JPH1136831A - 三次元カムシャフト及びその製造方法 - Google Patents
三次元カムシャフト及びその製造方法Info
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- JPH1136831A JPH1136831A JP9193686A JP19368697A JPH1136831A JP H1136831 A JPH1136831 A JP H1136831A JP 9193686 A JP9193686 A JP 9193686A JP 19368697 A JP19368697 A JP 19368697A JP H1136831 A JPH1136831 A JP H1136831A
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- F01L1/02—Valve drive
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01L1/02—Valve drive
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- F01L1/08—Shape of cams
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
- F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
- F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
- F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
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- F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
- Valve Device For Special Equipments (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】軸材（シャフト）に対する三次元カム部材の組
み付け位置決めを容易且つ的確に行うことの可能な三次
元カムシャフト及びその製造方法を提供する。 【解決手段】三次元カムシャフトに組み付けられる三次
元カム部材１１の高ノーズ側端部より軸心と平行に延び
る楕円柱面を設ける。カム部材１１を軸材に組み付ける
際には、Ｖ字型の溝を有する治具１５，１６をカム部材
１１のカムノーズ側及びその反対側から押し当てる。カ
ム部材１１の平行面１２と治具１５，１６のＶ字溝端面
（基準面）１７，１８とが当接することで、カム部材１
１の孔１３の軸線の位置と同軸線を中心とした回転方向
の角度とが固定される。
み付け位置決めを容易且つ的確に行うことの可能な三次
元カムシャフト及びその製造方法を提供する。 【解決手段】三次元カムシャフトに組み付けられる三次
元カム部材１１の高ノーズ側端部より軸心と平行に延び
る楕円柱面を設ける。カム部材１１を軸材に組み付ける
際には、Ｖ字型の溝を有する治具１５，１６をカム部材
１１のカムノーズ側及びその反対側から押し当てる。カ
ム部材１１の平行面１２と治具１５，１６のＶ字溝端面
（基準面）１７，１８とが当接することで、カム部材１
１の孔１３の軸線の位置と同軸線を中心とした回転方向
の角度とが固定される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関等の動弁機
構に使用される組立式のカムシャフト、特にカムのプロ
フィール面がその軸線に沿って連続的に変化する三次元
カムが組み付けられた三次元カムシャフト及びその製造
方法に関するものである。
構に使用される組立式のカムシャフト、特にカムのプロ
フィール面がその軸線に沿って連続的に変化する三次元
カムが組み付けられた三次元カムシャフト及びその製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、例えば車載用内燃機関等
の動弁機構にあっては、機関出力軸であるクランクシャ
フトに駆動連結されたカムシャフトの回転に伴ってその
吸・排気バルブが開閉駆動される。そして、このカムシ
ャフトとして近年は、内燃機関の出力性能や燃料消費率
等を同機関のその都度の運転条件において最適ならしめ
るべく、カムの三次元形状を通じて上記吸・排気バルブ
の開弁時期や開弁時間等を可変とするいわゆる三次元カ
ムシャフトが提案されるに至っている。（例えば特開平
３−１７９１１６号公報参照）。
の動弁機構にあっては、機関出力軸であるクランクシャ
フトに駆動連結されたカムシャフトの回転に伴ってその
吸・排気バルブが開閉駆動される。そして、このカムシ
ャフトとして近年は、内燃機関の出力性能や燃料消費率
等を同機関のその都度の運転条件において最適ならしめ
るべく、カムの三次元形状を通じて上記吸・排気バルブ
の開弁時期や開弁時間等を可変とするいわゆる三次元カ
ムシャフトが提案されるに至っている。（例えば特開平
３−１７９１１６号公報参照）。
【０００３】こうした三次元カムシャフトでは、カムの
プロフィール面がカムシャフトの軸線方向に連続的に変
化する三次元カムが組み付けられ、同カムシャフトが油
圧等によりその軸線に沿って前後に移動させられること
