JPH10339110A - 組立式カムシャフト - Google Patents
組立式カムシャフトInfo
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- JPH10339110A JPH10339110A JP16354297A JP16354297A JPH10339110A JP H10339110 A JPH10339110 A JP H10339110A JP 16354297 A JP16354297 A JP 16354297A JP 16354297 A JP16354297 A JP 16354297A JP H10339110 A JPH10339110 A JP H10339110A
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- Japan
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- peripheral portion
- cam
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Abstract
組立式カムシャフトを提供する。 【解決手段】カムロブ2は、シャフト部1に取り付けら
れる前に、外周部の表面硬さより前記開口内周部の硬さ
の方が低くなるよう熱処理されており、取付後のカムロ
ブ2の基円部2b外周の最大応力が、焼入による圧縮残
留応力を無視した時に45kgf/mm2以下の引張応
力となるよう、拡径量が調整されているので、カムロブ
2の割れる恐れの低い組立式カムシャフトとなってい
る。
Description
し、特に内燃機関に用いられる組立式のカムシャフトに
関する。
て、クランクシャフトの回転に同期して吸排気弁を開閉
させるカムシャフトが設けられている。カムシャフト
は、開閉させる吸排気弁に対応した数のカム部を有し、
クランクシャフトから取り出された動力により、チェー
ンやタイミングベルト等を介して回転駆動されるように
なっている。
由により、カムシャフトは、一体鋳造により形成され、
その後焼き入れ等の加工がなされていた。しかるに、近
年においては、内燃機関の高性能化、小型軽量化の要求
が高まり、カムシャフトも従来の一体鋳造品から、シャ
フト部としての中空の鋼管に、合金鋼材や焼結材のカム
ロブを組み合わせた、いわゆる組立式カムシャフトが採
用されるに至った。
として、トリントンタイプのカムシャフトがある(特開
平1−125506号公報参照)。トリントンタイプの
カムシャフトは、軸線方向の溝を内周に設けたカムロブ
に、小さなスキマをもって鋼管を通し、カムロブの位
置、位相決めを行った後、上記軸方向の溝に対応する突
起を持ったマンドレルを鋼管内に挿通することにより鋼
管を拡管し、カムロブを鋼管に固定したものである。
造により内径の溝を含めて形成され、その後熱処理によ
りカムロブ全体の硬さ、強度を上げて使用されるものが
一般的となっている。
にして形成されるカムシャフトは、鋼管の内側から機械
的に拡管し、カムロブ内周部と鋼管外周部に相対的な締
め代を生じさせ相互に固定するものであるため、カムロ
ブには円周方向の引張り応力が生じ、この引張り応力は
外周側より内周側が大となる。またカムロブの締付け力
により鋼管が変形するため、カムロブの幅の中央部より
両端側の引張り応力の方が高くなる傾向がある。
ェル硬さHrc60程度に焼入れされているので、耐摩
耗性に優れるもののほとんど伸びが無く、脆性材料に近
い性質を有する。さらに、カムロブ内周部には軸線方向
の溝が形成されているため、断面形状が急変する部分を
有し、そのため応力集中による過大な応力が発生し易く
なっている。従って、鋼管外径とカムロブ内径の寸法精
度を極めて厳格に管理しなければならず、僅かな寸法差
によって拡管時に割れを招来する恐れがある。また、拡
管時に問題がなかった場合でも、拡管後に遅れ破壊また
は応力腐食割れ等を招来する恐れがある。
に割れを生じる恐れの低い組立式カムシャフトを提供す
ることを目的とする。
本願発明による組立式カムシャフトは、外周部に基円部
とカムノーズとを有するカムロブの開口内に管を挿入し
た後、前記管を拡径することにより、前記管の外周に前
記カムロブを取り付けた組立式カムシャフトであって、
前記カムロブは、前記管に取り付けられる前に、外周部
の表面硬さより前記開口内周部の硬さの方が低くなるよ
う熱処理されており、取付後の前記カムロブの基円部外
周の最大応力が、焼入による圧縮残留応力を無視した時
に45kgf/mm2以下の引張応力となるよう、拡径
量が調整されている。
前記カムロブは、前記管に取り付けられる前に、外周部
の表面硬さより前記開口内周部の硬さの方が低くなるよ
う熱処理されており、取付後の前記カムロブの基円部外
周の最大応力が、焼入による圧縮残留応力を無視した時
に45kgf/mm2以下の引張応力となるよう、拡径
量が調整されているので、カムロブの割れる恐れの低い
組立式カムシャフトとなっている。
態につき説明する。図1は、本実施の形態にかかる組立
式カムシャフトの正面図である。図2は、図1の組立式
カムシャフトをII−II線で切断し矢印方向に見た図
である。図3は、図1の組立式カムシャフトをIII−
III線で切断し矢印方向に見た図である。
周に8つのカムロブ2と、4つのジャーナル3とを設け
ている。
れている。カムロブ2は、その外周において基円部2b
と、基円部より半径方向外方に突出したカムノーズ2a
とを有する。また、カムロブ2は基円部2bに同軸な円
形開口2dを形成している。円形開口2dの内周には、
軸線方向に延在する溝2cが周方向に等間隔に8つ形成
されている。
ャフトの製造方法を説明する。まずカムロブは、高炭素
