JP3429577B2 - 内燃機関の組み立て式カムシャフトの製造方法 - Google Patents

内燃機関の組み立て式カムシャフトの製造方法

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JP3429577B2 JP26480194A JP26480194A JP3429577B2 JP 3429577 B2 JP3429577 B2 JP 3429577B2 JP 26480194 A JP26480194 A JP 26480194A JP 26480194 A JP26480194 A JP 26480194A JP 3429577 B2 JP3429577 B2 JP 3429577B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガソリンエンジン、デ
ィーゼルエンジン等の内燃機関に使用される組み立て式
と呼ばれるカムシャフトの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、ガソリンエンジン、ディ
ーゼルエンジン等の内燃機関においては、エンジンの主
軸(クランク軸)と連動するカムシャフトに取り付けら
れたカムにより、各シリンダの吸気、排気等のタイミン
グを制御している。カムシャフトの一例を図5に示す。
【0003】図5は6気筒エンジンのカムシャフトで、
一端に取り付けられるギアにより、エンジンの主軸に連
動して回転する。1は金属管、2はエンジンの各シリン
ダa〜fに対応するカムピース、2aはカムシャフトの回
転を支持するジャーナルピース、2bはカムシャフトの軸
方向の位置決めおよびスラストを支持するスラストピー
ス、2cはオイルシールピース、2dは管端部を塞ぐエンド
ピースで、以下2、2a〜2dを金属管1に対して組み付け
部材と称し、カムピースの例で代表して説明する。
【0004】従来、カムシャフトは、一体で鍛造あるい
は鋳造により製造され、軸部分も中実構造であったが、
エンジンの軽量化、高速化などに伴い、中空の金属管に
カムその他の部材を取り付ける構造の「組み立て式カム
シャフト」が開発され、普及している。その一例とし
て、特開平5-10340号公報に記載されている金属管への
部材の取付方法を図6〜8により説明する。
【0005】図6はシャフトの素材例を示す正面図で、
金属管1の所定箇所に、ローレット(旋盤等で、円筒状
のワークに押しつけて凹凸をつける工具)による膨出加
工で円周状あるいは螺旋状の***部14を形成している。
一方、図7は、この金属管1に組み付けられるカムピー
ス2の側面図である。カムピース2に設けられている取
り付け孔は、円弧面25a の数か所を弦面25bに置き換え
て形成されており、円弧面25a の直径は金属管1の***
部11のそれよりも大きく、弦面25b の面間距離は、***
部14の外径よりも小さいが金属管1の一般部の外径より
は大きいという関係にある。したがってカムピース2を
金属管1の***部14の位置まで圧入すると、弦面25b と
***部14の一方または両方が塑性変形することにより所
定位置に組み付けられるのである。圧入後の状態を図8
に示す。
【0006】カムピース等、金属管1に取り付けられる
部材は、外側部分はたとえばカムの場合はフォロアとこ
ろがり接触し、ジャーナルの場合は軸受と嵌合あるいは
すべり接触するので、機械的強度や耐摩耗性、仕上がり
寸法の正確さ等が必要であるのに対して、軸に取り付け
られる内側部分は塑性変形し易い軟らかい材料とした方
が圧入が容易で、割れるおそれもないので好都合であ
る。そこで外側部分と内側部分とを材質の異なる別部材
で構成したものが特開平5-60203号公報に記載されてい
る。これを図9、10に示す。
【0007】図9は、外側部分と内側部分とを材質の異
なる別部材で構成したカムピースの一例を示す側面図
で、カムピース2は軸に嵌合する内側部材のインナーピ
ース21と、カムプロフィルを規定する外側部材のアウタ
ーピース22とで構成され、インナーピース21は低炭素鋼
製、アウターピース22は焼結合金製で、両者は焼結炉に
おいて加熱され、拡散結合により一体化されている。こ
れを金属管1に嵌合した状態を図10に示す。
【0008】ところで、カムピースの外周面は、前記し
たように通常カムフォロアと呼ばれる部材ところがり接
触あるいはすべり接触するので、接触面には潤滑が必要
である。組み立て式カムシャフトにおいてはカムシャフ
ト自体が金属管で中空であることを利用して、カムピー
スに内部の金属管内部まで到達する油孔を設け、金属管
内からこの油孔を経由してカムの外周面へ潤滑油を供給
することが行われている。
【0009】しかし、前記したようにカムピースの取り
付け孔の形状、寸法は金属管の外径と同一ではないの
で、油孔のカムピースと金属管との接合部分から潤滑油
がしみ出たり漏れたりして外周面に必要量が到達せず、
潤滑が不十分になるおそれがあった。そこで、特開平5
-96409号公報には、金属管の油孔とカムピースの油孔と