によって、上記吸・排気バルブのバルブリフタと当接す
るカムプロフィールの形状が変化する。そしてこうした
カムプロフィールの変化に応じて同バルブリフタによっ
て開閉駆動される吸・排気バルブの開閉時期、開閉量、
開閉時間等が変化させられるようになる。
プロフィール面がカムシャフトの軸線方向に連続的に変
化する三次元カムが組み付けられ、同カムシャフトが油
圧等によりその軸線に沿って前後に移動させられること
によって、上記吸・排気バルブのバルブリフタと当接す
るカムプロフィールの形状が変化する。そしてこうした
カムプロフィールの変化に応じて同バルブリフタによっ
て開閉駆動される吸・排気バルブの開閉時期、開閉量、
開閉時間等が変化させられるようになる。
【０００４】図９に、こうした三次元カムシャフトに組
み付けられるカム部材の一例を示す。図９（ａ）に側面
構造を、図９（ｂ）に正面構造を、そして図９（ｃ）に
斜視構造をそれぞれ示すように、同カム部材５２は、そ
のノーズ部５３の突き出し長さがその回転軸に沿って連
続的に変化しており、そのバルブリフタとの当接位置に
応じて上記開閉駆動されるバルブの開閉時期、開閉量、
開閉時間等を変化せしめる構造となっている。
み付けられるカム部材の一例を示す。図９（ａ）に側面
構造を、図９（ｂ）に正面構造を、そして図９（ｃ）に
斜視構造をそれぞれ示すように、同カム部材５２は、そ
のノーズ部５３の突き出し長さがその回転軸に沿って連
続的に変化しており、そのバルブリフタとの当接位置に
応じて上記開閉駆動されるバルブの開閉時期、開閉量、
開閉時間等を変化せしめる構造となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、こうしたカ
ムシャフトは通常、略円筒形若しくは円柱形の鋼製棒材
からなる軸材（シャフト）に別途製作したカム部材を取
り付ける、いわゆる組立体として製造される。
ムシャフトは通常、略円筒形若しくは円柱形の鋼製棒材
からなる軸材（シャフト）に別途製作したカム部材を取
り付ける、いわゆる組立体として製造される。
【０００６】また、カムシャフトは、その組み付けられ
るカム部材のプロフィールによって、吸・排気バルブの
開閉を内燃機関のピストンの上下動に同期して正確にコ
ントロールする必要があるため、同カムシャフトを製造
する際には、上記軸材の軸線を中心としたカム部材の回
転方向の組み付け角度（以下、カムの組み付け位相とい
う）に極めて高い精度が要求されている。
るカム部材のプロフィールによって、吸・排気バルブの
開閉を内燃機関のピストンの上下動に同期して正確にコ
ントロールする必要があるため、同カムシャフトを製造
する際には、上記軸材の軸線を中心としたカム部材の回
転方向の組み付け角度（以下、カムの組み付け位相とい
う）に極めて高い精度が要求されている。
【０００７】そこで従来、このような高い精度でカム部
材を軸材に取り付けるために、例えば特開昭６０−９８
０３号公報では中空ピンを用いてカム部材の組み付け位
相を決定する方法を提示している。この方法では、適正
な組み付け位相において位置が一致する孔をカム部材及
び軸材に形成しておき、これらの孔内に中空ピンを挿入
することでカム部材の組み付け位相が自ずと決まるよう
にしている。
材を軸材に取り付けるために、例えば特開昭６０−９８
０３号公報では中空ピンを用いてカム部材の組み付け位
相を決定する方法を提示している。この方法では、適正
な組み付け位相において位置が一致する孔をカム部材及
び軸材に形成しておき、これらの孔内に中空ピンを挿入
することでカム部材の組み付け位相が自ずと決まるよう
にしている。
【０００８】また、例えば特開昭６０−４４６５９号公
報には、軸材側面にはキー溝を設けておくとともに、カ
ム部材にはその軸材挿入孔の内周側面にキー部を設けて
おき、それらキー部及びキー溝を嵌合することでカム部
材の組み付け位相が決定される方法も示されている。
報には、軸材側面にはキー溝を設けておくとともに、カ
ム部材にはその軸材挿入孔の内周側面にキー部を設けて
おき、それらキー部及びキー溝を嵌合することでカム部
材の組み付け位相が決定される方法も示されている。
【０００９】ただし、これらいずれの方法であれ、カム
部材や軸材に孔やキー溝等を高精度に加工する必要があ
るため、結果として製造コストが高くなってしまう。一
方、通常の平カムの場合には、カムの組み付け位相を調
整する方法として、図１０に示すような略Ｖ字形の溝を
有する治具５４を使う方法が広く用いられている。同図
１０（ａ）及び（ｂ）に示される態様でカム部材５５の
ノーズ部５７を治具５４のＶ字溝に合わせて固定した状
態で、高精度に角度調整された軸材（図示略）を同カム
部材５５の孔５６内に挿入し、焼きばめ等によりそれら
軸材及びカム部材５５を一体化する。
部材や軸材に孔やキー溝等を高精度に加工する必要があ
るため、結果として製造コストが高くなってしまう。一
方、通常の平カムの場合には、カムの組み付け位相を調
整する方法として、図１０に示すような略Ｖ字形の溝を
有する治具５４を使う方法が広く用いられている。同図
１０（ａ）及び（ｂ）に示される態様でカム部材５５の
ノーズ部５７を治具５４のＶ字溝に合わせて固定した状
態で、高精度に角度調整された軸材（図示略）を同カム
部材５５の孔５６内に挿入し、焼きばめ等によりそれら
軸材及びカム部材５５を一体化する。
【００１０】この方法によれば、カム部材５５や軸材等
に何ら特別な加工を施さなくても、容易且つ的確にカム
