JP2004011743A - 複合カムシャフト及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、軸管に回転部材を固着した後に摺動面に対して施される研磨加工を省略することにより、製造工程における作業負担の軽減された複合カムシャフト、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】複合カムシャフト１０の製造は、本体３１と、本体３１から軸方向に延出された取付筒部３２とを備えたカム管３０に設けられた軸挿通孔３３、３４に、軸管２０が挿入された状態で、軸管２０内にマンドレル４０を圧入して軸管２０を外側に展延させて軸管２０と取付筒部３２とを圧着するという工程で行われる。この結果、軸管２０を展延させるために加えられる力は取付筒部３２に伝わるのみで、本体３１に対しては摺動面を変形させうる力が加わらないため、摺動面が変形することが防止される。この結果、軸管２０と回転部材３０との固着後に摺動面に対して施される研磨加工を省略できるので、作業負担が軽減される。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空の軸管に、回転部材を嵌合して固着してなる複合カムシャフトに関し、特に回転部材の取付構造を改良したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軸管に、カム管やジャーナル管などの回転部材を固着する手法としては、例えば特開平６−３４１３０４号公報に示されるものがある。これは、中空の軸管が、カム管に設けられた軸挿通孔に挿入された状態で、軸管内に圧入したマンドレルにより軸管を外側に展延させることによって、カム管の軸挿通孔内周壁に設けられた溝に軸管を食い込ませてカム管に圧着するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の手法では、軸管が外側に展延される際に、軸管のみならず、カム管に対しても軸挿通孔の内壁を通して外側方向に力が加わる結果、カム管の外周部に形成されているプロフィール面が変形することがあった。このため、軸管にカム管を固着した後に、一旦形成したプロフィール面に対して改めて研磨加工を施さなければならないという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的は、軸管に回転部材を固着した後に摺動面に対して施される研磨加工を省略することにより、製造工程における作業負担の軽減された複合カムシャフト、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、中空の軸管に、その軸管を挿通させる軸挿通孔が設けられた回転部材を嵌合して固着してなる複合カムシャフトであって、回転部材は、その外周部に相手部材に対する摺動面を備えた本体と、この本体から軸管の軸方向に延出された筒状の取付筒部とを備え、回転部材のうち本体部分の軸挿通孔の内径は取付筒部の軸挿通孔の内径よりも径大に形成されており、軸管が軸挿通孔に挿入された状態で軸管内に圧入したマンドレルにより軸管が外側に展延されることによって取付筒部に圧着されていることを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、取付筒部の軸挿通孔の内周壁には、軸管の軸方向に延びるキー溝が形成されており、マンドレルにより外側に展延された軸管がそのキー溝に食い込んでいることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、取付筒部の軸挿通孔の内周部及び軸管の外周部には、いずれか一方に位置決め突起が形成され、他方には軸管の軸方向に延びて位置決め突起と係合する位置決め溝が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、中空の軸管に、その軸管を挿通させる軸挿通孔が設けられた回転部材を嵌合して固着してなる複合カムシャフトを製造する方法であって、回転部材は、その外周部に相手部材に対する摺動面を備えた本体と、この本体から軸方向に延出された筒状の取付筒部とを備えると共に回転部材のうち本体部分の軸挿通孔の内径は取付筒部の軸挿通孔の内径よりも径大に形成されており、回転部材の軸挿通孔に軸管を挿入し、その後、軸管内にマンドレルを圧入して軸管を外側に展延することによって軸管を回転部材の取付筒部に圧着することを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、軸管に複数個の回転部材を固着してなる複合カムシャフトを製造する請求項４記載の複合カムシャフトの製造方法であって、軸管に回転部材を嵌合して軸管を回転部材の取付筒部に圧着するに際し、回転部材の取付筒部が隣の回転部材に直接に又はスペーサを介して接触する状態となした上で、マンドレルを軸管に圧入することを特徴とする。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１、４の発明＞
