JPS59155660A - 中空カムシヤフトおよびその製造方法 - Google Patents

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】 この発明は、中空カムシャフトおよびその製造方法に関
するものである。

従来、中空カムシャフトとしては、例えば第１図および
第２図に示すようなものがある。これらのうち、第１図
の中空カムシャフト１は、素材管をバルジ加工によりカ
ムの断面形状に成形したものを所定の幅に切断して複数
の中空カムピース２を製作し、これらの中空カムピース
２を所定の間隔郁よび傾斜角で中空シャフト３に溶接等
により固着してなるものである。また、第２図の中空カ
ムシャフト４は、単一部材よりなる中空カムピース５を
あらかじめ製作しておき、これらの中空カムピース５と
中空シャフト６とを嵌合した状態で、前記中空シャフト
６内を加圧するバルジ成形を行うことにより、前記中空
カムピース５と中空シャフト６とを固着してなるもので
ある。

しかしながら、このような従来の中空カムシャフトにあ
っては、中空カムピース２，５が管材または溶製材より
なる場合には、中空カムピース２．５に浸炭処理や高周
波焼入れ等の表面硬化処理を施すことによって、耐摩耗
性を向キさせるのが普通であり、この中空カムピース２
，５を／ヘルジ成形によって中空シャフト３，６に固着
する際の問題点は比較的少ないが、このようにして製作
された中空カムシャフトｌ　、４を高出力エンジンヤテ
ィーゼルエンジン等のカムシャフトとして使用した場合
には、上述の表面硬化処理だけではピッチングなどを生
じて摩耗しやすく、カム材としての耐摩耗性に劣るとい
う問題点があった。

そこで、カムピースを耐摩耗性のある合金から作製して
カム表面の摩耗を少なくすることも考えられるが、この
ような耐摩耗性合金は、耐摩耗性を向上させるために炭
化物を形成させる成分組成として、Ｃｒ　、　Ｍ　ｏ　
、　Ｖ　、　Ｗ　、　Ｂ等の高価な元素を添加した合金
を用いる場合が多く、したがって中空カムシャフトがコ
スト高になるという問題点があった。加えて、上記した
耐摩耗性合金は、耐摩耗性を得るために高硬度であり且
つ靭性が低いことから、バルジ成形加工時において中空
シャフトが膨張変形する際に耐摩耗性合金よりなるカム
ピースが割れを生ずることがあるという問題点があった
。

この発明は、上述したような従来の問題点に着目してな
されたもので、表面の耐摩耗性が優れ、高出力エンジン
やディーゼルエンジン用のカムシャフトとして使用した
場合でも十分な耐摩耗性を発揮し、しかも靭性にも優れ
ているため／くルジ成形加工時に割れ等の不具合が発生
するおそれが小さく、加えてカムシャフトの軽量化にも
寄与する中空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。

この発明による中空カムシャフトは、内周部が高靭性の
焼結体または溶製材よりなり、外周部の一部（特にカム
ノーズ部）または全部が耐摩耗性の焼結体よりなる中空
カムピースを、バルジ成形により中空シャフトに固着し
てなることを特徴としている。

また、この発明による中空カムシャフトの製造方法は、
焼結後に高靭性が得られる粉末、圧粉体、仮焼結体、焼
結体または溶製材よりなり且つ中空カムピースの内周部
の形状に対応した形状部分を有する内周部材と、焼結後
に耐摩耗性が得られる粉末、圧粉体、仮焼結体または焼
結体よりなり且つ中空カムピースの外周部の一部（特に
カムノーズ部）または全部の形状に対応した形状部分−
を有する外周部材とを重ね合わせた重合状ｆｆ、にして
所定の雰囲気中で焼結することにより中空カムピースを
製作し、前記中空カムピースと中空シャフトとを嵌合し
て、前記中空シャフト内を適宜の・流体圧力により加圧
するバルジ成形を行うことにより、前記中空カムピース
と中空シャフトとを固着することを特徴としている。

さらに、同一の目的を達成する他の発明による中空カム
シャフトの製造方法は、高靭性の焼結体または溶製材よ
りなり且つ中空カムピースの内周部の形状に対応した形
状部分を有する内周部材と、焼結後に耐摩耗性が得られ
る圧粉体または仮焼結体よりなり且つ中空カムピースの
外周部の一部（特にカムノーズ部）または全部の形状に
対応した形状部分を有する外周部材とを重ね合わせた重
合状態にすることにより仮焼中空カムピースを゛製作し
、前記仮焼中空カムピースと中空シャフトとを嵌合して
、前記中空シャフト内を適宜の流体圧力により加圧する
バルジ成形を行うことにより、前記仮焼中空カムピース
と中空シャフトとを固着し、その後所定の雰囲気中で焼
結することを特徴としている。

