JPH0465729B2 - - Google Patents
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- JPH0465729B2 JPH0465729B2 JP62228648A JP22864887A JPH0465729B2 JP H0465729 B2 JPH0465729 B2 JP H0465729B2 JP 62228648 A JP62228648 A JP 62228648A JP 22864887 A JP22864887 A JP 22864887A JP H0465729 B2 JPH0465729 B2 JP H0465729B2
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- pipe
- axial
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- shaft pipe
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Classifications
-
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
- B21D39/04—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes with tubes; of tubes with rods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D53/00—Making other particular articles
- B21D53/84—Making other particular articles other parts for engines, e.g. connecting-rods
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D53/00—Making other particular articles
- B21D53/84—Making other particular articles other parts for engines, e.g. connecting-rods
- B21D53/845—Making camshafts
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C35/00—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers
- F16C35/04—Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
- F16C35/06—Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
- F16C35/063—Fixing them on the shaft
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
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- F16D1/064—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end non-disconnectable
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P2700/00—Indexing scheme relating to the articles being treated, e.g. manufactured, repaired, assembled, connected or other operations covered in the subgroups
- B23P2700/02—Camshafts
-
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- F16D1/0858—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end with clamping hub; with hub and longitudinal key with radial clamping between the mating surfaces of the hub and shaft due to the elasticity of the hub (including shrink fits)
-
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H53/00—Cams ; Non-rotary cams; or cam-followers, e.g. rollers for gearing mechanisms
