JPH04175403A - エンジン用カムシャフト - Google Patents

エンジン用カムシャフト

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Publication number
JPH04175403A
JPH04175403A JP2078518A JP7851890A JPH04175403A JP H04175403 A JPH04175403 A JP H04175403A JP 2078518 A JP2078518 A JP 2078518A JP 7851890 A JP7851890 A JP 7851890A JP H04175403 A JPH04175403 A JP H04175403A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cam piece
shaft member
cam
camshaft
shrink
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2078518A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigezo Osaki
茂三 大崎
Kazuyuki Yoshimoto
吉本 和幸
Shigeo Yahata
矢幡 茂雄
Teruhiko Tokoshima
床島 輝彦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mazda Motor Corp
Hiroshima Aluminum Industry Co Ltd
Original Assignee
Mazda Motor Corp
Hiroshima Aluminum Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mazda Motor Corp, Hiroshima Aluminum Industry Co Ltd filed Critical Mazda Motor Corp
Priority to JP2078518A priority Critical patent/JPH04175403A/ja
Publication of JPH04175403A publication Critical patent/JPH04175403A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/08Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key
    • F16D1/0852Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping between the mating surfaces of the hub and shaft
    • F16D1/0858Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping between the mating surfaces of the hub and shaft due to the elasticity of the hub (including shrink fits)

