JPS60165307A

JPS60165307A - カムシヤフトの製造方法

Info

Publication number: JPS60165307A
Application number: JP1940184A
Authority: JP
Inventors: Genkichi Umeba; 梅葉　源吉; Shigeru Urano; 浦野　茂
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1984-02-07
Filing date: 1984-02-07
Publication date: 1985-08-28
Also published as: JPH0478682B2

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】本発明はカムシャフトの製造方法に関し、詳しく【より
ム［１１、ジｔアーナル等の組付部品として、銅を所定
量含有する固相焼結材からなる外側材と固相焼結材また
はスチールからなる内側材を用い、かつ該組付部品に嵌
合孔を設け、該組（ｔ１部品を中空または中実の鋼製の
ステムの所定位置に嵌合した後、炉中で焼結することに
より、組ｆ＝１部品の外側材から溶出した銅によつ−Ｃ
組付部品の外側材と内側材および組イ１部品の内側材と
ステムを強固に凝固結合ｌしめる、簡便、かつ加工性に
優れた力ムシ１１〕ｌ−の製造方法に関する。

カムロブ、ジャーナル等の組付部品をステム、特に中空
パイプに組み付けることによってカムシャツ１−とした
ものが種々提案されＣおり、従来の鋳造等による一体型
のカムシャフトに比較して軒量、高性能なものが実現し
ている。

これら組付部品とステムとの結合手段としては、鋳造、
溶接、ろう付等があるが、これらの方法は特殊技術の必
要性や変形、歪みの発生、密着度の不足等各々問題があ
り、さらに溶接機械の操作、ろう材の配置作業等の工数
が多く簡便な方法とは言えない。

別の方法として、液相焼結材による組イ］部品を鋼製の
中空パイプ等のステムに絹み（”ｌ　ｌ）た後、液相焼
結材の収縮を利用して中空パイプ等のステムに固着させ
たものがあり、特に耐摩耗性において優れている。しか
し、このカムシャツ１〜は高硬度、高耐摩耗性であるゆ
えに、＼Ｊ法仕上げのために摺動面の研削加工を行なう
際に困辣が生じるという加工上の問題がある。

本発明は、ステムにジャープル、カムロブ等の組付部品
を簡便に取り付は可能で、かつステムと組付部品の接着
強度に優れると共に、加工性に優れたカムシャツ］〜の
製造方法を提供することを目的と覆る。

本発明者等は、この目的に沿って鋭意研究の結果、ジャ
ーナル等の組付部品の外側材として同相焼結材を用い、
しかもこの固相焼結材中に銅を特定量を含有させること
によって、組付部品をステムに嵌合させた後、炉中で焼
結した際に、固相焼結材中の銅が溶融浸出し、組付部品
の外側材と内側材および組付部品の内側材とステムのそ
れぞれの間隙に侵入して両者が凝固結合することを見出
し、この方法が上記目的を満足することを知見して本発
明に到達した。

すなわち本発明は、Ｃｕを１７〜３５重量％含有する銅
−炭素−鉄系固相焼結材からなる外側材とスチールまた
は炭素鉄系固相焼結材からなる内側材とにより形成され
、嵌合孔を有する組付部品を、ステムに嵌合組付けたの
ち、炉中で焼結することを特徴とするカムシャフトの製
造方法にある。

本発明においては、組付部品として外側材と内側材とか
らなり、組付部品の外側材として銅を１７〜３５重量％
含有する銅−炭素−鉄系固相焼結材を用いる。なお、銅
は純銅または銅合金のかたちで固相焼結剤中に含有され
るが、いずれにしでも銅含有量としＣ上記範囲にあるこ
とが必要であり、この同相焼結材中の銅の含有量が１７
重Ｗ％未満では組付部品の外側材と内側材または組イ」
部品の内側材とステムの結合が不充分となり、３５小吊
％を越えて含有しても組付部品の内側材と外側材または
組付部品の内側材とステムの結合にそれほど寄与せず、
コスト増となり経済的に不利である。また、本発明の外
側材どして使用する同相焼結材は炭素を必須成分として
含有するが、好ましい含有量は０．６〜１．５重量１％
である。炭素の含有υが０．６重間％未満では炭化物が
少なくなるため耐摩耗性が低下し、１．５重量％を越え
て含有量ると炭化物が過多となり、加工性を害する。ま
た、この固相焼結材中には任意成分としてＭｎ、Ｓｉ、
Ｎｉ、ＭＯ等の元素が適宜含有され、強度、耐摩耗性等
の特性を調整することができ、その含有量は通常０．２
〜４．０置端％の範囲である。また、この焼結材におい
ては随伴不純物が微開含有されることは言うまでもない
。本発明においては組付部品をステムに嵌合後、焼結す
ることによって銅が拡散、移動することから焼結材の空
孔率を適宜窓めることが必要ぐ、外側材としての固相焼
結材の空孔率は好ましくは１０〜４０％の範囲にあるこ
とが望ましい。

