JPH0372007A - 焼結カムの製造方法 - Google Patents

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】 （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か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バイブを用いた軽
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は至っ
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、種々の加工成形技術が従来から
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
する焼結広か良く知られている。該焼結広としては、金
属粉末等をプレス成形法、泥しよう鋳込広、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。

上記成形性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成形用原料を所定の金型
内に射出することにより射出成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ｍｓ
な形状の成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、金型と？！数の可動ピンとを組み合わせることに
より、極めて容易に焼結用の中空射出成形品が製造でき
ることを知るに至った。

なお、特公昭５８−２５７２３号公報には、カム形状に
成形された焼結用成形体を中空／ヤ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７ヤフト
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
く考慮されていない。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、割出成形
用金型と複数の可動ピンとを組み合わせることにより、
焼結用の中空射出成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、射
出成形用金型により形成されるカムピース成形用キャビ
ティ内に、第１可動ピンを挿入して該第１可動ピンの周
囲にカムノーズ部成形用キャビティを形成し、該カムノ
ーズ部成形用キャビティへ焼結用原料を射出した後、前
記第１可動ピンを１１’ｌ　記カムピース成形用キャビ
ティから退出せしめ、該カムピース成形用キャビティに
おける第１可動ピンの退出跡に形成される空間にカムピ
ースのシャフト穴に対応する径を有し且つ前記第１可動
ピンと直交する動きをする第２可動ピンを挿入し、さら
に、前記カムピース成形用キャビティにおいて第１可動
ピンの退出方向に形成される開口を第３可動ピンによっ
て閉塞して第２および第３可動ピンにより囲まれたカム
ベース部成形用キャビティを形成し、該カムベース部成
形用キャビティへ焼結用原料を射出することによって、
内部中空な焼結カム用成形体を成形し、その後焼結する
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、カムピース成形用キャビティへの第１可動ピンの
挿入後におけるカムノーズ部成形用キャビティへの射出
成形と、前記第１可動ピンの退出後における第２可動ピ
ンのカムピース成形用キャビティへの押入および第３可
動ピンによる第１可動ピン退出方向の開口閉塞により形
成されたｈムベース部成形用キャビティへの射出成形と
によって、カムピース焼結用成形体における中空部か形
成されることとなる。

（発明の効果） 本発明によれば、射出成形用金型により形成されるカム
ピース成形用キャビティ内に、第１可動ピンを挿入して
該第１可動ピンの周囲にカムノーズ部成形用キャビティ
を形成し、該カムノーズ即成形用キャビティへ焼結用原
料を射出した後、前記第１可動ピンを前記カムピース成
形用キャビティから退出せしめ、該カムピース成形用キ
ャビティにおける第１可動ピンの退出跡に形成される空
間にカムピースのシャフト穴に対応する径を有し且つ前
記第１可動ピンと直交する動きをする第２可動ピンを挿
入し、さらに、前記カムピース成形用キャビティにおい
て第１可動ピンの退出方向に形成される開口を第３可動
ピンによって閉塞して第２および第３可動ピンにより囲
まれたカムベース部成形用キャビティを形成し、該カム
ベース即成形用キャビティへ焼結用原料を射出すること
によって、内部中空な焼結カム用成形体を成形し、その
後焼結するようにしたので、カムピース成形用キャビテ
ィへの第１可動ピンの挿入後におけるカムノーズ部成形
用キャビティへの射出成形と、前記第１可動ピンの退出
後における第２可動ピンのカムピース成形用キャビティ
への挿入および第３可動ピンによる第１可動ピン退出方
向の開口閉塞により形成されたカムベース部成形用キャ
ビティへの射出成形とによって、カムピース焼結用成形
体における中空部が極めて容易に形成されることとなり
、このカムピース焼結用成形体を焼結することにより軽
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。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本実施例により製造される焼結カムは、第８図図示の如
く、中空なカムシャフトＳに対して嵌挿される中空なカ
ムピース形状Ｗ・・とじて用いられるものである。

前記カムピースＷは、第１図ないし第４図図示のカムピ
ース成形用金型１により射出成形されたカムピース形状
の射出成形品を焼結することにより得られるようになっ
ている。

前記金型ｌは、固定型１ａと該固定型１ａに対して接合
・離隔可能とされた可動型１ｂとからなっており、両者
間には、カムピース成形用キャビティ２が形成されるよ
うになっている。

