JPH0353002A

JPH0353002A - 焼結カムの製造方法

Info

Publication number: JPH0353002A
Application number: JP18772889A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Shigetsu; 雅彦重津; Toru Ogasawara; 徹小笠原; Kazuyuki Yoshimoto; 吉本　和幸; Shigenori Morimoto; 森本　茂典
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1991-03-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】く産業上の利用分野）本発明は、焼結カムの製造方法に関するものである。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）近年、
自動車用エンジンの高出力化・軽量化に対する要求が増
大する中、この要求に対応すべく中空パイプを用いた軽
量カムシャフトが開発されるようになってきており、一
部で実用化されつつある。このような軽量カムシャフト
において、シャフト部のみならず、カムピース部も軽量
化できれば、軽量化効果をさらに増大せしめ得ることは
自明であるが、焼結カムピースの中空軽量化には、成形
上の困難が伴うところから、未だ実用化されるにに至っ
ていない。

さて、金属部品の成形には、要求される形状、コストお
よび材料特性の面から、種々の加工戊形技術が従来から
選択されてきているが、近年、複合部材が得られる、省
資源である等の特徴を有しているところから、粉末冶金
技術が注目されるようになってきている。

上記粉末冶金技術としては、例えば、金属粉末等を焼結
する焼結法が良く知られている。該焼結法としては、金
属粉末等をプレス成形法、泥しょう鋳込法、押出法、射
出成形法等の方法により所定形状に成形し、しかる後に
焼結し、必要な場合には後加工を施して製品とする方法
が採られている。

上記成形法のうち射出成形法では、金属粉末等にバイン
ダを添加して混練してなる射出戊形用原料を所定の金型
内に射出することにより射出戊形品を得るようにしてい
る。この方法では、寸法精度が良く、均質で比較的複雑
な形状の戊形品が大量に得られるという利点があるとこ
ろから、焼結用の成形品を得る方法として、近年特に注
目されるようになってきている。

そこで、本発明者らは、金型射出成形により焼結用の中
空カム成形品を得る方法について種々の試みをなしたと
ころ、特別な工夫を凝らした消失中子を用いる射出成形
法により良好な結果が得られた。

なお、特公昭５８−２５７２３号公報には、カム形状に
成形された焼結用戊形体を中空シャフト部材に圧入嵌合
せしめた後に、焼結処理を施すことによりカムシャフト
を製造する方法について開示されているが、該公知例に
おいては、カムピースを中空構造とする点については全
く考慮されておりません。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、特殊な消
失中子を使用することにより焼結用の中空射出戊形品を
射出成形し得るようにし、以って焼結中空カムを極めて
容易に製造し得るようにすることを目的とするものであ
る。

（課題を解決するための手段）本発明では、上記課題を解決するための手段として、金
属粉末にバインダを添加して混練してなる射出成形用原
料を、カムピースと同形状の射出成形品を成形すべき金
型内に射出するに先立って、前記カムピースの中空部を
形戊すべく構成され且つ主或分である昇華物質に前記バ
インダと同一戊分を添加してなる消失中子と該消失中子
の軸方向両側端面に配設された金属板とからなる中子ユ
ニットを前記金型内の所定位置にセットし、かくして得
られた射出戊形品に対して脱脂処理を施して前記消失中
子を消失させた後焼結するようにしている。

（作　用）本発明では、上記手段により次のような作用が得られる
。

即ち、カムピースの中空部を形戊すべく構成され且つ主
成分である昇華物質に射出成形用バインダと同一成分を
添加してなる消失中子と該消失中子の軸方向両側端面に
配設された金属板とからなる中子ユニットを金型内の所
定位置にセットした状態で焼結用射出戊形品を射出成形
するようしたことにより、焼結前の脱脂処理において射
出戊形品の脱脂と同時に消失中子が焼失せしめられて、
カムピース中空部が形成される。

（発明の効果）本発明によれば、金属粉末にバインダを添加して混練し
てなる原料を、カムピースと同形状の射出成形品を戊形
すべき金型内に射出するに先立って、前記カムピースの
中空部を形成すべく構戊され且つ主成分である昇華物質
に前記バインダと同ー成分を添加してなる消失中子と該
哨失中子の軸方向両側端面に配設された金属板とからな
る中子ユニノトを前記金型内の所定位置にセノトし、か
くして得られた射出戊形品に対して脱脂処理を施して前
記哨失中子を消失させた後焼結するようにしたので、焼
結前の脱脂処理において射出戊形品の脱脂と同時に消失
中子が焼失せしめられてカムピース中空部が形成される
こととなり、軽量なカムピースを極めて容易に製作する
ことができるという優れた効果がある。