を通して合成樹脂製または軟質金属製のパイプ材を圧入
することが記載されている。図11によりこれを説明す
る。
【0010】12は金属管1に加工された下孔、23はカム
ピース2に加工された下孔、33はこれらを挿通して圧入
されたパイプ材である。金属管1およびカムピース2に
それぞれ半径方向の下孔12、23を加工し、カムピース2
を組み付けた後、これらの下孔12、23を挿通して継ぎ目
のないパイプ材33を圧入するのである。なお、下孔12、
23の加工はそれぞれ事前に行ってもよいし、組み付け後
に通して加工してもよい。下孔を事前に加工した場合、
組み付け状態によって必ずしも下孔12、23の中心が一致
しないこともあるが、パイプ材33は合成樹脂または軟質
金属の柔軟な材質であるから、これらになじんで圧入さ
せることができる。パイプ材33が金属管1の中空部13か
ら組み付け部材2外周の摺動面まで継ぎ目なしに通って
いることにより、中間の隙間部分gにおける油の漏れは
なく、良好な潤滑を行うことができる。
【0011】しかし、この給油構造では、パイプ材33が
カムシャフトの回転により脱落したり、下孔とパイプ材
との隙間から油漏れするおそれがあるばかりでなく、下
孔加工にある程度の精度を要求されるためコスト高にな
るという問題点がある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点を解消し、低コストでしかも油漏れ等のおそれの
ないカムシャフトの製造方法を実現することを目的とす
る。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の本発明
は、金属管の外周面に***部を形成し、この***部の外
径よりもやや小さい内径部分を備えた円孔を有する組み
付け部材を、前記円孔を前記金属管の***部に圧入して
組み付けてなる内燃機関の組み立て式カムシャフトにお
いて、予め半径方向の下孔を加工した組み付け部材を金
属管に組み付けた後、その下孔内に樹脂材を充填して硬
化させてから、この樹脂材に、前記金属管まで貫通する
半径方向の油孔を加工することを特徴とする内燃機関の
組み立て式カムシャフトの製造方法である。
【0014】請求項2に記載の本発明は、組み付け部材
が、***部の外径よりもやや小さい内径部分を備えた円
孔を有するインナーピースと、このインナーピースの外
側に接合されるアウターピースよりなり、前記インナー
ピースに形成する下孔の径前記アウターピースに形成
する下孔の径よりも大きくした請求項1に記載の内燃機
関の組み立て式カムシャフトの製造方法である。
【0015】
【0016】
【0017】
【作 用】本発明によれば、内燃機関の組み立て式カム
シャフトにおいて、取り付ける組み付け部材に半径方向
の下孔を加工し、この下孔内に樹脂材を充填して硬化さ
せてから、この樹脂材の中心付近に金属管まで貫通する
半径方向の油孔を加工するようにしたので、油孔の内面
および周辺に油漏れを生じる隙間がなく、組み付け部材
の外周面に確実な潤滑を行うことができるばかりでな
く、下孔や油孔の加工は厳しい精度を必要とせず、低コ
ストで加工でき、かつ樹脂材は隙間にも浸透して硬化し
ているため剥離したり脱落することもない。
【0018】
【実施例】
実施例1 本発明の第1の実施例を図1〜図3に示す。図1はカム
シャフトを軸と直角方向に切断した断面図、図2はその
AA矢視による軸方向の部分断面図、図3はこの実施例
の加工手順を示す要部断面図で、1は金属管、13はその
中空部、2は組み付け部材の1例であるカムピースで、
21はそのインナーピース、22はアウターピース、31は樹
脂材、32は油孔である。
【0019】この実施例のカムシャフトは、図9に示し
たものと同様にカムピース2の内側部分と外側部分とを
別部材で構成した組み立て式カムシャフトで、インナー
ピース21、アウターピース22にはそれぞれ油孔を設ける
位置に下孔23、24が加工してある。予め下孔23、24を加
工したインナーピース21、アウターピース22を加熱して
一体化した後、金属管1の***部14に圧入して組み付け
る。この状態を図3(a)に示す。ここで特記すべき点
は、金属管1には下孔加工がなされておらず、またイン
ナーピース21とアウターピース22の下孔23と24とでは、
前者の方がやや径を大きくしてあることである。
【0020】つぎに、図3(b)のように下孔23と24内
に樹脂材31を充填する。樹脂材31は、下孔23、24の形状
に従い、金属管1の表面や金属管1との隙間g内にもよ
く浸透して充填されるよう、流動性の高いものが好まし
く、硬化時間は短い方がよい。硬化後、下孔23、24の内
面によく接着していることも重要であり、充填前に下孔
内部の油汚れ等はよく清掃するとよい。樹脂の例として
はエポキシ配合樹脂、光硬化性樹脂、シリコン樹脂など
がある。
【0021】樹脂材31の硬化後、図3(c)のように、
樹脂材31の中心付近に、金属管1まで貫通する半径方向
の油孔32を加工する。これで、図1、2にも示されてい
るように金属管1の中空部13から組み付け部材2の外周
