JPH051604Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は、異種材料を組合せて作られる機関用
組立カムシヤフトに関する。

（従来の技術） 機関用のカムシヤフトは、伝統的にはFe鋳物
にて一体鋳造されていた。又、最近では、Fe系
焼結合金技術の進歩と共に焼結カムが実用化され
ている。

更に近時においては、新材料としてフアインセ
ラミツクスが開発されている。

このフアインセラミツクスは、耐熱性、耐圧縮
性、耐摩耗性に優れ、かつ、軽量である性質を有
することから、機関用のカムプロフイル用材料と
して最適であり、これへの適用が注目されてきて
いる。

このフアインセラミツクスと通常の材料である
Fe系金属材料との結合は、溶接による結合が困
難なこと、又、熱膨張係数が大きく異なるため
に、高温部における嵌め合い結合には種々の問題
があることから、実用化されていないのが現状で
ある。

この実用化を図るためには、嵌め合い結合によ
る外はないのであるが、その代表的なものとし
て、スプライン様嵌め合いを基本とし、これに更
に熱膨張差に対する特別な構造を組合せたものが
多い。

例えば特開昭59−37214号公報に示されている
ものは、スプラインによる嵌め合せと、鋳込み時
の軽合金の凝固に際しての収縮効果の組合せによ
り結合するようにしたものである。

（考案が解決しようとする問題点） 本考案も広い概念では、スプライン様嵌め合い
を基本とするものであるが、フアインセラミツク
スの性質（熱膨張係数が小さいこと、圧縮強度が
大きいこと、曲げ力が弱いこと）を技術的に応用
解決し、かつ、製作し易い形状構造にて、その上
に安価なカムシヤフトを得んとするものである。

（問題を解決するための手段） 上記問題を解決するために本考案は、カムシヤ
フトの母材として厚肉パイプを使用する。そし
て、この厚肉パイプの外周面に、カムを位置決め
するための位置決め用溝を、厚肉パイプの中心に
対して対称の位置に設ける。又この位置決め用溝
で位置決めされたカムの厚肉部に当る所にキー溝
を設ける。更に、厚肉パイプの肉を貫通するよう
に注湯孔を設ける。このようにして厚肉パイプに
位置決め用溝、キー溝及び注湯孔を設けてカムシ
ヤフト母材となす。

一方カムプロフイル部材は、上記厚肉パイプの
カムシヤフト母材の外径よりも微少量大きい内径
を有し、カムシヤフト母材に設けた位置決め用溝
に嵌合する位置決め用突起及びキー溝に対応した
位置にキーウエイが形成される。

そして、上記カムプロフイル部材の材料をフア
インセラミツクスとし、カムシヤフト母材の材料
をFe系材とし、カムシヤフト母材とカムプロフ
イル部材との間の隙間及びカムシヤフト母材の内
部への充填材をＡ軽合金又は、耐熱性樹脂とし
たものである。

（作用） 以上のように構成することにより、カムシヤフ
ト母材に対するカムプロフイル部材の位置決め
は、カムプロフイル部材に設けた突出部を圧縮す
るようにして位置決めする。そして回転トルク
は、Fe系材料から成るカムシヤフト母材に設け
られるキーによつて受けるようにし、位置決め部
に回転トルクが働かない。

又、カムプロフイル部材の内径をカムシヤフト
母材の外径より微少量大きくして、カムプロフイ
ル部材とカムシヤフト母材との間の〓間に注湯孔
を通してＡ軽合金又は耐熱樹脂を充填し一体化
することができる。

（実施例） 以下本考案の一実施例について詳細に説明す
る。第１図において、カムシヤフト母材１は、
Fe系の厚肉の管である。このカムシヤフト母材
１には、位置決め用溝２、注湯孔３及びキー溝４
が設けられている。第２図において５はフアイン
セラミツクスを材料とするカムプロフイル部材で
あり、このカムプロフイル部材５には、カムシヤ
フト母材１に設けられた位置決め用溝２に嵌合す
るように位置決め用突起６及びキー溝４に対応す
る位置にキーウエイ７が設けられている。このキ
ーウエイ７は、カムプロフイル部材５の厚肉部８
に設けられている。

