JP2003285138A - 組立式カムシャフト用カムピースの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷間鍛造を基本とした形状精度の優れたカム
ピースの製造方法を提供する。 【解決手段】 素材Ｗを据え込んでカムピース１の輪郭
形状を鍛造成形する輪郭成形工程と、中間成形体Ｗ１の
中央部にシャフト穴２を打ち抜き成形するピアス工程
と、シャフト穴２の内周面を仕上げる内径しごき工程と
を含んでいて、各工程での成形が冷間処理として行われ
る。輪郭成形工程の一次成形で得られる中間成形体Ｗ１
は、カムピース１の一方の側面に相当する面のうちカム
頂部３側の面５ａとそれと反対側の面５ｂとが他方の側
面と平行でありながらカム頂部３側の面５ａの方が高く
なるように段差を有した形状となっていて、中間成形体
Ｗ１としての厚み寸法がカム頂部３側に向かって漸増す
る形状となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の動弁系
の主要素として機能することになる組立式カムシャフト
用カムピースの製造方法に関し、特に別々に形成した中
空状シャフトと鍛造品であるカムピースとをシャフトの
拡径（拡管）処理により相互に一体化して組立式カムシ
ャフトとするのに好適なカムピースの製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】組立式カ
ムシャフトのカムピース（カムロブ（ｃａｍ ｌｏｂ
ｅ）もしくはカムロゥブとも称される）としては焼結品
のほか鍛造品が用いられており、鍛造品のカムピースの
場合には特に表面硬さを確保するために素材として例え
ばＳ７０Ｃ、Ｓ５５Ｃ相当の高炭素鋼を用い、鍛造後に
焼入れ処理を施した上で使用される。そして、鍛造品の
カムピースは、例えば特開平９−２７６９７６号公報お
よび特開平９−２８００１３号公報に示されているよう
に成形性に優れた熱間鍛造により成形されるのが一般的
である。

【０００３】一方、組立式カムシャフトはカムピースと
パイプ状のシャフトとの圧入強度および相互組み付け精
度を両者の圧入代で保証するようにしているため、シャ
フトの外形寸法およびカムピースの内径寸法には高い精
度が要求されることになるが、熱間鍛造にて成形された
高炭素鋼の鍛造カムピースの場合には熱間鍛造時の酸化
スケールの発生や熱収縮による寸法変化のために部品と
しての要求精度を十分に確保することができない。その
ため、カムピースの内径寸法確保のためにブローチ加工
に代表されるような切削加工もしくは冷間塑性加工等の
仕上げ加工を別工程にて施す必要があり、工程数の増加
および中間在庫の管理工数の増加によるコストアップが
余儀なくされる。

【０００４】また、高炭素鋼の鍛造カムピースの場合、
表面硬さを確保するために焼入れ処理を施す必要がある
が、材質自体の特殊性として焼入れ時における焼き割れ
を皆無にすることは不可能であり、その焼き割れを原因
とする圧入組立時の破損や圧入力不足の発生を未然に防
止するために焼き割れ発生の有無の検査や焼き割れ品の
選別工程が必須となり、歩留まりの低下とともに工程数
の増加によるコストアップが一層顕著となる。

【０００５】そこで、熱間鍛造に代わる冷間鍛造を基本
としたカムピースの製造方法が特許第２７６７３２３号
公報として提案されている。

【０００６】ところが、冷間鍛造は熱間鍛造に比べて鍛
造成形性（素材肉の流動性）が低いために、欠肉等の欠
陥が発生しやすいばかりでなく、素材から必要な製品形
状まで塑性変形させる際に変形量を十分に小さくしない
と型に対する成形荷重が大きくなり、型の摩耗が激しく
なって型の早期寿命を招きやすい。

【０００７】特に、中実円筒状の素材を軸方向に据え込
んで圧縮した場合には外周方向にほぼ均等な量だけ膨出
するかたちとなるので、単純な円形状もしくはそれに近
い形状に成形することは比較的容易ではあっても、円形
のベースサークルとこれよりも著しく曲率半径の小さな
カム頂部となるべき円弧部（ノーズ部）とを合成したよ
うなカムピース形状に一気に且つ欠肉の発生のないよう
に成形することは難しい。そのため、素材から製品形状
まで微少量づつ塑性変形させて成形するべく加工工程数
を多くする必要があり、鍛造設備が大型且つ高価なもの
となるばかりでなく、加工時間も長くなって生産性の低
下を招きやすい。

【０００８】本発明はこのような課題に着目してなされ
たものであり、冷間鍛造を前提としながらもより少ない
工程数でしかも欠肉等の発生のない高精度なカムピース
を製造できるようにした方法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、素材をカムピースの厚み方向に据え込んでカムピー
スの輪郭形状を鍛造成形する輪郭成形工程と、輪郭成形
後の中間成形体の中央部にシャフト穴を打ち抜き成形す
るピアス工程と、シャフト穴の内周面を凹凸形状に仕上
げ成形する内径しごき工程とを含んでいて、上記各工程
での成形が冷間処理として行われるとともに、上記輪郭
成形工程での素材の途中工程形状として、カムピースの
一方の側面に相当する面のうちカム頂部側の部分とそれ
と反対側の部分とが他方の側面と平行でありながらカム
頂部側の部分の方が高くなるように段差を有した形状と
なっていることにより、素材としての厚み寸法がカム頂
部側に向かって漸増する形状となっていることを特徴と
する。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
の記載をより具体化したものであり、上記輪郭成形工程
は少なくとも一次成形工程とそれに続く二次成形工程と
に分かれている。そして、一次成形後の中間成形体は、
カムピースの一方の側面に相当する面のうちカム頂部側
の部分とそれと反対側の部分とが他方の側面と平行であ
りながらカム頂部側の部分の方が高くなるように段差を
有した形状となっていることにより、中間成形体として
の厚み寸法がカム頂部側に向かって漸増する形状となっ
ていることを特徴とする。

【００１１】この場合、素材としては例えば円柱状（中
実円筒状）のものでもよいが、材料の塑性流動を一段と
促進して欠肉等の欠陥を防止する上では、最終製品であ
るカムピースの形状と相似形の素材を用いることが望ま
しい。

【００１２】したがって、この請求項１，２に記載の発
明では、大きく分けて輪郭成形工程とピアス工程および
内径しごき工程を経ることによりシャフト穴を有するカ
ムピースが成形されることになるが、輪郭成形工程にお
ける素材の途中工程形状であるところの一次成形後の中
間成形体として、カム頂部側に向かって肉厚寸法が漸増
する形状となっていると、その後の鍛造成形もしくは一
次成形に続く二次成形の段階でカムピースの長径方向で
の肉流れすなわち塑性流動が促進されるようになり、特
にカム頂部側での欠肉発生防止の上で有効に作用するよ
うになる。

【００１３】請求項３に記載の発明は、素材をカムピー
スの厚み方向に据え込んでカムピースの輪郭形状を鍛造
成形する輪郭成形工程と、輪郭成形後の中間成形体の中
央部にシャフト穴を打ち抜き成形するピアス工程と、シ
ャフト穴の内周面を凹凸形状に仕上げ成形する内径しご
き工程とを含んでいて、上記各工程での成形が冷間処理
として行われるとともに、上記輪郭成形工程に投入され
る素材には、少なくともカムピースのカム頂部となるべ
き部分にそのカムピースの頂部と同等の曲率の円弧状部
が予め形成されていることを特徴とする。