また、主成分である昇華物質に射出成形用バインダと同
一成分を添加してなる消失中子と該消失中子の軸方向両
側端面に配設された金属板とからなる中子ユニットは、
十分な剛性を保持しているとともに、脱脂処理時のガス
発生も少ないため、射出戊形時における圧力に耐え得る
とともに、戊形部が変形することも少ないという効果も
ある。

（実施例）以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明する
。

本実施例の焼結カムの製造方法は、第８図図示の工程図
に示す通りの工程により実施される。即ち、金属粉末と
バインダとを混練する混線工程１、混練された原料を所
定形状の金型を用いて射出戊形する射出成形工程２、射
出成形品からバインダを除去する脱脂工程３、バインダ
を除去した後の射出成形品を焼結する焼結工程４および
焼結体の熱処理を行う熱処理工程５を経て所望の焼結カ
ムピースＷ（第６図および第７図参照）が得られるよう
になっているのである。

上記焼結用原料として使用される金属粉末としては、例
えば、粒径２０μ巾の鉄粉（Ｓｉ：０．８重量％、Ｃｒ
：１３．５重量％、Ｍｏ：Ｑ．２重量％、Ｖ：ＣＩ．２
重量％、Ｃ・２．０重量％、Ｆｅ：残部）が使用される
。

また、上記焼結用原料に添加されるバインダとしては、
例えば、熱可塑性樹脂としてのエチレン酢酸ビニルアル
コールおよびアクリル樹脂と、可塑剤としてのワックス
およびジブチルフタレートと、昇華物質としての昇華性
炭化水素が使用される。

しかして、前述の混線工程１においては、前記金属粉末
およびバインダを、下記の如き割合で混練して射出戊形
用原料を調製する。この時の混線温度および時間は、１
２０゜（：　ｘ　３０ｍｉｎとされ、溶融されたバイン
ダへ金属粉末を投入することにより行なわれた。

金属粉末　　　　　　　　　　　　９０重量％エチレン
酢酸ビニルアルコール　３．７ｆｉｌ％アクリル樹脂　
　　　　　　　　　２．０重量％ワックス　　　　　　
　　　　　　２．０重量％ジブチルフタレート１．２重
量％昇華性炭化水素　　　　　　　　　１．１重量％しかる
後、射出成形工程２においては、上記の如くして調製さ
れた射出戊形用原料を、第１図および第２図図示のカム
ピース成形用金型Ｉ１に射出することによ゛り、カムピ
ース形状の射出成形品ｗ’　（第３図参照）が戊形され
る。

前記金型１１は、固定型１１ａと該固定型１１ａに対し
て接合・離隔可能とされた可動型１ｌｂとからなってお
り、両者間には、カムピース成形用のキャビティ１２が
形戊されるようになっている。

そして、前記固定型１１ａには、前記キャビティｌ２内
にあってカムピースＷにおけるシャフト嵌挿用穴が形或
されるべき部位に突出し、後述する中子ユニット１４を
支持する固定ビン１３が一体に突設されている。

前記中子ユニット１４は、第４図および第５図図示の如
く、カムピースＷの中空部Ｓを形成すべく構戊され且つ
主成分である昇華物質に前記射出成形用バインダと同一
戊分を添加してなる消失中子ｌ５と該消失中子１５の軸
方向両側端面に配設された金属板１　６．　１　６（本
実施例では、鉄板）とからなっている。前記消失中子１
５および金属板１６．１６には、前記固定型１１ａに突
設された固定ピン１３を嵌挿すべき通孔１７および１８
，１８がそれぞれ形威されている。該通孔１　７，　１
　８には、前記固定ピン１３外周に形或された軸方向に
延びる凸条１３ａが嵌合されるべき凹部１７ａ，１８ａ
が形或されており、前記凸条１３ａへの凹部１７ａ，１
８ａの嵌合により中子ユニソト１４のキャビティｌ２内
での位置決めが行なわれるようになっている。また、前
記消失中子１５の外周には、キャビティｌ２への射出戊
形用原料射出時において射出成形温度により昇華物質が
分解するのを防止すべく熱可塑性樹脂からなる保護層１
９が形成されている。

