(57)【要約】【課題】ベースカムの外周面からのローラの突出量を適切に管理する。【解決手段】カムシャフト２０用のカムシャフト取付孔３１ｈとローラシャフト３３用のローラシャフト取付孔３１ｍとが穿孔されたベースカム３１と、ローラシャフト３３を介してベースカム３１に回転自在に組み付けられるローラ３２とを有するカムの製造方法であって、カムシャフト取付孔３１ｈとローラシャフト取付孔３１ｍとを支持して、ベースカム３１の外周面を研削する研削工程を備える。研削工程は、外周面を予め設定された切り込み量で研削する第一研削工程と、第一研削工程後にカムシャフト取付孔３１ｈの中心Ｓとローラシャフト取付孔３１ｍの中心Ｔとを結ぶ直線方向であって中心Ｔからベースカム３１のバルブリフト部の縁部３１ｃまでの先端寸法を取得し、この先端寸法が予め設定された長さＢになるように外周面をさらに研削する第二研削工程と、を有する。【選択図】図２
2014190261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフトが挿通されるカムシャフト取付孔とローラシャフトが挿通されるローラシャフト取付孔とが穿孔されたベースカムと、前記ローラシャフトを介して前記ベースカムに回転自在に組み付けられるローラとを有するカムの製造方法であって、
前記カムシャフト取付孔と前記ローラシャフト取付孔とを支持して、前記ベースカムの外周面を研削する研削工程を備え、
前記研削工程は、
前記外周面を予め設定された切り込み量で研削する第一研削工程と、
前記第一研削工程後に、前記カムシャフト取付孔の中心と前記ローラシャフト取付孔の中心とを結ぶ直線方向であって前記ローラシャフト取付孔の中心から前記ベースカムのバルブリフト部の縁部までの先端寸法を取得し、前記先端寸法が予め設定された長さになるように前記外周面をさらに研削する第二研削工程と、を有する
ことを特徴とする、カムの製造方法。
【請求項２】
前記第二研削工程において、前記ベースカムの前記直線方向の寸法である部材寸法を計測することで前記先端寸法を取得する
ことを特徴とする、請求項１記載のカムの製造方法。
【請求項３】
前記第二研削工程の前に、タペットとの非接触部に平面状の平坦部を加工する平坦部加工工程を備え、
前記第二研削工程において、前記平坦部から前記ベースカムの縁部までの長さを計測することで前記先端寸法を取得する
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のカムの製造方法。
【請求項４】
前記ベースカムの加工に際して前記カムシャフト取付孔と前記ローラシャフト取付孔とを一つずつ仕上げ加工する仕上げ加工工程を備えた
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のカムの製造方法。
【請求項５】
前記仕上げ加工工程において、前記カムシャフト取付孔を先に加工し、前記カムシャフト取付孔を基準として前記ローラシャフト取付孔を加工する
ことを特徴とする、請求項４記載のカムの製造方法。
【請求項６】
前記研削工程は、少なくともエンジンの気筒毎の前記ベースカムを重ねて一緒に加工する
ことを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載のカムの製造方法。
【請求項７】
前記研削工程終了後に、前記ベースカムの窒化処理を行う
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載のカムの製造方法。
【請求項８】
前記ベースカムの前記カムシャフト取付孔及び前記ローラシャフト取付孔に防炭処理を施した後、前記ベースカムの焼入れ焼戻し処理を行い、その後、前記研削工程を実施する
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載のカムの製造方法。
【請求項９】
前記ベースカムの仕上げ加工に先立って前記ベースカムの焼入れ焼戻し処理を行う
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載のカムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの動弁機構を構成するローラ付きカムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの動弁機構を構成するカムの一種として、ローラ付きのカムが知られている。例えば特許文献１，２には、ベース円部とバルブリフト部とを有するベースカムにローラが取り付けられたカムが開示されている。ローラは、バルブリフト部の先端に形成された切欠部に設けられており、その外周面の一部がバルブリフト部の外周面よりも外側に突出するように取り付けられている。このようなローラ付きのカムは、カムシャフトに組み付けられ、エンジンのクランクシャフトと連動してカムシャフトとともに回転し、バルブの基端部に設けられるタペットを駆動する。
【０００３】
