JP2007125677A - ギヤの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】中空の本体の外周面に形成されたスプラインと同スプラインの形成部分において本体の内外を貫通する貫通孔とを有するギヤの製造方法において、スプラインの噛合を好適に行わせることのできるギヤの製造方法を提供する。
【解決手段】スライダギヤ１０は、中空の本体の外周面に形成された入力用ヘリカルスプライン１０ａと同スプライン１０ａの形成部分において本体の内外を貫通するピン挿入孔１０ｈとを有する。スライダギヤ１０の製造方法は、中実の第１粗形状部材１１の外周面に鍛造により凹部１２ｂを形成する工程と、凹部１２ｂを含む第２粗形状部材１２の外周面に入力用ヘリカルスプライン１０ａを形成する工程と、中実の第３粗形状部材１３を中空に加工することにより凹部１２ｂをピン挿入孔１０ｈに加工する工程とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ギヤの製造方法に関する。

内燃機関の一般的な動弁機構は、バルブスプリングによって閉弁方向に付勢された機関バルブ（吸・排気バルブ）を、カムシャフトのカムによって直接、又はロッカーアーム等を介して押下げて開弁させる構成を採用している。この動弁機構によって機関バルブを作動させる場合、機関バルブの開弁期間（カムの作用角）や最大リフト量といったリフトに関する特性（以下、バルブ特性という）は、機関運転状態に拘わらず一定である。これに対し、近年では機関バルブのバルブ特性を機関運転状態に応じて可変とする可変動弁機構を内燃機関に搭載することが提案されている。

こうした可変動弁機構の１つとして、ロッカシャフト、コントロールシャフト、入力アーム、出力アーム及びスライダギヤを備え、機関バルブの最大リフト量および開弁期間を変更するものがある（特許文献１参照）。図３に示すように、この可変動弁機構では、シリンダヘッド（図示略）に中空のロッカシャフト１００が固定されている。このロッカシャフト１００の内部には軸方向に摺動可能な状態でコントロールシャフト１０１が挿入されており、入力用ヘリカルスプライン１０２ａと出力用ヘリカルスプライン１０２ｂとが形成されたスライダギヤ１０２がロッカシャフト１００の外周に設けられている。入力用ヘリカルスプライン１０２ａの形成部分には、ピン挿入孔１０２ｃが形成されている。ピン挿入孔１０２ｃから係止ピン１０４が挿入されて、ロッカシャフト１００に形成された長孔１００ａ及びスライダギヤ１０の内部に配設されたブッシュ１０７の孔１０７ａを通じて、その挿入された側の端部がコントロールシャフト１０１に形成されたピン穴１０１ａに挿入されている。また、スライダギヤ１０２の入力用ヘリカルスプライン１０２ａと出力用ヘリカルスプライン１０２ｂの外周には、それぞれ入力アーム１０５と出力アーム１０６が設けられている。入力アーム１０５及び出力アーム１０６の内部にはそれぞれヘリカルスプライン１０５ａ，１０６ａが形成されている。入力アーム１０５に形成されたヘリカルスプライン１０５ａにはスライダギヤ１０２の入力用ヘリカルスプライン１０２ａが噛合されるとともに、出力アーム１０６に形成されたヘリカルスプライン１０６ａには出力用ヘリカルスプライン１０２ｂが噛合されている。

上記可変動弁機構では、内燃機関のカムシャフトに設けられたカムによって入力アーム１０５が揺動される。この揺動はスライダギヤ１０２を介して出力アーム１０６に伝達され、同出力アーム１０６が揺動する。そして、出力アーム１０６の揺動がロッカーアーム（図示略）を介して機関バルブ伝達されて、同機関バルブがバルブスプリングに抗して押下げられる。

上記可変動弁機構は、機関バルブのバルブ特性を変更する際には以下のように動作する。図４に示すように、コントロールシャフト１０１とスライダギヤ１０２とは、係止ピン１０４及びブッシュ１０７によって連結されている。したがって、コントロールシャフト１０１が軸方向（図の矢印の方向）へ移動すると、その移動に連動してスライダギヤ１０２が軸方向へ移動させられる。その結果、入力アーム１０５及び出力アーム１０６の相対位相差がヘリカルスプラインによって変更され、それに伴い機関バルブのバルブ特性が変更される。

ところで、上述したスライダギヤ１０２は、図５に示す手順によって製造される。なお、同図５では、スライダギヤ１０２の断面構造を示しているが、実際にはスライダギヤ１０２の全体形状が一体で形成される。

