JP4107641B2

JP4107641B2 - 回転部材の固着構造

Info

Publication number: JP4107641B2
Application number: JP2002123741A
Authority: JP
Inventors: 光功寺村; 仁柘植; 保山本
Original assignee: Otics Corp
Current assignee: Otics Corp
Priority date: 2002-04-25
Filing date: 2002-04-25
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2022-04-25
Also published as: JP2003314576A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転部材をシャフトに固着させるための固着構造に関し、例えば、自動車用エンジンにおいてバルブの開閉を行なうカムシャフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の回転部材の固着構造としては、例えば、実開平７−３５７０６号公報に開示の技術があった。これは、図１２および図１３に示すように、カムピース１の軸孔２の孔壁に凹部３を設け、その凹部３に、シャフト部材４がバルジ加工により膨出する際の膨出部５を受け止めさせ、もってカムピース１をシャフト部材４に固着させるものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の技術は、カムピース１がバルジ加工による加圧の影響を直接に受けるため、カムピース１のカム面の形状が変形することがあった。そのため、有効にカム作用を発揮させるには、カム面を当初形態に回復させる必要があり、その結果、カムピース１の研磨工程を付加せざるを得ないといった問題があった。
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、研磨工程を省略して作業負担を軽減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、パイプ材よりなるシャフトと、このシャフトが挿通される軸孔を有し、その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とからなり、この回転部材を前記シャフトに対して固着するに際し、前記シャフトを加圧して、前記シャフトの対応部分を径方向外方へ膨出させて膨出部を生じさせて前記回転部材を前記シャフトに固着させるようにした回転部材の固着構造であって、前記回転部材における軸方向の長さ寸法の内外に、前記膨出部を生じさせるようにするとともに、内側の膨出部は前記軸孔の孔壁に凹設された逃がし凹部内に収容されるようにする一方、外側の膨出部は前記回転部材に設けられた被圧着部に圧着するようにし、前記回転部材の軸孔の孔周りに、前記回転部材の左右の各側面から軸方向外方へ突出する突出部を設け、前記被圧着部を、前記突出部の内壁面領域に形成する構成としたところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記突出部は、前記孔周りの全周から突出するように設けられるところに特徴を有する。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記突出部の内壁面は、多角形状に縁取られているところに特徴を有する。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のものにおいて、前記突出部と前記シャフトとの嵌合対向面において、いずれか一方にはキー、他方には前記キーと嵌合するキー溝が設けられてい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＞
回転部材の内側に生じる膨出部は、軸孔の孔壁に凹設された逃がし凹部内に収容され、回転部材の外側に生じる膨出部は、回転部材に設けられた被圧着部に圧着するため、シャフトが膨出すると、回転部材の外側における被圧着部には相当な応力が生じるが、回転部材の内側には形状変形させるような応力が生じない。よって、従来と異なり、回転部材の摺動面等の研磨工程を省略できるので、作業負担が軽減される。
【００１２】
＜請求項２の発明＞
