JP2015010561A - Assembly camshaft and manufacturing method of cam lobe used in assembly camshaft - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、組立カムシャフト及びこの組立カムシャフトに用いられるカムロブの製造方法に関する。 The present invention relates to an assembly camshaft and a method of manufacturing a cam lobe used for the assembly camshaft.
例えば、自動車のエンジン等の内燃機関において用いられるカムシャフトは、金属あるいは合金の粉末をカムロブ形状に圧縮成形し、これをシャフトに組み付け、その後焼結することにより、カムロブとシャフトを焼結拡散接合により一体化することにより製造されている。 For example, a camshaft used in an internal combustion engine such as an automobile engine is formed by compression molding a metal or alloy powder into a cam lobe shape, assembling the powder into a cam lobe, and then sintering it to sinter diffusion bonding the cam lobe and shaft It is manufactured by integrating.
このような、カムシャフトは内燃機関部品の一部として高速で回転するので、必要な剛性を保ったまま近年の燃費向上の要求に伴い軽量化することが望まれており、種々の軽量化の方法が知られている。 Since such a camshaft rotates at a high speed as a part of an internal combustion engine component, it is desired to reduce the weight in accordance with recent demands for improving fuel consumption while maintaining the necessary rigidity. The method is known.
例えば、特許文献1には、カムロブのノーズ部に複数の貫通孔を穿孔して軽量化を図ることが開示されている。
For example,
また、特許文献2には、図3に示すようにカムロブ120のノーズ部120b及びベース円部120aの両側面に切欠部121,122を形成して軽量化を図ることが開示されている。
Further, Patent Document 2 discloses that as shown in FIG. 3,
しかしながら、前記特許文献1に開示されている方法にあっては、ノーズ部に貫通孔を形成するために、粉末を一対のパンチで圧縮成形してカムロブを製造する際に該貫通孔を形成する複数のピンを一対のパンチに挿通する必要があり、複数回にわたる圧縮成形を繰り返すとピンが折れたり摩耗したりして交換頻度が高くなってしまうという問題があった。また、複数の貫通孔間は薄肉に形成されてしまうため、貫通孔間で強度が低下してしまうという問題があった。
However, in the method disclosed in
また、前記特許文献2に開示されているカムロブの製造方法にあっては、図4に示すように、ダイ131にロッド132を挿通した状態でダイ131に粉末を充填し、上パンチ134と下パンチ135のプレス面に切欠部121,122に相当する段差134a,135aを形成して当該段差134a,135aの部分で強制的に圧粉して製造している。この場合、切欠部121,122と切欠部121,122を有さない箇所とで成形体密度に差異が生じてしまい、焼結の際に当該成形体密度の差異によって変形が生じてしまうという問題があった。さらに、この製造方法では、切欠部121,122は粉末が強制的に圧粉されているので、大きな軽量化を図ることが難しいという問題もあった。またさらに、切欠部121,122は他の部位に比べて薄肉に形成されてしまうので、切欠部121,122において強度が低下してしまうという問題もあった。
In the cam lobe manufacturing method disclosed in Patent Document 2, as shown in FIG. 4, the
本発明はこの様な問題点を解決するためになされたものであり、より簡便な方法で確実に軽量化および強度の向上を図ることができ、焼結後の変形も生じない組立カムシャフト及びこの組立カムシャフトに用いられるカムロブの製造方法を提供することを主たる課題とする。 The present invention has been made to solve such problems. An assembly camshaft that can reliably reduce the weight and improve the strength by a simpler method and does not cause deformation after sintering. It is a main object to provide a manufacturing method of a cam lobe used for this assembly cam shaft.
上記課題を解決するための本発明に係る組立カムシャフトは、シャフトにカムロブを焼結拡散接合により一体に組み付ける組立カムシャフトであって、前記カムロブは、前記シャフトが挿入される貫通孔が形成され、前記貫通孔の内周面には、前記シャフトの外周面の一部と接触しない凹部が形成されることを特徴とする。 An assembly camshaft according to the present invention for solving the above-described problems is an assembly camshaft in which a cam lobe is integrally assembled to the shaft by sintered diffusion bonding, and the cam lobe has a through hole into which the shaft is inserted. The inner peripheral surface of the through hole is formed with a recess that does not contact a part of the outer peripheral surface of the shaft.
