JPH08105307A - 部品圧入カムシャフト - Google Patents
部品圧入カムシャフトInfo
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- JPH08105307A JPH08105307A JP6270324A JP27032494A JPH08105307A JP H08105307 A JPH08105307 A JP H08105307A JP 6270324 A JP6270324 A JP 6270324A JP 27032494 A JP27032494 A JP 27032494A JP H08105307 A JPH08105307 A JP H08105307A
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- cam
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 焼結合金製のカムピース及び歯車のため加工
が大幅に減り、カム軸にも通常入手可能で取扱が容易な
S45Cも使用可能で、コスト低減をはかることができ
る部品圧入カムシャフトを提供するにある。 【構成】 本発明の部品圧入カムシャフトは、多数のリ
ング状台形溝を転造したカム軸に、内筒面に軸方向のス
プラインを設けたカムピース及び歯車を圧入結合して製
造するカムシャフトにおいて、カム軸の転造部とカムピ
ース及び歯車の硬度をそれぞれ限定することにより入手
と取扱が容易なS45Cをカム軸材に、又加工が大幅に
省略できる焼結合金をもカム及びギヤに使用可能とした
もの。
が大幅に減り、カム軸にも通常入手可能で取扱が容易な
S45Cも使用可能で、コスト低減をはかることができ
る部品圧入カムシャフトを提供するにある。 【構成】 本発明の部品圧入カムシャフトは、多数のリ
ング状台形溝を転造したカム軸に、内筒面に軸方向のス
プラインを設けたカムピース及び歯車を圧入結合して製
造するカムシャフトにおいて、カム軸の転造部とカムピ
ース及び歯車の硬度をそれぞれ限定することにより入手
と取扱が容易なS45Cをカム軸材に、又加工が大幅に
省略できる焼結合金をもカム及びギヤに使用可能とした
もの。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのカム軸に複
数の部品を圧入しながら周方向にかみ合い歯を創製し、
該部品より軸に必要なトルクを伝えるに十分な結合力を
付与できるように材料の硬度範囲を選定したカムシャフ
トに関するものである。
数の部品を圧入しながら周方向にかみ合い歯を創製し、
該部品より軸に必要なトルクを伝えるに十分な結合力を
付与できるように材料の硬度範囲を選定したカムシャフ
トに関するものである。
【0002】
【従来の技術】カム軸に、別体のカムピース、あるいは
歯車を嵌合して製造されるカムシャフトについては、従
来よりカム軸の一部を太くし軸線方向に単数または複数
のキー溝を設け、カムピースあるいは歯車の嵌合孔内面
に単数または複数のキー突条を形成し、これらのキー溝
とキー突条をかみ合わせて圧入またはロウ剤充填により
固定する方法が公知である。
歯車を嵌合して製造されるカムシャフトについては、従
来よりカム軸の一部を太くし軸線方向に単数または複数
のキー溝を設け、カムピースあるいは歯車の嵌合孔内面
に単数または複数のキー突条を形成し、これらのキー溝
とキー突条をかみ合わせて圧入またはロウ剤充填により
固定する方法が公知である。
【0003】しかしこのような製造方法では、カム軸と
カムピース及び歯車の嵌合部や組合わせ位置決めに高い
寸法精度が要求されるため、これらの部品の製造に多く
の手間がかかり、生産性が低下し、コスト高の要因にな
っていた。これらの問題に対し、カム軸にカムピースを
圧入しながら軸の周方向にかみ合い歯を創製する方法
が、特開平2−150544号に紹介されているので、
これについて図6〜図8に基づいて説明する。
カムピース及び歯車の嵌合部や組合わせ位置決めに高い
寸法精度が要求されるため、これらの部品の製造に多く
の手間がかかり、生産性が低下し、コスト高の要因にな
っていた。これらの問題に対し、カム軸にカムピースを
圧入しながら軸の周方向にかみ合い歯を創製する方法
が、特開平2−150544号に紹介されているので、
これについて図6〜図8に基づいて説明する。
【0004】図中符号1は中空金属製シャフトで、この
シャフト1の各カム固定箇所1Aには、焼結合金製カム
