JP3368802B2 - 組立式カムシャフト - Google Patents
組立式カムシャフトInfo
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- JP3368802B2 JP3368802B2 JP16354297A JP16354297A JP3368802B2 JP 3368802 B2 JP3368802 B2 JP 3368802B2 JP 16354297 A JP16354297 A JP 16354297A JP 16354297 A JP16354297 A JP 16354297A JP 3368802 B2 JP3368802 B2 JP 3368802B2
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はカムシャフトに関
し、特に内燃機関に用いられる組立式のカムシャフトに
関する。 【０００２】 【従来の技術】４サイクルの往復動作形内燃機関におい
て、クランクシャフトの回転に同期して吸排気弁を開閉
させるカムシャフトが設けられている。カムシャフト
は、開閉させる吸排気弁に対応した数のカム部を有し、
クランクシャフトから取り出された動力により、チェー
ンやタイミングベルト等を介して回転駆動されるように
なっている。 【０００３】ところで、従来、安価に製造できる等の理
由により、カムシャフトは、一体鋳造により形成され、
その後焼き入れ等の加工がなされていた。しかるに、近
年においては、内燃機関の高性能化、小型軽量化の要求
が高まり、カムシャフトも従来の一体鋳造品から、シャ
フト部としての中空の鋼管に、合金鋼材や焼結材のカム
ロブを組み合わせた、いわゆる組立式カムシャフトが採
用されるに至った。 【０００４】このような組立式カムシャフトの従来技術
として、トリントンタイプのカムシャフトがある（特開
平１−１２５５０６号公報参照）。トリントンタイプの
カムシャフトは、軸線方向の溝を内周に設けたカムロブ
に、小さなスキマをもって鋼管を通し、カムロブの位
置、位相決めを行った後、上記軸方向の溝に対応する突
起を持ったマンドレルを鋼管内に挿通することにより鋼
管を拡管し、カムロブを鋼管に固定したものである。 【０００５】この用途に使用されるカムロブは、焼結鍛
造により内径の溝を含めて形成され、その後熱処理によ
りカムロブ全体の硬さ、強度を上げて使用されるものが
一般的となっている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にして形成されるカムシャフトは、鋼管の内側から機械
的に拡管し、カムロブ内周部と鋼管外周部に相対的な締
め代を生じさせ相互に固定するものであるため、カムロ
ブには円周方向の引張り応力が生じ、この引張り応力は
外周側より内周側が大となる。またカムロブの締付け力
により鋼管が変形するため、カムロブの幅の中央部より
両端側の引張り応力の方が高くなる傾向がある。 【０００７】しかしながらカムロブは、全体がロックウ
ェル硬さＨｒｃ６０程度に焼入れされているので、耐摩
耗性に優れるもののほとんど伸びが無く、脆性材料に近
い性質を有する。さらに、カムロブ内周部には軸線方向
の溝が形成されているため、断面形状が急変する部分を
有し、そのため応力集中による過大な応力が発生し易く
なっている。従って、鋼管外径とカムロブ内径の寸法精
度を極めて厳格に管理しなければならず、僅かな寸法差
によって拡管時に割れを招来する恐れがある。また、拡
管時に問題がなかった場合でも、拡管後に遅れ破壊また
は応力腐食割れ等を招来する恐れがある。 【０００８】そこで、本願発明は、拡管時または拡管後
に割れを生じる恐れの低い組立式カムシャフトを提供す
ることを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本願発明による組立式カムシャフトは、外周部に基円部
とカムノーズとを有するカムロブの開口内に管を挿入し
た後、前記管を拡径することにより、前記管の外周に前
記カムロブを取り付けた組立式カムシャフトであって、
前記カムロブは、前記管に取り付けられる前に、外周部
の表面硬さより前記開口内周部の硬さの方が低くなるよ
う熱処理されており、取付後の前記カムロブの基円部外
周の最大応力が、焼入による圧縮残留応力を無視した時
に４５ｋｇｆ／ｍｍ2以下の引張応力となるよう、拡径
量が調整されている。 【００１０】 【作用】本願発明による組立式カムシャフトによれば、
前記カムロブは、前記管に取り付けられる前に、外周部
の表面硬さより前記開口内周部の硬さの方が低くなるよ
