JP2005248793A - Method for manufacturing exterior part for built-up camshaft - Google Patents
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Abstract
Description
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用の外装部品を製造する方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing an exterior part for an assembly camshaft used in a reciprocating engine.
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(タペット)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としては、鋳造成形や鍛造成形、切削成形による一体品が一般に採用されているが、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、生産性の向上や低コスト化等を比較的容易に実現できることから、組立式カムシャフトの採用が進められている。組立式カムシャフトは、例えば、鋼管等を素材とする中空シャフトと、カムピースやノーズピース等の外装部品とからなっており、中空シャフトとこれら外装部品とが溶接結合や圧入結合、拡管結合等により固着される。 The reciprocating engine's valve operating mechanism includes a rocker arm, swing arm, etc. between the cam and intake / exhaust valves, as well as intake / exhaust valves (tapets) to cope with higher engine speeds and higher output. A direct drive type in which a cam is arranged directly above is also employed. As the camshaft on which the cam is formed, an integrated product by casting, forging, or cutting is generally used, but the mechanical properties (rigidity, hardness, lubricity, etc.) are free between the cam lobe and the shaft. In addition, since it is relatively easy to improve productivity and reduce costs, an assembly type camshaft is being adopted. The assembly type camshaft is composed of, for example, a hollow shaft made of a steel pipe or the like and exterior parts such as a cam piece and a nose piece. The hollow shaft and these exterior parts are welded, press-fitted, expanded, etc. It is fixed.
組立式カムシャフト用の外装部品は、種々の製造方法により製造されている。例えば、機械加工を主体としてカムピースを製造する方法としては、中空の棒材外周面に切削加工および研削加工を施して所定のカムプロフィールを有するカムピース素材を作成した後、所定の幅に切断してカムピース(輪切りカム)を得るもの(特許文献1参照)や、中実の棒材の外周面に切削加工および研削加工を施して所定のカムプロフィールを有するカムピース素材を作成し、カムピース素材に表面硬化処理を施した後、所定の幅に切断するとともにシャフト孔を穴あけ加工してカムピースを得るもの(特許文献2参照)が提案されている。また、塑性加工を主体とする製造方法としては、素材をカムピースの厚み方向に据え込んで輪郭形状を鍛造成形して中間成形体を得た後、中間成形体の中央部にシャフト穴を打ち抜き、このシャフト穴の内周面を仕上げ成形するもの(特許文献3参照)が提案されている。また、鋳造を主体とする製造方法としては、粒子分散アルミニウム合金を素材にダイキャスト成形によりシャフト孔(嵌合孔)を有するカムピースを形成し、シャフト孔を機械加工するもの(特許文献4参照)が提案されている。
等が公知となっている。
Etc. are publicly known.
特許文献1や特許文献2に記載された製造方法は、中空あるいは中実の棒材から機械加工によってカムピースを形成するものであるため、カムプロフィールを形成するための装置(NC倣い盤等)やカムピース素材からカムピースを切り出す切断装置が必要となる他、製造に要する時間や工数が多大となる等の問題があった。また、特許文献3や特許文献4に記載された製造方法は、鍛造成形や鋳造成形によりカムピースを得るものであるが、金型におけるキャビティレイアウト等に制限があるため、一度の鍛造プロセスや鋳造プロセスで得られるカムピースの個数をあまり多くできず、生産性を高めることが難しい等の問題があった。
本発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたもので、生産性の向上等を図った組立式カムシャフト用外装部品の製造方法を提供することを課題とする。
Since the manufacturing methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2 form a cam piece by machining from a hollow or solid bar, an apparatus for forming a cam profile (such as an NC copying machine) In addition to the need for a cutting device that cuts out the cam piece from the cam piece material, there are problems such as an increase in the time and man-hours required for manufacturing. Moreover, although the manufacturing method described in patent document 3 and patent document 4 obtains a cam piece by forge molding or cast molding, since there is a limitation in the cavity layout etc. in the mold, the forging process or casting process is performed once. In other words, the number of cam pieces obtained in the above method cannot be increased so much that it is difficult to increase productivity.
The present invention has been made in view of such a technical background, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an exterior component for an assembling-type camshaft that improves productivity and the like.
