JP2000153350A - チル面及びジャーナル部に鋳抜きの給油孔を持つ中空カム シャフトの製造法とその素材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チルしたカム面及びジャーナル面に給油のた
めの細孔を有する、自動車用鉄製カムシャフトの製造技
術の開発。 【解決手段】 芯中子とカム部及びジャーナル部に細孔
用シェル棒を組み合わせて鋳造した鋳抜きチルカム，非
チルカム及び鋳抜きジャーナルを、鋳造後に鋳包まれた
芯中子及びシェル棒をスチールボールで研掃して除去す
る。 本願は・細孔生成用にシェル棒を用いた点 ・細孔にシェル棒を使用していることで後処理作業が容
易であること。 ・シェル棒と芯中子が一体化した芯中子を使用してい
る。 点に特徴がある。 【効果】 硬化面及びジャーナル面に例えば直径１ｍｍ
という細孔を有するカムシャフトが鋳造法により容易に
鋳造出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車用、二輪車
用、建設車輌用、汎用エンジン用の各カムシャフトの製
造法とカムシャフトの素材に属する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用、二輪車用、建設車輌用、汎用
エンジン用のカムシャフトの多くは鋳鉄製であるが、そ
の製造法には異なったいろいろな方法がある。その代表
的な方法には鋳造時に高硬度を要求されるカム部を白銑
化するチルド法と鋳造後に表面硬化させる方法とがあ
る。なお、カムシャフトは軸方向に中空にした製品が造
られているが、それは単に重量を軽くするためばかりで
なく孔を通じて潤滑油をカムに補給するためである。

【０００３】このようにカムシャフトは何れも運転中の
摩耗を防ぐためカム面の硬度を高め、且つ潤滑油の給油
に工夫を凝らしている。しかし、従来のカムシャフトは
何れも給油の仕方に難点がある。すなわち従来の給油方
法は、カムシャフト全体に外から油を降りかけるか軸に
沿う縦孔と横孔を通じて油を内側から補給する。しか
し、これらの方法の中で外からかける方法はチル面の給
油が十分に行われない。一方、中空カムシャフトの内側
から潤滑油を補給する方法は優れているはずであるが、
実際には油の出口を肝心の最も摩耗の起きやすい箇所に
穿つことが困難なため必ずしも十分ではない。

【０００４】カムのチル面に給油孔が設けられないの
は、同所が非常に硬く細孔をドリル加工出来ないからで
ある。もちろん生産性を度外視して加工するのであれ
ば、いかに硬くしても孔明けは出来るが、自動車のよう
に大量生産するものには使えない。

【０００５】素材に予め孔明け加工した後に表面硬化さ
せる方法もあるが、硬化時に孔の周辺が局部加熱され、
応力が集中し割れが発生しやすい。それ故にチル部に孔
が孔けられないのが実態である。カムシャフトの耐摩耗
性改善と環境改善の要求が益々厳しくなりつつある。こ
れに対応すべく新しい技術が必要である。ジャーナル部
に於いては、ジャーナル部の焼付を防止するために給油
排油の通路として、軸の中央とジャーナル部の小孔のド
リル加工を施すが加工中にカエリが生じ、これの除去法
に多くの手間と費用を掛けている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の鋳鉄製カムシャフトに代わるものとして、チル化した
カム面及びジャーナル面に潤滑油の給油のための細孔を
持つ全く新しい鉄製カムシャフトを製造する技術を提供
しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】ここに本発明はチル面の
孔に細いシェル棒を差し込んだ冷し金を主型のカム部に
セットし、芯中子又はシェル棒と一体化した芯中子を置
き、鋳造後鋳包まれた同シェル棒は空気中の酸素と鋳造
の熱により燃焼させ鋳仕上時、細かいスチールボール
（φ０．７ｍｍ以下）で燃焼したシェルを研掃する事を
特徴とするカム面及びジャーナル面に給油孔を持つ鉄製
中空カムシャフトの製造法である。

【０００８】本発明の態様によれば、芯中子に細いシェ
ル棒を差し込み、又は芯中子と一体で細いシェル棒に鋳
包んでも良い。又は主型のカム部及びジャーナル部の孔
にシェル棒を差し込み、チルしない中実の素材を中ぐり
加工し、更に表面硬化した後シェル棒をスチールボール
で研掃し除去することも良い。これらの方法は何れの特
徴もカムシャフトの鋳造素材としてカム部及びジャーナ
ル部に給油孔をつくるためのシェル棒を鋳包むところに
ある。

