(57)【要約】【解決手段】クランクシャフト２８０が、非均質な構造を有し、少なくとも２種類の異なった金属３２構造を用いた粉末冶金工程で一体的に形成され、構造体の異なった位置で異なった特性を示す。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末冶金工程で単一体に成形された非均質クランクシャフトを備えた装置であって、
前記クランクシャフトは、クランクシャフト本体を有し、
該前記クランクシャフト本体は、第１端及び第２端と、前記第１端と第２端の間に配置された複数のスペーサ及びジャーナルと、を有し、前記クランクシャフト本体は、既知の密度を有する第１材料で形成されており、
前記クランクシャフトは、前記第１材料とは異なる密度の第２材料を有し且つ前記第１材料と一体に成形された少なくとも１つの釣り合い重りを有している、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第２材料は、前記第１材料よりも密度が高い、
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
構造体の別個の位置に異なる特性を提供する少なくとも２つの異なる金属成分を用いて粉末冶金工程で単一体に成形された非均質構造を備えている、
クランクシャフト。
【請求項４】
前記少なくとも２つの異なる金属成分の第１の成分は、少なくとも１つの釣り合い重りを少なくとも部分的には構成している、
請求項３に記載のクランクシャフト。
【請求項５】
前記少なくとも２つの異なる金属成分の前記第１の成分は、相対的に密度の高い材料である、
請求項４に記載のクランクシャフト。
【請求項６】
前記少なくとも２つの異なる金属成分の第２の成分は、クランクシャフト本体を有するクランクシャフト構造体を形成しており、
前記クランクシャフト本体は、クランクシャフト第１及び第２端と、前記第１端と第２端の間に配置された複数のスペーサ及びジャーナルと、を有し、
前記少なくとも２つの異なる金属成分の前記第２の成分は、相対的に密度の低い材料である、
ことを特徴とする請求項４に記載のクランクシャフト。
【請求項７】
非均質クランクシャフト構造体を画定するために、少なくとも２つの異なる金属成分に対して粉末冶金工程を実行する段階を含んでいる、
ことを特徴とするクランクシャフトを成形する方法。
【請求項８】
前記少なくとも２つの異なる金属成分の選択的な相対堆積によって、前記構造体の別個の位置に異なる特性を提供する段階を更に含んでいる、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも２つの異なる金属成分の第１の成分から、少なくとも１つの釣り合い重りを形成する段階を更に含んでいる、
請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも２つの異なる金属成分の相対的に密度の高い第１の成分を形成する段階を更に含んでいる、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
クランクシャフト本体を有するクランクシャフト支持構造体を形成する段階を更に含んでおり、
前記クランクシャフト本体は、第１端及び第２端と、前記第１端と第２端の間に配置された複数のスペーサ及びジャーナルと、を有し、前記クランクシャフト本体は、少なくとも２つの異なる金属成分の少なくとも第２の成分で形成されている、
請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
成形型の第１部分に第１金属粉末を充填する段階と、
前記成形型の第２部分に第２金属を充填する段階と、
前記成形型の前記金属粉末に圧力を加える段階と、
前記成形型の前記金属粉末を焼結する段階と、を更に含んでいる、
ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉末冶金で成形されたコンポーネントに関し、より詳細には、粉末冶金でコンポーネントを成形する方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
