カムシャフト用シャフトの製造方法
【課題】より少ない工程数でカムシャフトを製作し、生産性を向上させる。
【解決手段】素材にエッチング（ステップＳ１）を行い、潤滑剤を塗布しながら引き抜き加工（ステップＳ２）を行う。剪断加工（ステップＳ３）によって所定の長さに切り出した後、絞り加工（ステップＳ４）を行い、素材を複数の異なる径に形成する。素材の端部を軸方向に押圧するとともに、他方の端部を固定し、素材のうち最も大径の部分を外径方向に膨出させて膨出部を形成（ステップＳ５）する。膨出部を軸方向に押圧してかさ部を形成するとともに、素材を複数の異なる径に絞り形成する（ステップＳ６）。
【解決手段】素材にエッチング（ステップＳ１）を行い、潤滑剤を塗布しながら引き抜き加工（ステップＳ２）を行う。剪断加工（ステップＳ３）によって所定の長さに切り出した後、絞り加工（ステップＳ４）を行い、素材を複数の異なる径に形成する。素材の端部を軸方向に押圧するとともに、他方の端部を固定し、素材のうち最も大径の部分を外径方向に膨出させて膨出部を形成（ステップＳ５）する。膨出部を軸方向に押圧してかさ部を形成するとともに、素材を複数の異なる径に絞り形成する（ステップＳ６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機間のバルブを開閉させるための偏心カムを備えるカムシャフト用シャフトの製造方法関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なエンジンにおいては、気化した燃料混合空気を導入及び排出するためのバルブが設けられており、該バルブはクランクシャフトの回転と同期して開閉する必要がある。このため、クランクシャフトと連動するカムシャフトが設けられ、偏心カムによってバルブを開閉させている。
【０００３】
カムシャフトの製造方法として、冷間鍛造を用いて低コストで短時間に形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５２−５０９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の特許文献１において提案されている技術はブレーキドラム用カムシャフトの製法に関する技術であり、カムは平板形状となっている。エンジンにおいてバルブを開閉させるためには偏心カムを用いることから、特許文献１において提案されている技術はエンジン用のカムシャフトには適用できない。
【０００６】
また、シャフトとカムとを別に製造した後に組み立ててカムシャフトを得る場合には、シャフトとカムとに廻り止め機構を形成するための加工が必要であり、その分の工程を要する。また、廻り止め機構を備えることからシャフトや偏心カムの形状が複雑になる。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、圧入されたカムが周方向に滑りにくいカムシャフト用シャフトを少ない工程数で製造することを可能とするカムシャフト用シャフトの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るカムシャフト用シャフトの製造方法は、偏心カムを備えるカムシャフト用シャフトの製造方法において、円柱状の素材の外周面に粉末状潤滑剤を塗布する第１の工程と、前記素材の一方の端部を軸方向に押圧し、前記素材を複数の異なる径に絞り形成する第２の工程と、前記端部を軸方向に押圧するとともに、他方の端部を固定し、前記素材の一部分を外径方向に膨出させて環状膨出部を形成する第３の工程と、前記環状膨出部を軸方向に押圧してかさ部を形成するとともに、前記素材を複数の異なる径に絞り形成する第４の工程と、を有し、前記第２工程、前記第３工程及び前記第４工程は、冷間鍛造により行われることを特徴とする。
【０００９】
このように、素材に粉末状潤滑剤を塗布した後に冷間鍛造を行うことにより、圧入されたカムが周方向に滑りにくいカムシャフト用シャフトを少ない工程数で製造することができる。
【００１０】
この場合、前記粉末状潤滑剤は、石灰又はほう砂とするとよい。
【００１１】
また、前記シャフトに対して、剪断加工によって軸に平行な面を形成する第５の工程を有すると、コンロッド等の他の部材との干渉を避けることができる。また、剪断加工することにより、冷間鍛造により形成されたシャフトの寸法精度を維持することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るカムシャフト用シャフトの製造方法によれば、粉末状潤滑剤を塗布した後に冷間鍛造を行うことにより、圧入されたカムが周方向に滑りにくいカムシャフト用シャフトを少ない工程数で製造することができる。
【００１３】
また、エンジンに組み付けるための基準となるかさ部を簡便に形成することができる。
【００１４】
さらに、粉末状潤滑剤の作用により、冷間鍛造をスムーズに行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るカムシャフト用シャフトの製造方法について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１０を参照しながら説明する。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態に係るカムシャフト用シャフトの製造方法により製造されるカムシャフト１０は、単気筒のエンジン１２に用いられるものであって、クランクシャフト１４の回転に同期してプッシュロッド１６を押し上げることによりロッカーアーム１８を操作してバルブ２０を開閉させることができる。なお、実際上、バルブ２０は給気用と排気用の２つが設けられており、それぞれ個別のロッカーアーム１８及びプッシュロッド１６が設けられている。２つのプッシュロッド１６をそれぞれ個別に押し上げるために、カムシャフト１０には、位相の異なる２つの偏心カム２２及び偏心カム２４が設けられている。
【００１７】
図２に示すように、カムシャフト１０は、冷間鍛造により成形されたシャフト２６と、該シャフト２６に圧入された偏心カム２２及び偏心カム２４と、前記クランクシャフト１４の駆動ギヤ１４ａ（図１参照）に噛合してシャフト２６を回転させる合成樹脂製（例えば、ナイロン等）のギヤ２８とを有する。ギヤ２８の軸心部には金属ブッシュ２８ａ（例えば、Ｓ３５Ｃ等の炭素鋼）が設けられており、該金属ブッシュ２８ａにシャフト２６が圧入されている。
【００１８】
ギヤ２８は合成樹脂をインジェクション成型することにより形成され、その際、金属ブッシュ２８ａを予めインサートしておくとよい。ギヤ２８には金属ブッシュ２８ａが設けられることにより、シャフト２６を確実に圧入・締結することができる。ギヤ２８に合成樹脂を用いることにより、インジェクション成型等の生産効率の高い生産方法を用いることができ、しかも金属のギヤに比べて軽量にすることができる。