- F16H53/02—Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams
- F16H53/025—Single-track cams for single-revolution cycles; Camshafts with such cams characterised by their construction, e.g. assembling or manufacturing features
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
Description
本発明は、一定の肉厚および外径を有する軸パ
イプに所定の軸方向長さを有し且つ前記外径より
大きな内径の貫通口を備えた要素を嵌め込み、軸
パイプの前記要素の軸方向長さを越える範囲全体
にわたつて金型またはこれに類する拡管具を使用
することなしに液圧のみにより内圧を加え半径方
向に拡張して該パイプに塑性変形を起こさせると
共に前記要素に弾性変形を起こさせて該要素を該
軸パイプに結合する工程からなる突起付パイプを
製造する方法に関するものである。上気した嵌め
込んだ要素は、例えば、エンジンのバルブ制御用
のカムの如き制御用突起、受けリング、歯車、円
錐車等である。 完全に加工した突出部材および受けリングを軸
パイプに焼き嵌めした突起付軸は公知である（西
ドイツ特許第3301749号明細書）。この場合、所要
の嵌合を達成するため、焼き嵌め法に特有な膨張
率が材料に要求されるので、要素の材料選択に制
限が加わる。軸パイプと要素との間に空転を生じ
ないように確実にこれら部品間を結合せねばなら
ず、この点に鑑み軸パイプ材料の強度および表面
硬さには高度の要求が課せられる。軸パイプおよ
び要素の接合は所定の熱処理が必要であり、時間
および経費がかかる。接合時の熱処理によつて必
然的に要素の硬度が低下する。 更に、突出部分を形ロツドに形状結合状態で、
焼き嵌め、蝋付け、溶接、接着などにより突起要
素を結合した突起付き軸も公知である（西ドイツ
特許第2336241号明細書、西ドイツ実用新案79−
20957号明細書）。この種の軸においては、通常の
突起付軸とは異なり、重量面での利点は得られ
ず、突起要素の角度位置の変更または軸方向位置
の変更を行うには、構造部材を完全に改造しなけ
ればならない。 更に、中空軸と、縦方向溝または周面溝を備え
た受け座および突出部分とから成る突起付軸を、
軸パイプを内圧によつて拡張して溝に圧入するこ
とによつて形成することも公知である。（西ドイ
ツ特許第2546802号明細書）。この場合突出部分も
肉厚均一なパイプ状に構成してあるので、軸に環
状座を設けることが不可能であり、突出部分の強
度が保証されない。 更に、軸パイプを内圧によつて全長にわたつて
拡張して、内面の丸い突起および受け座を軸パイ
プに力結合によつて固定することも公知である
（西ドイツ特許第3227693号明細書）。この場合、
プレス嵌めの維持のため、薄肉のパイプを使用す
る点に鑑みてパイプに合成樹脂材料を充填しなけ
ればならない。このような補強を施して初めて確
実な締まり嵌めを形成することが可能である。全
長にわたる拡張には、隣接する突出部材間が膨張
する危険性がある。この状態において突起部材が
端面にノツチが現れ軸の強度を低下させることと
なる。 本発明の目的は、大きいトルクの伝達を可能と
し、しかも軸パイプおよび突出部材または受け座
としての材料選択の自由度が大きく製作が簡単で
安価な複合軸として使用可能な突起付パイプの製
造方法を提供することにある。 上記した目的は前記した本発明に依る製造方法
において、軸パイプを半径方向に拡張して塑性変
形を起こさせる軸方向長さの範囲を前記要素の軸
方向長さと、該要素の各側に位置付けられる前記
軸パイプの肉厚の50〜150％に相当する長さ寸法
とを加えた値とし、且つ拡張前の軸パイプ１の外
径daと前記要素の貫通口の内径Diとの差Uminが
式、 Umin＝Di−da＞0.9da×Rp／Ｅ （式中、Rpは軸パイプ材料の0.2％降伏点、Ｅ
は軸パイプ材料の弾性率である。） に依つて求められる値に限定される事に依つて達
成される。 以下に本発明に依る突起付パイプの製造方法に
係わる実施例を図面に沿つて説明する。 第１ａ図において、基材となる軸パイプ１は一
定の肉厚LradRを有し、また一定の外径daを有
した円筒形パイプである。またこの軸パイプに嵌
め込まれる要素２はエンジンバルブ制御用のカム
の形状を示しており、この要素は所定の軸方向長
さLaxEを有しており、且つ軸パイプ１の外径da
より大きな内径Diを有する貫通口を備えている。
図示の如く要素２は軸パイプ１の適当な軸方向位
置に被嵌されており、両部材間には説明上同心円
状の間隙３が介在されており、この間隙の幅、即