【００１４】したがって、この請求項３に記載の発明で
は、上記と同様に少なくとも輪郭成形工程とピアス工程
および内径しごき工程を経ることによりシャフト穴を有
するカムピースが成形されることになるが、素材のうち
少なくともカム頂部となるべき部分にそのカムピースの
頂部と同等の曲率の円弧状部が予め形成されていると、
冷間鍛造によるカムピースの輪郭の成形、特に長径と短
径との差の大きなカムピースを成形する上で有利とな
る。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項３の記載
を前提として、輪郭成形工程に投入される素材には、少
なくともカムピースのカム頂部となるべき部分にそのカ
ムピースの頂部と同等の開き角が予め付与されているこ
とを特徴とする。

【００１６】ここで、上記開き角とは、カムピースのベ
ースサークルとこれよりも小さなカム頂部の円弧部とを
両者が共有する二つの接線にてつなげた形状の接線カム
を想定した場合に二つの接線同士のなす角度をいう。

【００１７】この場合、請求項５に記載のように、輪郭
成形工程に投入される素材はカムピースと相似形をなし
ていて、その素材の長径と短径との比率がカムピースと
同じ比率に設定されていることが望ましい。

【００１８】したがって、これらの請求項４，５に記載
の発明では、素材のうち少なくともカム頂部に相当する
部分もしくは素材全体が予め最終製品であるカムピース
の形状と相似形に形成されていることにほかならず、冷
間鍛造によるカムピースの輪郭の成形の一段と容易とな
る。

【００１９】ここで、上記請求項１〜５に記載の発明に
おいては、請求項６に記載のように、いずれの場合にも
輪郭成形工程とピアス工程および内径しごき工程を含ん
でなる多工程鍛造プレス工法すなわち多段式冷間鍛造機
による工法を基本工法とすることが生産性向上の上で好
ましい。

【００２０】また、請求項７に記載のように、請求項１
〜６のいずれかの記載を前提とした上で、素材として低
炭素鋼もしくは低炭素の合金鋼を用い、輪郭成形工程と
ピアス工程および内径しごき工程とを含んでなる冷間処
理後に浸炭処理を施すことが冷間での成形性向上の上で
望ましい。

【００２１】請求項８に記載の発明は、素材をカムピー
スの厚み方向に据え込んでカムピースの輪郭形状を鍛造
成形する輪郭成形工程と、輪郭成形後の中間成形体の中
央部にシャフト穴を打ち抜き成形するピアス工程と、シ
ャフト穴の内周面を凹凸形状に仕上げ成形する内径しご
き工程とを含んでいて、少なくとも上記各工程での成形
が、カム頂部側を下向きにした状態でそれぞれ冷間処理
として横打ち式の多段式鍛造機にて行われるようになっ
ていることを特徴とする。

【００２２】この場合、請求項９に記載のように、上記
輪郭成形工程には少なくとも一次成形工程とそれに続く
二次成形工程とが含まれていてもよい。

【００２３】また、請求項１０に記載のように、各工程
での成形とともに、各工程間での中間成形体の搬送が同
じくカム頂部側を下向きにした状態で行われるようにな
っていることがより望ましい。

【００２４】したがって、これらの請求項８〜１０に記
載の発明では、中間成形体を前工程から後工程に搬送し
てその後工程側の金型（ダイス）の彫り込み（インプレ
ション（ｉｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）ともいう）に挿入すれ
ば、中間成形体のカム頂部とそれの成形を司る彫り込み
のカム頂部相当部とがセルフロケート機能もしくは自動
調芯機能を発揮し、早い時期から両者が合致して、彫り
込み内での中間成形体のいわゆる転がり現象が防止され
ることになる。これは、彫り込みに対して中間成形体の
位置がカム頂部側に偏っていて、材料（素材肉）ボリュ
ームの配分がそのカム頂部側に偏っていることにほかな
らないから、カム頂部側へ優先して材料ボリュームが配
分されてそのカム頂部側での材料充満が促進され、機能
上最も重要なカム頂部側での偏肉や欠肉を防止する上で
きわめて有効に作用するようになる。

【００２５】請求項１１に記載の発明は、請求項８〜１
０のいずれかの記載の前提として、隣り合う二つの工程
のうち前工程で成形された中間成形体の輪郭形状よりも
後工程で成形された中間成形体の輪郭形状の方が大きく
なるように設定されていて、後工程のダイスの彫り込み
に対して中間成形体を押し込み挿入する際に、予めカム
頂部を彫り込み側のカム頂部相当部に合致させた上で押
し込み挿入することを特徴とする。

【００２６】より具体的には、請求項１２に記載のよう
に、予めカム頂部を後工程側の彫り込みのカム頂部相当
部に合致させた上で中間成形体を押し込み挿入する手段
として、前工程側の彫り込みの重心位置に対して後工程
側の彫り込みの重心位置を所定量だけ予め上方側にオフ
セットさせておくか、もしくは請求項１３に記載のよう
に、予めカム頂部を後工程側の彫り込みのカム頂部相当
部に合致させた上で中間成形体を押し込み挿入する手段
として、前工程から後工程に中間成形体を搬送する過程
でその中間成形体の重心位置を所定量だけ下方に移動さ
せるものとする。

【００２７】したがって、これら請求項１１〜１３に記
載の発明では、後工程の彫り込みに対して前工程からの
中間成形体を挿入する際に、その中間成形体のカム頂部
と彫り込み側のカム頂部相当部が自律的に合致するよう
になる。

【００２８】請求項１４に記載の発明は、請求項８〜１
３のいずれかの記載を前提とした上で、カムピースの形
状と略相似形の断面形状をもつ異形形状で且つ長尺なコ
イル材を多段式鍛造機の初期工程に供給して、コイル材
からの素材の切断までも多段式鍛造機にて行うにあた
り、カム頂部相当部を外側にして巻き取ったコイル材の
巻き戻し開始位置が下側になるようにそのコイル材をア
ンコイラーにセットして、そのコイル材を巻き戻しなが
ら上記多段式鍛造機に供給することを特徴とする。

【００２９】すなわち、カム頂部相当部を外側にして巻
き取ったコイル材の巻き戻し開始位置が上側になるよう
にコイル材をアンコイラーにセットして、そのコイル材
を巻き戻しながら上記多段式鍛造機に供給することを前
提とした場合、そのコイル材から切断された素材の向き
はカム頂部側が上向きとなり、先に述べたようなカム頂
部側が下向きとなるような理想的な姿勢とは逆の姿勢と
ならざるを得ないことから、請求項１４に記載の発明で
はコイル材の巻き戻し開始位置が下側になるように予め
考慮したものである。

【００３０】したがって、この請求項１４に記載の発明
では、多段式鍛造機に切断材ではなくコイル材を直接供
給して、素材そのもの切断までも多段式鍛造機にて行う
ことを前提とした場合に、切断直後の素材の向きが各工
程での成形姿勢と一致したものとなり、鍛造工程の高速
化の上でより好ましいものとなる。

【００３１】

【発明の効果】請求項１，２に記載の発明によれば、少
なくとも輪郭成形工程とピアス工程および内径しごき工
程とを含んでなる製造方法を前提として、輪郭成形工程
における素材の途中工程形状であるところの一次成形後
の中間成形体の形状として、カム頂部側に向かって肉厚
寸法が漸増する形状となっていることから、カムピース
の長径方向の肉流れが促進されるとともに、カム頂部側
での素材肉の流速が相対的に大きくなってそのカム頂部
側に速やかに充満することから、曲率半径の小さなカム
頂部を速やかに且つ欠肉等の発生を伴うことなく容易に
成形できる効果がある。また、カム頂部側まで素材肉を
充満させるのに必要な成形荷重が軽減されて、金型の負
荷の低減と併せてその長寿命化を達成できるようにな
る。

