JPS603933A - カムシヤフトの製造方法 - 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】 本８’ＪＪはカムシャフトの製造方法に関するものであ
り、特に、別体に製造した軸部材とカム部４４とを一体
化してカムシャフトを製造する方法に関するものである
。

カムシャフトの製造方法として、鍛造またはｔＩ造によ
ってカム部と軸部とを一体に製造する方法と、カム部と
軸部とを別体に製造した後、両者をろう付は等によって
固定して一体化する方法とが知られ“ζいるが、いずれ
の方法による場合でもカム面の研削はカム部と軸部とが
一体の状態で行われる。しかし、軸部には熱処理時やろ
う付ｔＪ時に歪が生ずることを避り得ず、また、この歪
を完全に矯正することが困難であるため、残った歪をカ
ムの研削によって打ら消ずことが行われている。

すなわち、カム面を仕上げ加工する際に軸、＋（の軸受
によって支承される部分を基準とししてカム面を研削す
るのであり、したがって、単にカムの表面を研削仕上げ
する場合に比較して研削量が増えることとなる。一般に
、カム面を研削する場合には切込み量を通常の円筒研削
の場合より小さく設定しなければならず、また、カムは
耐摩耗性に優れた高級材料によって作られているため研
削作業は容易ではなく、その上、軸部の歪を打ち消すた
めに研削量が増えれば研削に長時間を要することとなり
、カムシャフトの製造能率が悪くなることを避は得ない
。また、予めカムに歪吸収のための研削代を含ませてお
かなければならないため、それだけ材料コストが」二昇
する不具合もある。

本発明は、以上のような事情に鑑み、容易にかつ能率良
くカムシャフトを製造することのできる方法を提供する
ことを目的として為されたものである。そし”Ｃ１この
目的を達成するために本発明に係るカムシャフト製造方
法は、＋ａｌ断面形状が円形である長手形状の部材であ
り、前記カム部材が嵌合されるべきカム部材嵌合部と半
径方向外向きの突起を備え、かつ、少なくともその突起
のカムシャフトの回転方向を向いた当接面とカム部材嵌
合部の外周面とが仕上げ加」ニされた軸部材を製造する
工程と、（ｂｌカム部材嵌合部に嵌合されるべき貫通穴
と前記突起の当接面と当接する当接面とを備え、かつ、
少なくとも貫通穴の内周面ｌ袴挟簡と外周側のカム面と
が仕上げ加工されたカム部材を製造する工程と、ＩｃＩ
カム部材と軸部材とを貫通穴とカム部材嵌合部とにおい
てしまり嵌合させるとともに、接当接面を互いに当接さ
せる工程と、ｌｄ１両当接当接面同士−ム溶接する工程
とを含むことを特徴とする。

このようなカムシャフト製造方法によれば、カム部材と
軸部材とにはそれぞれに必要な加工のみを施せば足り、
カム部材の製造工程において軸部材の歪を吸収するため
の余分な研削を行う必要がな（、カム部材を能率良く製
造し得、かつ、軸部材への組付は後、無歪のビーム溶接
によっ゛ζ高精度を維持し得て、結局、カムシャフトを
容易にかつ安価に製造することができる。また、このよ
うにすればカム部材に余分な研削代を持たせる必要宅 がなくなり、材料の歩留りが向上する。さらに、カム部
材を軸部材とは全く別個に仕上げるため、カム部材を一
度に複数個研削加工することが可能となり、軸部材と一
体化した後に研削する場合に比較して、小形の研削設備
によって能率良く研削作業を行うことができる。なお、
軸部材に加えられる力は当接面を通じてカム部材に伝達
されるのであるが、カムシャフトの回転方向が一方向で
あることから、力の伝達は上記当接面を通して為される
のみで十分であり、強度が不足することはなく、また、
カム部＋Ａと軸部材とは溶接によって固定されているた
め、できあがったカムシャフトは組立体であるにもかか
わらず振動特性が従来のものに比較しζ劣ることもない
のである。

以下、本発明の二、三の実施例を図面に基づい゛Ｃ詳細
に説明する。

第１図は本発明の一実施例である製造方法によって製造
されたカムシャフト１の一部を示す図である。このカム
シャフトｌは１個の軸部材２に複数個のカム部材４が固
定されて成るものであるが、これら軸部＋Ａ２とカム部
材４とは別々に製造された後、一体のカムシャフト１に
組み立てられる。

軸部材２を製造する際には、まず、中空の長手形状の鋼
製パイプを加工して第２図に示すような軸本体５を製造
する。ずなわち鋼製パイプの外周面をカム部材４が嵌合
されるべき部分を残して浅く切削し、他より大径のカム
部材嵌合部６を形成＼ し、さらに、この嵌合部６の端部付近に直径方向に隔た
った２個の貫通穴８，１０を形成した後、嵌合部６の外
周面を研削仕上げする。一方、軸本体５とは別に第３図
に示すようなピン１２を作り、これを貫通穴８．１０に
圧入する。ピン１２は軸本体５とは異なり、耐摩耗性に
冨んだ高級飼料、すなわち、特殊鋼、ダグクイル鋳鉄９
合金鋳鉄。

セラミックス（例えばＺｒ０２）ｒ焼結合金等を加工し
て作るのであり、嵌合部６の外径よりやや長く、かつ、
貫通穴８．１０の直径より−僅かに直径の大きい円柱状
に形成するとともに、一方の端部をピン１２の軸心を含
む平面とこの平面に直角な平面とで切り欠いて、半円形
断面の突起１４を形成する。そして、この突起１４のピ
ン１２の軸心を含む側の端面１６を研削仕上げした後、
ピン１２を上記貫通穴８，１０に圧入する。この際、突
起１４が嵌合部６の外周面から突出し、かつ、その端面
１６がカムシャフト１０回転方向を向いた状態となるよ
うに圧入する。本実施例においては、これら軸本体５お
よびピンＩ２によって軸部＋Ａ２が構成されるのであり
、ピン１２の圧入によって軸部＋Ａ２の製造が終了する
。なお、端面１６はピン１２を貫通穴８，１０に圧入し
た後、研削してもよい。

一方、カム部材４を製造する際には、まず、材料が特殊
鋼、ダクタイル鋳鉄１舎金鋳鉄等であれば精密鋳造等に
より、また、焼結合金もしくはセラミックスであれば材
料を型に入れて圧縮成形した後、高温で焼結することに
よって、第４図に示すような断面形状を有する素材を製
造する。ずなわら、軸部材２と嵌合される貫通穴１８と
、この貫通穴１８の全長にわたって開口する切欠２０、
および一方の端面にこの端面の中心線に対して切欠２０
と対称に位置する突部２２を備え、かつ、所定の研削代
を有する素材を製造するのである。

貫通穴１８は第５図に示すように、両端部の直径が嵌合
部６の外径よりも僅かに小さく、中間部の直径は両端部
の直径よりも大きくすることが望ましく、この中間部分
はカム部材４を軸部材２に嵌合する際の逃げ部２４とな
る。また、切欠２０は貫通穴１８の内周面からカム部材
４の突出部側へ前記突起１４の通過を許容する大きさで
設けるのであり、カム部材４を軸方向に対称に分割する
面上にある平面２６を備えるとともに、この平面２６に
対してカムシャフトの回転方向とは反対側に位置するよ
うに形成する。したがって、前述のようにカム部材４の
端面の中心線に対して切欠２０とは対称な位置にある突
部２２は、この中心線よリカムシャフトの回転方向側に
位置するとともに、その切欠２０側の端面３０は切欠２
０の平面２６と同一平面上において相隣接することとな
る。

以上のような素材を製造した後、必要ならば熱処理を行
い、貫通穴１８の内周面、切欠２０の平　１面２Ｇ、突
部２２の端面３０および外周カムＩｆＸ啓面を研削仕上
げすればカム部材４の製造が終了する。

このようにして軸部材２とカム部材４とを別々に製造し
た後、カム部材４を熱するかまノこは軸部ＩｔＡ２を冷
やし、もしくはその両方を行って両者に温度差を生じさ
せ、それに伴う膨張や収縮を利用してカム部材４の貫通
穴１８と軸部材２の嵌合部６とを嵌合させる。このとき
軸部材２とカム部材４との位相を、軸部材２の外周面か
ら突出した突起１４がカム部材４の切欠２０内を通るよ
うに合わせて嵌め入れ、カム部材４の貫通穴１８を嵌合
部６の外周面に嵌合するとともに、第６図および第７図
に示すように突起１４の端面１６を切欠２（）の平面２
６とこれに続く突部２２の端面３０との両面に跨って当
接さセる。そして、軸部材２またはカム部＋Ａ４が温度
差を与えられる前の温度、すなわち、室温に戻れば、こ
れらは元の大きさに戻り、嵌合部６と貫通穴１８とにお
いてしまり嵌合した状態となる。

この状態において突起１４とカム部材４との当接面を第
７図に示すように無歪溶接可能なレーザビーム３４（電
子ビームでも可）によるビーム溶接で部分的に接合して
両者を固定すれば一体のカムシャフト１ができあがるこ
ととなる。

このように軸部材２とカム部＋Ａ４とを全く別個に製造
した後、両者をビーム溶接によって一体化すれば、軸部
材２とカム部材４とに歪が生ずることがないため、固定
の後カム面に研削を施すことな（一体のカムシャフトを
得ることができる。したがって、軸部材２とカム部材４
とには、それぞれに必要な加工のみを施せば足り、余分
な加工を必要としないため能率良く製造し得、ひいては
カムシャフト製造の作業能率を向上させ得ることとなる
のである。

また、本実施例においては、中空の鋼製パイプを加工し
て軸部材２を製造するため軽量化が可能であり、かつ、
カム部材嵌合部６の研削も研削容易な材料の単純な円筒
研削であるため能率良く行うことができる。さらに、カ
ム部材４とピン１２のみをｉｌｉ級月料製とすればよく
、かつ、余分な研削を必要としないため安価に製造する
ことが可能となる。また、このように軸Ｑｌ材２とカム
部材４とを別個に製造するため材料選択の自由度が大き
く、それぞれの用途に適した材料を用い°ζ製造するこ
とができ、重量や製造コストの低減の他、カムシャフト
のノｒ命を延長させ得る利点も生ずる。

なお、本実施例では軸部材２を構成するピン１２はカム
部材４と同じ材料で作られているためピン１２の突起１
４とカム部材４との当接面の溶接が容易となっているが
、突起１４とカム部材４とは必ずしも同じ材料でなくて
もよく、ビーム溶接が可能なもの同士であれば差支えな
い。

さらに、軸部材２に加えられる駆動力は突起１４とカム
部材４との当接面からカム部材４に伝達されるのである
が、カムシャフトの回転方向が一方向であることからこ
の力は十分に伝達され得るのであり、強度が不足するこ
とはない。ただし、軸本体５の嵌合部６の両端にそれぞ
れピン１２を圧入して、２本の突起１４によってカム部
材４と当接させるようにすれば、−１Ｍ　ＧＩＱ、実に
力を伝達さ廿ることができる。

第８図乃至第１０図に本発明に係るカムシャフトの製造
方法によっ゛ζ製造した別のカムシャツ］・４０を示す
。このカムシャツＩ・４０は軸部材４２およびカム部材
４４の構造がそれぞれ前記実施例の場合と異なっている
。すなわら、軸部材４２については、ピン１２が圧入さ
れる貫通穴４６，４８がカム部材嵌合部４９の軸方向の
中間位置に形成されている点において、また、カム部’
ｒＡ’４４δこついてはそれ自体が組立構造とされてい
る点においてそれぞれ前記実施例と異なっている。

カム部材４４を製造する際には、まず、綱板を絞り出し
成形して有底の筒状部材５０を形成し、２個の筒状部材
５０をその底同士を合わせてスポット溶接し、リム部と
ウェブ部とを備えた一体のカム部材本体５２とする。そ
して、この本体５２のリム部外周面に、耐摩耗性に優れ
た高級材料がら成る薄いベルト５４を嵌合する。この場
合、ベルト５４に熱を加えて膨張させて本体５２に嵌合
するのであり、ヘルド５４は元の温度に戻った状態では
本体５２にしまり嵌合した状態となる。この状態におい
てずれ止めのため嵌合面をビーム溶接することが望まし
い。

