JP4137036B2 - カムシャフト焼結用治具 - Google Patents

Description

本発明は、カムシャフト焼結用治具に関し、更に詳しくは、カムロブやジャーナル等の組付部材が組み付けられたカムシャフトを焼結処理するときに用いられるカムシャフト焼結用治具に関するものである。

焼結製カムシャフトは、焼結用材料で形成されたカムロブが鋼製のシャフトに拡散結合されて一体化されたものである。この焼結製カムシャフトを製造するには、先ず、焼結用材料で形成されたカムロブを鋼製のシャフトに圧入嵌合して組み付け、次に、カムロブが組み付けられたカムシャフトを高温雰囲気の焼結炉内で焼結処理し、カムロブとシャフトとを拡散結合させる。これにより、カムロブとシャフトとが一体化した焼結製カムシャフトを得ることができる。

複数のカムロブが組み付けられた多くのカムシャフトの焼結を焼結炉内で処理するためには、カムロブが組み付けられたカムシャフトを載せるためのカムシャフト焼結用治具が必要になる。カムシャフト焼結用治具としては、例えば特許文献１に記載されているものが知られている。

特許文献１に記載されたカムシャフト焼結用治具は、４つの枠板からなる略矩形状の枠体と、対向する２つの枠板の上面にそれぞれ形成された溝とから構成されている。その溝は、カムロブが組み付けられたカムシャフトを載置するための溝であり、２つの枠板の上面の複数の箇所であって互いに対向する箇所にそれぞれ配置されている。このカムシャフト焼結用治具は、焼結炉内で複数のカムシャフトを焼結処理することができるので焼結効率を向上させることができる。
実公昭６４−４８１４号公報

上記のカムシャフト焼結用治具においては、対向する２つの枠板上面の溝にカムシャフトが載置されるので、２つの枠板の間隔よりも短い寸法のカムシャフトは上記のカムシャフト焼結用治具に載置できず、焼結処理することができないという難点がある。特に近年、シャフト長さの異なるカムシャフトや、カムロブやジャーナルの組付位置の異なるカムシャフト等のように、多品種のカムシャフトを焼結処理することが要請されているが、上記のカムシャフト焼結用治具では、こうした要請に応えることはできない。シャフト長さの異なる多品種のカムシャフトを焼結処理する場合には、対向する２つの枠板の間隔が異なるカムシャフト焼結用治具をそれぞれ準備しなければならないので、カムシャフトの種類毎に専用治具を製作しなければならず、治具コストが嵩むという問題がある。また、そうした多種の焼結用治具を用いることになると、焼結処理の作業が繁雑になり、結果的に製造コストが嵩むと共に製造効率が悪化するという問題がある。

こうした問題に対し、シャフト長さの異なる多品種のカムシャフトを焼結処理することができるカムシャフト焼結用治具が提案されている。このカムシャフト焼結用治具は、略矩形状のトレーと、そのトレーの上面に互いの間隔が調節可能に置かれた２つの棒状の支持部材と、各支持部材の上面に略等間隔で複数設けられた載置部材とから構成されている。載置部材は、カムシャフトがずれることなく載置されるように、カムシャフトに接する側の面が略凹状に形成されている。また、トレーの上面には、カムシャフト焼結用治具を段積みするための段積み部材が接合されている。段積み部材は、板状の部材を立てた態様の部材である。こうしたカムシャフト焼結用治具により、複数のカムシャフトを焼結炉内で焼結処理することができる。

このカムシャフト焼結用治具は、２つの支持部材の間隔を調節することができるので、シャフト長さの異なるカムシャフトに対しても対応することができる。すなわち、シャフト長さの異なるカムシャフトを載置する場合には、各カムシャフトのシャフト長さに応じて支持部材間の間隔を適宜調節することにより、シャフト長さの異なるカムシャフトを載置部材上に載置することができる。

ところで、カムロブが組み付けられたカムシャフトの焼結を焼結炉内で行う場合、その焼結炉内には焼結を十分に行うことができる焼結有効ゾーンが存在する。この焼結有効ゾーンにカムロブが組み付けられた多数のカムシャフトを配置するために、複数のカムシャフトを載置したカムシャフト焼結用治具を複数積み重ねたり、並列させたりしている。これにより、多数のカムシャフトを焼結処理している。しかし、その焼結有効ゾーンでは、カムシャフト焼結用治具が１１００℃以上の高温雰囲気に曝されることがあり、焼結時にカムシャフト焼結用治具が変形するおそれがあった。焼結時におけるカムシャフト焼結用治具の変形は、載置されたカムシャフトの変形を引き起こすおそれがあると共に、その変形により載置部材がカムロブと接触してシャフトに対するカムロブの位置や角度がずれるおそれがあった。

こうした問題に対しては、カムシャフト焼結用治具が変形しないように、トレーを厚くして強度を維持していた。しかしながら、トレーを厚くすると、トレー上に立設した段積み部材を含むカムシャフト焼結用治具全体の高さが高くなり、焼結炉の焼結有効ゾーン内に多くのカムシャフト焼結用治具を積み重ねることができなくなるという難点があった。その結果、１回の焼結処理で処理されるカムシャフトの本数が少なくなり、製造コストの削減の障害となっていた。また、トレーの厚さが厚くなるとカムシャフト焼結用治具全体が重くなり、カムシャフト焼結用治具のハンドリング性が悪くなるという問題もあった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、シャフト長さや、カムロブやジャーナルの組付位置の異なる多品種のカムシャフトを効率的に焼結処理することができるカムシャフト焼結用治具を提供することにある。

