(57)【要約】【課題】簡便な方法で確実に軽量化および強度の向上を図ることができ、焼結後の変形も生じない組立カムシャフト及びこの組立カムシャフトに用いられるカムロブの製造方法を提供する。【解決手段】シャフトにカムロブを焼結拡散接合により一体に組み付ける組立カムシャフトであって、前記カムロブは、前記シャフトが挿入される貫通孔が形成され、前記貫通孔の内周面には、前記シャフトの外周面の一部と接触しない凹部が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトにカムロブを焼結拡散接合により一体に組み付ける組立カムシャフトであって、
前記カムロブは、前記シャフトが挿入される貫通孔が形成され、
前記貫通孔の内周面には、前記シャフトの外周面の一部と接触しない凹部が形成されることを特徴とする組立カムシャフト。
【請求項２】
請求項１に記載の組立カムシャフトにおいて、
前記凹部は、前記カムロブのノーズ部に形成されることを特徴とする組立カムシャフト。
【請求項３】
請求項１または２に記載の組立カムシャフトにおいて、
前記凹部は、前記貫通孔の内周面に複数形成されることを特徴とする組立カムシャフト。
【請求項４】
シャフトにカムロブを焼結拡散接合により一体に組み付ける組立カムシャフトに用いられるカムロブの製造方法であって、
カムロブの外形を形成する外形孔を有するダイと、カムロブの前記シャフトが挿入される貫通孔を形成すると共に径方向に突出する少なくとも一つの凸部を有するロッドと、上パンチ及び下パンチとを準備し、
前記外形孔に前記ロッド及び前記下パンチを挿入した状態で粉末を充填し、
前記外形孔の一端から挿入された上パンチ及び前記下パンチによって前記粉末を圧縮成形することを特徴とするカムロブの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組立カムシャフト及びこの組立カムシャフトに用いられるカムロブの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のエンジン等の内燃機関において用いられるカムシャフトは、金属あるいは合金の粉末をカムロブ形状に圧縮成形し、これをシャフトに組み付け、その後焼結することにより、カムロブとシャフトを焼結拡散接合により一体化することにより製造されている。
【０００３】
このような、カムシャフトは内燃機関部品の一部として高速で回転するので、必要な剛性を保ったまま近年の燃費向上の要求に伴い軽量化することが望まれており、種々の軽量化の方法が知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、カムロブのノーズ部に複数の貫通孔を穿孔して軽量化を図ることが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、図３に示すようにカムロブ１２０のノーズ部１２０ｂ及びベース円部１２０ａの両側面に切欠部１２１，１２２を形成して軽量化を図ることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６０−５６８５５号公報
【特許文献２】特開昭６０−３３３０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１に開示されている方法にあっては、ノーズ部に貫通孔を形成するために、粉末を一対のパンチで圧縮成形してカムロブを製造する際に該貫通孔を形成する複数のピンを一対のパンチに挿通する必要があり、複数回にわたる圧縮成形を繰り返すとピンが折れたり摩耗したりして交換頻度が高くなってしまうという問題があった。また、複数の貫通孔間は薄肉に形成されてしまうため、貫通孔間で強度が低下してしまうという問題があった。
【０００８】
また、前記特許文献２に開示されているカムロブの製造方法にあっては、図４に示すように、ダイ１３１にロッド１３２を挿通した状態でダイ１３１に粉末を充填し、上パンチ１３４と下パンチ１３５のプレス面に切欠部１２１，１２２に相当する段差１３４ａ，１３５ａを形成して当該段差１３４ａ，１３５ａの部分で強制的に圧粉して製造している。この場合、切欠部１２１，１２２と切欠部１２１，１２２を有さない箇所とで成形体密度に差異が生じてしまい、焼結の際に当該成形体密度の差異によって変形が生じてしまうという問題があった。さらに、この製造方法では、切欠部１２１，１２２は粉末が強制的に圧粉されているので、大きな軽量化を図ることが難しいという問題もあった。またさらに、切欠部１２１，１２２は他の部位に比べて薄肉に形成されてしまうので、切欠部１２１，１２２において強度が低下してしまうという問題もあった。
【０００９】