ローラ付きカムは、カムシャフトが回転すると、まずはベースカムのバルブリフト部がタペットと接触し、タペットを押圧する。バルブリフト部は、カムの回転に伴ってタペットを押し下げていく。そして、ある回転角でタペットとの接触位置がバルブリフト部からローラへと移り、今度はローラがタペットを押圧することになる。ローラは、タペット上を転がりながら移動してタペットを押し下げ、ついにはバルブリフト量が最大となる。
【０００４】
その後は、バルブリフト量が減少し、タペットとの接触位置がローラからバルブリフト部へと変化して、再びバルブリフト部がタペットを押圧することになる。そして、バルブリフト部がタペットから離れて、ベース円部がタペットに対向するとバルブリフト量はゼロとなる。このように、ローラ付きのカムは、ローラがタペット上を転がりながら移動してタペットを押圧する分、ローラが付いていないカムに比べて摩擦を低減することができる。また、ローラ自体がタペット上で回転するため、低回転域でのカム駆動トルクを低減することができるなど、優れた効果が得られるとされている。
【０００５】
ローラ付きのカムの場合、ローラがタペット上を転がる長さ（すなわち、ローラとタペットとが接触している接触長さ）が長いほど摩擦を低減することが可能であり、摩擦低減は燃費の向上に繋がる。ローラがタペット上を転がる長さは、ベースカムの形状が同一であれば、ベースカムの外周面から突出するローラの突出量が大きいほど長くなる。そのため、摩擦をより低減させるためには、ローラの突出量は大きい方が好ましい。
【０００６】
一方で、ローラの突出量は、タペットがベースカムとローラとを乗り換えるタイミングを決定するため、ローラの突出量によっては、タペットがベースカムとローラとを乗り換える時に発生する振動が大きくなる可能性がある。乗り換え時の振動が大きくなれば、騒音の発生や摩耗の進行という課題が生じるばかりでなく、エンジン筒内で発生したノックとの判別が困難な場合が生じてノック制御に影響を及ぼすおそれがある。また、カムに追従した適切なバルブ動作を得ることができず、設計どおりのエンジン性能を得ることができない可能性もある。そのため、ローラ付きのカムは、設計段階において摩擦低減と振動抑制とを両立できる最適な突出量が設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−８０３７２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２０２３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ローラ付きのカムは、ベースカムにカムシャフトとローラシャフトとを挿通させるための孔部がそれぞれ加工され、さらに外周面（カム面）が仕上げ加工された後で、ローラが組み付けられて完成する。しかしながら、ベースカムが設計通りの形状に加工されていないと、同じローラを組み付けても同一の突出量を有するカムを製造することはできない。つまり、ベースカムの加工精度によって、ローラの突出量に微妙な誤差が生じるおそれがあり、最適な突出量が設定されたとしても、突出量を適切に管理することが難しい。
【０００９】
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、ベースカムの外周面から突出するローラの突出量を適切に管理することができるようにした、カムの製造方法を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）ここで開示するカムの製造方法は、カムシャフトが挿通されるカムシャフト取付孔とローラシャフトが挿通されるローラシャフト取付孔とが穿孔されたベースカムと、前記ローラシャフトを介して前記ベースカムに回転自在に組み付けられるローラとを有するカムの製造方法であって、前記カムシャフト取付孔と前記ローラシャフト取付孔とを支持して、前記ベースカムの外周面を研削する研削工程を備える。前記研削工程は、前記外周面を予め設定された切り込み量で研削する第一研削工程と、前記第一研削工程後に、前記カムシャフト取付孔の中心と前記ローラシャフト取付孔の中心とを結ぶ直線方向であって前記ローラシャフト取付孔の中心から前記ベースカムのバルブリフト部の縁部までの先端寸法を取得し、前記先端寸法が予め設定された長さになるように前記外周面をさらに研削する第二研削工程と、を有することを特徴としている。
【００１１】
（２）前記第二研削工程において、前記ベースカムの前記直線方向の寸法である部材寸法を計測することで前記先端寸法を取得することが好ましい。
（３）前記第二研削工程の前に、タペットとの非接触部に平面状の平坦部を加工する平坦部加工工程を備え、前記第二研削工程において、前記平坦部から前記ベースカムの縁部までの長さを計測することで前記先端寸法を取得することが好ましい。なお、前記（２）に従属する場合は、前記タペットとの非接触部で前記部材寸法となる部分（すなわち、前記バルブリフト部の先端部あるいは前記先端部から180度ずれた前記ベース円部の縁部）に前記平坦部を加工することが好ましい。
