(57)【要約】【課題】製造時間を短縮してコストを低減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。【解決手段】バルブリフト部３１ｂに穿孔されたローラシャフト挿通用のローラシャフト取付孔３１ｍとバルブリフト部３１ｂの先端部３１ｃの板厚方向中間部に欠成された切欠部３１ｎとを有する板状のベースカム３１と、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切欠部３１ｎに設けられ、ローラシャフト３３を介してベースカム３１に組み付けられる円筒状のローラ３２と、を備えたカム３０の製造方法である。この製造方法は、ベースカム３１に窒化処理を実施する窒化処理工程と、窒化処理工程後に、ローラ３２をベースカム３１に対して回転自在となるように組み付ける組付工程と、を備えている。【選択図】図２
2014190262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブリフト部に穿孔されたローラシャフト挿通用のローラシャフト取付孔と前記バルブリフト部の先端部の板厚方向中間部に欠成された切欠部とを有する板状のベースカムと、外周面の一部が前記バルブリフト部の先端部の外周面よりも外側に突出するように前記切欠部に設けられ、前記ローラシャフトを介して前記ベースカムに組み付けられる円筒状のローラと、を備えたカムの製造方法であって、
前記ベースカムに窒化処理を実施する窒化処理工程と、
前記窒化処理工程後に、前記ローラを前記ベースカムに対して回転自在となるように組み付ける組付工程と、を備えた
ことを特徴とする、カムの製造方法。
【請求項２】
前記ローラ及び前記ローラシャフトに対して、表面焼入れを実施する表面硬化処理工程を備えた
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】
前記窒化処理工程の前に、前記ベースカムに穿孔されたカムシャフト挿通用のカムシャフト取付孔をマスキングするマスキング工程と、
前記組付工程後に、前記カムを前記カムシャフトに圧入により固定する組立工程と、を備え、
前記マスキング工程において、前記ローラシャフト取付孔はマスキングせず、
前記組付工程において、前記ベースカムに前記ローラシャフトをかしめにより組み付ける
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】
前記窒化処理工程では、前記窒化処理としてガス窒化処理を実施する
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。
【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は、吸気ポート及び排気ポートの燃焼室側の端部に設けられた吸気弁及び排気弁（以下、単にバルブという）を開閉させるものであり、例えばロッカアームを用いない直動式の動弁機構が知られている。直動式の動弁機構は、バルブの基端部に接続されたタペットやバルブリフターと呼ばれる被駆動部と、バルブを閉弁状態に維持するためのバルブスプリングと、被駆動部を押圧するカムとを備えている。バルブは、カムの回転に伴って被駆動部が押圧されてバルブスプリングの付勢力に抗して開き、被駆動部への押圧力がなくなってバルブスプリングの付勢力が押圧力を上回ると閉じる。
【０００３】
カムは、被駆動部に接触しながら滑り移動して被駆動部を押圧するため、カムと被駆動部との接触箇所における摩擦を低減し、カムの摩耗をいかに抑制するかが重要とされている。これに対して、従来より、カムの製造時に表面硬化処理を実施して、カムの外周面（カム面）の表面硬さや耐摩耗性等を向上させることが行われている。例えば特許文献１には、カムシャフトにカム（カムピース）をろう接した後に高周波焼入れを行い、直後に水冷することで、カムの周面を必要な表面硬さに調整する方法が開示されている。高周波焼入れ（高周波焼入れ焼戻しともいう）は、生成される硬化層が比較的厚く、摩擦の大きい部分にも適用し得るため、カムの表面硬化処理として従来から採用されている。
【０００４】
また、カムと被駆動部との接触箇所の摩擦を低減する構造として、近年、カム本体の先端部にローラを回転自在に取り付け、このローラが被駆動部に接触しながら回転するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。このようなローラ付きのカムの場合、カムとタペットとの接触応力が最も高くなるカムの先端部では、ローラがタペット上を転がって移動するため、効果的に摩擦を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１９３７０８号公報
【特許文献２】特開２０１１−８０３７２号公報
【特許文献３】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】
【０００６】
