(57)【要約】【目的】強度が高く、成形を順調に行うことのできるカムシャフトの成形方法及びその装置を提供する。【構成】軸線方向に延びる軸部と、軸部から突出するカムトップを有する二つのカム駒を備えるカムシャフトの成形方法において、予め成形した略円柱状の予備成形品を軸線方向に押圧し、軸線垂直方向の異なる位相に鍛造肉を流動させてカムトップを突出させると同時に、各カム駒が軸線方向で接触するように鍛造成形する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向に延びる軸部（２４）と、該軸部（２４）から突出するカムトップ（２２ａ，２３ａ）を有する二つのカム駒（２２，２３）を備えるカムシャフトの成形方法において、予め成形した略円柱状の予備成形品（Ｗ１）を軸線方向に押圧し、軸線垂直方向の異なる位相に鍛造肉を流動させてカムトップ（２２ａ，２３ａ）を突出させると同時に、各カム駒（２２，２３）が軸線方向で接触するように鍛造成形することを特徴とするカムシャフトの成形方法。
【請求項２】
前記カム駒（２２，２３）を離間する軸線方向へ押圧し、各カム駒（３２，３３）間に軸部（２４）を成形することを特徴とする請求項１記載のカムシャフトの成形方法。
【請求項３】
内側に予備成形品（Ｗ１）を投入する第二型彫空間（５３）を画成する固定ダイ（５２）を備える固定型（５１）と、該固定ダイ（５２）に対向して配置され第一型彫空間（４３）を画成する移動ダイ（４２）を備える移動型（４１）とからなる鍛造装置において、前記第二型彫空間（５３）及び第一型彫空間（４３）が対向する両対向側端部に、各カム駒（２３，２２）を成形する第二カム成形空間（５３ａ）及び第一カム成形空間（４３ａ）が形成されることを特徴とするカムシャフトの成形装置。
【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の成形方法及びその装置に関する。
【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ブルの開閉に使用されるカムシャフトは、鋳造で成形されることが一般的であった。しかし鋳造により成形されるカムシャフトは、鋳造成形過程の冷却において鋳造物が収縮し、空洞の巣穴が発生するということがあった。特にカムシャフトの場合、この巣穴がカム駒の摺動面に発生すると、摺動面の面圧が上昇し摺動面の摩耗が促進されるということがある。
【０００３】
そこで近年では巣穴の発生のない鍛造によりカムシャフトを成形する方法が増加してきた。この場合、略円柱状の予備成形品を軸線垂直方向から押圧しカムシャフトを成形していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く鍛造で成形したカムシャフトは鋳造で成形したカムシャフトに比べ、巣穴が発生しないとともに材料の性質上、高い強度が得られるという利点がある。しかし上記軸線垂直方向から押圧する鍛造方法で位相の異なるカム駒を備えるカムシャフトを成形すると、鍛造成形後にカム駒が鍛造の金型に嵌って金型から外れず、成形が停止してしまうということがある。そこで、金型から外れ易い形状とするためカム駒に余肉を付けることも考えられるが、余肉を付けると後工程でその余肉を切除する工程が必要となり、工程が増加するということがある。
【０００５】
従って、本発明は上述の如き課題を解決し、強度が高く、成形を順調に行うことのできるカムシャフトの成形方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のカムシャフトの成形方法は以下のとおりである。
【０００７】
１．軸線方向に延びる軸部と、軸部から突出するカムトップを有する二つのカム駒を備えるカムシャフトの成形方法において、予め成形した略円柱状の予備成形品を軸線方向に押圧し、軸線垂直方向の異なる位相に鍛造肉を流動させてカムトップを突出させると同時に、各カム駒が軸線方向で接触するように鍛造成形する。
【０００８】
２．上記カムシャフトの成形方法において、カム駒を離間する軸線方向へ押圧し、各カム駒間に軸部を成形する。
【０００９】
また、本発明のカムシャフトの成形装置は以下のとおりである。
【００１０】
内側に予備成形品を投入する第二型彫空間を画成する固定ダイを備える固定型と、固定ダイに対向して配置され第一型彫空間を画成する移動ダイを備える移動型とからなる鍛造装置において、第二型彫空間及び第一型彫空間が対向する両対向側端部に、各カム駒を成形する第二カム成形空間及び第一カム成形空間が形成される。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１乃至図６に基づいて説明する。
【００１２】