面に到達する油孔32が形成されたわけで、しかもこの油
孔32の内面は樹脂を充填し硬化させて形成しているので
油が漏洩するような隙間は一切なく、また樹脂材31の背
面にも隙間がないから、中空部13から送り込まれた潤滑
油は、途中洩れることなしに摺動面である組み付け部材
2の外周面に供給され、また、樹脂材31とカムピースと
の接着が剥離しても下孔23の径が下孔24の径よりもやや
大きいから、樹脂材31が抜け出ることがない。
【0022】実施例2 本発明の第2の実施例を図4に示す。この実施例はカム
ピース2の内側部分と外側部分とを別部材で構成せず、
一体の部材とした組み立て式カムシャフトで、それ以外
の点は第1の実施例と同様である。予め下孔23を加工し
たカムピース2を金属管1の***部14に圧入して組み付
け、下孔23内に樹脂材31を充填する。樹脂材31の硬化
後、樹脂材31のほぼ中央に、金属管1まで貫通して油孔
32を加工して金属管1の中空部13から組み付け部材2の
外周面に到達する油孔32が形成される。第1の実施例と
同様、油孔32の内面は樹脂を充填し硬化させて形成して
いるので油が漏洩するような隙間は一切なく、また樹脂
材31の背面にも隙間がないから、中空部13から送り込ん
だ潤滑油は、途中洩れることなしに摺動面である組み付
け部材2の外周面に供給される。充填の際、樹脂材31は
金属管1の表面や金属管1との隙間g内にも浸透して硬
化するのでこれらの部分が引っ掛かりとなって、樹脂が
抜け出ることがない。
【0023】また、下孔は位置、径ともに厳しい精度を
必要とせず、あとから加工する油孔も樹脂材の範囲内で
あればよいから多少の位置のずれは何等差し支えない。
さらに金属管に対しては予め下孔を加工する必要がない
など、低いコストで加工を行うことができる。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、油漏れがなく確実な潤
滑を行うことができ、低コストでしかも樹脂材の脱落等
の劣化のおそれのないカムシャフトの製造方法が実現す
るという、すぐれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示すカムシャフトの断
面図である。
【図2】図1のAA矢視による断面図である。
【図3】本発明の第1の実施例のカムシャフトの加工手
順を示す要部断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例を示すカムシャフトの断
面図である。
【図5】本発明に係わるカムシャフトの一例を示す正面
図である。
【図6】従来の技術を示す金属管の一部の正面図であ
る。
【図7】従来の技術を示すカムピースの側面図である。
【図8】図7のカムピースがカムシャフトに圧入された
状態を示す正面図である。
【図9】他の従来の技術を示すカムピースの側面図であ
る。
【図10】図9のカムピースがカムシャフトに圧入された
状態を示す正面図である。
【図11】さらに他の従来の技術を示すカムシャフトの断
面図である。
【符号の説明】
1 金属管 2 カムピース(組み付け部材) 12 下孔 13 中空部 14 ***部 21 インナーピース(内側部材) 22 アウターピース(外側部材) 23、24 下孔 25a 円弧面 25b 弦面 31 樹脂材 32 油孔 33 パイプ材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−350306(JP,A) 実開 平5−96409(JP,U) 実開 昭60−121552(JP,U) 実開 昭60−28651(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01L 1/04 F01M 1/06 F01M 9/10

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属管の外周面に***部を形成し、この
    ***部の外径よりもやや小さい内径部分を備えた円孔を
    有する組み付け部材を、前記円孔を前記金属管の***部
    に圧入して組み付けてなる内燃機関の組み立て式カムシ
    ャフトにおいて、予め半径方向の下孔を加工した組み付
    け部材を金属管に組み付けた後、その下孔内に樹脂材を
    充填して硬化させてから、この樹脂材に、前記金属管ま
    で貫通する半径方向の油孔を加工することを特徴とする
    内燃機関の組み立て式カムシャフトの製造方法。
  2. 【請求項2】 組み付け部材が、***部の外径よりもや
    や小さい内径部分を備えた円孔を有するインナーピース
    と、このインナーピースの外側に接合されるアウターピ
    ースよりなり、前記インナーピースに形成する下孔の径
    を前記アウターピースに形成する下孔の径よりも大きく
    した請求項に記載の内燃機関の組み立て式カムシャフ
    トの製造方法。
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