しかしながら、高周波焼入れによりカムの表面に硬化層を生成する場合は、処理時にひずみが発生するため、表面硬化処理を施した後に再び所望の形状に加工する必要がある。そのため、再度加工する分の製造工程が増え、製造時間が長くなり、コスト増大のおそれがある。特に、上記したローラ付きのカムは、カム本体とローラとの組み付け位置の精度が要求されるため、表面硬化処理においてひずみが発生してしまうと、処理後の加工を高精度に行う必要があるため、さらなるコスト増大を招きかねない。
【０００７】
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、製造時間を短縮してコストを低減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】
【０００８】
（１）ここで開示するカムの製造方法は、バルブリフト部に穿孔されたローラシャフト挿通用のローラシャフト取付孔と前記バルブリフト部の先端部の板厚方向中間部に欠成された切欠部とを有する板状のベースカムと、外周面の一部が前記バルブリフト部の先端部の外周面よりも外側に突出するように前記切欠部に設けられ、前記ローラシャフトを介して前記ベースカムに組み付けられる円筒状のローラと、を備えたカムの製造方法である。この製造方法は、前記ベースカムに窒化処理を実施する窒化処理工程と、前記窒化処理工程後に、前記ローラを前記ベースカムに対して回転自在となるように組み付ける組付工程と、を備えている。
【０００９】
（２）また、前記ローラ及び前記ローラシャフトに対して、表面焼入れを実施する表面硬化処理工程を備えていることが好ましい。
前記表面硬化処理工程では、前記表面焼入れとして高周波焼入れ焼戻し処理を実施することがより好ましい。
【００１０】
（３）また、前記窒化処理工程の前に、前記ベースカムに穿孔されたカムシャフト挿通用のカムシャフト取付孔をマスキングするマスキング工程と、前記組付工程後に、前記カムを前記カムシャフトに圧入により固定する組立工程と、を備えることが好ましい。この場合、前記マスキング工程において、前記ローラシャフト取付孔はマスキングせず、前記組付工程において、前記ベースカムに前記ローラシャフトをかしめにより組み付けることが好ましい。
（４）また、前記窒化処理工程では、前記窒化処理としてガス窒化処理を実施することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
開示のカムの製造方法によれば、ベースカムの表面硬化処理として窒化処理を採用することができるため、高い表面硬さや疲労強度，耐摩耗性等をベースカムに与えることができる。また、窒化処理では発生するひずみが少ないため、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。
【００１２】
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、本カムは、ベースカムの外周面のうち最もヘルツ応力が高くなる先端部にはローラが取り付けられており、ベースカムの先端部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、ベースカムの摩耗を適切に抑制することができる。
【００１３】
さらに、ローラをベースカムに組み付ける前に窒化処理を行うため、ローラとローラシャフトとが滑り接触する面において、硬化層のある面の硬化層のない面とができることを防ぐことができる。つまり、ローラシャフトに部分的に硬化層が生成されることを防ぎ、ローラの内周面の摩耗進行を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】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ベースカムとローラシャフトとの組み付け部分の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
［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），（ｂ）及び図４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。また、図４はベースカム３１とローラシャフト３３との組み付け部分の拡大断面図である。
【００１７】
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に圧入により固定され、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。
【００１８】
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。
【００１９】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、カムローブ３０は、カム本体である板状のベースカム３１と、ベースカム３１に取り付けられる円筒状のローラ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とを有し、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が挿通される円形の孔部３１ｈ（以下、カムシャフト取付孔３１ｈという）が穿孔されている。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。