う熱処理されており、取付後の前記カムロブの基円部外
周の最大応力が、焼入による圧縮残留応力を無視した時
に４５ｋｇｆ／ｍｍ2以下の引張応力となるよう、拡径
量が調整されているので、カムロブの割れる恐れの低い
組立式カムシャフトとなっている。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本実施の形
態につき説明する。図１は、本実施の形態にかかる組立
式カムシャフトの正面図である。図２は、図１の組立式
カムシャフトをＩＩ−ＩＩ線で切断し矢印方向に見た図
である。図３は、図１の組立式カムシャフトをＩＩＩ−
ＩＩＩ線で切断し矢印方向に見た図である。 【００１２】図１において、組立式カムシャフトは、外
周に８つのカムロブ２と、４つのジャーナル３とを設け
ている。 【００１３】図２においては、カムロブ２の断面が示さ
れている。カムロブ２は、その外周において基円部２ｂ
と、基円部より半径方向外方に突出したカムノーズ２ａ
とを有する。また、カムロブ２は基円部２ｂに同軸な円
形開口２ｄを形成している。円形開口２ｄの内周には、
軸線方向に延在する溝２ｃが周方向に等間隔に８つ形成
されている。 【００１４】次に、本実施の形態にかかる組立式カムシ
ャフトの製造方法を説明する。まずカムロブは、高炭素
クローム鋼の中実丸棒から、熱間多段フォーマーによ
り、個々に剪断、熱間成形、開口部の打ち抜き等を行
い、カム形状に成形した後焼鈍し、必要に応じて調質し
た後、カムロブの外周部を高周波誘導加熱により焼き入
れを行う。その結果カムロブ外周部には図２中に二点鎖
線Ａで示すような範囲の焼き入れ組織を得る。具体的な
焼き入れ深さは、基円部２ｂでは１．８ｍｍ程度となっ
ている。 【００１５】かかる焼き入れにより、鋼棒の外周面の硬
さはロックウェル硬さＨｒｃ６０前後となる。高周波焼
入による基円部２ｂ表面の残留圧縮応力は、おおよそ１
５ｋｇｆ／ｍｍ2以上である。 【００１６】その後、カムロブ２の開口２ｄの内周部に
旋削及びブローチ加工を施し、シャフト部１の外形に合
わせて精密な寸法を形成する。ここで、開口２ｄの内周
部には高周波焼入の影響が及ばないようにしているた
め、内周部の硬さは、一般的な機械加工ができる硬さの
上限であるロックウェル硬さＨｒｃ３２以下とすること
ができる。なお、内径加工精度は、おおよそ±０．０２
５ｍｍである。 【００１７】図３においては、単純な円筒形状であるジ
ャーナル部３の断面を示す。この実施の形態では、ジャ
ーナル３を形成するリング部材には、内径の軸方向の溝
は加工されていない。リング部材は、特に熱処理の制限
はないが、ロックウェル硬さでＨｒｃ４０以下に調質さ
れる。 【００１８】以上のようにして、カムロブ２とジャーナ
ル３とを形成した後、まずノーズピース４に鋼管を圧入
し、中空の鋼管からなるシャフト部１の外周に、わずか
に内径の大きいカムロブ２とジャーナル３を、不図示の
治具を用いて所定の位置、所定の位相で保持した後、鋼
管の内径よりやや外径の大きなマンドレル（不図示）を
シャフト部１内に、その他端から挿通してシャフト部１
を拡径し、それによりカムロブ２、ジャーナル３をシャ
フト部１に固定する。なお、カムロブ２の内周部は、上
述したように硬さが低いため、容易に塑性変形し、それ
によりシャフト部１の拡径時における応力の局所的上昇
による割れを防止している。 【００１９】なお、マンドレルとシャフト１の内径との
寸法を調整して、カムロブ２の外周部の最大引張り残留
応力が、高周波焼入による圧縮残留応力を無視したとき
に４５ｋｇｆ／ｍｍ2以下となるようにしている。 【００２０】図２，３におけるシャフト部１の内周に
は、挿通したマンドレルの外周に設けられた軸線方向突
起により、軸線方向凹部１ａが形成されており、その角
度位置は、カムロブ２の軸線方向溝２ｃに対応してい
る。 【００２１】図４は、シャフト部１ａに拡管固定された
カムロブ２を図２のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した断面
図である。カムロブ２の内周の軸線方向端面には、軸線
方向に１ｍｍの幅を持つ面取り２ｅが形成されている。 【００２２】図５は、カムロブ２の外周に発生する円周
方向の引張り応力の軸方向の分布を示す図である。図５
の縦軸は引っ張り応力の大きさを示し、下に向かうほど
応力は増大する。一方、図５の横軸は、図４に示すカム
ロブ２における応力発生位置を示す。 【００２３】図５を考察するに、面取り２ｅがない場
合、シャフト部１はカムロブ２の締付け力により小径側
に変形するから、引張り応力はカムロブ２内周の両端面