上記位置決め用溝２又は位置決め用突起６は、
第４図及び第５図に示すように、カムシヤフト母
材１の中心Ｇに対して対称の位置に設けられてい
る。本実施例では、位置決め用溝２は３ケであ
る。その内の１個は、キーウエイ７に対して中心
Ｇを挟み対称の位置になつている。又、位置決め
用溝２の巾寸法E₁と位置決め用突起６の巾寸法
E₂との関係は、温度差嵌め合い（焼ばめ、冷し
ばめ）になつている。又キー溝４及びキーウエイ
７の巾Ｗは、キーに対して通常の嵌め合いになつ
ている。

又、カムシヤフト母材１の外径寸法Ｄとカムプ
ロフイル部材５の内径ｄとの寸法関係は、Ｄ＝ｄ
−2eの関係にあり、第３図に示すように、組合さ
れたとき、両者間にｅの〓間ができるようになつ
ている。

又、位置決め用溝２の深さと位置決め用突起６
の高さとの関係は、第３図に示すようにΔχの〓
間ができるように決められている。１０は、充填
材であり、次のようにして充填される。第７図に
示すように、充填材１０は、型枠１２を用いてカ
ムシヤフト母材１の内側に流し込まれる。流し込
まれた充填材１０は、第３図に示すように、カム
シヤフト母材１の内部に充填された後に、注湯孔
３を通つて〓間ｅに充填される。これによつて、
カムシヤフト母材１とカムプロフイル部材５とは
一体になる。その後長穴中ぐりドリルにて油穴１
２を形成する。

この充填材１０は、Ａ系軽合金または耐熱性
樹脂（例えば、エポキシ、ポリイミド、ポリアミ
ドイミド等）であり、カムシヤフト母材１のFe
系材及びカムプロフイル部材５の材料フアインセ
ラミツクスよりも低融点である。

第６図は他の実施例であり、第１図乃至第５図
に示した実施例と異る点は、位置決め用突起６
（位置決め用溝２）がカムシヤフト母材１の中心
に対して対称の位置に４個設けられていることで
ある。もう一点は、注湯孔３′がキー溝４の所に
重ねて設けられ、その注湯孔３′の直径は、キー
溝巾よりも大きくなつていることである。他の部
分は、すべて第１図乃至第５図に示した実施例と
同一であり、同一符号をもつて示したので、その
説明は省略する。

以上のように構成した２つの実施例の作用につ
いて次に説明する。先ず加工について説明する
と、カムシヤフト母材１は、厚肉管をそのまま使
用するので、その外表面の加工は不要である。

従つて、加工部分は、位置決め用溝２とキー溝
４が、嵌め合公差に合せて加工される。注湯孔３
は、単なるドリル孔でよく加工精度は要求されな
い。又、カムシヤフト母材１の材質はFe系材で
あるので、切削性がよく、その加工は容易であ
る。次にカムプロフイル部材５の位置決め用突起
６は、対称の位置に設けられているので、第５図
に示すように、砥石１１を一点鎖線で示すように
移動させることにより、相対称の位置にある位置
決め用突起６の面同志が、同一平面になるように
高精度に仕上げられる。これは、第６図に示す実
施例の場合も同様であり、加工に要する砥石１１
の位置合せ作業が省略され、その分だけ、加工工
数が少なくてすむ。

次に、カムシヤフト母材１とカムプロフイル部
材５との間の位置決めは、位置決め用溝２と位置
決め用突起６の温度差嵌め合いにより行なわれ
る。この温度差嵌め合いは、位置決め用溝２によ
つて、位置決め用突起６の平行２面を圧縮するよ
うにして嵌め合される。フアインセラミツクス
は、圧縮力に対し、強いという性質を利用したも
のである。又、フアインセラミツクスは、他の材
料（カムシヤフト母材１及び充填材１０）に比し
て熱膨張係数が小さいという性質がある。充填材
１０は溶湯状態で〓間ｅに充填され、凝固する際
にいくらか収縮する。カムシヤフトを使用中は、
高温雰囲気内にあるので、カムシヤフト母材１及
び充填材１０は、その熱に応じて熱膨張する。こ
の熱膨張は、〓間ｅに充填された充填材１０の上
記凝固時の収縮量及びΔχの〓間によつて許容さ
れ、〓間ｅにあつては、充填材が多少圧縮された
状態で、又、位置決め用溝２と位置決め用突起６
との間の嵌合は最初の温度差嵌め合いがある程度
緩められた状態で、その密な嵌合状態を保持す
る。これにより、カムシヤフト母材１とカムプロ
フイル部材５とは、運転時において一体的に結合
され、固有振動数特性の問題は発生しない。

