JPH08270409A

JPH08270409A - 組立式カムシャフトの組み立て方法

Info

Publication number: JPH08270409A
Application number: JP7075146A
Authority: JP
Inventors: Kazuki Oishi; 和貴大石; Makoto Naoki; 眞直喜
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】高い接合トルクを長期間維持できる組立式カ
ムシャフトと、組立方法とを提供する。【構成】シャフト１に突条部３を形成し、この突条部
にかじり嵌めするカムピース４に接合穴５を開口し、こ
の接合穴５の少なくとも周辺に高硬度部８を形成し、突
条部３の硬度より高く形成し、接合穴５を突条部３に押
し込む際に、突条部３の山部３ａを変形させながら接合
穴に嵌め込むようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は組立式カムシャフトの組
み立て方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年地球環境を保護する立場から自動車
のＣＯ₂排出量の更なる低減が要請されるようになり、
その対策の一環として車両の軽量化ニーズが高まってい
る。また、排気ガスの強化や機関の高出力化対策上、カ
ムピースを高面圧化する傾向にある。更にトラックの場
合は、道路交通法の改正により、過積載の取り締まりが
強化されるなど、車両の軽量化が重要な課題となってい
る。

【０００３】したがって近年、カムシャフトを各部品ご
とに最適な材料を用い、シャフトも軽量化のために中空
パイプを使用した組立式カムシャフトを使用されるよう
になった。カムピースをシャフトに組み付ける手段とし
ては、圧入や焼き嵌めなど各種のものが提案されている
が、図６によって説明するかじり嵌め方式による量産が
行われ始めている。

【０００４】この組立式カムシャフトの組み立て工程を
図６によって説明する。図６のにおいて、中空のシャ
フト１の所定位置に、刃具２によってローレット加工を
行い、シャフト１の表面に、軸方向に平行な突条部３を
所定数形成する（図６の）。この突条部３は、に示
すようにシャフト表面ｓから突出するように形成し、且
つ強度を高く形成する。なお、に示す符号２ａはロー
レットであり、２ｂはホルダーである。

【０００５】またシャフト１に組付けるカムピース４
（）に接合穴５を形成する。この接合穴５の穴径は、
シャフト１より大きく、したも突条部３より小さくし
た。そして、かじり嵌めにより突条部３部分の所定位置
までカムピース４を押し込み、接合穴５に突条部３の山
部３ａを食い込ませた（の右側の図）ものである。こ
のかじり嵌め方式による組立式カムシャフト６は、前記
したように突条部３部の強度を高くし、その山部をカム
ピース４側に食い込ませることによって接合するもので
あり、この部分がキーとしての効果を発揮し、回転方向
の接合トルクを、非常に高い値とすることができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところでトラック用な
どの高出力、長距離走行、長寿命などが要求されるエン
ジンでは、カムピースとシャフトとの間の接合トルクを
高くすることが要求される。したがって、トラック用エ
ンジンの組立式カムシャフトにかじり嵌め方式を適用す
ると、図６のの右端の拡大図に示すように、接合トル
クを大きくするため、突条部３の頂部に局部的に高い面
圧が発生し、頂部に作用する押圧力Ｆは、山部３ａが尖
っていることもあり、局部的に非常に高い値となる。

【０００７】そのため長期間の間に、カムピース４の内
周側に塑性変形が起こり、実質上の締め代が次第に小さ
くなり、接合力の劣化し、その結果エンジンの寿命低下
が起こる。したかって、トラックにはかじり嵌めによる
組立式カムシャフトを使用することができなかった。本
発明は、以上の問題に着目してなされたものであり、高
い接合力が得られるかじり嵌め方式を採用し、しかも接
合トルクの劣化を防止し、長寿命化を計った組立式カム
シャフトの組み立て方法を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するこ
めの本発明の組立式カムシャフトの組み立て方法の構成
は、シャフトのカムピースを固定する部分のシャフト周
方向に、シャフトの軸方向に平行する突条部を複数条形
成し、カムピースに前記突条部に接合する接合穴を開口
し、この接合穴の穴径は、突条の頂部の径よりも小さく
形成し、少なくともこの接合穴周辺部のカムピースの硬
度を、前記突条部の硬度より高く形成し、前記接合穴に
突条を押し込む際に、突条が接合穴と干渉する山部を変
形させながら接合穴に嵌め込むようにしたものである。

