JPS59192809A - 内燃機関のカムシヤフト装置 - 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、内燃機関のカムシャフト装置に関し、特に
セラミックとＩｄ金合金作成された、カムの結合剛性の
向上に関する。

内燃機関のカムシャフト装置は、機関と同期回転して所
定の時期に吸排気バルブ會開閉するものである。

一般に、カムシャフト装置は鋳鉄製でカム部とカムシャ
フト部とが一体的に鋳込まれて形成され、そのうちロッ
カアーム等と当接するカムノーズ部全チル硬化して耐摩
耗性全普めている。し力）し、このような鋳鉄製のカム
シャフトは重量が増大しがちで、内燃機関の軽量化をは
かるには一定の限度がある。

そこで、主として軽量化を目的として、カム部をセラミ
ックとアルミなどの軽合金で作成したカムシャフト装置
が提案されているが、かかるカムシャフトでは両材質の
熱膨張係数の差（ＡＡ　：２０　Ｘ　１０−６／’Ｃ＞
セラミック：　５　Ｘ　Ｉ　Ｑ−６，／℃）から、セラ
ミックと軽合金の接合面に隙間が生じてしまい、その結
合剛性が著しく低下するという欠点がある。（実開昭５
４−１３９１０８号公報、実開押５４−１７２１０７号
公報など）。

即ち、第１図（ａｌにおいて、１はカムを鋳込むときの
金型、２はセラミック製カム部、３は軽合金の溶湯を流
込んだカム軸部であｐ１鋳造時にはセラミックと軽合金
の接合部に隙間がなくとも、第１図（ｂ）のように常温
になると、セラミック製カム部２とカム軸部の間に環状
の隙間ｄｌが生じてしまうのである。但し、カム軸方向
には、矢印で示丁ｊ）に、カムシャフト４の肩部４ａが
カム部２を両側から締め付けるように凝縮するので、カ
ム７ヤント４とカム部２とはきっちりと嵌合する。

しかしながら、第１図（ｃ））Ｖζ示すように、機関運
転時には再び温度上昇するため、カム軸部３外周の隙間
ｄ２は収縮するが、肩部４ａが両側からカム部２を挾む
締め付は力は弱められて、ある程度のすきまｔが生じて
レーまり。この＠１、カム部２とカムシャフト４の結合
は、断面楕円状のカム軸部３の周り止めだけで行なって
いる。

このため、カム５がロッカアーム等の一端に乗り上げる
たびにカム５力；おどって、これが運転中の著しい１騒
音を発生する要因の一つとなっていた。

不発明の目的は、軽合金の相対的に大きな熱膨張や熱収
縮全利用してセラミックと軽合金の密着性全高め、両者
の結合剛性を向上させることに＝９、運転時のカムシャ
フト装置から発生する騒音）奮＃、減するようにした内
燃４（ヌ関のカムシャフト装置を提供することを目的と
−ｒる。

杢さし明は、セラミック製カムの軸中心に連通孔？形成
するとともに、この連通孔のまわりに上記連通孔よりも
小径の複数の小孔を放射状に形成し、これら連通孔Ｐ↓
び小孔ＶＣＣ月利ｌ−での軽合金を鋳込んで、上記セラ
ミック製カムを軽合金製カムシャフトと一体的に鋳込成
形し、これに工９軽合金の熱収縮全利用してカムとカム
７ヤフトの結合剛性を高めるように構成される。

以下、不発明の人施例葡図面にもとづいて説明する。

第２図（ａ）　（ｂ）　＆ζ２いて、カムシ〒フ）　ｇ
　Ｇｔ　６　ｉｊカム７とカムシャフト４からなｐ１七
のうちカム７は、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ジルコニア
などのセラミック製である。

このセラミック製カム７の中央には、カム軸線方向に連
通孔７ａが形成されるとともに、この連通孔７ａｉ包囲
するように複数の小径の小孔７ｂが放射状に形成される
。

これら連通孔７ａおよび小孔７ｂ（ｚ形成したセラミッ
ク製カム７に、アルミなどのｌイ合多留鋳込むと、連通
孔７　ａ　ｚ？工び小孔７ｂへの軽合金の流れ込みによ
ｐ１カム中実軸部８および放射状軸部９がカムシャフト
４とともに一体的に鋳込み成形される。

