JP4311715B2 - カムシャフトの成形方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば自動車等の内燃機関に使用されるカムシャフトの成形方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より自動車のエンジンにおいて吸排気バブルの開閉に使用されるカムシャフトは、鋳造で成形されることが一般的であった。しかし鋳造により成形されるカムシャフトは、鋳造成形過程の冷却において鋳造物が収縮し、空洞の巣穴が発生するということがあった。特にカムシャフトの場合、この巣穴がカム駒の摺動面に発生すると、摺動面の面圧が上昇し摺動面の摩耗が促進されるということがある。
【0003】
そこで近年では巣穴の発生のない鍛造によりカムシャフトを成形する方法が増加してきた。この場合、略円柱状の予備成形品を軸線垂直方向から押圧しカムシャフトを成形していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く鍛造で成形したカムシャフトは鋳造で成形したカムシャフトに比べ、巣穴が発生しないとともに材料の性質上、高い強度が得られるという利点がある。しかし上記軸線垂直方向から押圧する鍛造方法で位相の異なるカム駒を備えるカムシャフトを成形すると、鍛造成形後にカム駒が鍛造の金型に嵌って金型から外れず、成形が停止してしまうということがある。そこで、金型から外れ易い形状とするためカム駒に余肉を付けることも考えられるが、余肉を付けると後工程でその余肉を切除する工程が必要となり、工程が増加するということがある。
【0005】
従って、本発明は上述の如き課題を解決し、強度が高く、成形を順調に行うことのできるカムシャフトの成形方法及びその装置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】
本発明のカムシャフトの成形方法は以下のとおりである。
【0007】
軸線方向に延びる軸部と、軸部から突出するカムトップを有する二つのカム駒を備えるカムシャフトの成形方法において、予め成形した略円柱状の予備成形品を軸線方向に押圧し、軸線垂直方向の異なる位相に鍛造肉を流動させてカムトップを突出させると同時に、各カム駒が軸線方向で接触するように鍛造成形したカムシャフトを、カム駒を離間する軸線方向へ押圧し、各カム駒間に軸部を成形する。
【0008】
【0009】
また、本発明のカムシャフトの成形装置は以下のとおりである。
【0010】
内側に、各カム駒が軸線方向で接触するカムシャフトを投入する第二カム成形空間を画成する固定ダイを備える固定型と、固定ダイに対向して配置され第一カム成形空間を画成する移動ダイを備える移動型とからなる鍛造装置において、固定型の固定ダイには、カムシャフトの一方カム駒のカムトップ側面に当接する第二押圧部が第二カム成形空間に隣接して形成され、移動型の移動ダイには、カムシャフトの他方カム駒のカムトップ側面に当接する第一押圧部が第一カム成形空間(73a)に隣接して形成される。
【0011】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図1乃至図6に基づいて説明する。
【0012】
図1の(ウ)はカムシャフトW2を表し、このカムシャフトW2は、軸線方向に延びるカム軸24と、カム軸24に一体に成形され、図2に示す如くカムベース22b,23bから突出するカムトップ22a,23aを有するカム形状の二つのカム駒22,23を備え、このカム駒22,23は軸線方向で接触するように設けられている。
【0013】
次に上記カムシャフトW2の成形工程を図1に基づいて説明する。まず図示せぬ線材を切断して円柱状の円柱素材W0(図1の(ア))を成形し、続いて円柱素材W0の両端に絞り加工を施して、中央に大径の予備中央部11、その両端に小径の予備軸部14,14を有する予備成形品W1(図1の(イ))を成形する。そしてその後、予備成形品W1を軸線方向に押圧してカムシャフトW2(図1の(ウ))を成形する。
【0014】
ここで成形装置40を使用し、予備成形品W1からカムシャフトW2を成形する工程を、図3及び図4に基づいて説明する。
【0015】