部材の組み付け位相を決めることができる。しかしなが
ら、このＶ字溝を有する治具５４を利用する方法を上述
した三次元カムシャフトの製造に適用するとなると、以
下のような不都合も無視できないものとなる。
に何ら特別な加工を施さなくても、容易且つ的確にカム
部材の組み付け位相を決めることができる。しかしなが
ら、このＶ字溝を有する治具５４を利用する方法を上述
した三次元カムシャフトの製造に適用するとなると、以
下のような不都合も無視できないものとなる。
【００１１】すなわち、三次元カムシャフトの場合、図
１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、そのカム部材５２
のプロフィール面がカムシャフトの軸線に対して傾斜し
ているため、カム部材５２と上記治具５４とは、同カム
部材５２のプロフィール面の外縁部（エッジ部）にて接
触せざるを得ない。したがって、通常の平カムの場合場
合には、先の図１０図（ａ）及び（ｂ）に示されるよう
に、その接触が線接触であったが、該三次元カムの場合
には、図１１（ａ）及び（ｂ）に示されるように接触が
点接触となり、カム部材５２を安定して固定することが
できなくなる。そしてこのため、精密な組み付け位相決
めも困難となる。
１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、そのカム部材５２
のプロフィール面がカムシャフトの軸線に対して傾斜し
ているため、カム部材５２と上記治具５４とは、同カム
部材５２のプロフィール面の外縁部（エッジ部）にて接
触せざるを得ない。したがって、通常の平カムの場合場
合には、先の図１０図（ａ）及び（ｂ）に示されるよう
に、その接触が線接触であったが、該三次元カムの場合
には、図１１（ａ）及び（ｂ）に示されるように接触が
点接触となり、カム部材５２を安定して固定することが
できなくなる。そしてこのため、精密な組み付け位相決
めも困難となる。
【００１２】また、こうした接触は、治具５４の基準面
とカム部材５２のエッジ部とに対して行われるため、治
具５４の耐久性に不安が残るとともに、上記エッジ部が
損傷する懸念すらある。
とカム部材５２のエッジ部とに対して行われるため、治
具５４の耐久性に不安が残るとともに、上記エッジ部が
損傷する懸念すらある。
【００１３】また、カムプロフィールの精度管理等のた
め一般に、シャフトの軸線を中心としたカムプロフィー
ルの形状測定が行われている。ところが、三次元カムシ
ャフトの場合、この測定が非常に困難であった。三次元
カムシャフトのカムプロフィール面は、シャフトの軸線
に対して傾斜しており、シャフトの軸線方向の位置によ
って測定されるプロフィール形状が変化している。その
ため、前記軸材に対するカムの取り付け角等のプロフィ
ール精度の管理が十分行えないという不都合も生じてい
た。
め一般に、シャフトの軸線を中心としたカムプロフィー
ルの形状測定が行われている。ところが、三次元カムシ
ャフトの場合、この測定が非常に困難であった。三次元
カムシャフトのカムプロフィール面は、シャフトの軸線
に対して傾斜しており、シャフトの軸線方向の位置によ
って測定されるプロフィール形状が変化している。その
ため、前記軸材に対するカムの取り付け角等のプロフィ
ール精度の管理が十分行えないという不都合も生じてい
た。
【００１４】本発明はこうした実状に鑑みてなされたも
のであり、その目的は軸材（シャフト）に対する三次元
カム部材の組み付け位相決めを容易且つ的確に行うこと
の可能な三次元カムシャフト及びその製造方法を提供す
ることにある。
のであり、その目的は軸材（シャフト）に対する三次元
カム部材の組み付け位相決めを容易且つ的確に行うこと
の可能な三次元カムシャフト及びその製造方法を提供す
ることにある。
【００１５】
【問題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するため、請求項１記載の発明では、シャフトの軸
線方向にカムプロフィールの変化する三次元カムが組み
付けられた三次元カムシャフトであって、前記三次元カ
ムはその高カムノーズ側端部において前記シャフトの軸
線と平行に延びる楕円柱面を有してなることを特徴とす
るものである。
達成するため、請求項１記載の発明では、シャフトの軸
線方向にカムプロフィールの変化する三次元カムが組み
付けられた三次元カムシャフトであって、前記三次元カ
ムはその高カムノーズ側端部において前記シャフトの軸
線と平行に延びる楕円柱面を有してなることを特徴とす
るものである。
【００１６】請求項２記載の発明では、カムシャフトと
なる軸材に対して同軸材の軸線方向にカムプロフィール
の変化する三次元カムを組み付ける三次元カムシャフト
の製造方法において、前記軸材が嵌入される孔を有する
とともに、高カムノーズ側端部において同軸材の軸線と
平行に延びる楕円柱面を有する三次元カムの該楕円柱面
を治具の略Ｖ字形の基準面にて挟持してその組み付け角
度を固定する第１の工程と、この組み付け角度の固定さ
れた三次元カムと前記軸材とを相対移動せしめて同軸材
を前記孔に嵌入する第２の工程とを備えることを特徴と
するものである。
なる軸材に対して同軸材の軸線方向にカムプロフィール
の変化する三次元カムを組み付ける三次元カムシャフト
の製造方法において、前記軸材が嵌入される孔を有する
とともに、高カムノーズ側端部において同軸材の軸線と
平行に延びる楕円柱面を有する三次元カムの該楕円柱面
を治具の略Ｖ字形の基準面にて挟持してその組み付け角