2(1つのみ図示)が互いに離間して所定角度で固定さ
れている。前記カム固定箇所1Aには、図8に示すよう
に、カムピース固定に先立って多数の溝3が螺旋状また
は同心円状に周方向に転造され、これにより溝3同士の
中間部が盛り上がり、突条4となっている。これら突条
4の外径D2は、シャフト本体部1Bの外径D1の10
1〜110%程度とされることが望ましい。この範囲よ
り小さいと十分なカムピースの固定強度が得られず、ま
たこれより大きいと円滑な圧入が困難になりカム位置精
度が低下する。
シャフト1の各カム固定箇所1Aには、焼結合金製カム
2(1つのみ図示)が互いに離間して所定角度で固定さ
れている。前記カム固定箇所1Aには、図8に示すよう
に、カムピース固定に先立って多数の溝3が螺旋状また
は同心円状に周方向に転造され、これにより溝3同士の
中間部が盛り上がり、突条4となっている。これら突条
4の外径D2は、シャフト本体部1Bの外径D1の10
1〜110%程度とされることが望ましい。この範囲よ
り小さいと十分なカムピースの固定強度が得られず、ま
たこれより大きいと円滑な圧入が困難になりカム位置精
度が低下する。
【0005】一方、カムピース2には、シャフト本体部
1Bの外径D1よりも大きく、突条4の外径D2より小
さい内径D3を有する円柱形のシャフト孔5が軸線方向
に形成されている。このシャフト孔5の内面には、軸線
方向に延びるキー突条6が周方向等間隔に(図6の場合
は8つ)形成され、各キー突条6の断面はエッジを有す
る矩形状とされている。これらのキー突条6の突出量
は、その頂点面6Aでの内径D4が次式の関係を満たす
ようになっている。 D1≦D4<D3<D2 一方、円周方向の突条4の幅や断面形状は、カムピース
2をシャフト1に圧入する際に、該突条4がキー状の突
条6により良好に切削されるように考慮すべきである。
1Bの外径D1よりも大きく、突条4の外径D2より小
さい内径D3を有する円柱形のシャフト孔5が軸線方向
に形成されている。このシャフト孔5の内面には、軸線
方向に延びるキー突条6が周方向等間隔に(図6の場合
は8つ)形成され、各キー突条6の断面はエッジを有す
る矩形状とされている。これらのキー突条6の突出量
は、その頂点面6Aでの内径D4が次式の関係を満たす
ようになっている。 D1≦D4<D3<D2 一方、円周方向の突条4の幅や断面形状は、カムピース
2をシャフト1に圧入する際に、該突条4がキー状の突
条6により良好に切削されるように考慮すべきである。
【0006】カムピース2をシャフト1に固定するに
は、シャフト1の一端側のカム固定部1Aから順に、溝
3及び突条4の転造と、キー突条を有するカム2の圧入
とを交互に繰り返していく。すると、図8に示すよう
に、各キー突条6が先端エッジ6Aで円周方向の突条4
を順に切り欠いてキー溝7を形成すると同時に、キー突
条6を除くシャフト孔5の前端エッジ5Aが各突条4の
頭頂部を全長に亙って僅かに切り欠いていく。
は、シャフト1の一端側のカム固定部1Aから順に、溝
3及び突条4の転造と、キー突条を有するカム2の圧入
とを交互に繰り返していく。すると、図8に示すよう
に、各キー突条6が先端エッジ6Aで円周方向の突条4
を順に切り欠いてキー溝7を形成すると同時に、キー突
条6を除くシャフト孔5の前端エッジ5Aが各突条4の
頭頂部を全長に亙って僅かに切り欠いていく。
【0007】したがって圧入後は、キー突条6は自ら形
成したキー溝7に隙間なく嵌合するうえ、各突条4の頭
頂部がシャフト孔5の内面に圧着され、カムピースが強
固に固定される。なお、圧入が完了したままの状態でも
このカムシャフトは使用可能であるが、強度および信頼
性をさらに高めるために、カムピース2とシャフト1と
の空隙にロウ剤を充填したり、カムピース2とシャフト
1をスポット溶接してもよい。
成したキー溝7に隙間なく嵌合するうえ、各突条4の頭
頂部がシャフト孔5の内面に圧着され、カムピースが強
固に固定される。なお、圧入が完了したままの状態でも
このカムシャフトは使用可能であるが、強度および信頼
性をさらに高めるために、カムピース2とシャフト1と
の空隙にロウ剤を充填したり、カムピース2とシャフト
1をスポット溶接してもよい。
【0008】上記構成からなるカムシャフトでは、シャ
フト1にカムピース2を圧入するだけでカム2を任意の
角度位置に固定できるため、組み立て作業が極めて容易
で手間がかからず生産性を高め、その分製造コスト低下
が図れる。また、カムピース2のキー突条6は自らが切
り開いたキー溝7に密着状態で嵌合するから、固定力が
