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
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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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- Y10T74/21—Elements
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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) |
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1998
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