で高く、幅方向の中央で低くなる。面取り２ｅが無い場
合の引張り応力分布を鎖線で、面取り２ｅがある場合の
引張り応力分布を実線で示す。図５より明らかである
が、面取り２ｅを施すことにより、両端面の引張り応力
値の最大値を低減することが出来る。 【００２４】図６は、カムロブ２の横断面に発生する円
周方向の引張り応力の分布を示す図である。図６におい
て、カムロブ２の内部に生ずる引っ張り応力の大きさを
矢印の長さで表している。なお、この図ではカムロブ２
内周の軸方向の溝は省略している。 【００２５】図６を考察するに、シャフト部１側から拡
管されるときカムロブ２の外周側より内周側の引張り応
力が高くなる傾向にある。 【００２６】図７は、本実施の形態にかかるカムロブ２
外周の円周方向引張り応力と、遅れ破壊感受性試験（浸
酸腐食試験）の結果を示す図である。図７において、縦
軸は高周波焼き入れによる圧縮残留応力を無視したとき
の最大引張り残留応力であり、横軸は割れが生じた時間
である。バツ印は割れが生じた供試品であり、マル印は
割れが生じなかった供試品である。 【００２７】図７を考察するに、最大引張り残留応力を
一定値以下に設定すれば、遅れ破壊は生じないことがわ
かる。即ち、本実施の形態による組立式カムシャフトに
よれば、最大引張り残留応力が４５ｋｇｆ／ｍｍ2以下
であるので、十分な遅れ破壊耐性を有することになる。 【００２８】以上述べたように本実施の形態による組立
式カムシャフトにおいては、カムロブ２外周形状部を高
周波焼入れして、カムロブ２外周部に高周波焼入による
圧縮残留応力部分を形成して、拡管時に発生する引張り
応力の一部をキャンセルしているので、割れにくい組立
式カムシャフトとなっている。 【００２９】更に、カムロブ２内周部には塑性変形可能
な、あるいは一般的な機械加工が可能な、硬さの低い部
分を残しているので、焼入れ後に内径部を旋削、ブロー
チ等で所定の寸法形状に仕上げることができ、それによ
り、熱処理変形により内径精度が悪化しても、これを補
正でき、もって精度悪化に基づく応力のバラツキを抑え
ている。 【００３０】加えて、カムロブ２内周部の溝部２ｃにお
いて、上述したようにその硬さを抑えているので、内周
部が弾塑性変形することにより応力を平準化し、割れに
至るのを防ぐことが出来るようにしている。塑性変形可
能な硬さで塑性変形させてしまえば、応力集中が生じて
も割れる恐れは低いことによる。 【００３１】また、シャフト１を拡管することによりカ
ムロブ２に生ずる引張り応力は、図６に示すように、外
周側より内周側で大きく、溝部２ｃは応力集中によって
さらに内周部の応力の最大値を上げるが、高周波焼入を
用いることにより内周側の硬さを下げることができる。
それにより、遅れ破壊を生じ易い内周部の高硬度、高引
張り残留応力の部分をなくすことができる。遅れ破壊
は、硬さと残留応力と環境に左右されるが、硬さを下げ
てしまえば硬さの低いところから遅れ破壊が発生するこ
とはない。 【００３２】カムロブ２の内周部の両端部を面取り（２
ｅ）加工することにより、シャフト部１の拡管によって
生じるカムロブ２端面外周部での、円周方向引張り応力
の増大を抑えることができる。内周部から割れなけれ
ば、割れは外周部から発生するので、外周部の応力の最
大値を下げることにより、さらに耐割れ性を高めること
ができる。 【００３３】更に、マンドレルとシャフト１の内径との
寸法を調整して、カムロブ２の外周部の最大引張り残留
応力が、高周波焼入による圧縮残留応力を無視したとき
に４５ｋｇｆ／ｍｍ2以下に抑えているので、遅れ破壊
をより効果的に防止できる。 【００３４】以上、本発明を実施の形態を参照して説明
してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈さ
れるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることは
もちろんである。 【００３５】 【発明の効果】以上述べたように、本願発明による組立
式カムシャフトによれば、カムロブは、管に取り付けら
れる前に、外周部の表面硬さより前記開口内周部の硬さ
の方が低くなるよう熱処理されており、取付後の前記カ
ムロブの基円部外周の最大応力が、焼入による圧縮残留
応力を無視した時に４５ｋｇｆ／ｍｍ2以下の引張応力
となるよう、拡径量が調整されているので、カムロブの
割れる恐れの低い組立式カムシャフトとなっている。
し、特に内燃機関に用いられる組立式のカムシャフトに
関する。 【０００２】 【従来の技術】４サイクルの往復動作形内燃機関におい
て、クランクシャフトの回転に同期して吸排気弁を開閉
