JP2000145411A - 組立式カムシャフト - Google Patents

組立式カムシャフト

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JP2000145411A
JP2000145411A JP10318113A JP31811398A JP2000145411A JP 2000145411 A JP2000145411 A JP 2000145411A JP 10318113 A JP10318113 A JP 10318113A JP 31811398 A JP31811398 A JP 31811398A JP 2000145411 A JP2000145411 A JP 2000145411A
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JP
Japan
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hollow shaft
cam
journal
rove
camshaft
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JP10318113A
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English (en)
Inventor
Minao Umeda
三奈生 梅田
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NSK Ltd
Original Assignee
NSK Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法精度を維持しながら仕上げ加工の容易化
等を図った組立式カムシャフトを提供する。 【解決手段】 カムシャフト1は、4サイクルエンジン
の吸気バルブを駆動するもので、中空シャフト3にカム
ローブ5やジャーナル7等を外嵌・固着させることによ
り製造されている。カムローブ5およびジャーナル7の
嵌入孔9a、9bには内周面に複数本の凹溝が等間隔に
形成されており、所定位置にカムローブ5およびジャー
ナル7をセットした中空シャフト3をパンチ等により拡
管させることで、中空シャフト3の外周部分が各凹溝に
進入し、これにより、カムローブ5とジャーナル7とが
中空シャフト3に強固に固着される。中空シャフト3
は、引抜鋼管を素材としており、両端のセンタを基準と
してその外周面が研削仕上げされている。また、カムロ
ーブ5やジャーナル7等は、中空シャフト3に組み付け
られる前に、単品の状態で仕上げ加工までなされてい
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、レシプロエンジン
に用いられる組立式カムシャフトに係り、詳しくは、製
品の寸法精度を維持しながら仕上げ加工の容易化等を図
る技術に関する。
【0002】
【従来の技術】レシプロエンジンの動弁機構としては、
カムと吸排気バルブとの間にロッカアームやスイングア
ーム等を介在させたものの他、エンジンの高回転化や高
出力化に対応すべく吸排気バルブの直上部にカムを配置
した直接駆動式のものも採用されている。カムが形成さ
れるカムシャフトには、従来より鋳造成形や鍛造成形に
よる一体品が用いられてきたが、カムローブ部とシャフ
ト部とで機械的性質(剛性や硬度、潤滑性等)を自由に
設定できる他、動弁系の軽量化や低コスト化を図ること
もできることから、組立式カムシャフトも一部で使用さ
れ始めている。
【0003】組立式カムシャフトは、引抜鋼管等を素材
とする中空シャフトと、カムローブやジャーナル、ノー
ズピース等の外嵌部品とからなっており、中空シャフト
と外嵌部品とが拡管結合方式を始め、拡散結合方式や圧
入結合方式等により固着される。主流となる拡管結合方
式では、中空シャフトに外嵌部品を外嵌させた後、拡管
パンチを中空部に挿通させることにより中空シャフトを
拡管させて外嵌部品を固着させる。尚、中空シャフトは
一般に引抜鋼管等を素材とする一方、外嵌部品には鋳鋼
や鋼鉄を素材とした鋳造品や鍛造品、切削加工品が用い
られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した拡
管結合方式の組立式カムシャフトでは、外嵌部品の仕上
げ加工を中空シャフトに外嵌させた後に行うことに起因
し、加工時間の増大や製造コストの上昇等が避けられな
い問題があった。一般に、鍛造成形により製作された外
嵌部品は、単品での寸法精度や表面粗度がごく低いた
め、中空シャフトに固着させた後に仕上げ加工(研削加
工)を行う必要がある。ところが、これら外嵌部品にお
いては、中空シャフトの嵌入孔とワークの輪郭とのずれ
量が大きくなることが多いため、仕上げ加工時における
研削代の設定を大きくせざるを得ず、加工時間の増大や
加工コストの上昇が否めなかった。また、中空シャフト
