エンジン の ピストン の 動き や バルブ の 開口 を 静か に 操る 器官 は 何 です か.精密 な 導体 の よう に は あり ませ ん か.その 答え は,カム シャフト に あり ます.この見かけにシンプルな部品は 複雑な工学と材料科学を体現し 自動車の出力と燃料効率に直接影響しますエンジニア たち は,長年,カム シャフト の 強さ を 向上 さ せる ため の 新しい 材料 や 製造 技術 を 研究 し て き まし た耐磨性や軽量性がある
内燃エンジンのバルブ列車の中央構成要素として,カムシャフトは,エンジンの4時間サイクルを容易にするために,バルブを開閉を正確に制御します.燃焼ターンカムがピストンとカーンシャフトを同期することで,ピークエンジン性能のための最適なバルブタイミングを保証します.この同期は,通常,直接ギアドライブによって達成されます機械の精度を保つために鎖やベルトを
カムシャフトの材料は強さと耐久性を調和させなければならない.伝統的なカムシャフトは,白鉄,冷凍鉄,または鍛造鋼などの材料を使用して単一の部品として鋳造または鍛造される.バルブスプリング圧縮中に高ストレスを耐える表面硬化が耐磨性にとって重要です
近年,複合式 カムシャフト が 普及 し て い ます.これは,各 カム ローブ を 空っぽ の 鉄 の シャフト に 組み込み,重量 と 性能 を 最適化 し て い ます.葉は,低合金鋼を用いた粉末金属工法でしばしば生産される.時には耐磨性のためにクロムや炭素で強化される.
冷蔵鉄 (特に高クロム型) は,最も広く使用されているカムシャフト材料であり,葉は高い硬さを示し,シャフトは強さと強さを保持しています.製造プロセスは,鉄の固化特性を利用します制御された冷却により,長持ちを高めるため,葉に硬いカービド表面が生成されます.
冷蔵鉄のカムシャフトの製造には,冷却の正確な制御が必要である.砂鋳造の保温特性により,冷却が遅いため,軸内では炭素がグラフィットフラックスとして形成され,ベアリング表面に最適である.硬い葉のために鋳型に埋め込まれた鉄の"冷却器"を用いて冷却が加速されます.これらの冷却器は熱を素早く吸収し,カービッド形成を促進します.顕微鏡分析では,葉に放射性柱状の結晶が発見されています.硬度グラディエント (45 HRC 頂点対25 HRC を中心に) 冷却速度を反映する.
大量生産は,均質な硬さのためにグラフィットを排除する課題に直面しています. 溶けた鉄にフェロシリコンのような剤を追加することで,望ましくない柔らかい点を防ぐためにグラフィットの形態を変更します.代替として高エネルギー熱源 (TIG溶接など) を通して鋳造後の葉を硬化させるが,これは複雑さを増す.
タイミングベルト,チェーン,ギアなどで,カムシャフトとクランクシャフトを同期する.ゴムベルトは1962年にデビュー (グラス1004),現在,鉄鋼/ガラス繊維強化のクロロプレンまたはポリウレタンに取って代わられている.鉄鋼からアルミニウム合金まで (eチェーンとプロケットは硬化された (C15,16MnCr5) または硬化された鋼 (C45,41Cr4) を使用する.
カムシャフトは,ブレーキスラック調整機にも搭載されており,ワームギアが分解せずに"S-cam"角度を調整する.六角調整機がワームギアを回転させ,多余のドラムクリアランスを排除する.鍵の袖が反発を防ぐ間.
アルミニウム合金 (Al-Si,Al-Cu-Mg) は,ロープ,ポンプ,ベアリングの重量を減らす.粉末金属工学では,ACコンプレッサーローターなどの複雑な部品が可能になる.タイタン (Ti-6Al-4V) は,バルブや燃料ポンプの強度と耐腐蝕性を有します費用の障壁が残っています.
鋼筋のアルミブッシングは,油で潤滑されたアプリケーション (例えば,カムシャフトベアリング) を支配する.かつてディーゼル車で一般的な固体アルミベアリングは,現在ニッチロールを担っている.ドイツのエンジンは,合金ブロックとの熱互換性のためにAlZn5Ni1Pb1Mg1Si1ベアリングを使用します.
エンジンベアリング (曲軸,カムシャフト) は動的負荷に耐える.ブッカーズ・モビリティ・メソッドで解いたレイノルズ方程式は,商用ソフトウェアにおける油膜厚さと摩擦を予測する.
この特殊な灰色鉄は硬さを高めるために白色鉄の領域を局所的に促進する.クロムのような合金ではカービッドが強化され,モリブデンは柔らかい真珠石コアを保証する.表面の下の"黒い線" (真珠石の挿入) のような欠陥は,冷却の変化から生じる.
