JP2010025013A

JP2010025013A - カムシャフト装置

Info

Publication number: JP2010025013A
Application number: JP2008188470A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Waseda; 義孝早稲田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-07-22
Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2010-02-04

Abstract

【課題】カムシャフトの各軸部の中心ずれや、周方向への位相ずれの発生を防止することができると共に、コスト低減や軽量化を図ることができるカムシャフト装置を提供する。
【解決手段】カムシャフト１０、複数のカム駒２０と、カムシャフト１０の一端寄り外周面に配置された転がり軸受３１とを備える。カムシャフト１０の端部に軸端部品１６が取り付けられる。カムシャフト１０は金属パイプ材１１０により形成される。カムシャフト１０の一端には、金属パイプ材１１０の端面から軸方向へ所定長さにわたる端筒部１１１が半径方向外方へ塑性変形されることでフランジ１１が形成される。フランジ１１の所定位置に軸端部品１６を位置決めして取り付けるノックピン１３が打ち込まれている。
【選択図】図１

Description

この発明はカムシャフト装置に関する。

従来、カムシャフト装置においては、例えば、図１０に示すように、カムシャフト２１０の外周面軸方向には、複数のカム駒２２０が配置され、カムシャフト２１０の一端寄り外周面の＃１ジャーナル部には、滑り軸受を構成するための環状の油溝２１１ａが外周面に凹設された軸部２１１と、この軸部２１１の両側に位置してスラスト荷重を受けるフランジ２１２、２１３とが形成されている。
そして、カムシャフト装置の＃１ジャーナル部は、エンジンのシリンダヘッド１と、このシリンダヘッド１に締め付けられるカムキャップ２との間に支持される。
また、＃１ジャーナル部には、カムシャフト２１０の軸端部に組み付けられるタイミングギヤ、可変バルブタイミングユニット等の軸端部品２１６からの荷重を受ける。
このため、＃１ジャーナル部の部分を含む軸部２１１の外径寸法は、カムシャフト２１０のカム駒２２０が配設される領域の軸部２１０ａの外径寸法よりも実質的に大きく設定される。
さらに、＃１ジャーナル部の部分を含む軸部２１１の端面に、軸端部品２１６に対応するノックピン２１３を打ち込むために、この軸部２１１の端面部分においても所要とする外径寸法をもって大径に形成しなければならない。
このようなことから、カムシャフト２１０は、複数のカム駒２２０が配設される軸部２１０ａと、＃１ジャーナル部を構成する軸部２１１とがそれぞれ別個に形成され、これら両軸部２１０ａ、２１１が摩擦圧接等によって一体状に結合されて構成される。
また、前記したような構造をもつカムシャフト装置としては、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２００１−３２９８８５号公報

ところで、図１０に示すようなカムシャフト装置においては、複数のカム駒２２０が配設される軸部２１０ａと、＃１ジャーナル部を含む軸部２１１とをそれぞれ個別に形成した後、これら両軸部２１０ａ、２１１を摩擦圧接等によって一体状に結合しなければならない。
さらに、両軸部２１０ａ、２１１を結合する際に、これら両軸部２１０ａ、２１１の中心ずれや、周方向への位相ずれが発生することがある。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、カムシャフトの各軸部の中心ずれや、周方向への位相ずれの発生を防止することができると共に、コスト低減や軽量化を図ることができるカムシャフト装置を提供することである。

前記目的を達成するために、この発明の請求項１に係るカムシャフト装置は、カムシャフト、このカムシャフトの外周面軸方向に配置された複数のカム駒と、前記カムシャフトの一端寄り外周面に配置された転がり軸受とを備え、前記カムシャフトの端部に軸端部品が取り付けられるカムシャフト装置であって、
前記カムシャフトは金属パイプ材により形成され、
前記カムシャフトの一端には、前記金属パイプ材の端面から軸方向へ所定長さにわたる端筒部が半径方向外方へ塑性変形されることでフランジが形成され、
前記フランジの所定位置に前記軸端部品を位置決めして取り付けるノックピンが打ち込まれていることを特徴とする。

前記構成によると、カムシャフトの一端寄り外周面（＃１ジャーナル部）に転がり軸受が配置されることによって、カムシャフトの軸端部に組み付けられる軸端部品（タイミングギヤ、可変バルブタイミングユニット等）からの荷重を、滑り軸受と比べ軽快に受けることができる。
これによって、複数のカム駒が配設されるカムシャフトの軸部と、＃１ジャーナル部を構成する軸部との外径寸法を同じ大きさに設定することが可能となる。
また、金属パイプ材の端面から軸方向へ所定長さにわたる端筒部を半径方向外方へ塑性変形してフランジを形成し、このフランジに、軸端部品に対応するノックピンを打ち込むことによって、部品点数を増加させることなく軸端部品を位置決めして取り付けることができる。
この結果、カムシャフトの複数のカム駒が配設される軸部と、＃１ジャーナル部を含む軸部との間の中心ずれや、周方向への位相ずれの発生を防止することができると共に、コスト低減や軽量化においても効果が大きい。