請求項１、４の発明によれば、回転部材と軸管とは、回転部材に設けられた取付筒部において固着される。このため、軸管を展延させるために加えられる力は取付筒部に伝えられるのみで、本体に対しては摺動面を変形させるような力が加わらないので、摺動面が変形することが防止される。この結果、軸管に回転部材を固着した後に摺動面に対して施される研磨加工を省略できるので、製造工程における作業負担が軽減される。
【００１１】
また、取付筒部の長さ及び厚さは比較的自由に設計できるので、従来のように、回転部材本体と、軸管とを固着する場合と比べて、軸管と回転部材との固着強度を大きくすることができる。
【００１２】
＜請求項２の発明＞
請求項２の発明によれば、取付筒部の軸挿通孔の内周壁に形成された、軸管の軸方向に延びるキー溝に、マンドレルにより外側に展延された軸管が食い込むことにより、軸管と回転部材とを、強固に固着することができる。
【００１３】
＜請求項３の発明＞
請求項３の発明によれば、取付筒部の軸挿通孔の内周部及び軸管の外周部に、いずれか一方に位置決め突起が形成され、他方には軸管の軸方向に延びて位置決め突起と嵌合する位置決め溝が設けられていることにより、回転部材を軸管に固着する際に、軸管に対する周方向への位置決めを、位置決め突起と位置決め溝とを係合させることにより行うことができる。この結果、回転部材相互の相対的配置を簡便に決定できるので、製造工程における作業負担を軽減することができる。
【００１４】
＜請求項５の発明＞
請求項５に記載の製造方法によれば、回転部材の取付筒部が隣の回転部材に直接に又はスペーサを介して接触する状態で回転部材と軸管とが固着された複合カムシャフトを製造することができる。このため、従来は回転部材本体同士の取付間隔を専用の間隔調整用工具を用いて調整していたのに対し、取付筒部を所定の長さに調節することにより、間隔調整用工具を使用することなく回転部材本体同士の間隔を調節することができる。この結果、製造工程における作業負担を軽減することができる。
【００１５】
また、回転部材同士をスペーサを介して配置した場合には、スペーサを取り去れば、回転部材間に微少な間隙が生じる。この間隙は、本発明の複合カムシャフトを使用した場合に回転部材の熱膨張に伴い発生する応力を緩和するための逃がし空間として機能することができる。この間隙を設けることにより、過度の応力が回転部材に加わるのを防止することができる。スペーサは樹脂などの軟質材を用いることができ、回転部材と軸管とを固着した後、取り外しても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態について、図１ないし図７を参照して説明する。
本実施形態の複合カムシャフト１０は、中空の軸管２０に、回転部材としてのカム管３０が固着されてなる（図１参照）。
【００１７】
カム管３０は、本体３１と、その両側に位置する一対の取付筒部３２とからなる。本体３１は、断面が略卵形をした板状をしており、その外周面には、図示しないロッカーアームと摺動するプロフィール面（摺動面に対応する）が形成されている。また、本体３１には軸管２０を挿通可能な軸挿通孔３３が形成されている。
【００１８】
取付筒部３２は、本体３１の軸挿通孔３３と連続するようにしてその左右両側に軸方向に延びており、その内周面が軸挿通孔３４を形成する。ここで、取付筒部３２の軸挿通孔３４の内径ｄ２は、本体３１の軸挿通孔３３の内径ｄ１よりも小さい（図４参照）。取付筒部３２の軸挿通孔３４の内周面には、軸方向に沿って４本のキー溝３５が一定の間隔に形成されており、ここに、軸管２０に形成された突部２１が食い込んでいる（図３参照）。
【００１９】
次に、カム管３０を軸管２０に固着する方法について説明する。
まず、カム管３０の軸挿通孔３３、３４に軸管２０を通した後（図４、図５、図６参照）、この状態のまま、棒状のマンドレル４０を軸管２０に圧入する（図７参照）。マンドレル４０の外周部には、取付筒部３２に設けられたキー溝３５に対応する位置に計４個のスプライン形状の突起部４１が設けられており、これらの突起部４１をキー溝３５に一致させた状態で軸管２０に圧入する。マンドレル４０の外径ｄ３は軸管２０の内径ｄ４とほぼ一致しており、突起部４１の高さは取付筒部３２に設けられたキー溝３５の深さよりも低い。このため、軸管２０にマンドレル４０を圧入すると、軸管２０の外壁はマンドレル４０の突起部４１により展延されて突部２１が形成され、取付筒部３２の４本のキー溝３５に突部２１が食い込むことにより、カム管３０と軸管２０とが圧着される（図２、図３参照）。
【００２０】
上記のように製造された本実施形態の複合カムシャフト１０によれば、カム管３０に取付筒部３２が設けられ、本体３１の軸挿通孔３３の内径ｄ１は、取付筒部の軸挿通孔３４の内径ｄ２よりも径大である。このため、マンドレル４０により軸管２０を展延させるに際し、取付筒部３２に対しては大きな力が加わるが、軸管２０に形成された突起２１は軸挿通孔３３に接触せず、本体３１に対して力が直接加わることはない。したがって、カム管３０の本体に設けられたプロフィール面が、軸管２０への固着に際して変形することがない。したがって、プロフィール面に対する、固着後の研磨処理が不要となる結果、製造工程における作業負担を軽減することができる。また、取付筒部３２の長さ及び厚さは比較的自由に設計できるので、従来のように、カム管本体と軸管とを直接に固着する場合と比べて、軸管２０とカム管３０との固着強度を大きくすることができる。