極めて大きい上がたつきが全くなく、高い位置精度が容
易に実現できる。さらに圧入後のカムピース2には、従
来の圧入型シャフトほどの大応力が加わらないため、低
コストで寸法精度の高い焼結体製のカムピース2を使用
することができ、この点からも低コスト化および高精度
化が図られる。
フト1にカムピース2を圧入するだけでカム2を任意の
角度位置に固定できるため、組み立て作業が極めて容易
で手間がかからず生産性を高め、その分製造コスト低下
が図れる。また、カムピース2のキー突条6は自らが切
り開いたキー溝7に密着状態で嵌合するから、固定力が
極めて大きい上がたつきが全くなく、高い位置精度が容
易に実現できる。さらに圧入後のカムピース2には、従
来の圧入型シャフトほどの大応力が加わらないため、低
コストで寸法精度の高い焼結体製のカムピース2を使用
することができ、この点からも低コスト化および高精度
化が図られる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では組立後
の結合強度に対する部品の仕様(部品サイズに対応する
材質、シャフト転造部とこれに結合するカムピース内径
部スプラインの硬度等)が示されてないため、カムピー
スの材質は必要以上の高級材料(超硬合金等)が使用さ
れていた。また、従来例においては、カムピースがシャ
フトに圧入されるとき、カムピース内径部スプラインが
シャフト転造部の膨出部を剪断して嵌合するため、結合
部に歪みに対応する弾性が殆ど残らず、繰り返し荷重が
懸かるとシャフト側が直ぐにへたり、隙間が生じる可能
性がある。
の結合強度に対する部品の仕様(部品サイズに対応する
材質、シャフト転造部とこれに結合するカムピース内径
部スプラインの硬度等)が示されてないため、カムピー
スの材質は必要以上の高級材料(超硬合金等)が使用さ
れていた。また、従来例においては、カムピースがシャ
フトに圧入されるとき、カムピース内径部スプラインが
シャフト転造部の膨出部を剪断して嵌合するため、結合
部に歪みに対応する弾性が殆ど残らず、繰り返し荷重が
懸かるとシャフト側が直ぐにへたり、隙間が生じる可能
性がある。
【0010】これの防止策として、さらにカムピース2
とシャフト1との空隙に金属ロウ剤を充填したり、カム
ピース2とシャフト1をスポット溶接で結合を高めた
り、カムピース内径部スプラインに僅かなテーパーを設
けたりする手法が必要であった。低コスト化のために一
般焼結材(JIS SMF5種あるいは8種等)でも、
ロウ剤やスポット溶接等の補助手段を使用せずに、高い
結合強度が得られる材質のスペックが課題であった。
とシャフト1との空隙に金属ロウ剤を充填したり、カム
ピース2とシャフト1をスポット溶接で結合を高めた
り、カムピース内径部スプラインに僅かなテーパーを設
けたりする手法が必要であった。低コスト化のために一
般焼結材(JIS SMF5種あるいは8種等)でも、
ロウ剤やスポット溶接等の補助手段を使用せずに、高い
結合強度が得られる材質のスペックが課題であった。
【0011】本発明の目的は、台形溝を転造したカム軸
に、内筒面に軸方向のスプラインを設けたカムピース及
び歯車を圧入結合して製造されるカムシャフトにおい
て、各部品の仕様(カム軸製造部とこれに結合するカム
ピース及び歯車の内径部スプライン硬度等)を限定する
ことにより通常入手可能でじん性があり取扱容易なS4
5C材の使用を可能とすると共に、歯車及びカムピース
に焼結合金材料をも使用可能とし加工工数の減少を実現
でき生産性が高く製造コストも低く、しかも耐久性の大
きい部品圧入カムシャフトを提供するにある。
に、内筒面に軸方向のスプラインを設けたカムピース及
び歯車を圧入結合して製造されるカムシャフトにおい
て、各部品の仕様(カム軸製造部とこれに結合するカム
ピース及び歯車の内径部スプライン硬度等)を限定する
ことにより通常入手可能でじん性があり取扱容易なS4
5C材の使用を可能とすると共に、歯車及びカムピース
に焼結合金材料をも使用可能とし加工工数の減少を実現
でき生産性が高く製造コストも低く、しかも耐久性の大
きい部品圧入カムシャフトを提供するにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の部品圧入カムシ
ャフトは、カムピース及び歯車の取付け位置に圧入幅に
亙って多数の円周方向の台形溝を転造したカム軸に、内
筒面に軸方向のスプラインを設けた前記カムピース及び
歯車を圧入結合して製造されるカムシャフトにおいて、
前記鋼材製カム軸の転造部硬度(Hs)をHRC11〜20
