JP2001004009A - Cam and journal element for built-up light-weight cam shaft - Google Patents

Cam and journal element for built-up light-weight cam shaft

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JP2001004009A
JP2001004009A JP2000147942A JP2000147942A JP2001004009A JP 2001004009 A JP2001004009 A JP 2001004009A JP 2000147942 A JP2000147942 A JP 2000147942A JP 2000147942 A JP2000147942 A JP 2000147942A JP 2001004009 A JP2001004009 A JP 2001004009A
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JP
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hub member
wall
camshaft
cam
axial end
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Application number
JP2000147942A
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Japanese (ja)
Inventor
Allan D Cox
ディー コックス アレン
Giovanni C Albini
シー アルビニ ジョバンニ
Robert E Schomburg
イー スコンバーグ ロバート
William A Gordon
エイ ゴードン ウイリアム
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Timken US LLC
Original Assignee
Torrington Co
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01LCYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02Valve drive
    • F01L1/04Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047Camshafts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H53/00Cams ; Non-rotary cams; or cam-followers, e.g. rollers for gearing mechanisms
    • F16H53/02Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams
    • F16H53/025Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams characterised by their construction, e.g. assembling or manufacturing features

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a built-up light-weight can shaft used for internal combustion engines and another high speed machinery, by making a thin cam and a journal element by the use of a thin metal forming method and another lighting method. SOLUTION: An element 50 used for a built-up camshaft includes a cylindrical inner hollow hub member 52 having a first and a second axial end portion, an outer wall 54 having a first and a second axial end portion and spaced apart from the inner hub member 52 in the radial direction, and a web portion 53 extending between the first axial end portion of the outer wall 54 and the second axial end portion of the hub member 52, and contacting the outer wall 54 to the hub member 52. The element 50 may be used on a cam shaft as a cam or journal member.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に言えば、
カム軸に関し、さらに詳しくいえば、本発明は、内燃機
関及び他の高速度機械用で、薄板金属成形又は他の軽量
化技術によって作られた薄肉カムとジャーナル要素を用
いて作られた軽量組立式カム軸に関する、
TECHNICAL FIELD The present invention generally relates to
More particularly, with respect to camshafts, the present invention is directed to a lightweight assembly for internal combustion engines and other high speed machines made using thin cams and journal elements made by sheet metal forming or other lightweighting techniques. For the camshaft,

【0002】[0002]

【従来の技術】カム要素が何世紀もの間、動き及びそれ
のタイミングを制御するために用いられてきた。大型定
置式の比較的低速の装置においては、カム質量及び慣性
モーメントはあまり重要でない。しかし、移動動力源を
用いた機器において使用する内燃機関の場合は、エンジ
ンにおける重量削減が一般的に望ましいことと同様にカ
ムの高回転速度は、軽量カム軸を経済的に製作する努力
を促した。
BACKGROUND OF THE INVENTION Cam elements have been used for centuries to control movement and its timing. In large stationary relatively slow devices, the cam mass and moment of inertia are less important. However, for internal combustion engines used in mobile powered equipment, the high rotational speed of the cams, as well as the fact that weight reduction in engines is generally desirable, has encouraged efforts to make lightweight camshafts economically. did.

【0003】内燃機関のためのカム軸は、以前は、機械
加工され、穴をあけられ、焼入れされて、仕上がり形に
研削された鋳造又は鍛造鋼加工材から作られた。それら
は、目的とした特定のエンジンのために必要とされるカ
ムローブ及びジャーナルを含んでいた。機関効率を増大
し、重量を減らし、生産費用を減らす努力において、予
め形成されたカム及びジャーナル要素を中空管に固定す
ることによって軽量カム軸を製造するための技術が開発
された。
[0003] Camshafts for internal combustion engines have previously been made from cast or forged steel workpieces that have been machined, drilled, quenched, and ground to a finished shape. They included the cam lobes and journals needed for the particular engine intended. In an effort to increase engine efficiency, reduce weight and reduce production costs, techniques have been developed for manufacturing lightweight camshafts by securing preformed cams and journal elements to hollow tubes.

【0004】いくつかの特許がこの技術の種々の面で与
えられてきた。これらのほとんどは、カム及び/又はジ
ャーナル要素を鋳造品、圧縮し燒結された金属粉末、又
は鍛造ブランクから形成して、各要素を溶接、ろう付け
又は管を機械的に広げることによってカム軸管に固定す
ることを含んでいる。若干のケースにおいて、各要素
は、重量を減らすためにそれらのハブと外表面の間に孔
又はみぞを設けられる。米国特許5,201,246及
びスイス特許675,006のA5は、そのような軽量
化技術の例を与えている。
Several patents have been granted for various aspects of this technology. Most of these are camshaft tubes by forming the cam and / or journal elements from castings, compacted and sintered metal powders, or forged blanks, and welding, brazing or mechanically expanding the tubes. Includes fixing to In some cases, each element is provided with holes or grooves between their hub and the outer surface to reduce weight. US Pat. No. 5,201,246 and Swiss Patent 675,006 A5 provide examples of such lightweighting techniques.

