JP2017089514A - Manufacturing method of cam element member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カム要素部材の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a cam element member.
エンジンの動弁装置として、1つの弁について互いに形状が異なる複数のカム部を備え、これらカム部のうちから弁を開閉させるカム部を選択することにより、吸排気弁の開弁量や開弁時期などをエンジンの運転状態に応じて切り換え可能としたものが知られている。 As a valve operating device for an engine, a plurality of cam portions having different shapes for one valve are provided, and by selecting a cam portion for opening / closing the valve from among these cam portions, the valve opening amount and valve opening of the intake / exhaust valve are selected. It is known that the timing can be switched according to the operating state of the engine.
例えば、特許文献1には、軸部材とその軸方向へ相対変位が可能でかつ当該軸部材と一体回転が可能な状態で当該軸部材に装着される筒状のカム要素部材とを備えるカムシャフトと、前記カム要素部材を軸方向に移動させるアクチュエータとを備え、カム要素部材に設けられた複数のカム部の位置を、当該カム要素部材の軸方向への移動により変更することによって、一つの弁を開閉させるカム部を切り換えるようにした動弁装置が記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses a camshaft that includes a shaft member and a cylindrical cam element member that is mounted on the shaft member in a state in which the shaft member can be relatively displaced in the axial direction and can rotate integrally with the shaft member. And an actuator for moving the cam element member in the axial direction, and by changing the positions of the plurality of cam portions provided on the cam element member by moving the cam element member in the axial direction, A valve operating apparatus is described in which a cam portion for opening and closing a valve is switched.
この動弁装置では、カム要素部材の両側に、上記軸方向と直交する方向に進退(突出/退避)可能な円柱状の操作ピンを有する前記アクチュエータが備えられており、カム要素部材の位置に応じて選択的に操作ピンを作動(突出)させ、当該操作ピンをカム要素部材の軸方向両端に設けられた端面カムに摺接させることで、カム要素部材を軸方向へ移動させる、すなわちカム部を切り換える構成となっている。 In this valve operating apparatus, the actuator having the cylindrical operation pins that can be advanced and retracted (protruded / retracted) in the direction orthogonal to the axial direction is provided on both sides of the cam element member. The operation pin is selectively actuated (protruded) accordingly, and the cam pin is moved in the axial direction by sliding the operation pin to the end face cams provided at both ends of the cam element member in the axial direction. It is the structure which switches a part.
特許文献1には記載されていないが、上記カム要素部材の軸方向両端に設けられる端面カムのカム面は、円柱状の回転切削工具を用いた切削加工により形成されると考えられる。具体的には、カム要素部材のベースとなる円筒状のワークを準備し、回転切削工具の軸方向がワークの径方向と一致するようにワークの端面に沿って配置し、回転切削工具を回転させつつカム要素部材をその軸周りに回転させることにより、切削加工が行われる。 Although not described in Patent Document 1, it is considered that the cam surfaces of the end face cams provided at both axial ends of the cam element member are formed by cutting using a cylindrical rotary cutting tool. Specifically, a cylindrical workpiece serving as a base for the cam element member is prepared, arranged along the workpiece end surface so that the axial direction of the rotary cutting tool coincides with the radial direction of the workpiece, and the rotary cutting tool is rotated. Cutting is performed by rotating the cam element member around its axis while rotating the cam element member.
しかしながら、ワークの端面に端面カムの一部としてスロープ部(周方向の一方側から他方側に向かって次第にリフト量が大きくなる部分)を形成する場合には、ワークの端面を正面から見たときに、回転切削工具の中心軸から軸直角方向(正面視で横方向)にオフセットされた位置で回転切削工具とワークの端面とが接触する。このような加工で形成された端面カムのカム面に対し、加工に使用された回転切削工具より小さな径を有する操作ピンを摺接させてカム要素部材のカム部の切り替え動作を行った場合には、操作ピンのうち端面カムのカム面に臨む部分における軸方向の一部のみがカム面に接触(局所的に接触)し、その結果、操作ピンと端面カムのカム面との接触圧が過度に大きくなって、操作ピンおよびカム面の摩耗が促進され、操作ピンおよび端面カムの耐久性が低下して、カム要素部材のカム部切り替え特性を適切に維持できない虞があった。 However, when the slope part (the part where the lift amount gradually increases from one side in the circumferential direction to the other side) is formed on the end face of the work as a part of the end face cam, the end face of the work is viewed from the front. In addition, the rotary cutting tool and the end face of the workpiece come into contact with each other at a position offset from the central axis of the rotary cutting tool in a direction perpendicular to the axis (lateral direction in front view). When the cam portion of the cam element member is switched by sliding the operation pin having a smaller diameter than the rotary cutting tool used for the machining on the cam surface of the end cam formed by such machining. In the operation pin, only a part in the axial direction of the portion facing the cam surface of the end cam contacts the cam surface (local contact), and as a result, the contact pressure between the operation pin and the cam surface of the end cam is excessive. However, the wear of the operation pin and the cam surface is promoted, the durability of the operation pin and the end surface cam is lowered, and there is a possibility that the cam portion switching characteristics of the cam element member cannot be properly maintained.
なお、この回転切削工具は、径が大きい程、剛性が大きくなってより精密な加工が可能となることから、比較的大きな回転切削工具が使用されると考えられる。 In addition, since this rotary cutting tool has larger rigidity and becomes capable of more precise machining as the diameter increases, it is considered that a relatively large rotary cutting tool is used.