【００３２】請求項３に記載の発明によれば、輪郭成形
工程に投入される素材には少なくともカムピースのカム
頂部となるべき部分にそのカムピースの頂部と同等の曲
率の円弧状部が予め形成されていることにより、特に長
径と短径との差の大きなカムピースすなわちカムリフト
量の大きなカムピースを冷間鍛造成形する際の輪郭形状
の成形が容易となり、特に曲率半径の小さなカム頂部ま
でも少ない工程数で容易に成形できる効果があるほか、
上記と同様に金型の負荷の低減と併せてその長寿命化を
達成できる利点もある。

【００３３】請求項４に記載の発明によれば、輪郭成形
工程に投入される素材には少なくともカムピースのカム
頂部となるべき部分にそのカムピースの頂部と同等の開
き角が予め付与されていることにより、請求項３に記載
の発明と同様の効果に加えて、カムピースの輪郭形状の
成形が一層容易となり、さらなる工程数の削減と金型の
長寿命化を達成できるようになるほか、特に請求項５に
記載のように、素材がカムピースと相似形をなしていて
その素材の長径と短径との比率がカムピースと同じ比率
に設定されていると上記の効果が一段と顕著となる。

【００３４】請求項６に記載の発明によれば、請求項１
〜５のいずれの記載においても輪郭成形工程とピアス工
程および内径しごき工程を含んでなる多工程鍛造プレス
工法を基本工法としているため、必要最小限の工程数で
所期の目的を達成することができるとともに連続成形が
可能となり、工程数の削減と中間在庫の解消によるコス
トダウンならびに生産性の向上を図ることが可能とな
る。

【００３５】請求項７に記載の発明によれば、素材とし
て冷間での成形性に優れた低炭素鋼もしくは低炭素の合
金鋼を用いているため、冷間鍛造により素材から一気に
カムピース形状に成形することが可能となり、カムピー
スの輪郭形状の冷間成形と内径形状の冷間成形を連続し
た工程で行うことができるようになって、工程数の削減
と工程間在庫の解消によるコストダウンが可能となる。

【００３６】その上、冷間鍛造処理後に浸炭焼入れ処理
を施して必要な表面硬さを確保するようにしているた
め、浸炭焼入れが施されたカムピースは高炭素鋼の焼入
れ品と比べてその硬さ分布が異なり、内部硬度は低いも
のとなる。そして、カムピースは相手側となるシャフト
にマンドレルを挿入して拡径結合する際に衝撃荷重を受
けることになるが、上記のようにカムピースの内部硬さ
が低いことが有利に作用し、結果として耐衝撃性が向上
して拡径時のカムピースの割れの発生を防止することが
可能となる。

【００３７】請求項８，９に記載の発明によれば、上記
各工程での成形がカム頂部側を下向きにした状態でそれ
ぞれ冷間処理として多段式鍛造機にて行われるようにな
っていて、さらに請求項１０に記載の発明によれば、各
工程間での中間成形体の搬送もカム頂部側を下向きにし
た状態で行われるようになっていることから、前工程か
ら搬送されてきた中間成形体を後工程の彫り込みに挿入
さえすれば、中間成形体のカム頂部とそれの成形を司る
彫り込みのカム頂部相当部とが直ちに合致することにな
る。その結果、彫り込み内での中間成形体のいわゆる転
がり現象を防止できることはもちろんのこと、彫り込み
に対して中間成形体の位置がカム頂部側に偏っていて、
実質的に材料配分が早い時期からカム頂部側に偏ってい
ることにほかならないから、カム頂部側での材料充満が
一段と促進されて、機能上最も重要なカム頂部側での偏
肉や欠肉を確実に防止して、鍛造品質の向上に大きく貢
献できるようになる。

【００３８】請求項１１に記載の発明によれば、後工程
のダイスの彫り込みに対して中間成形体を押し込み挿入
する際に、予めカム頂部を彫り込み側のカム頂部相当部
に合致させた上で押し込み挿入するようにしたものであ
り、また請求項１２，１３に記載の発明によれば、その
具体的手段として、前工程側の彫り込みの重心位置に対
して後工程側の彫り込みの重心位置を所定量だけ予め上
方側にオフセットさせておくか、もしくは前工程から後
工程に中間成形体を搬送する過程でその中間成形体の重
心位置を所定量だけ下方に移動させるようにしたもので
あるから、その中間成形体のカム頂部と彫り込み側のカ
ム頂部相当部が自律的に合致するようになり、カム頂部
側での材料充満効果が一段と促進されて、カム頂部側で
の偏肉や欠肉をより確実に防止できる利点がある。

【００３９】請求項１４に記載の発明によれば、カムピ
ースの形状と略相似形の断面形状をもつ異形形状で且つ
長尺なコイル材を多段式鍛造機に直接供給するにあた
り、その切断後の素材の向きが上記カム頂部を下向きと
した姿勢と一致するように予め考慮したものであるか
ら、カム頂部側への材料充満がより一層促進されて、カ
ム頂部側での偏肉や欠肉を防止しつつその形状精度が一
層安定化するほか、素材として切断材を使用した場合と
比べて鍛造工程数の削減と製造コストの低減が図れるよ
うになる。

【００４０】

【発明の実施の形態】図１〜９は本発明に係るカムピー
スの製造方法のより好ましい実施の形態を示している。

【００４１】図１の（Ａ）に示すように、冷間鍛造、浸
炭焼き入れおよび組立工程を経て組み立てられることに
なる組立式カムシャフトについて、本実施の形態ではそ
のカムピース１の素材Ｗとして低炭素鋼もしくは低炭素
の合金鋼（例えば、炭素Ｃの含有量が０．２％のＳＣｒ
４２０Ｈ材）を用いることを前提とする。低炭素の材料
は冷間での成形性が良いため、冷間鍛造により素材Ｗか
ら一気にカムピース形状に成形することが可能となる。
その結果、後述するようにカムピース１の輪郭形状を成
形するための冷間成形と内径形状を成形するための冷間
成形を連続の工程で行うことができるようになり、工程
数の削減と工程間在庫の解消によるコストダウンが可能
となる。

【００４２】冷間鍛造の工程はさらに図１の（Ｂ），
（Ｃ）のように細分化されており、中実円筒状（円柱
状）の素材Ｗをもってカムピース１の形状に成形する輪
郭成形工程と、カムピース１の厚み寸法を整える矯正工
程と、カムピース１の中央部に形成されるシャフト穴２
の打ち抜き加工を行うピアス工程と、シャフト穴２の内
周面について例えば穴スプライン形状の如き異形形状に
仕上げ成形する内径しごき工程とが含まれている。これ
だけの工程数であれば輪郭成形工程から内径しごき工程
までの全ての工程を高速の多工程鍛造プレス機（多段式
冷間鍛造機）にて連続成形することが可能となり、サイ
クルタイムの短縮化による生産性の向上とコストダウン
が図れるようになる。

【００４３】輪郭成形工程は、さらに一次成形工程と二
次成形工程とに分かれており、一次成形工程では円柱状
の素材Ｗをその軸心方向に据え込んで長円形状もしくは
略小判状に据え込み変形させるとともに、その変形した
途中工程形状であるところの中間成形体Ｗ１の上面すな
わちカムピース１の一方の側面に相当する部分を二つの
平面５ａ，５ｂを含む形状に有段成形して、後述するよ
うにカムピース１のカム頂部（ノーズ部）３となるべき
部分に向かってその肉厚が漸増する形状に成形する。

【００４４】また、二次成形工程では、一次成形工程に
て有段成形された中間成形体Ｗ１をさらに偏平化させる
べく据え込んで輪郭形状をカムピース１の形状に整える
とともに、シャフト穴２となるべき部分に凹陥部４を印
圧成形する。この工程での凹陥部４の成形は必ずしも必
要なものではないが、素材肉の分配を早い時期から行っ
て後述するピアス加工の際にスクラップとなるべき領域
を可及的に少なくする上で有効に作用する。

