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JP6102407B2 - Cam manufacturing method - Google Patents
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Description

本発明は、エンジンの動弁機構を構成するカムの製造方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a cam constituting an engine valve mechanism.

エンジンの動弁機構は、吸気ポート及び排気ポートの燃焼室側の端部に設けられた吸気弁及び排気弁(以下、単にバルブという)を開閉させるものであり、例えばロッカアームを用いない直動式の動弁機構が知られている。直動式の動弁機構は、バルブの基端部に接続されたタペットやバルブリフターと呼ばれる被駆動部と、バルブを閉弁状態に維持するためのバルブスプリングと、被駆動部を押圧するカムとを備えている。バルブは、カムの回転に伴って被駆動部が押圧されてバルブスプリングの付勢力に抗して開き、被駆動部への押圧力がなくなってバルブスプリングの付勢力が押圧力を上回ると閉じる。   A valve operating mechanism of an engine opens and closes an intake valve and an exhaust valve (hereinafter simply referred to as a valve) provided at ends of an intake port and an exhaust port on the combustion chamber side. For example, a direct acting type that does not use a rocker arm A valve operating mechanism is known. The direct-acting valve mechanism includes a driven part called a tappet or a valve lifter connected to the base end of the valve, a valve spring for maintaining the valve in a closed state, and a cam that presses the driven part. And. The driven portion is pressed against the urging force of the valve spring as the cam rotates, and the valve closes when the urging force of the valve spring exceeds the urging force.

カムは、被駆動部に接触しながら滑り移動して被駆動部を押圧するため、カムと被駆動部との接触箇所における摩擦を低減し、カムの摩耗をいかに抑制するかが重要とされている。これに対して、従来より、カムの製造時に表面硬化処理を実施して、カムの外周面(カム面)の表面硬さや耐摩耗性等を向上させることが行われている。例えば特許文献1には、カムシャフトにカム(カムピース)をろう接した後に高周波焼入れを行い、直後に水冷することで、カムの周面を必要な表面硬さに調整する方法が開示されている。高周波焼入れ(高周波焼入れ焼戻しともいう)は、生成される硬化層が比較的厚く、摩擦の大きい部分にも適用し得るため、カムの表面硬化処理として従来から採用されている。   Since the cam slides and presses the driven part while being in contact with the driven part, it is important to reduce friction at the contact point between the cam and the driven part and to suppress the cam wear. Yes. On the other hand, conventionally, a surface hardening process is performed at the time of manufacturing the cam to improve the surface hardness, wear resistance, and the like of the outer peripheral surface (cam surface) of the cam. For example, Patent Document 1 discloses a method of adjusting the peripheral surface of the cam to a required surface hardness by performing induction hardening after brazing the cam (cam piece) to the camshaft and then immediately cooling with water. . Induction hardening (also referred to as induction hardening and tempering) has been conventionally employed as a cam surface hardening treatment because a hardened layer produced is relatively thick and can be applied to a portion with high friction.

また、カムと被駆動部との接触箇所の摩擦を低減する構造として、近年、カム本体の先端部にローラを回転自在に取り付け、このローラが被駆動部に接触しながら回転するようにしたものが提案されている(例えば、特許文献2,3参照)。このようなローラ付きのカムの場合、カムとタペットとの接触応力が最も高くなるカムの先端部では、ローラがタペット上を転がって移動するため、効果的に摩擦を低減することができる。   Also, as a structure that reduces the friction at the contact point between the cam and the driven part, a roller is rotatably attached to the tip of the cam body in recent years, and this roller rotates while contacting the driven part. Has been proposed (see, for example, Patent Documents 2 and 3). In the case of such a cam with a roller, since the roller moves while rolling on the tappet at the tip of the cam where the contact stress between the cam and the tappet is highest, friction can be effectively reduced.

特開平6−193708号公報JP-A-6-193708 特開2011−80372号公報JP 2011-80372 A 特開2012−202355号公報JP 2012-202355 A

しかしながら、高周波焼入れによりカムの表面に硬化層を生成する場合は、処理時にひずみが発生するため、表面硬化処理を施した後に再び所望の形状に加工する必要がある。そのため、再度加工する分の製造工程が増え、製造時間が長くなり、コスト増大のおそれがある。特に、上記したローラ付きのカムは、カム本体とローラとの組み付け位置の精度が要求されるため、表面硬化処理においてひずみが発生してしまうと、処理後の加工を高精度に行う必要があるため、さらなるコスト増大を招きかねない。   However, when a hardened layer is generated on the surface of the cam by induction hardening, distortion occurs during the processing, and thus it is necessary to process the surface again after performing the surface hardening treatment. For this reason, the number of manufacturing steps for reprocessing increases, the manufacturing time increases, and the cost may increase. In particular, the above-described cam with a roller requires accuracy of the assembly position between the cam body and the roller. Therefore, if distortion occurs in the surface hardening process, it is necessary to perform processing after the process with high accuracy. Therefore, the cost may increase further.

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、製造時間を短縮してコストを低減することができるようにした、カムの製造方法を提供することである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。   One of the objects of the present invention was invented in view of the above problems, and is to provide a cam manufacturing method capable of reducing manufacturing time and costs. The present invention is not limited to this purpose, and is a function and effect derived from each configuration shown in the embodiments for carrying out the invention described later, and other effects of the present invention are to obtain a function and effect that cannot be obtained by conventional techniques. Can be positioned.

(1)ここで開示するカムの製造方法は、バルブリフト部に穿孔されたローラシャフト挿通用のローラシャフト取付孔と前記バルブリフト部の先端部の板厚方向中間部に欠成された切欠部とを有する板状のベースカムと、外周面の一部が前記バルブリフト部の先端部の外周面よりも外側に突出するように前記切欠部に設けられ、前記ローラシャフトを介して前記ベースカムに組み付けられる円筒状のローラと、を備えたカムの製造方法である。この製造方法は、前記ローラおよび前記ローラシャフトのそれぞれに対して、表面焼入れを実施する表面硬化処理工程と、前記ベースカムに窒化処理を実施する窒化処理工程と、前記表面硬化処理工程および前記窒化処理工程後に、前記表面焼入れを施した前記ローラが前記表面焼入れを施した前記ローラシャフトに対して回転自在となるように、前記窒化処理を施した前記ベースカムに対して前記ローラシャフトを固定することで前記ローラを組み付ける組付工程と、を備えている。なお、前記表面硬化処理工程では、前記表面焼入れとして高周波焼入れ焼戻し処理を実施することがより好ましい。 (1) The cam manufacturing method disclosed herein includes a roller shaft mounting hole for inserting a roller shaft drilled in a valve lift portion and a notch portion formed in a middle portion in the plate thickness direction of a tip portion of the valve lift portion. And a plate-like base cam having an outer peripheral surface, and a part of the outer peripheral surface is provided in the notch portion so as to protrude outward from the outer peripheral surface of the tip portion of the valve lift portion, and is assembled to the base cam via the roller shaft. And a cylindrical roller. The manufacturing method includes a surface hardening treatment step for performing surface quenching on each of the roller and the roller shaft, a nitriding treatment step for nitriding the base cam, the surface hardening treatment step, and the nitriding treatment. after step, so that the roller which has been subjected to the surface hardening is rotatable relative to the roller shaft subjected to said surface hardening, by fixing the roller shaft relative to the base cam subjected to the nitriding treatment An assembling step for assembling the roller . In the surface hardening treatment step, it is more preferable to perform induction hardening and tempering treatment as the surface hardening.

(2)また、前記組付行程において、前記ローラを前記ベースカムの前記切欠部の幅方向中心部に配置し、前記ローラシャフトを前記ローラに形成された貫通孔および前記ローラシャフト取付孔に挿通されて固定されることが好ましい (2) Further, in the assembling step, the roller is disposed at a center portion in the width direction of the notch portion of the base cam, and the roller shaft is inserted into a through hole formed in the roller and the roller shaft mounting hole. Are preferably fixed .