突出部が孔周りの全周から突出するように設けられるため、突出部の外周面をジャーナル面として利用することもできる。
【００１３】
＜請求項３の発明＞
このように突出部の内壁面が多角形状に縁取られていると、突出部および回転部材がシャフトに対して軸周りに摺動するのが防止される。
【００１４】
＜請求項４の発明＞
突出部とシャフトとの嵌合対向面において、いずれか一方にはキー、他方にはキーと嵌合するキー溝が設けられているため、突出部および回転部材は、シャフトに対して周方向に位置決めされる。
【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４によって説明する。
本発明に係る回転部材の固着構造としては、例えば、自動車用エンジンのバルブの開閉を行なうためのカムをシャフトに固着させる構造がある。
【００１７】
回転部材としてのカム１０は、全体として略卵形状をなす板状体であり、厚み方向（軸方向）に貫通して軸孔１１を有し、軸孔１１にはパイプ材よりなるシャフト２０が挿通されるものである。軸孔１１の孔壁には、全周に亘って逃がし凹部１２が凹設されている。この逃がし凹部１２は、後述するように、シャフト２０が加圧されて径方向外方へ膨出する際に、シャフト２０の膨出部２１を収容するためのものであり、奥行き寸法をやや大きめにとってある。
【００１８】
また、カム１０の軸孔１１の孔周りには、その全周から軸方向外方へ突出する突出部３０が設けられている。図示実施の形態の場合、突出部３０は、カム１０の左右の各側面から、軸孔１１と連通しつつ突出形成される一対の筒状体である。図３に示すように、突出部３０の内壁面は、６角形状に縁取られており、中心軸を挟んで互いに向き合う対向面間の距離が膨出前におけるシャフト２０の外径とほぼ一致するよう設定されている。シャフト２０を膨出させる前、シャフト２０と、そのシャフト２０に対応位置する突出部３０との間には、空隙Ｑが形成されている。また、図４に示すように、突出部３０の内壁面は、膨出部２１に圧着される被圧着部３１として構成され、シャフト２０の対応部分が径方向外方へ膨出する際の圧力を直接に受け止める部分となる。さらに、突出部３０の内壁面は、開口部近傍より拡径して外部に臨むテーパ状の開口縁部３２を有している。開口縁部３２は、挿通されるシャフト２０を突出部３０内に案内する他、シャフト２０の膨出部２１と係止して、カム１０がシャフト２０に対して軸方向へ変位するのを阻止している。
【００１９】
次に、カム１０および突出部３０をシャフト２０に固着させる際の製造手順について説明する。
まず、シャフト２０に対しカム１０および突出部３０を嵌め込む。次いで、シャフト２０内に例えば高圧流体を導入してシャフト２０を加圧（いわゆるバルジ加工）する。すると、図２に示すように、シャフト２０は、カム１０の逃がし凹部１２と対応する部分が径方向外方へ膨出し、その膨出部２１が逃がし凹部１２内に収容される。このとき、膨出部２１は、逃がし凹部１２の孔壁と当接していない。一方、シャフト２０は、突出部３０の内壁面と対応する部分が径方向外方へ膨出し、その膨出部２１が空隙Ｑ内に充満して内壁面を圧着する。その結果、カム１０は、シャフト２０に対して軸周りの摺動が阻止されるようになる。また、膨出部２１と左右の開口縁部３２が係止することにより、カム１０は、シャフト２０に対する軸方向の変位も阻止されるようになり、もってシャフト２０に対して変位不能に確実に固着されるようになる。
【００２０】
シャフト２０の膨出により、突出部３０の内壁面における被圧着部３１には相当な応力が生じる一方で、カム１０側は、膨出部２１が逃がし凹部１２に収容されるため、形状変形するような応力が生じない。よって、カム１０は、その摺動面としてのカム面の形状が変形しないので、相手部材としてのバルブとかロッカアームと適正に摺動するよう作用することができる。そして、従来と異なり、カム１０のカム面等を研磨する工程を省略できるため、作業負担も軽減される。もっとも、図示する場合においては、膨出部２１と逃がし凹部１２の孔壁とは当接していないが、カム１０が形状変形しない範囲で緩く当接していても構わない。
【００２１】
さらに、突出部３０は、その突出寸法を調整することにより、被圧着部３１の領域を幅広く確保してシャフト２０の固定を強固なものとすることができるし、また、突出部３０の外周面を、ジャーナル面として利用することも可能である。
