(57)【要約】【課題】  焼結体を含む長尺部品の形状寸法を高い寸法精度で、かつ効率よく安価に製造する方法を提供する。【解決手段】  射出成形焼結により形成された少なくとも二つの焼結体と、少なくとも一つの棒状体とを交互に配置し、前記棒状体の端部と前記焼結体とを接合することによって長尺部品に形成する焼結体を含む長尺部品の製造方法である。また、長さ（Ｌ）と幅（Ｂ）との比（Ｌ／Ｂ）が６以上の棒状体を用いる上記の焼結体を含む長尺部品の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形焼結により形成された少なくとも二つの焼結体と、少なくとも一つの棒状体とを交互に配置し、前記棒状体の端部と前記焼結体とを接合することによって長尺部品に形成することを特徴とする焼結体を含む長尺部品の製造方法。
【請求項２】
長さ（Ｌ）と幅（Ｂ）との比（Ｌ／Ｂ）が６以上の棒状体を用いることを特徴とする請求項１に記載の焼結体を含む長尺部品の製造方法。
【請求項３】
圧着により接合することを特徴とする請求項１または２に記載の焼結体を含む長尺部品の製造方法。
【請求項４】
溶着により接合することを特徴とする請求項１または２に記載の焼結体を含む長尺部品の製造方法。
【請求項５】
接着により接合することを特徴とする請求項１または２に記載の焼結体を含む長尺部品の製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の焼結体を含む長尺部品の製造方法を用いて形成されていることを特徴とするデコンプシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結体を含む長尺部品の製造方法に関するものである。また、例えば自動二輪車等に搭載されるデコンプまたはデコンプレッサとも呼ばれる減圧装置等に用いられるデコンプシャフトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、射出成形焼結によって形成された焼結体からなる長尺部品の製造方法としては、例えば特開２００１−１７４１６５号公報（以下、特許文献１という）に開示される搬送用ローラーの製造方法が知られている。この製造方法は、射出成形した長尺の成形体をそのまま焼結することによってローラー軸を得た後、ローラー軸とは別に射出成形焼結して得たリングを所定の位置に組み立てることにより、長尺部品である搬送用ローラーを得るものである。
【０００３】
また、一部に焼結体を含む長尺部品の製造方法としては、例えば特開平７−２５２５０６号公報（以下、特許文献２という）に開示されるクランクシャフトの製造方法が知られている。この製造方法は、ジャーナル軸等を予め射出成形用金型のキャビティ内に挿入して配置し、ここに射出成形してジャーナル軸等を含む成形体を形成した後、この成形体をそのまま一体で焼結することにより、長尺部品であるクランクシャフトを得るものである。
【０００４】
また、上述した特許文献２とは異なる製造方法として、例えば特開昭５８−３９０２号公報（以下、特許文献３という）に開示されるカムシャフトの製造方法が知られている。この製造方法は、カムピースやジャーナルピース等の構成部材をそれぞれ単体で射出成形した後に予備焼結し、得られたこれらの構成部材を鋼管等の金属軸を所定の位置に組み立てた後、この組み立てたものをそのまま一体で本焼結することにより、長尺部品であるカムシャフトを得るものである。
【０００５】
