JP4270064B2 - Engine camshaft structure - Google Patents

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Description

本発明は、中子を用いた鋳造によって形成された内部に空洞部を有するエンジンのカムシャフト構造に関し、自動車用等のエンジンの技術分野に属する。   The present invention relates to a camshaft structure for an engine having a hollow portion formed by casting using a core, and belongs to the technical field of engines for automobiles and the like.

従来より、エンジンの吸、排気弁を開閉駆動するカムシャフトの内部に空洞部を形成して、軽量化を図ったり、あるいはこの空洞部を該カムシャフトの軸受部等に潤滑油を供給するための油路として利用することがある。   Conventionally, a hollow portion is formed in the camshaft for opening and closing the intake and exhaust valves of the engine to reduce the weight, or to supply lubricating oil to the bearing portion of the camshaft. It may be used as an oil passage.

このような空洞部を有するカムシャフトとしては、例えば特許文献1及び特許文献2に記載されたものがあり、特に特許文献2には、図12に示すように、上下型A1,A2からなる鋳型Aと空洞部形状に形成された中子Bとでカムシャフト形状のキャビティCを形成し、かつ、鋳型Aと中子Bとの間に、中子Bを鋳型A内の所定位置に保持するためのワイヤ状のケレンDを配設したカムシャフトの製造方法が開示されている。   As the camshaft having such a hollow portion, for example, there are those described in Patent Document 1 and Patent Document 2, and in particular, Patent Document 2 discloses a mold comprising upper and lower molds A1 and A2, as shown in FIG. A camshaft-shaped cavity C is formed by A and the core B formed in the shape of the cavity, and the core B is held at a predetermined position in the mold A between the mold A and the core B. A method of manufacturing a camshaft in which a wire-shaped kelen D is provided is disclosed.

特開2001−105100号公報JP 2001-105100 A 実開平3−8602号公報Japanese Utility Model Publication No. 3-8602

ところで、このような構成のカムシャフトでは、空洞部がカムシャフト内の所定位置に正しく形成されていることが重要である。すなわち、空洞部が所定位置から逸脱して形成されていると、このカムシャフトをエンジンに組み込んだ場合、回転バランスの不良から軸振動を発生させ、その結果、カムシャフトの軸受部における潤滑不良等の問題を引き起こすおそれがあるのである。   By the way, in the camshaft having such a configuration, it is important that the cavity is correctly formed at a predetermined position in the camshaft. That is, if the hollow portion is formed out of a predetermined position, when this camshaft is incorporated in an engine, shaft vibration is generated due to poor rotation balance, resulting in poor lubrication in the bearing portion of the camshaft, etc. May cause problems.

そのため、例えば鋳造された多数のカムシャフト素材からいくつかを抜き取り、破壊検査を行なって内部の状態を調査することが考えられるが、その場合には確実に歩留まりを低下させるという問題がある。   For this reason, for example, it is conceivable that some of the cast camshaft materials are extracted and a destructive inspection is performed to investigate the internal state. In this case, however, there is a problem that the yield is surely lowered.

また、前述した破壊検査に代わり、カムシャフト素材を回転させて回転バランスを検査することが考えられるが、その場合には鋳造による鋳ばり等が素材に残っていれば、その影響が検査結果に反映される可能性があり、検査精度の点で問題がある。   Also, instead of the above-described destructive inspection, it is conceivable to inspect the rotational balance by rotating the camshaft material, but in that case, if cast burr or the like remains in the material, the effect will be included in the inspection result. This may be reflected, and there is a problem in terms of inspection accuracy.

それでは、素材に研削等の後加工を施してカムシャフト製品に仕上げたのち、前述した回転バランスを検査すればよいことになるが、この場合には仕上げたものに検査不良が発生すると、それまでの後加工が無駄になるという問題がある。   Then, after post-processing such as grinding on the material and finishing it into a camshaft product, it is sufficient to inspect the rotational balance described above. In this case, if a defective inspection occurs in the finished product, There is a problem that post-processing is wasted.

そこで、本発明は、中子を用いた鋳造によって軸心方向に形成された空洞部を有するエンジンのカムシャフトを製造するに際し、所定位置に空洞部が正しく形成されているか否かを簡便に検査することができるエンジンのカムシャフト構造を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention simply checks whether a cavity is correctly formed at a predetermined position when manufacturing a camshaft of an engine having a cavity formed in the axial direction by casting using a core. It is an object of the present invention to provide a camshaft structure for an engine that can be used.

上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.

まず、請求項1に記載の発明は、軸上に複数気筒の吸、排気弁を開閉させるカム部と複数の軸受部とを備えると共に、中子を用いて形成された軸心方向に延びる空洞部を有し、鋳造により一体成形されたエンジンのカムシャフト構造に関するもので、カムシャフトの軸心方向の所定箇所に、空洞部を形成する内周面と該内周面に対応する外周面とに径方向に直交する互いに平行な一対の平坦部が設けられていると共に、この内外一対の平坦部が、軸心方向の当該所定箇所において互いに交差する2つの径方向についてそれぞれ設けられており、かつ、上記内外一対の平坦部のうちの外周面側の平坦部が、検査用プローブの当接面となることを特徴とする。 First, the invention according to claim 1 is provided with a cam portion and a plurality of bearing portions for opening and closing the intake and exhaust valves of a plurality of cylinders on the shaft, and a cavity extending in the axial direction formed using a core. And a camshaft structure of an engine that is integrally molded by casting, and has an inner peripheral surface that forms a cavity at a predetermined position in the axial direction of the camshaft, and an outer peripheral surface that corresponds to the inner peripheral surface. a pair of flat portions parallel to each other perpendicular to the radial direction is provided on the flat portion of the inner and outer pair is provided respectively for the two radial intersecting with each other in the predetermined position of the axis direction, The flat portion on the outer peripheral surface side of the pair of inner and outer flat portions serves as a contact surface of the inspection probe .

次に、請求項2に記載の発明は、上記請求項1に記載のカムシャフト構造において、軸心方向の複数箇所に2対一組の平坦部が設けられており、かつ、各組の平坦部は同位相となるように設けられていることを特徴とする。   Next, the invention according to claim 2 is the camshaft structure according to claim 1, wherein two to one set of flat portions are provided at a plurality of locations in the axial direction, and each set of flat portions is flat. The portions are provided so as to have the same phase.