(3)また、前記窒化処理工程の前に、前記ベースカムに穿孔されたカムシャフト挿通用のカムシャフト取付孔をマスキングするマスキング工程と、前記組付工程後に、前記カムを前記カムシャフトに圧入により固定する組立工程と、を備えることが好ましい。この場合、前記マスキング工程において、前記ローラシャフト取付孔はマスキングせず、前記組付工程において、前記ベースカムに前記ローラシャフトをかしめにより組み付けることが好ましい。
(4)また、前記窒化処理工程では、前記窒化処理としてガス窒化処理を実施することが好ましい。
(3) Further, before the nitriding step, a masking step of masking a camshaft mounting hole for inserting a camshaft drilled in the base cam, and after the assembly step, the cam is press-fitted into the camshaft. And an assembling step for fixing. In this case, it is preferable that the roller shaft mounting hole is not masked in the masking step, and the roller shaft is assembled to the base cam by caulking in the assembly step.
(4) Further, in the nitriding treatment step, it is preferable to perform a gas nitriding treatment as the nitriding treatment.

開示のカムの製造方法によれば、ベースカムの表面硬化処理として窒化処理を採用することができるため、高い表面硬さや疲労強度,耐摩耗性等をベースカムに与えることができる。また、窒化処理では発生するひずみが少ないため、処理後に再度加工する必要がなく、製造工程を簡素化することができる。つまり、最初にベースカムの形状を完成させておき、最後に表面を硬化させるための窒化処理を行えばよいため、ベースカムを1チャックで(一度固定したらそのままの状態で)加工することができる。これにより、ベースカムの加工精度を高めることができ、製造時間を短縮してコストを削減することもできる。   According to the disclosed cam manufacturing method, nitriding treatment can be adopted as the surface hardening treatment of the base cam, so that high surface hardness, fatigue strength, wear resistance, and the like can be imparted to the base cam. Further, since the distortion generated in the nitriding process is small, it is not necessary to process again after the process, and the manufacturing process can be simplified. In other words, the shape of the base cam is first completed, and finally the nitriding treatment for hardening the surface is performed, so that the base cam can be processed with one chuck (as it is once fixed). Thereby, the processing accuracy of the base cam can be increased, and the manufacturing time can be shortened to reduce the cost.

なお、窒化処理は、高周波焼入れ焼戻し処理と比べると表面の硬化層の厚さが薄くなるが、本カムは、ベースカムの外周面のうち最もヘルツ応力が高くなる先端部にはローラが取り付けられており、ベースカムの先端部はタペットと非接触である。そのため、窒化処理を採用しても、硬化層が消耗してしまうおそれがなく、ベースカムの摩耗を適切に抑制することができる。   Note that the thickness of the hardened layer on the surface of the nitriding treatment is thinner than that of the induction hardening and tempering treatment, but this cam has a roller attached to the tip of the outer peripheral surface of the base cam where the Hertz stress is highest. The tip of the base cam is not in contact with the tappet. Therefore, even if the nitriding treatment is adopted, there is no fear that the hardened layer is consumed, and wear of the base cam can be appropriately suppressed.

さらに、ローラをベースカムに組み付ける前に窒化処理を行うため、ローラとローラシャフトとが滑り接触する面において、硬化層のある面の硬化層のない面とができることを防ぐことができる。つまり、ローラシャフトに部分的に硬化層が生成されることを防ぎ、ローラの内周面の摩耗進行を防ぐことができる。   Further, since the nitriding treatment is performed before the roller is assembled to the base cam, it is possible to prevent the surface having the hardened layer from being formed on the surface where the roller and the roller shaft are in sliding contact with each other. That is, it is possible to prevent a hardened layer from being partially formed on the roller shaft and to prevent the progress of wear on the inner peripheral surface of the roller.

一実施形態に係るカムの製造方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the manufacturing method of the cam which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るカムの製造方法により製造されるカムの構造を示す模式図であり、(a)はベースカムの正面図、(b)はカムをカムシャフトに組み付けた状態の側面図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the cam manufactured by the manufacturing method of the cam which concerns on one Embodiment, (a) is a front view of a base cam, (b) is a side view of the state which assembled | attached the cam to the cam shaft. 一実施形態に係るカムの製造方法の研削工程について例示した模式図である。It is the schematic diagram illustrated about the grinding process of the manufacturing method of the cam which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るカムの製造方法により製造されるカムのベースカムとローラシャフトとの組み付け部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the assembly | attachment part of the base cam and roller shaft of the cam manufactured by the manufacturing method of the cam which concerns on one Embodiment.

以下、図面を用いて実施の形態について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. Note that the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described in the following embodiment.

[1.カムの構造]
まず、本実施形態に係る製造方法で製造されるカムの構造について、図2(a),(b)及び図4を用いて説明する。図2(a)はベースカム31の正面図、図2(b)はカムローブ(カム)30をカムシャフト20に組み付けた状態の側面図である。図2(a)には、ローラ32を二点鎖線で示す。また、図4はベースカム31とローラシャフト33との組み付け部分の拡大断面図である。
[1. Cam structure]
First, the structure of the cam manufactured by the manufacturing method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 (a), 2 (b) and FIG. 2A is a front view of the base cam 31, and FIG. 2B is a side view of the cam lobe (cam) 30 assembled to the camshaft 20. In FIG. 2A, the roller 32 is indicated by a two-dot chain line. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a portion where the base cam 31 and the roller shaft 33 are assembled.

本実施形態に係る製造方法で製造されるカムローブ30は、エンジンのクランクシャフト(何れも図示略)と連動して回転するカムシャフト20に圧入により固定され、カムシャフト20とともに回転する。カムシャフト20及びカムローブ30からなるカム構造10は、エンジンの各気筒における吸気弁又は排気弁(以下、バルブという)の基端部が接続されるタペット(何れも図示略)を駆動してバルブを開閉させる。   The cam lobe 30 manufactured by the manufacturing method according to this embodiment is fixed by press-fitting to the camshaft 20 that rotates in conjunction with an engine crankshaft (not shown), and rotates together with the camshaft 20. The cam structure 10 including the camshaft 20 and the cam lobe 30 drives a tappet (both not shown) to which a base end portion of an intake valve or an exhaust valve (hereinafter referred to as a valve) is connected in each cylinder of the engine. Open and close.

図2(b)に示すように、カムシャフト20は中空のパイプで構成され、エンジンのクランクシャフトからタイミングチェーンやタイミングベルト(何れも図示略)を介して回転が伝達されて回転する。カムシャフト20の軸方向には、バルブを開閉するためのカムローブ30が、バルブの個数に応じて複数固定されている。カムローブ30は、何れも同様の構成を有しているため、ここでは一つのカムローブ30を示し、その構造について説明する。   As shown in FIG. 2 (b), the camshaft 20 is constituted by a hollow pipe, and the rotation is transmitted from the crankshaft of the engine via a timing chain and a timing belt (both not shown). In the axial direction of the camshaft 20, a plurality of cam lobes 30 for opening and closing the valves are fixed according to the number of valves. Since all the cam lobes 30 have the same configuration, only one cam lobe 30 is shown here and the structure thereof will be described.

図2(a)及び(b)に示すように、カムローブ30は、カム本体である板状のベースカム31と、ベースカム31に取り付けられる円筒状のローラ32とから構成される。ベースカム31は、ベース円部31aとバルブリフト部31bとを有し、外周面(カム面)が周方向全体に亘って連続している。ベース円部31aとバルブリフト部31bとの境界線を図2(a)中に二点鎖線で示している。ベース円部31aは、ベースカム31の円形の部分であり、中央にカムシャフト20が挿通される円形の孔部31h(以下、カムシャフト取付孔31hという)が穿孔されている。言い換えると、ベース円部31aは、カムシャフト取付孔31hの軸心Sからの距離が一定の部分に対応する。   As shown in FIGS. 2A and 2B, the cam lobe 30 includes a plate-like base cam 31 that is a cam body, and a cylindrical roller 32 that is attached to the base cam 31. The base cam 31 has a base circle portion 31a and a valve lift portion 31b, and the outer peripheral surface (cam surface) is continuous over the entire circumferential direction. A boundary line between the base circle portion 31a and the valve lift portion 31b is indicated by a two-dot chain line in FIG. The base circular portion 31a is a circular portion of the base cam 31, and a circular hole portion 31h (hereinafter referred to as a camshaft mounting hole 31h) through which the camshaft 20 is inserted is drilled in the center. In other words, the base circle portion 31a corresponds to a portion where the distance from the axis S of the camshaft mounting hole 31h is constant.