さらにまた、この発明による中空カムシャフトおよびそ
の製造方法にあっては、カムシャフトの構成部品である
ジャーナルやエンドピースについても上記カムピースと
同様に構成しあるいは製作したものを用いることが可能
であり、この発明に当然台まれるものである。

以下、この発明をさらに詳細に説明する。

第３図〜第６図は、この発明の一実施例を示す図であっ
て、この中空力ムシャフ）１１は、その６Ｂ分において
、エンドピース（ジャーナル）１２とジャーナル１３と
の間に二個のカムピース１４　＋’　ｌ　４を固着して
なるものである。そして。

上記カムピース１４は、第４図にも示すように、中空孔
１４ａを有すると共に中空孔１４ａの一部分に凹部１４
ｂを有し、かつ内周部（１４ｃ）が高靭性の焼結体また
は溶製材よりなり、外周部（１４ｄ）が耐摩耗性の焼結
体よりなるものである。また、エンドピース１２および
ジャーナルＬ３も、それぞれ第５図および第６図に示す
ように、中空孔１２ａ、１３ａを有すると共に中空孔１
２ａ、１３ａの一部分に凹部１２ｂ、１３ｂを有し、か
つ内周部（１２ｃ）、（１３ｃ）が高靭性性の焼結体ま
たは溶製材よりなり、外周部（１２ｄ’）、（１３ｄ）
が耐摩耗性の焼結体よりなるものである。そして、それ
らの中空エンドピース１２．中空ジャーナル１３．中空
カムピース１４．１４と中空シャフト１５とを各々所定
位置で嵌合し、中空シャフト１５内を適宜の流体圧力に
より加圧するバルジ成形を行・うことにより前記中空シ
ャツ）１５を各中空孔１２ａ、１３ａ。

１４ａおよび凹部１２ｂ　、１３ｂ　、１４ｂまで拡開
し、中空エンドピース１２．中空ジャーナル１３、中空
カムピース１４．１４と中空シャフト１５とを固着する
ことによって中空カムシャフト１１としたものである。

なお、中空エンドピース１２．中空ジャーナル１３、中
空カムピース１４に適宜油孔を設けておくことも可能で
ある。また、図示の場合には中空カムシャフトｌｌの一
部のみを示しているが、ジャーナル１３およびカムピー
ス１４の個数はエンジンの気筒数に応じて定められるも
のである。

第７図はこの発明の他の実施例にょ為中空カムシャフト
の中空カムピースを示す図であって、この中空カムピー
ス１４は、中空孔１４ａを有すると共に中空孔１４ａの
一部分に凹部１４ｂを有し、かつ内周部（１４ｃ）が高
靭性の焼結体または溶製材よりなり、外周部の一部特に
カムノーズ部（１４ｄ）が耐摩耗性の焼結体よりなるも
のである。

このようにすれば、一般的に高価である＃塵耗性焼結合
金の使用量を減らすことができ、中空カムシャフトｌｌ
のコスト低減を図ることが可能となる。

次に、この発明による中空カムシャフトの製造方法につ
いて説明する。

第８図〜第１９図はこの発明の各実施態様を示す図であ
って、これらのうち第８図に示す工程では、焼結後に高
靭性が得られる粉末を配合し、この粉末を圧粉成形した
のち脱ろう又は仮焼結することによって、第２０図に示
すような中空孔１４ａを有すると共に中空孔１４ａの一
部分に四部１４ｂを有する内周部材１４ｃｔｌ−製作し
、一方、焼結後に耐摩耗性が得られる粉末を配合し、こ
の粉末を圧粉成形したのち脱ろう又は仮焼結することに
よって、第２１図に示すような中空孔１４ｅを有する外
周部材１４ｄを製作し、次いで第２２図に示すように内
周部材１４ｃと外周部材１４ｄとを嵌合して重合状態と
したのち、所定の雰囲気中（好ましくは非酸化性雰囲気
中、真空雰囲気中）で焼結することによって両部材１４
ｃ。

