JPH0436438A - 内燃機関用動弁機構のカムシャフト、及びその製造方法 - Google Patents
内燃機関用動弁機構のカムシャフト、及びその製造方法Info
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- JPH0436438A JPH0436438A JP2142977A JP14297790A JPH0436438A JP H0436438 A JPH0436438 A JP H0436438A JP 2142977 A JP2142977 A JP 2142977A JP 14297790 A JP14297790 A JP 14297790A JP H0436438 A JPH0436438 A JP H0436438A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
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。
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、例えば内燃機関の動弁系部品であるカムシャ
フトのような摺動部を有する摺動部材及びその製造方法
に関する。
フトのような摺動部を有する摺動部材及びその製造方法
に関する。
（従来の技術）
従来、例えば車両用エンジンの動弁機構とじて用いられ
るカムシャフトのような摺動部材は、カム部がタペット
等との間ですべり接触を行なうため耐摩耗性、靭性等の
特性を要求され、例えば金型によって鋳造された鋳鉄製
のカムシャフト表層部をチル化して形成している。この
際、第４図に示すように金型のキャビティ内に充填した
溶湯の表層を急冷して穀状の凝固層とし、次いで離型し
て放冷することにより、急冷した表層部を高硬度のチル
組織とする方法が知られている。そしてこのように形成
されたチル層の鉄鋼組織は、パーライト組織とレーデブ
ライト組織の混合組織となっていた。
るカムシャフトのような摺動部材は、カム部がタペット
等との間ですべり接触を行なうため耐摩耗性、靭性等の
特性を要求され、例えば金型によって鋳造された鋳鉄製
のカムシャフト表層部をチル化して形成している。この
際、第４図に示すように金型のキャビティ内に充填した
溶湯の表層を急冷して穀状の凝固層とし、次いで離型し
て放冷することにより、急冷した表層部を高硬度のチル
組織とする方法が知られている。そしてこのように形成
されたチル層の鉄鋼組織は、パーライト組織とレーデブ
ライト組織の混合組織となっていた。
（発明が解決しようとする課題）
しかし車両等のエンジンの現在の動向は、−層の高速回
転化、高出力化を図っており、このためにはカムシャフ
トのような摺動部材の摺動特性を一層向上させる必要が
ある。すなわち特にカム部とタペット等の接触のように
、潤滑油で潤滑されているにも拘わらず、軸受のような
良好な流体潤滑は期待できない摺動部分では、部材自体
の硬さ、自己潤滑性、表面処理等の特性を適正にしてピ
ッチング（軸の小穴傷）、スカッフィング（かじり傷）
、異常摩耗といった不具合を可能な限り抑制する必要が
ある。
転化、高出力化を図っており、このためにはカムシャフ
トのような摺動部材の摺動特性を一層向上させる必要が
ある。すなわち特にカム部とタペット等の接触のように
、潤滑油で潤滑されているにも拘わらず、軸受のような
良好な流体潤滑は期待できない摺動部分では、部材自体
の硬さ、自己潤滑性、表面処理等の特性を適正にしてピ
ッチング（軸の小穴傷）、スカッフィング（かじり傷）
、異常摩耗といった不具合を可能な限り抑制する必要が
ある。
このため従来の金型鋳造で得られるチル層のパーライト
とレーデブライトの混合組織を、靭性と耐摩耗性に優れ
たレーデブライト組織とソルバイト組織の混合組織或い
はレーデブライト組織と焼戻しマルテンサイト組織の混
合組織にし、耐ピツチング性、耐スカッフィング性を向
上させることが望ましかった。
とレーデブライトの混合組織を、靭性と耐摩耗性に優れ
たレーデブライト組織とソルバイト組織の混合組織或い
はレーデブライト組織と焼戻しマルテンサイト組織の混
合組織にし、耐ピツチング性、耐スカッフィング性を向