とし、これに圧入される前記カムピース及び歯車は内周
面硬度(Hk)がカム軸の材料の硬度よりHRC10〜40
大きい範囲の〔Hk=Hs+HRC(10〜40)〕材料と
し、前記カムピース及び歯車のスプラインの1端部が面
取りしてあり、これらをスプラインの面取りした側より
カム軸に圧入した部品圧入カムシャフトによって課題の
解決を図る。この場合、カムピース及び歯車を焼結合金
材料とすることにより課題の加工工数減少がより一層図
られる。
ャフトは、カムピース及び歯車の取付け位置に圧入幅に
亙って多数の円周方向の台形溝を転造したカム軸に、内
筒面に軸方向のスプラインを設けた前記カムピース及び
歯車を圧入結合して製造されるカムシャフトにおいて、
前記鋼材製カム軸の転造部硬度(Hs)をHRC11〜20
とし、これに圧入される前記カムピース及び歯車は内周
面硬度(Hk)がカム軸の材料の硬度よりHRC10〜40
大きい範囲の〔Hk=Hs+HRC(10〜40)〕材料と
し、前記カムピース及び歯車のスプラインの1端部が面
取りしてあり、これらをスプラインの面取りした側より
カム軸に圧入した部品圧入カムシャフトによって課題の
解決を図る。この場合、カムピース及び歯車を焼結合金
材料とすることにより課題の加工工数減少がより一層図
られる。
【0013】
【作用】上記のように、転造部硬度(Hs)がHRC11
〜20以下の鋼材製カム軸に、同カム軸の材料の硬度より
HRC10〜40大きい範囲の〔Hk=Hs+HRC(10〜
40)〕内周面硬度(Hk)を有するカムピース及び歯車
を、スプラインの面取り側よりカム軸に圧入すれば、カ
ムピース及び歯車のスプライン端がカム軸の転造膨出部
を塑性変形及び剪断しながらかみ合い歯を創製し圧入結
合される。各スプラインの歯の結合部全部に塑性変形に
伴う弾性歪みと応力が残り、これがシャフトとカムピー
ス及び歯車のスプライン部の結合を強固とし、シャフト
に対する繰り返しトルク荷重を分散して受け持つことが
できる。
〜20以下の鋼材製カム軸に、同カム軸の材料の硬度より
HRC10〜40大きい範囲の〔Hk=Hs+HRC(10〜
40)〕内周面硬度(Hk)を有するカムピース及び歯車
を、スプラインの面取り側よりカム軸に圧入すれば、カ
ムピース及び歯車のスプライン端がカム軸の転造膨出部
を塑性変形及び剪断しながらかみ合い歯を創製し圧入結
合される。各スプラインの歯の結合部全部に塑性変形に
伴う弾性歪みと応力が残り、これがシャフトとカムピー
ス及び歯車のスプライン部の結合を強固とし、シャフト
に対する繰り返しトルク荷重を分散して受け持つことが
できる。
【0014】
【実施例】以下図1〜5を参照し本発明の一実施例につ
いて説明する。本発明は、産業用エンジンにおけるギヤ
駆動方式のカムシャフトに適用した第1実施例である。
図1〜図4は、カム軸の所定位置に、転造により元径よ
り膨出した多数の環状部を形成し、これにカム部品を圧
入しながら軸の周方向にかみ合い歯を創製する方法によ
り製造された、歯車付きカムシャフト10の側面図(図
1)、正面図(図3)及びかみ合い歯創製部の詳細図
(図2、図4)を示す。鋼材カム軸11の転造部硬度
(Hs)をHRC11〜20とし、これに圧入される前記カ
ムピース12,13及び歯車14は、その内周面硬度
(Hk)がカム軸11の材料の硬度よりHRC10〜40
(硬度バランスΔHと称す。)大きい範囲の〔Hk=H
s+HRC(10〜40)〕材料とする。
いて説明する。本発明は、産業用エンジンにおけるギヤ
駆動方式のカムシャフトに適用した第1実施例である。
図1〜図4は、カム軸の所定位置に、転造により元径よ
り膨出した多数の環状部を形成し、これにカム部品を圧
入しながら軸の周方向にかみ合い歯を創製する方法によ
り製造された、歯車付きカムシャフト10の側面図(図
1)、正面図(図3)及びかみ合い歯創製部の詳細図
(図2、図4)を示す。鋼材カム軸11の転造部硬度
(Hs)をHRC11〜20とし、これに圧入される前記カ
ムピース12,13及び歯車14は、その内周面硬度
(Hk)がカム軸11の材料の硬度よりHRC10〜40
(硬度バランスΔHと称す。)大きい範囲の〔Hk=H
s+HRC(10〜40)〕材料とする。
【0015】カム軸11のカムピース12,13及び歯
車14の固定箇所には、図1に示すように、これらの部
品の圧入固定に先立って、多数の溝が螺旋状または同心
円状に周方向に転造される。上記の硬度の鋼材であれ
ば、この転造加工は容易である。この転造加工により、
