JP3537031B2 - カムシャフトおよびその製造方法 - Google Patents
カムシャフトおよびその製造方法Info
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- JP3537031B2 JP3537031B2 JP11078899A JP11078899A JP3537031B2 JP 3537031 B2 JP3537031 B2 JP 3537031B2 JP 11078899 A JP11078899 A JP 11078899A JP 11078899 A JP11078899 A JP 11078899A JP 3537031 B2 JP3537031 B2 JP 3537031B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、自動車の
レシプロ式エンジンにおいてインテ−クバルブやエキゾ
ーストバルブを往復運動させるのに利用されるカムシャ
フトおよびその製造方法に関するものである。
レシプロ式エンジンにおいてインテ−クバルブやエキゾ
ーストバルブを往復運動させるのに利用されるカムシャ
フトおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のカムシャフトは、カムシ
ャフト部にカム部とジャーナル部をそなえたものとする
のが一般的であり、鋳造により一体成形すると共にその
際カム部を冷やし金にて急速冷却する製造方法とするこ
とが多かった。
ャフト部にカム部とジャーナル部をそなえたものとする
のが一般的であり、鋳造により一体成形すると共にその
際カム部を冷やし金にて急速冷却する製造方法とするこ
とが多かった。
【０００３】これに対して、カムシャフト部を中空にし
てカムシャフト全体の軽量化を図ることも試みられてお
り、鋼管を素材とした中空カムシャフト部に鉄系焼結材
料からなる別製造のカムピース部材と同じく鉄系焼結材
料からなる別製造のジャーナルピース部材をそれぞれ締
結した構造としたものも考えられた（特開昭６１−２３
６９６５号公報）。
てカムシャフト全体の軽量化を図ることも試みられてお
り、鋼管を素材とした中空カムシャフト部に鉄系焼結材
料からなる別製造のカムピース部材と同じく鉄系焼結材
料からなる別製造のジャーナルピース部材をそれぞれ締
結した構造としたものも考えられた（特開昭６１−２３
６９６５号公報）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
中空カムシャフトでは、カム部のほかジャーナル部につ
いても耐摩耗性を確保するために別製造のカムピース部
材と共にジャーナルピース部材を固定するようにしてい
たことから、重量が増大すること、カム部だけでなくジ
ャーナル部についても別ピースの製造工程とカムシャフ
ト部への締結工程とが必要となるので生産性が低下する
こと、などといった問題点があり、また、中空シャフト
を構成する鋼管素材そのものにジャーナル部を形成しよ
うとした場合には表面硬さが低いため耐摩耗性が十分で
ないという問題点があった。
中空カムシャフトでは、カム部のほかジャーナル部につ
いても耐摩耗性を確保するために別製造のカムピース部
材と共にジャーナルピース部材を固定するようにしてい
たことから、重量が増大すること、カム部だけでなくジ
ャーナル部についても別ピースの製造工程とカムシャフ
ト部への締結工程とが必要となるので生産性が低下する
こと、などといった問題点があり、また、中空シャフト
を構成する鋼管素材そのものにジャーナル部を形成しよ
うとした場合には表面硬さが低いため耐摩耗性が十分で
ないという問題点があった。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、このような従来の問題点にか
んがみてなされたものであって、鋼管を素材とした中空
カムシャフト部にカム部が設けられていると共にジャー
ナル部が形成されているカムシャフトにおいて、ジャー
ナル部に別製造のジャーナルピース部材を用いる必要性
をなくして重量のさらなる軽減をはかると共に、ジャー
ナル部に別製造のジャーナルピース部材を用いないこと
としてもその部分の耐摩耗性を良好なものとすることが
可能であるカムシャフトを提供することを目的としてい
る。
んがみてなされたものであって、鋼管を素材とした中空
カムシャフト部にカム部が設けられていると共にジャー
ナル部が形成されているカムシャフトにおいて、ジャー
ナル部に別製造のジャーナルピース部材を用いる必要性
をなくして重量のさらなる軽減をはかると共に、ジャー
ナル部に別製造のジャーナルピース部材を用いないこと
としてもその部分の耐摩耗性を良好なものとすることが
可能であるカムシャフトを提供することを目的としてい
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係るカムシャフ
