JPS62271913A - 組立式カムシヤフト - 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】 ３、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ャフト、詳しくはカムロブ
とジャーナルピースを共に焼結合金で形成し、スチール
シャフトに接合した組立式カムシャフトに関する。

［従来技術］ カムロブ、ジャーナルピース等を個別に製作し、スチー
ルシャフトに接合する組立式カムシャフトにおいて、カ
ムロブ以外のジャーナル、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は等により
スチールシャフトに接合する際の工程が多く、この種の
カムシャフトの製造コストを高いものにしていた。

また、摺動部材特にジャ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った。

［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ャフトを提
供することを目的とするものである。

［発明の構成コ 前記目的を達成するため本発明の組立式カムシャフトは
、カムロブ以外のカムシャフト組付ピースが、Ｃ：α５
〜４．０％、Ｐ二α１〜０．８％、Ｃｕ：５〜５０％、
Ｍｎ：１％以下、Ｓｉ　：　２％以下、Ｆｅおよび不純
物：残り、（以上重囲％）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ャフト組付ピース
が、Ｃ：０．５〜４．０％、Ｐ：０．１〜０８％、Ｃｕ
：５〜５０％、Ｍｎ：’１％以下、Ｓｉ　：　２％以下
を含有し、さらにＮｉ：０５〜３゜０％、ＨＯ二０．１
〜２．０％、Ｃｒ　：　０．１〜２．０％、Ｂ：０．０
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ャフト組付ビ°−
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
状が保てない。

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、０１％未満では添加効果がなく’、ｏ、
ａ％を超えると、析出するステダイト量が過多となって
被削性が悪くなり、また脆化も進む。

Ｃｕは５〜５０％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ャフトとのろう
付は接合、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、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％
でおる。

Ｎｎは、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、　）ＩＯ，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
％、）１０：２，０％、Ｃｒ：２．０％、Ｂ　：　、０
％をそれぞれ超えると硬度が高くなり、被剛性が低下す
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：０４％以上で液相の量が増加し、スチー
ルシャ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
よりスチールシャ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ャ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
ましい見掛の硬ざＨＲＢ８０〜１１０が得られる。

また、寸法精度を高くしたい場合は、Ｃ：、０％未満、
Ｐ：０．４％未満で、１％以下の収縮量の同相材料を使
用するとよい。

本発明の組立式カムシャフトは、上記焼結材料を圧粉成
形してスチールシャフトに組付けた後、、０５０〜１，
２００℃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、組付ピース仝体が同一条件で接合させるこ
とが必要である。従っ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：、５％、Ｓｉ　：　０．５〜、
２％、Ｍｎ：１％以下、Ｐ：０．２〜０．８％、Ｃｒ：
２〜２Ｑ％、）１ｏ：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
はジャーナルとする）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（３０Ｍ４４０）からなる試
験片を得た。焼結合金については、４〜６ｔ／ｃｄ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°Ｃ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
一式摩耗試験を行なった。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Ａ１合合金よ
っ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−３
０、油温・・・８０°Ｃ１油量・・・０．５、”ｍｉｎ
　、荷重・・・１００に９ｆ、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。

一加エチップ寿命試験− 各供試材を直径４８ｍ、厚さ２５％の円柱状に加工し、
バイトチップを用いた旋盤によって切削してチップ寿命
を測定した。

試験条件は以下の通りである。

ワーク回転数・・・８０Ｑｒｐｍ、送り速度・・・０．
３２ｒｅｖ、取り代・・・１馴、水溶性切削材使用。

１個のチップで取り代１＃の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、バイトチップは著しく長い寿命で使用できるこ
とが示された。

第１図は、本発明の組立式カムシャフトのカムロブ以外
の組付ピース（主としてジャーナル〉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Ｃｕ（Ｃ）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
スチールシャフト（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ャフトは、−回
の焼結処理でシャ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必り、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合金を配
したので生産性の優れたカムシャフトである。

【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ャ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 (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）カムロブ以外のカムシャフト組付ピースが、Ｃ：
   ０．５〜４．０％、Ｐ：０．１〜０．８％、Ｃｕ：５〜
   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ャフト。
2. （２）カムロブ以外のカムシャフト組付ピースが、Ｃ：
   ０．５〜４．０％、Ｐ：０．１〜０．８％、Ｃｕ：５〜
   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ャフト。