溝同士の間が盛り上がり、台形の突出部11aとなる。
この突出部11aの外径は当然カム軸11の外径より大
きくなる。
車14の固定箇所には、図1に示すように、これらの部
品の圧入固定に先立って、多数の溝が螺旋状または同心
円状に周方向に転造される。上記の硬度の鋼材であれ
ば、この転造加工は容易である。この転造加工により、
溝同士の間が盛り上がり、台形の突出部11aとなる。
この突出部11aの外径は当然カム軸11の外径より大
きくなる。
【0016】一方、カムピース12,13及び歯車14
には、カム軸11の外径D1 よりも大きく、突出部11
aの外径D2 より小さい内径を有する軸孔が明けられ、
この軸孔には、軸線方向のスプライン12aが形成され
ている。この軸孔のスプライン12aの溝底径D3 は、
カム軸の転造突出部11aの径D4 より大きく形成され
ている。(このカム軸11の径D1 、カム軸の転造突出
部11aの径D2 、スプライン12aの溝底径D3 及び
内径D4 の関係は、従来例において説明した関係寸法、
D1≦D4<D3<D2と同様である。)
には、カム軸11の外径D1 よりも大きく、突出部11
aの外径D2 より小さい内径を有する軸孔が明けられ、
この軸孔には、軸線方向のスプライン12aが形成され
ている。この軸孔のスプライン12aの溝底径D3 は、
カム軸の転造突出部11aの径D4 より大きく形成され
ている。(このカム軸11の径D1 、カム軸の転造突出
部11aの径D2 、スプライン12aの溝底径D3 及び
内径D4 の関係は、従来例において説明した関係寸法、
D1≦D4<D3<D2と同様である。)
【0017】カムピース12,13及び歯車14のスプ
ライン部は、図2で示したように、片側に面取り部12
bが形成されている。カムピース12,13及び歯車1
4を、スプラインの面取り12b側よりカム軸11の転
造突出部11aに圧入すれば、カムピース及び歯車のス
プライン端の面取り部12bが、カム軸の転造突出部1
1aを塑性変形及び剪断しながら、かみ合い歯を創製し
(図2及び図4のように)、圧入結合される。上記で示
したカムピース12,13及び歯車14の鋼材硬度であ
れば、カム軸11材料との硬度差が十分であり、この圧
入かみ合い歯創製の工程において、スプライン12aが
変形したり、欠けたりする虞れは無い。
ライン部は、図2で示したように、片側に面取り部12
bが形成されている。カムピース12,13及び歯車1
4を、スプラインの面取り12b側よりカム軸11の転
造突出部11aに圧入すれば、カムピース及び歯車のス
プライン端の面取り部12bが、カム軸の転造突出部1
1aを塑性変形及び剪断しながら、かみ合い歯を創製し
(図2及び図4のように)、圧入結合される。上記で示
したカムピース12,13及び歯車14の鋼材硬度であ
れば、カム軸11材料との硬度差が十分であり、この圧
入かみ合い歯創製の工程において、スプライン12aが
変形したり、欠けたりする虞れは無い。
【0018】そして上記の鋼材を使用し、指定された範
囲の硬度差に処理されてあれば、各スプラインの歯の結
合部全体に塑性変形に伴う弾性歪みと応力が残り、カム
シャフト10に対してトルク荷重がかかっても、スプラ
イン12aの各かも合い歯がこの荷重を分散して受け持
ち、カム軸11とカムピース12,13及び歯車14の
スプライン部に空隙を生じることを防止し、カムシャフ
ト10に対する繰り返しトルク荷重に対して、がたつき
のない結合を維持することができる。そしてこのカムシ
ャフト10は、圧入を完了したままの状態で使用可能で
ある(ロー接着やスポット溶接は不要)。
囲の硬度差に処理されてあれば、各スプラインの歯の結
合部全体に塑性変形に伴う弾性歪みと応力が残り、カム
シャフト10に対してトルク荷重がかかっても、スプラ
イン12aの各かも合い歯がこの荷重を分散して受け持
ち、カム軸11とカムピース12,13及び歯車14の
スプライン部に空隙を生じることを防止し、カムシャフ
ト10に対する繰り返しトルク荷重に対して、がたつき
のない結合を維持することができる。そしてこのカムシ
ャフト10は、圧入を完了したままの状態で使用可能で
ある(ロー接着やスポット溶接は不要)。
【0019】カムピース12,13及び歯車14をカム
軸11に固定する工程順は、カム軸11の一端側から順
に、歯車14の圧入位置の転造突出部11aの転造と、
歯車14の圧入、カムピース13の位置の転造、カムピ
ース13の圧入、カムピース12の位置の転造、カムピ
ース12の圧入の順に作業を交互に繰り返し、図1に示
すようなカムシャフト10が完成する。