【0005】より多くの重量低減を達成するために、他
は管切片及び/又は絞り薄板金カップからカム及びジャ
ーナル要素を形成する(例えば、英国特許275,84
2、ドイツ特許3346056Al、日本特許60ー81
569、日本特許60ー3731及び米国5,201,
246にある)。これらの全ては、大径基礎円及びジャ
ーナルを有するカムを作ることにおいて有効であるが、
ほとんどが小さいカム及びジャーナルについては使用で
きない。理由は、基礎円の半径方向の大きさが管半径プ
ラス材料厚さの2倍に接近するとき、形成ひずみがあま
りに厳しいからである。それらの場合に、成形ポンチ
は、薄くなり過ぎて必要な成形荷重に耐えることができ
ない。これは、米国特許5,201,246の大小の基
礎円のカム要素とジャーナル要素を形成するために必要
とした種類の大基礎円カム要素及びポンチとダイのセッ
トを示す図1乃至4図に示されている。
[0005] To achieve more weight reduction, others form cam and journal elements from tube sections and / or drawn sheet metal cups (eg, British Patent 275,84).
2, German Patent 3346,056 Al, Japanese Patent 60-81
569, Japanese Patent No. 60-3731, and US Pat.
246). All of these are useful in making cams with large diameter base circles and journals,
Most cannot be used for small cams and journals. The reason is that when the radial size of the base circle approaches the tube radius plus twice the material thickness, the forming strain is too severe. In those cases, the forming punch becomes too thin to withstand the required forming loads. This is illustrated in FIGS. 1-4 which show a large base circle cam element and a punch and die set of the type required to form the large and small base circle cam elements and journal elements of US Pat. No. 5,201,246. It is shown.

【0006】図1及び2は、中空軸「S」に取付けられ
たカム要素「E」を示す。基礎円は、軸「S」の中心か
ら半径「B」を有する。「B」は、軸の半径「R」プラ
ス軸表面から要素表面までの最小距離「Δ」から成る。
「Δ」のための極小値は、カム要素の厚さの2倍プラス
カム要素を形成するために必要とされる総形バイトの最
小厚さである。これは、大基礎円及び小基礎円それぞれ
のためのダイa、ポンチc、及び要素bの横断面を示す
図3及び4に示されている。小基礎円要素は、必ずしも
薄肉のポンチによって形成できない。
FIGS. 1 and 2 show a cam element "E" mounted on a hollow shaft "S". The base circle has a radius "B" from the center of the axis "S". “B” consists of the radius “R” of the shaft plus the minimum distance “Δ” from the shaft surface to the element surface.
The minimum for "Δ" is twice the thickness of the cam element plus the minimum thickness of the form bit required to form the cam element. This is shown in FIGS. 3 and 4 which show the cross sections of the die a, punch c and element b for the large and small base circles, respectively. The small base circle element cannot always be formed by a thin punch.

【0007】したがって、薄板金属成形の経済及び従来
のカム及びジャーナル要素形式を使用することによって
達成できる軽量化の程度は、基礎円が総形バイトの最小
基礎円許容値を超えるとき達成されることができるだけ
である。したがって、小基礎円を有する現在の設計のカ
ム軸は、鋳造、鍛造又は圧縮されて焼結された粉末金属
要素を使用してだけ作ることができる。
[0007] Thus, the economy of sheet metal forming and the degree of weight reduction achievable by using conventional cam and journal element types is achieved when the base circle exceeds the minimum base circle tolerance of the forming tool. Can only be. Thus, camshafts of current designs with small base circles can only be made using cast, forged or compressed and sintered powdered metal elements.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前述のことは、薄板金
属成形によって製造できる現在のカム及びジャーナル要
素の大きさに存在すると知られている限界を例示してい
る。したがって、前述の限界のうちの少なくとも一つ以
上を克服することを目的とする代替物を提供すること
は、明らかに有益であろう。それゆえ、以下にさらに完
全に開示される特徴を含む適切な代替物を提供する。
The foregoing illustrates the limitations known to exist on the size of current cam and journal elements that can be manufactured by sheet metal forming. Therefore, it would be clearly beneficial to provide an alternative aimed at overcoming at least one or more of the aforementioned limitations. Therefore, suitable alternatives are provided which include the features more fully disclosed below.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の一態様におい
て、これは、第1及び第2の軸端部を有する中空の円筒
状内側ハブ部材、第1及び第2の軸の端部をまた有し、
半径方向に前記内側のハブ部材から間隔をおいた外壁及
び前記外壁の第1の軸方向の端部と前記ハブ部材の第2
の軸方向の端部の間に伸びていて、前記外壁を前記ハブ
部材に接合するウェブ部分を備える組立カム軸に用いら
れる要素を提供することによって達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION In one aspect of the present invention, this includes a hollow cylindrical inner hub member having first and second shaft ends, a first and second shaft end. Have
An outer wall radially spaced from the inner hub member, a first axial end of the outer wall, and a second axial end of the hub member;
By providing a component for use in an assembled camshaft with a web portion extending between the axial ends of the hub and joining the outer wall to the hub member.

