JP2001517154A - カム軸を製造するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 縦長の中空体構成部材（５）、特にカム軸のコスト低減された製造のために、工具及び作業段階を節減するだけでなく、生産能力を増大させつつ、膨出部もしくはカム（６）が、内部高圧成型工程によって、膨出部（６）等がその形状及び／又はその位置に関して複数の段階で形成される中空軸（５）から一体に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】 カム軸を製造するための方法及び装置 技術分野 本発明は、縦長の中空体、特にカム軸を製造するための方法、並びにこの方法 を実施するための装置に関する。 背景技術 カム軸のための多数の製造法は周知である。この場合、大体において２つのグ ループに区別されることができる。 第１のグループには、鍛造されるか、又は、半完成品として、しかも中実体及 びチル鋳物の双方として鋳造される、従来から製造されているカム軸が属してい る。この場合、両方の半完成品は、次いで別の加工段階に置かれ、即ち、まず機 械的な加工段階、切削加工段階に置かれ、さらに次に熱処理による表面熱処理が 施され、最後に軸受け座部及びカムの研削が行なわれる。このように製造された カム軸の欠点は、特に、その重い重量、ひいては例えばトルク変動を介して軸受 けに不利に作用する高い慣性モーメント、並びに半完成品の加工の段階における 多大な費用にある。 別のグループには、カムが部品として製造され、かつ次いで種々の形式で１本 の軸と結合されるような接合された複合カム軸が属している。要するに、カムは 、例えば、特に、中空軸上に溶接され、あるいは管にも差し嵌められ、かつこれ に緊着される。後者の製造方法のために、管もしくは中空軸が差し嵌められたカ ムと一緒に、相応して形成された凹部を有する工具内に置かれ、かつ管が、内高 圧成型工程（流体成型工程：hydroforming process）により拡げられることが周 知であり、この場合、カムは弾性的に拡げられ、かつ管は塑性的に拡げられ、そ の結果、カムの管もしくは中空軸への固定的な座着は、締りばめ、若しくは、力 によって行なわれる。 流体成型工程の場合には、成型される中空の管状体には、内圧、及び端部に作 用する軸方向力が作用する。適宜の圧力媒体としては、液体又はエラストマーが 適している。軸方向力は、常に、工作物端部に直接的又は間接的に作用するピス トン、ダイ等の剛性の工具によって加えられる。 上述の方法で接合され、もしくは組立てられた軸の例は、ドイツ連邦共和国特 許公開第３４０９５４１号明細書及びドイツ連邦共和国特許公開第３５２１２０ ６号明細書により公知である。両方の公知の刊行物には、軸に固定される機能部 材の特殊製造についての困難性及びコストが共通しており、前記の機能部材の個 別製造は、接合作業のために必要な段階との関連で全体の操作性が不経済である ということを全く度外視したとしても、特にカムの場合に多大なコストの上昇が 発生する。 発明の開示 本発明の課題は、縦長の中空体が低コストで製造される工具を提供すること、 及び、作業工程を節減するだけでなく、高い生産効率を増大しつつ、並びに壁厚 減少を回避しつつ達成されるような、方法及びこの方法を実施するための装置を 提供することにある。 前述の課題は、独立請求項に記載の特徴によって達成される。すなわち、流体 成型工程は、背景技術とは根本的に異なり、固着を形成するために中空軸を拡げ るため使用されるのではなく、あるいは、ドイツ連邦共和国特許公開第３５２１ ２０６号明細書の場合のように、付加的に軸方向に固定するためにではなく、突 出部自体、好適にはカムを、管半完成品もしくは成形半完成品−以下に簡略化す るために「中空体」もしくは「中空軸」あるいは「軸」として意義を限定されず に表わされている−と一体に膨出形成するために使用される。 これによって、突出部（カム）を順次に膨出形成する際に、一体の中空体を製 造するための、著しくコスト的に有利であると共に処理時間を低減する種々の可 能性が得られる。 本発明の他の側面として、中空軸が複数の工程で形成されることは種々の実施 例に共通しており、この場合、カムは、その形状及び／又はその位置に関し、軸 上において順次に形成される。