ち軸パイプ１の外径daと要素２の貫通口の内径
Diとの差Uminを意味している。 第１ｂ図において、軸パイプ１は要素２の軸方
向長さLaxEを越える範囲LaxR全体にわたつて
内圧が加えられ半径方向に拡張され前記範囲
LaxR全域にわたつて均一に膨出した形に塑性変
形されており、、軸パイプ１は同時に要素２をそ
の貫通口を介して密着保持した形と成つている。
この状態において要素２は軸パイプ１の材質より
硬い材料から形成されているため前記貫通口が塑
性変形されたパイプ表面に食い込んでおり、一方
要素２自体はパイプの拡張応力に起因する弾性変
形を僅かながら生じている。この弾性変形と軸パ
イプの塑性変形とが合い交つて要素２を軸パイプ
１上に確実に結合している。 この確実な結合は要素２の軸方向長さLaxEが
軸パイプ１の塑性変形される範囲LaxR内に位置
しているからであり、且つ要素２が軸パイプ１２
対して等応力で垂直に取付けられる為には、要素
の両側部が等しく拡張されているべきであり、そ
の軸方向長さ寸法Uaxは実験の結果として軸パイ
プの肉厚LradRの50〜150％に相当する長さであ
ることが好ましい。 ところで本発明に依る突起付パイプの製造方法
は軸パイプを公知のバルジ加工により拡張する方
法を採用しており、一般にこのような加工を行う
際には金型内にてまたこれに類する拡管具、固定
具等を使用して実施されるのが普通であるが本発
明に依る製造方法においては金型またこれに類す
る拡管具、固定具等を使用しておらず、そのため
に上記した如く塑性変形可能な軸方向範囲および
位置は材料力学の観点から或る程度制限を受けざ
るを得ない。特に寸法Uaxはこの値以上であると
要素の両側が樽状に膨出し、その部分に応力が集
中し、牽いては軸パイプ全体が変形あるいは折損
する虞れがあるからである。 また、前記した軸パイプ１の外径daと要素２
の貫通口Diとの差Uminに就いても同様な事が当
てはまり、この差は具体的には次式に依つて限定
される。 Umin＝Di−da0.9da×Rp／Ｅ 尚、式中、Rpは軸パイプ材料の0.2％降伏点、
Ｅは軸パイプ材料の弾性率である。この関係式も
また実験に依つて得られたものであり、特に軸パ
イプ１の材料力学的特性を考慮して膨出寸法を限
定し、塑性変形による脆弱化を防止する事を目的
として算出されたものである。
イプに所定の軸方向長さを有し且つ前記外径より
大きな内径の貫通口を備えた要素を嵌め込み、軸
パイプの前記要素の軸方向長さを越える範囲全体
にわたつて金型またはこれに類する拡管具を使用
することなしに液圧のみにより内圧を加え半径方
向に拡張して該パイプに塑性変形を起こさせると
共に前記要素に弾性変形を起こさせて該要素を該
軸パイプに結合する工程からなる突起付パイプを
製造する方法に関するものである。上気した嵌め
込んだ要素は、例えば、エンジンのバルブ制御用
のカムの如き制御用突起、受けリング、歯車、円
錐車等である。 完全に加工した突出部材および受けリングを軸
パイプに焼き嵌めした突起付軸は公知である（西
ドイツ特許第3301749号明細書）。この場合、所要
の嵌合を達成するため、焼き嵌め法に特有な膨張
率が材料に要求されるので、要素の材料選択に制
限が加わる。軸パイプと要素との間に空転を生じ
ないように確実にこれら部品間を結合せねばなら
ず、この点に鑑み軸パイプ材料の強度および表面
硬さには高度の要求が課せられる。軸パイプおよ
び要素の接合は所定の熱処理が必要であり、時間
および経費がかかる。接合時の熱処理によつて必
然的に要素の硬度が低下する。 更に、突出部分を形ロツドに形状結合状態で、
焼き嵌め、蝋付け、溶接、接着などにより突起要
素を結合した突起付き軸も公知である（西ドイツ
特許第2336241号明細書、西ドイツ実用新案79−
20957号明細書）。この種の軸においては、通常の
突起付軸とは異なり、重量面での利点は得られ
ず、突起要素の角度位置の変更または軸方向位置
の変更を行うには、構造部材を完全に改造しなけ
ればならない。 更に、中空軸と、縦方向溝または周面溝を備え
た受け座および突出部分とから成る突起付軸を、
軸パイプを内圧によつて拡張して溝に圧入するこ
とによつて形成することも公知である。（西ドイ
ツ特許第2546802号明細書）。この場合突出部分も
肉厚均一なパイプ状に構成してあるので、軸に環
状座を設けることが不可能であり、突出部分の強
度が保証されない。 更に、軸パイプを内圧によつて全長にわたつて
拡張して、内面の丸い突起および受け座を軸パイ
プに力結合によつて固定することも公知である
（西ドイツ特許第3227693号明細書）。この場合、
プレス嵌めの維持のため、薄肉のパイプを使用す
る点に鑑みてパイプに合成樹脂材料を充填しなけ
ればならない。このような補強を施して初めて確
実な締まり嵌めを形成することが可能である。全
長にわたる拡張には、隣接する突出部材間が膨張
する危険性がある。この状態において突起部材が
