JPH0373383B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、少なくともカムノーズ部ないしはカ
ム部およびジヤーナル部の特性を改善したカムシ
ヤフトを製造するのに利用されるカムシヤフトの
製造方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、自動車エンジンの動弁機構に使用される
カムシヤフトとしては、例えば、第１５図に示す
ような形状のカムシヤフトがある。

このカムシヤフト１は、エンジンの気筒数に対
応した個数のカム部２と、ジヤーナル部３とをシ
ヤフト部４に設けたものである。そして、このよ
うにカムシヤフト１を製造する方法としては、例
えば特開昭57−51202号公報に開示されたものが
ある。

第１６図および第１７図は上記公報に開示され
た方法の概要を示す図であつて、シヤフト５に対
してすきま嵌めの関係で嵌合可能な仮焼結した中
空カムピース６および中空ジヤーナルピース７
と、各ピース６，７を固着する部分のシヤフト５
の表面上に前記すき間よりも大きい突出量をもつ
複数の小突起８を設けたシヤフト５とを、シヤフ
ト５に対する各ピース６，７の軸方向の位置およ
び回転方向の位相を相対的に位置決めした状態で
嵌合して、各ピース６，７をシヤフト５に仮結合
し、その後本焼結することによりカムシヤフト１
を得る方法である。

このようにして得たカムシヤフト１は、特に耐
摩耗性が要求されるカム部およびジヤーナル部が
耐摩耗性のある別部材から形成され、部分的に特
性を改善したものとなつている。

しかしながら、このような従来の方法では、カ
ムピース６およびジヤーナルピース７に対し、シ
ヤフト５に嵌合する前段階における仮焼結と、嵌
合した後段階における本焼結とを行う必要がある
ため、工数が増大してコスト高をきたすと共に、
シヤフト５に対する各ピース６，７の軸方向の位
置および回転方向の位相を相対的に位置決めする
必要があり、そのため生産性が悪くまた精度の高
い位置決めが困難であり、さらには焼結後におい
てシヤフト５に軸方向にたわみを生ずることがあ
るという問題点があつた。

一方、カムシヤフトを製造する他の例として
は、焼結したカムピース（およびジヤーナルピー
ス）を鋳造鋳型の所定空間内に設置したのち、例
えば鋳鉄溶湯を前記鋳型内に鋳込んで凝固させる
ことにより、焼結カムピース（およびジヤーナル
ピース）を鋳ぐるみ固定するようにした方法もあ
る（特願昭58−184546号）。

しかしながら、この方法では、鋳型内に多数の
焼結カムピース（およびジヤーナルピース）を設
置したのち鋳鉄溶湯を供給してこれが凝固するま
での間に上記カムピース（およびジヤーナルピー
ス）を精度良く保持するための工夫が必要であ
り、より一層の改善が望まれていた。

（発明の目的） 本発明は、このような従来の問題点に着目して
なされたもので、カムシヤフトのシヤフト部に一
体化しようとするカム部（さらにはジヤーナル
部）の位置決めが精度よくなされ、生産性が良い
ため大量生産に適し、製造コストの低減を実現す
ることが可能であり、少なくともカムノーズ部な
いしはカム部およびジヤーナル部の特性を改善し
たカムシヤフトを低コストで製造することができ
るカムシヤフトの製造方法を提供することを目的
としている。

（発明の構成） 本発明の第一発明によるカムシヤフトの製造方
法は、シヤフト部とカム部およびジヤーナル部を
一体化したカムシヤフトを製造するに際し、前記
カム部およびジヤーナル部のうち少なくともカム
ノーズ部ないしはカム部およびジヤーナル部の全
体を耐摩耗性材料の成形ピースにより成形すると
共に、前記カム部およびジヤーナル部の前記成形
ピース以外の部分およびシヤフト部を消失模型材
料により形成し且つ前記成形ピースと消失模型材
料とをカムシヤフト周方向位置決め部およびカム
シヤフト軸方向位置決め部を介して位置決め一体
化することによつて、製造しようとするカムシヤ
フトの形状に対応した形状の消失模型を製作し、
前記消失模型を用いて鋳型を製作したのち、前記
鋳型に溶融金属を注湯して凝固させることにより
前記成形ピースを一体化したカムシヤフトを製造
する構成としたことを特徴としている。