上記の如く構成された中子ユニ，ト１４を金型１ｌのキ
ャビティｌ２内にセントするには、可動型１ｌｂを離隔
せしめた状態で、固定型１１ａの固定ビン１３を通孔１
　７，　１　８に嵌挿せしめることにより行なわれる。

そして、前述の如く調製された射出成形用原料をキャビ
ティ１２内へ射出することにより、第３図図示の射出成
形品Ｗ′が得られた。この時の射出成形条件は、射出圧
力：２４３０ｋｇ・ｒ／ｃｍ”、射出温度：９０℃、戊
形時間：１ｍｉｎであった。

上記の如くして得られた射出成形品Ｗ′に対して、脱脂
工程３において、窒素雰囲気中（５ａｔｍ）にて、６０
０°Ｃ　Ｘ　５ｈｒ，　１０゜Ｃ／ｈｒの昇温により脱
脂処理を施して、射出戊形品Ｗ′中のバインダを飛ばす
とともに、消失中子１５を焼失せしめる。従って、射出
成形品Ｗ′内に中空部分が形成されることとなる。

しかる後、前記射出成形品Ｗ′に対して焼結工程４にお
いて、１１１０゜Ｃｘ　３Ｇｍｉｎ（真空中）にて焼結
を行ったところ、第６図および第７図図示の如き焼結カ
ムピースＷが得られた。この工程において、焼結成形部
Ｗ１は、金属板１　６．　１　６と焼結締め、拡散接合
されて固定される。

上記の如くして得られた焼結カムピースＷに対しては、
熱処理工程５において、焼入れ（９００°ＣＸ３０＋＋
＋ｉｎ→油冷）および焼戻し（５５０Ｘ　ｌ００ｍｉｎ
→油冷）が施される。

かくして得られた焼結カムピースＷは、高強度材（例え
ば、ＳＴＫＭ１６Ａ）からなる中空シャフトＰの所定位
置に固定接合される。この時、中空シャフトＰへのカム
ピースＷの位置決めは、該中空シャフ｝Ｐ外周に形成さ
れた凸部Ｐ．に対してカムピースＷの金属板１　６．　
１　６に形戊された凹部１８ａ，１８ａを嵌合せしめる
ことにより行なわれる。

上記の如くしたことにより、本実施例の場合、焼結前の
脱脂処理において射出成形品Ｗ′の脱脂と同時に消失中
子１５が焼失せしめられてカムピース中空部Ｓが形成さ
れることとなり、軽量なカムピースＷが極めて容易に製
作される。また、本実施例によれば、主戊分である昇華
物質に射出戊形用バインダと同一成分を添加してなる消
失中子ｌ５と該消失中子１５の軸方向両側端面に配設さ
れた金属板１　６．　１　６とからなる中子ユニット１
４が、十分な剛性を保持しているとともに、脱脂処理時
のガス発生も少ないところから、射出成形時における圧
力に十分劇え得るとともに、成形品の変形防止をも図れ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の焼結カムの製造方法に使用される射出
成形用金型の要部断面図、第２図は第ｌ図の■一■断面
図、第３図は射出成形品の断面図、第４図は中子ユニッ
トの断面図、第５図は中子ユニットの平面図、第６図は
本発明方法により製造された焼結カムピースを中空シャ
フトに固定した状態を示す断面図、第７図は第６図のＸ
矢視図、第８図は本発明の焼結カムの製造方法における
工程順序図である。１ｌ・・・・・・ｌ２・・・・・・ｌ３・・・・・・１４・・●・・・１５・・・・・・１６・・・・・・Ｗ・　■　・　・　・　・Ｗ′　・・・・・・Ｓ・・・・・・・・金型・キャビテイ・固定ビン・中子ユニット・消失中子・金属板（鉄板）・カムピース・射出成形品・中空部黛翠キャビティ固定ビン中子ユニノト消失中子公属板（鉄阪）ノＪムピースＱ４出成形品中空部

Claims

【特許請求の範囲】

１、金属粉末にバインダを添加して混練してなる射出成
形用原料を、カムピースと同形状の射出成形品を成形す
べき金型内に射出するに先立って、前記カムピースの中
空部を形成すべく構成され且つ主成分である昇華物質に
前記バインダと同一成分を添加してなる消失中子と該消
失中子の軸方向両側端面に配設された金属板とからなる
中子ユニットを前記金型内の所定位置にセットし、かく
して得られた射出成形品に対して脱脂処理を施して前記
消失中子を消失させた後焼結することを特徴とする焼結
カムの製造方法。