また、請求項3に記載の発明は、上記請求項1または請求項2に記載のカムシャフト構造において、平坦部は、カム部及び軸受部を除く箇所に設定されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the camshaft structure according to the first or second aspect, the flat portion is set at a place excluding the cam portion and the bearing portion.

そして、請求項4に記載の発明は、上記請求項1から請求項3のいずれかに記載のカムシャフト構造において、鋳造時に鋳型と中子との間に配設されたケレンが鋳包まれており、平坦部は、該ケレンの鋳包部近傍に設定されていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the camshaft structure according to any one of the first to third aspects, kelen disposed between the mold and the core at the time of casting is cast. The flat portion is set in the vicinity of the cast-in portion of the keren.

まず、請求項1に記載の発明によれば、カムシャフトの軸心方向の所定箇所に、内周面と該内周面に対応する外周面とに径方向に直交する互いに平行な一対の平坦部を設けたので、外周面側の平坦部に検査用プローブを押し付けて超音波検査を行なう場合、曲面部を介さないので超音波の乱反射が抑制され、検査精度が確実に向上する。 First, according to the first aspect of the present invention, a pair of flat surfaces parallel to each other perpendicular to the inner peripheral surface and the outer peripheral surface corresponding to the inner peripheral surface are provided at predetermined locations in the axial direction of the camshaft. Since the portion is provided, when ultrasonic inspection is performed by pressing the inspection probe against the flat portion on the outer peripheral surface side, since the curved surface portion is not interposed, irregular reflection of ultrasonic waves is suppressed, and the inspection accuracy is reliably improved.

また、内外一対の平坦部を、軸心方向の当該所定箇所において互いに交差する2つの径方向についてそれぞれ設けたので、前述した超音波検査により、当該箇所の空洞部の偏り具合つまり偏肉度合いを正確に検査することができる。   Further, since the pair of inner and outer flat portions are respectively provided in the two radial directions intersecting each other at the predetermined location in the axial direction, the degree of deviation of the hollow portion at the location, that is, the degree of thickness deviation is determined by the ultrasonic inspection described above. It can be accurately inspected.

このように、鋳造されたカムシャフト素材に研削等の後加工を施してカムシャフト製品に仕上げたのち検査するのではなく、また、鋳造されたカムシャフト素材に対して前述した破壊検査ではなく超音波検査のような非破壊検査が適用可能となり、その結果、カムシャフト素材段階で、所定位置に空洞部が正しく形成されているか否かを簡便に検査することができるエンジンのカムシャフト構造が提供される。   In this way, the cast camshaft material is not subjected to post-processing such as grinding to finish the camshaft product and then inspected, and the cast camshaft material is not subjected to the destructive inspection described above. Non-destructive inspection such as sonic inspection can be applied, and as a result, an engine camshaft structure that can easily inspect whether a cavity is correctly formed at a predetermined position at the camshaft material stage is provided. Is done.

次に、請求項2に記載の発明によれば、軸心方向の複数箇所に2対一組の平坦部を設けたので、広範囲にわたる検査が可能となり、検査の信頼性が向上する。   Next, according to the invention described in claim 2, since the two-to-one set of flat portions are provided at a plurality of locations in the axial direction, a wide range of inspection is possible, and the reliability of the inspection is improved.

しかも、複数箇所の平坦部を同位相となるように設けたので、例えば超音波検査を行なう場合、カムシャフトの位相を変更することなく検査を行なうことができ、あるいは検査装置のセッティング変更が容易となり、検査効率が向上する。   Moreover, since the flat portions at a plurality of locations are provided in the same phase, for example, when performing an ultrasonic inspection, the inspection can be performed without changing the phase of the camshaft, or the setting of the inspection apparatus can be easily changed. Thus, the inspection efficiency is improved.

また、請求項3に記載の発明によれば、平坦部を後加工時に通常研削されることになるカム部及び軸受部を除く箇所に設定したので、この平坦部をカムシャフトの回転バランスを損なわないように設定すれば、研削等の後加工を施す必要はなく、製造効率を維持することができる。なお、一般的な後加工ののちの製品段階においても平坦部が存在するので、再検査が可能となる。   According to the invention described in claim 3, since the flat portion is set at a place excluding the cam portion and the bearing portion that are normally ground during post-processing, the flat portion is impaired in the rotational balance of the camshaft. If the setting is made so that there is no need to perform post-processing such as grinding, manufacturing efficiency can be maintained. In addition, since a flat part exists also in the product stage after general post-processing, reinspection is attained.

そして、請求項4に記載の発明によれば、鋳造時にケレンを使用し、平坦部を該ケレンの鋳包部近傍に設定したので、この場合には、特にケレンの配設効果を的確に判定することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, since kelen was used during casting, and the flat portion was set near the cast-in portion of the keren, in this case, particularly the arrangement effect of kelen was accurately determined. can do.

以下、本発明の実施の形態に係るエンジンのカムシャフトについて説明する。   Hereinafter, an engine camshaft according to an embodiment of the present invention will be described.

このカムシャフトは4気筒16バルブDOHCエンジンに搭載されるもので、まず図1に示すように、排気弁を開閉駆動するための排気カムシャフト1は、軸部11と、該軸部11上の図示しない気筒に対応する4箇所に形成されたそれぞれ左右一対の第1カム12,12、第2カム13,13、第3カム14,14、及び第4カム15,15と、図示しないシリンダヘッドに設けられた軸受J…Jに軸受けされる第1軸受部16、第2軸受部17、第3軸受部18、及び第4軸受部19とを有している。さらに、排気カムシャフト1の図例上左側に、別なる軸受部20が設けられている。そして、上記カム12,12,13,13,14,14,15,15と軸受部16,17,18,19,20とは、軸部11に一体に形成されている。   This camshaft is mounted on a 4-cylinder 16-valve DOHC engine. First, as shown in FIG. 1, an exhaust camshaft 1 for opening and closing an exhaust valve includes a shaft portion 11 and a shaft portion 11 on the shaft portion 11. A pair of left and right first cams 12, 12, second cams 13, 13, third cams 14, 14, and fourth cams 15, 15 formed at four locations corresponding to a cylinder (not shown), and a cylinder head (not shown) The first bearing part 16, the second bearing part 17, the third bearing part 18, and the fourth bearing part 19 are supported by bearings J. Further, another bearing portion 20 is provided on the left side of the exhaust camshaft 1 in the illustrated example. The cams 12, 12, 13, 13, 14, 14, 15, 15 and the bearing parts 16, 17, 18, 19, 20 are formed integrally with the shaft part 11.