【００４５】この二次成形工程をもって輪郭成形工程を
終えた場合に中間成形体Ｗ１の一部にはなおも欠肉Ｑが
発生する可能性がある。そこで、輪郭成形工程に続く矯
正工程では中間成形体Ｗ１の輪郭形状をさらに整えなが
ら厚み方向に据え込んで、欠肉Ｑがなくなるように矯正
する。

【００４６】ピアス工程では、中間成形体Ｗ１のうち先
に凹陥部４が形成された部分を、これを下穴としてせん
断工法にて打ち抜いてシャフト穴２を成形する。さら
に、内径しごき工程ではシャフト穴２についてマンドレ
ルの圧入をもってしごき加工を施し、シャフト穴２の内
周面を穴スプラインの如き形態で凹凸形状に仕上げる。

【００４７】図１では素材Ｗとして円柱状のものを示し
ているが、例えば図２に示すように製品であるカムピー
ス１の輪郭形状と相似形をなすいわゆる異形形状の素材
Ｗｃを用いることがより望ましい。このような異形形状
の素材Ｗｃは例えば図３に示すような連続鋳造法によっ
て成形することが可能である。すなわち、保持炉１１内
の溶湯を水等による冷却装置１２にて強制冷却されたダ
イ１３を通しながら引き抜き装置１４にて引き抜くこと
で異形形状の棒状素材Ｗｎとして鋳造成形される。な
お、この種の技術は例えば特開平５−１０４２０９号公
報等で公知である。

【００４８】素材Ｗ（またはＷｃ）は円柱状のものであ
るか異形形状のものであるかにかかわらず予め前工程に
て棒状素材から所定寸法に切断し、これを図１に示した
輪郭成形工程に投入することも可能であるが、棒状素材
を直接多工程鍛造プレス機に供給してその初期工程にて
切断し、そのまま後工程である輪郭成形工程に投入する
のが工程短縮および中間在庫解消の上で望ましい。ま
た、上記異形形状の素材Ｗｃの成形法としては、上記連
続鋳造法によって直接成形する方法のほか、丸棒状に鋳
造しながら引き抜き成形したものをロール成形等にて異
形形状にし、これを切断工程に投入するようにしてもよ
い。

【００４９】上記のように素材Ｗｃを予め異形形状とし
た場合には、鍛造時におけるカムピース１の長径方向へ
の材料移動が少なくて済むため、長径と短径との差が大
きいカムピース１すなわちカムリフト量が大きいかもし
くはカム頂部３が一段と尖ったカムピース１の成形を容
易に行えるほか、輪郭成形工程内での工程数を少なくす
る上でも有効に作用する。しかも、素材形状から必要と
するカムピース１の形状となるまでの変形量が少なくな
ることによって金型の負荷が軽減されて、その長寿命化
の上でも有利となる。したがって、一次成形工程での変
形量を一段と小さくすることができ、カムピース１の大
きさ等によっては実質的に図１の一次成形工程と二次成
形工程とを一緒にして輪郭成形工程を一工程化すること
も可能である。

【００５０】図２の（Ａ）に示した異形形状の素材Ｗｃ
はカム頂部（ノーズ部）３に相当する部分の円弧状部と
しての曲率半径Ｒ０、カム頂部３の開き角θ０、および
長径Ｄ０と短径ｄ０との比Ｄ０／ｄ０により定義される
が、それらの曲率半径Ｒ０および開き角θ０の値のほか
Ｄ０／ｄ０の値のそれぞれが、同図（Ｂ）に示すように
最終製品形状であるカムピース１のカム頂部３の曲率半
径Ｒ１、開き角θ１、および長径Ｄ１と短径ｄ１との比
Ｄ１／ｄ１と同じになるのが望ましい。ただし、成形限
界や設備能力限界等の成形上の制約から全ての条件を満
たし得ない場合には、（１）カム頂部の曲率半径Ｒ０、
（２）カム頂部の開き角θ０、（３）長径Ｄと短径ｄと
の比Ｄ０／ｄ０の順に優先順位として、素材Ｗｃの形状
と製品であるカムピース１の形状とを一致させるように
する。なお、ここでの優先順位は、図１の輪郭成形工程
において円柱状の素材Ｗからカムピース１を成形する場
合の形状精度出しの難しさの順位と対応している。

【００５１】ここで、上記カム頂部３の開き角θとは、
図２に示すようにカムピース１のベースサークルとこれ
よりも小さなカム頂部３の円弧部とを両者が共有する二
つの接線にてつなげた形状の接線カムを想定した場合に
二つの接線同士のなす角度をいう。

【００５２】図１の輪郭成形工程にて一次成形を終えた
素材Ｗの途中工程形状すなわち中間成形体Ｗ１は、図４
にも示すように、製品であるカムピース１の一方の側面
に相当する面のうちカム頂部３側に相当する部分５ａと
それと反対側の部分５ｂとが他方の側面と平行でありな
がらカム頂部３側の部分５ａの方が高くなるようにそれ
ら二つの平面５ａ，５ｂの間に段差を有した形状となっ
ていることにより、中間成形体Ｗ１としての厚み寸法が
カム頂部３側に向かって漸増する形状となっている。こ
の思想を先に述べた異形形状の素材Ｗｃに適用した場
合、図５に示すように素材Ｗｃの途中工程形状である中
間成形体Ｗ１と製品たるカムピース１のそれぞれの同一
角度α°での断面積が共に同じであることを意味してい
る。

【００５３】上記カムピース１のような非対称で且つ一
方向にボリュームが偏っている製品形状に対し、その中
間成形体Ｗ１の形状として厚み方向で素材ボリュームを
確保し、後から厚み寸法を徐々に均一化しながらカム頂
部３に相当する部分に材料を寄せて充満させる。こうす
ることにより、材料の充満がとかく不十分となりやすい
カム頂部３側への材料の流れもしくは塑性流動を促進し
て、一段とカム頂部３の尖ったカムピース１の成形が可
能となるとともに、欠肉等による不良率が大幅に改善さ
れる。もちろん、材料の流動が促進されることによって
成形に要する荷重が軽減されて、金型の長寿命化にも寄
与できることになる。

【００５４】また、上記のように素材ＷまたはＷｃを元
形状とする中間成形体Ｗ１が二つの平面５ａ，５ｂを含
む段差を有した形状となっていると、一次成形工程に続
く二次成形工程での中間成形体Ｗ１の姿勢が安定化し、
特に欠肉の発生防止に有効に作用する。例えば、図６に
示すように、中間成形体Ｗ１が互いに平行な二つの面５
ａ，５ｂを含む段差を有した形状となっていると、ダイ
ス６とパンチ７とで据え込む二次成形の際に断面方形状
に正しく塑性変形して欠肉等の発生防止の上で有利には
たらくのに対して、互いに平行な二つの面５ａ，５ｂを
含む段差を有していない場合には、図７に示すように成
形途中で中間成形体Ｗ１の転び現象が生じて断面台形状
もしくは菱形状に変形してしまい、欠肉Ｑ等の発生が余
儀なくされる。

【００５５】図１に示した輪郭成形工程の二次成形工程
において凹陥部４を成形しているのは、カム頂部３とな
るべき部分に積極的に材料を寄せるとともに、後工程で
のピアス加工の際に穴あけの起点となる下穴として機能
させるためである。その一方で、凹陥部４を同時成形す
ると、その周辺部での材料隆起に伴い厚みの不均一さの
発生が不可避となる。そこで、輪郭成形工程に続く矯正
工程はこの厚みの不均一さを矯正するために行われる。

【００５６】ピアス工程において、シャフト穴２を打ち
抜き成形した後に、内径しごき工程にてシャフトと同一
断面形状のピン状のマンドレル等をシャフト穴２に挿入
してしごき加工を施すことにより、シャフト穴２を穴ス
プラインのごとき形状に仕上げる。これにより、図８に
示すような製品としてのカムピース１を得る。