粉末冶金は、エンジンなどに用いられる高品質のコンポーネントを製造するために使用される一般的な製造方法である。粉末冶金は、経済的であり、融通性があると共に、必要な機械加工又は二次的加工処理が他のコンポーネント成形方法よりも少なくてすむ完成部品を製造できることから、エンジンコンポーネントの製造にしばしば採用される。粉末冶金を使えば、コンポーネントを多種多様な合金、複合材、及び他の材料から成形することができ、完成したコンポーネントが望ましい特性を備えるようにすることができる。粉末冶金は、広範囲な大きさと形状の部品を製造するのに適している。また、粉末冶金では、安定した寸法と好都合な物理的特性を備えた部品を高い信頼性で製造することができる。
【０００３】
図１は、従来の粉末冶金コンポーネントの成形工程３０の工程チャートを示している。先ず、コンポーネントを構成する金属粉末を用意する（ステップ３２）。プレス機類の磨耗を減らすために、しばしば金属粉末に潤滑剤を添加する。次いで、基材粉末を混ぜて均質な混合物を形成する（ステップ３４）。完成したものは、最終的には構成成分である金属粉末の均質な合金である。
【０００４】
次いで、成形型又は金型にこの混合粉末を充填する（ステップ３６）。金型を閉じると、形状が最終的な部品に或る程度類似している内部キャビティができる。粉末は、金型内で圧縮され（ステップ３８）いわゆる「生部品」となる。通常は室温で、例えば平方インチ当たり３０〜５０トンの圧力を掛けて締固めを行う（ステップ３８）。生部品は、「圧粉体」とも呼ばれるが、金型から押し出されたときには、次の工程に合わせた所望の大きさと形状を備えている。締固め（ステップ３８）後、生部品には以降の加工処理に備えた十分な強度が備わっている。
【０００５】
生部品を焼結工程に掛ける（ステップ４０）。焼結（ステップ４０）後の部品に対し、使用目的に従って各種二次加工を施し（ステップ４２）、完成部品が出来上がる（ステップ４４）。
【０００６】
一般に、焼結（ステップ４０）は、生部品を、例えばその構成成分である金属又は合金の融点の７０〜９０％の温度に曝す段階を含んでいる。炉内で温度、時間、及び雰囲気の変数を制御して、金属粒子の結合又は合金化により強度が向上した焼結部品を製造する。焼結工程（ステップ４０）は、焼結炉内で実施される３つの基本的な段階、即ち、脱脂（ステップ４６）、焼結（ステップ４８）、及び冷却（ステップ５０）を含んでいる。普通は、連続焼結炉を使用して上記工程を行う。脱脂室は、生部品成形に使用された潤滑剤を揮発させるために使用される（ステップ４６）。高温室は、実際の焼結を行う（ステップ４８）。冷却室は、取り扱いに先立ち部品を冷却する（ステップ５０）。
【０００７】
冷却（ステップ５０）後に焼結炉（ステップ４０）から出された部品は、完成品と見なされる。或いは、部品は、１又は２以上の二次加工を受けることもある（ステップ４２）。二次加工には、例えば、コンポーネントの再プレス（鍛造）（ステップ５２）、機械加工（ステップ５４）、バレル研磨（ステップ５６）、及びコンポーネントを全体アッセンブリの一部である別のコンポーネントと接合する処理（ステップ５８）が含まれる。二次加工（ステップ４２）は、自動潤滑特性を与えるために油分又は潤滑剤を部品に含浸する段階（ステップ６０）を含んでいることもある。焼結されたコンポーネントに熱処理を施して（ステップ６２）、強度の様な或る種の特徴及び特性をコンポーネントに与えることもある。当業者には、他の二次加工を行ってもよいことが理解頂けるであろう。各二次加工（ステップ４２）は、単独で行っても、他の二次加工と組み合わせて行ってもよい。全ての二次加工が実行されると（ステップ４２）、コンポーネント又は部品が完成する（ステップ４４）。
【０００８】
米国特許第５，３０３，４６８号明細書、同第５，１９５，３９８号明細書、及び同第３，７４８，９２５号明細書には、内燃エンジンに用いられるクランクシャフトが開示されている。
【０００９】
