カムシャフトは、自動車エンジンのバルブトレインの重要な部分です。 カムシャフトの構造設計と処理品質は、エンジンの性能に直接影響します。 近年、環境保護の必要性から、低燃費・低公害のエンジンが開発されています。 自動車の排気ガスを汚染しないという問題を解決し、高いエンジン速度と高い出力を実現するために、多くのエンジンはマルチバルブとバルブフェーズの可変バルブリフト構造を採用しており、バルブスプリングの負荷が増加します。 同時に、燃料消費量と摩擦損失を低減するために、カムとロッカーアームの間にローラー構造を採用し、カムとローラーの接触面が高圧領域を形成し、安定性に影響を与えます。カムシャフトの動き、動的バランス、耐摩耗性、ねじり強度。 より高い要件を提示します。 また、自動車の軽量化と低コスト化を実現するためには、各部品の性能要件に影響を与えることなく、部品を可能な限り簡素化し、軽量化を図り、材料の使用を徹底する必要があります。より合理的。
一般的に、直列エンジンでは、1つのカムが1つのバルブに対応します。 V型エンジンまたはボクサーエンジンは、2つのバルブごとにカムを共有します。 ロータリーエンジンとバルブレスエンジンは、その特殊な構造のため、カムを必要としません。
軽量化、加工容易性、低コスト、高エンジン回転数、高出力を実現するためには、エンジン部品、特にカムシャフトの設計を見直し、コンパクトな構造、高機能を実現する必要があります。軽量で、より高い接触圧力に耐えることができます。 現在のカムシャフトの用途では、シリンダーヘッドの潤滑システムは中空のカムシャフトに集中しており、シリンダーへの直接噴射を実現する燃料ポンプ駆動コンポーネントはカムシャフトに実装され、VVT（可変タイミングバルブ）はカムシャフトに実装されています。 最後に使用されます。 バルブトレインでは、カムシャフトの各部分の性能要件が異なります。 カムと燃料ポンプの駆動輪の場合、摩耗、接着、およびピッチングに耐性がある必要があります。 ジャーナルの場合、優れたスライド性能が必要です。 シャフトには、優れた剛性、曲げ、ねじり性能が必要です。
軽量自動車の開発に伴い、カムシャフトは軽量で高濃度な機能と低コストの方向に発展しており、カムシャフトを組み立てることの利点は徐々に人々に認識され受け入れられています。
製作されたカムシャフトのシャフトとカムは別々に製造され、組み立てられます。 カムは一般に炭素鋼または粉末冶金材料で作られ、ジャーナルは粉末冶金部品またはマンドレルに集中した鋼管で作られ、マンドレルは冷間引抜された薄壁のシームレス鋼管で作られています。 炭素鋼カムは、高周波焼入れまたは浸炭処理を施すことができ、接着および孔食に対する高い耐性を備えています。
設計面では、組み立てられたカムシャフトは狭いカム幅と短い間隔で設計することができ、カムの配置は非常にコンパクトです。 従来のカムシャフトと比較して、軽量、低加工コスト、合理的な材料利用という利点があり、ソリッドシャフトカムシャフトと比較して最大45％軽量化されています。
組み立てられたカムシャフトの重要な技術は接続方法であり、製造プロセスと機器はさまざまな接続方法によって決定されます。 組み立てられたカムシャフトは1980年代に始まり、最初に開発されたのは溶接接続カムシャフトでした。 -1980半ばには、焼結接続カムシャフトが使用され、同じ時期に膨張法で製造されたカムシャフトが登場しました。 1990年代後半に、刻み付きカムシャフトの開発が始まりました。 製造されたカムシャフトの製造技術は、新しい接続方法が出現するにつれて絶えず更新されています。
溶接接続されたカムシャフトは、溶接時に熱変形しやすく、カムシャフトの寸法精度が低下します。また、激しい熱変化により、溶接部品に亀裂が生じやすく、品質の保証が困難になります。 、カムは液相での拡散によって鋼管に接続する必要があります。 このプロセスは、1000℃を超える焼結炉で実行する必要があります。高温では、シャフトが曲がりやすく、寸法精度の誤差が生じます。また、焼結中は、材料の性能に制限があります。 、大型の焼結炉が必要で、熱効率は高くありません。 膨張法は、最初にカムと鋼管を協調させ、次に管の内側から油圧または機械的膨張を追加します。 拡張パイプの内圧に耐えるためには、カム壁に一定の厚さが必要です。 パイプは持ち運びが簡単で、薄肉の鋼管を使用する必要があり、高圧操作の特別な要件のために、装置も大規模です。 ホットスリーブとコールドスリーブの干渉接続方法は、機械部品の製造に広く使用されていますが、カムシャフトの製造には適していない場合があります。 カムをシャフトヒートスリーブに接続するとカムが加熱されて軟化し、摩擦時の耐摩耗性を確保することが困難になるためです。 多くのカムは、作業時にシャフトの端に熱を伝導し、作業の最初と最後を接続します。 数量が変わると、コネクタの次数を一定に保つことができません。 ローレット加工には、信頼性、精度、設備、エネルギー消費量などに一定の利点があります。
複合カムシャフトのさらなる開発は、材料の開発と処理技術の最適化に焦点を当てます。 市場は現在、カムシャフトを製造するためにセラミック材料などの複合材料を精力的に開発および適用しています。 マーレは、複合カムシャフトの拡張機能の開発に取り組んでいます。 たとえば、燃料ポンプの作動とセンサーコンポーネントの統合も勢いを増しています。 SOHCカムシャフトのインレットまたはアウトレットカムセグメントの同期は、MAHLECamInCam™ネストカムシャフトを使用して実現されます。
組み立てられたカムシャフトは現在急速に発展しており、主に高性能エンジンで使用されています。 組み立てカムシャフトの製造技術の向上に伴い、より優れた性能、低コスト、多様な技術を備えた組み立てカムシャフトが登場します。
