JP4636074B2

JP4636074B2 - カムハウジングの製造方法

Info

Publication number: JP4636074B2
Application number: JP2007286054A
Authority: JP
Inventors: 学立野; 一平沖
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2027-11-02
Also published as: JP2009114877A

Description

本発明は、カムハウジングの製造方法に関する。

従来から、自動車などに搭載される内燃機関では、シリンダヘッド上部に、カムシャフトを支持するためのカムハウジングが備えられている。このカムハウジングは、一般的には、シリンダヘッド、及びシリンダブロックと同様に、ダイカスト成形によりされている。詳細には、アルミニウム合金やマグネシウム合金等を材料として成形される。例えば特許文献１には、このようなダイカスト成形品に関する技術が開示されている。

特開２００７−１３２３０１号公報特開２００２−３７２１２５号公報特開２００２−１９５３８５号公報実開平５−８６０４２号公報

一般的に、カムハウジングの製造工程は、ダイカスト成形によって成形した後に、その成形品であるカムハウジングに、カムキャップ、ダミープレートを締結して、その後に、カムシャフト等を支持するための孔部を機械加工する。以上により、カムハウジングは完成する。このように、カムハウジング成形後も、複数の組み付け工程が必要となる。

ダミープレートを組み付けることなく、孔部の加工をすることも可能ではあるが、孔部の加工精度を確保するためには、成形品の剛性を高める必要がある。剛性を高めると、結果的にカムハウジングの重量が増大するという問題がある。

そこで本発明は、カムハウジングの軽量化を維持しつつ行程数が減少したカムハウジングの製造方法を提供することを課題とする。

上記目的は、内燃機関のシリンダヘッド上に設置されるカムシャフト支持用のカムハウジングの製造方法であって、前記カムハウジングを製造するための金型に、成形後のカムハウジングの剛性を強化するための固形状の補強部材を配置して鋳込む行程と、鋳造後に、成形品に対して前記カムシャフト支持用の孔部を加工する行程と、前記孔部の加工後に、前記補強部材を前記カムハウジングから取り外す行程とを含む、ことを特徴とするカムハウジングの製造方法によって達成できる。

この構成により、成形品であるカムハウジングを金型から取り出すと、カムハウジングには補強部材が溶着されているので、カムハウジングにダミープレートを締結することなく、孔部を加工することができる。これにより、カムハウジングの製造工程数を減らすことができる。また、孔部の加工後に、補強部材をカムハウジングから取り外すため、カムハウジングの軽量化を維持することができる。また、孔部の加工精度の低下も抑制される。

上記構成において、前記補強部材は、前記孔部が加工される隔壁が複数並んだ方向に延在した板状の部材である、構成を採用できる。

この構成により、補強部材とカムハウジングとの溶着面積を、少なくすることができ、カムハウジングからの補強部剤の取り外しを容易なものとすることができる。

上記構成において、前記補強部材は、複数の前記壁部の間から押されることによって前記カムハウジングから取り外される、構成を採用できる。

この構成により、補強部材をカムハウジングから容易に取り外すことができる。

上記構成において、前記補強部材は、前記孔部から離れた位置で前記カムハウジングに溶着される、構成を採用できる。

この構成により、孔部を加工する際に、補強部材との干渉を防止できる。

前記補強部材は、前記カムハウジングとは異なる材質によって成形されている、構成を採用できる。

同一材料の場合、カムハウジングから補強部材を取り外すことが困難となるためである。

本発明によれば、カムハウジングの軽量化を維持しつつ行程数が減少したカムハウジングの製造方法を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。

図１は、カムハウジング１０の正面図である。尚、図１には、破線で、複数の気筒４と、吸気バルブ７、排気バルブ８を示している。カムハウジング１０は、自動車用の四気筒ガソリンエンジン（不図示）に装備される。カムハウジング１０は、エンジンのシリンダヘッドの上部に設置される。

カムハウジング１０はアルミニウム合金により箱型に製作され、カムハウジング１０の軸受壁１２に吸気カムシャフト２０と排気カムシャフト３０と支持パイプ１３とが平行に支持されている。吸気カムシャフト２０には、吸気バルブ７をリフトさせる吸気カム２１、排気カムシャフト３０には、排気バルブ８をリフトさせる排気カム３１が形成されている。

軸受壁１２は、カムハウジング１０の長手方向に平行に配置された２枚の側壁１１の間に、複数形成されている。軸受壁１２は、このカムハウジング１０の長手方向に並らぶように設けられている。

軸受壁１２には、それぞれ、吸気カムシャフト２０、排気カムシャフト３０、支持パイプ１３が貫通する孔部（不図示）が形成されている。この孔部は、吸気カムシャフト２０、排気カムシャフト３０、支持パイプ１３を回転可能に支持する。軸受壁１２は、孔部が加工される壁部に相当する。支持パイプ１３上に、吸気バルブ７のリフト量を変更する可変機構４０が設けられている。

次に、カムハウジングの製造方法について説明する。まず、カムハウジング１０をダイカスト成形方法によって成形するための金型内に、後述する補強部材５０を、配置する。次に、補強部材５０が配置された金型内に、アルミ合金による溶湯を射出して、補強部材５０と共に鋳込む。その後冷却して溶湯を凝固させる。

次に、金型を開き、成形品を取り出す。図２は、成形直後のカムハウジング１０の正面図である。図２に示すように、カムハウジング１０のシリンダヘッド側の底面には、補強部材５０が溶着されている。

補強部材５０は、複数の軸受壁１２が並ぶ方向に延在した、一枚の板状の部材である。補強部材５０は、軸受壁１２の、それぞれの端面と溶着している。また、補強部材５０は、カムハウジング１０の材質であるアルミ合金と異なる材料により形成されている。