【００２０】
バルブリフト部３１ｂは、ベース円部３１ａの外縁を部分的に拡径方向へ膨出されてなる部分であり、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，板厚方向）の中間部に、その先端部（カムトップ部）３１ｃから外周面をベース円部３１ａ側に向かって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。
【００２１】
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。図４に示すように、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が挿通される。以下、この孔部３１ｍをローラシャフト取付孔３１ｍという。ローラシャフト３３の端部周縁には、外径側に突出した爪部３３ａが設けられており、この爪部３３ａがベースカム３１のヨーク部３１ｙの端面に打ち付けられてかしめられることで、ベースカム３１にローラシャフト３３が固定される。
【００２２】
図２（ｂ）及び図４に示すように、ローラ３２は、その中心に挿通されるローラシャフト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の内周面３２ｈは、ローラシャフト３３のすべり軸受として機能する。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。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、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。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。
【００２４】
［２．製造方法］
次に、本実施形態に係る製造方法について、図３を加え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、一点鎖線は仕上げ加工において外周面を研削される前のベースカム３１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の間を大きく示している。
【００２５】
本製造方法は、ベースカム３１に対する荒加工工程，仕上げ加工工程，マスキング工程，窒化処理工程と、ローラ３２に対する突出量ｘの設定工程，表面硬化処理工程と、ベースカム３１とローラ３２との組付工程と、カムローブ３０とカムシャフト２０との組立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る。
【００２６】
最初に、ローラ３２に対する各工程について説明する。ここではまず、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。
【００２７】
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。また、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。
【００２８】
次に、ローラ３２とローラシャフト３３とを組み付け状態にする前に、ローラ３２及びローラシャフト３３に対してそれぞれ表面硬化処理を実施する。ここでは、表面硬化処理として、一般的な高周波焼入れ焼戻しを実施する。例えば、ローラ３２の周囲に設けたコイルに高周波電流を流してローラ３２の表面を加熱し、その後急冷する。ローラシャフト３３に対しても同様の処理を行う。これにより、ローラ３２及びローラシャフト３３の各表面には、比較的厚い硬化層が形成される。なお、表面硬化処理を実施した後で、ローラ３２及びローラシャフト３３の表面を研削する仕上げ加工工程を設けてもよい。
【００２９】
ここで、ローラ３２及びローラシャフト３３の表面硬化処理として高周波焼入れ焼戻し処理を採用している理由について説明する。ローラの付いていない従来のカムの場合、カムがタペットを押圧するときのヘルツ応力（接触応力）は、バルブリフト部のカムトップが最も高くなる。これに対して、本カムローブ３０は、バルブリフト部３１ｂの先端部３１ｃにローラ３２が組み付けられており、ローラ３２の外周面の一部がバルブリフト部３１ｂの外周面よりも外側に突出している。そのため、カムローブ３０の先端部３１ｃでは、ベースカム３１のバルブリフト部３１ｂに代わってローラ３２がタペットを押圧する。つまり、ローラ３２とタペットとが接触するときのヘルツ応力が、バルブリフト部３１ｂとタペットとの接触時のヘルツ応力よりも高くなる。
【００３０】