１４ａ間で拡散接合が生じて一体となった中空カムピー
ス１４を製作し、その後第２３図に示すように中空カム
ピース１４と中空シャフト１５とを嵌合したのち、前記
中空シャフト１５内を適宜の流体圧力により加圧するバ
ルジ成形を行うことによって、第２４図に示すように、
中空シャフト１５を一中空カムピース１４の中空孔１４
ａおよび凹部１４ｂに向けて拡開し、中空カムピース１
４と中空シャフト１５とを固着することによって中空カ
ムシャフト１１を得る。

なお、内周部材１４ｃを形成するための粉末としては、
前述のように、焼結後に高靭性が得られる粉末を用い、
焼結後に行われるバルジ成形加工に酎え得るようにする
。このような粉末としては、例えば、Ｆｅ−Ｃ系、Ｆｅ
−Ｃｕ、−Ｃ系。

Ｆ　ｅ　−Ｎ　ｉ　−Ｍ　ｏ、　−Ｃ系等の鉄系粉末が
用いられる。他方、外周部材１４ｄを形成するだめの粉
末としては、前述のように、焼結後に優れた耐摩耗性が
ｆ！Ｉられる粉末を用い、！耐摩耗性か良好でカムの摩
耗量が少なくなるようにする。このような粉末としては
、例えば、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｃ系。

Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｖ−Ｃ系、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｂ−Ｃ系等
の鉄系合金粉末が用いられる。この場合の＃斤耗性合金
粉末としては、焼結後にマトリックス素地中に金属炭化
物（Ｍ３Ｃ９Ｍ３Ｃ２等）か分散析出する合金系のもの
が望ましい。そして、内周部材１４ｃと外周部材１４ｄ
とをｉ重合した後の接触界面における拡散現象を高める
ために、焼結時において外周部材１４ｄの方が内周部材
１４ｃよりも多く収縮する材料の組合わせとすることが
望ましく、さらに内周部材１４ｃと外周部材１４ｄの各
々の焼結温度がなるべく近いことが望ましい。

第９図および第１０図は他の実施態様を示す図であって
、第８図の工程において、内周部材１４ｃ（第９図の場
合）または外周部材１４ｄ（第１０図の場合）を焼結し
たのち嵌合する場合を示している。なお、内周部材１４
ｃと外周部材１４ｄの両方を焼結したのち嵌合する工程
をとることもありうるが、この場合寸法精度が高くない
と嵌合の際の圧入力を高く必要としたり、割れを生じた
りするようになる。

第１１図はさらに他の実施態様を示す図であって、内周
部材１４ｃおよび外周部材１４ｄをそれぞれ比較的低い
圧力で予備圧粉成形することにより作製したのち嵌合し
て重合状態とし、嵌合後に前記予備成形圧力よりも高い
圧力で圧粉成形し、その後焼結して中空カムピース１４
を得る場合を示している。このようにすれば、嵌合時の
圧力が小さくて済むと共に、圧粉成形後の寸法精度が向
上するという利点をもたらしうる。

第１２図はさらに他の実施態様を示す図であって、内周
部材’ｌ　４　ｃを形成する粉末と、外周部材１４ｄを
形成する粉末とを各々成層状態で成形型内に収容し、次
いでこの成形型により層状圧粉成形したのち脱ろうおよ
び焼結して中空カムピース１４を得る場合を示している
。このようにすれば、内周部材１４ｃと外周部材１４ｄ
との１伝合工程をなくすことかでき、嵌合による寸法変
形を回避することが可能であり、少ない工程で寸法精度
の高い中空カムピース１４を得ることができる。

第１３図および第１４図はさらに他の実施態様を示す図
であって、外周部材１４ｄ　（第１３図の場合）または
内周部材１４ｃ　（第１４図の場合）を先に成形あるい
は仮焼結、焼結しておき、これを成形型内に設置したの
ち、各々内周部材用粉末（第１３図の場合）または外周
部材用粉末（第１４図の場合）を同成形型内に充填し、
次いで圧粉成形したのち脱ろうおよび焼結して中空カム
ピース１４を得る場合を示している。このようにすれば
、内周部材１４ｃと外周部材１４ｄとの嵌合工程をなく
すことができ、嵌合による寸法変形を回避することが可
能であり、寸法精度の高い中空カムピース１４を得るこ
とができる。