軸11に固定する工程順は、カム軸11の一端側から順
に、歯車14の圧入位置の転造突出部11aの転造と、
歯車14の圧入、カムピース13の位置の転造、カムピ
ース13の圧入、カムピース12の位置の転造、カムピ
ース12の圧入の順に作業を交互に繰り返し、図1に示
すようなカムシャフト10が完成する。
【0020】上記構成からなるカムシャフト10では、
カム軸11にカムピース12,13及び歯車14を圧入
するだけで、カム軸11の任意の角度位置に固定できる
ため、組み立て作業が極めて容易で手間がかからず、生
産性を高め、製造コストも低下し、高い位置精度が容易
に実現できる。さらに、上述のようにトルク荷重を分散
して受け持つので、従来の圧入型カムシャフトほどに円
周方向の締付応力が加わらないため、低コストで寸法精
度の高い焼結合金製のカムピースを使用することがで
き、この点からも低コスト化および高精度化が図られ
る。
カム軸11にカムピース12,13及び歯車14を圧入
するだけで、カム軸11の任意の角度位置に固定できる
ため、組み立て作業が極めて容易で手間がかからず、生
産性を高め、製造コストも低下し、高い位置精度が容易
に実現できる。さらに、上述のようにトルク荷重を分散
して受け持つので、従来の圧入型カムシャフトほどに円
周方向の締付応力が加わらないため、低コストで寸法精
度の高い焼結合金製のカムピースを使用することがで
き、この点からも低コスト化および高精度化が図られ
る。
【0021】上述の如く、カムピース、ギヤ共に、焼結
成形部品の内径スプラインの硬度(Hk)とシャフト転
造部の硬度(Hs)との差(硬度パランスΔH)により
結合強度は左右され、この硬度バランスの最適値は、H
k=Hs+HRC(10〜40)であり、参考に以下本発明
において指定した材料硬度のテストピースによる圧入繰
り返し荷重試験の成績を述べる。
成形部品の内径スプラインの硬度(Hk)とシャフト転
造部の硬度(Hs)との差(硬度パランスΔH)により
結合強度は左右され、この硬度バランスの最適値は、H
k=Hs+HRC(10〜40)であり、参考に以下本発明
において指定した材料硬度のテストピースによる圧入繰
り返し荷重試験の成績を述べる。
【0022】テストピースの材質、熱処理、硬度、軸径
等、及び組合せ (1)カム軸:S45C 標準熱処理 硬度:HRB
90〜98(HRC11〜20) 軸径:15mm 歯車:JIS SMF5種高周波焼
入 硬度:HRC39〜42 結合部幅:8mm 歯
車内径とカム軸転造部外形の差(圧入代):0.34〜
0.42 (2)カム軸:S45C 標準熱処理 硬度:HRB
90〜98(HRC11〜20) 軸径:15mm カムピース:JIS SMF8種浸
炭 硬度:HRC41〜46 結合部幅:8mm カ
ムピースとカム軸転造部外形の差(圧入代):0.34
〜0.42
等、及び組合せ (1)カム軸:S45C 標準熱処理 硬度:HRB
90〜98(HRC11〜20) 軸径:15mm 歯車:JIS SMF5種高周波焼
入 硬度:HRC39〜42 結合部幅:8mm 歯
車内径とカム軸転造部外形の差(圧入代):0.34〜
0.42 (2)カム軸:S45C 標準熱処理 硬度:HRB
90〜98(HRC11〜20) 軸径:15mm カムピース:JIS SMF8種浸
炭 硬度:HRC41〜46 結合部幅:8mm カ
ムピースとカム軸転造部外形の差(圧入代):0.34
〜0.42
【0023】テストピース(1)の組合わせにおいて、
繰り返しトルク荷重10kg−mを負荷し、繰り返し回
数1×107 の疲労試験を行った結果は、疲労試験を行
ったテストピースと疲労試験を行わなかった同じテスト
ピースとの比較において、歯車をカム軸から抜き取る抜
出荷重の差がなく、上記の圧入組合わせカムシャフトは
緩みを生じない堅固な結合をしているものと判定され
た。テストピース(2)の組合わせにおいては、圧入組
合わせの結合強度は(1)の場合と同等であるが、カム
形状には比較的薄肉の環状部があるので、焼結合金製の
部品としては、圧入のときにカムピースの環状部に働く
張力による破断が気になるところである。
繰り返しトルク荷重10kg−mを負荷し、繰り返し回
数1×107 の疲労試験を行った結果は、疲労試験を行
ったテストピースと疲労試験を行わなかった同じテスト
ピースとの比較において、歯車をカム軸から抜き取る抜
出荷重の差がなく、上記の圧入組合わせカムシャフトは
緩みを生じない堅固な結合をしているものと判定され
た。テストピース(2)の組合わせにおいては、圧入組