請求項２に係るカムシャフト装置は、請求項１に記載のカムシャフト装置であって、
フランジの端面には、軸端部品の中心孔が嵌合される嵌合凸部が一体に形成されていることを特徴とする。

前記構成によると、フランジの端面に嵌合凸部を一体に形成することによって、軸端部品を同一中心に安定よく取り付けることができる。

次に、この発明を実施するための最良の形態を実施例にしたがって説明する。

（実施例１）
この発明の実施例１を図１〜図７にしたがって説明する。
図１はこの発明の実施例１に係るカムシャフト装置を示す縦断面図である。図２はカムシャフトを形成する金属パイプ材を示す縦断面図である。図３は金属パイプ材の一端の端筒部が半径方向外方へ塑性変形される初期の状態を示す縦断面図である。図４は金属パイプ材の端筒部が半径方向外方へ塑性変形される中間の状態を示す縦断面図である。図５は金属パイプ材の端筒部によってフランジが形成された状態を示す縦断面図である。図６はフランジ体の端面に嵌合凸部が形成された状態を示す縦断面図である。図７はカムシャフトの＃１ジャーナル部に対応する軸部に転がり軸受が組み付けられる状態を示す説明図である。

図１と図２に示すように、カムシャフト装置は、カムシャフト１０と、複数のカム駒２０と、＃１ジャーナル部に対応する転がり軸受３１と、その他のジャーナル部に対応する転がり軸受４１とを備えて構成されている。
＃１ジャーナル部に対応する転がり軸受（図１では複列のアンギュラ玉軸受）３１は、外輪３２と、内輪３３と、これら内外輪の間に転動可能に配置された複列の転動体（玉）３４とを備えている。
すなわち、転がり軸受３１は、その内輪３３において、カムシャフト１０の一端寄り外周面の所定位置まで圧入され、カムシャフト１０の一端寄り外周面の内輪３３の両端面に対応する位置に凹設された環状溝２５、２６に、Ｃリング等の止め輪３７、３８が嵌込まれることによって、転がり軸受３１の内輪３３が軸方向へ移動不能に止着されている。
また、カムシャフト１０の一端には、タイミングギヤ、可変バルブタイミングユニット等の軸端部品１６を位置決めして取り付けるためのノックピン１３が打ち込まれるフランジ１１が形成されている。

図１に示すように、カムシャフト１０のフランジ１１の一側端面には、軸端部品１６の中心孔１７が嵌合される嵌合凸部１４が突設され、カムシャフト１０のフランジ１１の端面の中心部から所定のねじ深さをもって雌ねじ６が形成されている。
そして、軸端部品１６の中心孔１７と、この中心孔１７の外周の一部に連通状に形成されたピン孔部１８とがカムシャフト１０のフランジ１１の嵌合凸部１４及びノックピン１３に嵌挿された後、締付ボルト５がカムシャフト１０のフランジ１１を通して雌ねじ６にねじ込まれて締め付けられることで、カムシャフト１０のフランジ１１に軸端部品１６が取り付けられるようになっている。

カムシャフト１０は、金属パイプ材１１０が次に述べる各加工工程を備えて形成される。
先ず、図２に示すように、所要とす外径寸法、肉厚寸法及び長さ寸法を有する金属パイプ材１１０を準備する。
次に、図３〜図５に示すように、金属パイプ材１１０の端面から軸方向へ所定長さにわたる端筒部１１１をしごき等の塑性加工によって半径方向外方へ拡径させて塑性変形させる。
これによって、金属パイプ材１１０の端筒部１１１の部分に円盤状のフランジ１１を形成する。

その後、図６に示すように、フランジ１１の端面（図６に向かって左側面）に、プレス加工又は切削加工によって円環状の嵌合凸部１４を同一中心上に形成する。
また、金属パイプ材１１０の内周面の端部にはフランジ１１を通して雌ねじ６が形成される。
さらに、フランジ１１の所定位置にノックピン孔１２がドリル等による孔明け加工によって形成され、そのノックピン孔１２にノックピン１３が打ち込まれることによってカムシャフト１０が構成される。

図７に示すように、カムシャフト１０の＃１ジャーナル部に対応する位置に転がり軸受３１を組み付けるために、カムシャフト１０の一端寄り外周面の内輪３３の両端面に対応する位置に環状溝２５、２６が凹設される。
そして、フランジ１１側の一方の環状溝２５にＣリング等の止め輪３７が嵌込まれた状態で、カムシャフト１０の先端側から転がり軸受３１の内輪３３が止め輪３７に当接する位置まで圧入される。そして、他方の環状溝２６にＣリング等の止め輪３８が嵌込まれることで、カムシャフト１０の＃１ジャーナル部に対応する位置に転がり軸受３１が軸方向へ移動不能に止着される。
また、図１に示すように、カムシャフト１０の外周面軸方向には、複数のカム駒２０と、その他のジャーナル部に対応する転がり軸受４１とが組み付けられることで、カムシャフト装置が構成される。
なお、カムシャフト装置は、周知のように、＃１ジャーナル部及びその他のジャーナル部において、シリンダヘッド１の円弧凹部に設置され、シリンダヘッド１にボルトによって締め付けられるカムキャップ２によって押えられる（図１参照）。