トは、請求項１に記載しているように、鋼管を素材とし
た中空カムシャフト部にカム部が設けられていると共に
ジャ−ナル部が形成されているカムシャフトにおいて、
前記ジャーナル部はその表面硬さが鋼管素材の硬さより
もＨｖ５０以上高くＨｖ３００以上でありかつ平均径が
１００μｍ以下の微細な凹部が分散した表面性状をなし
ているものとしたことを特徴としている。
トは、請求項１に記載しているように、鋼管を素材とし
た中空カムシャフト部にカム部が設けられていると共に
ジャ−ナル部が形成されているカムシャフトにおいて、
前記ジャーナル部はその表面硬さが鋼管素材の硬さより
もＨｖ５０以上高くＨｖ３００以上でありかつ平均径が
１００μｍ以下の微細な凹部が分散した表面性状をなし
ているものとしたことを特徴としている。
【０００７】そして、本発明に係わるカムシャフトにお
いては、請求項２に形成しているように、ジャ−ナル部
はその表面粗さがＲａ０．５μｍ以下でかつ平均径が１
００μｍ以下の微細な凹部が面積率で３０％以上分散し
ているものとなすことができる。
いては、請求項２に形成しているように、ジャ−ナル部
はその表面粗さがＲａ０．５μｍ以下でかつ平均径が１
００μｍ以下の微細な凹部が面積率で３０％以上分散し
ているものとなすことができる。
【０００８】本発明に係わるカムシャフトの製造方法
は、請求項３に記載してるように、鋼管を素材とした中
空カムシャフト部にカム部が設けられていると共にジャ
ーナル部が形成されているカムシャフトを製造するに際
し、前記ジャーナル部に高硬度の合金粉末を噴射して前
記ジャーナル部はその表面硬さが鋼管素材の硬さよりも
Ｈｖ５０以上高くＨｖ３００以上でありかつ平均径が１
００μｍ以下の微細な凹部が分散した表面性状をなして
いるものとしたことを特徴としている。
は、請求項３に記載してるように、鋼管を素材とした中
空カムシャフト部にカム部が設けられていると共にジャ
ーナル部が形成されているカムシャフトを製造するに際
し、前記ジャーナル部に高硬度の合金粉末を噴射して前
記ジャーナル部はその表面硬さが鋼管素材の硬さよりも
Ｈｖ５０以上高くＨｖ３００以上でありかつ平均径が１
００μｍ以下の微細な凹部が分散した表面性状をなして
いるものとしたことを特徴としている。
【０００９】そして、本発明に係わるカムシャフトの製
造方法では、請求項４に記載しているように、ジャーナ
ル部はその表面粗さがＲａ０．５μｍ以下でかつ平均径
が１００μｍ以下の微細な凹部が面積率で３０％以上分
散しているものとすることができる。
造方法では、請求項４に記載しているように、ジャーナ
ル部はその表面粗さがＲａ０．５μｍ以下でかつ平均径
が１００μｍ以下の微細な凹部が面積率で３０％以上分
散しているものとすることができる。
【００１０】同じく本発明に係わるカムシャフトの製造
方法では、請求項５に記載しているように、合金粉末
は、必須元素として、重量％で、Ｃ：１〜２％、Ｃｒ，
Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｂのう
ちから選ばれる炭化物，炭窒化物，窒化物，硼化物形成
元素の少なくとも１種：合計で１０％以上、を含むＦ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ基合金からなるものとすることができ
る。
方法では、請求項５に記載しているように、合金粉末
は、必須元素として、重量％で、Ｃ：１〜２％、Ｃｒ，
Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｂのう
ちから選ばれる炭化物，炭窒化物，窒化物，硼化物形成
元素の少なくとも１種：合計で１０％以上、を含むＦ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ基合金からなるものとすることができ
る。
【００１１】同じく、本発明に係わるカムシャフトの製
造方法においては、請求項６に記載しているように、合
金粉末は球形状をなしその粒径が＃−２００であるもの
とすることができる。
造方法においては、請求項６に記載しているように、合
金粉末は球形状をなしその粒径が＃−２００であるもの
とすることができる。
【００１２】同じく、本発明に係わるカムシャフトの製
造方法では、請求項７に記載しているように、合金粉末
はその硬さがＨｖ５００以上であるものとすることがで
きる。
造方法では、請求項７に記載しているように、合金粉末
はその硬さがＨｖ５００以上であるものとすることがで
きる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明に係わるカムシャフトは、
鋼管を素材とした中空カムシャフト部にカム部が設けら
れていると共にジャ−ナル部が形成されているカムシャ
フトにおいて、前記ジャーナル部はその表面硬さが鋼管
