(57)【要約】【課題】  ラッピング加工時に、研磨部材の目詰まりを防止することを目的とする。【解決手段】  軸となるシャフト４上にカム２及びジャーナル３を備えたカムシャフト１をカムシャフト軸心Ｘ１を中心に回転させながら、カム２若しくはジャーナル３の外周を研磨部材５に当接させて、カム２若しくはジャーナル３の外周にラッピング加工を施すカムシャフトの研磨方法において、研磨部材５をカムシャフト軸心Ｘ１に対して垂直の研磨部材回転軸Ｙ１を中心に回転させながら、ラッピング加工を施すことを特徴とするカムシャフトの研磨方法。【選択図】図２
2007229850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸となるシャフト（４）上にカム（２）及びジャーナル（３）を備えたカムシャフト（１）をカムシャフト軸心（Ｘ１）を中心に回転させながら、前記カム（２）若しくはジャーナル（３）の外周を研磨部材（５）に当接させて、該カム（２）若しくはジャーナル（３）の外周にラッピング加工を施すカムシャフトの研磨方法において、
前記研磨部材（５）を前記カムシャフト軸心（Ｘ１）に対して垂直の研磨部材回転軸（Ｙ１）を中心に回転させながら、前記ラッピング加工を施すことを特徴とするカムシャフトの研磨方法。
【請求項２】
前記カム（２）若しくは前記ジャーナル（３）と前記研磨部材（５）とが、カムシャフト軸線方向へ相対的に移動することを特徴とする請求項１に記載のカムシャフトの研磨方法。
【請求項３】
軸となるシャフト（４）上にカム（２）及びジャーナル（３）を備えたカムシャフト（１）の該カム（２）若しくは該ジャーナル（３）の外周にラッピング加工を施す研磨部材（５）と、
前記カムシャフト軸心（Ｘ１）に対して垂直に配置した研磨部材回転軸（Ｙ１）を中心に前記研磨部材（５）を回転させる第１駆動手段（６）と、を備えたことを特徴とするカムシャフトの研磨装置。
【請求項４】
前記研磨部材（５）若しくは前記カムシャフト（５）を、カムシャフトの軸線方向に移動させる第２駆動手段（１５）を備えたことを特徴とする請求項３に記載のカムシャフトの研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明は、自動車等のエンジンに使用されるカムシャフトの研磨方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車等のエンジンにおけるカムシャフト１は、図１に示す如く、軸となるシャフト４上に外周形状が非円形形状のカム２及び外周形状が円形形状のジャーナル３を複数備える。そして、カム２の外周形状は、図２に示すように曲率が１番大きいカムトップ２ａ、曲率がカムトップ２ａより小さいベースサークル２ｂ、及び曲率がベースサークル２ｂよりも小さい、カムトップ２ａとベースサークル２ｂとの間をつなぐ中間部２ｃとを備えている。
【０００３】
このようなカムシャフト１の製造方法は、予め鋳造により成形したカムシャフト素材に、穴あけ加工や研削加工を施し、次にカム２及びジャーナル３の外周を粗い面粗度の研磨部材により粗研磨を行なう。そして、更にカム２及びジャーナル３の外周を相対的に細かい面粗度の研磨部材５によりラッピング加工を施している。（特許文献１「００２２」参照）
【０００４】
このラッピング加工は、カムシャフト１を高速回転（例えば、１分間に３００回転）させながらカム２やジャーナル３の外周を研磨部材５に当接させることにより行なわれ、ラッピング加工が進むと、図５及び図６に示す如く、研磨部材５の砥粒５ａやボンド５ｂが剥がれ落ちてゆき、平面であった研磨部材５の研磨面が、次第にカム２やジャーナル３の外周形状に合わせて円弧形状に削られていくこととなる。
【特許文献１】特開２００４−２４３４３６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、カムシャフト１を回転させながらカム２やジャーナル３の外周を研磨部材５に当接させるラッピング加工を継続すると、円弧形状に削られた研磨部材５の砥粒５ａやボンド５ｂの間にカム２やジャーナル３の外周の削りカス７や研磨部材５からはがれた砥粒５ａやボンド５ｂのカスがはさまり、目詰まりをおこして、カム２やジャーナル３の外周を良好に研磨することができないという第１の問題があった。
【０００６】
