JPH09280013A - 組立カムシャフト用カムピース - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱間鍛造により製造した組立カムシャフト用
カムピースを提供する。 【解決手段】 高剛性の金属製のシャフト本体２に圧入
嵌合する組立カムシャフト１用のカムである。ノーズ側
からエンド側にむかって厚さが漸減する傾斜面を有する
予備成形体を熱間鍛造することにより得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関用組立カム
シャフト用カムピースに関し、特に熱間鍛造により製造
した組立カムシャフト用カムピースに関する。

【０００２】

【従来の技術】カムシャフトは、従来、鋳造によりシャ
フト本体とカムとを一体的に製造したものが用いられて
きた。しかしながら、鋳造によるシャフトは大型車両な
どの長尺なカムシャフトへの適用には限界がある。とこ
ろで、近年、自動車用エンジンの高出力化・軽量化等に
対する要求が増大し、カムシャフトも、より一層の高性
能化が求められており、例えばシャフト自身には高剛性
が要求される一方、カムには動弁機構としての摺接等を
考慮して耐摩耗性および摺動特性に優れていることが要
求されている。このようなカムシャフトにおける種々の
要求を満足させるためにシャフト本体に耐摩耗性および
摺動特性に優れた材質からなるカムピースを圧入嵌合し
てなる、いわゆる組立カムシャフトが種々研究されてい
る。このような組立カムシャフトにおいては、カムピー
スはカムピース形状とするのが容易であることから粉末
焼結により製造されるのが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】上記従来の組立カム
シャフトは機械的強度に優れ、カムピースは耐摩耗性お
よび摺動特性に優れたものであるが、このカムピース
は、金属粉末の圧粉体を製造しこれを焼結した後さらに
後加工を施して得られるものであるため、製造工程数が
多く生産性が十分でなく、これに伴い比較的コスト高と
なってしまうため、一層簡略な方法で製造可能なものが
望まれている。また、バルブを直接開閉するいわゆる直
動型などのカムピースは、ノーズ部が高い方が好ましい
が、このような場合にはカムピースの圧入嵌合部及びノ
ーズ部の疲労強度が一層向上しているのが望ましい。

【０００４】このような問題点を解決することを目的と
して、熱間鍛造などの鍛造によりカムピースを製造する
ことにより得られるカムピースの圧入嵌合部及びノーズ
部の疲労強度の向上を図ることが考えられるが、熱間鍛
造は円盤状などの前後対称な形状の成形品の製造には適
しているが、カムピースのように所定の厚さを有する異
形形状のものを製造すると、外周縁部、特にノーズ部の
外周縁部にバリやダレなどが出やすいため、この部分を
大きく研磨しなければなず、生産性の向上という点で粉
末焼結品よりも劣るため、製品化するのが困難であっ
た。特にノーズ部の高いカムピースにおいては、該ノー
ズ部を形成するのは困難である。

【０００５】本発明は上記問題点に基づいてなされたも
のであり、熱間鍛造により製造した組立カムシャフト用
カムピース、特にノーズ部の高い組立カムシャフト用カ
ムピースを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の組立
カムシャフト用カムピースは、高剛性の金属製のシャフ
ト本体に、鋼材製のカムピースを圧入嵌合する組立カム
シャフト用のカムピースであって、前記カムピースがノ
ーズ側からエンド側にむかって厚さが漸減する傾斜面を
有する予備成形体の熱間鍛造品である。このような構成
を採用することにより、カムピースの圧入嵌合部及びノ
ーズ部の疲労強度の向上を図ることができる。また、ノ
ーズ側が厚みのある予備成形体を使用しているので、ノ
ーズ側の鋼材が熱間鍛造により流れ易いため、寸法精
度、特にノーズ部の寸法精度の高いカムピースとなって
おり後加工などが軽微ですむ。これらにより、カムピー
スを熱間鍛造で製造することが可能となり、生産効率の
高い組立カムシャフト用カムピースとなっている。

【０００７】また、請求項２の組立カムシャフト用カム
ピースは、前記カムピースがノーズ部が高いタイプのも
のである。これは、ノーズ側が厚みのある予備成形体を
熱間鍛造しているので、特にノーズ部を形成しやすいの
で、ノーズ部が高いタイプのカムピースであっても角部
にバリやダレなどを生じることがないためである。