端面にノツチが現れ軸の強度を低下させることと
なる。 本発明の目的は、大きいトルクの伝達を可能と
し、しかも軸パイプおよび突出部材または受け座
としての材料選択の自由度が大きく製作が簡単で
安価な複合軸として使用可能な突起付パイプの製
造方法を提供することにある。 上記した目的は前記した本発明に依る製造方法
において、軸パイプを半径方向に拡張して塑性変
形を起こさせる軸方向長さの範囲を前記要素の軸
方向長さと、該要素の各側に位置付けられる前記
軸パイプの肉厚の50〜150％に相当する長さ寸法
とを加えた値とし、且つ拡張前の軸パイプ１の外
径daと前記要素の貫通口の内径Diとの差Uminが
式、 Umin＝Di−da＞0.9da×Rp／Ｅ （式中、Rpは軸パイプ材料の0.2％降伏点、Ｅ
は軸パイプ材料の弾性率である。） に依つて求められる値に限定される事に依つて達
成される。 以下に本発明に依る突起付パイプの製造方法に
係わる実施例を図面に沿つて説明する。 第１ａ図において、基材となる軸パイプ１は一
定の肉厚LradRを有し、また一定の外径daを有
した円筒形パイプである。またこの軸パイプに嵌
め込まれる要素２はエンジンバルブ制御用のカム
の形状を示しており、この要素は所定の軸方向長
さLaxEを有しており、且つ軸パイプ１の外径da
より大きな内径Diを有する貫通口を備えている。
図示の如く要素２は軸パイプ１の適当な軸方向位
置に被嵌されており、両部材間には説明上同心円
状の間隙３が介在されており、この間隙の幅、即
ち軸パイプ１の外径daと要素２の貫通口の内径
Diとの差Uminを意味している。 第１ｂ図において、軸パイプ１は要素２の軸方
向長さLaxEを越える範囲LaxR全体にわたつて
内圧が加えられ半径方向に拡張され前記範囲
LaxR全域にわたつて均一に膨出した形に塑性変
形されており、、軸パイプ１は同時に要素２をそ
の貫通口を介して密着保持した形と成つている。
この状態において要素２は軸パイプ１の材質より
硬い材料から形成されているため前記貫通口が塑
性変形されたパイプ表面に食い込んでおり、一方
要素２自体はパイプの拡張応力に起因する弾性変
形を僅かながら生じている。この弾性変形と軸パ
イプの塑性変形とが合い交つて要素２を軸パイプ
１上に確実に結合している。 この確実な結合は要素２の軸方向長さLaxEが
軸パイプ１の塑性変形される範囲LaxR内に位置
しているからであり、且つ要素２が軸パイプ１２
対して等応力で垂直に取付けられる為には、要素
の両側部が等しく拡張されているべきであり、そ
の軸方向長さ寸法Uaxは実験の結果として軸パイ
プの肉厚LradRの50〜150％に相当する長さであ
ることが好ましい。 ところで本発明に依る突起付パイプの製造方法
は軸パイプを公知のバルジ加工により拡張する方
法を採用しており、一般にこのような加工を行う
際には金型内にてまたこれに類する拡管具、固定
具等を使用して実施されるのが普通であるが本発
明に依る製造方法においては金型またこれに類す
る拡管具、固定具等を使用しておらず、そのため
に上記した如く塑性変形可能な軸方向範囲および
位置は材料力学の観点から或る程度制限を受けざ
るを得ない。特に寸法Uaxはこの値以上であると
要素の両側が樽状に膨出し、その部分に応力が集
中し、牽いては軸パイプ全体が変形あるいは折損
する虞れがあるからである。 また、前記した軸パイプ１の外径daと要素２
の貫通口Diとの差Uminに就いても同様な事が当
てはまり、この差は具体的には次式に依つて限定
される。 Umin＝Di−da0.9da×Rp／Ｅ 尚、式中、Rpは軸パイプ材料の0.2％降伏点、
Ｅは軸パイプ材料の弾性率である。この関係式も
また実験に依つて得られたものであり、特に軸パ
イプ１の材料力学的特性を考慮して膨出寸法を限
定し、塑性変形による脆弱化を防止する事を目的
として算出されたものである。
【表】
上記表で示したように、0.2％降伏点Rpおよび
弾性率Ｅにより記録された管用種々の材料の特性
および管の仮定された24mmの外径から、式により
要素の開口の内径と管の外径との間の最小差
Umin（Di−da）が計算されることができ、これ
は要素の開口に接触する前の管材料の可塑化を保
証するのに必要で、かつ要求されるような摩擦係
止接続を提供するのに必要である。 かくして、熱的操作工程および金型またはこれ
に類似する拡管具等の使用無しで、軸パイプの捩
じり強度の最大80％に達するトルクの伝達が可能
な締り嵌め結合が達成出来たのである。この場
合、軸パイプの材料としては上記表に記載した以
外に比較的低級な材料（例えば、St35〜St52）を
使用出来、一方、要素２はより大きい強度の材料
を使用出来る。更に、軸パイプと要素とは極めて
密に接合されて完全に一体化されており、また熱
処理工程を伴わないので双方の材料が劣化する事
も無く、事前に変形量を計算出来るために要素の
材料選択も容易である。この事は各種の負荷によ
り適合した要素の材料を用いる事が可能であり、