上させることが望ましかった。
（課題を解決するための手段）
かかる課題を解決するため、本発明はＪＩＳＦＣ２０〜
ＦＣ３０相当の鋳鉄成分又はＮｉ ０．４〜０．６ｗｔ
％、Ｃｒ （１，５〜１．０ｗｔ％、Ｍｏ ０．５〜１
．０ｖｒｔ％の組成分を含む合金鋳鉄を構成材料とし、
摺動部の表層部分がレーデブライト組織と、焼戻しマル
テンサイト組織もしくは焼戻しソルバイト組織との混合
組織を有し且つ表面硬さがＨＲＣ５５以上の摺動部材を
構成した。そして上記の組成を有する鋳鉄又は合金鋳鉄
を金型で鋳造する鋳造工程と、離型後焼入れ処理する焼
入れ工程と、その後焼戻し処理する焼戻工程を順次行な
って摺動部材の摺動部に前記各組織を形成するようにし
た。
ＦＣ３０相当の鋳鉄成分又はＮｉ ０．４〜０．６ｗｔ
％、Ｃｒ （１，５〜１．０ｗｔ％、Ｍｏ ０．５〜１
．０ｖｒｔ％の組成分を含む合金鋳鉄を構成材料とし、
摺動部の表層部分がレーデブライト組織と、焼戻しマル
テンサイト組織もしくは焼戻しソルバイト組織との混合
組織を有し且つ表面硬さがＨＲＣ５５以上の摺動部材を
構成した。そして上記の組成を有する鋳鉄又は合金鋳鉄
を金型で鋳造する鋳造工程と、離型後焼入れ処理する焼
入れ工程と、その後焼戻し処理する焼戻工程を順次行な
って摺動部材の摺動部に前記各組織を形成するようにし
た。
又、前記焼入れ工程は、周波数１〜３０ＫＨ１゜高周波
認導加熱によって摺動部を９００℃〜１０５０℃に加熱
し、爾後空冷或いは強制空冷によって冷却させるように
した。
認導加熱によって摺動部を９００℃〜１０５０℃に加熱
し、爾後空冷或いは強制空冷によって冷却させるように
した。
そしてかかる摺動部材の摺動部として、内燃機関用動弁
機構のカムシャフトのカムを適用した。
機構のカムシャフトのカムを適用した。
（作用）
摺動部をチル化によるレーデブライト組織と、焼入れ焼
戻しによる焼戻しマルテンサイト或は焼戻しソルバイト
組織との混合組織にし、特定の表面硬さとすることによ
って靭性、疲労強度を向上させることが出来る。又、カ
ムシャフトのカム部であれば耐ピツチング性、耐ピツチ
ング性、耐摩耗性も向上して耐久性が増す。
戻しによる焼戻しマルテンサイト或は焼戻しソルバイト
組織との混合組織にし、特定の表面硬さとすることによ
って靭性、疲労強度を向上させることが出来る。又、カ
ムシャフトのカム部であれば耐ピツチング性、耐ピツチ
ング性、耐摩耗性も向上して耐久性が増す。
（実施例）
本発明の摺動部を有する摺動部材及び製造方法の実施例
について添付した図面に基づぎ説明する。
について添付した図面に基づぎ説明する。
第１図は本発明の摺動部材の１例であるカムシャフトの
一部断面図、第２図は製造方法を示す工程図である。
一部断面図、第２図は製造方法を示す工程図である。
周知のように、第１図に示すカムシャフト１にはシャフ
ト軸方向に複数のカム部２・・・が形成され、各カム部
２．２の間及びシャフト端部にはジャーナル部３か一体
的に設けられている。そしてこのカム部２には、エンジ
ンの吸気バルブの弁揚程を行なわしめるためのカムリフ
タ部が設けられており、カム部にすべり接触するタペッ
ト等から加わる接触圧は、特にこのカムリフタ部が高く
なる。
ト軸方向に複数のカム部２・・・が形成され、各カム部
２．２の間及びシャフト端部にはジャーナル部３か一体
的に設けられている。そしてこのカム部２には、エンジ
ンの吸気バルブの弁揚程を行なわしめるためのカムリフ
タ部が設けられており、カム部にすべり接触するタペッ
ト等から加わる接触圧は、特にこのカムリフタ部が高く
なる。
かかるカムシャフト１は金型鋳造によって得られ、本実
施例の場合にはＣ３，２〜３．６ｗｔ％、Ｎｉ０．４〜
０．６ｗｔ％、Ｃｒ ０．５〜１．０ｗｔ％、Ｍｏ０．
５〜１．０ｗｔ％、残Ｆｅの成分からなる合金鋳鉄の溶
湯を金型に注入して、表面を急冷させることによって表
層部１ａにチル層を形成する。このため鋳造に用いる金
型は、例えば０．８〜４．０ｗｔ％のＣｒを含有するＣ
ｕ−Ｃｒ合金のように熱伝導率の高いものによって構成
し、表面部を急冷させるため、金型内部の所定部に冷却
路を形成する。そしてかかる金型鋳造によって得られた
カムシャフト１の硬さは、表層部１ａのチル層でＨＲＣ