バルブリフト部31bは、ベース円部31aの外縁を部分的に拡径方向へ膨出されてなる部分であり、タペットの頂面を押圧してバルブを開閉動作させる部分である。バルブリフト部31bは、ベースカム31の幅方向(カムシャフト20が挿通される方向,板厚方向)の中間部に、その先端部(カムトップ部)31cから外周面をベース円部31a側に向かって切り欠いて形成された切欠部31nを有する。この切欠部31nには、後述するローラ32がベースカム31に対して回転自在となるように設けられる。   The valve lift part 31b is a part formed by partially bulging the outer edge of the base circle part 31a in the diameter increasing direction, and is a part that presses the top surface of the tappet to open and close the valve. The valve lift portion 31b has an intermediate portion in the width direction of the base cam 31 (the direction in which the camshaft 20 is inserted, the plate thickness direction), and the outer peripheral surface from the tip portion (cam top portion) 31c toward the base circle portion 31a. And has a notch 31n formed by notching. A roller 32 described later is provided in the notch 31n so as to be rotatable with respect to the base cam 31.

ベースカム31に欠成された切欠部31nの幅方向両側には、対向する一対のヨーク部31y,31yが形成される。このヨーク部31y,31yには、幅方向に貫通した孔部31m,31mが一直線上に設けられている。孔部31mは、その軸心Tがベース円部31aに形成されたカムシャフト取付孔31hの軸心Sと平行になるように形成されている。図4に示すように、この孔部31mには、ローラ32をベースカム31に取り付けるためのローラシャフト33が挿通される。以下、この孔部31mをローラシャフト取付孔31mという。ローラシャフト33の端部周縁には、外径側に突出した爪部33aが設けられており、この爪部33aがベースカム31のヨーク部31yの端面に打ち付けられてかしめられることで、ベースカム31にローラシャフト33が固定される。   A pair of opposing yoke portions 31y and 31y are formed on both sides in the width direction of the notch portion 31n formed in the base cam 31. The yoke portions 31y, 31y are provided with holes 31m, 31m penetrating in the width direction on a straight line. The hole 31m is formed such that its axis T is parallel to the axis S of the camshaft mounting hole 31h formed in the base circle 31a. As shown in FIG. 4, a roller shaft 33 for attaching the roller 32 to the base cam 31 is inserted through the hole 31m. Hereinafter, the hole 31m is referred to as a roller shaft mounting hole 31m. A claw portion 33a projecting to the outer diameter side is provided on the peripheral edge of the roller shaft 33, and the claw portion 33a is struck against the end surface of the yoke portion 31y of the base cam 31 to be caulked, thereby being attached to the base cam 31. The roller shaft 33 is fixed.

図2(b)及び図4に示すように、ローラ32は、その中心に挿通されるローラシャフト33を介して、ベースカム31に回転自在に組み付けられる。ローラ32の内周面32hは、ローラシャフト33のすべり軸受として機能する。ローラ32は、その外周面の一部がバルブリフト部31bの先端部31cの外周面よりも外側に突出するように取り付けられる。   As shown in FIGS. 2B and 4, the roller 32 is rotatably assembled to the base cam 31 via a roller shaft 33 inserted through the center thereof. The inner peripheral surface 32 h of the roller 32 functions as a sliding bearing for the roller shaft 33. The roller 32 is attached such that a part of its outer peripheral surface protrudes outside the outer peripheral surface of the tip end portion 31c of the valve lift portion 31b.

図2(a)に示すように、この先端部31cからのローラ32の突出量xは、ローラ32の外径rと、ローラシャフト取付孔31mの中心Tから先端部31cまでの長さBとの差(x=r−B)である。長さBは、カムシャフト取付孔31hの中心Sとローラシャフト取付孔31mの中心Tとを結ぶ直線方向であって、ローラシャフト取付孔31mの中心Tからバルブリフト部31bの先端部31c(縁部)までの寸法である。言い換えると、二つの中心S,Tを通る直線とバルブリフト部31bの輪郭線との交点からローラシャフト取付孔31mの中心Tまでの距離である。   As shown in FIG. 2A, the protrusion amount x of the roller 32 from the tip portion 31c is the outer diameter r of the roller 32 and the length B from the center T of the roller shaft mounting hole 31m to the tip portion 31c. Difference (x = r−B). The length B is a linear direction connecting the center S of the camshaft mounting hole 31h and the center T of the roller shaft mounting hole 31m, and extends from the center T of the roller shaft mounting hole 31m to the tip portion 31c (edge) of the valve lift portion 31b. Part). In other words, it is the distance from the intersection of the straight line passing through the two centers S and T and the contour line of the valve lift 31b to the center T of the roller shaft mounting hole 31m.

[2.製造方法]
次に、本実施形態に係る製造方法について、図3を加えて使用する機械を例示しながら説明する。図3は、研削加工を概念的に示したものであり、図中実線はベースカム31の最終形状(完成したベースカム31)を示し、一点鎖線は仕上げ加工において外周面を研削される前のベースカム31の形状を示す。なお、わかりやすくするために実線と一点鎖線との間を大きく示している。
[2. Production method]
Next, the manufacturing method according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 conceptually shows the grinding process. In the figure, the solid line indicates the final shape of the base cam 31 (completed base cam 31), and the alternate long and short dash line indicates the base cam 31 before the outer peripheral surface is ground in the finishing process. The shape of is shown. For the sake of clarity, the space between the solid line and the alternate long and short dash line is shown greatly.

本製造方法は、ベースカム31に対する荒加工工程,仕上げ加工工程,マスキング工程,窒化処理工程と、ローラ32に対する突出量xの設定工程,表面硬化処理工程と、ベースカム31とローラ32との組付工程と、カムローブ30とカムシャフト20との組立工程とを備えている。カムローブ30は、エンジンのバルブの個数に応じて複数製造される。   This manufacturing method includes a roughing process, a finishing process, a masking process, a nitriding process for the base cam 31, a process for setting the protrusion amount x for the roller 32, a surface hardening process, and an assembly process for the base cam 31 and the roller 32. And an assembly process of the cam lobe 30 and the camshaft 20. A plurality of cam lobes 30 are manufactured according to the number of valves of the engine.

最初に、ローラ32に対する各工程について説明する。ここではまず、ベースカム31の外周面からローラ32が突出する突出量xを設定するとともに、ローラ32を用意する。この突出量xは、タペットがベースカム31とローラ32とを乗り換えるタイミング(カムシャフト20の回転角)と、ローラ32がタペット上を転がる長さ(すなわち、ローラ32とタペットとが接触している接触長さ)とを決定する。   First, each process for the roller 32 will be described. Here, first, the protrusion amount x that the roller 32 protrudes from the outer peripheral surface of the base cam 31 is set, and the roller 32 is prepared. This protrusion amount x is determined by the timing at which the tappet changes between the base cam 31 and the roller 32 (rotation angle of the camshaft 20) and the length that the roller 32 rolls on the tappet (that is, the contact between the roller 32 and the tappet). Length).

乗り換えのタイミングは、ベースカム31とローラ32との乗り換える時に発生する振動の大きさに影響し、ローラ32とタペットとの接触長さは摩擦低減に寄与する。そこで、乗り換え時にできるだけ振動が発生せず(振動が発生したとしてもその振動が小さくなり)、接触長さができるだけ長くなるような突出量xを設定する。また、ローラ32は、同一の外径rのもの(すなわち、一種類のローラ32)をカムローブ30の個数だけ用意する。   The timing of the transfer affects the magnitude of vibration generated when the base cam 31 and the roller 32 are switched, and the contact length between the roller 32 and the tappet contributes to friction reduction. Therefore, the protrusion amount x is set so that vibration is not generated as much as possible at the time of transfer (even if vibration is generated, the vibration is reduced) and the contact length is as long as possible. Further, as many rollers 32 as the number of cam lobes 30 are prepared with the same outer diameter r (that is, one type of roller 32).