換言すれば、以下の実施例でもなお詳しく示され るように、一方では、カムが段階的に所定の最終形状とすることができ、しかも 他方では、所望の順序で軸上でのカムの配置が順次に形成されることができると いうことを意味している。もちろん、このような両方の可能性は重複させること もできる。 従って、本発明の好適な実施例において、カムは、軸中心から軸端部に向かっ て順次に形成され、これは、特に経済的に対を成して行なうことができる。カム が、一方の軸端部から他方の軸端部へ形成されることも考えられている。このよ うな手段の著しい利点は、特に、カムの個別の製作を省略する際にコスト的に有 利であり、並びに測定によって与えられた、軸方向の材料流が妨害されずにそれ ぞれの現行の変形区域内へ行なわれられる現状下で有利である。 軸方向の力の負荷及び送り運動による管端部からの材料補給は、本発明によれ ば、前方に位置する複数の一対のカムによって妨害されることはなく、すなわち 、管材料は妨害されずにそれぞれの変形区域に補給されることができる。この管 材料が成形されると、一対のカムの成形が行なわれる。 このことから、軸方向で生ぜしめられる圧縮応力によって、管材料の、材料の 破断伸びを越えたより大きな変形が可能となるという利点が明らかとなる。さら に、変形区域（形成されるカム）における壁厚減少が著しく僅かであり、すなわ ち均一の壁厚経過が得られ、すなわちより高い構造安定性が達成される。実際の 使用のために、複数の可能性が問題になる。 従って、カムは、位置的に目的に合わされて、その後退に関して制御可能であ る複数のスライダー又は類似のものの圧力に抗して個々に、あるいはグループ毎 に連続して形成されることができる。 この実施例により及び以下の実施例には、カムを軸中心から軸端部へ順次に形 成する前に述べられた可能性との関連で、内側区域範囲すなわち軸中心への材料 流の制御によって、高い材料伸びが生じないという特別な利点があり、これは、 内側に位置するカムの形成の際に軸方向の材料補給する際の材料流が、それの前 に配置されたカムによって妨害されないからである。さらに、これによって、低 い属性を有する材料から形成されたカム軸であって、高いカム高さを有すると共 に、例えば１２気筒エンジンのために必要とされる非常に多くのカム対及び軸受 け座部を有しるカム軸を製造することが可能になる。さらに、部材端部における 僅かな材料据え込み（upsetting）、並びに均一な壁厚経過が、必要な場合には 、壁厚全体を減少させる別の有利な可能性も有する。 本発明において、例えば、「注文通りの半完成品（tailored blanks）」、「 注文通りのチューブ(tailored tubes)」のような冷間変形可能な種々の材料、並 びに−例えばスチール／スチール−結合体、又はスチール／アルミニウム−結合 体、サンドウィッチ中空体、又は被覆された中空体のような−単層材料の他に二 重の材料を使用することもできる。 スチール／アルミニウムの結合体のために、好適には、スチールが外側の支持 物質として、及びアルミニウムが内側の支持物質とを形成する。これによって、 著しく改良された物値特性が達成される。スチール外壁は、良好な摩擦特性、熱 処理特性、及びトルク特性を必然的に伴い、これに対して、内側のアルミニウム 層は、良好な支持材料を形成し、重量において有利である。本発明による成型の ための多層の出発半製品として、焼ばめ−結合体を使用することができ、しかし 、この半製品は、同時押出し成形によって、又は継続押出工程で製造することも できる。 前述の実施例の場合には、複数のパンチ(punches)が所望の時点で圧力負荷さ れていることができ、しかも、使用例に応じて、個々に、あるいは対を成して圧 力負荷されていることができる。パンチは、好適な実施例の場合に、それぞれの パンチに配設された液圧シリンダによって行程距離制御可能かつ力制御可能であ り、この場合、軸中心から軸端部へ形成する際に、内側に位置するカムのために 、もしくは工具内の前記カムに関連する凹部のためにパンチは必要ではない。こ れは、ここでカムの形成が開始され、このような時間中は残りの研削部内でパン チが中空軸の外壁に向かうまで押されるからであり、従って、この個所では軸変 形が行なわれない。ここでは、カムは遅れた時点で初めて形成される。 パンチもしくはそのピストン又はダイの液圧式の圧力負荷に代えて、行程距離 制御を機械的に行なうこともでき、しかも中空軸の縦軸線に対してほぼ平行に運 動する楔状条片（v−rail）を介して行なうことができる。