JPS60165308A - カムシヤフトの製造方法 - 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】 本発明はカムシャツ［−の製造方法に関し、詳しくはカ
ムロブ、ジャーナル等の組付部品として、同相焼結材ま
たはスチールからなる外側材と銅を所定量含有する固相
焼結材からなる内側材を用い、かつ該組ｆ］部品に嵌合
孔を８９　ｃｔ、該組付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、組付部品の内側ｌから溶出した銅によって組付部
品の外側側と内側材および絹１１部品の内側材とステム
を強固に凝固結合せしめる、簡便、かつ加工性に優れた
カムシャフト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ており、従来の鋳造等による一体型
のカムシャフトに比較して軽量、高性能なものが実現し
ている。

これら組イ」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、液相焼結材による絹イ」部品を鋼製の
中空パイプ等のステムに組みイ１けた後、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
のカムシャフトは高硬度、高耐摩耗性であるゆえに、寸
法仕上げのために摺動面の研削加工を行なう際に困難が
生じるという加工上の問題がある。

本発明は、ステムにジャーナル、カムロブ等の組付部品
を簡便に取りイ」け可能で、かつステムと組イ］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フト 的とＪ゛る。

本発明者等は、この目的に治って鋭意研究の結果、ジャ
ーナル等の組付部品の内側材として固相焼結材を用い、
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
に尖って、組付部品をステムに嵌合させた後、炉中で焼
結した際に、同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イ１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覆ることを知見して本
発明に到達した。

すなわち本発明は、スチールまたは炭素−鉄系固相焼結
材からなる外側材とＱｕを１７〜３５重量％含有する銅
−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、ステムに嵌合組付りた
のち、炉中で焼結覆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、組付部品の外側材どして炭素−鉄系固相焼結材
またはスチールが用いられる。固相焼結材中の炭素の含
有量は０．２〜１．０型間％程度であり、含有量が０，
２重量％未満では強度が低下し、変形する可能性があり
、１．０重（６）％を越、える聞含有さけ−（も固相焼
結材中の特性向上に寄与しない。また、内側材から拡散
してくる銅の固溶を防止するために、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ
、Ｍｏ等）ｆ−［意成分が適宜含有される。さらにこの
固相焼結材においでは随伴不純物が微量金石されること
は言うまでもない。この外側材としての固相焼結材は内
側材としての固相焼結材に比較して空孔率を小さくする
必要がある！焼結時に内側材中の銅は、空孔率の小さい
外側材側に毛細管現象により吸収されて、内側材と外側
材の境界に多くの銅を導く。

このことから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、外側材どしての同相焼結材の空孔
率は１０〜２０％程度がりｒましい。

さらに、空孔率の低い固相焼結材を外側材として用いる
ことによって、内側材としての固相焼結材は銅が溶出し
、多孔Ｔ１となるので、８油性が良好となるという利点
がある。また、外側材としてのスチールは所望により種
々のものが選択され、ステムと同一の材質であっても異
なっていても良い。

本発明においては、組付部品の内側材として、銅を１７
〜３５重量％含有する銅−炭素一鉄系固相焼結祠を用い
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、いずれにしても銅含有量どして上記
の範囲にあることが必要であり、この固相焼結材中の銅
の含有ｍが１７重量％未満では組（＝１部品の外側材と
内側材または組付部品の内側材とステムの結合が不充分
となり、３５重量％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への結合にそ
れほど寄与せず、］スト増となり経済的に不利である。

また、本発明の内側材として使用する固相焼結材は炭素
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％である。炭素の含有量が０．６重量％未
満では炭化物が少なくなるため′＃４摩耗性が低下し、
１．５不望％を越えて含有づると炭化物が過多となり、
加１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、Ｓｔ　、Ｎｉ、１ｙｌｏ等の元素が適宜自
存され、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重量％の範囲である
。また、この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Ｃ心ない。本発明にａ３い（は絹（＝
Ｊ部品をステムに嵌合後、焼結することによって銅が拡
散、移動づ−ることから焼結材の空孔率を適宜定めるこ
とが必要で、内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。

この外側材および内側材のステムに対重る厚さは特に制
限はなく、適宜選択１れば良い。他力、それぞれの軸り
向に対重る幅は、内側材と外側材が同一の幅となること
が好ましい。

