JPS5850354A - 球状黒鉛鋳鉄製カムシヤフト - Google Patents
球状黒鉛鋳鉄製カムシヤフトInfo
- Publication number
- JPS5850354A JPS5850354A JP14078081A JP14078081A JPS5850354A JP S5850354 A JPS5850354 A JP S5850354A JP 14078081 A JP14078081 A JP 14078081A JP 14078081 A JP14078081 A JP 14078081A JP S5850354 A JPS5850354 A JP S5850354A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- camshaft
- cam
- cast iron
- shaft
- graphite cast
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H53/00—Cams ; Non-rotary cams; or cam-followers, e.g. rollers for gearing mechanisms
- F16H53/02—Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams
- F16H53/025—Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams characterised by their construction, e.g. assembling or manufacturing features
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gears, Cams (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】
本発明は、カムシャフトに係り、更に詳細には球状黒鉛
鋳鉄製のカムシャフトに係る。
鋳鉄製のカムシャフトに係る。
自動車用エンジンに組込まれるカムシャフトは、長期間
に亙りその機能を十分に果し、またそれが組込まれるエ
ンジンなどの性能の向上を図るためには、できるだけ軽
量であり且耐摩耗性に優れていることが好ましい。
に亙りその機能を十分に果し、またそれが組込まれるエ
ンジンなどの性能の向上を図るためには、できるだけ軽
量であり且耐摩耗性に優れていることが好ましい。
かかるカムシャフトの耐摩耗性の向上は、従来より一般
に、普通鋳鉄製カムシャフト場合には、鋳造に際し冷し
金を用いて耐摩耗性の要求されるカムノーズの表面部な
どにチル組織を形成させるか、合金鋳鉄製カムシャフト
の場合にはカムノーズの表面部などを焼入れすることに
より行われている。またカムシャフトの軽量化は、従来
より一般に、切削加工、鋳抜き、パイプ鋳くるみなどに
よりシャフト部を中空化するか、又はシャフト部を細径
化することにより行われている。
に、普通鋳鉄製カムシャフト場合には、鋳造に際し冷し
金を用いて耐摩耗性の要求されるカムノーズの表面部な
どにチル組織を形成させるか、合金鋳鉄製カムシャフト
の場合にはカムノーズの表面部などを焼入れすることに
より行われている。またカムシャフトの軽量化は、従来
より一般に、切削加工、鋳抜き、パイプ鋳くるみなどに
よりシャフト部を中空化するか、又はシャフト部を細径
化することにより行われている。
しかし、シャフト部の中空化による軽量化、特に切削加
工による中空化に於ては、加ニトリルがチル組織に干渉
するほど大きな中空孔を形成することは困難であり、シ
ャフト部の外径の１／４程度の内径を有する中空孔しか
加工できない。また鋳抜き、パイプ鋳ぐるみなどによる
シャフト部の中空化に於ては、シャフト部の中空孔の内
径を大きくしようとすると、チル組織が中空孔の部分に
も形成されることなどによって割れや脆化などの問題が
生じるので、かかる方法の場合にもシャツ・ト部の外径
の１／４以上の内径を有する中空孔を形成することは非
常に困離である。またこれら生産技術的側面による中空
径拡大上の制約に加えて、普通鋳鉄や合金鋳鉄にて構成
されたカムシャフトの場合には、その強度的側面による
中空径拡大上の制約がある。例えば、普通鋳鉄の引張り
強さは２３ ？Ｉ／ ｍｍｐ前後であり、ヤング率も９
〜１２×１ ’０３ｋｇ／ ＊ｍＱ程度であるため、カ
