JPS6132083Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は内燃機関用カムシヤフトに関するもの
であり、特にカムロブ、ジヤーナル、ギアをステ
ムを構成する金属溶湯にて鋳包み型複合カムシヤ
フトに関する。

カムシヤフトには従来チルド鋳物又は浸炭焼入
鋼が用いられていたが、軽量化と共に高出力化を
要求される近年の内燃機関にあつてはカムロブや
ジヤーナル、ギアとステムをそれぞれの目的に応
じた異種材料で構成した複合カムシヤフトが注目
されている。この複合カムシヤフトにあつても鋼
パイプ製のステムにカムロブ、ギア、ジヤーナル
を組付けるものでは、組付方法に制約があつて結
合強度が得難く、さらに複雑な割出し装置や位置
決め手段を要するなど製造上の問題が多い。

そこで例えば特開昭51−117134号の如くカムロ
ブ、ジヤーナル、ギアを鋳包むことによつてカム
シヤフトを形成することがなされる。

しかしながら特に耐摩耗性を要するカムロブに
焼結合金を用いた場合には種々の問題が生じる。
まず焼結合金は空孔を有し、かつ耐摩耗性を与え
るために添加される元素の影響で鋼や鋳鉄と比較
して脆いためカムロブの如きねじれ、曲げを受け
る伝達部品に用いた場合の強度が得にくい。従つ
て鋳包み用カムロブを形成する場合には湯通路や
鋳包み用の凹凸をつけようとしても強度的に不安
となるものであり、又かかる複雑な形状のカムロ
ブを圧粉成形する際にプレス金型強度が得られず
又複雑な孔を有する圧粉体は圧粉体抜出の際に粉
末の割れや欠けを生じ易い。又ステムを構成する
金属溶湯とし用いるＡやＡ合金と焼結合金と
は治金学的結合はされないばかりか、Ａ又はＡ
合金の収縮により鋳包みの後に間隙が生じ易
い。

さらに高面圧荷重に耐えるために高密度化する
手段として液相焼結されるのが通常であるカムロ
ブは収縮量が約７％近くあり、複雑な形状の圧粉
体を焼結した場合に外型の変形が防ぎ得ず鋳型に
セツトする以前に形状加工を要す必要が生じる
が、焼結合金は被削性が悪く著しく生産性が低下
するものである。

本考案はこれらの従来の問題を解決するもので
あつて、焼結合金製カムロブに予め鋼製のパイプ
やフランジを結合しておき、これを鋳包すことに
よつてカムロブ、ステムの強度を向上し、さらに
生産性を向上しようとするものであり、以下詳細
に説明する。

まず本考案の要旨とするところは登録請求の範
囲に記載した如く下記３つの構成要件によりなる
カムシヤフトにある。

(1) 焼結合金製カムロブ３が軸方向に貫通する中
空孔３０を有し、中空孔３０に嵌装され結合さ
れる鋼パイプ２を有すること。

(2) パイプ２がカムロブ３に対し軸方向に突出す
る突出部２３を有すること。

(3) カムロブ３のステム１との接合面３１を覆う
側板６を有すること。

かかる本考案カムシヤフト実施例を第１図及び
第１図Ａ−Ａ断面である第２図、第１図の要部拡
大図である第３図に示し、図面に従つて説明す
る。

カムシヤフトはジヤーナル４、カムロブ３、ギ
ア５をステム１によつて鋳包まれて形成され、同
時に油通路を形成する中空パイプ８も鋳包まれ
る。またステム１の軸端にはベルト車９が結合さ
れて回転伝達される。カムロブ３は鋳包まれる以
前にカムロブの中空孔３０と嵌装結合されるパイ
プ２及び側板６が結合される。これは鋼製のパイ
プ２にカムロブ３を形成する粉末圧粉体を組付
け、さらにカムロブ３の側面には鋼板製の側板６
を組付けた後にカムロブ３の液相焼結温度にて焼
結されることによつて、カムロブ３とパイプ２、
側板６とは焼結合金の拡散結合が達成され治金学
的な結合が得られるものであり、結合強度は極め
て高い。一方パイプ２はカムロブ３に対し軸方向
の突出部２３を有するものであり、側板６はカム
ロブ３のステム１との接合面３１を含む形状にす
る。またジヤーナル４、ギア５についてはカムロ
ブほどの耐摩耗性及びねじり、曲げ力を受けない
ため通常は鋼により形成され図示する如きジヤー
ナル４に回り止め用のフランジ４１や、ギア５に
は溝５１が用けられることにより鋳包み性及び位
置ずれを防止される。

かかる本考案カムシヤフトにおいてはパイプ２
がステム１により強固に鋳込まれることとなる。
即ちパイプ２に設けた突出部２３はその外周側に
ステム１の鋳包み部１２を有しこの鋳包み部１２
とパイプ２内周側に形成される湯通路１３とによ
つて強固に鋳包まれる。さらにこのパイプ２はね
じり及び曲げ力の最も大きいカムロブ部にあつて
ステム１の補強の作用をなす。

一方前記した如き液相焼結されたカムロブでは
寸法収縮率が約７％近くあつて外型の変形が生じ
易いものであり、鋳包みに際して寸法加工をする
ことが望ましいが、本考案にあつては側板６をカ
ムロブ３に結合したことにより加工が不要となる
か、又は容易にすることが可能となる。