本発明において、組付部品の内側材として炭素−鉄系固
相焼結材またはスチールが用いられる。

この炭素−鉄系同相焼結材は、外側材に用いられる固相
焼結材のごとく、それほど耐摩耗性を要求きれない。固
相焼結材中の炭素の含有量は０，２〜１．０重量％程度
であり、含有量が０．２重量％未満では強度が低下し、
変形づ−る可能性があり、１．０重量％を越える鑓含有
させても同相焼結材の特性向上に寄与しない。また、外
側材から拡散してくる銅の固溶を防止するために、Ｓｉ
、Ｍｎ、ＮｉＭθ等の任意成分が適宜含有される。さら
にこの同相焼結材においても随伴不純物が微量含有され
ることは言うまでもない。この内側材としての同相焼結
材は外側材としての同相焼結材に比較して空孔率を小さ
くづる必要がある。焼結時に外側材中の銅は、空孔率の
小さい内側材側に毛細管現象により吸収されて、ステム
と内側材の境界に多くの銅を導く。また外側材と内側材
の境界に生じる銅のネットワークは、双方にまたがって
いることから結合強度が大きい。このことから、内側材
としての同相焼結材の空孔率は１０〜２０％程度が好ま
しい。さらに、空孔率の低い同相焼結材を内側材として
用いることによって、外側材としての固相焼結材は銅が
溶出し、多孔質となるので、含油性が良好となるという
利点がある。また、内側材としてのスチールは所望によ
り梗々のものが選択され、ステムと同一の材質であって
ち異なっていても良い。

この外側材および内側材のステムに対４る厚さは特に制
限はなく、適宜選択づれば良い。他方、それぞれの軸方
向に対（る幅は、内側材として焼結材を用いる場合には
、内側材の幅が外側材の幅と同一または小さいことが望
ましく、内側材としてスチールを用いる場合には、内側
材の幅が外側材の幅よりも小さいことが必要である。こ
のように内側材としてスチールを用いた場合に、内側材
の幅を小さくりるのは、銅はスチール中を溶融浸出せず
に内側材外周を伝わってステムと内側材の間隙に侵入す
るためである。

本発明におい−（は、この外側材と内側材とを併せて組
付部品とするが、組４＝Ｊ部品としてはカムロブ、ジ１
ン−ナルが例示され、特に本発明はジャーナルをステム
に取り付ける際に好適である。この組付部品はステムに
嵌合すべく、嵌合孔を有１−る。

この嵌合孔の内径はステムの外径とほぼ同一で、ステ１
８に密接しで嵌合する径とすることが肝要である。

本発明にあっては、組付部品をスチール等からなるステ
ムの所望部分に嵌合させる。ステムは中空または中実の
いずれであっても良い。ステムの好ましいものとしては
、例えばＪＩＳ　ＳＴＫＭ１３に規定されるＣ：０．１
７重乗船、３ｉ　：　０，１４重量％、Ｍｎ　：　０．
５４重量％、ｐ　：　０，０１３重量％、３　：　０．
００４重徂置市よび残部鉄とからイＴる鉄鋼のパイプが
例示される。

本発明においては、このように組付部品をステムの所望
部位に嵌合した後、炉中で焼結する。焼結条件は、同相
焼結材中の銅が充分に溶融浸出Ｊる条件を適宜選択する
必要があり、例えば、１１００〜１２００℃、３０〜１
５０分焼結を（）なう。

このように焼結することにより、銅は外側材としての同
相焼結材より溶融浸出し、組付部品の外側材と内側材お
よび内側材とステム間隙に侵入し、凝固結合して両者を
密に結合せしめる。

以下、本発明を図面に基づき詳■１に説明する。

第１図は本発明により得られるカムシセフ１−の一実施
例を示す縦断正面図、第２図は第１図のＡ−Ａ’縦断側
面図である。

ＣＬ１２０重蟻％、Ｃ１，０重間％、残部Ｆｅとを含む
銅−炭素−鉄系固相焼結材からなる外側材１と炭素０．
８重量％、残部鉄を含む炭素−鉄系同相焼結材からなる
内側材２とで形成された嵌合孔を有するジャーナル３を
、スチール製中空ステム４の所定位置に嵌合組付けした
後、炉中焼結した。ジせ−ナル３の外側材１中から溶融
浸出した銅は、ジャーナル３の内側材２中で空孔を介し
て拡散移動し、内側材２とステム４の間隙に侵入し、間
隙は銅によって構過なく満たされて、銅が凝固すること
によってジャーナル３の内側材２とステム４の結合が行
なわれた。一方、ジャーナル３の外側材１と内側材２は
銅の拡散またはそれ以外の成分元素の拡散によって結合
する。