【０００８】

【発明の実施形態】以下、本発明の第１実施例について
添付図面を参照しながら説明する。図１〜図６において
１は組立カムシャフトであり、この組立カムシャフト１
は、金属製の中空シャフト本体２と、このシャフト本体
２の外周中間部にクランク角に対応させた位相差をもっ
て位置決めして圧入嵌合された金属製の複数のカムピー
ス３と、ジャーナル４と、シャフト本体２の両端部に設
けられた端部材５, ６とを有する。なお、前記中空シャ
フト本体２のカムピース３およびジャーナル４の設置箇
所には、環状のローレット（図示せず）が形成されてい
る。また端部材５，６は焼入れしていない鋼材からな
り、前記中空シャフト本体２の中空管内に圧入固定され
る。カムピース３は、図２に示すように中心部に中空シ
ャフト本体２の嵌合部３Ａを有し、先端側がノーズ部31
で基端側がエンド部32となっており、直動型などノーズ
部31が高く形成されているタイプのものである。このよ
うなカムピース３は、鋼材からなるものであるが、特に
耐摩耗性に優れているとともに疲労強度が大きい鋼材か
らなるのが好ましく、具体的には、ＳＵＪ系の高炭素ク
ロム軸受鋼などの軸受鋼、ＳＣＭ系などの高クロム−モ
リブデン鋼、Ｓ４８Ｃなどの機械構造用炭素鋼などを用
いることができる。

【０００９】このような金属からなるカムピース３は、
本発明においてはホットフォーマーとよばれる熱間鍛造
により製造されるものである。以下、図３乃至図５を参
照して熱間鍛造によりカムピース３を製造する方法につ
いて説明する。まず素材である鋼材を加熱する（図３
(a) ）。前記鋼材としては、例えば20〜35mmφ、好まし
くは25〜30mmφの棒材11を使用し、これを予熱炉12、１
次加熱炉13、２次加熱炉14で徐々に昇温して最終的には
約1100℃まで加熱する。その後この鋼材を所望とするカ
ムピース３の大きさに応じて所定重量となるように裁断
する（図３(b) )。このようにして棒材11を裁断した
ら、これを鍛造して円柱体15とする（図４(c) ) 。この
際、カムピース３に近い形状とすることも考えられる
が、裁断した棒材11を異形形状であるカムピース３に近
い形状にまで一度に鍛造するのは、困難である。その
後、この円柱体15をさらに鍛造して予備成形体16を製造
する（図４(d) ）。この予備成形体16は、外形は所望と
するカムピース形状よりもノーズ部が低いカムピース形
状となっており、ノーズ側からエンド側に向かって厚さ
が僅かに漸減した傾斜面17，17Ａにより形成されてい
る。この傾斜面17，17Ａの角度αは、それぞれ２〜10°
であるのが好ましい。前記傾斜面17，17Ａの角度αが２
°未満ではノーズ部31を精度よく形成することができな
い一方、10°を超えると熱間鍛造工程の増加をきたす。
特に傾斜面17，17Ａの角度αを３〜７°の範囲内、具体
的には約５°とすることにより、熱間鍛造の際の成形性
の向上及びノーズ部31の成形精度の向上を図ることがで
きる。また、カムピース３の嵌合部３Ａに相当する箇所
は、円形の平坦面18となっている。続いて、このような
予備成形体16をさらに鍛造して平坦化するとともに徐々
に凹部３Ｂを深く形成して第１次成形体19及び第２次成
形体20を形成する（第１次及び第２次成形：図５(e) 及
び図５(f) ）。そして、この凹部３Ｂを貫挿するととも
に外形を整えてカムピース形状とする（図５(g) ）。こ
のようにして得られたカムピース形状の鍛造体に必要に
応じて切削加工、ブローチ、熱処理、ホーニングなどの
処理を施すことにより前述したカムピース３を得ること
ができる。上述したように１回の鍛造工程による変形量
を少なくして多段階で鍛造を行うことにより、各鍛造工
程のスピードアップを図ることができ、結果として全鍛
造工程の短縮化を図ることができる。