【００１９】
なお、ギヤ２８は、エンジン１２の仕様等に応じて金属を用いたプレス加工品、機械加工品又は焼結成型品等であってもよい。
【００２０】
図３に示すように、シャフト２６において、ギヤ２８が設けられる側の端部である第１径部２６ａは最も小径に設定されている。第１径部２６ａからみて他端部２６ｅ側（以下、矢印Ａ側という）に隣接する第２径部２６ｂは第１径部２６ａよりやや大きい径に設定されており、ギヤ２８は、圧入時に第２径部２６ｂとの微小段差部２７ａによって位置決めされる。また、第２径部２６ｂからみて矢印Ａ側に隣接する第３径部２６ｃは第２径部２６ｂよりもやや大きい径に設定されており、偏心カム２２は、圧入時に第３径部２６ｃとの微小段差部２７ｂによって位置決めされる。
【００２１】
さらに、第３径部２６ｃからみて矢印Ａ側に隣接する第４径部２６ｄは第３径部２６ｃよりもやや大きい径に設定されている。第４径部２６ｄには軸に平行な２つの面取り部３０が設けられており、該面取り部３０によって、シャフト２６がコンロッド３２（図１参照）の端部と干渉することが防止され、カムシャフト１０とコンロッド３２とを近い位置に配置可能である。
【００２２】
また、第４径部２６ｄと他端部２６ｅとの間には、カムシャフト１０をエンジン１２に組み立てる際の位置決め用のかさ部（つば部ともいう）２６ｆが設けられており、偏心カム２４は、圧入時にかさ部２６ｆによって位置決めされる。なお、図３においては、理解を容易にするため、第１径部２６ａ〜第４径部２６ｄの径に差があることを明確に図示しているが、これらの径の差を微小に設定して目視上では略同一径と認識されるものであってもよい。
【００２３】
次に、シャフト２６に面取り部３０を形成するためのカット治具１００について図４を参照しながら説明する。
【００２４】
カット治具１００は、シャフト２６の第１径部２６ａ〜第４径部２６ｄまでが挿入される孔１０２ａを有するワークホルダ１０２と、面取り部３０を形成するためのカッタ１０４と、ワークホルダ１０２がスライド挿入されるホルダガイド１０６と、シャフト２６の他端部２６ｅを保持してワークホルダ１０２をホルダガイド１０６へ押し込む可動型１０８と、面取り部３０が形成された後にワークホルダ１０２をホルダガイド１０６から押し出すガススプリング１１０ａ（又はばね等の強制復帰を可能にする機構）を備えるバックプレート１１０とを有し、可動型１０８、ワークホルダ１０２、ホルダガイド１０６及びバックプレート１１０の順に並んで構成される。
【００２５】
ワークホルダ１０２の孔１０２ａのうちシャフト２６の第４径部２６ｄが挿入される部分はカッタ１０４が挿入される孔１０２ｂと連通している。孔１０２ｂは、カッタ１０４がセットされるように略長方形となっており、孔１０２ａと直角に連通している。
【００２６】
カッタ１０４はシャフト２６から面取り部３０の部分を削ぎ落とすための平行な２つの刃１０４ａと、ホルダガイド１０６の方向（以下、矢印Ｂ方向という）に向かうに従って軸心方向に接近するように傾斜する傾斜面１０４ｂとを有する。また、ホルダガイド１０６は、傾斜面１０４ｂが当接するガイド面１０６ｂを有し、該ガイド面１０６ｂは、矢印Ｂ方向に向かうに従って軸心方向に接近するように傾斜している。
【００２７】
次に、シャフト２６及びカムシャフト１０を製造する工程について図５〜図１０を参照しながら説明する。
【００２８】
先ず、図５のステップＳ１において、丸棒状（円柱状）の炭素鋼である素材にシュウ酸を用いてエッチングを行い、又はリン酸塩被膜に石灰を塗布することにより素材の表面をポーラス状にする。この場合、シュウ酸を用いる処理の方がリン酸塩被膜を用いる処理よりも素材の表面をポーラス状にしやすく好適である。
【００２９】
この素材としての炭素鋼は、例えば、Ｓ３５Ｃを用いることができる。また、液体窒化を行う場合にはより低炭素の炭素鋼を用いることもできる。
【００３０】
次に、ステップＳ２において、ダイス２００（図６参照）を用いて素材が所定の外径となるように引き抜き加工を行う。この際、ダイス２００よりも手前側において素材に対して潤滑剤２０２を塗布（又は噴出等）して潤滑を行う。素材は、前記ステップＳ１において表面がポーラス状に形成されていることから潤滑剤２０２が封じ込められて表面の潤滑性が向上し、素材をスムーズに引き出すことができる。また、ダイス２００の焼き付きを防止し、高寿命化を図ることができる。
【００３１】
潤滑剤２０２としては、石灰又はほう砂等の粉末状潤滑剤を水等に溶かしたもの又はペースト状にしたものを用いる。後述するように、粉末状潤滑剤を用いることにより偏心カム２２及び２４がシャフト２６の周方向に滑りにくくなりエンジン１２に組み込んだ場合にクランクシャフト１４の回転と同期が保たれる。
【００３２】
このステップＳ２の処理においては、素材に潤滑剤２０２を封じ込めることを主目的として、引き抜きによるリダクションは小さく設定されていてもよい。
【００３３】
ステップＳ３において、素材をシャーリング等の切断加工することによって所定の長さに切り出し、シャフト２６を形成するためのワーク２０４を取り出す。
【００３４】
次に、ステップＳ４において、ワーク２０４に対してダイス２０６及びパンチ２０８を用いて、冷間鍛造により絞り加工を行う（図７参照）。ダイス２０６は、上方に開口する第１孔部２１０ａ及び該第１孔部２１０ａよりやや小径の第２孔部２１０ｂからなる孔２１０を有する。第１孔部２１０ａは、ワーク２０４に対して前記他端部２６ｅ及び前記かさ部２６ｆとなる部分を絞り、第２孔部２１０ｂは、ワーク２０４に対して前記第１径部２６ａ〜第４径部２６ｄとなる部分を絞る。
【００３５】
ワーク２０４はパンチ２０８により上部から軸方向に押圧されて孔２１０に挿入され、第１孔部２１０ａ及び第２孔部２１０ｂによって絞られて所定の径に形成される。
【００３６】
絞り加工が行われた後、パンチ２０８を上方へ引き戻すとともに、孔２１０の下方に設けられたノックアウトピン２１２を上昇させてワーク２０４を取り出す。
【００３７】
なお、このステップＳ４及びこれ以降のステップＳ５及びＳ６において、ワーク２０４は第１径部２６ａとなる側を下向きとしてダイス２０６、２１４、２３０に挿入され、他端部２６ｅとなる側が上向きとなるように設定されるものとする。
【００３８】
次に、ステップＳ５において、前記ダイス２０６の第１孔部２１０ａよりもやや小径の孔２１４ａ（図８参照）が設けられたダイス２１４と、孔２１４ａと略同径で有底の穴２１６ａが設けられたパンチ２１６とを用い、冷間鍛造によりワーク２０４に対してかさ形成加工を行う。