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、カム要素部材のカム部切り替え特性を適切に維持することができるカム要素部材の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a cam element member that can appropriately maintain the cam portion switching characteristics of the cam element member.
上記の課題を解決するために、本発明は、クランクシャフトからの回転力を受けて回転する軸部材と、この軸部材の軸方向への相対変位が可能でかつ当該軸部材と一体回転するように当該軸部材に装着され、外周面に前記軸方向に並ぶ複数のカム部が設けられた円筒状のカム要素部材と、当該カム要素部材を前記軸方向に移動させる操作装置とを備え、前記操作装置により前記カム要素部材を前記軸方向に移動させることで、弁開閉に使用されるカム部を切り換えるエンジンの動弁装置における前記カム要素部材の製造方法であって、前記カム要素部材は、前記軸方向の両端に、前記軸方向外向きに突出するリフト部を有する端面カムを含み、前記操作装置は、前記カム要素部材の外周面よりも内側に入り込んだ状態で、前記カム要素部材の回転に伴い前記端面カムのリフト部に係合して当該カム要素部材を前記軸方向に移動させる円柱状の操作部材を含むものであり、前記カム要素部材のベースとなる円筒状のワークを準備し、前記操作部材の径と同等の径を有する円柱状の回転切削工具を、当該回転切削工具の軸方向が前記ワークの径方向と一致するように前記ワークの端面に沿って配置し、前記切削回転工具を当該切削回転工具の軸周りに回転させ、前記ワークを当該ワークの軸周りに前記切削回転工具に対して相対的に回転させながら、前記ワークの端面を切削することにより、前記端面カムのカム面を形成することを特徴とする、カム要素部材の製造方法を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a shaft member that rotates in response to a rotational force from a crankshaft, a relative displacement in the axial direction of the shaft member, and a single rotation with the shaft member. A cylindrical cam element member mounted on the shaft member and provided with a plurality of cam portions arranged in the axial direction on the outer peripheral surface, and an operating device for moving the cam element member in the axial direction, A method of manufacturing the cam element member in a valve operating apparatus for an engine that switches a cam portion used for opening and closing a valve by moving the cam element member in the axial direction by an operating device, wherein the cam element member includes: Including end face cams having lift portions projecting outward in the axial direction at both ends in the axial direction, and the operating device is located inside the outer peripheral surface of the cam element member; A cylindrical work member that includes a columnar operation member that moves the cam element member in the axial direction by engaging with the lift portion of the end face cam as it rolls is prepared, and a cylindrical work as a base of the cam element member is prepared A cylindrical rotary cutting tool having a diameter equivalent to the diameter of the operation member is disposed along the end surface of the workpiece such that the axial direction of the rotary cutting tool matches the radial direction of the workpiece, By rotating the cutting rotary tool around the axis of the cutting rotary tool and cutting the end face of the workpiece while rotating the workpiece relative to the cutting rotary tool around the axis of the workpiece, the end face Provided is a method of manufacturing a cam element member, characterized by forming a cam surface of a cam.
本発明における「操作部材の径と同等の径」には、操作部材の径と同じ径である場合と、操作部材の径とは若干径が異なる場合の双方が含まれる。 The “diameter equivalent to the diameter of the operation member” in the present invention includes both the case where the diameter is the same as the diameter of the operation member and the case where the diameter of the operation member is slightly different.
本発明によれば、操作部材の径と同等の径を有する回転切削工具を用いて、端面カムのカム面が形成される。このような加工で形成された端面カムのカム面に対し、上記操作部材(回転切削工具と同等の径を有する操作部材)を摺接させて、カム要素部材のカム部の切り替え動作を行った場合には、操作部材のうち端面カムのカム面に臨む部分における軸方向の略全体にカム面が接触するため、操作ピンとカム面との接触圧が過度に大きくなることが抑制され、その結果、操作部材および端面カムの耐久性を確保して、カム要素部材のカム部切り替え特性を適切に維持することができる。 According to the present invention, the cam surface of the end face cam is formed using a rotary cutting tool having a diameter equivalent to the diameter of the operation member. The operation member (an operation member having the same diameter as the rotary cutting tool) was brought into sliding contact with the cam surface of the end face cam formed by such processing, and the cam portion switching operation of the cam element member was performed. In this case, since the cam surface contacts substantially the entire axial direction of the portion of the operation member facing the cam surface of the end cam, the contact pressure between the operation pin and the cam surface is suppressed from being excessively increased. The durability of the operation member and the end face cam can be ensured, and the cam portion switching characteristics of the cam element member can be appropriately maintained.
本発明においては、前記操作部材の径をR1、前記回転切削工具の径をR2とした場合に、R1−R2の値が−0.5mm以上0.5mm以下の範囲内であることが好ましい。 In the present invention, when the diameter of the operation member is R1 and the diameter of the rotary cutting tool is R2, the value of R1-R2 is preferably in the range of −0.5 mm to 0.5 mm.
この構成によれば、操作部材および端面カムの耐久性をより確実に確保して、カム要素部材のカム部切り替え特性をより適切に維持することができる。 According to this configuration, the durability of the operation member and the end face cam can be ensured more reliably, and the cam portion switching characteristics of the cam element member can be more appropriately maintained.
