JP2006097485A

JP2006097485A - カムシャフト及びその組み立て方法

Info

Publication number: JP2006097485A
Application number: JP2004281368A
Authority: JP
Inventors: Tetsuyoshi Shirai; 哲身白井
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 2004-09-28
Filing date: 2004-09-28
Publication date: 2006-04-13
Also published as: US20060064872A1

Abstract

【課題】組み立て工程において圧入面に傷が発生せず、結合強度が低下しないカムシャフトを提供することを目的とする。
【解決手段】カムピースの軸孔にシャフトを圧入して組み立てるカムシャフトであって、カムピースの内周に溝が形成され、シャフトの外周に軸方向に間隔を置いて歯山が形成され、カムピースの溝とシャフトの歯山がスプライン結合するカムシャフトにおいて、シャフトの歯山は前記カムピースの溝に周方向に間隔を置いて圧入され、カムピースの溝は、シャフトの歯山が圧入嵌合する圧入嵌合歯溝と、圧入嵌合歯溝より大形で歯山が圧入嵌合しない非圧入嵌合溝とよりなる。
【選択図】図９

Description

本発明は、自動車等の内燃機関に使用されるカムシャフトに関する。

自動車のエンジンに使用されるカムシャフトにおいては、従来より鋳造成形による一体カムシャフトが一般的であったが、近年はシャフトにカムピースを圧入して組み立てる組み立て式のカムシャフトが増加している。このような組み立て式のカムシャフトは、自動車部品全般に軽量化が求められる中、中空のパイプをシャフトにして軽量化及び低コスト化をはかることができる。また、硬度が求められるカムピースのみに熱処理等の加工を行ってカムピースをシャフトより硬くすることができるので、一体カムシャフトのようにカムシャフト全体に熱処理等の加工を施す場合より安価に製造できるため低コスト化を図ることができる等、様々な利点がある。

上記の如き組み立てカムシャフト１０１は、図１０に示す如くシャフト１０２の外径よりカムピース１０６の内径のほうがやや小径に形成され、その締め代でカムピース１０６がシャフト１０２に固定されているものがあった。

次に図１０に示されるカムシャフト１０１の組み立て方法について説明する。中空のシャフト１０２の一方側から位相を合わせたカムピース１０６を圧入嵌合位置まで圧入する。その後続けて複数のカムピース１０６を順次圧入して、組み立てる。

このときカムピース１０６の内径がシャフト１０２の外径より小径であるため、カムピース１０６がシャフト１０２の圧入嵌合位置に到達するまでの間にシャフト１０２の外周面及びカムピース１０６の内周面に傷が発生するということがあった。この両圧入面の傷により、固着強度が低下することが考えられる。又、回転方向の強度を高めるためには締め代を大きくしなければならないので、カムピース１０６の残留応力が大きくなって疲労強度が低くなりカムシャフト１０１の耐久性が低下することが考えられる。加えて、カムピース１０６の位相を予め決めてシャフト１０２に圧入するが、圧入途中にカムピース１０６の位相がずれるということが考えられる。

また、組み立てカムシャフトには図１１に示す如く、カムピース２０６とシャフト２０２にスプラインを形成し、スプライン結合するものがある。このようなカムシャフト２０１においては、カムピース２０６の溝２０８がシャフト２０２の歯山２０４に圧入嵌合することによりカムピース２０６の回転を抑制することができ、更に位相も同時に決めることができるという利点がある。しかしこの場合、カムピース２０６の溝２０８がシャフト２０２の歯山２０４より小形であるため、圧入嵌合位置に到達するまでの間にシャフト２０２の歯山２０４及びカムピース２０６の溝２０８内に傷が発生するということがあった。

特開昭６２−１３０７２４号

解決しようとする問題点は、カムピースの軸孔にシャフトを圧入して組み立てるカムシャフトにおいては、締め代によりカムピースとシャフトとが固定されているためカムピースが圧入嵌合位置に到達するまでにシャフト外周とカムピースの内周とに傷が発生し、結合強度が低下する点である。

よって本発明は、組み立て工程において圧入面に傷が発生せず、結合強度が低下しないカムシャフト及びその組み立て方法を提供することを目的とする。

カムピースの軸孔にシャフトを圧入して組み立てるカムシャフトであって、カムピースの内周に溝が形成され、シャフトの外周に軸方向に間隔を置いて歯山が形成され、カムピースの溝とシャフトの歯山がスプライン結合するカムシャフトにおいて、シャフトの歯山はカムピースの溝に周方向に間隔を置いて圧入され、カムピースの溝は、シャフトの歯山が圧入嵌合する圧入嵌合歯溝と、シャフトの歯山より大形で歯山が圧入嵌合しない非圧入嵌合溝とよりなることを第一の特徴とする。