【００３９】
具体的には、図８に示すように、ワーク２０４を孔２１４ａに挿入した後に、パンチ２１６の穴２１６ａをワーク２０４の上部に合わせ、パンチ２１６を軸方向に向けて押圧し、ワーク２０４の上面が穴２１６ａの底部に当接するまで下降させる。これにより、ワーク２０４の上部は穴２１６ａによって絞り込まれるとともに、一部が塑性流動によって外径方向に向けて膨出し、パンチ２１６の下面とダイス２１４の上面との間に環状の膨出部２１８が形成される。該膨出部２１８はかさ部２６ｆの基礎となる。
【００４０】
また、穴２１６ａの底部には中心点を通る１本の筋状の突起２１７が設けられており、この突起がワーク２０４の上面に押圧されることにより、ワーク２０４にセンター溝２２０が形成され、ワーク２０４の廻り止めとして作用する。
【００４１】
ワーク２０４の下面はノックアウトピン２２２の上面に接するように設定されており、該ノックアウトピン２２２の上面における中心部には山形の突起２２４が設けられている。該突起２２４がワーク２０４の下面に予め設けられた中心穴に挿入されることにより、ワーク２０４の振止めとして作用する。ノックアウトピン２２２はボルスタ２２６によって支持されているため、ワーク２０４の下面を確実に押圧することができ、ワーク２０４の振れを防止するとともに確実に膨出部２１８を形成させることができる。
【００４２】
また、パンチ２１６の突起２１７によってワーク２０４の上面に形成される溝により、ワーク２０４の振れ精度を検査することができ、また検査結果に応じて振れの矯正処理を行うことができる。
【００４３】
かさ形成加工が行われた後、パンチ２１６を上方へ引き戻すとともに、ノックアウトピン２２２を上昇させてワーク２０４を取り出す。
【００４４】
次に、ステップＳ６において、ダイス２３０とパンチ２３２とを用いて、ワーク２０４に対して、冷間鍛造により仕上げ加工を行う（図９参照）。
【００４５】
ダイス２３０に設けられた孔２３４は、下方から上方に向かって順に第１径部２３４ａ、第２径部２３４ｂ、第３径部２３４ｃ及び第４径部２３４ｄとを有し、各部がワーク２０４を絞って、それぞれ第１径部２６ａ、第２径部２６ｂ、第３径部２６ｃ及び第４径部２６ｄを形成する。これにより、シャフト２６の基本形状が形成される。
【００４６】
また、図１０に示すように、ダイス２３０における第１径部２３４ａと第２径部２３４ｂとの間の段差部は、拡大してみると下方に向けて縮径するテーパ状に形成されており、ワーク２０４がスムーズに絞られる。第２径部２３４ｂ〜第４径部２３４ｄまでの各段差部も同様にテーパ状に形成されている。
【００４７】
パンチ２３２には、有底の穴２３２ａが設けられており、該穴２３２ａの底部によりワーク２０４の上面を押圧しながらワーク２０４をダイス２３０の孔２３０ａに挿入して絞り仕上げ加工を行う。このとき、パンチ２３２の下面とダイス２３０の上面によって前記膨出部２１８が挟まれ、軸方向に押圧されることにより外方に向けて塑性流動し、扁平な形状となってかさ部２６ｆを形成する。
【００４８】
このステップＳ６の仕上げ加工を行った後、パンチ２３２を上方へ引き戻すとともに、孔２３０ａの下方に設けられたノックアウトピン２３５を上昇させてワーク２０４から形成されたシャフト２６を取り出す。
【００４９】
このようにして、シャフト２６は冷間鍛造の工程によって形成されるが、元となるワーク２０４には、ステップＳ２において潤滑剤２０２が塗布されていることから冷間鍛造がスムーズに行われ、割れや傷が発生しにくい。また、潤滑剤２０２の作用により、ダイス２００、２０６、２１４、２３０及びパンチ２０８、２１６、２３２の焼き付きを防止することができる。さらに、冷間鍛造を用いる場合には加熱のための工程と加熱設備が不要である。
【００５０】
さらにまた、潤滑剤２０２は、ワーク２０４の表面に形成されたポーラスによって封じ込められていることから、ステップＳ２以降のステップＳ３〜Ｓ６においても有効に潤滑作用を奏するが、必要に応じ、各工程においてワーク２０４及び金型に加工油（ヘッダーオイル等）をかけることにより補助的な潤滑及び冷却を行ってもよい。
【００５１】
次に、ステップＳ７において、カット治具１００を用いて、シャフト２６の第４径部２６ｄに２面の面取り部３０を形成する。
【００５２】
具体的には、先ず、シャフト２６の第１径部２６ａ〜第４径部２６ｄを孔１０２ａに挿入する。
【００５３】
次に、カッタ１０４をワークホルダ１０２の孔１０２ｂにセットする。このとき、２つの刃１０４ａは第４径部２６ｄの部分でシャフト２６と平行な向きで当接する。
【００５４】
次いで、可動型１０８によってシャフト２６の他端部２６ｅを保持しながら、ワークホルダ１０２及びカッタ１０４をホルダガイド１０６の孔に押圧・挿入する。可動型１０８の駆動力は、ガススプリング１１０ａよりも十分に大きい力であり、ワークホルダ１０２及びカッタ１０４は矢印Ｂ方向に進行する。
【００５５】
このとき、ワークホルダ１０２が矢印Ｂ方向に進むに従ってカッタ１０４の傾斜面１０４ｂはガイド面１０６ａによってガイドされ、孔１０２ｂに沿って矢印Ｂに対して直角な方向に変位する。ワークホルダ１０２及びカッタ１０４が矢印Ｂ方向に十分変位することにより、刃１０４ａが第４径部２６ｄの両側面を削ぎ落とし、面取り部３０が形成される。
【００５６】
この後、可動型１０８を引き戻すことによりワークホルダ１０２はガススプリング１１０ａによって押し戻されるので、カッタ１０４を取り外した後にシャフト２６を孔１０２ａから引き抜けばよい。
【００５７】
このように、カット治具１００によれば、シャフト２６及びカッタ１０４をワークホルダ１０２にセットした状態で、該ワークホルダ１０２を矢印Ｂ方向へ移動させるという簡便な操作によって面取り部３０を形成することができる。
【００５８】
また、面取り部３０は、カッタ１０４の刃１０４ａによって削ぎ落とされることから、シャフト２６が膨出等の塑性変形を起こさない。従って、ステップＳ７までの工程で形成されたシャフト２６の寸法精度を維持することができる。
【００５９】
削ぎ落とされた部分は金型内に設けられた所定の経路に沿って落下し、自然に排出される。
【００６０】
次に、ステップＳ８において、偏心カム２２及び偏心カム２４を順にシャフト２６に圧入する。偏心カム２２及び２４は冷間加工によって別途製作され、シャフト２６に嵌合する軸心孔は打ち抜き加工によって形成されている。
【００６１】
偏心カム２２は、第４径部２６ｄの部分まで圧入されてかさ部２６ｆによって位置決めされる。偏心カム２４は、第２径部２６ｂの部分まで圧入されて第３径部２６ｃとの段差によって位置決めされる。
