JPH04351259A - 中空カムシャフトの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中空シャフトを鋳ぐる
んで中空カムシャフトを得る中空カムシャフトの製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の中空カムシャフトの製造方法とし
ては、例えば、 ａ）　　中空シャフトにカムピース、ジャーナルピース
等を焼結またはバルジ成形等により組付ける方法、ｂ）
　　中空部は中子を使用して鋳造により形成する方法ｃ
）　　鋳造または鍛造により中実のカムシャフトを形成
した後、工作機械等を用いてシャフトの中空孔明け加工
を行う方法、等がある。

【０００３】特に本発明のごとく鋳ぐるみ形成する方法
としては、 ｄ）　　中空シャフトのカムピース部に対応する位置を
、バルジ成形等により拡管した中空シャフトを鋳型のキ
ャビティ内に配設して鋳ぐるむ方法、 ｅ）　　前記中空シャフトの鋳ぐるみにあたっては、パ
イプ内に１本の芯材を挿入する方法等の諸方法がある。

【０００４】また、従来の中空カムシャフトの製造方法
の文献としては、 特開昭６３ー１２８０９号公報 特開昭６２ー１０４６６０号公報 特開昭６２ー１０４６６１号公報がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の製造方法では下
記の問題点があった。

【０００６】前述のａ）の製造方法では、カムピース，
ジャーナルピース等は圧粉成形体のものが多く、崩壊し
易く、これらのピースと中空シャフトとの組付け手段に
おいても、作業の困難性があり、出来上がった製品も精
度が劣るという問題が発生する。

【０００７】また、バルジ加工工法においては、中空シ
ャフトを加工し易くするための前処理（熱処理）等を施
すために、加工し易くなる反面、強度的に弱くなる欠点
がある。

【０００８】さらに前述の焼結、バルジ加工等にあって
は、多くの設備費を要し、このためコスト高になる欠点
もある。

【０００９】前述のｂ）の製造方法では、中空カムシャ
フトの鋳造後に、中子が中空カムシャフト内に残り、こ
の中子の除去に困難なところがある。

【００１０】前述のｃ）の製造方法では、カムシャフト
の中空孔の機械加工に多くの工数を要する欠点がある。

【００１１】前述のｄ）の製造方法では、中空シャフト
を鋳ぐるむ際に、溶湯の熱により中空シャフトが湾曲し
たり、中空シャフトと鋳ぐるみ部分とが、図７に示すご
とく、偏肉，偏肉する恐れがある。

【００１２】前述のｅ）の製造方法では、前記ｄ）の製
造方法を実施する際、図９に示すごとく、中空シャフト
２の湾曲を防止するために、該中空シャフト２内に１本
の太い芯材２０を挿入するものであるが、中空シャフト
２と芯材２０との間に僅かでも隙間があると、鋳ぐるみ
鋳造中に、前記中空シャフト２に撓みを生ずることがあ
り、また前記芯材２０を支持材として鋳造を行うと、僅
かながらも偏肉を生ずることがあり、品質の劣る中空カ
ムシャフトを得ることとなり、製品歩留りの低下を来た
し、また前述の撓みを生ずる等の理由により、鋳造後の
中空シャフト２から芯材２０を引抜き難く、作業性の低
下をもたらし、前述の諸欠点を防止するために、中空シ
ャフト２の内径と略等しい外径の芯材２０を前記中空シ
ャフト２に押し込んで鋳造を行うと、製品品質の低下は
防止されうるが、鋳造後の中空シャフト２から芯材２０
を引出すのが困難となり、鋳造作業の著しい低下をもた
らすという欠点が生ずる。

【００１３】そこで、前述の諸欠点を有しない中空カム
シャフトの製造方法の実現が望まれていた。

【００１４】

【発明が解決しようとする手段】本発明は、下記の中空
カムシャフトの製造方法を提供することにより、前述の
課題を解決し得たものである。

【００１５】一つは、鋼製の中空シャフトの外周面の軸
方向に、フロント端部、複数のカム部、複数のジャーナ
ル部およびリヤ端部がそれぞれ区分されて前記中空シャ
フトを鋳ぐるんで、該シャフトと一体に鋳造形成される
中空カムシャフトの製造方法において、前記中空シャフ
ト内に、該中空シャフトより若干長く、特に内１本は一
段と長い鋼製の細い複数本の芯金を芯材として間隙のな
いように充填挿入した後、前記中空シャフトを鋳ぐるむ
中空カムシャフトの製造方法により解決し得たものであ
る。

