JPH03274205A - 局部硬化焼結体とその製造方法 - 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） 本発明は内燃機関に用いるロッカーアームのように所望
の硬化させる部分を焼結体で構成しようとする局部硬化
焼結体とその製造方法に関する。

（従来の技術） 内燃機関用のロッカーアームはブツシュロッドにより突
き上げられてバルブの先端を押圧するため、その摺動面
はエンジンの長寿命化やメインテナンスフリーの要求か
ら耐摩耗性が重視された設計が行われており、本体の材
質として通常、鍛鋼、鉄系焼結体、アルミ・ダイカスト
、鋼板プレスなどが使用されるが、摺動面はそれぞれ耐
摩耗用の各種の硬化処理がなされている。

また一方、このようなロッカーアームとして、カムとの
摺動面を有し、該摺動面はアルミニウム合金のマトリッ
クス中に金属間化合物若しくはセラミックが分散された
複合層により構成されているアルミ合金製ロッカーアー
ムの提案が特開昭６２−３８８１０号公報に開示されて
いる。

（発明が解決しようとする課題） 上述の材質のうち、大型のエンジン用のロッカーアーム
では鍛鋼が主に使用され、強度や剛性面については十分
であるが、後工程の切削加工に工数を要し、また、耐摩
耗処理としてバルブの当り面に超硬度材などのろう付け
が必要である。

材質に鉄系焼結体を用いたものでは、後工程の切削加工
が大幅に省略できる利点はあるが、バルブとの当り面は
耐摩耗仕様として焼結本体を切削加工後、加工部分に超
硬度材をろう付けするのに不活性雰囲気にてろう付けの
工程を行わねばならない。

また、アルミ・ダイカストのものは小型乗用車に多く用
いられるが、バルブ当り面には超硬度材を鋳込んだり、
セラミックス材を鋳込むことも行われる。しかし後工程
の切削加工が省略できるという利点はあるが、シャフト
穴へ連通するオイル孔の穿孔工程が必要である。

なお、前述の鋼板プレス製は安価に供給され、高周波焼
入れなどの硬化処理が可能であるが、耐摩耗性を特に必
要とするエンジンには適しないという問題がある。

また前述の公開公報に示された提案では、金属間化合物
やセラミックが分散されて硬度を高めているが、製造工
程において硬質素材をレーザガンのような高密度エネル
ギーを用いて本体の合金中に分散させており、その製造
装置を要し、製造工程が複雑になるという欠点がある。

本発明はこのような種々の問題に鑑みてなされたもので
あり、その目的はロッカーアームのように所望する部分
を特に硬化させた部品を焼結体にて構成した局部硬化焼
結体とその製造方法を提供しようとするものである。

（ｎ題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために本発明によれば、焼結体の
一部に硬化部を有する導電性粉末の焼結体からなる局部
硬化焼結体の製造方法において、前記導電性粉末より硬
度の大なる素材を枝素子として導電性粉末を被覆したカ
プセル粉末体を形成させるステップと、該カプセル粉末
体を硬化させる部分に配置して焼結型を用い通電焼結せ
しめるステップとを有する局部硬化焼結体の製造方法と
、枝素子にセラよツクス粉末、被覆素材に鉄系またはア
ルミ系焼結粉を用いたカプセル粉末体を硬化部に用いて
通電焼結された局部硬化焼結体が提供される。

（作用） 本発明では、一部に硬化部を有する焼結体の製造に際し
、本体を構成する焼結粉より硬度の大きい素材の粉末を
枝素子とし、これを本体用の焼結粉にて被覆したカプセ
ル粉末体を硬化部用の焼結粉に用いて通電焼結により焼
結させる。

このため、局部的に硬化された焼結体が得られるととも
に、硬化部と本体の部分とは焼結粉が同質のため互いに
強固に結合される。

（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明にかかる局部硬化焼結体を構成する複合
粉末体を示すモデル図、第２図はその集合を示すモデル
図である。

第１図において、１は複合粉末体であり、枝素子２とし
て、例えばロッカーアームのバルブ当り面の場合ではア
ルミナ（Ａ１１２０１５）の粉末が用いられ、該枝素子
２の外面には被覆素材３として、鉄系焼結体用の金属粉
末が使用されて被着され、通電焼結によって焼結される
ものである。

第２図における４は複合粉末体１の集合体であり、表面
が被覆素材３によって覆われた枝素子２がその被覆素材
３の相互間の結合によって一体化されたもので構成され
ている。