この楔状条片は、ダ イに直接作用する楔状突起を備えており、従って、楔状条片の相応する運動によ っ てパンチの行程距離調整が行なわれる。すなわち、このような構成によって、圧 力が加えられないそれぞれの凹部及びカムが形成されない凹部は選択的に覆われ 、また、カムが形成される部位は露出される。 内方から外方へ順次に行なわれるカム形成は、本発明の特に好適な実施例によ れば、工具の異なった区域のおける個々の製造ステップにおいて実施されること によって行なうことができる。すなわち個々の方法段階の間に工具内の一方の収 容部から他方の収容部への工作物の移動が必要であるが、これによって工具の構 成が簡単かつコスト的に有利とすることができる。さらに、この場合には、パン チ又は類似のもののような作動部材は設けられておらず、このことは、スペース 問題が生じない場合にとりわけ全体的に有効となり、これは、例えば６つのカム を、かつ内方から外方へ対を成して行なわれる形成の場合に、それぞれ相応して 凹部を備えた３つの工具収容部が工具において必要であるからである。 選択的には、カムの選択的な形成が、中空軸内に導入される内側心棒によって 行なわれることもでき、この場合、内側心棒は、前に説明されたパンチと作用的 に同じ形式で、ある個所における形成をまず阻止し、もちろんパンチとは異なり 中空軸の内部から阻止する。（内方から外方へ）それぞれ形成されるカムのみが 、内圧によって（部分的に）負荷され、従って、ここでのみ変形を行なうことが できる。残りの範囲は圧力負荷されず、これによってここでは変形力も作用しな い。言い換えれば、ここではパンチの場合のように中空軸が内圧に抗して保持さ れるのではなく、中空軸の内壁が、まだ内部で変形が起こらないような凹部の範 囲で中空軸の内壁への圧力の付加が、内側心棒によって阻止される。これによっ て、機械的に生ぜしめられる軸方向力は、内圧と共に、膨出を内側心棒が内圧に 対して中空軸内壁を覆っていない、かつ単数又は複数の凹部が設けられるところ でのみ、所望の形成を生ぜしめる。 実際では、適宜の２つの内側心棒が使用され、この内側心棒は、中空軸内に両 側で挿入されて、かつ機械的な軸方向力を管端部へ伝達するピストン内へ内側心 棒を導入させるもしくは引き込むことができるということを許す外径を有してい る。これによって、カムの有利には局所的な順次の形成が、軸中心から出発して 軸端部へ向かってさらに可能にされる。もちろん、内側心棒は、同軸的な貫通す る通路を備えていなければならず、これによって、圧力媒体は軸内部に達するこ とができる。 本発明のこのような実施例は、比較的安い工具コストの場合に、比較的多い数 の凹部を工具内に一体成形することを可能とする。 本発明の枠内で、形式的な方法によって、例えば、中空軸の込み及び／又は横 方向圧延によって前成形される半製品から出発させることもできるということに も言及する。このことは、壁厚減少及び材料の恐らく十分ではない伸長能力に対 抗するために、中空軸の、カムが形成される個所に材料盛り上げ部を設けるとい う可能性を与える。 図面の簡単な説明 本発明の好適な実施例を示している添付の図面を用いて、さらに以下に別の詳 細及び利点を説明する。図面中、第１図は、工作物が内部に入れられた状態の、 軸方向工具無しの状態の工具の、開始状態及び最終状態の基本構成の概賂部分側 面図を示し、第２図は、複数の成形型内に液圧シリンダを介して個々に行程距離 制御可能かつ力制御可能な入れ子式パンチを有している、第１図に示された工具 より詳細な点を有する工具を示しており；第３図は、第２図に示すパンチのラム の制御を行うための楔状条片を概略的に示しており；第４図は、その都度の形成 状態にある工作物を有する工作物を段階的に製造するための複数の収容部を有す る工具半部を、概略的に破断した平面図で示しており；第５図は、入れられてい て部分的に処理された工作物（中空軸）及びこの中空軸の内壁を部分的に覆って いる内側心棒を有する別の実施形態における工具半部を、概略的に破断した平面 図で示しており；第６図は、例えば第１図に示す工具に使用するための出発半製 品としての前成形された中空軸を示している。 発明を実施するための最良の形態 図面において詳しく説明される前に、若干の根本的な注目点をまず最初に述べ ておく。