JPH04289106A - 複合カムシャフトおよびその製造方法 - Google Patents

複合カムシャフトおよびその製造方法

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JPH04289106A
JPH04289106A JP5198091A JP5198091A JPH04289106A JP H04289106 A JPH04289106 A JP H04289106A JP 5198091 A JP5198091 A JP 5198091A JP 5198091 A JP5198091 A JP 5198091A JP H04289106 A JPH04289106 A JP H04289106A
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JP
Japan
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cam piece
molded body
low
sintered
carbon
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Pending
Application number
JP5198091A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuyuki Yoshimoto
吉本 和幸
Yoshifumi Yamamoto
義史 山本
Katsuya Ouchi
大内 勝哉
Shigezo Osaki
茂三 大崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
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Publication of JPH04289106A publication Critical patent/JPH04289106A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047Camshafts

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃エンジンの給排気
カムを駆動させる複合カムシャフトおよびその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】エンジンの高出力化及び低燃費化のため
に、従来から動弁系においてDOHC及びSTVなどを
設けそれらに対応している。そのため、動弁系を構成す
るカムシャフトにおいては、本来の高耐摩耗性が要求さ
れる以外に軽量化がさらに要求される。例えば、鋳鉄カ
ムシャフトをガンドリルで加工した中空カムシャフトや
、焼結ピースとパイプ材を焼結接合若しくはバルジ成形
したパイプ式カムシャフト等が知られている(例えば、
特開昭57−51202号公報)。
【0003】
【発明が解決しょうとする課題】しかし従来の焼結接合
により製作されたパイプ式カムシャフトにおいては、カ
ムピースをシャフトに焼結し、複合化する場合、焼結時
カムピースが収縮し、このカムピースの収縮により、パ
イプに圧縮力が加わり、その反力でカムピースに割れ(
クラック)が生じるという問題が発生している。
【0004】そこで本発明は、従来技術の欠点を解決す
るためになされたものであり、焼結接合中に生じるカム
ピースの割れを防止し、信頼性を向上させた複合カムシ
ャフトおよびその製造方法を提供することを目的として
いる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の複合カムシャフ
トは上記の目的を達成するために、カムピースの外周部
を形成する液相焼結合金のカムピース成形体と、このカ
ムピース成形体の内周側に嵌合される低密度低炭素の焼
結金属成形体と、この焼結金属成形体の内周側に嵌合さ
れる液相焼結合金成形体とによりカムピースを形成し、
このカムピースを中空パイプに嵌合し、これらを焼結接
合したことを特徴としている。
【0006】
【実施例】次に本発明の一実施例について図1乃至図5
を参照して説明する。図1は、本発明の複合カムシャフ
トの一実施例を示す断面図である。この図1に示すよう
に、本発明の複合カムシャフトは、カムピース1と鋼製
の中空パイプ2とにより構成されている。カムピース1
は、カムピースの外周部を形成する耐摩耗性液相焼結合
金のカムピース成形体3と、このカムピース成形体3の
内周側に嵌合される低密度低炭素の焼結金属成形体4と
、この焼結金属成形体4の内周側に嵌合される液相焼結
合金成形体5とにより形成されている。このカムピース
1が中空パイプ2の外周に嵌合され焼結接合される。
【0007】図2は、本発明の複合カムシャフトの作用
を説明するための部分拡大断面図である。図2の(a)
は焼結前、図2の(b)は焼結後の状態をそれぞれ示し
ている。この図2に示すように、焼結時カムピース成形
体3が収縮する際圧縮力(図1及び図2に矢印として示