【００１２】
（４）前記ベースカムの加工に際して前記カムシャフト取付孔と前記ローラシャフト取付孔とを一つずつ加工する仕上げ加工工程を備えたことが好ましい。
（５）このとき、前記仕上げ加工工程において、前記カムシャフト取付孔を先に加工し、前記カムシャフト取付孔を基準として前記ローラシャフト取付孔を加工することがより好ましい。
（６）また、前記研削工程は、少なくともエンジンの気筒毎の前記ベースカムを重ねて一緒に加工することが好ましい。
【００１３】
（７）また、前記研削工程終了後に、前記ベースカムの窒化処理を行うことが好ましい。
（８）あるいは、前記ベースカムの前記カムシャフト取付孔及び前記ローラシャフト取付孔に防炭処理を施した後、前記ベースカムの焼入れ焼戻し処理を行い、その後、前記研削工程を実施することが好ましい。前記焼入れ焼戻し処理は、前記ベースカムの表面硬度を高める表面硬化処理としての表面焼入れ処理であり、高周波焼入れ焼戻し処理がより好ましい。
（９）または、前記ベースカムの仕上げ加工に先立って前記ベースカムの焼入れ焼戻し処理を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
開示のカムの製造方法によれば、第一研削工程後に第二研削工程が設けられているため、ベースカムの加工精度を高めることができ、ローラの突出量を設定通りにすることができる。例えば研削砥石が摩耗していたとしても、ベースカムのローラシャフト取付孔の中心からバルブリフト部の縁部までの寸法を設定通りに加工することができる。そのため、予め用意しておいた外径のローラをベースカムに組み付けることで、所望の突出量を有するカムを製造することができる。つまり、ローラの突出量を適切に管理することができる。
【００１５】
これにより、摩擦を低減させて燃費を向上させることができ、さらにタペットがベースカムとローラとを乗り換えるときの振動の増大を防止することができる。なお、ベースカムに組み付けるローラは、所望の突出量が得られるような外径を有する一種類のローラを用意すればよいため、コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】一実施形態に係るカムの製造方法を示すフローチャートである。
【図２】一実施形態に係るカムの製造方法により製造されるカムの構造を示す模式図であり、（ａ）はベースカムの正面図、（ｂ）はカムをカムシャフトに組み付けた状態の側面図である。
【図３】一実施形態に係るカムの製造方法の研削工程について例示した模式図である。
【図４】変形例に係るカムの製造方法を説明するためのバルブリフト部の先端の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を用いて実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。
［１．カムの構造］
まず、本実施形態に係る製造方法で製造されるカムの構造について、図２（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。図２（ａ）はベースカム３１の正面図、図２（ｂ）はカムローブ（カム）３０をカムシャフト２０に組み付けた状態の側面図である。図２（ａ）には、ローラ３２を二点鎖線で示す。
【００１８】
本実施形態に係る製造方法で製造されるカムローブ３０は、エンジンのクランクシャフト（何れも図示略）と連動して回転するカムシャフト２０に組み付けられ、カムシャフト２０とともに回転する。カムシャフト２０及びカムローブ３０からなるカム構造１０は、エンジンの各気筒における吸気弁又は排気弁（以下、バルブという）の基端部が接続されるタペット（何れも図示略）を駆動してバルブを開閉させる。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、カムシャフト２０は中空のパイプで構成され、エンジンのクランクシャフトからタイミングチェーンやタイミングベルト（何れも図示略）を介して回転が伝達されて回転する。カムシャフト２０の軸方向には、バルブを開閉するためのカムローブ３０が、バルブの個数に応じて複数固定されている。カムローブ３０は、何れも同様の構成を有しているため、ここでは一つのカムローブ３０を示し、その構造について説明する。
【００２０】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、カムローブ３０は、カム本体であるベースカム３１と、ベースカム３１に取り付けられるローラ３２とから構成される。ベースカム３１は、ベース円部３１ａとバルブリフト部３１ｂとから形成されており、外周面（カム面）が周方向全体に亘って連続している。ベース円部３１ａとバルブリフト部３１ｂとの境界線を図２（ａ）中に二点鎖線で示している。ベース円部３１ａは、ベースカム３１の円形の部分であり、中央にカムシャフト２０が取り付けられる円形の孔部３１ｈ（以下、カムシャフト取付孔３１ｈという）が形成されている。言い換えると、ベース円部３１ａは、カムシャフト取付孔３１ｈの軸心Ｓからの距離が一定の部分に対応する。