図１の（ウ）はカムシャフトＷ２を表し、このカムシャフトＷ２は、軸線方向に延びるカム軸２４と、カム軸２４に一体に成形され、図２に示す如くカムベース２２ｂ，２３ｂから突出するカムトップ２２ａ，２３ａを有するカム形状の二つのカム駒２２，２３を備え、このカム駒２２，２３は軸線方向で接触するように設けられている。
【００１３】
次に上記カムシャフトＷ２の成形工程を図１に基づいて説明する。まず図示せぬ線材を切断して円柱状の円柱素材Ｗ０（図１の（ア））を成形し、続いて円柱素材Ｗ０の両端に絞り加工を施して、中央に大径の予備中央部１１、その両端に小径の予備軸部１４，１４を有する予備成形品Ｗ１（図１の（イ））を成形する。そしてその後、予備成形品Ｗ１を軸線方向に押圧してカムシャフトＷ２（図１の（ウ））を成形する。
【００１４】
ここで本発明の実施例の成形装置４０を使用し、予備成形品Ｗ１からカムシャフトＷ２を成形する工程を、図３及び図４に基づいて説明する。
【００１５】
まず鍛造成形する成形装置４０を図３に基づいて説明すると、５１は固定型で、略円筒状で軸心付近に貫通孔５４を有する固定ダイ５２と、固定ダイ５２の内側に嵌挿されるワーク保持具５５とを備え、固定ダイ５２とワーク保持具５５により第二型彫空間５３が画成される。この第二型彫空間５３は開口側端部にカム駒２３と同一形状の第二カム成形空間５３ａを有する。固定ダイ５２は、同心状に配置される円筒状の支持型５６及びベース５８により支持され、ベース５８の内側にはワーク保持具５５と当接し同心状に配置されるノック補助ピン５９が嵌挿される。
【００１６】
また、４１は移動型で、固定型５１と同心状に配置され、略円筒状で軸心付近に貫通孔４４を有する移動ダイ４２と、移動ダイ４２の内側に嵌挿されるピン４５を備え、ピン４５はバネ４６により常に上方へ付勢される。このピン４５と移動ダイ４２により第一型彫空間４３が画成され、第一型彫空間４３は、第二型彫空間５３と対向する開口側端部にカム駒２２と同一形状の第一カム成形空間４３ａを有する。そして移動ダイ４２及びピン４５は、軸線方向に移動可能なスライド４８にホルダ４７によって一体的に固定される。
【００１７】
上記成形装置４０で予備成形品Ｗ１からカムシャフトＷ２を成形する場合、図示せぬ搬送装置で予備成形品Ｗ１を固定型５１の第二型彫空間５３に対向する位置まで搬送し、一端軸部１４から第二型彫空間５３に投入する。この投入された予備成形品Ｗ１は、ワーク保持具５５に載置され、この状態で移動型４１が下降する。そして予備成形品Ｗ１の他端軸部１４が移動型４１の第一型彫空間４３に挿嵌されると同時に、固定型５１及び移動型４１により予備成形品Ｗ１は軸線方向に押圧され、図４に示す如く、第二カム成形空間５３ａ及び第一カム成形空間４３ａ、つまり軸線垂直方向の異なる位相に鍛造肉を流動させてカムトップ２２ａ，２３ａを突出させると同時に、各カム駒２３，２２が軸線方向で接触するように鍛造成形される。そして最後に移動型４１が上方へ退避した後、ノック補助ピン５９に押されたワーク保持具５５が一体的に第二型彫空間５３側へ移動し、カムシャフトＷ２が固定型５１の第二型彫空間５３から取り出され、本工程が完了する。
【００１８】
従って、予め成形した略円柱状の予備成形品Ｗ１を軸線方向に押圧し、軸線垂直方向の異なる位相に鍛造肉を流動させてカムトップ２２ａ，２３ａを突出させると同時に、各カム駒２２，２３が軸線方向で接触するように鍛造成形することにより、成形装置４０からカムシャフトＷ２を取り出すときにカム駒２２，２３の外形状に沿って軸線方向に取り出すことができる。特に第二型彫空間５３及び第一型彫空間４３が対向する両対向側端部に、各カム駒２３，２２を成形する第二カム成形空間５３ａ及び第一カム成形空間４３ａが形成される成形装置４０によれば、カムシャフトＷ１成形時の固定型５１と移動型４１の分割面Ｔを各カム駒２２，２３が軸線方向で接触する接触面ｔと一致させることができる。
【００１９】
尚、上記カムシャフトＷ２は各カム駒２２，２３が軸線方向で接触していたが、その後、図１の（エ）に示す如くカム駒２２，２３間に軸部２４を成形してカム駒３２，３３を分割した分割カムシャフトＷ３としても良い。ここで図５に示す如く、使用する分割成形装置７０は、上記カムシャフトＷ２を成形した成形装置４０と基本構成は同一である。その差異として、固定型８１の固定ダイ８２には、カムシャフトＷ２の一方カム駒２２のカムトップ側面２２ａに当接する第二押圧部８３ｂが第二カム成形空間８３ａに隣接して形成され、移動型７１の移動ダイ７２には、カムシャフトＷ２の他方カム駒２３のカムトップ２３ａ側面に当接する第一押圧部７３ｂが第一カム成形空間７３ａに隣接して形成される。
【００２０】