そこで、ローラ３２に高周波焼入れ焼戻し処理をして、ローラ３２の表面に比較的厚い硬化層を生成することで、ローラ３２の表面硬さを上げて耐摩耗性等を向上させ、ローラ３２の摩耗量を抑制している。なお、ローラシャフト３３はローラ３２の内周面３２ｈと滑り接触する部分となるため、ローラシャフト３３にもローラ３２と同様の表面硬化処理を施し、ローラ３２と同等の表面硬さ等を与えることで、ローラ３２とローラシャフト３３との接触部分での摩耗を抑制する。
【００３１】
次に、ベースカム３１に対する各工程について説明する。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。また、以下の荒加工工程及び仕上げ加工工程では、エンジンの気筒毎の鍛造品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、四つの鍛造品を重ねて一緒に加工する。また、四つの鍛造品を重ねて加工することが困難な場合は、吸気弁，排気弁毎に鍛造品を重ねて（すなわち、二つずつ）加工してもよい。
【００３２】
まず、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。なお、荒加工工程を省略し、鍛造品を成形する段階で、切欠部３１ｎやカムシャフト取付孔３１ｈ，ローラシャフト取付孔３１ｍとなる部分を形成し、外周面をベースカム３１の最終的なカムプロフィールに近い形状に形成してもよい。
【００３３】
荒加工工程後の鍛造品は、仕上げ加工工程において、最終的なベースカム３１の形状に形成される。仕上げ加工工程は、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行ってもよく、手作業で加工してもよい。荒加工工程後の鍛造品には、まず、カムシャフト取付孔３１ｈとローラシャフト取付孔３１ｍとを一つずつ仕上げ加工する。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を先に仕上げ加工し、次いでカムシャフト取付孔３１ｈを基準にしてローラシャフト取付孔３１ｍを位置決めして仕上げ加工する。このようにして卵型の鍛造品には二つの孔部３１ｈ，３１ｍが形成される。
【００３４】
なお、カムシャフト取付孔３１ｈは、カムシャフト２０の径よりもやや小さい径に形成され、ローラシャフト取付孔３１ｍは、ローラシャフト３３の径よりもやや大きい径に形成される。これは、カムローブ３０はカムシャフト２０に対して圧入により固定されるのに対し、ローラシャフト３３はベースカム３１に対してかしめにより固定されるためである。
【００３５】
二つの孔部３１ｈ，３１ｍが形成された鍛造品には、続いてその外周面を研削して仕上げ加工する。外周面の仕上げ加工（研削工程）を図３に例示する。この研削工程では、一点鎖線で示す鍛造品は、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、その外周面に研削砥石３が高速回転しながら接触する。研削砥石３は、予め設定された送り量（切り込み量）Ｃだけ鍛造品側へと進められながら鍛造品の外周を移動し、鍛造品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。
【００３６】
完成したベースカム３１は、次のマスキング工程においてベースカム３１のカムシャフト取付孔３１ｈをマスキングする。マスキング工程では、ベースカム３１のカムシャフト取付孔３１ｈに薬剤塗布やメッキ等によりマスキングを行い、次の窒化処理工程でカムシャフト取付孔３１ｈに硬化層が生成されることを防止する。これは、カムシャフト２０とカムローブ３０とは圧入により固定されるため、圧入代を適切に管理することが重要であるところ、硬化層が生成されるとその厚さ分だけ圧入代が減少してしまうためである。つまり、マスキング工程でカムシャフト取付孔３１ｈをマスキングすることで、圧入代を適切に管理することが可能となる。
【００３７】
なお、マスキング工程では、ベースカム３１のローラシャフト取付孔３１ｍにはマスキングしない。これは、ベースカム３１とローラシャフト３３とはかしめにより固定されるため、カムシャフト取付孔３１ｈのように圧入代を管理する必要がないためである。つまり、図４に示すように、ベースカム３１のローラシャフト取付孔３１ｍの内周面とローラシャフト３３の外周面との間には僅かな隙間が形成されるため、ローラシャフト取付孔３１ｍに窒化処理が施されたとしても、ローラ３２の組み付けに影響を与えないからである。
【００３８】
マスキングされたベースカム３１は、最後に窒化処理工程において窒化される。本ベースカム３１には、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、ガス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。
【００３９】
ここで、ベースカム３１の表面硬化処理として窒化処理を採用している理由について説明する。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い。また、窒化処理によって高い表面硬さや疲労強度を得ることもできる。その反面、窒化処理により生成される硬化層は、高周波焼入れ焼戻し処理で生成される硬化層の厚さと比較すると薄いというデメリットがある。