に外嵌される複数のカムローブは、ノーズ部の形状が複
雑であることに、取付位相がそれぞれに異なることが相
俟って、研削装置やその制御プログラム等に複雑なもの
が要求され、製造コストを更に上昇させる要因となって
いた。
【0005】一方、近年のレシプロエンジンでは、燃費
や出力の向上を始め、排気ガス浄化性能の向上を図るべ
く、マルチバルブ化や可変機構の採用等が進められてお
り、隣接するカムローブの間隔やカムローブとジャーナ
ルとの間隔が縮小される傾向にある。この場合、例えば
カムローブに仕上げ加工を施す工程では、加工工具(研
削砥石)とカムローブとの相対位置が所定範囲内でずれ
た場合において、加工工具と他の外嵌部品(隣接するカ
ムローブやジャーナル)との接触を防止する必要があ
る。そのため、従来はカムローブやジャーナルの幅を狭
くすることでこれに対応していたが、この方法を採ると
カムローブのノーズ部に発生する面圧が上昇することに
なり、カムローブに十分なリフト量を与えることができ
なくなったり、耐久性の大幅な低下がもたらされる問題
があった。本発明は、上記状況に鑑みなされたもので、
寸法精度を維持しながら仕上げ加工の容易化等を図った
組立式カムシャフト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】上記課題を解決するため
に、本発明では、中空シャフトに複数のカムローブを含
む外嵌部品を外嵌させた後、前記中空シャフトを拡管さ
せることによって当該中空シャフトと前記外嵌部品とを
固着させてなる組立式カムシャフトであって、前記外嵌
部品のうちの少なくとも前記カムローブは、前記中空シ
ャフトに外嵌される前に仕上げ加工がなされているもの
を提案する。
【0007】本発明の組立式カムシャフトでは、カムロ
ーブの加工にあたって、研削装置に対して各ワークを同
位相でセットしてカムプロフィールの研削仕上げ加工を
行う。また、隣接するカムローブ間やカムローブとジャ
ーナルとの間の間隙を殆どとる必要がなくなるため、カ
ムローブやジャーナルの幅を十分に広くすることが可能
となる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る組立式カムシ
ャフト(以下、単にカムシャフトと記す)の第1実施形
態を示す側面図であり、図2は図1中のA−A断面図で
あり、図3は図1中のB−B断面図である。カムシャフ
ト1は、4サイクルDOHC多気筒エンジンの吸気バル
ブを駆動するもので、中空シャフト3にカムローブ5や
ジャーナル7等を外嵌・固着させることにより製造され
ている。
【0009】本実施形態の場合、図2,図3に示したよ
うに、カムローブ5およびジャーナル7の嵌入孔9a、
9bには内周面に各8本の凹溝11a、11bが等間隔
に形成されており、所定位置にカムローブ5およびジャ
ーナル7をセットした中空シャフト3をパンチ等により
拡管させることで、中空シャフト3の外周部分が各凹溝
11a、11bに進入し、これにより、カムローブ5と
ジャーナル7とが中空シャフト3に強固に固着される。
図1中、符号13で示した部材は図示しないタイミング
ギヤの装着に供されるノーズピースであり、カムローブ
5やジャーナル7と同様の方法で中空シャフト3に固着
されている。
【0010】本実施形態の場合、中空シャフト3は、引
抜鋼管を素材としており、両端のセンタを基準としてそ
の外周面が研削仕上げされている。また、各外嵌部品
は、中空シャフト3に組み付けられる前に、単品の状態
で仕上げ加工までされている。すなわち、円筒形状の外
嵌部品(ジャーナル7およびノーズピース13)は、素
材である鋼管や鋼棒に対して切削加工等によって嵌入孔
9b、9cを形成した後、嵌入孔9b、9cを基準とし
て外周面に切削加工や研削仕上げを施して製作される。
【0011】一方、カムローブ5は、その輪郭が複雑で
あるため、鍛造により製作される。カムローブ5の製作
にあたっては、図4に示したように、鍛造成形後のワー
ク21に対して、嵌入孔9aを切削加工(ブローチ加工
等)により形成する。しかる後、各カムローブ5を研削
装置にセットした後、図5に示したように、嵌入孔9a
を基準として研削砥石23により外周面(カムプロフィ
ール)の研削仕上げを行う。
【0012】このように、第1実施形態では、各外嵌部
品が単品の状態で仕上げ加工された後に中空シャフト3
に組み付けられるため、研削仕上げ時における研削代の
設定を小さくすることができ、加工時間の減少や加工コ
ストの低減が実現できる。また、各カムローブ5が全て
同一形状であるため、研削装置には各カムローブ5を同
位相でセットすることで、研削装置やその制御プログラ
ムが比較的単純なものが使用可能となる。
【0013】図6は本発明に係るカムシャフトの第2実
施形態を示す要部側面図であり、図7は図6中のC−C
断面図であり、図8は図6中のD部拡大断面図である。
第2実施形態においても、第1実施形態と同様の方法で
中空シャフト3やカムローブ5、ジャーナル7等が製作