また、自動二輪車等のエンジン始動時に圧縮応力を低減させ、エンジン始動後に通常の圧縮状態に戻すエンジンのデコンプ装置が知られている。このデコンプ装置は、例えば特開２００６−０７０８３１号（以下、特許文献４という）に記載されるように、動弁カム軸内の中空部分に回転自在に嵌合されたデコンプシャフトを回転させることで、デコンプピンを挙動させて、エンジンシリンダ内の排気弁を開閉させる構造を有している。このようなデコンプ装置においては、２気筒以上のエンジンであれば特許文献４の図３に記載されるように、デコンプシャフト２１は、第１のデコンプシャフト分割体２５と第２のデコンプシャフト分割体２６の分割体を軸線方向に延びる連結ピンにより互いに連結しているものが一般的である。そして、デコンプシャフトは、動弁カム軸内で回転自在に配置されるために、図８等に図示されるようにシャフトの両端部が軸部に比べて大きな径の円板等の形状で形成することで、動弁カム軸の内壁との摩擦を低減して回転性を高める構造となっている。このため、デコンプシャフトは、その幅に対して長さの長い長尺形状の設計となる。さらに、デコンプシャフトの両端の円板部には、連結用ピン４１や偏心突部３８、４２といった突起部が形成されており複雑な形状を有している。このため、従来、デコンプシャフトは両端部の複雑形状を効率的に作製するため、射出成形焼結によって一体形成されてきた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７４１６５号公報
【特許文献２】特開平７−２５２５０６号公報
【特許文献３】特開昭５８−３９０２号公報
【特許文献４】特開２００６−７０８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
長尺部品を射出成形後の焼結によって得る特許文献１で提案される製造方法においては、射出成形した成形体が長尺であるために焼結する際に、長さ方向に反りを生じるという問題がある。
また、特許文献２では、棒状体を予め射出成形用金型のキャビティ内に中子として挿入した後に、射出成形することで、長尺部品の寸法精度を向上させることに特徴を有している。しかしながら、射出成形時に中子を使用するために金型の構造が複雑になると同時に、射出成形作業の効率が悪くなり、得られる部品のコストが高くなるという問題がある。また、射出成形材料の不廻り等の不具合が生じた場合には、中子とした棒状体との分離をしないと射出成形材料として再利用できない等の問題も生じる。
また、特許文献３で提案されるように、射出成形後に予備焼結した各部品を、最終成形部品の形状に組付けてから本焼結をする製造方法を適用する場合には、予備焼結した各部品を組付ける際に、組付け部品の間に隙間が生じることがあり、最終成形部品を高い寸法精度で得ることが困難となるという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、上記の問題を解決し、焼結体を含む長尺部品の形状寸法を高い寸法精度で、かつ効率よく安価に製造する方法を提供することである。また、上述の製造方法によって、焼結体を含む長尺部品であるデコンプシャフトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、焼結体を含む長尺部品に生じる曲がりや反りの問題を鋭意検討した。そして、焼結体を含む長尺部品を焼結体と棒状体とを交互に配置して接合することにより形成することで、長尺部品に生じる曲がりや反りが抑制でき、高い寸法精度を実現できること、および上述の製造方法を適用することで高い寸法精度の長尺部品でなるデコンプシャフトを得ることができること見出し本発明に到達した。
【００１０】
すなわち、本発明は、射出成形焼結により形成された少なくとも二つの焼結体と、少なくとも一つの棒状体とを交互に配置し、前記棒状体の端部と前記焼結体とを接合することによって長尺部品に形成する焼結体を含む長尺部品の製造方法である。
【００１１】
望ましくは、長さ（Ｌ）と幅（Ｂ）との比（Ｌ／Ｂ）が６以上の棒状体を用いる、焼結体を含む長尺部品の製造方法である。
また、望ましくは、圧着により接合することである。
また、望ましくは、溶着により接合することである。
また、望ましくは、接着により接合することである。
【００１２】