【００２１】
バルブリフト部３１ｂは、ベース円部３１ａから外側に突出した部分であり、タペットの頂面を押圧してバルブを開閉動作させる部分である。バルブリフト部３１ｂは、ベースカム３１の幅方向（カムシャフト２０が挿通される方向）の中間部に、その先端部（カムトップ部）３１ｃから外周面を切り欠いて形成された切欠部３１ｎを有する。この切欠部３１ｎには、後述するローラ３２がベースカム３１に対して回転自在となるように設けられる。
【００２２】
ベースカム３１に欠成された切欠部３１ｎの幅方向両側には、対向する一対のヨーク部３１ｙ，３１ｙが形成される。このヨーク部３１ｙ，３１ｙには、幅方向に貫通した孔部３１ｍ，３１ｍが一直線上に設けられている。孔部３１ｍは、その軸心Ｔがベース円部３１ａに形成されたカムシャフト取付孔３１ｈの軸心Ｓと平行になるように形成されている。この孔部３１ｍには、ローラ３２をベースカム３１に取り付けるためのローラシャフト３３が挿通され、かしめにより組み付けられて固定される。以下、この孔部３１ｍをローラシャフト取付孔３１ｍという。
【００２３】
ローラ３２は、その中心にローラシャフト３３が挿通される貫通孔３２ｈを有しており、ローラシャフト３３がローラシャフト取付孔３１ｍと貫通孔３２ｈとに挿通されることで、ベースカム３１に取り付けられる。ローラ３２は、その外周面の一部がバルブリフト部３１ｂの先端部３１ｃの外周面よりも外側に突出するように取り付けられる。この先端部３１ｃからのローラ３２の突出量ｘは、ローラ３２の外径ｒと、ローラシャフト取付孔３１ｍの中心Ｔから先端部３１ｃまでの長さＢとの差（ｘ＝ｒ−Ｂ）である。
【００２４】
長さＢは、カムシャフト取付孔３１ｈの中心Ｓとローラシャフト取付孔３１ｍの中心Ｔとを結ぶ直線方向であって、ローラシャフト取付孔３１ｍの中心Ｔからバルブリフト部３１ｂの先端部３１ｃ（縁部）までの寸法である。言い換えると、二つの中心Ｓ，Ｔを通る直線とバルブリフト部３１ｂの輪郭線との交点からローラシャフト取付孔３１ｍの中心Ｔまでの距離である。ここでは、長さＢはローラシャフト取付孔３１ｍの中心Ｔからベースカム３１の縁部までの長さが最小となるため、以下の説明では長さＢを最小長さＢとも呼ぶ。
【００２５】
［２．製造方法］
次に、本実施形態に係る製造方法について、図２（ａ），（ｂ）及び図３を用いて、使用する機械を例示しながら説明する。図３は、研削加工を概念的に示したものであり、図中実線はベースカム３１の最終形状（完成したベースカム３１）を示し、一点鎖線は加工工程の前段階で鍛造によって成形され、荒加工が施された鍛造品４０の形状を示す。また、実線と一点鎖線との間の破線は、第一研削工程後のベースカム４１の形状を示す。なお、わかりやすくするために実線と一点鎖線と破線との間を大きく示している。
【００２６】
本製造方法は、ローラ３２の突出量ｘの設定工程と、ベースカム３１の荒加工工程，仕上げ加工工程，研削工程及び表面硬化処理工程と、ベースカム３１にローラ３２を組み付ける組付工程とを備えている。カムローブ３０は、エンジンのバルブの個数に応じて複数製造され、製造された複数のカムローブ３０は、所定の位置に所定の角度でカムシャフト２０に組み付けられ、カム構造１０となる。
【００２７】
まず、ベースカム３１の外周面からローラ３２が突出する突出量ｘを設定するとともに、ローラ３２を用意する。この突出量ｘは、タペットがベースカム３１とローラ３２とを乗り換えるタイミング（カムシャフト２０の回転角）と、ローラ３２がタペット上を転がる長さ（すなわち、ローラ３２とタペットとが接触している接触長さ）とを決定する。乗り換えのタイミングは、ベースカム３１とローラ３２との乗り換える時に発生する振動の大きさに影響し、ローラ３２とタペットとの接触長さは摩擦低減に寄与する。そこで、乗り換え時にできるだけ振動が発生せず（振動が発生したとしてもその振動が小さくなり）、接触長さができるだけ長くなるような突出量ｘを設定する。
【００２８】
ローラ３２は、同一の外径ｒのもの（すなわち、一種類のローラ３２）をカムローブ３０の個数だけ用意する。
また、ベースカム３１の各工程の前段階として、ベースカム３１の基礎となる部品を鍛造により成形する。成形された鍛造品は、少なくとも正面視で卵型であって一定の厚みを有する。
【００２９】
次に、荒加工工程において、この鍛造品を荒加工して、切欠部３１ｎとなる部分を形成するとともに、カムシャフト取付孔３１ｈ及びローラシャフト取付孔３１ｍとなる部分を穴あけ加工する。また、この鍛造品の外周面を荒加工してベースカム３１の最終的なカムプロフィールに近い形状に形成する。ここでいう最終的なカムプロフィールに近い形状とは、外周面を仕上げ加工（すなわち研削）するだけで、所望のカムプロフィールとなる形状をいう。以下、加工工程前の鍛造品を初期鍛造品４０と呼ぶ。