鋳造時のセラミックは、軽合金とほぼ同じ温度（例えば
アルミ合金の場合、７３０℃程度）になるが、これが常
温まで温度が低下すると、図示するように、両者の熱膨
張率の差から、軽合金の半径方向への収縮によシ、連通
孔７ａの外周部に隙間δｌが発生し、また同時に、小孔
７ｂの外周部にも隙間δ２が発生する。

この結果、セラミック製カム４に対して軽合金製の放射
状軸部８を矢印Ａで示す方向に締め付けるので、カム７
とカムシャフト４と？強固に結合する。

このように構成したので、機関運転中にカムシャフト装
置の温度は上昇するが、せいぜい９０℃ぐらいにとどま
り、したがって運転中もセラミック製カム７と軽合金製
の軸部８，９とは十分な密着を保持する。

とくに、放射状軸部９の内周側のＲ部には、セラミック
に対して軽合金が強固に食い込んでいるため、放射状軸
部９がカム７に対して剛結合する収縮力は、高負荷時の
ように高温状態になっても十分に残存しているのである
。

マタ、カム７とカムシャフト４の結合は、カム中実軸部
８と放射状軸部９の双方で行なっているため、カム７と
カムシャフト４の結合剛性は一層堅固なものとなってい
る。

さらに、カム軸中心線ｍから比較的遠い距離に放射状軸
部９が形成されるので、カムシャフト回転時にかかる放
射状軸部９への応力負担全軽減し、カムシャフト４に対
してのカム７の接合剛性を高い値に確保する。

したがって、ロッカアーム等の一端にカム７がカムリフ
トしようとする際には、カム７の「おどり」全土ずるこ
となく、カムシャフト４の回転駆動力を確実にロッカア
ーム等に伝達することができるとともに、カム７のガタ
ッキに伴う騒音を完全に防止することができる。

第３図（ａ）　、　（ｂ）は、他の実施側音あられすも
ので、セラミック製カム７に形成した放射状の小孔７ｃ
を断面円形とし、かつ可能な限り多数個設けて、軽合金
製の放射状軸部１１とセラミック製カム７の食い付き接
合面積を拡大し、カム７とカムシャフト４の結合剛性會
なお一層、向上させたものである。

この実施例ではカムシャフト装置の剛性全高められるほ
か、セラミツク製カム７自体の製作が容易となって生産
コスト５−安価にすることができる効果がある。

以上のように不発明によれば、セラミックと軽合金で形
成されたカムシャフトにおいて、両材質の接合部′に運
転中も確笑に剛結合できる。従ってカムシャフト装置に
起因して発生する騒音をかなジ抑制することができると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　（ｂ）（ｃ）はそルぞれ従来のカムシャ
フトの） 不具合発生状況音あられす説明図、第２図（ａ）は不発
明の一笑施例をあられす構成横断面図、同図（ｂ）はそ
の構成縦断面図、第３図（ａ）は他の芙施例會あられす
構成横断面図、同図（ｂ）はその構成縦断面図である。 ４・・・カムシャフト、７・・・セラミック製カム、７
ａ・・・連通孔、７ｂ・・・小孔、８・・カム中実軸部
、９・・・放射状軸部。 特許出願人　　日並自動車株式会社 第１図（ａ） 第１図（ｂ） 第２図（ａ）　　　　第２図（ｂ） 第ろ図（ａ）　　　　第６図（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミック製カムの軸中心に連通孔を形成するとともに
   、この連通孔のまわりに上記連通孔＝９も小径の複敷の
   小孔を放射状に形成し、これら連通孔および小孔に母材
   としての軽合金を鋳込んで、上記カム全カムシャフトと
   一体的に鋳込成形したことｔ特徴とする内燃機関のカム
   シャフト装置。