カムピースとシャフトはインボリュートスプライン結合することを第二の特徴とする。

カムピースとシャフトはセレーション結合することを第三の特徴とする。

カムピースは十二の倍数の圧入嵌合歯溝を有することを第四の特徴とする。

カムピースの軸孔にシャフトを圧入して組み立てるカムシャフトであって、カムピースの内周に溝が形成され、シャフトの外周に軸方向に間隔を置いて歯山が形成され、カムピースの溝とシャフトの歯山がスプライン結合し、シャフトの歯山はカムピースの溝に周方向に間隔を置いて圧入され、カムピースの溝は、シャフトの歯山が圧入嵌合する圧入嵌合歯溝と、シャフトの歯山より大形で歯山が圧入嵌合しない非圧入嵌合溝とよりなるカムシャフトの組み立て方法において、カムピースは、シャフトの歯山が形成されない平坦部を通過、及びシャフトの歯山がカムピースの非圧入嵌合溝を通過しシャフトの所定の位置に到達した後、カムピースを回転させて位相を合わせカムピースの圧入嵌合歯溝にシャフトの歯山を圧入することを特徴とする。

本発明の特徴によるカムシャフトによれば、カムピースの軸孔にシャフトを圧入して組み立てるカムシャフトであって、カムピースの内周に溝が形成され、シャフトの外周に軸方向に間隔を置いて歯山が形成され、カムピースの溝とシャフトの歯山がスプライン結合するカムシャフトにおいて、シャフトの歯山はカムピースの溝に周方向に間隔を置いて圧入され、カムピースの溝は、シャフトの歯山が圧入嵌合する圧入嵌合歯溝と、シャフトの歯山より大形で歯山が圧入嵌合しない非圧入嵌合溝とよりなるので、カムピースの圧入嵌合歯溝にシャフトの歯山の歯面が当接することにより回転方向の強度を高めることができるため、締め代を大きくしなくても回転方向の強度を高めることができ、加えて非圧入嵌合溝に残留応力を逃がすことができるので、疲労強度の低下が抑制される。

また、上記カムシャフトのカムピースとシャフトがインボリュートスプライン結合すると、シャフトの歯山の歯面とカムピースの圧入嵌合歯溝とがインボリュート曲線で圧接するため、カムピースとシャフトとの接触面が安定するのでガタが発生しない。

また、上記カムシャフトのカムピースとシャフトがセレーション結合すると、シャフトの歯山の歯面とカムピースの圧入嵌合歯溝とがセレーション面で圧接するため、カムピースとシャフトとの接触面が安定するのでガタが発生しない。

また、カムピースが十二の倍数の圧入嵌合歯溝を有すると、現在のエンジンは三気筒・四気筒・六気筒及び八気筒が主であるので、同一のシャフト及びカムピースで主な気筒数に対応した位相決めができるため、汎用性がある。

また、本発明の特徴によるカムシャフトの組み立て方法によれば、カムピースの軸孔にシャフトを圧入して組み立てるカムシャフトであって、カムピースの内周に溝が形成され、シャフトの外周に軸方向に間隔を置いて歯山が形成され、カムピースの溝とシャフトの歯山がスプライン結合し、シャフトの歯山はカムピースの溝に周方向に間隔を置いて圧入され、カムピースの溝は、シャフトの歯山が圧入嵌合する圧入嵌合歯溝と、シャフトの歯山より大形で歯山が圧入嵌合しない非圧入嵌合溝とよりなるカムシャフトの組み立て方法において、カムピースは、シャフトの歯山が形成されない平坦部を通過、及びシャフトの歯山がカムピースの非圧入嵌合溝を通過しシャフトの所定の位置に到達した後、カムピースを回転させて位相を合わせカムピースの圧入嵌合歯溝にシャフトの歯山を圧入するため、カムピースをシャフトに挿入してカムピースがシャフトの嵌合位置に到達した後、カムピースの圧入嵌合歯溝にシャフトの歯山が圧入されるので、カムピースの内周とシャフトの外周に傷が発生することはなく、結合強度が低下しない。

本発明の実施の形態を、添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。

図は本発明の実施例による組み立てカムシャフト１の実施例を表すもので、図１は組み立てカムシャフトの平面図、図２は図１の断面図、図３はカムシャフトの第一の組み立て状態を表す平面図、図４はカムシャフトの第二の組み立て状態を表す平面図、図５はカムシャフトの第三の組み立て状態を表す平面図、図６はカムシャフトの第四の組み立て状態を表す平面図、図７は図４のＡ−Ａ断面正面図、図８は図５のＢ−Ｂ断面正面図、図９は図６のＣ−Ｃ断面正面図である。