【００６２】
次に、ステップＳ９において、ギヤ２８をシャフト２６に圧入する。ギヤ２８の金属ブッシュ２８ａは、第１径部２６ａに圧入されて第２径部２６ｂとの段差によって位置決めされる。なお、ステップＳ８及びＳ９において、偏心カム２２、２４及びギヤ２８はシャフト２６の軸に対して相対的な位相が適正な角度となるように設定して圧入することはもちろんである。この場合、シャフト２６の面取り部３０を位相の基準面として利用してもよい。
【００６３】
ところで、シャフト２６にはステップＳ２において塗布される潤滑剤２０２の潤滑作用によって偏心カム２２、２４及びギヤ２８が滑ってしまうと、カムシャフト１０とクランクシャフト１４との同期が保たれなくなり不都合である。このような観点から本願発明者はシャフト２６に対して種々の潤滑剤を塗布し、その結果得られるカムシャフト１０の偏心カム２２、２４及びギヤ２８がどの程度のトルクで周方向にスリップを生じるか試験を行った。
【００６４】
この試験の結果によれば、例えば、潤滑剤として一般的なりん酸被膜に金属石鹸を塗布するボンデ処理を用いる場合には、周方向に対する十分なスリップトルクが得られずに偏心カム２２、２４及びギヤ２８に滑りを生じた。一方、石灰又はほう砂等の粉末状潤滑剤を水等に溶かした潤滑剤２０２を用いた場合には、周方向に対する十分なスリップトルクが得られ、カムシャフト１０をエンジン１２（図１参照）に組み込んで使用する際に必要とされるスリップトルクの基準値を満足することが確認された。
【００６５】
これは、粉末状潤滑剤は、当初素材の表面に物理的に付着しているのみであって、冷間鍛造成形時に素材の表面から脱落するためであり、その後の圧入による締め付け力が大きくなり滑りにくくなっている。一方、ステアリン酸系（つまりボンデライト処理後）の金属石鹸等の化学結合された潤滑剤の場合、冷間鍛造時において脱落せずに残存するため、圧入箇所が滑りやすくなっている。
【００６６】
また、リン酸被膜は、後の金属石鹸と結合しやすくするための表面処理であることから、当初のエッチングの処理はシュウ酸を用いることが好適である。
【００６７】
さらに、潤滑剤２０２の摩擦係数はボンデ処理と同等の０．０３〜０．０７程度とすると、冷間鍛造の工程においてワーク２０４に対する十分な潤滑作用を奏し、好適であった。
【００６８】
上述したように、カムシャフト１０における偏心カム２２、２４及びギヤ２８はステップＳ８及びＳ９の圧入の工程により組み立てられ、別途偏心カムを固定する必要がなく生産性が高い。また、シャフト２６、偏心カム２２、２４及びギヤ２８には廻り止め機構（キー、ねじ、塑性加工による固定、ろう付け等）が不要であって、これらの廻り止め機構を形成するための工程も不要である。廻り止め機構がないことにより、シャフト２６及び偏心カム２２、２４は簡便な形状である。
【００６９】
さらに、シャフト２６は、基本的には冷間鍛造によって形成され、切削等の機械加工が不要であって生産性が高い。この際、シャフト２６を形成する素材には潤滑剤２０２が塗布されていることから、冷間鍛造の処理がスムーズに行われる。
【００７０】
さらにまた、潤滑剤２０２には粉末状潤滑剤を水等に溶かしたものを用いており、圧入された偏心カム２２、２４及びギヤ２８に対して十分なスリップトルクが得られる。従って、カムシャフト１０はクランクシャフト１４に対して同期を維持する。
【００７１】
また、シャフト２６を形成する工程は１台の加工機械によって連続的に実行されるようにしてもよい。例えば、ステップＳ３において素材から所定長さのワーク２０４が切り出された後、ステップＳ４〜ステップＳ７までの工程を１台の加工機械（カット治具１００を含む）によって、ワーク２０４を順送りしながら加工するようにしてもよい。
【００７２】
なお、上記のカムシャフト１０は、単気筒のエンジン１２に用いられるものとして説明したが、直列２気筒以上のエンジンに用いる場合には、偏心カムを気筒数に合わせて増やせばよい。
【００７３】
本発明に係るカムシャフト用シャフトの製造方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本実施の形態に係るカムシャフト用シャフトの製造方法によって製造されるシャフトが用いられるエンジンの要部を示す模式図である。
【図２】カムシャフトの斜視図である。
【図３】シャフトの側面図である。
【図４】シャフトに面取り部を形成するためのカット治具の分解斜視図である。
【図５】本実施の形態に係るカムシャフト用シャフトの製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図６】素材に潤滑材を塗布しながら引き抜き加工を行う様子を示す図である。
【図７】素材から切り出したワークに絞り加工を行う様子を示す図である。
【図８】ワークにかさ形成加工を行う様子を示す図である。
【図９】ワークに仕上げ加工を行う様子を示す図である。
【図１０】ダイスの段差部における側面拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０…カムシャフト １２…エンジン
１４…クランクシャフト １４ａ…駆動ギヤ
２２、２４…偏心カム ２６…シャフト
２６ｆ…かさ部 ２８…ギヤ
２８ａ…金属ブッシュ ３０…面取り部
３２…コンロッド １００…カット治具
２００、２０６、２１４、２３０…ダイス
２０２…潤滑剤 ２０４…ワーク
２０８、２１６、２３２…パンチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機間のバルブを開閉させるための偏心カムを備えるカムシャフト用シャフトの製造方法関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なエンジンにおいては、気化した燃料混合空気を導入及び排出するためのバルブが設けられており、該バルブはクランクシャフトの回転と同期して開閉する必要がある。このため、クランクシャフトと連動するカムシャフトが設けられ、偏心カムによってバルブを開閉させている。
【０００３】
カムシャフトの製造方法として、冷間鍛造を用いて低コストで短時間に形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５２−５０９６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の特許文献１において提案されている技術はブレーキドラム用カムシャフトの製法に関する技術であり、カムは平板形状となっている。エンジンにおいてバルブを開閉させるためには偏心カムを用いることから、特許文献１において提案されている技術はエンジン用のカムシャフトには適用できない。