まず、粗形状部材１０８が形成される（図５（ａ））。続いて、この粗形状部材１０８に、入力用ヘリカルスプライン１０２ａ及び出力用ヘリカルスプライン１０２ｂを転造により形成する（図５（ｂ））。こうして入力用ヘリカルスプライン１０２ａ及び出力用ヘリカルスプライン１０２ｂを形成した後、コントロールシャフト１０１を挿入するための貫通孔１０２ｄ及びブッシュ１０７を配設するための周溝１０２ｅを切削加工により形成する（図５（ｃ））。その後、入力用ヘリカルスプライン１０２ａの形成された部材の外周面から内部の周溝１０２ｅに向けてドリル等を用いた切削加工によりピン挿入孔１０２ｃを形成する（図５（ｄ））。
特開２００４−３１６５７１号公報

ところが、上記のように入力用ヘリカルスプライン１０２ａの形成された部材の外周面から内部に向けて切削加工によりピン挿入孔１０２ｃを形成すると、スライダギヤ１０２の外周面にバリが発生する。このバリがスライダギヤ１０２の入力用ヘリカルスプライン１０２ａと入力アーム１０５のヘリカルスプライン１０５ａとの噛合いに干渉すると、スライダギヤ１０２と入力アーム１０５とが円滑に相対移動することができなくなる。その結果、入力アーム１０５と出力アーム１０６との相対位相を適切に変化させることができなくなり、機関バルブのバルブ特性が目標からずれるおそれがある。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、中空の本体の外周面に形成されたスプラインと同スプラインの形成部分において本体の内外を貫通する貫通孔とを有するギヤの製造方法において、スプラインの噛合を好適に行わせることのできるギヤの製造方法を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、中空の本体の外周面に形成されたスプラインと同スプラインの形成部分において前記本体の内外を貫通する貫通孔とを有するギヤの製造方法であって、中実の本体の外周面に鍛造により凹部を形成する工程と、前記凹部を含む前記本体の外周面に前記スプラインを形成する工程と、前記中実の本体を中空に加工することにより前記凹部を前記貫通孔に加工する工程とを有することを要旨としている。

鍛造は、加熱して軟化した部材を塑性変形させて成形する加工方法の一種である。このような加工方法を用いれば、加工時に発生するバリを少なくさせることができる。
この点、上記工程によれば、中実の本体の外周面に鍛造により凹部を形成するため、同凹部を形成する際に、中実の本体の外周面にバリが発生することを抑制することができる。また、本体を中空に加工することにより凹部を貫通孔に加工するため、貫通孔を形成した後も、外周面にバリが発生することを抑制することができる。その結果、中空の本体の外周面に形成されたスプラインと同スプラインの形成部分において本体の内外を貫通する貫通孔とを有するギヤにおいて、スプラインの噛合を好適に行わせることのできるギヤを製造することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のギヤの製造方法において、前記スプラインは転造により形成されることを要旨としている。
転造は、冷間加工又は熱間加工によって、素材を回転させながら型で圧力を加えて成形する加工方法である。このような加工方法は、加工時に発生するバリを少なくすることができる。

この点、上記工程によれば、スプラインは転造により形成されるため、同スプラインを形成する際に凹部にバリが発生することを抑制することができる。その結果、ギヤの外周面に形成されるバリの発生を一層抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のギヤの製造方法において、前記中実の本体を中空に加工することにより前記凹部を前記貫通孔に加工する工程は、前記中実の本体を切削加工で中空に加工する際に前記凹部の底部を削除することにより同凹部を前記貫通孔に加工する工程であることを要旨としている。

具体的には、請求項３に記載の発明によるように、中実の本体を切削加工で中空に加工する際に凹部の底部を削除することにより同凹部を貫通孔に加工するといった工程を採用することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のギヤの製造方法において、前記ギヤは、内燃機関のバルブ特性を変更する可変動弁機構に用いられるスライダギヤであって、前記中空の本体に軸方向に移動可能な状態でコントロールシャフトが挿入され、前記貫通孔に挿入されたピンにより前記コントロールシャフトと前記ギヤとが連結され、前記外周面に形成されたヘリカルスプラインにアームの内周面に形成されたヘリカルスプラインが噛合され、前記コントロールシャフトの軸方向の移動に基づいて前記ギヤと前記アームとが相対回動することにより内燃機関のバルブ特性が変更されることを要旨としている。