本発明においては、この外側材と内側材とをイノ１せて
相（＝１部品とするが、組イ１部品としＣはカムロア′
、ジャーナルが例示され、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
ムに嵌合ずべく、嵌合孔を有づる。

この嵌合孔の内径はステムの外径とほぼ同一で、ステム
に密接して１■合Ｊる仔どづ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重量％、３ｉ　、０．１４重量％、Ｍｎ　：　０．５
４重量％、Ｐ：０．０１３重量％、Ｓ　：　０，００４
ｊ＠ｍ％および残部鉄とからなる鉄鋼のパイプが例示さ
れる。

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

このように焼結することにより、銅は内側材としての同
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細に説明する。

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

炭素０．８重量％、残部鉄を含む炭素−鉄系固相焼結材
からなる外側材１とＣｕ’２０重ω％、ＣＩ、０重量％
、残部Ｆｅとを含む銅−炭素−鉄系固相焼結材からなる
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ｆ１番］
した後、炉中焼結した。ジャーナル３の内側材２中から
溶融浸出した銅は、ジャーナル３の外側材１の間隙に侵
入すると共に、内側材２どステム４の間隙に侵入し、間
隙は銅によって溝肩なく満たされて、銅が凝固すること
によりジャーナル３の内側材２とステム４の結合が行な
われた。一方、ジャープル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Ｊ：り得られるカムシャ７１〜の他の
実施例を示づ縦断正面図、第４図は第３図のＡ−Ａ’縦
断側面図である。

スチールからなる外側材１とＣｕ２Ｏ重量％、Ｃ１，０
重量％、残部Ｆｅとを含む銅−炭素−鉄系固相焼結材か
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４
＝Ｊけした後、炉中焼結した。

ジャーナル３の内側材２中から溶融浸出した銅は、ジＶ
−ノ゛ル３の外側材１と内側材２の間隙に浸入Ｊると同
時に、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渦層なく
満たされて、銅が凝固づ゛ることによりジＶ−ナル３の
外側材１と内ｍｌ　１，１２および内側材２とステム４
の結合が行なわれた。

以上のごとぎ本発明においては、以下のごとき効果を奏
づる。

■ニ一般に含燐共晶（ステタイト）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。同相焼結材中の炭素を含有するため、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
証される一〇二溶接機械の操作、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重量％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）プ部品の一部である外側材に銅を含有しない
同相焼結材またはスチールを用いているため、銅の使用
ｍが少くて済むので続演的に安価である。

【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ツ１−の一実施
例を示″ｔＪ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ツ１−の他の実
施例を示す縦断正面図、Ｊ５よび第４図は、第３図のＡ
−Ａ’　［断側面図。 １・・・外側材、２・・・内側材、 ３・・・ジャーナル（組何部品）、４・・・ステム。 特許出願人　日本ピストンリング株式会社代理人　弁　
理　士　伊　東　辰　雄 代理人　弁　理　士　伊　東　哲　也 第１図 Ｌ−４・ 竿２図 弔３図 第４図 手　続　補　正　書　（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１９４０２号２、発明の名
称 ′　カムシャフトの製造方法 ３、補正をづる考 事イ！１どの関係　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１ ６、補正の内容 １、明細書第７頁第１３〜１４行の゛′炭化物が少なく
なるため″を「７１９１１〜間が増すので」に訂正する
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スヂールからなる外側材とＣｕを１１〜３５重量％
   含有する銅−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覆るカム
   シャツ１〜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７１−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と同一で
   あることを特徴とする前記特許請求の範囲第１項または
   第２項記載のカムシャ７１−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項または第３項記載のカムシャフトの製造
   方法。 ５、炭素−鉄系固相焼結材からなる外側材とＣｕを１７
   〜３５重聞％含有する銅一炭素一鉄系固相焼結材からな
   る内側材とにより形成される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一の製造方法。 ６、前記組付部品がジャーナルであることを特徴とする
   前記特許請求の範囲第５項記戟のカムシャツ１〜の製造
   方法。 １、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項記載のカムシャツ］・の製造方法。 ８、前記ステムがスチール製である前記特Ｆｔ請求の範
   囲第５項、第６項または第７項記載のカムシャツ１〜の
   製造方法。