この分割成形装置７０で、カム駒２２，２３が接触する一体カムシャフトＷ２からカム駒３２，３３が軸線方向に分割される分割カムシャフトＷ３を成形する場合、一体カムシャフトＷ２を固定型８１の第二型彫空間８３に投入後、移動型７１が下降する。そして一体カムシャフトＷ２の一方軸部２４が移動型７１の第一型彫空間７３に挿嵌されると同時に、一体カムシャフトＷ２の一方カム駒２２は、そのカムトップ２２ａ側面が固定型８１の第二押圧部８３ｂにより他方カム駒２３から離間する方向へ押圧され、他方カム駒２３は、そのカムトップ２３ａ側面が移動型７１の第一押圧部７３ｂにより一方カム駒２２から離間する軸線方向へ押圧され、図６に示す如く、各カム駒３２，３３間に軸部２４を形成した分割カムシャフトＷ３が成形される。
【００２１】
従って、軸線垂直方向の異なる位相に鍛造肉を流動させて各カム駒２２，２３が軸線方向で接触するように鍛造成形するカムシャフトＷ２のカム駒２２，２３を離間する軸線方向へ押圧し、各カム駒３２，３３間に軸部２４を成形することにより、軸線垂直方向に流動させたときに発生する可能性のある欠肉に、離間する軸線方向へ押圧する際に鍛造肉を充填させることができる。また、カム駒３２，３３間に軸部２４を有するカムシャフトＷ３を鍛造のみで成形できる。
【００２２】
尚、上記実施例では一般的な成形装置で鍛造成形したが、ヘッダの如き成形装置で実施することにより連続成形が可能となり、加工時間短縮となるため、多大な効果を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように本発明のカムシャフトの成形方法によれば、軸線方向に延びる軸部と、軸部から突出するカムトップを有する二つのカム駒を備えるカムシャフトの成形方法において、予め成形した略円柱状の予備成形品を軸線方向に押圧し、軸線垂直方向の異なる位相に鍛造肉を流動させてカムトップを突出させると同時に、各カム駒が軸線方向で接触するように鍛造成形するため、成形装置からカムシャフトを取り出すときにカム駒の外形状に沿って軸線方向に取り出すことができ、成形を順調かつ容易に行うことができる。
【００２４】
また、本発明のカムシャフトの成形装置によれば、内側に予備成形品を投入する第二型彫空間を画成する固定ダイを備える固定型と、固定ダイに対向して配置され第一型彫空間を画成する移動ダイを備える移動型とからなる鍛造装置において、第二型彫空間及び第一型彫空間が対向する両対向側端部に、各カム駒を成形する第二カム成形空間及び第一カム成形空間が形成されるため、カムシャフト成形時の固定型と移動型の分割面と各カム駒が軸線方向で接触する接触面と一致させることができ、本装置により本発明のカムシャフトの成形方法を実現できる。
【００２５】
更に本発明の他のカムシャフトの成形方法によれば、軸線方向に延びる軸部と、軸部から突出するカムトップを有する二つのカム駒を備えるカムシャフトの成形方法において、予め成形した略円柱状の予備成形品を軸線方向に押圧し、軸線垂直方向の異なる位相に鍛造肉を流動させてカムトップを突出させると同時に、各カム駒が軸線方向で接触するように鍛造成形するカムシャフトのカム駒を離間する軸線方向へ押圧し、各カム駒間に軸部を成形することにより、軸線垂直方向に流動させたときに発生する可能性のある欠肉に、離間する軸線方向へ押圧する際に鍛造肉を充填させることができ、カムシャフトを高品質に成形できる。更にまた、カム駒間に軸部を有するカムシャフトを鍛造のみで成形でき、工程の増加を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるカムシャフトの成形方法を表す平面図である。
【図２】図１の（ウ）のＡ―Ａ断面側面図である。
【図３】本発明の実施例によるカムシャフトの成形前の状態を表す部分断面平面図である。
【図４】本発明の実施例によるカムシャフトの成形後の状態を表す部分断面平面図である。
【図５】本発明の他の実施例によるカムシャフトの成形前の状態を表す部分断面平面図である。
【図６】本発明の他の実施例によるカムシャフトの成形後の状態を表す部分断面平面図である。
【符号の説明】
２２    カム駒
２２ａ  カムトップ
２３    カム駒
２３ａ  カムトップ
２４    軸部
３２    カム駒
３３    カム駒
４１    移動型
４２    移動ダイ
４３    第一型彫空間
４３ａ  第一カム成形空間
５１    固定型
５２    固定ダイ
５３    第二型彫空間
５３ａ  第二カム成形空間
Ｗ１    予備成形品
【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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