【００１０】次に前記構成につきその作用を説明する。
本実施例の組立カムシャフト用カムピース３は、ノーズ
側からエンド側にかけて厚さが漸減するように傾斜面1
7，17Ａを有する予備成形体16を形成し、この予備成形
体16の傾斜面17，17Ａによる偏肉部17Ｂを熱間鍛造して
ノーズ部31を形成したものであるので、嵌合部３Ａやノ
ーズ部31の先端部などの機械的強度に優れている。この
ため、カムピース３の嵌合部３Ａでの研磨時の割れや使
用に伴う割れなどが抑制されてる。また、ノーズ部31の
耐摩耗性及び疲労強度も向上している。また、成形時に
バリやダレの生じやすいノーズ部31を寸法精度よく形成
することができる。このため得られるカムピース３は後
加工を必要としないか、もしくは軽微でよい。このよう
なカムピース３は、図６に示すような縦横比（ｂ／ａ）
が1.1 〜1.3 、特に1.2 〜1.3 で、ノーズ部31の面積ｄ
とエンド部32の面積（ｃ）との比（ｄ／ｃ）が1.8 〜3.
0 、特に2.2 〜3.0 である直動型などのノーズ部31が高
いタイプとするのに特に好適である。

【００１１】以上詳述したとおり本実施例の組立カムシ
ャフト用カムピース３は、高剛性の金属製のシャフト本
体２に圧入嵌合する組立カムシャフト１用のカムであっ
て、ノーズ側からエンド側にむかって厚さが漸減する傾
斜面17，17Ａを有する予備成形体16を熱間鍛造すること
により得られるものであるので、生産性が良好であり、
また、カムピースの圧入嵌合部及びノーズ部の疲労強度
が向上している。さらに、寸法精度が良いので後加工な
どが軽微ですむ。上述したような本実施例のカムピース
３は、特に直動型などのノーズ部31の高いタイプのカム
ピース３として好適である。

【００１２】以上本発明を添付図面を参照して説明して
きたが、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、例えばカムピース３の嵌合部３Ａの内周面に後加工
により凹凸部を形成することにより、シャフト本体２に
圧入嵌合可能とすることができるなど、本発明の思想を
逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

【００１３】

【発明の効果】本発明の請求項１の組立カムシャフト用
カムピースは、高剛性の金属製のシャフト本体に、鋼材
製のカムピースを圧入嵌合する組立カムシャフト用のカ
ムピースであって、前記カムピースがノーズ側からエン
ド側にむかって厚さが漸減する傾斜面を有する予備成形
体の熱間鍛造品であるので、カムピースの圧入嵌合部及
びノーズ部の疲労強度の向上を図ることができる。ま
た、ノーズ側が厚みのある予備成形体を使用しているの
で、ノーズ側の鋼材が熱間鍛造により流れ易いため、寸
法精度、特にノーズ部の寸法精度の高いカムピースとな
っており後加工などが軽微ですむ。これらにより、カム
ピースを熱間鍛造で製造することが可能となり、生産効
率の高い組立カムシャフト用カムピースとなっている。

【００１４】また請求項２の組立カムシャフト用カムピ
ースは、前記カムピースがノーズ部が高いタイプのもの
であるので、角部にバリやダレなどを生じやすいノーズ
部が高いタイプのカムピースであってもこれを生じるこ
とがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例によるカムピースを用いた
組立カムシャフトを示す全体斜視図である。

【図２】前記第１実施例の組立カムシャフト用カムピー
スを示す斜視図である。

【図３】前記カムピースを熱間鍛造により製造する工程
を示す概略図である。

【図４】前記カムピースを熱間鍛造により製造する工程
を示す概略図である。

【図５】前記カムピースを熱間鍛造により製造する工程
を示す概略図である。

【図６】前記カムピースの寸法を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 組立カムシャフト ２ シャフト本体 ３ カムピース 16 予備成形体 17，17Ａ 傾斜面 31 ノーズ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 八郎 新潟県新潟市小金町３番地１ 三菱マテリ アル株式会社新潟製作所内 (72)発明者 花田 久二夫 新潟県新潟市小金町３番地１ 三菱マテリ アル株式会社新潟製作所内 (72)発明者 福井 一仁 三重県上野市佐那具町1626番地 株式会社 ミヤケ内 (72)発明者 谷口 正弘 京都府久世郡久御山町下津屋富の城46番地 株式会社阪村機械製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高剛性の金属製のシャフト本体に、鋼材
   製のカムピースを圧入嵌合する組立カムシャフト用のカ
   ムピースであって、前記カムピースがノーズ側からエン
   ド側にむかって厚さが漸減する傾斜面を有する予備成形
   体の熱間鍛造品であることを特徴とする組立カムシャフ
   ト用カムピース。
2. 【請求項２】 前記カムピースがノーズ部が高いタイプ
   のものであることを特徴とする請求項１記載の組立カム
   シャフト用カムピース。