させるカムシャフトが設けられている。カムシャフト
は、開閉させる吸排気弁に対応した数のカム部を有し、
クランクシャフトから取り出された動力により、チェー
ンやタイミングベルト等を介して回転駆動されるように
なっている。 【０００３】ところで、従来、安価に製造できる等の理
由により、カムシャフトは、一体鋳造により形成され、
その後焼き入れ等の加工がなされていた。しかるに、近
年においては、内燃機関の高性能化、小型軽量化の要求
が高まり、カムシャフトも従来の一体鋳造品から、シャ
フト部としての中空の鋼管に、合金鋼材や焼結材のカム
ロブを組み合わせた、いわゆる組立式カムシャフトが採
用されるに至った。 【０００４】このような組立式カムシャフトの従来技術
として、トリントンタイプのカムシャフトがある（特開
平１−１２５５０６号公報参照）。トリントンタイプの
カムシャフトは、軸線方向の溝を内周に設けたカムロブ
に、小さなスキマをもって鋼管を通し、カムロブの位
置、位相決めを行った後、上記軸方向の溝に対応する突
起を持ったマンドレルを鋼管内に挿通することにより鋼
管を拡管し、カムロブを鋼管に固定したものである。 【０００５】この用途に使用されるカムロブは、焼結鍛
造により内径の溝を含めて形成され、その後熱処理によ
りカムロブ全体の硬さ、強度を上げて使用されるものが
一般的となっている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
にして形成されるカムシャフトは、鋼管の内側から機械
的に拡管し、カムロブ内周部と鋼管外周部に相対的な締
め代を生じさせ相互に固定するものであるため、カムロ
ブには円周方向の引張り応力が生じ、この引張り応力は
外周側より内周側が大となる。またカムロブの締付け力
により鋼管が変形するため、カムロブの幅の中央部より
両端側の引張り応力の方が高くなる傾向がある。 【０００７】しかしながらカムロブは、全体がロックウ
ェル硬さＨｒｃ６０程度に焼入れされているので、耐摩
耗性に優れるもののほとんど伸びが無く、脆性材料に近
い性質を有する。さらに、カムロブ内周部には軸線方向
の溝が形成されているため、断面形状が急変する部分を
有し、そのため応力集中による過大な応力が発生し易く
なっている。従って、鋼管外径とカムロブ内径の寸法精
度を極めて厳格に管理しなければならず、僅かな寸法差
によって拡管時に割れを招来する恐れがある。また、拡
管時に問題がなかった場合でも、拡管後に遅れ破壊また
は応力腐食割れ等を招来する恐れがある。 【０００８】そこで、本願発明は、拡管時または拡管後
に割れを生じる恐れの低い組立式カムシャフトを提供す
ることを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
本願発明による組立式カムシャフトは、外周部に基円部
とカムノーズとを有するカムロブの開口内に管を挿入し
た後、前記管を拡径することにより、前記管の外周に前
記カムロブを取り付けた組立式カムシャフトであって、
前記カムロブは、前記管に取り付けられる前に、外周部
の表面硬さより前記開口内周部の硬さの方が低くなるよ
う熱処理されており、取付後の前記カムロブの基円部外
周の最大応力が、焼入による圧縮残留応力を無視した時
に４５ｋｇｆ／ｍｍ2以下の引張応力となるよう、拡径
量が調整されている。 【００１０】 【作用】本願発明による組立式カムシャフトによれば、
前記カムロブは、前記管に取り付けられる前に、外周部
の表面硬さより前記開口内周部の硬さの方が低くなるよ
う熱処理されており、取付後の前記カムロブの基円部外
周の最大応力が、焼入による圧縮残留応力を無視した時
に４５ｋｇｆ／ｍｍ2以下の引張応力となるよう、拡径
量が調整されているので、カムロブの割れる恐れの低い
組立式カムシャフトとなっている。 【００１１】 【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本実施の形
態につき説明する。図１は、本実施の形態にかかる組立
式カムシャフトの正面図である。図２は、図１の組立式
カムシャフトをＩＩ−ＩＩ線で切断し矢印方向に見た図
である。図３は、図１の組立式カムシャフトをＩＩＩ−
ＩＩＩ線で切断し矢印方向に見た図である。 【００１２】図１において、組立式カムシャフトは、外
周に８つのカムロブ２と、４つのジャーナル３とを設け
ている。 【００１３】図２においては、カムロブ２の断面が示さ
れている。カムロブ２は、その外周において基円部２ｂ
と、基円部より半径方向外方に突出したカムノーズ２ａ
とを有する。また、カムロブ２は基円部２ｂに同軸な円
形開口２ｄを形成している。円形開口２ｄの内周には、