度を固定する第１の工程と、この組み付け角度の固定さ
れた三次元カムと前記軸材とを相対移動せしめて同軸材
を前記孔に嵌入する第２の工程とを備えることを特徴と
するものである。
【００１７】請求項３記載の発明では、請求項２記載の
三次元カムシャフトの製造方法において、前記第１の工
程にて組み付け角度の固定される三次元カムは予め所定
の温度に加熱され、前記第２の工程における前記三次元
カムと前記軸材との相対移動は、前記三次元カムの温度
が所定温度以下に低下する以前に行われることを特徴と
するものである。
三次元カムシャフトの製造方法において、前記第１の工
程にて組み付け角度の固定される三次元カムは予め所定
の温度に加熱され、前記第２の工程における前記三次元
カムと前記軸材との相対移動は、前記三次元カムの温度
が所定温度以下に低下する以前に行われることを特徴と
するものである。
【００１８】三次元カムシャフトとしての上記構造、並
びにその製造方法によれば、三次元カムとしての機能は
そのままに、同カムのカムシャフトへの組付けを容易且
つ的確なものとすることができるようになる。すなわ
ち、同三次元カムの上記楕円柱面は、その組み付け時に
通常の平カムに準じたかたちで治具の略Ｖ字形の溝（基
準面）に線接触されるようになるため、その組み付け角
度を安定して固定することができるようになる。また、
三次元カムと治具とがこうして線接触することで、カム
のエッジ部が破損したり、治具の基準面が劣化したりす
ることも好適に防止される。
びにその製造方法によれば、三次元カムとしての機能は
そのままに、同カムのカムシャフトへの組付けを容易且
つ的確なものとすることができるようになる。すなわ
ち、同三次元カムの上記楕円柱面は、その組み付け時に
通常の平カムに準じたかたちで治具の略Ｖ字形の溝（基
準面）に線接触されるようになるため、その組み付け角
度を安定して固定することができるようになる。また、
三次元カムと治具とがこうして線接触することで、カム
のエッジ部が破損したり、治具の基準面が劣化したりす
ることも好適に防止される。
【００１９】また、特に請求項３記載の発明にかかる製
造方法によれば、三次元カムと軸材（カムシャフト）と
が、いわゆる焼きばめによって極めて強固に締結される
ことともなる。
造方法によれば、三次元カムと軸材（カムシャフト）と
が、いわゆる焼きばめによって極めて強固に締結される
ことともなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した三次元
カムシャフトの一実施の形態を、図１，図２に基づいて
説明する。
カムシャフトの一実施の形態を、図１，図２に基づいて
説明する。
【００２１】なお、図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ
本実施の形態に係る三次元カムシャフトに組み付けられ
るカム部材１１の断面図及び平面図を、また図２は、同
三次元カムシャフトの部分斜視図を示している。
本実施の形態に係る三次元カムシャフトに組み付けられ
るカム部材１１の断面図及び平面図を、また図２は、同
三次元カムシャフトの部分斜視図を示している。
【００２２】これら各図に示されるように、カム部材１
１には軸材（シャフト）１４が挿入されるための孔１３
が形成されている。同孔１３内に軸材１４を挿入し固定
することで三次元カムシャフト１０が製造される。
１には軸材（シャフト）１４が挿入されるための孔１３
が形成されている。同孔１３内に軸材１４を挿入し固定
することで三次元カムシャフト１０が製造される。
【００２３】ここで、このカム部材１１のプロフィール
は、基礎円（ベースサークル）が図１（ａ）の上端面１
１ａから下端面１１ｃまで同一となっているが、ノーズ
高さが前記孔１３の軸線に沿って連続的に変化してい
る。ただし、図１（ａ）の上端面１１ａから中間位置１
１ｂまでの区間は連続的にノーズ高さが大きくなってい
るが、同中間位置１１ｂから下端面１１ｃまでの区間は
ノーズ高さも同一となっている。したがって、この区間
ではプロフィールが全く変化しておらず、プロフィール
面は前記孔１３の軸線に対して平行に延びる楕円柱面と
なっている。以後、この区間を平行部１２とよぶことと
する。
は、基礎円（ベースサークル）が図１（ａ）の上端面１
１ａから下端面１１ｃまで同一となっているが、ノーズ
高さが前記孔１３の軸線に沿って連続的に変化してい
る。ただし、図１（ａ）の上端面１１ａから中間位置１
１ｂまでの区間は連続的にノーズ高さが大きくなってい
るが、同中間位置１１ｂから下端面１１ｃまでの区間は
ノーズ高さも同一となっている。したがって、この区間
ではプロフィールが全く変化しておらず、プロフィール
面は前記孔１３の軸線に対して平行に延びる楕円柱面と
なっている。以後、この区間を平行部１２とよぶことと
する。
【００２４】なお、同カム部材１１は、粉末冶金法や冷
間鍛造等の型加工によって製造されており、上記平行部
１２を含むカムプロフィールの形状等が極めて高い精度
をもって仕上げられている。
間鍛造等の型加工によって製造されており、上記平行部
１２を含むカムプロフィールの形状等が極めて高い精度
をもって仕上げられている。
【００２５】一方、このカム部材１１を軸材１４に組み
付ける際には、図３に示すように、２つの治具１５，１
６を用いて同カム部材１１の軸心と組み付け位相をそれ
ぞれ固定する。これらの治具１５，１６は、上方から見