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、エンジン用カムシャフトに関し、特にシャフ
ト部材にカムピースを焼き嵌めしてなるものに関する。
〔従来技術〕
近年、自動車用エンジンの高出力化・低燃費化にともな
い、エンジンの動弁系においては、カムシャフトの軽量
化・耐摩耗性の向上が要請されている。
そのため、カムシャフトを中空化して軽量化する技術、
カムシャフトを中空シャフト部材とカムピースとを複合
化して製作する技術が普及しつつある。上記カムシャフ
トのシャフト部材としては、軽量なアルミニウム合金製
のシャフト部材の採用が考えられ、カムシャフトの摩擦
摺動部であるカムピースとしては、例えばクロムモリブ
デン鋼などの耐摩耗性合金材料を切削加工してなるカム
ピースが一般に採用されている。
上記カムピースは、シャフト部材を鋳造する際に一体的
に鋳ぐるまれで接合されていたが、最近では特開昭58
−30509号公報に記載されているように、カムピー
スをシャフト部材に焼き嵌めして接合する方法も知られ
ている。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、゛カムピースは特殊な形状のカム面を有し、
そのカム面を高精度に加工しなければならないため、耐
摩耗性合金材料を切削加工して製作すると、切削加工コ
ストが高くなるという問題がある。
そこで、耐摩耗性合金粉末材料を用いてカムピースを粉
末成形しそれを焼結してカムピースを製作することが考
えられる。しかしながら、このカムヒースをシャフト部
材に焼き嵌めすると、カムピースが収縮した時にカムピ
ースにがなす大キなフープ応力(周方向引張り応力)が
発生し、シャフト部材が挿通ずるその貫通孔の内周面或
いはシャフト部材の外周面の微小な凹凸状態によりフー
プ応力が局部的に大きくなるので、比較的靭性の低いカ
ムピースにクランクが発生しゃすく、信顛性の高いカム
シャフトを製造することができないという問題がある。
本発明の目的は、焼結合金からなるカムピースをアルミ
ニウム合金製のシャフト部材に焼き嵌めし、焼き嵌めに
伴う応力を緩和したエンジン用カムシャフトを提供する
ことである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係るエンジン用カムシャフトは、カムピースを
アルミニウム合金製のシャフト部材に焼き嵌めしてなる
エンジン用カムシャフトにおいて、上記カムピースは、
耐摩耗性合金粉末材料を焼結した焼結体で構成され、上
記シャフト部材とカムピースとの間に薄膜状の応力緩和
部材が挟着されたものである。
〔作用] 本発明に係るエンジン用カムシャフトにおいては、耐摩
耗性合金粉末材料を焼結した焼結体からなるカムピース
は、シャフト部材との間にF[状の応力緩和部材を挟着
した状態で焼き嵌められるので、カムピースが収縮した
ときに、その貫通孔の内周面及びシャフト部材の外周面
に微小な凹凸状態が存在していても、応力緩和部材が凹
凸状態を一様に平滑化するように塑性変形するので、カ
ムピースに発生するフープ応力は一様化され、カムピー
スにクラックが生じることがない。
このカムシャフトは、アルミニウム合金製のシャフト部
材と耐摩耗性合金粉末材料の焼結体からなるカムピース
で構成されるので、軽量で且つ耐摩耗性に優れたものと
なる。
〔発明の効果〕
本発明に係るエンジン用カムシャフトによれば、以上〔
作用〕の項で説明したように、カムピースは、応力緩和
部材をシャフト部材との間に挟着した状態に焼き嵌めら
れるので、カムピースに発生するフープ応力は緩和され
、カムピースにクラックが発生することがなく信顛性・
耐久性に優れたカムシャフトになること、アルミニウム
合金製のシャフト部材とシャフト部材に焼き嵌められた
焼結合金からなるカムピースで構成されるので、軽量で
且つ耐摩耗性に優れたカムシャフトになること、などの
効果が得られる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面に基いて説明する。
〈第1実施例〉 本実施例は、第1図に示すように自動車用の4気筒エン
ジン用のカムシャフトCAに本発明を適用したものであ
る。
上記カムシャフトCAは、中央部にジャーナル部材2を
有する中空のシャフト部材lと、シャフト部材1の4つ
の所定部位の夫々にエンジンの各気筒に対応して設けら
れた1対のカムピース3と、各カムピース3とシャフト
部材1との間に決着された応力緩和部材としてのアルミ
ニウム箔4Aと、シャフト部材lの両端部に夫々装着さ
れたジャーナル部材5などで構成されている。
次呻、上記カムシャフトCAの製造方法について第2図
・第3図を参照しながら説明する。
先ず、シャフト部材1を製作するとともに、シャフト部
材1の製作と並行して各カムピース3を製作した。
シャフト部材1はアルミニウム合金7075−T6丸捧
を切削加工して製作した。シャフト部材10軸心には、
潤滑油を流通させるための油路laを形成するとともに
、クロムモリブデン鋼製のジャーナル部材2は焼き嵌め
によりシャフト部材1の所定部位に外嵌固定した。シャ
フト部材lのうちカムピース3を焼き嵌めする部分の外
径を26.35mに加工し、次にそれらの部分に厚さ0
゜2閣、幅17■、長さ81m+のアルミニウム箔4A
を夫々巻着した。
一方、上記各カムピース3は、耐摩耗性合金粉末材料用
いて粉末成形しその後焼結処理を施した焼結体として製
作した。そして、それらカムピー゛ ス3の貫通孔3a
の内径を26.50閣に加工した。尚、上記耐摩耗性合
金粉末材料の組成は第1 −表の通りである。
次に、各カムピース3を500°Cに加熱し、第2図に
示すように各カムピース3をシャフト部材lの端部から
挿入してアルミニウム箔4Aが巻着された所定位置に所
定の姿勢になるように配置し、その状態で焼き嵌め代5
0μmにてカムピース3をシャフト部材1に焼き嵌めた
上記各カムピース3が冷却されて収縮するときに、アル
ミニウム箔4Aはカムピース3の貫通孔3aの内周面及
びシャフト部材1の外周面の微小な凹凸状態を一様に平
滑化するように塑性変形してシャフト部材1とカムピー
ス3の間に挟着されるので、カムピース3に発生するフ
ープ応力は緩和されてフープ応力が一様化され、その状
態でカムピース3はシャフト部材1に固定される。
焼き嵌め後、カムピース3の表面を目視及び蛍光探傷に
て観察したところ、クランクは発生していなかった。
次に、カムピース3の焼き嵌め後、シャフト部材1の両
端部に夫々クロムモリブデン鋼製のジャーナル部材5を
焼き嵌めにより外嵌固着し、その後研磨加工等の仕上加
工を施してカムシャフトCAを得た。
このようにして製作されたカムシャフトCAは、アルミ
ニウム合金製のシャフト部材1と耐摩耗性合金粉末材料
