JPH0577025A - 複合カムリング材の製造方法 - Google Patents

複合カムリング材の製造方法

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JPH0577025A
JPH0577025A JP13727691A JP13727691A JPH0577025A JP H0577025 A JPH0577025 A JP H0577025A JP 13727691 A JP13727691 A JP 13727691A JP 13727691 A JP13727691 A JP 13727691A JP H0577025 A JPH0577025 A JP H0577025A
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JP
Japan
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cam ring
thin
liquid phase
sintered
sintering
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JP13727691A
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English (en)
Inventor
Kazutoshi Takemura
和俊 武村
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Riken Corp
Original Assignee
Riken Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 液相焼結材をカムリングに使用して加工コス
トが嵩まず、優れた耐摩耗性を発揮するカムリングを製
造する。 【構成】 C:1〜3%、Cr:3〜20%、Mo:
0.2〜3%、P:0.2〜1.5%及び/又はB:
0.04〜0.5%を含有し、残部が実質的にFeであ
る薄肉筒状体1を液相焼結により製作し、薄肉状筒状体
1の外側をアルミニウム合金10の溶湯で鋳包む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車用パワーステア
リングのカムリングの製造方法に関するものである。か
かるカムリングは内周面では相手材である複数枚のベー
ンがエンジンの回転数又は車速に応じて油圧媒体の背圧
を受けて高面圧で摺動し、内周面以外の部分は単なる油
圧油の通路またはボルト穴構造になっているので、内周
面には機能上耐摩耗性が要求されるが、その他の部分は
耐摩耗性は要求されず、形状寸法精度が要求されてい
る。
【0002】
【従来の技術】従来カムリングの材料としては、低合金
鉄系焼結材の摺動内面を浸炭焼入し、その他の部分には
ボルト穴などを機械加工により形成して使用している。
低合金鉄系浸炭焼入焼結材は低合金含有量のために粉末
の成形性が良好であり、また焼結後機械仕上げを行う場
合は、切削性もすぐれているので、カムリングの寸法精
度が良好であり、又浸炭焼入れにより内面部の基地がマ
ルテンサイト化しMHVで800程度の硬さとなるか
ら、寸法精度とある程度の耐摩耗性の要求が満たされ
る。したがって従来材はカムリング材としての要求性能
をかなりのレベルで充たしている。一方、液相焼結法を
利用した鉄系の高密度焼結材は、硬度が高い炭化物相が
得られるのみならず焼結後の冷却速度を空冷なみに速め
ると基地の硬さは浸炭焼入れ以上になるので、浸炭焼入
材以上の耐摩耗性が認められる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来カムリングに使用
されている低合金鉄系焼結材の浸炭焼入材は、硬度自体
はかなりあるが、MHV800程度では十分ではなく、
さらに焼結空孔が摩耗の起点になるので、高い圧力がか
かる摺動条件では摩耗性が起こり易い。一方液相焼結材
は焼結時の寸法収縮が大であるので焼結体の寸法がばら
つき、所定のカムリング形状にするには削り代を非常に
大きく設定せざるをえず、結果として非常に高い加工コ
ストがかかる。このような理由によりカムリングには液
相焼結材は実用化されていない。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に係るパワーステ
アリング用複合カムリング材の製造方法は、C:1〜3