【００３０】
なお、鍛造の段階で切欠部３１ｎが成形されていてもよく、カムシャフト取付孔３１ｈ及びローラシャフト取付孔３１ｍとなる部分が成形されていてもよいし、外周面がベースカム３１の最終的なカムプロフィールに近い形状に成形されていてもよい。つまり、荒加工工程を省略して、鍛造により成形された鍛造品が初期鍛造品４０であってもよい。
【００３１】
次にベースカム３１の仕上げ加工工程について説明する。この仕上げ加工工程では、例えばＮＣ旋盤のように数値制御で加工が可能な装置を用いてもよく、手作業で加工してもよい。また、仕上げ加工工程ではエンジンの気筒毎の初期鍛造品４０を重ねて一緒に加工する。例えば一気筒に四つのバルブを有するエンジンの場合は、四つの初期鍛造品４０を重ねて一緒に加工する。また、四つの初期鍛造品４０を重ねて加工することが困難な場合は、吸気弁，排気弁毎に初期鍛造品４０を重ねて（すなわち、二つずつ）加工してもよい。
【００３２】
初期鍛造品４０には、まず、カムシャフト取付孔３１ｈとローラシャフト取付孔３１ｍとが一つずつ仕上げ加工される。カムシャフト取付孔３１ｈは、ベース円部３１ａの中心に位置するため位置決めがしやすい。そのため、カムシャフト取付孔３１ｈが先に仕上げ加工され、次いでカムシャフト取付孔３１ｈを基準としてローラシャフト取付孔３１ｍが位置決めされて仕上げ加工される。このようにして卵型の初期鍛造品４０には二つの孔部３１ｈ，３１ｍが形成される。
【００３３】
二つの孔部３１ｈ，３１ｍが形成された初期鍛造品４０は、続く研削工程においてその外周面が研削加工される。図３に示すように、研削工程では、初期鍛造品４０はカムシャフト取付孔３１ｈ及びローラシャフト取付孔３１ｍがそれぞれチャック（固定装置）２で固定されることにより支持される。初期鍛造品４０の外周面には、研削砥石３が高速回転しながら接触する。研削砥石３は、初期鍛造品４０の外周を移動しながら初期鍛造品４０の外周面を研削する。これにより、所望のカムプロフィールを有するベースカム３１が完成する。
【００３４】
本製造方法では、研削工程が第一研削工程と第二研削工程の二段階となっている。第一研削工程では、研削砥石３を予め設定された送り量（切り込み量Ｃ）だけ初期鍛造品４０側へ進めて、外周面を研削する。つまり、第一研削加工では、カムシャフト取付孔３１ｈとローラシャフト取付孔３１ｍとを基準として、初期鍛造品４０の外周面が予め設定された切り込み量Ｃだけ研削される。なお、ここでは切り込み量Ｃは、初期鍛造品４０を実線で示す最終的なベースカム３１の形状（すなわち、所望のカムプロフィール）にするために必要な削り量に設定されている。
【００３５】
初期鍛造品４０の外周面は、第一研削工程により所定の切り込み量Ｃだけ研削されるが、研削砥石３の摩耗量によっては、実線で示すベースカム３１よりも僅かに大きな形状となることがある。完成時のベースカム３１よりも僅かに大きなベースカム４１を図３中に破線で示している。以下、最終的な寸法に形成されていないベースカム４１を、完成時のベースカム３１と区別するために鍛造品４１と呼ぶ。
【００３６】
なお、初期鍛造品４０は二つの孔部３１ｈ，３１ｍを支持した状態で研削されるため、鍛造品４１は最終的なベースカム３１のカムプロフィールと相似形となる。ベースカム３１よりも大きな鍛造品４１に外径ｒのローラ３２を組み付けると、ローラ３２の突出量ｘを設定通りにすることができず、突出量ｘを適切に管理することが難しくなる。そこで、本製造方法では、第一研削工程後に第二研削工程を実施する。
【００３７】
第二研削工程では、鍛造品４１のカムシャフト取付孔３１ｈの中心Ｓとローラシャフト取付孔３１ｍの中心Ｔとを結ぶ直線方向であって、ローラシャフト取付孔３１ｍの中心Ｓからバルブリフト部３１ｂの先端部３１ｃまでの先端寸法Ｂ′を取得する。そして、この先端寸法Ｂ′が予め設定された長さ（すなわち、ベースカム３１の最小長さＢ）になるように外周面をさらに研削する。ここでは、先端寸法Ｂ′はローラシャフト取付孔３１ｍの中心Ｔから鍛造品４１の縁部までの最小長さとなっている。
【００３８】
本実施形態では、この先端寸法Ｂ′を取得するために、鍛造品４１の二つの中心Ｔ，Ｓを結ぶ直線方向の寸法である部材寸法Ａ′を計測する。すなわち、バルブリフト部３１ｂの先端部３１ｃからベース円部３１ａまでの最大長さＡ′を計測する。これは、鍛造品４１の形状が最終的なベースカム３１のカムプロフィールと相似形であるため、ベースカム３１の最大長さＡと最小長さＢとの比率Ｒ（Ｒ＝Ａ／Ｂ）を予め把握しておけば、鍛造品４１の部材寸法Ａ′を計測することで先端寸法Ｂ′を取得することができるからである。つまり、第二研削工程では、第一研削工程において研削された鍛造品４１の部材寸法Ａ′を計測して先端寸法Ｂ′を把握し、この先端寸法Ｂ′がベースカム３１の最小長さＢと同一となるように外周面をさらに研削する。
【００３９】