そして、前記固定型１ａには、前記カムピース成形用キ
ャビティ２内に挿入される第１可動ピン３が進退自在に
付設されている。該第１可動ピン３は、カムピースＷに
おけるカムノーズ部Ｗ、（第６図および第７図参照）と
相似形状とされており、前記カムピース成形用キャビテ
ィ２におけるカムヘース部成形側から進退せしめられる
ようになっている。符号３ａは前記カムピースＷにおい
てシャフト穴Ｗ　３　（第６図および第７図参照）が形
成される部位への射出成形用原料の侵入を阻止するため
のボス部である。そして、この第１可動ピン３がカムピ
ース成形用キャビティ２内へ挿入された状態においては
、第１可動ピン３の周囲にカムノーズ部成形用キャビテ
ィ２ａが形成されるようになっている（第１図および第
２図参照）。また、前記固定型１ａには、前記第１可動
ピン３のカムピース成形用キャビティ２からの退出後に
おいて、カムピース成形用キャビティ２における／ヤフ
ト穴Ｗ３相当部位に対して挿入せしめられる第２可動ピ
ン４が進退自在に付設されている。該第２可動ピン４は
、前記シャフト穴Ｗ３と同径とされている。

さらに、前記固定型１ａには、前記第１可動ピン３の両
側に対峠し且つ第２可動ピン４と直交する方向に移動自
在とされた一対の第３可動ピン５゜５が付設されている
。該第３可動ピン５，５は、カムピースＷにおけるカム
ベース部Ｗ、の半分の表面形状と同形状の成形面５ａ、
５ａと、前記第１可動ピン３の半頂面形状と同形状のガ
イド而５ｂ５ｂとをそれぞれ有しており、両者は近接あ
るいは離隔する方向に移動可能とされている。そして、
前記第１可動ピン３のカムピース成形用キャビティ２か
らの退出後において、第２可動ピン４をカムピース成形
用キャビティ２内へ挿入させ、且つ第３可動ピン５，５
を近接させることにより、第２可動ピン４と第３可動ピ
ン５．５とに囲まれたカムベース部成形用キャビティ２
ｂか形成されるようになっている（第３図および第４図
参照）。符号６はカムノーズ部成形用キャビティ２ａへ
射出成形用原料を注入するための第１注入ゲート、７は
カムベース部成形用キャビティ２ｂへ射出成形用原料を
注入するための第２注入ゲート、８はカムベース部成形
用キャビティ２ｂからの空気を抜くための空気抜きゲー
トである。

次いで、本発明の焼結カムの製造方法を具体例に基づい
て詳述する。

まず、射出成形用原料を下記の如くして調製する。

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２０μｍ以下の鉄粉（Ｓｉ：０．８重量％、Ｃｒ
：Ｉ３．５ｆｉｆｆｉ％、Ｍｏ：０．２重量％、Ｖ：０
，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Ｍ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、昇華剤としての昇華性炭
化水素が使用される。

しかして、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成形用原料を調製する。

この時のα線温度および時間は、１２００ＣＸ　３０ｍ
１ｎとされ、溶融されたバインダへ金属粉末を役人する
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　３．７重ｆｔ％アクリル樹脂　　
　　　　　　　　２．０重量％ワノクス　　　　　　　
　　　　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、上記の如くして調製された射出成形用
原料を前記射出成形用金型■に射出することによりカム
ピース形状の射出成形品Ｗ′を成形するのであるが、そ
の手順を以下に説明する。

まず、金型ｌにおける固定型１ａに対して可動型１ｂを
型合せし、両者間に形成されたカムピース成形用キャビ
ティ２内へ第１可動ピン３を挿入して、該第１可動ピン
３の周囲にカムノーズ部Ｉ戊形用キャビティ２ａを形成
する（第１図および第２図参照）。この時、第２可動ピ
ン４および第３可動ピン５，５は待機位置に位置せしめ
られている。

