JPH03181652A

JPH03181652A - カムシャフトの製造方法

Info

Publication number: JPH03181652A
Application number: JP1321851A
Authority: JP
Inventors: Shinya Shibata; 柴田　伸也; Yoshihisa Miwa; 能久三輪; Tokio Maekawa; 前川　富喜男; Katsunori Hanakawa; 勝則花川
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1989-12-11
Publication date: 1991-08-07

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はカムシャフトの製造方法に関する。

（従来の技術）エンジンの多弁化等に伴い、複雑な形状のカムシャフト
が要求されるようになってきたため、カムシャフトの製
造方法としては、従来から知られている鍛造若しくは鋳
造により得たカムシャフト素材を機械加工する方法に代
えて、実開昭４８９８０５号公報に示されるように、中
空部を有するカム部材及びジャーナル部材と、シャフト
部材とを各々別個に設けておき、カム部材及びジャーナ
ル部材の中空部にシャフト部材を嵌入した後、カム部材
及びジャーナル部材とシャフト部材とを各々溶接する方
法が提案されている。

（発明が解決しようとする課題）ところが、カム部材及びジャーナル部材とシャフト部材
とを溶接する際、カム部材及びジャーナル部材の中空部
に沿って周方向に溶接していくと、シャフト部材が撓み
変形するという問題がある。

つまり、溶接開始点から周方向へ１８０度移動した部位
が収縮して縮むため、シャフト部材が溶接部でへの字状
に曲がるという問題がある。特に、近時におけるエンジ
ンの軽量化の要請からシャフト部材としてバイブを用い
る場合には、シャフト部材の変形は顕著である。

また、浸炭焼入れ等の表面硬化処理したカム部材及びジ
ャーナル部材をシャフト部材に溶接する場合、シャフト
部材が変形すると、カム部材及びジャーナル部材の表面
に対する研削代が大きくなって表面硬化層が残らなかっ
たり、或いは表面硬化層を残そうとすると未研削部が生
じて所定の形状が得られないという問題がある。

上記に鑑みて、本発明は、カム部材及びジャーナル部材
とシャフト部材とを各々溶接してカムシャフトを製造す
る方法であるにも拘らず、溶接によってシャフト部材が
曲がるのを防止することを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明は、シャフト部材に
軸方向の引張力を付与して該シャフト部材を軸方向に拘
束しておき、その状態で溶接するものである。

具体的に本発明が講じた解決手段は、カム部材及びジャ
ーナル部材が嵌装されたシャフト部材を垂直回転軸を有
する回転駆動部に吊り下げると共に、該シャフト部材の
下端部に錘を取り付け、その後、上記回転駆動部により
上記シャフト部材を回転させながら上記カム部材及びジ
ャーナル部材とシャフト部材とを各々溶接する構成とす
るものである。

（作用）上記の構成により、シャフト部材をその下端部に錘を取
り付けた状態で回転させながら、カム部材及びジャーナ
ル部材とシャフト部材とを溶接するため、シャフト部材
は軸方向に拘束された状態で溶接される。

また、シャフト部材は引っ張られた状態で溶接されてい
るため、溶接後に錘を取り除いて引張応力を除去すると
溶接部に圧縮残留応力が生成される。

（実施例）以下、本発明の実施例を第１図に基づいて説明する。

まず、例えばＪ　Ｉｓ−ＳＣｌ５−５Ｃよりなる素材を
所定形状に機械加工してカム部材１及びジャーナル部材
２を製作する一方、例えばＪＩＳ−ＳＴＫＭ１３Ａより
なる素材を所定形状に機械加工してシャフト部材３を製
作する。

次に、カム部材１及びジャーナル部材２の溶接割れを防
止するため、カム部材１及びジャーナル部材２における
溶接箇所に防炭処理を施した後、該カム部材１及びジャ
ーナル部材１に浸炭焼入れ及び焼戻しを行なう。尚、防
炭処理としては、溶接箇所に防炭材としての水ガラスを
塗布しておき、浸炭焼入れ後にワイヤブラシ等で水ガラ
スを除去する方法、或いは溶接箇所にニッケルめっき又
は銅めっきをして溶接箇所をマスキングしておく方法等
を適用できる。

次に、シャフト部材３にカム部材１及びジャーナル部材
２を嵌装した後、カム部材１及びジャーナル部材２を軸
方向の所定位置にセットしてカムシャフト素材を得る。

次に、フレーム４に支持され、垂直回転軸を有するモー
タ５ａと、該モータ５ａの回転軸に連結されたモータ用
チャック５ｂとを備えた回転駆動部としての回転駆動装
置５を準備し、該装置５のモータ用チャック５ｂにシャ
フト部材３の上端部を把持させる。