要するに、第１図及び第２図では、図面の上方部分において工作物はそ の最終的な形状で示されており、これに対して、下方部分においては出発状態が 示されており、もしくは第６図には、始めの中間段階が示されていることをまず 注意しておく。 それ以外では、原則的に内部高圧成型法、所謂、流体成型工程のために適して おり、かつ有利には水平に二分割されている工具が概略的に示されているという 点が、第１図〜第５図に共通している。前記工具は、その成形型内に、以下にな お詳しく説明する単数又は複数の切欠き部（工具内方刻設部もしくは型入れ子[m ould nest]）を有しており、この切欠き部内に、変形される工作物、−この場合 には中空軸−が入れられ、次いで、工具の外側に配置されていて周知の形式で側 方から操作可能なダイ（die）を据え込み（upset）させることにより、端面側で 軸方向に作用する力が及ぼされ、同時に圧力媒体が中空軸の内部へ押し付けられ 、その結果、工作物は、高い内圧及び管端部に作用する軸方向力による負荷の状 態におかれる。 これによって、閉鎖された工具内で所望の膨出が形成される。側方のダイは、 その直径において、このダイが工具内に挿入されることができかつ中空軸を据え 込みするように形成されており、さらに側方のダイは、同軸的に延びる通路を有 しており、この通路を通って圧力媒体は中空軸の内部に達することができる。 前記ダイは、その自由端部にシールヘッドを備えており、このシールヘッドは 、半製品（管）を管端部においてシールするために、及び軸方向力を工作物内に 導入させるために、並びに工作物の内部へ圧力を供給するために機能する。 好適には、圧力は、（液圧シリンダのように構成された）圧力伝動装置を介し て供給され、かつ上昇され（圧力伝動装置の内部の液体は圧縮される）、あるい は減少される（液体は負荷軽減される）。 図１には、上方の工具半部１及び下方の工具半部２を有する工具が、一般的な 説明のために著しく簡略化されて示されており、前記両方の工具半部は、閉じら れた状態で、カム軸の最終的な形状のための成形型としての型３を形成する。こ の場合、注意することは、−このことは、別の有利な実施例の残りの説明のため にも当て嵌まる−ここでは明確にするためにのみ複数のカムが一平面内で示され ていることであり；もちろん、前記カムは大抵は半径方向で角度をずらされてい る。 型３は、最終的にはカムが位置する部位は、対応する凹部４を有しており（こ の場合には、原理的な説明のためにのみ３つだけ有している）、これらの凹部内 に中空軸の相応する壁区域が押し込まれる。凹部は、全体の型入れ子の一部を形 成し、内部に工作物が入れられる。 図１の下方半部には、中空軸５の出発状態が示されており、これに対して、図 面の上方は、仕上げ成形されたカム６を有する中空軸の最終状態を示しており、 本発明により一体に製造されたカム軸を示している。ダイヘッド８を有する側方 の圧力ダイが符号７で示されており、この圧力ダイ７は、左側の断面図に示すよ うに連続する軸方向通路９を有しており、この通路９を通って圧力媒体が中空軸 ５の内部に達する。 本実施例の場合には、中空軸５は、形成されるカム軸構成を有する工具１／２ 内に入れられ、かつ軸方向の材料補給による内部高圧によって変形される。すな わち、圧力ダイ７が中空軸５の端面に当接して軸方向力を生ぜしめ、かつ同時に 圧力媒体が通路９によって供給され、圧力ダイを工具の内部へ後から押す間に重 畳されるこれら両方の力の影響を受けて図示の最終状態まで変形が行なわれるの で、中空軸５は、その出発状態から連続的にその最終状態にされる。 以下の実施例のために、図１の実施例に相応する部材のために同一の符号が使 用される。 図２に示す実施例の場合には、工具は、前に説明されたように、上方の工具半 部１及び下方の工具半部２から成っており、前記両方の工具半部の型３は、カム 軸のための所望の構成で形成されている。この場合、この実施例では、成形され るそれぞれ６つのカムのための６つの凹部４が工具に設けられている。ダイ７／ ８における圧力媒体供給通路９は、簡略化のために図示されていない。 それぞれ外側の、すなわち軸端部寄りに位置する凹部４ａ及び４ｂ内には、こ こでは概略的にのみ示されているパンチ１１ａもしくは１１ｂが設けられており 、これらのパンチは、図示の二重矢印に相応して中空軸５の縦軸線に対してほぼ 直角に凹部４内で運動可能であり、しかも、液圧シリンダ１２ａもしくは１２ｂ と結合されたダイ１３ａもしくは１３ｂを介して運動可能である。 