【０００６】
また、シャフトとカムとを別に製造した後に組み立ててカムシャフトを得る場合には、シャフトとカムとに廻り止め機構を形成するための加工が必要であり、その分の工程を要する。また、廻り止め機構を備えることからシャフトや偏心カムの形状が複雑になる。
【０００７】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、圧入されたカムが周方向に滑りにくいカムシャフト用シャフトを少ない工程数で製造することを可能とするカムシャフト用シャフトの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るカムシャフト用シャフトの製造方法は、偏心カムを備えるカムシャフト用シャフトの製造方法において、円柱状の素材の外周面に粉末状潤滑剤を塗布する第１の工程と、前記素材の一方の端部を軸方向に押圧し、前記素材を複数の異なる径に絞り形成する第２の工程と、前記端部を軸方向に押圧するとともに、他方の端部を固定し、前記素材の一部分を外径方向に膨出させて環状膨出部を形成する第３の工程と、前記環状膨出部を軸方向に押圧してかさ部を形成するとともに、前記素材を複数の異なる径に絞り形成する第４の工程と、を有し、前記第２工程、前記第３工程及び前記第４工程は、冷間鍛造により行われることを特徴とする。
【０００９】
このように、素材に粉末状潤滑剤を塗布した後に冷間鍛造を行うことにより、圧入されたカムが周方向に滑りにくいカムシャフト用シャフトを少ない工程数で製造することができる。
【００１０】
この場合、前記粉末状潤滑剤は、石灰又はほう砂とするとよい。
【００１１】
また、前記シャフトに対して、剪断加工によって軸に平行な面を形成する第５の工程を有すると、コンロッド等の他の部材との干渉を避けることができる。また、剪断加工することにより、冷間鍛造により形成されたシャフトの寸法精度を維持することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るカムシャフト用シャフトの製造方法によれば、粉末状潤滑剤を塗布した後に冷間鍛造を行うことにより、圧入されたカムが周方向に滑りにくいカムシャフト用シャフトを少ない工程数で製造することができる。
【００１３】
また、エンジンに組み付けるための基準となるかさ部を簡便に形成することができる。
【００１４】
さらに、粉末状潤滑剤の作用により、冷間鍛造をスムーズに行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係るカムシャフト用シャフトの製造方法について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図１０を参照しながら説明する。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態に係るカムシャフト用シャフトの製造方法により製造されるカムシャフト１０は、単気筒のエンジン１２に用いられるものであって、クランクシャフト１４の回転に同期してプッシュロッド１６を押し上げることによりロッカーアーム１８を操作してバルブ２０を開閉させることができる。なお、実際上、バルブ２０は給気用と排気用の２つが設けられており、それぞれ個別のロッカーアーム１８及びプッシュロッド１６が設けられている。２つのプッシュロッド１６をそれぞれ個別に押し上げるために、カムシャフト１０には、位相の異なる２つの偏心カム２２及び偏心カム２４が設けられている。
【００１７】
図２に示すように、カムシャフト１０は、冷間鍛造により成形されたシャフト２６と、該シャフト２６に圧入された偏心カム２２及び偏心カム２４と、前記クランクシャフト１４の駆動ギヤ１４ａ（図１参照）に噛合してシャフト２６を回転させる合成樹脂製（例えば、ナイロン等）のギヤ２８とを有する。ギヤ２８の軸心部には金属ブッシュ２８ａ（例えば、Ｓ３５Ｃ等の炭素鋼）が設けられており、該金属ブッシュ２８ａにシャフト２６が圧入されている。
【００１８】
ギヤ２８は合成樹脂をインジェクション成型することにより形成され、その際、金属ブッシュ２８ａを予めインサートしておくとよい。ギヤ２８には金属ブッシュ２８ａが設けられることにより、シャフト２６を確実に圧入・締結することができる。ギヤ２８に合成樹脂を用いることにより、インジェクション成型等の生産効率の高い生産方法を用いることができ、しかも金属のギヤに比べて軽量にすることができる。
【００１９】
なお、ギヤ２８は、エンジン１２の仕様等に応じて金属を用いたプレス加工品、機械加工品又は焼結成型品等であってもよい。
【００２０】
図３に示すように、シャフト２６において、ギヤ２８が設けられる側の端部である第１径部２６ａは最も小径に設定されている。第１径部２６ａからみて他端部２６ｅ側（以下、矢印Ａ側という）に隣接する第２径部２６ｂは第１径部２６ａよりやや大きい径に設定されており、ギヤ２８は、圧入時に第２径部２６ｂとの微小段差部２７ａによって位置決めされる。また、第２径部２６ｂからみて矢印Ａ側に隣接する第３径部２６ｃは第２径部２６ｂよりもやや大きい径に設定されており、偏心カム２２は、圧入時に第３径部２６ｃとの微小段差部２７ｂによって位置決めされる。
【００２１】
さらに、第３径部２６ｃからみて矢印Ａ側に隣接する第４径部２６ｄは第３径部２６ｃよりもやや大きい径に設定されている。第４径部２６ｄには軸に平行な２つの面取り部３０が設けられており、該面取り部３０によって、シャフト２６がコンロッド３２（図１参照）の端部と干渉することが防止され、カムシャフト１０とコンロッド３２とを近い位置に配置可能である。
【００２２】
また、第４径部２６ｄと他端部２６ｅとの間には、カムシャフト１０をエンジン１２に組み立てる際の位置決め用のかさ部（つば部ともいう）２６ｆが設けられており、偏心カム２４は、圧入時にかさ部２６ｆによって位置決めされる。なお、図３においては、理解を容易にするため、第１径部２６ａ〜第４径部２６ｄの径に差があることを明確に図示しているが、これらの径の差を微小に設定して目視上では略同一径と認識されるものであってもよい。
【００２３】
次に、シャフト２６に面取り部３０を形成するためのカット治具１００について図４を参照しながら説明する。
【００２４】
カット治具１００は、シャフト２６の第１径部２６ａ〜第４径部２６ｄまでが挿入される孔１０２ａを有するワークホルダ１０２と、面取り部３０を形成するためのカッタ１０４と、ワークホルダ１０２がスライド挿入されるホルダガイド１０６と、シャフト２６の他端部２６ｅを保持してワークホルダ１０２をホルダガイド１０６へ押し込む可動型１０８と、面取り部３０が形成された後にワークホルダ１０２をホルダガイド１０６から押し出すガススプリング１１０ａ（又はばね等の強制復帰を可能にする機構）を備えるバックプレート１１０とを有し、可動型１０８、ワークホルダ１０２、ホルダガイド１０６及びバックプレート１１０の順に並んで構成される。
