(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造による軸本体（６，２０）と、軸本体鋳造時にその軸本体（６，２０）に鋳ぐるまれて他部材との摺動部（３1 〜３5 ，１６1 〜１６3 ）の一部を構成する被鋳ぐるみ部材（Ｓ1 ，Ｓ2 ）とを備えた鋳物製回転軸を製造するに当り、前記軸本体（６，２０）を鋳造する鋳鉄組成の溶湯と、液相線温度ＴL および固相線温度ＴS が前記鋳鉄の共晶温度ＴE との間にＴS ≦ＴE ≦ＴL （ただし、ＴS ＜ＴL ）の関係を持つ焼結合金よりなる前記被鋳ぐるみ部材（Ｓ1 ，Ｓ2 ）とを用意し、
湯口（１０）と、その湯口（１０）から相異なる二方向に延びる一対の湯道（１１）と、その一対の湯道（１１）を介して該湯口（１０）が連通する軸本体成形用キャビティ（１４）とを備えた鋳型（Ｍ）に前記被鋳ぐるみ部材（Ｓ1 ，Ｓ2 ）を設置した後、前記溶湯の注湯温度ＴP と前記液相線温度ＴL との間にＴP ＞ＴL の関係を成立させて、その溶湯を、前記湯口（１０）から前記一対の湯道（１１）を介して前記軸本体成形用キャビティ（１４）の軸方向両端部にそれぞれ注入することを特徴とする、鋳物製回転軸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋳物製回転軸、特に、鋳造による軸本体と、軸本体鋳造時にその軸本体に鋳ぐるまれて他部材との摺動部の一部を構成する被鋳ぐるみ部材とを備えた鋳物製回転軸の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回転軸としては内燃機関用カム軸が知られている（例えば、特開平７−１９５１６７号公報参照）。この場合、前記摺動部はカムであって、被鋳ぐるみ部材はカムのノーズ部を構成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来一般のカム軸は、所定の固相線温度ＴS を持つ被鋳ぐるみ部材と、その固相線温度ＴS よりも低い液相線温度ＴL を持つ軸本体とを組合わせたものであるから、鋳込み中に被鋳ぐるみ部材の溶着面側は殆ど液相を生じることがなく、したがって被鋳ぐるみ部材および軸本体間の結合は、固相−液相接触によるものであって、両者間に未溶着箇所が発生し易い、という問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被鋳ぐるみ部材と軸本体とを液相−液相接触により十分に溶着させた鋳物製回転軸を量産し得る前記製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
前記目的を達成するため本発明によれば、鋳造による軸本体と、軸本体鋳造時にその軸本体に鋳ぐるまれて他部材との摺動部の一部を構成する被鋳ぐるみ部材とを備えた鋳物製回転軸を製造するに当り、前記軸本体を鋳造する鋳鉄組成の溶湯と、液相線温度ＴL および固相線温度ＴS が前記鋳鉄の共晶温度ＴE との間にＴS ≦ＴE ≦ＴL （ただし、ＴS ＜ＴL ）の関係を持つ焼結合金よりなる前記被鋳ぐるみ部材とを用意し、湯口と、その湯口から相異なる二方向に延びる一対の湯道と、その一対の湯道を介して該湯口が連通する軸本体成形用キャビティとを備えた鋳型に前記被鋳ぐるみ部材を設置した後、前記溶湯の注湯温度ＴP と前記液相線温度ＴL との間にＴP ＞ＴL の関係を成立させて、その溶湯を、前記湯口から前記一対の湯道を介して前記軸本体成形用キャビティの軸方向両端部にそれぞれ注入することを特徴とする、鋳物製回転軸の製造方法が提供される。
【０００６】
