专利名称：凸轮轴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由钎焊接合使凸轮等构成部件在轴上一体化的凸轮轴。
在铸件中，例如有①日本特公昭63-30099号公报“凸轮轴的铸模制造法”所公开的铸件。下面根据附图进行说明。
图8为现有铸造凸轮轴的说明图，为复制了在上述①公报的图4的图，示出使用凸轮轴铸模的制造法制造的凸轮轴。
凸轮轴1(符号沿用公报中的符号。以下同。)一体铸到实心的轴部5、凸轮3、4、及轴颈部2。
锻件由锻造一体地形成实心的轴部、凸轮、和轴颈部。另外，对表面进行处理提高机械性能。
组装件通过在轴部压入凸轮定程块(カム驹)而获得或通过在钢管热装或钎焊凸轮定程块而获得。作为钎焊的场合，例如有示于②日本特公昭57-36460号公报“凸轮轴的制造方法下面根据
。
图9为现有组装凸轮轴的说明图，为复制了上述②公报的图4的图，示出由凸轮轴的制造方法制造的凸轮轴。
凸轮轴的组装体A通过用焊料将由烧结材料构成的凸轮定程块2钎焊到由钢管构成的凸轮轴1而获得。
上述图8的铸造凸轮轴的重量大，难以满足对利用机动二轮车的轻量化提高燃料消耗量的要求。
锻造凸轮轴与铸铁制的相比，由于机械性能高，所以，通过形成为薄壁，可实现轻量化，但制造成本高。
另外，在对实施表面处理的锻造凸轮轴的场合，气门挺杆需要采用耐磨性良好的昂贵的材质，制造成本进一步增大。
上述图9的组装凸轮轴由于采用烧结制的凸轮定程块，所以，从原材料的制造到烧结之前很费事，制造成本高。
为了达到上述目的，本发明的第1方面的凸轮轴在由钢管构成的轴由钎焊至少接合轴承筒构件和凸轮定程块而一体化，特征在于凸轮定程块为形成激冷(チル)层的铸铁。
通过将凸轮定程块作为形成激冷层的铸铁，可防止作为凸轮定程块滑动的对方部件的气门挺杆的滑动面的磨损。这样，气门挺杆可采用通常的材质，抑制了气门挺杆的制造成本。另外，通过将凸轮定程块形成为铸件，可提高凸轮定程块的生产率，另一方面，可用由钢管构成的轴减少制造成本。
即，可在降低气门挺杆的制造成本的同时，实现凸轮轴的轻量化，并且可减少凸轮轴的制造成本。
本发明的第2方面的特征在于用于钎焊的焊料为银焊料。
如为银焊料，则即使热量从达到钎焊温度的银焊料传递到凸轮定程块，凸轮定程块的激冷层的温度也不上升到使激冷层的硬度下降的温度区域。
本发明的第3方面的特征在于在凸轮定程块的规定部位形成镀镍层。
规定部位为与钎焊的部位对应的范围，当形成镀镍层时，可由镀镍层的膜覆盖成为使钎焊时的润湿性下降的原因的铸铁石墨，提高钎焊铸铁时的润湿性。
本发明的第4方面的特征在于镀镍层为非电解镀层。
通过采用非电解镀层，可沿凸轮定程块的孔和孔的边缘大体均匀地形成镀层，可抑制形成于边缘的镀镍层厚度变大的现象。
图2为本发明的凸轮轴的透视图。
图3为图2的3-3线断面图。
图4为图2的4-4线断面图。
图5为图3的5部详细图。
图6为本发明的凸轮轴的制造方法的说明。
图7为另一实施形式的图。
图8为现有铸造凸轮轴的说明图。
图9为现有组装凸轮轴的说明图。
图1为采用本发明的凸轮轴的内燃机的气门机构的断面图，气门机构10具有设于内燃机的气缸盖11下部的气门座12、在气缸盖11通过气门导管13安装的进气门14、设于进气门14上部的气门弹簧15、气门挺杆16(滑动面17)、及与该气门挺杆16一起使进气门14动作而可回转地安装于气缸盖11的进气用的凸轮轴18。
下面，说明凸轮轴18。
图2为本发明的凸轮轴的透视图，凸轮轴18在轴19安装第1、第2、第3、第4凸轮部21、22、23、24，同时，安装第1、第2、第3、第4轴颈25、26、27、28。
在这里，仅形成第1～第4凸轮部21～24和第1～第4轴颈25～28，但除此之外，可根据需要安装图中未示出的凸轮凸缘等部件。
图3为图2的3-3线断面图，示出在轴19安装第1、第2、第3、第4凸轮部21、22、23、24并安装第1、第2、第3、第4轴颈25、26、27、28的状态。
轴19的材质为钢管，例如，使用碳素结构钢钢管(牌号STKM)。
第1凸轮部21在轴19的规定位置配合凸轮定程块31、31，由焊料32进行全周钎焊。