【００２５】
ワークホルダ１０２の孔１０２ａのうちシャフト２６の第４径部２６ｄが挿入される部分はカッタ１０４が挿入される孔１０２ｂと連通している。孔１０２ｂは、カッタ１０４がセットされるように略長方形となっており、孔１０２ａと直角に連通している。
【００２６】
カッタ１０４はシャフト２６から面取り部３０の部分を削ぎ落とすための平行な２つの刃１０４ａと、ホルダガイド１０６の方向（以下、矢印Ｂ方向という）に向かうに従って軸心方向に接近するように傾斜する傾斜面１０４ｂとを有する。また、ホルダガイド１０６は、傾斜面１０４ｂが当接するガイド面１０６ｂを有し、該ガイド面１０６ｂは、矢印Ｂ方向に向かうに従って軸心方向に接近するように傾斜している。
【００２７】
次に、シャフト２６及びカムシャフト１０を製造する工程について図５〜図１０を参照しながら説明する。
【００２８】
先ず、図５のステップＳ１において、丸棒状（円柱状）の炭素鋼である素材にシュウ酸を用いてエッチングを行い、又はリン酸塩被膜に石灰を塗布することにより素材の表面をポーラス状にする。この場合、シュウ酸を用いる処理の方がリン酸塩被膜を用いる処理よりも素材の表面をポーラス状にしやすく好適である。
【００２９】
この素材としての炭素鋼は、例えば、Ｓ３５Ｃを用いることができる。また、液体窒化を行う場合にはより低炭素の炭素鋼を用いることもできる。
【００３０】
次に、ステップＳ２において、ダイス２００（図６参照）を用いて素材が所定の外径となるように引き抜き加工を行う。この際、ダイス２００よりも手前側において素材に対して潤滑剤２０２を塗布（又は噴出等）して潤滑を行う。素材は、前記ステップＳ１において表面がポーラス状に形成されていることから潤滑剤２０２が封じ込められて表面の潤滑性が向上し、素材をスムーズに引き出すことができる。また、ダイス２００の焼き付きを防止し、高寿命化を図ることができる。
【００３１】
潤滑剤２０２としては、石灰又はほう砂等の粉末状潤滑剤を水等に溶かしたもの又はペースト状にしたものを用いる。後述するように、粉末状潤滑剤を用いることにより偏心カム２２及び２４がシャフト２６の周方向に滑りにくくなりエンジン１２に組み込んだ場合にクランクシャフト１４の回転と同期が保たれる。
【００３２】
このステップＳ２の処理においては、素材に潤滑剤２０２を封じ込めることを主目的として、引き抜きによるリダクションは小さく設定されていてもよい。
【００３３】
ステップＳ３において、素材をシャーリング等の切断加工することによって所定の長さに切り出し、シャフト２６を形成するためのワーク２０４を取り出す。
【００３４】
次に、ステップＳ４において、ワーク２０４に対してダイス２０６及びパンチ２０８を用いて、冷間鍛造により絞り加工を行う（図７参照）。ダイス２０６は、上方に開口する第１孔部２１０ａ及び該第１孔部２１０ａよりやや小径の第２孔部２１０ｂからなる孔２１０を有する。第１孔部２１０ａは、ワーク２０４に対して前記他端部２６ｅ及び前記かさ部２６ｆとなる部分を絞り、第２孔部２１０ｂは、ワーク２０４に対して前記第１径部２６ａ〜第４径部２６ｄとなる部分を絞る。
【００３５】
ワーク２０４はパンチ２０８により上部から軸方向に押圧されて孔２１０に挿入され、第１孔部２１０ａ及び第２孔部２１０ｂによって絞られて所定の径に形成される。
【００３６】
絞り加工が行われた後、パンチ２０８を上方へ引き戻すとともに、孔２１０の下方に設けられたノックアウトピン２１２を上昇させてワーク２０４を取り出す。
【００３７】
なお、このステップＳ４及びこれ以降のステップＳ５及びＳ６において、ワーク２０４は第１径部２６ａとなる側を下向きとしてダイス２０６、２１４、２３０に挿入され、他端部２６ｅとなる側が上向きとなるように設定されるものとする。
【００３８】
次に、ステップＳ５において、前記ダイス２０６の第１孔部２１０ａよりもやや小径の孔２１４ａ（図８参照）が設けられたダイス２１４と、孔２１４ａと略同径で有底の穴２１６ａが設けられたパンチ２１６とを用い、冷間鍛造によりワーク２０４に対してかさ形成加工を行う。
【００３９】
具体的には、図８に示すように、ワーク２０４を孔２１４ａに挿入した後に、パンチ２１６の穴２１６ａをワーク２０４の上部に合わせ、パンチ２１６を軸方向に向けて押圧し、ワーク２０４の上面が穴２１６ａの底部に当接するまで下降させる。これにより、ワーク２０４の上部は穴２１６ａによって絞り込まれるとともに、一部が塑性流動によって外径方向に向けて膨出し、パンチ２１６の下面とダイス２１４の上面との間に環状の膨出部２１８が形成される。該膨出部２１８はかさ部２６ｆの基礎となる。
【００４０】
また、穴２１６ａの底部には中心点を通る１本の筋状の突起２１７が設けられており、この突起がワーク２０４の上面に押圧されることにより、ワーク２０４にセンター溝２２０が形成され、ワーク２０４の廻り止めとして作用する。
【００４１】
ワーク２０４の下面はノックアウトピン２２２の上面に接するように設定されており、該ノックアウトピン２２２の上面における中心部には山形の突起２２４が設けられている。該突起２２４がワーク２０４の下面に予め設けられた中心穴に挿入されることにより、ワーク２０４の振止めとして作用する。ノックアウトピン２２２はボルスタ２２６によって支持されているため、ワーク２０４の下面を確実に押圧することができ、ワーク２０４の振れを防止するとともに確実に膨出部２１８を形成させることができる。
【００４２】
また、パンチ２１６の突起２１７によってワーク２０４の上面に形成される溝により、ワーク２０４の振れ精度を検査することができ、また検査結果に応じて振れの矯正処理を行うことができる。
【００４３】
かさ形成加工が行われた後、パンチ２１６を上方へ引き戻すとともに、ノックアウトピン２２２を上昇させてワーク２０４を取り出す。
【００４４】
次に、ステップＳ６において、ダイス２３０とパンチ２３２とを用いて、ワーク２０４に対して、冷間鍛造により仕上げ加工を行う（図９参照）。
【００４５】
ダイス２３０に設けられた孔２３４は、下方から上方に向かって順に第１径部２３４ａ、第２径部２３４ｂ、第３径部２３４ｃ及び第４径部２３４ｄとを有し、各部がワーク２０４を絞って、それぞれ第１径部２６ａ、第２径部２６ｂ、第３径部２６ｃ及び第４径部２６ｄを形成する。これにより、シャフト２６の基本形状が形成される。
【００４６】