４０〜５０（カム部では）ｆＲｃ４５以上）、芯部１ｂ
ではＨＲＣ４０以下となる。
施例の場合にはＣ３，２〜３．６ｗｔ％、Ｎｉ０．４〜
０．６ｗｔ％、Ｃｒ ０．５〜１．０ｗｔ％、Ｍｏ０．
５〜１．０ｗｔ％、残Ｆｅの成分からなる合金鋳鉄の溶
湯を金型に注入して、表面を急冷させることによって表
層部１ａにチル層を形成する。このため鋳造に用いる金
型は、例えば０．８〜４．０ｗｔ％のＣｒを含有するＣ
ｕ−Ｃｒ合金のように熱伝導率の高いものによって構成
し、表面部を急冷させるため、金型内部の所定部に冷却
路を形成する。そしてかかる金型鋳造によって得られた
カムシャフト１の硬さは、表層部１ａのチル層でＨＲＣ
４０〜５０（カム部では）ｆＲｃ４５以上）、芯部１ｂ
ではＨＲＣ４０以下となる。
又この時のチル層の組織を顕微鏡で見れば、チル組織は
レーデブライト組織とパーライト組織より構成されてい
ることが確認出来る。
レーデブライト組織とパーライト組織より構成されてい
ることが確認出来る。
次いでこのカムシャフト１のカム部２に高周波加熱コイ
ル４で誘導加熱し焼入れを施す。すなわち第２図に示す
ように一旦常温程度まで下げたカムシャフト１のカム部
２に対し、Ａ１変態点を超えて焼入温度９００〜１０５
０℃に加熱して保持時間０で空冷もしくは強制空冷する
。このことによってカム部２のレーデブライト組織とパ
ーライト組織のうち、パーライト組織のみのマルテンサ
イト化が行なわれる。すなわち保持時間を０にすること
によってレーデブライトの分解つまりセメンタイトの黒
鉛化がない。従って加熱処理後のカム部２のチル層はレ
ーデブライト組織とマルテンサイト組織との混合組織と
なる。
ル４で誘導加熱し焼入れを施す。すなわち第２図に示す
ように一旦常温程度まで下げたカムシャフト１のカム部
２に対し、Ａ１変態点を超えて焼入温度９００〜１０５
０℃に加熱して保持時間０で空冷もしくは強制空冷する
。このことによってカム部２のレーデブライト組織とパ
ーライト組織のうち、パーライト組織のみのマルテンサ
イト化が行なわれる。すなわち保持時間を０にすること
によってレーデブライトの分解つまりセメンタイトの黒
鉛化がない。従って加熱処理後のカム部２のチル層はレ
ーデブライト組織とマルテンサイト組織との混合組織と
なる。
尚、高周波の電源は、チル層の深さによフて１〜３０Ｋ
ＨＺの周波数の範囲から任意の値を選定することが出来
る。
ＨＺの周波数の範囲から任意の値を選定することが出来
る。
焼入れ後の焼戻し工程は、電気炉加熱により行なう。本
実施例では６００℃、ＩＨの焼戻しく第２図実線）と、
１８０℃、ＩＨの焼戻しく第２図破線）の例を示すが
、 ６００℃で焼戻した時は、焼入れによるマルテンサ
イト組織が焼戻しソルバイト組織に変化し、 １８０℃
で焼戻した時は焼入れによるマルテンサイト組織が焼戻
しマルテンサイト（βマルテンサイト）組織に変化する
。
実施例では６００℃、ＩＨの焼戻しく第２図実線）と、
１８０℃、ＩＨの焼戻しく第２図破線）の例を示すが
、 ６００℃で焼戻した時は、焼入れによるマルテンサ
イト組織が焼戻しソルバイト組織に変化し、 １８０℃
で焼戻した時は焼入れによるマルテンサイト組織が焼戻
しマルテンサイト（βマルテンサイト）組織に変化する
。
従って６００℃の焼戻しによるとカム部２のチル層は傘
型鋳造により得られたレーデブライト組織と、焼入れ焼
戻しにより得られた焼戻しソルバイト組織との混合組織
となり、一方、 １８０℃の焼戻しによると金型鋳造に
より得られたレーデブライト組織と焼入れ焼戻しにより
得られた焼戻しマルテンサイト組織との混合組織となる
こととなる。
型鋳造により得られたレーデブライト組織と、焼入れ焼
戻しにより得られた焼戻しソルバイト組織との混合組織
となり、一方、 １８０℃の焼戻しによると金型鋳造に
より得られたレーデブライト組織と焼入れ焼戻しにより
得られた焼戻しマルテンサイト組織との混合組織となる
こととなる。
第３図は本発明の一実施例における各工程中の表面硬さ
を示す。この実施例では以下のような具体的条件のもと
カムシャフトを形成処理し、カム部の表面硬さを測定し
た。
を示す。この実施例では以下のような具体的条件のもと
カムシャフトを形成処理し、カム部の表面硬さを測定し