第１５図はさらに他の実施態様を示し、内周部材１４ｃ
を高靭性の溶製材から作製し、外周部材１４ｄを焼結後
に耐摩耗性のある粉末を成形した後、脱ろう又は仮焼結
することにより作製し、次いで両部材１４ｃ；１４ｄを
嵌合して重合状態としたのち焼結して中空カムピース１
４を得る場合を示している。このようにすれば、比較的
安価なｆ４製材の使用が可能であると同時に、工数の低
減を図ることが可能である。

第１６図はさらに他の実施態様を示し、第１５図の場合
の外周部材１４ｄを焼結したのち溶製材よりなる内周部
材１４ｃを嵌合（圧入）して中空カムピース１４を得る
場合を示している。このようにすれば、焼結工程を減ら
すことが可能であるが、嵌合が良好であるためには両部
材１４Ｃ９１４ｄの寸法精度が高いことが必要となる。

第１７図はさらに他の実施態様を示す図であって、内周
部材１４ｃを溶製材から作製してこれを成形型内に設置
したのち、外周部材用粉末を充填し、次いで圧粉成形し
たのち、脱ろうおよび焼結して中空カムピース１４を得
る場合を示している。このようにすれば、内周部材１４
ｃと外周部材１４ｄとの嵌合工程をなくすことができ、
寸法精度の高い中空カムピース１４を得ることができる
。

第１８図および第１９図はさらに他の実施態様を示す図
であって、内周部材１４ｃを高靭性の焼結体（第１８図
の場合）または溶製材（第１９図の場合）から作製する
と共に、外周部材１４ｄを焼結後に耐摩耗性が得られる
粉末から成形又は仮焼結して作製し、両部材１４ｃ、１
４ｄを嵌合して仮焼中空カムピースを製作し、この仮焼
中空カムピースと中空シャフト１５とを嵌合して重合状
態とし、前記中空シャフト１５内を加圧するバルジ成形
を行うことにより前記仮焼中空カムピースと中空シャフ
ト１５とを固着し、その後焼結する場合を示している。

この場合、バルジ成形時において外周部材１４ｄは未焼
成のままであるが、内周部材１４ｃは高靭性であるため
、バルジ成形圧力が加わったときでも外周部材１４ｄが
変形や損傷を受けることはない。このようにすれば、中
空シャフト１５として焼なまし材を使用したときでも、
焼結時の熱処理によって中空シャツ）１５の強度を著し
く高めることが可能であり、従来の場合に、中空シャフ
ト１５としてバルジ成形が容易であるように焼なまし材
を用いたときには所要の強度を得るために厚内のものを
使用する必要があるという欠点や、中空シャフト１５と
して引抜硬化材をそのまま用いたときには強度は高いが
バルジ成形が良好に行えないという欠点などをなくすこ
とができる。

なお、上述した各実施態様においては、中空カムピース
１４について説明したが、中空エンドピース１２または
中空ジャーナル１３を同様の構成とする場合には、同様
の工程を採用しうることはいうまでもない。

実施例ｌ Ｆｅ−２，０重量％Ｃｕ−１，０重量％Ｃ粉末にステア
リン酸亜鉛を０．７５重量％添加した混合粉末を用意し
、この混合粉末を５　、５　ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で第
２０図に示すような内周部材１４ｃの形状に圧粉成形し
た。次に、得られた圧粉体を窒素雰囲気中で６００’Ｏ
Ｘ　、１　ｈｒの条件で脱ろうし１次いで９００°ＱＸ
ｌｈｒの条件で仮焼結して、内周部材１４ｃを製作した
。一方、Ｆｅ−３，０重量％Ｃｒ−０，３重量％Ｍｏ’
−０．３ｉ量％Ｖ−２．０重量％Ｃ粉末にステアリン酸
亜鉛を０．７５重量％添加した混合粉末を用意し、この
混合粉末を６　、　Ｏｔｏｎ　７ｃｍ２の圧力で第２１
図に示すような外周部材１４ｄの形状に圧粉成形した。

次に、得られた圧粉体を窒素雰囲気中で６００℃Ｘ１ｈ
ｒの条件で脱ろうし、次いて９００’０Ｘ１ｈｒの条件
で仮焼結して、外周部材１４ｄを作製した。続いて、前
記内周部材１４ｃと外周部材１４ｄとを嵌合して重合状
態としたのち、１Ｏ−３Ｔｏｒｒの真空雰囲気中で１１
２０°ＣＸ１ｈｒの条件で複合焼結し、最大長４５．０
ｍ＋ｎ、中空孔１４ａの直径２４ｍｍ、凹部１４ｂの半
径６ｍｍ、厚さ１９．０ｍｍの中空カムピースを製作し
た。