す。)が発生する。しかしながら、中間部の低密度低炭
素の焼結金属成形体4の気孔6が焼結時の圧縮力により
つぶされ、これによりこの圧縮力が緩和される。この中
間部の低密度低炭素の焼結金属成形体4の有する圧縮力
緩和機能により、本発明の複合カムシャフトにおいては
、焼結時カムピース成形体3が収縮する際発生する圧縮
力をこの焼結金属成形体4が緩和し、中空パイプ2に生
じる反力をなくし、カムピース1に生じる割れを防止し
ている。
【0008】次に本発明の複合カムシャフトの製造方法
について説明する。図3は、複合カムシャフトの製造方
法の各工程を示す説明図である。工程(a)において、
カムピース1を構成する液相焼結合金のカムピース成形
体3、低密度低炭素の焼結金属成形体4、液相焼結合金
成形体5のそれぞれについて、焼結合金粉末を別々に圧
粉成形し、それぞれの圧粉体を作る。次に工程(b)に
おいて、これらの圧粉体を組み合わせてカムピース1を
形成し、このカムピース1を750℃で30分間真空中
で加熱し、カムピース仮焼結体を得る。このカムピース
の仮焼結時に、少量の拡散により、カムピース成形体3
、焼結金属成形体4、液相焼結合金成形体5のそれぞれ
が互いに接合される。その後工程(c)において、カム
ピース仮焼結体を中空パイプ2の外周に組み付け、10
80℃で30分間真空中で加熱し、900℃で炉中で冷
却後、窒素(N2 )ガス焼き入れを行う。その後、5
60℃で30分間窒素(N2 )ガス中で焼き戻しを行
う。
【0009】このカムピース仮焼結体を中空パイプ2に
焼結接合する際、上述したように低密度低炭素の焼結金
属成形体4中に存在する気孔6がつぶされることにより
、液相焼結合金のカムピース成形体3の収縮により生じ
る圧縮力が緩和される。その結果、カムピース1に反力
が作用することがなく、そのためカムピース1に生じる
割れを防止できる。 実施例 まず本発明の複合カムシャフトの構成要素である耐摩耗
性液相焼結合金のカムピース成形体3、低密度低炭素の
焼結金属成形体4、液相焼結合金成形体5のそれぞれの
成分について説明する。
【0010】液相焼結合金のカムピース成形体3の成分
は、実施例においてはモリブデン(Mo)が10.2重
量%、クロム(Cr)が4.74重量%、ニッケル(N
i)が1.0重量%、炭素(C)が3.5重量%、リン
(P)が2.3重量%、残部が鉄(Fe)であり、20
0メッシュ以下の粒度である。ここでモリブデン(Mo
)は、基地の強化と炭化物の形成に寄与すると共に鉄(
Fe)と炭素(C)と結合して融点を下げる役割りを有
する。モリブデン(Mo)が、2.5重量%未満では炭
化物が少なくなり、さらに液相量が少なくなるため合金
化しにくい。さらに15重量%を越えると液相量が多く
なりすぎその結果脆くなり靱性が低下する。従って、モ
リブデン(Mo)の量は、2.5〜15重量%が好まし
い。
【0011】クロム(Cr)は、基地の強化と炭化物の
形成に寄与すると共に靱性の向上、焼き入れ性の向上に
役立つ。クロム(Cr)が、7.0重量%を越えると粗
大な炭化物を形成し靱性を低下させる。そのため、クロ
ム(Cr)の量は、0〜7.0重量%が好ましい。ニッ
ケル(Ni)は、焼き入れの際冷却速度が遅くてもマル
テンサイト変態を生じさせる。ニッケル(Ni)が5.
0重量%を越えると割れ感受性が増加し、クラックが発
生すると共に残留オーステナイトが増加し、硬度が低下
する。また0.1重量%未満ではマルテンサイト変態を
生じさせ難くなる。従って、ニッケル(Ni)の量は、
0.1〜5.0重量%が好ましい。
【0012】炭素(C)は、鉄(Fe)、リン(P)と
結合して基地の強化すると共に硬質相及びリン共晶を形
成し、合金化に役立つ。炭素(C)が1.5重量%未満
では低融点晶出物の生成が少なくなる。また、5.0重
量%を越えると晶出する液相量が多くなり形状が保持出
来なくなる。よって、炭素(C)は、1.5〜5.0重
量%が好ましい。
【0013】リン(P)は、鉄(Fe)、炭素(C)と
結合してリン共晶を形成し、耐摩耗性を向上させると共
に融点を下げる。リン(P)が、0.5重量%未満では
液相が少なくなり合金化に寄与しなくなる。また、3.
0重量%を越えると液相過多となり形状も保持しにくく
なる。よって、リン(P)は、0.5〜3.0重量%が
好ましい。
【0014】また中空パイプ1の外周に嵌合される液相
焼結合金成形体2は、液相焼結合金のカムピース成形体
4と同一組成及び粒度の液相焼結合金が用いられる。ま
た、中空パイプ2の外周に嵌合されるため液相としてい
る。中間部の低密度低炭素の焼結金属成形体3の成分は
、炭素(C)が0〜0.2重量%、鉄(Fe)が残部で
、密度が4.5〜6.0g/cm3 が好ましく、20
0メッシュ以下の粒度である。図4は、炭素量と硬さと
の関係を示す線図である。この図4に示されたように、
炭素(C)は、0.2重量%を越えると、マトリックス
の高度が上昇し変形が容易でなくなるので好ましくない
。また図5は、炭素量が零の場合の密度と引張強度(実
線)及び硬さ(破線)との関係を示す線図である。この