また、本発明は、上記の焼結体を含む長尺部品の製造方法を用いて形成されるデコンプシャフトである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の製造方法によれば、長尺部品に生じやすい曲がりや反りが格段に抑制できるため、焼結体を含む長尺部品の形状寸法の高精度化を効率良く安価に行うことができる。また、例えば、自動二輪車等に搭載されるデコンプ装置等に用いられるデコンプシャフトを、上述の製造方法により、安定して安価に提供できるので、本発明は工業上極めて有用な技術となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の製造方法の大きな特徴は、焼結体を含む長尺部品を製造するにあたって、長尺の棒状体の端部と、複雑形状も作製可能な射出成形焼結で形成された２つ以上の焼結体とを接合して形成するとした点にある。
【００１５】
本発明においては、射出成形焼結により形成された少なくとも二つの焼結体と、少なくとも一つの棒状体とを交互に配置する。そして、この焼結体の少なくとも二つと棒状体の端部とを接合することによって長尺部品を形成する。
このように、焼結体と棒状体とを別々に形成した後に接合することで、長尺部品を一体で焼結により形成する場合に比べて、長さ方向の曲がりや反りを抑制することが可能となる。また、射出成形焼結で形成する焼結体部分は同一として、棒状体の長さ（Ｌ）および／または幅（Ｂ）の寸法を種々変更した多種の長尺部品を作製することができるという利点もある。
【００１６】
本発明において、焼結体を射出成形焼結によって形成するのは、複雑形状を有する長尺部品の両端部をニアネットで形成することが可能となるためである。
なお、射出成形焼結とは、原料粉末とバインダを混練して得られた成形材料を、最終製品と近似形状のキャビティを有する金型に射出成形した成形体から、バインダを除去する脱脂工程、脱脂完了品を焼結する焼結工程を経て、焼結体を製造する方法である。
【００１７】
また、本発明の製造方法においては、接合する棒状体は、焼結体と接合可能なものあれば、その製法、形態は問わず使用可能である。例えば、円柱状、角柱状、あるいはそれぞれの管状で棒状体の中心部が中空である形状であってもよい。また、長さにおいても、所望の長さの棒状体を用いることができる。従って、棒状体の長さ（Ｌ）寸法のみ変更した類似形状の長尺部品を製造する場合に、棒状体の切断する長さを変更するだけで、対応する成形用の金型をその都度作製することなく対応が可能となるため、安価に多種類の長尺部品を製造可能することが可能となる。
また、本発明の棒状体としては、円柱状、角柱状の棒状体の端部に中心方向に向かって凹状の加工を有するものであってもよい。
【００１８】
また、本発明においては、長さ（Ｌ）と幅（Ｂ）との比（Ｌ／Ｂ）が６以上の棒状体を用いることが好ましい。それは、棒状体として上記の比（Ｌ／Ｂ）となると、射出成形焼結により一体で形成する場合に、棒状体部分の変形が発生しやすいため、長尺部品の棒状体部分の長さ（Ｌ）と幅（Ｂ）との比（Ｌ／Ｂ）が６以上となる場合に本願発明の製造方法を適用することで、より顕著に寸法精度及び製造コストの効果が得られるためである。
【００１９】
また、棒状体の端部と焼結体との接合方法としては、例えば、圧着、溶着、接着あるいはそれらの組合せが利用できる。
圧着とは、例えば、カシメによる接合方法で、棒状体の端部の内側、若しくは外側にインロー式に組立てた後に、棒状体の軸方向に対して垂直の方向に所定の荷重を掛けて、棒状体、若しくは焼結体の形状の一部を変形させることにより接合する方法である。
溶着とは、例えば、溶接による接合方法で、ＴＩＧ溶接、スポット溶接、レーザー溶接による接合が適用できる。
接着とは、例えば、蝋付けによる接合方法で、棒状体の端部、若しくは焼結体の接合部分に、蝋付けのペーストを塗布した後に所定の温度に加熱することで接合する方法である。蝋として使用する材料としては、工業的に入手が容易な銀蝋、銅蝋、ニッケル蝋が望ましい。
【００２０】
なお、接合強度が要求されない長尺部品における接合方法は圧着による接合が安価に製造できるため好ましい。また、接合部分における引張強度やネジリ方向の強度が要求される場合には、要求される強度に応じて、圧着と溶着、又は圧着と接着と組合せて接合することが好ましい。