素材の硬さよりもＨｖ５０以上高くＨｖ３００以上であ
りかつ平均径が１００μｍ以下の微細な凹部が分散した
表面性状をなしているものであって、このようなカムシ
ャフトを製造するに際しては、前記ジャーナル部に高硬
度の合金粉末を噴射して前記ジャーナル部はその表面硬
さが鋼管素材の硬さよりもＨｖ５０以上高くＨｖ３００
以上でありかつ平均径が１００μｍ以下の微細な凹部が
分散した表面性状をなしているものとするようにしてい
る。
鋼管を素材とした中空カムシャフト部にカム部が設けら
れていると共にジャ−ナル部が形成されているカムシャ
フトにおいて、前記ジャーナル部はその表面硬さが鋼管
素材の硬さよりもＨｖ５０以上高くＨｖ３００以上であ
りかつ平均径が１００μｍ以下の微細な凹部が分散した
表面性状をなしているものであって、このようなカムシ
ャフトを製造するに際しては、前記ジャーナル部に高硬
度の合金粉末を噴射して前記ジャーナル部はその表面硬
さが鋼管素材の硬さよりもＨｖ５０以上高くＨｖ３００
以上でありかつ平均径が１００μｍ以下の微細な凹部が
分散した表面性状をなしているものとするようにしてい
る。
【００１４】このようなカムシャフトにおいて、中空カ
ムシャフト部を構成する鋼管素材としては、例えば、Ｊ
ＩＳ Ｇ ３４４１に制定する機械構造用合金鋼鋼管
（ＳＣｒ−ＴＫ，ＳＣＭ−ＴＫなど）が使用され、ま
た、ＪＩＳ Ｇ ３４４４に制定する一般構造用炭素鋼
鋼管（ＳＴＫなど）や、ＪＩＳ Ｇ ３４４５に制定す
る機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭなど）などが適用さ
れる。
ムシャフト部を構成する鋼管素材としては、例えば、Ｊ
ＩＳ Ｇ ３４４１に制定する機械構造用合金鋼鋼管
（ＳＣｒ−ＴＫ，ＳＣＭ−ＴＫなど）が使用され、ま
た、ＪＩＳ Ｇ ３４４４に制定する一般構造用炭素鋼
鋼管（ＳＴＫなど）や、ＪＩＳ Ｇ ３４４５に制定す
る機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭなど）などが適用さ
れる。
【００１５】また、この鋼管を素材とした中空カムシャ
フト部分に設けられるカム部としては、例えば、鉄系焼
結合金からなる別製造のカムピース部材が用いられる。
フト部分に設けられるカム部としては、例えば、鉄系焼
結合金からなる別製造のカムピース部材が用いられる。
【００１６】そして、中空カムシャフト部のうち、ジャ
ーナル部に相当する部分の表面に高硬度の合金粉末を噴
射して前記ジャーナル部はその表面硬さが鋼管素材の硬
さよりもＨｖ５０以上高くＨｖ３００以上でありかつ平
均径が１００μｍ以下の微細な凹部が分散した表面性状
をなしているものとする。
ーナル部に相当する部分の表面に高硬度の合金粉末を噴
射して前記ジャーナル部はその表面硬さが鋼管素材の硬
さよりもＨｖ５０以上高くＨｖ３００以上でありかつ平
均径が１００μｍ以下の微細な凹部が分散した表面性状
をなしているものとする。
【００１７】この場合、ジャーナル部の表面硬さが鋼管
素材の硬さよりもＨｖ５０以上であるようにしたのは、
合金粉末の噴射面積が小さく、ジャーナル部以外に処理
しても顕著な効果が認められないためであり、また、ジ
ャーナル部の表面硬さがＨｖ３００以上であるようにし
たのは十分な耐摩耗性を得ることができるようにしたた
めである。
素材の硬さよりもＨｖ５０以上であるようにしたのは、
合金粉末の噴射面積が小さく、ジャーナル部以外に処理
しても顕著な効果が認められないためであり、また、ジ
ャーナル部の表面硬さがＨｖ３００以上であるようにし
たのは十分な耐摩耗性を得ることができるようにしたた
めである。
【００１８】さらにまた、同じくジャーナル部はその表
面において平均径が１００μｍ以下の微細な凹部が分散
した表面性状をなしているものとしたのは、ジャーナル
部での耐久性能を良好なものとするためであり、具体的
には、表面粗さがＲａ０．５μｍ以下の微細な凹部が面
積率で３０％以上存在して分散しているものとなすこと
によって、適度の油溜まりが形成されて良好なる潤滑性
能が得られると共に良好なる耐摩耗性が確保されること
となって、十分な機能耐久性を有するものとなすことが
できる。
面において平均径が１００μｍ以下の微細な凹部が分散
した表面性状をなしているものとしたのは、ジャーナル
部での耐久性能を良好なものとするためであり、具体的
には、表面粗さがＲａ０．５μｍ以下の微細な凹部が面
積率で３０％以上存在して分散しているものとなすこと
によって、適度の油溜まりが形成されて良好なる潤滑性
能が得られると共に良好なる耐摩耗性が確保されること
となって、十分な機能耐久性を有するものとなすことが
できる。
【００１９】そして、このようなジャーナル部の表面性
状とするに際して用いる噴射用合金粉末としては、工具
鋼組成の粉末や、高速度鋼組成の粉末や、超硬合金組成
