JPS5934409A - 自動車用エンジンのカムシヤフト - 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】 この発明は自動車用エンジンのカムシャフトの数置に関
する。

自動車用エンジンにおいて従来のカムシャフトは、カム
部とシャフト部とが鋳造あるいは鍛造によって一体に形
成さｎており１例えば鋳潰い場合には、普通鋳鉄あるい
は特殊鋳鉄などの鉄系材料にて全体を鋳潰し、かつ表面
硬度を要求されるカムリフト部ケチル硬化してあろ１．
また＆ｆｆ　＋ｆｉの場合には、炭素鋼、クロムｗ４等
の鉄系材料を用い、鍛盾後カムリフ上部？高周波焼入し
て耐摩耗性ケ回上させている。。

しかしながら、このように全体が鉄系材料にて形成さｎ
た従来のカムシャフトにあっては、その重量・が嵩み、
自動車用エンジンの＠量化？阻冨する欠点があった。

そこで、本出願人は先に、非円形の貫通孔を有するセラ
ミック製のカム部を、軽合金材料からなるシャフト部に
一体に鋳込み固定した軽菫でかつ耐摩耗性に優几たカム
シャツ）Ｙ提案している（実願昭５７−３８７３１号）
、。

このようなカムシャフトにおいて、最も問題とｆ〔るの
は、セラミック製カム部と軽合金製シャフト部との結合
強度の確保が難しいことである。つまり、セラミック製
カム部の熱膨張係数が極めて小さいのに対し、シャフト
部を形成する軽合金材料は凝固時に軸方向７にらびに径
方向に比較的大きく収縮するため、第１図に示すように
、カム部ｌの町通孔内周面２とシャフト部３とσ〕間に
微小か間隔ｄ？発生し易い。そ］−で、常温においては
、上記の間隙ｄが存在していたとしても、カム部１の両
端部４．４にシャフト部３０肩部５．５が軸方向に強く
圧接しているため、−見十分な結合強度ケ有しているか
のように見えるのであるが、実際の使用時つまり機関運
転時においては、カム部１、シャフト部３ともに９０°
Ｃ前後にまで再加熱さ几るため１両者の熱膨張差に５１
：８因して上述したカム部１両端而４．４に対するＪ肩
部５．５の圧接力が緩んでしまう１．従ってカム部１が
経返し荷重ケ受ける間にガタケ生じろ慣れがあり、異音
の発生やバルブ開閉時阿のズレ等の原因となる。

こい発明は上記のような点に鑑みてなさ几たもので、そ
の目的とするところは、実際の使用時つまり９０℃前後
にまで再加熱さｎた状態においても、カム部両端部に対
するシャフト部軸方向の圧接力Ｙ十分に確保し得るよう
にし、セラミック製カム部と軽合金製シャフト部との結
合強度の同上ゲ図ることにある。

すなわち、この発明に係る自動車用エンジンのカムシャ
フトは、非円形の四通孔を有するセラミック製のカム部
が、軽合金材料からなる中空シャフト部に一体に鋳込み
固定さ几るとともに、両端部に係上部？有する比較的熱
膨張係数の小さな金属からなる芯材が、上記シャフト部
中空部内に装填さ几たこと７特徴とするものである。

１′Ｊ下、この発明の具体的な一実施例ケ図面に基づい
て詳細に説明オろ１゜ 第２図はこの発明に係るカムシャフトの一実施例ケ示す
もので、このカムシャフトは、セラミックにて予め焼成
さ几た複数のカム部１】と、このカム部１１が所定位置
に鋳込ま几てなるアルミ合金等の軽合金材料からなる中
空のシャフト部１２と、このシャフト部１２中空部内に
装填さ几た鉄等の比較的熱膨張係数力率さな金属からな
る石材】３とに大別さねる。上記カム部１１は、第３図
に示寸よ５な略スプライン形、あるいは第４図に示すよ
うｔｘ略楕円形等のような非円形の胃通孔１４ヶ有して
いる。そして上記シャフト部１２は、上記カム部１１が
所定位置にセットさ几た金型を用いて鋳造さ几たもので
、上記カム部１１端面１５と（ハ）接触部にはフランジ
状に大径化さ几た肩部１６が形成されている。また、こ
び）シャフト部１２一端には、スプロケット１７ケ取付
けろためのフランジ部１８が一体に＠遺さｎており、か
つこのシャフト部】２の全長に亘り、駒漬時の中子によ
る鋳扱き、あるいは鋳造後の機械加工によって、芯材】
３を装填するための中空部１９が形成さ几ている。尚、
軸受に摺接するシャフト部】２のジャーナル部２０は、
硬質クロムメッキケ施したり。