【００５７】こうして塑性加工を終えたカムピース１に
図１に示したように浸炭焼入れを施し、必要な表面硬さ
を確保する。すなわち、先に述べたように素材Ｗまたは
Ｗｃ自体が高炭素鋼と異なり表面の炭素量が不足してい
るので、後工程での浸炭処理が必要となる。浸炭焼入れ
が施されたカムピース１は、図９に示すように高炭素鋼
の焼入れ品と比べてその硬さ分布が異なり、内部硬度は
低いものとなる。

【００５８】カムピース１は最終的には相手側となるシ
ャフトと組み合わされることになるが、そのシャフトに
マンドレルを挿入して拡径（拡管）結合する際に衝撃荷
重を受け、その入力が組み付け時のカムピース１の割れ
の原因となる。この際に、上記のようにカムピース１の
内部硬さが低いことが有利に作用し、耐衝撃性が向上し
て拡径時のカムピース１の割れの発生を防止することが
可能となる。特に、素材ＷもしくはＷｃとして予めホウ
素（Ｂ）を添加することにより衝撃強度を向上させた材
料を用いると、上記の拡径処理時の割れ防止の上で一段
と有利となる。

【００５９】図１０以下の図面は上記の製造方法のもと
での多工程鍛造プレス機の具体的加工手順を示してい
る。

【００６０】図１０は上記輪郭成形工程のうちの一次成
形工程を示しており、ノックアウトピン２１を有するダ
イス２２の中に図１１に示すような異形形状の素材Ｗｃ
を挿入した上でパンチ２３により据え込む。これによ
り、素材Ｗｃの途中工程形状すなわち中間成形体Ｗ１
は、図１２にも示すように製品であるカムピース１の一
方の側面に相当する面のうちカム頂部３側に相当する面
５ａとそれと反対側の面５ｂとが他方の側面と平行であ
りながらカム頂部３側の面５ａの方が高くなるように段
差を有した形状となり、結果として中間成形体Ｗ１とし
ての厚み寸法がカム頂部３側に向かって漸増する形状に
鍛造成形される。

【００６１】図１３は輪郭成形工程のうちの二次成形工
程を示しており、ロアパンチ２４を有するダイス２５の
中に図１２に示した中間成形体Ｗ１を挿入した上でアッ
パーパンチ２６により据え込み、二つの面５ａ，５ｂ同
士の段差をなくすように平坦化するとともに、両面に凹
陥部４ａ，４ｂを印圧成形する。これによって図１４に
示すような中間成形体Ｗ１を得る。なお、凹陥部４ａ，
４ｂは先に述べた穴スプライン形状のごときシャフト穴
２の下穴として機能することから、ここではその形状に
近付けるために多角形の形状にしてある。

【００６２】図１５は輪郭成形工程に続く矯正工程を示
しており、ダイス２７内にてロアパンチ２８とアッパー
パンチ２９とで図１４に示した中間成形体Ｗ１を加圧拘
束して形状の矯正を行う。その結果として、図１６に示
すようにより形状精度が高められた中間成形体Ｗ１を得
る。

【００６３】図１７はピアス工程を示しており、ダイス
３０内にて図１６に示した中間成形体Ｗ１に対し、ピア
スパンチ３３とアッパーパンチ３２とのせん断作用に基
づきシャフト穴２を打ち抜き成形する。なお、ピアスパ
ンチ３３の先端は軸スプライン形状に形成されており、
図１８に示すように中間成形体Ｗ１の中央部がシャフト
穴２として打ち抜かれることでスクラップＳが発生す
る。

【００６４】図１９は内径しごき加工工程を示してお
り、ダイス３４内にて図１８に示した中間成形体Ｗ１に
対し、内径しごき加工用の軸スプライン形状のカウンタ
ーパンチ３７をシャフト穴２に圧入して、そのシャフト
穴２を穴スプライン形状の正規形状に仕上げる。その結
果として、図２０に示すようなカムピース１が得られる
ことになる。なお、図１９に示したカウンターパンチ３
７に代えて図２１に示したカウンターパンチ４７を用い
ることもできる。

【００６５】図２２以下の図面は本発明の第２の実施の
形態を示す図であり、図１の（Ｂ），（Ｃ）に示した各
工程での成形をいわゆる横打ち式の多段式冷間鍛造機
（コールドフォーマー）にて行うようにした場合の例を
示している。

【００６６】多段式冷間鍛造機５０は、図１のほか図２
２に示すように、ボルスタ５１を主体として、コイル材
から図２に示すような異形形状の素材Ｗｃを切断する切
断工程Ｓ１と、同じく輪郭成形工程の一次成形工程Ｓ２
および二次成形工程Ｓ３と、矯正工程Ｓ４、ピアス工程
Ｓ５および内径しごき工程Ｓ６、およびワーク排出工程
Ｓ７とを有している。なお、図１の（Ｂ），（Ｃ）の幾
つかの工程を経ながらカムピース１としての完成度が高
まるのに併せてその外径寸法が徐々に大きくなるように
予め考慮されている。

【００６７】切断工程Ｓ１には、図２２の紙面と直交方
向から供給されるコイル材（コイル材そのものについて
は後述する）を図２のような異形形状の素材Ｗｃに切断
するカッター５２と切断後の素材Ｗｃを把持するグリッ
パ５３が設けられている一方、一次成形工程Ｓ２、二次
成形工程Ｓ３、矯正工程Ｓ４、ピアス工程Ｓ５および内
径しごき工程Ｓ６にはそれぞれにダイス５４が設けられ
ている。また、最終のワーク排出工程Ｓ７には図２２の
紙面と直交方向から出没するワーク排出パンチ５５が設
けられている。そして、この多段式冷間鍛造機５０は図
１０，１３，１５，１７，１９におけるダイスとパンチ
との対向軸線方向を水平にしたものと理解することがで
きるから、ボルスタ５１に対して水平方向から接近離間
動作する図示外のラムには各ダイスに対向するパンチが
設けられている。

【００６８】ボルスタ５１の上方には、各工程Ｓ２〜Ｓ
６で成形された中間成形体Ｗ１を次工程に順次搬送する
ための搬送装置５６が設けられている。この搬送装置５
６は、エアシリンダあるいはサーボモータ等を主体とす
る駆動ユニット５７の作動に基づいて水平往復移動する
スライダ５８に、中間成形体Ｗ１もしくはカムピース１
を把持するための合計５個のグリッパ５９Ａ〜５９Ｅを
装着したもので、各グリッパ５９Ａ〜５９Ｅは対応する
ダイス５４の前面側にこれと干渉しないように位置して
いるとともに、スライダ５８の往復動ストロークおよび
グリッパ同士の間隔は各工程Ｓ２〜Ｓ７間ピッチと等し
くなるように設定してある。なお、この種の搬送装置を
備えた多段式鍛造機は例えば特開平１１−４７８７７号
公報等で公知である。

【００６９】そして、図２２の状態を搬送待機状態とす
ると、後述するように搬送待機状態にある各グリッパ５
９Ａ〜５９Ｅには各工程Ｓ２〜Ｓ６での成形を終えた中
間成形体Ｗ１が把持され、その後にスライダ５８の往動
動作に基づき各グリッパ５９Ａ〜５９Ｅが一斉に次工程
に移動することで各グリッパ５９Ａ〜５９Ｅに把持され
ている中間成形体Ｗ１が次工程へと搬送される。各グリ
ッパ５９Ａ〜５９Ｅはその次工程での成形が終了するま
でスライダ５８とともに次工程で一時待機し、成形が終
了すると再びスライダ５８の復動動作に基づき搬送待機
状態すなわち図２２に示す位置まで戻ることになる。