次に、ローラ32とローラシャフト33とを組み付け状態にする前に、ローラ32及びローラシャフト33に対してそれぞれ表面硬化処理を実施する。ここでは、表面硬化処理として、一般的な高周波焼入れ焼戻しを実施する。例えば、ローラ32の周囲に設けたコイルに高周波電流を流してローラ32の表面を加熱し、その後急冷する。ローラシャフト33に対しても同様の処理を行う。これにより、ローラ32及びローラシャフト33の各表面には、比較的厚い硬化層が形成される。なお、表面硬化処理を実施した後で、ローラ32及びローラシャフト33の表面を研削する仕上げ加工工程を設けてもよい。   Next, before the roller 32 and the roller shaft 33 are assembled, a surface hardening process is performed on the roller 32 and the roller shaft 33, respectively. Here, general induction hardening and tempering is performed as the surface hardening treatment. For example, a high-frequency current is passed through a coil provided around the roller 32 to heat the surface of the roller 32 and then rapidly cool. The same process is performed on the roller shaft 33. Thereby, a relatively thick hardened layer is formed on each surface of the roller 32 and the roller shaft 33. In addition, after performing a surface hardening process, you may provide the finishing process process which grinds the surface of the roller 32 and the roller shaft 33. FIG.

ここで、ローラ32及びローラシャフト33の表面硬化処理として高周波焼入れ焼戻し処理を採用している理由について説明する。ローラの付いていない従来のカムの場合、カムがタペットを押圧するときのヘルツ応力(接触応力)は、バルブリフト部のカムトップが最も高くなる。これに対して、本カムローブ30は、バルブリフト部31bの先端部31cにローラ32が組み付けられており、ローラ32の外周面の一部がバルブリフト部31bの外周面よりも外側に突出している。そのため、カムローブ30の先端部31cでは、ベースカム31のバルブリフト部31bに代わってローラ32がタペットを押圧する。つまり、ローラ32とタペットとが接触するときのヘルツ応力が、バルブリフト部31bとタペットとの接触時のヘルツ応力よりも高くなる。   Here, the reason why the induction hardening and tempering process is adopted as the surface hardening process of the roller 32 and the roller shaft 33 will be described. In the case of a conventional cam without a roller, Hertz stress (contact stress) when the cam presses the tappet is highest at the cam top of the valve lift portion. On the other hand, in this cam lobe 30, a roller 32 is assembled to the tip portion 31c of the valve lift portion 31b, and a part of the outer peripheral surface of the roller 32 protrudes outside the outer peripheral surface of the valve lift portion 31b. . Therefore, at the tip 31c of the cam lobe 30, the roller 32 presses the tappet instead of the valve lift 31b of the base cam 31. That is, the Hertz stress when the roller 32 and the tappet are in contact with each other is higher than the Hertz stress when the valve lift portion 31b is in contact with the tappet.

そこで、ローラ32に高周波焼入れ焼戻し処理をして、ローラ32の表面に比較的厚い硬化層を生成することで、ローラ32の表面硬さを上げて耐摩耗性等を向上させ、ローラ32の摩耗量を抑制している。なお、ローラシャフト33はローラ32の内周面32hと滑り接触する部分となるため、ローラシャフト33にもローラ32と同様の表面硬化処理を施し、ローラ32と同等の表面硬さ等を与えることで、ローラ32とローラシャフト33との接触部分での摩耗を抑制する。   Therefore, the roller 32 is induction-hardened and tempered to generate a relatively thick hardened layer on the surface of the roller 32, thereby increasing the surface hardness of the roller 32 and improving the wear resistance and the like. The amount is suppressed. In addition, since the roller shaft 33 is a portion that is in sliding contact with the inner peripheral surface 32h of the roller 32, the roller shaft 33 is subjected to the same surface hardening treatment as the roller 32 to give the same surface hardness as the roller 32. Thus, wear at the contact portion between the roller 32 and the roller shaft 33 is suppressed.

次に、ベースカム31に対する各工程について説明する。ベースカム31の各工程の前段階として、ベースカム31の基礎となる部品を鍛造により成形する。成形された鍛造品は、少なくとも正面視で卵型であって一定の厚みを有する。また、以下の荒加工工程及び仕上げ加工工程では、エンジンの気筒毎の鍛造品を重ねて一緒に加工する。例えば一気筒に四つのバルブを有するエンジンの場合は、四つの鍛造品を重ねて一緒に加工する。また、四つの鍛造品を重ねて加工することが困難な場合は、吸気弁,排気弁毎に鍛造品を重ねて(すなわち、二つずつ)加工してもよい。   Next, each process for the base cam 31 will be described. As a pre-stage of each process of the base cam 31, a component that is the basis of the base cam 31 is formed by forging. The molded forged product is egg-shaped at least in a front view and has a certain thickness. Further, in the following roughing process and finishing process, forged products for each cylinder of the engine are stacked and processed together. For example, in the case of an engine having four valves per cylinder, four forgings are stacked and processed together. In addition, when it is difficult to process four forged products in piles, the forged products may be stacked for each intake valve and exhaust valve (that is, two forged products).

まず、荒加工工程において、この鍛造品を荒加工して、切欠部31nとなる部分を形成するとともに、カムシャフト取付孔31h及びローラシャフト取付孔31mとなる部分を穴あけ加工する。また、この鍛造品の外周面を荒加工してベースカム31の最終的なカムプロフィールに近い形状に形成する。ここでいう最終的なカムプロフィールに近い形状とは、外周面を仕上げ加工(すなわち研削)するだけで、所望のカムプロフィールとなる形状をいう。なお、荒加工工程を省略し、鍛造品を成形する段階で、切欠部31nやカムシャフト取付孔31h,ローラシャフト取付孔31mとなる部分を形成し、外周面をベースカム31の最終的なカムプロフィールに近い形状に形成してもよい。   First, in the roughing process, the forged product is roughed to form a portion that becomes the notch 31n, and a portion that becomes the camshaft mounting hole 31h and the roller shaft mounting hole 31m is drilled. Further, the outer peripheral surface of the forged product is roughly processed to form a shape close to the final cam profile of the base cam 31. The shape close to the final cam profile here refers to a shape that becomes a desired cam profile only by finishing (that is, grinding) the outer peripheral surface. The rough machining step is omitted, and at the stage of forming the forged product, the notch 31n, the camshaft mounting hole 31h, and the roller shaft mounting hole 31m are formed, and the outer peripheral surface is the final cam profile of the base cam 31. You may form in the shape near.

荒加工工程後の鍛造品は、仕上げ加工工程において、最終的なベースカム31の形状に形成される。仕上げ加工工程は、例えばNC旋盤のように数値制御で加工が可能な装置を用いても行ってもよく、手作業で加工してもよい。荒加工工程後の鍛造品には、まず、カムシャフト取付孔31hとローラシャフト取付孔31mとを一つずつ仕上げ加工する。カムシャフト取付孔31hは、ベース円部31aの中心に位置するため位置決めがしやすい。そのため、カムシャフト取付孔31hを先に仕上げ加工し、次いでカムシャフト取付孔31hを基準にしてローラシャフト取付孔31mを位置決めして仕上げ加工する。このようにして卵型の鍛造品には二つの孔部31h,31mが形成される。   The forged product after the roughing process is formed into the final shape of the base cam 31 in the finishing process. The finishing process may be performed using a device capable of performing numerical control, such as an NC lathe, or may be performed manually. For the forged product after the roughing process, first, the camshaft mounting hole 31h and the roller shaft mounting hole 31m are finished one by one. Since the camshaft mounting hole 31h is located at the center of the base circle portion 31a, it is easy to position. Therefore, the camshaft mounting hole 31h is finished first, and then the roller shaft mounting hole 31m is positioned and finished with reference to the camshaft mounting hole 31h. Thus, two holes 31h and 31m are formed in the egg-shaped forged product.