次に、上記中空カムピース１４を第２５図に示すバルジ
成形装置２０に取り付けてバルジ成形を行った。第２５
図において、２１は上型、２２は下型であり、下型２２
に設けたカムピース嵌合孔２２ａ、２２ｂ内に各々中空
カムピース１４゜１４を所定の向きで嵌合したのち、下
型２２に形成したシャフト嵌合溝２２ｃおよび両カムピ
ース１４．１４（７）中空孔１４ａ、１４ａに一木の中
空シャフト（ＪＩＳＳＴＫＭ　　１３Ａ）１５を嵌合し
１次いで、上型２１に設けたカムピース嵌合孔２１ａ、
２’ｌｂに前記カムピース１４．１４を嵌合すると共に
シャフト嵌合溝２１ｃに前記中空シャフト１５を嵌合し
つつ、前記上型２１を下型２２に被せて固定し、両型２
１，２２の片端面を閉塞部材２３で閉塞すると共に他端
面に流体導入口部材２４を固定した。次いで、流体導入
口部材２４を介し流体として水を１０００ｋｇｆ　７ｃ
ｍ２の圧力で２〜３秒間送給してバルジ成形加工を行い
、中空カムピース１４，１４と中空シャフトｌ５とを固
着して中空力ムシャフ）１１を製作した。

この中空カムシャフト１１は、中空シャフト１５の一部
が中空孔１４ａ、１４ａに向けていっばいに膨出してい
ると同時に凹部１４ｂ　、１４ｂへ向けて十分に突出変
形しており、カムピース１４とシャフト１５との固着が
十分に行われていた。

実施例２ Ｆｅ粉末（純鉄粉末）にステアリン酸亜鉛を０．７５重
量％添加した粉末を用意し、この粉末を６　、　Ｏｔｏ
ｎ　１ｃｍ２の圧力で第２０図に示すような内周部材１
４ｃの形状に圧粉成形した。次に、得られた圧粉体を窒
素雰囲気中で６００°Ｃ×１ｈｒの条件で脱ろうし、さ
らに、窒素雰囲気中で１１２０°ＱＸ１ｈｒの条件で焼
結を行った後、外表面の仕上加工を行って内周部材１４
ｃを製作した。一方、Ｆｅ−３，’５重量％Ｃｒ−０，
５重量％Ｍｏ−０，５重量％Ｂ−２，０重量％Ｃ粉末に
ステアリン酸亜鉛を０．７５重量％添加した粉末を用意
し、この粉末を６　、　Ｏｔｏｎ　／　ｃｍ２の圧力で
第２１図に示すような外周部材１４ｄの形状に圧粉成形
した。次に、得られた圧粉体を窒素雰囲気中で６００’
ＣＸ１ｈｒの条件で脱ろうして外周部材１４ｄを製作し
た。このとき、内周部材１４ｃと外周部月１４ｄとのク
リアランスが０．０１〜０．０’３ｍｍとなるように内
周部材１４ｃの外形および外周部材１４ｄの内形の仕上
げをそれぞれ行った後、両部材１４ｃ、１４ｄを嵌合し
て重合状態とし、１Ｏ−３Ｔｏｒｒの真空雰囲気中で１
１８０’０Ｘｌｈｒの条件で複合焼結し、外周部材１４
ｄの焼結ならびに外周部材１４ｄと内周部材１４ｃとの
間の拡散接合を行った。このとき、外周部材１４ｄの自
由状態での収縮率は約５％であり、内周部材１４ｃはす
でに焼結してあったことから、重合状態での収縮率は２
％以内であった。このようにして得られた中空カムピー
ス１４は、外周部分の焼結が十分に行われており、且つ
収縮現象および拡散現象によって両部材１４ｃ、１４ｄ
が隙間なく良好に接合したものであった。次に、この中
空カムピース１４を実施例１と同様に第２５図に示すバ
ルジ成形装置２０に取り付け、同じ要領で製作したエン
ドピース１２およびジャーナル１３を前記バルジ成形装
置２０に取り伺け（図示略）、−木の中空シャフト１５
を嵌合したのちバルジ成形し、エンドピース１２．ジャ
ーナル１３、カムピース１４が強固にｒＩＡ着した中空
カムシャフト１１を得た。