例えば、完成時のベースカム３１の最大長さＡ，最小長さＢは、設計時に決定するため比率Ｒも決定する。最大長さＡは、最小長さＢと比率Ｒとを乗算したもの（Ａ＝Ｂ×Ｒ）である。そのため、鍛造品４１の部材寸法Ａ′を計測し、この部材寸法Ａ′をベースカム３１の最小長さＢと比率Ｒとを乗算した値（すなわち、最大長さＡ）に一致させれば、鍛造品４１の先端寸法Ｂ′をベースカム３１の最小長さＢに一致させることができる。
【００４０】
なお、第二研削工程は、初期鍛造品４０がベースカム３１となるまでの間に少なくとも一回は実施される。言い換えると、先端寸法Ｂ′を取得して研削後、再び先端寸法Ｂ′を取得して研削する、というように、第二研削工程を何度も実施してもよい。つまり、第二研削工程は、「先端寸法Ｂ′を取得しながら研削する」工程であるといえる。第二研削工程が終了すると、ベースカム３１が完成する。
【００４１】
表面硬化処理工程では、ベースカム３１の仕上げ加工工程終了後に、ベースカム３１に窒化処理を実施する。ここでは、窒化処理として一般的なガス窒化処理が施される。例えば、ベースカム３１を洗浄して油分や汚れ等を除去した後、密閉可能なケース内に収納し、アンモニアガス（ＮＨ3）を吹き込みながら所定温度に所定時間加熱する。これにより、ベースカム３１の表面には硬化層（窒化層）が生成される。なお、窒化処理の具体的な手法は周知の手法を採用可能である。
【００４２】
組付工程では、ローラ３２がベースカム３１に回転自在に組み付けられる。このとき、ローラ３２は、貫通孔３２ｈがベースカム３１のヨーク部３１ｙ，３１ｙに形成されたローラシャフト取付孔３１ｍ，３１ｍと重なり、二つのヨーク部３１ｙ，３１ｙとの隙間が略同等となるように、切欠部３１ｎの幅方向中心部に配置される。この状態で、ローラシャフト３３が、一方のヨーク部３１ｙのローラシャフト取付孔３１ｍに挿通され、続いてローラ３２の貫通孔３２ｈに挿通され、さらに他方のヨーク部３１ｙのローラシャフト取付孔３１ｍに挿通される。そして、ローラシャフト３３の両端部が叩いて潰されることで、ベースカム３１に固定される。以上の工程を経て、カムローブ３０が製造される。
【００４３】
［３．フローチャート］
本実施形態に係るカムの製造方法をまとめると以下のようになる。図１に示すように、まずベースカム３１の外周面からのローラ３２の突出量ｘを設定する（ステップＳ１０）。また、外径ｒのローラ３２を複数用意しておく。一方、ベースカム３１の基礎となる鍛造品を用意し（ステップＳ２０）、荒加工を行って初期鍛造品４０を形成する（ステップＳ３０）。次に仕上げ加工工程を実施する。つまり、ベースカム３１となる初期鍛造品４０にカムシャフト取付孔３１ｈを仕上げ加工し（ステップＳ４０）、次いでカムシャフト取付孔３１ｈを基準としてローラシャフト取付孔３１ｍを仕上げ加工する（ステップＳ５０）。
【００４４】
そして研削工程を実施する。まず、第一研削工程として、仕上げ加工工程で形成した二つの孔部３１ｈ，３１ｍを支持して、予め設定された切り込み量Ｃだけ外周面を研削する（ステップＳ６０）。次に、第二研削工程として、第一研削工程で研削した鍛造品４１の部材寸法Ａ′を計測し（ステップＳ７０）、この部材寸法Ａ′から先端寸法Ｂ′を把握して、鍛造品４１の外周面をさらに研削する（ステップＳ８０）。第二研削工程により、所望のカムプロフィールを有するベースカム３１を形成する。
【００４５】
次いで、ベースカム３１の窒化処理を行い（ステップＳ９０）、最後に組付工程として、ローラ３２の貫通孔３２ｈがローラシャフト取付孔３１ｍ，３１ｍと重なるように、ローラ３２をベースカム３１の切欠部３１ｎに配置する。そして、カムシャフト取付孔３１ｈの軸心Ｓと平行になるようにローラシャフト３３をローラシャフト取付孔３１ｍと貫通孔３２ｈとに挿通して、ローラ３２をベースカム３１に取り付ける（ステップＳ１００）。
【００４６】
［４．効果］
したがって、本実施形態に係るカムの製造方法によれば、第一研削工程後に取得した先端寸法Ｂ′が予め設定された最小長さＢになるように、外周面をさらに研削する第二研削工程が設けられているため、ベースカム３１の加工精度を高めることができ、ローラ３２の突出量ｘを設定通りにすることができる。例えば研削砥石３が摩耗していたとしても、ベースカム３１の最小長さＢを設定通りに加工することができる。そのため、予め用意しておいた外径ｒのローラ３２をベースカム３１に組み付けることで、所望の突出量ｘを有するカムローブ３０を製造することができる。つまり、ローラ３２の突出量ｘを適切に管理することができる。
【００４７】
これにより、摩擦を低減させて燃費を向上させることができ、さらにタペットがベースカム３１とローラ３２とを乗り換えるときの振動の増大を防止することができる。なお、ベースカム３１に組み付けるローラ３２は、所望の突出量ｘが得られるような外径ｒを有する一種類のローラ３２を用意すればよいため、コストを抑えることができる。
【００４８】