ムシャフトに必要とされる強度等の性能を確保しまたそ
の機械加工時の於ける剛性を確保する必要から、カムシ
ャフトの中空径をその外径の１／３以上にすることは不
可能である。
工による中空化に於ては、加ニトリルがチル組織に干渉
するほど大きな中空孔を形成することは困難であり、シ
ャフト部の外径の１／４程度の内径を有する中空孔しか
加工できない。また鋳抜き、パイプ鋳ぐるみなどによる
シャフト部の中空化に於ては、シャフト部の中空孔の内
径を大きくしようとすると、チル組織が中空孔の部分に
も形成されることなどによって割れや脆化などの問題が
生じるので、かかる方法の場合にもシャツ・ト部の外径
の１／４以上の内径を有する中空孔を形成することは非
常に困離である。またこれら生産技術的側面による中空
径拡大上の制約に加えて、普通鋳鉄や合金鋳鉄にて構成
されたカムシャフトの場合には、その強度的側面による
中空径拡大上の制約がある。例えば、普通鋳鉄の引張り
強さは２３ ？Ｉ／ ｍｍｐ前後であり、ヤング率も９
〜１２×１ ’０３ｋｇ／ ＊ｍＱ程度であるため、カ
ムシャフトに必要とされる強度等の性能を確保しまたそ
の機械加工時の於ける剛性を確保する必要から、カムシ
ャフトの中空径をその外径の１／３以上にすることは不
可能である。
上述の問題と同様の問題が、カムシャフトのシャフト部
を細径化することによりその軽量化を図る場合にも存在
し、カムシャフトのシャフト部の直径を大きく低減する
ことは非常に困雛である。
を細径化することによりその軽量化を図る場合にも存在
し、カムシャフトのシャフト部の直径を大きく低減する
ことは非常に困雛である。
これに対しカムシャフトを引張り強さが７’Ｏｋｇ／
ＷＵ＋Ｕ程度でありヤング率も１６〜１７Ｘ１’０３ｋ
ｇ／ ｍ＋＋ｕ程度である球状黒鉛鋳鉄にて構成するこ
とにより、引張り強さの如き強度的側面からすれば、シ
ャフト部の断面積を普通鋳鉄製カムシャフトの場合の約
１／３に低減することができ、これによりシャフト部の
中空孔の大径化やシャフト部の細径化を図ることができ
、また剛性的側面から見た場合シャフト部の直径を普通
鋳鉄製カムシャフトの場合の約２／３に低減することが
できる。
ＷＵ＋Ｕ程度でありヤング率も１６〜１７Ｘ１’０３ｋ
ｇ／ ｍ＋＋ｕ程度である球状黒鉛鋳鉄にて構成するこ
とにより、引張り強さの如き強度的側面からすれば、シ
ャフト部の断面積を普通鋳鉄製カムシャフトの場合の約
１／３に低減することができ、これによりシャフト部の
中空孔の大径化やシャフト部の細径化を図ることができ
、また剛性的側面から見た場合シャフト部の直径を普通
鋳鉄製カムシャフトの場合の約２／３に低減することが
できる。
かくしてカムシャフトを球状黒鉛鋳鉄にて構成すれば、
そのシャフト部の細径化または中空径拡大化によって、
その重量を大幅に低減することができるが、その場合従
来の冷し合法等によってその耐摩耗性の向上を図ろうと
すると、初晶黒鉛が晶出して却ってその耐摩耗性が低下
したり、カムシャフトの断面全体がチル組織になって靭
性が低下するといった種々の問題がある。
そのシャフト部の細径化または中空径拡大化によって、
その重量を大幅に低減することができるが、その場合従
来の冷し合法等によってその耐摩耗性の向上を図ろうと
すると、初晶黒鉛が晶出して却ってその耐摩耗性が低下
したり、カムシャフトの断面全体がチル組織になって靭
性が低下するといった種々の問題がある。
本発明は、カムシャフトを軽量化し且その耐摩耗性を向
上させんとする場合に於ける上述の如き種々の問題に鑑
み、軽量であり且十分な強度を有し、しかもカム部に於
ける耐摩耗性が優れたカムシャフトを提供することを目
的としている。
上させんとする場合に於ける上述の如き種々の問題に鑑
み、軽量であり且十分な強度を有し、しかもカム部に於
ける耐摩耗性が優れたカムシャフトを提供することを目
的としている。
かかる目的は、本発明によれば、球状黒鉛鋳鉄にて構成
されたカム部とシャフト部とを有し、前記カム部のカム
表面の少なくとも一部は高エネルギー密度源により再溶
融されチル化されていることを特徴とするノＪムシャフ
トによって達成される。
されたカム部とシャフト部とを有し、前記カム部のカム
表面の少なくとも一部は高エネルギー密度源により再溶
融されチル化されていることを特徴とするノＪムシャフ
トによって達成される。
本発明によれば、カムシャフトは強度及び靭性に優れた
球状黒鉛鋳鉄にて構成されるので、そのシャフト部を細
径化しまたはその中空径を拡大化することができ、これ
