JP2004019742A

JP2004019742A - 回転部材の固着構造

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Publication number: JP2004019742A
Application number: JP2002173849A
Authority: JP
Inventors: Mitsunori Teramura; 寺村　光功; Hitoshi Tsuge; 柘植　仁; Tamotsu Yamamoto; 山本　保
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2002-06-14
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-14
Also published as: JP4133006B2

Abstract

【課題】組付け時の摺動面の変形を防いで、回転部材の固着後の研磨加工を省略可能な回転部材の固着構造を提供する。
【解決手段】シャフト１２にカム管１１が固着されてなるカムシャフト１０は、摺動面１３Ｆが形成されたカム本体１３の両側に、固着部１４，１４が設けられている。この固着部１４の固着孔１４Ａの内径はシャフト１２の被固着部１６の外径とほぼ同径か僅かに小径となるように形成されているが、組付け時にはカム管１１の固着部１４を加熱して膨張変形させて、固着孔１４Ａの内径を被固着部１６の外径よりも大径としてから嵌め合わせて冷却することで、固着部１４が縮径変形して被固着部１６を絞りつけるように固着される。このとき、加熱・冷却によって変形するのは、固着部１４であるので、カム本体１３の変形を制限して、固着後の摺動面１３Ｆの研磨加工を省略できる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外周面に相手部材との摺動面を有する回転部材をシャフトへ固着する回転部材の固着構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、カム管やジャーナル管等外周面を相手側部材との摺動面とする回転部材をシャフトに対して固着する回転部材の固着構造として次のようなものがあった。まず、軸状のシャフトと回転軸にシャフトを貫通させるための軸孔が穿設されたカム管と軸状のシャフトとに関して、カム管の軸孔の内径をシャフトの外径よりも若干小さくなるように形成する。そして、カム管を加熱して体積膨張をさせて軸孔を拡開させてシャフトの外径より大径とした状態でシャフトを挿通させて所定位置に配する。その後カム管を冷却して体積収縮させて軸孔を縮径させることで、カム管の軸孔がシャフトを締め付けることにより固着する、いわゆる焼き嵌めによる固着構造であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにカム管を焼き嵌めで固着する場合、カム管全体を加熱・冷却して体積を膨張・収縮させるので、固着の際にカム管の外周面に形成された摺動面に変形が残り、カム管の固着後、摺動面に対する研磨加工が必要となっていた。
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、組付け時の摺動面の変形を防いで、回転部材の固着後の研磨加工を省略可能な回転部材の固着構造を提供することを目的とする。
【０００４】
【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、外周面には相手部材に対する摺動面が形成された回転部材を、シャフトに対して固着するための構造であって、前記回転部材は、前記摺動面を有する本体部とこの本体部に一体に突設され前記本体部を同軸で貫通するシャフト挿通孔が形成された固着部とからなるとともに、前記回転部材が前記シャフトに取り付けられた状態では、前記本体部は前記シャフトを遊挿するが、前記固着部は前記シャフトへの挿通後に径方向内方へ変形させられることによって前記シャフトに固着されているところに特徴を有する。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記固着部は前記本体部の両側に配されているところに特徴を有する。
【０００６】
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、前記固着部が前記シャフトに対し焼き嵌めされることによって、前記回転部材の取付けがなされているところに特徴を有する。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記固着部が外周からかしめ付けられることによって前記シャフトの外周面に固着されるところに特徴を有する。
【０００８】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のものにおいて、前記シャフトと前記回転部材とのいずれか一方には他方側へ突出させた凸部が形成されると共に他方には挿入方向の前端から軸方向に沿って形成された溝状をなし、前記凸部と嵌り合うことによって前記シャフトと前記回転部材との相対的な周方向に関する位置決めを可能にする凹部が形成されているところに特徴を有する。
【０００９】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のものにおいて、前記シャフトに対して前記回転部材が軸方向に複数個配列される構造において、隣接する前記回転部材の前記固着部が相互に当接させてあるところに特徴を有する。
【００１０】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
シャフトに対して回転部材を固着する場合には、回転部材の挿通孔へシャフトを挿通させる。この状態で、固着部を径方向内方へ変形させることによって回転部材全体がシャフトに固定される。この場合、本体部はシャフトを遊挿しており、固着部のみによってシャフトに対する取付けを行うようにしているため、固着部の変形による影響が本体部には及ばないため、従来のような摺動面に対する後処理が不要となる。
【００１１】
＜請求項２の発明＞
本体の両側に形成された固着部で本体を支持するので、回転部材の取付け状態が安定したものとなる。
【００１２】
＜請求項３の発明＞
焼き嵌めによって固着を行っても、熱による影響が本体部の摺動面にまでは及ばない。
【００１３】
＜請求項４の発明＞
固着部をかしめ付けて固着しても、かしめに伴う変形が本体部にまで及ぶことはない。
【００１４】
＜請求項５の発明＞
凸部と凹部との嵌め合いによってシャフトに対する回転部材の回り止めがなされるため、固着状況を増強することができる。
【００１５】
＜請求項６の発明＞
固着部でもって軸方向に隣接する他部材との間隔を容易に設定することができる。
【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実施形態を図１ないし図３によって説明する。
本実施形態のカムシャフト１０は自動車等の内燃機関に係る動弁機構に用いられるものであり、棒状のシャフト１２にカム管（本発明に係る「回転部材」に相当する）１１が固着されてなる構造である。カム管１１のカム本体（本発明に係る「本体部」に相当する）１３の外周面は、相手部材である図示しないロッカーアームとの摺動面１３Ｆとなっており、カムシャフト１０が回転されると、カム管１１の摺動面１３Ｆがロッカーアームを押圧して弁（図示なし）の開閉動作を行うようになっている。