%、Cr:3〜20%、及びMo:0.2〜3%を含有
し、さらにP:0.2〜1.5%及び/又はB:0.0
4〜0.5%を含有し、残部が実質的にFeである薄肉
筒状体を液相焼結により製造し、その外側をアルミニウ
ム又はアルミニウム合金の溶湯で鋳包むことを特徴とす
る。本発明においては上記の液相焼結の問題点を解決す
るため、カムリングの内周面にカム形状の耐摩耗性を有
する薄肉筒状体を配置した複合カムリングを提供する。
【0005】図1は、本発明に係る複合カムリング材を
組み込んだパワーステアリングの駆動部の一例を示す。
図中、1は薄肉筒状体である。その厚さは好ましくは
0.4〜12.0mmとしてベーン4との摺動に必要な
強度と耐摩耗性が得られる厚みだけを耐摩耗性焼結材料
より構成する。薄肉筒状体1は基本的には液相焼結によ
る収縮が少なくなるような厚さを有し、またカムリング
内面とほぼ同じ形状を有するものである。製作条件によ
り内面に多少の削り代をつけることは通常必要であり、
この場合あらかじめ大きい変形が見込まれる場所には大
きな削り代を付けてもよい。また筒状体の外面は通常内
面と相似形状になるが、鋳包みを容易にするためのある
いは鋳型への固定を容易にするための突起などを付けて
もよい。
【0006】筒状体はその外側でアルミニウム又はアル
ミニウム合金10に鋳包まれている。ここでアルミニウ
ム又はアルミニウム合金(以下「アルミニウム合金」と
いう)を使用したのは、軽量であることと、溶融温度が
比較的低いために鋳包みの際に薄肉の焼結材料の厚みを
減らすことがないからである。また鋳包みによる複合材
料の接合を使用したのは焼嵌め、圧接などの他の接合法
と比較して薄肉材を変形させることなくまた接合操作が
簡単で薄肉筒状体のほぼ原形のまま接合が可能であるか
らである。
【0007】図中、2はベーン4を出入れするスロット
を備えたローター、3はローター2を偏心回転させる駆
動力を与えるシャフト、5はローター2と複合カムリン
グの間に存在して油圧媒体の吸入間隙、7は全体のハウ
ジング、いずれも公知のものである。
【0008】以下、薄肉筒状体を構成する焼結材の組成
限定理由を説明する。Cが1%未満であると、炭化物量
が少なく耐摩耗性が不足する他に、液相の発生量が少な
くなって液相焼結の効果が乏しくなるかあるいは消滅す
る。一方Cが3%を超えると、液相の発生量が多くなり
すぎて焼結中の変形が著しくなり、さらに遊離炭素(グ
ラファイト)の量が多くなるので好ましくない。Crが
3%未満では特殊炭化物の生成量が少なくなるので耐摩
耗性が不充分になる。一方、Crが20%を超えると炭
化物が粗大化し、靭性が低下する。Moが0.2%未満
であると、Mo含有炭化物の割合が少なくCrの炭化物
の割合が多くなる。薄肉筒状体は鋳包みの際に600℃
以上の温度にさらされ、焼き戻しを受ける。また鋳包み
後には焼結材は焼結後の冷却速度より遅い速度で冷却さ
れるから、急冷による硬化は余り期待できない。この場
合Moの炭化物が存在すると強度低下が少なくかつ高い
高度が得られるので、0.2%以上のMoが存在するこ
とが鋳包みとの関係で必要である。Moが3%を超える
と成形時の圧縮性が劣る。
【0009】上記元素以外に耐摩耗性を向上させるため
に、薄肉筒状体にV、W、Nb等を3%以下含有させる
ことができる。液相焼結を行うためには0.2%以上の
P又は0.04%以上のBあるいはこれらの両方を含有
し、低融点Fe−C−B(P)三元共晶を生成させる必
要がある。ただし、Pが1.5%以上、Bが0.04%
以上になると三元共晶の割合が多すぎるために、焼結材
の機械的特性が優れない。またPの固溶による鉄基地の
脆化や、硬いほう化物の生成による相手材の摩耗などが
起こるので好ましくない。
【0010】液相焼結は1000〜1250℃の温度で
行い、焼結後の密度が95%以上である焼結体を得るよ
うに焼結パラメータを調節する。薄肉筒状体の液相焼結
においては本出願人が特願平1−34678号にて提案
した中空焼結体製造法を採用することが好ましい。すな
わち、(1)製造しようとする中空焼結体の内法(うち
のり)寸法と実質的に同じ外形寸法を有する成形体を用
意し、原料粉を成形し、液相焼結による収縮を見込んだ
寸法の中空圧粉体とし、前記圧粉体の中空部に前記成形
体を挿入し、液相焼結して前記圧粉体を焼結体とし、
(4)焼結体から成形体を抜き取ることにより薄肉焼結
体を高い歩留まりで製造することができる。「成形体」
には焼結時に焼結体に融着しない、例えばアルミナ、ジ
ルコニア、窒化珪素等のセラミックス粉末(粒径0.0