軸線方向に延在する溝２ｃが周方向に等間隔に８つ形成
されている。 【００１４】次に、本実施の形態にかかる組立式カムシ
ャフトの製造方法を説明する。まずカムロブは、高炭素
クローム鋼の中実丸棒から、熱間多段フォーマーによ
り、個々に剪断、熱間成形、開口部の打ち抜き等を行
い、カム形状に成形した後焼鈍し、必要に応じて調質し
た後、カムロブの外周部を高周波誘導加熱により焼き入
れを行う。その結果カムロブ外周部には図２中に二点鎖
線Ａで示すような範囲の焼き入れ組織を得る。具体的な
焼き入れ深さは、基円部２ｂでは１．８ｍｍ程度となっ
ている。 【００１５】かかる焼き入れにより、鋼棒の外周面の硬
さはロックウェル硬さＨｒｃ６０前後となる。高周波焼
入による基円部２ｂ表面の残留圧縮応力は、おおよそ１
５ｋｇｆ／ｍｍ2以上である。 【００１６】その後、カムロブ２の開口２ｄの内周部に
旋削及びブローチ加工を施し、シャフト部１の外形に合
わせて精密な寸法を形成する。ここで、開口２ｄの内周
部には高周波焼入の影響が及ばないようにしているた
め、内周部の硬さは、一般的な機械加工ができる硬さの
上限であるロックウェル硬さＨｒｃ３２以下とすること
ができる。なお、内径加工精度は、おおよそ±０．０２
５ｍｍである。 【００１７】図３においては、単純な円筒形状であるジ
ャーナル部３の断面を示す。この実施の形態では、ジャ
ーナル３を形成するリング部材には、内径の軸方向の溝
は加工されていない。リング部材は、特に熱処理の制限
はないが、ロックウェル硬さでＨｒｃ４０以下に調質さ
れる。 【００１８】以上のようにして、カムロブ２とジャーナ
ル３とを形成した後、まずノーズピース４に鋼管を圧入
し、中空の鋼管からなるシャフト部１の外周に、わずか
に内径の大きいカムロブ２とジャーナル３を、不図示の
治具を用いて所定の位置、所定の位相で保持した後、鋼
管の内径よりやや外径の大きなマンドレル（不図示）を
シャフト部１内に、その他端から挿通してシャフト部１
を拡径し、それによりカムロブ２、ジャーナル３をシャ
フト部１に固定する。なお、カムロブ２の内周部は、上
述したように硬さが低いため、容易に塑性変形し、それ
によりシャフト部１の拡径時における応力の局所的上昇
による割れを防止している。 【００１９】なお、マンドレルとシャフト１の内径との
寸法を調整して、カムロブ２の外周部の最大引張り残留
応力が、高周波焼入による圧縮残留応力を無視したとき
に４５ｋｇｆ／ｍｍ2以下となるようにしている。 【００２０】図２，３におけるシャフト部１の内周に
は、挿通したマンドレルの外周に設けられた軸線方向突
起により、軸線方向凹部１ａが形成されており、その角
度位置は、カムロブ２の軸線方向溝２ｃに対応してい
る。 【００２１】図４は、シャフト部１ａに拡管固定された
カムロブ２を図２のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した断面
図である。カムロブ２の内周の軸線方向端面には、軸線
方向に１ｍｍの幅を持つ面取り２ｅが形成されている。 【００２２】図５は、カムロブ２の外周に発生する円周
方向の引張り応力の軸方向の分布を示す図である。図５
の縦軸は引っ張り応力の大きさを示し、下に向かうほど
応力は増大する。一方、図５の横軸は、図４に示すカム
ロブ２における応力発生位置を示す。 【００２３】図５を考察するに、面取り２ｅがない場
合、シャフト部１はカムロブ２の締付け力により小径側
に変形するから、引張り応力はカムロブ２内周の両端面
で高く、幅方向の中央で低くなる。面取り２ｅが無い場
合の引張り応力分布を鎖線で、面取り２ｅがある場合の
引張り応力分布を実線で示す。図５より明らかである
が、面取り２ｅを施すことにより、両端面の引張り応力
値の最大値を低減することが出来る。 【００２４】図６は、カムロブ２の横断面に発生する円
周方向の引張り応力の分布を示す図である。図６におい
て、カムロブ２の内部に生ずる引っ張り応力の大きさを
矢印の長さで表している。なお、この図ではカムロブ２
内周の軸方向の溝は省略している。 【００２５】図６を考察するに、シャフト部１側から拡
管されるときカムロブ２の外周側より内周側の引張り応
力が高くなる傾向にある。 【００２６】図７は、本実施の形態にかかるカムロブ２
外周の円周方向引張り応力と、遅れ破壊感受性試験（浸
酸腐食試験）の結果を示す図である。図７において、縦
軸は高周波焼き入れによる圧縮残留応力を無視したとき
の最大引張り残留応力であり、横軸は割れが生じた時間
である。バツ印は割れが生じた供試品であり、マル印は
割れが生じなかった供試品である。 【００２７】図７を考察するに、最大引張り残留応力を