によりカムシャフトを大きく軽量化することができる。
球状黒鉛鋳鉄にて構成されるので、そのシャフト部を細
径化しまたはその中空径を拡大化することができ、これ
によりカムシャフトを大きく軽量化することができる。
また特に耐摩耗性の要求されるカム面を、レーザ、Ｔｒ
Ｇアーク、電子ビームの如き高エネルギー密度源を用い
て部分的に再溶融し、その再溶融表面下の固相部分によ
る自己冷却効果によって再溶融部を急速に冷却し凝固さ
せることにより、初晶黒鉛が晶出しておらず実質的にセ
メンタイトのみよりなる耐摩耗性に優れたチル組織を得
ることができるので、カム部の耐摩耗性が優れたカムシ
ャフトを得ることができる。
Ｇアーク、電子ビームの如き高エネルギー密度源を用い
て部分的に再溶融し、その再溶融表面下の固相部分によ
る自己冷却効果によって再溶融部を急速に冷却し凝固さ
せることにより、初晶黒鉛が晶出しておらず実質的にセ
メンタイトのみよりなる耐摩耗性に優れたチル組織を得
ることができるので、カム部の耐摩耗性が優れたカムシ
ャフトを得ることができる。
例えば、本発明によれば、ねずみ鋳鉄にて構成された従
来のカムシャフトと比較して、シャフト５一 部を中空化する場合には中空径を約３倍に拡大すること
ができ、また細径化する場合にはシャフト部の外径を約
４１５に低減することができ、これによりカムシャフト
全体の重量を約２５〜４５％低減することができる。
来のカムシャフトと比較して、シャフト５一 部を中空化する場合には中空径を約３倍に拡大すること
ができ、また細径化する場合にはシャフト部の外径を約
４１５に低減することができ、これによりカムシャフト
全体の重量を約２５〜４５％低減することができる。
また本発明によれば、カム部の表面部のみが高エネルギ
ー密度源により再溶融されチル化されるので、カムシャ
フトの靭性が損なわれることもなく、Ｈｖ＝６５’Ｏ以
上の硬さを有し優れた耐摩耗性を有するチル組織よりな
り、またねずみ鋳鉄を再溶融する場合の如きブローホー
ルの発生が全くない良好な表面性状のカム部を有するカ
ムシャフトを得ることができる。
ー密度源により再溶融されチル化されるので、カムシャ
フトの靭性が損なわれることもなく、Ｈｖ＝６５’Ｏ以
上の硬さを有し優れた耐摩耗性を有するチル組織よりな
り、またねずみ鋳鉄を再溶融する場合の如きブローホー
ルの発生が全くない良好な表面性状のカム部を有するカ
ムシャフトを得ることができる。
以下に添付の図を参照しつつ、本発明による球状黒鉛鋳
鉄製カムシャフトの実施例について詳細に説明する。
鉄製カムシャフトの実施例について詳細に説明する。
下記の表１に示す組成を有する球状黒鉛鋳鉄を、第１図
に示されている如く、全長４８’Ｏｎ３シャフト部外径
３’Ｑ＋ｕ＋、中空径２２＋ｎｌｌ１の寸法を有し４組
のカム部１と該カム部と一体的に成形されたシ６− ャフト部２とを有する１ ８ ’Ｏ’ＯＣＣ４気筒４サ
イクルエンジン用のカムシャフトを鋳造した。そしてそ
のカムシャフトのカム部３のみを、直径３゜２１＋１ｆ
ｆｉのＷ−Ｔｔ＋電極を装着されたパルスＴＩＧ溶接機
を用いて、下記の表２の再溶融条件にて表面硬化処理を
行った。
に示されている如く、全長４８’Ｏｎ３シャフト部外径
３’Ｑ＋ｕ＋、中空径２２＋ｎｌｌ１の寸法を有し４組
のカム部１と該カム部と一体的に成形されたシ６− ャフト部２とを有する１ ８ ’Ｏ’ＯＣＣ４気筒４サ
イクルエンジン用のカムシャフトを鋳造した。そしてそ
のカムシャフトのカム部３のみを、直径３゜２１＋１ｆ
ｆｉのＷ−Ｔｔ＋電極を装着されたパルスＴＩＧ溶接機
を用いて、下記の表２の再溶融条件にて表面硬化処理を
行った。
１
組成［％］ （残部Ｆｅ）
Ｃ８ＩＭｎＰＳＭ。
実施例３．７５ ２．４５ ０．３ ０，０１５０．０
１００．０５０比較例３．２ ２．０ ０．７ ０，０
３ ０．０３ ０表２ 項目 条件 備考 ピーク電流１ ｐ ９０Ａ ピーク電流時間Ｔ １１ ０．２ｓｅｃ イ艷ｊ≠
ベース電流時閂Ｔｂ ０．２ｓｅｃ Ｑ電圧Ｖ
２０Ｖ ビーム送り速度Ｖ １５ｍ１Ｉ／ ｓｅａトーチ角θ
２０゜ シールドガス圧 １．０ｋｌ；１１０ｉｌ”この実施
例によるカムシャフトに対する比較例として、上述の表
１に示された組成を有するねずみ鋳鉄にて、上述の実施
例によるカムシャフトと同−形状及び同一寸法に鋳造さ
れたカムシャフトを用意した。但しその内径は７．５１
であり、そのカム部は従来の冷し合法により表面硬化さ
れたものである。
１００．０５０比較例３．２ ２．０ ０．７ ０，０
