JPH0610286B2 - カムシャフトの製造方法 - Google Patents

カムシャフトの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は内燃機関の動弁機構に使用されるカムシャフト
の製造方法に関するものであり、さらに詳しく述べる
と、鋼材のシャフトに内外二層からなる焼結材のカムピ
ースを組付けたカムシャフトの製造方法の改良に係るも
のである。
［従来技術］ カムピース等の組付部品を二層又はそれ以上の焼結材か
ら製造してこれを鋼材のシャフトに結合させてなるカム
シャフトについては多くの提案がなされている。例え
ば、特開昭５８−４１２１１号によって開示されたカム
ロブは三層構造で、内層は鋼製スリーブ、中層と外層は
液相焼結材であり、シャフトへは鋼製スリーブを溶接す
ることにより取付けられる。実開昭５８−１９１４５８
号のカムピースも三層構造で、内層と外層が液相焼結
材、中層が固相焼結材であり、シャフトへは液相焼結に
より組付けられる。実開昭５８−１９２９４２号のジャ
ーナルは二層構造であり、内層は液相焼結材、外層は固
相焼結材である。特開昭５９−２１９４０２号のカムピ
ースは内層が液相焼結材、外層が鋳鉄系焼結材の二層構
造である。特開昭６０−３９１０５号のカムピースは内
層が銅系焼結材、外層が鉄系焼結材の二層構造である。
特開昭６０−４３４０５号のカムロブは内層が収縮率２
％未満の焼結材、外層が収縮率２％以上の焼結材からな
る二層構造である。特開昭５９−１５５６６０号のカム
ピースは内層が高靭性焼結材又は溶製合金材、外層が耐
摩耗性焼結材からなるが、シャフトへはバルジ成形によ
り組付けられる。
［発明が解決しようとする課題］ 上記の公知技術については次の問題点が存在する。
特開昭５８−４１２１１号のものは、内層の鋼製スリー
ブをシャフトに溶接するための製造工程が必要であり、
コストが高くなる。
実開昭５８−１９１４５８号のものは、焼結材が三層に
なるため、プレスのダイセット及び金型が複雑になる。
又、固相焼結材と液相焼結材の境界面における接合、特
に内層と中層との接合についての信頼性が低い。
実開昭５８−１９２９４２号のものは、同じく固相焼結
材と液相焼結材の境界面における接合についての信頼性
が低い。
特開昭５９−２１９４０２号のものは、同じく鋳鉄系焼
結材と液相焼結材の境界面における接合についての信頼
性が低い。
特開昭６０−３９１０５号のものは、内層の銅が焼結過
程の早期に外層の焼結材に溶浸すると、外層を膨大させ
るから、不良品の発生率が比較的高い。
特開昭６０−４３４０５号のものは、内層の焼結材の収
縮率が２％未満のため、シャフトとの結合についての信
頼性が低い。
特開昭５９−１５５６６０号のものは、シャフトにバル
ジ成形によって組付けるため、シャフトの形状が制約さ
れる。
本発明は上記問題を解決するためになされたものであ
り、その目的とするところは、二層の焼結材からなるカ
ムピースをシャフトに組付けてカムシャフトを製造する
方法において、工程数が少なく、焼結合金の内層が焼結
によってシャフトに確実に結合し、内層と外層の境界面
における接合の信頼性が高いものを提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明が採用する手段は、内
外二層の焼結材からなるカムピースをシャフトの外周面
に拡散接合させてカムシャフトを製造する方法におい
て、粉末成形時の異なる液相焼結材からなる内外二層の
カムピースを形成し、外層液相焼結材の拡散接合時の寸
法収縮率をカムシャフト長手方向において内層液相焼結
材よりも大きい４〜１０％に調質し、内層液相焼結材の
寸法収縮率を２．５〜６％に調質したことにある。
［作用］ 二つの異なる液相焼結材を粉末成形時に内外二層のグリ
ーンカムピースに形成すると、内外二層の境界面におい
て二つの液相焼結材は容易に絡み合うから、接合の信頼
性は高い。焼結材が共に液相であり、外層のものが内層
のものよりも収縮率が大きいため、この接合は確実にな
り、信頼性はさらに向上する。内層の焼結材の収縮率を
小さくすると、カムピースの基準位置に対する長手方向
のずれが小さくなるから、カムピース等の嵌合部品の間
隔が狭くなっても、支障を生ずることは少なくなり、
又、カムピースに隣接してジャーナルを設けることも容
易になる。
外層焼結材の収縮率が４％未満になると、内層焼結材の
収縮率が小さいときにバックアップすることができない
から、シャフトとの接合の信頼性が低下する。逆に内層
焼結材の収縮率が大きくなって、内外の収縮率の差が小
さくなると、内外層の接合が不十分になる。しかし、外
層焼結材の収縮率が１０％を越えると、液層発生量が過
多となり、著しく変形するおそれがある。したがって、
外層焼結材の収縮率の範囲は４〜１０％とする。又、内
層焼結材の収縮率が２．５％未満ではシャフトとの結合
が不充分であり、信頼性に欠ける。しかし、内層焼結材
の収縮率が６％を越えると、外層焼結材の収縮率を１０
％以上にしないと、内外層の収縮率の差が大きくならな