図２は、クランクシャフト７２の使われ方を説明するために、従来の内燃エンジンの内部詳細を示している。コンロッド６４は、ピストン６６とクランクシャフト７２に軸回転可能に接続されている。コンロッド６４は、大きい方の端部又はクランク側端部７６がクランクシャフト７２に接続されている。ロッド６４の大きい方の端７６はクランクシャフト７２のシャフト部（「クランクピン」）７８を受けている。コンロッド６４は、更にロッド６４の小さい方の端部又はピストン側端部７０がピストン６６に接続されている。クランクシャフト７２は、クランクピン７８の間に配置された釣り合い重り７４を備えている。
【００１０】
図３と図４は、従来の方法に従って製造された従来のクランクシャフト７２を示している。クランクシャフト７２は、第１端８０と第２端８２の間を長手方向に延びている本体８３を備えている。本体８３は、エンジン内で回転するときのクランクシャフトの回転軸８４を画定する。主ジャーナル８６は、シャフト７２をエンジンブロック内に支持するために、第１端８０と第２端８２それぞれに設けられている。本体８３は、複数の軸受け用ジャーナル８８、クランクピンジャーナル９０、及び釣り合い重り７４を含んでいる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
クランクピンジャーナル９０の質量は、コンロッド６４に連結されると、オフセット釣り合い軸９２を画定する。釣り合い軸９２は、シャフトとコンロッドのアッセンブリの回転により発生する各力の釣り合いが保たれる回転軸である。回転軸８４は、釣り合い軸９２からオフセットしている。このオフセットが、クランクシャフトが回転したときにモーメントを作り出す。このモーメントは、シャフトの軸受けに掛かる負荷を増やし、クランクシャフトのジャーナルとそれらの各軸受けとの間の油膜厚を最小化するので、好ましくない。これは主ジャーナルの負荷容量に制限を課す。
【００１２】
従来の解決策は、シャフト７２に複数の釣り合い重り７８を設けて釣り合い軸９２を回転軸８４に向けて移動させるというものであった。理想的には、釣り合い重り７８は各クランクピンジャーナル９０の１８０度反対側に設けられる。このような構成では、結果的にクランクシャフトが大きくなり好ましくない。エンジンの設計者は、常時、エンジンの大きさをできる限り小さくしてエンジン効率を上げるよう奮闘している。クランクシャフトが大きくなると、エンジンの寸法も大きくならざるをえない。更に、大きなクランクシャフトは、エンジンの回転慣性を増し、効率を低下させることになる。
【００１３】
米国特許第５，１９５，３９８号明細書には、釣り合い対クランクシャフト寸法の問題の解決に取り組む或る方法が開示されている。この特許には、１又は２以上の釣り合い重りをクランクピンジャーナルに対してオフセットさせて、非対称の釣り合い重り構成を形成することが開示されている。非対称配置は、油膜厚とクランクシャフト質量とパッケージング上の制約の間のバランスをうまく取っている。しかしながら、非対称設計にはパッケージングに制限が課されるという問題がある。この設計は、釣り合いの取れていないクランクシャフトとコンロッドのアッセンブリに存在するのと同じ不都合を、程度は軽いにしろ、抱えている。
【００１４】
従って、適切な釣り合いを与えると共に費用をできる限り抑えたクランクシャフトを提供する方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
クランクシャフトは、構造の別個の位置に異なる特性を提供する少なくとも２つの異なる金属成分を用いた粉末冶金工程で単一体に成形された非均質構造を含んでいる。クランクシャフトを成形する方法も提供されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図５は、クランクシャフト２８０を含め、非均質粉末冶金で製造されるコンポーネントを製造するための工程を示している。ステップ１０６で１又は２以上の種類の金属粉末を金型に導入する。２つ、３つ、又はそれ以上の種類の金属粉末を、同時に（並行して）、異なる時期に（連続的に）、又は上記時期を如何様にか組み合わせて、導入してもよい。各種金属粉末は、諸成分の混合物であってもよい。金属粉末は、非均質の結果にとって望ましい場合を除き、導入前に混ぜ合わせられる。ステップ１０８で、金型内の粉末をプレスして生部品を成形する。ステップ１１０で、生部品を焼結する。鍛造、機械加工、熱処理、仕上げなどの様な１又は２以上の二次加工を、ステップ１１２で実施するしてもよい。当業者が理解できるように、本発明の思想と範囲から逸脱すること無く、粉末状金属の追加的積層及び／又は処理の段階を実行することができる。