上記の発明にあっては、前記凹部は、貫通孔の内周面のいずれに形成してもよいが、カムロブのノーズ部に形成することが好ましい。 In the above invention, the concave portion may be formed on any of the inner peripheral surfaces of the through holes, but is preferably formed in the nose portion of the cam lobe.
また、前記凹部は、前記貫通孔の内周面に少なくとも1か所形成するが、複数形成してもよい。また、前記凹部の形状は、半円・楕円等の円弧状または矩形等の多角形状のいづれでもよい。 Moreover, although the said recessed part is formed in at least one place in the internal peripheral surface of the said through-hole, you may form in multiple numbers. Further, the shape of the concave portion may be any of an arc shape such as a semicircle or an ellipse or a polygonal shape such as a rectangle.
さらに、上記課題を解決するための本発明に係るカムロブの製造方法は、シャフトにカムロブを焼結拡散接合により一体に組み付ける組立カムシャフトに用いられるカムロブの製造方法であって、カムロブの外形(カム形状)を形成する外形孔を有するダイと、カムロブの前記シャフトが挿入される貫通孔を形成すると共に径方向に突出する少なくとも一つの凸部を有するロッドと上パンチ及び下パンチを準備し、前記外形孔に前記ロッド及び前記下パンチを挿入した状態で粉末を充填し、前記外形孔の一端から挿入された上パンチ及び前記下パンチによって前記粉末を圧縮成形することを特徴とする。 Furthermore, a cam lobe manufacturing method according to the present invention for solving the above-mentioned problems is a cam lobe manufacturing method used for an assembled cam shaft in which a cam lobe is integrally assembled to a shaft by sintered diffusion bonding, and the cam lobe outer shape (cam A die having an outer shape forming a shape), a rod having at least one convex portion projecting in a radial direction and forming a through hole into which the shaft of the cam lobe is inserted, and an upper punch and a lower punch are prepared, The powder is filled with the rod and the lower punch inserted in the outer shape hole, and the powder is compression-molded by the upper punch and the lower punch inserted from one end of the outer shape hole.
本発明によれば、カムロブの貫通孔の内周面にシャフトの外周面の一部と接触しない凹部が形成されているので、複数のピンを用いることなく、貫通孔を形成するロッドの形状を変形するだけで容易にカムロブの軽量化を図ることができる。また、カムロブに薄肉部が形成されないので、強度を保持できる。 According to the present invention, since the concave portion that does not contact a part of the outer peripheral surface of the shaft is formed on the inner peripheral surface of the through hole of the cam lobe, the shape of the rod that forms the through hole can be formed without using a plurality of pins. The cam lobe can be easily reduced in weight simply by deformation. Moreover, since a thin part is not formed in a cam lobe, strength can be maintained.
また、本発明において、カムロブのノーズ部に凹部を形成した場合、金型の構成が単純化し、金型費用や粉末成形機を単純化できるのでコストの削減ができる。さらに、ベース円部およびノーズ部の径方向の肉厚がより均一に近づき、組立カムシャフトの回転時の振れ回り特性も向上する。 Further, in the present invention, when the concave portion is formed in the nose portion of the cam lobe, the configuration of the mold is simplified, and the cost of the mold and the powder molding machine can be simplified, so that the cost can be reduced. Furthermore, the radial thickness of the base circle portion and the nose portion approaches more uniformly, and the run-out characteristics during rotation of the assembly camshaft are improved.
また、本発明において、凹部を複数形成すればより軽量化を図ることができる。 In the present invention, if a plurality of recesses are formed, the weight can be further reduced.
また、本発明において、貫通孔を形成するロッドに径方向に突出する凸部を形成しているので、該凸部がロッドの強度を向上させるので、複数回にわたる圧縮成形を繰り返してもロッドの交換などのメンテナンスの頻度が低下し、製造コストの抑制を図ることができる。 Further, in the present invention, since the convex portion protruding in the radial direction is formed on the rod forming the through hole, the convex portion improves the strength of the rod. The frequency of maintenance such as replacement is reduced, and the manufacturing cost can be suppressed.
