(57)【要約】【目的】強度が高く、費用の増加を抑制することができるカムシャフトを提供する。【構成】ベース円から突出するトップを有するカム形状のカム駒と、ベース円から両側に突出する短軸とが一体的に鍛造成形され、複数のカムシャフト部の各短軸を接合することにより組み立てられた。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフト部（１１）はベース円（１２ａ）から突出するトップ（１２ｂ）を有するカム形状のカム駒（１２）と、ベース円（１２ａ）から両側に突出する短軸（１３）とが一体的に鍛造成形され、複数の前記カムシャフト部（１１）の各短軸（１３）を接合することにより組み立てられたことを特徴とするカムシャフト。
【請求項２】
前記カムシャフト部（１１）は複数のカム駒（１２）が形成されていることを特徴とする請求項１記載のカムシャフト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば自動車等の内燃機関に使用されるカムシャフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より自動車のエンジンにおいて吸排気バルブの開閉に使用されるカムシャフトは、一般的な鋳造により形成される一体形のカムシャフトに加え、鍛造により製造されるカムシャフトがあった。鍛造により成形されるカムシャフトは、鋳造により成形されるカムシャフトと比較して、高い強度を得ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
鍛造により成形されるカムシャフトは、熱間鍛造により完成形のカム駒とカム軸とが一体となった形状の金型を使用して製造されていた。このようなカムシャフトを製造するためには、カムシャフトのカム軸の長さに合わせた鍛造装置が必要となるが、カムシャフトの中でも特に四輪の車輌に使用されるものは、カム駒の数が二輪車と比較して多く、それに伴いカム軸も長くなるため、大型の鍛造装置が必要となり、それに伴い費用も高価になるということがあった。加えて、カムシャフトの形状に合わせて金型が必要であり、金型にかかる費用も高価になるということがあった。
【０００４】
従って、本発明は上述の如き課題を解決し、強度が高く、費用の増加を抑制することができるカムシャフトを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のカムシャフトは以下のとおりである。
【０００６】
１．ベース円から突出するトップを有するカム形状のカム駒と、ベース円から両側に突出する短軸とが一体的に鍛造成形され、複数のカムシャフト部の各短軸を接合することにより組み立てられた。
【０００７】
２．カムシャフト部は複数個のカム駒が形成されている。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１乃至図４に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施例によるカムシャフト１を表す。このカムシャフト１は、軸線方向に延びるカム軸３と、カム軸３に一体に成形され、図２に示す如くベース円１２ａから突出するトップ１２ｂを有するカム形状の複数のカム駒１２及び真円形状のカムジャーナル１６とを備えている。
【００１０】
上記カムシャフト１は、一個のカム駒１２及びカム駒１２のベース円１２ａから両側に突出する短軸１３とからなるカムシャフト部１１と、一個のカムジャーナル１６及びカムジャーナル１６から両側に突出する短軸１７とからなるジャーナル部１５とから組立てられている。カムシャフト部１１の短軸１３は、一方短軸１３ａ及び他方短軸１３ｂとよりなり、ジャーナル部１５の短軸１７は一方短軸１７ａと他方短軸１７ｂとよりなり、図３の（ア）に示す如く、一個のカムシャフト部１１の他方短軸１３ｂの端面１４ｂと、隣り合うカムシャフト部１１の一方短軸１３ａの端面１４ａを接合し、続いて図３の（イ）に示す如く接合したカムシャフト部１１の短軸１３の端面１４にジャーナル部１６の短軸１６の端面１７を接合する。所望のカムシャフトの形状が構成されるように順次接合を繰り返し、カムシャフト１は組み立てられている。
【００１１】
ここで上記カムシャフト部１１は、複数の加工工程を行う装置を並設して備え、ワークを順次移動させて複数の工程を同時に実施する横型鍛造成形装置により鍛造成形される。その成形工程を説明する。まず金属製のコイル材を切断して棒状素材を製造し、その棒状素材を軸方向中央部が厚肉となる予備成形状素材に予備成形する。次に予備成形状素材を図４に示される横型鍛造装置５１に配置する。図に示される横型鍛造装置５１は、固定されたダイス６１と、ダイス６１に対して進退可能に設けられたパンチ７１とからなる。ダイス６１は、パンチ側端面にカムシャフト部１１をカム駒１２から軸垂直方向に略二分の一に切断した形状と略同形状のダイス型彫空間６２を有し、ダイス型彫空間６２に対して前後摺動可能なダイスノックアウトピン６３を備える。また、パンチ７１は、ダイス側端面にダイス６１のダイス型彫空間６２と対称形のパンチ型彫空間７２を有し、パンチ型彫空間７２に対して前後摺動可能なパンチノックアウトピン７３を備える。
【００１２】
上記横型鍛造装置５１で鍛造成形する場合は、まず、チャツク爪で予備成形状素材を把持してダイス６１のダイス型彫空間６２に投入し、ダイスノックアウトピン６３に接触させる。続いてパンチ７３をダイス６１に向かって移動させ、パンチノックアウトピン７３を予備成形状素材に当接させて、ダイスノックアウトピン６３とパンチノックアウトピン７３とで予備成形状素材を挟持すると同時にチャック爪が予備成形素材を放して退避する。そして連続的に、パンチ７１が更にダイス６１側へ移動し、パンチノックアウトピン７３が予備成形状素材に荷重をかけることにより、予備成形状素材を型彫空間６２，７２の形状に沿って流動させ、所望の形状のカムシャフト部１１が鍛造成形される。ジャーナル部１５の場合もカムシャフト部１１と同様に、型彫空間がジャーナル部１５の完成形状と同一に形成された横型鍛造装置を用いて鍛造成形される。
