JP2531656B2 - 往復動ピストン・エンジン用カム軸の製法 - Google Patents

往復動ピストン・エンジン用カム軸の製法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はピストンエンジンを往復動させるカム軸に関
する。さらに詳しくいえば、本発明は、新規なカム軸お
よび軸受、カムなどを個々の部品として作り込まれて固
定されているカム軸を製作する新規な方法である。
〔従来の技術〕
フリードリツヒ・ジヨーダン（Friedlich Jardan）に
1983年５月10日付けで与えられた米国特許第4,382,390
号、「往復動ピストンエンジン用カム軸」は、軸受、カ
ムなどを個々の部品として作り、管に固定したカム軸を
示している。ジヨーダンのカム軸においては、管を油圧
装置またはゴム装置によつて膨脹させて、管の外側壁を
カムおよび軸受リングの内側表面の形と一致させる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、ジヨーダンのカム軸を作ることにある大きな
欠点は、カムの内側の管の壁の軸線が管の残部の壁の軸
線から完全にずれていることである。従つて、中空軸を
広げてもカムに著しい変形が生じないことを確実にする
ために複数のカムをそれらの外形に対応するダイスに挿
入することが必要である。
〔問題点を解決するための手段〕
簡単に記載すると、このカム軸は、複数の円周方向に
間隔をあけて軸方向に伸びる突起が外側表面にある回転
可能な管を備えている。これらの突起は、管の壁の数個
所の部分を管の軸線から離れる方向に膨脹させることに
よつて形成される。軸方向に間隔をおいた伝動部材が管
のまわりに取付けられる。各伝動部材には、円周方向に
間隔をおいて、軸方向に伸びるみぞがそれらの内面にあ
る。管の突起は電動部材のみぞの中に突起の頂上部とみ
ぞの底部との間にすきまを残した状態で伸び入つて、伝
動部材を管に恒久的に固着する。
簡単に記載すると、カム軸の新規な製法は、伝動部材
を回転可能な管に軸方向に間隔をおいて置くことを含ん
でいる。各伝動部材には、それらの内面に円周方向に間
隔をおいて軸方向に伸びるみぞがある。管の壁の数個所
の部分を管の軸線から離れる方向に膨脹させて、伝動部
材の内面にあるみぞに入れる。
〔実施例〕
以下の詳細な説明および図面を参照することによつて
本発明およびその多くの利点をさらに理解できる。
各図面およびさらに詳しくは第１図を参照すると、カ
ム軸の製作は、伝動部材であるカム10および12並びに軸
受リング14（一つの軸受リングだけ示してある）を管13
の上を通して所望の場所にすべらすことによつて達成さ
れる。カムおよび軸受リングは、互いに軸方向に間隔を
あけており、それらの所望の軸方向および半径方向の位
置にきちつと保持されている。
各カムの内面と、軸受リングの内面は、管13の外径よ
り十分大きな内径を有し、.025mm（.001インチ）から.2
5mm（.01インチ）にわたる管対カム隙間および管対軸受
リング隙間を与える。
カム10の内面およびカム12の内面は、それぞれ円周方
向に間隔をおいて、カム10および12を完全に通して軸方
向に伸びるみぞ22および24をもつている。同様に、軸受
リング14の内面は、円周方向に間隔をおいて軸受リング
14を完全に通して伸びるみぞ26をもつている。
カムおよび軸受リングを管に恒久的に固着するために
は、管の壁の数個所の部分を管の軸線から離れる方向に
カムおよび軸受リングの内面にあるみぞの中に膨脹させ
る。第４図ないし第６図に示した実施例においては、管
の数個の部分を機械的に膨脹させてある。
第４図に示したように、エキスパンダ工具36が管13を
半ば突き通して動かされた後の状態で示されている。エ
キスパンダ工具36は、軸受リング14とカム12を通り抜け
て軸方向に動かされたものである。もちろん、カム軸を
完全に作るためには、エキスパンダ工具36がカム10を通
り抜けた後に操作を完了する。複数の円周方向に離れた
半球形の硬質材料の突起28がエキスパンダ工具36の一端
の近くでエキスパンダ軸に埋められている。突起28の実