【００２１】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態について図１０を用いて説明する。
第２実施形態は、取付筒部３２に位置決め突起３６が形成され、軸管２０に位置決め溝２２が形成された他は、基本的に第１実施形態と変わるところがないため、第１実施形態と同一部分については、同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２２】
第２実施形態においては、取付筒部３２に、位置決め突起３６が設けられており、軸管２０の外周面には、前記位置決め突起３６と係合する位置決め溝２２が設けられている。位置決め突起３６は位置決め溝２２と係合することにより、カム管３０を軸管２０に固着する際の、軸管２０に対する周方向の位置決めとして作用する。したがって、位置決め突起３６と位置決め溝２２の存在により、カム管３０は軸管２０に対して、適正な位置で固着される。より具体的に説明すると、軸管２０の軸方向に関して複数のカム管３０が固着される際、それぞれのカム管３０に対応する相手部材に対し、位相をずらしてカム作用を発揮させたい場合には、カム管３０毎にカムノーズ３７の向く姿勢を異ならせる必要がある。かかる場合、取付筒部３２の内周面における位置決め突起３６の位置をカム管３０毎に異ならせるとともに、それぞれの位置決め突起３６と対応する位置決め溝２２を軸管２０の周方向に関して同じ位置に設けておけばよい。
【００２３】
＜第３実施形態＞
本発明の第３実施形態について図１１を用いて説明する。
第３実施形態は、隣り合うカム管３０同士が樹脂製のスペーサ６０を介して接触するように、軸管２０上に複数のカム管３０を配置し、記述した手法により軸管２０にカム管３０を固着させた後、スペーサ６０を取り除いたものである。
【００２４】
本実施形態では、隣り合うカム管本体３１の取付間隔Ｌが適正なものとなるよう取付筒部３２の長さＬ１、Ｌ２を予め設定しておくことにより、間隔調整用工具を使用することなくカム管本体３１同士を適正な間隔にすることができる。このため、製造工程における作業負担を軽減することができる。
【００２５】
なお、本発明における回転部材としては、その外周面に相手部材に対する摺動面が形成されていればよく、例えばジャーナル管５０にも適用することができる。よって、図１１の右端に示すように、ジャーナル管本体５１に、上記したカム管３０と同様の態様で取付筒部５２を設けても構わない。
【００２６】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２７】
（１）第１実施形態において、取付筒部３２の内周壁にキー溝３５を形成したが、これに限られず、図１４に示すように、取付筒部３２の内周壁に平目又は綾目のローレット加工を施し、軸管２０の外周部にサンドブラスト加工などの表面粗化処理を施すことによっても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、これと異なって、取付筒部３２の内周壁にサンドブラスト加工などの表面粗面化処理を行い、軸管２０の外周部に対して平目、又は綾目のローレット加工を施すことによっても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。更に、取付筒部３２の内周壁、又は、軸管２０の外周部のいずれか一方に対して、サンドブラスト加工などの表面粗面化処理、又は、平目若しくは綾目のローレット加工を施しても構わない。
【００２８】
（２）第１実施形態において、本体３１の軸挿通孔３３の内径ｄ１は、軸管２０に形成された突起２１が接触しない程度の大きさであるが、本体３１にプロフィール面が変形しない範囲で緩く接触していても構わない。
【００２９】
（３）第１実施形態において、取付筒部３２の内周壁に等間隔に４本のキー溝３５を形成したが、これに限られず、図１３に示すように、取付筒部３２の内周面全域に多数本のキー溝３５を形成し、マンドレル４０を圧入する事により軸管２０に形成された突部２１がいずれかのキー溝３５に食い込んで取付筒部３２と軸管２０とを固着させてもよい。
【００３０】
（４）第１実施形態において、取付筒部３２は本体３１の両側に形成されたが、これに限られず、本体３１の片側だけに形成されても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３１】
（５）第１実施形態において、カム管３０の取付筒部３２は、軸管２０とカム管３０とを固着する機能を果たしていたが、その外周面を加工して、取付筒部３２をジャーナル軸受けとして利用することもできる。
【００３２】