３ ０．０３ ０表２ 項目 条件 備考 ピーク電流１ ｐ ９０Ａ ピーク電流時間Ｔ １１ ０．２ｓｅｃ イ艷ｊ≠
ベース電流時閂Ｔｂ ０．２ｓｅｃ Ｑ電圧Ｖ
２０Ｖ ビーム送り速度Ｖ １５ｍ１Ｉ／ ｓｅａトーチ角θ
２０゜ シールドガス圧 １．０ｋｌ；１１０ｉｌ”この実施
例によるカムシャフトに対する比較例として、上述の表
１に示された組成を有するねずみ鋳鉄にて、上述の実施
例によるカムシャフトと同−形状及び同一寸法に鋳造さ
れたカムシャフトを用意した。但しその内径は７．５１
であり、そのカム部は従来の冷し合法により表面硬化さ
れたものである。
これら二つのカムシャフトについて、重量測定、表面硬
さ測定等を行ったところ、下記の表３に示す如き結果を
得た。
さ測定等を行ったところ、下記の表３に示す如き結果を
得た。
Ｌ屯
実施例 比較例
表面硬さ［Ｈｖコ ７１０〜８１０５５０〜６１０表面
粗さ［ｚ ］ ３．２ ３．２セメン
タイト セメンタイト 組 織 ＋少量のマル ＋パーライトテンサイド チル深さ［ｍｉ］ １．５ ７．５こ
の表３より上述の実施例によるカムシャフトは従来のカ
ムシャフトに比べその重量が約４５％低減されており、
またその表面硬さが約３０％高いことが解る。
粗さ［ｚ ］ ３．２ ３．２セメン
タイト セメンタイト 組 織 ＋少量のマル ＋パーライトテンサイド チル深さ［ｍｉ］ １．５ ７．５こ
の表３より上述の実施例によるカムシャフトは従来のカ
ムシャフトに比べその重量が約４５％低減されており、
またその表面硬さが約３０％高いことが解る。
また上述の二種類のカムシャフトを、１８’Ｏ’０ＣＣ
４気筒４サイクルエンジンに組込み、下記の表４に示す
試験条件にて耐久試験を行い、その摩耗量を測定したと
ころ、下記の表５に示す結果を得た。
４気筒４サイクルエンジンに組込み、下記の表４に示す
試験条件にて耐久試験を行い、その摩耗量を測定したと
ころ、下記の表５に示す結果を得た。
９−
青コＬ
試験時間［ｈｒ］ ５’Ｏ’０回転数［
ｒｐｍ ］ ２’Ｏ’Ｏ’０使用オイル
１’ＯＷ／３’０オイル交換 ４
’Ｏｈｒ毎スプリング荷重 通常の１．５倍油温
［℃］ ９’Ｏ±５表５ 鋳鉄再溶数品） ０〜５０ ＋合金鋳鉄リフター 比較例（冷し金 チルカムシャフト） １５〜３０ ５〜８十合金鋳
鉄リフター この表５より、上述の実施例によるカムシャフトに於て
は、カム側及びリフター側両方の摩耗量が従来のカムシ
ャフトの場合に比べ大きく低減さ１ｏ−一 れていることが解る。
ｒｐｍ ］ ２’Ｏ’Ｏ’０使用オイル
１’ＯＷ／３’０オイル交換 ４
’Ｏｈｒ毎スプリング荷重 通常の１．５倍油温
［℃］ ９’Ｏ±５表５ 鋳鉄再溶数品） ０〜５０ ＋合金鋳鉄リフター 比較例（冷し金 チルカムシャフト） １５〜３０ ５〜８十合金鋳
鉄リフター この表５より、上述の実施例によるカムシャフトに於て
は、カム側及びリフター側両方の摩耗量が従来のカムシ
ャフトの場合に比べ大きく低減さ１ｏ−一 れていることが解る。
また第２図に示されている如く、中実のシャフト部を有
する球状黒鉛鋳鉄製カムシャフトを製造し、そのカムシ
ャフトと従来の同様のカムシャフトとについて上述の如
き各種の試験を行ったところ、本発明によるカムシャツ
１〜は従来のカムシャツ１へに比して、その重量が約２
４％低減されており、また耐久試験に於ける摩耗量も実
質的にＯであることが確認された。
する球状黒鉛鋳鉄製カムシャフトを製造し、そのカムシ
ャフトと従来の同様のカムシャフトとについて上述の如
き各種の試験を行ったところ、本発明によるカムシャツ
１〜は従来のカムシャツ１へに比して、その重量が約２
４％低減されており、また耐久試験に於ける摩耗量も実
質的にＯであることが確認された。
以上に於ては、本発明を特定の実施例について詳細に説
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であるこ
とは当業者にとって明らかであろう。
明したが、本発明はかかる実施例に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であるこ
とは当業者にとって明らかであろう。
第１図は中空のシャフト部を有する本発明による球状黒
鉛鋳鉄製カムシャフトの一つの実施例を示す正面図、第
２図は中実のシャフト部を有する本発明による球状黒鉛
鋳鉄製カムシャフトの他の一つの実施例を示す第１図と
同様の正面図である。 １・・・カム部、２・・・シャフト部９３・・・カム面