【００４０】
これに対して、上記のように本カムローブ３０は、バルブリフト部３１ｂの先端部３１ｃにローラ３２が組み付けられているため、先端部３１ｃではバルブリフト部３１ｂはタペットと接触しない。言い換えると、ベースカム３１とタペットとが接触するのは、バルブリフト部３１ｂのうち先端部３１ｃを除いた立上り部と立下り部であり、これらは先端部３１ｃと比較してヘルツ応力が低い。つまり、本カムローブ３０の場合、ベースカム３１の摩耗量は従来のカムと比較して少なくなるため、窒化処理により生成される硬化層の厚さでも摩耗に十分耐えることができる。したがって、ベースカム３１の表面硬化処理として窒化処理を採用することが可能である。
【００４１】
以上の工程を経たベースカム３１には、組付工程において、ローラ３２がローラシャフト３３を介して回転自在に組み付けられる。具体的には、ローラ３２は、その中心の貫通孔がベースカム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の両端部の爪部３３ａが叩いて潰されることで、ベースカム３１に固定される。
【００４２】
このように、ベースカム３１にローラ３２が取り付けられることで、カムローブ３０が製造される。なお、ベースカム３１に対する各工程と、ローラ３２に対する各工程とは、何れを先に実施してもよいし、同時に実施してもよい。
組立工程では、複数のカムローブ３０をカムシャフト２０に対して、所定の位置に所定の角度で圧入により組み付けて固定する。これにより、カム構造１０が完成する。
【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、ベースカム３１の基礎となる鍛造品を成形し（ステップＳ１０）、この鍛造品にカムシャフト取付孔３１ｈ，ローラシャフト取付孔３１ｍを荒加工により形成し、さらに外周面も荒加工して最終的なカムプロフィールに近い形状とする（荒加工工程，ステップＳ２０）。次に仕上げ加工工程を実施する（仕上げ加工工程，ステップＳ３０）。つまり、カムシャフト取付孔３１ｈを仕上げ加工し、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。そして外周面を研削工程を実施する。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。
【００４４】
次に、ベースカム３１のカムシャフト取付孔３１ｈのみをマスキングする（マスキング工程，ステップＳ４０）。そして、ベースカム３１に窒化処理を施して（窒化処理工程，ステップＳ５０）、ベースカム３１の表面に硬化層を生成する。
【００４５】
一方で、ベースカム３１の外周面からのローラ３２の突出量ｘを設定するとともに、外径ｒのローラ３２を複数用意する（ステップＳ１５）。そして、ローラ３２及びローラシャフト３３に高周波焼入れ焼戻し処理をして、表面に硬化層を生成する（表面硬化処理工程，ステップＳ２５）。なお、図１ではベースカム３１に対するステップＳ１０〜Ｓ５０の工程と、ローラ３２に対するステップＳ１５，Ｓ２５の工程とを並行して行うように表現しているが、先にローラ３２の表面硬化処理まで終わらせた後、ベースカム３１を加工してもよいし、その逆の順番でもよい。
【００４６】
次に、完成したベースカム３１にローラ３２を組み付ける（組付工程，ステップＳ６０）。すなわち、ローラ３２をベースカム３１の切欠部３１ｎに配置し、ローラシャフト３３をローラシャフト取付孔３１ｍとローラ３２の中心の貫通孔とに挿通する。そして、ローラシャフト３３の両端部の爪部３３ａを叩いてローラシャフト３３をベースカム３１に固定する。これにより、カムローブ３０が完成する。
最後に、カムシャフト２０に複数のカムローブ３０を圧入により組み付けて固定し、カム構造１０が完成する（組立工程，ステップＳ７０）。
【００４７】
［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、ベースカム３１の表面硬化処理として窒化処理を採用することができるため、高い表面硬さや疲労強度，耐摩耗性等をベースカム３１に与えることができる。また、窒化処理では発生するひずみが少ないため、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。
【００４８】
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。
【００４９】
さらに、ローラ３２をベースカム３１に組み付ける前に窒化処理を行うため、ローラ３２とローラシャフト３３とが滑り接触する面において、硬化層のある面の硬化層のない面とができることを防ぐことができる。仮に、ローラ３２をベースカム３１に組み付けた状態で窒化処理を行うとすると、図４に示すように、ヨーク部３１ｙとローラ３２の端面との隙間に位置するローラシャフト３３の外周面には硬化層が生成される。一方、ローラ３２の内周面３２ｈやこの内周面３２ｈに対向するローラシャフト３３の外周面には硬化層は生成されない。
【００５０】