同工程によれば、円滑な相対回動が要求される可変動弁機構のスライダギヤにおいて、ヘリカルスプラインの噛合を好適に行わせることができる。

以下、本発明を可変動弁機構におけるスライダギヤの製造方法として具体化した実施形態について図１及び図２を参照して説明する。
まず、本実施形態にかかる可変動弁機構のスライダギヤの構造について図１の断面斜視図を参照して詳細に説明する。

図１に示すように、スライダギヤ１０は略円筒状に形成されるとともに、外周面中央には右ねじの螺旋状に入力用ヘリカルスプライン１０ａが形成されている。この入力用ヘリカルスプライン１０ａの軸方向の一方には小径部１０ｂを挟んで左ねじの螺旋状に第１出力用ヘリカルスプライン１０ｃが形成されている。入力用ヘリカルスプライン１０ａの軸方向の他方には小径部１０ｄを挟んで左ねじの螺旋状に第２出力用ヘリカルスプライン１０ｅが形成されている。なお、２つの出力用ヘリカルスプライン１０ｃ，１０ｅは同じ外径であるが、これらの外径は入力用ヘリカルスプライン１０ａの外径よりも小さく形成されている。さらに、スライダギヤ１０の内部には、軸方向に貫通孔１０ｆが形成されるとともに、軸方向において入力用ヘリカルスプライン１０ａの位置に周方向へ延びる周溝１０ｇが形成されている。入力用ヘリカルスプライン１０ａの形成部分には、周溝１０ｇと外部とを連通するピン挿入孔１０ｈが軸方向に対して垂直に形成されている。

続いて、上記スライダギヤ１０を製造する工程について図２を参照して詳細に説明する。なお、図２（ａ）〜（ｄ）は、スライダギヤを製造する工程における第１工程〜第４工程をそれぞれ示している。

第１工程においては、図２（ａ）に示すように、略円柱状の中実の第１粗形状部材１１が鍛造により形成される。この第１粗形状部材１１の中央には大径部１１ａが形成されており、大径部１１ａの軸方向の一方には小径部１１ｂを挟んで中径部１１ｃが形成されている。大径部１１ａの軸方向の他方には小径部１１ｄを挟んで中径部１１ｅが形成されている。

第２工程においては、図２（ｂ）に示すように、中実の第１粗形状部材１１における大径部１１ａの外周面に凹部１２ｂが鍛造により形成される（第２粗形状部材１２の形成）。凹部１２ｂは、第１粗形状部材１１の軸方向に対して垂直に形成されるとともに、図１におけるピン挿入孔１０ｈの延びる長さ、すなわち周溝１０ｇ部分におけるスライダギヤ１０の厚みよりも深く形成されている。

第３工程においては、図２（ｃ）に示すように、上記第２粗形状部材１２における大径部１２ａに入力用ヘリカルスプライン１０ａが転造により形成されるとともに、中径部１１ｃ，１１ｅに出力用ヘリカルスプライン１０ｃ，１０ｅが転造により形成される（第３粗形状部材１３の形成）。なお、上記入力用ヘリカルスプライン１０ａは右ねじの螺旋状に形成されるとともに、上記出力用ヘリカルスプライン１０ｃ，１０ｅは左ねじの螺旋状に形成される。

第４工程においては、図２（ｄ）に示すように、上記第３粗形状部材１３の中実の内部に軸方向に延びる貫通孔１０ｆが切削加工により形成される。その後、第３粗形状部材１３の軸方向において上記凹部１２ｂの位置に周方向へ延びる周溝１０ｇが切削加工により形成される（スライダギヤ１０の完成）。ここで、周溝１０ｇを形成する切削加工に伴い、上記凹部１２ｂの底部が削除されるため、同凹部１２ｂがピン挿入孔１０ｈに加工されることとなる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に列記する作用効果が得られる。
（１）中実の第１粗形状部材１１における大径部１１ａの外周面に鍛造により凹部１２ｂを形成するため、同凹部１２ｂを形成する際に、同大径部１１ａの外周面にバリが発生することを抑制することができる。また、第３粗形状部材１３に貫通孔１０ｆ及び周溝１０ｇを形成する際に、凹部１２ｂの底部を削除することにより同凹部１２ｂを貫通孔１０ｆに加工するため、貫通孔１０ｆ及び周溝１０ｇを形成した後も外周面にバリが発生することを抑制することができる。その結果、中空の本体の外周面に形成された入力用ヘリカルスプライン１０ａと同スプライン１０ａの形成部分において本体の内外を貫通するピン挿入孔１０ｈとを有するギヤにおいて、スプラインの噛合を好適に行わせることのできるスライダギヤ１０を製造することができる。