また、図１０に示すように、ダイス２３０における第１径部２３４ａと第２径部２３４ｂとの間の段差部は、拡大してみると下方に向けて縮径するテーパ状に形成されており、ワーク２０４がスムーズに絞られる。第２径部２３４ｂ〜第４径部２３４ｄまでの各段差部も同様にテーパ状に形成されている。
【００４７】
パンチ２３２には、有底の穴２３２ａが設けられており、該穴２３２ａの底部によりワーク２０４の上面を押圧しながらワーク２０４をダイス２３０の孔２３０ａに挿入して絞り仕上げ加工を行う。このとき、パンチ２３２の下面とダイス２３０の上面によって前記膨出部２１８が挟まれ、軸方向に押圧されることにより外方に向けて塑性流動し、扁平な形状となってかさ部２６ｆを形成する。
【００４８】
このステップＳ６の仕上げ加工を行った後、パンチ２３２を上方へ引き戻すとともに、孔２３０ａの下方に設けられたノックアウトピン２３５を上昇させてワーク２０４から形成されたシャフト２６を取り出す。
【００４９】
このようにして、シャフト２６は冷間鍛造の工程によって形成されるが、元となるワーク２０４には、ステップＳ２において潤滑剤２０２が塗布されていることから冷間鍛造がスムーズに行われ、割れや傷が発生しにくい。また、潤滑剤２０２の作用により、ダイス２００、２０６、２１４、２３０及びパンチ２０８、２１６、２３２の焼き付きを防止することができる。さらに、冷間鍛造を用いる場合には加熱のための工程と加熱設備が不要である。
【００５０】
さらにまた、潤滑剤２０２は、ワーク２０４の表面に形成されたポーラスによって封じ込められていることから、ステップＳ２以降のステップＳ３〜Ｓ６においても有効に潤滑作用を奏するが、必要に応じ、各工程においてワーク２０４及び金型に加工油（ヘッダーオイル等）をかけることにより補助的な潤滑及び冷却を行ってもよい。
【００５１】
次に、ステップＳ７において、カット治具１００を用いて、シャフト２６の第４径部２６ｄに２面の面取り部３０を形成する。
【００５２】
具体的には、先ず、シャフト２６の第１径部２６ａ〜第４径部２６ｄを孔１０２ａに挿入する。
【００５３】
次に、カッタ１０４をワークホルダ１０２の孔１０２ｂにセットする。このとき、２つの刃１０４ａは第４径部２６ｄの部分でシャフト２６と平行な向きで当接する。
【００５４】
次いで、可動型１０８によってシャフト２６の他端部２６ｅを保持しながら、ワークホルダ１０２及びカッタ１０４をホルダガイド１０６の孔に押圧・挿入する。可動型１０８の駆動力は、ガススプリング１１０ａよりも十分に大きい力であり、ワークホルダ１０２及びカッタ１０４は矢印Ｂ方向に進行する。
【００５５】
このとき、ワークホルダ１０２が矢印Ｂ方向に進むに従ってカッタ１０４の傾斜面１０４ｂはガイド面１０６ａによってガイドされ、孔１０２ｂに沿って矢印Ｂに対して直角な方向に変位する。ワークホルダ１０２及びカッタ１０４が矢印Ｂ方向に十分変位することにより、刃１０４ａが第４径部２６ｄの両側面を削ぎ落とし、面取り部３０が形成される。
【００５６】
この後、可動型１０８を引き戻すことによりワークホルダ１０２はガススプリング１１０ａによって押し戻されるので、カッタ１０４を取り外した後にシャフト２６を孔１０２ａから引き抜けばよい。
【００５７】
このように、カット治具１００によれば、シャフト２６及びカッタ１０４をワークホルダ１０２にセットした状態で、該ワークホルダ１０２を矢印Ｂ方向へ移動させるという簡便な操作によって面取り部３０を形成することができる。
【００５８】
また、面取り部３０は、カッタ１０４の刃１０４ａによって削ぎ落とされることから、シャフト２６が膨出等の塑性変形を起こさない。従って、ステップＳ７までの工程で形成されたシャフト２６の寸法精度を維持することができる。
【００５９】
削ぎ落とされた部分は金型内に設けられた所定の経路に沿って落下し、自然に排出される。
【００６０】
次に、ステップＳ８において、偏心カム２２及び偏心カム２４を順にシャフト２６に圧入する。偏心カム２２及び２４は冷間加工によって別途製作され、シャフト２６に嵌合する軸心孔は打ち抜き加工によって形成されている。
【００６１】
偏心カム２２は、第４径部２６ｄの部分まで圧入されてかさ部２６ｆによって位置決めされる。偏心カム２４は、第２径部２６ｂの部分まで圧入されて第３径部２６ｃとの段差によって位置決めされる。
【００６２】
次に、ステップＳ９において、ギヤ２８をシャフト２６に圧入する。ギヤ２８の金属ブッシュ２８ａは、第１径部２６ａに圧入されて第２径部２６ｂとの段差によって位置決めされる。なお、ステップＳ８及びＳ９において、偏心カム２２、２４及びギヤ２８はシャフト２６の軸に対して相対的な位相が適正な角度となるように設定して圧入することはもちろんである。この場合、シャフト２６の面取り部３０を位相の基準面として利用してもよい。
【００６３】
ところで、シャフト２６にはステップＳ２において塗布される潤滑剤２０２の潤滑作用によって偏心カム２２、２４及びギヤ２８が滑ってしまうと、カムシャフト１０とクランクシャフト１４との同期が保たれなくなり不都合である。このような観点から本願発明者はシャフト２６に対して種々の潤滑剤を塗布し、その結果得られるカムシャフト１０の偏心カム２２、２４及びギヤ２８がどの程度のトルクで周方向にスリップを生じるか試験を行った。
【００６４】
この試験の結果によれば、例えば、潤滑剤として一般的なりん酸被膜に金属石鹸を塗布するボンデ処理を用いる場合には、周方向に対する十分なスリップトルクが得られずに偏心カム２２、２４及びギヤ２８に滑りを生じた。一方、石灰又はほう砂等の粉末状潤滑剤を水等に溶かした潤滑剤２０２を用いた場合には、周方向に対する十分なスリップトルクが得られ、カムシャフト１０をエンジン１２（図１参照）に組み込んで使用する際に必要とされるスリップトルクの基準値を満足することが確認された。
【００６５】
これは、粉末状潤滑剤は、当初素材の表面に物理的に付着しているのみであって、冷間鍛造成形時に素材の表面から脱落するためであり、その後の圧入による締め付け力が大きくなり滑りにくくなっている。一方、ステアリン酸系（つまりボンデライト処理後）の金属石鹸等の化学結合された潤滑剤の場合、冷間鍛造時において脱落せずに残存するため、圧入箇所が滑りやすくなっている。
【００６６】
また、リン酸被膜は、後の金属石鹸と結合しやすくするための表面処理であることから、当初のエッチングの処理はシュウ酸を用いることが好適である。
【００６７】
さらに、潤滑剤２０２の摩擦係数はボンデ処理と同等の０．０３〜０．０７程度とすると、冷間鍛造の工程においてワーク２０４に対する十分な潤滑作用を奏し、好適であった。
【００６８】
