JP2010025012A

JP2010025012A - カムシャフト装置

Info

Publication number: JP2010025012A
Application number: JP2008188469A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Waseda; 義孝早稲田; Yasumasa Shakutani; 泰正百谷
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2008-07-22
Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2010-02-04

Abstract

【課題】カムシャフトの各軸部の中心ずれや、周方向への位相ずれの発生を防止することができると共に、コスト低減や軽量化を図ることができるカムシャフト装置を提供する。
【解決手段】カムシャフト１０、複数のカム駒２０と、カムシャフト１０の一端寄り外周面に配置された転がり軸受３１とを備える。カムシャフト１０の端部に軸端部品１６が取り付けられる。カムシャフト１０は金属パイプ材１１０により形成される。カムシャフト１０の端部には、金属パイプ材１１０の端面から軸方向へ所定長さにわたる端筒部１１１が塑性加工によって軸方向へ圧縮されて半径方向外方へ増肉させることで大径軸部１１が形成される。大径軸部１１には、軸端部品１６を位置決めして取り付けるノックピン１３が打ち込まれている。
【選択図】図１

Description

この発明はカムシャフト装置に関する。

従来、カムシャフト装置においては、例えば、図６に示すように、カムシャフト２１０の外周面軸方向には、複数のカム駒２２０が配置され、カムシャフト２１０の一端寄り外周面の＃１ジャーナル部には、滑り軸受を構成するための環状の油溝２１１ａが外周面に凹設された軸部２１１と、この軸部２１１の両側に位置してスラスト荷重を受けるフランジ２１２、２１３とが形成されている。
そして、カムシャフト装置の＃１ジャーナル部は、エンジンのシリンダヘッド１と、このシリンダヘッド１に締め付けられるカムキャップ２との間に支持される。
また、＃１ジャーナル部には、カムシャフト２１０の軸端部に組み付けられるタイミングギヤ、可変バルブタイミングユニット等の軸端部品２１６からの荷重を受ける。
このため、＃１ジャーナル部の部分を含む軸部２１１の外径寸法は、カムシャフト２１０のカム駒２２０が配設される領域の軸部２１０ａの外径寸法よりも実質的に大きく設定される。
さらに、＃１ジャーナル部の部分を含む軸部２１１の端面に、軸端部品２１６に対応するノックピン２１３を打ち込むために、この軸部２１１の端面部分においても所要とする外径寸法をもって大径に形成しなければならない。
このようなことから、カムシャフト２１０は、複数のカム駒２２０が配設される軸部２１０ａと、＃１ジャーナル部を構成する軸部２１１とがそれぞれ別個に形成され、これら両軸部２１０ａ、２１１が摩擦圧接等によって一体状に結合されて構成される。
また、前記したような構造をもつカムシャフト装置としては、例えば、特許文献１に開示されている。
特開２００１−３２９８８５号公報

ところで、図６に示すようなカムシャフト装置においては、複数のカム駒２２０が配設される軸部２１０ａと、＃１ジャーナル部を含む軸部２１１とをそれぞれ個別に形成した後、これら両軸部２１０ａ、２１１を摩擦圧接等によって一体状に結合しなければならない。
さらに、両軸部２１０ａ、２１１を結合する際に、これら両軸部２１０ａ、２１１の中心ずれや、周方向への位相ずれが発生することがある。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、カムシャフトの各軸部の中心ずれや、周方向への位相ずれの発生を防止することができると共に、コスト低減や軽量化を図ることができるカムシャフト装置を提供することである。

前記目的を達成するために、この発明の請求項１に係るカムシャフト装置は、カムシャフト、このカムシャフトの外周面軸方向に配置された複数のカム駒と、前記カムシャフトの一端寄り外周面に配置された転がり軸受とを備え、前記カムシャフトの端部に軸端部品が取り付けられるカムシャフト装置であって、
前記カムシャフトは金属パイプ材により形成され、
前記カムシャフトの端部には、前記金属パイプ材の端面から軸方向へ所定長さにわたる端筒部が塑性加工によって軸方向へ圧縮されて半径方向外方へ増肉させることで大径軸部が形成され、
前記大径軸部には、前記軸端部品を位置決めして取り付けるノックピンが打ち込まれていることを特徴とする。