ところで、ローラ３２は、ベースカム３１に固定されたローラシャフト３３に対して回転自在に設けられており、切欠部３１ｎ内でローラシャフト３３の軸方向に移動し得る。そのため、ヨーク部３１ｙとローラ３２の端面との隙間に位置するローラシャフト３３の外周面だけ硬化層が生成されていると、ローラ３２が軸方向に移動したときにローラ３２の内周面３２ｈの摩耗が進行してしまう。そこで、本製造方法では、ローラ３２をベースカム３１に組み付ける前にベースカム３１に対して窒化処理を施すことで、ローラシャフト３３に部分的に硬化層が生成されることを防ぎ、ローラ３２の内周面３２ｈの摩耗の進行を防ぐことができる。
【００５１】
また、ローラ３２及びローラシャフト３３は、表面硬化処理工程において高周波焼入れ焼戻しされるため、比較的厚みのある硬化層を生成することができる。これにより、タペットとの接触時の高いヘルツ応力にも耐え得るローラ３２を備えたカムローブ３０を製造することができる。また、ローラシャフト３３にもローラ３２と同様の表面硬化処理を施すことにより、ローラ３２とローラシャフト３３との接触箇所での摩耗を防止することができる。さらに、ローラ３２及びローラシャフト３３に高周波焼入れ焼戻し処理した後に、窒化処理をしたベースカム３１に組み付けることで、ローラ３２及びローラシャフト３３の表面硬さが低下することを防止することもできる。
【００５２】
また、ベースカム３１を窒化処理する前に、マスキング工程においてカムシャフト取付孔３１ｈをマスキングするため、カムローブ３０とカムシャフト２０との圧入代を適切に管理することができる。さらに、このマスキング工程ではローラシャフト取付孔３１ｍはマスキングしないため、マスキング工程の時間を短縮することができ、カムローブ３０の製造時間を短縮することができる。なお、ローラシャフト３３はベースカム３１に対してかしめにより固定されるため、圧入代を管理する必要がなく、製造工程を簡素化することができる。
【００５３】
また、本実施形態の窒化処理工程では、アンモニアガスを使用するガス窒化処理を実施するため、低コストで窒化処理を行うことができるとともに、塩浴窒化処理を実施する場合と比較して環境への負荷を小さくすることができる。また、塩浴軟窒化処理を実施する場合は、酸化スケールの付着を防止するためにローラシャフト取付孔３１ｍに対してもマスキングをする必要が生じるが、ガス窒化処理の場合は酸化スケールは付着しないため、マスキングが不要となり、製造時間を短縮することができる。
【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、ローラ３２及びローラシャフト３３の表面硬化処理は高周波焼入れ焼戻し処理に限られず、他の表面焼入れ処理でもよい。また、高い表面硬度を与えることのできれば、表面焼入れ処理以外の表面硬化処理をローラ３２及びローラシャフト３３に施してもよい。
【００５５】
また、窒化処理工程で実施される窒化はガス窒化に限られず、ガス窒化の代わりに液体窒化（塩浴窒化）を実施してもよい。液体窒化処理によれば、ガス窒化処理と比較して窒化処理工程の時間を短縮することができる。また、軟窒化処理を実施して耐摩耗性や耐疲れ性を向上させてもよい。
また、カムシャフト２０とカムローブ３０との圧入代を管理する手法や工程を別に用意して、カムシャフト取付孔３１ｈのマスキングを省略してもよい。また、ローラシャフト３３の固定方法はかしめに限られず、圧入によってベースカム３１に固定してもよい。この場合、マスキング工程においてローラシャフト取付孔３１ｍもマスキングすることが好ましい。
【００５６】
また、上記実施形態では、荒加工後に、カムシャフト取付孔３１ｈを仕上げ加工し、その後で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。
【００５７】
また、上記実施形態では、ベースカム３１に対する荒加工工程及び仕上げ加工工程において、エンジンの気筒毎の鍛造品を重ねて一緒に加工する場合を例示しているが、全ての気筒の鍛造品を重ねて一緒に加工してもよい。また、荒加工工程では全ての気筒の鍛造品を重ねて一緒に加工し、仕上げ加工工程ではエンジンの気筒毎の鍛造品を重ねて一緒に加工してもよいし、荒加工工程では鍛造品を重ねずにそれぞれ加工し、仕上げ加工工程においてエンジンの気筒毎の鍛造品や全ての気筒の鍛造品を重ねて一緒に加工してもよい。
【００５８】
なお、ベースカム３１となる部品を鍛造品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。
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】
【００５９】
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
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】
2014190262.tif 000003
【図２】
2014190262.tif 000004
【図３】
2014190262.tif 000005
【図４】
2014190262.tif 000006