軸部11は、軸心方向に延びる空洞部11aを有している。この空洞部11aは、図例上右側端部と左側端部近傍とにわたって設けられており、その横断面は基本的には円形状とされている。軸部11の左側端部に、ボルト孔11bとノックピン孔11cとが穿設されている。そして、軸部11の左側端部には、排気カムシャフト1を回転駆動するための図示しないカムプーリが組み付けられるようになっている。   The shaft portion 11 has a hollow portion 11a extending in the axial direction. The hollow portion 11a is provided over the right end portion and the vicinity of the left end portion in the illustrated example, and its cross section is basically circular. A bolt hole 11 b and a knock pin hole 11 c are formed in the left end portion of the shaft portion 11. A cam pulley (not shown) for rotationally driving the exhaust camshaft 1 is assembled to the left end portion of the shaft portion 11.

排気カムシャフト1における軸心方向の左側第1カム12の左側と右側第2カム13,左側第3カム14間との2箇所に、後述する鋳造時に鋳型と中子との間に配設されたケレン21がそれぞれ鋳包まれている。そして、これらのケレン21,21の鋳包部近傍の矢印a,bで示す箇所、つまりカム12〜15及び軸受部16〜20を除く箇所に、後述する本発明の特徴部分である平坦部が設けられている。   The exhaust camshaft 1 is disposed at two locations between the left side of the left first cam 12 and the right side second cam 13 and the left side third cam 14 in the axial direction between the mold and the core during casting, which will be described later. Keren 21 is casted. And the flat part which is the characteristic part of this invention mentioned later in the location shown by the arrows a and b near the cast-in portions of these kerens 21 and 21, that is, the locations excluding the cams 12 to 15 and the bearing portions 16 to 20. Is provided.

図2に示すように、第3カム14は軸部11から一方に突出するノーズ14aを有しており、また、第3カム14が配設された箇所の空洞部11aaは、矢印cで示す通常軸部11における円形状の空洞部11aとは相違して、ノーズ14aの突出方向と該方向に直交する方向とに向かって膨出している。これにより、排気カムシャフト1のさらなる軽量化が図られることになる。   As shown in FIG. 2, the third cam 14 has a nose 14 a that protrudes in one direction from the shaft portion 11, and the cavity 11 aa where the third cam 14 is disposed is indicated by an arrow c. Unlike the circular hollow portion 11a in the normal shaft portion 11, it bulges toward the protruding direction of the nose 14a and the direction orthogonal to the direction. As a result, the exhaust camshaft 1 can be further reduced in weight.

図3に示すように、第3カム14近傍の第3軸受部18は軸部11より若干太径とされており、また、第3軸受部18が配設された箇所の空洞部11abは円形状とされると共に通常軸部11における空洞部11aよりも幾分太径とされている。そして、第3軸受部18には、空洞部11aから外部に連通する通路18aが設けられている。   As shown in FIG. 3, the third bearing portion 18 in the vicinity of the third cam 14 has a slightly larger diameter than the shaft portion 11, and the cavity portion 11ab at the place where the third bearing portion 18 is disposed is a circular shape. It is made into a shape and is made somewhat thicker than the hollow part 11a in the normal shaft part 11. The third bearing portion 18 is provided with a passage 18a communicating from the cavity portion 11a to the outside.

なお、第3カム14及び第3軸受部18を一例として説明したが、他のカム12,13,15及び軸受部16,17,19においても構成は同じである。また、各左右一対のカム12,12,13,13,14,14,15,15は、同一形状かつ同一位相に設定されている。そして、各一対のカム12,12,13,13,14,14,15,15において軸部11から外周側に突出するノーズは、それぞれ排気カムシャフト1の回転方向に90°ずつ位相をずらせて設けられている。   In addition, although the 3rd cam 14 and the 3rd bearing part 18 were demonstrated as an example, the structure is the same also in the other cams 12, 13, 15 and the bearing parts 16, 17, and 19. FIG. Each of the pair of left and right cams 12, 12, 13, 13, 14, 14, 15, and 15 is set to have the same shape and the same phase. In each pair of cams 12, 12, 13, 13, 14, 14, 15, 15, the noses protruding from the shaft portion 11 to the outer peripheral side are shifted in phase by 90 ° in the rotational direction of the exhaust camshaft 1. Is provided.

次に、この排気カムシャフト1を鋳造によって製造する場合について説明する。   Next, a case where the exhaust camshaft 1 is manufactured by casting will be described.

すなわち、図4〜図6に示すように、シェル鋳型を構成する上型Kと下型Lとには、排気カムシャフト1の外周面が形成されるように、キャビティ形成部K1,L1がそれぞれ凹陥されている。また、図4に示すように、下型Lの右側には湯道L2が、一方、左側には押湯部L3が設けられている。なお、記載の複雑化を避けるため、図4では上型Kを省略している。   That is, as shown in FIGS. 4 to 6, the cavity forming portions K <b> 1 and L <b> 1 are respectively formed on the upper mold K and the lower mold L constituting the shell mold so that the outer peripheral surface of the exhaust camshaft 1 is formed. It is depressed. Further, as shown in FIG. 4, a runner L2 is provided on the right side of the lower mold L, while a feeder part L3 is provided on the left side. In addition, in order to avoid complication of description, the upper mold | type K is abbreviate | omitted in FIG.

上型Kと下型Lとで囲まれた空間中央に、排気カムシャフト1の空洞部11a形状に形成されたシェル中子Mが、右側端部に連設された幅木M1を介して下型Lに支持されて配設されている。また、この中子Mは、軸心方向に延びる空洞部M2を有しており、排気カムシャフト1の鋳造時に発生したガスが、該空洞部M2を介して外部に排出されるようになる。   In the center of the space surrounded by the upper mold K and the lower mold L, a shell core M formed in the shape of the hollow portion 11a of the exhaust camshaft 1 is lowered via a baseboard M1 connected to the right end. The mold L is supported and arranged. The core M has a hollow portion M2 extending in the axial direction, and the gas generated during casting of the exhaust camshaft 1 is discharged to the outside through the hollow portion M2.