また、カムシャフト１を回転させながらカム２やジャーナル３の外周を研磨部材５に当接させるラッピング加工を継続すると、研磨部材５が円弧状に削られていくため、非円形形状のカム２の外周にラッピング加工を施す場合にあっては、図７及び図８のように曲率の小さいカムトップ２ａやベースサークル２ｂは、研磨部材５が円弧状に削られても、なおも研磨部材５の円弧内周面５ａに当接して、ラッピング加工を施すことができるが、図９に示すように曲率の大きい中間部２ｃにあっては、研磨部材５に形成された円弧内周面５ａに当接できず、ラッピング加工を十分に施せないという第２の問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記事情により鑑みなされたもので、ラッピング加工時に、研磨部材５の目詰まりを防止することを第１の目的とし、非円形形状のカム２の外周に研磨部材５によりラッピング加工を継続しても、曲率の小さいカムトップ２ａとベースサークル２ｂとの間つなぐ中間部２ｃについても、継続的にラッピング加工を施すことができるようにすることを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のカムシャフトの研磨方法は、軸となるシャフト上にカム及びジャーナルを備えたカムシャフトをカムシャフト軸心を中心に回転させながら、カム若しくはジャーナルの外周を研磨部材に当接させて、カム若しくはジャーナルの外周にラッピング加工を施すカムシャフトの研磨方法において、研磨部材をカムシャフト軸心に対して垂直の研磨部材回転軸を中心に回転させながら、ラッピング加工を施すことを第１の特徴とする。
【０００９】
本発明のカムシャフトの研磨方法は、カム若しくはジャーナルと研磨部材とが、カムシャフト軸線方向へ相対的に移動することを第２の特徴とする。
【００１０】
本発明のカムシャフトの研磨装置は、軸となるシャフト上にカム及びジャーナルを備えたカムシャフトのカム若しくはジャーナルの外周にラッピング加工を施す研磨部材と、カムシャフト軸心に対して垂直に配置した研磨部材回転軸を中心に研磨部材を回転させる第１駆動手段と、を備えたことを第３の特徴とする。
【００１１】
本発明のカムシャフトの研磨装置は、研磨部材若しくはカムシャフトを、カムシャフトの軸線方向に移動させる第２駆動手段を備えたことを第４の特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１の特徴のカムシャフトの研磨方法によれば、カムシャフトをカムシャフト軸心を中心に回転させながら、研磨部材をカムシャフト軸心に対して垂直の研磨部材回転軸を中心に回転させて、ラッピング加工を施すため、研磨部材の砥粒やボンドの間にはさまったカムやジャーナルの外周の削りカスに対して、カム若しくはジャーナルの外周が異なる方向から当接することとなり、削りカスが研磨部材からはがれ易くなる。これにより、カムやジャーナルの外周を研磨部材によって良好に研磨を継続することができる。また、研磨部材を回転させることによって、研磨部材回転軸を中心に円形の平面部が形成される。この円形の平面部によって、カムトップとベースサークルとの間をつなぐ曲率の大きい中間部についても、研磨部材に当接し、継続的にラッピング加工を施すことができる。
【００１３】
本発明の第２の特徴のカムシャフトの研磨方法によれば、カム若しくはジャーナルと研磨部材とが、カムシャフト軸線方向へ相対的に移動するため、研磨部材の研磨面が均等に削られてゆく。このように研磨部材が円弧形状に削られないため、カム若しくはジャーナルの削りカスや研磨部材の砥粒及びボンドが、カム若しくはジャーナルと研磨部材との間にたまりにくくなり、良好にラッピング加工を施すことができる。また、研磨部材の平面部が更に大きくなり、カムトップとベースサークルの間をつなぐ曲率の大きい中間部についても、継続的にラッピング加工を施すことができる。
【００１４】
本発明の第３の特徴のカムシャフトの研磨装置によれば、軸となるシャフト上にカム及びジャーナルを備えたカムシャフトのカム若しくはジャーナルの外周にラッピング加工を施す研磨部材と、カムシャフト軸心に対して垂直に配置した研磨部材回転軸を中心に研磨部材を回転させる第１駆動手段と、を備えたため、研磨部材の砥粒やボンドの間にはさまったカムやジャーナルの外周の削りカスに対して、カム若しくはジャーナルの外周が異なる方向から当接することとなり、削りカスが研磨部材からはがれ易くなる。これにより、カムやジャーナルの外周を研磨部材によって良好に研磨を継続することができる。また、研磨部材を回転させることによって、研磨部材回転軸を中心に円形の平面部が形成される。この円形の平面部によって、カムトップとベースサークルとの間をつなぐ曲率の大きい中間部についても、研磨部材に当接し、継続的にラッピング加工を施すことができる。
【００１５】