本発明においては、前記エンジンは、吸気弁を駆動する吸気側カム軸に装着された前記カム要素部材と前記操作装置とを有する吸気側カム部切り替え機構と、排気弁を駆動する排気側カム軸に装着された前記カム要素部材と前記操作装置とを有する排気側カム部切り替え機構との少なくとも一方を備える多気筒エンジンであることが好ましい。 In the present invention, the engine includes an intake-side cam portion switching mechanism having the cam element member mounted on the intake-side camshaft that drives the intake valve and the operating device, and an exhaust-side camshaft that drives the exhaust valve. It is preferable that the multi-cylinder engine includes at least one of an exhaust side cam portion switching mechanism having the cam element member and the operating device.
この構成によれば、多気筒エンジンの各気筒におけるカム要素部材の切り替え特性を適切に維持することができる。 According to this configuration, the switching characteristic of the cam element member in each cylinder of the multi-cylinder engine can be appropriately maintained.
以上説明したように、本発明に係るカム要素部材の製造方法によれば、カム部切り替え特性を適切に維持することができカム要素部材を製造することができる。 As described above, according to the manufacturing method of the cam element member according to the present invention, the cam portion switching characteristic can be appropriately maintained, and the cam element member can be manufactured.
以下、添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について詳述する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
以下の説明では、まず、本発明の実施形態に係るカム要素部材を備えた動弁装置の構成について説明する。 In the following description, first, the configuration of the valve gear including the cam element member according to the embodiment of the present invention will be described.
(動弁装置の概略構成)
図1は、本発明の実施形態に係るカム要素部材を備えた動弁装置の概略構成を示す側面図である。なお、以下の説明では、特に言及する場合を除き、気筒列方向を前後方向とし、第1気筒11側を「前側」、第4気筒14側を「後側」として説明を行う。
(Schematic configuration of valve gear)
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a valve gear including a cam element member according to an embodiment of the present invention. In the following description, unless otherwise specified, the cylinder row direction is the front-rear direction, the
本実施形態では、本発明に係る動弁装置が4気筒、4弁式DOHCエンジンに適用された例について説明するが、本発明に係る動弁装置はこれ以外のエンジンについても適用可能である。 In the present embodiment, an example in which the valve gear according to the present invention is applied to a four-cylinder, four-valve DOHC engine will be described, but the valve gear according to the present invention can also be applied to other engines.
この動弁装置は、図示しないシリンダヘッドに、第1〜第4気筒11〜14のそれぞれについて2つずつ、合計8つの排気弁A…Aと、これらの排気弁A…Aを閉方向に付勢するリターンスプリングB…Bとを備えている。さらに、この動弁装置は、シリンダヘッドの上部に、ロッカアームC…Cを介して上記リターンスプリングB…Bの付勢力に抗して各排気弁A…Aを開動させるカムシャフト2を備えている。
In this valve operating apparatus, a total of eight exhaust valves A ... A and these exhaust valves A ... A are attached in a closing direction to a cylinder head (not shown), two for each of the first to fourth cylinders 11-14. Return springs B ... B are provided. Further, this valve operating device is provided with a
このカムシャフト2は、シリンダヘッドにおける各気筒11〜14の中心位置に設けられた縦壁部D…Dと各縦壁部D…Dの上部に取り付けられたキャップ部材E…Eとで構成される軸受部F…Fに回転自在に支持されており、図示しないクランクシャフトによりチェーンを介して回転駆動される。
The
また、カムシャフト2は、軸部材10と、該軸部材10にスプライン嵌合され、該軸部材10と一体回転しかつ軸方向に移動可能とされた第1〜第4カム要素部材201〜204とで構成されている。これらカム要素部材201〜204は、各気筒11〜14に対応させて、上記軸部材10上で列状に配置されている。
In addition, the
さらに、この動弁装置は、各カム要素部材201〜204を上記軸部材10上で軸方向にそれぞれ所定ストローク移動させる電磁駆動式の6つの操作装置301〜306を備えている。具体的には、気筒列の第1気筒11側を前方として、該気筒列の前端位置に第1操作装置301が、第1、第2気筒11、12間位置に第2操作装置302が、第2、第3気筒12、13間の前端位置に第3操作装置303が、後端位置に第4操作装置304が、第3、第4気筒13、14間位置に第5操作装置305が、気筒列の後端位置に第6操作装置306がそれぞれ配置されている。