図5から明らかなように、密度は、6.0g/cm3 
を越えると、硬さが増し変形が容易でなくなるので好ま
しくなく、さらに密度が4.5g/cm3 未満になる
と強度が低下するので好ましくない。 比較例 この比較例においては、カムピースとして耐摩耗性液相
焼結合金のみを使用し、この耐摩耗性液相焼結合金の成
分は、モリブデン(Mo)が10.2重量%、クロム(
Cr)が4.74重量%、ニッケル(Ni)が1.0重
量%、炭素(C)が3.5重量%、リン(P)が2.3
重量%、残部が鉄(Fe)であり、200メッシュ以下
の粒度である。この耐摩耗性液相焼結合金の粉末を圧粉
成形して圧粉体を得た後、750℃で30分間真空中で
加熱し、カムピース仮焼結体を得る。その後、このカム
ピース仮焼結体を中空パイプの外周に組み付け、108
0℃で30分間真空中で加熱し、900℃で炉中で冷却
後、窒素(N2 )ガス焼き入れを行う。その後、56
0℃で30分間窒素(N2 )ガス中で焼き戻しを行う
。この比較例においては、上記実施例と同一条件で焼結
接合を行ったが、結果としては、カムピースの側面に割
れが発生した。この比較例は、上記実施例のように低密
度低炭素の焼結金属成形体4を中間部に有しておらず、
そのためカムピースの側面に割れが発生したのである。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、低
密度低炭素の焼結金属成形体を用いて焼結接合中に生じ
るカムピースの割れを防止し、信頼性を向上させた複合
カムシャフトおよびその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の複合カムシャフトの一実施例
を示す断面図である。
【図2】図2は、本発明の複合カムシャフトの作用を説
明するための部分拡大断面図である。
【図3】図3は、複合カムシャフトの製造方法の各工程
の一実施例を示す説明図である。
【図4】図4は、本発明の一実施例の中間部の低密度低
炭素の焼結金属成形体における炭素量と硬さとの関係を
示す線図である。
【図5】図5は、本発明の一実施例の中間部の低密度低
炭素の焼結金属成形体における炭素量が零の場合の密度
と引張強度(実線)及び硬さ(破線)との関係を示す線
図である。
【符号の説明】
1  カムピース 2  中空パイプ 3  液相焼結合金のカムピース成形体4  低密度低
炭素の焼結金属成形体 5  液相焼結合金成形体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  カムピースの外周部を形成する液相焼
    結合金のカムピース成形体と、このカムピース成形体の
    内周側に嵌合される低密度低炭素の焼結金属成形体と、
    この焼結金属成形体の内周側に嵌合される液相焼結合金
    成形体とによりカムピースを形成し、このカムピースを
    中空パイプに嵌合し、これらを焼結接合したことを特徴
    とする複合カムシャフト。
  2. 【請求項2】  上記低密度低炭素の焼結金属成形体は
    、炭素が0〜0.2重量%、鉄が残部で、密度が4.5
    〜6.0g/cm3 であることを特徴とする請求項1
    記載の複合カムシャフト。
  3. 【請求項3】  カムピースの外周部を形成する液相焼
    結合金のカムピース成形体と、このカムピース成形体の
    内周側に嵌合される低密度低炭素の焼結金属成形体と、
    この焼結金属成形体の内周側に嵌合される液相焼結合金
    成形体とによりカムピースを形成し、このカムピースを
    中空パイプに嵌合し、これらを焼結接合したことを特徴
    とする複合カムシャフトの製造方法。
JP5198091A 1991-03-18 1991-03-18 複合カムシャフトおよびその製造方法 Pending JPH04289106A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106761995A (zh) * 2016-12-20 2017-05-31 绍兴市上虞春晖内燃机配件有限公司 复合凸轮片制作方法及凸轮片
CN106761994A (zh) * 2016-12-20 2017-05-31 绍兴市上虞春晖内燃机配件有限公司 复合凸轮片
CN106761996A (zh) * 2016-12-20 2017-05-31 绍兴市上虞春晖内燃机配件有限公司 凸轮轴

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106761995A (zh) * 2016-12-20 2017-05-31 绍兴市上虞春晖内燃机配件有限公司 复合凸轮片制作方法及凸轮片
CN106761994A (zh) * 2016-12-20 2017-05-31 绍兴市上虞春晖内燃机配件有限公司 复合凸轮片
CN106761996A (zh) * 2016-12-20 2017-05-31 绍兴市上虞春晖内燃机配件有限公司 凸轮轴

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