また、本発明の第二発明によるカムシヤフトの
製造方法は、シヤフト部とカム部およびジヤーナ
ル部を一体化したカムシヤフトを製造するに際
し、前記カム部およびジヤーナル部のうち少なく
ともカムノーズ部ないしはカム部およびジヤーナ
ル部の全体を耐摩耗性材料の成形ピースにより成
形すると共に、前記カム部およびジヤーナル部の
前記成形ピース以外の部分およびシヤフト部のう
ちパイプ形バツクアツプ材の外周部分を消失模型
材料により形成し且つ前記成形ピースと消失模型
材料とをカムシヤフト周方向位置決め部およびカ
ムシヤフト軸方向位置決め部を介して位置決め一
体化することによつて、製造しようとする中空カ
ムシヤフトの形状に対応した形状の消失模型を製
作し、前記消失模型を用いて鋳型を製作したの
ち、前記鋳型に溶融金属を注湯して凝固させるこ
とにより前記成形ピースおよびパイプ形バツクア
ツプ材を一体化した中空カムシヤフトを製造する
構成としたことを特徴としている。

（実施例） この実施例では、自動車用エンジンの動弁機構
部品である４気筒用のカムシヤフトを例にとつて
説明する。

まず、製造しようとするカムシヤフトの形状に
対応した成形空間を有する割金型を使用し、この
成形空間におけるカムノーズ部相当位置に、耐摩
耗性材料から形成し且つカムシヤフト周方向位置
決め部およびカムシヤフト軸方向位置決め部を兼
用する位置決め部１４ａを有する第２図に示す形
状のカムノーズ部用カムピース（成形ピース）１
４を設置したのち、この成形空間内に射出等によ
つて、流動状態にある消失模型材料を圧入充填し
て、カムシヤフトと同形状の第１図に示す消失模
型１０を製作する。この場合、製作されたカムシ
ヤフト形状の消失模型１０は、消失模型材料によ
つて形成されたシヤフト部１１、ジヤーナル部１
２、カム部１３を有し、カム部１３の先端には前
記耐摩耗性材料から形成したカムノーズ部用カム
ピース１４が一体化している形状状をなすもので
ある。

なお、消失模型材料としてはワツクスが多く用
いられるが、そのほかポリエチレンや塩化ビニル
等のプラスチツク、あるいは水溶性のユリア樹脂
なども用いることができる。

また、カムピース１４用の耐摩耗性材料として
は、チル鋳鉄、鉄系焼結合金、繊維強化金属など
を使用することができるが、これらの材質は特に
限定されない。

これと共に、後に製作する鋳型の湯口部分およ
び湯道部分に相当する形状の消失模型を同様にし
て金型を用いて製作する。

次いで、前記において製作したカムシヤフト形
状の消失模型１０と、湯口部分１６および湯道部
分１７に相当する消失模型１８とを接合した状態
（第３図参照）にしたのち鋳枠２０内に設置し、
その周囲を鋳物砂２１で固める。このとき、湯口
部分１６の上端は鋳物砂２１よりも若干上方に出
しておく。

続いて、カムシヤフトを構成する材料の溶融金
属を湯口部分１６に流し込み、消失模型１８，１
０を前記溶融金属の熱により消失させながら、溶
融金属を供給し、この溶融金属により前記カムピ
ース１４を鋳ぐるんだ状態にして凝固させ、砂お
としを行うことによつて第４図に示す形状のカム
シヤフト３０を得る。

ここで得たカムシヤフト３０は、鋳造した溶融
金属の凝固体からなるシヤフト部３１と、ジヤー
ナル部３２と、カム部３３とを有し、カム部３３
の先端ノーズ部には上述の耐摩耗性材料から形成
したカムピース１４が一体化された構造を有する
ものである。

