JPH0542498B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関用のカムシヤフト、詳しくは
カムロブとジヤーナルピースを共に焼結合金で形
成し、スチールシヤフトに接合した組立式カムシ
ヤフトに関する。 ［従来技術］ カムロブ、ジヤーナルピース等を個別に製作
し、スチールシヤフトに接合する組立式カムシヤ
フトにおいて、カムロブ以外のジヤーナル、ギア
等の大部分は鋼材で製作されている。しかし、鋼
材は仕上げ加工が比較的容易な反面、部品製作に
要する加工の工程やろう付け等によりスチールシ
ヤフトに接合する際の工程が多く、この種のカム
シヤフトの製造コストを高いものにしていた。 また、摺動部材特にジヤーナルとして用いた場
合には耐摩耗性が低いという問題もあつた。 ［発明の目的］ 本発明は、上記欠点を解消するためのもので、
耐摩耗性に優れ、且つ摺動する相手材への攻撃性
が低く、優れた加工性及び容易に製造が可能な組
立式カムシヤフトを提供することを目的とするも
のである。 ［発明の構成］ 前記目的を達成するため本発明の組立式カムシ
ヤフトは、カムロブ以外のカムシヤフト組付ピー
スが、Ｃ：0.5〜4.0％、Ｐ：0.1〜0.8％、Cu：12
〜50％、Mn：１％以下、Si：２％以下、Feおよ
び不純物：残り、（以上重量％）からなる焼結材
料で形成される、もしくは、カムロブ以外のカム
シヤフト組付ピースが、Ｃ：0.5〜4.0％、Ｐ：0.1
〜0.8％、Cu：12〜50％、Mn：１％以下、Si：２
％以下を含有し、さらにNi：0.5〜3.0％、Mo：
0.1〜2.0％、Cr：0.1〜2.0％、Ｂ：0.01〜1.0％か
らなる群のうち１種または２種以上を含有し、
Feおよび不純物：残り、（以上重量％）からなる
焼結材料で形成されることを特徴とする。 なお、本発明のカムロブ以外のカムシヤフト組
付ピースにおいて各成分の割合を限定した理由は
下記の通りである。 Ｃは0.5〜4.0％の範囲で一部が基地に固溶して
基地を強化し、その他が炭化物を形成するが、
0.5未満ではその効果が得られず耐摩耗性、自己
潤滑性が低下する。また4.0％を超えると炭化物
が粗大化し、さらにＰと作用して過剰な液相を生
じて組付ピースとしての形状を保てない。 ＰはFe−Ｃ−Ｐ共晶のステダイトを生じさせ
耐摩耗性に寄与するが、0.1未満では添加効果が
なく、0.8％を超えると、折出するステダイト量
が過多となつて被削性が悪くなり、また脆化も進
む。 Cuは12〜50％の範囲で一部が基地に固溶して
パーライト基地を強化し、その他がスチールシヤ
フトとのろう付け接合、並びに組織中に分散して
切削性、耐摩耗性を向上させる。５％未満では遊
離Cuの量が少ないためろう付けが不充分であり、
切削性、耐摩耗性向上の効果が得られず、充分な
効果を得るためには12％≦が好ましい。一方50％
超ではCu過剰となり見掛の硬さが低下し、耐摩
耗性が低下する。また、コスト高になり経済的に
も不利である。特に好ましくは、15〜40％であ
る。 Mnは1.0％を超えると、焼結の進行が抑制され
る結果、粗大な空孔が残る。また、圧粉成形性も
低下する。 Siは２％を超えると、基地が脆化するほか、粉
末の圧粉成形性が低下し、焼結時の変形が大きく
なる。 Ni、Mo、Cr、Ｂは、それぞれ炭化物を形成し
て耐摩耗性を改善するとともに、基地を強化する
作用があるが、それぞれNi：0.5％未満、Mo：
0.1％未満、Cr：0.1％未満、Ｂ：0.01％未満では、
前記作用に所望の効果が得られず、一方Ni：3.0
％、Mo：2.0％、Cr：2.0％、Ｂ：1.0％をそれぞ
れ超えると硬化が高くなり、被削性が低下する。 本発明のカムロブ以外の組付ピースの焼結材料
は、Ｃ：１％以上、Ｐ：0.4％以で液相の量が増
加し、スチールシヤフトの外径寸法に対し、組付
ピースの収縮量が１〜15％得られる。このため遊
離Cuは、毛細管現象によりスチールシヤフトと
の接合面に排出されると同時に組付ピースとスチ
ールシヤフトのクリアランスが小さくなり、ろう
付けが安定する。また、空孔率も減少し、好まし
い見掛の硬さHRB80〜110が得られる。 また、寸法精度を高くしたい場合は、Ｃ：1.0
％未満、Ｐ：0.4％未満で、１％以下の収縮量の
固相材料を使用するとよい。 本発明の組立式カムシヤフトは、上記焼結材料
を圧粉成形してスチールシヤフトに組付けた後、
1050〜1200℃の温度で焼結接合するが、製造コス
トを低くするためには、組付ピース全体が同一条