また、研削工程では、カムシャフト取付孔３１ｈとローラシャフト取付孔３１ｍとを支持して外周面を研削するため、ベースカム３１の位相ずれを防止し、鍛造品４１の形状をベースカム３１と相似形にすることができる。これにより、先端寸法Ｂ′を直接計測するのではなく、間接的に取得することができる。さらに、鍛造品４１のバルブリフト部３１ｂからベース円部３１ａまでの部材寸法Ａ′は、バルブリフト部３１ｂの先端部３１ｃとベース円部３１ａとを挟んだときの長さに相当するため計測がしやすい。そのため、この部材寸法Ａ′を計測して先端寸法Ｂ′を取得することで、容易に先端寸法Ｂ′を取得することができる。
【００４９】
また、仕上げ加工工程において、ベースカム３１となる初期鍛造品４０に対してカムシャフト取付孔３１ｈとローラシャフト取付孔３１ｍとを一つずつ仕上げ加工するため、一方の孔部を仕上げ加工したときに生じた誤差を、他方の孔部の仕上げ加工のときに修正することができる。これにより、カムシャフト取付孔３１ｈの軸心Ｓとローラシャフト取付孔３１ｍの軸心Ｔとの距離のバラツキを小さくすることができる。
【００５０】
特にここでは、カムシャフト取付孔３１ｈを先に仕上げ加工するため、カムシャフト取付孔３１ｈの位置決めを簡単に精度良く行なうことができる。さらに、このカムシャフト取付孔３１ｈを基準としてローラシャフト取付孔３１ｍを仕上げ加工するため、ローラシャフト取付孔３１ｍの位置決めも容易に行なうことができ、二つの孔部３１ｈ，３１ｍを精度良く加工することができる。
【００５１】
また、仕上げ加工工程及び研削工程においてエンジンの気筒毎の初期鍛造品４０を一緒に加工するため、工数を削減することができるとともに、同一形状のベースカム３１を製造することができる。そのため、気筒毎のポートが複数あるエンジンの場合、タペットがベースカム３１とローラ３２とを乗り換えるタイミングを気筒毎に揃えることができ、音や振動が発生したとしてもそのバラツキを抑制することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、ベースカム３１の表面硬化処理工程として窒化処理を実施している。窒化処理は、マルテンサイト化による硬化ではないため処理温度が比較的低く、ひずみが少ないというメリットがある。そのため、仕上げ加工と研削工程とが終了した後で窒化処理を行うことができ、窒化処理後に再度加工する必要がなく、製造工程を簡素化することができる。つまり、最初にベースカム３１の形状を完成させておき、最後に表面を硬化させるための窒化処理を行えばよいため、ベースカム３１を１チャックで（一度固定したらそのままの状態で）加工することができる。これにより、ベースカム３１の加工精度を高めることができ、製造時間を短縮してコストを削減することもできる。さらに、窒化処理は高い表面硬度を得ることができるため、ベースカム３１の摩耗を防止することができる。
【００５３】
なお、窒化処理は、高周波焼入れ焼戻し処理と比べると表面の硬化層の厚さが薄くなるが、本カムローブ３０は、ベースカム３１の外周面のうち最もヘルツ応力が高くなる先端部３１ｃにはローラ３２が取り付けられており、ベースカム３１の先端部３１ｃはタペットと非接触である。そのため、窒化処理を採用しても、硬化層が消耗してしまうおそれがなく、ベースカム３１の摩耗を適切に抑制することができる。
【００５４】
［５．その他］
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、ベースカム３１となる鍛造品４１の先端寸法Ｂ′を取得する手法は、上記したものに限られない。鍛造品４１の形状は最終的なベースカム３１のカムプロフィールと相似形であるため、ベースカム３１の最小長さＢとの比率を予め把握しておけば、鍛造品４１のどの部分の長さを計測しても先端寸法Ｂ′を取得することができる。また、鍛造品４１の先端寸法Ｂ′を直接計測して取得してもよい。
【００５５】
鍛造品４１の何れかの長さを計測することで先端寸法Ｂ′を取得する場合、図４に示すように、鍛造品４１の外周面の一部に平面状の平坦部３４を加工する平坦部加工工程を追加してもよい。図４では、ベースカム３１のバルブリフト部３１ｂの先端部３１ｃを平面状に加工して、先端部３１ｃに平坦部３４を設けた場合を例示している。なお、先端部３１ｃは、タペットとは接触しない非接触部であるため、平坦部３４がバルブリフト特性に影響を与えることはない。
【００５６】
ベースカム３１に平坦部３４を設ける場合、ベースカム３１を挟んだときに平坦部３４からベースカム３１の縁部までの長さと、最小長さＢとの比率を把握しておけば、第二研削工程において平坦部３４からベース円部３１ａの縁部までの長さを計測することで先端寸法Ｂ′を取得することが可能である。ここでは、平坦部３４をバルブリフト部３１ｂの先端部３１ｃに設けているため、簡単にベースカム３１の最大長さＡに相当する部材寸法Ａ′を計測することができる。また、平坦部３４を設けることで計測誤差を減らすことができ、これにより先端寸法Ｂ′も精度良く取得することができるため、突出量ｘの管理をより適切に行うことができる。なお、平坦部３４を加工する場所は先端部３１ｃに限られず、タペットとの非接触部であればよい。例えば、ベース円部３１ａに形成してもよいし、平坦部３４を二つ加工して、より計測しやすい構造としてもよい。