請求項1の組立式カムシャフト用外装部品の製造方法は、組立式カムシャフト用の外装部品を製造する方法であって、シャフト嵌入孔を有する複数の外装部品素形が脆弱部を挟んで連成された外装部品連成体を鋳造成形する鋳造工程と、当該外装部品連成体を前記脆弱部で破断させて外装部品を得る分割工程とを含むことを特徴とする。
請求項1の製造方法では、例えば、金型内にカムピース素形およびノッチを形成する入れ子とシャフト孔を形成する砂中子とをセットした後、湯口から鋳鋼等の溶湯を金型に注ぐ。そして、外装部品連成体が得られたら、これを治具にセットしてノッチに鋭利な刃先を有する工具で打撃を与え、破断させることにより外装部品を得る。
A method for manufacturing an exterior component for an assembly type camshaft according to claim 1 is a method for manufacturing an exterior component for an assembly type camshaft, wherein a plurality of exterior component shapes having shaft insertion holes are arranged with a weak portion interposed therebetween. It includes a casting step of casting the formed exterior component coupling body and a dividing step of breaking the exterior component coupling body at the fragile portion to obtain an exterior component.
In the manufacturing method according to the first aspect, for example, a nest that forms a cam piece and a notch and a sand core that forms a shaft hole are set in a mold, and then a molten metal such as cast steel is poured into the mold from a gate. And if an exterior component coupling body is obtained, this will be set to a jig | tool, it will be struck with the tool which has a sharp blade edge | tip in a notch, and an exterior component will be obtained by making it break.
また、請求項2は、請求項1の組立式カムシャフト用外装部品の製造方法において、前記鋳造工程時に前記外装部品連成体をチル化することを特徴とする。
請求項1の製造方法では、例えば、入れ子を銅合金等で製作したチラーとすることにより、溶湯を急冷して外装部品連成体をチル化させる。
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing an exterior component for a camshaft of the first aspect, the exterior component coupling body is chilled during the casting step.
In the manufacturing method of claim 1, for example, by using a chiller made of a copper alloy or the like as a nest, the molten metal is rapidly cooled to chill the exterior component coupled body.
請求項1の組立式カムシャフト用外装部品の製造方法によれば、一度の鋳造プロセスで多数の外装部品素形と脆弱部とを有する外装部品連成体が得られ、更にこの外装部品連成体の脆弱部にエアハンマや手作業による打撃を与えて破断させることで多数個の外装部品を短時間で製造することができる。また、請求項2の組立式カムシャフト用外装部品の製造方法によれば、外装部品の硬度を高められると同時に、外装部品連成体の脆弱部での破断が容易となる。 According to the method of manufacturing an exterior component for an assembling type camshaft according to claim 1, an exterior component coupling body having a large number of exterior component shapes and fragile portions is obtained by a single casting process. A large number of exterior parts can be manufactured in a short time by smashing the fragile portion by hitting it with an air hammer or manually. Further, according to the method for manufacturing an exterior component for an assembling type camshaft according to the second aspect, the hardness of the exterior component can be increased, and at the same time, breakage at the fragile portion of the exterior component coupled body is facilitated.
以下、本発明を組立式カムシャフト用カムピースの製造に適用した一実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図1は実施形態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)を示す斜視図であり、図2は同カムシャフトの要部縦断面図であり、図3は鋳造金型を示す縦断面図であり、図4は鋳造金型の要部を示す縦断面図であり、図5はチラーを示す斜視図であり、図6はカムピース連成体の鋳造工程を示す説明図であり、図7はカムピース連成体からチラーに熱が奪われる状態を示す説明図であり、図8はカムピース連成体を示す斜視図であり、図9はカムピース連成体の破断工程を示す説明図であり、図10はカムピースの斜視図であり、図11はカムシャフトの組立工程を示す説明図である。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to manufacture of a cam piece for an assembly type camshaft will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an assembly-type camshaft (hereinafter simply referred to as a camshaft) according to an embodiment, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of the camshaft, and FIG. 3 shows a casting mold. FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a main part of a casting mold, FIG. 5 is a perspective view showing a chiller, and FIG. 6 is an explanatory view showing a casting process of a cam piece coupled body. FIG. 7 is an explanatory view showing a state where heat is taken away from the cam piece combined body by the chiller, FIG. 8 is a perspective view showing the cam piece combined body, and FIG. 9 is an explanatory view showing a breaking process of the cam piece combined body, FIG. 10 is a perspective view of the cam piece, and FIG. 11 is an explanatory view showing the assembly process of the camshaft.