【００１３】
次に上記カムシャフト部１１及びジャーナル部１５を接合する工程を図５を基に説明する。図５に示されるのは、摩擦溶接装置８１であり、位置が固定される第一のチャック８２と可動式の第二のチャック８３が対向して配置されている。まず第一のチャック８２にカムシャフト部１１の一方短軸１３ａを把持させる。同時に第一のチャック８２に把持されたカムシャフト部１１と軸心が同一の状態になるように第二のチャック８３に他のカムシャフト部１１の他方短軸１３ｂを把持させる。続いて第一のチャック８２が高速で回転し、それに伴ってカムシャフト部１１も回転する。回転する第一チャック８２側に第二チャック８３が移動して、第一チャック８２に把持されたカムシャフト部１１の他方短軸１３ｂの端面１４ｂと第二チャック８３に把持されたカムシャフト部１１の一方短軸１３ａの端面１４ａが当接し摩擦熱が発生して、カム駒１２の位相を適切な方向に位置決めして第一のチャック８２の回転が停止する。この状態で更に第二のチャック８３が更に第一のチャック８２側へ移動してカムシャフト部１１，１１の他方短軸１３ｂの端面１４ｂと一方短軸１３ａの端面１４ａとを圧接させ、第一チャック８２に把持されたカムシャフト部１１と第二チャック８３に把持されたカムシャフト部１１とを接合する。続いて同様に他のカムシャフト部１１の短軸１３の端面１４或いはジャーナル部１５の短軸１７の端面１８を互いに接合させていき、所望のカムシャフト１を組み立てる。
【００１４】
よって上記カムシャフト１は、ベース円１２ａから突出するトップ１２ｂを有するカム形状のカム駒１２と、ベース円１２ａから両側に突出する短軸１３とが一体的に鍛造成形される複数のカムシャフト部１１の各短軸１３の端面１３ａを接合することにより組み立てられたので、鍛造成形されるカムシャフト部１１は小型であるため、装置を大型化せずにカムシャフト１を鍛造成形できる。また、カムシャフト部１１を接合することによりカムシャフト１が組み立てられているので、カム駒の数などの異なるカムシャフトを同一の鍛造装置のみで製造することができる。
【００１５】
続いて本発明による他の実施例を説明する。図６に示される第一カムシャフト部２１は、二個のカム駒２２，２２が形成され、カム駒２２，２２間にも短軸２３が形成されている。又、第二カムシャフト部３１はカム駒３２とジャーナル３７が一個ずつ形成され、カム駒３２とジャーナル３７との間にも短軸３３が形成されている。この第一カムシャフト部２１及び第二カムシャフト部は、第一の実施例の場合と同様に各短軸２３，３３の端面２４，３４を接合し、所望の形状のカムシャフト１を組み立てる。
【００１６】
尚、上記カムシャフトにおいては、カムシャフト部２１，３１が二個のカム駒２２，２２と短軸２３、或いは一個のカム駒３２と一個のカムジャーナル３７と短軸３３から構成されていたが、一個のカムシャフト部に形成されるカム駒及びカムジャーナルの数は限定されるものではない。
【００１７】
よって上記カムシャフト１においては、カムシャフト部に複数のカム駒が形成されているので、カム駒数及びカム軸の長さが同じカムシャフトを製造する場合、カムシャフト部１１のようにカム駒１２が１個の場合と比べて、少ない溶接接合回数で所望のカムシャフト１を組み立てることができる。
【００１８】
尚、上記実施例ではカムジャーナル１７，３７を鍛造成形していたが、図７に示す如く、カム駒４２から伸びる一方の軸部に所望の径より大径の大径部４３ｃを鍛造成形したのち、切削加工により短軸４３及びカムジャーナル４７を成形しても良い。また、上記実施例ではカムシャフト部を横型鍛造装置により成形しているが、限定されるわけではなく、縦型鍛造装置により成形してもよい。更に、カムシャフト部の接合方法においても、摩擦溶接接合に限定されるわけではない。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明のカムシャフトによれば、カムシャフト部はベース円から突出するトップを有するカム形状のカム駒と、ベース円から両側に突出する短軸とが一体的に鍛造成形され、複数のカムシャフト部の各短軸の端面を接合することにより組み立てられているため、鋳造と比較して高い強度を得ることができる。また、鍛造成形されるカムシャフト部が小型であるため、装置を大型化せずに鍛造によるカムシャフトを成形できるので、鍛造装置にかかる費用の増加を抑制できる。更に、カムシャフト部を接合することによりカムシャフトが組み立てられているので、カム駒等の数が異なるカムシャフトを同一の鍛造装置で製造することができ、汎用性があるため、金型の種類が少なくなり、金型にかかる費用の増加を抑制できる。
【００２０】
また、カムシャフト部に複数個のカム駒が形成されると、カム駒数及びカム軸の長さが同じカムシャフトを製造する場合、カムシャフト部のカム駒数が一個の場合と比べて、少ない接合回数で所望のカムシャフトを組み立てることができるので、製造工数を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカムシャフトを表す断面平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の実施例によるカムシャフトの組立工程を表し、（ア）は接合前、（イ）は接合が開始された状態を表す平面図である。
【図４】本発明の実施例によるカムシャフト部を成形する鍛造装置を表す部分断面平面図である。
【図５】本発明の実施例による摩擦溶接接合の工程を表す部分断面平面図である。
【図６】本発明の第二の実施例によるカムシャフト部を表す平面図である。
【図７】本発明の他の事例によるカムシャフト部を表す平面図である。
【符号の説明】
１１    カムシャフト部
１２    カム駒
１２ａ  ベース円
１３    短軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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