以下、本願特許請求の範囲に記載のカムシャフト焼結用治具の理解を助けるために図面に表記した符号を添えて説明するが、本発明のカムシャフト焼結用治具は例示した図面の態様に限定されるものではない。

上記目的を達成するための本発明のカムシャフト焼結用治具は、カムロブを含む組付部材が組み付けられたカムシャフトを焼結処理するときに用いられるカムシャフト焼結用治具であって、対向する２辺を少なくとも有する枠体（６）と、載置されたカムシャフトを支持する２つ以上の支持部材（７）とからなり、前記支持部材（７）は、前記枠体（６）の２辺間に配置されていると共に、当該枠体に形成された取付孔（３１，３２，３３）に、当該支持部材の取付位置をシャフト長さに応じて調節可能に取り付けられており、当該各支持部材（７）には、前記カムシャフトが載置される載置部材（５０）が取り付けられていることを特徴とする。

この発明によれば、カムロブを含む組付部材が組み付けられたカムシャフトは枠体の２辺間に配置された２つ以上の支持部材によって支持され、その支持部材は枠体に形成された取付孔に調節可能に取り付けられているので、シャフト長さの異なるカムシャフトを載置する場合に、支持部材の取付位置をシャフト長さに応じて調節することができる。その結果、多品種のカムシャフトを支持部材で支持することができる。また、本発明のカムシャフト焼結用治具は、その高さが枠体の高さと同じになるので、先に提案されているトレー構造のカムシャフト焼結用治具と比べて数多く段積みすることができる。その結果、スペースの限られた焼結有効ゾーン内に、多くのカムシャフト焼結用治具を効率よく積み重ねることができる。さらに、本発明のカムシャフト焼結用治具は、先に提案されているトレー構造のカムシャフト焼結用治具と比べて、重量が軽く、ハンドリング性がよいという利点がある。

本発明のカムシャフト焼結用治具においては、前記支持部材（７）が、並列した３つの支持部材からなることが好ましい。さらに、前記支持部材（７）の少なくとも中央の支持部材（７ｂ）には、前記載置部材（５０）が当該支持部材の長手方向に移動可能に取り付けられていることが好ましい。これらの発明によれば、カムロブを含む組付部材が組み付けられたカムシャフトを支持部材に安定して載置することができる。

また、本発明のカムシャフト焼結用治具においては、前記枠体（６）及び前記各支持部材（７）がグラファイトにより形成され、前記載置部材（５０）がセラミックスにより形成されていることが好ましい。

また、本発明のカムシャフト焼結用治具においては、前記枠体（６）が４つの枠板から形成されており、当該４つの枠板の上面及び下面が、当該枠体（６）を２つ以上積み重ねたときに各枠体（６）同士が嵌合するように凹状及び凸状に形成されていることが好ましい。この発明によれば、枠体を２つ以上積み重ねたときに各枠体同士が嵌合するように、その枠板の上面と下面を凹状及び凸状に形成したので、段積みされたカムシャフト焼結用治具のずれを防ぐことができる。その結果、本発明のカムシャフト焼結用治具を２つ以上安定して積み重ねることができる。

本発明のカムシャフト焼結用治具においては、前記枠体（６）は前記支持部材（７）の長手方向に直交するように配置された仕切板（６０）を備えており、前記枠体（６）を２つ以上積み重ねたとき、当該仕切板（６０）の下面が前記各支持部材（７）の上面（７１）に接触し、当該仕切板（６０）の上面が１つ上の段の枠体に取り付けられた前記各支持部材（７）の下面に接触することが好ましい。この発明によれば、仕切板の下面が各支持部材の上面に接触し、仕切板の上面が１つ上の段の枠体に取り付けられた各支持部材の下面に接触するので、その仕切板が支持部材の変形を防止するように作用する。その結果、カムロブを含む組付部材が組み付けられたカムシャフトを安定して焼結処理することができる。

以上のように、本発明のカムシャフト焼結用治具によれば、シャフト長さや、カムロブやジャーナルの組付位置の異なるカムシャフトを載置する場合に、支持部材の取付位置をシャフト長さや、カムロブやジャーナルの組付位置に応じて調節することができるので、多品種のカムシャフトに対応可能である。また、本発明のカムシャフト焼結用治具は、数多く段積みすることができるので、スペースの限られた焼結有効ゾーン内に、多くのカムシャフト焼結用治具を効率よく積み重ねることができると共に、重量が軽く、ハンドリング性がよいという利点がある。

以下、本発明のカムシャフト焼結用治具を添付図面に基づいて詳述する。図１は、本発明のカムシャフト焼結用治具の一例を示す斜視図である。図２は、本発明のカムシャフト焼結用治具にカムシャフトを載置したときの形態を示す平面図である。図３は、本発明のカムシャフト焼結用治具を積み重ねたときの形態を図２のＡ方向から見たときの側面図であり、図４は、本発明のカムシャフト焼結用治具を積み重ねたときの形態を図２のＢ方向から見たときの側面図である。また、図５〜図１０は、本発明のカムシャフト焼結用治具を構成する各構成部材の説明図であり、図５は枠体を構成する第１枠板、図６は枠体を構成する第２枠板、図７及び図８は支持部材、図９は載置部材、図１０は仕切板を示している。