て先端に略Ｖ字型の溝１７，１８を有する断面矩形の板
材からなっている。また、これらＶ字溝１７，１８の端
面（基準面）は、前記固定されたカム部材１１の軸心と
平行をなす平面となっている。
付ける際には、図３に示すように、２つの治具１５，１
６を用いて同カム部材１１の軸心と組み付け位相をそれ
ぞれ固定する。これらの治具１５，１６は、上方から見
て先端に略Ｖ字型の溝１７，１８を有する断面矩形の板
材からなっている。また、これらＶ字溝１７，１８の端
面（基準面）は、前記固定されたカム部材１１の軸心と
平行をなす平面となっている。
【００２６】したがって、このような治具１５，１６に
よって前記カム部材１１を、ノーズ側とその反対側から
挟み込む。このことにより、同カム部材１１と前記治具
１５，１６との接触は、同図３（ａ）及び（ｂ）に示さ
れるような線接触となる。三次元カムであれ、このよう
に線接触にて同カム部材１１の軸心、並びに組み付け位
相を固定することにより、その位相決めを容易且つ的確
なものとすることができるとともに、同カム部材１１エ
ッジ部の損傷や治具１５，１６の劣化等も回避すること
ができるようになる。
よって前記カム部材１１を、ノーズ側とその反対側から
挟み込む。このことにより、同カム部材１１と前記治具
１５，１６との接触は、同図３（ａ）及び（ｂ）に示さ
れるような線接触となる。三次元カムであれ、このよう
に線接触にて同カム部材１１の軸心、並びに組み付け位
相を固定することにより、その位相決めを容易且つ的確
なものとすることができるとともに、同カム部材１１エ
ッジ部の損傷や治具１５，１６の劣化等も回避すること
ができるようになる。
【００２７】以下に、同治具１５，１６を利用して前記
カム部材１１を前記軸材１４に組み付ける三次元カムシ
ャフト１０の製造方法、並びにその装置について説明す
る。図４（ｃ）に示すように、前記カム部材１１は基盤
１９上に設けられた凸部を有する基準板２０上端面に配
置される。基盤１９及び基準板２０にはそれぞれそれら
上端面から垂直下方に向かって、前記軸材１４より一回
り大きな径の孔２１が形成されている。この孔２１は、
前記軸材１４が前記カム部材１１の軸材挿入用の孔１３
に貫通された際の逃げ孔となる。
カム部材１１を前記軸材１４に組み付ける三次元カムシ
ャフト１０の製造方法、並びにその装置について説明す
る。図４（ｃ）に示すように、前記カム部材１１は基盤
１９上に設けられた凸部を有する基準板２０上端面に配
置される。基盤１９及び基準板２０にはそれぞれそれら
上端面から垂直下方に向かって、前記軸材１４より一回
り大きな径の孔２１が形成されている。この孔２１は、
前記軸材１４が前記カム部材１１の軸材挿入用の孔１３
に貫通された際の逃げ孔となる。
【００２８】さらに、上記基準板２０上に前記カム部材
１１が配置されたとき、同カム部材１１の平行部１２が
位置する高さには前述の治具１５，１６がそれぞれ移動
可能に設置されている。これら治具１５，１６は、電動
式、油圧式、あるいは空圧式等からなる図示しない動力
装置によって、その水平方向並びに垂直方向への移動が
自在に制御される。
１１が配置されたとき、同カム部材１１の平行部１２が
位置する高さには前述の治具１５，１６がそれぞれ移動
可能に設置されている。これら治具１５，１６は、電動
式、油圧式、あるいは空圧式等からなる図示しない動力
装置によって、その水平方向並びに垂直方向への移動が
自在に制御される。
【００２９】また、基盤１９の上方には、２つのクラン
パ２２が設置されている。これは前記カム部材１１を上
方から押さえつけることにより、同カム部材１１の上下
方向の移動を制限するためのものである。このクランパ
２２も上記治具１５，１６と同様、図示しない動力装置
によって、その水平方向並びに垂直方向への移動が自在
に制御されるようになっている。
パ２２が設置されている。これは前記カム部材１１を上
方から押さえつけることにより、同カム部材１１の上下
方向の移動を制限するためのものである。このクランパ
２２も上記治具１５，１６と同様、図示しない動力装置
によって、その水平方向並びに垂直方向への移動が自在
に制御されるようになっている。
【００３０】一方、図４（ｂ）に示すように、前記軸材
１４はチャック２３に取り付けられる。このチャック２
３は、軸材１４の軸線Ａが垂直となるよう同軸材１４を
固定する。また、このチャック２３に設けられたピン２
４を同軸材１４の一方の端面に形成された挿入穴２６
（図４（ａ））に嵌入することで、同軸材１４と同チャ
ック２３との軸線Ａを中心とした相対回転を規制してい
る。
１４はチャック２３に取り付けられる。このチャック２
３は、軸材１４の軸線Ａが垂直となるよう同軸材１４を
固定する。また、このチャック２３に設けられたピン２
４を同軸材１４の一方の端面に形成された挿入穴２６
（図４（ａ））に嵌入することで、同軸材１４と同チャ
ック２３との軸線Ａを中心とした相対回転を規制してい
る。
【００３１】さらに、同チャック２３は、図示しない数
値制御装置により、前記軸材１４の軸線Ａを垂直に保っ
たまま、その軸線方向（垂直方向）及び回転方向に自在
且つ正確に位置制御される。
値制御装置により、前記軸材１４の軸線Ａを垂直に保っ
たまま、その軸線方向（垂直方向）及び回転方向に自在
且つ正確に位置制御される。
【００３２】以下、こうした製造装置を用いた三次元カ
ムシャフトの製造手順について、図４〜図８に基づいて
説明する。最初に、前記軸材１４を前記チャック２３に
取り付ける。なお、同チャック２３は、上記基準板２０