【００２２】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図５および図６によって説明する。
第２実施形態は、突出部の形態が第１実施形態のものと異なる他は、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は、同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２３】
第２実施形態における突出部３０は、カム１０の軸孔１１の孔周りの全周から軸方向外方へと突出形成されるとともに、その内壁面に、周方向に一定の間隔を置いて先端尖形状の突条部３３が並設されている。図５に示すように、各突条部３３は、その先端から軸孔１１の中心までの距離がいずれも等しくなるよう設定されるとともに、その距離をシャフト２０の半径とほぼ一致させている。また、突出部３０には、軸方向と平行してキー７０が設けられており、シャフト２０の外周面には、前記キー７０と嵌合するキー溝７１が設けられている。キー７０とキー溝７１は、シャフト２０の膨出前における、突出部３０およびカム１０の回り止めとして作用するとともに、突出部３０およびカム１０のシャフト２０に対する周方向の位置決めとして作用するものである。したがって、キー７０とキー溝７１の存在により、カム１０は、相手部材としてのバルブやロッカアームと摺動する際に適正な姿勢で臨むことができる。より具体的に説明すると、シャフトの軸方向に関して複数のカムが固着されている場合において、夫々のカム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ときには、カム毎にカムノーズの向く姿勢を異ならせる必要がある。かかる場合、突出部の内壁面におけるキーの位置をカム毎に異ならせ、夫々のキーと対応するキー溝をシャフトの周方向に関して同じ位置に設けておけばよい。
なお、他の構成は第１実施形態と同様であり、もって第１実施形態と同様の作用効果を発揮することができる。
【００２４】
＜第３実施形態＞
図７乃至図９は本発明の第３実施形態を示す。
第１および第２実施形態では、カム１０の軸孔１１の孔周りの全周から突出部３０が突出していたが、本実施形態では、カム１０の軸孔１１の孔周りに断続的に突出片３７が突出（図７および図８における紙面奥側から手前側に突出）して突出部３０を構成する態様である。具体的には突出部３０は、図９に示すように、カム１０の軸孔１１の孔周りの６箇所に一定ピッチを置いて設けられている。その他は第１および第２実施形態と同様である。具体的には、突出片３７は、カム１０の軸孔１１の孔周りに一定のピッチを空けて配されており、その内壁面は膨出前のシャフト２０の外周面に沿って円弧面として形成される。シャフト２０を膨出させて、カム１０の軸方向の長さ寸法（カムの厚み幅）の内外に膨出部２１を生じさせると、内側の膨出部２１は逃がし凹部１２内に収容されるが、外側の膨出部２１は各突出片３７の間に食い込む。その結果、カム１０は、シャフト２０に対する軸周りの摺動が阻止されるようになる。
【００２５】
＜第４実施形態＞
図１０は本発明の第４実施形態を示す。
第１〜第３実施形態では、突出部３０を設けてカム１０の外側に膨出部２１を形成したが、本実施形態では、突出部３０に代えてカムとは別体の型材５０を用いて成形するようにしたものである。
【００２６】
図示実施形態における型材５０は、シャフト２０に対して接離可能に配される可動部材である。この型材５０を用いてシャフト２０を膨出させる手順を説明すると、まず、シャフト２０に対して上下方向より型材５０を接近させてシャフト２０をクランプする。このとき、型材５０は、カム１０の左右各側面と平行位置しつつ少しだけ間隔を空けている。次いで、シャフト２０を加圧により膨出させる。すると、逃がし凹部１２内には、内側の膨出部２１が収容される一方で、カム１０の側面と型材５０との間には、外側の膨出部２１が拘束状態で現出する。その後、シャフト２０から型材５０を離型する。こうして得られるカム１０は、軸孔１１の孔周りを被圧着部３１として、その被圧着部３１にシャフト２０の膨出部２１が圧着するため、シャフト２０に対して変位不能に固着されるようになる。また、シャフト２０の膨出により、カム１０の外側には相当な応力が生じるが、カム１０そのものには形状変形させるような応力が生じないため、第１実施形態と同様の作用効果を発揮できる。
【００２７】
＜第５実施形態＞
図１１は本発明の第５実施形態を示す。