本発明はこの様な問題点を解決するためになされたものであり、より簡便な方法で確実に軽量化および強度の向上を図ることができ、焼結後の変形も生じない組立カムシャフト及びこの組立カムシャフトに用いられるカムロブの製造方法を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明に係る組立カムシャフトは、シャフトにカムロブを焼結拡散接合により一体に組み付ける組立カムシャフトであって、前記カムロブは、前記シャフトが挿入される貫通孔が形成され、前記貫通孔の内周面には、前記シャフトの外周面の一部と接触しない凹部が形成されることを特徴とする。
【００１１】
上記の発明にあっては、前記凹部は、貫通孔の内周面のいずれに形成してもよいが、カムロブのノーズ部に形成することが好ましい。
【００１２】
また、前記凹部は、前記貫通孔の内周面に少なくとも１か所形成するが、複数形成してもよい。また、前記凹部の形状は、半円・楕円等の円弧状または矩形等の多角形状のいづれでもよい。
【００１３】
さらに、上記課題を解決するための本発明に係るカムロブの製造方法は、シャフトにカムロブを焼結拡散接合により一体に組み付ける組立カムシャフトに用いられるカムロブの製造方法であって、カムロブの外形（カム形状）を形成する外形孔を有するダイと、カムロブの前記シャフトが挿入される貫通孔を形成すると共に径方向に突出する少なくとも一つの凸部を有するロッドと上パンチ及び下パンチを準備し、前記外形孔に前記ロッド及び前記下パンチを挿入した状態で粉末を充填し、前記外形孔の一端から挿入された上パンチ及び前記下パンチによって前記粉末を圧縮成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、カムロブの貫通孔の内周面にシャフトの外周面の一部と接触しない凹部が形成されているので、複数のピンを用いることなく、貫通孔を形成するロッドの形状を変形するだけで容易にカムロブの軽量化を図ることができる。また、カムロブに薄肉部が形成されないので、強度を保持できる。
【００１５】
また、本発明において、カムロブのノーズ部に凹部を形成した場合、金型の構成が単純化し、金型費用や粉末成形機を単純化できるのでコストの削減ができる。さらに、ベース円部およびノーズ部の径方向の肉厚がより均一に近づき、組立カムシャフトの回転時の振れ回り特性も向上する。
【００１６】
また、本発明において、凹部を複数形成すればより軽量化を図ることができる。
【００１７】
また、本発明において、貫通孔を形成するロッドに径方向に突出する凸部を形成しているので、該凸部がロッドの強度を向上させるので、複数回にわたる圧縮成形を繰り返してもロッドの交換などのメンテナンスの頻度が低下し、製造コストの抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る組立カムシャフトの斜視図。
【図２】（ａ）は、本実施形態に係る組立カムシャフトに用いられるカムロブの上面図、（ｂ）は、本実施形態に係る組立カムシャフトに用いられるカムロブの製造方法を説明するための（ａ）におけるカムロブのＡ−Ａ断面視を示す断面図。
【図３】従来の組立カムシャフトの斜視図。
【図４】（ａ）は、従来の組立カムシャフトに用いられるカムロブの上面図、（ｂ）は、従来の組立カムシャフトに用いられるカムロブの製造方法を説明するための（ａ）におけるカムロブのＢ−Ｂ断面視を示す断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施形態にかかる組立カムシャフトおよびこの組立カムシャフトに用いられるカムロブの製造方法について、図面を用いて具体的に説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る組立カムシャフトの斜視図であり、図２（ａ）は、本実施形態に係る組立カムシャフトに用いられるカムロブの上面図であり、（ｂ）は、本実施形態に係る組立カムシャフトに用いられるカムロブの製造方法を説明するための（ａ）におけるカムロブのＡ−Ａ断面視を示す断面図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態にかかる組立カムシャフト１は、長手方向に延びるシャフト１０にカムロブ２０が焼結拡散結合によって一体に組み付けられている。
【００２２】
シャフト１０は、従来から用いられている各種のシャフトを適宜選択して用いることができる。なお、近年はカムシャフト自体の軽量化が要求されていることから、シャフト１０は中空シャフトを用いると好適である。
【００２３】
カムロブ２０は、シャフト１０が挿入される貫通孔２１が形成されたベース円部２０ａと、該ベース円部２０ａから径方向に突出するノーズ部２０ｂとを備えている。