い。したがって、内層焼結材の収縮率の範囲は２．５％
〜６％とする。
［実施例］ 本発明を実施例に基づいて説明する。
第１図及び第２図は粉末成形した内外二層のグリーンカ
ムピースの正面図及び断面図であり、ＡはＦｅ−Ｃ−Ｐ
−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金の外層液相焼結材、ＢはＦｅ
−Ｃ−Ｐ系又はＦｅ−Ｃ−Ｐ−Ｍｏ系合金の内層液相焼
結材である。外層焼結材Ａと内層焼結材Ｂはカムシャフ
ト長手方向寸法の収縮率が８％と４％にそれぞれ調質し
た。
第３図に示すように、このグリーンカムピースを鋼製の
シャフト10に嵌合して所定の液相温度で焼結し、内外二
層の焼結材からなるカムピース20を備えたカムシャフト
を製造した。焼結によって、外層焼結材ＡのＦｅ−Ｃ−
Ｐ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｍｏ系合金は比較的多くの炭化物を析
出するから硬度が高く、耐摩耗性に優れ、摺動するカム
ピースの表面材に適したものになる。内外層焼結材Ａ、
Ｂは粉末成形時に内外二層に形成され、境界面において
相互に十分絡み合うだけでなく、内外焼結材Ａ、Ｂの収
縮率の差も４％と比較的大きいから、焼結によって両者
は確実に接合し、接合の信頼性も高い。又、内層焼結材
Ｂの収縮率は４％であるから、焼結によって鋼製シャフ
トの外周に十分拡散接合する。
第４図及び第５図に示すグリーンカムピースは内層焼結
材Ｂのカムシャフト長手方向の幅を外層焼結材Ａの半分
にしたものであり、これによって焼結時のカムピースの
幅方向収縮量が小さくなり、材料も節約されるから、カ
ムシャフト長手方向の寸法公差が小さくなるだけでな
く、材料コストも節減される。内外層焼結材Ａ，Ｂの液
相焼結合金は前記実施例と同一であるが、収縮率は外層
焼結材Ａを６％に、内層焼結材を３％に調質した。一般
に、内層焼結材Ｂは外層焼結材Ａよりも粉末の流動性が
良好であり、充填高さが同じでも、圧粉成形後の密度は
高くなる傾向があるから、内層焼結材Ｂの幅を小さくす
ればさらに密度は高くなり収縮率はおのずから外層焼結
材Ａよりも小さくなり、調質は至極簡単になる。
第６図に示すように、このグリーンカムピースを鋼製シ
ャフト10にはめた後に焼結してカムシャフトを製造する
と、長手方向の寸法公差の小さいカムピース20を持つカ
ムシャフトが得られる。カムピース20の鋼製シャフト10
への接合及びカムピース20の内外二層の接合は前記実施
例のものと同様に強固であり、高い信頼性を有する。
［発明の効果］ 上記の通り、本発明の方法は、Ｆｅ−Ｃ−Ｐ−Ｎｉ−Ｃ
ｒ−Ｍｏ系の外層液相焼結材とＦｅ−Ｃ−Ｐ系又はＦｅ
−Ｃ−Ｍｏ系り内層液相焼結材を圧粉成形時に内外二層
に形成し、外層焼結材及び内層焼結材の焼結時の収縮率
を４〜１０％及び２．５〜６％に調質すると共に、外層
焼結材の収縮率を常に内層焼結材よりも大きく設定し、
内層焼結材を鋼製のシャフトに直接拡散接合させるか
ら、従来の内外二層の性質が液相材と固相材のように大
きく相違していたものや、内外二層の焼結時の収縮率の
差の小さなものに比べると、内外二層の境界における接
合の信頼性が著しく高いという優れた効果を奏する。
又、内層焼結材のカムシャフト長手方向の幅を外層焼結
材よりも小さくしたものは、焼結後の長手寸法公差が小
さくなる上に、材料も節減されるという格別の効果が得
られる。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は本発明の方向の一実施例のグリーン
カムピースの側面図及び断面図、 第３図は焼結後のカムピースの側面図、 第４図及び第５図は他の実施例の第１図及び第２図に相
当する図、 第６図は同じく他の実施例の第３図に相当する図であ
る。 図において、符号Ａは外層液相焼結材、Ｂは内層液相焼
結材、10はシャフト、20はカムピースをそれぞれ示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内外二層の焼結材からなるグリーンのカム
    ピースを鋼製のシャフトに取付ける工程と、焼結によっ
    て前記カムピースを前記シャフトの外周部に拡散接合さ
    せる工程とからなるカムシャフトの製造方法において、
    外層液相焼結材と内層液相焼結材は粉末成形時に内外二
    層に形成され、焼結時の収縮率はカムシャフト長手方向
    において前記外層液相焼結材が４〜１０％に、前記内層
    液相焼結材が２．５〜６％にそれぞれ調質されると共に
    前記外層液相焼結材の収縮率は前記内層液相焼結材より
    も大きく設定されたことを特徴とするカムシャフトの製
    造方法。
  2. 【請求項２】内層は外層よりもカムシャフト長手方向の
    幅が狭く形成されたことを特徴とする請求項１に記載の
    カムシャフトの製造方法。
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