第2～第4凸轮部22～24与第1凸轮部21同样，省略说明。
第1轴颈25在轴19配合轴承筒构件33，同时，由凸轮定程块31、31对轴承筒构件33的两端进行定位固定。
轴承筒构件33相对轴19成为规定的配合地设定内径。
轴承筒构件33的材质使用钢材，例如硬钢(例如牌号S45C)和碳素结构钢钢管(牌号STKM)。
第2～第4轴颈26～28与第1轴颈25同样，省略说明。
图4为图2的4-4线断面图，示出凸轮定程块31的断面。
凸轮定程块31在中央相对轴19按直径D形成孔34，在外周形成与气门挺杆16(参照图1)滑动的山顶部35。
凸轮定程块31的材质为铸铁，在山顶部35形成激冷层36。
凸轮定程块31的孔34的直径D成为规定的配合地设定为规定的尺寸公差。
图5为图3的5部详细图，示意地示出由焊料32在轴19钎焊凸轮定程块31的状态。
焊料32的种类为银焊料。银焊料的成分为任意，但例如优先选择钎焊温度。
在图5的示意图中，示出轴19与凸轮定程块31的配合的一例，示出间隙，但间隙的有无和间隙的值为任意。
下面说明本发明的凸轮轴18的制造方法的一例。
图6为本发明的凸轮轴的制造方法的说明。
首先，形成轴19。在这里，使用由拉拔将内外径成形为规定尺寸的轴的坯料(在图中未示出)，在轴的坯料的内外面和两端由数控车床NC形成所期望的形状，获得轴19。
然后，准备凸轮定程块31。通过将预先铸造的凸轮定程块坯料(图中未示出)机械加工成规定尺寸，可获得凸轮定程块31。
接着，将轴19安装到安装夹具(图中未示出)，在轴19如箭头①那样配合凸轮定程块31，将凸轮定程块31接触到安装夹具的止动块进行定位(X轴方向的位置、A轴方向的角度)。
接着，如箭头②那样将轴承筒构件33配合到轴19后，如箭头③那样配合凸轮定程块31，夹住轴承筒构件33，从而进行定位(X轴方向的位置)，同时，由安装夹具的止动器进行凸轮定程块31的定位(A轴方向的角度)。
同样，配合余下的6个凸轮定程块31…(…表示多个。以下相同。)和余下的3个轴承筒构件33…。然后，通过由焊接(例如TIG焊接)对配合的凸轮定程块31的孔34的边缘37进行定位焊，从而进行临时固定。最后，按所期望的条件(装置、焊剂等)对凸轮定程块31的边缘37进行全周钎焊，从而结束凸轮定程块31的钎焊工序。
在这里，不对轴承筒构件33进行钎焊，通过由凸轮定程块31、31推压轴承筒构件33的两端，从而固定轴承筒构件33。
在要对轴承筒构件33加工润滑油流路的场合和在图中未示出的凸轮凸缘等部件进行精加工的场合，在钎焊工序后进行。
下面说明上述的凸轮轴的作用。
如图3所示那样，通过使接合到由钢管构成的轴19的凸轮定程块31为形成激冷层36的铸铁，可在实现凸轮轴18的薄壁化的同时防止作为凸轮定程块31滑动的配合部件的气门挺杆16的滑动面17的磨损，气门挺杆16采用通常的材质，可降低气门挺杆16的制造成本。
另外，通过在由钢管构成的轴19钎焊凸轮定程块31，可实现凸轮轴18的薄壁化，使凸轮轴18轻量化。
通过形成由钢管构成的轴19，可省略制造薄厚度的轴19时的麻烦，减少制造成本。
通过将凸轮定程块31作为铸件，可提高凸轮定程块31的生产率。
因此，可降低气门挺杆16的制造成本，同时，可实现凸轮轴18的轻量化，并可减少凸轮轴18的制造成本。
用于凸轮定程块31的钎焊的焊料32由于为银焊料，所以，即使热量从达到钎焊温度的银焊料传递到凸轮定程块31，凸轮定程块31的激冷层36的温度也不上升到使激冷层36的硬度下降的温度区域，可维持激冷层36的机械性能。
通过在轴19接合轴承筒构件33，可仅使凸轮轴18的应力大的第1～第4轴颈25～28为厚壁，可在确保凸轮轴18的强度的同时实现轻量化。
另外，通过在轴19接合轴承筒构件33，第1～第4轴颈25～28可采用不同材料。结果，通过采用机械性能更好的材质，可进一步实现凸轮轴18的轻量化。
下面，说明本发明的凸轮轴的另一实施形式。
图7(a)～(c)为另一实施形式的图，(a)为凸轮定程块的透视图，(b)为(a)的a-a线断面图，(c)为与图3的5部详细图对应的图。关于与上述图3所示实施形式同样的构成，采用相同符号，省略说明。