の焼結体からなるカムピース3で構成されるので、軽量
で且つ耐摩耗性に優れたものとなる。
次に、本発明の第2実施例〜第5実施例について以下に
説明する。但し、各実施例のカムシャフトは応力緩和部
材を除いて基本的に上記実施例のカムシャフトCAと同
様の構成なので、応力緩和部材及びカムピース3の焼き
嵌め方法についてのみ説明する。
〈第2実施例〉 本実施例のカムシャフトCBは、第4図・第5図に示す
ように応力緩和部材として銅箔4Bを用いて製作したも
のである。
シャフト部材1のカムピース3を焼き嵌めする部分に、
厚さ0.2閣、幅17■、長さ81■で径3.0閣の複
数の孔4bを有する銅箔4Bを巻着し、その後第1実施
例と同様の条件でカムピース3をシャフト部材1に焼き
嵌めた。
このとき、銅箔4Bに形成された複数の孔4b′  に
より、上記アルミニウム箔4Aと同様に銅箔4Bの塑性
変形が促進されるため、カムピース3に発生するフープ
応力は一様に緩和される。
焼き嵌め後、カムピース3の表面を目視及び蛍光探傷に
て観察したところ、クラ・ンクは発生していなかった。
〈第3実施例〉 本実施例のカムシャフトCCは、第6図〜第8図に示す
ように応力緩和部材としてアルミニウム酸化被膜4Cを
用いて製作したものである。
シャフト部材1うちカムピース3を焼き嵌めする部分の
外径を26.35閣に加工した後、その部分にアルマイ
ト処理を施して厚さ約15μmのアルミニウム酸化皮膜
4Cを形成し、次にその部分を100’Cに加熱した後
水冷することによりアルミニウム酸化被膜4Cに微小の
クラック4C(第8図参照)を形成した。
一方、カムピース3の貫通孔3aの内径を26゜305
閣に加工し、次にカムピース3を500”Cに加熱し、
焼き嵌め代60〃mにてシャフト部材lに焼き嵌めた。
このとき、アルミニウム酸化被膜4Cに形成したクラッ
ク4Cにより、アルミニウム酸化被膜4Cは変形してカ
ムピース3のフープ応力が一様に緩和され、その状態で
カムピース3はシャフト部材1に固定される。
焼き嵌め後、カムピース3の表面を目視及び蛍光探傷に
て観察したところ、クラックは発生していなかった。
〈第4実施例〉 本実施例のカムシャフトCDは、第9図・第1O図に示
すように応力緩和部材としてアルミニウム用の低融点の
ハンダからなるメツキ層4Dを用いて製作したものであ
る。
シャフト部材1のカムピース3を焼き嵌めする部分の外
径を26.156〜27.050mmに加工し、次にそ
の部分にSn91−Zn9の組成のアルミニウム用低融
点ハンダを用いて厚さ10〜20μmのメツキ層4Dを
形成した。
一方、カムピース3の貫通孔3aの内径を26゜115
〜26.795+a+に加工し、その後530“Cに加
熱し、次に焼き嵌め代41〜611!mにてシャフト部
材1に焼き嵌めた。
このとき、カムピース3により加熱されたメツキ層4D
が溶融して、カムピース3がシャフト部材lに鑞付は状
態になり、フープ応力が一様に緩和される。
焼き嵌め後、カムピース3の表面を目視及び蛍光探傷に
て観察したところ、クランクは発生していなかった。ま
たカムピース3はメツキ層4Dによりシャフト部材Iに
強力に蝋付けされていた。
〈第5実施例〉    ゛ 本実施例のカムシャツ)CEは、第11図・第12図に
示すように、応力緩和部材として一般用のハンダからな
るメツキ層4Eを用いて製作したものである。
シャフト部材1のカムピース3を焼き嵌める部分の外径
を26.35amに加工した。次にその部分に厚さ20
μmのFe溶射層4eを形成し、その後Pb5O−3n
50の組成のハンダを用いて厚さ10〜20t1mのメ
ツキ層4Eを形成した。
一方、カムピース3の貫通孔3aの内径を26゜335
mmに加工し、その後530″Cに加熱してシャフト部
材lに焼き嵌めた。
このとき、上記メツキ層4Dと同様に、メツキ層4Eが
溶融して、カムピース3のフープ応力が一様に緩和され
る。
焼き嵌め後、カムピース3の表面を目視及び蛍光探傷に
て観察したところ、クラックは発生していなかった。カ
ムピース3はメツキ層4Eによりシャフト部材1に強力
に蝋付けされていた。
〔比較例〕
次に、比較例のカムシャフトCFについて説明すると、
第13図に示すように、このカムシャフトCFは、前記
同様のシャフト部材1に前記同様のカムピース3を応力
緩和部材を介さずに直接焼き嵌めたものである。
シャフト部材1のカムピース3を焼き嵌めする部分の外
径を26.35閣に加工し、カムピース3の貫通孔3a
の内径を26.305閣に加工した。次に、カムピース
3を500°Cに加熱し、焼き嵌め代45μmにてシャ
フト部材1に焼き嵌めた。
焼き嵌め後、カムピース3の表面には、第13図に示す
ような局部的に発生した大きなフープ応力によるクラッ
ク6が目視で確認され、実用に耐える品質のカムシャフ
トを製作することが出来なかった。
前記第1実施例〜第5実施例に説明したように、カムピ
ース3とシャフト部材1の間に応力緩和部材4A〜4E
を挟着することにより、カムピース3に発生するフープ
応力を緩和して、割れやクランクの発生を防止すること
が出来、カムピース3をシャフト部材1に強力に固着す
ることが出来る。
カムシャフトCA−CEは、耐摩耗性に優れたカムピー
ス3を有する軽量なものとなる。
尚、耐摩耗性合金粉末としては、上記組成のものに限ら
ず、これ以外の種々の組成の耐摩耗性合金粉末を用いる
ことも可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第12図は本発明の実施例を示すもので、第1
図はカムシャフトの示す斜視図、第2図は第1実施例の
カムシャフトの部分斜視図、第3図は同カムシャフトの
断面図、第4図は第2実施例のカムシャフトの部分斜視
図、第5図は同カムシャフトの断面図、第6図は第3実
施例のカムシャフトの部分斜視図、第7図は同カムシャ
フトの断面図、第8図は第7図の要部部分拡大図、第9
図は第4実施例のカムシャフトの部分斜視図、第10図
は同カムシャフトの断面図、第11図は第5実施例のカ
ムシャフトの部分斜視図、第12は同カムシャフトの断
面図、第13図は比較例のカムシャフトの部分斜視図で
ある。 CA−CB−CC−CD−CE−CF・・カムシャフト
、  1・・シャフト部材、 3・・カムピース、 4
A・・アルミニウム箔、 4B・・銅箔、 4C・・ア
ルミニウム酸化被膜、 4D・4E・・メツキ層。 特許出願人   マツダ株式会社 広島アルミニウム工業株式会社 第1図 CA 1:ンヤノト台附              53:
カムピース 第2図 第3図 4Aニアルミニウム箔 415:冴i 第9図           第10図第11図   
       第12図第13図 F 1a    CF・カムシャフト 平成 3年11月13日

