a conventional exhaust valve.
【参考写真】図２および図３の参考カラー写真である。[Reference Photo] It is a reference color photo of FIG. 2 and FIG.
１，１１ 排気バルブ ２ 排気ガス通路 ３，１３ バルブ本体 ４，１４ 弁体 ５，１５ 回転軸 ６，７，１６，１７ 軸受部材 ９，１９ 取付ボルト 1,11 Exhaust valve 2 Exhaust gas passage 3,13 Valve body 4,14 Valve body 5,15 Rotary shaft 6,7,16,17 Bearing member 9,19 Mounting bolt
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｋ 1/22 Ｆ１６Ｋ 1/22 Ａ (72)発明者 青柳 秀一郎 埼玉県東松山市神明町２丁目11番６号 自 動車機器株式会社内 (72)発明者 小島 誠一 埼玉県東松山市神明町２丁目11番６号 自 動車機器株式会社内 (72)発明者 山内 雅之 千葉県千葉市花見川区柏井町1656−５ Ａ ３−203 (72)発明者 宮島 生欣 兵庫県神戸市中央区日暮通３−５−11 (72)発明者 黒木 信之 千葉県印西市高花４−２−10 301 Ｆターム(参考） 3G004 BA07 DA01 FA07 GA07 3G065 AA09 CA00 HA06 HA15 HA21 3G090 CB21 3G091 CA13 HB03 3H052 AA02 BA23 CC11 EA03 EA08 EA16 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F16K 1/22 F16K 1/22 A (72) Inventor Shuichiro Aoyagi 2-11-6 Shinmeicho, Higashimatsuyama-shi, Saitama No. Automobile Equipment Co., Ltd. (72) Inventor Seiichi Kojima 2-11-6 Shinmeicho, Higashimatsuyama-shi, Saitama Prefecture Within Automobile Equipment Co., Ltd. (72) Inventor Masayuki Yamauchi 1656-5 Kashii-cho, Hanamigawa-ku, Chiba-shi, Chiba A 3-203 (72) Inventor Ikiyoshi Miyajima 3-5-11 Nippori-dori, Chuo-ku, Kobe-shi, Hyogo (72) Inventor Nobuyuki Kuroki 4-2-10 Takahana, Inzai-shi, Chiba 301 F-term (reference) 3G004 BA07 DA01 FA07 GA07 3G065 AA09 CA00 HA06 HA15 HA21 3G090 CB21 3G091 CA13 HB03 3H052 AA02 BA23 CC11 EA03 EA08 EA16
Claims (4)
気ガス通路の一部を形成するバルブ本体と、該バルブ本
体の内部に配設される弁体と、該弁体を固着し、一方の
端部に回転駆動力が伝達される回転軸と、前記排気ガス
通路に連通するように前記バルブ本体に形成された２個
の貫通穴内にそれぞれ嵌合され、前記回転軸の両端部を
回動自在に支持する筒状の軸受部材とを備えてなる排気
バルブにおいて、 前記バルブ本体の排気ガス通路を流れる排気ガスが接す
る、該バルブ本体の内周面に、無機非金属質からなるコ
ーティング膜が被着されることを特徴とする排気バル
ブ。1. A valve body provided in an exhaust pipe of an engine and forming a part of an exhaust gas passage, a valve body disposed inside the valve body, and the valve body fixedly attached. A rotary shaft, to which a rotational driving force is transmitted to the end, and two through-holes formed in the valve body so as to communicate with the exhaust gas passage. An exhaust valve comprising a cylindrical bearing member movably supported, wherein an exhaust gas flowing through an exhaust gas passage of the valve body contacts an inner peripheral surface of the valve body, and a coating film made of an inorganic nonmetallic material. An exhaust valve, wherein the exhaust valve is attached.
ｍの厚さを有し、その気孔率が３％以下であることを特
徴とする請求項１に記載の排気バルブ。2. The coating film according to claim 1, wherein the coating film has a thickness of 20 to 150 μm.
2. The exhaust valve according to claim 1, wherein the exhaust valve has a thickness of m and a porosity of 3% or less.
ｌ，Ｚｒの酸化物もしくは窒化物のうち、少なくとも一
種類の化合物が含まれて形成されることを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の排気バルブ。3. The method according to claim 1, wherein the coating film is made of Cr, Si, A
3. The exhaust valve according to claim 1, wherein the exhaust valve includes at least one compound selected from oxides and nitrides of l and Zr. 4.
気ガス通路の一部を形成するバルブ本体と、該バルブ本
体の内部に配設される弁体と、該弁体を固着し、一方の
端部に回転駆動力が伝達される回転軸と、前記排気ガス
通路に連通するように前記バルブ本体に形成された２個
の貫通穴内にそれぞれ嵌合され、前記回転軸の両端部を
回動自在に支持する筒状の軸受部材とを備えてなる排気
バルブにおいて、 前記バルブ本体を鉄系材から形成し、該バルブ本体の排
気ガス通路を流れる排気ガスが接する、該バルブ本体の
内周面に、 （ａ）第１段階として、前記それぞれの外面に、セラミ
ックススラリを塗布した後、２５０〜６００°Ｃで焼成
して、無機非金属質からなるコーティング膜を被着させ
る工程と、 （ｂ）次いで、第２段階として、該それぞれの外面を、
無水クロム酸水溶液からなる化学緻密化剤中に３０分間
浸漬した後、５００〜６００°Ｃで焼成して、該コーテ
ィング膜にＣｒ2 Ｏ3 を含浸させる工程を、複数回繰り
返すことにより、生成される無機非金属質からなるコー
ティング膜が被着されることを特徴とする排気バルブ。4. A valve body provided in an exhaust pipe of an engine and forming a part of an exhaust gas passage, a valve body disposed inside the valve body, and the valve body fixedly attached. A rotary shaft, to which a rotational driving force is transmitted to the end, and two through-holes formed in the valve body so as to communicate with the exhaust gas passage. An exhaust valve comprising: a cylindrical bearing member movably supported; an inner periphery of the valve body, wherein the valve body is formed of an iron-based material, and exhaust gas flowing through an exhaust gas passage of the valve body is in contact therewith. (A) as a first step, a step of applying a ceramic slurry to each of the outer surfaces and firing at 250 to 600 ° C. to apply a coating film made of an inorganic nonmetallic material; b) Then, as a second step, Each of the outer surface,
After being immersed in a chemical densifying agent consisting of an aqueous solution of chromic anhydride for 30 minutes, baking at 500 to 600 ° C., and impregnating the coating film with Cr 2 O 3 , the process is repeated a plurality of times. An exhaust valve, wherein a coating film made of an inorganic nonmetallic material is applied.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP (1) | JP2000080931A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007113395A (en) * | 2005-10-17 | 2007-05-10 | Aisan Ind Co Ltd | Exhaust valve |
| CN104067038A (en) * | 2011-10-26 | 2014-09-24 | 法雷奥电机控制系统公司 | Valve, in particular for a motor vehicle engine |
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