なお、カムシャフト取付孔31hは、カムシャフト20の径よりもやや小さい径に形成され、ローラシャフト取付孔31mは、ローラシャフト33の径よりもやや大きい径に形成される。これは、カムローブ30はカムシャフト20に対して圧入により固定されるのに対し、ローラシャフト33はベースカム31に対してかしめにより固定されるためである。   The camshaft mounting hole 31 h is formed with a diameter slightly smaller than the diameter of the camshaft 20, and the roller shaft mounting hole 31 m is formed with a diameter slightly larger than the diameter of the roller shaft 33. This is because the cam lobe 30 is fixed to the camshaft 20 by press fitting while the roller shaft 33 is fixed to the base cam 31 by caulking.

二つの孔部31h,31mが形成された鍛造品には、続いてその外周面を研削して仕上げ加工する。外周面の仕上げ加工(研削工程)を図3に例示する。この研削工程では、一点鎖線で示す鍛造品は、カムシャフト取付孔31h及びローラシャフト取付孔31mがそれぞれチャック(固定装置)2で固定されることにより支持され、その外周面に研削砥石3が高速回転しながら接触する。研削砥石3は、予め設定された送り量(切り込み量)Cだけ鍛造品側へと進められながら鍛造品の外周を移動し、鍛造品の外周面を研削する。これにより、所望のカムプロフィールを有するベースカム31が完成する。   The forged product in which the two hole portions 31h and 31m are formed is subsequently ground to finish the outer peripheral surface. The finishing process (grinding process) of the outer peripheral surface is illustrated in FIG. In this grinding process, the forged product indicated by the alternate long and short dash line is supported by fixing the camshaft mounting hole 31h and the roller shaft mounting hole 31m by the chuck (fixing device) 2, and the grinding wheel 3 is fastened on the outer peripheral surface thereof. Contact while rotating. The grinding wheel 3 moves the outer periphery of the forged product while being advanced toward the forged product by a preset feed amount (cut amount) C, and grinds the outer peripheral surface of the forged product. Thereby, the base cam 31 having a desired cam profile is completed.

完成したベースカム31は、次のマスキング工程においてベースカム31のカムシャフト取付孔31hをマスキングする。マスキング工程では、ベースカム31のカムシャフト取付孔31hに薬剤塗布やメッキ等によりマスキングを行い、次の窒化処理工程でカムシャフト取付孔31hに硬化層が生成されることを防止する。これは、カムシャフト20とカムローブ30とは圧入により固定されるため、圧入代を適切に管理することが重要であるところ、硬化層が生成されるとその厚さ分だけ圧入代が減少してしまうためである。つまり、マスキング工程でカムシャフト取付孔31hをマスキングすることで、圧入代を適切に管理することが可能となる。   The completed base cam 31 masks the camshaft mounting hole 31h of the base cam 31 in the next masking step. In the masking step, the camshaft mounting hole 31h of the base cam 31 is masked by chemical application, plating, or the like to prevent a hardened layer from being generated in the camshaft mounting hole 31h in the next nitriding process. This is because the camshaft 20 and the cam lobe 30 are fixed by press-fitting, so it is important to appropriately manage the press-fitting allowance. When a hardened layer is generated, the press-fitting allowance is reduced by the thickness. It is because it ends. That is, it is possible to appropriately manage the press-fitting allowance by masking the camshaft mounting hole 31h in the masking process.

なお、マスキング工程では、ベースカム31のローラシャフト取付孔31mにはマスキングしない。これは、ベースカム31とローラシャフト33とはかしめにより固定されるため、カムシャフト取付孔31hのように圧入代を管理する必要がないためである。つまり、図4に示すように、ベースカム31のローラシャフト取付孔31mの内周面とローラシャフト33の外周面との間には僅かな隙間が形成されるため、ローラシャフト取付孔31mに窒化処理が施されたとしても、ローラ32の組み付けに影響を与えないからである。   In the masking step, the roller shaft mounting hole 31m of the base cam 31 is not masked. This is because the base cam 31 and the roller shaft 33 are fixed by caulking, so that it is not necessary to manage the press-fitting allowance unlike the camshaft mounting hole 31h. That is, as shown in FIG. 4, since a slight gap is formed between the inner peripheral surface of the roller shaft mounting hole 31m of the base cam 31 and the outer peripheral surface of the roller shaft 33, the roller shaft mounting hole 31m is nitrided. This is because the assembly of the roller 32 is not affected even if the above is applied.

マスキングされたベースカム31は、最後に窒化処理工程において窒化される。本ベースカム31には、窒化処理として、一般的なガス窒化処理が施される。例えば、ベースカム31を洗浄して油分や汚れ等を除去した後、密閉可能なケース内に収納し、アンモニアガス(NH3)を吹き込みながら所定温度に所定時間加熱する。これにより、ベースカム31の表面には硬化層(窒化層)が生成される。なお、ガス窒化処理の具体的な手法は周知の手法を採用可能である。 The masked base cam 31 is finally nitrided in a nitriding process. The base cam 31 is subjected to a general gas nitriding process as a nitriding process. For example, after the base cam 31 is washed to remove oil and dirt, it is stored in a sealable case and heated to a predetermined temperature for a predetermined time while blowing ammonia gas (NH 3 ). Thereby, a hardened layer (nitrided layer) is generated on the surface of the base cam 31. As a specific method of gas nitriding treatment, a well-known method can be adopted.

ここで、ベースカム31の表面硬化処理として窒化処理を採用している理由について説明する。窒化処理は、マルテンサイト化による硬化ではないため処理温度が比較的低く、ひずみが少ないというメリットがある。そのため、仕上げ加工が終了した後で窒化処理を行うことができ、窒化処理後に再度加工する必要がない。また、窒化処理によって高い表面硬さや疲労強度を得ることもできる。その反面、窒化処理により生成される硬化層は、高周波焼入れ焼戻し処理で生成される硬化層の厚さと比較すると薄いというデメリットがある。   Here, the reason why the nitriding process is adopted as the surface hardening process of the base cam 31 will be described. Since the nitriding treatment is not hardening by martensite formation, there are advantages that the treatment temperature is relatively low and the strain is small. Therefore, nitriding treatment can be performed after finishing processing is completed, and there is no need to process again after nitriding treatment. Also, high surface hardness and fatigue strength can be obtained by nitriding treatment. On the other hand, the hardened layer produced by the nitriding treatment has a demerit that it is thinner than the thickness of the hardened layer produced by the induction hardening and tempering treatment.

これに対して、上記のように本カムローブ30は、バルブリフト部31bの先端部31cにローラ32が組み付けられているため、先端部31cではバルブリフト部31bはタペットと接触しない。言い換えると、ベースカム31とタペットとが接触するのは、バルブリフト部31bのうち先端部31cを除いた立上り部と立下り部であり、これらは先端部31cと比較してヘルツ応力が低い。つまり、本カムローブ30の場合、ベースカム31の摩耗量は従来のカムと比較して少なくなるため、窒化処理により生成される硬化層の厚さでも摩耗に十分耐えることができる。したがって、ベースカム31の表面硬化処理として窒化処理を採用することが可能である。   On the other hand, since the roller 32 is assembled | attached to the front-end | tip part 31c of the valve lift part 31b as mentioned above, the valve lift part 31b does not contact the tappet in the front-end | tip part 31c. In other words, the base cam 31 and the tappet are in contact with the rising portion and the falling portion of the valve lift portion 31b excluding the tip portion 31c, and these have lower Hertz stress than the tip portion 31c. That is, in the case of the cam lobe 30, the amount of wear of the base cam 31 is smaller than that of the conventional cam, and therefore the wear can be sufficiently resisted even with the thickness of the hardened layer generated by nitriding. Accordingly, it is possible to employ a nitriding process as the surface hardening process of the base cam 31.