【０００９】

【発明の実施の形態】カム面及びジャーナル面へ直接油
を給油するための孔は細い孔にする必要がある。そのよ
うに細い孔を鋳造時に作るには、細い中子を用いること
が考えられる。しかし、そのような細い中子にはコール
ドボックス法，ＣＯ２法では強度的に出来ない。又、石
英管などのセラミック中子は強度はあるが、鋳出しの際
砂落しが難しく、非常に硬いためドリルも使用出来な
い。本発明では中子用材料として細いシェル棒を使用す
るのが特徴である。

【００１０】周知のようにシェル砂は耐熱製の高い骨材
として、硅砂又はアルミナと骨材間を結合させる耐熱レ
ジンからなっており、各種鋳造中子として多く採用され
ているが、鋳造時ガスが放出しやすいが、細いシェル棒
はガスの放出前に鋳包みが完了するため炭化してガス欠
陥が発生しない。

【００１１】本発明に於いては、シェルの細棒の特徴を
生かした鋳包まれたシェル細棒が炭化した後、細かいス
チールボールで研掃して除去する。シェルの細棒は各種
サイズを作成することが出来る。

【００１２】シェル棒をカム部の正確な位置にセットす
る方法として、カム部に当てる冷し金に孔を明け、そこ
へシェル棒を差し込む又は芯中子と一体化する。このよ
うにすれば細い棒中子であっても正確な位置にしっかり
固定される。依って、シェル棒は鋳包み時に動いたり破
損したりせず、且つ高温の空気に触れないため完全な形
で鋳包まれる。

【００１３】シェル棒は必ずしも冷し金でなく芯中子に
差し込んでも良く、又は芯中子と一体で成形することも
良い。又、チル鋳物以外のカム面及びジャーナル等を後
ほど硬化する場合には主型にセットしても良い。

【００１４】一般に表面硬化させる場合にはチル面に孔
が孔いていると、焼入れの際必ず孔の箇所に残留応力が
集中して割れの原因になることが知られている。これに
対して、孔にシェル棒が詰まっていると割れが発生しな
い利点がある。

【００１５】ドリル機械加工用の小孔はカエリが必ず発
生しそのカエリ除去作業を要するが、鋳抜き小孔は全く
カエリの発生がないため、その除去作用が全く不要の利
点がある。

【００１６】本発明では、鋳包まれたシェル棒は炭化し
ているので、細かいスチールボールで研掃することによ
り除去することが出来る。炭化したシェル棒は酸化性雰
囲気内で高温に加熱し酸化消失出来るが、完全に除去す
るにはスチールショット処理を行う必要がある。

【００１７】鋳造素材が中実の場合には、中空に中ぐり
加工し、同時に鋳包まれたシェル棒の先端部分を機械加
工して除去する。

【００１８】カムシャフト鋳造用の主型は、設計形状、
寸法に応じて、生砂型、ガス型、シェル型、フラン型な
ど色々な鋳型が使用される。カム部をチルさせる場合に
は、チラーが大きく冷却面がカム形状をもつためそれを
正確な位置にセットするために出来るだけ強固な鋳型が
望ましい。

【００１９】シェル棒は最小径１．０ｍｍの丸棒でも鋳
包みが可能である。又、シェル棒は強靱であるが切削性
は良い。従って、冷し金の細い孔に差し込んで固定する
作業は容易であり、又中ぐり加工の際にも障害物となら
ない。

【００２０】

【実施例】・ 図１はカムシャフトの中空チル鋳物用鋳
型カム部の横断面図である。１は上型チラー、２は下型
チラーで両者はシェル鋳型３にセットされている。４は
チラーに孔けられた細孔であり、これにシェル棒が差し
込まれている。６はシェル芯中子である。 ・ 図２は同様な中空チル鋳型カム部の横断面図であ
る。７はチラー、８は芯中子、９はシェル棒であり８の
芯中子に挿入されている。 ・ 図３は中空チル鋳物用鋳型の横断面図である。１３
は芯中子とシェル棒とが一体のものである。 ・ 図４はチラーなしカムシャフトの中空鋳物用鋳型の
横断面図である。３はシェル鋳型で、１３はシェル棒と
芯中子とが一体の状態を示す。 ・ 図５は中空カムシャフトの中空ジャーナル鋳物用鋳
型の横断面図である。３はシェル鋳型で、１４はシェル
棒と芯中子とが一体の状態を示す。

