JP2011020127A - Method for producing cam shaft, and structure of mold for casting cam shaft - Google Patents

Method for producing cam shaft, and structure of mold for casting cam shaft Download PDF

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JP2011020127A JP2009165473A JP2009165473A JP2011020127A JP 2011020127 A JP2011020127 A JP 2011020127A JP 2009165473 A JP2009165473 A JP 2009165473A JP 2009165473 A JP2009165473 A JP 2009165473A JP 2011020127 A JP2011020127 A JP 2011020127A
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Yoji Asakura
Noboru Kinoshita
Tatsuya Miyoshi
Hideo Tone
英男 刀祢
陽治 朝倉
登 木下
達也 見好
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Mazda Motor Corp
マツダ株式会社
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a cam shaft by which low-speed a cam and a high-speed cam , which are different in base organization can be molded by a single mold, and also a gap between the llow-speed cam and the high-speed cam can be formed by a casting stage, and to provide a structure of a mold for castsing the cam shaft. <P>SOLUTION: A chill block 27 molding the nose part of a low-speed cam is arranged at the inside of a mold 20, and a heat shield plate 28 molding an annular side edge face 28d orthogonal to the axis of both the cam cavities is arranged, thus the base material of the nose part in the low-speed cam can be chilled in a clearance groove between the low speed cam cavity 25 and the high-speed cam cavity 23, and the chilling of the nose part in the high-speed cam can be prevented. After a casting stage by the single mold 20, the mold 20 is shaken out, the chill block 27 is removed from the cam shaft, the cam shaft is subjected to glass shot blast treatment, and the heat shield plate 28 is destroyed and removed from the gap groove of the cam shaft, thus the moldability of the gap groove can be increased. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、カムシャフトの製造方法及びカムシャフトを鋳造する鋳型の鋳型構造に関し、特に、基地組織の異なる低速カムと高速カムを単一の鋳型によって成形可能なカムシャフトの製造方法及びカムシャフトを鋳造する鋳型の鋳型構造に関する。   The present invention relates to a camshaft manufacturing method and a mold structure of a mold for casting the camshaft, and more particularly, to a camshaft manufacturing method and a camshaft capable of forming a low speed cam and a high speed cam having different base structures from a single mold. The present invention relates to a mold structure of a casting mold.
従来、自動車用エンジンでは、低速側運転状態でのトルクを高め、高速側運転状態での出力を高めるため、吸気用カムシャフトの吸気カムに、高速側運転状態と低速側運転状態で夫々吸気弁を開閉する高速カムと低速カムを設け、排気用カムシャフトの排気カムに、高速側運転状態と低速側運転状態で夫々排気弁を開閉する高速カムと低速カムを設けた構造は公知である。   Conventionally, in an automobile engine, in order to increase the torque in the low-speed side operation state and increase the output in the high-speed side operation state, the intake cam of the intake camshaft has an intake valve in the high-speed side operation state and the low-speed side operation state, respectively. A structure in which a high-speed cam and a low-speed cam for opening and closing the exhaust valve are provided, and a high-speed cam and a low-speed cam for opening and closing the exhaust valve in the high-speed side operation state and the low-speed side operation state are provided on the exhaust camshaft.
高速側運転状態では吸気弁と排気弁のバルブリフト量を大きくして各行程における吸排気量を増すことが望ましく、高速カムのノーズ部の高さ(ノーズ高さ)は低速カムのノーズ高さよりも高く構成されている。高速カムと低速カムの組み合わせ構造については種々の構造が存在するが、例えば、高速カムの両側にこの高速カムよりもノーズ高さが低い2つの低速カムを設け、これら高速カムと低速カムを切換えるよう構成したものが提案されている。   In the high speed side operation state, it is desirable to increase the intake / exhaust amount in each stroke by increasing the valve lift amount of the intake valve and the exhaust valve, and the nose height of the high speed cam (nose height) is higher than the nose height of the low speed cam Is also highly structured. There are various combinations of the high-speed cam and the low-speed cam. For example, two low-speed cams having a nose height lower than the high-speed cam are provided on both sides of the high-speed cam, and the high-speed cam and the low-speed cam are switched. Such a configuration has been proposed.
エンジン運転中には、カムシャフトのカムは各弁を駆動するロッカーアームやタペットと回転摺動しているため、カムのノーズ部には高い耐磨耗性が要求されている。
それ故、このノーズ部の耐磨耗性を向上させるために、例えば、ダクタイル鋳鉄製のカムシャフトを鋳造する際に、鋳型内のノーズ部を形成するキャビティにおいて、溶湯を急速凝固させてノーズ部の表面の金属組織をチル化する目的で、熱伝導率の高い金属、例えば、鋳鉄の冷金が用いられている。
During engine operation, the cam of the camshaft rotates and slides with the rocker arm and tappet that drives each valve, so that the nose portion of the cam is required to have high wear resistance.
Therefore, in order to improve the wear resistance of the nose part, for example, when casting a camshaft made of ductile cast iron, in the cavity forming the nose part in the mold, the molten metal is rapidly solidified to form the nose part. For the purpose of chilling the surface metallographic structure, a metal having high thermal conductivity, for example, cold gold of cast iron is used.
特許文献1のカムシャフトの製造方法は、高速側運転状態で高速用タペット分割体を押動して排気弁を開閉駆動するための高速カムと、この高速カムの両側に低速側運転状態で低速用タペット分割体を押動して排気弁を開閉駆動するための低速カムとを備えた、所謂摺動式動弁機構のカムシャフトの製造方法において、高速カムのノーズ部と低速カムのノーズ部を鋳造する鋳型のキャビティ部分に鋳鉄製冷金を組み込むように構成されている。   The camshaft manufacturing method disclosed in Patent Document 1 includes a high-speed cam for opening and closing the exhaust valve by pushing the high-speed tappet divided body in the high-speed side operation state, and the low-speed side operation state on both sides of the high-speed cam. In a method for manufacturing a camshaft of a so-called sliding valve mechanism, which has a low-speed cam for driving the tappet divided body to open and close the exhaust valve, the high-speed cam nose and the low-speed cam nose The cast iron cold gold is incorporated into the cavity portion of the mold for casting.
このカムシャフトの製造方法では、鋳型に溶湯を注入した後、溶湯を急速冷却すると、鋳鉄製冷金は鋳型よりも熱伝導率が高いため、ノーズ部に対応するキャビティ部分の溶湯が急速凝固してノーズ部が鋳造されると同時に基地組織がチル化されている。それ故、タペット表面と摺動する高速カムと低速カムは、ともに高い耐磨耗性を備えることができる。   In this camshaft manufacturing method, when molten metal is poured into the mold and then rapidly cooled, the cast iron cold metal has a higher thermal conductivity than the mold, so the molten metal in the cavity corresponding to the nose portion rapidly solidifies. At the same time that the nose portion is cast, the base structure is chilled. Therefore, both the high-speed cam and the low-speed cam that slide on the tappet surface can have high wear resistance.
吸排気弁を駆動する機構は、前述した摺動式動弁機構以外にカムをローラ部材と接触させて各弁を駆動させるローラ式動弁機構も知られている。このローラ式動弁機構は、ローラ部材が転動するため、摺動式動弁機構に比べてカムの摺動抵抗が低く、高速運転に適している。それ故、低速カムを摺動式動弁機構とし、高速カムをローラ式動弁機構とする併用式動弁機構も存在している。 As a mechanism for driving the intake / exhaust valve, there is also known a roller type valve mechanism that drives each valve by contacting a cam with a roller member in addition to the above-described sliding type valve mechanism. Since this roller type valve mechanism rolls the roller member, the sliding resistance of the cam is lower than that of the sliding type valve mechanism and is suitable for high speed operation. Therefore, there is also a combined valve mechanism in which the low speed cam is a sliding valve mechanism and the high speed cam is a roller valve mechanism.
特開2003−39136号公報JP 2003-39136 A
特許文献1のカムシャフトの製造方法は、高速カムのノーズ部と低速カムのノーズ部の両者がタペットと摺動する摺動式動弁機構を前提技術としている。つまり、両カムのノーズ部は耐摩耗性が必要であるため、両ノーズ部の基地組織を冷金を用いてチル化する構成となっている。 The manufacturing method of the camshaft in Patent Document 1 is based on a sliding valve mechanism in which both the nose portion of the high-speed cam and the nose portion of the low-speed cam slide with the tappet. That is, since the nose portions of both cams need to have wear resistance, the base structure of both nose portions is chilled using cold gold.