中子Mの軸心方向の2箇所、つまり前述した図1における左側第1カム12の左側と右側第2カム13,左側第3カム14間とに相当する箇所に、鋳型K,L内に細長い形状の中子Mを安定的に保持することにより、空洞部11aを有する排気カムシャフト1に所定の肉厚を提供するための鉄製ワイヤで構成されたケレン21,21が配設されている。その場合、中子Mの外周面に周方向に溝部M3が形成されており、該溝部M3にケレン21がスナップリング様に抱き付くように配設されている。こうすることにより、排気カムシャフト1の形状に対応するキャビティNが形成されることになる。なお、鋳造によって得られる排気カムシャフト素材は長さdのものである。   In the molds K and L at two locations in the axial direction of the core M, that is, at the locations corresponding to the left side of the left first cam 12 and between the right second cam 13 and the left third cam 14 in FIG. Kelens 21 and 21 made of iron wires for providing a predetermined thickness to the exhaust camshaft 1 having the hollow portion 11a by stably holding the elongated core M are disposed. . In that case, a groove part M3 is formed in the circumferential direction on the outer peripheral surface of the core M, and the kelen 21 is disposed in the groove part M3 so as to be held like a snap ring. By doing so, a cavity N corresponding to the shape of the exhaust camshaft 1 is formed. The exhaust camshaft material obtained by casting is of length d.

そして、矢印で示すケレン21が配設された近傍の中子Mの外周部が2箇所切り欠かれ、排気カムシャフト1の内周面側の平坦部を形成するための平面部M4,M5が設けられている。一方、矢印で示すケレン21が配設された近傍の中子Mの外周部にも同様に、排気カムシャフト1の内周面側の平坦部を形成するための平面部M4,M5が設けられている。 Then, the outer peripheral portion of the core M in the vicinity where the kelen 21 indicated by the arrow b is disposed is cut out at two locations, and the flat portions M4 and M5 for forming a flat portion on the inner peripheral surface side of the exhaust camshaft 1 are formed. Is provided. On the other hand, flat portions M4 and M5 for forming a flat portion on the inner peripheral surface side of the exhaust camshaft 1 are also provided in the outer peripheral portion of the core M in the vicinity where the kelen 21 indicated by the arrow a is disposed. It has been.

また、上型Kにおけるキャビティ形成部K1の所定箇所がさらに凹陥されて、排気カムシャフト1の外周面側の一方の平坦部を形成するための平面部K2が設けられており、さらに、上型Kにおける下型Lとの合わせ面近傍に、排気カムシャフト1における外周面側の他方の平坦部の概ね半分を形成するための平面部K3が設けられている。一方、下型Lにおける上型Kとの合わせ面近傍に、排気カムシャフト1における外周面側の他方の平坦部の概ね半分を形成するための平面部L4が設けられている。すなわち、上型K側の平面部K3と下型L側の平面部L4とは、協働して上型K側の平面部K2に相当する寸法の平面部を生成する。なお、上記構成とは異なり、上下型K,Lの合わせ面に平面部を設定しない構成を採用しても構わない。   Further, a predetermined portion of the cavity forming portion K1 in the upper mold K is further recessed, and a flat surface portion K2 for forming one flat portion on the outer peripheral surface side of the exhaust camshaft 1 is provided. In the vicinity of the mating surface with the lower mold L in K, a flat surface portion K3 for forming approximately half of the other flat portion on the outer peripheral surface side of the exhaust camshaft 1 is provided. On the other hand, in the vicinity of the mating surface of the lower mold L with the upper mold K, a flat surface portion L4 for forming approximately half of the other flat portion on the outer peripheral surface side of the exhaust camshaft 1 is provided. That is, the flat part K3 on the upper mold K side and the flat part L4 on the lower mold L side cooperate to generate a flat part having a dimension corresponding to the flat part K2 on the upper mold K side. Unlike the above configuration, a configuration in which a plane portion is not set on the mating surfaces of the upper and lower molds K and L may be adopted.

その場合、鋳型K,L側の一方の平面部K2と中子M側の一方の平面部M4とが、キャビティNの径方向に直交すると共に互いに平行となり、また、鋳型K,L側の他方の平面部K3,L4と中子M側の他方の平面部M5とも、キャビティNの径方向に直交すると共に互いに平行となるように設定されている。そして、一対の平面部K2,M4と一対の平面部K3,L4,M5とが、互いに交差する2つの径方向についてそれぞれ形成されている。なお、交差角度αは図例では約110°であり、概ね90°近辺の角度が適用される。   In that case, one flat surface portion K2 on the mold K, L side and one flat surface portion M4 on the core M side are orthogonal to and parallel to the radial direction of the cavity N, and the other on the mold K, L side. These flat portions K3 and L4 and the other flat portion M5 on the core M side are set to be orthogonal to the radial direction of the cavity N and to be parallel to each other. And a pair of plane part K2, M4 and a pair of plane part K3, L4, M5 are each formed about two radial directions which mutually cross | intersect. Note that the intersection angle α is approximately 110 ° in the figure, and an angle of approximately 90 ° is applied.

前述したような上型Kと下型Lとが中子Mを挟んで型閉めされ、鋳鉄用の溶湯が湯道L2を介してキャビティNに供給されて充満する。凝固が完了すると型開きされ、ケレン21,21も鋳包まれた排気カムシャフト素材が得られる。   The upper mold K and the lower mold L as described above are closed with the core M interposed therebetween, and the molten iron for cast iron is supplied to the cavity N via the runner L2 and is filled. When solidification is completed, the mold is opened, and an exhaust camshaft material in which kelen 21 and 21 are cast is obtained.

