JP2001004010A - Knockdown camshaft - Google Patents
Knockdown camshaftInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンに用いら
れる組立式カムシャフトに係り、詳しくは、その軽量化
等を図る技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an assembled camshaft used in an engine, and more particularly to a technique for reducing the weight of the camshaft.
【０００２】[0002]
【従来の技術】エンジンの動弁機構としては、カムと吸
排気バルブとの間にロッカアームやスイングアーム等を
介在させたものの他、エンジンの高回転化や高出力化に
対応すべく吸排気バルブの直上部にカムを配置した直接
駆動式のものも採用されている。カムが形成されるカム
シャフトには、従来より鋳造成形や鍛造成形による一体
品が用いられてきたが、動弁系の軽量化や低コスト化を
図ることができることから、組立式カムシャフトも一部
で使用され始めている。2. Description of the Related Art As a valve operating mechanism of an engine, a rocker arm, a swing arm, and the like are interposed between a cam and an intake / exhaust valve. There is also a direct drive type with a cam arranged directly above the camera. As the camshaft on which the cam is formed, an integrated product formed by casting or forging has been conventionally used. However, an assembling camshaft is also required because the weight and cost of the valve train can be reduced. Has begun to be used in the department.
【０００３】組立式カムシャフトは、引抜鋼管等を素材
とする中空シャフトと、カムローブやジャーナル、ノー
ズピース等の外嵌部品とからなっている。中空シャフト
と外嵌部品とを固着させるにあたっては、特開平５４−
１０２２０９号公報等に記載された拡散接合工法や、特
開平２−１５０５４１号公報等に記載された圧入工法が
公知となっている。拡散接合工法では、焼結合金粉末を
成形して外嵌部品を製作し、中空シャフトに外嵌・位置
決めした後、焼結合金内に液層が生じる温度以上に加熱
して外嵌部品を中空シャフトに焼結・固着させる。ま
た、圧入工法では、各外嵌部品の接合位置毎に中空シャ
フトの外周面に凸条部を転造成形した後、外嵌部品を中
空シャフトの凸条部に対して圧入する。An assembling camshaft is composed of a hollow shaft made of a drawn steel pipe or the like, and externally fitted parts such as a cam lobe, a journal, and a nosepiece. In fixing the hollow shaft and the externally fitted part, Japanese Patent Application Laid-Open No.
A diffusion bonding method described in JP-A-102209 and a press-fitting method described in JP-A-2-150541 are known. In the diffusion bonding method, an externally fitted part is manufactured by molding a sintered alloy powder, externally fitted and positioned on a hollow shaft, and then heated to a temperature higher than a temperature at which a liquid layer is generated in the sintered alloy to hollow out the externally fitted part. Sinter and fix to the shaft. Further, in the press-fitting method, after a convex ridge is formed on the outer peripheral surface of the hollow shaft at each joint position of each external fitting, the external fitting is press-fitted into the convex ridge of the hollow shaft.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した組
立式カムシャフトでは、中空シャフトに薄肉の素材を用
いることができず、重量の増加を余儀なくされていた。
例えば、拡散接合工法においては、外嵌部品と伴に中空
シャフトを高温に加熱する都合上、熱による曲がりが生
じやすくなることから、中空シャフトの素材に厚肉のも
のを用いる必要がある。また、圧入工法においては、転
造加工を施す部位毎に曲がりが生じやすいため、やはり
中空シャフトの素材に厚肉のものを用いる必要がある。
その結果、中空シャフトでは剛性値が所望の値より大き
くなってしまい、結果的に質量が増大し、そのためエン
ジン全体の重量増加がもたらされるだけではなく、動弁
系の回転質量も増加してタイミングベルト等の寿命が低
減する等の問題を生じていた。本発明は、上記状況に鑑
みなされたもので、所望の剛性を確保しながら、軽量化
を実現した組立式カムシャフトを提供することを目的と
する。However, in the above-mentioned assembling camshaft, a thin material cannot be used for the hollow shaft, so that the weight must be increased.
For example, in the diffusion bonding method, since the hollow shaft is likely to be bent by heat because the hollow shaft is heated to a high temperature together with the outer fitting part, it is necessary to use a thick material for the hollow shaft. Also, in the press-fitting method, since bending is likely to occur at each part where the rolling process is performed, it is necessary to use a thick material for the hollow shaft.