以上の工程を経たベースカム31には、組付工程において、ローラ32がローラシャフト33を介して回転自在に組み付けられる。具体的には、ローラ32は、その中心の貫通孔がベースカム31のヨーク部31y,31yに形成されたローラシャフト取付孔31m,31mと重なり、二つのヨーク部31y,31yとの隙間が略同等となるように、切欠部31nの幅方向中心部に配置される。この状態で、ローラシャフト33が、一方のヨーク部31yのローラシャフト取付孔31mに挿通され、続いてローラ32の貫通孔に挿通され、さらに他方のヨーク部31yのローラシャフト取付孔31mに挿通される。そして、ローラシャフト33の両端部の爪部33aが叩いて潰されることで、ベースカム31に固定される。   In the assembling process, the roller 32 is rotatably assembled to the base cam 31 that has undergone the above processes via the roller shaft 33. Specifically, the roller 32 has a central through hole overlapping roller shaft mounting holes 31m and 31m formed in the yoke portions 31y and 31y of the base cam 31, and the gaps between the two yoke portions 31y and 31y are substantially equal. It arrange | positions in the width direction center part of the notch part 31n so that it may become. In this state, the roller shaft 33 is inserted into the roller shaft mounting hole 31m of one yoke portion 31y, subsequently inserted into the through hole of the roller 32, and further inserted into the roller shaft mounting hole 31m of the other yoke portion 31y. The Then, the claw portions 33 a at both ends of the roller shaft 33 are crushed by being hit and fixed to the base cam 31.

このように、ベースカム31にローラ32が取り付けられることで、カムローブ30が製造される。なお、ベースカム31に対する各工程と、ローラ32に対する各工程とは、何れを先に実施してもよいし、同時に実施してもよい。
組立工程では、複数のカムローブ30をカムシャフト20に対して、所定の位置に所定の角度で圧入により組み付けて固定する。これにより、カム構造10が完成する。
Thus, the cam lobe 30 is manufactured by attaching the roller 32 to the base cam 31. Any of the steps for the base cam 31 and the steps for the roller 32 may be performed first or simultaneously.
In the assembly process, the plurality of cam lobes 30 are assembled and fixed to the camshaft 20 by press-fitting at predetermined angles at predetermined positions. Thereby, the cam structure 10 is completed.

[3.フローチャート]
本実施形態に係るカムの製造方法をまとめると以下のようになる。図1に示すように、ベースカム31の基礎となる鍛造品を成形し(ステップS10)、この鍛造品にカムシャフト取付孔31h,ローラシャフト取付孔31mを荒加工により形成し、さらに外周面も荒加工して最終的なカムプロフィールに近い形状とする(荒加工工程,ステップS20)。次に仕上げ加工工程を実施する(仕上げ加工工程,ステップS30)。つまり、カムシャフト取付孔31hを仕上げ加工し、次いでカムシャフト取付孔31hを基準としてローラシャフト取付孔31mを仕上げ加工する。そして外周面を研削工程を実施する。これにより、所望のカムプロフィールを有するベースカム31が完成する。
[3. flowchart]
The cam manufacturing method according to the present embodiment is summarized as follows. As shown in FIG. 1, a forged product serving as a base of the base cam 31 is formed (step S10), and a cam shaft mounting hole 31h and a roller shaft mounting hole 31m are formed in the forged product by roughing, and the outer peripheral surface is also roughened. A shape close to the final cam profile is processed (rough machining step, step S20). Next, a finishing process is performed (finishing process, step S30). That is, the camshaft mounting hole 31h is finished, and then the roller shaft mounting hole 31m is finished using the camshaft mounting hole 31h as a reference. Then, a grinding process is performed on the outer peripheral surface. Thereby, the base cam 31 having a desired cam profile is completed.

次に、ベースカム31のカムシャフト取付孔31hのみをマスキングする(マスキング工程,ステップS40)。そして、ベースカム31に窒化処理を施して(窒化処理工程,ステップS50)、ベースカム31の表面に硬化層を生成する。   Next, only the camshaft mounting hole 31h of the base cam 31 is masked (masking step, step S40). The base cam 31 is subjected to nitriding treatment (nitriding treatment step, step S50), and a hardened layer is generated on the surface of the base cam 31.

一方で、ベースカム31の外周面からのローラ32の突出量xを設定するとともに、外径rのローラ32を複数用意する(ステップS15)。そして、ローラ32及びローラシャフト33に高周波焼入れ焼戻し処理をして、表面に硬化層を生成する(表面硬化処理工程,ステップS25)。なお、図1ではベースカム31に対するステップS10〜S50の工程と、ローラ32に対するステップS15,S25の工程とを並行して行うように表現しているが、先にローラ32の表面硬化処理まで終わらせた後、ベースカム31を加工してもよいし、その逆の順番でもよい。   On the other hand, the projection amount x of the roller 32 from the outer peripheral surface of the base cam 31 is set, and a plurality of rollers 32 having an outer diameter r are prepared (step S15). Then, induction hardening and tempering processing is performed on the roller 32 and the roller shaft 33 to generate a hardened layer on the surface (surface hardening processing step, step S25). In FIG. 1, the steps S10 to S50 for the base cam 31 and the steps S15 and S25 for the roller 32 are expressed in parallel. However, the surface hardening process of the roller 32 is finished first. After that, the base cam 31 may be processed or vice versa.

次に、完成したベースカム31にローラ32を組み付ける(組付工程,ステップS60)。すなわち、ローラ32をベースカム31の切欠部31nに配置し、ローラシャフト33をローラシャフト取付孔31mとローラ32の中心の貫通孔とに挿通する。そして、ローラシャフト33の両端部の爪部33aを叩いてローラシャフト33をベースカム31に固定する。これにより、カムローブ30が完成する。
最後に、カムシャフト20に複数のカムローブ30を圧入により組み付けて固定し、カム構造10が完成する(組立工程,ステップS70)。
Next, the roller 32 is assembled to the completed base cam 31 (assembly process, step S60). That is, the roller 32 is disposed in the notch 31n of the base cam 31, and the roller shaft 33 is inserted through the roller shaft mounting hole 31m and the central through hole of the roller 32. Then, the roller shaft 33 is fixed to the base cam 31 by hitting the claw portions 33 a at both ends of the roller shaft 33. Thereby, the cam lobe 30 is completed.
Finally, a plurality of cam lobes 30 are assembled and fixed to the camshaft 20 by press fitting, and the cam structure 10 is completed (assembly process, step S70).

[4.効果]
したがって、本実施形態に係るカムの製造方法によれば、ベースカム31の表面硬化処理として窒化処理を採用することができるため、高い表面硬さや疲労強度,耐摩耗性等をベースカム31に与えることができる。また、窒化処理では発生するひずみが少ないため、処理後に再度加工する必要がなく、製造工程を簡素化することができる。つまり、最初にベースカム31の形状を完成させておき、最後に表面を硬化させるための窒化処理を行えばよいため、ベースカム31を1チャックで(一度固定したらそのままの状態で)加工することができる。これにより、ベースカム31の加工精度を高めることができ、製造時間を短縮してコストを削減することもできる。
[4. effect]
Therefore, according to the cam manufacturing method according to the present embodiment, nitriding can be employed as the surface hardening treatment of the base cam 31, so that high surface hardness, fatigue strength, wear resistance, and the like can be imparted to the base cam 31. it can. Further, since the distortion generated in the nitriding process is small, it is not necessary to process again after the process, and the manufacturing process can be simplified. That is, the shape of the base cam 31 is first completed, and finally the nitriding treatment for hardening the surface is performed. Therefore, the base cam 31 can be processed with one chuck (once fixed, as it is). . Thereby, the processing accuracy of the base cam 31 can be increased, and the manufacturing time can be shortened to reduce the cost.