の粉末などが用いられ、例えば、必須元素として、重量
％で、Ｃ：１〜２％、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｂのうちから選ばれる炭化物，
炭窒化物，窒化物，硼化物形成元素の少なくとも１種：
合計で１０％以上、を含むＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ基合金から
なるものを用いる。
状とするに際して用いる噴射用合金粉末としては、工具
鋼組成の粉末や、高速度鋼組成の粉末や、超硬合金組成
の粉末などが用いられ、例えば、必須元素として、重量
％で、Ｃ：１〜２％、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｂのうちから選ばれる炭化物，
炭窒化物，窒化物，硼化物形成元素の少なくとも１種：
合計で１０％以上、を含むＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ基合金から
なるものを用いる。
【００２０】そして、この合金粉末としては、アスペク
ト比が１．０〜１．５程度の球形状をなすものとするの
が望ましく、その粒径が＃−２００で硬さがＨｖ５００
以上であるものを用いることによって、表面粗さがＲａ
０．５μｍ以下で平均径が１００μｍ以下の微細な凹部
が形成されたものとするのに適しており、合金粉末の粒
径が大きすぎると微細な凹部を形成することができがた
くなる傾向となり、合金粉末の硬さが低すぎると微細な
凹部を形成しがたい傾向となる。
ト比が１．０〜１．５程度の球形状をなすものとするの
が望ましく、その粒径が＃−２００で硬さがＨｖ５００
以上であるものを用いることによって、表面粗さがＲａ
０．５μｍ以下で平均径が１００μｍ以下の微細な凹部
が形成されたものとするのに適しており、合金粉末の粒
径が大きすぎると微細な凹部を形成することができがた
くなる傾向となり、合金粉末の硬さが低すぎると微細な
凹部を形成しがたい傾向となる。
【００２１】また、噴射時間が短いと硬化代が小さいと
共に、凹部の面積が少なくなってスカッフィング損傷を
生じやすいこととなるので例えば６０秒以上程度とする
のが望ましいが、あまり長くしても表面性状の変化はあ
まり大きく認められずむしろ生産性が低下することとな
るので１２０秒以内程度とするのが良い。
共に、凹部の面積が少なくなってスカッフィング損傷を
生じやすいこととなるので例えば６０秒以上程度とする
のが望ましいが、あまり長くしても表面性状の変化はあ
まり大きく認められずむしろ生産性が低下することとな
るので１２０秒以内程度とするのが良い。
【００２２】
【発明の効果】本発明によるカムシャフトでは、請求項
１に記載しているように、鋼管を素材とした中空カムシ
ャフト部にカム部が設けられていると共にジャ−ナル部
が形成されているカムシャフトにおいて、前記ジャーナ
ル部はその表面硬さが鋼管素材の硬さよりもＨｖ５０以
上高くＨｖ３００以上でありかつ平均径が１００μｍ以
下の微細な凹部が分散した表面性状をなしているものと
したから、ジャーナル部に別製造のジャーナルピース部
材を用いる必要性をなくして重量のさらなる軽減と生産
性のより一層の向上を実現することが可能であると共
に、ジャーナル部に別製造のジャーナルピース部材を用
いないこととしてもその部分の耐摩耗性を良好なものと
することが可能であるカムシャフトを提供することがで
きるという著しく優れた効果がもたらされる。
１に記載しているように、鋼管を素材とした中空カムシ
ャフト部にカム部が設けられていると共にジャ−ナル部
が形成されているカムシャフトにおいて、前記ジャーナ
ル部はその表面硬さが鋼管素材の硬さよりもＨｖ５０以
上高くＨｖ３００以上でありかつ平均径が１００μｍ以
下の微細な凹部が分散した表面性状をなしているものと
したから、ジャーナル部に別製造のジャーナルピース部
材を用いる必要性をなくして重量のさらなる軽減と生産
性のより一層の向上を実現することが可能であると共
に、ジャーナル部に別製造のジャーナルピース部材を用
いないこととしてもその部分の耐摩耗性を良好なものと
することが可能であるカムシャフトを提供することがで
きるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００２３】そして、請求項２に記載しているように、
ジャ−ナル部はその表面粗さがＲａ０．５μｍ以下でか
つ平均径が１００μｍ以下の微細な凹部が面積率で３０
％以上分散しているものとすることによって、カムシャ
フトとして要求される機能耐久性をより一層安定して満
足したものとすることができるという著しく優れた効果
がもたらされる。
ジャ−ナル部はその表面粗さがＲａ０．５μｍ以下でか
つ平均径が１００μｍ以下の微細な凹部が面積率で３０
％以上分散しているものとすることによって、カムシャ