本発明の第４の特徴のカムシャフトの研磨装置によれば、研磨部材若しくはカムシャフトを、カムシャフトの軸線方向に移動させる第２駆動手段を備えたため、研磨部材の研磨面が均等に削られてゆく。このように研磨部材が円弧形状に削られないため、カム若しくはジャーナルの削りカスや研磨部材の砥粒及びボンドが、カム若しくはジャーナルと研磨部材との間にたまりにくくなり、良好にラッピング加工を施すことができる。また、研磨部材の平面部が更に大きくなり、カムトップとベースサークルの間をつなぐ曲率の大きい中間部についても、継続的にラッピング加工を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１乃至図４は本発明の実施例を示すもので、図１は、カムシャフトの平面図、図２は、カムシャフト研磨装置の要部を表す側面図、図３は、カムシャフト研磨装置の要部を表す平面図、図４は、図３のカムシャフトと研磨部材の間の拡大図である。である。
【００１７】
まず、図１に基づいてカムシャフト１を説明する。カムシャフト１は、軸線方向に延びるシャフト４と、シャフト４上に設けられる複数のカム２及びジャーナル３を備える。ジャーナル３は、外周がシャフト４より大径で、同心の円筒形状である。一方カム２は、外周がシャフト４より大径で、図２に示すごとく、曲率が１番小さいカムトップ２ａ、曲率がカムトップ２ａより大きいベースサークル２ｂ、及び曲率がベースサークル２ｂよりも大きい、カムトップ２ａとベースサークル２ｂとの間をつなぐ中間部２ｃを備えている。
【００１８】
このようなカムシャフト１の製造方法は、予め鋳造により成形したカムシャフト素材に、鋳造余肉の切除及び穴明け等の機械加工を実施する。続いてカムシャフト１のジャーナル３及びカム２の外周を粗い面粗度の図示しない研磨部材により粗研磨が施される。
【００１９】
次に、カムシャフト１は、カム２若しくはジャーナル３の外周を相対的に細かい面粗度の研磨部材５によりラッピング加工（研磨の仕上加工）が施される。
【００２０】
ここで、ラッピング加工を施すラッピング加工機の、研磨部材５を備える研磨ユニット８について図２を基に詳述する。研磨ユニット８は、円筒形状で中空のケース１０を備える。このケース１０の中には研磨部材５を取り付ける研磨部材取付体１１、研磨部材回転軸Ｙ１を中心に回転するための軸となる回転軸体１２及び、研磨部材５をカム２やジャーナル３の方向に付勢する弾性体１３（バネ部材等）を備えている。尚、研磨部材回転軸Ｙ１は、カムシャフト軸心Ｘ１に対して垂直に配置されている。研磨部材取付体１１は、フランジ部１１ａを備え、フランジ部１１ａとケース１０の先端に形成された段差部１０ａとの相互作用により、ケース内の研磨部材５、研磨部材取付体１１及び弾性体１３がケース１０の外に飛び出さないようになっている。
【００２１】
回転軸体１２には、研磨部材５を回転させる第１駆動手段６（モーター）の回転を回転軸体１２に伝達する回転ベルト１４が接続されている。また、ラッピング加工機には、図３に示すように、カム２若しくはジャーナル３の外周と研磨部材５の当接が、カムシャフト軸線方向へ移動するように、カムシャフト保持体１６ａ、１６ｂをカムシャフト１の軸線方向に揺動(移動)させる第２駆動手段１５を備えている。
【００２２】
また、ラッピング加工機は、カム２をカムシャフト回転軸Ｘ１を中心に高速回転（例えば、１分間に３００回転）させるために、カムシャフト保持体１６ａ、１６ｂを回転させる図示しないモーター部を備えている。
【００２３】
次に、ラッピング加工機によるカム２や外周の研磨方法について説明する。図３に示すように、カムシャフト１の両端をラッピング加工機のカムシャフト保持体１６ａ，１６ｂに取り付け、カムシャフト軸心を中心に回転させる。続いて、研磨部材５を第１駆動手段６（モーター）によって、カムシャフト軸心Ｘ１に対して垂直に配置した研磨部材回転軸Ｙ１を中心に、低速回転させ、この低速回転している研磨部材５の研磨面をカムシャフト１に設けられたカム２の外周に当接させる（押し付ける）ことで、ラッピング加工を施す。
【００２４】
カム２の外周は、カムシャフト軸心Ｘ１に対して非円形形状であるため、研磨部材５は、弾性体１３の作用によって、カム２方向に往復移動を繰り返しながら、ラッピング加工を施す。また、研磨部材５は回転しているため、カム２の外周は、絶えず、研磨部材５に対して異なる方向から当接する。カムシャフト１の回転は、１分間に約３００回転であるのに対し、研磨部材５の回転は１分間に６回転程度であるため、研磨部材５の回転は、カムシャフト１の回転に対し相対的に低速であるといえる。
【００２５】
そして、ラッピング加工を継続すると、図４に示すように研磨部材５が削られてゆく。しかし、研磨部材が回転しているため、研磨部材には、直径がＫの円形状の平面部２０が形成される。
【００２６】