【００７０】なお、切断工程Ｓ１にあるグリッパ５３も
上記の各グリッパ５９Ａ〜５９Ｅと同期作動し、後述す
るように切断工程Ｓ１のカッター５２にてコイル材から
切断された異形形状の素材Ｗｃを把持した上でこれを一
次成形工程Ｓ２まで搬送する役目をする。

【００７１】各グリッパ５３および５９Ａ〜５９Ｅは図
２３に示すように揺動開閉自在な一対の爪片６０を備え
ていて、グリッパ本体６１と各爪片６０とが板ばね６２
にて連結されていることにより、各爪片６０には板ばね
６２のばね定数によって決定される把持力によって中間
成形体Ｗ１もしくはカムピース１を把持するようになっ
ている。各爪片６０における把持面の開口縁には比較的
大きなＣ面取り（面取り部を符号６３で示す）が施され
ていて、後述するように爪片６０が把持している中間成
形体Ｗ１よりも所定量だけ大きなパンチが進入してきた
ときには、そのパンチをもって爪片６０を押し広げなが
ら中間成形体Ｗ１を押し出すのを許容するようになって
いる。

【００７２】ここで、一次成形工程Ｓ２から内径しごき
工程Ｓ６へと順次加工が進むのに伴い、その都度中間成
形体Ｗ１としての輪郭形状が少しずつ大きくなるように
予め設定されており、したがって、各グリッパ５９Ａ〜
５９Ｅは上記の輪郭形状の違いに対応できるだけの把持
代を予め持たせてある。

【００７３】したがって、このような多段式冷間鍛造機
５０の構造によれば、例えば一次成形工程Ｓ２を代表例
として図２４を参照しながらその詳細を説明すると、同
図（Ａ）に示すように、先のスライダ５８の往動動作に
同期して切断加工後の異形形状の素材Ｗがグリッパ５５
３に把持された状態で一次成形工程Ｓ２のダイス５４の
前面位置まで搬送されて、その位置に位置決めされる。
すなわち、ダイス５４側の彫り込み（インプレッショ
ン）６４とグリッパ５３に把持されている素材Ｗの輪郭
とが一致するように位置決めされる。そして、その一次
成形工程Ｓ２のパンチ６５が前進動作すると、パンチ６
５はグリッパ５３の爪片６０を押し広げながら素材Ｗを
彫り込み６４内に押し込んで、同図（Ｂ）に示すように
図１０と同様の形態で一次成形を施すことになる。

【００７４】一次成形が終了すると同図（Ｃ）に示すよ
うに最初にパンチ６５が後退し、次いでそれまで一次成
形工程Ｓ２で待機していたグリッパ５３を含む全てのグ
リッパ５９Ａ〜５９Ｅ（グリッパ５９Ａ〜５９Ｅはいず
れも素材Ｗｃもしくは中間成形体Ｗ１を把持していな
い）がスライダ５８の復動動作により一斉に元の位置に
戻る。これにより、一次成形工程Ｓ２にはグリッパ５３
に代わってグリッパ５９Ａが位置することになる。この
状態で同図（Ｄ）に示すようにノックアウトパンチ（ノ
ックアウトピン）６６が前進動作して、彫り込み６４内
の中間成形体Ｗ１を押し出しながら、なお且つその中間
成形体Ｗ１をもってグリッパ５９Ａの爪片６０を押し広
げて一次成形後の中間成形体Ｗ１をグリッパ５９Ａに把
持させる。グリッパ５９Ａが中間成形体Ｗ１を把持する
とノックアウトパンチ６６は直ちに元の位置に戻る。

【００７５】この状態は、グリッパ５９Ａが入れ替わっ
ている以外は同図（Ａ）の状態と同じであり、したがっ
て、搬送装置５６のスライダ５８が次の搬送動作を行う
時にはそのグリッパ５９Ａに把持されている一次成形終
了後の中間成形体Ｗ１は次の二次成形工程Ｓ３へと搬送
されることになる。

【００７６】このような一連の動作は、一次成形工程Ｓ
２以外の各工程Ｓ３〜Ｓ６においても基本的に同様であ
って、全ての工程Ｓ１〜Ｓ７の動作が同期して且つ並行
して行われる。ただし、ワーク排出工程Ｓ７において
は、図２５に示すように各工程Ｓ２〜Ｓ６のノックアウ
トパンチ６６が前進動作するのと同期してワーク排出パ
ンチ６７が前進動作して、内径しごき加工を終えたカム
ピース１（図１参照）をグリッパ５９Ｅから押し出す動
作のみが行われる。そして、グリッパ５８Ｅから解放さ
れたカムピースは製品として回収される。

【００７７】ここで、各工程Ｓ２〜Ｓ６におけるダイス
５４の彫り込み６４は、図２６に示すようにカム頂部３
の成形を司ることになるいわゆるカム頂部相当部が下向
きとなるように設定されており、同時にこの彫り込み６
４の姿勢に対して中間成形体Ｗ１の姿勢を合わせるべ
く、先に述べたグリッパ５３および搬送装置５６による
素材Ｗｃもしくは中間成形体Ｗ１の搬送姿勢もまたその
カム頂部３側が下向きとなるように予め設定されてい
る。

【００７８】したがって、図２４に示した一次成形工程
Ｓ２を例にとって説明すれば、パンチ６５による押し出
し動作によってグリッパ５３から異形形状の素材Ｗｃを
解放しつつこれを彫り込み６４に押し込む際に、図２
６，２７にも示すようにグリッパ５３から解放された瞬
間に素材Ｗｃはわずかな量βだけ自重落下し、カム頂部
３側が下向きであるためにそのカム頂部３側のプロフィ
ールをもって直ちに素材Ｗｃと彫り込み６４のカム頂部
相当部とが合致して、いわゆるセルフロケート機能もし
くは自動調芯機能が発揮されることになる。

【００７９】より詳しくは、図２７にも示すように、グ
リッパ５３に把持されていた異形形状の素材Ｗｃがパン
チ６５によって押し出されてその把持力から解放された
瞬間に所定量βだけ自重落下して、直ちにそのカム頂部
３と彫り込み６４側のカム頂部相当部とが合致して、実
質的にカム頂部３側に材料配分が偏った状態のままで彫
り込み６４の底部側に押し込まれることで一次成形が施
されることになる。

【００８０】そのため、素材Ｗｃにパンチ６５の加圧力
が作用するよりもかなり早い時期からカム頂部３側に材
料配分が偏っていて、そのカム頂部３側は予め優先して
材料（素材肉）が充満していることになり、冷間鍛造で
あることもさることながら尖鋭状であるがためにとかく
材料が充満しにくいとされるカム頂部３側に充分に材料
を充満させることができ、特にそのカム頂部３側での偏
肉や欠肉の発生を防止して鍛造品質の向上に寄与できる
ようになる。

【００８１】逆に言えば、図２８に示すように各ダイス
５４における彫り込み６４の向きをカム頂部３側が上向
きとなるように設定した場合には、素材Ｗｃが自重落下
した瞬間に彫り込み６４内で素材Ｗｃの転び現象が発生
し、材料充満不足のために特にカム頂部３側での偏肉や
欠肉が発生しやすくなるのであって、上記実施の形態で
はこのような不具合を効果的に解消できる。

【００８２】なお、図２６，２７の挙動は図１，２４に
示した一次成形工程Ｓ２を例にとって説明したが、それ
以外の各工程Ｓ３〜Ｓ６についてもその挙動は基本的に
同様である。また、異形形状の素材Ｗｃに代えて図１に
示したような円柱状の素材ＷをＷを使用した場合でも、
図２９から明らかなように同様にしてカム頂部３側を重
視した材料配分を与えることができることは言うまでも
ない。