実施例３ Ｆｅ＝１．５重量％Ｃｕ−０，７重騎％Ｃ粉末にステア
リン酸亜鉛を０．７５重酸形添加したイ昆合粉末を用意
し、この混合粉末を３．０ｔｏｎ／Ｃｍ２の圧力で第２
０図に示すような内周部材１４ｃの形状に予備圧粉成形
した。一方、Ｆｅ−０，７５３１，ＩＪ％添加したｌ昆
合粉末を用意し、この４昆合粉末を３　、　Ｏｔｏｎ　
／　ｃｍ２の圧力で第２１図に示すような外周部材１４
ｄの形状に予備圧粉成形した。このとき、外周部材１４
ｄの中空孔１４ｅの内径が内周部材１４ｃの外形よりも
１．ｏ＋ｎ＋ｎ大きくなるように成形した。次に、この
ようにして得られた両予備圧粉体を嵌合したのち７　、
　Ｏｔｏｎ／ｃｍ２の圧力で再度圧粉成形し、次いで、
１Ｏ−３Ｔｏｒｒの真空雰囲気中で１１８０℃Ｘ１ｈｒ
の条件で複合焼結し、実施例１と同じ寸法形状の中空カ
ムピース１４を製作し、次いで、実施例１と同じ要領で
中空カムピース１４．中空エンドピース１２．中空ジャ
ーナル１３と中空シャフト（ＳＴＫＭ　　１３Ａ）１５
とをバルジ成形により固着して中空カムシャフト１１を
製作した。得られた中空カムシャフト１１のエンドピー
ス１２゜ジャーナル１３．カムピース１４には割れなど
の不具合が一切発生せず、各外周部の焼結も良−好であ
って耐摩耗性のすぐれたものであり、中空シャツ）１５
との固着力も十分なものであった。

実施例４ 実施例３において使用した内周部材用混合粉末と外周部
材用混合粉末とを同−成形型丙にお、いてそれぞれ内周
部材１４ｃおよび外周部材１４ｄの形状に対応した状態
で充填（例えば、紙製の枠により成形型内を仕切った後
各粉末を充填し、充填後に枠を抜き取る方法による。）
したのち、６　、　Ｏｔｏｎ　／　Ｃｍ２の圧力で圧粉
成形し、次いで実施例３と同じ条件で焼結、中空シャフ
ト１５との嵌合、バルジ成形により中空力ムシャフｈｌ
ｌを製作した。こようにして得られた中空カムシャフト
１１も同様に良好なものであった。

実施例５ 実施例２において製作した焼結内周部材１４ｃを中空カ
ムピース１４の形状に対応した成形空間を有する成形型
内に設置し、成形空間の外周部と内周部材１４　’ｃと
の間の空Ｉ！１部分に実施例２において用いたと同じ外
周部材用混合粉末を充填し。

その後６　、　Ｏｔｏｎ　／　Ｃｍ２の圧力で圧粉成形
し、次いで実施例２と同じ条件で脱ろうおよび焼結を行
って中空カムピース１４を作製し、同様にして中空シャ
フト１５とバルジ成形により固着して中空力ムシャフ）
１１を得た。この中空カムシャフト１１は寸法精度およ
び耐摩耗性のすぐれたものであった。

実施例６ ＪＩＳ　　Ｓ０Ｍ４０よりなる溶製材を機械加工して第
２０図に示すような内周部材１４ｃを製作した。一方、
実施例２において製作した脱ろう後の外周部材１４ｄを
用い、この外周部材１４ｄと上記内周部材１４ｃとを嵌
合して重合状態とし、１Ｏ−３Ｔｏｒｒの真空雰囲気中
テｔ　ｌ　８０’ＯＸ　１ｈｒ（７）条件で焼結して中
空カムピース１４を得た。次いでこの中空カム−ピース
１４と中空シャフト１５とを第２５図に示すバルジ成形
装置２，０により固着して中空カムシャフト、１１を得
た。この中空カムシャフト１１も良好なものであった。