As a result, the stiffness value of the hollow shaft becomes larger than a desired value, and as a result, the mass is increased. As a result, not only the weight of the entire engine is increased, but also the rotating mass of the valve train is increased and the timing is increased. There have been problems such as a reduction in the life of the belt and the like. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an assembling camshaft that achieves weight reduction while securing desired rigidity.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、中空シャフトに複数のカムローブを含
む外嵌部品を外嵌させた後、当該中空シャフトと前記外
嵌部品とを固着させてなる組立式カムシャフトであっ
て、前記中空シャフトについて、所定の曲げおよび捩り
剛性を確保し、かつ最も軽量となるように、その外径お
よび内径をパラメータとして設定する。In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, after an external fitting part including a plurality of cam lobes is externally fitted to a hollow shaft, the hollow shaft is fixed to the external fitting part. An outer diameter and an inner diameter of the hollow shaft are set as parameters so that a predetermined bending and torsional rigidity is ensured and the hollow shaft is lightest.
【０００６】本発明の組立式カムシャフトでは、例え
ば、曲げ剛性や捩り剛性が所定値となるように、弾性係
数や断面二次モーメント等から中空シャフトの外径およ
び内径を決定する。また、外径寸法がジャーナル径等に
より一義的に決定される場合には、曲げ剛性や捩り剛性
が所望値となるように、中空シャフトの内径寸法を決定
する。In the assembled camshaft of the present invention, the outer diameter and the inner diameter of the hollow shaft are determined from the elastic coefficient, the second moment of area, and the like so that, for example, the bending rigidity and the torsional rigidity become predetermined values. When the outer diameter is uniquely determined by the journal diameter or the like, the inner diameter of the hollow shaft is determined so that the bending rigidity and the torsional rigidity become desired values.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態に係
る組立式カムシャフト（以下、単にカムシャフトと記
す）の第１実施形態を示す要部縦断面図であり、図２は
図１中のＡ−Ａ断面図である。カムシャフト１は、４サ
イクルエンジンの吸気バルブを駆動するもので、中空シ
ャフト３にカムローブ５やジャーナル７等を外嵌・固着
させることにより製造されている。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a main part of a first embodiment of an assembled camshaft (hereinafter simply referred to as a camshaft) according to a first embodiment of the present invention, and FIG. It is AA sectional drawing in FIG. The camshaft 1 drives an intake valve of a four-cycle engine, and is manufactured by externally fitting and fixing a cam lobe 5, a journal 7, and the like to the hollow shaft 3.
【０００８】本実施形態の場合、図２に示したように、
カムローブ５およびジャーナル７の嵌入孔９には内周面
に各８本の凹溝１１が等間隔に形成されている。そし
て、中空シャフト３の所定の位置にカムローブ５および
ジャーナル７をセットした後、図１に示したように、中
空シャフト３内に凸条１３を有する拡管パンチ１５を挿
通させることで、中空シャフト３の外周部分が各凹溝１
１に進入し、これにより、カムローブ５とジャーナル７
とが中空シャフト３に強固に固着される。In the case of this embodiment, as shown in FIG.
Eight concave grooves 11 are formed at equal intervals on the inner peripheral surface of the cam lobe 5 and the fitting hole 9 of the journal 7. Then, after setting the cam lobe 5 and the journal 7 at predetermined positions of the hollow shaft 3, as shown in FIG. Of each groove 1
1 and thus the cam lobe 5 and the journal 7
Are firmly fixed to the hollow shaft 3.
【０００９】第１実施形態の場合、中空シャフト３は、
引抜鋼管を素材としており、曲げ剛性値ＥＩおよび捩り
剛性値ＧＩｐがいずれも所定値ＥＩmin，ＧＩｐmin以上
となるように、外径ｄ１および内径ｄ２が設定されてい
る。ここで、Ｅは縦弾性係数、Ｇは横弾性係数、Ｉは断
面二次モーメント、Ｉｐは断面二次極モーメントであ
り、ＩおよびＩｐは下式で与えられる。 Ｉ＝π／６４×（ｄ１4−ｄ２4） Ｉｐ＝π／３２×（ｄ１4−ｄ２4）In the case of the first embodiment, the hollow shaft 3
The outer diameter d1 and the inner diameter d2 are set so that a drawn steel pipe is used as a material, and both the bending rigidity value EI and the torsional rigidity value GIp are equal to or more than predetermined values EImin and GIpmin. Here, E is the longitudinal elastic modulus, G is the lateral elastic modulus, I is the second moment of area, Ip is the second polar moment of area, and I and Ip are given by the following equations. I = π / 64 × (d1 4 -d2 4) Ip = π / 32 × (d1 4 -d2 4)
【００１０】設計者は、外径ｄ１と内径ｄ２とにある初
期値を与え、これにより曲げ剛性値ＥＩと捩り剛性値Ｇ
Ｉｐとのどちらかが所定値ＥＩmin，ＧＩｐminを下回る
場合、外径ｄ１を増加させるか、内径ｄ２を減少させ
る。そして、曲げ剛性値ＥＩおよび捩り剛性値ＧＩｐが
いずれも所定値ＥＩmin，ＧＩｐmin以上となる範囲で、
外径ｄ１の値が最も小さく、内径ｄ２の値が最も大きく
なる組み合わせを選択し、これにより、両剛性値ＥＩ，
ＧＩｐを必要十分な値としながら、中空シャフト３の軽
量化を実現する。[0010] The designer gives an initial value to the outer diameter d1 and the inner diameter d2, thereby obtaining the bending rigidity value EI and the torsional rigidity value G.