一方、ローラ式動弁機構のカムのノーズ部は、その機構上、耐摩耗性(硬度)よりも靭性が要求されており、逆に硬度が高い場合、ローラ部材がノーズ部とピッチングを起こすという虞がある。一般に、鋳鉄部材の靭性を増すためには、鋳造後、鋳鉄部材に焼入れ処理を行い、フェライトとパーライトから形成された基地組織を靭性に優れたベイナイトとパーライトから形成された基地組織に変化させることが行われている。 On the other hand, the nose part of the cam of the roller type valve mechanism is required to be tougher than wear resistance (hardness) due to the mechanism, and conversely, when the hardness is high, the roller member causes pitching with the nose part. There is a fear. Generally, in order to increase the toughness of cast iron members, after casting, the cast iron members are hardened to change the base structure formed from ferrite and pearlite to the base structure formed from bainite and pearlite having excellent toughness. Has been done.
前記カムシャフトの製造方法では、高速カムと低速カムの両方が摺動式動弁機構であるため、両カムのキャビティ部分に鋳鉄製冷金を組み込む構成とし、所望のカム組織を得ることができる。しかし、高速カムをローラ式動弁機構とし、低速カムを摺動式動弁機構とした併用式動弁機構を対象したカムシャフトにおいて、低速カムのキャビティ部分に冷金を組み込む場合、熱伝導率の高い冷金が高速カムのキャビティ部分の溶湯温度を急激に低下させるため、高速カムのノーズ部の基地組織をチル化してしまうという問題がある。特に、エンジンのコンパクト化のため、高速カムと低速カムとの隙間が小さい場合、高速カムの冷却速度が増し、高速カムのノーズ部のチル化傾向は増加する。そして、チル化された高速カムを焼入れ処理した場合、焼き割れの発生を招く虞がある。 In the camshaft manufacturing method, since both the high-speed cam and the low-speed cam are slidable valve operating mechanisms, a structure in which cast iron cold metal is incorporated in the cavity portion of both cams can obtain a desired cam structure. However, when incorporating cold gold into the cavity portion of the low-speed cam in a camshaft intended for a combined valve mechanism in which the high-speed cam is a roller valve mechanism and the low-speed cam is a sliding valve mechanism, the thermal conductivity The high cold metal sharply lowers the molten metal temperature in the cavity portion of the high-speed cam, so that there is a problem that the base structure of the nose portion of the high-speed cam is chilled. In particular, when the clearance between the high-speed cam and the low-speed cam is small due to the compactness of the engine, the cooling speed of the high-speed cam increases, and the chilling tendency of the nose portion of the high-speed cam increases. When the chilled high-speed cam is subjected to a quenching process, there is a risk of causing cracking.
本発明の目的は、基地組織の異なる低速カムと高速カムを単一鋳型によって成形可能で且つ低速カムと高速カムの隙間を鋳込み工程で形成可能なカムシャフトの製造方法及びカムシャフトを鋳造する鋳型の鋳型構造を提供することである。   An object of the present invention is to provide a camshaft manufacturing method capable of forming a low-speed cam and a high-speed cam having different base structures by a single mold and forming a gap between the low-speed cam and the high-speed cam by a casting process, and a mold for casting the camshaft. It is to provide a template structure.
請求項1のカムシャフトの製造方法は、従動部材と摺動して低速用バルブ部材を昇降駆動するための低速カムと、ローラ部材と接触して高速用バルブ部材を昇降駆動するための高速カムを備え、前記低速カムと高速カムを隣接配置したカムシャフトの製造方法において、低速カムを成形する冷金を配置すると共に低速カムと高速カムの間にこれら両カムの軸心と直交状の環状の端面を成形する遮熱プレートを配置した鋳型を用いてカムシャフトを鋳造する第1工程と、次に、鋳型を型ばらしすると共に前記カムシャフトから前記冷金を除去する第2工程と、前記カムシャフトをショットブラスト処理し、前記カムシャフトから前記遮熱プレートを破壊、除去する第3工程と、を備えたことを特徴としている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a camshaft manufacturing method comprising: a low-speed cam that slides on a driven member to drive the low-speed valve member up and down; and a high-speed cam that contacts the roller member to drive the high-speed valve member up and down. In the method of manufacturing a camshaft in which the low-speed cam and the high-speed cam are disposed adjacent to each other, a cold gold for forming the low-speed cam is disposed, and an annular shape orthogonal to the shaft center of both the cams is disposed between the low-speed cam and the high-speed cam. A first step of casting a camshaft using a mold in which a heat shield plate for forming the end face of the mold is disposed, a second step of separating the mold and removing the cold gold from the camshaft, And a third step of subjecting the camshaft to shot blasting to destroy and remove the heat shield plate from the camshaft.
請求項1の発明では、低速カムと高速カムの間にこれら両カムの軸心と直交状の環状の端面を成形する遮熱プレートを配置した鋳型を用いてカムシャフトを鋳造したため、低速カムの鋳造時の冷却傾向を高速カムの鋳造時の冷却傾向に影響させることなく、鋳込み工程で低速カムと高速カムの隙間を形成することができる。 In the invention of claim 1, since the camshaft is cast using a mold in which a heat shield plate is formed between the low-speed cam and the high-speed cam so as to form an annular end surface orthogonal to the axis of both cams. The gap between the low-speed cam and the high-speed cam can be formed in the casting process without affecting the cooling tendency during casting of the high-speed cam during casting.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記第2工程の後且つ第3工程の前に、第1粒径の球体を前記カムシャフトに衝突させて鋳物砂を除去するショットブラスト工程を備え、前記第3工程において、前記第1粒径よりも小さい第2粒径の球体を前記遮熱プレートに衝突させて前記カムシャフトから前記遮熱プレートを破壊、除去することを特徴としている。 The invention of claim 2 is the shot blasting step of removing the foundry sand by colliding a sphere having the first particle diameter with the camshaft after the second step and before the third step in the invention of claim 1. And in the third step, a sphere having a second particle size smaller than the first particle size is collided with the heat shield plate to destroy and remove the heat shield plate from the camshaft. .
請求項3の発明は、請求項1の発明において、前記遮熱プレートは、カーボンから構成されたことを特徴としている。 According to a third aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the heat shield plate is made of carbon.
請求項4の発明は、請求項1〜3の何れか1つの発明において、前記カムシャフトは、1対の低速カムと、これら低速カムの間に配置された高速カムを備えたことを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the camshaft includes a pair of low speed cams and a high speed cam disposed between the low speed cams. Yes.
請求項5のカムシャフトを鋳造する鋳型の鋳型構造は、従動部材と摺動して低速用バルブ部材を昇降駆動するための低速カムと、ローラ部材と接触して高速用バルブ部材を昇降駆動するための高速カムを備え、前記低速カムと高速カムを隣接配置したカムシャフトを鋳造する鋳型の鋳型構造において、低速カムを成形する冷金を配置すると共に、低速カムと高速カムの間にこれら両カムの軸心と直交状の環状の端面を成形する遮熱プレートを配置したことを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a mold structure for casting a camshaft, wherein a low-speed cam for sliding up and down a low-speed valve member and a roller member is brought into contact with a roller member and the high-speed valve member is driven up and down. In the mold structure of a mold for casting a cam shaft in which the low-speed cam and the high-speed cam are arranged adjacent to each other, a cold metal for forming the low-speed cam is disposed, and both of these are disposed between the low-speed cam and the high-speed cam. A heat shield plate for forming an annular end face perpendicular to the cam axis is arranged.
請求項5の発明では、低速カムと高速カムの間にこれら両カムの軸心と直交状の環状の端面を成形する遮熱プレートを配置した鋳型を用いてカムシャフトを鋳造したため、低速カムの鋳造時の冷却傾向を高速カムの鋳造時の冷却傾向に影響させることなく、鋳込み工程で低速カムと高速カムの隙間を形成する鋳型を得ることができる。 In the invention of claim 5, since the camshaft is cast using a mold in which a heat shield plate is formed between the low-speed cam and the high-speed cam to form an annular end surface perpendicular to the axis of both cams. A casting mold that forms a gap between the low speed cam and the high speed cam in the casting process can be obtained without affecting the cooling tendency during casting of the high speed cam during casting.