フトとして要求される機能耐久性をより一層安定して満
足したものとすることができるという著しく優れた効果
がもたらされる。
【００２４】本発明によるカムシャフトの製造方法で
は、請求項３に記載しているように、鋼管を素材とした
中空カムシャフト部にカム部が固定されていると共にジ
ャーナル部が形成されているカムシャフトを製造するに
際し、前記ジャーナル部に高硬度の合金粉末を噴射して
前記ジャーナル部はその表面硬さが鋼管素材の硬さより
もＨｖ５０以上高くＨｖ３００以上でありかつ平均径が
１００μｍ以下の微細な凹部が分散した表面性状をなし
ているものとするようにしたから、ジャーナル部におけ
る表面硬さの増加のみならず、ある程度の表面粗さを維
持しながら微細な凹凸が形成されているものとすること
により、潤滑油を凹部に保持できるようにすることで耐
摩耗性をかなり向上できるものとなり、別製造のジャー
ナルピース部材を用いる場合に比べて軽量化と生産性の
さらなる向上を実現することが可能であると共に鋼管素
材そのままでジャーナル部を形成した場合に比べて耐摩
耗性のより一層の向上を実現することが可能であるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
は、請求項３に記載しているように、鋼管を素材とした
中空カムシャフト部にカム部が固定されていると共にジ
ャーナル部が形成されているカムシャフトを製造するに
際し、前記ジャーナル部に高硬度の合金粉末を噴射して
前記ジャーナル部はその表面硬さが鋼管素材の硬さより
もＨｖ５０以上高くＨｖ３００以上でありかつ平均径が
１００μｍ以下の微細な凹部が分散した表面性状をなし
ているものとするようにしたから、ジャーナル部におけ
る表面硬さの増加のみならず、ある程度の表面粗さを維
持しながら微細な凹凸が形成されているものとすること
により、潤滑油を凹部に保持できるようにすることで耐
摩耗性をかなり向上できるものとなり、別製造のジャー
ナルピース部材を用いる場合に比べて軽量化と生産性の
さらなる向上を実現することが可能であると共に鋼管素
材そのままでジャーナル部を形成した場合に比べて耐摩
耗性のより一層の向上を実現することが可能であるとい
う著しく優れた効果がもたらされる。
【００２５】そして、請求項４に記載しているように、
ジャーナル部はその表面粗さがＲａ０．５μｍ以下でか
つ平均径が１００μｍ以下の微細な凹部が面積率で３０
％以上分散しているものとすることによって、カムシャ
フトとして要求される機能耐久性をより一層安定して満
足するカムシャフトを製造することが可能であるという
著しく優れた効果がもたらされる。
ジャーナル部はその表面粗さがＲａ０．５μｍ以下でか
つ平均径が１００μｍ以下の微細な凹部が面積率で３０
％以上分散しているものとすることによって、カムシャ
フトとして要求される機能耐久性をより一層安定して満
足するカムシャフトを製造することが可能であるという
著しく優れた効果がもたらされる。
【００２６】そしてまた、請求項５に記載のように、合
金粉末は、必須元素として、重量％で、Ｃ：１〜２％、
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｂのうちから選ばれる炭化物，炭窒化物，窒化物，硼化
物形成元素の少なくとも１種：合計で１０％以上、を含
むＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ基合金からなるものとすることによ
って別製造のジャーナルピース部材を用いることなく、
ジャーナル部の耐摩耗性がより一層向上したカムシャフ
トを製造することが可能であるという著しく優れた効果
がもたらされる。
金粉末は、必須元素として、重量％で、Ｃ：１〜２％、
Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｂのうちから選ばれる炭化物，炭窒化物，窒化物，硼化
物形成元素の少なくとも１種：合計で１０％以上、を含
むＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ基合金からなるものとすることによ
って別製造のジャーナルピース部材を用いることなく、
ジャーナル部の耐摩耗性がより一層向上したカムシャフ
トを製造することが可能であるという著しく優れた効果
がもたらされる。
【００２７】そしてまた、請求項６に記載しているよう
に、合金粉末は球形状をなしその粒径が＃−２００であ
るものとすることによって、ジャーナル部に平均径が１
００μｍ以下の微細な凹部を分散して形成することがで
き、このような凹部に潤滑油が保持できることとなっ
て、潤滑性能にさらに優れたジャーナル部とすることが
でき、ジャーナル部の耐摩耗性をより一層向上すること
が可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