【0010】前述及びその他の面は、添付の図面と関連
して考慮されるとき、本発明の以下の詳細な説明から明
らかになるであろう。
The foregoing and other aspects will become apparent from the following detailed description of the invention when considered in conjunction with the accompanying drawings.

【0011】[0011]

【発明を実施するための手段】本発明は、図9−17の
図1−8で示す従来技術との比較によって示されてい
る。図9、10及び11は、本発明に従ってできた大基
礎円カム要素50の三つの図を示す。それは、第1の軸
方向の遠端部「f」及び第2の軸方向の近端部「n」を
有するハブ部材52、第1の軸方向の基部端部「p」及
び第2の軸方向の末端部「d」を有する外壁54並びに
ハブ部材52の第2の軸方向の近端部「n」と外壁54
の第1の軸方向の基部端部「p」との間に伸びていてそ
れらを結合しているウェブ部分53を備えている。カム
要素のこの構成は、図12−17に示すような丈夫なツ
ーリングでの成形を、基礎円「B」の半径が要素壁の厚
さをプラスした「R」の値に接近するときでさえ、可能
にする。(図1に関して上述したように)
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is illustrated by comparison with the prior art shown in FIGS. 9-17 and FIGS. 1-8. 9, 10 and 11 show three views of a large base circular cam element 50 made in accordance with the present invention. It comprises a hub member 52 having a first axial distal end "f" and a second axial proximal end "n", a first axial proximal end "p" and a second axial end. Wall 54 having a directional end "d" and a second axial proximal end "n" of the hub member 52 and the outer wall 54.
And a web portion 53 extending between and joining the first axial base ends "p" of the first and second axial ends. This configuration of the cam element allows for forming with a robust tooling as shown in FIGS. 12-17, even when the radius of the base circle "B" approaches the value of "R" plus the thickness of the element wall. ,enable. (As described above with respect to FIG. 1)

【0012】図12及び14は、それぞれ、図13にお
ける大基礎円要素30を形成するためのダイ20及びポ
ンチ10を示す。要素30は、ハブ部材32、外壁部材
34及びハブと外壁部材の軸方向の端部を接続するウェ
ブ部分33を有する。図1-8の従来の要素bのUベン
ドがないので、形成ストレスの厳しさはずっと少ない。
工具摩耗及びプレス機による電力消費もまた、成形歪み
の厳しさが減っている結果として、減らされる。少なく
とも一つの軸方向のみぞ(又は隆起)36をハブ部材3
2の内表面に沿って設けて、みぞとハブ部材をカム軸の
組立て中に結合するとき、中空軸での正確な方向付けと
ねじり固定を与えてもよい。もちろん、そのようなねじ
り固定は、また、かしめ又はカム軸の組立ての間にカム
要素及びカム軸管の両方に同時に適用される他の技術に
よって与えられることができる。ねじり固定は、カム・
タイミングが、カム部材とカム軸管の間のねじりずれの
せいで、変わらないことを保証するために、組立カム軸
において必要とされる。これは、また、溶接、ろう付、
かしめによって又はその表面を非円筒形、例えば任意の
多角形の形又はハブ部材の内部表面における軸方向の不
連続部、にするハブ部材の内部表面における任意の特徴
によって達成できる。非円筒形のハブ部材又は軸方向の
不連続部を有するハブ部材を使用するとき、カム軸の組
立ての間に、カム軸管は、ハブ部材の内部表面の非円筒
形の形状に一致させてそれによって必要なねじり固定を
与えるためにマンドレルによって広げられてもよい。溶
接、ろう付又はかしめが組立ての間に使われる場合、非
円筒形の穴又は軸方向の不連続部はハブ部材においては
必要でない。
FIGS. 12 and 14 show a die 20 and a punch 10, respectively, for forming the large base circle element 30 in FIG. The element 30 has a hub member 32, an outer wall member 34 and a web portion 33 connecting the hub and the axial end of the outer wall member. Since there is no U-bend for the conventional element b of FIGS. 1-8, the severity of forming stress is much less.
Tool wear and power consumption by the press are also reduced as a result of the reduced severity of molding distortion. At least one axial groove (or ridge) 36 is attached to hub member 3.
2 may be provided along the inner surface to provide accurate orientation and torsional fixation on the hollow shaft when mating the groove and hub member during assembly of the camshaft. Of course, such torsional locking can also be provided by swaging or other techniques applied simultaneously to both the cam element and the camshaft tube during assembly of the camshaft. The torsion is fixed by the cam
Timing is required at the assembled camshaft to ensure that the timing does not change due to torsional misalignment between the cam member and the camshaft tube. This also includes welding, brazing,
This can be achieved by swaging or by any feature on the inner surface of the hub member that renders its surface non-cylindrical, eg, any polygonal shape or axial discontinuity in the inner surface of the hub member. When using a non-cylindrical hub member or a hub member having an axial discontinuity, during camshaft assembly, the camshaft tube conforms to the non-cylindrical shape of the inner surface of the hub member. It may be spread by a mandrel thereby to provide the required torsional fixation. If welding, brazing or swaging is used during assembly, non-cylindrical holes or axial discontinuities are not required in the hub member.