効直径は、管13の内径より十分に大きく、突起に管13の
一部分をカムのみぞと軸受リングのみぞの中に膨脹させ
てカムと軸受リングを管に恒久的に固着する。
第５図に示されているように、半球形硬質材料の突起
28は、それらの突起が管の内部でカムまたは軸リングの
ところを通り抜けるとき、硬質材料の突起28が軟い管材
料をみぞの中に膨脹させるように位置決めされている。
膨脹した結果、管13の円周全体が外方に動かされる。管
13の初期直径とカムおよび軸受リングの内面との間にわ
ずかな差があるため、管の外面は、カムおよび軸受リン
グの内面をしつかり押しつける。
ピストンエンジンを往復動させる完成したカム軸は外
面に複数の円周方向に間隔をおいて軸方向に伸びる突起
30（第６図参照）をもつた回転可能な管13を備えること
になる。もちろん、これらの突起は、管の壁の数個所の
部分を管の軸線から離れる方向に膨脹させることによつ
て形成される。すなわち、カムの軸線と軸受リングの軸
線は、管13の残部の軸線と同じである。これは、フリー
ドリツヒ・ジヨーダンに1983年５月10日に与えられた米
国特許第4,382,390号「往復動ピストン・エンジン用カ
ム軸」に示されたカム軸ときわだつて相違する点であ
る。管の突起は、カムと軸受の中にみぞの底部との間に
すきまのある状態で伸び込んでカムと軸受リングを管に
恒久的に固着している。
特定の例として、管13は、カム軸の意図した用途に従
つて、壁厚が3.17mm（.125インチ）から3.81mm（.150イ
ンチ）にわたり、外径が25.4mm（１インチ）から31.7mm
（１−1/4インチ）にわたつていてもよい。例えば、自
動車およびデイーゼル用のカム軸は、その他の目的のも
のより大きいであろう。管対カム隙間および管対軸受リ
ング隙間は、.0254mm（.001インチ）から.254mm（.010
インチ）にわたつている。カムにあるみぞおよび軸受リ
ングにあるみぞは、約.508mm（.020インチ）の深さで、
3.2mm（1/8インチ）から6.4mm（1/4インチ）にわたる半
径をもつていてもよい。エキスパンダ工具36は、管13の
内径より約.508mm（.020インチ）小さい外径を有し、突
起が管13の内径より約2.032mm（.080インチ）大きくな
るであろう。
管13は、最大硬さがRC40である成形可能な鋼で作られ
るのが好ましい。カムは、最小硬さをRC58になるように
焼入れ可能な鋼で作られるのが好ましい。適当量の炭素
（例えば0.8％）を含むようにした合金鋼（例えば、Mn
0.10〜0.25％、Mo0.50〜0.60％、Ni1.75〜1.90％、Cu0.
15max）の粉末鍛造品もまたカムとして用いて好結果を
得た。軸受リングは、プシユと共存できる鋼または鉄で
あるのが好ましい。これも見掛け硬さがRB90の粉末冶金
リングを用いた。
〔発明の効果〕
本願発明の製法によれば、特定のエキスパンダ工具を
用意するだけで、従来技術のようにダイスなどを用意す
る必要がないので、製造設備が簡単である。
伝動部材のぞみの形状及びエキスパンダ工具の突起の
形状・寸法は、管の突起を膨張させるときに管の突起の
両立上り部が伝動部材の両端縁部を押圧して、管の突起
の頂上部が伝動部材のみぞの底部を押圧しないように設
定されているので、管を膨張させるのに大きな力を必要
としない。したがって、従来技術で使用を好ましいとさ
れていたバックアップリングを伝動部材の回りに用いる
ことを不用にするだけでなく、バクアップリングなどを
用いないということが、逆に、伝導部材を若干弾性膨張
させ、エキスパンダ工具によって突起を形成した後に伝
動部材に収縮する力（弾性収縮力）を与えて、伝動部材
の中空管への固着力を大きくする効果がある。
また、エキスパンダ工具の突起の頂部の形状が半球形
の曲面なので、加工後エキスパンダ工具の引き抜きを容
易にできるようになっているので、繰返し操作が可能で
作業効率が良いという効果がある。
さらに、本願発明の製法によって得られるカム軸は、
伝導部材のみぞの形状を縁の一部を含む凹形状とし、同
様に中空管の突起の形状を円の一部を含む凸形状とし、