（２）第３工程において、入力用ヘリカルスプライン１０ａは転造により成形されるため、同スプライン１０ａを形成する際に凹部１２ｂにバリが発生することを抑制することができる。その結果、スライダギヤ１０の外周面に形成されるバリの発生を一層抑制することができる。

（３）円滑な相対回動が要求される可変動弁機構のスライダギヤ１０において、ヘリカルスプラインの噛合を好適に行わせることができる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記実施形態では、第２粗形状部材１２の外周面に入力用ヘリカルスプライン１０ａを形成する第３工程の後に、第３粗形状部材１３に貫通孔１０ｆ及び周溝１０ｇを加工する第４工程が行われていたが、同第４工程を同第３工程の前に行うようにしてもよい。

・上記実施形態では、入力用ヘリカルスプライン１０ａは転造により形成されていたが、他の加工方法、例えば鍛造や切削加工により入力用ヘリカルスプライン１０ａを形成してもよい。

・上記実施形態では、第４工程において、周溝１０ｇを形成する際に凹部１２ｂをピン挿入孔１０ｈに加工していたが、凹部１２ｂが更に深く形成された場合には貫通孔１０ｆを形成する際に凹部１２ｂをピン挿入孔１０ｈに加工してもよい。要するに、凹部を貫通孔へと加工する際に、ギヤ本体の外周面を加工しない加工方法であれば、ギヤ本体の外周面にバリが発生することを抑制することができる。

・上記実施形態では、入力用ヘリカルスプライン１０ａの形成部分に１つのピン挿入孔１０ｈを形成したが、このようなギヤ本体の内外を貫通する貫通孔を複数形成してもよい。

本発明にかかるギヤの製造方法により製造されるスライダギヤの断面斜視図。 （ａ）〜（ｄ）図１のスライダギヤの製造工程を示す断面斜視図。 （ａ），（ｂ）従来の可変動弁機構の分解斜視図。 図３の可変動弁機構の断面斜視図。 （ａ）〜（ｄ）図３のスライダギヤの製造工程を示す断面斜視図。

符号の説明

１０，１０２…スライダギヤ、１０ａ，１０２ａ…入力用ヘリカルスプライン、１０ｂ，１０ｄ，１１ｂ，１１ｄ…小径部、１０ｃ，１０ｅ，１０２ｂ…出力用ヘリカルスプライン、１０ｆ，１０２ｄ…貫通孔、１０ｇ，１０２ｅ…周溝、１０ｈ，１０２ｃ…ピン挿入孔、１１，１２，１３，１０８…粗形状部材、１１ａ，１２ａ…大径部、１１ｃ，１１ｅ…中径部、１２ｂ…凹部、１００…ロッカシャフト、１００ａ…長孔、１０１…コントロールシャフト、１０１ａ…ピン孔、１０４…係止ピン、１０５…入力アーム、１０５ａ，１０６ａ…ヘリカルスプライン、１０６…出力アーム、１０７…ブッシュ、１０７ａ…孔。

Claims (4)

1. 中空の本体の外周面に形成されたスプラインと同スプラインの形成部分において前記本体の内外を貫通する貫通孔とを有するギヤの製造方法であって、
   中実の本体の外周面に鍛造により凹部を形成する工程と、前記凹部を含む前記本体の外周面に前記スプラインを形成する工程と、前記中実の本体を中空に加工することにより前記凹部を前記貫通孔に加工する工程とを有する
   ことを特徴とするギヤの製造方法。
2. 請求項１に記載のギヤの製造方法において、
   前記スプラインは転造により形成される
   ことを特徴とするギヤの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のギヤの製造方法において、
   前記中実の本体を中空に加工することにより前記凹部を前記貫通孔に加工する工程は、前記中実の本体を切削加工で中空に加工する際に前記凹部の底部を削除することにより同凹部を前記貫通孔に加工する工程である
   ことを特徴とするギヤの製造方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のギヤの製造方法において、
   前記ギヤは、内燃機関のバルブ特性を変更する可変動弁機構に用いられるスライダギヤであって、
   前記中空の本体に軸方向に移動可能な状態でコントロールシャフトが挿入され、前記貫通孔に挿入されたピンにより前記コントロールシャフトと前記ギヤとが連結され、前記外周面に形成されたヘリカルスプラインにアームの内周面に形成されたヘリカルスプラインが噛合され、前記コントロールシャフトの軸方向の移動に基づいて前記ギヤと前記アームとが相対回動することにより内燃機関のバルブ特性が変更される
   ことを特徴とするギヤの製造方法。

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