Further, this valve operating apparatus includes six electromagnetically driven operating
図2に示すように、これらの操作装置301〜306は、カムシャフト2を挟んで上記ロッカアームCにおけるカムフォロワC’(図2参照)の反対側に、操作装置301〜306の操作ピン32(本発明の「操作部材」に相当する)がカムシャフト2の軸心を指向するように配置されている。この実施形態の場合、操作装置301〜306は、カムシャフト2とカム要素部材201〜204を上方から覆うシリンダヘッドカバーGに取り付けられている。
As shown in FIG. 2, these operating
各操作装置301〜306は、電磁式アクチュエータ3と、この電磁式アクチュエータ3への通電時に該電磁式アクチュエータから突出可能な略円筒状の操作ピン32とを備えている。
Each
電磁式アクチュエータ3は、プッシュ型のソレノイドアクチュエータであり、円柱状の磁芯31と、磁芯31の周面に装着される円筒状のボビン34と、ボビン34の外周面に巻回されるコイル33と、磁芯31と同軸上に設けられ、磁芯31に対して接近/離間可能に設けられた円柱状の操作ピン32(本発明の「操作部材」に相当する)を軸方向にスライド可能に支持する円筒状のピン支持部35とを備えている。
The electromagnetic actuator 3 is a push-type solenoid actuator, and includes a columnar
操作ピン32の後端部(磁芯31側端部)には、円筒状の永久磁石36が設けられている。
A cylindrical
この電磁式アクチュエータ3においては、操作ピン32の先端部がカム要素部材201〜204の外周面の外側に退避する退避位置(非操作位置)に位置した状態で、コイル34に通電されると、永久磁石36を遠ざける方向の電磁力(斥力)がコイル34に発生し、これにより、操作ピン32は軸部材10側に移動(突出)する。具体的には、操作ピン32は、上記がカム要素部材201〜204の外周面の外側に位置する退避位置(非操作位置)から、カム要素部材201〜204の外周面よりも内側に入り込む作動位置へ移動する。
In the electromagnetic actuator 3, when the
そして、操作ピン32が作動位置に位置した状態でコイル34への通電を終了し、操作ピン32の先端に後述の戻しスロープ部23に摺接した状態で軸部材10が正方向に回転すると、操作ピン32は戻しスロープ部23に案内されて退避位置に向かって移動する。操作ピン32の先端が戻しスロープ部23の頂点付近に到達すると、永久磁石36と磁芯31との間に作用する吸引力(磁力)により、永久磁石36が磁芯31に吸着され、これにより、操作ピン32は退避位置に移動してこの位置に保持される。
Then, when the
各カム要素部材201〜204の電磁式アクチュエータ3への通電は、図外のクランク角センサからの検出信号に基づく、図外のECU(Electronic Control Unit)から各操作装置301〜306への通電指示によって行われる。
The energization of each
また、操作装置301〜306による各カム要素部材201〜204の軸方向の移動を所定の2か所で位置決めするため、図3に第1、第2カム要素部材201、202を例として示すように、軸部材10と各カム要素部材201〜204との嵌合部にディテント機構40がそれぞれ設けられている。
Further, in order to position the axial movements of the
このディテント機構40は、軸部材10の外周面から径方向に穿設された孔41と、該孔41内に収納されたスプリング42と、孔41の開口部に配置され、スプリング42により軸部材10の外周面から径方向の外側へ飛び出すように付勢されたディテントボール43と、カム要素部材201〜204の内周面に軸方向に隣接して設けられた2か所の周溝441、442とで構成されている。そして、このディテント機構40は、ディテントボール43が一方の周溝441に係合したときに、カム要素部材201〜204が図1に示す第1位置に、上記ディテントボール43が他方の周溝442に係合したときに、カム要素部材201〜204が図4に示す第2位置に、それぞれ位置決めされるように構成されている。
The
ここで、図1に示すように、第1〜第4カム要素部材201〜204が全て第1位置に位置するとき、第1カム要素部材201は後方に、第2カム要素部材202は前方に、第3カム要素部材203は後方に、第4カム要素部材204は前方に位置する。したがって、第1、第2カム要素部材201、202の対向端面は互いに近接し、第2、第3カム要素部材202、203の対向端面は互いに離間し、第3、第4カム要素部材203、204の対向端面は互いに近接した状態となる。
Here, as shown in FIG. 1, when all of the first to fourth
また、図4に示すように、第1〜第4カム要素部材201〜204が全て第2位置に位置したときは、第1カム要素部材201は前方に、第2カム要素部材202は後方に、第3カム要素部材203は前方に、第4カム要素部材204は後方に位置する。したがって、第1、第2カム要素部材201、202の対向端面は互いに離間し、第2、第3カム要素部材202、203の対向端面は互いに近接し、第3、第4カム要素部材203、204の対向端面は互いに離間した状態となる。
As shown in FIG. 4, when the first to fourth
(カム要素部材の構成)
次に、図5,6により、カム要素部材201〜204の構成について第1カム要素部材201と第2カム要素部材202を例としてさらに詳しく説明する。
(Composition of cam element member)
Next, the configuration of the
カム要素部材201(202〜204)は、筒状とされ、その中間部の外周面は上記軸受部Fに支持されるジャーナル部21とされていると共に、その前後両側に2つの排気弁A、A用の作動部22、22が設けられており、各作動部22、22には、図5に示すように、例えば低エンジン回転時用のリフト量が大きな第1カム部221と、例えば高エンジン回転時用のリフト量が小さな第2カム部222とが互いに隣接させて設けられている。
The cam element member 201 (202 to 204) has a cylindrical shape, and the outer peripheral surface of the intermediate portion is a
この第1カム部221と第2カム部222は、図5,6(b)に示すように、ベースサークルaが共通で、リフト量が異なるノーズ部b1、b2が該ベースサークルa上にわずかに位相差をもって設けられている。そして、カム要素部材201(202〜204)の2つの作動部22は、第1カム部221と第2カム部222とが前後方向に並ぶ順序が一致し、ノーズ部b1の位相が一致し、ノーズ部b2の位相が一致している。なお、ベースサークルaが共通とは、第1カム部221と第2カム部222とのベースサークルaのベース円径が同じであることを意味する。