の上端面からの距離、上記孔１３及び２１の中心軸の位
置、並びにピン２４の角度等を基準として上記数値制御
装置により正確に位置決めされている。
ムシャフトの製造手順について、図４〜図８に基づいて
説明する。最初に、前記軸材１４を前記チャック２３に
取り付ける。なお、同チャック２３は、上記基準板２０
の上端面からの距離、上記孔１３及び２１の中心軸の位
置、並びにピン２４の角度等を基準として上記数値制御
装置により正確に位置決めされている。
【００３３】一方、前記カム部材１１についてはこれ
を、図示しない電気炉や高周波加熱炉等の加熱炉内で所
定の温度に加熱する。この加熱により熱膨張すること
で、同カム部材１１の軸材挿入用の孔１３は上記軸材１
４の挿入が可能となる径に拡径されている。そして、こ
の加熱したカム部材１１を、図４（ｃ）に示される態様
で前記基準板２０上に載置する。
を、図示しない電気炉や高周波加熱炉等の加熱炉内で所
定の温度に加熱する。この加熱により熱膨張すること
で、同カム部材１１の軸材挿入用の孔１３は上記軸材１
４の挿入が可能となる径に拡径されている。そして、こ
の加熱したカム部材１１を、図４（ｃ）に示される態様
で前記基準板２０上に載置する。
【００３４】つぎに、前記治具１５，１６を該カム部材
１１に接近する方向に水平移動させる。前記カム部材１
１のプロフィール面に設けられた平行部１２と前記治具
１５，１６のＶ字溝１７，１８の端面（基準面）とが図
５に示される態様で当接することで、同カム部材１１の
水平方向の移動および前記孔１３の軸線を中心とした回
転が規制される。
１１に接近する方向に水平移動させる。前記カム部材１
１のプロフィール面に設けられた平行部１２と前記治具
１５，１６のＶ字溝１７，１８の端面（基準面）とが図
５に示される態様で当接することで、同カム部材１１の
水平方向の移動および前記孔１３の軸線を中心とした回
転が規制される。
【００３５】その後、同図５に示される態様でクランパ
２２を水平及び垂直方向に移動して、該クランパ２２下
端面を前記カム部材１１の上端面に当接せしめる。クラ
ンパ２２のこのような操作により、同カム部材１１の上
下方向の移動も規制される。
２２を水平及び垂直方向に移動して、該クランパ２２下
端面を前記カム部材１１の上端面に当接せしめる。クラ
ンパ２２のこのような操作により、同カム部材１１の上
下方向の移動も規制される。
【００３６】これら一連の工程により、前記軸材１４及
び前記孔１３の軸線Ａを一致させ、且つ前記カム部材１
１を所定の組み付け位相に固定することができる。これ
らの位置決めが終了した後、数値制御装置によりチャッ
ク２３共々前記軸材１４を垂直下方に移動させ、図６に
示される態様で同軸材１４を前記孔１３内に貫通させ
る。このとき、同孔１３の径は上述のように熱膨張によ
り拡大されているため、同軸材１４の挿入は滑らかに行
われる。軸材１４は、第１番目のカム部材の組み付け位
置となる所定の深さまで正確に挿入された後、前記カム
部材１１の温度が所定の温度以下になるまで同状態が保
持される。こうした温度の低下により前記孔１３の径が
縮小し、前記軸材１４と前記カム部材１１とは、いわゆ
る焼きばめによる強固な締結状態に保持される。
び前記孔１３の軸線Ａを一致させ、且つ前記カム部材１
１を所定の組み付け位相に固定することができる。これ
らの位置決めが終了した後、数値制御装置によりチャッ
ク２３共々前記軸材１４を垂直下方に移動させ、図６に
示される態様で同軸材１４を前記孔１３内に貫通させ
る。このとき、同孔１３の径は上述のように熱膨張によ
り拡大されているため、同軸材１４の挿入は滑らかに行
われる。軸材１４は、第１番目のカム部材の組み付け位
置となる所定の深さまで正確に挿入された後、前記カム
部材１１の温度が所定の温度以下になるまで同状態が保
持される。こうした温度の低下により前記孔１３の径が
縮小し、前記軸材１４と前記カム部材１１とは、いわゆ
る焼きばめによる強固な締結状態に保持される。
【００３７】この焼きばめ終了後、図７に示される態様
で前記治具１５，１６及び前記クランパ２２を前記カム
部材１１から離間させる方向へと移動させて、同カム部
材１１の固定を解除する。そして、数値制御装置により
前記軸材１４を前記チャック２３に固定したまま垂直上
方に移動させる。前記カム部材１１は前記軸材１４に締
結されているため、同図７に示されるように軸材１４と
一体となって移動する。
で前記治具１５，１６及び前記クランパ２２を前記カム
部材１１から離間させる方向へと移動させて、同カム部
材１１の固定を解除する。そして、数値制御装置により
前記軸材１４を前記チャック２３に固定したまま垂直上
方に移動させる。前記カム部材１１は前記軸材１４に締
結されているため、同図７に示されるように軸材１４と
一体となって移動する。
【００３８】以上により、前記カム部材１１一個分の組
み付け作業が終了する。その後は、新たなカム部材１
１’を先ほどと同様に加熱して基準板２０上に載置、固
定し、数値制御装置により前記軸材１４を同カム部材１
１’の取り付け角度と合致する所定の角度に回転させ
る。ちなみに、当該カムシャフトが４気筒内燃機関に搭
載されるものであり、４個のカム部材１１が９０°の等
位相（角度）にて組み付けられる場合には、この所定の
角度として９０°が選ばれる。そしてその後、この正確
に角度調節された軸材１４が第２番目のカム部材の組み
付け位置まで垂直下方に正確に移動され、保持されるこ