次に、円板状の錘載置板６ａとその上面に立設された芯
枠６ｂとからなる錘載置具６、及び上部側でシャフト部
材３の下端部を把持する一方下部側で錘載置具６の芯枠
６ｂを把持する錘用チャック７とを準備し、錘載置板６
ａの上に円盤状の錘８を載置すると共に、錘用チャック
７によりシャフト部材３の下端部と鍾支持具６の芯枠６
ｂとを連結する。

この場合、錘８の重量としては、シャフト部材３に加わ
る引張応力が５〜５０ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲内になるよ
うに設定することが好ましい。その理由は、引張応力が
５ｋｇｆ／ａｍ２未満では錘を吊り下げる効果が不十分
であり、また引張応力が５０ｋｇｆ／ｃｍ２超では引張
応力が過大になり溶接割れが生じやすくなるためである
。

次に、モータ５ａひいてはシャフト部材３を回転させつ
つ、高エネルギービーム９例えばレーザービーム或いは
電子ビーム等を順次下方へ移動させながら、カム部材１
及びジャーナル部材２とシャフト部材３とを各々全周に
亘って溶接し、溶接が完了した後に、シャフト部材３か
ら錘８を除去する。

このようにして、カムシャフトを製造すると、シャフト
部材３は錘８の重力により軸方向に拘束された状態で溶
接されているため、高エネルギービームの熱を周方向に
順次加えられてもシャフト部材３は溶接部で曲がり難い
。

また、このようにして得たカムシャフトは、引っ張られ
た状態で溶接されているため、溶接後に錘８を取り除い
て引張応力を除去すると、溶接部に圧縮残留応力が生成
されるので、カムシャフトの強度が向上する。

次に本発明を評価するために行なったシャフト部材３の
曲がり量測定テストについて説明する。

具体例及び比較例に供するため、ＪＩＳ−５ＣＭ４１５
Ｈよりなるカム部材１及びジャーナル部材２と、Ｊ　Ｉ
　Ｓ−Ｓｒ１−５ＴＫよりなるシャフト部材３とを準備
し、カム部材１及びジャーナル部材２に対して防炭処理
した後浸炭焼入れ及び焼戻しを行ない、その後、カム部
材１及びジャーナル部材２をシャフト部材３に嵌装した
。

次に、具体例としては、シャフト部材３の下端部に２０
ｋｇの錘を取り付ける一方、シャフト部材３を回転駆動
装置５により回転させながら、カム部材１及びジャーナ
ル部材２とシャフト部材３とを各々溶接した。

また、比較例としては、シャフト部材３の下端に錘を取
り付けることなく、シャフト部材３を回転駆動装置５に
より回転させながら、カム部材１及びジャーナル部材２
とシャフト部材３とを各々溶接した。

その結果、具体例により得たカムシャフトは曲げ変形が
少なく、振れの最大値が０．２０ｍｍであったのに対し
て、比較例により得たカムシャフトは曲げ変形が大きく
、振れの最大値はｏ、３５ｍｍであって、本発明の効果
が確認できた。

（発明の効果）以上説明したように、本発明に係るカムシャフトの製造
方法によると、シャフト部材をその下端部に錘を取り付
けた状態で回転させつつ溶接するため、シャフト部材は
軸方向に拘束された状態で溶接されるので、溶接による
シャフト部材の曲がりを効果的に防止することができる
。

また、シャフト部材を錘で引っ張った状態で溶接してい
るため溶接部に圧縮残留応力が生成されるので、カムシ
ャフトの強度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるカムシャフトの製造方
法を示す正面図である。１・・・カム部材２・・・ジャーナル部材３・・・シャフト部材５・・・回転駆動装置（回転駆動部）５ａ・・・モータ５ｂ・・・モータ用チャック６・・・錘載置具７・・・錘用チャック８・・・錘９・・・高エネルギービーム１・・・カム部材２・・・ジャーナル部材３・・・シャフト部材５・・・回転駆動装置５ａ・・・モータ５ｂ・・・モータ用チャック６・・・錘載置具７・・・錘用チャック８・・・錘９・・・高エネルギービーム（回転駆動部）第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）カム部材及びジャーナル部材が嵌装されたシャフ
ト部材を垂直回転軸を有する回転駆動部に吊り下げると
共に、該シャフト部材の下端部に錘を取り付け、その後
、上記回転駆動部により上記シャフト部材を回転させな
がら上記カム部材及びジャーナル部材とシャフト部材と
を各々溶接することを特徴とするカムシャフトの製造方
法。