【0013】同じことは、図15、16及び17のダイ
25に入れるポンチ15によって形成される小基礎円要
素35にあてはまる。要素35は、ハブ部材32′を有
する少なくとも一つのみぞ36′、外壁部材34′、及
びハブと壁部材の軸方向の端部を接続しているウェブ部
分33′を備えている。この設計を「Δ」が要素の肉厚
とほぼ等しい基礎円を有する要素のために使用できるこ
とは、明らかである。明らかに、図3−8におけるツー
リングをそのような要素のために使用できない。その理
由は、そのような従来の設計で達成できる「Δ」の極小
値は、肉厚の2倍に最小のポンチ厚さを加えたものだか
らである。図3−8及び12−17に示された単純化ダ
イ及びポンチ・セットは、それらの図を示す以外、カム
及びジャーナル要素を形成するために必要な総形バイト
を完全に記載することを意図していないことに注意され
たい。
The same applies to the small base circle element 35 formed by the punch 15 entering the die 25 in FIGS. The element 35 comprises at least one groove 36 'having a hub member 32', an outer wall member 34 ', and a web portion 33' connecting the hub and the axial end of the wall member. It is clear that this design can be used for elements having a base circle where "Δ" is approximately equal to the wall thickness of the element. Clearly, the tooling in FIGS. 3-8 cannot be used for such elements. The reason for this is that the minimum value of "Δ" that can be achieved with such a conventional design is twice the wall thickness plus the minimum punch thickness. The simplified dies and punch sets shown in FIGS. 3-8 and 12-17 are intended to fully describe the forming bytes required to form the cam and journal elements, except for those figures. Note that we did not.

【0014】図18及び21は、それぞれ、図12−1
7のツーリングを使用して本発明に従って作られた従来
の形の大、小基礎円要素30、35の横断面を示す。両
方の場合において、ウェブ部分33、32′は、ハブ部
材32、32′及び外壁34、34′両方に垂直であっ
て、反対方向に伸びているハブ部材32、32′の軸方
向基部端部を接続する。図19及び20は、ウェブ部分
60、60′がハブ及び外壁部材に垂直でない要素を示
す。その代わりに、それは垂線から傾けられる。図19
に示された場合には、ハブ部材は、外壁部材から軸方向
に変位させられ、一方、図20においては、ハブ部材
は、外壁部材によって部分的に重ねられる。図19の実
施例は、カム軸における軸方向の空間が許せば、形成操
作をより容易にするために用いることができたであろう
し、一方、図12の実施例は、軸方向の空間が制限され
る必要のあるところで使われる。もちろん、重なりの量
は、従来の技術におけると同じ通りであるが、より少な
い程度に、基礎円直径及び必要な最小総形バイトの厚さ
によって制限される。
FIGS. 18 and 21 correspond to FIGS.
7 shows a cross section of a large and small base circular element 30, 35 of conventional shape made in accordance with the present invention using the tooling of FIG. In both cases, the web portions 33, 32 'are perpendicular to both the hub members 32, 32' and the outer walls 34, 34 ', and the axially proximal ends of the hub members 32, 32' extending in opposite directions. Connect. FIGS. 19 and 20 show elements where the web portions 60, 60 'are not perpendicular to the hub and outer wall members. Instead, it is tilted from the vertical. FIG.
, The hub member is displaced axially from the outer wall member, while in FIG. 20, the hub member is partially overlapped by the outer wall member. The embodiment of FIG. 19 could have been used to make the forming operation easier if axial space in the camshaft allowed, while the embodiment of FIG. Used where it needs to be restricted. Of course, the amount of overlap is the same as in the prior art, but to a lesser extent limited by the base circle diameter and the required minimum form bit thickness.