なお、窒化処理は、高周波焼入れ焼戻し処理と比べると表面の硬化層の厚さが薄くなるが、本カムローブ30は、ベースカム31の外周面のうち最もヘルツ応力が高くなる先端部31cにはローラ32が取り付けられており、ベースカム31の先端部31cはタペットと非接触である。そのため、窒化処理を採用しても、硬化層が消耗してしまうおそれがなく、ベースカム31の摩耗を適切に抑制することができる。   In the nitriding process, the thickness of the hardened layer on the surface is reduced as compared with the induction hardening and tempering process. However, the cam lobe 30 has a roller 32 at the tip 31c where the Hertz stress is highest among the outer peripheral surfaces of the base cam 31. Is attached, and the tip 31c of the base cam 31 is not in contact with the tappet. Therefore, even if the nitriding treatment is adopted, there is no possibility that the hardened layer is consumed, and wear of the base cam 31 can be appropriately suppressed.

さらに、ローラ32をベースカム31に組み付ける前に窒化処理を行うため、ローラ32とローラシャフト33とが滑り接触する面において、硬化層のある面硬化層のない面とができることを防ぐことができる。仮に、ローラ32をベースカム31に組み付けた状態で窒化処理を行うとすると、図4に示すように、ヨーク部31yとローラ32の端面との隙間に位置するローラシャフト33の外周面には硬化層が生成される。一方、ローラ32の内周面32hやこの内周面32hに対向するローラシャフト33の外周面には硬化層は生成されない。 Further, since the nitriding treatment is performed before the roller 32 is assembled to the base cam 31, it is possible to prevent the surface having the hardened layer and the surface having no hardened layer from being formed on the surface where the roller 32 and the roller shaft 33 are in sliding contact. . If the nitriding process is performed with the roller 32 assembled to the base cam 31, a hardened layer is formed on the outer peripheral surface of the roller shaft 33 located in the gap between the yoke portion 31y and the end surface of the roller 32 as shown in FIG. Is generated. On the other hand, no hardened layer is generated on the inner peripheral surface 32h of the roller 32 or on the outer peripheral surface of the roller shaft 33 facing the inner peripheral surface 32h.

ところで、ローラ32は、ベースカム31に固定されたローラシャフト33に対して回転自在に設けられており、切欠部31n内でローラシャフト33の軸方向に移動し得る。そのため、ヨーク部31yとローラ32の端面との隙間に位置するローラシャフト33の外周面だけ硬化層が生成されていると、ローラ32が軸方向に移動したときにローラ32の内周面32hの摩耗が進行してしまう。そこで、本製造方法では、ローラ32をベースカム31に組み付ける前にベースカム31に対して窒化処理を施すことで、ローラシャフト33に部分的に硬化層が生成されることを防ぎ、ローラ32の内周面32hの摩耗の進行を防ぐことができる。   By the way, the roller 32 is rotatably provided with respect to the roller shaft 33 fixed to the base cam 31, and can move in the axial direction of the roller shaft 33 in the notch 31n. Therefore, if the hardened layer is generated only on the outer peripheral surface of the roller shaft 33 located in the gap between the yoke portion 31y and the end surface of the roller 32, the inner peripheral surface 32h of the roller 32 is moved when the roller 32 moves in the axial direction. Wear progresses. Therefore, in this manufacturing method, the base cam 31 is subjected to nitriding before the roller 32 is assembled to the base cam 31, thereby preventing a partially cured layer from being generated on the roller shaft 33. The progress of wear on the surface 32h can be prevented.

また、ローラ32及びローラシャフト33は、表面硬化処理工程において高周波焼入れ焼戻しされるため、比較的厚みのある硬化層を生成することができる。これにより、タペットとの接触時の高いヘルツ応力にも耐え得るローラ32を備えたカムローブ30を製造することができる。また、ローラシャフト33にもローラ32と同様の表面硬化処理を施すことにより、ローラ32とローラシャフト33との接触箇所での摩耗を防止することができる。さらに、ローラ32及びローラシャフト33に高周波焼入れ焼戻し処理した後に、窒化処理をしたベースカム31に組み付けることで、ローラ32及びローラシャフト33の表面硬さが低下することを防止することもできる。   Moreover, since the roller 32 and the roller shaft 33 are induction-hardened and tempered in the surface hardening process, a hardened layer having a relatively large thickness can be generated. Thereby, the cam lobe 30 provided with the roller 32 which can endure the high Hertz stress at the time of contact with a tappet can be manufactured. Further, by subjecting the roller shaft 33 to the same surface hardening treatment as that of the roller 32, it is possible to prevent wear at the contact point between the roller 32 and the roller shaft 33. Furthermore, after the induction hardening and tempering treatment is performed on the roller 32 and the roller shaft 33, the surface hardness of the roller 32 and the roller shaft 33 can be prevented from being lowered by assembling the roller 32 and the roller shaft 33 with the nitriding base cam 31.

また、ベースカム31を窒化処理する前に、マスキング工程においてカムシャフト取付孔31hをマスキングするため、カムローブ30とカムシャフト20との圧入代を適切に管理することができる。さらに、このマスキング工程ではローラシャフト取付孔31mはマスキングしないため、マスキング工程の時間を短縮することができ、カムローブ30の製造時間を短縮することができる。なお、ローラシャフト33はベースカム31に対してかしめにより固定されるため、圧入代を管理する必要がなく、製造工程を簡素化することができる。   Further, since the camshaft mounting hole 31h is masked in the masking process before the base cam 31 is nitrided, the press-fitting allowance between the cam lobe 30 and the camshaft 20 can be appropriately managed. Furthermore, since the roller shaft mounting hole 31m is not masked in this masking step, the time for the masking step can be shortened, and the manufacturing time of the cam lobe 30 can be shortened. Since the roller shaft 33 is fixed to the base cam 31 by caulking, it is not necessary to manage the press-fitting allowance, and the manufacturing process can be simplified.

また、本実施形態の窒化処理工程では、アンモニアガスを使用するガス窒化処理を実施するため、低コストで窒化処理を行うことができるとともに、塩浴窒化処理を実施する場合と比較して環境への負荷を小さくすることができる。また、塩浴軟窒化処理を実施する場合は、酸化スケールの付着を防止するためにローラシャフト取付孔31mに対してもマスキングをする必要が生じるが、ガス窒化処理の場合は酸化スケールは付着しないため、マスキングが不要となり、製造時間を短縮することができる。   Further, in the nitriding process of the present embodiment, since the gas nitriding process using ammonia gas is performed, the nitriding process can be performed at a low cost, and the environment is compared with the case where the salt bath nitriding process is performed. The load of can be reduced. Further, when performing the salt bath soft nitriding treatment, it is necessary to mask the roller shaft mounting hole 31m in order to prevent the oxide scale from adhering, but in the case of the gas nitriding treatment, the oxide scale does not adhere. Therefore, masking is not necessary, and the manufacturing time can be shortened.

[5.その他]
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、ローラ32及びローラシャフト33の表面硬化処理は高周波焼入れ焼戻し処理に限られず、他の表面焼入れ処理でもよい。また、高い表面硬度を与えることのできれば、表面焼入れ処理以外の表面硬化処理をローラ32及びローラシャフト33に施してもよい。
[5. Others]
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, the surface hardening process of the roller 32 and the roller shaft 33 is not limited to the induction hardening and tempering process, but may be other surface hardening process. Moreover, as long as high surface hardness can be given, surface hardening processing other than surface hardening processing may be given to the roller 32 and the roller shaft 33. FIG.

また、窒化処理工程で実施される窒化はガス窒化に限られず、ガス窒化の代わりに液体窒化(塩浴窒化)を実施してもよい。液体窒化処理によれば、ガス窒化処理と比較して窒化処理工程の時間を短縮することができる。また、軟窒化処理を実施して耐摩耗性や耐疲れ性を向上させてもよい。
また、カムシャフト20とカムローブ30との圧入代を管理する手法や工程を別に用意して、カムシャフト取付孔31hのマスキングを省略してもよい。また、ローラシャフト33の固定方法はかしめに限られず、圧入によってベースカム31に固定してもよい。この場合、マスキング工程においてローラシャフト取付孔31mもマスキングすることが好ましい。
The nitriding performed in the nitriding process is not limited to gas nitriding, and liquid nitriding (salt bath nitriding) may be performed instead of gas nitriding. According to the liquid nitriding treatment, the time of the nitriding treatment step can be shortened as compared with the gas nitriding treatment. Further, soft nitriding treatment may be performed to improve wear resistance and fatigue resistance.
Further, a method and a process for managing the press-fitting allowance between the camshaft 20 and the cam lobe 30 may be prepared separately, and masking of the camshaft mounting hole 31h may be omitted. The method for fixing the roller shaft 33 is not limited to caulking, and the roller shaft 33 may be fixed to the base cam 31 by press-fitting. In this case, it is preferable to mask the roller shaft mounting hole 31m in the masking step.