図7に示すように、こうしてなる排気カムシャフト素材1′には、図1において矢印bで示した箇所に相当する箇所に、空洞部11aを形成する内周面と該内周面に対応する外周面とに径方向に直交する互いに平行な矢印b1で示す一対の平坦部22a,22bと、同じく矢印b2で示す一対の平坦部23a,23bとが設けられており、かつ、この内外一対の平坦部22a,22b,23a,23bが、軸心方向の当該所定箇所において互いに交差する2つの径方向についてそれぞれ形成されている。その場合、一対の平坦部22a,22bと一対の平坦部23a,23bとが、角度αで互いに交差する2つの径方向についてそれぞれ形成されている。また、特に外周面側の平坦部22b,23bは、いたずらに巨大化して回転バランスを損なわないように、かつ、後述する超音波検査時のプローブを押し付けるための座を提供可能な寸法に設定されている。   As shown in FIG. 7, the exhaust camshaft material 1 ′ thus formed corresponds to the inner peripheral surface that forms the cavity 11 a and the inner peripheral surface at a position corresponding to the position indicated by the arrow b in FIG. 1. A pair of flat portions 22a, 22b indicated by arrows b1 perpendicular to the radial direction and the outer peripheral surface are provided with a pair of flat portions 23a, 23b, also indicated by arrows b2, and Flat portions 22a, 22b, 23a, and 23b are formed in two radial directions that intersect each other at the predetermined location in the axial direction. In that case, the pair of flat portions 22a and 22b and the pair of flat portions 23a and 23b are formed in two radial directions intersecting each other at an angle α. In particular, the flat portions 22b and 23b on the outer peripheral surface side are set to dimensions that can provide a seat for pressing a probe at the time of ultrasonic inspection, which will be described later, so as not to spoil the rotation balance and impair the rotational balance. ing.

なお、矢印bで示した箇所に相当する箇所を例にとって説明したが、矢印aで示した箇所に相当する箇所においても状況は同じであって、2対一組の平坦部22a,22b,23a,23bが設けられており、また、これら矢印aと矢印bとで示した箇所に相当する箇所においては、各組の平坦部22a,22b,23a,23bは互いに同位相となるように設けられている。   In addition, although it demonstrated taking the example of the location corresponded to the location shown by the arrow b, the situation is the same also in the location equivalent to the location shown by the arrow a, and two-to-one set flat part 22a, 22b, 23a. , 23b are provided, and the flat portions 22a, 22b, 23a, 23b of the respective sets are provided in phase with each other at locations corresponding to the locations indicated by the arrows a and b. ing.

排気カムシャフト素材1′は、次いで超音波検査によって肉厚が測定されて、この肉厚に基づいて品質の良否が判定される。その場合、外周面側の平坦部22bにプローブPを押し付けて超音波を投射すると共に内周面側の平坦部22aで反射されたエコー波を検出することにより、両平坦部22a,22b間の厚みが測定される。そして、他方の両平坦部23a,23b間の厚みも同様に測定される。   The thickness of the exhaust camshaft material 1 ′ is then measured by ultrasonic inspection, and quality is determined based on this thickness. In that case, the probe P is pressed against the flat portion 22b on the outer peripheral surface side, and an ultrasonic wave is projected, and an echo wave reflected by the flat portion 22a on the inner peripheral surface side is detected, so that between the flat portions 22a and 22b. The thickness is measured. The thickness between the other flat portions 23a and 23b is also measured in the same manner.

検査後、良品と判定された排気カムシャフト素材1′に対し、カム12〜15や軸受部16〜20に対応する箇所に対する研削等の所定の後加工が施されて、排気カムシャフト1が得られることになる。   After the inspection, the exhaust camshaft material 1 ′ determined to be a non-defective product is subjected to predetermined post-processing such as grinding for the portions corresponding to the cams 12 to 15 and the bearing portions 16 to 20, thereby obtaining the exhaust camshaft 1. Will be.

以上の構成により、まず、排気カムシャフト素材1′の軸心方向の所定箇所に、図7に示したように、内周面と該内周面に対応する外周面とに径方向に直交する互いに平行な一対の平坦部22a,22b,23a,23bを設けたので、例えば、外周面側の平坦部22b,23bにプローブPを押し付けて超音波検査を行なう場合、曲面部を介さないので超音波の乱反射が抑制され、検査精度が確実に向上する。   With the above configuration, first, as shown in FIG. 7, at a predetermined position in the axial center direction of the exhaust camshaft material 1 ′, the inner peripheral surface and the outer peripheral surface corresponding to the inner peripheral surface are orthogonal to the radial direction. Since a pair of flat portions 22a, 22b, 23a, and 23b that are parallel to each other are provided, for example, when ultrasonic inspection is performed by pressing the probe P against the flat portions 22b and 23b on the outer peripheral surface side, the surface portion is not interposed. The irregular reflection of sound waves is suppressed, and the inspection accuracy is reliably improved.

また、内外一対の平坦部22a,22b,23a,23bを、軸心方向の当該所定箇所において互いに交差する2つの径方向についてそれぞれ設けたので、前述した超音波検査により、当該箇所の空洞部11aの偏り具合つまり偏肉度合いを正確に検査することができる。   Further, since the pair of inner and outer flat portions 22a, 22b, 23a, and 23b are respectively provided in two radial directions intersecting each other at the predetermined location in the axial direction, the cavity portion 11a at the location is determined by the ultrasonic inspection described above. It is possible to accurately inspect the degree of deviation, that is, the degree of thickness deviation.

すなわち、図8に示すように、軸心方向の所定箇所に互いに平行な一対の平坦部22a,22bのみを設けた場合には、空洞部11aが鎖線で示す所定位置から上記平坦部22a,22bに沿う矢印e方向に実線で示すようにずれて形成されたとしても、超音波検査時にプローブPから投射された超音波の反射行程は前述した図7におけるものと変わりはないので、肉厚は適正なものと検査されかねないという問題があるのである。それに対して図7に示した構成によれば、所定箇所において2方向からの超音波検査が可能となるので、このような問題が効果的に解消されるようになる。   That is, as shown in FIG. 8, when only a pair of flat portions 22a and 22b parallel to each other are provided at predetermined positions in the axial direction, the flat portions 22a and 22b are formed from the predetermined position indicated by the chain line of the hollow portion 11a. Even if it is formed as shown by the solid line in the direction of the arrow e along the line E, the reflection process of the ultrasonic wave projected from the probe P during the ultrasonic inspection is not different from that in FIG. There is a problem that it may be inspected as appropriate. On the other hand, according to the configuration shown in FIG. 7, since ultrasonic inspection from two directions is possible at a predetermined location, such a problem is effectively solved.