本発明のカムシャフト焼結用治具１は、シャフト３にカムロブ２等の組付部材が組み付けられたカムシャフト４（焼結後の焼結製カムシャフトと区別するために、以下においては、「組付カムシャフト４」ということがある。）を焼結処理して焼結製カムシャフトを製造するときに用いられるものであり、図１〜図４に示すように、対向する２辺を少なくとも有する枠体６と、載置されたカムシャフト４を支持する２つ以上の支持部材７とから構成されている。そして、本発明のカムシャフト焼結用治具１は、支持部材７が、枠体６の対向する２辺を橋渡すようにその２辺間に配置されていると共に、その枠体６に形成された取付孔３１，３２，３３に調節可能に取り付けられていることに特徴がある。

最初に、本発明のカムシャフト焼結用治具を用いて焼結処理されてなる焼結製カムシャフトについて説明する。焼結製カムシャフトは、内燃機関等で使用されるものであり、シャフト３と、そのシャフト３に組み付けられたカムロブ２等とが拡散結合して一体化されたものである。焼結製カムシャフトには、カムロブ２の他、ジャーナルピースやエンドピース等の組付部材が一体化されていてもよい。本願ではカムロブ２のみを備えたカムシャフトについて説明するが、この態様に限定されるものではない。

カムロブ２は、すべり接触タイプのカムロブでも転がり接触タイプのカムロブでもよく、特に限定されない。このカムロブ２は、焼結用合金粉末等の金属粉末を圧粉成形して所定の寸法の圧粉成形体に形成されたものである。一方、シャフト３は、冷間引き抜き加工等によって所定の寸法に加工されたものである。シャフト３の材料としては、ＪＩＳ記号でＳＴＫＭ鋼材又はＳ−Ｃ鋼材として表される機械構造用炭素鋼の鋼管又は鋼材等が挙げられる。

組付カムシャフト４は、焼結処理される前のカムシャフトであり、シャフト３の周面の所定の位置に所定の角度で複数のカムロブ２を嵌合することにより作製される。作製された組付カムシャフト４は、本発明に係るカムシャフト焼結用治具１に載置された後、高温雰囲気からなる焼結炉内で焼結処理される。この焼結処理により、カムロブ２の液相焼結と、カムロブ２及びシャフト３間の拡散接合とが行われ、焼結製カムシャフトが製造される。

次に、本発明のカムシャフト焼結用治具１について説明する。本発明のカムシャフト焼結用治具１は、図１に示すように、支持部材７が、枠体６の対向する２辺を橋渡すようにその２辺間に配置されていると共に、その枠体６に形成された取付孔３１，３２，３３に調節可能に取り付けられていることに特徴がある。

（枠体）
枠体６は、対向する２辺を少なくとも有するものであり、具体的には図１及び図２に示すように、４つの枠板１０，１０，２０，２０からなる略矩形状の態様を例示できる。枠板は、焼結炉内で高温雰囲気に曝されても変形しない材料で形成される。そうした材料としては、グラファイト等の耐熱材料を例示できる。

枠体６は、対向する枠板が同一形状であることが好ましく、図１及び図２に示すように、第１枠板１０，１０と第２枠板２０，２０とから構成され、第１枠板１０，１０同士及び第２枠板２０，２０同士が互いに面対向するように矩形状に配置されている。

第１枠板１０は、図１及び図５に示すように、細長の略矩形状に形成されている。図５（ａ）は第１枠板１０の正面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示す第１枠板１０をＣ方向から見たときの側面図である。

この第１枠板１０は、グラファイト等の耐熱材料を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）で成形することにより形成される。第１枠板１０の長手方向Ｘの寸法（長さ）は特に限定されないが、例えば図２に示す態様で枠体６が構成される場合には、配置される組付カムシャフト４の本数に応じた寸法で形成される。第１枠板１０の高さ方向Ｙの寸法（高さ）も特に限定されないが、支持部材７（載置部材５０を含む。）上に組付カムシャフト４が載置されたとき、この組付カムシャフト４の最上端と支持部材７の最下端との間の長さよりも若干長い寸法で形成される。第１枠板１０の厚さＴ１０も特に限定されないが、焼結炉内で高温雰囲気に曝されても変形しない寸法で形成されていればよい。

第１枠板１０の長手方向Ｘの各端面１１，１２には、ねじ溝からなる第１取付孔１６，１６がそれぞれ２つずつ形成されている。また、第１枠板１０の長手方向Ｘ及び高さ方向Ｙの略中央部には、第１枠板１０を厚さ方向に貫通すると共に長手方向Ｘに長円状に延びる仕切板取付孔１７が形成されている。この仕切板取付孔１７は、第１枠板１０の高さ方向Ｙの寸法ｈ１７と、長さ方向Ｘの寸法Ｌ１７とからなる貫通孔であり、その寸法の程度は、後述する仕切板６０が備える取付部６１の大きさとの関係で設計される。