【0015】図22及び23は、従来の形成技術(例え
ば鍛造、鋳造又は粉末冶金)によって形成された従来の
技術の軽量化カム要素を示す。これは優れた設計である
が、要素の両側において、「X」でのハブ「H」と外壁
の間のきつい間隔は、過度の摩耗及び損傷を受やすい薄
い工具を必要とする。場合によっては、ウェブ部分は、
さらに重量を減らすために穴をあけられる(図示せず)
ことがある。この設計はまた、凹所が二つの軸方向に分
離された部分に分割されるように、ハブ「h」及び外壁
で軸方向に中心を置いたウェブ部分「W」を設けられた
(図示せず)。
FIGS. 22 and 23 show prior art lightweight camming elements formed by conventional forming techniques (eg, forging, casting or powder metallurgy). Although this is a good design, the tight spacing between the hub "H" and the outer wall at "X" on both sides of the element requires thin tools that are susceptible to excessive wear and damage. In some cases, the web portion
Holes can be drilled to further reduce weight (not shown)
Sometimes. This design also provided a hub "h" and an axially centered web portion "W" at the outer wall so that the recess was split into two axially separated portions (shown). Zu).

【0016】図24及び25は、それが取付けられるだ
ろう管半径に外壁34″の厚さを加えたものに等しい半
径を有する基礎円をさらに有する本発明のカム要素40
のもう一つの実施例を示す。このカム要素は、上述のよ
うに薄板金から又は従来の形成技術によって形成でき
る。この場合、要素内のリエントラント・ハブ部分
「h」を除去することによって、ツーリングをより強く
できる、そして、最終の要素は使われる成形方法に関係
なく軽くなる。この要素は、基礎円の外壁部分34″が
据え付けられるとき、管と全接触しているので、ハブ3
2″の軸方向の大きさが短いにもかかわらず、傾斜する
傾向がないということに注意されたい。
FIGS. 24 and 25 show a cam element 40 of the present invention further having a base circle having a radius equal to the radius of the tube to which it will be mounted plus the thickness of the outer wall 34 ".
Is shown in another embodiment. This cam element can be formed from sheet metal as described above or by conventional forming techniques. In this case, tooling can be made stronger by removing the reentrant hub portion "h" in the element, and the final element is light, regardless of the molding method used. This element is in full contact with the tube when the outer wall portion 34 "of the base circle is installed, so that the hub 3
Note that despite the short axial dimension of 2 ", it does not tend to tilt.

【0017】図26は、ウェブ53によって、ハブ部材
52の軸方向の中心に外壁54を要素の第1の軸方向の
端部で接合された要素50を示す。ハブ部材52は、凹
形の底部を有するカップ状の形に絞った後に局所的にウ
ェブ53を厚くするために穴をあけて、あけられた孔を
広げることによって形づくられる。これは、カム軸管に
組立てた後の安定度及び傾斜抵抗に十分な軸方向の奥行
を与える。この実施例は、軸方向のスペースを制限する
ことが最も必要なときに、図10におけるものの代わり
に使われてもよい。
FIG. 26 shows the element 50 with an outer wall 54 joined to the axial center of the hub member 52 at the first axial end of the element by a web 53. The hub member 52 is formed by squeezing into a cup-like shape with a concave bottom, then piercing to locally thicken the web 53, and widening the pierced hole. This provides sufficient axial depth for stability and tilt resistance after assembly into the camshaft tube. This embodiment may be used instead of the one in FIG. 10 when it is most necessary to limit the axial space.

【0018】図27において示された組立要素は、より
単純なツーリング及び厳しさのより少ない成形を使用し
て作ることができる別の実施例である。それはウェブ7
3を有する単一片として形成された外壁74から成り、
ウェブは、孔をカム軸管に合うように寸法設定されてい
る。ハブ部材72(管から切り取られた)は、孔を囲ん
でいるウェブ73に溶接されるか又はろう付けされる。
この実施例は、また、必要とされた材料が通常の成形操
作によって形成するのが特にむずかしいときと同様に低
価格の実験試料のために使われてもよい。 図18、1
9及び25は、それぞれ、図示の要素の三つの実施例に
ついて、半径方向に伸びている強化リップ38、3
8′、38″を示している。それは、絞り成形操作の
後、要素の外壁の末端部の縁を圧延することによって形
成されて、要素のこわさと剛性を非常に大きくする。こ
の特徴は、図18、19及び25に示されるだけである
が、半径方向の荷重支持力を増やして、それにより要素
のためのより軽い規格材料の使用を可能にするために全
ての図にある本発明の全ての実施例に適用できる。この
特徴を加えて、それにより軽い規格材料の使用を可能に
することによって、電力消費及び工具類の摩耗もまた減
らされる。図25にあるように、カム軸管の半径に要素
の外壁の厚さを加えたものにほぼ等しい半径を有する基
礎円を有する要素の場合、強化リップ38″は、組立て
られるときに、カム軸管と直接に接触しない外壁34″
のその部分に設けられるだけであってもよい。
The assembly element shown in FIG. 27 is another embodiment that can be made using simpler tooling and less stringent molding. It's web 7
Consisting of an outer wall 74 formed as a single piece with three,
The web is sized so that the holes fit into the camshaft tube. Hub member 72 (cut from the tube) is welded or brazed to web 73 surrounding the hole.
This embodiment may also be used for low cost experimental samples, as well as when the required material is particularly difficult to form by normal molding operations. FIG. 18, 1
9 and 25 are radially extending reinforcing lips 38, 3 for three embodiments of the illustrated element, respectively.
8 ', 38 ". It is formed by rolling the edge of the distal end of the outer wall of the element after the drawing operation, which greatly increases the stiffness and rigidity of the element. Only shown in FIGS. 18, 19 and 25, the present invention is shown in all figures to increase the radial load bearing capacity, thereby enabling the use of lighter standard materials for the elements. Applicable to all embodiments.In addition to this feature, power consumption and tool wear are also reduced by allowing the use of lighter standard materials. In the case of an element having a base circle having a radius approximately equal to the radius of the outer wall of the element plus the thickness of the outer wall of the element, the reinforcing lip 38 "when assembled will not contact the outer wall 34" which does not directly contact the camshaft tube.
May be provided only in that part.