【００１６】また、鋼製の中空シャフトの外周面の軸方
向に、フロント端部、複数のカム部、複数のジャーナル
部およびリヤ端部がそれぞれ区分されて前記中空シャフ
トを鋳ぐるんで、該シャフトと一体に鋳造形成される中
空カムシャフトの製造方法において、前記中空シャフト
内に、該中空シャフトより若干短い鋼製の細い複数本の
芯金を芯材として間隙のないように充填挿入し、前記中
空シャフトの両端にそれぞれ端孔を形成し、次いで該両
端孔にセンタ中子をそれぞれ嵌入した後、前記中空シャ
フトを鋳ぐるむ中空カムシャフトの製造方法により解決
し得たものである。

【００１７】

【作用】前記請求項１の製造方法によれば、中空シャフ
ト内に、該中空シャフトより若干長く、特に内１本は一
段と長い鋼製の細い複数本の芯金を芯材として間隙のな
いように充填挿入した後、前記中空シャフトを鋳ぐるむ
ことにより、中空シャフトの外周部に、フロント端部、
複数のカム部、複数のジャーナル部およびリヤ端部が一
体に溶着され、鋳湯時の溶湯による中空シャフト内への
湯のさしこみが防止され、中空シャフトの湾曲も防止す
ることができる。

【００１８】また解枠後中空シャフト内の芯金を抜き出
す場合、芯金中の１本の長い芯金を抜き出すことにより
、他の芯金は流動的に簡単に抜き出すことができ、従来
のものにない作業性を向上することが可能となり、中空
シャフトの撓みによる不良品の発生も防止でき、高品質
な中空カムシャフトを効率よく製造することが可能とな
る。

【００１９】また前記請求項２の製造方法は、中空シャ
フト内に、該中空シャフトより短い芯金を複数本充填挿
入し、両端孔にそれぞれセンタ中子を嵌入した後、前記
中空シャフトを鋳ぐるむ製造方法であり、中空シャフト
内への溶湯の流入が防止され、中空シャフトの溶湯によ
る湾曲も防止することができる。

【００２０】また解枠後、センタ中子を抜き出し、次い
で中空シャフト内に充填挿入された芯金のうち１本を押
し出すことにより、他の芯金も流動的に簡単に抜き出す
ことができ、請求項１の製造方法によると同様、作業性
の向上と不良品発生の防止とを招来し、高品質の中空カ
ムシャフトを効率よく生産することができる。

【００２１】

【実施例】以下、図に示す実施例により、本発明の構成
を説明する。

【００２２】実施例１は、図１０に示すごとく、鋼製の
中空シャフト２の外周面の軸方向に、フロント端部１６
、複数のカム部１７，１７、複数のジャーナル部１８，
１８およびリヤ端部１９がそれぞれ区分されて前記中空
シャフト２と一体に鋳造形成され、該中空シャフト２が
鋳ぐるまれる中空カムシャフト２１の製造方法において
、図２〜図４に示すごとく前記中空シャフト２より若干
長い鋼製の細い複数の芯金９，９と、特に内１本は一段
と長い同様の芯金８とを、前記中空シャフト２内に、芯
材として間隙のないように充填挿入した後、前記中空シ
ャフト２を鋳ぐるんで、図１０に示すごとき中空カムシ
ャフト２１を得る製造方法である。

【００２３】中空シャフト２を鋳ぐるんで中空カムシャ
フト２１を得る鋳造方法は、例えば、以下のごとくして
行われる。

【００２４】図１０に示すごとき中空カムシャフト２１
の製造方法の１例として、以下のごとき消失性模型鋳造
法がある。

【００２５】まず、図１に示すごとき中空カムシャフト
模型１を形成する。

【００２６】該中空カムシャフト模型１のシャフト部の
内芯は、中空シャフト２からなり、図示を省略するが、
消失性模型鋳造法の模型成型機により中空カムシャフト
模型１を形成する。

【００２７】前記模型成型機用のカムシャフトプロフィ
ルが彫刻されている金型内に、中空シャフト２を配置し
、前記成型機を作動させて、可動金型および固定金型よ
りなる金型を密着し、発泡スチロールを前記金型内に充
填し、蒸気を通じて発泡せしめることにより、中空シャ
フト２の外周部に、フロント端部模型３、リヤ端部模型
４、複数のカム部模型５，５、複数のジャーナル部模型
６，６および軸部模型７，７を形成した中空カムシャフ
ト模型１を形成することができる。

【００２８】次に図２〜図４に示すごとく、前記中空カ
ムシャフト模型１の中空シャフト２内に鋼製の細い前記
長い１本の芯金８および複数の芯金９，９を芯材として
間隙のないように充填挿入せしめる。

【００２９】前記芯金８，９の寸法は、中空シャフト２
の内径等により異なるが、例えば、内径１０φの中空シ
ャフト２に、径３φで中空シャフト２の両端より各１０
ｍｍ長い芯金９，９と、同径で前記芯金９，９の両端よ
りさらに各１０ｍｍ長い１本の芯金８とを前記中空シャ
フト２内に充填挿入する。