一定値以下に設定すれば、遅れ破壊は生じないことがわ
かる。即ち、本実施の形態による組立式カムシャフトに
よれば、最大引張り残留応力が４５ｋｇｆ／ｍｍ2以下
であるので、十分な遅れ破壊耐性を有することになる。 【００２８】以上述べたように本実施の形態による組立
式カムシャフトにおいては、カムロブ２外周形状部を高
周波焼入れして、カムロブ２外周部に高周波焼入による
圧縮残留応力部分を形成して、拡管時に発生する引張り
応力の一部をキャンセルしているので、割れにくい組立
式カムシャフトとなっている。 【００２９】更に、カムロブ２内周部には塑性変形可能
な、あるいは一般的な機械加工が可能な、硬さの低い部
分を残しているので、焼入れ後に内径部を旋削、ブロー
チ等で所定の寸法形状に仕上げることができ、それによ
り、熱処理変形により内径精度が悪化しても、これを補
正でき、もって精度悪化に基づく応力のバラツキを抑え
ている。 【００３０】加えて、カムロブ２内周部の溝部２ｃにお
いて、上述したようにその硬さを抑えているので、内周
部が弾塑性変形することにより応力を平準化し、割れに
至るのを防ぐことが出来るようにしている。塑性変形可
能な硬さで塑性変形させてしまえば、応力集中が生じて
も割れる恐れは低いことによる。 【００３１】また、シャフト１を拡管することによりカ
ムロブ２に生ずる引張り応力は、図６に示すように、外
周側より内周側で大きく、溝部２ｃは応力集中によって
さらに内周部の応力の最大値を上げるが、高周波焼入を
用いることにより内周側の硬さを下げることができる。
それにより、遅れ破壊を生じ易い内周部の高硬度、高引
張り残留応力の部分をなくすことができる。遅れ破壊
は、硬さと残留応力と環境に左右されるが、硬さを下げ
てしまえば硬さの低いところから遅れ破壊が発生するこ
とはない。 【００３２】カムロブ２の内周部の両端部を面取り（２
ｅ）加工することにより、シャフト部１の拡管によって
生じるカムロブ２端面外周部での、円周方向引張り応力
の増大を抑えることができる。内周部から割れなけれ
ば、割れは外周部から発生するので、外周部の応力の最
大値を下げることにより、さらに耐割れ性を高めること
ができる。 【００３３】更に、マンドレルとシャフト１の内径との
寸法を調整して、カムロブ２の外周部の最大引張り残留
応力が、高周波焼入による圧縮残留応力を無視したとき
に４５ｋｇｆ／ｍｍ2以下に抑えているので、遅れ破壊
をより効果的に防止できる。 【００３４】以上、本発明を実施の形態を参照して説明
してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈さ
れるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることは
もちろんである。 【００３５】 【発明の効果】以上述べたように、本願発明による組立
式カムシャフトによれば、カムロブは、管に取り付けら
れる前に、外周部の表面硬さより前記開口内周部の硬さ
の方が低くなるよう熱処理されており、取付後の前記カ
ムロブの基円部外周の最大応力が、焼入による圧縮残留
応力を無視した時に４５ｋｇｆ／ｍｍ2以下の引張応力
となるよう、拡径量が調整されているので、カムロブの
割れる恐れの低い組立式カムシャフトとなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態にかかる組立式カムシャフトの正
面図である。 【図２】図１の組立式カムシャフトをＩＩ−ＩＩ線で切
断し矢印方向に見た図である。 【図３】図１の組立式カムシャフトをＩＩＩ−ＩＩＩ線
で切断し矢印方向に見た図である。 【図４】シャフト部１ａに拡管固定されたカムロブ２を
図２のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した断面図である。 【図５】カムロブ２の外周に発生する円周方向の引張り
応力の軸方向の分布を示す図である。 【図６】カムロブ２の横断面に発生する円周方向の引張
り応力の分布を示す図である。 【図７】本実施の形態にかかるカムロブ２外周の円周方
向引張り応力と、遅れ破壊感受性試験（浸酸腐食試験）
の結果を示す図である。 【符号の説明】 １………シャフト部 ２………カムロブ ３………ジャーナル
面図である。 【図２】図１の組立式カムシャフトをＩＩ−ＩＩ線で切
断し矢印方向に見た図である。 【図３】図１の組立式カムシャフトをＩＩＩ−ＩＩＩ線
で切断し矢印方向に見た図である。 【図４】シャフト部１ａに拡管固定されたカムロブ２を