この状態の下に、第１注入ゲート６から前述の如く調製
された射出成形用原料をカムノーズ部成形用キャビティ
２ａ内へ射出すると、第５図図示のカムノーズ即成形体
Ｗ、′が成形される。この時の射出成形条件は、成形温
度９０°Ｃ１射出圧力゛２４３Ｑｋｇ／ｃｍ’、成形時
間：１分であった。しかる後、第１可動ピン３をカムピ
ース成形用キャビティ２から退出させるとともに、該カ
ムピース成形用キャビティ２における第１可動ピン３の
退出跡に形成される空間に第２可動ピン４を挿入し、さ
らに、前記カムピース成形用キャビティ２において第１
可動ピン３の退出方向に形成される開口を第３可動ピン
５，５によって閉塞して第２可動ピン４および第３可動
ピン５，５により囲まれたカムベース部成形用キャビテ
ィ２ｂを形成する（第３図および第４図参照）。この状
態の下に、第２注入ゲート７から前述の如く調製された
射出成形用原料をカムベース部成形用キャビティ２ｂ内
へ射出すると、前記カムノーズ部成形体Ｗ＋’　と接合
されたカムベース部成形体Ｗ、′が形成されることとな
り、両者によって中空なカムピース成形体Ｗ′が成形さ
れる。この時の射出成形条件は、前記と同様に成形ｌ晶
度：９０’ＣＪ射出圧カニ２４３０ｋｇ／ｃｍ’、成形
時間：１分であった。

上記の如くして得られたカムピース成形体Ｗ′に対して
、窒素雰囲気中（５ａｔｍ）にて、６００°ＣＸ　５ｈ
ｒ。

ｌＯ°Ｃ／ｈｒの昇温により脱脂処理を施して、カムピ
ース成形体Ｗ中のバインダを飛ばした後、１１１０°Ｃ
ｘ　３０ｍ１ｎ（真空中）にて焼結を行ったところ、中
空な焼結カムピースＷか得られた（第６図および第７図
）。

上記の如くして得られた焼結カムピースＷに対しては、
焼入れ（９００°ＣＸ　３０ｍ１ｎ→油〆＠）および焼
戻しく５５０Ｘ　１００ｍ１ｎ→油冷）か施される。

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Ｓの所定位
置に固定接合される（第８図参照）。

なお、本実施例では、第１可動ピンとして、カムノーズ
部と相似形状の頭部を有するものを用いているが、カム
ノーズ部内に中空部分を形成し得るものであれば他の形
状のものでもよい。また。

第３可動ピンとして２個一対のものを用いているが、１
本のものを用いてもよい。

【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
成形用金型の第１回射出時における状憶を示す要部断面
図、第２図は第１図の■−■断面図、第３図は本発明の
焼結カムの製造方性に使用される射出成形用金型の第２
回射出時における状態を示す要部断面図、第４図は第３
図のＩＶ−ＩＶ断面図、第５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において第１回目射
出により成形される成形体の正面図、第６図は本発明方
法により製造された焼結カムピースの正面図、第７図は
第６図の■−■断面図、第８図は本発明方法により製造
された焼結カムをンヤフトに嵌挿固定した状態を示す側
面図である。 １・・・射出成形用金型 ２・・・カムピース成形用キャビティ ２ａ・・カムノーズ部成形用キャビティ２ｂ・・カムベ
ース部成形用キャビティ３・・パ第１可動ピン ４・・・第２可動ピン ５・・・第３可動ピン Ｗ・・・カムピース Ｗ、・・カムノーズ部 Ｗ、・・カムベース部 Ｗ３　・・シャフト穴 Ｗｓ　・−ｌヤ７ト八

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、射出成形用金型により形成されるカムピース成形用
   キャビティ内に、第１可動ピンを挿入して該第１可動ピ
   ンの周囲にカムノーズ部成形用キャビティを形成し、該
   カムノーズ部成形用キャビティへ焼結用原料を射出した
   後、前記第１可動ピンを前記カムピース成形用キャビテ
   ィから退出せしめ、該カムピース成形用キャビティにお
   ける第１可動ピンの退出跡に形成される空間にカムピー
   スのシャフト穴に対応する径を有し且つ前記第１可動ピ
   ンと直交する動きをする第２可動ピンを挿入し、さらに
   、前記カムピース成形用キャビティにおいて第１可動ピ
   ンの退出方向に形成される開口を第３可動ピンによって
   閉塞して第２および第３可動ピンにより囲まれたカムベ
   ース部成形用キャビティを形成し、該カムベース部成形
   用キャビティへ焼結用原料を射出することによって、内
   部中空な焼結カム用成形体を成形し、その後焼結するこ
   とを特徴とする焼結カムの製造方法。