（６）第１実施形態において、マンドレル４０の形態は、棒状をなし、その先端の外周部分にスプライン形状の４個の突起部４１を備えた構造としたが、これに限られず、図８に示すように、その先端の外周部分に半球状の４個の突起部４２を備えた構造や、図９に示すように、マンドレル４０先端の外周部分にスプライン形状の４個の突起部４３Ａを備え、かつ、その後方に前方の突起部よりも高い、同じくスプライン形状の４個の突起部４３Ｂを備えた構造とすることもできる。また、マンドレル４０の先端の外周部分に設けられた突起部４１の個数は、４個に限られない。
【００３３】
（７）第２実施形態においては、取付筒部３２に位置決め突起３６が形成され、軸管２０に位置決め溝２２が形成されたが、これに限られず、取付筒部３２に位置決め溝が形成され、軸管２０に位置決め突起が形成されていても第３実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３４】
（８）第３実施形態においては、カム管３０及びジャーナル管５０はスペーサ６０を介して接触して軸管２０に固着していたが、これに限られず、図１２に示すように、隣り合う回転部材同士が直接に接触する状態で、軸管２０と、カム管３０又はジャーナル管５０とを固着することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態における複合カムシャフトの正面図
【図２】第１実施形態における複合カムシャフトの縦断面図
【図３】第２図のＡ−Ａ断面図
【図４】第１実施形態における、組み付け前の状態を表すカム管、及び軸管の縦断面図
【図５】第１実施形態において、軸管にカム管を嵌め込んだ状態を表す縦断面図
【図６】図５のＢ−Ｂ断面図
【図７】第１実施形態において、マンドレルを圧入して軸管を展延させる際の状態を表す縦断面図
【図８】他の実施形態（５）における、マンドレルの正面図
【図９】他の実施形態（５）における、マンドレルの正面図
【図１０】第２実施形態におけるカム管及び軸管の斜視図
【図１１】第３実施形態において、軸管にカム管、及びジャーナル管をスペーサを介して固着させた状態を表す正面図
【図１２】第３実施形態において、軸管にカム管、及びジャーナル管を直接に固着させた状態を表す正面図
【図１３】他の実施形態（２）における、図３相当図
【図１４】他の実施形態（１）における、組み付け前の状態を表すカム管、及び軸管の縦断面図
【符号の説明】
１０…複合カムシャフト
２０…軸管
２１…突部
２２…位置決め溝
３０…カム管
３１…本体
３２…取付筒部
３３、３４…軸挿通孔
３５…キー溝
３６…位置決め突起
４０…マンドレル
５０…ジャーナル管

Claims (5)

1. 中空の軸管に、その軸管を挿通させる軸挿通孔が設けられた回転部材を嵌合して固着してなる複合カムシャフトであって、前記回転部材は、その外周部に相手部材に対する摺動面を備えた本体と、この本体から前記軸管の軸方向に延出された筒状の取付筒部とを備え、前記回転部材のうち前記本体部分の軸挿通孔の内径は前記取付筒部の軸挿通孔の内径よりも径大に形成されており、前記軸管が前記軸挿通孔に挿入された状態で前記軸管内に圧入したマンドレルにより前記軸管が外側に展延されることによって前記取付筒部に圧着されていることを特徴とする複合カムシャフト。
2. 前記取付筒部の軸挿通孔の内周壁には、前記軸管の軸方向に延びるキー溝が形成されており、前記マンドレルにより外側に展延された軸管がそのキー溝に食い込んでいることを特徴とする請求項１記載の複合カムシャフト。
3. 前記取付筒部の軸挿通孔の内周部及び前記軸管の外周部には、いずれか一方に位置決め突起が形成され、他方には前記軸管の軸方向に延びて前記位置決め突起と係合する位置決め溝が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の複合カムシャフト。
4. 中空の軸管に、その軸管を挿通させる軸挿通孔が設けられた回転部材を嵌合して固着してなる複合カムシャフトを製造する方法であって、
   前記回転部材は、その外周部に相手部材に対する摺動面を備えた本体と、この本体から軸方向に延出された筒状の取付筒部とを備えると共に前記回転部材のうち前記本体部分の軸挿通孔の内径は前記取付筒部の軸挿通孔の内径よりも径大に形成されており、
   前記回転部材の軸挿通孔に前記軸管を挿入し、その後、前記軸管内にマンドレルを圧入して前記軸管を外側に展延することによって前記軸管を前記回転部材の前記取付筒部に圧着することを特徴とする複合カムシャフトの製造方法。
5. 前記軸管に複数個の回転部材を固着してなる複合カムシャフトを製造する請求項４記載の複合カムシャフトの製造方法であって、
   前記軸管に前記回転部材を嵌合して前記軸管を前記回転部材の前記取付筒部に圧着するに際し、前記回転部材の前記取付筒部が隣の回転部材に直接に又はスペーサを介して接触する状態となした上で、前記マンドレルを前記軸管に圧入することを特徴とする複合カムシャフトの製造方法。

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