実施例７ 実施例６において製作した溶製内周部材１４ｃを中空カ
ムピース１４の形状に対応した成形空間を有する成形型
内に設置し、成形空間の外周部と内周部材１４ｃとの間
の空間部分に実施例２において用いたと同じ外周部材用
混合粉末を充填し、その後６　、　Ｏｔｏｎ　／　ａｍ
２の圧力で圧粉成形し、次いで実施例２と同じ条件で焼
結を行って中空カムピース１４を作製し、同様にして中
空シャフト１５とバルジ成形により固着して中空カムシ
ャフト１１を得た。このようにして作製した中空カムシ
ャフトｆ１も同様に良好なものであった。

実施例８ 実施例２と同様にして、焼結内周部材１４ｃと脱ろう（
仮焼）外周部材１４ｄとを嵌合した仮焼中空カムピース
を製作し、この仮焼中空カムピースおよび焼なまし中空
シャフト（ＳＴＫＭ　　１３Ａ）を第２５図に示すバル
ジ成形装置２ｏに取り付け、バルジ成形を行って仮焼中
空カムピースと中空シャツ）１５とを固着させた。この
とき、中空シャフト１５は焼なましを施したものである
ため、バルジ成形圧力を低くしたときでも容易に膨出変
形させることが可能であり、バルジ成形圧力が低いこと
に加えて内周部材１４ｃは焼結されたものであるため、
未焼成外周部材１４ｄへの芯影響はなかった。次に、こ
のようにして得られた仮焼中空カムシャフトを１Ｏ−３
Ｔｏｒｒの真空雰囲気中で１１８０℃Ｘ１ｈｒの条件で
焼結し、外周部材１４ｄの焼結および外周部材１４ｄと
内周部材１４ｃとの拡散接合ならびに中空シャツ１１５
の熱処理を行って中空カムシャフト１１を製作した。こ
のようにして製作された中空カムシャフト１１も良好な
ものであり、バルジ成形圧力が小さくて済むという利点
が得られた。

実施例９ 実施例６と同様にして、溶製内周部材１４ｃと脱ろう（
仮焼）外周部材１４ｄとを嵌合した仮焼中空カムピース
を製作し、この仮焼中空カムピースと焼なまし中空シャ
フト１５とを実施例８と同様にして固着し、ざらに実施
例８と同様にして焼結および熱処理を行って中空カムシ
ャフト１１を製作した。このようにして製作した中空力
ムシャフ）１１も優れたものであった。

実施例１０ Ｆｅ−２，０重量％Ｃｕ−１，０重量％Ｃ粉末にステア
リン酸亜鉛を０．７５重量％添加した混合粉末を用意し
、この混合粉末を５．５ｔｏｎ／Ｃｍ２の圧力で第２６
図に示すような内周部材１４ｃの形状に圧粉成形した。

このとき、内周部材１４ｃには蟻突部１４ｆを設けた。

次に、得られた圧粉体を窒素雰囲気中で６００°ＣＸ１
ｈｒの条件で脱ろうし、次いて９００°Ｃｘｔｈｒの条
件で仮焼結して、内周部材１４ｃを製作した。一方、Ｆ
ｅ−３ｙＯ重量％Ｃｒ−０，３重量％Ｍｏ　−０，３重
量％Ｖ−２，０重量％Ｃ粉末にステアリン酸亜鉛を０．
７５重量％添加した混合粉末を用意し、この４昆合粉末
を７　、０．ｔｏｎ　７ｃｍ２の圧力で第２６図に示す
ような外周部材（カムノーズ部）１４ｄの形状に圧粉成
形した。このとき、外周部材１４ｄには蟻溝部１４ｇを
設けた。次に、イＭられた圧粉体を窒素雰囲気中で６０
０°０Ｘ１ｈｒの条件で脱ろうし、次いで９００℃Ｘｌ
ｉ＞ｒの条件で仮焼結して、外周部材１４ｄを作製した
。次に、前記内周部材１４ｃと外周部材１４ｄとを各々
蟻突部１４ｆおよび蟻溝部１４ｇで嵌合したのち、ｉ　
ｏ−３Ｔｏｒｒ＋７）真空雰囲気中−ｔ＝１’１２０℃
Ｘ１ｈｒの条件で複合焼結し、最大長・４５．０ｍｍ、
中空孔１４ａの直径２４　ｍｍ　＋凹部１４ｂの半径６
ｍ＋ｎ、厚さ１９．０ｍｍの第７図に示す形状の中空カ
ムピースを製作した。