【００１７】
生コンポーネント成形装置１２０の１つの実施形態を図６に示している。生部品成形装置１２０は、一般的にはフィードシュー装置１２０と呼ばれる。フィードシュー装置１２０は、一般的には、アクチュエータシリンダ１３４で作動可能な粉末充填容器１２２、上側パンチ１４０、下側パンチ１４２、及び粉末ホッパー１４８を備えている。より具体的には、第１容器１２２は、１又は２以上の接続部材１３８により第２容器１２６にしっかりと接続されている。第２容器１２６は、ピストン１３６を介してアクチュエータシリンダ１３４に接続されている。アクチュエータシリンダ１３４は、ピストン１３６を内又は外に押して、第１容器１２４と第２容器１２５を制御された移動方式で案内するための、油圧又は空圧式シリンダである。各容器１２４、１２６は、内部キャビティ１２４、１２８を内部に画定する側壁１２５を備えている。側壁１２５には、粉末を粉末出口弁１４６に向ける傾斜部分１２９がある。容器１２２、１２６の上部開口部１２７は、ホッパー１４８、１５０に接続されたシュート１５２、１５４を受け入れることができる大きさに作られている。ホッパー１４８、１５０は、それぞれ、第１内部キャビティ１２４及び第２内部キャビティ１２８のそれぞれに供給される第１及び第２粉末状金属を受ける。第１シュート１５２と第２シュート１５４は、第１容器１２２と第２容器１２６の直線的な動きを許容するように作られた可撓性のチューブを備えている。第１及び第２容器１２２、１２６は、共に、ブリッジ部材１３２上を滑動することにより直線的に動く。ブリッジ部材１３２とアクチュエータシリンダ１３４は、それぞれ、金型台１３０上に搭載されている。
【００１８】
フィードシュー装置１２０の側面図を図７に示している。金型台１３０には、１又は２以上の係止機構１６０が設けられている。係止機構１６０は、金型キャビティ１４４の充填作業の間、容器１２２、１２６を位置決めできるようにしている。係止機構１６０は、磁石、又は雄雌型ソケット又はその等価物の様な他の係止手段であってもよい。
【００１９】
ブリッジ手段１３２は、ガイド１６６上に滑動可能に配置されている。各ガイド１６６は、更に、レール１６８上に配置されている。各ブリッジ部材１３２には昇降シリンダ１６２が配置されており、この昇降シリンダ１６２は、昇降ピストン１５４の伸張によりガイド１６６の上方にブリッジ部材１３２を上昇させることができるように作られている。図２に示すように第１容器１２２と金型キャビティ１４４が分離されている状態で、アクチュエータシリンダ１６２は、容器１２２をキャビティ１４４に対して横方向に移動させることができる。容器１２２、１２６は、それらがプレス工程を邪魔しないように、パンチ１４０、１４２から離れる方向に動かされるので好都合である。
【００２０】
図８は、フィードシュー装置１２０の上面図を示している。各容器１２２、１２６は、内部を詳細に示すため一部を破断して描がかれている。金型キャビティの外周１７２の点線は、説明を目的に示している。１つ又は複数の粉末出口１７０が、各容器１２２、１２６の底面に配置されている。粉末出口１７０は、粉末金属の金型キャビティ１４４への送給を制御するための弁１４８を含んでいる。出口１７０は、充填工程の間に特定の出口１７０を通る相対流量を制御することができる大きさに作られている。第１容器１２２は、出口１７０を１つ備えたものとして示されている。第２容器１２６は、異なる大きさの出口１７０を３つ備えたものとして示されている。本発明の範囲から逸脱すること無く、円形の出口に代えて、各種多角形状又は偏心形状又は異なる大きさを採用することができる。
【００２１】
粉末出口１７０の大きさと位置は、完成部品に関する所定の特性の条件に対応できるよう都合に合わせて選定される。クランクシャフトは、シャフトのクランクピンと反対側の所定の位置に釣り合い重り材料を含んでいるので好都合である。釣り合い重りの材料は、タングステンを含有しているものの様な重い合金粉末の形態をしていてもよいし、金型キャビティに導入される金属スラグの形態をしていてもよい。