【００３０】図３に示す図示例では、芯金８を１本と芯
金９，９を６本充填挿入した状態を示すが、芯金８，９
の本数は径により異なることは勿論である。

【００３１】ただし、図３に示す芯金８，９の挿入例で
は、芯金８を中空シャフト２と同一軸心上に配設するこ
とができ、この場合芯金８の突出された両端を把持する
ことにより、中空シャフト２の模型成型機金型内への搬
入，配置、後述するごとく得られた中空カムシャフト模
型１の搬出、フラスコ１４内への載置等の諸工程を迅速
確実に行うこともできる。

【００３２】次いで、図６に示すごとく、前述の芯金８
，９，９の充填挿入された中空シャフト２上に形成され
た中空カムシャフト模型１のフロント端部模型３、リヤ
端部模型４、カム部模型５、ジャーナル部模型６のそれ
ぞれに湯道１３を組み付け、該湯道１３を介して湯口カ
ップ１２に連結せしめる。

【００３３】なお、図６においては、近接するカム部模
型５とジャーナル部模型６とが連結形成されている場合
を示し、この場合はカム部模型５かジャーナル部模型６
かのいずれかに湯道１３が連結されていればよい。

【００３４】前述の中空カムシャフト模型１、湯道１３
、湯口カップ１２の組付けが終った後、組付けの終った
消失製模型を、図６に示すごとく、フラスコ１４内に載
置し、消失性模型鋳造用砂１５を充填し、造型する。

【００３５】前述の造型作業終了後、湯口カップ１２に
溶湯を注湯し、前記フロント端部模型３、リヤ端部模型
４、カム部模型５、ジャーナル部模型６および軸部模型
７のそれぞれの消失位置に、図１０に示すごとく、フロ
ント端部１６、リヤ端部１９、カム部１７、ジャーナル
部１８および軸部２２を中空シャフト２と一体に形成す
る。

【００３６】さらに冷却後枠ばらしを行って芯金８，９
を引き抜くことにより、所要の中空カムシャフト２１を
得る。

【００３７】得られた中空カムシャフト２１は、図１の
中空カムシャフト模型１と同形であり、図８に示すごと
く偏肉偏心を生ずることはない。

【００３８】実施例２は、実施例１と同様、図１０に示
すごとく、鋼製の中空シャフト２の外周面の軸方向に、
フロント端部１６、複数のカム部１７，１７、複数のジ
ャーナル部１８，１８およびリヤ端部１９がそれぞれ区
分されて前記中空シャフト２と一体に鋳造形成され、該
中空シャフト２が鋳ぐるまれる中空カムシャフト２１の
製造方法において、図５に示すごとく、前記中空シャフ
ト２より若干短い鋼製の細い複数本の芯金１０，１０を
、前記中空シャフト２内に、芯材として間隙のないよう
に充填挿入し、前記中空シャフト２の両端にそれぞれ端
孔２３を形成し、次いで該両端孔２３にセンタ中子１１
をそれぞれ嵌入した後、前記中空シャフト２を鋳ぐるん
で、図１０に示すごとき中空カムシャフト２１を得る製
造方法である。

【００３９】本実施例による中空シャフト２を鋳ぐるん
で中空カムシャフト２１を得る鋳造方法は、実施例１の
鋳造方法と同様に行われる。

【００４０】本実施例の芯金１０の寸法も、中空シャフ
ト２の内径等により異なるが、例えば内径１０φの中空
シャフト２に、径３φで中空シャフト２の両端より各１
０ｍｍ短い芯金１０，１０を、図３に示すと同様、７本
充填挿入し、中空シャフト２の両端に形成された端孔２
３にセンタ中子１１を嵌入する。

【００４１】該センタ中子１１により、中空シャフト２
の金型内での把持等を行うことができる。

【００４２】前述の実施例１、実施例２とも、製造方法
は消失性模型鋳造法によるものであるが、製造方法とし
ては、生型工法、ガス型工法等の砂型を用いる鋳造方法
も用いることができる。

【００４３】すなわち、前述のごとく中空シャフト内の
鋼製の細い芯金を複数本、間隙のないように芯材として
充填挿入する。

【００４４】次いでカムシャフト用の木型または金型に
て造型された砂型のキャビティ内の中心部の位置に、前
記芯金の装着された中空シャフトを予め配設し、中空カ
ムシャフトの砂型を形成し、鋳湯することにより、中空
シャフトに、フロント端部、リヤ端部、複数のカム部お
よび複数のジャーナル部が鋳ぐるみ一体に形成された中
空カムシャフトを得ることができる。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、鋼製中空シャフトの外周面に
、フロント端部、リヤ端部、カム部、ジャーナル部等を
鋳ぐるむ製造方法において、請求項１に示すごとく、中
空シャフト内に、鋼製の細い芯金を複数本間隙なく芯材
として充填挿入することによって、溶湯による中空シャ
フトの曲り、歪等の発生を防止することができる効果が
得られる。