【００２１】
なお、本発明の焼結体としては、射出成形が可能なものであれば適用可能であり、例えば、金属材料の原料粉末、セラミックス原料粉末等を焼結した焼結体が利用可能である。特に、金属材料としては、Ｆｅ−Ｎｉ合金や、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ４３０、ＳＵＳ６３０等のステンレス鋼等が利用可能である。
【００２２】
デコンプシャフトは、上述したように、複雑形状の両端部を有する長尺部品である。そのため、デコンプシャフトの両端部の複雑形状を有する部分を射出成形焼結により形成し、形成した二つの焼結体と、少なくとも一つの棒状体とを交互に配置し、前記棒状体の端部と前記焼結体とを接合することで、曲がりや反りを生じることなく、効率的に一体品の長尺部品であるデコンプシャフトを得ることが可能となる。
【実施例１】
【００２３】
本発明の一実施例として、図１に示す焼結体を含む長尺部品である２輪車用のデコンプシャフトを製造した例を以下に説明する。
図１（ａ）はデコンプシャフト４の一例を示す斜視図である。また、図１（ｂ）はデコンプシャフトの各構成部分を示す斜視図であり、焼結体１、２と棒状体３を示している。
【００２４】
まず、焼結体１および２を射出成形焼結で作製した。詳細には以下の通りである。
平均粒径４μｍのカルボニル鉄粉と、平均粒径９μｍのカルボニルニッケル粉末を準備し、ニッケルの含有量が２．０質量％になるように、各粉末を計量しＶブレンダーにて混合して、Ｆｅ−２質量％Ｎｉの原料粉末を準備した。その後、Ｆｅ−２質量％Ｎｉの原料粉末６０体積％に対し、バインダであるパラフィンワックス２０体積％とポリピロピレン２０体積％を混合し、加圧ニーダにより１６０℃で４０分間混練した後に粉砕して成形原料とした。
次いで、焼結体１および２を形成するためのキャビティ有する金型に、上述の成形原料を射出成形することで成形体を得た。得られた成形体をそれぞれ、１次脱脂として溶剤に浸漬させバインダのうちパラフィンワックスを抽出脱脂した。１次脱脂完了後、不活性ガス雰囲気炉内において１００℃／ｈｒで加熱し、成形体からポリプロピレンを脱脂して焼結素材を得た。そして、この焼結素材を窒素減圧雰囲気炉内において１３００℃で焼結することで、焼結体１および２を得た。得られた焼結体は、欠け、割れ、変形等の外観上の不具合は認められず、焼結寸法も設計通りの公差を満足するものであった。
【００２５】
棒状体３として外径（幅）Ｂ＝８．０ｍｍで肉厚１．０ｍｍ、長さＬ＝８０．０ｍｍの中空の鋼管を準備し、上記で作製した焼結体１および２と棒状体３とを交互に配置し、棒状体３の端部と焼結体１および２とを接合して長尺部品（デコンプシャフト）を形成した。焼結体１および２と棒状体３の端部との接合は、長尺部品を構成する３つの部品で同軸度等の組立精度を確保するべく図２に示す圧着治具を用いて圧着することで行った。図２に示す圧着治具７において、まず、焼結体１および２をそれぞれの焼結体位置決め治具８に挿入し、棒状体３を鋼管固定用台座９のおおよその位置に置く。その後焼結体１および２の焼結体位置決め治具８全体を、それぞれの組立て方向、すなわち棒状体の方向へ一杯までスライドさせた状態で、圧着レバー１０を圧着荷重の方向に倒して１５０Ｎの圧着荷重を掛けて、圧着ピン１１を棒状体に押し付け、棒状体の一部を変形させることにより３部品の圧着による接合を行った。接合後は、圧着レバー１０と焼結体位置決め治具８を元の状態に戻して、繰り返し１０個の接合を行った。さらに、接合によって得られた長尺部品（デコンプシャフト）を所定の表面硬度とするために、それぞれに浸炭焼入れ焼戻し熱処理を行った。
【００２６】
以上の方法によって、合計１０個の長尺部品（デコンプシャフト）１〜１０を作製し、接合した３部品の接合後の同軸度と、ネジリ破断荷重を測定した。