第１枠板１０の高さ方向Ｙの各端面である上端面１４及び下端面１５は、図５に示すように、第１枠板１０を重ね合わせたときに互いに嵌合する凸状及び凹状を有する形状で形成されている。第１枠板１０の上端面１４は、枠体６が形成されたときの高さ方向Ｙの上部側の端面のことであり、この上端面１４の長手方向Ｘの両側には切り欠き状の段差１４’，１４’が形成されている。したがって、第１枠板１０の上端面１４は、図５に示すように、正面視したときの形状が凸状を呈している。一方、第１枠板１０の下端面１５は、枠体６が形成されたときの高さ方向Ｙの下部側の端面のことであり、この下端面１５の長手方向Ｘの両側には下方に突出した段差１５’，１５’が形成されている。したがって、第１枠板１０の下端面１５は、図５に示すように、正面視した形状が凹状を呈している。

本発明のカムシャフト焼結用治具はこうした上端面１４及び下端面１５を有する第１枠板１０を備えるので、図４の段積み形態に示すように、カムシャフト焼結用治具１０を重ねたときに、下段側の第１枠板１０の上端面１４と上段側の第１枠板１０の下端面１５とが互いに嵌合し、さらに、上端面１４の長手方向Ｘの両側の切り欠き状の段差１４’，１４’と下端面１５の長手方向Ｘの両側の突出した段差１５’，１５’とが互いに嵌合する。その結果、第１枠板１０の長手方向Ｘへの位置ずれを防ぐことができる。

第２枠板２０は、図１及び図６に示すように、細長の略矩形状に形成されている。図６（ａ）は第２枠板２０の正面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）に示す第２枠板２０をＤ方向から見たときの側面図である。

この第２枠板２０は、上記の第１枠板１０と同様、グラファイト等の耐熱材料を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）で成形することにより形成される。第２枠板２０の長手方向Ｘの寸法（長さ）は特に限定されないが、例えば図２に示す態様で枠体６が構成される場合には、配置される組付カムシャフト４のうちで最も長いものが第１枠板１０に接しない程度の寸法で形成される。第２枠板２０の高さ方向Ｙの寸法（高さ）は、上記の第１枠板１０と同様の寸法で形成される。第２枠板２０の厚さも特に限定されないが、焼結炉内で高温雰囲気に曝されても変形しない寸法で形成されていればよい。

図６に示すように、第２枠板２０の長手方向の両端部近傍には、第１枠板１０と螺合させるための第２取付孔２６が計４箇所形成されている。この第２取付孔２６は第１枠板１０の第１取付孔１６に対応した位置に形成されている。第２枠板２０と第１枠板１０とは、第２枠板２０の両端部近傍に形成された第２取付孔２６と、第１枠板１０の各端面１１，１２に形成された第１取付孔１６との位置合わせを行って両者が直交するように当接させ、ボルト等の締結部材４０をそれぞれ第２取付孔２６から第１取付孔１６へと挿入して螺合させることにより組み立てられる。その結果、図１及び図２に示すように、第１枠板１０と第２枠板２０とが互いに直角に取り付けられた矩形状の枠体６が形成される。なお、ボルト等の締結部材４０は、焼結炉内で高温雰囲気に曝されても変形しないグラファイト等の耐熱材料を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）で成形することにより形成される。

第２枠板２０の下端面２５近傍には、図１及び図６に示すように、第２枠板２０の長手方向Ｘに延びるスリット状の３つの支持部材取付孔３１，３２，３３が、その第２枠板２０の厚さ方向の貫通孔として形成されている。これらの３つの支持部材取付孔３１，３２，３３は、第２枠板２０の長手方向Ｘに延びる同一の座標軸線上に位置し、第２枠板２０の一方の端面２１側から他方の端面２２側に向かって、第１支持部材取付孔３１、第２支持部材取付孔３２、及び第３支持部材取付孔３３の順で形成されている。各支持部材取付孔３１，３２，３３の長手方向Ｘの長さは、枠体６内の支持部材７上に組付カムシャフト４が載置され得る範囲から任意に選ばれる。

各支持部材取付孔３１，３２，３３を有する第２枠板２０は、枠体６の対向する２辺となるように配置されており、対向する第２枠板２０が備える各支持部材取付孔３１，３２，３３それぞれに、３つの支持部材７（７ａ，７ｂ，７ａ）両端の取付部７５，７６（図１及び図７を参照）が挿入されている。

第２枠板２０の高さ方向Ｙの略中央部には、図１及び図６に示すように、第２枠板２０を厚さ方向に貫通すると共に長手方向Ｘにスリット状に延びる２つの貫通孔２７，２７が形成されている。この貫通孔２７，２７は、第２枠板２０の長手方向の略中央部から両端部近傍まで延びており、枠体６の軽量化や、枠体６内の組付カムシャフト４の載置状態等が目視できるようになっている。貫通孔２７，２７の数や寸法等は、適宜設計される。