なお、消失模型１０においてジヤーナル部１２
にも耐摩耗性材料からなる輪形のジヤーナルピー
スを設置しておけば、第４図に示すカムシヤフト
３０のジヤーナル部３２の外周にジヤーナルピー
スが一体化されることとなる。

第５図ないし第１２図は本発明の他の実施例を
示す図であつて、これらのうち第５図および第６
図はこの実施例において使用した消失模型本体を
説明する図である。この消失模型本体４１は管形
状をなし、その内周側に補強用のパイプ形バツク
アツプ材４２を備えていると共に、外周側に所定
位置にピース用位置決め部４３を有するものであ
る。

このような消失模型本体４１は、当該消失模型
本体４１と同形状の成形空間を有する金型を用い
て製作され、前記成形空間内にパイプ形バツクア
ツプ材４２を設置して、このパイプ形バツクアツ
プ材４２と成形空間との間に消失模型材料として
例えば発泡ポリスチレンを供給して過熱水蒸気に
より発泡固化させることにより成形される。

この図示例の場合、ピース用位置決め部４３は
突起形状をなし、カムピース用位置決め部４３
ａ，４３ｂとジヤーナルピース用位置決め部４３
ｃとからなつている。

第７図は成形ピースであるカムピースの斜面説
明図であつて、このカムピース４４は所定のカム
面形状をなすと共に中空孔４４ａを有し、この中
空孔４４ａのカムノーズ側にカムシヤフト周方向
位置決め部４４ｂを設けたものである。この位置
決め部４４ｂは、前記カムピース用位置決め部４
３ａ，４３ｂの突起形状に対応した底広がりの凹
陥形状をなす。また、この実施例においてカムピ
ース４４は耐摩耗性鉄系焼結合金から製作されて
いる。

第８図はジヤーナルピースの斜面説明図であつ
て、このジヤーナルピース４５は真円形状をなす
と共に中空孔４５ａを有し、この中空孔４５ａの
一部にカムシヤフト周方向位置決め部４５ｂを設
けたものである。この位置決め部４５ｂは、前記
ジヤーナルピース用位置決め部４３ｃの突起形状
に対応した底広がりの凹陥形状をなす。また、こ
の実施例においてジヤーナルピース４５は消失模
型材料から形成されているが、カムピース４４と
同様に鉄系材料等から形成された成形ピースとし
てもよい。

次に、消失模型の製作にあたつては、まず、第
５図および第６図に示した消失模型本体４１の一
端側（第５図右端側）から第７図に示すカムピー
ス４４を嵌合し、最も左端にあるカムピース用位
置決め部４３ａとカムピース４４に設けた位置決
め部４４ｂとを係合させて周方向の位置決めを行
う。次いで、第１０図に示すように、前記消失模
型本体４１とカムピース４４との境界部分に消失
材料よりなり且つカムピース軸方向位置決め部材
となるビーズ４６を付着させて軸方向における位
置決めを行う。

続いて、別のカムピース４４を同様にして消失
模型本体４１の一端側から嵌合し、左端から二番
目に設けたカムピース用位置決め部４３ｂとカム
ピース４４に設けたカムシヤフト周方向位置決め
部４４ｂとを係合させて周方向の位置決めを行
い、次いで同様に第１０図に示すように、消失模
型本体４１とカムピース４４との境界部分に消失
材料よりなり且つカムシヤフト軸方向位置決め部
材となるビーズ４６を付着させて軸方向における
位置決めを行う。

さらに、消失模型本体４１の一端側から第８図
に示したジヤーナルピース４５を嵌合し、左端か
ら三番目に設けたジヤーナルピース用位置決め部
４３ｃとジヤーナルピース４５に設けたカムシヤ
フト周方向位置決め部４５ｂとを係合させて周方
向の位置決めを行い、次いで同様に第１１図に示
すように消失模型本体４１とジヤーナルピース４
５との境界部分に消失材料よりなり且つカムシヤ
フト軸方向位置決め部材となるビーズ４６を付着
させて軸方向における位置決めを行う。