【００２２】
クランクシャフトを製造するための従来の方法では、単一の部品として、シャフトを鍛造し、次いでこれを最終的許容範囲まで機械加工する。代わりに、米国特許第５，３０３，４６８号に開示されているように、クランクシャフトは、幾つかのコンポーネントを一体に接合して構成することもできる。ここに開示している装置と方法は、粉末出口を、クランクシャフトの所望の釣り合い重り材料にとって正確な位置に配置するので好都合である。
【００２３】
図８に示すフィードシュー装置は、上記に加え液体注入装置１７４を含んでいる。液体注入装置１７４は、成形工程の間に第１内部キャビティ１２４に液体を注入する。注入装置１７６への入口は、溶液を供給する液体導管１７８に接続されている。この装置は、死脚部容積ゼロのソレノイド弁の様なソレノイド弁を備えている。本発明の範囲から逸脱すること無く、滴の垂れない様々な適したな弁を使用することができる。当業者には理解頂けるように、第２容器に第２液体注入装置を設けて本発明を実施することもでき、或いは、第１及び第２容器の両方と連通する１つの液体注入装置で実施することもできる。
【００２４】
溶液としては、水溶液、潤滑剤、表面活性剤、又は冷間圧接に備えて金属粒子を洗浄するための賦活溶液が挙げられる。溶液には、硬化剤の様な、材料又は溶媒に混和させることを意図したあらゆる溶液が含まれる。潤滑剤の注入は、装置の金型キャビティの磨耗を低減するために行われる。
【００２５】
図９は、容器１２２、１２６の粉末出口１７０を備えている弁アッセンブリ１４８を示している。ハウジング面１８２は、スライド孔１２４と協働して粉末出口１７０の開位置Ｐ1と閉位置Ｐ2を画定している。スライド孔１８４は、アクチュエータ１３４が容器１２２、１２６を直線的に並進運動させるのに応じて、位置Ｐ1とＰ2の間を移動する。開状態では、金属粉末は自由に容器を出て金型キャビティに入る。閉位置では、キャビティへの粉末の移送が阻止される。本発明の範囲から逸脱すること無く、フィードシューから金型キャビティへの粉末の流れを遮断するため他の方法又は装置を利用することができる。
【００２６】
図１０と図１１は、キャビティ１４４への金属粉末の流れを制御するための装置と方法の代わりの実施形態を示している。送給チューブ１８６が、容器１２２、１２６の内部キャビティ１２４、１２８と金型キャビティ１４４の間を連通している。送給チューブ１８６は、ゴムの様な可撓性を有する材料で構成されている。容器１２２、１２６の底部側壁は、図に示すようにチャネル１８８を画定している。チャネル１８８内には、鋏み又は摘み装置１９０が配置されている。摘み装置１９０が後退し、即ちチューブ１８６を押圧していない時、送給チューブ１８６は、図１０に示すように開位置にある。
【００２７】
図１１は、摘み装置１９０がチューブの側壁を互に接触するまで押圧して粉末流を遮断した閉位置にあるチューブ１８６を示している。摘み装置１９０は、空圧制御により送給チューブ１８６に向けて押される。チャネル１８８には高圧が供給されて、摘み装置１９０をチューブ１８６に向けて押し付ける。この高圧状態を取り除くと、チューブ１８６が、その本来の弾性により再度開いて粉末が流れる。本発明の範囲から逸脱すること無く、空圧式駆動手段に代えてリンケージの様な機械的手段を使用することもできる。
【００２８】
粉末冶金で非均質な物品を製造するための方法と装置を、図５から図７並びに関連する本文中に説明している。以下の説明は、内燃エンジンのクランクシャフトの製造に更に的を絞って記述しており、ここでは、シャフトは単一の成形加工手順の一部として成形された一体の釣り合い材料を有している。タングステン又は他の高密度材料の様な第１の金属粉末を第１ホッパー１４８に入れ、鋼又は低密度材料の様な第２の金属粉末を第２ホッパー１５０に入れる。必要に応じてアクチュエータシリンダ１３４のピストン１３６を伸縮させることにより、第１容器１２２を金型キャビティ１４４の上に中心合わせする。或いは、第１粉末は、金型キャビティに送り込まれる重金属（高密度）スラグであってもよい。当業者には理解頂けるように、本発明の範囲を逸脱すること無く、様々な材料を使用することができる。
【００２９】