まず鍛造成形する成形装置40を図3に基づいて説明すると、51は固定型で、略円筒状で軸心付近に貫通孔54を有する固定ダイ52と、固定ダイ52の内側に嵌挿されるワーク保持具55とを備え、固定ダイ52とワーク保持具55により第二型彫空間53が画成される。この第二型彫空間53は開口側端部にカム駒23と同一形状の第二カム成形空間53aを有する。固定ダイ52は、同心状に配置される円筒状の支持型56及びベース58により支持され、ベース58の内側にはワーク保持具55と当接し同心状に配置されるノック補助ピン59が嵌挿される。
【0016】
また、41は移動型で、固定型51と同心状に配置され、略円筒状で軸心付近に貫通孔44を有する移動ダイ42と、移動ダイ42の内側に嵌挿されるピン45を備え、ピン45はバネ46により常に上方へ付勢される。このピン45と移動ダイ42により第一型彫空間43が画成され、第一型彫空間43は、第二型彫空間53と対向する開口側端部にカム駒22と同一形状の第一カム成形空間43aを有する。そして移動ダイ42及びピン45は、軸線方向に移動可能なスライド48にホルダ47によって一体的に固定される。
【0017】
上記成形装置40で予備成形品W1からカムシャフトW2を成形する場合、図示せぬ搬送装置で予備成形品W1を固定型51の第二型彫空間53に対向する位置まで搬送し、一端軸部14から第二型彫空間53に投入する。この投入された予備成形品W1は、ワーク保持具55に載置され、この状態で移動型41が下降する。そして予備成形品W1の他端軸部14が移動型41の第一型彫空間43に挿嵌されると同時に、固定型51及び移動型41により予備成形品W1は軸線方向に押圧され、図4に示す如く、第二カム成形空間53a及び第一カム成形空間43a、つまり軸線垂直方向の異なる位相に鍛造肉を流動させてカムトップ22a,23aを突出させると同時に、各カム駒23,22が軸線方向で接触するように鍛造成形される。そして最後に移動型41が上方へ退避した後、ノック補助ピン59に押されたワーク保持具55が一体的に第二型彫空間53側へ移動し、カムシャフトW2が固定型51の第二型彫空間53から取り出され、本工程が完了する。
【0018】
従って、予め成形した略円柱状の予備成形品W1を軸線方向に押圧し、軸線垂直方向の異なる位相に鍛造肉を流動させてカムトップ22a,23aを突出させると同時に、各カム駒22,23が軸線方向で接触するように鍛造成形することにより、成形装置40からカムシャフトW2を取り出すときにカム駒22,23の外形状に沿って軸線方向に取り出すことができる。特に第二型彫空間53及び第一型彫空間43が対向する両対向側端部に、各カム駒23,22を成形する第二カム成形空間53a及び第一カム成形空間43aが形成される成形装置40によれば、カムシャフトW1成形時の固定型51と移動型41の分割面Tを各カム駒22,23が軸線方向で接触する接触面tと一致させることができる。
【0019】
尚、上記カムシャフトW2は各カム駒22,23が軸線方向で接触していたが、その後、図1の(エ)に示す如くカム駒22,23間に軸部24を成形してカム駒32,33を分割した分割カムシャフトW3としても良い。ここで図5に示す如く、使用する分割成形装置70は、上記カムシャフトW2を成形した成形装置40と基本構成は同一である。その差異として、固定型81の固定ダイ82には、カムシャフトW2の一方カム駒22のカムトップ側面22aに当接する第二押圧部83bが第二カム成形空間83aに隣接して形成され、移動型71の移動ダイ72には、カムシャフトW2の他方カム駒23のカムトップ23a側面に当接する第一押圧部73bが第一カム成形空間73aに隣接して形成される。
【0020】
この分割成形装置70で、カム駒22,23が接触する一体カムシャフトW2からカム駒32,33が軸線方向に分割される分割カムシャフトW3を成形する場合、一体カムシャフトW2を固定型81の第二型彫空間83に投入後、移動型71が下降する。そして一体カムシャフトW2の一方軸部24が移動型71の第一型彫空間73に挿嵌されると同時に、一体カムシャフトW2の一方カム駒22は、そのカムトップ22a側面が固定型81の第二押圧部83bにより他方カム駒23から離間する方向へ押圧され、他方カム駒23は、そのカムトップ23a側面が移動型71の第一押圧部73bにより一方カム駒22から離間する軸線方向へ押圧され、図6に示す如く、各カム駒32,33間に軸部24を形成した分割カムシャフトW3が成形される。
【0021】