以下に、本発明の実施形態にかかる組立カムシャフトおよびこの組立カムシャフトに用いられるカムロブの製造方法について、図面を用いて具体的に説明する。 Hereinafter, an assembly camshaft according to an embodiment of the present invention and a method for manufacturing a cam lobe used in the assembly camshaft will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係る組立カムシャフトの斜視図であり、図2(a)は、本実施形態に係る組立カムシャフトに用いられるカムロブの上面図であり、(b)は、本実施形態に係る組立カムシャフトに用いられるカムロブの製造方法を説明するための(a)におけるカムロブのA−A断面視を示す断面図である。 FIG. 1 is a perspective view of an assembly camshaft according to the present embodiment, FIG. 2A is a top view of a cam lobe used for the assembly camshaft according to the present embodiment, and FIG. It is sectional drawing which shows the AA cross section view of the cam lobe in (a) for demonstrating the manufacturing method of the cam lobe used for the assembly cam shaft which concerns on a form.
図1に示すように、本実施形態にかかる組立カムシャフト1は、長手方向に延びるシャフト10にカムロブ20が焼結拡散結合によって一体に組み付けられている。
As shown in FIG. 1, the assembled
シャフト10は、従来から用いられている各種のシャフトを適宜選択して用いることができる。なお、近年はカムシャフト自体の軽量化が要求されていることから、シャフト10は中空シャフトを用いると好適である。
As the
カムロブ20は、シャフト10が挿入される貫通孔21が形成されたベース円部20aと、該ベース円部20aから径方向に突出するノーズ部20bとを備えている。
The
貫通孔21の内周面には、シャフト10の外周面の一部と接触することを避けるように、凹部22,23が形成されている。凹部22,23は、カムロブ20の厚さ方向に沿って貫通しているので、カムロブ20のシャフト10の軸方向と平行な断面における厚さは均一に形成されている。
凹部22,23は、ノーズ部20b及びベース円部20aの其々に形成されており、ノーズ部20bに形成された凹部22は、ベース円部20aに形成された凹部23よりも大きく開口している。
The
このように、ノーズ部20bは、ベース円部20aに比べて径方向に厚肉に形成されているので、ノーズ部20bに向けて形成された凹部22は大開口に形成することができるので、より軽量化を図ることができる。また、ノーズ部20bに凹部22を形成すると、ノーズ部20bの軽量化を図ることができるので、カムシャフト全体が軽量化でき、燃費の向上に寄与する。
Thus, since the
次に、図2を参照してカムロブ20の製造方法について説明を行う。
Next, a method for manufacturing the
まず、図2(a)は、カムロブ20の形状の上面図である。この図に示す形状を形成するためには、図2(b)に示すように、カムロブ20の外形を形成する外形孔31aが形成されたダイ31と、カムロブ20の貫通孔21を形成するロッド32と、上パンチ34及び下パンチ35からなる一対のパンチとを用いて圧粉体を形成する。
First, FIG. 2A is a top view of the shape of the
ロッド32には、カムロブ20の貫通孔21の内周面から径方向に突出する凹部22を形成する凸部33が軸方向に沿って延設されている。
The
図2(b)に示す圧粉体は、図2(a)のA−A断面を成形している説明を示した図であり、外形孔31aの所定の位置に下パンチ35及びロッド32を挿入して固定した後、粉末充填キャビティ(P)内に金属あるいは合金の粉末を充填する。次に上パンチ34を挿入し、上パンチ34及び下パンチ35からなる一対のパンチによって、粉末をロッド32の軸方向に沿って圧縮成形することで貫通孔21の内周面に凹部22が形成された圧粉体を形成することができる。上記圧粉体を本実施形態に係る組立カムシャフトに用いるカムロブとする。
The green compact shown in FIG. 2 (b) is a diagram showing an explanation of forming the AA cross section of FIG. 2 (a). The
また、圧縮成形された圧粉体を仮焼結することにより本実施形態に係る組立カムシャフトに用いるカムロブ20とすることもできる。なお、圧粉体でも仮焼結体でも金属あるいは合金の粉末は特に限定されることはなく、従来公知の粉末、例えばステンレス系合金粉末を用いてもよい。また、仮焼結に際しても、従来から行われている仮焼結と同様の装置及び方法を用いることができ、例えば、900℃前後で45分程度焼結することにより圧粉体を仮焼結することができる。仮焼結を行うことで、仮焼結をすることなく本焼結を行う場合に比べて本焼結における圧粉体の熱変形量を小さくすることができ、その結果、最終製品の精度を向上させることができる。
Moreover, it can also be set as the