さらに、ラッピング加工中に図３に示す如く、カムシャフト１をカムシャフト１の軸線方向にＷ（研磨部材５の幅）で示す距離を移動させる場合がある。このようにカムシャフト１をカムシャフト１の軸線方向にＷ（研磨部材５の幅）で示す距離を移動させると、研磨部材５のカムシャフト１の軸線方向の移動と、研磨部材５の、カムシャフト軸心Ｘ１に対して垂直に配置した研磨部材回転軸Ｙ１を中心とした回転との相互作用により、研磨部材５の研磨面全体が、点線部のように均等に削られてゆくこととなる。
【００２７】
ジャーナル３の外周についても、カム２と同様にラッピング加工機によってラッピング加工が施される。但し、ジャーナル３の外周は、カムシャフト軸心Ｘ１に対して円形形状であるため、研磨部材５は、弾性体１３の作用によって、往復移動を繰り返すことはない。以上のように全てのカム２及びジャーナルにラッピング加工を施し、ラッピングによる研磨が完了する。
【００２８】
以上のようにカムシャフトの研磨方法によれば、カムシャフト１をカムシャフト軸心Ｘ１を中心に回転させながら、研磨部材５をカムシャフト軸心Ｘ１に対して垂直の研磨部材回転軸Ｙ１を中心に回転させながら、ラッピング加工を施すため、研磨部材５の砥粒５ａやボンド５ｂの間にはさまったカム２やジャーナル３の外周の削りカス７に対して、カム２若しくはジャーナル３の外周が異なる方向から当接することとなり、削りカス７が研磨部材５からはがれ易くなる。これにより、カム２やジャーナル３の外周を研磨部材５によって良好に研磨を継続することができる。また、研磨部材５を回転させることによって、研磨部材回転軸Ｙ１を中心に円形の平面部２０が形成される。この円形の平面部２０によって、カムトップ２ａとベースサークル２ｂとの間をつなぐ曲率の大きい中間部２ｃについても、研磨部材５に当接し、継続的にラッピング加工を施すことができる。
【００２９】
また、カム２若しくはジャーナル３と研磨部材５とが、カムシャフト軸線方向へ相対的に移動するため、研磨部材５の研磨面が均等に削られてゆく。このように研磨部材５が円弧形状に削られないため、カム２若しくはジャーナル３の削りカス７や研磨部材の砥粒５ａ及びボンド５ｂが、カム２若しくはジャーナル３と研磨部材５との間にたまりにくくなり、良好にラッピング加工を施すことができる。また、研磨部材５の平面部２０が更に大きくなり、カムトップ２ａとベースサークル２ｂとの間をつなぐ曲率の大きい中間部２ｃについても、継続的にラッピング加工を施すことができる。
【００３０】
尚、本実施例では、カムシャフト１の研磨方法及びその装置について説明したが、回転するワークにラッピング加工を施すものであれば、他のワークであっても適用が可能である。また、カム２若しくはジャーナル３の外周と研磨部材５の当接を移動させるために、ラッピング加工機に第２駆動手段１５を設けて、回転しているカムシャフト１をカムシャフト１の軸線方向に移動させていたが、研磨部材５をカムシャフト１の軸線方向に移動させるようにしてもよい。また、カムシャフト１若しくは研磨部材５の移動をカムシャフト１の軸線方向と垂直な上下方向に揺動（移動）させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】カムシャフトの平面図である。
【図２】本発明の実施例のカムシャフト研磨装置の要部を表す側面図である。
【図３】本発明の実施例のカムシャフト研磨装置の要部を表す平面図である。
【図４】本発明の実施例の図３のカムシャフトと研磨部材の間の拡大図である。
【図５】従来のカムシャフト研磨装置の要部を表す側面図である。
【図６】図４のカムシャフトと研磨部材の間の拡大図である。
【図７】従来のカムシャフト研磨装置の、カムのカムトップと研磨部材の当接時の要部を表す平面図である。
【図８】従来のカムシャフト研磨装置の、カムのベースサークルと研磨部材の当接時の要部を表す平面図である。
【図９】従来のカムシャフト研磨装置の、カムのカムトップとベースサークルとの間をつなぐ中間部の当接時の要部を表す平面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１    カムシャフト
２    カム
３    シャーナル
４    シャフト
５    研磨部材
６    第１駆動手段
１５    第２駆動手段
Ｘ１    カムシャフト軸心
Ｙ１    研磨部材回転軸
【図１】
2007229850.tif 000003
【図２】
2007229850.tif 000004
【図３】
2007229850.tif 000005
【図４】
2007229850.tif 000006
【図５】
2007229850.tif 000007
【図６】
2007229850.tif 000008
【図７】
2007229850.tif 000009
【図８】
2007229850.tif 000010
【図９】
2007229850.tif 000011