このように、鋳造された排気カムシャフト素材1′に研削等の後加工を施して排気カムシャフト1に仕上げたのち検査するのではなく、また、鋳造された排気カムシャフト素材1′に対して前述した破壊検査ではなく超音波検査のような非破壊検査が適用可能となり、その結果、排気カムシャフト素材1′段階で、所定位置に空洞部11aが正しく形成されているか否かを簡便に検査することができるエンジンのカムシャフト構造が提供される。   In this way, after the exhaust camshaft material 1 'is subjected to post-processing such as grinding to finish the exhaust camshaft 1 and then inspected, the cast exhaust camshaft material 1' is not inspected. Non-destructive inspection such as ultrasonic inspection can be applied instead of the above-described destructive inspection, and as a result, it is easily inspected whether or not the cavity 11a is correctly formed at a predetermined position at the exhaust camshaft material 1 ′ stage. An engine camshaft structure is provided.

次に、軸心方向の矢印a,bで示す2箇所に相当する箇所に2対一組の平坦部22a,22b,23a,23bをそれぞれ設けたので、広範囲にわたる検査が可能となり、検査の信頼性が向上する。   Next, since two pairs of flat portions 22a, 22b, 23a, and 23b are provided at locations corresponding to the two locations indicated by the arrows a and b in the axial direction, a wide range of inspection is possible, and the reliability of the inspection Improves.

しかも、2箇所の平坦部22a,22b,23a,23bを同位相となるように設けたので、例えば超音波検査を行なう場合、排気カムシャフト素材1′の位相を変更することなく検査を行なうことができ、あるいは検査装置のセッティング変更が容易となり、検査効率が向上する。   Moreover, since the two flat portions 22a, 22b, 23a, and 23b are provided in the same phase, for example, when performing an ultrasonic inspection, the inspection is performed without changing the phase of the exhaust camshaft material 1 '. Or the setting of the inspection apparatus can be easily changed, and the inspection efficiency is improved.

また、平坦部22a,22b,23a,23bを後加工時に通常研削されることになるカム12〜15及び軸受部16〜20を除く箇所に設定したので、この平坦部22a,22b,23a,23bを排気カムシャフト1の回転バランスを損なわないように設定すれば、研削等の後加工を施す必要はなく、製造効率を維持することができる。なお、一般的な後加工ののちの排気カムシャフト1の段階においても平坦部22a,22b,23a,23bが存在するので、再検査が可能となる。   Further, since the flat portions 22a, 22b, 23a, and 23b are set at locations other than the cams 12 to 15 and the bearing portions 16 to 20 that are normally ground during post-processing, the flat portions 22a, 22b, 23a, and 23b are set. Is set so as not to impair the rotational balance of the exhaust camshaft 1, it is not necessary to perform post-processing such as grinding, and manufacturing efficiency can be maintained. It should be noted that since the flat portions 22a, 22b, 23a, and 23b exist at the stage of the exhaust camshaft 1 after general post-processing, reinspection is possible.

そして、鋳造時にケレン21,21を使用し、平坦部22a,22b,23a,23bを該ケレン21,21の鋳包部近傍に設定したので、この場合には、特にケレン21,21の配設効果を的確に判定することができる。   Since the kelens 21 and 21 are used at the time of casting, and the flat portions 22a, 22b, 23a and 23b are set in the vicinity of the cast-in portions of the kelens 21 and 21, in this case, especially the arrangement of the kelens 21 and 21 is provided. The effect can be accurately determined.

次に図9に示すように、吸気弁を駆動するための吸気カムシャフト2は、前述した排気カムシャフト1に類似するところが多く、軸部31と、該軸部31上の図示しない気筒に対応する4箇所に形成されたそれぞれ一対の第1〜第4カム32,32,33,33,34,34,35,35と、図示しないシリンダヘッドに設けられた軸受J…Jに軸受けされる第1〜第4軸受部36,37,38,39とを有している。さらに、吸気カムシャフト2の図例上左側に、別なる軸受部40が設けられている。そして、上記カム32,32,33,33,34,34,35,35と軸受部36,37,38,39,40とは、軸部31に一体に形成されている。 Next, as shown in FIG. 9, the intake camshaft 2 for driving the intake valve is often similar to the exhaust camshaft 1 described above, and corresponds to the shaft portion 31 and a cylinder (not shown) on the shaft portion 31. A pair of first to fourth cams 32, 32, 33, 33, 34, 34, 35, 35 formed at four locations and bearings J ... J provided on a cylinder head (not shown) are supported. 1 to 4th bearing part 36,37,38,39. Further, another bearing portion 40 is provided on the left side of the intake camshaft 2 in the illustrated example. The cams 32, 32, 33, 33, 34, 34, 35, 35 and the bearing portions 36, 37, 38, 39, 40 are formed integrally with the shaft portion 31.

軸部31は、軸心方向に延びる空洞部31aを有している。この空洞部31aは、図例上右側端部と左側端部近傍とにわたって設けられており、その横断面は基本的には円形状とされている。   The shaft portion 31 has a hollow portion 31a extending in the axial direction. The hollow portion 31a is provided over the right end portion and the vicinity of the left end portion in the illustrated example, and its cross section is basically circular.

軸部31の左側端部に、ボルト孔31bとノックピン孔31cとが穿設されている。そして、軸部31の左側端部近傍には、吸気カムシャフト2を回転駆動するためのカムプーリQ、吸気カムシャフト2のクランクシャフトに対する回転位相を変更可能にするためのバルブタイミング可変機構R、及びカムアングルを検出するためのセンサロータSが組み付けられるようになっている。なお、センサロータSの回転は、近接配置された図示しない電磁ピックアップ式センサによって検出され、吸気カムシャフト2の現在の位相角がわかることになる。   A bolt hole 31 b and a knock pin hole 31 c are formed in the left end portion of the shaft portion 31. In the vicinity of the left end portion of the shaft portion 31, a cam pulley Q for rotationally driving the intake camshaft 2, a valve timing variable mechanism R for changing the rotational phase of the intake camshaft 2 relative to the crankshaft, and A sensor rotor S for detecting the cam angle is assembled. The rotation of the sensor rotor S is detected by an electromagnetic pickup sensor (not shown) arranged close to the sensor rotor S, and the current phase angle of the intake camshaft 2 can be known.