【0019】本発明のカム及びジャーナル要素のそれ以
上の軽量化は、また、従来の技術の若干のカム要素にお
いてなされたように、ウェブ部分33、33′、33″
及び53に穴をあけることによって達成されてもよい。
Further weight savings of the cam and journal elements of the present invention are also provided by the web portions 33, 33 ', 33 ", as was done in some prior art cam elements.
And 53 may be achieved by drilling holes.

【0020】小基礎円カム要素及びジャーナル要素を形
成することへの主な障害は、外壁の軸方向の大きさの範
囲内でハブ部材を形成することができないことであっ
た。これは、前述のように、基礎円があまりに小さくな
ると、成形用ポンチが成形操作を達成するにはあまりに
弱くて脆くなるからである。したがって、従来の設計に
よって可能な最小基礎円は、カム軸管半径に要素肉厚の
4倍を加えたものにほぼ等しい半径を有する。
A major obstacle to forming the small base circular cam and journal elements has been the inability to form a hub member within the axial dimension of the outer wall. This is because, as mentioned above, if the base circle is too small, the forming punch will be too weak and brittle to accomplish the forming operation. Thus, the smallest base circle possible with conventional designs has a radius approximately equal to the camshaft tube radius plus four times the element wall thickness.

【0021】本発明は、従来の設計によって必要とされ
るUベンドを除去し、したがってより重くてより強い成
形用ポンチの使用を可能にすることによってその障害を
克服する。カム軸管半径に要素の肉厚の2倍を加えたも
のに等しい半径を有する小基礎円カム要素及びジャーナ
ル要素の成形を可能にすることに加えて、本発明の要素
の設計は、要素壁の単一の厚さだけをカム軸管半径に加
えたものに等しい基礎円半径を有する要素を成形するこ
とを可能にする。
The present invention overcomes that obstacle by eliminating the U-bend required by conventional designs and thus allowing the use of heavier and stronger molding punches. In addition to allowing the formation of small base circular cam elements and journal elements having a radius equal to the camshaft tube radius plus twice the element thickness, the design of the element of the present invention is based on the element wall. Makes it possible to mold an element with a base circle radius equal to the camshaft tube radius plus only a single thickness of.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の技術の大基礎円カム要素の立端面図を示
す。
FIG. 1 shows a vertical end view of a large basic circular cam element of the prior art.

【図2】図1の線2−2に沿ったカム要素の立断面図で
ある。
FIG. 2 is a sectional elevation view of the cam element taken along line 2-2 of FIG.

【図3】従来技術の大基礎円要素のためのダイの断面図
を示す。
FIG. 3 shows a cross section of a die for a large basic circle element of the prior art.

【図4】従来技術の大基礎円要素のためのカム又はジャ
ーナル要素の断面図を示す。
FIG. 4 shows a sectional view of a cam or journal element for a large basic circle element of the prior art.

【図5】従来技術の大基礎円要素のためのポンチの断面
図を示す。
FIG. 5 shows a cross section of a punch for a large basic circle element of the prior art.

【図6】小基礎円要素用ダイの断面図を示す。FIG. 6 shows a sectional view of a die for small basic circle elements.

【図7】小基礎円要素用カム又はジャーナル要素の断面
図を示す。
FIG. 7 shows a sectional view of a cam or journal element for a small base circle element.

【図8】小基礎円要素用ポンチの断面図を示す。FIG. 8 shows a cross-sectional view of a punch for a small basic circle element.

【図9】本発明のカム要素の斜視図である。FIG. 9 is a perspective view of a cam element of the present invention.

【図10】本発明のカム要素の側立面図である。FIG. 10 is a side elevation view of the cam element of the present invention.

【図11】本発明のカム要素の端面図である。FIG. 11 is an end view of the cam element of the present invention.