このような方法によれば、被鋳ぐるみ部材と軸本体とを十分に溶着させた鋳物製回転軸を量産することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１，２に示す鋳物製回転軸としてのカム軸構成体１は、内燃機関用カム軸において、機関の１気筒に対応する部分に該当する。このカム軸構成体１は軸部２と、その軸部２と一体で、且つ摺動部である第１〜第５カム３1 〜３5 とを有する。各カム３1 〜３5 は、軸部２と一体のベース円部４と、そのベース円部４に鋳ぐるまれてノーズ部５を構成する、被鋳ぐるみ部材としての略三日月形をなす焼結体Ｓ1 とよりなる。この場合、軸部２と全ベース円部４とが、鋳造による軸本体６を構成する。軸本体６は優れた鋳造性、耐摩耗性等を有する鋳鉄、実施例では片状黒鉛鋳鉄よりなり、また焼結体Ｓ1 は優れた耐摩耗性を有する粒子分散焼結合金よりなる。カム軸構成体１において、第１カム３1 を基準にすると、その第１カム３1 に対し第２カム３2 は所定の角度を以て傾いている。第５カム３5 は第１カム３1 と同じ方向を向いており、また第３および第４カム３3 ，３4 は第２カム３2 と同じ方向を向いている。
【０００８】
この場合、軸本体６を構成する片状黒鉛鋳鉄の共晶温度ＴE と、焼結体Ｓ1 を構成する粒子分散焼結合金の液相線温度ＴL および固相線温度ＴS との間には、ＴS ≦ＴE ≦ＴL （ただし、ＴS ＜ＴL ）の関係が成立する。
【０００９】
このように構成すると、焼結体Ｓ1 と軸本体６とを、液相−液相接触により十分に溶着させたカム軸構成体１を提供することができる。
【００１０】
この液相−液相接触は、注湯温度ＴP をＴP ＞ＴL に設定し、またＴS ＜ＴE ＝ＴL （第１例）、ＴS ＜ＴE ＜ＴL （第２例）およびＴS ＝ＴE ＜ＴL （第３例）において、片状黒鉛鋳鉄の共晶温度ＴE を超えた温度範囲で現出する。したがって、液相−液相接触の現出時間は、前記第１例、第２例、第３例の順に長くなる。
【００１１】
カム軸構成体１は上、下型よりなる鋳型としてのシェル鋳型Ｍを用いて鋳造される。その下型７は、図３に示されており、主型部８と、その主型部８に保持された副型部９とよりなる。
【００１２】
主型部８は、湯口１０と、その湯口１０から二方向に延びる２つのＬ字形湯道１１と、各湯道１１の端部に連なる２つの堰１２と、各湯道１１の中間部に存する押湯口１３とを有する。
【００１３】
副型部９は、軸本体６を成形するためのキャビティ１４を有し、そのキャビティ１４の両端部は両堰１２にそれぞれ連通する。副型部９には、図１，２に示した第１〜第５カム３1 〜３5 に対応する５つの焼結体Ｓ1 が設置されて、キャビティ１４内面の一部を形成する。各焼結体Ｓ1 は、図１に示す各カム３1 〜３5 の姿勢に対応して配置されているが、図３では、便宜上、同一状態に配置されているように描かれている。このような下型７には、略同様の構成を有する、図示しない上型が接合される。
【００１４】
以下、具体例について説明する。
【００１５】
表１は、軸本体６を構成する片状黒鉛鋳鉄の組成、焼結体Ｓ1 を構成する粒子分散焼結合金の第１，第２例の組成、それらの硬さ、共晶温度ＴE 、液相線温度ＴL および固相線温度ＴS をそれぞれ示す。
【００１６】
【表１】
0003971506.tif 000002
【００１７】
表１の片状黒鉛鋳鉄（ＴE ＝１１４２℃）を溶解し、その溶湯を注湯温度ＴP ＝１４４９℃にて、焼結体Ｓ1 の第１例（ＴL ＝１２０８℃、ＴS ＝９８３℃）を設置したシェル鋳型Ｍに注入してカム軸構成体１の実施例１を鋳造した（ＴS ＜ＴE ＜ＴL ，ＴP ＞ＴL ）。
【００１８】
比較のため、焼結体Ｓ1 の第２例（ＴL ＝１２８０℃、ＴS ＝１１９０℃）を用いて前記同様の鋳造作業を行い、カム軸構成体の比較例１を鋳造した（ＴE ＜ＴS ＜ＴL ，ＴP ＞ＴL ）。