また、補強部材５０は、本来、カムハウジング１０に取り付けられる、吸気カムシャフト２０、排気カムシャフト３０との間に位置する。補強部材５０が、カムハウジング１０に溶着されていることにより、カムハウジング１０全体の剛性が強化されることになる。

成形品の鋳造後、前述した、吸気カムシャフト２０等を支持するための孔部を機械加工により成形する。その後に、補強部材５０をカムハウジング１０から取り外す。具体的には、図２の紙面手前から奥に向けて、補強部材５０に荷重をかける。

図３は、カムハウジング１０に溶着された補強部材５０を、補強部材５０の延在方向から視た模式図である。補強部材５０は、図３に示すように、両側部が鉛直下方向に傾斜したハの字状に形成されている。これにより、図３に示すように、補強部材５０は、カムハウジング１０から取り外される。

具体的には、複数の軸受壁１２の間から、治具などを挿入して、補強部材５０の上面を鉛直下方向に押し込む。図４は、補強部材５０が取り外された後のカムハウジング１０の正面図を示している。尚、図４においては、破線で、吸気カムシャフト２０、排気カムシャフト３０、可変機構４０などが配置される位置を示しており、点線で補強部材５０が配置されていた位置を示している。このようにして、カムハウジング１０は製造される。尚、その後に、このカムハウジング１０に対しては、吸気カムシャフト２０等の各種部品が取り付けられる。

このように、補強部材５０がカムハウジング１０に溶着した状態で、カムハウジング１０に対して孔部の加工を行う。これにより、従来のように、カムハウジング１０にダミープレートを配置することなく、カムハウジング１０の剛性が強化でき、補強部材５０が溶着された状態でカムハウジング１０に対して、孔部の加工を行うことができる。これにより、カムハウジング１０にダミープレートを配置するという行程を行うことなく、カムハウジング１０に対して孔部を加工することができる。従って、カムハウジング１０の製造工程数を減少させることができる。これにより、カムハウジング１０の製造コストも低下する。

また、補強部材５０は、図３に示したように、板状に形成されているので、長手方向での剛性は強く、厚み方向での剛性は弱くなる。補強部材５０の、長手方向での剛性が強いことにより、孔部を加工する際に、軸受壁１２の垂直方向にかかる負荷に対して、強い剛性が生じることになる。これにより、孔部の加工精度を確保することができる。

また、補強部材５０は、厚み方向、即ち、図３において鉛直下方向に対する剛性は弱いため、カムハウジング１０から補強部材５０の取り外しが容易となる。このように、補強部材５０は、孔部の加工の際にかかる軸受壁１２への負荷に対する剛性を確保しつつ、カムハウジング１０からの取り外しが容易となるように板状に形成されている。

また、孔部の加工後に、カムハウジング１０から補強部材５０を取り外すため、カムハウジング１０の軽量化が維持される。また、補強部材５０は、孔部が加工される軸受壁１２の、鉛直下方側の端面と溶着されているので、溶着部分の面積をできるだけ少なくした状態で、カムハウジング１０に対して補強部材５０は溶着されている。このため、カムハウジング１０から補強部材５０を取り外すことが容易となる。

また、補強部材５０は、カムハウジング１０と異なる材料によって形成されている。同一材料によって形成されていると、補強部材５０とカムハウジング１０との溶着が強くなりすぎ、カムハウジング１０から補強部材５０を取り外すことが困難となるからである。

また、補強部材５０は、カムハウジング１０の材料であるアルミ合金よりも、線膨張係数の差が少ない金属によって成形されていることが望ましい。この理由は、成形品の冷却時に、カムハウジング１０と補強部材５０との材質の相違による線膨張係数の差が大きいと、カムハウジング１０と補強部材５０とが溶着されない場合が起こり得るからである。

また、図４に示すように、補強部材５０は、吸気カムシャフト２０、排気カムシャフト３０、支持パイプ１３、可変機構４０とは干渉しない位置に設けられる。詳細には、支持パイプ１３と、排気カムシャフト３０との間の位置に設けられる。このため、カムハウジング１０に補強部材５０が溶着された状態であっても、吸気カムシャフト２０等を回転可能に支持する孔部は、補強部材５０から離れた位置となるため、孔部の加工を、容易にすることができる。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。

カムハウジングの正面図である。成形直後のカムハウジングの正面図である。カムハウジングに溶着された補強部材を、その延在方向から視た模式図である。補強部材が取り外された後のカムハウジングの正面図を示している。

符号の説明

１０ハウジング
２０吸気カムシャフト
３０排気カムシャフト
４０可変機構
５０補強部材

Claims

内燃機関のシリンダヘッド上に設置されるカムシャフト支持用のカムハウジングの製造方法であって、
前記カムハウジングを製造するための金型に、成形後のカムハウジングの剛性を強化するための固形状の補強部材を配置して鋳込む行程と、
鋳造後に、成形品に対して前記カムシャフト支持用の孔部を加工する行程と、
前記孔部の加工後に、前記補強部材を前記カムハウジングから取り外す行程とを含む、ことを特徴とするカムハウジングの製造方法。
前記補強部材は、前記孔部が加工される壁部が複数並んだ方向に延在した板状の部材である、ことを特徴とする請求項１に記載のカムハウジングの製造方法。
前記補強部材は、前記壁部の端面と溶着される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のカムハウジングの製造方法。
前記補強部材は、複数の前記壁部の間から押されることによって前記カムハウジングから取り外される、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のカムハウジングの製造方法。
前記補強部材は、前記孔部から離れた位置で前記カムハウジングに溶着される、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のカムハウジングの製造方法。
前記補強部材は、前記カムハウジングとは異なる材質によって成形されている、ことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のカムハウジングの製造方法。