され、これらの組立も第1実施形態と同様の手順で行わ
れているが、カムローブ5やジャーナル7の位置関係が
第1実施形態と異なっている。すなわち、第2実施形態
の場合、中央のみ回転位相の異なる3個のカムローブ
5,5’,5”が互いに当接すると共に、左右のカムロ
ーブ5,5”の両端にはそれぞれジャーナル7が当接し
ている。また、カムローブ5,5’,5”やジャーナル
7には、嵌入孔9a、9bの端部に面取り25がそれぞ
れ施されている。
【0014】第2実施形態の場合、マルチバルブ化や可
変機構の採用によって隣接する各カムローブ5,5’,
5”の間隔やカムローブ5,5”とジャーナル7との間
隔が縮小されても、カムローブ5,5’,5”やジャー
ナル7が単品で仕上げ加工されているため、カムローブ
5,5’,5”やジャーナル7の幅を極限まで広くする
ことができる。これにより、各カムローブ5,5’,
5”のノーズ部に発生する面圧を低下させることがで
き、カムローブ5,5’,5”に十分なリフト量を与え
ることが可能となる他、カムローブ5,5’,5”やジ
ャーナル7の耐久性を大幅に上昇させることができる。
尚、本実施形態の場合、各外嵌部品の嵌入孔の端部に面
取り25を施したことにより、カムローブ5,5’,
5”やジャーナル7の中空シャフトに対する軸方向固着
力を確保することができた。
【0015】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明の態様はこの実施形態に限られるものではない。
例えば、上記各実施形態では、カムローブ以外の外嵌部
品に対しても単品で仕上げ加工するようにしたが、これ
をカムローブに対してのみ行うようにしてもよい。その
他、カムシャフトの具体的構成やカムローブ等の具体的
形状等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲であ
れば、適宜変更可能である。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、中空シャフトに複数の
カムローブを含む外嵌部品を外嵌させた後、前記中空シ
ャフトを拡管させることによって当該中空シャフトと前
記外嵌部品とを固着させてなる組立式カムシャフトであ
って、前記外嵌部品のうちの少なくとも前記カムローブ
は、前記中空シャフトに外嵌される前に仕上げ加工がな
されているものとしたため、カムシャフトの製作に要す
る加工時間の減少や加工コストの低減が実現できると共
に、カムローブの研削装置やその制御プログラムにも単
純なものが採用できる他、カムローブやジャーナルの幅
を極限まで広くすることによりノーズ部に発生する面圧
が低下し、バルブに十分なリフト量を与えることやカム
ローブやジャーナルの耐久性を上昇させることが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る組立式カムシャフトの第1実施形
態を示す側面図である。
【図2】図1中のA−A断面図である。
【図3】図1中のB−B断面図である。
【図4】カムローブの加工手順を示す説明図である。
【図5】カムローブの加工手順を示す説明図である。
【図6】本発明に係る組立式カムシャフトの第2実施形
態を示す要部側面図である。
【図7】図6中のC−C断面図である。
【図8】図6中のD部拡大断面図である。
【符号の説明】
1‥‥カムシャフト 3‥‥中空シャフト 5‥‥カムローブ 7‥‥ジャーナル 11a、11b‥‥凹溝 13‥‥ノーズピース

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】中空シャフトに複数のカムローブを含む外
    嵌部品を外嵌させた後、前記中空シャフトを拡管させる
    ことによって当該中空シャフトと前記外嵌部品とを固着
    させてなる組立式カムシャフトであって、 前記外嵌部品のうちの少なくとも前記カムローブは、前
    記中空シャフトに外嵌される前に仕上げ加工がなされて
    いることを特徴とする組立式カムシャフト。
JP10318113A 1998-11-09 1998-11-09 組立式カムシャフト Pending JP2000145411A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102022149A (zh) * 2009-09-21 2011-04-20 通用汽车环球科技运作公司 多件式凸轮轴组件
CN113290362A (zh) * 2021-06-08 2021-08-24 苏州存泽精密自动化科技有限公司 一种连续式集成转塔平台

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A02 Decision of refusal

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Effective date: 20040406