た。
■材 質
Ｃ３，６ｗｔ％、 Ｃｒ ０．５ｗｔ％。
Ｎｉ ０．５ｗｔ％、 Ｍｏ ０．５ｗｔ％。
Ｓｉ １．７ ｗｔ％、残Ｆｅ
■高周波加熱条件
周波数：８ＫＨＺ
出 カニ１６０Ｋｗ
加熱時間：１５秒
加熱温度：９３０℃及び９８０℃
■冷却条件
圧縮空気圧： ９ Ｋｇ／ｃｍ’
冷却時間＝３０秒
この結果、第３図Ａの焼入れ後の硬さ比較表に示す如く
、加熱温度９８０℃で焼入れした場合、焼入れ前の素材
の表層ＨＲＣ５４の状態からＨＲＣ６５となり、加熱温
度９３０℃の場合の表層のＨＲＣは６３となる。尚、表
中横軸は表面からの深さ、縦軸は表面硬さ（ＨＲＣ）を
示す。
、加熱温度９８０℃で焼入れした場合、焼入れ前の素材
の表層ＨＲＣ５４の状態からＨＲＣ６５となり、加熱温
度９３０℃の場合の表層のＨＲＣは６３となる。尚、表
中横軸は表面からの深さ、縦軸は表面硬さ（ＨＲＣ）を
示す。
次いで第３図已に示す１８０℃焼戻し後の表面硬さは、
夫々ＨＲＣ６４及びＨＲＣ８２，５となる。
夫々ＨＲＣ６４及びＨＲＣ８２，５となる。
又第３図Ｃに示す６００℃焼戻しによると、表面硬さは
夫々ＨＲＣ５５，５及びＨＲＣ５６，５となる。
夫々ＨＲＣ５５，５及びＨＲＣ５６，５となる。
そしてこのような焼入れ焼戻し処理後の組織は衝繋値等
の粘り強さに優れ、疲れ破壊を起しにくく強靭となる。
の粘り強さに優れ、疲れ破壊を起しにくく強靭となる。
尚本実施例の場合、焼入れ焼戻し処理はカム部のカムリ
フタ部の必要部分のみに施すようにしているため、高周
波電源が３０ＫＨＺ以下でもよい。
フタ部の必要部分のみに施すようにしているため、高周
波電源が３０ＫＨＺ以下でもよい。
（発明の効果）
以上のように本発明の摺動部材は、摺動部の表層の組織
を、レーデブライト組織と焼戻しマルテンサイト組織或
は焼戻しソルバイト組織とすることによって優れた摺動
特性、すなわち耐スカフィング性、耐ピツチング性及び
耐摩耗性等の特性を発揮させることが出来る。このため
特に内燃機関用動弁機構のカムシャフトのカム部に適用
すれば、エンジンの高出力化等に対する要請に沿うこと
が出来る。
を、レーデブライト組織と焼戻しマルテンサイト組織或
は焼戻しソルバイト組織とすることによって優れた摺動
特性、すなわち耐スカフィング性、耐ピツチング性及び
耐摩耗性等の特性を発揮させることが出来る。このため
特に内燃機関用動弁機構のカムシャフトのカム部に適用
すれば、エンジンの高出力化等に対する要請に沿うこと
が出来る。
第１図は本発明の摺動部材の１例であるカムシャフトの
一部断面図、第２図は製造方法を示す工程図、第３図は
各工程中のカムシャフトの表面硬さを示す状態図、第４
図は従来の製造方法を示す工程図である。 尚同図中、１はカムシャフト、１ａは表層部、２はカム
部、４は高周波加熱コイルを示す。
一部断面図、第２図は製造方法を示す工程図、第３図は
各工程中のカムシャフトの表面硬さを示す状態図、第４
図は従来の製造方法を示す工程図である。 尚同図中、１はカムシャフト、１ａは表層部、２はカム
部、４は高周波加熱コイルを示す。
Claims (4)
- （１）ＪＩＳ ＦＣ２０〜ＦＣ３０相当の鋳鉄成分又は
Ｎｉ０．４〜０．６ｗｔ％、Ｃｒ０．５〜１．０ｗｔ％
、Ｍｏ０．５〜１．０ｗｔ％の組成分を含む合金鋳鉄を
構成材料とし、摺動部の表層部分がレーデブライト組織
と焼戻しマルテンサイト組織もしくは焼戻しソルバイト
組織との混合組織を有し、且つ表面硬さがＨＲＣ５５以
上であることを特徴とする摺動部を有する摺動部材。 - （２）ＪＩＳ ＦＣ２０〜ＦＣ３０相当の鋳鉄成分又は
Ｃ３．２〜３．６ｗｔ％、Ｎｉ０．４〜０．６ｗｔ％、
Ｃｒ０．５〜１．０ｗｔ％、Ｍｏ０．５〜１．０ｗｔ％
の組成分を含む合金鋳鉄からなる摺動部材を金型で鋳造
する鋳造工程と、離型後焼入れ処理する焼入れ工程と、
その後焼戻し処理する焼戻し工程を順次行ない、摺動部
の表層部分を金型鋳造により得られたレーデブライト組
織と、焼入れ焼戻しにより得られた焼戻しマルテンサイ
ト組織もしくは焼戻しソルバイト組織の混合組織とし、
しかも表面硬さをＨＲＣ５５以上とするようにしたこと
を特徴とする摺動部材の製造方法。 - （３）前記摺動部の焼入れ工程は、周波数１〜３０ＫＨ
