JP4304043B2 - カムフォロアの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、一対の対向側壁に板厚方向に打ち抜き形成される各軸孔に支軸の両端部が挿入されたカムフォロアの製造方法に関する。このカムフォロアは、自動車等のエンジン動弁機構やその他の各種のカム機構等に用いられる。

カムフォロアは、対向側壁に設けられる各軸孔に支軸の両端部を挿入し、この支軸にローラを回転自在に外装した構成であり、回転するカムがローラの外周面に当接されることで、カムフォロア全体を所定方向に往復変位させるようになっている。一対の対向側壁に設ける各軸孔は、それぞれ対向側壁の外側から内側へ押し金型（パンチ）で打ち抜くことにより形成している。この場合、対向側壁の各軸孔を形成する周壁面は、外側から軸方向途中までの領域がせん断面になっており、軸方向途中から内側までの領域が破断面になっている（例えば特許文献１参照）。前記各軸孔を形成する周壁面において、破断面が形成されることや、その軸方向全長に対して破断面の占める割合については一切言及していない。
特開平１１−２１０４１８号

上記対向側壁の各軸孔を形成する周壁面において、破断面の占める割合が大きいと、対向側壁の各軸孔を形成する周壁面と支軸の両端部外周面との接触面積が小さくなり、支軸の抜け止め力やスリップトルクが不足するとともに、支軸の支持剛性が低下する。

これに対しては、対向側壁の各軸孔を形成する周壁面にリーマ加工などの後加工を施すことによって前記周壁面の軸方向全長を平滑な面にすることが可能であるが、コスト増加を余儀なくされる。

本発明は、一対の対向側壁に板厚方向に打ち抜き形成される各軸孔に支軸の両端部が挿入され、前記各軸孔を形成する周壁面において、後加工を施すことなく打ち抜き加工により、それぞれの内端縁から対向側壁の板厚Ｔの２０％以下となる領域に破断面が形成され、残りの領域にせん断面が形成されているカムフォロアの製造方法において、前記軸孔の内径寸法よりも大きい内径寸法の貫通孔を有する受け金型を前記両対向側壁の間に配置し、この配置状態で両対向側壁のそれぞれ外側から内側へ向けて二つの押し金型を同時に加圧して、前記両対向側壁それぞれに前記軸孔を打ち抜き形成する工程を含み、前記工程において、前記配置状態にある受け金型の両端面と両対向側壁の各内側面との間の各隙間ｄ１，ｄ２をそれぞれ０ｍｍ以上０．１ｍｍ以下に設定し、前記受け金型の軸孔の軸方向長さＬを対向側壁の板厚Ｔの２倍（２Ｔ）よりも１ｍｍ以上大きく設定し、前記受け金型の軸孔の内径寸法Ｒ１と各押し金型の外径寸法Ｒ２との差Ｓの１／２を、前記軸孔の内径寸法Ｒ１の１％以上３％以下に設定することを特徴としている。

本発明のカムフォロアの製造方法において製造されたカムフォロアの構成によると、一対の対向側壁の各軸孔を形成する周壁面それぞれにおいて破断面が形成される領域の占める割合を小さくすることによってせん断面が形成される領域の占める割合を大きくしているから、対向側壁の各軸孔を形成する周壁面それぞれと支軸の両端部外周面との接触面積が大きくなる。これにより、支軸の抜け止め力やスリップトルクが向上するとともに、支軸の支持剛性が向上するので、従来例のように対向側壁の各軸孔を形成する周壁面に後加工を施す必要がなくなる。
また、押し金型の加圧時に両対向側壁を撓ませないようにしたうえで、押し金型を受け金型の軸孔内に所定量以上押し込めるようにするとともに、軸孔の打ち抜きカスを対向側壁から切り離しやすくすることが可能になる。そのため、上述したように押し金型を同時に加圧するだけで、この押し金型の打ち抜き終了段階において、一対の対向側壁の各軸孔を形成する周壁面における内端近くまでせん断面にしやすくなるので、上述したように、対向側壁の各軸孔を形成する周壁面において破断面が形成される領域の占める割合を小さくすることによってせん断面の占める割合を大きくすることが可能になる。

本発明では、従来例のように対向側壁の軸孔を形成する周壁面に後加工を施すことなく、支軸の抜け止め力やスリップトルクを向上できるとともに、支軸の支持剛性を向上できるので、比較的安価で信頼性の高いカムフォロアを提供できる。

図面を参照して本発明による最良の形態のカムフォロアおよびその製造方法を説明する。まず、図１ないし図３を参照して本発明によるカムフォロアを説明する。図１は、カムフォロアを示す断面図、図２は、図１の支軸をその一端面側から見た図、図３は、図１の一部の拡大図を示す。
図１、図２において、符号１はカム、２はカムフォロアを示す。