同軸度は、図３に示すようにＶブロックの谷部１２に長尺部品の棒状体３の部分が配置されるようにして長尺部品を回転させながら、焼結体１および２の部品の外周を接触式の変位測定器１３にて（最大値−最小値）を測定し同軸度として算出した。
また、ネジリ破断荷重は、以下の方法で測定した。まず、図４に示す治具Ａ１４に得られた長尺部品を挿入して、その後に治具Ｂ１５を治具Ａに挿入した。その際、焼結体２の凸部１６を治具Ｂの凹部１７が合致するように挿入した。この状態で、トルクレンチ１９の測定個所のビットをセットして、ネジリ方向に荷重を掛けて、長尺部品が破断した際の荷重を測定しネジリ破断荷重とした。以上の結果を表１に示す。
【００２７】
なお、以上の方法で作製した長尺部品には、接合部の割れ、欠け等の外観上の不具合は認められず、長尺部品を一体の射出成形焼結で製造する際に見られる棒状体の長手方向の著しい変形は全く認められなかった。
【００２８】
【表１】
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【実施例２】
【００２９】
また、以下の通り、棒状体の端部と焼結体との接合方法を変更する以外は、実施例１と同様の方法で長尺部品（デコンプシャフト）を作製した。
鋼管である棒状体３の両端部の内面に銀蝋のペーストを適量塗布した後に、実施例１と同様の方法で焼結体１および２と棒状体３の端部とを圧着接合して長尺部品とした。次いで、圧着で接合して得られた長尺部品を、熱処理炉にて真空雰囲気下１１５０℃で加熱処理することで、接合部分に塗布した銀蝋を一度溶融させた後に凝固させて、接着による接合を付与した長尺部品を作製した。
【００３０】
以上の方法によって、合計１０個の長尺部品（デコンプシャフト）１１〜２０を作製し、接合した３部品の接合後の同軸度とネジリ破断荷重を実施例１と同一方法で測定した。その結果を表２に示す。ネジリ破断荷重は、トルクレンチの測定範囲以上の荷重を掛けても、部品が破断しなかったために、全て１２Ｎ・ｍ以上という結果となった。
なお、以上の方法で作製した長尺部品には、接合部の割れ、欠け等の外観上の不具合は認められず、長尺部品を一体の射出成形焼結で製造する際に見られる棒状体の長手方向の著しい変形は全く認められなかった。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
表１および表２から、実施例１および２で作製した長尺部品は、デコンプシャフトの機能としては充分な同軸度が０．１ｍｍ以下と繰り返し高い精度で得られた。また、圧着による接合の実施例１のネジリ破断荷重は、２．８〜４．２Ｎ・ｍであったのに対し、圧着と蝋付けによる接着による接合をした実施例２のネジリ破断荷重は全て１２．０Ｎ・ｍ以上の荷重を掛けても破断しない結果が得られ、圧着に接着を付加した接合をした場合には、より接合強度が高くなることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の焼結体を含む長尺部品である２輪車用のデコンプシャフトの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明に使用する接合用の圧着治具を示す模式図である。
【図３】同軸度を測定する変位測定器の模式図である。
【図４】ネジリ破断荷重の測定方法に関する模式図である。
【符号の説明】
【００３４】
１．焼結体、２．焼結体、３．棒状体、４．デコンプシャフト、５．切りかき部、
６．鋼管挿入部、７．圧着治具、８．焼結体位置決め治具、９．鋼管固定用台座、
１０．圧着レバー、１１．圧着ピン、１２．Ｖブロックの谷部、１３．変位測定器、
１４．治具Ａ、１５．治具Ｂ、１６．凸部、１７．凹部、１８．トルクレンチ挿入部、
１９．トルクレンチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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