請求項6の発明は、請求項5の発明において、前記カムシャフトは、1対の低速カムと、これら低速カムの間に配置された高速カムを備え、1対の冷金の間に1対の遮熱プレートを配置したことを特徴としている。 According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the camshaft includes a pair of low-speed cams and a high-speed cam disposed between the low-speed cams. It is characterized by the arrangement of a heat shield plate.
請求項1の発明によれば、従動部材と摺動して低速用バルブ部材を昇降駆動するための低速カムと、ローラ部材と接触して高速用バルブ部材を昇降駆動するための高速カムを隣接配置したカムシャフトにおいて、基地組織の異なる低速カムと高速カムを単一の鋳型によって成形することができる。 According to the first aspect of the present invention, a low speed cam for sliding up and down the low speed valve member by sliding with the driven member and a high speed cam for driving up and down the high speed valve member by contacting the roller member are adjacent to each other. In the arranged camshaft, the low speed cam and the high speed cam having different base structures can be formed by a single mold.
つまり、低速カムの基地組織を冷金によってチル化する一方、低速カムに隣接した高速カムと冷金との間を遮熱する遮熱プレートを備えたため、高速カムをチル化させることなく、後工程による高速カムに靭性を高める焼入れ処理を行うことができる。しかも、低速カムと高速カムの隙間を鋳型に配置された遮熱プレートによって形成でき、鋳込み工程で低速カムと高速カムの隙間を成形できるため、カムシャフトの成形性を高めることができる。 That is, while the base structure of the low-speed cam is chilled with cold gold, the heat shield plate that shields heat between the high-speed cam adjacent to the low-speed cam and the cold gold is provided. A high-speed cam according to the process can be subjected to a quenching process that enhances toughness. In addition, the gap between the low-speed cam and the high-speed cam can be formed by a heat shield plate arranged in the mold, and the gap between the low-speed cam and the high-speed cam can be formed in the casting process, thereby improving the camshaft moldability.
請求項2の発明によれば、第2工程の後且つ第3工程の前でカムシャフトの鋳造品から鋳物砂を除去でき、第3工程で低速カムと高速カムの隙間から遮熱プレートを確実に除去することができる。
請求項3の発明によれば、低速カムに隣接した高速カムと冷金との間の遮熱性と遮熱プレートの破壊除去性を両立することができる。
請求項4の発明によれば、1対の低速カムをチル化でき、これら低速カムの間に配置された高速カムに対して靭性を高める後工程の焼入れ処理を行うことができる。
According to the invention of claim 2, the casting sand can be removed from the cast product of the camshaft after the second step and before the third step, and the heat shield plate is reliably secured from the gap between the low speed cam and the high speed cam in the third step. Can be removed.
According to the invention of claim 3, it is possible to achieve both the heat shielding property between the high speed cam adjacent to the low speed cam and the cold gold and the destructive removal property of the heat shielding plate.
According to the fourth aspect of the present invention, a pair of low-speed cams can be chilled, and a post-quenching process for improving toughness can be performed on the high-speed cams arranged between the low-speed cams.
請求項5の発明によれば、従動部材と摺動して低速用バルブ部材を昇降駆動するための低速カムと、ローラ部材と接触して高速用バルブ部材を昇降駆動するための高速カムを隣接配置したカムシャフトを鋳造する鋳型において、基地組織の異なる低速カムと高速カムを成形可能な単一の鋳型を得ることができる。
請求項6の発明によれば、1対の低速カムをチル化でき、これら低速カムの間に配置された高速カムに対して靭性を高める後工程の熱処理を行うことができる。
According to the invention of claim 5, a low speed cam for sliding up and down the low speed valve member by sliding with the driven member and a high speed cam for driving up and down the high speed valve member by contacting the roller member are adjacent to each other. In a mold for casting the arranged camshaft, a single mold capable of forming a low speed cam and a high speed cam having different base structures can be obtained.
According to the invention of claim 6, a pair of low-speed cams can be chilled, and a post-process heat treatment for improving toughness can be performed on the high-speed cams arranged between the low-speed cams.
本発明の実施例に係るカムシャフト付近の平面図である。It is a top view of the camshaft vicinity which concerns on the Example of this invention. カムシャフトの外観図である。It is an external view of a camshaft. 図1のIII−III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of FIG. 図3のIV−IV線断面図である。It is the IV-IV sectional view taken on the line of FIG. 高速運転状態における図3相当図である。FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 3 in a high-speed operation state. 高速運転状態における図4相当図である。FIG. 5 is a view corresponding to FIG. 4 in a high-speed operation state. 鋳型の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of a casting_mold | template. 図7における要部拡大図である。It is a principal part enlarged view in FIG. 図8のIX−IX線断面図である。It is the IX-IX sectional view taken on the line of FIG. 図8のX−X線断面図である。It is the XX sectional view taken on the line of FIG. 冷金の斜視図である。It is a perspective view of cold gold. 遮熱プレートの斜視図である。It is a perspective view of a heat shield plate. カムシャフト製造方法の工程図である。It is process drawing of a camshaft manufacturing method.
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。   Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described based on examples.
以下、この発明の実施例について、図1〜図13に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
本実施例に係る自動車用エンジンのカムシャフトは、直列多気筒、例えば、4気筒の4バルブDOHCエンジンに搭載されるものである。
図1に示すように、エンジン1のシリンダヘッド2に、吸気用カムシャフト3と排気用カムシャフト4が配設され、これら2本のカムシャフト3,4の左端部には夫々タイミングプーリー5,6が設けられている。これらのタイミングプーリー5,6は、タイミングベルト7によりクランクシャフト(図示略)に連結されている。それ故、カムシャフト3,4は、タイミングベルト7によりクランクシャフトの回転がカムシャフト3,4に伝達されて回転駆動されるように構成されている。
The camshaft of the automobile engine according to the present embodiment is mounted on an in-line multi-cylinder, for example, 4-cylinder 4-valve DOHC engine.
As shown in FIG. 1, an intake camshaft 3 and an exhaust camshaft 4 are disposed on a cylinder head 2 of the engine 1, and timing pulleys 5, 4 are disposed at left ends of the two camshafts 3, 4, respectively. 6 is provided. These timing pulleys 5 and 6 are connected to a crankshaft (not shown) by a timing belt 7. Therefore, the camshafts 3 and 4 are configured such that the rotation of the crankshaft is transmitted to the camshafts 3 and 4 by the timing belt 7 and is driven to rotate.
2本のカムシャフト3,4は略同様の構造であるため、排気用カムシャフト4について説明する。図2に示すように、カムシャフト4には、高速側運転状態で一方の排気弁9(図3参照)を開閉駆動する為の高速カム10と、この高速カム10の左右両側に所定の間隔、例えば、2mmの隙間溝13を空けて位置し低速側運転状態で前記排気弁9を開閉駆動する為の2つの低速カム11と、低速用カム11と離間して位置し全運転状態で他方の排気弁(図示略)を開閉駆動する為の全領域カム12が、各気筒8(図1参照)に対応するように合計4組設けられている。尚、カムシャフト4と、高速カム10と、低速カム11と、全領域カム12は、共通の軸心回りに回転可能に構成されている。   Since the two camshafts 3 and 4 have substantially the same structure, the exhaust camshaft 4 will be described. As shown in FIG. 2, the camshaft 4 has a high-speed cam 10 for opening and closing one exhaust valve 9 (see FIG. 3) in a high-speed side operation state, and a predetermined interval on both the left and right sides of the high-speed cam 10. For example, two low-speed cams 11 for opening and closing the exhaust valve 9 in the low-speed side operation state with a gap groove 13 of 2 mm open and the low-speed cam 11 positioned apart from each other and the other in the full-operation state A total of four cams 12 for opening / closing the exhaust valves (not shown) are provided so as to correspond to the respective cylinders 8 (see FIG. 1). The camshaft 4, the high-speed cam 10, the low-speed cam 11, and the entire region cam 12 are configured to be rotatable around a common axis.
図3、図5に示すように、高速カム10と低速カム11には、排気弁9を下方へ押動する為にカムシャフト4の外周側へ突出状に形成されたノーズ部10a,11aが設けられ、高速側運転状態での排気量を大きくする為に高速カム10のノーズ部10aの高さ(以下、ノーズ高さという)は低速カム11のノーズ部11aのノーズ高さに比べ高く形成されている。   As shown in FIGS. 3 and 5, the high-speed cam 10 and the low-speed cam 11 have nose portions 10 a and 11 a formed so as to protrude toward the outer peripheral side of the camshaft 4 in order to push the exhaust valve 9 downward. The height of the nose portion 10a of the high speed cam 10 (hereinafter referred to as the nose height) is higher than the nose height of the nose portion 11a of the low speed cam 11 in order to increase the displacement in the high speed side operation state. Has been.