前記構成によると、カムシャフトの一端寄り外周面（＃１ジャーナル部）に転がり軸受が配置されることによって、カムシャフトの軸端部に組み付けられる軸端部品（タイミングギヤ、可変バルブタイミングユニット等）からの荷重を、滑り軸受と比較して軽快に受けることができる。
また、金属パイプ材の端面から軸方向へ所定長さにわたる端筒部を軸方向へ圧縮して塑性加工することで半径方向外方へ増肉された大径軸部を形成し、この大径軸部に、軸端部品に対応するノックピンを打ち込むことによって、部品点数が増加されることもない。
この結果、カムシャフトの複数のカム駒が配設される軸部と、＃１ジャーナル部を含む軸部との間の中心ずれや、周方向への位相ずれの発生を防止することができると共に、コスト低減や軽量化においても効果が大きい。

請求項２に係るカムシャフト装置は、請求項１に記載のカムシャフト装置であって、
大径軸部の端面には、軸端部品の中心孔が嵌合される嵌合凸部が一体に形成されていることを特徴とする。

前記構成によると、大径軸部の端面に嵌合凸部を形成することによって、軸端部品を同一中心に安定よく取り付けることができる。

次に、この発明を実施するための最良の形態を実施例にしたがって説明する。

（実施例１）
この発明の実施例１を図１〜図５にしたがって説明する。
図１はこの発明の実施例１に係るカムシャフト装置を示す縦断面図である。図２はカムシャフトを形成する金属パイプ材を示す縦断面図である。図３は金属パイプ材の端筒部によって大径軸部が形成された状態を示す縦断面図である。図４は大径軸部の端面に嵌合凸部が形成された状態を示す縦断面図である。図５はカムシャフトの＃１ジャーナル部に対応する軸部に転がり軸受が組み付けられる状態を示す説明図である。

図１に示すように、カムシャフト装置は、カムシャフト１０と、複数のカム駒２０と、＃１ジャーナル部に対応する転がり軸受３１と、その他のジャーナル部に対応する転がり軸受４１とを備えて構成されている。
＃１ジャーナル部に対応する転がり軸受（図１では複列のアンギュラ玉軸受）３１は、外輪３２と、内輪３３と、これら内外輪の間に転動可能に配置された複列の転動体（玉）３４とを備えている。
すなわち、転がり軸受３１は、その内輪３３の一端面がカムシャフト１０の一端寄り外周面に形成された段差面に当接する位置まで圧入され、内輪３３の他端面がカムシャフト１０の外周面に凹設された環状溝に嵌込まれるＣリング等の止め輪３７に接近又は当接ることによって、軸方向へ移動不能に止着されている。
また、カムシャフト１０の一端には、タイミングギヤ、可変バルブタイミングユニット等の軸端部品１６を位置決めして取り付けるためのノックピン１３が打ち込まれる大径軸部１１が形成されている。

図１に示すように、カムシャフト１０の大径軸部１１の一側端面には、軸端部品１６の中心孔１７が嵌合される嵌合凸部１４が突設され、カムシャフト１０の大径軸部１１の端面の中心部から所定のねじ深さをもって雌ねじ６が形成されている。
そして、軸端部品１６の中心孔１７とこの中心孔１７の外周の一部に連通状に形成されたピン孔部１８とがカムシャフト１０の大径軸部１１の嵌合凸部１４及びノックピン１３に嵌挿された後、締付ボルト５がカムシャフト１０の雌ねじ６にねじ込まれて締め付けられることで、カムシャフト１０の大径軸部１１に軸端部品１６が取り付けられるようになっている。

カムシャフト１０は、金属パイプ材１１０が次に述べる各加工工程を経て形成される。
先ず、図２に示すように、所要とす外径寸法、肉厚寸法及び長さ寸法を有する金属パイプ材１１０を準備する。
次に、図３に示すように、金属パイプ材１１０の端面から軸方向へ所定長さにわたる端筒部１１１を、塑性加工によって、軸方向へ圧縮することで半径方向外方へ増肉された大径軸部１１を形成する。

その後、図４に示すように、大径軸部１１の端面（図４に向かって左側面）に、プレス加工又は切削加工によって円環状の嵌合凸部１４を同一中心線上に形成する。
また、金属パイプ材１１０の内周面の端部には雌ねじ６が形成される。
さらに、大径軸部１１の所定位置にノックピン孔１２がドリル等による孔明け加工によって形成され、そのノックピン孔１２にノックピン１３が打ち込まれることによってカムシャフト１０が構成される。

