JPH03181653A - カムシャフトの製造方法 - Google Patents

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４８−９８０５号公報に示されるように、
中空部を有するカム部材と、シャフト部材とを別個に設
けておき、シャフト素材の外周にカム部材を嵌合した後
、これらカム部材とシャフト部材とを溶接する方法が提
案されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、カム部材とシャフト部材とを溶接する際、第
２図に示すように、カム部材ａをシャフト部材すに嵌合
して得たカムシャフト素材Ｃを、その中心軸周りに回転
させながらカム部材ａの中空部に沿って周方向に溶接し
ていくと、つまり溶接速度とカムシャフト素材Ｃの回転
速度とを一致させた状態で溶接していくと、第３図に示
すように、シャフト部材すが溶接部で曲がるという問題
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
ト部材の曲がり変形は顕著である。

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。

そこで、本発明者は、カム部材ａにおける溶接開始位置
から周方向への移動角度と、カム部材ａの径方向への変
位量との間の関係を見出すべく測定を行なった。その結
果は第４図に示す通りであって、溶接開始位置から周方
向への移動角度と、径方向への変位量を示すダイヤルゲ
ージの読みとの間には略一定の関係が有り、溶接開始点
から左右の周方向への移動角度が多くなる程偏位量が多
くなり、周方向へ１８０度移動した部位で最も偏位量が
多いという関係が見出された。

これに対して、偏位の方向つまり曲がりの方向性を計測
しながら、カム部材毎に溶接開始位置を割り出すことも
考慮されるが、この場合には溶接開始位置の割り出しに
手間が掛かるので、作業性が悪い。

また、溶接箇所に沿って円周状に多数の高エネルギービ
ームを配置すると共に、カムシャフト素材をその中心軸
周りにゆっくり回転させて、溶接による曲がりの方向性
を相殺させることも考慮されるが、この場合には設ｆｉ
費が多く掛かる上にカムシャフト素材の位置決め作業に
手間が掛かるので、やはり作業性が悪い。

本発明は、作業性の良い方法により、シャフト部材の溶
接に伴う曲がり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、カム部材をシャ
フト部材に嵌合して得たカムシャフト素材をその中心軸
周りに高速で回転させることにより、溶接箇所の全周に
対して略均等に加熱するものである。

具体的に本発明が講じた解決手段は、バイブ製のシャフ
ト部材の外周に中空状のカム部材を嵌合してカムシャフ
ト素材を得た後、該カムシャフト素材をその中心軸周り
に高速で回転させながら、上記カム部材とシャフト部材
とを高エネルギービームにより溶接する構成とするもの
である。

（作用） 上記の構成により、カムシャフト素材をその中心軸周り
に高速で回転させながら、カム部材とシャフト部材とを
高エネルギービームにより溶接するので、シャフト部材
の溶接箇所は繰返し加熱の状態になり、全周に亘って徐
々に且つ均一に加熱されるため、溶接部は全周に亘って
同程度に予熱された後、同時に溶融され且つ同時に凝固
していく。このため、シャフト部材の溶接部に局部的な
引張応力は発生し難い。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図に基づいて説明する。

まず、例えばＪ　Ｉｓ−３ｌ５−３Ｃよりなる素材を所
定形状に機械加工してカム部材１を得ると共に、例えば
Ｊ　Ｉ　Ｓ−８５−８ＴＫよりなる素材を所定形状に機
械加工してパイプ製のシャフト部材２を得る。

次に、カム部材１をシャフト部材２に嵌合した後、該カ
ム部材１をシャフト部材２の所定位置にセットしてカム
シャフト素材３を得る。

次に、カムシャフト素材３をその中心軸周りに高速で回
転させながら、カム部材１とシャフト部材２とを高エネ
ルギービーム４例えばレーザービーム或いは電子ビーム
等により溶接する。

このようにすると、シャフト部材２の全周に亘って徐々
に且つ均一に加熱されるため、溶接部は全周に亘って略
同時に且つ同程度に予熱された後、溶融される。また、
溶接後の冷却過程においても、溶接部は全周に亘って同
程度に凝固していくため、凝固時に局部的な引張応力が
発生し難いので、シャフト部材２に曲がりが発生し難い
。

上記の場合、カムシャフト素材３の回転速度としては、
溶接が完了するまでにカムシャフト素材３を１０回〜５
０回程度回転させるものが好ましい。その理由は、回転
数が１０回未満では、周方向の位置により凝固の開始時
間のずれが大きいため、シャフト部材２に曲がりが生じ
るからであり、回転数が５０回を超えると、放熱が大き
いため高エネルギービーム４で加熱しても溶接部が溶融
し難いので、高エネルギービーム４に大出力が要求され
、エネルギーコストによる経済性が損なわれるからであ
る。

次に本発明を評価するために行なったシャフト部材２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、Ｊ　Ｉｓ−９ｌ５−９
Ｃよりなるカム部材１及び図示していないジャーナル部
材を準備した。この場合のカム部材１及びジャーナル部
材の化学成分は、重量比で、Ｃ：０．０２％、Ｓｉ：０
．２６％、Ｍｎ　：　０゜７１％、Ｃｒ：１．０１％、
Ｍｏ：０．２６％、残部がＦｅであった。

また、Ｊ　Ｉ　Ｓ−５−３ＴＫ　２よりなり、外径：２
８ｍｍ、内径：２０ｍｍのシャフト部材２を準備した。

この場合のシャフト部材２の化学成分は、重量比で、Ｃ
：０．１６％、Ｓｉ　：０．２５％、Ｍｎ：０．４２％
、残部がＦｅであった。

次に、カム部材１をシャフト部材２に嵌合したした後、
該カム部材１をシャフト部材２の所定位置にセットして
カムシャフト素材３を得た。

次に、具体例及び比較例として、上記の第１表に示すよ
うな溶接条件でレーザービームにより溶接を行なった。

第 表 その結果は第２表に示すとおりであって、比較例により
得たカムシャフトは曲げ変形が大きく、振れの最大値が
０．０２５〜０．０３８ｍｍであったのに対して、具体
例により得たカムシャフトは曲げ変形が小さく、振れの
最大値は０．０１０〜０１０１５ｍｍであって、本発明
の効果が確認できた。

第 表 （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、カムシャフト素材をその中心軸周りに高
速で回転させながら、カム部材とシャフト部材とを高エ
ネルギービームにより溶接するため、シャフト部材の溶
接部は全周に亘って同時に溶融され且つ同時に凝固して
いくので、シャフト部材の曲がりを防止できる。

【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
法を示す側面図、第２図〜第４図は従来のカムシャフト
の製造方法を示し、第２図は溶接工程を示す断面図、第
３図は溶接後の状態を示す断面図、第４図は溶接開始位
置からの角度とダイヤルゲージの読みとの関係を示す図
である。 １・・・カム部材 ２・・・シャフト部材 ３・・・カムシャフト素材 ４・・・高エネルギービーム ほか２名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）パイプ製のシャフト部材の外周に中空状のカム部
   材を嵌合してカムシャフト素材を得た後、該カムシャフ
   ト素材をその中心軸周りに高速で回転させながら、上記
   カム部材とシャフト部材とを高エネルギービームにより
   溶接することを特徴とするカムシャフトの製造方法。