第３図は本発明により得られるカムシャフトの他の実施
例を示１縦断正面図、第４図は第３図のＡ−Ａ’　縦断
側面図である。

Ｃｕ２Ｏ重量％、Ｃ１，０重量％、残部Ｆｅとを含む銅
−炭素一鉄系固相焼結林からなる外側ｖＪ１とスチール
からなる内側材２とで形成された嵌合孔を有するシレー
ナル３を、スチール製中空ステム４の所定位置に嵌合組
付けした後、炉中焼結した。

ジャーナル３の外側材１中から溶融浸出した銅は、ジャ
ーナル３の外側材１と内側材２の間隙に侵入すると同時
に、内側材の側面２１を流れ、ジャーナル３の内側材２
とステム４の間隙に侵入し、それぞれの間隙は毛細管現
象によって、銅が構過なく満たされて、銅が凝固するこ
とによりジャーナル３の外側材１と内側材２および内側
材２とステム４の結合が行なわれた。

以上のごとき本発明においては、以下のごとき効果を奏
する。

■ニ一般に含燐共晶（スデダイト）が生成することによ
って高硬度となる液相焼結材に対し、硬度の低い固相焼
結材を用いたことによって加工性（切削性）が良好とな
った。固相焼結材中の炭素を含有（るため、粒子間の拡
散結合、炭化物の形成等によりある程度の耐摩耗性は保
証される。

■：溶接機械の操作、ろう材の配置作業等の不要な簡便
な方法である。

■：銅は約２重Ｍ％まで固相焼結材中に固溶し、強度、
耐摩耗性等の改善に寄与する。

■二組付は部品の一部である内側材に銅を含有しない固
相焼結材またはスチールを用いているため、銅の使用ω
が少くて済むので経済的に安価である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により得られるカムシャフトの一実施例
を示す縦断正面図、第２図は、第１図のＡ−Ａ’縦断側面図。第３図は本発明により得られるカムシャフトの他の実施
例を示り縦断正面図、および第４図は、第３図の、ＩＡ’縦断側面口。１・・・外側材、２・・・内側材、３・・・ジャーナル（組付部品）、４・・・ステム、２２・・・内側材側面。特許出願人　日本ビストシリング株式会社代理人　弁　
理　］７　伊　東　辰　雄代理人　弁　理　士　伊　東
　哲　也第１図第　３　図５゜４ｒｌＩＩ手　続　補　正　国　（自　発）昭和５９年４月１２日特許庁長官　若　杉　和　夫　殿１、事件の表示昭和５９年　特　許　願　第１９４０１号２、発明の名
称カムシャフトの製造方法３、補正をする者事件との関係　特許出願入居　所　東京都千代田区九段北４丁目２番６号名　称　
日本ピストンリング株式会社代表者石田保久４、代理人〒１０５住　所　東京都港区虎ノ門二丁目８番１号５、補正の対
象明細書中、「発明の詳細な説明の欄」６、補正の内容１、明細書第６貞第８行の゛炭化物が少なくなるため″
を「フェライト量が増づ−ので」に訂正り−る。

Claims

【特許請求の範囲】１、Ｃｕを１７〜３５重問％含有する銅−炭素−鉄系固
相焼結材からなる外側材とスチールからなる内側材とに
より形成され、嵌合孔を有する組付部品を、ステムに嵌
合組付けたのち、炉中で焼結することを特徴とするカム
シャフトの製造方法。２、前記組付部品がジャーナルであることを特徴とする
特許ャフトの製造方法。３、前記外側材の軸方向幅が内側材の軸方向幅よりも大
きいことを特徴とする前記特許請求の範囲第１ｒＩ４ま
たは第２項記載のカムシャフトの製造方法。４、前記ステ゛ムがスチール製である前記特許請求の範
囲第１項、第２￥４または第３項記載のカムシャフトの
製造方法。５、　Ｃｕを１γ〜３５重量％含有する銅一炭素一鉄系
同相焼結材からなる外側材と炭素−鉄系同相焼結材から
なる内側材とにより形成され、嵌合孔を有する組付部品
を、ステムに嵌合組付けたのち、炉中で焼結することを
特徴とするカムシャツ１〜の製造方法。６、前記組付部品がジｉν−ナルであることを特徴とす
る前記特許請求の範囲第５項記載のカムシャツｌ・の製
造方法。 γ．前記外側材の軸方向幅が内側材の軸方向幅と同一で
あることを特徴とする前記特許請求の範囲第５項または
第６項記載のカムシャフトの製造方法。８、前記ステムがスチール製である前記特許請求の範囲
第５項、第６項または第７項記載のカムシャフトの製造
７’ｊ法。