As shown in FIGS. 5 and 6 (b), the
図1、図4に示すように、第1カム要素部材201および第3カム要素部材203においては、第1カム部221が前側、第2カム部222が後側にそれぞれ配置され、第2カム要素部材202および第4カム要素部材204においては、第2カム部222が前側、第1カム部221が後側にそれぞれ配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 4, in the first
そして、カム要素部材201〜204が上述のディテント機構40により軸部材10上の第1位置に位置決めされたときには、いずれのカム要素部材201〜204においても、2つの第1カム部221、221が対応する気筒11〜14の2つのロッカアームC、CのカムフォロワC’、C’に対応して位置し(図1参照)、軸部材10上の第2位置に位置決めされたときは、第2カム部222、222が上記カムフォロワC’、C’に対応して位置する(図4参照)ように、カム要素部材201〜204の作動部22、22の間隔が設定されている。
When the
なお、本実施形態に係るエンジンは、各気筒の爆発順序が、第3気筒13→第4気筒14→第2気筒12→第1気筒11とされており、各カム要素部材201〜204の第1カム部221および第2カム部222のノーズ部b1、b2が、カムシャフト2の90°回転ごとに、この順序でカムフォロワC’、C’に摺接するように、第1〜第4カム要素部材201〜204の間で互いに位相差を有して軸部材10にスプライン嵌合されている。
In the engine according to the present embodiment, the explosion order of each cylinder is the
さらに、各カム要素部材201〜204は、前後方向両端に端面カム23、23を備えている。
Furthermore, each cam element member 201-204 is provided with
この前後方向両端の端面カム23、23は、各々、図5、6に示すように、カム要素部材201(202〜204)の軸方向と直交する基準面23aと、この基準面23aから軸方向外向きに突出するリフト部23bとを有する。このリフト部23bは、図6に示すように、リフト開始位置eからリフト終了位置fに至る所定位相範囲α(例えば約120°)の間で、カム要素部材201〜204の回転方向Xに向かうに伴い基準面23a(リフト量ゼロ)から軸方向のリフト量が次第に増加し、リフト終了位置fでリフト量が最大となるように形成されている。そして、リフト終了位置fからその回転遅れ方向(回転方向Xとは反対方向)に位置する後述のスロープ終了位置gに至る範囲で最大リフト量を維持し、該スロープ終了位置gでリフト量がゼロとなる(基準面26aに戻る)ようにリフト部26bが形成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
さらに、上述のように、各カム要素部材201〜204が各気筒11〜14の爆発順序に応じてそれぞれ所定の位相差を設けて軸部材10にスプライン嵌合されていることに伴い、各カム要素部材201〜204の互いに対向する端面カム23、23もそれぞれ位相差をもって対向する。本実施形態では、図1の符号ア、イに示すように、隣接する2つの第1および第2カム要素部材201、202、並びに第3および第4カム要素部材203、204は、互いに対向する端面カム23、23のリフト部23b、23bが互いに異なる位相に設けられており、この2つのカム要素部材201〜204が近接時にこれらリフト部23b、23bの少なくとも一部が軸方向に重複している。
Further, as described above, each
そして、上記第2および第5操作装置302、305の操作ピン32、32は、対応する2つのカム要素部材201〜204の近接時に互いに対向する端面カム23、23の対向面間に突出して作動位置に移動し、これらの端面カム23、23に係合することにより、カムシャフト2の回転に従って、近接していた2つのカム要素部材201〜204を互いに離間させる方向にスライドさせるようになっている。
The operation pins 32 and 32 of the second and
図1に示す状態では、近接していた第1、第2カム要素部材201、202、および、第3、第4カム要素部材203、204は、互いに離間することによりいずれも第1位置から図4に示す第2位置へ移動する。また、図4に示す状態では、近接していた第2、第3カム要素部材202、203は、互いに離間することにより第2位置から図1に示す第1位置へ移動する。
In the state shown in FIG. 1, the first and second
一方、第1操作装置301の操作ピン32は、図4に示すように、第1カム要素部材201が前側の第2位置にある状態で、該第1カム要素部材201の前側の端面カム23に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム23に係合し、カムシャフト2の回転に伴って、第1カム要素部材201を後側の第1位置へ移動させる。同様に、第4操作装置304の操作ピン32は、第3カム要素部材203が前方の第2位置にある状態で、該第3カム要素部材203の前方の端面カム23に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム23に係合し、カムシャフト2の回転に伴って、第3カム要素部材203を後側の第1位置へ移動させる。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the
また、第3操作装置303の操作ピン32は、第2カム要素部材202が後側の第2位置にある状態で、該第2カム要素部材202の後側の端面カム23に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム23に係合し、これを前側の第1位置へ移動させる。同様に、第6操作装置306の操作ピン32は、第4カム要素部材204が後側の第2位置にある状態で、該第4カム要素部材204の後側の端面カム23に対面する作動位置へ突出することにより該端面カム23に係合し、これを前側の第1位置へ移動させる。
Further, the
ここで、各操作装置301〜306の操作ピン32の作動位置への突出は、以下のようなタイミングで行われる。すなわち、第1、第4操作装置301、304については、操作ピン32の指向位置に、第1、第3カム要素部材201、203の前側の端面カム23の端面カム23の基準面23aが位置するタイミングで行われる。また、第3、第6操作装置303、306にあっては、操作ピン32の指向位置に、第2、第4カム要素部材202、204の後側の端面カム23の基準面23aが位置するタイミングで操作ピン32の突出が行われる。さらに、第2操作装置302にあっては、操作ピン32の指向位置に、第1、第2カム要素部材201、202の互いに対向する2つの端面カム23、23の両方の基準面23a、23aが位置するタイミングで操作ピン32の突出が行われる。第5操作装置305にあっては、操作ピン32の指向位置に、第3、第4カム要素部材203、204の互いに対向する2つの端面カム23、23の両方の基準面23a、23aが位置するタイミングで操作ピン32の突出が行われる。