合わせの結合強度は(1)の場合と同等であるが、カム
形状には比較的薄肉の環状部があるので、焼結合金製の
部品としては、圧入のときにカムピースの環状部に働く
張力による破断が気になるところである。
【0024】しかし上記のようにカムピースと歯車の材
料の硬度はHRC45付近に抑えてあるので、伸びに余裕
があり、エンジンの実機耐久テストの結果からも十分に
張力に耐える余裕のあることが検証できた。図5に疲労
試験の結果を示す。図より硬度バランスΔHがΔH=H
RC10〜40の範囲では限界繰り返し数107 の繰り返し
荷重テストでも損傷がないのがわかる。
料の硬度はHRC45付近に抑えてあるので、伸びに余裕
があり、エンジンの実機耐久テストの結果からも十分に
張力に耐える余裕のあることが検証できた。図5に疲労
試験の結果を示す。図より硬度バランスΔHがΔH=H
RC10〜40の範囲では限界繰り返し数107 の繰り返し
荷重テストでも損傷がないのがわかる。
【0025】
【発明の効果】カム軸にカム部品を圧入しながら軸の周
方向にかみ合い歯を創製する従来工法と、上記に示した
材質の熱処理硬度の適用によりJIS SMF5種ある
いは8種の焼結材料使用が可能となり、圧入の結合強度
は十分であり、カムピースとカム軸との空隙に金属ロウ
剤を充填したり、カムピースとカム軸とをスポット溶接
で結合を高めたり、カムピース内径部スプラインに僅か
なテーパーを設けたりする手法は必要なく、さらにカム
及びギヤを高精度の焼結成形体とすることにより、組立
後の機械加工を省けるため大幅にコストを低減できるカ
ムシャフトの製作が可能となる。
方向にかみ合い歯を創製する従来工法と、上記に示した
材質の熱処理硬度の適用によりJIS SMF5種ある
いは8種の焼結材料使用が可能となり、圧入の結合強度
は十分であり、カムピースとカム軸との空隙に金属ロウ
剤を充填したり、カムピースとカム軸とをスポット溶接
で結合を高めたり、カムピース内径部スプラインに僅か
なテーパーを設けたりする手法は必要なく、さらにカム
及びギヤを高精度の焼結成形体とすることにより、組立
後の機械加工を省けるため大幅にコストを低減できるカ
ムシャフトの製作が可能となる。
【0026】又カム軸の材料として、通常入手可能でじ
ん性がよくしかも取扱容易な機械構造用炭素鋼JIS
G 4051のS45C材も使用可能でありさらにコス
トの低減をはかることができる。
ん性がよくしかも取扱容易な機械構造用炭素鋼JIS
G 4051のS45C材も使用可能でありさらにコス
トの低減をはかることができる。
【図1】本発明の実施例のカムシャフトの側面断面図
【図2】図1のA部詳細図
【図3】図1のカムシャフトを右側から見た図
【図4】図3のB部詳細図
【図5】疲労試験の結果を示すグラフ。
【図6】従来のカムシャフトを示す断面図
【図7】図6のII−II断面図
【図8】従来のカムシャフトの製造工程を示す図2応当
図
図
10…カムシャフト、11…カム軸、11a…転造突出
部、12,13…カムピース、12a…スプライン、1
2b…面取り部、14…歯車。
部、12,13…カムピース、12a…スプライン、1
2b…面取り部、14…歯車。
Claims (2)
- 【請求項1】 カムピース及び歯車の取付け位置に圧入
幅に亙って多数の円周方向の台形溝を転造したカム軸
に、内筒面に軸方向のスプラインを設けた前記カムピー
ス及び歯車を圧入結合して製造されるカムシャフトにお
いて、前記鋼材製のカム軸の転造部硬度(Hs)をHR
C11〜20とし、これに圧入される前記カムピース及び歯
車は内周面硬度(Hk)がカム軸の材料の硬度よりHR
C10〜40大きい範囲の〔Hk=Hs+HRC(10〜4
0)〕材料とし、前記カムピース及び歯車のスプライン
の1端部が面取りしてあり、これらをスプラインの面取
り側よりカム軸に圧入するとき、前記カムピース及び歯
車のスプライン端がカム軸の転造膨出部を塑性変形及び
剪断しながらかみ合い歯を創製し、圧入結合されること
を特徴とする部品圧入カムシャフト。 - 【請求項2】 請求項1に記載のカムシャフトにおい
て、カムピース及び歯車を焼結合金材料としたことによ