第１の金属粉末を第１内部キャビティ１２４に導入する。第１粉末の、シャフトの重り部分を形成するための所定粉末量を、粉末出口１７０を通して成形型又は金型キャビティ１４４に充填する。第１粉末の流れは、粉末出口１７０で弁１４８により止められる。第２容器１２６の中心が金型キャビティ１４４の上に来るまで、ピストン１３６を伸ばす。なお、粉末出口１７０は、金型キャビティの上に中心が来ないようになっていて、シャフト材料が成形される所望の各位置に第２粉末を堆積させることができるようになっているので好都合である。所定量の第２粉末を金型キャビティ１４４に充填する。
【００３０】
第１容器１２２が上側１４０及び下側１４２のパンチから外れる位置に来るまで、ピストン１３６を後退させる。一旦クリアランスが確立されると、金型キャビティ１４４内の粉末がプレスされ生部品が成形されるので好都合である。生部品を焼結炉に入れて、次いで冷却する。冷却した焼結済みクランクシャフト２８０を、最終的な許容範囲まで機械加工する。機械加工工程では、要求されている特性が実現できるまで、釣り合い重り材料の幾分かを除去することにより、シャフトに備わる釣り合いを微調整する。本発明の範囲から逸脱すること無く、他の二次加工を行うことができる。他の二次加工が完了すると、完成品のクランクシャフト２８０が得られる。
【００３１】
クランクシャフト２８０を図１２と図１３に示している。クランクシャフト２８０は、第１端２８２と第２端２８４を有するクランクシャフト本体２８１を備えている。複数のスペーサ２９８とジャーナル２８６、２８８、２９０が、第１端２８２と第２端２８４の間に配置されている。第１端２８２と第２端２８４は、それぞれ、主軸受けジャーナル２８６を含んでいる。スペーサ２９８は、複数の軸受けジャーナル２８８とクランクピンジャーナル２９０を隔てている。エンジンのピストンの数によって、ジャーナル２８８、２９０とスペーサ２９８の数が決まる。各ジャーナル２８６、２８８、２９０は、回転時には各軸受け面と共に、各面の間の油膜によって流体軸受けを構成する。スペーサ２９８の幅は、ブロックのシリンダ直径の様な他のエンジン構成要素のクリアランスに基づいて変化する。
【００３２】
端部２８２、２８４、クランプピンジャーナル２９０、及び軸受けジャーナル２８６、２８８は、鋼のような第２材料で構成されている。スペーサ２９８は、部分的には第１材料で構成されている。スペーサ２９８は、第１材料で構成された釣り合い重り材料部分２９２を含んでいる。第１材料は、シャフト内に釣合い重りを提供するため、第２材料よりも重い（密度が高い）ことが好ましい。第１材料はタングステンでもよい。当業者が理解できるように、本発明の範囲から逸脱すること無く、密度の異なる各種材料を使用することができる。
【００３３】
釣り合い重り材料部分２９２は、これが無ければ発生してしまうモーメントを相殺するため、各クランクピンジャーナル２９０と反対の側に配置されているのが好都合である。その様な相殺材料部分２９２によって、回転軸２９４を釣り合い軸２９６と同軸にすることができるようになる。釣り合い重り部分２９２は、望ましい釣り合い特性を実現するため、機械加工によって微調整される。当業者には理解頂けるように、本発明の範囲から逸脱すること無く、釣り合い重り材料を、スペーサとは別に又はスペーサに代えて、ジャーナルの様なシャフトの他の部分に設けることもできる。
【００３４】
図１４は、図６の方法に従って生部品を成形するための代わりの装置を示している。この実施形態によるフィードシュー装置は、単一の容器２２２を備えている。容器２２２は、側壁２２３と中央仕切り２２４を備えている。側壁２２３と中央仕切り２２４は、第１区画又は室２２６と第２区画又は室２２８を画定している。第１区画２２６は第１ホッパー２３０から第１金属粉末を受け取り、第２区画２２８は第２ホッパー２３２から第２金属粉末を受け取る。第１室２２６には第１粉末出口２３４が設けられ、第２室２２８には第２２粉末出口２２６が設けられている。
【００３５】