1〜1.0mm)に例えば熱硬化性樹脂をバインダとして
添加した粉末、或は鋳物砂を成形してなるものが便利に
使用できる。また、所定の形状、寸法に加工した焼結温
度よりも高い融点を有する金属、又はセラミックスの成
形体表面に薄いセラミックス粉末の被覆を施したものも
使用できる。前者は焼結後に崩すことによって焼結体か
ら容易に除去でき、後者は焼結後に引抜くことによって
焼結体から容易に除去できる。アルミニウム合金の鋳包
みは鋳型中に薄肉焼結体を固定してその回りに溶湯を鋳
造することにより行う。アルミニウム合金は鋳造に適し
たものであれば特に限定されない。
【0011】
【作用】相手材であるベーンと摺動するカムリング内面
を筒状の液相焼結材料とすることにより耐摩耗性を高
め、また液相焼結材料を薄肉材料とすることによって焼
結中の寸法収縮を小さくする。薄肉筒状体を補強する外
側材料をアルミニウム合金の鋳包み材とすることによっ
て、薄肉筒状体を変形させずに高い接合強度を得る。ま
たアルミニウム合金と複合したことによって、その融点
を超える温度で行われる浸炭は不可能になった。そこで
焼結材の組成をモリブデン添加の高クロム合金鉄とし
た。この組成は浸炭による硬化よりも液相焼結中の高温
により硬い炭化物を多量に形成する硬化に適している。
すなわち、CrとMoを含有させることにより特殊炭化
物を形成させ、優れた耐摩耗性を得る。
【0012】
【実施例】組成がCr:11.5%、Mo:0.99
%、V:1.92%、P:0.75%、T.C:2.0
%である−100メッシュの鉄合金粉末を用意し、カム
形状の厚さ2mmでしかも対角線2箇所に凸形状の位置決
めマークのついた成形金型に該粉末を充填し6t/cm2
圧力で圧粉成形した。圧粉成形体を1130℃で焼結し
たところ、厚さ1.8mm、内短径40mm、内長径5
6mm、高さ20mm、密度98.5%の焼結材が得ら
れた。その組織は、主として20面積%の特殊炭化物と
残部ソルバイトより主として構成されている。該焼結材
の外側の突起をダイカスト鋳型の凹部に入れて焼結材を
固定して、AC2A相当のアルミニウム合金を焼結材の
外側に流し込み該焼結材を鋳包み、カムリング材を得
た。焼結材の内面にあらかじめ設けておいた研削取り代
を研削して薄肉カム形状の高クロム液相焼結材−アルミ
ニウム合金外側バックアップ構造よりなる複合材料を得
た。内周面の硬さはHRCで50以上で、優れた耐摩耗
性を有している。また、研削取り代は0.5mm程度で
あり、それによる歩留まり低下は僅かであり、またロー
ターとの摺動をスムースにするために通常必要とされる
加工と比べて加工コストの増加はほとんどなかった。
【0013】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成したか
ら、軽量かつ寸法精度が優れ、加工コストが嵩まない複
合カムリングの製法であり、また浸炭によらないで優れ
た耐摩耗性を得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法により製造した複合カムリングを
組込んだオートマチックトランスミッション用駆動部の
断面図である。
【符合の説明】
1 薄肉筒状体 2 ロータ 3 シャフト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C22C 38/22

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C:1〜3%、Cr:3〜20%、及び
    Mo:0.2〜3%を含有し、さらにP:0.2〜1.
    5%及び/又はB:0.04〜0.5%を含有し、残部
    が実質的にFeである薄肉筒状体を液相焼結により製作
    し、該薄肉状筒状体をその外側でアルミニウム又はアル
    ミニウム合金の溶湯で鋳包むことを特徴とするパワース
    テアリング用複合カムリング材の製造方法。
JP13727691A 1991-05-13 1991-05-13 複合カムリング材の製造方法 Pending JPH0577025A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016158738A1 (ja) * 2015-03-27 2016-10-06 株式会社ダイヤメット 耐酸化性、高温耐摩耗性、耐塩害性に優れる耐熱焼結材およびその製造方法

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