Here, the protrusion of the operation pins 32 of the
また、この操作ピン32の作動位置への突出による各カム要素部材201〜204の移動は、ロッカアームCのカムフォロワC’が第1カム部221または第2カム部222のベースサークルaに対応して位置しているタイミング、すなわち、当該気筒が排気行程以外の行程にあるときに行われなければならない。
Further, the movement of the
そこで、これらの作動タイミングの条件を満足するために、この実施形態では、図6に示すように、第1、第2カム部221、222のノーズ部b1、b2の頂部に対し、回転方向Xの前方側の所定位相の位置に端面カム23のリフト開始位置eが設定され、該リフト開始位置eから回転方向Xの後方側(回転遅れ方向)の所定位相αの位置に端面カム23のリフト終了位置fが設定されている。そして、端面カム23のリフト開始位置eから回転方向Xの後方側に向かうリフト終了位置fまでの角度が180度よりも小さくなるように、端面カム23のリフト部23bが設けられている。この場合、図2に示すロッカアームCのカムフォロワC’と操作装置301〜306の操作ピン32の位置関係において、各カム要素部材201〜204は、排気行程の終了後間もなく移動することになる。
Therefore, in order to satisfy these operating timing conditions, in this embodiment, as shown in FIG. 6, the rotational direction X with respect to the tops of the nose parts b1 and b2 of the first and
しかし、上述のような位置関係で第1、第2カム部221、222のノーズ部b1、b2と端面カム23のリフト部23bが設けられていても、作動不良等により操作装置301〜306の操作ピン32が意図していないタイミングで突出してしまった場合、この操作ピン32とリフト部23bとが不用意に係合してしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、カム要素部材201〜204の端面カム23に、作動位置へ突出した操作ピン32を強制的に不作動位置まで退避させるための戻しスロープ部23cが一体的に設けられている。
However, even if the nose parts b1 and b2 of the first and
この戻しスロープ部23cは、各カム要素部材201〜204のカム部22を切り換える順序、操作装置30の配置される個数等の条件によって設けるべき場所が変わる。しかし、これらの条件によらず、戻しスロープ部23cは、互いに隣接するカム要素部材201〜204のうち、共通する操作装置301〜306によって遅れて離間されるカム要素部材201〜204の対向する端部に少なくとも設ける必要がある。本実施形態の場合、燃焼順序と同じ第3気筒13→第4気筒14→第2気筒12→第1気筒11の順に各気筒11〜14のカム要素部材201〜204のカム部22を切り換えるため、第1、第4カム要素部材201、204の前後方向両端と、第2カム要素部材202の後端と、第3カム要素部材203の前端にそれぞれ戻しスロープ部23cが設けられている。
The place where the
図5に示すように、戻しスロープ部23cは、リフト部23bよりさらに軸方向に突出し、図6に示すように、端面カム23の端面において端面カム23のリフト終了位置fより回転遅れ側(矢印Xと逆方向)に所定位相範囲、すなわちリフト終了位置(スロープ開始位置)fからスロープ終了位置gまで設けられており、回転遅れ側に向かって外方に傾斜して延びるカム面、すなわち、回転遅れ側に向かって半径方向のリフト量が次第に高くなるカム面を有する。このカム面は、スロープ開始位置fにおけるリフト量が作動位置にある操作ピン32の先端部よりもわずかに低いと共に、スロープ終了位置gにおけるリフト量が不作動位置にある操作ピン32の先端部よりもわずかに低く設定されている。
As shown in FIG. 5, the
この戻しスロープ部23cによれば、リフト部23bによるカム要素部材201〜204の移動が終了した後に操作ピン32の先端部をそのカム面に摺接することにより、操作ピン32を作動位置から不作動位置に退避させることができる。なお、上述のように、スロープ終了位置gにおけるリフト量は不作動位置にある操作ピン32の先端部よりも低いが、スロープ開始位置fからスロープ終了位置gに至るまでに操作ピン32に与えられた慣性力と電磁式アクチュエータの磁力によって、操作ピン32はさらに不作動位置まで押し戻される。
According to this
さらに、カム要素部材201〜204は、カムシャフト2が逆回転した際、作動位置へ突出した操作ピン32を強制的に不作動位置まで退避させるための逆転時戻しスロープ部23dを端面カム23に一体的に有している。
Further, the
この逆転時戻しスロープ部23dは、カム要素部材201〜204の両端の端面カム23、23のうち、戻しスロープ部23cが設けられている端面カム23と同じ端面カム23に戻しスロープ部23cと共に設けられている。本実施形態の場合、逆転時戻しスロープ部23dは、第1、第4カム要素部材201、204の前後方向両端と、第2カム要素部材202の後端と、第3カム要素部材203の前端にそれぞれ設けられている。
The
図5に示すように、逆転時戻しスロープ部23dは、基準面23aから軸方向に戻しスロープ部23cと同量だけ突出している。また、図6に示すように、逆転時戻しスロープ部23dは、端面カム23の端面においてスロープ終了位置gより回転遅れ側(矢印Xと逆方向)に所定位相範囲、すなわちスロープ終了位置(逆転時スロープ終了位置)gから逆転時スロープ開始位置hまで設けられている。そして、端面カム23の逆転時スロープ終了位置gの外周面から回転遅れ側に向かって内方に傾斜して延びるカム面、すなわち、回転遅れ側に向かって半径方向のリフト量が次第に低くなるカム面を有する。このカム面は、逆転時スロープ開始位置hにおけるリフト量が作動位置にある操作ピン32の先端部よりもわずかに低いと共に、逆転時スロープ終了位置gにおけるリフト量が不作動位置にある操作ピン32の先端部よりもわずかに低く設定されている。
As shown in FIG. 5, the
本実施形態においては、4つの気筒11〜14にそれぞれ備えられた4つのカム要素部材201〜204が6つの操作装置301〜306により操作され、排気弁A…Aを開閉させるカム部22が、リフト量の小さな第1カム部221…221とリフト量の大きな第2カム部222…222との間で切り換えられる。
In the present embodiment, the four
(カム要素部材の製造方法)
次に、本実施形態に係るカム要素部材の製造方法について説明する。ここでは、端面カム23のカム面(基準面23a、および、リフト部23bのカム面)の形成方法について説明する。