り加工工数を減少したことを特徴とするカムシャフト。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27032494A JP3408644B2 (ja) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | 部品圧入カムシャフト |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27032494A JP3408644B2 (ja) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | 部品圧入カムシャフト |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08105307A true JPH08105307A (ja) | 1996-04-23 |
JP3408644B2 JP3408644B2 (ja) | 2003-05-19 |
Family
ID=17484685
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27032494A Expired - Fee Related JP3408644B2 (ja) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | 部品圧入カムシャフト |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3408644B2 (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004009074B3 (de) * | 2004-02-23 | 2005-07-07 | Thyssenkrupp Automotive Ag | Gebauter Mehrfachnocken |
WO2006077817A1 (ja) * | 2005-01-19 | 2006-07-27 | Mitsuba Corporation | ギア歯車およびギア歯車形成用の転造ダイス |
KR100682999B1 (ko) * | 2005-07-08 | 2007-02-15 | 주식회사 에스 피 지 | 기어와 스핀들의 결합 구조 및 그 결합 방법 |
JP2007518032A (ja) * | 2004-01-12 | 2007-07-05 | バーグラー,ロバート | カムシャフト製造に関する配置と方法 |
CN100439661C (zh) * | 2003-12-12 | 2008-12-03 | 本田技研工业株式会社 | 凸轮轴、制造用于凸轮轴的凸轮的方法以及制造用于凸轮轴的轴的方法 |
JP2013513747A (ja) * | 2009-12-09 | 2013-04-22 | ティッセンクルップ プレスタ テックセンター アクチエンゲゼルシャフト | 組立式のカム軸、カム軸基体及び組立式のカム軸を製造する方法 |
KR20150135526A (ko) * | 2013-03-30 | 2015-12-02 | 티센크룹 프레스타 텍센터 아게 | 고정 요소들을 갖는 클램핑 네스트 |
JP2017524852A (ja) * | 2014-05-16 | 2017-08-31 | ティッセンクルップ プレスタ テックセンター アクチエンゲゼルシャフト | カムシャフト組立体の製造方法 |
CN108442990A (zh) * | 2018-06-14 | 2018-08-24 | 成都金顶精密铸造有限公司 | 一种组合式凸轮轴 |
-
1994
- 1994-10-07 JP JP27032494A patent/JP3408644B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US10557381B2 (en) | 2013-03-30 | 2020-02-11 | Thyssenkrupp Presta Teccenter Ag | Clamping nest having fixing elements |
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CN108442990B (zh) * | 2018-06-14 | 2024-02-13 | 成都金顶精密铸造有限公司 | 一种组合式凸轮轴 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3408644B2 (ja) | 2003-05-19 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20021015 |
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