図1および図2に示すカムシャフト100は、4サイクルDOHC4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101にカムピース9やエンドピース102を固着させることにより製造されている。中空シャフト101は、冷間引抜鋼管(例えば、機械構造用炭素鋼鋼管STKM17C等)を素材とする機械加工品であり、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、カムピース9やエンドピース102は、鋳鋼(例えば、低合金鋼鋳鋼SCNCrM2)を素材とする鋳造品であり、中空シャフト101に対して圧入(あるいは、ろう付け)により外嵌・固着されている。
A
次に、図3〜図11を参照して、本実施形態におけるカムピース9の製造設備とカムピース9およびカムシャフト100の製造手順とを述べる。
図3において、鋳造設備1は、二分割型の鋳造金型2と、この鋳造金型2に対して砂中子31を挿入する中子駆動装置3とを主要構成要素としている。鋳造金型2は、溶湯を注入するための受口21と、受口21から下方に延設された湯口22と、湯口22からの溶湯を水平に導く湯道23と、湯道23の先端から上方に延設されたキャビティ24と、キャビティ24の上端に形成された開口25とを備えている。
Next, with reference to FIGS. 3 to 11, a manufacturing facility for the
In FIG. 3, the casting facility 1 includes a two-part casting mold 2 and a core driving device 3 for inserting a sand core 31 in the casting mold 2 as main components. The casting mold 2 includes a
図4に示すように、鋳造金型2にはチラー保持部26が形成されており、キャビティ24を形成する多数個のチラー(冷し金)4がこのチラー保持部26に積層された状態で収納されている。チラー4は、熱伝導性に優れた銅合金を素材としており、図5に示すように、その内面にカムピース素形形成部41とノッチ形成部42とを有している。ノッチ形成部42は、チラー4の一端(図5中で左方)から、キャビティ24内に突出するかたちで全周に形成されている。
As shown in FIG. 4, a
カムピース9の製造にあたり、製造作業者は先ず、図6(a)に示すように、中子駆動装置3を用いて、型締めされた鋳造金型2のキャビティ24内に砂中子31を挿入する。しかる後、図6(b)に示すように、製造作業者は、とりべ5を用いて受口21から鋳造金型2内に溶湯51を注ぐ。すると、溶湯51は、湯口22および湯道23を経由して、キャビティ24および開口25に流入する。
In manufacturing the
溶湯51は、鋳造金型2に注入されると、図6(c)に示すように、カムピース連成体6を含む鋳込品7となる。この際、本実施形態では、キャビティ24がチラー4に形成されているため、図7に示すように、カムピース連成体6は、溶湯51の注入直後からチラー4によって急速に熱が奪われ、チル化(白銑化)する。その結果、カムピース連成体6は、その硬度が非常に高くなる一方、引張強度や剪断強度は低下する。 When the molten metal 51 is injected into the casting mold 2, as shown in FIG. 6C, the molten metal 51 becomes a cast product 7 including the cam piece coupled body 6. At this time, since the cavity 24 is formed in the chiller 4 in this embodiment, the cam piece coupled body 6 is rapidly deprived of heat by the chiller 4 immediately after the molten metal 51 is injected, as shown in FIG. To turn into white. As a result, the cam piece coupled body 6 has a very high hardness, while its tensile strength and shear strength are reduced.