【００１７】
さて、カム管１１はカム本体１３とその両側に設けられた一対の固着部１４，１４とからなり、その軸心にはシャフト１２を挿通可能なシャフト挿通孔１１Ａが貫通している（図３参照）。
【００１８】
シャフト１２には、図２に示すように、固着部１４，１４を固着させる１対の被固着部１６，１６が設けられていると共に両被固着部１６，１６の間には小径部１７が形成されている。
被固着部１６は固着部１４の軸方向の長さにほぼ対応した長さ寸法を有すると共に、その径はシャフト１２の他の箇所よりも大径をなすように形成されている。
また、小径部１７はカム本体１３の厚み寸法にほぼ対応した長さ寸法を有し、かつカム管１１の固着部１４の内周径よりも僅かに小径をなすように形成されている。　さらに、シャフト１２には、軸方向に沿って延びる凸部１８が周方向に９０度間隔でかつ小径部１７を除く全長に亘って設けられている。
【００１９】
一方、カム管１１に係るカム本体１３は、外周に滑らかな曲面形状の摺動面１３Ｆが形成され、また、シャフト挿通孔１１Ａのうち、カム本体１３に対応する長さ範囲の本体孔１３Ａはシャフト１２の最大径（固着部１４の凸部１８を備える箇所の外径）よりも大径をなしており、シャフト１２を遊挿可能とする。
【００２０】
また、固着部１４は、カム本体１３の両側に円筒状に突出形成されている。また、シャフト挿通孔１１Ａのうち、固着部１４に対応する長さ範囲の固着孔１４Ａの内周壁にはそれぞれ軸方向に沿って設けられた凹溝１５が９０度間隔で４箇所配設されている（図１参照）。
凹溝１５は、上述のシャフト１２の凸部１８を嵌挿可能に設けられており、カム管１１をシャフト１２に対して組付けると凹溝１５と凸部１８とが嵌り合うことで、固着部１４が被固着部１６に対して回り止めを行う。さらに、組付け時におけるカム管１１の周方向に関する位置決めとして利用することもできる。
【００２１】
ここで、固着孔１４Ａの内径は熱収縮率を考慮して設定されており、シャフト１２の挿通前においてはシャフト１２の被固着部１６の外径と同等か或いは僅かに小径となるように形成されている。そして、固着部１４が加熱された場合には固着部１４に膨張変形が生じて、固着孔１４Ａの内径が被固着部１６の外径よりも大径となるようになっており、この状態でシャフト１２に対する組付けが行われる。そして、シャフト１２への組付け後に固着部１４が冷却されるとその内径は元の内径寸法となるように設定されている。
【００２２】
続いて本実施形態に係るカムシャフト１０の組付けについて説明する。
まず、カム管１１の固着部１４の開口縁に近い方を加熱して膨張変形させる。これにより、固着孔１４Ａの内径がシャフト１２の被固着部１６の外径よりも大となるので、固着部１４と被固着部１６との間に間隙を生じさせつつカム管１１をシャフト１２に対して嵌め入れることができる。尚、本実施形態ではカム管１１をシャフト１２の右方向（図２の右方）から嵌め入れる構造であるが、このとき、カム管の凹溝１５とシャフト１２の凸部１８とを嵌め合わせながら挿通させるのでカム管の位置合わせが容易にできるようになっている。
【００２３】
そして、カム管１１の固着部１４を対応する被固着部１６に位置合わせしてから固着部１４を冷却する。すると、固着部１４は冷却に伴なって収縮しその内径が縮径する。これにより、固着部１４は被固着部１６を絞りつけるように固着される。
ここで、カム管１１の組付け時には固着部１４の開口端縁側を加熱するので、加熱・冷却に伴なってカム本体１３の摺動面の変形が規制されるとともに、カム本体１３の本体孔１３Ａの内径は被固着部１６の外径よりも大きいので、被固着部１６がカム本体１３に接触したり押圧したりすることがない遊挿状態としながら組付けができる。
【００２４】
このように、本実施形態によれば、従来のように、カム管１１をシャフト１２に固着した後にカム管１１の摺動面を改めて研磨加工する必要がないので、生産効率に優れる。
さらに本実施形態では固着部１４の凹溝１５とシャフト１２の凸部１８とが嵌り合うことで固着力の増強も可能となる。
また、凹溝１５と凸部１８とを嵌め合わせながら組付けることにより、カム管１１を所望の位置に組付けることが容易になり、組付け精度の向上が可能となる。
ところで、固着部１４は加熱・冷却によって変形するので固着後に外周面が不均一になってしまうことがありうるが、固着部１４の外周面は内燃機関の動弁機構として機能するところではないので、何の支障も生じない。しかし、高い表面精度が要求されない場合には、固着部の外周面を他の用途に使用する事も可能である。
【００２５】
＜第２実施形態＞
上述の実施形態において本実施形態に係るカムシャフト１０のように、固着部１４を所定の長さに設定して組付け時にカム管１１やジャーナル管１１Ａのような軸方向に隣接する回転部材との間隔を所定のものにするいわゆるスペーサーとして用いるものであってもよい。
図５に示すように、本実施形態によれば、隣接するカム管１１，１１同士の固着部１４，１４の先端を当接させて嵌挿させることで、シャフト１２の軸方向に関する位置決めが容易にできる。
また、当接し合う固着部１４，１４の間に所定の間隙を設定したい場合には、一のカム管１１の固着部１４と他のカム管１１（或いはジャーナル管１１Ａ）の固着部１４同士の突き合せ箇所に弾性素材で所定の厚みを備えた弾性スペーサ（図示なし）を挟んで固着して、その後弾性スペーサーを取り外すようにしても良い。
【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。
（１）　上記実施形態では固着部１４を加熱してから固着する焼き嵌めを行うものであったが、固着部１４の固着孔１４Ａの内径を被固着部１６の外径よりも僅かに大径となるように形成し、カム管１１をシャフト１２へ嵌挿後、固着部１４を外周から絞りこむようにしてかしめ付けるものであってもよい。
このようにして形成されたカムシャフト１０によれば、カム管１１の固着部１４をかしめ付けることによりシャフト１２の被固着部１６に固着されるのであるが、カム管１１の固着部１４のみが変形されるので、カム管１１のカム本体１３へは変形が及ぶことがなく、従来必要であった摺動面の研磨加工を省略できる。
【００２７】
（２）上記実施形態では、被固着部１６の外周面に形成した凸部１８を固着部１４の内周面に形成した凹溝１５部に食い込ませていたが、例えば、固着部１４の内周の断面形状を多角形状にして部分的に被固着部１６の外径よりも小径に形成し、そのように形成した固着部１４を被固着部１６に対して固着させるものでもよい。
（３）上記実施形態では被固着部１６の外周面に形成された凸部１８は断面四角形状をなしていたが、例えば断面略三角形状等他の形状のものでもよい。
（４）上記実施形態においてカム管１１の固着部１４の外周面をジャーナル面として用いるものであっても良い。
（５）上記実施形態において、被固着部１６の外周面をローレット面として固着部１４との摩擦力を大きくして固着部１４と被固着部１６との間の固着力を増強させたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】カム管の平面図
【図２】組付け前のカムシャフトの側断面図
【図３】組付け後のカムシャフトの側断面図
【図４】そのときの平断面図
【図５】第２実施形態に係るカムシャフトの側面図
【符号の説明】
１０…カムシャフト
１１…カム管（回転部材）
１１Ａ…シャフト挿通孔
１２…シャフト
１３…カム本体（本体部）
１３Ｆ…摺動面
１４…固着部
１５…凹溝（凹部）
１６…被固着部
１８…凸部