中空管の突起の頂上部とみぞの低部との間にすきまがあ
る状態でみぞの両端縁部が突起の立上り部を絶えず押圧
する構成となる。この構成における伝動部材のみぞの底
部と中空管の突起の頂上との間のすきまがあることによ
って、加工時に伝導部材がわずかに弾性変形したことに
基づく管に対する締め付け力が確実かつ有効に伝導部材
のみぞの両端縁部に作用し、伝動部材の中空管の間に相
対回転力が働いても伝動部材のみぞの両端縁部の押圧効
果によって伝動部材と中空管の相対回転を確実に防止で
きるカム軸が得られるのである。
【図面の簡単な説明】
第１図は、管の上を滑らした軸方向に間隔をおいたカム
と軸受リングを示す縦断面図、 第２図は、第１図の線２−２に沿い、矢印の方向に見た
断面図、 第３図は、第１図の線３−３に沿い、矢印の方向に見た
断面図、 第４図は、エキスパンダ工具を管を半ば通り抜けさせ
て、管の縦の数個所の部分を変位させた後の部品を示す
カム軸を通る縦断面図、 第５図は、第４図の線５−５に沿い矢印の方向に見た断
面図、および 第６図は、管の突起をカムのみぞの中に組合せた配置を
示す、拡大寸法の断面図である。 種々の図において、同様の部品を同様の番号で表わして
いる。 10,12……カム、14……軸受リング、 22,24,26……みぞ、28……突起、 36……エキスパンダ工具。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヨン・パトリク・クツク アメリカ合衆国コネチカツト州シムスバ リイ．ウインドハム・ドライブ44 (72)発明者 ジエフリイ・エイ・クラーク アメリカ合衆国コネチカツト州リバート ン．ピーオーボツクス78 (56)参考文献 特開 昭53−102861（ＪＰ，Ａ) 特公 昭46−21299（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭56−506（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】回転可能な管上に軸方向に間隔をおいて配
    設された伝動部材を有するカム軸を製作する方法であっ
    て、該方法が、 １本の中空管を用意する工程と、 各々が円筒形内表面を有し、前記内表面に円周方向に間
    隔をあけて軸方向に伸び、前記伝動部材の軸線に直角な
    断面の形状が円の一部を含む凹形状のみぞを備えている
    複数の伝動部材を用意する工程と、 前記伝動部材を前記中空管の回りに軸方向に間隔をあけ
    て配置する工程と、 前記中空管に配置した各前記伝動部材にある各前記みぞ
    を軸方向に一直線に揃える工程と、 各前記伝動部材にある各みぞの位置に対応する角度位置
    に円周方向に離して配置され、頂部が実質上半球形曲面
    の一部の形状に形成された硬質材料製突起を有するエキ
    スパンダ工具を用意する工程と、 前記突起の各々を前記みぞの各々と軸方向に一直線に揃
    えて配置し、エキスパンダ工具を前記中空管に軸方向に
    挿入して前記中空管の壁面の各部分を、該管の軸線に直
    角な断面が円の一部を含む凸形状の突起として、前記伝
    動部材の前記みぞの内部に膨張させる工程と、 を含む伝動部材を有するカム軸の製法であって、 前記管の突起を前記みぞの内部に膨張させたとき、前
    記管の突起の立上り部が、前記みぞの両端縁部を押圧
    し、前記管の突起が該突起の頂上部と前記みぞの底部と
    の間にすきまを残した状態で、前記みぞの中に伸び込む
    ように前記エキスパンダ工具の突起の形状および寸法が
    設定されていることを特徴とする往復動ピストンエンジ
    ン用カム軸の製法。
  2. 【請求項２】前記突起が半球形である特許請求の範囲第
    １項に記載のカム軸の製法。
  3. 【請求項３】前記伝動部材がカムを含む特許請求の範囲
    第１項に記載のカム軸の製法。
  4. 【請求項４】前記伝動部材が軸受リングを含む特許請求
    の範囲第１項に記載のカム軸の製法。
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