第３図はこのような集合体を焼結する焼結装置のブロッ
ク図であり、同図に示す１０は焼結型で、焼結する粉末
体１°を収容する後述のような所定形状の空間が設けら
れ、その内周壁には非導電体からなる絶縁層１１が配置
され、焼結型１０の本体は高強度材のタングステン鋼な
どが使用されている。

１２は上部ビン、１３は下部ビンで、第４図に示すよう
なロッカーアーム１００の焼結時には、上部ビン１２お
よび下部ビン１３が粉末体１゛に接する面の形状は、ロ
ッカーアーム１００の側面形状に対応する形に形成され
、またシャフト穴１０１に対応する非導電性の入用型１
２°などが使用される。

１４．１５はそれぞれ電極で、図示していない油圧機構
により矢印方向に圧力が加えられ、上部ビン１２、下部
ビン１３を介して粉末体１°を押圧するものである。

そして、電極１４．１５にはスイッチＳＷＩ。

ＳＷ２、コンデンサＣの直列回路が接続されており、可
変電源１６からの高電圧の電力が抵抗器Ｒおよび閉回路
のスイッチＳＷ２を介してコンデンサＣに充電され、こ
の状態でスイッチＳＷＩが閉じられると、電極１４．１
５および上下ビン１２．１３を通じて押圧された粉末体
１゛に高電圧が印加されて放電を生じ、この繰返久しに
より高温度が保持されて焼結体に加工されるものである
。なお図示の１７はスイッチＳＷＩ、ＳＷ２の開閉制御
を行う制御機構である。

つぎに、このような焼結装置を使用する本発明の第１の
実施例について説明する。

第４図に示すロッカーアーム１００の本体としては、通
常の鉄系焼結粉の例えば０．２〜Ｏ，ａ％の炭素、１〜
４％の銅、残りが鉄のＪＰＭＡ規格ＳＭＦ４０２０を用
いる。

また耐摩耗性の摺動面１１０月としてアルミナＣＡ１１
２０５）の粒径５０〜２００μを重量比７０％以上、残
り３０％程度を上記鉄系焼結粉とし、その粒径がアル主
すの十分の一程度のものを使用し、両者を充分に混合す
る。

そして、該混合粉を静電気帯電させたボックス内で混練
し、静電力によって大粒径のアルミナ粒子の表面に小粒
径の鉄系焼結粉を被着させ、さらに５０００〜７０００
ｒｐｍの回転翼付ハウジング内に収容し、数分間転勤さ
せて被着した鉄系焼結粉をアルミナ粒子の表面に強固に
コーティングさせたカプセル粉末体を製造する。

つぎに、該カプセル粉末体を第５図に示す摺動面１１０
の位置に対応する部分に、また所定量の鉄系焼結粉をロ
ッカーアーム１００の本体の部分にそれぞれ配置し、電
極１４．１５と上下ビン１２．１３を介してパルス電圧
を印加する。

このため、カプセル粉末体の表面の鉄系焼結粉や本体部
分の鉄系焼結粉のそれぞれの相互間に放電を生じ、この
放電の繰返えしの発熱によって相互に融着されて結合し
、焼結型の内部で第４図のようなロッカーアームの焼結
体が形成されることになる。そして、摺動部１１０の部
分は、その内部がアルミナであるが表面は鉄系で本体と
同質の焼結粉のため、同一条件にて通電焼結が行われて
焼結成型ができるものである。

第６図は第２の実施例の焼結体の斜視図で、内部にオイ
ル穴を備えたものである。

本実施例の製造に際しては、前述の第１の実施例に準じ
て耐摩耗性を有する摺動面１１０用にはアル泉すの粉末
と鉄系焼結粉との所定比率の混合によるカプセル粉末体
を使用するが、本体の部分は通常の鉄系焼結粉を用い、
オイル穴に相当する部分にはアルミパイプを配置して鉄
系焼結粉の中に埋設する。

そして、前述のように通電焼結により焼結成型すること
によって、超硬質の摺動部とオイル穴とを備えたロッカ
ーアームが得られることになる。

第７図は本発明の局部硬化焼結体の焼結型の他の実施例
を示す図面であり、１００゛はロッカーアームの本体部
分で鉄系焼結体からなるものであり、図示のＡ面に摺動
部分１１０゛が結合されるものである。

１３ａは焼結型の下型、１２ａは上型で摺動部分１１０
′を通電焼結させるとともにＡ面に焼結接合させるもの
で、下型１３ａにはロッカーアームの保持棒１０１ａを
挿入する穴１３°が設けられている。