吸気カムシャフト2の所定の2箇所、つまり左側第1カム32の左側と右側第2カム33,左側第3カム34間とに、鋳造時に用いられたケレン41がそれぞれ鋳包まれている。そして、これらのケレン41,41の鋳包部近傍の矢印f,gで示す箇所には、後述する本発明の特徴部分である平坦部が設けられている。   Keren 41 used during casting is cast in two predetermined locations of the intake camshaft 2, that is, between the left side of the left first cam 32 and the right side second cam 33 and the left side third cam 34, respectively. And the flat part which is the characterizing part of this invention mentioned later is provided in the location shown by the arrows f and g near the cast-in part of these kerens 41, 41.

なお、この吸気カムシャフト2も、前述したような鋳造によって製造されるが、重複するので説明を省略する。   The intake camshaft 2 is also manufactured by casting as described above, but the description thereof is omitted because it overlaps.

次いで、鋳造によって得られた吸気カムシャフト素材における図9の矢印f,gで示した箇所に相当する箇所の構成について説明すると、まず、矢印gで示す箇所に相当する箇所は、図7に示した排気カムシャフト素材1′における構成と同様であるので、説明を省略する。   Next, the structure of the portion corresponding to the portion indicated by arrows f and g in FIG. 9 in the intake camshaft material obtained by casting will be described. First, the portion corresponding to the portion indicated by arrow g is shown in FIG. Since the configuration is the same as that of the exhaust camshaft material 1 ', the description thereof is omitted.

そして、図10に示すように、吸気カムシャフト素材2′には、軸心方向の矢印fで示した箇所に相当する箇所に、空洞部31aを形成する内周面と該内周面に対応する外周面とに径方向に直交する互いに平行な矢印f1で示す一対の平坦部42a,42bと、同じく矢印f2で示す一対の平坦部43a,43bとが設けられており、かつ、この内外一対の平坦部42a,42b,43a,43bが、軸心方向の当該所定箇所において互いに交差する2つの径方向についてそれぞれ形成されている。その場合、一対の平坦部42a,42bと一対の平坦部43a,43bとが、角度βで互いに交差する2つの径方向についてそれぞれ形成されている。また、矢印f,gで示した箇所に相当する箇所に設けられた各組の平坦部42a,42b,43a,43bは、互いに同位相となるように設けられている。   As shown in FIG. 10, the intake camshaft material 2 ′ corresponds to the inner peripheral surface that forms the hollow portion 31 a at the position corresponding to the position indicated by the arrow f in the axial direction and the inner peripheral surface. A pair of flat portions 42a and 42b indicated by arrows f1 parallel to each other perpendicular to the radial direction and a pair of flat portions 43a and 43b also indicated by arrows f2 are provided on the outer peripheral surface. Flat portions 42a, 42b, 43a, 43b are respectively formed in two radial directions intersecting each other at the predetermined location in the axial direction. In that case, the pair of flat portions 42a and 42b and the pair of flat portions 43a and 43b are formed in two radial directions intersecting each other at an angle β. Further, the flat portions 42a, 42b, 43a, 43b of the respective sets provided at locations corresponding to the locations indicated by the arrows f, g are provided so as to be in phase with each other.

吸気カムシャフト素材2′の矢印fで示した箇所に相当する箇所は、センサロータSが例えば圧入によって組み付けられるので、当該箇所の外周面は研削されることになる。したがって、この研削によって外周面側の両平坦部42b,43bが除去されて、図11に示すように、得られた吸気カムシャフト2において矢印f1,f2で示す箇所には、内周面側の平坦部42a,43aのみが残存することになる。なお、上記箇所f2はとりわけ厚肉に形成されており、上記センサロータSを軸部31に固定するためのねじ孔31dが穿設されている。   Since the sensor rotor S is assembled by, for example, press-fitting at a location corresponding to the location indicated by the arrow f of the intake camshaft material 2 ′, the outer peripheral surface of the location is ground. Therefore, both the flat portions 42b and 43b on the outer peripheral surface side are removed by this grinding, and as shown in FIG. 11, the portions indicated by arrows f1 and f2 in the obtained intake camshaft 2 are located on the inner peripheral surface side. Only the flat portions 42a and 43a remain. The portion f2 is particularly thick, and a screw hole 31d for fixing the sensor rotor S to the shaft portion 31 is formed.

以上の構成により、前述した排気カムシャフト1ないし排気カムシャフト素材1′における作用効果と概ね同様の作用効果が得られるようになる。特にこの場合には、平坦部42a,42b,43a,43bは、鋳造後の吸気カムシャフト素材2′において研削等の後加工が施されない矢印gで示した箇所に相当する箇所の他に、矢印fで示した箇所に相当する箇所にも設けられている。つまり、外周面側の平坦部42b,43bを定例の後加工で確実に除去される箇所に設けているので、該平坦部42b,43bを設けたために余分な後加工が必要とされることはない。したがって、この場合には平坦部を設けることができる箇所が増え、ひいては設計の自由度が増す効果がある。そして、同じ理由により、例えば後加工が施される第1〜第4軸受部36〜39の配設箇所に、2対一組の平坦部42a,42b,43a,43bを設けてもよい。   With the above-described configuration, substantially the same operational effects as those of the exhaust camshaft 1 or the exhaust camshaft material 1 'described above can be obtained. Particularly in this case, the flat portions 42a, 42b, 43a, 43b are provided with arrows in addition to the portions corresponding to the portions indicated by the arrows g where the post-processing such as grinding is not performed on the intake camshaft material 2 'after casting. It is also provided at a location corresponding to the location indicated by f. In other words, since the flat portions 42b and 43b on the outer peripheral surface side are provided in places where they are surely removed by regular post-processing, extra post-processing is required because the flat portions 42b and 43b are provided. Absent. Therefore, in this case, the number of places where the flat portion can be provided is increased, and as a result, the degree of freedom in design is increased. For the same reason, for example, two to one set of flat portions 42a, 42b, 43a, and 43b may be provided at locations where the first to fourth bearing portions 36 to 39 are subjected to post-processing.