【０００９】前記突条の形成手段には特に限定はない
が、通常はローレット加工により形成する。前記シャフ
トは特に限定はないが、軽量とする場合には中空シャフ
トを使用する。但し、中実シャフトを使用することもで
きる。またシャフトの材質は、通常炭素鋼を使用する。

【００１０】前記接合穴の少なくとも周辺部の硬度を高
くする手段には、特に限定はない。好ましい手段として
は、カムピースを炭素鋼で形成し、接合穴周辺部を高周
波焼き入れするか、カムピース全体を焼き入れする方
法、接合穴を硬度の高い筒材で形成し、カムピースを焼
結する際に焼結結合させて一体とするなどの方法を採用
することができる。

【００１１】

【作用】前記接合穴の少なくとも周辺部の硬度を、前記
突条部の硬度より高くし、接合穴に突条部を押し込む際
に、突条部を変形させながら押し込む前記手段は、突条
の山部が台形状に変形すると共に、接合穴も変形し、か
じり嵌めを採用しながら、従来法のような突条部のカム
ピースへの食い込みが防止される。なお前記変形は、削
られる部分を必要最小限に止めることができ、焼き嵌め
では発生できない大きな圧入代が得られる。

【００１２】したがって、変形により生じた高い応力は
より広く分散し、接合部に作用する面圧を低くしなが
ら、全体として非常に高い接合トルクが得られ、しかも
長期間使用しても塑性変形による応力低下を防止するこ
とができる。前記のようにカムピース内に突条の山部が
食い込む、いわゆるキーとしての効果はなくなるが、全
体として安定した高い接合トルクが得られるので、過酷
な条件で使用されるトラック用エンジンのカムシャフト
に適用可能とすることができる。

【００１３】

【実施例】以下添付の図面を参照し、実施例により本発
明を具体的に説明する。図１のＡに示す実施例１の中空
のシャフト１の突条部３はローレット加工によって形成
した。また、炭素鋼によってカムピース４にかじり嵌め
用の接合穴５を形成した。なお、図６に使用した部材と
同様の部材には同じ符号を付し説明を省略する。

【００１４】そして実施例１の前記接合穴５内に、焼き
入れ用高周波コイル７を配置し、接合穴５の周辺部（図
１のＢのハッチング部分）に焼き入れを行い、この部分
の高硬度部８を形成した。次いでシャフト１の突条部３
にカムピース４の接合穴５を押し込み、図２に示す組立
式カムシャフト６を形成した。ところで、前記のとおり
接合穴５の周辺に高硬度部８を形成したので、かじり嵌
めの際に発生する変形は、より柔らかい突条部３の山部
３ａが台形状に変形する。なお実際には、接合穴５側も
変形し、カムピース４の接合穴５周辺にも変形が発生す
るが、前記山部３ａ側が遙かに大きく変形する。

【００１５】したがって、図３の部分拡大図（右側の円
形内）に示すように、突条部３のカムピース４への食い
込みが殆ど発生しいなで、突条部３と接合面５との間に
変形による非常に大きな圧入代を確保し、大きな接合ト
ルクが発生させることができる。しかも、局部的に応力
が集中することが防止され、単位面積当たりに作用する
押圧力ｆは、図６で示した従来例より遙かに小さく（ｆ
≪Ｆ）、しかも接合トルクが８５０Ｎｍ以上で、しかも
長期間にわたり低下を防止することができた。したがっ
て、より過酷な条件で使用されるトラック用エンジンの
カムシャフトとして使用することができる。