件で接合させることが必要である。従つてカムロ
ブでの焼結材料としては、例えば特願昭58−
140964号に開示されている耐摩耗性焼結合金
（Ｃ：1.5〜4.0％、Si：0.5〜1.2％、Mn：１％以
下、Ｐ：0.2〜0.8％、Cr：２〜20％、Mo：0.5〜
2.5％、Ni：0.5〜2.5％、残部Feおよび不純物）
もしくは、この焼結合金にさらにSn、Bi、Sb、
Coのうち１種または２種以上0.01〜5.0％含有し
た耐摩耗性焼結合金を用いることが好ましい。 ［実施例］ 以下、実施例および比較例に基づき本発明の性
能確認試験結果を具体的に説明する。 第１表に示す通り、カムロブ以外の組付ピース
（ここではジヤーナルとする）として、No.１〜６
の組成を有する本発明焼結合金、No.７〜８の比較
用焼結合金、及びNo.９の比較用鋼材（SCM440）
からなる試験片を得た。焼却合金については、４
〜6t／cm²のプレス面圧でプレス成形後、アンモニ
ア分解ガス雰囲気の炉に入れ、1050〜1200℃（平
均1120℃の温度で１〜２時間焼結した。鋼材は、
上記焼結条件と同一条件で焼結炉を通して得たも
のを使用した。 −摩耗試験− 各供試材について表面硬さを測定するとともに
アムスラー式摩耗試験を行なつた。供試材を平面
接触滑り摩耗試験機における回転片とし、これら
回転片をAl合金によつて製作された平板状試料
（相手材）の固定片に接触し、その接触面に対し
常時潤滑油を供給しつつ回転させた。 試験条件は以下の通りである。 回転片外径…φ40mm、潤滑油…10W−30、油温
…80℃、油量…0.5／min、荷重…100Kgｆ、す
べり速度…2.5m／sec、走行時間…150時間。 第１表に示される通り、本発明焼結合金は相手
材とともに、比較材に比して摩耗量の著しい減少
を示した。 −加工チツプ寿命試験− 各供試材を直径48mm、厚さ25mmの円柱状に加工
し、バイトチツプを用いた旋盤によつて切削して
チツプ寿命を測定した。 試験条件は以下の通りである。 ワーク回転数…800rpm、送り…0.32mm／rev、
取り代…１mm、水溶性切削材使用。 １個のチツプで取り代１mm切削が可能な回数を
比較したが、第１表に示される通り、本発明焼結
合金を切削した場合、バイトチツプは著しく長い
寿命で使用できることが示された。

【表】 第１図は、本発明の組立式カムシヤフトのカム
ロブ以外の組付ピース（主としてジヤーナル）と
しての焼結合金（第１表におけるNo.１）の顕微鏡
組織写真（ナイタル液腐食、200倍）を示す。パ
ーライト基地Ａ中に耐摩耗性に寄与する炭化物Ｂ
（セメンタイトとステダイト）と被削性と耐摩耗
性を良好にする遊離CuCが分布している。 第２図は、第１図に示す組付ピースの焼結合金
ＤをスチールシヤフトＥに接合させた接合部を示
す写真（ナイタル液腐食、100倍）である。Ｆは
Cuろう付部、Ｇは液相焼結による拡散接合部を
示す。 ［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の焼結カムシヤフト
は、一回の焼結処理でシヤフトに結合できて耐摩
耗性にも優れた焼結合金の組付ピースを用いるも
のであり、特にカムピース以外の組付ピースには
被削性の良好な焼結金を配したので生産性の優れ
たカムシヤフトである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカムロブ以外の組付ピースと
しての焼結合金の金属組織顕微鏡写真を示し、第
２図は、カムロブ以外の組付ピースとスチールシ
ヤフトの接合状態における接合部の金属組織を示
す写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カムロブ以外のカムシヤフト組付ピースが、
   Ｃ：0.5〜4.0％、Ｐ：0.1〜0.8％、Cu：12〜50％、
   Mn：１％以下、Si：２％以下、Feおよび不純
   物：残り、（以上重量％）からなる焼結材料で形
   成されることを特徴とする組立式カムシヤフト。 ２ カムロブ以外のカムシヤフト組付ピースが、
   Ｃ：0.5〜4.0％、Ｐ：0.1〜0.8％、Cu：12〜50％、
   Mn：１％以下、Si：２％以下を含有し、さらに
   Ni：0.5〜3.0％、Mo：0.1〜2.0％、Cr：0.1〜2.0
   ％、Ｂ：0.01〜1.0％からなる群のうち１種また
   は２種以上を含有し、Feおよび不純物：残り、
   （以上重量％）からなる焼結材料で形成されるこ
   とを特徴とする組立式カムシヤフト。