(Method for manufacturing cam element member)
Next, a method for manufacturing the cam element member according to this embodiment will be described. Here, a method of forming the cam surface of the end face cam 23 (the
まず、カム要素部材201(202〜204)のベースとなる円筒状のワーク60を準備する(図8(a)参照)。ワーク60は、鍛造によって製造された金属製の中間製品であって、外周面には、鍛造によって2つのカム部(第1カム部221および第2カム部222)が形成されている(図8ではカム部の図示を省略)。
First, a
次いで、操作ピン32の径と同等の径を有する円柱状の回転切削工具4aを、当該回転切削工具4aの軸方向がワーク60の径方向と一致するようにワーク60の端面に沿って配置する(図8(a)参照)。なお、操作ピン32の径(直径)は、一例として、5mmとされ、回転切削工具4aの径(直径)も5mmとされる。回転切削工具4aは、例えば、図外のモータによって回転駆動されるエンドミルである。
Next, the cylindrical
次いで、切削回転工具4aを切削回転工具4aの軸周りに回転させつつ、ワーク60を当該ワーク60の軸周りに回転させることにより、ワーク60の端面を切削して、端面カム23のカム面(基準面23a、および、リフト部23bのカム面)を形成する。
Next, while rotating the cutting
なお、図8(a)の符号C1は、回転切削工具4aの中心軸を示しており、この中心軸C1はワーク60の中心点Oを通る。図8(a)において、ワーク60を点Oを中心として反時計回りに回転させることにより、回転切削工具4aは、ワーク60に対して相対的に、実線で示す位置から二点鎖線で示す位置へ移動する。
In addition, the code | symbol C1 of Fig.8 (a) has shown the center axis | shaft of the
図8(a)、図9において、符号Laは、回転切削工具4aがリフト部23bを形成する際の回転切削工具4aとワーク60との接触領域を示している。図8(a)、図9に示されるように、接触領域Laは、回転切削工具4aの中心軸C1から軸直角方向(ワーク60の周方向)にオフセットされた位置にある。このオフセット量は、回転切削工具の径が大きい程、大きくなる。例えば、図8(b)においては、回転切削工具4bの径は、操作ピン32の径の4倍の20mmであるとする。このため、図8(b)におけるオフセット量d2は、図8(a)におけるオフセット量d1よりも大きくなっている(図9参照)。
In FIG. 8A and FIG. 9, the symbol La indicates the contact area between the
このため、図10(a)に示されるように、径5mmの回転切削工具4aにより形成されたリフト部23bのカム面に操作ピン32が摺接すると、図10(b)に示されるように、操作ピン32のうちリフト部23bのカム面に臨む部分における軸方向の略全体32aにカム面が接触する。これは、回転切削工具4aの中心軸C1から回転切削工具4aとワーク60との接触位置までのオフセット量d1(図8(a),図9参照)が、操作ピン32の中心軸Pから操作ピン32とカム面との接触位置32aまでのオフセット量(図10(a)参照。オフセット量d1に等しい)と一致するためである。なお、図10(b)に示す多数の直線Lは、各々がカム面における等高線を示している。
For this reason, as shown in FIG. 10A, when the
これにより、操作ピン32とカム面との接触圧が過度に大きくなることが抑制され、その結果、操作ピン32および端面カム23の耐久性を確保して、カム要素部材201(202〜204)のカム部切り替え特性を適切に維持することができる。図12のグラフG1(実験結果)に示されるように、操作ピン32とカム面(基準面23a,リフト部23bのカム面)との接触圧は、ほぼ1000MPa以下の比較的低い圧力に抑えられている。なお、図12において、角度0〜40(deg)は基準面23aの範囲を表し、角度40〜120(deg)はリフト部23bの範囲を表している。
Accordingly, an excessive increase in contact pressure between the
一方、図11(a)に示されるように、径20mmの回転切削工具4bにより形成されたリフト部23bのカム面に操作ピン32が摺接すると、図11(b)に示されるように、操作ピン32のうちリフト部23bのカム面に臨む部分における軸方向の一部32aのみにカム面が接触する。これは、回転切削工具4bの中心軸C2から回転切削工具4bとワーク60との接触位置Lbまでのオフセット量d2が、操作ピン32の中心軸Pから操作ピン32とカム面との接触位置32aまでのオフセット量(図11(a)参照。オフセット量d1に等しい)と一致しないためである。
On the other hand, as shown in FIG. 11A, when the
従って、この場合には、操作ピン32とカム面との接触圧が過度に大きくなる虞があり、その結果、操作ピン32および端面カム23の耐久性を確保することができない虞がある。図12のグラフG2(実験結果)に示されるように、操作ピン32とカム面(リフト部23bのカム面)との接触圧は、3500MPaの比較的高い圧力となっている。
Therefore, in this case, the contact pressure between the
(本実施形態の作用効果)
本実施形態によれば、操作ピン32の径と同等の径を有する回転切削工具4aを用いて、端面カム23のカム面が形成される。このような加工で形成された端面カム23のカム面に対し、操作ピン32を摺接させて、カム要素部材201(202〜204)のカム部221、222の切り替え動作を行った場合には、操作ピン32のうち端面カム23のカム面に臨む部分における軸方向の略全体にカム面が接触するため、操作ピン32とカム面との接触圧が過度に大きくなることが抑制され、その結果、操作ピン32および端面カム23の耐久性を確保して、カム要素部材201(202〜204)のカム部切り替え特性を適切に維持することができる。
(Operational effect of this embodiment)
According to the present embodiment, the cam surface of the
また、本実施形態によれば、多気筒エンジンの各気筒におけるカム要素部材201〜204の切り替え特性を適切に維持することができる。 Moreover, according to this embodiment, the switching characteristic of the cam element members 201-204 in each cylinder of a multi-cylinder engine can be maintained appropriately.