Claims

外周面には相手部材に対する摺動面が形成された回転部材を、シャフトに対して固着するための構造であって、
前記回転部材は、前記摺動面を有する本体部とこの本体部に一体に突設され前記本体部を同軸で貫通するシャフト挿通孔が形成された固着部とからなるとともに、
前記回転部材が前記シャフトに取り付けられた状態では、前記本体部は前記シャフトを遊挿するが、前記固着部は前記シャフトへの挿通後に径方向内方へ変形させられることによって前記シャフトに固着されていることを特徴とする回転部材の固着構造。
前記固着部は前記本体部の両側に配されていることを特徴とする請求項１に記載の回転部材の固着構造。
前記固着部が前記シャフトに対し焼き嵌めされることによって、前記回転部材の取付けがなされていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転部材の固着構造。
前記固着部が外周からかしめ付けられることによって前記シャフトの外周面に固着されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回転部材の固着構造。
前記シャフトと前記回転部材とのいずれか一方には他方側へ突出させた凸部が形成されると共に他方には挿入方向の前端から軸方向に沿って形成された溝状をなし、前記凸部と嵌り合うことによって前記シャフトと前記回転部材との相対的な周方向に関する位置決めを可能にする凹部が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の回転部材の固着構造。
前記シャフトに対して前記回転部材が軸方向に複数個配列される構造において、隣接する前記回転部材の前記固着部が相互に当接させてあることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の回転部材の固着構造。