【００８３】さらに、図３０に示すように、例えば先に
述べた一次成形工程Ｓ２におけるダイス５４の彫り込み
６４と後工程である二次成形工程Ｓ３の彫り込み６４と
の関係についてみた場合、前工程である一次成形工程Ｓ
２から後工程である二次成形工程Ｓ３へと中間成形体Ｗ
１を水平に且つ平行移動させて搬送することを前提とし
ているため、双方の彫り込み６４の重心位置Ｇは互いに
一致させてあり、それがために図２６，２７に示したよ
うに中間成形体Ｗ１を二次成形工程Ｓ３の彫り込み６４
に押し込む際に所定量βだけ中間成形体Ｗ１が自重落下
することになる。

【００８４】そこで、図３０に示すように、後工程であ
る二次成形工程Ｓ３の彫り込み６４の重心位置Ｇを前工
程である一次成形工程Ｓ２の彫り込み６４の重心位置Ｇ
に対して所定量ａ（＝β）だけ上方に予めオフセットさ
せておくと、上記の自重落下量βが相殺されることにな
る。つまり、図３２に示すように一次成形工程Ｓ２から
搬送されてきた中間成形体Ｗ１がグリッパ５９Ａに把持
されている段階で既にそのカム頂部３と彫り込み６４側
のカム頂部相当部とはその高さ位置が一致していること
になり、先のオフセット量β分だけの自重落下を伴うこ
となしに彫り込み６４と中間成形体Ｗ１との相互関係と
して、カム頂部３側に材料配分を優先もしくは偏らせた
状態とすることができ、中間成形体Ｗ１と彫り込み６４
との相対位置決め精度が一段と向上する。

【００８５】ここで、図３０に示したように前工程であ
る一次成形工程Ｓ２と後工程である二次成形工程Ｓ３と
の彫り込み６４，６４同士の間に上記のようなオフセッ
ト量ａを設定しない場合であっても、中間成形体Ｗ１の
搬送姿勢としてそのカム頂部３側が下向きとなるように
設定しておけば、一次成形工程Ｓ２から二次成形工程Ｓ
３への中間成形体Ｗ１の搬送過程において上記オフセッ
ト量ａと同等分だけ中間成形体Ｗ１を積極的に下降（オ
フセット）させるようにすれば上記と同様の効果が得ら
れることになる。

【００８６】これら前工程と後工程との間での彫り込み
６４のオフセット量ａ（＝β）の設定もしくは搬送過程
でのオフセット量ａは、二つの工程が相互に隣接してい
ることになる他の工程Ｓ４〜Ｓ６においても同様に設定
されている。

【００８７】次に、図２２の多段式冷間鍛造機５０に供
給されることになる異形形状のコイル材の好ましい形態
について説明する。

【００８８】図３に示すような例えば連続鋳造法により
成形された棒状素材Ｗｎは、後工程にて図３３に示すよ
うにカム頂部３側とは反対側の面を内側として所定のド
ラムに巻き取られることでコイル材７０とされ、このコ
イル材７０は図３４に示すように多段式冷間鍛造機５０
の前段に配置されるアンコイラー７１にセットされる。
なお、図３３に示すようにカム頂部３側を外側にして棒
状素材Ｗｎを巻き取るのは、カム頂部３側を内側にする
と接触面積が小さいために安定性が悪く、また機能上最
も重要なカム頂部３を変形させてしまうおそれがあるた
めである。そして、コイル材７０はアンコイラー７１に
て巻き戻されながら矯正機７２を経た上で多段式冷間鍛
造機５０に供給されて、図２２の切断工程Ｓ１のダイス
から順次送り出されることになる。

【００８９】この場合において、図３４に示すようにコ
イル材７０の巻き戻し開始位置７３が上側になるように
アンコイラー７１にセットすると、コイル材７０の始端
部ではカム頂部３側が上向きとなってしまい、先に述べ
たような多段式鍛造に理想とされる姿勢すなわちカム頂
部３側が下向きとなるような姿勢と一致しないことにな
る。したがって、切断工程Ｓ１で切断された素材Ｗｎを
一次成形工程Ｓ２に搬送するまでの間にその姿勢を反転
させる必要が生じることとなって好ましくない。

【００９０】そこで、図３５に示すようにコイル材７０
の巻き戻し開始位置７３が上側になるようにそのコイル
材７０をアンコイラー７１にセットするものとし、こう
することによりコイル材７０の始端部での姿勢が多段式
鍛造に理想とされる姿勢すなわちカム頂部３側が下向き
となるような姿勢と一致させることができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカムピースの製造方法の好ましい
実施の形態としてその工程の概略構成を示す説明図。