【００１６】図４は、図１のＢに示す実施例１の焼き入
れを別の手段で行った変形例である。即ち、カムピース
４全体に高周波焼き入れができるように高周波コイル７
を配置し、カムフェースの高面圧化と接合面５周辺部の
高硬度化との両方を満足させるようにしたものである。
そして、接合穴５内周面まで焼き入れを行えるように、
焼き入れ時間、温度調節を行った。

【００１７】図５に示す実施例３のカムピース４は、本
体部４ａを焼結材で形成し、内周側に例えばＳ５０Ｃな
どの硬質材によって形成したリング部材４ｂを、本体部
４ａを焼結する際に焼結結合によって一体とした。その
他は実施例１と同様にして組立式カムシャフト（図示せ
ず）を得た。このものも、実施例１の組立式カムシャフ
ト６と同様に長期間、高い接合トルクを維持することが
できた。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の組立式カム
シャフトの組み立て方法は、カムピースに形成する接合
穴の少なくとも周辺の硬度を、シャフトに形成した突条
部の硬度より高く形成し、カムピースをシャフトに押し
込むと、突条の山部が台形状に変形しながら接合穴にか
じり嵌めされるようにしたので、突条部と接合面とが互
いに食い込むことなく接合させることができ、局部的な
応力集中がなく、高い接合力を得ることができ、長期間
にわたり高い接合トルクを維持させることができる。

【００１９】したがって、本発明の組立式カムシャフト
は、長期間にわたり長距離運転を継続するような過酷な
条件で使用するトラック用エンジンのカムシャフトに適
用した場合でも、接合トルクの劣化が防止され、信頼性
の高いエンジンを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａは本発明の実施例１による組立式カムシャフ
トに使用するしたシャフトの要部断面図であり、Ｂは実
施例１に使用したカムピースを焼き入れする様子を示す
正面図である。

【図２】図１のＡに示すシャフトと、図１のＢに示すカ
ムピースとによって形成した実施例１の組立式カムシャ
フトの要部側面図である。

【図３】図２のIII-III 線矢視断面図である。

【図４】実施例２の焼き入れの様子を説明するカムピー
スの正面図である。

【図５】実施例３のカムピースの正面図である。

【図６】従来例による組立式カムシャフトの組立工程図
であり、はローレット加工を行う様子を示す側面図、
の左側の図はローレット加工により形成した突条部を
示す側面図、の右側の図は左側のイ−イ線断面図、
はカムピースをローレット加工したシャフトに組付ける
様子を示す側面図、は組付け終了図、そのロ−ロ線断
面図および部分拡大図である。

【符号の説明】

１シャフト２刃具３突条部３ａ山部４カムピース５接合穴６組立式カムシャフト７高周波コイル８高硬度部ｓシャフト表面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シャフトのカムピースを固定する部分の
シャフト周方向に、シャフトの軸方向に平行する突条部
を複数条形成し、カムピースに前記突条部に接合する接
合穴を開口し、この接合穴の穴径は、突条の頂部の径よ
りも小さく形成し、少なくともこの接合穴周辺部のカム
ピースの硬度を、前記突条部の硬度より高く形成し、前
記接合穴に突条を押し込む際に、突条が接合穴と干渉す
る山部を変形させながら接合穴に嵌め込むようにした組
立式カムシャフトの組み立て方法。
【請求項２】前記突条部をローレット加工によって行
うようにした請求項１記載の組立式カムシャフトの組み
立て方法。
【請求項３】前記カムピースを炭素鋼で形成し、接合
穴周辺部の硬度を高める手段を高周波焼き入れによって
行うようにした請求項１又は２記載の組立式カムシャフ
トの組み立て方法。
【請求項４】接合穴を形成する部分に、接合穴径より
大径の開口を有する形状のカムピースを、焼結材により
形成し、前記開口に、高い硬度の筒部材を嵌装し、この
筒部材によって接合穴を形成した請求項１記載の組立式
カムシャフトの組み立て方法。