上述したように、カムシャフト１０における偏心カム２２、２４及びギヤ２８はステップＳ８及びＳ９の圧入の工程により組み立てられ、別途偏心カムを固定する必要がなく生産性が高い。また、シャフト２６、偏心カム２２、２４及びギヤ２８には廻り止め機構（キー、ねじ、塑性加工による固定、ろう付け等）が不要であって、これらの廻り止め機構を形成するための工程も不要である。廻り止め機構がないことにより、シャフト２６及び偏心カム２２、２４は簡便な形状である。
【００６９】
さらに、シャフト２６は、基本的には冷間鍛造によって形成され、切削等の機械加工が不要であって生産性が高い。この際、シャフト２６を形成する素材には潤滑剤２０２が塗布されていることから、冷間鍛造の処理がスムーズに行われる。
【００７０】
さらにまた、潤滑剤２０２には粉末状潤滑剤を水等に溶かしたものを用いており、圧入された偏心カム２２、２４及びギヤ２８に対して十分なスリップトルクが得られる。従って、カムシャフト１０はクランクシャフト１４に対して同期を維持する。
【００７１】
また、シャフト２６を形成する工程は１台の加工機械によって連続的に実行されるようにしてもよい。例えば、ステップＳ３において素材から所定長さのワーク２０４が切り出された後、ステップＳ４〜ステップＳ７までの工程を１台の加工機械（カット治具１００を含む）によって、ワーク２０４を順送りしながら加工するようにしてもよい。
【００７２】
なお、上記のカムシャフト１０は、単気筒のエンジン１２に用いられるものとして説明したが、直列２気筒以上のエンジンに用いる場合には、偏心カムを気筒数に合わせて増やせばよい。
【００７３】
本発明に係るカムシャフト用シャフトの製造方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本実施の形態に係るカムシャフト用シャフトの製造方法によって製造されるシャフトが用いられるエンジンの要部を示す模式図である。
【図２】カムシャフトの斜視図である。
【図３】シャフトの側面図である。
【図４】シャフトに面取り部を形成するためのカット治具の分解斜視図である。
【図５】本実施の形態に係るカムシャフト用シャフトの製造方法の工程を示すフローチャートである。
【図６】素材に潤滑材を塗布しながら引き抜き加工を行う様子を示す図である。
【図７】素材から切り出したワークに絞り加工を行う様子を示す図である。
【図８】ワークにかさ形成加工を行う様子を示す図である。
【図９】ワークに仕上げ加工を行う様子を示す図である。
【図１０】ダイスの段差部における側面拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０…カムシャフト １２…エンジン
１４…クランクシャフト １４ａ…駆動ギヤ
２２、２４…偏心カム ２６…シャフト
２６ｆ…かさ部 ２８…ギヤ
２８ａ…金属ブッシュ ３０…面取り部
３２…コンロッド １００…カット治具
２００、２０６、２１４、２３０…ダイス
２０２…潤滑剤 ２０４…ワーク
２０８、２１６、２３２…パンチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏心カムを備えるカムシャフト用シャフトの製造方法において、
円柱状の素材の外周面に粉末状潤滑剤を塗布する第１の工程と、
前記素材の一方の端部を軸方向に押圧し、前記素材を複数の異なる径に絞り形成する第２の工程と、
前記端部を軸方向に押圧するとともに、他方の端部を固定し、前記素材の一部分を外径方向に膨出させて環状膨出部を形成する第３の工程と、
前記環状膨出部を軸方向に押圧してかさ部を形成するとともに、前記素材を複数の異なる径に絞り形成する第４の工程と、
を有し、
前記第２工程、前記第３工程及び前記第４工程は、冷間鍛造により行われることを特徴とするカムシャフト用シャフトの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のカムシャフト用シャフトの製造方法において、
前記粉末状潤滑剤は、石灰又はほう砂であることを特徴とするカムシャフト用シャフトの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載のカムシャフト用シャフトの製造方法において、
前記シャフトに対して、剪断加工によって軸に平行な面を形成する第５の工程を有することを特徴とするカムシャフト用シャフトの製造方法。
【請求項１】
偏心カムを備えるカムシャフト用シャフトの製造方法において、
円柱状の素材の外周面に粉末状潤滑剤を塗布する第１の工程と、
前記素材の一方の端部を軸方向に押圧し、前記素材を複数の異なる径に絞り形成する第２の工程と、
前記端部を軸方向に押圧するとともに、他方の端部を固定し、前記素材の一部分を外径方向に膨出させて環状膨出部を形成する第３の工程と、
前記環状膨出部を軸方向に押圧してかさ部を形成するとともに、前記素材を複数の異なる径に絞り形成する第４の工程と、
を有し、
前記第２工程、前記第３工程及び前記第４工程は、冷間鍛造により行われることを特徴とするカムシャフト用シャフトの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のカムシャフト用シャフトの製造方法において、
前記粉末状潤滑剤は、石灰又はほう砂であることを特徴とするカムシャフト用シャフトの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載のカムシャフト用シャフトの製造方法において、
前記シャフトに対して、剪断加工によって軸に平行な面を形成する第５の工程を有することを特徴とするカムシャフト用シャフトの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１６７７２２（Ｐ２００６−１６７７２２Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００３−４１４４４２（Ｐ２００３−４１４４４２）
【出願日】平成１５年１２月１２日（２００３．１２．１２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【出願人】（５９３１０３５１５）大野精工株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年１２月１２日（２００３．１２．１２）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【出願人】（５９３１０３５１５）大野精工株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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