とにより、この第２番目のカム部材１１’が軸材１４に
焼きばめされる。
み付け作業が終了する。その後は、新たなカム部材１
１’を先ほどと同様に加熱して基準板２０上に載置、固
定し、数値制御装置により前記軸材１４を同カム部材１
１’の取り付け角度と合致する所定の角度に回転させ
る。ちなみに、当該カムシャフトが４気筒内燃機関に搭
載されるものであり、４個のカム部材１１が９０°の等
位相（角度）にて組み付けられる場合には、この所定の
角度として９０°が選ばれる。そしてその後、この正確
に角度調節された軸材１４が第２番目のカム部材の組み
付け位置まで垂直下方に正確に移動され、保持されるこ
とにより、この第２番目のカム部材１１’が軸材１４に
焼きばめされる。
【００３９】以降、上記の工程を前記軸材１４に組み付
けるカム部材１１の個数分だけ繰り返すことで三次元カ
ムシャフト１０が完成される。以上説明した本実施の形
態の三次元カムシャフト及びその製造方法によって得ら
れる効果について以下に列挙する。
けるカム部材１１の個数分だけ繰り返すことで三次元カ
ムシャフト１０が完成される。以上説明した本実施の形
態の三次元カムシャフト及びその製造方法によって得ら
れる効果について以下に列挙する。
【００４０】・カムプロフィールが三次元的に変化する
カム部材１１と軸材１４との組み付け作業時に、同カム
部材１１の組み付け位相を容易且つ正確に固定すること
が可能となる。このため、この製造される三次元カムシ
ャフト１０の生産性を向上せしめ、なおかつその品質を
も高めることができる。
カム部材１１と軸材１４との組み付け作業時に、同カム
部材１１の組み付け位相を容易且つ正確に固定すること
が可能となる。このため、この製造される三次元カムシ
ャフト１０の生産性を向上せしめ、なおかつその品質を
も高めることができる。
【００４１】・本実施の形態に係るカム部材１１の形状
は、既存の三次元カムの形状に若干のの変更を施しただ
けのものであり、既存の生産設備を用いて同カムシャフ
ト１０の生産に対応することができる。
は、既存の三次元カムの形状に若干のの変更を施しただ
けのものであり、既存の生産設備を用いて同カムシャフ
ト１０の生産に対応することができる。
【００４２】・前記チャック２３の動作を数値制御して
いるため、正確な位置合わせが行える。 ・前記治具１５，１６のＶ字溝１７，１８と前記カム部
材１１の平行部１２との接触部が線接触となるため、カ
ム部材１１のエッジ部の損傷や治具１５，１６の基準面
の劣化等も防止することができる。
いるため、正確な位置合わせが行える。 ・前記治具１５，１６のＶ字溝１７，１８と前記カム部
材１１の平行部１２との接触部が線接触となるため、カ
ム部材１１のエッジ部の損傷や治具１５，１６の基準面
の劣化等も防止することができる。
【００４３】・前述のカムプロフィールの形状測定の際
に、前記平行部１２にて容易に計測することができるた
め、カムプロフィールの精度管理等を容易に実施するこ
とができる。
に、前記平行部１２にて容易に計測することができるた
め、カムプロフィールの精度管理等を容易に実施するこ
とができる。
【００４４】なお、本実施の形態は、以下のように変更
することもできる。 ・本実施の形態では、その軸線に沿ってカムノーズの高
さが連続的に変化するカム部材１１を有する三次元カム
シャフト１０について説明した。これを、その他の形式
の三次元カムシャフトについて適用することも可能であ
る。
することもできる。 ・本実施の形態では、その軸線に沿ってカムノーズの高
さが連続的に変化するカム部材１１を有する三次元カム
シャフト１０について説明した。これを、その他の形式
の三次元カムシャフトについて適用することも可能であ
る。
【００４５】・本実施の形態では、前記カム部材１１側
を固定しておき、前記軸材１４側を移動させて組み付け
を行っていた。これを軸材１４側を固定させ、カム部材
１１側を数値制御などにより移動させるように変更して
もよい。また、それら両方を移動させるように変更して
もよい。
を固定しておき、前記軸材１４側を移動させて組み付け
を行っていた。これを軸材１４側を固定させ、カム部材
１１側を数値制御などにより移動させるように変更して
もよい。また、それら両方を移動させるように変更して
もよい。
【００４６】・また、それら部材の移動や位置制御は数
値制御に限られることなく任意である。要は、リッミト
スイッチ等を用いる位置制御であれ、その十分な精度が
確保されるものであればよい。
値制御に限られることなく任意である。要は、リッミト
スイッチ等を用いる位置制御であれ、その十分な精度が
確保されるものであればよい。
【００４７】・本実施の形態では、カム部材１１と軸材
１４とを焼きばめによって締結していた。これを圧入
等、他の締結方法で行うように変更してもよい。
１４とを焼きばめによって締結していた。これを圧入
等、他の締結方法で行うように変更してもよい。
【００４８】
【発明の効果】この発明によれば、三次元カムとしての
機能はそのままに、同カムのカムシャフトへの組み付け
を容易且つ的確なものとすることができるようになる。
機能はそのままに、同カムのカムシャフトへの組み付け
を容易且つ的確なものとすることができるようになる。
【図１】本発明に係る三次元カムシャフトの一実施の形
態に採用されるカム構造を示す平面及び断面図。
態に採用されるカム構造を示す平面及び断面図。
【図２】同実施の形態の三次元カムシャフトの部分斜視
図。
図。
【図３】三次元カムの組み付け位相決め用治具の構造を