本発明の実施例によるカムシャフト１及びその組み立て方法について、図１乃至図９に基づいて説明する。

図１及び図２に示されるのは本発明の実施例によるカムシャフト１である。このカムシャフト１は中空で円筒状のシャフト２と、シャフト２に組み付けられる複数のカムピース６及びジャーナル１１と、シャフト２の両端に取り付けられる両端部材１２とを有している。カムピース２はベース円から突出するトップを有するカム形状を有し、ベース円と同心で軸方向に貫通する軸孔７を有する。またジャーナル１１は円盤状で、カムピース２と同様に軸方向に貫通する軸孔を有する。

上記シャフト２の外周におけるカムピース６及びジャーナル１１の圧入嵌合位置は、図３に示す如く、軸方向にスプラインが形成されるスプライン部３であり、スプライン部３には、図９に示す如く、各々歯山４が十二個、周方向に均一の間隔をおいて形成されている。またシャフト２の各スプライン部３間及び両端部はスプラインが形成されていない平坦部５である。カムピース６の軸孔７はスプライン孔であり、二十四個の溝が形成され、シャフト２の歯山４が圧入嵌合する圧入嵌合歯溝８と、圧入嵌合歯溝８より大形の非圧入嵌合溝９とが交互に形成され、シャフト２の歯山４とカムピース６の溝とは一歯置きに結合している。またシャフト２の平坦部５外径はカムピース６の二十四個の溝間に形成されるスプライン孔歯山１０内径より小径に形成され、シャフト２の歯山４はカムピース６の圧入嵌合歯溝８より若干大形で、非圧入嵌合溝９より若干小形である。

次に上記カムシャフト１の組み立て方法について図３乃至図９に基づいて説明する。まず図３に示す如く、予め一方端部に端部部材１２を装着させたシャフト２の他方端部から、カムピース６の非圧入嵌合溝９をシャフト２の歯山４が通過するように位相決めされたカムピース６を圧入する。このカムピース６は図４及び図７に示す如く、カムピース６のスプライン孔歯山１０内径よりシャフト２の平坦部５外径が小径であるため、シャフト２の平坦部５を通過するときはカムピース６のスプライン孔７はシャフト２に圧入されない状態である。またカムピース６がスプライン部３を通過するときは図５及び図８に示す如く、カムピース６の非圧入嵌合溝９をシャフト２の歯山４が通過するように位相決めされているので、カムピース６はシャフト２に圧入嵌合されることなく通過する。最後にシャフト２におけるカムピース６の圧入嵌合位置であるスプライン部３に最も近い位置の平坦部５である所定の位置にカムピース６が到達すると、カムピース６を回転させて完成品の位相に合わせた後、スプライン部３にカムピース６を圧入嵌合させる。つまり、図６及び図９に示す如くシャフト２の歯山４をカムピース６の圧入嵌合歯溝８に圧入嵌合させ、カムピース６とシャフト２とをスプライン結合させる。その後、連続してカムピース６及びジャーナル１１をシャフト２に挿入して上記の如き方法で圧入嵌合位置に圧入嵌合する。最後にシャフト２の他方端部に端部部材１２を装着して、図１に示す如きカムシャフト１の組み立てが完成する。

よって、上記の如きカムシャフト１によれば、カムピース６の軸孔７にシャフト２を圧入して組み立てるカムシャフトであって、カムピース６の内周に溝が形成され、シャフト２の外周に軸方向に間隔を置いて歯山４が形成され、カムピース６の溝とシャフト２の歯山４がスプライン結合するカムシャフト１において、シャフト２の歯山４はカムピース６の溝に周方向に間隔を置いて圧入され、カムピース６の溝は、シャフト２の歯山４が圧入嵌合する圧入嵌合歯溝８と、シャフト２の歯山４より大形でシャフト２の歯山４が圧入嵌合しない非圧入嵌合溝９とよりなるので、カムピース６の圧入嵌合歯溝８とシャフト２の歯山４との締め代によりカムピース６とシャフト２とが固定している。

また、カムシャフト１のカムピース６とシャフト２がインボリュートスプライン結合しているので、シャフト２の歯山４の歯面とカムピース６の圧入嵌合歯溝８とがインボリュート曲線で圧接するため、カムピース６とシャフト２との接触面が安定する。