また、上記実施形態では、荒加工後に、カムシャフト取付孔31hを仕上げ加工し、その後でローラシャフト取付孔31mを仕上げ加工する場合を例示しているが、仕上げ加工の順番は反対でもよい。すなわち、ローラシャフト取付孔31mの位置決めを冶具を用いて精度良く行うことで、ローラシャフト取付孔31mを先に仕上げ加工し、ローラシャフト31mを基準としてカムシャフト取付孔31hを仕上げ加工してもよい。   In the above embodiment, the case where the camshaft mounting hole 31h is finished after rough machining and then the rollershaft mounting hole 31m is finished is illustrated, but the order of finishing may be reversed. That is, by positioning the roller shaft mounting hole 31m with high accuracy using a jig, the roller shaft mounting hole 31m may be finished first, and the camshaft mounting hole 31h may be finished using the roller shaft 31m as a reference. .

また、上記実施形態では、ベースカム31に対する荒加工工程及び仕上げ加工工程において、エンジンの気筒毎の鍛造品を重ねて一緒に加工する場合を例示しているが、全ての気筒の鍛造品を重ねて一緒に加工してもよい。また、荒加工工程では全ての気筒の鍛造品を重ねて一緒に加工し、仕上げ加工工程ではエンジンの気筒毎の鍛造品を重ねて一緒に加工してもよいし、荒加工工程では鍛造品を重ねずにそれぞれ加工し、仕上げ加工工程においてエンジンの気筒毎の鍛造品や全ての気筒の鍛造品を重ねて一緒に加工してもよい。   Moreover, in the said embodiment, in the roughing process and finishing process with respect to the base cam 31, the case where the forged product for every cylinder of an engine is piled up and processed together is illustrated, However, Forged products of all the cylinders are piled up. You may process together. Also, in the roughing process, forged products of all cylinders may be stacked and processed together, and in the finishing process, forged products for each cylinder of the engine may be stacked and processed together. They may be processed without being overlapped, and forged products for each cylinder of the engine or forged products of all cylinders may be stacked and processed together in the finishing process.

なお、ベースカム31となる部品を鍛造品として説明しているが、ベースカム31となる部品は鍛造により成形された部品に限られず、他の手法により成形された部品であってもよい。
また、上記実施形態では、ローラ32がベースカム31に固定されたローラシャフト33に対して回転するカム構造10を説明したが、ローラ32とローラシャフト33とが固定され、ローラシャフト33がベースカム31に対して回転するカム構造であってもよい。また、ローラ32がローラシャフト33に対して回転自在であり、さらにローラシャフト33もベースカム31に対して回転自在であってもよい。
In addition, although the component used as the base cam 31 is demonstrated as a forged product, the component used as the base cam 31 is not restricted to the component shape | molded by forge, The component shape | molded by the other method may be sufficient.
In the above embodiment, the cam structure 10 in which the roller 32 rotates with respect to the roller shaft 33 fixed to the base cam 31 has been described. However, the roller 32 and the roller shaft 33 are fixed, and the roller shaft 33 is attached to the base cam 31. It may be a cam structure that rotates relative to it. Further, the roller 32 may be rotatable with respect to the roller shaft 33, and the roller shaft 33 may also be rotatable with respect to the base cam 31.

10 カム構造
20 カムシャフト
30 カムローブ(カム)
31 ベースカム
31a ベース円部
31b バルブリフト部
31c 先端部
31h カムシャフト取付孔
31m ローラシャフト取付孔
31n 切欠部
31y ヨーク部
32 ローラ
33 ローラシャフト
r ローラの外径
x 突出量
S カムシャフト取付孔の中心
T ローラシャフト取付孔の中心
10 Cam structure 20 Camshaft 30 Cam lobe (cam)
31 Base cam 31a Base circle part 31b Valve lift part 31c Tip part 31h Cam shaft attachment hole 31m Roller shaft attachment hole 31n Notch part 31y Yoke part 32 Roller 33 Roller shaft r Roller outer diameter x Projection amount S Center of cam shaft attachment hole T Center of roller shaft mounting hole

Claims (4)

バルブリフト部に穿孔されたローラシャフト挿通用のローラシャフト取付孔と前記バルブリフト部の先端部の板厚方向中間部に欠成された切欠部とを有する板状のベースカムと、外周面の一部が前記バルブリフト部の先端部の外周面よりも外側に突出するように前記切欠部に設けられ、前記ローラシャフトを介して前記ベースカムに組み付けられる円筒状のローラと、を備えたカムの製造方法であって、
前記ローラおよび前記ローラシャフトのそれぞれに対して、表面焼入れを実施する表面硬化処理工程と、
前記ベースカムに窒化処理を実施する窒化処理工程と、
前記表面硬化処理工程および前記窒化処理工程後に、前記表面焼入れを施した前記ローラが前記表面焼入れを施した前記ローラシャフトに対して回転自在となるように、前記窒化処理を施した前記ベースカムに対して前記ローラシャフトを固定することで前記ローラを組み付ける組付工程と、を備えた
ことを特徴とする、カムの製造方法
A plate-like base cam having a roller shaft mounting hole for inserting a roller shaft bored in the valve lift portion and a notch portion formed in the middle portion in the plate thickness direction of the tip portion of the valve lift portion; A cam having a cylindrical roller provided at the notch so that the portion protrudes outward from the outer peripheral surface of the tip of the valve lift portion and assembled to the base cam via the roller shaft A method,
A surface hardening treatment step of performing surface hardening for each of the roller and the roller shaft;
A nitriding step for nitriding the base cam;
After the surface hardening process and the nitriding process, so that the roller which has been subjected to the surface hardening is rotatable relative to the roller shaft subjected to said surface hardening, to said base cam subjected to the nitriding treatment And an assembly step of assembling the roller by fixing the roller shaft .
前記組付行程において、前記ローラを前記ベースカムの前記切欠部の幅方向中心部に配置し、前記ローラシャフトを前記ローラに形成された貫通孔および前記ローラシャフト取付孔に挿通されて固定される
ことを特徴とする、請求項1記載のカムの製造方法。
In the assembling step, the roller is disposed in the center in the width direction of the notch portion of the base cam, and the roller shaft is inserted and fixed to a through hole formed in the roller and the roller shaft mounting hole. The method of manufacturing a cam according to claim 1, wherein
前記窒化処理工程の前に、前記ベースカムに穿孔されたカムシャフト挿通用のカムシャフト取付孔をマスキングするマスキング工程と、
前記組付工程後に、前記カムを前記カムシャフトに圧入により固定する組立工程と、を備え、
前記マスキング工程において、前記ローラシャフト取付孔はマスキングせず、
前記組付工程において、前記ベースカムに前記ローラシャフトをかしめにより組み付ける
ことを特徴とする、請求項1又は2記載のカムの製造方法。
Before the nitriding step, a masking step of masking a camshaft mounting hole for inserting a camshaft drilled in the base cam;
An assembly step of fixing the cam to the camshaft by press-fitting after the assembly step;
In the masking step, the roller shaft mounting hole is not masked,
3. The cam manufacturing method according to claim 1, wherein in the assembling step, the roller shaft is assembled to the base cam by caulking.
前記窒化処理工程では、前記窒化処理としてガス窒化処理を実施する
ことを特徴とする、請求項1〜3の何れか1項に記載のカムの製造方法。
The cam manufacturing method according to claim 1, wherein in the nitriding step, gas nitriding is performed as the nitriding.
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