【図２】異形形状の素材と製品形状とを比較した説明
図。

【図３】棒状素材を得るための連続鋳造法の概略を示す
説明図。

【図４】有段成形した中間成形体の構成説明図。

【図５】途中工程形状である中間成形体と製品形状とを
比較した説明図。

【図６】図４，５の中間成形体を用いた二次成形工程の
説明図。

【図７】中間成形体に互いに平行な二つの面がない場合
の二次成形工程の説明図。

【図８】図１の内径しごき工程をもって完成したカムピ
ースの説明図。

【図９】浸炭焼入れ処理後のカムピースの硬さ分布を示
す特性図。

【図１０】図１に示す輪郭成形工程のうち一次成形工程
の詳細を示す要部拡大説明図。

【図１１】図１０の一次成形工程で使用される異形形状
の素材の説明図。

【図１２】図１０の一次成形工程で得られた中間成形体
の説明図。

【図１３】図１に示す輪郭成形工程のうち二次成形工程
の詳細を示す要部拡大説明図。

【図１４】図１３の二次成形工程で得られた中間成形体
の説明図。

【図１５】図１に示す矯正工程の詳細を示す要部拡大説
明図。

【図１６】図１５の矯正工程で得られた中間成形体の説
明図。

【図１７】図１に示すピアス工程の詳細を示す要部拡大
説明図。

【図１８】図１７のピアス工程で得られた中間成形体の
説明図。

【図１９】図１に示す内径しごき工程の詳細を示す要部
拡大説明図。

【図２０】図１９の内径しごき工程をもって完成したカ
ムピースの説明図。

【図２１】図１９の内径しごき工程で使用される工具の
他の例を示す説明図。

【図２２】本発明の第２の実施の形態として横打ち式の
多段式冷間鍛造機の概略構成を示す正面説明図。

【図２３】図２２の多段式冷間鍛造機で使用されるグリ
ッパの要部拡大図。

【図２４】図２２の一次成形工程におけるダイスとグリ
ッパとの間での素材もしくは中間成形体の受け渡し状態
を示す断面説明図。

【図２５】図２２のワーク排出工程での作動を示す断面
説明図。

【図２６】一次成形工程における素材とダイス側の彫り
込みとの関係を示す説明図。

【図２７】図２６の垂直断面での作動説明図。

【図２８】図２６の素材および彫り込みの向きを逆向き
にした場合の説明図。

【図２９】図２６の異形形状の素材に代えて円柱状素材
を用いた場合のその素材とダイス側の彫り込みとの関係
を示す説明図。

【図３０】図２２における一次成形工程と二次成形工程
の彫り込みの相対位置関係を示す説明図。

【図３１】図３０の彫り込み同士の相対位置関係として
上下方向に所定量のオフセット量を設定した場合の説明
図。

【図３２】図３１の垂直断面での作動説明図。

【図３３】異形形状の素材として切断される前のコイル
材の要部拡大断面説明図。

【図３４】アンコイラーに対するコイル材の一般的なセ
ット状態を示す説明図。

【図３５】第２の実施の形態で採用されるコイル材のア
ンコイラーに対するセット状態を示す説明図。

【符号の説明】

１…製品としてのカムピース ２…シャフト穴 ３…カム頂部（ノーズ部） ４…凹陥部 ４ａ，４ｂ…凹陥部 ５ａ，５ｂ…平面 ５０…横打ち式の多段式冷間鍛造機 ６４…彫り込み ７０…コイル材 ７１…アンコイラー ７３…巻き戻し開始位置 Ｑ…欠肉 Ｒ０…円弧状部としてのカム頂部の曲率 Ｓ１…切断工程 Ｓ２…一次成形工程（輪郭成形工程） Ｓ３…二次成形工程（輪郭成形工程） Ｓ４…矯正工程 Ｓ５…ピアス工程 Ｓ６…内径しごき工程 Ｓ７…ワーク排出工程 Ｗ…素材 Ｗ１…中間成形体 Ｗｃ…異形形状の素材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｌ 1/04 Ｆ０１Ｌ 1/04 Ｃ // Ｂ２１Ｋ 1/20 Ｂ２１Ｋ 1/20 Ｆターム(参考） 3G016 BA34 CA03 EA03 FA04 FA06 FA12 GA00 4E087 AA04 AA08 AA10 BA02 BA20 CA11 CA31 CB03 DA04 DB03 DB05 DB06 DB22 DB24 EC01 HA67

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素材をカムピースの厚み方向に据え込ん
   でカムピースの輪郭形状を鍛造成形する輪郭成形工程
   と、輪郭成形後の中間成形体の中央部にシャフト穴を打
   ち抜き成形するピアス工程と、シャフト穴の内周面を凹
   凸形状に仕上げ成形する内径しごき工程とを含んでい
   て、 上記各工程での成形が冷間処理として行われるととも
   に、 上記輪郭成形工程での素材の途中工程形状として、カム
   ピースの一方の側面に相当する面のうちカム頂部側の部
   分とそれと反対側の部分とが他方の側面と平行でありな
   がらカム頂部側の部分の方が高くなるように段差を有し
   た形状となっていることにより、素材としての厚み寸法
   がカム頂部側に向かって漸増する形状となっていること
   を特徴とする組立式カムシャフト用カムピースの製造方
   法。
2. 【請求項２】 上記輪郭成形工程は少なくとも一次成形
   工程とそれに続く二次成形工程とに分かれていて、 一次成形後の中間成形体は、カムピースの一方の側面に
   相当する面のうちカム頂部側の部分とそれと反対側の部
   分とが他方の側面と平行でありながらカム頂部側の部分
   の方が高くなるように段差を有した形状となっているこ
   とにより、中間成形体としての厚み寸法がカム頂部側に
   向かって漸増する形状となっていることを特徴とする請
   求項１に記載の組立式カムシャフト用カムピースの製造
   方法。
3. 【請求項３】 素材をカムピースの厚み方向に据え込ん
   でカムピースの輪郭形状を鍛造成形する輪郭成形工程
   と、輪郭成形後の中間成形体の中央部にシャフト穴を打
   ち抜き成形するピアス工程と、シャフト穴の内周面を凹
   凸形状に仕上げ成形する内径しごき工程とを含んでい
   て、 上記各工程での成形が冷間処理として行われるととも
   に、 上記輪郭成形工程に投入される素材には、少なくともカ
   ムピースのカム頂部となるべき部分にそのカムピースの
   頂部と同等の曲率の円弧状部が予め形成されていること
   を特徴とする組立式カムシャフト用カムピースの製造方
   法。
4. 【請求項４】 上記輪郭成形工程に投入される素材に
   は、少なくともカムピースのカム頂部となるべき部分に
   そのカムピースの頂部と同等の開き角が予め付与されて
   いることを特徴とする請求項３に記載の組立式カムシャ
   フト用カムピースの製造方法。
5. 【請求項５】 上記輪郭成形工程に投入される素材はカ
   ムピースと相似形をなしていて、その素材の長径と短径
   との比率がカムピースと同じ比率に設定されていること
   を特徴とする請求項４に記載の組立式カムシャフト用カ
   ムピースの製造方法。
6. 【請求項６】 上記輪郭成形工程とピアス工程および内
   径しごき工程を含んでなる多工程鍛造プレス工法を基本
   工法とする請求項１〜５のいずれかに記載の組立式カム
   シャフト用カムピースの製造方法。
7. 【請求項７】 上記素材は低炭素鋼もしくは低炭素の合
   金鋼であり、輪郭成形工程とピアス工程および内径しご
   き工程とを含んでなる冷間処理後に浸炭処理を施すこと
   を特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の組立式カ
   ムシャフト用カムピースの製造方法。
8. 【請求項８】 素材をカムピースの厚み方向に据え込
   んでカムピースの輪郭形状を鍛造成形する輪郭成形工程
   と、輪郭成形後の中間成形体の中央部にシャフト穴を打
   ち抜き成形するピアス工程と、シャフト穴の内周面を凹
   凸形状に仕上げ成形する内径しごき工程とを含んでい
   て、 少なくとも上記各工程での成形が、カム頂部側を下向き
   にした状態でそれぞれ冷間処理として横打ち式の多段式
   鍛造機にて行われるようになっていることを特徴とする
   組立式カムシャフト用カムピースの製造方法。
9. 【請求項９】 上記輪郭成形工程は少なくとも一次成形
   工程とそれに続く二次成形工程とが含まれていることを
   特徴とする請求項８に記載の組立式カムシャフト用カム
   ピースの製造方法。
10. 【請求項１０】 上記各工程での成形とともに、各工程
    間での中間成形体の搬送が同じくカム頂部側を下向きに
    した状態で行われるようになっていることを特徴とする
    請求項８または９に記載の組立式カムシャフト用カムピ
    ースの製造方法。
11. 【請求項１１】 隣り合う二つの工程のうち前工程で成
    形された中間成形体の輪郭形状よりも後工程で成形され
    た中間成形体の輪郭形状の方が大きくなるように設定さ
    れていて、 後工程のダイスの彫り込みに対して中間成形体を押し込
    み挿入する際に、予めカム頂部を彫り込み側のカム頂部
    相当部に合致させた上で押し込み挿入することを特徴と
    する請求項８〜１０のいずれかに記載の組立式カムシャ
    フト用カムピースの製造方法。
12. 【請求項１２】 予めカム頂部を後工程側の彫り込みの
    カム頂部相当部に合致させた上で中間成形体を押し込み
    挿入する手段として、 前工程側の彫り込みの重心位置に対して後工程側の彫り
    込みの重心位置を所定量だけ予め上方側にオフセットさ
    せてあることを特徴とする請求項１１に記載の組立式カ
    ムシャフト用カムピースの製造方法。
13. 【請求項１３】 予めカム頂部を後工程側の彫り込みの
    カム頂部相当部に合致させた上で中間成形体を押し込み
    挿入する手段として、 前工程から後工程に中間成形体を搬送する過程でその中
    間成形体の重心位置を所定量だけ下方に移動させること
    を特徴とする請求項１１に記載の組立式カムシャフト用
    カムピースの製造方法。
14. 【請求項１４】 カムピースの形状と略相似形の断面形
    状をもつ異形形状で且つ長尺なコイル材を多段式鍛造機
    の初期工程に供給して、コイル材からの素材の切断まで
    も多段式鍛造機にて行うようにした組立式カムシャフト
    用カムピースの製造方法であって、 カム頂部相当部を外側にして巻き取ったコイル材の巻き
    戻し開始位置が下側になるようにそのコイル材をアンコ
    イラーにセットして、 そのコイル材を巻き戻しながら上記多段式鍛造機に供給
    することを特徴とする請求項８〜１３のいずれかに記載
    の組立式カムシャフト用カムピースの製造方法。