即ちステム１を鋳包む際には第４図の如き鋳型
によりなされるが、その際に側板６が鋳型１０と
接することによる。ステムを鋳造する際に鋳型１
０にジヤーナル４、カムロブ３、ギア５、中空パ
イプ８が鋳型１０にセツトされる。ジヤーナル
４、ギア５、中空パイプ８についてはすべて鋼で
あつて寸法形状的には安定しているため鋳型との
セツトクリアランスも特別の注意は要しない。し
かし前記した如く液相焼結合金であるカムロブは
寸法形状に不安定なためセツトクリアランスに注
意を要する。そこで加工が必要となるが、鋳型１
０との嵌装部を鋼製の側板６を配することによつ
てカムロブの液相焼結による寸法形状が安定化さ
れ加工を要しない。又特に精度を要するもので加
工を必要とされても、焼結合金に比し被削性が優
れる鋼製側板が加工されるため生産性に優れる。

さらに焼結結合を直接的に鋳込んだ場合に焼結
合金の鋳包み接合面が脆くなるのに対してパイプ
２と側板６とによつて強化される。即ち鋳込まれ
る金属とカムロブとは治金学的な結合はせず、軽
量化のためＡ合金を鋳込んだ場合にＡ合金の
収縮により微少のクリアランスが鋳包み部に生じ
るが、カムシヤフトの如き動的荷重の加わるもの
ではくり返しの応力によつて多孔質である焼結合
金は鋳包み接合部が疲労され易いため鋳包み強度
自体が低下してくる。これに対して鋼であるパイ
プや側板が鋳包み部を形成するため疲労による鋳
包み強度の低下は少ないものである。

本考案におけるステムを形成する金属溶湯は軽
量化の主旨からして軽金属、中でも強度に優れる
Ａ又はAl合金、特に亜共晶又は過共晶のＡ
−Si合金が用いられるが、第４図に示す如く鋳造
の際にステムの鋳包み突起１２を形成する部分に
湯道１３を配したダイカスト製造方法が好ましい
ものである。

以上記した如く本考案にあつてはカムロブの中
空孔にパイプを、ステムと接する軸方向接合面に
側板を配したことによる鋳包み強度と生産性向上
が達成されるものであつて上記した実施例に限定
されるものではない。

例えば第５図に示す如く、側板６にカムロブ３
のステム１との接合面３１を覆うフランジ部６３
と、ステム１外周と連続する円筒部６１を設ける
ことによつて、カムロブ３の第４図に示した鋳型
１０との嵌装部を側板６の円筒部６１によつて行
うことがなされる。かかる円筒部６１を設けたこ
とによつて、さらに第６図に示す如く円筒部６１
に軸方向端に向かい漸次縮小する収縮部６２を設
けより鋳包み性を高くすることが可能である。即
ち収縮部６２はステム１の鋳包み部１２に対し
て、これを軸方向にも鋳包む効果を有し、カムロ
ブ３とステム１とのより強固な結合が達成され
る。

尚第６図の場合にパイプ２の突出部２３を半径
方向に拡管しても同様の効果があることはいうま
でもない。

さらに第７図に示す如くパイプ２の中心をステ
ム１の中心と偏心させることにより側板６とパイ
プ２で囲まれるステム１の鋳包み部１２がカムロ
ブ３とステム１とのクランク機構作用をなし、回
転伝達をより確実になすことが可能となる。

又カムロブ３とステム１との回転回り止めとし
てパイプ２断面形状を波形としたり、多角形とす
ることや、パイプ２の内外周に溝や突起を設ける
こと、及びパイプ２の軸端にスリツトや傾斜を設
けることも場合によつてはなされる。

以上記した如く本考案カムシヤフトはカムロブ
を焼結合金としたことによる耐摩耗性と、ステム
を軽合金とすることによる軽量化を達成し、かつ
カムロブとステムの鋳包み強度ばかりかカムロ
ブ、ステム各々の強度にも優れるものであり、さ
らにカムロブ形状が簡素であり、鋳包まれること
によつてカムシヤフトが完成されるなど生産性に
も優れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図：本考案カムシヤフト実施例断面図、第
２図：第１図Ａ−Ａ断面図、第３図：第１図要部
拡大断面図、第４図：本考案の鋳造方法を示す実
施例断面図、第５図〜第７図：本考案他の実施例
断面図。 符号の説明、１：ステム、１２：鋳包み部、
２：パイプ、２３：突出部、３：カムロブ、４：
ジヤーナル、５：ギア、６：側板、６１：円筒
部、６３：フランジ部、８：中空パイプ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 焼結合金製カムロブ３をステム１を形成する
   金属溶湯によつて鋳包まれてなるカムシヤフト
   において、前記焼結合金製カムロブ３が軸方向
   に貫通する中空孔３０を有し、該中空孔３０に
   嵌装され結合されかつカムロブ３に対して軸方
   向に突出する鋼性パイプ２と、前記カムロブ３
   のステム１との軸方向接合面３１を覆う鋼板６
   を有することを特徴とするカムシヤフト。 (2) 前記パイプ２がステム１に対してその中心が
   偏心されてなることを特徴とする前記実用新案
   登録請求の範囲第１項記載のカムシヤフト。 (3) 前記鋼板６がカムロブ３の接合面３１を覆う
   フランジ部６３及びステム１外周と連続する円
   筒部６１を有し、該円筒部６１の軸方向端に向
   かい漸次縮小する収縮部６２を有することを特
   徴とする前記実用新案登録請求の範囲第１項記
   載のカムシヤフト。 (4) 前記ステム１がＡ又はＡ合金である前記
   実用新案登録請求の範囲第１項記載のカムシヤ
   フト。