このような上型１２ａ１下型１３ａを用いて硬化部を有
するロッカーアームを製造するには、まず、本体部分１
００°を下型１３ａに配置し、保持棒１０１ａによりシ
ャフト穴１０１を保持させる。

ついで摺動部分１１０′に対応する下型１３ｍの穴の部
分に、前述の３ｉｉＳ１の実施例にて用いたアルミナと
鉄系焼結粉とのカプセル粉末体の所定量を収納し、上型
１２ａにて下方に押圧するとともに前述に準じてパルス
電圧の印加を繰返し行って、Ａ面上にカプセル粉末体を
焼結させるが、この焼結によりカプセル粉末体の個々の
表面部分は本体部分１００゛の鉄系焼結体と同質のため
、焼結された摺動部分１１０°は強固にＡ面に接合され
る。

したがって、上述の通電焼結によって摺動部分がアルミ
す焼結体により強化されたロッカーアームが得られるこ
とになる。

なお、上述の各実施例においては鉄系焼結粉を用いたロ
ッカーアームについて説明したが、アルミ系焼結粉を用
いたアルミ焼結体のロッカーアームにも応用できるもの
であり、この場合はアルミナ粉末をアルミ系焼結粉によ
りコーティングしたカプセル粉末を使用して通電焼結す
ることによって、摺動面が硬化されたロッカーアームが
得られるものである。またこの場合、核素子のアルミナ
の代りに比重がアルミに近い水酸化アルミニウムを使用
することによって良好な結果が得られるものである。

以上、本発明１を上述の実施例によって説明したが、本
発明の主旨の範囲内で、例えば第４図、第５図および第
６図に示すロッカーアームの本体をセラミックスを核と
してアルミを被覆させたカプセル粉末の焼結体で構成さ
せたり、また、核素子のアルミナの代りに、ＳｉＣやＳ
　ｉ５　Ｎ４などのセラミックス材料を用いたり、さら
に鉄系やアル主系焼結粉に代えて、例えばチタンなどの
他の金属焼結粉を使用するように、各種の変形や応用が
可能であり、これらの変形や応用を本発明の範囲から排
除するものではない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、焼結成型に
よるロッカーアームの製造に際して、硬化を必要とする
摺動面に、耐摩耗性を有するアルミナを含んだカプセル
粉末を用いて通電焼結を行うので、後工程の切削加工が
不要となり、また耐摩耗材のろう付けや鋳込みなどの工
程を行うことなく、ざらに高密度エネルギーを用いての
本体素材中へのセラミックなどを分散させる工程が必要
なく、容易に所望する部分の硬化が通電焼結にて行える
という効果がある。

また本発明ではオイル穴などの加工においても、焼結前
にバイブ材を配置し、通電焼結工程の実施のみにて所望
する穴が焼結体に設けられ、穿孔加工などの工程が省略
できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる局部硬化焼結体を構成する複合
粉末体を示すモデル図、第２図はその集合を示すモデル
図、第３図は焼結装置のブロック図、第４図はロッカー
アームの斜視図、第５図はその焼結型の部分の一例を示
す断面図、第６図はオイル穴を有するロッカーアームの
斜視図、第７図は他の焼結型の例を示す説明図である。 １・・・複合粉末体、２・・・核素子、３・・・被覆素
材、４・・・集合体、１０・・・焼結型、１００・・・
ロッカーアーム。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼結体の一部に硬化部を有する導電性粉末の焼結
   体からなる局部硬化焼結体の製造方法において、前記導
   電性粉末より硬度の大なる素材を核素子として導電性粉
   末を被覆したカプセル粉末体を形成させるステップと、
   該カプセル粉末体を硬化させる部分に配置して焼結型を
   用い通電焼結せしめるステップとを有することを特徴と
   する局部硬化焼結体の製造方法。
2. （２）焼結体の一部に硬化部を有する金属粉末の焼結体
   を用いた局部硬化焼結体において、前記硬化部の核素子
   に硬質素材の粉末、その被覆素材に金属焼結粉を用いた
   カプセル粉末体を使用するとともに、他の部分に該被覆
   素材と同種の金属焼結粉を使用して通電焼結せしめたこ
   とを特徴とする局部硬化焼結体。
3. （３）前記の硬質素材はセラミックス粉末であることを
   特徴とする請求項（２）記載の局部硬化焼結体。
4. （４）前記の金属焼結粉に鉄系焼結粉を使用したことを
   特徴とする請求項（２）記載の局部硬化焼結体。
5. （５）前記の金属焼結粉にアルミ系焼結粉を使用したこ
   とを特徴とする請求項（２）記載の局部硬化焼結体。