シャフト10とカムロブ20の一体化は、従来の焼結による一体化と同様であり、特に限定されることはない。具体的には、カムロブ20をシャフト10の所定の位置に位置決めした後、例えば1100〜1200℃で焼結することが好ましく、その焼結時間は、製造しようとするカムシャフトの大きさや用いる金属あるいは合金の粉末の種類などにより異なるが、おおよそ0.5〜2時間程度が好ましい。
The integration of the
以上説明した本実施形態に係る組立カムシャフト1は、ノーズ部20b及びベース円部20aのそれぞれに各1箇所ずつ凹部22,23を形成した場合について説明を行ったが、凹部の位置及び個数はこれに限られず、必要な軽量化の量及び強度に応じて適宜変更可能であり、例えばノーズ部20bのみに凹部22を形成しても構わないし、ベース円部20aのみに凹部23を形成しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
The
1,100 組立カムシャフト, 10,110 シャフト, 20,120 カムロブ, 20a ベース円部, 20b ノーズ部, 21 貫通孔, 22,23 凹部, 31 ダイ, 31a 外形孔, 32 ロッド, 33 凸部, 34 上パンチ, 35 下パンチ, P 粉末充填キャビティ。 1,100 assembly cam shaft, 10, 110 shaft, 20, 120 cam lobe, 20a base circular portion, 20b nose portion, 21 through hole, 22, 23 recess, 31 die, 31a outer hole, 32 rod, 33 convex portion, 34 Upper punch, 35 Lower punch, P powder filling cavity.
Claims (4)
前記カムロブは、前記シャフトが挿入される貫通孔が形成され、
前記貫通孔の内周面には、前記シャフトの外周面の一部と接触しない凹部が形成されることを特徴とする組立カムシャフト。 An assembly camshaft in which a cam lobe is integrally assembled to the shaft by sintered diffusion bonding,
The cam lobe has a through hole into which the shaft is inserted,
The assembly camshaft is characterized in that a concave portion that does not contact a part of the outer peripheral surface of the shaft is formed on the inner peripheral surface of the through hole.
前記凹部は、前記カムロブのノーズ部に形成されることを特徴とする組立カムシャフト。 The assembly camshaft according to claim 1,
The assembly camshaft is characterized in that the recess is formed in a nose portion of the cam lobe.
前記凹部は、前記貫通孔の内周面に複数形成されることを特徴とする組立カムシャフト。 The assembly camshaft according to claim 1 or 2,
The assembly camshaft is characterized in that a plurality of the recesses are formed on the inner peripheral surface of the through hole.
カムロブの外形を形成する外形孔を有するダイと、カムロブの前記シャフトが挿入される貫通孔を形成すると共に径方向に突出する少なくとも一つの凸部を有するロッドと、上パンチ及び下パンチとを準備し、
前記外形孔に前記ロッド及び前記下パンチを挿入した状態で粉末を充填し、
前記外形孔の一端から挿入された上パンチ及び前記下パンチによって前記粉末を圧縮成形することを特徴とするカムロブの製造方法。 A cam lobe manufacturing method used for an assembled camshaft in which a cam lobe is integrally assembled to a shaft by sintered diffusion bonding,
A die having an outer shape hole forming the outer shape of the cam lobe, a rod having a through hole into which the shaft of the cam lobe is inserted and having at least one convex portion projecting in the radial direction, and an upper punch and a lower punch are prepared. And
Filled with powder in a state where the rod and the lower punch are inserted into the outer hole,
A method for producing a cam lobe, wherein the powder is compression-molded by an upper punch and a lower punch inserted from one end of the outer shape hole.
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