図3〜図6に示すように、カムシャフト4の上側には、排気弁9のバルブリフト量をエンジン1の運転状態に応じて変更可能なリフト量可変機構Mが設けられている。この可変機構Mは、シリンダヘッド2に対して上下揺動可能に一端側を軸支されており、エンジン1の運転状態に応じて、高速カム10と低速カム11の何れか一方によって他端側に連結された排気弁9を開閉駆動するように切換可能に構成されている。   As shown in FIGS. 3 to 6, a lift amount variable mechanism M that can change the valve lift amount of the exhaust valve 9 according to the operating state of the engine 1 is provided on the upper side of the camshaft 4. This variable mechanism M is pivotally supported at one end side so that it can swing up and down with respect to the cylinder head 2, and the other end side by either one of the high-speed cam 10 and the low-speed cam 11 according to the operating state of the engine 1. The exhaust valve 9 connected to is configured to be switchable so as to open and close.
リフト量可変機構Mは、機構本体14と、可動部材15と、ロックピン16と、このロックピン16を図3において右方へ駆動する油圧シリンダ(図示略)と、ロックピン16を図3において左方へ付勢するスプリング17等を備えている。尚、図3、図4は低速側運転状態、図5、図6は高速側運転状態における可変機構Mの作動状態を示している。 The lift amount variable mechanism M includes a mechanism main body 14, a movable member 15, a lock pin 16, a hydraulic cylinder (not shown) that drives the lock pin 16 to the right in FIG. 3, and a lock pin 16 in FIG. A spring 17 or the like that biases leftward is provided. 3 and 4 show the operating state of the variable mechanism M in the low speed side operating state, and FIGS. 5 and 6 show the operating state of the variable mechanism M in the high speed side operating state.
機構本体14は、カムシャフト4の軸心と直交状の1対の側壁部14aと、夫々の側壁部14aの下部から下方に延設された側面視で略円弧状の摺動部14bと、これら側壁部14aを所定間隔空けて連結する連結部14c等から構成されている。
夫々の摺動部14bの下端面は、低速側運転状態で低速カム11と摺動可能に構成されている。連結部14cは、油圧通路14dと、ロックピン16とスプリング17を格納可能な格納部14eと、排気弁9の基端部と連結且つ押動可能な部分球面形状の凹部14fから形成されている。
The mechanism main body 14 includes a pair of side wall portions 14a orthogonal to the axis of the camshaft 4, and a substantially arc-shaped sliding portion 14b extending downward from a lower portion of each side wall portion 14a. The side wall portion 14a includes a connecting portion 14c that connects the side wall portions 14a with a predetermined interval.
The lower end surface of each sliding portion 14b is configured to be slidable with the low-speed cam 11 in the low-speed side operation state. The connecting portion 14c is formed of a hydraulic passage 14d, a storage portion 14e capable of storing the lock pin 16 and the spring 17, and a partially spherical concave portion 14f that can be connected to and pushed by the base end portion of the exhaust valve 9. .
可動部材15は、夫々対向する側壁部14aの間に位置し、ばね等の付勢手段(図示略)によって常時下方へ弾性付勢されて配置されている。可動部材15は、カムシャフト4の軸心と直交状の1対の側壁部15aと、これら側壁部15a間に架着された軸部15bと、これら側壁部15aを所定間隔空けて連結する連結部15cと、軸部15bに複数のローラベアリングを介して回転可能に枢支されたローラ部材18等から構成されている。 The movable members 15 are positioned between the opposing side wall portions 14a, and are always elastically biased downward by biasing means (not shown) such as a spring. The movable member 15 includes a pair of side wall portions 15a orthogonal to the axis of the camshaft 4, a shaft portion 15b attached between the side wall portions 15a, and a connection for connecting the side wall portions 15a with a predetermined interval therebetween. It is comprised from the part 15c and the roller member 18 etc. which were rotatably supported by the axial part 15b via the some roller bearing.
連結部15cは、連結部14cに対向する側に係合穴15dが形成されている。係合穴15dは、格納部14eから油圧が排出されたとき、スプリング17に付勢されたロックピン16が係合可能に構成されている。この構成によって、可動部材15と機構本体14が一体的に連結され高速カム10に従動するように一体動作する連結状態と、可動部材15と機構本体14が分離されて低速カム11に従動する非連結状態とに切換えることができる。ローラ部材18の外周面は、常時、高速カム10と接触可能に構成されている。 The connecting portion 15c has an engagement hole 15d on the side facing the connecting portion 14c. The engagement hole 15d is configured so that the lock pin 16 biased by the spring 17 can be engaged when the hydraulic pressure is discharged from the storage portion 14e. With this configuration, the movable member 15 and the mechanism main body 14 are integrally connected and integrally operated so as to be driven by the high-speed cam 10, and the movable member 15 and the mechanism main body 14 are separated to be driven by the low-speed cam 11. It can be switched to the connected state. The outer peripheral surface of the roller member 18 is configured so as to be in contact with the high-speed cam 10 at all times.
リフト量可変機構Mにより高速用カム10と低速用カム11を切換える場合について説明する。図3、図4に示すように、低速側運転状態において、格納部14eに油圧が供給されている。この油圧によりスプリング17が圧縮され、ロックピン16が右方に駆動されている。それ故、可動部材15と機構本体14が独立動作可能な非連結状態とされ、高速カム10はローラ部材18と接触し、低速カム11は摺動部14bと摺動している。そして、ロックピン16が係合穴15dへ係合していないため、高速カム10のノーズ部10aの形状に沿って可動部材15は機構本体14に対して上下動するものの、排気弁9に開閉駆動力を伝達しない。従って、2つの低速カム11のノーズ部11aにより押動される機構本体14が排気弁9を駆動する。これにより、排気弁9のリフト及び開閉タイミングは低速カム11のノーズ部11aの形状により決定される。   A case where the high speed cam 10 and the low speed cam 11 are switched by the lift amount variable mechanism M will be described. As shown in FIGS. 3 and 4, the hydraulic pressure is supplied to the storage unit 14 e in the low-speed side operation state. The spring 17 is compressed by this hydraulic pressure, and the lock pin 16 is driven rightward. Therefore, the movable member 15 and the mechanism main body 14 are in a non-coupled state in which the movable member 15 can operate independently, the high speed cam 10 is in contact with the roller member 18, and the low speed cam 11 is sliding with the sliding portion 14b. Since the lock pin 16 is not engaged with the engagement hole 15d, the movable member 15 moves up and down relative to the mechanism body 14 along the shape of the nose portion 10a of the high-speed cam 10, but opens and closes to the exhaust valve 9. Does not transmit driving force. Therefore, the mechanism main body 14 pushed by the nose portions 11 a of the two low-speed cams 11 drives the exhaust valve 9. Thereby, the lift and opening / closing timing of the exhaust valve 9 are determined by the shape of the nose portion 11 a of the low speed cam 11.
図5、図6に示すように、高速側運転状態において、エンジン1の制御ユニットからの指令により、油圧通路14dを介して格納部14eから油圧が排出される。これにより、ロックピン16がスプリング17の付勢力によって左方に駆動され、係合穴15dに内嵌し、可動部材15と機構本体14が一体的に連結された連結状態となる。
このとき、高速カム10のノーズ高さは低速カム11のノーズ高さよりも高いため、高速カム10とローラ部材18が当接すると、2つの低速カム11と摺動部14bは接触しない。従って、高速カム10のノーズ部10aにより押動される可動部材15と連結された機構本体14が排気弁9を駆動する。これにより、排気弁9のリフト及び開閉タイミングは高速用カム10のノーズ部10aの形状により決定される。
As shown in FIGS. 5 and 6, in the high speed side operation state, the hydraulic pressure is discharged from the storage portion 14 e through the hydraulic passage 14 d in response to a command from the control unit of the engine 1. As a result, the lock pin 16 is driven to the left by the urging force of the spring 17 and is fitted into the engagement hole 15d so that the movable member 15 and the mechanism main body 14 are integrally connected.
At this time, the nose height of the high-speed cam 10 is higher than the nose height of the low-speed cam 11, so that when the high-speed cam 10 and the roller member 18 come into contact, the two low-speed cams 11 and the sliding portion 14b do not contact each other. Therefore, the mechanism main body 14 connected to the movable member 15 pushed by the nose portion 10 a of the high-speed cam 10 drives the exhaust valve 9. Thereby, the lift and opening / closing timing of the exhaust valve 9 are determined by the shape of the nose portion 10 a of the high-speed cam 10.
以上のように、このエンジン1は、低速側運転状態において低速カム11が機構本体14の摺動部14bと摺動する摺動式動弁機構と、高速側運転状態において高速カム10がローラ部材18と接触回転するローラ式動弁機構を夫々作動可能な併用式動弁機構を備えている。それ故、エンジン1の運転状態に応じて、高速用カム10と低速用カム11の何れか一方により排気弁9を開閉駆動するように切換えることで、低速側運転状態でのトルクを確保すると共に、高速側運転状態での出力を向上させることができる。   As described above, the engine 1 includes the sliding valve mechanism in which the low-speed cam 11 slides on the sliding portion 14b of the mechanism body 14 in the low-speed operation state, and the high-speed cam 10 in the high-speed operation state. 18 is provided with a combined valve mechanism that can operate a roller valve mechanism that rotates in contact with the roller 18. Therefore, according to the operating state of the engine 1, the exhaust valve 9 is switched to be opened and closed by either the high speed cam 10 or the low speed cam 11, thereby ensuring the torque in the low speed side operating state. The output in the high speed side operation state can be improved.
次に、カムシャフト4の鋳型について説明する。
カムシャフト4は、例えば、球状黒鉛を含有したダクタイル鋳鉄製で構成される。このカムシャフト4を鋳造する為の鋳型には、図7〜図10に示すように、コーテッドサンドで形成された鋳型20(シェル鋳型)が用いられる。この鋳型20は、上側鋳型20Aと下側鋳型20Bとを上下に接合固定して構成されている。鋳型20の内部には、カムシャフト4を鋳造する為のカムシャフト用キャビティ21が形成され、このキャビティ21には、矢印で示すように、溶湯供給口22を介して外部からダクタイル鋳鉄の溶湯が供給される。
Next, the mold of the camshaft 4 will be described.
The camshaft 4 is made of, for example, ductile cast iron containing spherical graphite. As a mold for casting the camshaft 4, a mold 20 (shell mold) formed of coated sand is used as shown in FIGS. The mold 20 is configured by joining and fixing an upper mold 20A and a lower mold 20B vertically. A camshaft cavity 21 for casting the camshaft 4 is formed inside the mold 20, and, as indicated by an arrow, a melt of ductile cast iron is supplied to the cavity 21 from the outside via a melt supply port 22. Supplied.
カムシャフト用キャビティ21には、高速カム10を鋳造する高速カム用キャビティ23と、高速カム用キャビティ23の両側の2つの低速カム11を鋳造する2つの低速カム用キャビティ24と、全領域カム12を鋳造する全領域カム用キャビティ25と、高速カム用キャビティ23と2つの低速カム用キャビティ24とを連結し且つカム10,11の間の隙間溝13を形成する隙間溝用キャビティ26等を含んで構成されている。   The camshaft cavity 21 includes a high-speed cam cavity 23 for casting the high-speed cam 10, two low-speed cam cavities 24 for casting two low-speed cams 11 on both sides of the high-speed cam cavity 23, and an all-region cam 12. And a gap groove cavity 26 that connects the high-speed cam cavity 23 and the two low-speed cam cavities 24 and forms the gap groove 13 between the cams 10 and 11. It consists of
上側鋳型20Aにより、高速カム用キャビティ23の上端側部分に高速カム10のノーズ部10aを鋳造するノーズ部用キャビティ23aが形成される。
鋳型20に組み込まれた冷金27により、低速カム用キャビティ24の上端側部分に低速カム11のノーズ部11aを鋳造するノーズ部用キャビティ24aが形成される。この冷金27は、前記キャビティ24a内の溶湯を急速凝固させることによりノーズ部11aの表面の基地組織をチル化して、ノーズ部11aの耐磨耗性(硬度)を確保するためのものである。
The upper mold 20A forms a nose portion cavity 23a for casting the nose portion 10a of the high speed cam 10 at the upper end side portion of the high speed cam cavity 23.
The cold gold 27 incorporated in the mold 20 forms a nose portion cavity 24 a for casting the nose portion 11 a of the low speed cam 11 at the upper end side portion of the low speed cam cavity 24. The cold gold 27 is used to secure the wear resistance (hardness) of the nose portion 11a by chilling the base structure on the surface of the nose portion 11a by rapidly solidifying the molten metal in the cavity 24a. .
ノーズ部用キャビティ23a,24aはノーズ部10a,11aの形状に応じて上方へ突出状に形成され、高速カム10のノーズ部10aを低速カム11のノーズ部11aよりもノーズ高さが高くなるように鋳造するため、高速カム10のノーズ部キャビティ23aは、低速カム11のノーズ部キャビティ24aよりもさらに上方へ突出するように構成されている。 The nose portion cavities 23a and 24a are formed so as to protrude upward in accordance with the shape of the nose portions 10a and 11a so that the nose portion 10a of the high speed cam 10 has a higher nose height than the nose portion 11a of the low speed cam 11. Therefore, the nose portion cavity 23 a of the high speed cam 10 is configured to protrude further upward than the nose portion cavity 24 a of the low speed cam 11.
鋳型20に組み込まれた遮熱プレート28により、隙間溝用キャビティ26が形成される。この遮熱プレート28は、前記冷金27とノーズ部用キャビティ23aとの間の熱伝導を遮断することで、前記キャビティ24a内の溶湯の急速凝固によるチル化を防止するためのものである。この構成により、ノーズ部10aの基地組織のチル化を防止でき、後行程における焼入れ処理によって、ノーズ部10aの靭性を確保することができる。   A gap groove cavity 26 is formed by the heat shield plate 28 incorporated in the mold 20. The heat shield plate 28 is used to prevent chilling due to rapid solidification of the molten metal in the cavity 24a by blocking heat conduction between the cold gold 27 and the nose portion cavity 23a. With this configuration, chilling of the base structure of the nose portion 10a can be prevented, and the toughness of the nose portion 10a can be ensured by the quenching process in the subsequent process.
次に、冷金27の構造について説明する。
図7〜図9、図11に示すように、鋳鉄製の冷金27は、例えば、略鞍状の板部材から形成されている。冷金27は、低速カム11のノーズ部用キャビティ24aを形成するキャビティ形成部27aと、上側鋳型20Aの内面20aと当接する上側外周面27bと、下側鋳型20Bの内側上面20bに当接して冷金27を支持可能な下側面27cと、低速カム11の回転軸心と直交状に配置される1対の側端面27dを備えている。
Next, the structure of the cold gold 27 will be described.
As shown in FIGS. 7 to 9 and FIG. 11, the cast iron cold gold 27 is formed of, for example, a substantially bowl-shaped plate member. The cold gold 27 is in contact with the cavity forming portion 27a that forms the nose portion cavity 24a of the low-speed cam 11, the upper outer peripheral surface 27b that contacts the inner surface 20a of the upper mold 20A, and the inner upper surface 20b of the lower mold 20B. A lower side surface 27c capable of supporting the cold gold 27 and a pair of side end surfaces 27d arranged orthogonal to the rotational axis of the low-speed cam 11 are provided.
この冷金27は、低速カム11のノーズ部用キャビティ24a毎に鋳型20に配置されている。尚、キャビティ形成部27aに、キャビティ21の軸心側から反対側まで連通したガス抜き溝を形成することも可能である。ガス抜き溝を形成することにより、低速カム11のノーズ部用キャビティ24a内のガスが上方へ抜けやすくなり、ノーズ部用キャビティ内24aにガスが滞留することがなく、ノーズ部11aに鋳造欠陥が生じることを防止できる。 The cold gold 27 is disposed in the mold 20 for each nose portion cavity 24 a of the low-speed cam 11. It is also possible to form a gas vent groove that communicates from the axial center side of the cavity 21 to the opposite side in the cavity forming portion 27a. By forming the gas vent groove, the gas in the nose portion cavity 24a of the low speed cam 11 can easily escape upward, and the gas does not stay in the nose portion cavity 24a, and the nose portion 11a has a casting defect. It can be prevented from occurring.
前述した冷金27の作用について説明する。
ノーズ部用キャビティ24a内の溶湯がキャビティ形成部27aと接触することにより、この溶湯が急速凝固され、ノーズ部11aの表面の基地組織にオーステナイトとセメンタイトとの共晶、所謂レデブライトが共出する。従って、冷金27のキャビティ形成部27aに接触する所定範囲がチル化され、キャビティ形成部27aに沿ってチル化層を所定深さに亙って形成することができ、例えば、HrC50以上の高硬度の基地組織を得ることができる。
The operation of the aforementioned cold gold 27 will be described.
When the molten metal in the nose portion cavity 24a comes into contact with the cavity forming portion 27a, the molten metal is rapidly solidified, and an eutectic of austenite and cementite, so-called redebrite coexists in the base structure on the surface of the nose portion 11a. Accordingly, a predetermined range of the cold gold 27 that contacts the cavity forming portion 27a is chilled, and a chilled layer can be formed over the predetermined depth along the cavity forming portion 27a. A hardness base structure can be obtained.
次に、遮熱プレート28の構造について説明する。
図7,図8,図10、図12に示すように、遮熱プレート28は、例えば、外周形状が楕円状のカーボン製の板部材から形成されている。遮熱プレート28は、隙間溝用キャビティ26を形成するキャビティ形成部28aと、上側鋳型20Aの内面20aと当接する上側外周面28bと、下側鋳型20Bの内面20cに当接して支持される下側外周面28cと、カムシャフト4の軸心と直交状且つ1対の環状の側端面28dを備えている。
Next, the structure of the heat shield plate 28 will be described.
As shown in FIGS. 7, 8, 10, and 12, the heat shield plate 28 is formed of, for example, a carbon plate member having an elliptical outer peripheral shape. The heat shield plate 28 is supported in contact with the cavity forming portion 28a that forms the gap groove cavity 26, the upper outer peripheral surface 28b that contacts the inner surface 20a of the upper mold 20A, and the inner surface 20c of the lower mold 20B. A side outer peripheral surface 28c and a pair of annular side end surfaces 28d orthogonal to the axis of the camshaft 4 are provided.
キャビティ形成部28aの上端部から上側外周面28bの上端部までの幅は、キャビティ形成部28aの下端部から下側外周面28cの下端部までの幅に比べて大きく形成されている。この遮熱プレート28は、隙間溝用キャビティ26毎に鋳型20に配置されている。 The width from the upper end portion of the cavity forming portion 28a to the upper end portion of the upper outer peripheral surface 28b is formed larger than the width from the lower end portion of the cavity forming portion 28a to the lower end portion of the lower outer peripheral surface 28c. The heat shield plate 28 is disposed in the mold 20 for each gap groove cavity 26.
前述した遮熱プレート28の作用について説明する。
高速カム10のノーズ部10aのノーズ高さは低速カム11のノーズ部11aのノーズ高さに比べて高く設定されているため、冷金27を上側鋳型20Aに配置したとき、キャビティ形成部27aとノーズ部用キャビティ23aは隣接状に位置している。キャビティ形成部27aとノーズ部用キャビティ23aとの間に、ノーズ部用キャビティ23aよりも上方に高く形成された遮熱プレート28が設置されたため、ノーズ部用キャビティ23aに充填された溶湯がキャビティ形成部27aと直接接触することがなく、ノーズ部用キャビティ23aの溶湯が冷金27によって急速冷却されることがない。それ故、ノーズ部10aのチル化を防止することができる。しかも、高速カム10と低速カム11の間隔が狭い場合であっても、遮熱プレート28を鋳型20に設置することによって、隙間溝用キャビティ26を鋳込み段階で成形することができる。
The operation of the heat shield plate 28 will be described.
Since the nose height of the nose portion 10a of the high-speed cam 10 is set higher than the nose height of the nose portion 11a of the low-speed cam 11, when the cold gold 27 is placed on the upper mold 20A, The nose portion cavities 23a are located adjacent to each other. Between the cavity forming portion 27a and the nose portion cavity 23a, a heat shield plate 28 formed higher than the nose portion cavity 23a is installed, so that the molten metal filled in the nose portion cavity 23a forms the cavity. The molten metal in the nose portion cavity 23 a is not rapidly cooled by the cold gold 27 without being in direct contact with the portion 27 a. Therefore, chilling of the nose portion 10a can be prevented. Moreover, even when the gap between the high speed cam 10 and the low speed cam 11 is narrow, the gap groove cavity 26 can be formed at the casting stage by installing the heat shield plate 28 in the mold 20.
カムシャフト4の製造方法について、図13の工程図に基づいて説明する。
尚、Si(i=1,2…)は各ステップを示す。
まず、S1の造型工程において、鋳型20を造型する。コーテッドサンドで形成された上側鋳型20Aと下側鋳型20Bを準備し、夫々所定の配置位置に設置する。また、鋳鉄製の冷金27とカーボン製の遮熱プレート28を夫々必要数準備する。
A method of manufacturing the camshaft 4 will be described based on the process diagram of FIG.
Si (i = 1, 2,...) Indicates each step.
First, the mold 20 is formed in the molding step S1. An upper mold 20A and a lower mold 20B formed of coated sand are prepared and installed at predetermined arrangement positions, respectively. Further, a necessary number of cast iron cold gold 27 and carbon heat shield plate 28 are prepared.
S2の型込め工程において、各冷金27の下側面27cが下側鋳型20Bの内側上面20bに当接するように設置する。次に、各遮熱プレート28の下側外周面28cが下側鋳型20Bの内面20cに当接ように設置する。冷金27と遮熱プレート28が設置された下側鋳型20Bに対して、上方から上側鋳型20Aを被せて型込めし、キャビティ21を内部に形成した鋳型20を形成する。 In the molding step of S2, it is installed so that the lower side surface 27c of each cold gold 27 is in contact with the inner upper surface 20b of the lower mold 20B. Next, it installs so that the lower outer peripheral surface 28c of each heat shield plate 28 may contact the inner surface 20c of the lower mold 20B. The lower mold 20B on which the cold gold 27 and the heat shield plate 28 are installed is put on the upper mold 20A from above, and the mold 20 with the cavity 21 formed therein is formed.
S3の鋳込み工程において、球状黒鉛を含有したダクタイル鋳鉄の溶湯を溶湯供給口22から注湯し、キャビティ21に溶湯を充填する。注湯完了後、溶湯が凝固するまで所定時間放置する。S4の解枠(型ばらし)工程において、鋳型20を粉砕する。このとき、冷金27はカムシャフト4のノーズ部11aから取り外され、遮熱プレート28はカムシャフト4の隙間溝13に嵌合した状態である。 In the casting step of S3, molten metal of ductile cast iron containing spheroidal graphite is poured from the molten metal supply port 22, and the molten metal is filled into the cavity 21. After pouring is completed, the molten metal is allowed to stand for a predetermined time until it solidifies. In step S4, the mold 20 is pulverized. At this time, the cold gold 27 is removed from the nose portion 11 a of the camshaft 4, and the heat shield plate 28 is in a state of being fitted in the gap groove 13 of the camshaft 4.
カムシャフト4の冷却(S5)後、カムシャフト4に付着した鋳物砂を取り除くスチールショットブラストを行う(S6)。スチールショットの条件は、粒径1〜2mmのスチール粒子を使用し、カムシャフト4に付着した鋳物砂の残量が5mg以下になるように噴射速度と噴射時間が設定されている。ここで、スチール粒子の粒径が1mm未満の場合、鋳物砂の除去に長時間を要し、スチール粒子の粒径が2mmよりも大きな場合、鋳肌を傷める可能性があるため、粒径1〜2mmのスチール粒子を使用している。 After the camshaft 4 is cooled (S5), steel shot blasting is performed to remove the foundry sand adhering to the camshaft 4 (S6). The steel shot condition uses steel particles having a particle diameter of 1 to 2 mm, and the injection speed and the injection time are set so that the remaining amount of foundry sand adhering to the camshaft 4 is 5 mg or less. Here, when the particle size of the steel particles is less than 1 mm, it takes a long time to remove the foundry sand. When the particle size of the steel particles is larger than 2 mm, the casting surface may be damaged. ~ 2mm steel particles are used.
S7において、鋳仕上げ工程を行う。S7では、バリ取りやカムシャフト4等の軸心矯正等の機械加工を行う。ここで、高速カム10のノーズ部10aの基地組織は、遮熱プレート28の遮熱効果によってチル化されてないため、切削機等によって容易に軸心矯正等の切削加工を行うことができる。 In S7, a casting finishing process is performed. In S7, machining such as deburring and axial center correction of the camshaft 4 is performed. Here, since the base structure of the nose portion 10a of the high-speed cam 10 is not chilled by the heat shielding effect of the heat shielding plate 28, it is possible to easily perform cutting processing such as axial correction by a cutting machine or the like.
鋳仕上げ工程後、ガラスショットブラストを行う(S8)。スチールショットブラスト工程では、隙間溝13から突出した遮熱プレート28を部分的には破壊、除去することができるが、隙間溝13内部や角部等に遮熱プレート28の残部(カーボン)が残っている。特に、隙間溝13の幅が小さいほど、また、スチール粒子の粒径が大きいほど、溝内部に残るカーボン割合が増加する。そこで、S8では、隙間溝13に残るカーボンを取り除くガラスショットブラストを行う。ガラスショットの条件は、隙間溝13の幅に応じた粒径、例えば、隙間溝13の幅が2mmの場合、粒径0.5mm程のガラス粒子を使用している。隙間溝13に残るカーボン残量が予め設定した所定量以下になるように噴射速度と噴射時間が設定されている。尚、S8の後、高速カム10のノーズ部10aに対して、基地組織を靭性の高い基地組織(ベイナイトとパーライト)に変換する焼入れ工程を行う。 After the casting finish process, glass shot blasting is performed (S8). In the steel shot blasting process, the heat shield plate 28 protruding from the gap groove 13 can be partially destroyed and removed, but the remaining portion (carbon) of the heat shield plate 28 remains in the gap groove 13 or at the corners. ing. In particular, the smaller the width of the gap groove 13 and the larger the particle size of the steel particles, the greater the proportion of carbon remaining in the groove. Therefore, in S8, glass shot blasting for removing carbon remaining in the gap groove 13 is performed. The condition of the glass shot is that a particle size corresponding to the width of the gap groove 13, for example, when the width of the gap groove 13 is 2 mm, glass particles having a particle diameter of about 0.5 mm are used. The injection speed and the injection time are set so that the remaining carbon amount remaining in the gap groove 13 is equal to or less than a predetermined amount set in advance. In addition, the hardening process which converts a base structure into a base structure (bainite and pearlite) with high toughness is performed with respect to the nose part 10a of the high-speed cam 10 after S8.
次に、本カムシャフトの製造方法の作用、効果について説明する。
本カムシャフトの製造方法は、機構本体14の摺動部14bと摺動して排気弁9を昇降駆動するための低速カム11と、ローラ部材18と接触して排気弁9を昇降駆動するための高速カム10を備えたため、低速側運転状態と高速側運転状態において、バルブリフト量を変更可能なカムシャフト4を製造することができる。
Next, the operation and effect of this camshaft manufacturing method will be described.
In this camshaft manufacturing method, the exhaust valve 9 is moved up and down in contact with the low-speed cam 11 that slides on the sliding portion 14 b of the mechanism body 14 and drives the exhaust valve 9 up and down, and the roller member 18. Since the high-speed cam 10 is provided, the camshaft 4 capable of changing the valve lift amount in the low-speed side operation state and the high-speed side operation state can be manufactured.
造型及び型込め工程では、鋳型20内に、低速カム11のノーズ部11aを成形する冷金27を配置したため、低速カム11のノーズ部11aの基地組織をチル化でき、ノーズ部11aを摺動動作に適した高硬度の基地組織に変換することができる。更に、鋳型20内に、低速カム11と高速カム10の間の隙間溝13にこれら両カム10,11の軸心と直交状の環状の側端面28dを成形する遮熱プレート28を配置したため、ノーズ部用キャビティ23aの溶湯とキャビティ形成部27aとが直接接触することを防止でき、ノーズ部10aのチル化を防止でき、ノーズ部10aをローラ部材18との接触回転動作に適した靭性を備え、ピッチングを生じない基地組織に変換することができる。 In the molding and molding process, since the cold gold 27 for forming the nose portion 11a of the low speed cam 11 is disposed in the mold 20, the base structure of the nose portion 11a of the low speed cam 11 can be chilled, and the nose portion 11a slides. It can be converted into a high hardness base tissue suitable for operation. Further, since the heat shield plate 28 for forming the annular side end face 28d orthogonal to the axis of the cams 10 and 11 is disposed in the gap groove 13 between the low speed cam 11 and the high speed cam 10 in the mold 20, The molten metal in the nose portion cavity 23a and the cavity forming portion 27a can be prevented from coming into direct contact, the chilling of the nose portion 10a can be prevented, and the nose portion 10a is provided with toughness suitable for contact rotation operation with the roller member 18. It can be converted to a base organization that does not cause pitching.
しかも、鋳型20へ冷金27と遮熱プレート28を配置することで、高速カム10と低速カム11に異なる基地組織を単一の鋳型20によって形成することができる。鋳込み工程後、鋳型20を型ばらしして、カムシャフト4から冷金27を除去し、カムシャフト4をガラスショットブラスト処理し、カムシャフト4の隙間溝13から遮熱プレート28を破壊、除去したため、隙間溝13の成形性を高めることができる。 In addition, by disposing the cold gold 27 and the heat shield plate 28 on the mold 20, different base structures can be formed on the high speed cam 10 and the low speed cam 11 by the single mold 20. After the casting process, the mold 20 is detached, the cold gold 27 is removed from the camshaft 4, the camshaft 4 is subjected to glass shot blasting, and the heat shield plate 28 is destroyed and removed from the gap groove 13 of the camshaft 4. The moldability of the gap groove 13 can be improved.
つまり、低速カム11を冷金27によってチル化する一方、低速カム11に隣接した高速カム10のキャビティ23aと冷金27との間を遮熱する遮熱プレート28を備えたため、高速カム10のノーズ部10aをチル化することなく、後工程により高速カム10に靭性を高める焼入れ処理を行うことができる。しかも、低速カム11と高速カム10の間の隙間溝13を鋳型20に配置された遮熱プレート28によって形成でき、単一の鋳型20による鋳込み工程で隙間溝13を成形できるため、カムシャフト4の成形性を高めることができる。 That is, since the low-speed cam 11 is chilled by the cold gold 27, the heat shield plate 28 that shields the space between the cavity 23 a of the high-speed cam 10 adjacent to the low-speed cam 11 and the cold gold 27 is provided. Without chilling the nose portion 10a, the high-speed cam 10 can be hardened by increasing the toughness by a subsequent process. In addition, the gap groove 13 between the low-speed cam 11 and the high-speed cam 10 can be formed by the heat shield plate 28 arranged in the mold 20, and the gap groove 13 can be formed by a casting process using a single mold 20, so that the camshaft 4 The moldability of can be improved.
型ばらし後且つガラスショットブラスト工程の前に、所定粒径のスチール粒子をカムシャフト4に衝突させて鋳物砂を除去するスチールショットブラスト工程を備え、ガラスショットブラスト工程において、スチール粒径よりも小さい粒径のガラス粒子を遮熱プレート28に衝突させてカムシャフト4に付着する遮熱プレート28を破壊、除去したため、カムシャフト4の鋳肌を傷つけることなく、低速カム11と高速カム10の間の隙間溝13から遮熱プレートを確実に除去することができる。 It is equipped with a steel shot blasting process in which steel particles having a predetermined particle size collide with the camshaft 4 to remove the foundry sand after releasing the mold and before the glass shot blasting process. In the glass shot blasting process, the steel particle size is smaller than the steel particle size. Since the glass plate having a particle size collides with the heat shield plate 28 to destroy and remove the heat shield plate 28 adhering to the camshaft 4, the low-speed cam 11 and the high-speed cam 10 are not damaged without damaging the casting surface of the camshaft 4. The heat shield plate can be reliably removed from the gap groove 13.
遮熱プレート28は、カーボンから構成されたため、低速カム11に隣接した高速カム10と冷金27との遮熱性と遮熱プレート28の破壊除去性を両立することができる。
カムシャフト4は、1対の低速カム11と、これら低速カム11の間に配置された高速カム10を備えたため、1対の低速カム11をチル化でき、これら低速カム11の間に配置された高速カム10に対して靭性を高める焼入れ処理を後工程で行うことができる。
Since the heat shield plate 28 is made of carbon, both the heat shield property of the high speed cam 10 and the cold gold 27 adjacent to the low speed cam 11 and the destructive removal property of the heat shield plate 28 can be achieved.