第２枠板２０の高さ方向Ｙの各端面である上端面２４及び下端面２５は、図６に示すように、第２枠板２０を重ね合わせたときに互いに嵌合する凹状及び凸状を有する形状で形成されている。第２枠板２０の上端面２４は、枠体６が形成されたときの高さ方向Ｙの上部側の端面のことであり、この上端面２４の長手方向Ｘの両側には上方に突出した段差２４’，２４’が形成されている。したがって、第２枠板２０の上端面２４は、図６に示すように、正面視したときの形状が凹状を呈している。一方、第２枠板２０の下端面２５は、枠体６が形成されたときの高さ方向Ｙの下部側の端面のことであり、この下端面２５の長手方向Ｘの両側には切り欠き状の段差２５’，２５’が形成されている。したがって、第２枠板２０の下端面２５は、図６に示すように、正面視した形状が凸状を呈している。

本発明のカムシャフト焼結用治具はこうした上端面２４及び下端面２５を有する第２枠板２０を備えるので、図３の段積み形態に示すように、カムシャフト焼結用治具１を重ねたときに、下段側の第２枠板２０の上端面２４と上段側の第２枠板２０の下端面２５とが互いに嵌合し、さらに、上端面２４の長手方向Ｘの両側の突出した段差２４’，２４’と下端面２５の長手方向Ｘの両側の切り欠き状の段差２５’，２５’とが互いに嵌合する。その結果、第２枠板２０の長手方向Ｘへの位置ずれを防ぐことができる。

上記の第１枠板１０，１０と第２枠板２０、２０とで組み立てられた枠体６は、図３〜図６に示すように、第１枠板１０の上端面１４と、第２枠板２０の突出した段差２４’，２４’とが同一座標平面上に位置するように設計されていると共に、第１枠板１０の切り欠き状の段差１４’，１４’と、第２枠板２０の上端面２４とが同一座標平面上に位置するように設計されている。また、第１枠板１０の下端面１５と、第２枠板２０の切り欠き状の段差２５’，２５’とが同一座標平面上に位置するように設計されていると共に、第１枠板１０の突出した段差１５’，１５’と、第２枠板２０の下端面２５とが同一座標平面上に位置するように設計されている。

（支持部材）
次に、支持部材について説明する。図７（ａ）は支持部材７（７ａ）の平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す支持部材の正面図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）に示す支持部材をＥ方向から見たときの側面図であり、図７（ｄ）は図７（ａ）に示す支持部材をＦ方向から見たときの断面図である。また、図８（ａ）は支持部材７（７ｂ）の平面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）に示す支持部材の正面図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）に示す支持部材をＧ方向から見たときの側面図であり、図８（ｄ）は図８（ａ）に示す支持部材をＨ方向から見たときの断面図である。

支持部材７は、棒状の部材であり、枠体６の対向する２辺を橋渡すようにその２辺間に配置されていると共に、その枠体６に形成された取付孔３１，３２，３３に調節可能に取り付けられている。支持部材７は、図１及び図２に示すように、枠体６内に３つ設けられているが、２つでも４つ以上であってもよい。

支持部材７の長手方向Ｘに直交する断面形状は、例えば図７及び図８に示すように、略平行に対向する上面７１と下面７２を有する略六角形（台形部分と矩形部分とからなる略六角形）であることが好ましいが、略四角形や略五角形等の多角形状でもよいし、円形や楕円形等の曲線形状でもよい。こうした支持部材７は、グラファイト等の耐熱材料を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）で成形することにより形成され、焼結炉内で高温雰囲気に曝されても変形しない寸法で形成されている。また、その長手方向Ｘの寸法（長さ）は、対向する２つの第２枠板２０，２０の間隔と略同一であることが好ましい。

支持部材７の長手方向Ｘの両端は、図７及び図８に示すように、端面７３，７４と、各端面から長手方向Ｘに突出する取付部７５，７６とからなる構造となっている。各端面から長手方向Ｘに突出する取付部７５，７６は、第２枠板２０に形成された支持部材取付孔３１，３２，３３のいずれかに挿入され、対向する２つの第２枠板２０を橋渡すように配置される。また、端面７３，７４は、第２枠板２０の表面に当接し、いわゆるストッパーとして作用する。

取付部７５，７６は端面７３，７４から突出する態様で形成されており、その形状は特に限定されないが図７及び図８においては略矩形状となっている。端面７３，７４から支持部材７の長手方向Ｘに突出する取付部７５，７６の突出長さｄ７５は、支持部材取付孔３１，３２，３３が形成された第２枠板２０の厚さＴ２０と同一寸法又は若干小さい寸法で形成されていることが好ましく、取付部７５，７６の高さ方向Ｙの寸法Ｔ７５（厚さ）は、支持部材取付孔３１，３２，３３の高さ方向Ｙの寸法と同一寸法又は若干小さい寸法で形成されていることが好ましい。また、取付部７５，７６の幅Ｗ７５（図７（ｃ）及び図８（ｃ）を参照）は、通常、支持部材７の全体幅と同じ寸法で形成されている。

こうした取付部７５，７６は、第２枠板２０の各支持部材取付孔３１，３２，３３に挿入され、スリット状の各支持部材取付孔の長手方向に移動可能となっている。枠体６に装着された３つの支持部材７は、個々の支持部材取付孔３１，３２，３３に装着されるので、各支持部材取付孔が有する長さの範囲内で取付位置を調節することができる。