これによって、パンチ１１ａ及び１１ｂは行程距離制御が可能であってかつ力 制御可能である。パンチの端面は、出発位置では図面において上方の位置にあり 、すなわち、入れられた中空軸５の外壁に当接する位置にある。内側の両方の凹 部４は、パンチを有していない。 作業工程の経過は以下の通りである。 ４つのパンチ１１ａ及び１１ｂはその前進した出発位置にあるので、材料流が 、外側の、すなわち軸端部寄りに位置する複数のカムの形成によって妨害される ことなしに、軸材料を軸方向で後から押すことにより、内側に位置するカム６が まず形成される。 内側の両方のカム６の形成が終わった後に、仕上げ成形されたカムの直ぐ外側 に位置するシリンダ１２ｂ、さらにはパンチ１１ｂが戻され、かつ次のカム６ｂ が形成される。この場合、端部側のカム６ａの形成はまだ行なわれていないので 、ここでも軸方向の材料流は妨害されない。水圧成型法（hydroforming）の最終 段階では、パンチ１１ａが戻され、かつ相応するカム６ａが形成される。 パンチ１１ａ及び１１ｂを液圧式に操作する代わりに、このパンチの制御及び 運動を機械的に行なうこともできる。このために、図３には楔状条片１４が示さ れており、この楔状条片は、パンチ１１ａ及び１１ｂの数に相応する数の楔状突 起１５ａもしくは１５ｂが、パンチダイ１３ａ及び１３ｂの位置に対応して設け られている。この場合には、楔状条片１４は、液圧シリンダ１２ａ及び１２ｂの 範囲に配置されており、かつ中空軸５の長さ方向軸線に対して平行に運動可能で あり、この場合、楔状突起１５ａ及び１５ｂは、相応するダイ１３ａもしくは１ ３ｂに直接作用する。 この場合には、図示されない唯１つの液圧シリンダのみが必要であり、この液 圧シリンダは、図３における水平の二重矢印の方向で楔状条片１４を運動させる 。図３に示す位置において、楔状突起１５ａもしくは１５ｂが直接作用するダイ １３ａ及び１３ｂは、その前進位置で、すなわち、内側に位置するカム６がまず 形成されるような位置で示されている。 楔状条片１４が、同時に内圧が適用されることにより（図３において）左側へ 走行することによって、図２におけるパンチ１１ａ及び１１ｂは、このパンチの ラム１３ａもしくは１３ｂが楔状カム１５ａもしくは１５ｂの傾斜に沿って下方 へシフトされるので下方へ押される。 このような楔状条片によって、図２との関連で前に説明された工程の意味にお ける直接的な制御が可能であり、これは、図３において同様に示すように、内側 に位置する楔状条片が短い端面を有しているからであり、すなわち左へ運動する 際に、ラム１３ａの前のラム１３ｂが楔状カム１５ｂの傾斜の範囲に達するから であり、従って、次いでまず、ラム１３ａが楔状カム１５ａの傾斜の範囲に達す る時点で行なわれるカム６ａの形成が始まる前にカム６ｂの形成が行なわれる。 内側のカム６を形成する材料流をさらに改良するために、凹部４内にもパンチ を設けることができ、このパンチは、楔状カム１５ａ及び１５ｂの間に対応して 位置するカムによりラムを介して対応する形式で制御される。 図４には、側方のダイ７／８を示されていないが、本発明の特に好適な実施例 が示されており、平面図で示された下方の工具半部２内には、工作物のための種 々異なる構成（種々異なる数の凹部）の３つの異なった構成の型入れ子が示され ており、この場合、それぞれの型入れ子内には、それぞれの段階で製造された工 作物５が配置されている。個々の型入れ子内への形成は、同時に、又は順次に実 施されることができる。 図４から分かるように、６つのカムを備えたカム軸５の製造は３つの段階で行 なわれる。この場合、第１の工程段階において、中空軸５は、内側に位置する２ つの内方カム６が形成されるまで、図４における上方の型入れ子内で形成される 。次いで、このように形成された半製品は、その下に示された、付加的な２つの 凹部４ｂを有している型入れ子に搬送され、この第２の段階でカム６ｂは成型さ れる。次に、最終的に、中空軸５は、６つの凹部４，４ａ及び４ｂを備えている 図４に示す型入れ子に搬送され、最終状態への変形が行なわれる。 図５は、同様に好適な実施例である、６つのカム６を有するカム軸が製造され る下方の工具半部２を示しており、この工具半部内においては、前記カムのうち 内側の２つのカムが既に形成されている。