在(a)中，另一实施形式的凸轮定程块41的特征在于，在规定部位42形成镀镍层(的膜)43。
在(b)中，规定部位42为形成镀层的范围，为与孔44和孔44的边缘45的距离S以下的范围。
镀镍层43为非电解镀层，设镀层厚度为t。符号46为形成镀镍层43后的孔，符号47为形成镀镍层43后的边缘，符号Ds为形成镀镍层43后的孔的直径。
在(c)中，在轴19由焊料32对凸轮定程块41的边缘47进行全周钎焊。
下面，说明另一实施形式的作用。
通过在凸轮定程块41的规定部位42形成镀镍层43，可由镀镍层43的膜覆盖成为使钎焊时的润湿性下降的原因的铸铁石墨，从而可提高钎焊铸铁时的润湿性。因此，可提高钎焊强度。
虽可由电镀(电处理)或非电解镀(化成处理)，但当由电镀在凸轮定程块41的规定部位42形成镀镍层时，镀层的偏差易于变大，特别是析出到孔44的边缘45的膜变厚。这样，形成镀镍层后的孔的尺寸的偏差变大。
通过使镀镍层43为非电解镀层，可沿作为母材的凸轮定程块41的孔44和孔44的边缘45使镀层厚度t大体均匀地形成，可抑制形成于边缘45的镀镍层43局部地生长而使镀层变厚的现象。这样，可确保形成镀层的孔46的直径Ds的正圆度，省去形成镀镍层43后的修补，提高生产率。
在本发明的实施形式所示的轴19的外面形成防止回转用的凹部或凸部，将配合到该凹部或凸部的凹部或凸部形成于凸轮定程块31的孔34。
虽然使凸轮定程块31为铸铁，而且形成激冷层36，但凸轮定程块31的材质和特性的处理为任意。
在气门机构10中，示出了进气系(进气门14和进气用的凸轮轴18)，但也可为排气系(排气门和排气用的凸轮轴)。
本发明由上述构成可发挥出以下效果。
在本发明的第1方面中，凸轮轴通过在由钢管构成的轴用钎焊接合至少轴承筒构件和凸轮定程块而一体化，凸轮定程块为形成激冷层的铸铁，所以，可防止作为凸轮定程块滑动的对方部件的气门挺杆的滑动面的磨损，气门挺杆采用通常的材质，可抑制气门挺杆的制造成本。另外，通过将凸轮定程块形成为铸件，可提高凸轮定程块的生产率。即，可在降低气门挺杆的制造成本的同时，实现凸轮轴的轻量化，并且可减少凸轮轴的制造成本。
在本发明的第2方面中，用于钎焊的焊料为银焊料，所以，即使热量从达到钎焊温度的银焊料传递到凸轮定程块，凸轮定程块的激冷层的温度也不上升到使激冷层的硬度下降的温度区域，可维持激冷层的机械性能。
在本发明的第3方面中，由于在凸轮定程块的规定部位形成镀镍层，所以，可由镀镍层的膜覆盖成为使钎焊时的润湿性下降的原因的铸铁石墨，从而提高钎焊铸铁时的润湿性。因此，可提高钎焊强度。
在本发明第4方面中，由于镀镍层为非电解镀层，所以沿凸轮定程块的孔和孔的边缘大体均匀地形成镀层，可抑制形成于边缘的镀镍层局部生长而使镀层厚度变大。这样，可确保形成了镀层的孔的直径的正圆度，省去形成镀镍层后的修补，提高了生产效率。
权利要求
1.一种凸轮轴，在由钢管构成的轴由钎焊至少接合轴承筒构件和凸轮定程块而一体化，特征在于上述凸轮定程块为形成激冷层的铸铁。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴，特征在于用于上述钎焊的焊料为银焊料。
3.根据权利要求1所述的凸轮轴，特征在于在上述凸轮定程块的规定部位形成镀镍层。
4.根据权利要求3所述的凸轮轴，特征在于上述镀镍层为非电解镀层。
全文摘要
凸轮轴18在由钢管构成的轴19由钎焊至少接合轴承筒构件33和凸轮定程块31而一体化，特征在于凸轮定程块为形成激冷层36的铸铁。用于钎焊的焊料32为银焊料。在凸轮定程块31的规定部位形成镀镍层。这样，可防止作为凸轮定程块滑动的对方部件的气门挺杆的滑动面的磨损，气门挺杆可采用通常的材质，从而降低了气门挺杆的制造成本。通过使凸轮定程块为铸件，可提高凸轮定程块的生产率。可在降低气门挺杆的制造成本的同时实现凸轮轴的轻量化，并减少了凸轮轴的制造成本。
文档编号F16C3/18GK1467393SQ0310822
公开日2004年1月14日 申请日期2003年3月25日 优先权日2002年6月28日
发明者滨本利一, 铃木善树, 小林忠太郎, 太郎, 树 申请人:本田技研工业株式会社