支持部材７の上面７１には、載置部材取付溝７７，７８が形成されている。載置部材取付溝７７，７８の幅Ｗ７７，Ｗ７８は、後述する載置部材５０の厚さＴ５０以上の寸法であれば特に限定されないが、例えば、載置部材５０の厚さＴ５０と同一寸法又は若干大きい寸法で形成されていることが好ましい。支持部材７の長手方向Ｘに延びる載置部材取付溝７７，７８は、載置部材５０を取り付けることができる長さを有するものであれば特に限定されず、例えば図７に示すように、少なくとも１つの載置部材５０の長さｄ５０（図９を参照）と略等しい長さの載置部取付溝７７としてもよいし、図８に示すように、支持部材７の長手方向Ｘの一方の端面７３の近傍から他方の端面７４の近傍まで長く延びる載置部取付溝７８としてもよい。

すなわち、図７に示す支持部材７（第１支持部材７ａという。）は、載置部材５０の長さｄ５０（図９を参照）と略等しい長さの載置部取付溝７７が形成されたものであり、図８に示す支持部材７（第２支持部材７ｂという。）は、支持部材７の端面７３の近傍から端面７４の近傍まで長く延びる載置部取付溝７８が形成されたものである。

図１及び図２に示した枠体６には、３つの支持部材７が取り付けられている。これらの３つの支持部材７は、その全てを第１支持部材７ａとしてもよいし、第２支持部材７ｂとしてもよし、第１支持部材７ａと第２支持部材７ｂとを混在させてもよい。好ましい例としては、図１及び図２に示したように、中央の支持部材に第２支持部材７ｂを用い、両端の２つの支持部材に第１支持部材７ａを用いた場合には、中央の第２支持部材７ｂによって載置部材の取付位置の微調整をすることができるので特に好ましい。

以上説明した支持部材７は、枠体６に装着されたときに、その下面７２の座標平面が、第１枠板１０の下端面１５の座標平面と同一であり、且つ、第２枠板２０の切り欠き状の段差２５’表面の座標平面と同一である（後述の図１１を参照）。本発明のカムシャフト焼結用治具１は、支持部材７の下面７２の位置がこのような位置関係になるように、支持部材７が有する取付部７５，７６の寸法と、第２枠板２０が備える支持部材取付孔３１，３２，３３の寸法とが設計されている。

（載置部材）
図９（ａ）は載置部材５０の正面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）に示す載置部材をＩ方向から見たときの側面図である。

載置部材５０は、組付カムシャフトが載置される部材であり、例えばセラミックス等により形成されている。載置部材５０は、図９に示すように、略矩形状からなる部材の上面を円弧状に窪ませた略凹状に形成されていることが好ましく、その窪ませた部分が組付カムシャフトが載置される載置部５１となる。載置部５１の円弧状の径は、載置される組付カムシャフトの径よりも大きな径となるように形成されていることが好ましい。なお、載置部５１の形状は、円弧状に限定されず、略Ｖ字状等その他の形状であってもよい。

載置部材５０の寸法（厚さ、高さ及び幅）は、組付カムシャフトが載置された状態で焼結炉内で高温雰囲気に曝されても変形しない寸法で形成されていれば特に限定されない。また、載置部材５０の高さ方向の寸法ｈ５０（高さ）は、載置部材取付溝７７，７８に載置部材５０を取り付けた後さらに組付カムシャフトを載置したときに、シャフト３やカムロブ２が支持部材７に接触しない程度の寸法で形成されていることが好ましい。

載置部材５０は、図１に示すように、載置部５１が上になるように載置部材取付溝７７，７８に複数挿入されて取り付けられる。各支持部材７に取り付けられた各載置部材５０は、支持部材７の長手方向と直交する方向に互いに面対向するように配列されており、組付カムシャフトは、配列された載置部材５０上に載置される。

（仕切板）
図１０（ａ）は仕切板６０の正面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）に示す載置部材をＪ方向から見たときの側面図である。

仕切板６０は、図１及び図２に示すように、対向する２枚の第１枠板１０，１０を橋渡す中板として設けられており、各第２枠板２０、２０と面対向する配置形態で設けられている。仕切板６０は、図１及び図２においては１つの枠体６に１つ設けられているが、１つの枠体６に２つ以上設けられてもよい。なお、図１０において、符号６４は仕切板６０の上面であり、符号６５は仕切板６０の下面６５であり、符号６７は仕切板６０の貫通穴である。この貫通穴６７は、軽量化と、焼結炉内の雰囲気の流動性等を目的に形成されている。

仕切板６０は、グラファイト等の耐熱材料を冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）で成形することにより形成され、焼結炉内で高温雰囲気に曝されても変形しない寸法で形成されている。また、その長手方向Ｘの寸法（長さ）は、対向する２つの第１枠板１０，１０の間隔と略同一であることが好ましい。