次に、回転トルクの伝達は、第３図及び第６図
に示すキー９により行なわれる。又キー９は、カ
ムプロフイル部材５の厚肉部８に設けられている
ので、カムプロフイル部材５に働く剪断力に対す
る強度は充分であり、強度上問題はない。又、回
転トルクは、キー９にて受けることにより、位置
決め用突起６には、剪断力は働かない。

（考案の効果） 以上詳述した通り、本考案にかかる機関用組立
カムシヤフトによれば、カムシヤフト母材として
Fe系の厚肉管を用い、カムプロフイル部材にフ
アインセラミツクス材を用いて位置決め用溝と位
置決め用突起を嵌め合せて、位置決め用突起を圧
縮して位置決めするようにしたこと、及び、〓間
ｅを設け、ここに充填材を充填したことの相乗効
果により、カムシヤフト母材とカムプロフイル部
材とを一体的に結合することができた。

又、カムプロフイル部材に設けた位置決め用突
起をカムシヤフトの中心に対して対称の位置に設
けたので、加工に要する工数が少なくなり、又、
カムシヤフト母材とカムプロフイル部材との嵌め
合せにしたので、これらを個所に製産することが
できるので、大量生産性に適しており、生産性を
大巾に向上することができた。

又、回転トルクは、キーによつて受けるよう
に、位置決め用突起は、位置決めにのみ寄与させ
るようにしたので、カムシヤフト母材に対するカ
ムの位置精度が確実となり、かつ、回転トルクに
対する強度上の信頼性が向上され、上記生産性の
向上による低価格化と性能及び信頼性の向上によ
り、その製品価値を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は、本考案の一実施例を示す
図であり、第１図は、カムシヤフト母材の斜視
図、第２図はカムプロフイル部材の斜視図、第３
図は、カムシヤフト母材にカムプロフイル部材を
組込んだ状態を示す縦断面図、第４図はカムシヤ
フト母材の縦断面図、第５図は、カムプロフイル
部材の正面図及びその加工状態を示す図、第６図
は、位置決め用突起を４個設けた場合の他の実施
例であつて、カムシヤフト母材にカムプロフイル
部材を組合せた状態を示す縦断面図、第７図は注
湯情況を示す斜視図である。 １……カムシヤフト母材、２……位置決め用
溝、３……注湯孔、４……キー溝、５……カムプ
ロフイル部材、６……位置決め用突起、７……キ
ーウエイ、８……厚肉部、１０……充填材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 厚肉パイプの中心に対して対称の位置であつて
   その外周上に設けられたカムの位置決めをするた
   めの位置決め用溝、この位置決め用溝で位置決め
   されたカムの厚肉部に当る所に位置して設けられ
   たキー溝及び厚肉パイプの肉を貫通して設けた注
   湯孔を有するカムシヤフト母材と、該カムシヤフ
   ト母材の厚肉パイプの外径よりも微少量大きい内
   径を有し前記カムシヤフト母材に設けた位置決め
   用溝に嵌合する位置決め用突起及びキー溝に対応
   した位置に設けられたキーウエイを有するカムプ
   ロフイル部材とから成り、該カムプロフイル部材
   の材料をフアインセラミツクスとし、前記カムシ
   ヤフト母材の材料をFe系とし、カムシヤフト母
   材とカムプロフイル部材との間の〓間及びカムシ
   ヤフト母材の内部への充填材がＡ軽合金又は耐
   熱性樹脂であることを特徴とする機関用組立カム
   シヤフト。