製造作業者は、所定時間が経過して鋳込品7が完全に凝固すると、図6(c)に示すように、中子駆動装置3に砂中子31の解放と退避動(上昇動)とを行わせる。次に、製造作業者は、鋳造金型2を開いて鋳込品7を取り出し、不要部分(鋳造金型2の湯道23や開口25等にあたる部分)や砂中子31を除去してカムピース連成体6を得る。図8に示すように、カムピース連成体6には、カムピース素形形成部41(図4参照)によるカムピース素形(外装部品素形)61と、ノッチ形成部42(図4参照)によるノッチ(脆弱部)62とが交互に形成されている。
When the casting product 7 is completely solidified after a lapse of a predetermined time, the manufacturing operator releases and retracts (lifts) the sand core 31 in the core driving device 3 as shown in FIG. 6 (c). And do. Next, the manufacturer opens the casting mold 2 and takes out the cast product 7, and removes unnecessary portions (portions corresponding to the
次に、製造作業者は、図9に示すように、カムピース連成体6を保持装置81に保持させた状態で、破断工具82によりノッチ62に打撃を与える。すると、引張強度が低いカムピース連成体6は脆弱部であるノッチ62で破断し、個々のカムピース9が得られる。カムピース9は、図10に示すように、カムピース素形形成部41(図7参照)により形成されたカム面91と、砂中子31(図7参照)により形成されたシャフト孔92と、破断面である側面93とを有している。
Next, as shown in FIG. 9, the manufacturing worker strikes the
次に、製造作業者は、必要に応じてカム面91に対する粗加工やシャフト孔92に対する切削加工を行った後、図11に示すように、中空シャフト101に外嵌させて圧入する。次に、製造作業者は、中空シャフト101に対してノーズピース等、他の外装部品を取り付けた後、カム面91にカムプロフィールを形成するための研削仕上げを行い、図1に示すカムシャフト100を得る。尚、図1に示すように、カムシャフト100では、カムピース9の側面93が破断面のままであるが、相手側部品(ロッカアームやタペット)とはカム面91のみが摺接することと、エンジンに組み付けられた状態ではカムシャフト100が露出しないことにより不具合はない。
Next, the manufacturing operator performs rough machining on the
本実施形態では、以上述べた手順でカムピース9およびカムシャフト100を製造するようにしたため、カムピースの硬度を高めながら、従来装置に較べて生産性の大幅な向上を実現できた。
In this embodiment, since the
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、前記実施形態は、本発明をカムピースの製造方法に適用したものであるが、ジャーナルやエンドピース等、他の外装部品にも当然に適用可能である。また、カムピースや中空シャフトの素材を始め、鋳造金型の具体的構造やチラーの材質等についても、前記実施形態で挙げたものに限られるものではなく、設計上あるいはコスト上の判断等に基づいて適宜選択あるいは変更可能である。 Although description of specific embodiment is finished above, the aspect of the present invention is not limited to this embodiment. For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to a method of manufacturing a cam piece, but can naturally be applied to other exterior parts such as a journal and an end piece. In addition, the specific structure of the casting mold and the material of the chiller including the material of the cam piece and the hollow shaft are not limited to those described in the above embodiment, and are based on design or cost judgments. Can be appropriately selected or changed.
1 カムシャフト
2 鋳造金型
4 チラー
6 カムピース連成体(外装部品連成体)
9 カムピース(外装部品)
24 キャビティ
31 砂中子
41 カムピース素形形成部
42 ノッチ形成部
61 カムピース素形(外装部品素形)
62 ノッチ(脆弱部)
82 破断工具
91 カム面
92 シャフト孔
93 側面
100 カムシャフト
101 中空シャフト
1 Camshaft 2 Casting mold 4 Chiller 6 Cam piece coupled body (exterior component coupled body)
9 Cam pieces (exterior parts)
24 Cavity 31 Sand core 41 Cam piece shape forming portion 42 Notch forming portion 61 Cam piece shape (exterior part shape)
62 Notch (fragile part)
82
Claims (2)
シャフト嵌入孔を有する複数の外装部品素形が脆弱部を挟んで連成された外装部品連成体を鋳造成形する鋳造工程と、
当該外装部品連成体を前記脆弱部で破断させて外装部品を得る分割工程と
を含むことを特徴とする組立式カムシャフト用外装部品の製造方法。 A method of manufacturing an exterior part for a prefabricated camshaft,
A casting step of casting a plurality of exterior part shapes having a shaft insertion hole and formed by interposing a weak part with a weak part;
A method of manufacturing an exterior component for an assembling-type camshaft, comprising: a splitting step in which the exterior component coupling body is broken at the fragile portion to obtain the exterior component.
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