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)カムピースをアルミニウム合金製のシャフト部材
    に焼き嵌めしてなるエンジン用カムシャフトにおいて、 上記カムピースは、耐摩耗性合金粉末材料を焼結した焼
    結体で構成され、 上記シャフト部材とカムピースとの間に薄膜状の応力緩
    和部材が挟着されていることを特徴とするエンジン用カ
    ムシャフト。
JP2078518A 1990-03-26 1990-03-26 エンジン用カムシャフト Pending JPH04175403A (ja)

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JP2078518A JPH04175403A (ja) 1990-03-26 1990-03-26 エンジン用カムシャフト

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JP2078518A JPH04175403A (ja) 1990-03-26 1990-03-26 エンジン用カムシャフト

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JPH04175403A true JPH04175403A (ja) 1992-06-23

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ID=13664156

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JP (1) JPH04175403A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003505245A (ja) * 1999-03-03 2003-02-12 エス エー ゼキジシェ エレクトロネンシュトラール ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング カムシャフトを製造するための方法及び、この方法に従って製造されたカムシャフト
JP2011176931A (ja) * 2010-02-24 2011-09-08 Toyota Motor Corp モータのコア締結構造
JP2014219009A (ja) * 2013-05-10 2014-11-20 マーレ インターナショナルゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテルハフツングMAHLE International GmbH カムシャフト
GB2574846A (en) * 2018-06-20 2019-12-25 Delphi Tech Ip Ltd Camshaft

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