なお、上記実施の形態では、排気カムシャフト素材1′において、2対一組の平坦部22a,22b,23a,23bを軸心方向の2箇所に設け、また、吸気カムシャフト素材2′においても、2対一組の平坦部42a,42b,43a,43bを軸心方向の2箇所に設けたが、さらに増設して検査の信頼性を一層向上させてもよい。   In the above embodiment, in the exhaust camshaft material 1 ′, two pairs of flat portions 22a, 22b, 23a, and 23b are provided at two locations in the axial direction, and also in the intake camshaft material 2 ′. Although the two-to-one set of flat portions 42a, 42b, 43a, and 43b are provided at two locations in the axial direction, the number of the flat portions 42a, 42b, 43a, and 43b may be further increased to further improve the inspection reliability.

以上説明したように、本発明によれば、中子を用いた鋳造によって軸心方向に形成された空洞部を有するエンジンのカムシャフトを製造するに際し、所定位置に空洞部が正しく形成されているか否かを簡便に検査することができるエンジンのカムシャフト構造が提供される。すなわち、本発明は、中子を用いた鋳造によって形成された内部に空洞部を有するエンジンのカムシャフト構造に関し、自動車用等のエンジンの技術分野に広く好適である。   As described above, according to the present invention, when manufacturing a camshaft of an engine having a cavity formed in the axial direction by casting using a core, is the cavity formed correctly at a predetermined position? There is provided a camshaft structure of an engine that can easily check whether or not. That is, the present invention relates to a camshaft structure of an engine having a hollow portion formed by casting using a core, and is widely suitable for the technical field of engines for automobiles and the like.

本発明の実施の形態に係る排気カムシャフトの一部破断平面図である。It is a partially broken top view of the exhaust camshaft which concerns on embodiment of this invention. 図1のII−II線による拡大断面図である。It is an expanded sectional view by the II-II line of FIG. 図1のIII−III線による拡大断面図である。It is an expanded sectional view by the III-III line of FIG. 鋳造による排気カムシャフトの製造を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating manufacture of the exhaust camshaft by casting. 図4のIV−IV線による拡大断面図である。It is an expanded sectional view by the IV-IV line of FIG. 図4のVI−VI線による拡大断面図である。It is an expanded sectional view by the VI-VI line of FIG. 排気カムシャフト素材における平坦部が設けられた箇所の断面図である。It is sectional drawing of the location in which the flat part in the exhaust camshaft material was provided. 一対の平坦部のみを設けた場合の問題を説明するための図7に相当する断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view corresponding to FIG. 7 for explaining a problem when only a pair of flat portions is provided. 本発明の実施の形態に係る吸気カムシャフトの一部破断平面図である。It is a partially broken plan view of the intake camshaft according to the embodiment of the present invention. 吸気カムシャフト素材におけるセンサロータ組付予定部の断面図である。It is sectional drawing of the sensor rotor assembly | attachment scheduled part in an intake camshaft raw material. 同じく後加工が施されたセンサロータ取付予定部の断面図である。It is sectional drawing of the sensor rotor attachment scheduled part similarly post-processed. 従来の鋳造時に中子とケレンとを用いて、所定位置に空洞部を有するカムシャフトを製造する場合の要部断面図である。It is principal part sectional drawing in the case of manufacturing the camshaft which has a cavity part in a predetermined position using a core and keren at the time of the conventional casting.

符号の説明Explanation of symbols

1 排気カムシャフト
1′ 排気カムシャフト素材
2 吸気カムシャフト
2′ 吸気カムシャフト素材
11,31 軸部
11a,31a 空洞部
12〜15,32〜35 カム
16〜20,36〜40 軸受部
21,41 ケレン
22a,22b,23a,23b,42a,42b,43a,43b 平坦部
K 上型(鋳型)
L 下型(鋳型)
M 中子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Exhaust cam shaft 1 'Exhaust cam shaft material 2 Intake cam shaft 2' Intake cam shaft material 11, 31 Shaft part 11a, 31a Cavity part 12-15, 32-35 Cam 16-20, 36-40 Bearing part 21,41 Keren 22a, 22b, 23a, 23b, 42a, 42b, 43a, 43b Flat part K Upper mold (mold)
L Lower mold (mold)
M core

Claims (4)

軸上に複数気筒の吸、排気弁を開閉させるカム部と複数の軸受部とを備えると共に、中子を用いて形成された軸心方向に延びる空洞部を有し、鋳造により一体成形されたエンジンのカムシャフト構造であって、カムシャフトの軸心方向の所定箇所に、空洞部を形成する内周面と該内周面に対応する外周面とに径方向に直交する互いに平行な一対の平坦部が設けられていると共に、この内外一対の平坦部が、軸心方向の当該所定箇所において互いに交差する2つの径方向についてそれぞれ設けられており、かつ、上記内外一対の平坦部のうちの外周面側の平坦部が、検査用プローブの当接面となることを特徴とするエンジンのカムシャフト構造。 The shaft has a cam portion for opening and closing the intake and exhaust valves of a plurality of cylinders and a plurality of bearing portions, and has a hollow portion extending in the axial direction formed using a core, and is integrally formed by casting. A camshaft structure for an engine, wherein a pair of parallel shafts perpendicular to each other in a radial direction are formed at predetermined locations in the axial direction of the camshaft, and an inner peripheral surface forming a cavity and an outer peripheral surface corresponding to the inner peripheral surface with the flat portions are provided, the flat portions of the inner and outer pair is provided respectively for the two radial intersecting with each other in the predetermined position of the axis direction, and, of the above pair of inner and outer flat portions A camshaft structure for an engine, characterized in that a flat portion on the outer peripheral surface side serves as a contact surface of an inspection probe . 軸心方向の複数箇所に2対一組の平坦部が設けられており、かつ、各組の平坦部は同位相となるように設けられていることを特徴とする請求項1に記載のエンジンのカムシャフト構造。   2. The engine according to claim 1, wherein two to one sets of flat portions are provided at a plurality of locations in the axial direction, and the flat portions of each set are provided in the same phase. Camshaft structure. 平坦部は、カム部及び軸受部を除く箇所に設定されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のエンジンのカムシャフト構造。   The camshaft structure for an engine according to claim 1 or 2, wherein the flat portion is set at a place excluding the cam portion and the bearing portion. 鋳造時に鋳型と中子との間に配設されたケレンが鋳包まれており、平坦部は、該ケレンの鋳包部近傍に設定されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のエンジンのカムシャフト構造。
4. The kelen disposed between the mold and the core at the time of casting is cast, and the flat portion is set near the cast-in portion of the keren. An engine camshaft structure according to any one of the above.
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