に、合金粉末は球形状をなしその粒径が＃−２００であ
るものとすることによって、ジャーナル部に平均径が１
００μｍ以下の微細な凹部を分散して形成することがで
き、このような凹部に潤滑油が保持できることとなっ
て、潤滑性能にさらに優れたジャーナル部とすることが
でき、ジャーナル部の耐摩耗性をより一層向上すること
が可能であるという著しく優れた効果がもたらされる。
【００２８】そしてまた、請求項７に記載しているよう
に、合金粉末はその硬さがＨｖ５００以上であるものと
することによって、ジャーナル部に微細な凹部を良好に
形成させることが可能であり、このような凹部に潤滑油
が保持できることとなって潤滑性能にさらに優れたジャ
ーナル部とすることができ、ジャーナル部の耐摩耗性を
より一層向上することが可能であるという著しく優れた
効果がもたらされる。
に、合金粉末はその硬さがＨｖ５００以上であるものと
することによって、ジャーナル部に微細な凹部を良好に
形成させることが可能であり、このような凹部に潤滑油
が保持できることとなって潤滑性能にさらに優れたジャ
ーナル部とすることができ、ジャーナル部の耐摩耗性を
より一層向上することが可能であるという著しく優れた
効果がもたらされる。
【００２９】
【実施例】以下、本発明の実施例について詳細な説明を
するが、本発明はこのような実施例のみに限定されない
ことはいうまでもない。
するが、本発明はこのような実施例のみに限定されない
ことはいうまでもない。
【００３０】ＪＩＳ Ｇ ３４４５ で制定する機械構
造用炭素鋼鋼管１１種（ＳＴＫＭ１１Ａ）よりなる直径
３０ｍｍの鋼管を切断して中空カムシャフト素材とし
た。
造用炭素鋼鋼管１１種（ＳＴＫＭ１１Ａ）よりなる直径
３０ｍｍの鋼管を切断して中空カムシャフト素材とし
た。
【００３１】一方、カムシャフト素材形状をもつバルジ
成形用金型に、ＪＩＳ Ｇ ４４０４で制定する合金工
具鋼鋼材（ＳＫＤ１１）よりなる別製造のカムピース部
材を前記バルジ成形用金型のカム形状凹部にセットし、
各カムピース部材の中空部に前記鋼管を通した後、成形
金型の上下を油圧プレスによりクランプした状態とし、
前記鋼管の一方を栓にて閉塞すると共に鋼管の他方側よ
り鋼管内部に１２００気圧の液圧を付加することによっ
て鋼管を拡管し、鋼管よりなる中空シャフト素材とカム
ピース部材とを締結すると同時にジャーナル部において
は鋼管が金型に沿って塑性変形することによりジャーナ
ル部として必要な所定形状を形成し、その後、ジャーナ
ル部を所定形状に研削加工した。
成形用金型に、ＪＩＳ Ｇ ４４０４で制定する合金工
具鋼鋼材（ＳＫＤ１１）よりなる別製造のカムピース部
材を前記バルジ成形用金型のカム形状凹部にセットし、
各カムピース部材の中空部に前記鋼管を通した後、成形
金型の上下を油圧プレスによりクランプした状態とし、
前記鋼管の一方を栓にて閉塞すると共に鋼管の他方側よ
り鋼管内部に１２００気圧の液圧を付加することによっ
て鋼管を拡管し、鋼管よりなる中空シャフト素材とカム
ピース部材とを締結すると同時にジャーナル部において
は鋼管が金型に沿って塑性変形することによりジャーナ
ル部として必要な所定形状を形成し、その後、ジャーナ
ル部を所定形状に研削加工した。
【００３２】次いで、図１に示すように、中空カムシャ
フト部１Ａの途中にカム部１Ｂを設けて締結していると
共に、ジャーナル部１Ｃを形成しているカムシャフト素
材１の前記ジャーナル部１Ｃに向けて、矢印Ａ方向に球
形状（アスペクト比１．０〜１．２）の合金粉末を表１
に示す噴射条件で噴射し、このとき、カムシャフト素材
１を一定速度で回転させながら合金粉末の投射方向に対
しジャーナル部１Ｃの表面が直交するよう保持して噴射
した。
フト部１Ａの途中にカム部１Ｂを設けて締結していると
共に、ジャーナル部１Ｃを形成しているカムシャフト素
材１の前記ジャーナル部１Ｃに向けて、矢印Ａ方向に球
形状（アスペクト比１．０〜１．２）の合金粉末を表１
に示す噴射条件で噴射し、このとき、カムシャフト素材
１を一定速度で回転させながら合金粉末の投射方向に対
しジャーナル部１Ｃの表面が直交するよう保持して噴射
した。
【００３３】
【表１】
【００３４】この結果、ジャーナル部１Ｃは、図２に概
略的に示すように微細な凹部１Ｄが分散形成されたもの
となっており、このジャーナル部１Ｃの表面における硬
さ，粗さ，凹部径，凹部面積は同じく表２に示すものと
なっていた。
略的に示すように微細な凹部１Ｄが分散形成されたもの
となっており、このジャーナル部１Ｃの表面における硬
さ，粗さ，凹部径，凹部面積は同じく表２に示すものと
なっていた。
【００３５】なお、比較例６は研削加工のままとし合金
粉末による噴射硬化処理を行っていないものとした。
粉末による噴射硬化処理を行っていないものとした。
【００３６】また、比較例１０においては、表２中に示
す組成を有する鉄基焼結合金からなる別製造のジャーナ