このような工具によっても、カム６は 内方から外方へ順次に製造され、このため、２つの内側心棒１６が使用され、こ れらの内側心棒は、中間製造段階の図示の状態で、前記内側心棒が中空軸の内部 で次の工程で初めて外側の凹部４ａ及び４ｂ内で変形される範囲を内圧に対して 保護する範囲分、端面側で中空軸５内に挿入されている。 そのために、内側心棒は、中空軸の内壁に対して適当な遊びを有して、中空軸 ５内への伸縮自在に挿入しうるような外径を有している。内側心棒１６は、その 内側に位置する自由端部において、それぞれ、ヘッドシール１７もしくは楔状シ ールリングを備えており、このヘッドシール部材もしくは楔状シールリングは、 内部に圧力が形成されると直ぐに管もしくは中空軸５をシールする。圧力が高く なればなるほど、楔状シールリングのシール力は大きくなる。このため、シール のための力は内圧によって生ぜしめられる。 この場合、ダイ７／８は、既に記載された実施例におけるように、これらのダ イ自体が工具の切欠き部内へ導入しうるような外径を有するように構成されてお り、即ち、中空軸５の外径にほぼ対応する外径を有し、しかし前述の実施例と異 なり拡大された貫通部を有しており、この貫通部の直径は、それ内で内側心棒が テレスコープ状に走入かつ走出されることができるような大きさである。これに よって、ダイ７／８は、依然としてその軸方向の力を中空軸５の端部側の端面に 及ぼすことができ、一方で、同時にダイ内で内側心棒１６が移動しうる。圧力媒 体のための同軸的な通路９は、それぞれ内側心棒１６内に設けられている。前記 通路は、詳しくは図面左半分の断面図により示される。 このような構成によって、以下の工程順序が達成される。 まず第一に、内側心棒１６が、端面側が中空軸に当接するダイ７／８から、図５ に示された位置へ移動され、かつ、中空軸５内へ挿入される。このことは、中空 ダイ７／８の外側端部に設けられたここでは図示されていない適宜手段によって 行なわれることができ、このため、内側心棒はダイ７／８を通って、例えば、ダ イの外側端部まで突入することができる。局所的な内圧負荷が発生した場合には 、内側の両方のカム６が図示の形式で形成される。 次に、内側心棒１６は、すぐ隣に位置する凹部４ｂの範囲が露出されるだけ外 方へ引き出され、その結果、内圧はこの中空軸範囲に作用することができ、この 中空軸範囲は、次いでカム６ｂを形成するためにこの凹部内へ入って変形され、 しかも、同時に、管端部から軸方向で材料補給されることにより変形され、内側 心棒１６における楔状シールリング１７と管内壁との間の摩擦を排除するために 、 内側心棒１６は、材料補給の量だけ一緒に内方へ運動される。 このような第２のカム対６ｂが形成された後に、それぞれ内圧の減少が行なわ れ、その結果、楔状シールリング１７へのシール力が最小（楔状シールリングの 弾性的な固有成分）まで減少される。そのあとで、内側心棒１６は、さらに外方 へ移動され、かつ次のカム対６ａが形成される。 このような説明の場合にも、最適の材料補給は達成されることができ、これは 、−前に述べられた実施例との関連でも既に何度も説明されたように、カム形成 が軸中心から軸端部へステップ式に行なわれる−あらゆる工程段階において、変 形がまだ行なわれない範囲では未だ圧力負荷がされないため、材料が端部から妨 害されずに補給されることができるからである。 本発明による方法の多種多様の使用可能性を補うために、図６において中空軸 ５のための出発半製品が示されており、この出発半製品は、６つのカムを有する カム軸として形成されており、かつ中空軸の据え込み、横方向圧延などのような 従来の方法によって図６に示された状態に前成形される。この場合、カムが形成 される部位には、壁厚減少及び材料の不十分な伸長性に対抗するために、材料盛 り上げ部１９が形成される。このような出発半製品は、例えば、図１及び図２に 示されているような工具内で加工するために適しており、かつ材料盛り上げ部に 基づいて軸方向の材料流も減少される。 産業上の利用可能性 本発明は、特に自動車産業において多方面に使用される、好適には縦長の中空 体を製造するために有益である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年５月２９日（１９９８．５．