また、カムピース６が十二個の圧入嵌合歯溝８を有するので、三及び四の倍数の気筒数のエンジンに対応した位相決めができる。

また、カムピース６の軸孔７にシャフト２を圧入して組み立てるカムシャフトであって、カムピース６の内周に溝が形成され、シャフト２の外周に軸方向に間隔を置いて歯山４が形成され、カムピース６の溝とシャフト２の歯山４がスプライン結合し、シャフト２の歯山４はカムピース６の溝に周方向に間隔を置いて圧入され、カムピース６の溝は、シャフト２の歯山４が圧入嵌合する圧入嵌合歯溝８と、シャフト２の歯山４より大形で歯山４が圧入嵌合しない非圧入嵌合溝９とよりなるカムシャフトの組み立て方法において、カムピース６は、シャフト２の歯山４が形成されない平坦部５を通過、及びシャフト２の歯山４がカムピース６の非圧入嵌合溝９を通過しシャフト２の所定の位置に到達した後、カムピース６を回転させて位相を合わせカムピース６の圧入嵌合歯溝８にシャフト２の歯山４を圧入するので、カムピース６がシャフト２の嵌合位置に到達した後にカムピース６の圧入嵌合歯溝８にシャフト２の歯山４が圧入される。

尚、上記実施例ではシャフト２は中空形状であるが、中空に限定されるわけではない。

また、上記実施例ではシャフト２の歯山４とカムピース６の溝は一歯置きに圧入嵌合しているが、一歯置きに限定されるわけではない。

本発明の実施例による組み立てカムシャフトの平面図である。図１の断面図である。本発明の実施例によるカムシャフトの第一の組み立て状態を表す平面図である。本発明の実施例によるカムシャフトの第二の組み立て状態を表す平面図である。本発明の実施例によるカムシャフトの第三の組み立て状態を表す平面図である。本発明の実施例によるカムシャフトの第四の組み立て状態を表す平面図である。図４のＡ−Ａ部分断面正面図である。図５のＢ−Ｂ部分断面正面図である。図６のＣ−Ｃ部分断面正面図である。従来の組み立てカムシャフトの部分断面正面図である。従来の他の組み立てカムシャフトの部分断面正面図である。

符号の説明

２シャフト
４歯山
６カムピース
７軸孔
８圧入嵌合歯溝
９非圧入嵌合溝

Claims

カムピース（６）の軸孔（７）にシャフト（２）を圧入して組み立てるカムシャフトであって、前記カムピース（６）の内周に溝が形成され、前記シャフト（２）の外周に軸方向に間隔を置いて歯山（４）が形成され、前記カムピース（６）の溝とシャフト（２）の歯山（４）がスプライン結合するカムシャフトにおいて、前記シャフト（２）の歯山（４）は前記カムピース（６）の溝に周方向に間隔を置いて圧入され、前記カムピース（６）の溝は、前記シャフト（２）の歯山（４）が圧入嵌合する圧入嵌合歯溝（８）と、前記シャフト（２）の歯山（４）より大形で前記シャフト（２）の歯山（４）が圧入嵌合しない非圧入嵌合溝（９）とよりなることを特徴とするカムシャフト。
前記カムピース（６）と前記シャフト（２）はインボリュートスプライン結合することを特徴とする請求項１記載のカムシャフト。
前記カムピース（６）と前記シャフト（２）はセレーション結合することを特徴とする請求項１記載のカムシャフト。
前記カムピース（６）は十二の倍数の歯溝を有することを特徴とする請求項１乃至４記載のカムシャフト。
カムピース（６）の軸孔（７）にシャフト（２）を圧入して組み立てるカムシャフトであって、前記カムピース（６）の内周に溝が形成され、前記シャフト（２）の外周に軸方向に間隔を置いて歯山（４）が形成され、前記カムピース（６）の溝とシャフト（２）の歯山（４）がスプライン結合し、前記シャフト（２）の歯山（４）は前記カムピース（６）の溝に周方向に間隔を置いて圧入され、前記カムピース（６）の溝は、前記シャフト（２）の歯山（４）が圧入嵌合する圧入嵌合歯溝（８）と、前記シャフト（２）の歯山（４）より大形で歯山（４）が圧入嵌合しない非圧入嵌合溝（９）とよりなるカムシャフトの組み立て方法において、前記カムピース（６）は、シャフト（２）の歯山（４）が形成されない平坦部（５）を通過、及びシャフト（２）の歯山（４）がカムピース（６）の非圧入嵌合溝（９）を通過し前記シャフト（２）の所定の位置に到達した後、前記カムピース（６）を回転させて位相を合わせ前記カムピース（６）の圧入嵌合歯溝（８）に前記シャフト（２）の歯山（４）を圧入することを特徴とするカムシャフトの組み立て方法。