カムフォロア２は、胴体３、支軸４、ローラ５、および複数のころ６を備える。胴体３は、ほぼ平行な一対の対向側壁７，８を有している。支軸４は対向側壁７，８間に架け渡されている。ローラ５は、支軸４において対向側壁７，８間の領域に複数のころ６を介して回転自在に外装されている。ころ６は、単に両端縁が面取されただけの形状であり、クラウニングが施されていない。対向側壁７，８には、板厚方向に貫通する軸孔７ａ，８ａが同軸に設けられ、軸孔７ａ，８ａの外端には外側へ向けて拡径する面取７ｂ，８ｂが設けられている。

支軸４の両端部は、軸孔７ａ，８ａにすきま嵌めにより挿入され、かつ、打刻かしめを施されており、これによって支軸４は対向側壁７，８間に軸方向ならびに周方向に位置決めされている。この打刻かしめにより、支軸４の一端側と他端側それぞれの端面に、支軸４の中心軸線Ｏと同心の環状溝１５，１５が形成される。環状溝１５，１５の形成の際、環状溝１５，１５に存在していた金属が塑性流動することに伴い、支軸４の両端側それぞれの外周に径方向外向きに突出するようにかしめ部１６，１６が形成されるとともに、かしめ部１６，１６よりも軸方向内側領域が径方向外向きに膨張する。

図３において、上述した各軸孔７ａ，８ａは、打ち抜き形成されているが、この打ち抜きによれば、各軸孔７ａ，８ａにおいて外端縁（打ち抜き方向上流側）から軸方向途中の所定位置までの領域Ｇ１がせん断面となり、内端側（打ち抜き方向下流側）の領域Ｇ２が破断面になることは避けられない。

そこで、一対の対向側壁７，８の各軸孔７ａ，８ａを形成する周壁面それぞれにおいて、破断面が形成される領域Ｇ２を対向側壁７，８の板厚Ｔの２０％以下と、可及的に小さく設定している。

このように、破断面が形成される領域Ｇ２を所定以下に小さくした場合、各軸孔７ａ，８ａに支軸４の両端部を挿入して打刻かしめすると、対向側壁７，８の各軸孔７ａ，８ａを形成する周壁面と支軸４の両端部外周面との接触面積を大きくすることができる。これにより、支軸４の抜け止め力やスリップトルクが向上するとともに、支軸４の支持剛性が向上するので、従来例のように対向側壁７，８の各軸孔７ａ，８ａを形成する周壁面に後加工を施す必要がなくなり、コスト低減を図ることができる。

次に、図４ないし図６を参照して本発明によるカムフォロアの製造方法を説明する。図４は、対向側壁に軸孔を形成する過程を示す工程図、図５は、図４の続きを示す工程図、図６は、図５の続きを示す工程図である。

まず、図４に示すように、両対向側壁７，８に各軸孔７ａ，８ａを打ち抜き形成する工程では、形成予定となる各軸孔７ａ，８ａの内径寸法よりも大きな貫通孔１１ａを有する受け金型（ダイス）１１を両対向側壁７，８の間に配置しておいて、図５に示すように、両対向側壁７，８のそれぞれ外側から内側へ向けて二つの押し金型（パンチ）１２，１３を同時に加圧することにより、図６に示すような各軸孔７ａ，８ａを得る。打ち抜きが終了したときには、各軸孔７ａ，８ａから打ち抜かれた二つの打ち抜きカス７ｅ，８ｅが受け金型１１の貫通孔１１ａ内に入る。

但し、受け金型１１、各押し金型１２，１３の各寸法を下記するような関係に設定する。

（１）受け金型１１を一対の対向側壁７，８の間の中央に配置した状態で、この受け金型１１の両端面と両対向側壁７，８の各内側面との間の各隙間ｄ１，ｄ２をそれぞれ０ｍｍ以上０．１ｍｍ以下に設定する。

（２）受け金型１１の貫通孔１１ａの軸方向長さＬを、一対の対向側壁７，８の板厚Ｔの２倍の寸法（２Ｔ）よりも１ｍｍ以上大きく設定する。これはつまり、打ち抜き終了時点において、各軸孔７ａ，８ａから打ち抜かれた二つの打ち抜きカス７ｅ，８ｅが受け金型１１の貫通孔１１ａ内において貫通孔１１ａの軸方向中間に配置させるように入れた状態で、二つの打ち抜きカス７ｅ，８ｅの各外端面から貫通孔１１ａの両開口端縁までの間隔ｅ１，ｅ２が、それぞれ０．５ｍｍ以上になる。この場合において上限値を特定していない理由は、一対の対向側壁７，８の板厚Ｔと対向間隔との関係が設計に応じて大きく代わるうえ、特定したからといって格別な作用効果が得られるというものではないからである。したがって、上限値は任意とするのが妥当と考えた。

（３）受け金型１１の貫通孔１１ａの内径寸法Ｒ１と各押し金型１２，１３の外径寸法Ｒ２との差Ｓの１／２を、受け金型１１の貫通孔１１ａの内径寸法Ｒ１の１％以上３％以下に設定する。