【００５７】
また、第一研削工程で研削する切り込み量の設定は上記したものに限られない。例えば、切り込み量を最終的なベースカム３１の形状にするために必要な削り量Ｃよりも小さい値に設定し、研削砥石３の摩耗量に関わらず、第一研削工程後に第二研削工程を実施するようにしてもよい。
【００５８】
また、ベースカム３１の表面硬化処理工程は上記した窒化処理に限られず、表面焼入れ等の熱処理や、化学的，物理的な方法でベースカム３１の外周面となる面を硬くする表面硬化処理であってもよい。例えば、高周波焼入れ焼戻し処理によりベースカム３１の表面硬度を高くする場合を説明する。初期鍛造品４０にカムシャフト取付孔３１ｈ及びローラシャフト取付孔３１ｍを仕上げ加工した後、これら孔部３１ｈ，３１ｍに防炭処理を施して、高周波焼入れ焼戻し処理を行う。そして、上記した研削工程を実施する。
【００５９】
防炭処理とは、カムシャフト取付孔３１ｈ及びローラシャフト取付孔３１ｍにそれぞれ防炭剤を塗布し、焼入れ後に脆くなることを防止するための周知の処理である。また、高周波焼入れ焼戻し処理も従来知られている処理方法であり、例えばベースカム３１の周囲に設けたコイルに高周波電流を流してベースカム３１の表面を加熱し、その後急冷する。このような表面硬化処理によっても、ベースカム３１の表面を硬くすることができ、ベースカム３１の摩耗を抑制することができる。また、この順番で表面硬化処理を行えば、処理後に硬くなった初期鍛造品４０の二つの孔部３１ｈ，３１ｍを仕上げ加工する必要がない。言い換えると、表面硬化処理前に孔部３１ｈ，３１ｍの仕上げ加工を行うことで、容易に加工することができる。
【００６０】
また、高周波焼入れ焼戻し処理によりベースカム３１の表面硬度を高くする他の例として、高周波焼入れ焼戻し処理をベースカム３１の仕上げ加工に先立って行う。つまり、初期鍛造品４０にカムシャフト取付孔３１ｈ及びローラシャフト取付孔３１ｍを荒加工した後、仕上げ加工前に高周波焼入れ焼戻し処理を行う。その後、二つの孔部３１ｈ，３１ｍの仕上げ加工と研削工程とを実施する。
【００６１】
このような表面硬化処理によっても、ベースカム３１の表面を硬くすることができ、ベースカム３１の摩耗を抑制することができる。また、この順番で表面硬化処理を行えば、上記したような防炭処理が不要なため、製造方法を簡素化することができる。なお、ベースカム３１の表面硬化処理工程は必須ではなく、すでに表面硬化処理されたベースカム３１を用意し、表面硬化処理工程を省略してもよい。
【００６２】
また、上記実施形態では、カムシャフト取付孔３１ｈを仕上げ加工後、ローラシャフト取付孔３１ｍを仕上げ加工する場合を例示しているが、仕上げ加工の順番は反対でもよい。すなわち、ローラシャフト取付孔３１ｍの位置決めを冶具を用いて精度良く行うことで、ローラシャフト取付孔３１ｍを先に仕上げ加工し、ローラシャフト３１ｍを基準としてカムシャフト取付孔３１ｈを仕上げ加工してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、エンジンの気筒毎の初期鍛造品４０を重ねて一緒に加工する場合を例示しているが、全ての気筒の初期鍛造品４０を重ねて一緒に加工してもよい。なお、ベースカム３１となる部品を初期鍛造品４０及び鍛造品４１として説明しているが、ベースカム３１となる部品は鍛造により成形された部品に限られず、他の手法により成形された部品であってもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、ローラ３２がベースカム３１に固定されたローラシャフト３３に対して回転するカム構造１０を説明したが、ローラ３２とローラシャフト３３とが固定され、ローラシャフト３３がベースカム３１に対して回転するカム構造であってもよい。また、ローラ３２がローラシャフト３３に対して回転自在であり、さらにローラシャフト３３もベースカム３１に対して回転自在であってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１０  カム構造
２０  カムシャフト
３０  カムローブ（カム）
３１  ベースカム
３１ａ  ベース円部
３１ｂ  バルブリフト部
３１ｃ  先端部
３１ｈ  カムシャフト取付孔
３１ｍ  ローラシャフト取付孔
３１ｎ  切欠部
３１ｙ  ヨーク部
３２  ローラ
３３  ローラシャフト
４０  初期鍛造品（ベースカムとなる部品）
４１  鍛造品（ベースカムとなる部品）
Ａ′  部材寸法
Ｂ′  先端寸法
Ｂ  予め設定された長さ
ｒ  ローラの外径
ｘ  突出量
Ｓ  カムシャフト取付孔の中心
Ｔ  ローラシャフト取付孔の中心
【図１】
2014190261.tif 000003
【図２】
2014190261.tif 000004
【図３】
2014190261.tif 000005
【図４】
2014190261.tif 000006