図２のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した断面図である。 【図５】カムロブ２の外周に発生する円周方向の引張り
応力の軸方向の分布を示す図である。 【図６】カムロブ２の横断面に発生する円周方向の引張
り応力の分布を示す図である。 【図７】本実施の形態にかかるカムロブ２外周の円周方
向引張り応力と、遅れ破壊感受性試験（浸酸腐食試験）
の結果を示す図である。 【符号の説明】 １………シャフト部 ２………カムロブ ３………ジャーナル
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平８−4880（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−100703（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−107509（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F01L 1/04
F16H 53/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 外周部に基円部とカムノーズとを有する
カムロブの開口内に管を挿入した後、前記管を拡径する
ことにより、前記管の外周に前記カムロブを取り付けた
組立式カムシャフトにおいて、 前記カムロブは、前記管に取り付けられる前に、外周部
の表面硬さより前記開口内周部の硬さの方が低くなるよ
う熱処理されており、取付後の前記カムロブの基円部外
周の最大応力が、焼入による圧縮残留応力を無視した時
に４５ｋｇｆ／ｍｍ2以下の引張応力となるよう、拡径
量が調整されている組立式カムシャフト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16354297A JP3368802B2 (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 組立式カムシャフト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16354297A JP3368802B2 (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 組立式カムシャフト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10339110A JPH10339110A (ja) | 1998-12-22 |
| JP3368802B2 true JP3368802B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=15775874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16354297A Expired - Lifetime JP3368802B2 (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 組立式カムシャフト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3368802B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1273769A3 (en) | 2001-07-03 | 2003-10-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | Cam lobe piece of built-up type camshaft |
| DE10150093C1 (de) * | 2001-10-11 | 2002-08-08 | Salzgitter Antriebstechnik Gmb | Verfahren zum Verbinden von Bauteilen mit Hohlwellen, vorzugsweise Nockenwellen und danach hergestellte Nockenwelle |
-
1997
- 1997-06-06 JP JP16354297A patent/JP3368802B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10339110A (ja) | 1998-12-22 |
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