【００２１】・ 図６はカムシャフトのチルなし中実鋳
物用鋳型の横断面図である。１０はシェル鋳型、１１は
巾木孔、１２はシェル棒である。この鋳型に於いてシェ
ル棒は片持ちされてキャビティ内に突き出ている。鋳造
された中実の素材を中ぐり加工した場合、細いシェル棒
位置に通じることが出来る。さらに素材を熱処理及びス
チールショットで研掃してシェル棒を除去すれば、中ぐ
り孔と通じる給油孔が出来る。 ・ 図７はカムシャフトのジャーナル部の中実鋳物用鋳
型の横断面図である。１０はシェル鋳型、１１は巾木
孔、１２はシェル棒である。この鋳型に於いてシェル棒
は片持ちされてキャビティ内に突き出ている。鋳造され
た中実の素材を中ぐり加工した場合、細いシェル棒位置
に通じる事が出来る。更に素材を熱処理及びスチールシ
ョットで研掃してシェル棒を除去すれば、中ぐり孔と通
じる給油穴が出来る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば従来より問題であった自動車用、二輪車用、建設車輌
用、汎用エンジン用カムシャフトのチル部又は軸部に、
例えば１ｍｍという細孔を鋳造法により容易に設けるこ
とが出来るのであって、その結果潤滑油の循環が良くな
り、対摩耗性の点で大きな効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】カムシャフトの中空チル鋳物用鋳型カム部の横
断面図である。

【図２】カムシャフトの中空チル鋳物用鋳型カム部の横
断面図である。

【図３】カムシャフトの中空チル鋳物用鋳型の横断面図
である。

【図４】チラーなしカムシャフトの中空鋳物用鋳型の横
断面図である。

【図５】中空カムシャフトの中空ジャーナル鋳物用鋳型
の横断面図である。

【図６】チルなしカムシャフトの中実鋳物用鋳型の横断
面図である。

【図７】カムシャフトの中実ジャーナル鋳物用鋳型の横
断面図である。

【符号の説明】

１：上型チラー ２：下型チラー
３：シェル鋳型（上型） ４：チラー孔 ５：シェル棒（上型チラーに挿入）
６：芯中子 ７：チラー ８：芯中子（挿入され
たシェル棒を有する） ９：シェル棒（芯中子に挿入）１０：シェル鋳型（下
型） １１：巾木孔 １２：シェル棒（上型
シェル鋳型に挿入） １３：芯中子とシェル棒の一体（カム部細孔用） １４：芯中子とシェル棒の一体（ジャーナル部細孔用）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チル部の孔に細いシェル棒を挿入した冷
   し金を主型のカム位置にセットし、芯中子を置き、鋳造
   時鋳包まれたシェル棒は空気中の酸素により燃焼又は炭
   化され、その後微細（０．７φ以下）ショットボールに
   より研掃除去されることを特徴とするカムのチル部に給
   油孔を持つ鉄製中空カムシャフトの製造法。
2. 【請求項２】 冷し金を主型のカム部にセットし、カム
   部の孔に相当する部位にシェル棒を挿入した芯中子、又
   はカム部の孔に位置するシェル棒と一体化した芯中子を
   置き、鋳造時に鋳包まれたシェル棒は空気中の酸素によ
   り燃焼又は炭化され、その後微細（０．７φ以下）ショ
   ットボールにより研掃除去されることを特徴とするカム
   のチル部に給油孔を持つ鉄製中空カムシャフトの製造
   法。
3. 【請求項３】 主型のカム部及びジャーナル部の孔にシ
   ェル棒を挿入し、同シェル棒を鋳包んだ中実の素材を中
   ぐり加工し、更にカム部を表面硬化した後鋳包まれたシ
   ェル棒を微細（０．７φ以下）ショットボールにて研掃
   除去させることを特徴とするカムの硬化部及びジャーナ
   ル部に給油孔を持つ鉄製中空カムシャフトの製造法。
4. 【請求項４】 主型のカム部及びジャーナル部にシェル
   棒と一体化した芯中子を置き、鋳造時に鋳包まれたシェ
   ル棒は空気中の酸素により燃焼又は炭化され、その後微
   細（０．７φ以下）ショットボールにより研掃除去され
   ることを特徴とするカム部及びジャーナル部に給油孔を
   持つ鉄製中空カムシャフトの製造法。
5. 【請求項５】 カム部及びジャーナル部に鋳包まれたシ
   ェル棒を持つことを特徴とする、カムのチル部及びジャ
   ーナル部に給油孔を持つ鉄製中空カムシャフト用鋳造素
   材。