仕切板６０の長手方向Ｘの両側には、仕切板６０を第１枠板１０，１０間に取り付けるため取付部６１，６１が設けられている。この取付部６１，６１は、第１枠板１０が備える仕切板取付孔１７（図５を参照）に挿入される。取付部６１の高さ方向Ｙの寸法ｈ６１（高さ）は、第１枠板１０が備える仕切板取付孔１７の高さ方向Ｙの寸法ｈ１７と同一寸法又は若干小さい寸法であることが好ましい。取付部６１の厚さＴ６１は、第１枠板１０が備える仕切板取付孔１７の長さ方向Ｘの寸法Ｌ１７よりも短い寸法であり、仕切板６０を第１枠板１０の長手方向Ｘにスライドさせてその取付位置を微調節できるようになっている。なお、この厚さＴ６１は、仕切板６０の厚さと同じであることが好ましい。

図１１は、図１に示す本発明のカムシャフト焼結用治具をＫ方向から見た矢視断面図である。本発明のカムシャフト焼結用治具は、仕切板６０の下面６５と、支持部材７の上面７１とが接触するように構成されている。

さらに、本発明のカムシャフト焼結用治具を複数段積みしたとき、図１１に示すように、上段側のカムシャフト焼結用治具を構成する支持部材７の下面７２と、下段側のカムシャフト焼結用治具を構成する仕切板６０の上面６４とが接触するように構成されている。本発明のカムシャフト焼結用治具はこうした態様で段積みされるので、比較的重量のある組付カムシャフトを複数本支持しなければならない支持部材７が、上段側の仕切板６０の下面６５と下段側の仕切板６０の上面６４とで挟まれるようにして支持される。このように上下から２枚の仕切板６０，６０で挟まれた支持部材７は、比較的重量のある組付カムシャフトを複数本支持した状態で焼結炉内の高温雰囲気に曝されても、変形することがないという利点がある。

次に、本発明のカムシャフト焼結用治具の作用を説明する。

シャフト３にカムロブ２が組み付けられた組付カムシャフト４は、図１及び図２に示すように、本発明のカムシャフト焼結用治具１に載置される。具体的には、カムシャフト焼結用治具１を構成する第２枠板２０の長手方向と平行に配置された任意の３つの載置部材５０上に、３点支持により載置される。そのため、変形することなく組付カムシャフト４の焼結処理を行うことができる。また、組付カムシャフト４が載る載置部材５０の上面は円弧状に窪んだ載置部５１であるので、その組付カムシャフト４は載置部材５０上でずれることなく載置される。

組付カムシャフト４は、シャフト３が載置部５１に当たるように載せることが好ましい。これは、カムロブ２が載置部５１に当たるように載せた場合には、焼結時にシャフト３が若干熱膨張したとき、載置部５１上のカムロブ２の位置がすれたりカムロブ２の角度がずれるおそれがあるからである。

支持部材７は、スライドできるように第２枠板２０に取り付けられているので、支持部材７は、隣接する支持部材７との間隔を調節することができる。このため、シャフト長さの異なる組付カムシャフトを載置する場合には、各支持部材７の取付位置を組付カムシャフトの全長に応じて調節することができる。また、カムシャフト焼結用治具が３つの支持部材７（７ａ，７ｂ，７ａ）を備えている場合に、その中央の支持部材７ｂは載置部材５０を長手方向Ｘに移動させることができるので、位置の微調整を行うのに便利である。

本発明のカムシャフト焼結用治具は、従来のトレー構造のものとは異なり、枠体６のみからなる構造骨格で構成されている。そのため、図３及び図４に示すように、本発明のカムシャフト焼結用治具１を効率よく積み重ねたり並列さたりすることができる。その結果、限られた焼結有効ゾーン内で効率的に焼結処理をすることができる。なお、図３及び図４中の符号８０は、本発明のカムシャフト焼結用治具を段積みしたときに、その最下段に設ける平板状のベース板８０である。

また、本発明のカムシャフト焼結用治具１は、枠体６の上端面及び下端面が互いに嵌合する凹状及び凸状にそれぞれ形成されているので、本発明のカムシャフト焼結用治具１がずれることなく安定して段積みすることができる。すなわち、枠体６を構成する第１枠板１０の上端面１４（段差１４’も含む）の形状と下端面１５（段差１５’も含む）の形状は、段積みしたときに互いに嵌合する形状となるように形成されている。同様に、枠体６を構成する第２枠板２０の上端面２４（段差２４’も含む）の形状と下端面２５（段差２５’も含む）の形状も、段積みしたときに互いに嵌合する形状となるように形成されている。その結果、カムシャフト焼結用治具１を段積みしたときに、枠体６同士が嵌め合い構造となるので、段積みされたカムシャフト焼結用治具１は互いにずれることがなく安定な状態で積み重ねられる。なお、本発明のカムシャフト焼結用治具１を段積みする際には、最下段に図３及び図４に示すようなベース板８０を設けてもよいし、最下段のカムシャフト焼結用治具１の枠体６の下面がフラットな平面状からなるものであってもよい。

組付カムシャフト４が載置されたカムシャフト焼結用治具１は焼結炉内に送り込まれ、組付カムシャフト４が高温雰囲気で焼結処理される。これにより、カムロブ２の液相焼結及びカムロブ２・シャフト３間の拡散接合が行われて焼結製カムシャフトが得られる。