このようにして、所定数のカムピース４４およ
びジヤーナルピース４５の固定を行うことによつ
て、第１２図に示す消失模型５０を得る。

このとき、消失模型本体４１にはパイプ形バツ
クアツプ材４２が設けてあるため、カムシヤフト
のように消失模型本体４１が細長い形状をなすと
きでも変形を生ずることはない。

次に、このような消失模型５０を使用してカム
シヤフトを製造するに際しては、前記消失模型５
０と、同じく消失材料から形成した湯口および湯
道とを接合したのちこれを前記第３図の場合と同
様に鋳枠内に設置し、この鋳枠と消失模型との間
に鋳物砂を詰め、この状態で湯口より溶融金属を
供給して前記消失模型本体４１およびジヤーナル
ピース４５を消失させると同時に砂型内で溶融金
属を凝固させて第１３図に示す形状のカムシヤフ
ト６０を得る。

このようにして得たカムシヤフト６０は、その
カム部に前記カムピース４４が一体化されたもの
となつており、特に負荷が大きいカム部の耐摩耗
性を向上させることができる。また、シヤフト部
６１およびジヤーナル部６５は前記溶融金属が凝
固することにより形成されるが、第８図に示すジ
ヤーナルピース４５が鉄系材料から形成された場
合には、この鉄系材料からなるジヤーナルピース
４５が一体化されたものとなる。

なお、第７図においてカムピース４４にはその
カムノーズ側に１個のカムシヤフト周方向位置決
め部４４ｂを設けているが、第１４図に示すよう
に２以上のカムシヤフト周方向位置決め部４４ｂ
を設けてもよく、これに対応して消失模型本体４
１側にもその同一円周上に２以上のカムピース用
位置決め部４３ａ，４３ｂを設けるようにしても
よい。

したがつて、上記実施例に示すように、消失模
型本体４１はその内部にパイプ形バツクアツプ材
４２を備えているため、細長い形状のものであつ
ても組立作業中および運搬中等において変形を生
ずることはほとんどない。また、消失模型本体４
１と各ピース４４，４５とは各々位置決め部４３
ａ〜４３ｃ，４４ｂ，４５ｂを介して一体化して
いるため、図示例の場合にはとくにカムシヤフト
周方向における位置ずれを完全に防止することが
可能であり、上記位置決めに加えて消失模型本体
４１と各ピース４４，４５との境界部に消失材料
からなるビーズ４６を付着させているため、各ピ
ース４４，４５のカムシヤフト軸方向における位
置決めをも良好に行うことが可能である。しか
も、消失模型５０を中空状に形成しているため中
空カムシヤフト６０を製造することが可能であ
り、カムシヤフト６０の軽量化および動弁性能の
向上をはかることができるようになる。