次に、上記中空カムピース１４および中空シャフト１５
を第２５図に示すバルジ成形装置２０に取り伺けてバル
ジ成形を行うことにより固着して中空カムシャフト１１
を製作した。このようにして得られた中空カムシャフト
１１も優れたものであり、高価な耐摩耗性焼結合金の使
用を外周部の一部すなわちカムノーズ部に限定している
ため、コストの低減を実現することが可能であった。

以上説明してきたように、この発明の中空カムシャフト
は、内周部が高靭性の焼結体または溶製材よりなり、外
周部の一部または全部が耐摩耗性の焼結体よりなる中空
カムピースを、バルジ成形により中空シャフトに固着し
てなる構成を有するため、表面の耐摩耗性が優れ、高出
力エンジンやディーゼルエンジン用のカムシャフトとし
て使用したときでも十分な耐摩耗性を発揮し、カム交換
の頻度を著しく低減しあるいはなくすことが可能であり
、しかも靭性にも優れているためバルジ成形を適用する
ことが可能であり、バルジ成形時に割れ等の不具合が発
生するおそれが小さく、一般に高価な＃摩耗性焼結合金
の使用量を少なくできるためコストの低減をはかること
が可能であり、加えてカムシャフトの軽量化にも寄与す
るなどの著しく優れた効果を有し、この発明による中空
カムシャフトの製造方法によって、−に記数々の特長を
有する中空カムシャフトを低コストで且つ高い生産性に
より製造することが可能であるという伏れた効果をもた
らすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の中空カムシャフトの一例を示す斜視図、
第２図（ａ）（ｂ）は従来の中空カムシャフトの他の例
を示す各々斜視図および縦断面図、第３図〜第６図はこ
の発明の一実施例を示し、第、３図は中空カムシャフト
の部分斜視図、第４図１ｆｆ！＋５図および第６図は各
々中空カムピース、中空エンドピースおよび中空ジャー
ナルの正面図、第７図はこの発明の他の実施例による中
空カムピースの正面図、第８図〜第１９図はこの発明の
各実施態様による中空カムシャフトの製造工程を示す説
明図、第２０図〜第２２図は各々中空カムピースを構成
する内周部材、外周部材および両部材を嵌合した中空カ
ムピースの正面説明図、第２３図および第２４図は中空
カムピースと中空シャフトとを嵌合同着した状態を示す
各々斜視図および断面図、第２５図はバルジ成形装置の
一例を示す概略縦断面図、第２６図は第７図の中空カム
ピースの製作途中の状態を示す正面説明図である。 １１・・・中空カムシャフト、１２・・・中空エンドピ
ース、１３・・・中空ジャーナル、１４・・・中空カム
ピース、１４ａ・・・中空孔、１４ｂ・・・凹部、１４
ｃ・・・内周部材、１４ｄ・・・外周部材、１５・・・
中空シャフト、２０・・・バルジ成形装置。 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人弁理士　小　　塩　　　豊 第２０図　　　　　第２１図 第２２図 第２３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）内周部が高靭性の焼結体または溶製材よりなり、
   外周部の一部または全部か耐摩耗性の焼鳥１１体よりな
   る中空カムピースを、バルジ成形により中空シャフトに
   固着してなることを特徴とする中空カムシャフト。
2. （２）焼結後に高靭性が得られる粉末、圧粉体。 仮焼結体、焼結体または溶製材よりなる内周部材と、焼
   結後に耐摩耗性が得られろ粉末、圧粉体。 仮焼結体または焼結体よりなる外周ａｔ材とを重合状態
   にして焼結することにより中空がムピースを製作し、前
   記中空カムピースと中空シャフトとを嵌合して、前記中
   空シャフト内を加圧するバルジ成形を行うことにより、
   前記中空カムピースと中空シャフトとを固着することを
   特徴とする中空カムシャフトの製造方法。
3. （３）高靭性の焼結体または溶製材よりなる内周部材と
   、焼結後に耐摩耗性が得られる圧粉体または仮焼結体よ
   りなる外周部材とを重合状態にすることにより仮焼中空
   カムピースを製作し、前記仮焼中空カムピースと中空シ
   ャフトとを嵌合して、前記中空シャフト内を加圧するバ
   ルジ成形を行うことにより、前記仮焼中空カムピースと
   中空シャフトとを固着し、その後焼結することを特徴と
   する中空カムシャフトの製造方法。