【００２４】
貫通孔２１の内周面には、シャフト１０の外周面の一部と接触することを避けるように、凹部２２，２３が形成されている。凹部２２，２３は、カムロブ２０の厚さ方向に沿って貫通しているので、カムロブ２０のシャフト１０の軸方向と平行な断面における厚さは均一に形成されている。
【００２５】
凹部２２，２３は、ノーズ部２０ｂ及びベース円部２０ａの其々に形成されており、ノーズ部２０ｂに形成された凹部２２は、ベース円部２０ａに形成された凹部２３よりも大きく開口している。
【００２６】
このように、ノーズ部２０ｂは、ベース円部２０ａに比べて径方向に厚肉に形成されているので、ノーズ部２０ｂに向けて形成された凹部２２は大開口に形成することができるので、より軽量化を図ることができる。また、ノーズ部２０ｂに凹部２２を形成すると、ノーズ部２０ｂの軽量化を図ることができるので、カムシャフト全体が軽量化でき、燃費の向上に寄与する。
【００２７】
次に、図２を参照してカムロブ２０の製造方法について説明を行う。
【００２８】
まず、図２（ａ）は、カムロブ２０の形状の上面図である。この図に示す形状を形成するためには、図２（ｂ）に示すように、カムロブ２０の外形を形成する外形孔３１ａが形成されたダイ３１と、カムロブ２０の貫通孔２１を形成するロッド３２と、上パンチ３４及び下パンチ３５からなる一対のパンチとを用いて圧粉体を形成する。
【００２９】
ロッド３２には、カムロブ２０の貫通孔２１の内周面から径方向に突出する凹部２２を形成する凸部３３が軸方向に沿って延設されている。
【００３０】
図２（ｂ）に示す圧粉体は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面を成形している説明を示した図であり、外形孔３１ａの所定の位置に下パンチ３５及びロッド３２を挿入して固定した後、粉末充填キャビティ（Ｐ）内に金属あるいは合金の粉末を充填する。次に上パンチ３４を挿入し、上パンチ３４及び下パンチ３５からなる一対のパンチによって、粉末をロッド３２の軸方向に沿って圧縮成形することで貫通孔２１の内周面に凹部２２が形成された圧粉体を形成することができる。上記圧粉体を本実施形態に係る組立カムシャフトに用いるカムロブとする。
【００３１】
また、圧縮成形された圧粉体を仮焼結することにより本実施形態に係る組立カムシャフトに用いるカムロブ２０とすることもできる。なお、圧粉体でも仮焼結体でも金属あるいは合金の粉末は特に限定されることはなく、従来公知の粉末、例えばステンレス系合金粉末を用いてもよい。また、仮焼結に際しても、従来から行われている仮焼結と同様の装置及び方法を用いることができ、例えば、９００℃前後で４５分程度焼結することにより圧粉体を仮焼結することができる。仮焼結を行うことで、仮焼結をすることなく本焼結を行う場合に比べて本焼結における圧粉体の熱変形量を小さくすることができ、その結果、最終製品の精度を向上させることができる。
【００３２】
シャフト１０とカムロブ２０の一体化は、従来の焼結による一体化と同様であり、特に限定されることはない。具体的には、カムロブ２０をシャフト１０の所定の位置に位置決めした後、例えば１１００〜１２００℃で焼結することが好ましく、その焼結時間は、製造しようとするカムシャフトの大きさや用いる金属あるいは合金の粉末の種類などにより異なるが、おおよそ０．５〜２時間程度が好ましい。
【００３３】
以上説明した本実施形態に係る組立カムシャフト１は、ノーズ部２０ｂ及びベース円部２０ａのそれぞれに各１箇所ずつ凹部２２，２３を形成した場合について説明を行ったが、凹部の位置及び個数はこれに限られず、必要な軽量化の量及び強度に応じて適宜変更可能であり、例えばノーズ部２０ｂのみに凹部２２を形成しても構わないし、ベース円部２０ａのみに凹部２３を形成しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００３４】
１，１００  組立カムシャフト，    １０，１１０  シャフト，    ２０，１２０  カムロブ，    ２０ａ  ベース円部，    ２０ｂ  ノーズ部，    ２１  貫通孔，    ２２，２３  凹部，    ３１  ダイ，    ３１ａ  外形孔，    ３２  ロッド，    ３３  凸部，    ３４  上パンチ，    ３５  下パンチ，    Ｐ  粉末充填キャビティ。
【図１】
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【図２】
2015010561.tif 000004
【図３】
2015010561.tif 000005
【図４】
2015010561.tif 000006