なお、上記実施形態では、操作ピン32の径と回転切削工具4aの径とを同じに設定したが、操作ピン32の径と回転切削工具の径とは若干異なっていてもよい。具体的には、例えば、操作ピン32の径をR1、回転切削工具4aの径をR2とした場合に、R1−R2の値が−0.5mm以上0.5mm以下の範囲内であってもよい。また、当該範囲のうち、より好ましい範囲として、R1−R2の値が−0.2mm以上0.2mm以下の範囲内であってもよい。これらの範囲内であっても、操作ピン32とカム面との接触圧が過度に大きくなることが抑制され、カム要素部材201(202〜204)のカム部切り替え特性を適切に維持することができる。
In the above embodiment, the diameter of the
また、上記実施形態では、ワーク60をその軸周りに回転させながら、ワーク60の端面を切削したが、ワーク60を回転させないで、回転切削工具4aをワーク60の軸周りに回転させながら、ワーク60の端面を切削してもよい。
In the above-described embodiment, the end surface of the
4a 回転切削工具
10 軸部材
23 端面カム
23c リフト部
32 操作ピン(操作部材)
60 ワーク
201〜204 カム要素部材
221,222 カム部
301〜306 操作装置
4a
60 Work 201-204
Claims (3)
前記カム要素部材は、前記軸方向の両端に、前記軸方向外向きに突出するリフト部を有する端面カムを含み、前記操作装置は、前記カム要素部材の外周面よりも内側に入り込んだ状態で、前記カム要素部材の回転に伴い前記端面カムのリフト部に係合して当該カム要素部材を前記軸方向に移動させる円柱状の操作部材を含むものであり、
前記カム要素部材のベースとなる円筒状のワークを準備し、
前記操作部材の径と同等の径を有する円柱状の回転切削工具を、当該回転切削工具の軸方向が前記ワークの径方向と一致するように前記ワークの端面に沿って配置し、
前記切削回転工具を当該切削回転工具の軸周りに回転させ、前記ワークを当該ワークの軸周りに前記切削回転工具に対して相対的に回転させながら、前記ワークの端面を切削することにより、前記端面カムのカム面を形成することを特徴とする、カム要素部材の製造方法。 A shaft member that rotates by receiving the rotational force from the crankshaft, and the shaft member is mounted on the shaft member so as to be capable of relative displacement in the axial direction and to rotate integrally with the shaft member. A cylindrical cam element member provided with a plurality of cam portions arranged in the direction, and an operating device for moving the cam element member in the axial direction. The operating device moves the cam element member in the axial direction. A method of manufacturing the cam element member in a valve operating device of an engine for switching a cam portion used for opening and closing a valve,
The cam element member includes end face cams having lift portions projecting outward in the axial direction at both ends in the axial direction, and the operating device is in a state of being inward of the outer peripheral surface of the cam element member. A cylindrical operation member that engages with a lift portion of the end face cam as the cam element member rotates and moves the cam element member in the axial direction;
Preparing a cylindrical workpiece as a base of the cam element member;
A cylindrical rotary cutting tool having a diameter equivalent to the diameter of the operation member is arranged along the end surface of the workpiece such that the axial direction of the rotary cutting tool matches the radial direction of the workpiece,
By rotating the cutting rotary tool around the axis of the cutting rotary tool and cutting the end surface of the workpiece while rotating the workpiece relative to the cutting rotary tool around the workpiece axis, A method of manufacturing a cam element member, comprising forming a cam surface of an end face cam.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014057562A1 (en) * | 2012-10-11 | 2014-04-17 | 株式会社牧野フライス製作所 | Tool path-generating method, machine tool control device and tool path-generating device |
WO2014068675A1 (en) * | 2012-10-30 | 2014-05-08 | 株式会社牧野フライス製作所 | Machine tool control device and machine tool |
JP2014163313A (en) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Mazda Motor Corp | Valve gear for engine |
JP2015059483A (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | マツダ株式会社 | Valve gear of engine |
-
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2014057562A1 (en) * | 2012-10-11 | 2014-04-17 | 株式会社牧野フライス製作所 | Tool path-generating method, machine tool control device and tool path-generating device |
WO2014068675A1 (en) * | 2012-10-30 | 2014-05-08 | 株式会社牧野フライス製作所 | Machine tool control device and machine tool |
JP2014163313A (en) * | 2013-02-26 | 2014-09-08 | Mazda Motor Corp | Valve gear for engine |
JP2015059483A (en) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | マツダ株式会社 | Valve gear of engine |
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