焼結炉内には焼結を十分に行え得る焼結有効ゾーンがあり、その焼結有効ゾーン内には、本発明のカムシャフト焼結用治具１を例えば３列６段で配置することができる。例えば、４５０ｍｍの組付カムシャフトを焼結処理する場合、従来のトレー構造の治具を用いたときの処理量を１００とすると、本発明のカムシャフト焼結用治具を用いたときの処理量は１５１となり、従来のものに比べて５０％処理量を向上させることができた。また、治具の軽量化及び汎用化によりハンドリング性も向上し、焼結コストの大幅な削減を達成することができた。

なお、本発明のカムシャフト焼結用治具をグラファイトで形成した場合、そのグラファイトに鋼製のシャフトが直接接触すると浸炭されて表面硬化を起こすおそれがあるが、本発明では組付カムシャフトがセラミックスからなる載置部材上に載置されるので、そのような問題も生じ得ない。

本発明のカムシャフト焼結用治具の一例を示す斜視図である。 本発明のカムシャフト焼結用治具にカムシャフトを載置したときの形態を示す平面図である。 本発明のカムシャフト焼結用治具を積み重ねたときの形態を図２のＡ方向から見たときの側面図である。 本発明のカムシャフト焼結用治具を積み重ねたときの形態を図２のＢ方向から見たときの側面図である。 （ａ）は第１枠板の正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す第１枠板をＣ方向から見たときの側面図である。 （ａ）は第２枠板の正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す第２枠板をＤ方向から見たときの側面図である。 （ａ）は支持部材の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す支持部材の正面図であり、（ｃ）は（ａ）に示す支持部材をＥ方向から見たときの側面図であり、（ｄ）は（ａ）に示す支持部材をＦ方向から見たときの断面図である。 （ａ）は支持部材の平面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す支持部材の正面図であり、（ｃ）は（ａ）に示す支持部材をＧ方向から見たときの側面図であり、（ｄ）は（ａ）に示す支持部材をＨ方向から見たときの断面図である。 （ａ）は載置部材の正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す載置部材をＩ方向から見たときの側面図である。 （ａ）は仕切板の正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す載置部材をＪ方向から見たときの側面図である。 図１に示す本発明のカムシャフト焼結用治具をＫ方向から見た矢視断面図である。

符号の説明

１ カムシャフト焼結用治具
２ カムロブ
３ シャフト
４ 組付カムシャフト
６ 枠体
７，７ａ，７ｂ 支持部材
１０ 第１枠板
１１，１２，２１，２２ 端面
１４，２４ 上端面
１４’，２５’ 切り欠き状の段差
１５，２５ 下端面
１５’，２４’ 突出した段差
１６ 第１取付孔
１７ 仕切板取付孔
２０ 第２枠板
２６ 第２取付孔
２７ 貫通孔
３１，３２，３３ 支持部材取付孔
４０ 締結部材
５０ 載置部材
５１ 載置部
６０ 仕切版
６１ 取付部
６４ 上面
６５ 下面
６７ 貫通穴
７１ 上面
７２ 下面
７３，７４ 端面
７５，７６ 取付部
７７，７８ 載置部材取付溝
８０ ベース部材
Ｘ 長手方向
Ｙ 高さ方向
Ｔ１０，Ｔ２０，Ｔ５０，Ｔ６１，Ｔ７５ 厚さ
ｄ５０ 載置部材の長さ
ｄ７５ 取付部の突出長さ
ｈ１７，ｈ５０，ｈ６１ 高さ方向の寸法
Ｗ７５ 取付部の幅
Ｗ７７，Ｗ７８ 載置部材取付溝の幅

Claims (6)

1. カムロブを含む組付部材が組み付けられたカムシャフトを焼結処理するときに用いられるカムシャフト焼結用治具であって、
   対向する２辺を少なくとも有する枠体（６）と、載置されたカムシャフトを支持する２つ以上の支持部材（７）とからなり、
   前記支持部材（７）は、前記枠体（６）の２辺間に配置されていると共に、当該枠体に形成された取付孔（３１，３２，３３）に、当該支持部材の取付位置をシャフト長さに応じて調節可能に取り付けられており、当該各支持部材（７）には、前記カムシャフトが載置される載置部材（５０）が取り付けられていることを特徴とするカムシャフト焼結用治具。
2. 前記支持部材（７）が、並列した３つの支持部材からなることを特徴とする請求項１に記載のカムシャフト焼結用治具。
3. 前記支持部材（７）の少なくとも中央の支持部材には、前記載置部材（５０）が当該支持部材の長手方向に移動可能に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のカムシャフト焼結用治具。
4. 前記枠体（６）及び前記各支持部材（７）がグラファイトにより形成され、前記載置部材（５０）がセラミックスにより形成されていることを特徴とする請求項３に記載のカムシャフト焼結用治具。
5. 前記枠体（６）が４つの枠板から形成されており、当該４つの枠板の上面及び下面が、当該枠体（６）を２つ以上積み重ねたときに各枠体（６）同士が嵌合するように凹状及び凸状に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカムシャフト焼結用治具。
6. 前記枠体（６）は前記支持部材（７）の長手方向に直交するように配置された仕切板（６０）を備えており、前記枠体（６）を２つ以上積み重ねたとき、当該仕切板（６０）の下面が前記各支持部材（７）の上面（７１）に接触し、当該仕切板（６０）の上面が１つ上の段の枠体に取り付けられた前記各支持部材（７）の下面に接触することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のカムシャフト焼結用治具。
   

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