【００１９】
実施例１および比較例１の第１〜第５カム３1 〜３5 について焼結体Ｓ1 の溶着率Ｒを求めたところ、表２の結果を得た。溶着率Ｒは、焼結体Ｓ1 の溶着面ａの面積をＡとし、ベース円部４に溶着した溶着面ａの面積をＢとしたとき、Ｒ＝（Ｂ／Ａ）×１００（％）として求められた。
【００２０】
【表２】
0003971506.tif 000003
【００２１】
表２から明らかなように、実施例１は、注湯温度ＴP が低いにも拘らず、ＴS ＜ＴE ＜ＴL の関係が成立していることから全体的に極めて高い溶着率Ｒを有する。溶着率ＲがＲ＜１００％の場合は、溶着面ａの焼結体Ｓ1 両端部側に未溶着箇所が発生していた。これは以下同じである。一方、比較例１は、注湯温度ＴP が低く、またＴE ＜ＴS ＜ＴL であることから、全ての焼結体Ｓ1 が未溶着であった。
【００２２】
表３は、注湯温度を１５０３℃に上昇させて得られた実施例２および比較例２に関する溶着率Ｒを示す。
【００２３】
【表３】
0003971506.tif 000004
【００２４】
表３より、実施例２の場合は、注湯温度ＴP ＝１５０３℃にて焼結体Ｓ1 の溶着は完璧であることが判る。比較例２の場合は、注湯温度の上昇に伴い溶着率Ｒの向上が若干見られる。
【００２５】
本発明は、前記カム軸に限らず、図４，５に示す内燃機関用鋳物製バランサ軸１５にも適用される。各焼結体Ｓ2 は、摺動部である各ジャーナル１６1 ，１６2 ，１６3 の偏心重錘１７側に配置されて、その偏心重錘１７により各ジャーナル１６1 〜１６3 に作用する偏荷重を受ける。この場合、両偏心重錘１７を含む軸部１８およびその軸部１８と一体の各ジャーナル主体部１９が軸本体２０を構成する。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、鋳造による軸本体と、軸本体鋳造時にその軸本体に鋳ぐるまれて他部材との摺動部の一部を構成する被鋳ぐるみ部材とを備えた鋳物製回転軸を製造するに当り、軸本体を鋳造する鋳鉄組成の溶湯と、液相線温度ＴL および固相線温度ＴS が鋳鉄の共晶温度ＴE との間にＴS ≦ＴE ≦ＴL （ただし、ＴS ＜ＴL ）の関係を持つ焼結合金よりなる被鋳ぐるみ部材とを用意し、湯口と、その湯口から相異なる二方向に延びる一対の湯道と、その一対の湯道を介して該湯口が連通する軸本体成形用キャビティとを備えた鋳型に被鋳ぐるみ部材を設置した後、溶湯の注湯温度ＴP と液相線温度ＴL との間にＴP ＞ＴL の関係を成立させて、その溶湯を、湯口から一対の湯道を介して軸本体成形用キャビティの軸方向両端部にそれぞれ注入するので、被鋳ぐるみ部材と軸本体とを、液相−液相接触により十分に溶着させた鋳物製回転軸を量産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  カム軸構成体の斜視図である。
【図２】  図１の２−２矢視図である。
【図３】  シェル鋳型における下型の平面図である。
【図４】  バランサ軸の正面図である。
【図５】  図４の５矢視図である。
【符号の説明】
１，１５………カム軸構成体、バランサ軸（鋳物製回転軸）
３1 〜３5 ，１６1 〜１６3 ……第１〜第５カム、ジャーナル（摺動部）
６，２０………軸本体
１０……………湯口
１１……………湯道
１４……………キャビティ
Ｍ………………鋳型
Ｓ1 ，Ｓ2 ……焼結体（被鋳ぐるみ部材）
【図１】
0003971506.tif 000005
【図２】
0003971506.tif 000006
【図３】
0003971506.tif 000007
【図４】
0003971506.tif 000008
【図５】
0003971506.tif 000009