第５実施形態は、既述した手法により、シャフト２０にカム１０を複数固着させた固着構造において、突出部３０の軸方向の長さ寸法を調整することで、突出部３０をカム１０間にほぼ隙間なく介在させている。各突出部３０は、カム１０間の間隔を適正に保持する長さ寸法に設定されているので、間隔調整用の治具装置を使わなくても済むようになっている。
【００２８】
図１１では、カム１０が相手部材としてのバルブやロッカアームと摺動するに際し影響を与えない範囲で、突出部３０間に微小な間隙Ｗを形成している。これは、突出部３０の膨出により生じる応力を緩和するための逃がし空間であるが、この逃がし空間には軟質材を介在させてもよいし、後にその軟質材を取り外してもよい。
【００２９】
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６０に、上記したカム１０と同様の態様で突出部３０を設けても構わない。また、図１１では、第１実施形態における突出部３０をあらわしているが、第２および第３実施形態における突出部３０にも適用できることは言うまでもない。
【００３０】
＜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。
【００３１】
（１）第１実施形態において、突出部の内壁面は、６角形状に限らず、５角形状や８角形状その他の多角形状に縁取られていても構わない。
【００３２】
（２）シャフトの膨出により回転部材の形状が変形しない範囲で、逃がし凹部内に膨出部が当接していても構わない。
【００３３】
（３）第２実施形態において、突出部の方にキー溝を設け、シャフトの方にキーを設けても構わない。
【００３４】
（４）突出部は、回転部材の片面にのみ設けられていても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態において、シャフトに対しカムおよび突出部を嵌め込んだ状態をあらわす縦断面図
【図２】シャフトを膨出させた状態をあらわす縦断面図
【図３】図１のＡ−Ａ断面図
【図４】図２のＢ−Ｂ断面図
【図５】第２実施形態における図３相当図
【図６】第２実施形態における図４相当図
【図７】第３実施形態における図３相当図
【図８】第３実施形態における図４相当図
【図９】第３実施形態におけるカムおよび突出部の斜視図
【図１０】第４実施形態において、シャフトを膨出させる際の状態をあらわす縦断面図
【図１１】第５実施形態において、カムやジャーナル管の間に突出部を介在させた状態をあらわす正面図
【図１２】従来において、シャフトに対しカムを嵌め込んだ状態をあらわす縦断面図
【図１３】シャフトを膨出させた状態をあらわす縦断面図
【符号の説明】
１０…カム（回転部材）
１１…軸孔
１２…逃がし凹部
２０…シャフト
２１…膨出部
３０…突出部
３１…被圧着部
６０…ジャーナル管（回転部材）
７０…キー
７１…キー溝

Claims

パイプ材よりなるシャフトと、このシャフトが挿通される軸孔を有し、その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とからなり、この回転部材を前記シャフトに対して固着するに際し、前記シャフトを加圧して、前記シャフトの対応部分を径方向外方へ膨出させて膨出部を生じさせて前記回転部材を前記シャフトに固着させるようにした回転部材の固着構造であって、
前記回転部材における軸方向の長さ寸法の内外に、前記膨出部を生じさせるようにするとともに、内側の膨出部は前記軸孔の孔壁に凹設された逃がし凹部内に収容されるようにする一方、外側の膨出部は前記回転部材に設けられた被圧着部に圧着するようにし、
前記回転部材の軸孔の孔周りに、前記回転部材の左右の各側面から軸方向外方へ突出する突出部を設け、
前記被圧着部を、前記突出部の内壁面領域に形成することを特徴とする回転部材の固着構造。
前記突出部は、前記孔周りの全周から突出するように設けられ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。
前記突出部の内壁面は、多角形状に縁取られていることを特徴とする請求項２に記載の回転部材の固着構造。
前記突出部と前記シャフトとの嵌合対向面において、いずれか一方にはキー、他方には前記キーと嵌合するキー溝が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の回転部材の固着構造。