持 許 出 願 人 トヨタ自動車工業株式会社代
理 人 弁理士 明 石 昌
毅１２−
鉛鋳鉄製カムシャフトの一つの実施例を示す正面図、第
２図は中実のシャフト部を有する本発明による球状黒鉛
鋳鉄製カムシャフトの他の一つの実施例を示す第１図と
同様の正面図である。 １・・・カム部、２・・・シャフト部９３・・・カム面
持 許 出 願 人 トヨタ自動車工業株式会社代
理 人 弁理士 明 石 昌
毅１２−
Claims (1)
- （１）球状黒鉛鋳鉄にて構成されたカム部とシャフト部
とを有し、前記カム部のカム表面の少なくとも一部は高
エネルギー密度源により再溶融されチル化されているこ
とを特徴とするカムシャフト１（２、特許請求の範囲第
１項のカムシャフトに於て、前記シャフト部は中空に構
成されており、その内径はその外径の実質的に１／２以
上であることを特徴とするカムシャフト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14078081A JPS5850354A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | 球状黒鉛鋳鉄製カムシヤフト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14078081A JPS5850354A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | 球状黒鉛鋳鉄製カムシヤフト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5850354A true JPS5850354A (ja) | 1983-03-24 |
Family
ID=15276566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14078081A Pending JPS5850354A (ja) | 1981-09-07 | 1981-09-07 | 球状黒鉛鋳鉄製カムシヤフト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5850354A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3941338A1 (de) * | 1988-12-20 | 1990-06-21 | Mazda Motor | Verfahren zum herstellen eines gleitteils aus gusseisen |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4527442Y1 (ja) * | 1969-08-08 | 1970-10-23 | ||
| JPS5457010A (en) * | 1977-09-22 | 1979-05-08 | Audi Ag | Cam shaft especially* cam shaft produced from cast iron for reciprocating piston internal combustion engine |
-
1981
- 1981-09-07 JP JP14078081A patent/JPS5850354A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4527442Y1 (ja) * | 1969-08-08 | 1970-10-23 | ||
| JPS5457010A (en) * | 1977-09-22 | 1979-05-08 | Audi Ag | Cam shaft especially* cam shaft produced from cast iron for reciprocating piston internal combustion engine |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3941338A1 (de) * | 1988-12-20 | 1990-06-21 | Mazda Motor | Verfahren zum herstellen eines gleitteils aus gusseisen |
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