ルピース部材をＨｖ３００以上の硬さとなるように焼入
れ焼もどし処理を施し、所定のジャーナルピース形状と
なる加工を施したリングを用いた。そして、これらのリ
ングをカムピース部材と同じようにバルジ成形型にセッ
トした後、上記と同じ条件で液圧を加えることによって
カムシャフトに形成した。
す組成を有する鉄基焼結合金からなる別製造のジャーナ
ルピース部材をＨｖ３００以上の硬さとなるように焼入
れ焼もどし処理を施し、所定のジャーナルピース形状と
なる加工を施したリングを用いた。そして、これらのリ
ングをカムピース部材と同じようにバルジ成形型にセッ
トした後、上記と同じ条件で液圧を加えることによって
カムシャフトに形成した。
【００３７】
【表２】
【００３８】続いて、上記カムシャフトをエンジンに組
み込んでモータリングによる表３に示す条件での耐久試
験を実施した。
み込んでモータリングによる表３に示す条件での耐久試
験を実施した。
【００３９】
【表３】
【００４０】そして、この耐久試験の終了後、各カムシ
ャフトのジャーナル部における軸方向表面粗さおよびス
カッフィング損傷（カムシャフトの回転方向に沿った摺
損傷）の有無を調査した。この結果を同じく表２に示
す。
ャフトのジャーナル部における軸方向表面粗さおよびス
カッフィング損傷（カムシャフトの回転方向に沿った摺
損傷）の有無を調査した。この結果を同じく表２に示
す。
【００４１】表２に示すように、実施例１〜５のカムシ
ャフトでは、耐久試験後の表面粗さに多少の違いが認め
られるものの、表面粗さの増大はなく、凝着を伴うスカ
ッフィング損傷は肉眼では認められなかった。
ャフトでは、耐久試験後の表面粗さに多少の違いが認め
られるものの、表面粗さの増大はなく、凝着を伴うスカ
ッフィング損傷は肉眼では認められなかった。
【００４２】これに対して、合金粉末による噴射処理を
行っていない比較例６の場合には、ジャーナル部の表面
硬さがＨｖ２２０と低いため、耐久試験５時間で顕著な
トルク増加を生じたことから耐久試験を中断した。そし
て、ジャーナル部の摺動面には激しいスカッフィング損
傷を生じており、耐久試験の継続はできない状態であっ
た。
行っていない比較例６の場合には、ジャーナル部の表面
硬さがＨｖ２２０と低いため、耐久試験５時間で顕著な
トルク増加を生じたことから耐久試験を中断した。そし
て、ジャーナル部の摺動面には激しいスカッフィング損
傷を生じており、耐久試験の継続はできない状態であっ
た。
【００４３】また、噴射用合金粉末として低炭素低合金
鋼からなるものを用いた比較例７では、粉末の硬さが低
いため噴射処理されたジャーナル部表面の硬化が小さ
く、耐久試験後の摺動面にスカッフィング損傷が認めら
れた。
鋼からなるものを用いた比較例７では、粉末の硬さが低
いため噴射処理されたジャーナル部表面の硬化が小さ
く、耐久試験後の摺動面にスカッフィング損傷が認めら
れた。
【００４４】さらにまた、噴射用合金粉末の粒径が＃２
００メッシュ以上と粗いものを用いた比較例８において
は、ジャーナル部の表面がＲａ１．０μｍ以上と荒れた
ものとなって大きな凹部が形成されてしまったために、
耐久試験後の摺動面にスカッフィング損傷が認められ
た。
００メッシュ以上と粗いものを用いた比較例８において
は、ジャーナル部の表面がＲａ１．０μｍ以上と荒れた
ものとなって大きな凹部が形成されてしまったために、
耐久試験後の摺動面にスカッフィング損傷が認められ
た。
【００４５】さらにまた、噴射時間を３０時間と短くし
た比較例９では、硬化代が小さいうえに表面に形成され
た凹部の面積率が２０％と少ないため、耐久試験後の摺
動面に軽いスカッフィング損傷が発生していることが認
められた。
た比較例９では、硬化代が小さいうえに表面に形成され
た凹部の面積率が２０％と少ないため、耐久試験後の摺
動面に軽いスカッフィング損傷が発生していることが認
められた。
【００４６】他方、鉄基焼結材料からなる別体のジャー
ナルピース部材を用いた比較例１０の場合には、耐久試
験後の摺動面にスカッフィング損傷は全く観察されなか
ったが、別体のジャーナルピース部材を用いた分だけ重
量が増加すると共に、別体のジャーナルピース部材の製
造と鋼管への締結工程が必要となるため製造性が低下す
るものであった。
ナルピース部材を用いた比較例１０の場合には、耐久試
験後の摺動面にスカッフィング損傷は全く観察されなか
ったが、別体のジャーナルピース部材を用いた分だけ重
量が増加すると共に、別体のジャーナルピース部材の製
造と鋼管への締結工程が必要となるため製造性が低下す
るものであった。
【図１】カム部を設けたカムシャフト素材のジャーナル
部に合金粉末を矢印Ａ方向に噴射して表面を硬化する状
況を示す断面説明図である。
部に合金粉末を矢印Ａ方向に噴射して表面を硬化する状
況を示す断面説明図である。
【図２】合金粉末を噴射して表面を硬化した際に形成さ