【図12】ダイの断面図を示す。FIG. 12 shows a sectional view of a die.

【図13】本発明の大基礎円要素の断面図を示す。FIG. 13 shows a sectional view of a large basic circle element of the present invention.

【図14】要素を形成するためのポンチの断面図を示
す。
FIG. 14 shows a sectional view of a punch for forming an element.

【図15】ダイの断面図を示す。FIG. 15 shows a cross-sectional view of a die.

【図16】本発明の小基礎円要素の断面図を示す。FIG. 16 shows a sectional view of a small base circle element of the present invention.

【図17】要素を形成するためのポンチの断面図を示
す。
FIG. 17 shows a cross section of a punch for forming an element.

【図18】本発明の要素の実施例の一つを示す。FIG. 18 illustrates one embodiment of an element of the invention.

【図19】本発明の要素の実施例のもう一つを示す。FIG. 19 illustrates another embodiment of an element of the invention.

【図20】本発明の要素の実施例のさらにもう一つを示
す。
FIG. 20 illustrates yet another embodiment of an element of the invention.

【図21】本発明の要素の実施例のさらにもう一つを示
す。
FIG. 21 illustrates yet another embodiment of an element of the invention.

【図22】もう一つの従来の軽量化技術によって製造す
る小基礎円を有するカム要素の軸方向の端面図である。
FIG. 22 is an axial end view of a cam element having a small base circle manufactured by another conventional lightening technique.

【図23】もう一つの従来の軽量化技術によって製造す
る小基礎円を有するカム要素の長手方向断面図である。
FIG. 23 is a longitudinal cross-sectional view of a cam element having a small base circle manufactured by another conventional lightening technique.

【図24】本発明に従って作られた小基礎円カム要素の
もう一つの実施例の軸方向端面図である。
FIG. 24 is an axial end view of another embodiment of a small base circular cam element made in accordance with the present invention.

【図25】本発明に従って作られた小基礎円カム要素の
もう一つの実施例の長手方向断面図である。
FIG. 25 is a longitudinal cross-sectional view of another embodiment of a small base circular cam element made in accordance with the present invention.

【図26】本発明のカム要素のもう一つの実施例の長手
方向断面図である。及び
FIG. 26 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the cam element of the present invention. as well as

【図27】本発明の組立てられたカム要素の縦断面図で
ある。
FIG. 27 is a longitudinal sectional view of the assembled cam element of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ポンチ 20 ダイ 30、50 大基礎円カム要素 32、52 ハブ部材 33、53 ウェブ部分 34、54 外壁部材 36 みぞ又は隆起 38 補強リップ Reference Signs List 10 punch 20 die 30, 50 large basic circular cam element 32, 52 hub member 33, 53 web portion 34, 54 outer wall member 36 groove or ridge 38 reinforcing lip

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョバンニ シー アルビニ アメリカ合衆国コネチカット州06795 ウ ォータータウン スキルトン ロード 100 (72)発明者 ロバート イー スコンバーグ アメリカ合衆国コネチカット州06022 コ リンスビル ウエスト ロード 26 (72)発明者 ウイリアム エイ ゴードン アメリカ合衆国コネチカット州06022 コ リンスビル ワーナー ロード 35 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Giovanni See Albini 06795 Watertown Skillton Road, Connecticut, U.S.A. 100 (72) Inventor Robert E. Sconberg, 06022 Corinsville West Road, Connecticut, U.S.A., 26 (72) William A. Inventor Gordon 06022 Connectinsville Warner Road 35 Connecticut, Connecticut, USA