If either Ip is less than the predetermined values EImin and GIpmin, the outer diameter d1 is increased or the inner diameter d2 is decreased. Then, as long as the bending stiffness value EI and the torsional stiffness value GIp are both equal to or greater than the predetermined values EImin and GIpmin,
A combination in which the value of the outer diameter d1 is the smallest and the value of the inner diameter d2 is the largest is selected.
The weight of the hollow shaft 3 is reduced while GIp is set to a necessary and sufficient value.
【００１１】図３は本発明の第２実施形態に係る組立式
カムシャフトを示す側面図であり、図４は図３中のＢ−
Ｂ断面図である。カムシャフト１は、第１実施形態と同
様に、４サイクルエンジンの吸気バルブを駆動するもの
で、中空シャフト３にカムローブ５やジャーナル７等を
外嵌・固着させることにより製造されている。FIG. 3 is a side view showing an assembled camshaft according to a second embodiment of the present invention, and FIG.
It is B sectional drawing. The camshaft 1 drives an intake valve of a four-cycle engine, as in the first embodiment, and is manufactured by externally fitting and fixing a cam lobe 5, a journal 7, and the like to the hollow shaft 3.
【００１２】第２実施形態の場合も、図４に示したよう
に、カムローブ５およびジャーナル７の嵌入孔９には内
周面に各８本の凹溝１１が等間隔に形成されており、所
定位置にカムローブ５およびジャーナル７をセットした
後、中空シャフト３内に拡管パンチ（図示せず）を挿通
させることで、中空シャフト３の外周部分が各凹溝１１
に進入し、これにより、カムローブ５とジャーナル７と
が中空シャフト３に強固に固着される。図１中、符号１
７で示した部材は図示しないタイミングギヤの装着に供
されるノーズピースであり、カムローブ５やジャーナル
７と同様の方法で中空シャフト３に固着されている。Also in the case of the second embodiment, as shown in FIG. 4, the cam lobe 5 and the fitting hole 9 of the journal 7 are formed with eight concave grooves 11 on the inner peripheral surface at equal intervals. After the cam lobe 5 and the journal 7 are set at predetermined positions, an expanding pipe punch (not shown) is inserted into the hollow shaft 3 so that the outer peripheral portion of the hollow shaft 3
, Whereby the cam lobe 5 and the journal 7 are firmly fixed to the hollow shaft 3. In FIG.
A member indicated by 7 is a nosepiece provided for mounting a timing gear (not shown), and is fixed to the hollow shaft 3 in the same manner as the cam lobe 5 and the journal 7.
【００１３】第２実施形態の場合も、中空シャフト３
は、引抜鋼管を素材としているが、その外径ｄ１がジャ
ーナル７の外径ｄｊあるいはカムローブ５のベース円径
ｄｃにより決定されている。したがって、設計者は、予
め決定された外径ｄ１に対して、曲げ剛性値ＥＩおよび
捩り剛性値ＧＩｐがいずれも所定値ＥＩmin，ＧＩｐmin
となるように、第１実施形態と同様の方法で内径ｄ２を
設定する。Also in the case of the second embodiment, the hollow shaft 3
Is made of a drawn steel pipe, the outer diameter d1 of which is determined by the outer diameter dj of the journal 7 or the base circular diameter dc of the cam lobe 5. Therefore, the designer determines that the bending stiffness value EI and the torsional stiffness value GIp are both the predetermined values EImin, GIpmin with respect to the predetermined outer diameter d1.
The inner diameter d2 is set in the same manner as in the first embodiment so that
【００１４】尚、中空シャフト３の要求捩り剛性が、
２．５kgfmの負荷トルクに対して単位長さあたりの捩れ
角が０．００１゜以下となるものである場合、外径ｄ１
と内径ｄ２との関係は図５のグラフにより与えられる。
したがって、設計者は、このグラフから得られた外径ｄ
１と内径ｄ２との組み合わせを基に、実用面からの寸法
制約や荷重条件等を勘案し、最適な外径ｄ１と内径ｄ２
とを決定する。The required torsional rigidity of the hollow shaft 3 is
When the torsion angle per unit length is 0.001 ° or less for a load torque of 2.5 kgfm, the outer diameter d1
And the inner diameter d2 is given by the graph of FIG.