そして、本体、５２のウェブ部に軸部材４２を嵌合する
貫通穴５５と、この貫通穴５５の内周面からカム部材４
４の突出部側へ延びる矩形断面の切欠５６とを形成する
。この切欠５６は前記切欠２０と同様に、貫通穴１８の
中心線を含む平面からカムシャフトの回転方向とは反対
方向へ切り欠いて形成するのであり、この切欠５６を画
定する端面５８．ベルト５４の外周面および貫通穴５５
の内周面を研削仕上げすればカム部材４４ができあがる
。

以上のようにして軸部材４２とカム部材４４とを製造し
た後、前記実施例の場合と同様にしてこれらを一体のカ
ムシャフトとするのであるが、本実施例においてはカム
部材本体５２がリム部とウェブ部とから成る薄肉部材と
されているため、その分だ＆）重量が軽くなり、また、
耐摩耗性の優れた高級材料はベルト５４にのめ使用すれ
ばよいため材料コストが低減する特有の効果が生ずる。

なお、上記２つの実施例においてピン１２を軸本体５と
一体に形成してもよく、また、平面２６゜端面３０．端
面５８等の仕上げ加工を省略し、これらを基準としてカ
ム部材４および４４の外周カム面の仕上げ加工を行うこ
とも可能である。

その他、いちいら例示することはしないが、特許請求の
範囲を逸脱することなく、当業者の知識に基づいて種々
の変形、改良を施した態様で本発明を実施し得ることは
勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である製造方法によって製造
されたカムシャフトの要部を示す斜視図である。第２図
は第１図に示したカムシャツ１−を構成する軸部材の軸
本体の要部を示す一部切欠正面図であり、第３図は第２
図に示した軸本体に圧入すべきピンを示す正面図である
。第４図および第５図は上記軸部材に嵌合すべきカム部
材を示す正面図および側面図（一部断面）である。第６
図および第７図は上記軸部材とカム部材とを一体のカム
シャフトとした状態を示す側面断面図および要部正面図
（一部切欠）−ζある。第８図乃至第１Ｏ図は本発明に
係るカッ、シャフト製造方法によって製造された別のカ
ムシャフトの要部を示す、それぞれ斜視図、側面１０１
面図および要部正面図（一部切欠）である。 ｔ、４Ｏ：カムシャツＩ−２，４２：軸部月４．４４：
カッ、部４’、Ｉ’　５：軸本体６．４９：カム部材嵌
合部 ８、ｌ（１，１８，４６，４８，５５：肯通穴Ｉ２：ピ
ン　１４：突起 １６．３０．５８：端面　２０．５Ｇ：切欠２２：突部
　２６：平面 ５０：筒状部月 出願人　トヨタ自動車株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 別体に製造した軸部口とカム部材とを一体化してカムシ
   ャフトを製造する方法であって、断面形状が円形である
   長手形状の部材であり、前記カム部材が嵌合されるべき
   カム部材嵌合部と半径方向外向きの突起とを備え、かつ
   、少なくとも該突起の当該カムシャフトの回転方向を向
   いた当接面と前記カム部材嵌合部の外周面とが仕上げ加
   工された軸部材を製造する工程と、 前記カム部材嵌合部に嵌合されるべき貫通穴と前記突起
   の当接面と当接する当接面とを備え、かつ、少なくとも
   該貫通穴の内周面とｍｘ＊＊、ｉ外周側のカム面とが仕
   上げ加工されたカム部材を製造する」−程と、 該カム部材と前記軸部材とを前記貫通穴と前記カム部材
   嵌合部とにおいてしまり嵌合させるとともに、前記両当
   接面を互いに当接させる工程と、該両当接面同士をビー
   ム溶接する工程とを含むことを特徴とするカムシャフト
   の製造方法。