作動時、第１及び第２粉末２００、２０２は、金型キャビティに同時に供給される。各粉末出口２３４、２３６は、プレス工程前にキャビティ２３８の各所望位置に第１及び第２粉末を充填することを促進する位置に配置され且つそれに合う大きさに作られている。代わりに、各金属粉末２００、２０２を充填する前に、ピストン２４０で容器２２２を直線方向に移動させて、第１出口２３４又は第２出口２３６を、それぞれ金型キャビティ２３８の上に配置するようにしてもよい。更に別のやり方では、粉末出口２３４、２３５を選択的に開閉して、当該部品に密度勾配を作り出すか、第２材料２０２の中に第１材料２００を追加して配置するようにしてもよい。また、上記各やり方を組み合わせたものを、同じ成形工程の一部として採用してもよい。
【００３６】
図１５は、生部品成形（フィードシュー）装置２５０の又別の実施形態を示している。この実施形態も単一の容器２５２を備えている。容器は、第１仕切り２５６と第２仕切り２５４を備えており、第１室又は区画２５８、第２室２６０、及び第３室２６２を画定している。各室２５８、２６０、２６２は、それぞれ、第１粉末出口２６４、第２粉末出口２６６、第３粉末出口２６８を受け、それぞれ、第１ホッパー２７０、第２ホッパー２７２、第３ホッパー２７４に連通している。当業者には理解頂けるように、本発明は、本発明の範囲を逸脱すること無く、室数を３つより増やして実施することもできる。更に、１つのホッパーを２つ以上の室と連通させてもよい。
【００３７】
３つの室２５８、２６０、２６２を使えば、２つの異なる粉末の第１の粉末を、金型キャビティ２７６の２つの箇所に同時に導入できるようになる。或いは、３つの室２５８、２６０、２６２は、単一の成形工程の一部として、３つの異なる密度の粉末を金型キャビティ２７６に導入できるようにする。図１５の実施形態は、２室の実施形態について上で説明したものと実質的に同じやり方で実施される。
【００３８】
上記各工程は、部品の別個の位置に異なる特性を備えたコンポーネントを提供するために行われる。例えば、内燃エンジンのクランクシャフトには、成形工程により別個の釣り合い重りを設けることができる。本方法は、質量を小さくし機械加工の費用を抑えた、釣り合いのとれたクランクシャフトを提供する。クランクシャフトを製造する本方法は、クランクシャフトの大きさを最小化する能力を提供している。他の好都合な点としては、製造工程数、費用、時間、労働力、及び複雑性を最小限にすること、並びに回転軸と釣り合い軸の間のオフセットを最小限にすること、が挙げられる。
【００３９】
以上、上記各実施形態を参照しながら本発明を説明してきたが、当業者には理解頂けるように、本発明の精神と範囲を逸脱すること無く、形態及び詳細事項に変更を加えることができる。説明した実施形態は、全ての点において例示を目的としたもので、本発明に限定を課するものではない。従って、本発明の範囲は、上記説明の内容ではなく特許請求の範囲により表される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】先行技術による粉末冶金製造工程を示すプロセスフローチャートである。
【図２】先行技術による車両エンジンの部分破断斜視図である。
【図３】先行技術によるクランクシャフトの側面図である。
【図４】先行技術によるクランクシャフトの部分側面図である。
【図５】本発明による粉末冶金製造工程を使用して非均質コンポーネントを製作するためのプロセスフローチャートである。
【図６】本発明による生部品成形装置の側面破断図である。
【図７】本発明による生部品成形装置の前面図である。
【図８】本発明による生部品成形装置の上面図である。
【図９】本発明による生部品成形装置の供給弁の部分上面破断詳細図である。
【図１０】本発明による、開位置にある粉末出口の部分破断側面詳細図である。
【図１１】本発明による、閉位置にある粉末出口の部分破断側面詳細図である。
【図１２】本発明による粉末冶金により成形された非均質クランクシャフトの側面図である。
【図１３】図１２のクランクシャフトの部分破断図である。
【図１４】本発明による生部品成形装置の側面破断図である。
【図１５】本発明による生部品成形装置の側面破断図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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