あるいは画材中力けい累Ｓ１成分な表面に析出させろｔ
ｒどの手段により耐摩耗性ケ向−１ニさせである。

−万、−上記芯材１３は、一端にフランジ部２１ケ有１
−１かつ他端にねじ部２２が固着さ几ているとともに、
ここにナツト２３が螺着しているものであって、上記フ
ランジ部２１およびナツト２３が係１！二部としてシャ
７）ｆＪ＋　２両端に夫々係ＩＩ：、さ几ている。尚１
図示例では軽量化を図るために芯月１３７中空バイブ状
としているが、勿論中実のものであっても良い３゜ さて上記のように両端が係ＩＥさ几た芯材１３ケシャフ
ト部１２内に装填した構成に、Ｋｎば、このカムシャフ
トがそｃｒ）便用時に９０°Ｃ前後Ｋ重子再加熱さ几た
としても、シャフト部１２全体の熱膨張量が上記芯材１
３の熱膨張量に規制さ几、例えばアルミ合金および鉄の
線１１シ張係数は夫々２１×１　ｆｌ−’、　ｌ　Ｉ　
ＸＩ　＋１−’稈度であるから、全体としてσ〕熱膨張
肴自体が、川なる軽合金製シャフト部に比較１−て約％
程度に縮小さｎる。、シかも、上ＭＣｉのよ５に、シャ
フト部１２の熱膨張が両端から拘束さ几る結果、該シャ
フト部１２内部に圧縮歪が生じ、とりわけ一般断ｉ′ｆ
Ｉ部よりも断面績が小さなカム部１１貫通部１２ａにお
いて大きな圧縮歪が生じる。換イオれば、断面績が大き
なジャーナル部２０等において比較的大きく熱膨張する
反面。

ヒ記カム部１１ｄ通部１２ａに圧縮歪が集中し、このゴ
通部１２ａの範囲内のみに着目す几ば、湯度上昇に対寸
ろ実質的な軸方向への膨張は殆ど零あるいは（に極端な
場合には逆に縮小方向に力が作用するよ５になる。。

従って、上記カムシャフトにおいては、常温では勿論の
こと、使用時に再、７］０熱さ几た状態となっても、軽
合金鯛シャフト部１２の肩部】６がセラミック製カム部
１１の両端面１５に強く圧接した状態？維持でき、こｎ
により両者間で強固な結合強度を確保できるのである。

尚、上記実施例では芯材１３の一方の係止部？ナツト２
３にて構成しているが、第５図に示すように、芯材１３
’％’シャフト部１２内に挿入した後に端部を圧潰して
係上部となるフランジ部２４を形成するようにしても良
い１．また、この場合、他方の端部のフランジ部２１’
７も同時にカロエオろことが可能である。

以上の説明で明らかなよ）に、この発明に係る自動車用
エンジンのカムシャフトにあっては、セラミック製カム
部ケ軽合金製シャフ上部に鋳込み固定したカムシャフト
において問題となる両者の結合強度な＋５＋強固に得ろ
ことができ、従来の一体鋳造もしくは鍛造によるカムシ
ャフトに比較して遜色のない強度・耐久性ケ発揮（−得
る一方、こｆら従来のものに比べて大幅な軽量化ならび
にカム部の耐摩耗性の向上を達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はセラミック製カム部を軽合金シャフト部に吻込
んだカムシャフトの要部断面図、第２図はこの発明に係
るカムシャフトの断面図、第３図および第４図は夫々カ
ム部の一例な示す平面図、−５図は芯材端部の係上部の
踵なる実施例な示すカムシャフト要部の断面図である。 １１・・・カム部、１２・・・シャフト部、１３・・・
石材。 　０ 】４・・・財通孔、２】・・・７ランク部、２３・・・
ナツト、２４・・・７ランク部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１；　　非円形のｂ通孔を有オろセラミック製のカム
   部が、軽合金材料からなる中空シャフト部に一体に鋳込
   み固足さｎるとともに１両端部に係止部ケ有する比較的
   熱膨張係斂の小さな金属からなる石材が、上記シャフト
   部中空部内に装填さｎたことＹ％徴とする自動車用エン
   ジンのカムシャフト。