従って、軸線垂直方向の異なる位相に鍛造肉を流動させて各カム駒22,23が軸線方向で接触するように鍛造成形するカムシャフトW2のカム駒22,23を離間する軸線方向へ押圧し、各カム駒32,33間に軸部24を成形することにより、軸線垂直方向に流動させたときに発生する可能性のある欠肉に、離間する軸線方向へ押圧する際に鍛造肉を充填させることができる。また、カム駒32,33間に軸部24を有するカムシャフトW3を鍛造のみで成形できる。
【0022】
尚、上記実施例では一般的な成形装置で鍛造成形したが、ヘッダの如き成形装置で実施することにより連続成形が可能となり、加工時間短縮となるため、多大な効果を得ることができる。
【0023】
【発明の効果】
以上のように本発明のカムシャフトの成形方法によれば、軸線方向に延びる軸部と、軸部から突出するカムトップを有する二つのカム駒を備えるカムシャフトの成形方法において、予め成形した略円柱状の予備成形品を軸線方向に押圧し、軸線垂直方向の異なる位相に鍛造肉を流動させてカムトップを突出させると同時に、各カム駒が軸線方向で接触するように鍛造成形したカムシャフトを、カム駒を離間する軸線方向へ押圧し、各カム駒間に軸部を成形するため、軸線垂直方向に流動させたときに発生する可能性のある欠肉に、離間する軸線方向へ押圧する際に鍛造肉を充填させることができ、カムシャフトを高品質に成形できる。更にまた、カム駒間に軸部を有するカムシャフトを鍛造のみで成形でき、工程の増加を抑制できる。
【0024】
また、本発明のカムシャフトの成形装置によれば、内側に、各カム駒が軸線方向で接触するカムシャフトを投入する第二カム成形空間を画成する固定ダイを備える固定型と、固定ダイに対向して配置され第一カム成形空間を画成する移動ダイを備える移動型とからなる鍛造装置において、固定型の固定ダイには、カムシャフトの一方カム駒のカムトップ側面に当接する第二押圧部が第二カム成形空間に隣接して形成され、移動型の移動ダイには、カムシャフトの他方カム駒のカムトップ側面に当接する第一押圧部が第一カム成形空間に隣接して形成されるので、本装置により本発明のカムシャフトの成形方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例によるカムシャフトの成形方法を表す平面図である。
【図2】 図1の(ウ)のA―A断面側面図である。
【図3】 カムシャフトの成形前の状態を表す部分断面平面図である。
【図4】 カムシャフトの成形後の状態を表す部分断面平面図である。
【図5】 本発明の実施例による分割カムシャフトの成形前の状態を表す部分断面平面図である。
【図6】 本発明の実施例による分割カムシャフトの成形後の状態を表す部分断面平面図である。
【符号の説明】
22 カム駒
22a カムトップ
23 カム駒
23a カムトップ
24 軸部
32 カム駒
33 カム駒
71 移動型
72 移動ダイ
73 第一型彫空間
73a 第一カム成形空間
73b 第一押圧部
81 固定型
82 固定ダイ
83 第二型彫空間
83a 第二カム成形空間
83 第二押圧部
W1 予備成形品
W2 カムシャフト
Claims (2)
- 軸線方向に延びる軸部(24)と、該軸部(24)から突出するカムトップ(22a,23a)を有する二つのカム駒(22,23)を備えるカムシャフトの成形方法において、予め成形した略円柱状の予備成形品(W1)を軸線方向に押圧し、軸線垂直方向の異なる位相に鍛造肉を流動させてカムトップ(22a,23a)を突出させると同時に、各カム駒(22,23)が軸線方向で接触するように鍛造成形したカムシャフト(W2)を、前記カム駒(22,23)を離間する軸線方向へ押圧し、各カム駒(32,33)間に軸部(24)を成形することを特徴とするのカムシャフトの成形方法。
- 内側に、各カム駒(22,23)が軸線方向で接触するカムシャフト(W2)を投入する第二カム成形空間(83a)を画成する固定ダイ(82)を備える固定型(81)と、前記固定ダイ(82)に対向して配置され第一カム成形空間(73a)を画成する移動ダイ(72)を備える移動型(71)とからなる鍛造装置において、前記固定型(81)の固定ダイ(82)には、カムシャフト(W2)の一方カム駒(22)のカムトップ側面(22a)に当接する第二押圧部(83b)が第二カム成形空間(83a)に隣接して形成され、前記移動型(71)の移動ダイ(72)には、カムシャフト(W2)の他方カム駒(23)のカムトップ(23a)側面に当接する第一押圧部(73b)が第一カム成形空間(73a)に隣接して形成されることを特徴とするカムシャフトの成形装置。
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