Therefore, the designer can obtain the outer diameter d obtained from this graph.
Optimum outer diameter d1 and inner diameter d2 based on the combination of 1 and inner diameter d2, taking into account dimensional restrictions and load conditions from a practical point of view.
And decide.
【００１５】以上で具体的実施形態の説明を終えるが、
本発明の態様はこの実施形態に限られるものではない。
例えば、上記両実施形態では、中空シャフトと外嵌部品
とを拡管結合工法で固着させるものとしたが、拡散接合
工法や圧入工法により結合させるようにしてもよい。そ
の他、カムシャフトの具体的構成やカムローブ等の具体
的形状等についても、本発明の主旨を逸脱しない範囲で
あれば、適宜変更可能である。The description of the specific embodiment has been completed.
Aspects of the present invention are not limited to this embodiment.
For example, in both of the above embodiments, the hollow shaft and the external fitting part are fixed by the pipe joining method, but they may be joined by the diffusion joining method or the press-fitting method. In addition, the specific configuration of the camshaft, the specific shape of the cam lobe, and the like can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.
【００１６】[0016]
【発明の効果】本発明によれば、中空シャフトに複数の
カムローブを含む外嵌部品を外嵌させた後、当該中空シ
ャフトと前記外嵌部品とを固着させてなる組立式カムシ
ャフトであって、前記中空シャフトについて、その外径
および内径をパラメータとして設定することにより、曲
げ剛性と捩り剛性を所望の値に確保しながら、中空シャ
フトの軽量化を実現でき、エンジン重量や動弁系の回転
質量の低減が可能となる。According to the present invention, there is provided an assembling camshaft in which an external fitting part including a plurality of cam lobes is externally fitted to a hollow shaft, and then the hollow shaft and the external fitting part are fixed. By setting the outer diameter and inner diameter of the hollow shaft as parameters, the hollow shaft can be reduced in weight while securing the desired bending rigidity and torsional rigidity, and the engine weight and the rotation of the valve train can be reduced. The mass can be reduced.
【図１】本発明に係る組立式カムシャフトの第１実施形
態を示す要部縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view of a main part showing a first embodiment of an assembling camshaft according to the present invention.
【図２】図１中のＡ−Ａ断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA in FIG.
【図３】本発明に係る組立式カムシャフトの第２実施形
態を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing a second embodiment of the assembled camshaft according to the present invention.
【図４】図３中のＢ−Ｂ断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. 3;
【図５】所定の捩り剛性を得るための内径と外径との関
係を示したグラフである。FIG. 5 is a graph showing a relationship between an inner diameter and an outer diameter for obtaining a predetermined torsional rigidity.
１‥‥カムシャフト ３‥‥中空シャフト ５‥‥カムローブ ７‥‥ジャーナル ｄ１‥‥中空シャフトの外径 ｄ２‥‥中空シャフトの内径 1 camshaft 3 hollow shaft 5 camlobe 7 journal d1 outer diameter of hollow shaft d2 inner diameter of hollow shaft
Claims (1)
嵌部品を外嵌させた後、当該中空シャフトと前記外嵌部
品とを固着させてなる組立式カムシャフトであって、 前記中空シャフトについて、所定の曲げおよび捩り剛性
を有し、かつ最も軽量となるように、その外径および内
径をパラメータとして設定することを特徴とする組立式
カムシャフト。An assembly camshaft comprising: an outer fitting part including a plurality of cam lobes externally fitted to a hollow shaft; and fixing the hollow shaft and the outer fitting part together. An assembling camshaft, characterized in that its outer diameter and inner diameter are set as parameters so that it has a predetermined bending and torsional rigidity and is lightest.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17721799A JP2001004010A (en) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | Knockdown camshaft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17721799A JP2001004010A (en) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | Knockdown camshaft |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001004010A true JP2001004010A (en) | 2001-01-09 |
Family
ID=16027217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17721799A Pending JP2001004010A (en) | 1999-06-23 | 1999-06-23 | Knockdown camshaft |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001004010A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107100688A (en) * | 2016-02-19 | 2017-08-29 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | The method of dynamical system shaft assembly and manufacture shaft assembly with core plug |
-
1999
- 1999-06-23 JP JP17721799A patent/JP2001004010A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107100688A (en) * | 2016-02-19 | 2017-08-29 | 通用汽车环球科技运作有限责任公司 | The method of dynamical system shaft assembly and manufacture shaft assembly with core plug |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040302 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040415 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20040706 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |