JP2011122500A - カムシャフト装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】アダプター部材に締結ボルトに対応する雌ねじを形成する必要性を解消することができるカムシャフト装置を提供する。
【解決手段】複数のカムロブ15が軸上に配設されるシャフト10と、このシャフト10の軸端部11の圧入部分13に圧入固定される円筒状のアダプター部材30と、このアダプター部材30の端面に締結ボルト40によって固定される駆動部材39とを備える。シャフト30の軸端部11には、締結ボルト40が駆動部材39及びアダプター部材30の端壁部32を通してねじ込まれる雌ねじ12が形成されている。
【選択図】図1

Description

この発明は、カムシャフト装置に関し、詳しくは、エンジンのシリンダヘッドとキャップ部材との間に回転可能に組み付けられ、エンジンの回転に同期して回転駆動されるカムシャフト装置に関する。
従来、カムシャフト装置には、例えば、図13と図14に示すような構造のものがある。
これにおいては、複数のカムロブ360を有するシャフト510と、アダプター部材530と、駆動部材(タイミングスプロケット、タイミングギヤ、可変バルブタイミングユニット等)539とを備えている。
また、図14に示すように、アダプター部材530の中心部には、シャフト510の軸端部が圧入固定される中心孔531と、駆動部材539を締結するための締結ボルト540に対応する雌ねじ532とがそれぞれ形成されている。
また、アダプター部材530の外周面の両フランジ534、535の間には、1番ジャーナル部のすべり軸受に対応する軸受組付面(すべり面)536が形成される。
また、複数のカムロブが軸上に配設されるシャフトと、このシャフトの軸端に駆動ピニオンが組み付けられた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。
特開平2−217424号公報
ところで、図13と図14に示す従来のカムシャフト装置においては、シャフト510の軸端部をアダプター部材530の中心孔531に圧入固定して一体化した後、シャフト510とアダプター部材530とを同軸上に研磨加工しなければならい。
また、アダプター部材530の軸受組付面536の耐摩耗性を確保するために、アダプター部材530を熱処理(焼き入れ)する必要がある。
しかしながら、アダプター部材530には、締結ボルト540に対応する雌ねじ532を形成する必要があるため、アダプター部材530を浸炭焼き入れやズブ焼き入れ(一般熱処理)によって熱処理することができない。すなわち、アダプター部材530を浸炭焼き入れやズブ焼き入れ(一般熱処理)によって熱処理すると、その後、アダプター部材530に雌ねじ532をねじ切り加工することができない。
このため、アダプター部材530の軸受組付面536は、部分的な熱処理が可能な高周波焼き入れによって熱処理しなければならない。
この発明の目的は、前記問題点に鑑み、アダプター部材に締結ボルトに対応する雌ねじを形成する必要性を解消す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。
前記課題を解決するために、この発明の請求項1に係るカムシャフト装置は、複数のカムロブが軸上に配設されるシャフトと、このシャフトの軸端部に嵌合固定される円筒状のアダプター部材と、このアダプター部材の端面に締結ボルトによって固定される駆動部材とを備えたカムシャフト装置であって、
前記シャフトの軸端部には、前記締結ボルトが前記駆動部材及び前記アダプター部材の端壁部を通してねじ込まれる雌ねじが形成されていることを特徴とする。
前記構成によると、アダプター部材の端面に締結ボルトによって駆動部材を固定する場合、締結ボルトが駆動部材及びアダプター部材の端壁部を通してシャフトの軸端部の雌ねじにねじ込まれることによって、アダプター部材の端面に駆動部材が固定される。
これによって、アダプター部材に締結ボルトに対応する雌ねじを形成する必要性が解消される。このため、浸炭焼き入れやズブ焼き入れ(一般熱処理)によってアダプター部材全体を熱処理することができる。
また、アダプター部材全体を熱処理することで、その後、単体のアダプター部材の中心孔や研磨が必要な部分(例えば、すべり軸受に対応するすべり面や転がり軸受に対応する軸受組付面)を高精度に研磨加工することができる。
一方、シャフトは、雌ねじが形成される軸端部を除く全長(アダプター部材の中心孔の圧入部分を含む)にわたってセンタレス研磨機によって容易かつ高精度にスルー研磨することができる。
そして、アダプター部材の焼き入れ及び研磨された中心孔に、シャフトの軸端部の圧入部分が圧入されることによって、アダプター部材とシャフトとが精度よく同軸上に結合される。
このため、シャフトの軸端部をアダプター部材の中心孔に嵌合固定して一体化した後、シャフトとアダプター部材とを同軸上に研磨加工する必要がなくなり、カムシャフト装置の製造コストの低減に効果が大きい。
請求項2に係るカムシャフト装置は、複数のカムロブが軸上に配設されるシャフトと、このシャフトの軸端部に嵌合固定される円筒状のアダプター部材と、このアダプター部材の端面に締結ボルトによって固定される駆動部材とを備えたカムシャフト装置であって、
前記アダプター部材の筒内には、同アダプター部材の端壁部と前記シャフトの軸端部との間に挟まれた状態でねじ部材が配設され、
前記ねじ部材には、前記締結ボルトが前記駆動部材及び前記アダプター部材の端壁部を通してねじ込まれる雌ねじが形成されていることを特徴とする。
前記構成によると、アダプター部材の端面に締結ボルトによって駆動部材を固定する場合、締結ボルトが駆動部材及びアダプター部材の端壁部を通してねじ部材の雌ねじにねじ込まれることによって、アダプター部材の端面に駆動部材が固定される。
これによって、前記請求項1と同様にして、アダプター部材に締結ボルトに対応する雌ねじを形成する必要性が解消される。
そして、アダプター部材の焼き入れ及び研磨された中心孔に、研磨済みのシャフトの軸端部の嵌合部分が嵌挿(例えば圧入)されることによって、アダプター部材とシャフトとが精度よく同軸上に結合されるため、カムシャフト装置の製造コストの低減に効果が大きい。
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。 同じくシャフトの軸端部を塑性変形させた状態を示す斜視図である。 同じくシャフト端部の塑性変形部を示す正面図である。 同じくシャフトの外径からはみ出した塑性変形部の両側を加工してかつ塑性変形部に雌ねじを形成した状態を示す斜視図である。 同じくシャフト端部の塑性変形部に雌ねじを形成した状態を示す正面図である。 同じくアダプター部材とシャフトとが分離された状態を示す縦断面図である。 同じくアダプター部材の中心孔にシャフトの軸端部の嵌合部分(圧入部分)が圧入された状態を示す縦断面図である。 同じく1番ジャーナル部に転がり軸受が採用された実施態様を示す縦断面図である。 この発明の実施例2に係るカムシャフト装置を示す縦断面図である。 同じくアダプター部材とシャフトとねじ部材とが分離された状態を示す縦断面図である。 同じくダプター部材の中心孔にねじ部材及びシャフトの軸端部の嵌合部分(圧入部分)が嵌合固定された状態を示す縦断面図である。 同じく1番ジャーナル部に転がり軸受が採用された実施態様を示す縦断面図である。 従来のカムシャフト装置を示す縦断面図である。 同じくアダプター部材とシャフトとねじ部材とが分離された状態を示す縦断面図である。
この発明を実施するための最良の形態について実施例にしたがって説明する。
この発明の実施例1に係るカムシャフト装置を図1〜図8にしたがって説明する。
図1に示すように、この実施例1に係るカムシャフト装置は、複数のカムロブ15と転がり軸受(図示しない)とが軸上に配設されるシャフト10と、このシャフト10の軸端部11に嵌合固定(この実施例1では圧入固定)される円筒状のアダプター部材30と、このアダプター部材30の端面に締結ボルト40によって固定される駆動部材(タイミングスプロケット、タイミングギヤ、可変バルブタイミングユニット等)39とを備えている。
アダプター部材30は、炭素鋼によって一端が開口され他端が端壁部32によって塞がれ、かつ中心孔31を有する円筒状に形成されている。
また、アダプター部材30の外周面には、1番ジャーナル部に対応する軸受、この実施例1ではすべり軸受50に対応する軸受組付面36が形成されると共に、この軸受組付面36を隔てて両フランジ34、35が形成されている。
また、アダプター部材30の一端の端壁部32には、締結ボルト40が挿通可能な貫通孔33が形成されている。
アダプター部材30は、浸炭焼き入れやズブ焼き入れ(一般熱処理)によってアダプター部材30全体が熱処理された後、中心孔31の内周面や軸受組付面36が同軸上に研磨加工される。
また、アダプター部材30の端壁部32の外端面には、駆動部材39を位置決めするためのノックピン37が必要に応じて打ち込まれる。
シャフト10の軸端部11には、締結ボルト40が駆動部材39及びアダプター部材30の端壁部32の貫通孔33を通してねじ込まれる雌ねじ12が形成されている。
この実施例1において、シャフト10は、炭素鋼(炭素量が0.77%以上の炭素鋼が好ましい)よりなる中空の丸パイプ材をシャフト素材20として形成されている。
すなわち、先ず、図2と図3に示すように、所定長さに切断されたシャフト素材20の端部が扁平状に塑性変形される。この際、塑性変形部21の潰された側の対向内壁面の間隔寸法は、雌ねじ12の内径(山径)寸法よりも小さくなるように塑性変形部21が形成される。
次に、図4と図5に示すように、塑性変形部21のシャフト素材20の一般部外径からはみ出した両はみ出し部22が切削加工等によって除去されることで塑性変形部21が軸端部11をなす。
その後、シャフト素材(シャフト10)20は、軸端部11を除く全長(アダプター部材30の中心孔31に対する嵌合部分(圧入部分)13を含む)にわたって高周波焼き入れによって熱処理される。
さらに、シャフト素材20は、軸端部11を除く全長(アダプター部材30の中心孔31に対する嵌合部分13を含む)にわたってセンタレス研磨機によってスルー研磨される。
その後、シャフト素材20の軸端部11に締結ボルト40に対応する雌ねじ12が形成されることによってシャフト10が製作される。
前記したように、アダプター部材30とシャフト10とがそれぞれ個別に熱処理されて研磨加工された後、図7に示すように、アダプター部材30の中心孔31に、シャフト10の軸端部11及び嵌合部分13が設定された締り嵌め量において嵌挿(圧入)されることによって、アダプター部材30とシャフト10とが同軸上に結合される。
また、アダプター部材30とシャフト10とが同軸上に結合された後、シャフト10の軸上には、複数のカムロブ15と、2番ジャーナル部及びその他のジャーナル部に対応する転がり軸受(図示しない)が所定間隔を保って組み付けられる。この際、複数のカムロブ15のカム位相は、アダプター部材30のノックピン37を基準として調整される。
また、カムロブ15は、炭素鋼により所要形状に形成され、浸炭焼き入れ、高周波焼き入れ等によって熱処理されている。さらに、カムロブ15は、シャフト10の軸上に組み付けられる前の状態において、その外周面のカム面が所要とするカム形状(カムプロフィール)に研磨加工されている。そして、研磨済みの各カムロブ15は、その中心孔においてシャフト10の軸上の所定位置にそれぞれに焼嵌めによって固定されている。また、カムロブ15は、シャフト10に対する焼嵌め固定による膨張を考慮したカム面形状に研磨加工されている。
この実施例1に係るカムシャフト装置は上述したように構成される。
したがって、アダプター部材30の端壁部32の端面に締結ボルト40によって駆動部材39を固定する場合、図7に示すように、締結ボルト40の雄ねじ部が駆動部材39及びアダプター部材30の端壁部32の貫通孔33を通してシャフト10の軸端部11の雌ねじ12にねじ込まれることによって、アダプター部材30の端壁部32の端面に駆動部材39が固定される(図1参照)。
前記したように、シャフト10の軸端部11に雌ねじ12を形成することによって、アダプター部材30に締結ボルト40に対応する雌ねじを形成する必要性が解消される。このため、浸炭焼き入れやズブ焼き入れ(一般熱処理)によってアダプター部材30全体を熱処理することができる。
また、アダプター部材30全体を熱処理することで、その後、単体のアダプター部材30の中心孔31や研磨が必要な部分、例えば、中心孔31の内周面や軸受組付面36を高精度に研磨加工することができる。
一方、シャフト10は、雌ねじ12が形成される軸端部11を除く全長(アダプター部材30の中心孔31に対する嵌合部分13を含む)にわたってセンタレス研磨機によって容易かつ高精度にスルー研磨することができる。
そして、アダプター部材30の焼き入れ及び研磨された中心孔31に、シャフト10の焼き入れ及び研磨された嵌合部分13が嵌挿(圧入)されることによって、アダプター部材30とシャフト10とが精度よく同軸上に結合される。
このため、図7に示すように、シャフト10の嵌合部分13をアダプター部材30の中心孔31に嵌合固定(圧入固定)して一体化した後、シャフト10とアダプター部材30とを同軸上に研磨加工する必要がなくなり、カムシャフト装置の製造コストの低減に効果が大きい。
また、アダプター部材30の焼き入れ及び研磨された中心孔31に、シャフト10の焼き入れ及び研磨された嵌合部分13が嵌挿(圧入)されることによって、その嵌合部(圧入部)において強固に結合されるため、クリープ防止に効果が大きい。
なお、前記実施例1においては、アダプター部材30の外周面に、軸受組付面36を隔てる両フランジ34、35が形成される場合を例示したが、図8に示すように、アダプター部材130の外周面に、1番ジャーナル部に対応する転がり軸受151を組み付けるための軸受組付面136の一端側にフランジ135が形成されると共に、他端側にはCリング等の止め輪135aが嵌込まれる環状溝135bが形成される構成にしてもよい。
この場合には、アダプター部材130の外周面の一端側からフランジ135に当接する位置まで転がり軸受151を挿通した後、環状溝135bに止め輪135aを嵌込んで転がり軸受151を容易に組み付けることができるため、転がり軸受151を二分割して組み付ける必要がない。
次に、この発明の実施例2に係るカムシャフト装置を図9〜図12にしたがって説明する。
この実施例2においては、図9と図10に示すように、実施例1と同様にして構成されるアダプター部材30の筒内に、ねじ部材260が嵌込まれた後、シャフト210の軸端部の圧入部分213が設定された締め代をもって嵌合固定(圧入固定)されることで、アダプター部材30の端壁部32とシャフト210の嵌合部分213の軸端面との間にねじ部材260が挟まれた状態で固定される。
ねじ部材260に中心部には、締結ボルト40の雄ねじがねじ込まれる雌ねじ261が形成されている。
また、シャフト210は、実施例1と同様にして炭素鋼(炭素量が0.77%以上の炭素鋼が好ましい)よりなる中空の丸パイプ材をシャフト素材として形成され、そのシャフト素材の全長(アダプター部材30の中心孔31に対する圧入部分213を含む)にわたって高周波焼き入れによって熱処理された後、センタレス研磨機によってスルー研磨されることで製作される。
この実施例2に係るカムシャフト装置は上述したように構成される。
したがって、アダプター部材30の端壁部32の端面に締結ボルト40によって駆動部材39を固定する場合、締結ボルト40の雄ねじ部が駆動部材39及びアダプター部材30の端壁部32の貫通孔33を通してねじ部材260の雌ねじ261にねじ込まれることによって、アダプター部材30の端壁部32の端面に駆動部材39が固定される。
これによって、この実施例2においても前記実施例1と同様にして、アダプター部材30に締結ボルト40に対応する雌ねじを形成する必要性が解消される。
そして、アダプター部材30の焼き入れ及び研磨された中心孔31に、シャフト210の焼き入れ及び研磨された嵌合部分213が嵌挿(圧入)されることによって、アダプター部材30とシャフト210とが精度よく同軸上に結合されるため、カムシャフト装置の製造コストの低減に効果が大きい。
また、前記実施例2においても、図12に示すように、アダプター部材230の外周面に、1番ジャーナル部に対応する転がり軸受251を組み付けるための軸受組付面236の一端側にフランジ235が形成されると共に、他端側にはCリング等の止め輪235aが嵌込まれる環状溝235bが形成される構成にしてもよい。
なお、この発明は前記実施例1及び2に限定するものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施することもできる。
10 シャフト
11 軸端部
12 雌ねじ
15 カムロブ
30 アダプター部材
31 中心孔
32 端壁部
36 軸受組付面
39 駆動部材
40 締結ボルト

Claims (2)

  1. 複数のカムロブが軸上に配設されるシャフトと、このシャフトの軸端部に嵌合固定される円筒状のアダプター部材と、このアダプター部材の端面に締結ボルトによって固定される駆動部材とを備えたカムシャフト装置であって、
    前記シャフトの軸端部には、前記締結ボルトが前記駆動部材及び前記アダプター部材の端壁部を通してねじ込まれる雌ねじが形成されていることを特徴とするカムシャフト装置。
  2. 複数のカムロブが軸上に配設されるシャフトと、このシャフトの軸端部に嵌合固定される円筒状のアダプター部材と、このアダプター部材の端面に締結ボルトによって固定される駆動部材とを備えたカムシャフト装置であって、
    前記アダプター部材の筒内には、同アダプター部材の端壁部と前記シャフトの軸端部との間に挟まれた状態でねじ部材が配設され、
    前記ねじ部材には、前記締結ボルトが前記駆動部材及び前記アダプター部材の端壁部を通してねじ込まれる雌ねじが形成されていることを特徴とするカムシャフト装置。
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