Ｚの高周波誘導加熱により摺動部を９００℃〜１０５０
℃に加熱し、爾後、空冷或いは強制空冷によって冷却す
ることを特徴とする請求項第２に記載の摺動部材の製造
方法。 - （４）前記摺動部材は内燃機関用動弁機構のカムシャフ
トであり、又前記摺動部はカムであることを特徴とする
請求項第２又は第３に記載の摺動部材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2142977A JP2886265B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 内燃機関用動弁機構のカムシャフト、及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2142977A JP2886265B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 内燃機関用動弁機構のカムシャフト、及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0436438A true JPH0436438A (ja) | 1992-02-06 |
| JP2886265B2 JP2886265B2 (ja) | 1999-04-26 |
Family
ID=15328059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2142977A Expired - Fee Related JP2886265B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 内燃機関用動弁機構のカムシャフト、及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2886265B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013046445A1 (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | 日本ピストンリング株式会社 | 内燃機関用カムシャフトの製造方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3524037B2 (ja) | 2000-04-26 | 2004-04-26 | 電気興業株式会社 | クランクシャフトの高周波焼戻方法及び装置 |
| CN103817607B (zh) * | 2014-02-26 | 2016-01-20 | 江苏久联冶金机械制造有限公司 | 一种耐磨抛丸机叶片的制备方法 |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP2142977A patent/JP2886265B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013046445A1 (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | 日本ピストンリング株式会社 | 内燃機関用カムシャフトの製造方法 |
| WO2013047761A1 (ja) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | 日本ピストンリング株式会社 | 内燃機関用カムシャフトの製造方法 |
| JPWO2013047761A1 (ja) * | 2011-09-30 | 2015-03-30 | 日本ピストンリング株式会社 | 内燃機関用カムシャフトの製造方法 |
| KR101539314B1 (ko) * | 2011-09-30 | 2015-07-24 | 닛폰 피스톤 린구 가부시키가이샤 | 내연기관용 캠샤프트의 제조 방법 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2886265B2 (ja) | 1999-04-26 |
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