Since the camshaft 4 includes a pair of low-speed cams 11 and a high-speed cam 10 disposed between the low-speed cams 11, the pair of low-speed cams 11 can be chilled and disposed between the low-speed cams 11. Further, a quenching process for improving toughness of the high-speed cam 10 can be performed in a subsequent process.
次に、前記実施例を部分的に変更した変形例について説明する。
1〕前記実施例においては、1気筒に対して排気弁が2つ配置され、一方の排気弁にリフト量可変機構を装着した例について説明したが、両方の排気弁にリフト量可変機構を装着することも可能である。また、1対の低速カムとこのカム間に配置された高速カムの3つのカムが単独の排気弁を駆動する例について説明したが、単独の排気弁に対して高速カムと低速カムを各々1つ設けることも可能である。更に、リフト量可変機構は、吸気、排気両方のカムシャフトに装着するものでも良く、何れか一方のカムシャフトに装着するものであっても良い。
Next, a modification in which the above embodiment is partially changed will be described.
1) In the above embodiment, an example in which two exhaust valves are arranged for one cylinder and a variable lift amount mechanism is mounted on one exhaust valve has been described. However, a variable lift amount mechanism is mounted on both exhaust valves. It is also possible to do. Further, an example in which three cams, that is, a pair of low-speed cams and a high-speed cam arranged between the cams drives a single exhaust valve, has been described. It is also possible to provide one. Furthermore, the lift amount variable mechanism may be mounted on both the intake and exhaust camshafts, or may be mounted on either one of the camshafts.
2〕前記実施例においては、ロッカーアーム式の動弁系構造に適用した例を説明したが、高速側運転状態において、高速カムがローラ部材と接触回転するものであれば良く、タペット式の動弁系構造に適用することも可能である。 2) In the above-described embodiment, the example applied to the rocker arm type valve operating system structure has been described. However, in the high-speed side operation state, it is sufficient that the high-speed cam rotates in contact with the roller member. It is also possible to apply to a valve system structure.
3〕前記実施例においては、カーボン製の遮熱プレートの例を説明したが、ショットブラストによる崩壊性と遮熱性を満たす素材であれば良く、カーボン以外の素材による遮熱プレートも適用可能である。 3) In the above embodiment, an example of a heat shield plate made of carbon has been described. However, any material that satisfies the disintegration and heat shield properties by shot blasting may be used, and a heat shield plate made of a material other than carbon is also applicable. .
4〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。 4) In addition, those skilled in the art can implement the present invention in various forms added with various modifications without departing from the spirit of the present invention, and the present invention includes such modifications. is there.
本発明は、高速側運転状態と低速側運転状態でバルブリフト量を変更可能なカムシャフトの製造方法及びカムシャフトを鋳造する鋳型の鋳型構造において、単一鋳型に冷金と遮熱プレートを組み込むことよって基地組織の異なる低速カムと高速カムを鋳込み工程によって成形することができる。   The present invention relates to a camshaft manufacturing method capable of changing a valve lift amount between a high-speed side operation state and a low-speed side operation state, and a mold structure of a mold for casting the camshaft, in which cold gold and a heat shield plate are incorporated into a single mold. Accordingly, a low speed cam and a high speed cam having different base structures can be formed by a casting process.
1 エンジン
4 カムシャフト
9 排気弁
10 高速カム
11 低速カム
13 隙間溝
14 機構本体
14b 摺動部
15 可動部材
18 ローラ部材
20 鋳型
20A 上側鋳型
20B 下側鋳型
27 冷金
27a キャビティ形成部
28 遮熱プレート
28d 側端面
M リフト量可変機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 4 Cam shaft 9 Exhaust valve 10 High speed cam 11 Low speed cam 13 Gap groove 14 Mechanism main body 14b Sliding part 15 Movable member 18 Roller member 20 Mold 20A Upper mold 20B Lower mold 27 Cold metal 27a Cavity formation part 28 Heat shield plate 28d Side end face M Lift amount variable mechanism

Claims (6)

  1. 従動部材と摺動して低速用バルブ部材を昇降駆動するための低速カムと、ローラ部材と接触して高速用バルブ部材を昇降駆動するための高速カムを備え、前記低速カムと高速カムを隣接配置したカムシャフトの製造方法において、
    低速カムを成形する冷金を配置すると共に低速カムと高速カムの間にこれら両カムの軸心と直交状の環状の端面を成形する遮熱プレートを配置した鋳型を用いてカムシャフトを鋳造する第1工程と、
    次に、鋳型を型ばらしすると共に前記カムシャフトから前記冷金を除去する第2工程と、
    前記カムシャフトをショットブラスト処理し、前記カムシャフトから前記遮熱プレートを破壊、除去する第3工程と、
    を備えたことを特徴とするカムシャフトの製造方法。
    A low-speed cam that slides on the driven member to drive the low-speed valve member up and down and a high-speed cam that contacts the roller member to drive the high-speed valve member up and down are provided, and the low-speed cam and the high-speed cam are adjacent to each other. In the manufacturing method of the arranged camshaft,
    A camshaft is cast using a mold in which a cold metal for forming a low-speed cam is disposed and a heat shield plate is formed between the low-speed cam and the high-speed cam to form an annular end surface perpendicular to the axis of both cams. The first step;
    Next, a second step of releasing the mold and removing the cold gold from the camshaft;
    A third step of subjecting the camshaft to shot blasting to destroy and remove the heat shield plate from the camshaft;
    A method of manufacturing a camshaft, comprising:
  2. 前記第2工程の後且つ第3工程の前に、第1粒径の球体を前記カムシャフトに衝突させて鋳物砂を除去するショットブラスト工程を備え、
    前記第3工程において、前記第1粒径よりも小さい第2粒径の球体を前記遮熱プレートに衝突させて前記カムシャフトから前記遮熱プレートを破壊、除去することを特徴とする請求項1に記載のカムシャフトの製造方法。
    After the second step and before the third step, a shot blasting step of removing the foundry sand by colliding a sphere having a first particle diameter with the camshaft,
    2. The heat shielding plate is destroyed and removed from the camshaft by causing a sphere having a second particle size smaller than the first particle size to collide with the heat shielding plate in the third step. The manufacturing method of the camshaft as described in 2.
  3. 前記遮熱プレートは、カーボンから構成されたことを特徴とする請求項1に記載のカムシャフトの製造方法。   The method for manufacturing a camshaft according to claim 1, wherein the heat shield plate is made of carbon.
  4. 前記カムシャフトは、1対の低速カムと、これら低速カムの間に配置された高速カムを備えたことを特徴とする請求項1〜3の何れか1つに記載のカムシャフトの製造方法。   The method of manufacturing a camshaft according to any one of claims 1 to 3, wherein the camshaft includes a pair of low-speed cams and a high-speed cam disposed between the low-speed cams.
  5. 従動部材と摺動して低速用バルブ部材を昇降駆動するための低速カムと、ローラ部材と接触して高速用バルブ部材を昇降駆動するための高速カムを備え、前記低速カムと高速カムを隣接配置したカムシャフトを鋳造する鋳型の鋳型構造において、
    低速カムを成形する冷金を配置すると共に、低速カムと高速カムの間にこれら両カムの軸心と直交状の環状の端面を成形する遮熱プレートを配置したことを特徴とするカムシャフトを鋳造する鋳型の鋳型構造。
    A low-speed cam that slides on the driven member to drive the low-speed valve member up and down and a high-speed cam that contacts the roller member to drive the high-speed valve member up and down are provided, and the low-speed cam and the high-speed cam are adjacent to each other. In the mold structure of the mold for casting the arranged camshaft,
    A camshaft characterized in that a cold metal for forming a low-speed cam is disposed, and a heat shield plate for forming an annular end surface orthogonal to the shaft center of both cams is disposed between the low-speed cam and the high-speed cam. Mold structure of casting mold.
  6. 前記カムシャフトは、1対の低速カムと、これら低速カムの間に配置された高速カムを備え、1対の冷金の間に1対の遮熱プレートを配置したことを特徴とする請求項5に記載のカムシャフトを鋳造する鋳型の鋳型構造。

    The camshaft includes a pair of low-speed cams and a high-speed cam disposed between the low-speed cams, and a pair of heat shield plates disposed between the pair of cold golds. A mold structure of a mold for casting the camshaft according to claim 5.

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