上述したように構成されるこの実施例１に係るカムシャフト装置において、カムシャフト１０の一端寄り外周面の＃１ジャーナル部に転がり軸受３１が配置されることによって、カムシャフト１０のフランジ１１に組み付けられる軸端部品１６からの荷重を、従来の滑り軸受と比べ軽快に受けることができる。
これによって、複数のカム駒２０が配設されるカムシャフト１０の軸部と、＃１ジャーナル部を構成する軸部との外径寸法を同じ大きさに設定することが可能となる。
また、図２〜図５に示すように、金属パイプ材１１０の端面から軸方向へ所定長さにわたる端筒部１１１を半径方向外方へ塑性変形してフランジ１１を形成すると共に、このフランジ１１に、軸端部品１６に対応するノックピン１３を打ち込むことによって、部品点数が増加されることもない。
この結果、カムシャフト１０の複数のカム駒２０が配設される軸部と、＃１ジャーナル部を含む軸部との間の中心ずれや、周方向への位相ずれの発生を防止することができると共に、コスト低減や軽量化においても効果が大きい。

また、この実施例１において、カムシャフト１０のフランジ１１の端面に、軸端部品１６の中心孔１７に対応する環状の嵌合凸部１４を一体に形成することによって、軸端部品１６を同一中心に安定よく取り付けることができる。

なお、この発明は、前記実施例１及び２に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施可能である。
例えば、図８と図９に示すように、カムシャフト１０ａを構成する金属パイプ材１１０ａの端筒部を、実施例１と比べて格段と大径の円板状に塑性加工して大径部１１１ｂを形成した後、大径部１１１ｂを絞り加工によって円筒状に塑性変形させて円筒部１１１ｃを形成し、その後、図９に示すように、円筒部１１１ｃの先端部１１１ｄを曲げ加工してフランジ１１１ａを形成してもよい。
この場合には、フランジ１１１ａの見かけ上の厚さ寸法ｔを、金属パイプ材１１０の肉厚寸法よりも大きくすることができる。
但し、フランジ１１１ａの端面に嵌合凸部を形成することが困難となる場合があるため、フランジ１１１ａには、ノックピン１３ａが打ち込まれるノックピン孔が形成される他、軸端部品を回り止めしてトルク伝達可能に接続するための連動ピン１９ａが打ち込まれるピン孔が形成される。

この発明の実施例１に係るカムシャフト装置を示す縦断面図である。同じくカムシャフトを形成する金属パイプ材を示す縦断面図である。同じく金属パイプ材の一端の端筒部が半径方向外方へ塑性変形される初期の状態を示す縦断面図である。同じく金属パイプ材の端筒部が半径方向外方へ塑性変形される中間の状態を示す縦断面図である。同じく金属パイプ材の端筒部によってフランジが形成された状態を示す縦断面図である。同じくフランジ体の端面に嵌合凸部が形成された状態を示す縦断面図である。同じくカムシャフトの＃１ジャーナル部に対応する軸部に転がり軸受が組み付けられる状態を示す説明図である。この発明の他の実施態様を示すもので、カムシャフトを構成する金属パイプ材の端筒部を塑性加工によって円板状に塑性変形させた後、絞り加工によって円筒状に塑性変形させた状態を示す縦断面図である。同じく金属パイプ材の円筒状の塑性変形部の先端部を曲げ加工してフランジを形成した状態を示す縦断面図である。従来のカムシャフト装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１０カムシャフト
１１フランジ
１２ノックピン孔
１３ノックピン
１６軸端部品
３１転がり軸受
３２外輪
３３内輪
３４転動体
１１０金属パイプ材
１１１ａフランジ

Claims

カムシャフト、このカムシャフトの外周面軸方向に配置された複数のカム駒と、前記カムシャフトの一端寄り外周面に配置された転がり軸受とを備え、前記カムシャフトの端部に軸端部品が取り付けられるカムシャフト装置であって、
前記カムシャフトは金属パイプ材により形成され、
前記カムシャフトの一端には、前記金属パイプ材の端面から軸方向へ所定長さにわたる端筒部が半径方向外方へ塑性変形されることでフランジが形成され、
前記フランジの所定位置に前記軸端部品を位置決めして取り付けるノックピンが打ち込まれていることを特徴とするカムシャフトの軸受装置。
請求項１に記載のカムシャフト装置であって、
フランジの端面には、軸端部品の中心孔が嵌合される嵌合凸部が一体に形成されていることを特徴とするカムシャフト装置。