クローム鋼の中実丸棒から、熱間多段フォーマーによ
り、個々に剪断、熱間成形、開口部の打ち抜き等を行
い、カム形状に成形した後焼鈍し、必要に応じて調質し
た後、カムロブの外周部を高周波誘導加熱により焼き入
れを行う。その結果カムロブ外周部には図2中に二点鎖
線Aで示すような範囲の焼き入れ組織を得る。具体的な
焼き入れ深さは、基円部2bでは1.8mm程度となっ
ている。
さはロックウェル硬さHrc60前後となる。高周波焼
入による基円部2b表面の残留圧縮応力は、おおよそ1
5kgf/mm2以上である。
旋削及びブローチ加工を施し、シャフト部1の外形に合
わせて精密な寸法を形成する。ここで、開口2dの内周
部には高周波焼入の影響が及ばないようにしているた
め、内周部の硬さは、一般的な機械加工ができる硬さの
上限であるロックウェル硬さHrc32以下とすること
ができる。なお、内径加工精度は、おおよそ±0.02
5mmである。
ャーナル部3の断面を示す。この実施の形態では、ジャ
ーナル3を形成するリング部材には、内径の軸方向の溝
は加工されていない。リング部材は、特に熱処理の制限
はないが、ロックウェル硬さでHrc40以下に調質さ
れる。
ル3とを形成した後、まずノーズピース4に鋼管を圧入
し、中空の鋼管からなるシャフト部1の外周に、わずか
に内径の大きいカムロブ2とジャーナル3を、不図示の
治具を用いて所定の位置、所定の位相で保持した後、鋼
管の内径よりやや外径の大きなマンドレル(不図示)を
シャフト部1内に、その他端から挿通してシャフト部1
を拡径し、それによりカムロブ2、ジャーナル3をシャ
フト部1に固定する。なお、カムロブ2の内周部は、上
述したように硬さが低いため、容易に塑性変形し、それ
によりシャフト部1の拡径時における応力の局所的上昇
による割れを防止している。
寸法を調整して、カムロブ2の外周部の最大引張り残留
応力が、高周波焼入による圧縮残留応力を無視したとき
に45kgf/mm2以下となるようにしている。
は、挿通したマンドレルの外周に設けられた軸線方向突
起により、軸線方向凹部1aが形成されており、その角
度位置は、カムロブ2の軸線方向溝2cに対応してい
る。
カムロブ2を図2のIV−IV線に沿って切断した断面
図である。カムロブ2の内周の軸線方向端面には、軸線
方向に1mmの幅を持つ面取り2eが形成されている。
方向の引張り応力の軸方向の分布を示す図である。図5
の縦軸は引っ張り応力の大きさを示し、下に向かうほど
応力は増大する。一方、図5の横軸は、図4に示すカム
ロブ2における応力発生位置を示す。
合、シャフト部1はカムロブ2の締付け力により小径側
に変形するから、引張り応力はカムロブ2内周の両端面
で高く、幅方向の中央で低くなる。面取り2eが無い場
合の引張り応力分布を鎖線で、面取り2eがある場合の
引張り応力分布を実線で示す。図5より明らかである
が、面取り2eを施すことにより、両端面の引張り応力
値の最大値を低減することが出来る。
周方向の引張り応力の分布を示す図である。図6におい
て、カムロブ2の内部に生ずる引っ張り応力の大きさを
矢印の長さで表している。なお、この図ではカムロブ2
内周の軸方向の溝は省略している。
管されるときカムロブ2の外周側より内周側の引張り応
力が高くなる傾向にある。
外周の円周方向引張り応力と、遅れ破壊感受性試験(浸
酸腐食試験)の結果を示す図である。図7において、縦
軸は高周波焼き入れによる圧縮残留応力を無視したとき
の最大引張り残留応力であり、横軸は割れが生じた時間
である。バツ印は割れが生じた供試品であり、マル印は
割れが生じなかった供試品である。
一定値以下に設定すれば、遅れ破壊は生じないことがわ
かる。即ち、本実施の形態による組立式カムシャフトに
よれば、最大引張り残留応力が45kgf/mm2以下
であるので、十分な遅れ破壊耐性を有することになる。
式カムシャフトにおいては、カムロブ2外周形状部を高
周波焼入れして、カムロブ2外周部に高周波焼入による
圧縮残留応力部分を形成して、拡管時に発生する引張り
応力の一部をキャンセルしているので、割れにくい組立
式カムシャフトとなっている。
な、あるいは一般的な機械加工が可能な、硬さの低い部
分を残しているので、焼入れ後に内径部を旋削、ブロー
チ等で所定の寸法形状に仕上げることができ、それによ
り、熱処理変形により内径精度が悪化しても、これを補
正でき、もって精度悪化に基づく応力のバラツキを抑え
ている。
いて、上述したようにその硬さを抑えているので、内周
部が弾塑性変形することにより応力を平準化し、割れに
至るのを防ぐことが出来るようにしている。塑性変形可
能な硬さで塑性変形させてしまえば、応力集中が生じて
も割れる恐れは低いことによる。
ムロブ2に生ずる引張り応力は、図6に示すように、外
周側より内周側で大きく、溝部2cは応力集中によって
さらに内周部の応力の最大値を上げるが、高周波焼入を
用いることにより内周側の硬さを下げることができる。
それにより、遅れ破壊を生じ易い内周部の高硬度、高引
張り残留応力の部分をなくすことができる。遅れ破壊
は、硬さと残留応力と環境に左右されるが、硬さを下げ
てしまえば硬さの低いところから遅れ破壊が発生するこ
とはない。
e)加工することにより、シャフト部1の拡管によって
生じるカムロブ2端面外周部での、円周方向引張り応力
の増大を抑えることができる。内周部から割れなけれ
ば、割れは外周部から発生するので、外周部の応力の最
大値を下げることにより、さらに耐割れ性を高めること
ができる。
寸法を調整して、カムロブ2の外周部の最大引張り残留
応力が、高周波焼入による圧縮残留応力を無視したとき
に45kgf/mm2以下に抑えているので、遅れ破壊
をより効果的に防止できる。
してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈さ
れるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることは
もちろんである。
式カムシャフトによれば、カムロブは、管に取り付けら
れる前に、外周部の表面硬さより前記開口内周部の硬さ
の方が低くなるよう熱処理されており、取付後の前記カ
ムロブの基円部外周の最大応力が、焼入による圧縮残留
応力を無視した時に45kgf/mm2以下の引張応力
となるよう、拡径量が調整されているので、カムロブの
割れる恐れの低い組立式カムシャフトとなっている。
面図である。
断し矢印方向に見た図である。
で切断し矢印方向に見た図である。
図2のIV−IV線に沿って切断した断面図である。
応力の軸方向の分布を示す図である。
り応力の分布を示す図である。
向引張り応力と、遅れ破壊感受性試験(浸酸腐食試験)
の結果を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 外周部に基円部とカムノーズとを有する
カムロブの開口内に管を挿入した後、前記管を拡径する
ことにより、前記管の外周に前記カムロブを取り付けた
組立式カムシャフトにおいて、 前記カムロブは、前記管に取り付けられる前に、外周部
の表面硬さより前記開口内周部の硬さの方が低くなるよ
う熱処理されており、取付後の前記カムロブの基円部外
周の最大応力が、焼入による圧縮残留応力を無視した時
に45kgf/mm2以下の引張応力となるよう、拡径
量が調整されている組立式カムシャフト。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16354297A JP3368802B2 (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 組立式カムシャフト |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16354297A JP3368802B2 (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 組立式カムシャフト |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10339110A true JPH10339110A (ja) | 1998-12-22 |
JP3368802B2 JP3368802B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=15775874
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16354297A Expired - Lifetime JP3368802B2 (ja) | 1997-06-06 | 1997-06-06 | 組立式カムシャフト |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3368802B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1273769A2 (en) | 2001-07-03 | 2003-01-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | Cam lobe piece of built-up type camshaft |
WO2003033948A1 (de) * | 2001-10-11 | 2003-04-24 | Salzgitter Antriebstechnik Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum verbinden von bauteilen mit hohlwellen, vorzugsweise zur herstellung von nockenwellen und danach hergestellte nockenwelle |
-
1997
- 1997-06-06 JP JP16354297A patent/JP3368802B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1273769A2 (en) | 2001-07-03 | 2003-01-08 | Nissan Motor Co., Ltd. | Cam lobe piece of built-up type camshaft |
EP1273769A3 (en) * | 2001-07-03 | 2003-10-15 | Nissan Motor Co., Ltd. | Cam lobe piece of built-up type camshaft |
WO2003033948A1 (de) * | 2001-10-11 | 2003-04-24 | Salzgitter Antriebstechnik Gmbh & Co. Kg | Verfahren zum verbinden von bauteilen mit hohlwellen, vorzugsweise zur herstellung von nockenwellen und danach hergestellte nockenwelle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3368802B2 (ja) | 2003-01-20 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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