れた微細な凹部を有するジャーナル部表面の模型的説明
図である。
れた微細な凹部を有するジャーナル部表面の模型的説明
図である。
１ カムシャフト素材
１Ａ 中空カムシャフト部
１Ｂ カム部
１Ｃ ジャーナル部
１Ｄ 微細な凹部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 鈴 木 健 司
神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日
産自動車株式会社 内
(56)参考文献 特開 平11−107711（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F16H 51/00 - 55/30
F16C 3/00 - 9/06
F01L 1/00 - 1/46
Claims (7)
- 【請求項１】 鋼管を素材とした中空カムシャフト部に
カム部が設けられていると共にジャ−ナル部が形成され
ているカムシャフトにおいて、前記ジャーナル部はその
表面硬さが鋼管素材の硬さよりもＨｖ５０以上高くＨｖ
３００以上でありかつ平均径が１００μｍ以下の微細な
凹部が分散した表面性状をなしていることを特徴とする
カムシャフト。 - 【請求項２】 ジャ−ナル部はその表面粗さがＲａ０．
５μｍ以下でかつ平均径が１００μｍ以下の微細な凹部
が面積率で３０％以上分散している請求項１に記載のカ
ムシャフト。 - 【請求項３】 鋼管を素材とした中空カムシャフト部に
カム部が設けられていると共にジャーナル部が形成され
ているカムシャフトを製造するに際し、前記ジャーナル
部に高硬度の合金粉末を噴射して前記ジャーナル部はそ
の表面硬さが鋼管素材の硬さよりもＨｖ５０以上高くＨ
ｖ３００以上でありかつ平均径が１００μｍ以下の微細
な凹部が分散した表面性状をなしているものとすること
を特徴とするカムシャフトの製造方法。 - 【請求項４】 ジャーナル部はその表面粗さがＲａ０．
５μｍ以下でかつ平均径が１００μｍ以下の微細な凹部
が面積率で３０％以上分散しているものとする請求項３
に記載のカムシャフトの製造方法。 - 【請求項５】 合金粉末は、必須元素として、重量％
で、Ｃ：１〜２％、Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｂのうちから選ばれる炭化物，炭窒
化物．窒化物，硼化物形成元素の少なくとも１種：合計
で１０％以上、を含むＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ基合金からなる
請求項３または４に記載のカムシャフトの製造方法。 - 【請求項６】 合金粉末は球形状をなしその粒径が＃−
２００である請求項３ないし５のいずれかに記載のカム
シャフトの製造方法。 - 【請求項７】 合金粉末はその硬さがＨｖ５００以上で
ある請求項３ないし６のいずれかに記載のカムシャフト
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11078899A JP3537031B2 (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | カムシャフトおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11078899A JP3537031B2 (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | カムシャフトおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000304123A JP2000304123A (ja) | 2000-11-02 |
| JP3537031B2 true JP3537031B2 (ja) | 2004-06-14 |
Family
ID=14544656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11078899A Expired - Fee Related JP3537031B2 (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | カムシャフトおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3537031B2 (ja) |
-
1999
- 1999-04-19 JP JP11078899A patent/JP3537031B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000304123A (ja) | 2000-11-02 |
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