図５に示すように、カムシャフト１０の＃１ジャーナル部に対応する位置に転がり軸受３１を組み付けるために、カムシャフト１０の大径軸部１１の一部（すその側）を、内輪３３が圧入可能な外径寸法に切削加工すると共に、転がり軸受３１の内輪３３の一端面が当接される段差面２６を形成する。
さらに、カムシャフト１０の外周面には、内輪３３の他端面に対応する位置においてＣリング等の止め輪３７が嵌込まれる環状溝２５が凹設される。
そして、カムシャフト１０の先端側から転がり軸受３１の内輪３３が大径軸部１１の段差面２６に当接する位置まで圧入される。そして、環状溝２５にＣリング等の止め輪３７が嵌込まれることで、カムシャフト１０の＃１ジャーナル部に対応する位置に転がり軸受３１が軸方向へ移動不能に止着される。
また、図１に示すように、カムシャフト１０の外周面軸方向には、複数のカム駒２０と、その他のジャーナル部に対応する転がり軸受４１とが組み付けられることで、カムシャフト装置が構成される。
なお、カムシャフト装置は、周知のように、＃１ジャーナル部及びその他のジャーナル部において、シリンダヘッド１の円弧凹部に設置され、シリンダヘッドにボルトによって締め付けられるカムキャップ２によって押えられる（図１参照）。

上述したように構成されるこの実施例１に係るカムシャフト装置において、カムシャフト１０の一端寄り外周面の＃１ジャーナル部に転がり軸受３１が配置されることによって、カムシャフト１０の大径軸部１１に組み付けられる軸端部品１６からの荷重を、従来の滑り軸受に比べ軽快に受けることができる。
また、図２と図３に示すように、金属パイプ材１１０の端筒部１１１を軸方向へ圧縮して塑性加工することで半径方向外方へ増肉された大径軸部１１を形成し、この大径軸部１１に、軸端部品１６に対応するノックピン１３を打ち込むことによって、部品点数が増加されることもない。
この結果、カムシャフト１０の複数のカム駒２０が配設される軸部と、＃１ジャーナル部を含む軸部との間の中心ずれや、周方向への位相ずれの発生を防止することができると共に、コスト低減や軽量化においても効果が大きい。

また、この実施例１において、カムシャフト１０の大径軸部１１の端面に、軸端部品１６の中心孔１７に対応する環状の嵌合凸部１４を一体に形成することによって、軸端部品１６を同一中心に安定よく取り付けることができる。

なお、この発明は、前記実施例１及び２に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施可能である。

この発明の実施例１に係るカムシャフト装置を示す縦断面図である。同じくカムシャフトを形成する金属パイプ材を示す縦断面図である。同じく金属パイプ材の端筒部によって大径軸部が形成された状態を示す縦断面図である。同じく大径軸部の端面に嵌合凸部が形成された状態を示す縦断面図である。同じくカムシャフトの＃１ジャーナル部に対応する軸部に転がり軸受が組み付けられる状態を示す説明図である。従来のカムシャフト装置を示す縦断面図である。

符号の説明

１０カムシャフト
１１大径軸部
１２ノックピン孔
１３ノックピン
１６軸端部品
３１転がり軸受
３２外輪
３３内輪
３４転動体
１１０金属パイプ材
１１１端筒部

Claims

カムシャフト、このカムシャフトの外周面軸方向に配置された複数のカム駒と、前記カムシャフトの一端寄り外周面に配置された転がり軸受とを備え、前記カムシャフトの端部に軸端部品が取り付けられるカムシャフト装置であって、
前記カムシャフトは金属パイプ材により形成され、
前記カムシャフトの端部には、前記金属パイプ材の端面から軸方向へ所定長さにわたる端筒部が塑性加工によって軸方向へ圧縮されて半径方向外方へ増肉させることで大径軸部が形成され、
前記大径軸部には、前記軸端部品を位置決めして取り付けるノックピンが打ち込まれていることを特徴とするカムシャフトの軸受装置。
請求項１に記載のカムシャフト装置であって、
大径軸部の端面には、軸端部品の中心孔が嵌合される嵌合凸部が一体に形成されていることを特徴とするカムシャフト装置。