２９） 【補正内容】 前記の機能部材の個別製造は、接合作業のために必要な段階との関連で全体の操 作性が不経済であるということを全く度外視したとしても、特にカムの場合に多 大なコストの上昇が発生する。 さらに、アメリカ合衆国特許第２，２２２，７６２号明細書により公知の方法 においては、管状の半完成品がまず加熱され、次いで１つの成形型内に置かれる 。加熱によって軽く変形された半完成品は、支持媒体、ガス、又は液体によって 内側から安定させられる。同時に、運動可能に構成された成形型自体、又は、成 形型とは別個のダイを介して生ぜしめられる軸方向の力が、半完成品を成形型内 に押し付け、この場合、支持媒体は、加熱された半完成品がつぶれないように配 慮している。 このような方法における欠点は、成形型内に押し付けられるように材料が必要 な塑性を得るために、半完成品がまず加熱されなければならないことである。こ のような加熱は、構成の変更の他に、費用がかかる方法となるような付加的な作 業工程を含むことを意味している。さらに、作業圧は、軸方向の力を介してのみ 生ぜしめられ、このことは、工作物における不均一な材料流ひいては不均一な応 力分配を招く。 日本国特開昭５７−２０６５３０号公報は、公知であるカム軸を製造する方法 を開示しているが、このような方法においては、まず加熱される中空体が、一段 階で圧力液体によって成形型内で圧縮される。ここにおいても、まず加熱処理が なされる。さらに、軸方向の物質の補給は行なわれず、このことが、同様に不均 一な材料流を招く。さらに、連続した変形段階は存在せず、一回の変形段階だけ が存在している。 発明の開示 本発明の課題は、縦長の中空体が低コストで製造される工具を提供すること、 及び、作業工程を節減するだけでなく、高い生産効率を増大しつつ、並びに壁厚 減少を回避しつつ達成されるような、方法及びこの方法を実施するための装置を 提供することにある。 前述の課題は、独立請求項に記載の特徴によって達成される。すなわち、流体 成型工程は、背景技術とは根本的に異なり、固着を形成するために中空軸を拡げ るため使用されるのではなく、あるいは、ドイツ連邦共和国特許公開第３５２１ ２０６号明細書の場合のように、付加的に軸方向に固定するためにではなく、突 出部自体、好適にはカムを、管半完成品もしくは成形半完成品−以下に簡略化す るために「中空体」もしくは「中空軸」あるいは「軸」として意義を限定されず に表わされている−と一体に膨出形成するために使用される。 これによって、突出部（カム）を順次に膨出形成する際に、一体の中空体を製 造するための、著しくコスト的に有利であると共に処理時間を低減する種々の可 能性が得られる。 請求の範囲 １．内部高圧成型工程（流体形成工程：hydroforming process）を用いて、少な くとも１つの膨出部を有する縦長の中空体、特にカム軸を製造するための方法に おいて、前記膨出部が、個々に、あるいはグループ毎に、材料を軸方向で補給し つつ順次に形成されることを特徴とする、カム軸を製造することを特徴とする方 法。 ２．少なくとも一方の軸端部に配置された供給工具から最も離れて位置する膨出 部の形成によって始められ、かつ供給工具において段階的に処理し続けられるこ とを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．膨出部が、圧力制御可能な及び／又は行程距離制御可能な複数のパンチの圧 力に抗して、個々に、又はグループ毎に順次に形成されることを特徴とする請求 項１または２記載の方法。 ４．製造段階が種々異なる工具範囲で実施されることを特徴とする請求項１また は２記載の方法。 ５．膨出部の局所的に達成される形成が、中空体内に導入され、この中空体内で 縦方向運動し、その際には形成されない膨出部の位置を覆っている少なくとも１ つの内側心棒によって制御されることを特徴とする請求項１または２記載の方法 。 ６．中空体形状の複式壁の半製品が加工されることを特徴とする請求項１から５ までのいずれか１記載の方法。 ７．内部高圧成型工程（流体形成工程：hydroforming process）を用いて、少な くとも１つの膨出部を有する縦長の中空体、特にカム軸を製造するための装置で あって、 中空体（５）を収容すると共に形成される膨出部（６）のための凹部（４）を 有する複数構成の工具（１，２）と、 同軸的であるが反対向きに配設され、中空体端部にそれぞれ据え込みされる２ つのダイ（７／８）と、中空体内部に圧力媒体を供給するための同軸的な通路（ ９）とを有しており、 中空体（５）及びダイ（７／８）内で縦運動可能であり、かつ、それぞれ１つ の中空体端部内に挿入される少なくとも１つの中空の内側心棒（１６）を有して おり、 中空体（５）内に挿入するその端部において少なくとも、中空体の内壁に当接 するシール部材（１７）を備えていることを特徴とするカム軸を製造するための 装置。 ８．複数の凹部（４）のうち少なくとも若干の凹部内に、中空体縦軸線に対して 直角に運動可能なそれぞれ１つのパンチ（１１ａ，ｂ）を有していることを特徴 とする請求項１から３及び６のいずれか１記載の方法を実施するための請求項７ 記載の装置。 ９．それぞれ種々異なる数の凹部を有する複数の型入れ子を備えている単数また は複数の工具を有していることを特徴とする特に請求項１，２，４及び６のいず れか１項記載の方法を実施するための請求項７記載の装置。 10．二部構成の工具（１，２）は、収容部から収容部まで増加する多数の凹部を 備えた複数の型入れ子を有していることを特徴とする請求項９記載の装置。 11．ダイ（７／８）の同軸的な通路（９）が、このダイ（７／８）内への内側心 棒（１６）の挿入を可能とする直径を有していることを特徴とする請求項１１又 は１２記載の装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内部高圧成型工程（流体形成工程：hydroforming process）を用いて、少な くとも１つの膨出部を有する好適には縦長の中空体、特にカム軸を製造するため の方法であって、前記膨出部（カム）が、個々に、あるいは順次に、好適には材 料を軸方向に供給しつつ成型されるカム軸を製造することを特徴とする方法。 ２．成型は、供給工具から最も離れて位置する膨出部の形成によって始められ、 かつ供給工具に向かってステップ式に作業し続けられることを特徴とする請求項 １記載の方法。 ３．膨出部が、圧力制御可能、及び／又は行程距離制御可能な複数のパンチの圧 力に抗して、個々に、又はグループ毎に順次に形成されることを特徴とする請求 項１または２記載の方法。 ４．製造段階が種々異なる工具範囲で実施されることを特徴とする請求項１また は２記載の方法。 ５．膨出部の局所的に達成される形成が、中空体内に導入され、この中空体内で 縦方向運動し、その時点では形成されない膨出部の位置を正に覆う少なくとも１ つの内側心棒によって制御されることを特徴とする請求項１または２記載の方法 。 ６．複式壁の中空体形状の半製品が加工されることを特徴とする請求項１乃至５ 記載の方法。 ７．中空体（５）を収納し、かつ、形成される膨出部（６）のための凹部（４） が設けられた複数部の構成を有する工具（１，２）と、 中空体端部に据え込みを行うためにそれぞれの端部に作用すると共に、中空体 内部に圧力媒体を供給するための同軸的な通路（９）とを有する、同軸的であっ て反対向きの２つのダイ（７／８）とを備えたことを特徴とする請求項１から６ までのいずれか１記載の方法を実施するための装置。 ８．複数の凹部（４）のうち少なくとも幾つかの凹部内に、中空体縦軸線に対し て直角に作動可能なそれぞれ１つのパンチ（１１ａ，ｂ）を有していることを特 徴とする請求項１から３及び６のいずれか１記載の方法を実施するための請求項 ７記載の装置。 ９．それぞれ種々異なる若干数の凹部を有する複数の型入れ子（mould nests） を備えている単数または複数の工具を有していることを特徴とする特に請求項１ ，２，４及び６のいずれか１記載の方法を実施するための請求項７記載の装置。 10．二部構成の工具（１，２）が、収容部から収容部まで増大する多くの数の凹 部を備えた複数の成形型キャビティを有していることを特徴とする請求項９記載 の装置。 11．中空体（５）内で縦方向で運動可能であり、それぞれ１つの中空体端部内に 挿入される少なくとも１つの中空の内側心棒（１６）を有していることを特徴と する特に請求項１，２，５及び６のいずれか１記載の方法を実施するための請求 項７記載の装置。 12．内側心棒（１６）が、中空体（５）内に突入する端部において少なくとも、 中空体の内壁に当接するシール部材（１７）を備えていることを特徴とする請求 項１１記載の装置。 13．ダイ（７／８）の同軸的な通路（９）は、内側心棒（１６）の挿入を許す直 径を有していることを特徴とする請求項１１または１２記載の装置。