上記各実施例では、自動車エンジンの動弁機構
部品である４気筒用のカムシヤフトを例にとつて
説明したが、製造されたカムシヤフト３０，６０
は少なくともその最も過酷な負荷を受けるカム部
分が耐摩耗性材料から形成されているため耐用寿
命の大幅な延長が可能であり、耐摩耗性材料から
なるカムピース１４，４４のカムシヤフト軸方向
位置およびカムシヤフト周方向位置における精度
が著しく良好であり、大量生産にも適するため、
耐摩耗性に優れたカムシヤフトを低コストで製造
することができるという非常に優れたものであ
る。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明に係わるカム
シヤフトの製造方法によれば、カムシヤフトのシ
ヤフト部に一体化しようとするカム部（さらには
ジヤーナル部）の位置決めがカムシヤフト周方向
位置決め部およびカムシヤフト軸方向位置決め部
を介して精度良く行われるようになり、消失模型
を用いた鋳造であるため生産性が良いことから大
量生産に適し、製造コストの低減を実現すること
が可能であり、少なくともカムノーズ部ないしは
カム部およびジヤーナル部の特性を改善した中実
カムシヤフトおよび中空カムシヤフトを低コスト
で製造することができるという非常に優れた効果
がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例において使用した消
失模型の斜面説明図、第２図はカムピースの形状
例を示す斜面説明図、第３図は第１図の消失模型
を用いて製作した鋳型の断面説明図、第４図は第
３図の鋳型を用いて鋳造したカムシヤフトの斜面
説明図、第５図および第６図は本発明の他の実施
例において使用した消失模型本体を示す各々斜面
説明図および垂直断面説明図、第７図および第８
図は本発明の他の実施例において用いた各々カム
ピースおよびジヤーナルピースの斜面説明図、第
９図は消失模型本体にカムピースおよびジヤーナ
ルピースを嵌合する要領を示す斜面説明図、第１
０図および第１１図は消失模型本体に嵌合したカ
ムピースおよびジヤーナルピースを各々消失材料
からなるビーズで固定する要領を示す断面説明
図、第１２図は本発明の他の実施例において製造
した消失模型の斜面説明図、第１３図は第１２図
の消失模型を用いた鋳型により鋳造したカムシヤ
フトの斜面説明図、第１４図はカムピースの他の
形状例を示す斜面説明図、第１５図は従来からの
カムシヤフトの形状例を示す斜面説明図、第１６
図および第１７図は従来のカムシヤフトの製造方
法の一例を示すカム軸方向断面説明図およびカム
軸直角方向断面説明図である。 １０……消失模型、１１……シヤフト部、１２
……ジヤーナル部、１３……カム部、１４……カ
ムピース（成形ピース）、２０……鋳枠、２１…
…鋳物砂、３０……カムシヤフト、３１……シヤ
フト部、３２……ジヤーナル部、３３……カム
部、４１……消失模型本体、４２……パイプ形バ
ツクアツプ材、４３（４３ａ，４３ｂ）……カム
ピース用位置決め部、４４……カムピース（成形
ピース）、４４ｂ……カムシヤフト周方向位置決
め部、４６……ビーズ（カムシヤフト軸方向位置
決め部材）、５０……消失模型、６０……カムシ
ヤフト、６１……シヤフト部、６５……ジヤーナ
ル部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シヤフト部とカム部およびジヤーナル部を一
   体化したカムシヤフトを製造するに際し、前記カ
   ム部およびジヤーナル部のうち少なくともカムノ
   ーズ部ないしはカム部およびジヤーナル部の全体
   を耐摩耗性材料の成形ピースにより成形すると共
   に、前記カム部およびジヤーナル部の前記成形ピ
   ース以外の部分およびシヤフト部を消失模型材料
   により形成し且つ前記成形ピースと消失模型材料
   とをカムシヤフト周方向位置決め部およびカムシ
   ヤフト軸方向位置決め部を介して位置決め一体化
   することによつて、製造しようとするカムシヤフ
   トの形成に対応した形状の消失模型を製作し、前
   記消失模型を用いて鋳型を製作したのち、前記鋳
   型に溶融金属を注湯して凝固させることにより前
   記成形ピースを一体化したカムシヤフトを製造す
   ることを特徴とするカムシヤフトの製造方法。 ２ シヤフト部とカム部およびジヤーナル部を一
   体化したカムシヤフトを製造するに際し、前記カ
   ム部およびジヤーナル部のうち少なくともカムノ
   ーズ部ないしはカム部およびジヤーナル部の全体
   を耐摩耗性材料の成形ピースにより成形すると共
   に、前記カム部およびジヤーナル部の前記成形ピ
   ース以外の部分およびシヤフト部のうちパイプ形
   バツクアツプ材の外周部分を消失模型材料により
   形成し且つ前記成形ピースと消失模型材料とをカ
   ムシヤフト周方向位置決め部およびカムシヤフト
   軸方向位置決め部を介して位置決め一体化するこ
   とによつて、製造しようとする中空カムシヤフト
   の形状に対応した形状の消失模型を製作し、前記
   消失模型を用いて鋳型を製作したのち、前記鋳型
   に溶融金属を注湯して凝固させることにより前記
   成形ピースおよびパイプ形バツクアツプ材を一体
   化した中空カムシヤフトを製造することを特徴と
   するカムシヤフトの製造方法。