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内、外表面及び第1と第2の軸方向の端部
を有する中空で事実上円筒状の内側ハブ部材、 前記内側ハブ部材から半径方向に間隔をおくとともに、
内、外表面及び第1と第2の軸方向の端部を有する外
壁、及び前記外壁の第1の軸方向端部及び前記ハブ部材
の第2の軸方向の端部の間に伸びていて、前記外壁を前
記ハブ部材に接合しているウェブ部分を備える組立カム
軸に用いる要素。
1. A hollow, substantially cylindrical inner hub member having an inner, outer surface and first and second axial ends, radially spaced from said inner hub member;
An outer wall having an inner, outer surface and first and second axial ends; and extending between a first axial end of the outer wall and a second axial end of the hub member. An element for use in an assembled camshaft having a web portion joining the outer wall to the hub member.
【請求項2】前記外壁は、ジャーナル軸受表面を与える
ために円筒状に形づくられている請求項1の要素。
2. The element of claim 1 wherein said outer wall is cylindrically shaped to provide a journal bearing surface.
【請求項3】前記外壁は、カム表面を与えるためにロー
ブを備えている請求項1の要素。
3. The element of claim 1 wherein said outer wall is provided with lobes to provide a cam surface.
【請求項4】ウェブ部分は、外壁及びハブ部材と直角を
形成する請求項1の要素。
4. The element of claim 1, wherein the web portion forms a right angle with the outer wall and the hub member.
【請求項5】前記要素と前記要素が前記カム軸を組立て
る間に取付けられるカム軸管との間のねじり固定を行う
ための手段をさらに備える請求項1の要素。
5. The element of claim 1 further comprising means for providing a torsional lock between said element and a camshaft tube to which said element is mounted during assembly of said camshaft.
【請求項6】前記要素と前記カム軸管の間のねじり固定
を行うための手段は、一つの機械的特徴を備え、前記特
徴は、前記ハブ部材の内側表面を非円筒形にして前記カ
ム軸管の上の適合する機械的特徴と一致させる請求項5
の要素。
6. The means for providing a torsional fixation between said element and said camshaft tube comprises one mechanical feature, said feature comprising a non-cylindrical inner surface of said hub member and said camshaft. 6. Matching the matching mechanical features on the shaft tube.
Element.
【請求項7】前記ハブ部材の内側の表面を非円筒形にす
るための機械的特徴は、前記内部表面に少なくとも一つ
の軸方向に向いたみぞ又は隆起を備える請求項6の要
素。
7. The element of claim 6, wherein the mechanical feature for making the interior surface of the hub member non-cylindrical comprises at least one axially oriented groove or ridge on the interior surface.
【請求項8】前記要素と前記要素が前記カム軸を組立て
る間、取付けられるカム軸管との間のねじり固定を行う
ための手段は、前記ハブ部材及び前記カム軸管の中の少
なくとも一つのかしめられたくぼみから成る請求項5の
要素。
8. The means for effecting a torsional fixation between said element and a camshaft tube to which said element is mounted during assembly of said camshaft is provided by at least one of said hub member and said camshaft tube. The element of claim 5, comprising a swaged recess.
【請求項9】前記要素と前記要素が前記カム軸を組立て
る間に取付けられるカム軸管との間のねじり固定を行う
ための手段は、前記ハブ部材と前記カム軸管の間の少な
くとも一つの溶接部から成る請求項5の要素。
9. The means for providing a torsional lock between said element and a camshaft tube to which said element is mounted during assembly of said camshaft includes at least one at least one member between said hub member and said camshaft tube. The element of claim 5, comprising a weld.
【請求項10】前記要素と前記要素が前記カム軸を組立
てる間に取付けられるカム軸管との間のねじり固定を行
うための手段は、前記ハブ部材と前記カム軸管の間の少
なくとも一つのろう付け結合から成る請求項5の要素。
10. The means for providing a torsional lock between said element and a camshaft tube to which said element is mounted during assembly of said camshaft includes at least one at least one member between said hub member and said camshaft tube. 6. The element of claim 5, comprising a brazed connection.
【請求項11】ハブ部材、外壁部材及びウェブ部分は、
薄板金から一体ものとして形成される請求項1の要素。
11. The hub member, the outer wall member and the web portion,
The element of claim 1 formed as one piece from sheet metal.
【請求項12】外壁部材及びウェブ部分は、薄板金から
単一ピースとして形成され、ハブ部材は、管から形成さ
れて、前記ウェブ部分に接合されている請求項1の要
素。、
12. The element of claim 1 wherein the outer wall member and the web portion are formed as a single piece from sheet metal, and the hub member is formed from a tube and joined to the web portion. ,
【請求項13】前記要素の外壁の第2の軸方向の端部の
少なくとも一部分から半径方向に内方に伸びている補強
リップをさらに備える請求項1の要素。
13. The element of claim 1, further comprising a reinforcing lip extending radially inward from at least a portion of a second axial end of an outer wall of the element.
【請求項14】内、外表面及び第1と第2の軸方向の端
部を有する中空で事実上円筒状の内側ハブ部材、 前記内側ハブ部材から半径方向に間隔をおくとともに、
内、外表面及び第1と第2の軸方向の端部を有する外
壁、及び前記外壁の第1の軸方向の端部と前記ハブ部材
の第2の軸方向の端部の間に伸びていて、前記ハブ部材
の軸方向端部の間にあって、前記外壁を前記ハブ部材に
接合しているウェブ部分を備える組立カム軸に用いる要
素。
14. A hollow, substantially cylindrical inner hub member having an inner, outer surface, and first and second axial ends, radially spaced from said inner hub member.
An outer wall having an inner, outer surface and first and second axial ends; and extending between a first axial end of the outer wall and a second axial end of the hub member. An element for use in an assembled camshaft having a web portion between the axial ends of the hub member and joining the outer wall to the hub member.
【請求項15】前記要素の外壁の第2の軸方向の端部の
少なくとも一部分から半径方向に内方に伸びている補強
リップをさらに備える請求項14の要素。
15. The element of claim 14, further comprising a reinforcing lip extending radially inward from at least a portion of a second axial end of an outer wall of the element.
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