上記（１）は、押し金型１２，１３の加圧時に両対向側壁７，８を撓ませないようにするための条件であり、上記（２）は、押し金型１２，１３を受け金型１１の貫通孔１１ａ内に押し込めるようにするための条件であり、上記（３）は、軸孔７ａ，８ａの打ち抜きカス７ｅ，８ｅを対向側壁７，８から切り離しやすくするための条件である。

このような条件に設定しておいて、上述したように押し金型１２，１３を同時に加圧するだけで、この押し金型１２，１３の打ち抜き終了段階において、一対の対向側壁７，８の各軸孔７ａ，８ａを形成する周壁面における内端近くまでせん断面にしやすくなる。これにより、上述したように、各軸孔７ａ，８ａを形成する周壁面において破断面が形成される領域Ｇ２の占める割合を所定範囲内に設定することが可能になる。

以下、本発明の他の実施形態を説明する。

上述したカムフォロア２は、例えば図７や図８に示すように、自動車などのエンジン動弁機構のロッカーアーム２０，３０に用いることができる。もちろん、これらのロッカーアーム２０，３０以外のロッカーアームや、その他のいろいろなカム機構にも上記カムフォロア２を用いることができる。

図７に示すロッカーアーム２０は、センタピボットタイプと呼ばれるものであり、プレス製の胴体３の長手方向一端に上記カムフォロア２が設けられ、長手方向中間にロッカシャフト２１が貫通され、さらに長手方向他端にアジャストスクリュー２２が螺合装着される。上記アジャストスクリュー２２に、前記シリンダヘッドに設置される動弁機構のバルブ４０のステムエンドが当接される。動作は、カム１の回転に伴いロッカシャフト２１が支点となって胴体３が傾動されて、アジャストスクリュー２２が上下方向に反復変位させられることで、バルブ４０を開閉動作させる。

図８に示すロッカーアーム３０は、エンドピボッドタイプと呼ばれるものであり、プレス製の胴体３の長手方向中間に上記カムフォロア２が設けられ、長手方向一端にバルブ嵌入部３１が、さらに長手方向他端に上向き半球形のピボット部３２がそれぞれ設けられる。このピボット部３２は、図示しないシリンダヘッドに設置されるラッシュアジャスタ４１の上端に係合される。動作は、カム１の回転に伴いピボット部３２が支点となって胴体３が傾動されて、バルブ嵌入部３１が上下方向に反復変位させられることで、バルブ４０を開閉動作させる。

これらのロッカーアーム２０，３０は、振動が多いエンジンのシリンダヘッドに設置されるものであるが、上述したように、対向側壁７，８の各軸孔７ａ，８ａに対する支軸４の抜け止め力やスリップトルクを向上させて、支軸４の支持剛性を向上させていれば、ローラ５の動作を長期にわたって円滑にすることができ、信頼性の向上に貢献できる。

本発明のカムフォロアは、自動車等のエンジン動弁機構やその他の各種のカム機構等に利用できる。

本発明によるカムフォロアの断面図 図１の支軸をその一端面側から見た図 図１の一部の拡大図 本発明によるカムフォロアの製造方法においてその製造過程を示す工程図 図４の続きを示す工程図 図５の続きを示す工程図 本発明によるカムフォロアの使用用途の一例を示す側面図 本発明によるカムフォロアの使用用途の一例を示す側面図

符号の説明

７，８ 対向側壁
７ａ，８ａ 軸孔
１１ 受け金型
１１ａ 貫通孔
１２，１３ 押し金型

Claims (1)

1. 一対の対向側壁に板厚方向に打ち抜き形成される各軸孔に支軸の両端部が挿入され、前記各軸孔を形成する周壁面において、後加工を施すことなく打ち抜き加工により、それぞれの内端縁から対向側壁の板厚Ｔの２０％以下となる領域に破断面が形成され、残りの領域にせん断面が形成されているカムフォロアの製造方法において、
   前記軸孔の内径寸法よりも大きい内径寸法の貫通孔を有する受け金型を前記両対向側壁の間に配置し、この配置状態で両対向側壁のそれぞれ外側から内側へ向けて二つの押し金型を同時に加圧して、前記両対向側壁それぞれに前記軸孔を打ち抜き形成する工程を含み、
   前記工程において、
   前記配置状態にある受け金型の両端面と両対向側壁の各内側面との間の各隙間ｄ１，ｄ２をそれぞれ０ｍｍ以上０．１ｍｍ以下に設定し、
   前記受け金型の軸孔の軸方向長さＬを対向側壁の板厚Ｔの２倍（２Ｔ）よりも１ｍｍ以上大きく設定し、
   前記受け金型の軸孔の内径寸法Ｒ１と各押し金型の外径寸法Ｒ２との差Ｓの１／２を、前記軸孔の内径寸法Ｒ１の１％以上３％以下に設定する、ことを特徴とするカムフォロアの製造方法。

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