示す平面及び断面図。
示す平面及び断面図。
【図４】三次元カムシャフトの製造装置の構成を示す断
面図。
面図。
【図５】三次元カムシャフトの製造手順を示す断面図。
【図６】三次元カムシャフトの製造手順を示す断面図。
【図７】三次元カムシャフトの製造手順を示す断面図。
【図８】三次元カムシャフトの製造手順を示す断面図。
【図９】一般の三次元カムシャフトに組み付けられるカ
ム部材の構造を示す平面、断面図及び斜視図。
ム部材の構造を示す平面、断面図及び斜視図。
【図１０】カムの組み付け位相決め用治具の構造を示す
平面及び側面図。
平面及び側面図。
【図１１】カムの組み付け位相決め用治具の構造を示す
平面及び側面図。
平面及び側面図。
１０…三次元カムシャフト、１１…カム部材、１２…平
行部、１４…軸材、１５，１６…治具、１７，１８…Ｖ
字溝、１９…基盤、２０…基準板、２２…クランパ、２
３…チャック。
行部、１４…軸材、１５，１６…治具、１７，１８…Ｖ
字溝、１９…基盤、２０…基準板、２２…クランパ、２
３…チャック。
Claims (3)
- 【請求項１】シャフトの軸線方向にカムプロフィールの
変化する三次元カムが組み付けられた三次元カムシャフ
トであって、 前記三次元カムはその高カムノーズ側端部において前記
シャフトの軸線と平行に延びる楕円柱面を有してなるこ
とを特徴とする三次元カムシャフト。 - 【請求項２】カムシャフトとなる軸材に対して同軸材の
軸線方向にカムプロフィールの変化する三次元カムを組
み付ける三次元カムシャフトの製造方法において、 前記軸材が嵌入される孔を有するとともに、高カムノー
ズ側端部において同軸材の軸線と平行に延びる楕円柱面
を有する三次元カムの該楕円柱面を治具の略Ｖ字形の基
準面にて挟持してその組み付け角度を固定する第１の工
程と、 この組み付け角度の固定された三次元カムと前記軸材と
を相対移動せしめて同軸材を前記孔に嵌入する第２の工
程とを備えることを特徴とする三次元カムシャフトの製
造方法。 - 【請求項３】請求項２記載の三次元カムシャフトの製造
方法において、 前記第１の工程にて組み付け角度の固定される三次元カ
ムは予め所定の温度に加熱され、前記第２の工程におけ
る前記三次元カムと前記軸材との相対移動は、前記三次
元カムの温度が所定温度以下に低下する以前に行われる
ことを特徴とする三次元カムシャフトの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9193686A JPH1136831A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 三次元カムシャフト及びその製造方法 |
| DE69804384T DE69804384T2 (de) | 1997-07-18 | 1998-07-15 | Herstellungsverfahren einer Nockenwelle mit dreidimensionalen Nocken |
| EP98113157A EP0892156B1 (en) | 1997-07-18 | 1998-07-15 | Manufacturing method of a three-dimensional camshaft |
| US09/118,984 US6000368A (en) | 1997-07-18 | 1998-07-17 | Three-dimensional camshaft and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9193686A JPH1136831A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 三次元カムシャフト及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1136831A true JPH1136831A (ja) | 1999-02-09 |
Family
ID=16312104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9193686A Withdrawn JPH1136831A (ja) | 1997-07-18 | 1997-07-18 | 三次元カムシャフト及びその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6000368A (ja) |
| EP (1) | EP0892156B1 (ja) |
| JP (1) | JPH1136831A (ja) |
| DE (1) | DE69804384T2 (ja) |
Cited By (3)
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| JP2016114235A (ja) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | トヨタ自動車株式会社 | カムシャフトの製造装置 |
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1997
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1998
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