【００４６】また芯材を中空シャフトより若干長目にし
て、中空シャフト内に溶湯の流入することを防ぐことが
でき、さらに内１本の芯金のみを他の芯金より長くする
ことにより、特に該芯金を中空シャフトの軸心に位置せ
しめることにより、該芯金を造型時のセンタとしての位
置決めに利用し、中空カムシャフト模型の中空シャフト
に対する偏肉，偏心を防止し、品質の低い中空カムシャ
フトの生産を阻止することができる。

【００４７】また解枠後芯材を引抜くに際し、前記長い
１本の芯金を軽く叩き出したり、引抜を容易にすること
ができ芯金を１本引抜くことができれば、他の芯金は流
動状に崩れ去り、芯金除去をきわめて容易にすることが
でき、解枠作業を迅速確実に行うことができる。

【００４８】また、請求項２に示すごとく、芯金を中空
シャフトより短くし、センタ中子を中空シャフト両端に
嵌入させる製造方法にあっても、センタ中子を造型時の
センタとしての位置決めに利用することができ、前述同
様偏肉，偏心した中空カムシャフトの発生を阻止するこ
とができ、中空カムシャフト製品の低下を防止すること
ができる。

【００４９】またセンタ中子の存在により、注湯時中空
シャフト内への溶湯の流入を防止することができる。

【００５０】さらに、多数の芯金の内１本のみを軽く叩
き出したり引き出したりすることは容易であり、この場
合にも、芯金を１本のみ引出すことにより、残りの芯金
の引出しはきわめて容易となり、いずれにしても従来の
作業上の不具合を排除し得るという効果をもたらす。

【００５１】前述のごとく、請求項１の発明も、請求項
２の発明も、得られた中空カムシャフトは、中空シャフ
トとの鋳ぐるみの各部の偏肉を防止し、中空シャフトの
撓みを生じないため、真直度を確保することができ、製
品の品質を従来と異なり向上させることができ、さらに
軽量な中空カムシャフトを提供できると共に、作業性を
向上し、コストダウンをはかることができる諸効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】中空カムシャフト模型の実施例の斜視図である
。

【図２】中空カムシャフト模型の中空シャフト内に芯金
を充填挿入した実施例１の斜視図である。

【図３】中空シャフト内に芯金を充填挿入した実施例の
軸心と直角の断面である。

【図４】実施例１の部分軸心断面図である。

【図５】中空カムシャフト模型の中空シャフト内に芯金
を充填挿入した実施例２の部分軸心断面図である。

【図６】フラスコ内の造型を示す垂直断面図である。

【図７】鋳ぐるみ部分の偏肉偏心の状態を示す従来例の
断面図図である。

【図８】鋳ぐるみ部分の実施例の断面図である。

【図９】中空カムシャフト模型の中空シャフトに太い芯
材１本のみを挿入した従来例の斜視図である。

【図１０】中空カムシャフトの斜視図である。

【符号の説明】

１　　中空カムシャフト模型 ２　　中空シャフト ８，９，１０　　芯金 １１　　センタ中子 １６　　フロント端部 １７　　カム部 １８　　ジャーナル部 １９　　リヤ端部 ２１　　中空カムシャフト ２３　　端孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鋼製の中空シャフトの外周面の軸方向
   に、フロント端部、複数のカム部、複数のジャーナル部
   およびリヤ端部がそれぞれ区分されて前記中空シャフト
   を鋳ぐるんで、該シャフトと一体に鋳造形成される中空
   カムシャフトの製造方法において、前記中空シャフト内
   に、該中空シャフトより若干長く、特に内１本は一段と
   長い鋼製の細い複数本の芯金を芯材として間隙のないよ
   うに充填挿入した後、前記中空シャフトを鋳ぐるむこと
   を特徴とする中空カムシャフトの製造方法。
2. 【請求項２】　　鋼製の中空シャフトの外周面の軸方向
   に、フロント端部、複数のカム部、複数のジャーナル部
   およびリヤ端部がそれぞれ区分されて前記中空シャフト
   を鋳ぐるんで、該シャフトと一体に鋳造形成される中空
   カムシャフトの製造方法において、前記中空シャフト内
   に、該中空シャフトより若干短い鋼製の細い複数本の芯
   金を芯材として間隙のないように充填挿入し、前記中空
   シャフトの両端にそれぞれ端孔を形成し、次いで該両端
   孔にセンタ中子をそれぞれ嵌入した後、前記中空シャフ
   トを鋳ぐるむことを特徴とする中空カムシャフトの製造
   方法。