所要のトルク伝達条件を損なうことなく各種の材
料から成る突出部材の使用を可能とするものであ
る。また、軸パイプの内部は中空であるので冷却
用通路として、或いは潤滑用通路としての使用が
可能であり、更に要素を結合した後の再研削の必
要もなく製作が容易である等数々の特徴を備えて
いる。 また、本発明の好ましい実施例に依ると、前記
要素２が鋼の如き延性材料から出来ており、この
要素の最小の半径方向肉厚の10〜15％の深さ
ΔLradEまで貫通口の縁を外方に塑性変形され
る。この事により軸パイプ側の塑性変形と合い交
つて一層強固かつ緊密な接合が得られ一体化が達
成され、突起付パイプとしての機械的強度の向上
に大きく寄与するものである。 上記した如き貫通口の塑性変形或いは弾性変形
に伴つて要素の外郭、即ち外側のゾーンの接線方
向においても当然伸びが現れ、全体の外郭形状も
拡大されることとなる。しかしこの伸びはいかな
る材料を使用した場合でも１％以下に調節する事
が機械的精度の面からおよび材料強度の面から好
ましく、この値は上記した貫通口の塑性変形の量
と密接に関連しており、また一方軸パイプの半径
方向の拡張に際しては十分に考慮されねばならな
い事項である。 また、この要素２が鋼の如き延性材料である場
合はその外側ゾーンの接線方向の伸び値を0.1〜
0.4％に設定することが好ましく、鋳物または焼
結材料の如き脆性材料である場合は0.01〜0.2％
に設定する事が好ましい。 次に本発明の１つの実施態様に就いて第１ｃ図
を参照しながら説明する。この実施例においては
前記要素２が間隔Aaxをおいた隣接する２つの要
素２ａおよび２ｂから構成され、図示の例におい
ては一方がカム２ａで他方が軸受けブツシユ２ｂ
であるが、これら各要素の軸上取付け間隔が前記
軸パイプ１の肉厚の40％よりも小さい場合には、
軸パイプの半径方向の拡張が２つの隣接要素を被
う軸方向長さにおいて一緒に行われる事が可能で
り、軸パイプの外方膨出が不均一になる恐れから
免れられ、従つて各要素の均一な締まり嵌めが保
証される。この事は間隔Aaxが僅かな距離であれ
ばこれら２つの要素は機械的強度の面から実質上
１つの要素と見做しても差し支えない事を意味し
ており、その際軸パイプを拡張させて塑性変形さ
せる範囲LaxRは前述の場合と同様に長さ寸法
Uaxをこれら要素の各外側部に含めたものとして
設定されねばならない事は当然であり、またこの
ように前記範囲LaxRを長くとる事は軸パイプの
機械的強度上好ましい事である。 更に、第２ａ図に示した本発明の好ましい実施
例について説明する。図示された受けブツシユ２
ｂは第１ｃ図に示された受けブツシユ２ｂと置き
換える事が可能であり、また第１ａ図および第１
ｂ図に示された独立した要素２として見做しても
実質的に差し支えない。この受けブツシユ２ｂは
貫通口の周面に沿つて軸方向に延び且つ、半径方
向深さTiをもつ円弧状断面を有する凹み６が等
角度間隔に３本穿設されており、軸パイプ１を半
径方向に拡張した際にその外表面部分は凹み６内
に圧入されて前述した塑性変形および弾性変形に
よる力学的結合と同時に機械的結合を実施してお
り、このようにマクロな結合を要素２と軸パイプ
１との間に施す事に依つて回転に伴う相対移動が
該要素と軸パイプとの間に発生し難くなるので、
この突起付パイプを高トルクを伝達する回転部材
に使用する事は極めて好ましい。 最後に第２ｂ図に示された実施例に就いて説明
する。図示された受けブツシユ２ｂは第２ａ図に
おいて説明したものと同様に使用されるものであ
るが、その構造は両端部７ａおよび７ｂにおいて
円錐形に細く中央部分が大きな径となつた貫通口
を有しており、軸パイプ１を半径方向に拡張し前
記中央部分に圧入して軸方向移動を抑制するマク
ロな形状結合を形成している。従つて微小振動を
常時受ける部分の回転部材としてこの突起付パイ
プを使用するのには極めて好適である。 また、このようなマクロな形状結合と併用して
或いは単独で要素２の内面に硬質粒子被覆層を形
成し、軸パイプ１の外表面部分とミクロな結合を
施すこともこれら部材相互間の相対的滑りを防止
し、より一層強固に一体化する意味においては極
めて好ましく、また更に第２ａ図に示した受けブ
ツシユ２ｂにおける凹み６をサンドブラストまた
は微小ガラス玉を投射して研削するシヨツトピー
ニングによつて穿設する事はコスト的および工程
の減少の点から見て有利であり、かつ同時にミク
ロな形状結合が形成されるので前述の場合と同じ
効果が得られる。 このように数種の結合方法を併用する事によつ
て軸パイプの拡張に必要な圧力を減少出来、要素
および突起付パイプ全体としての製造公差を減少
でき、且つ要素には硬質で脆弱な材料を使用する
ことが可能となる。また、製造面においては軸パ
イプ拡張に際して金型またはこれに類する拡管
具、固定具等を使用しないため、極めて簡素な設
備で容易に、また自由な位置に所望の個数の要素
が軸パイプに取付けられる等、多くの効果が期待
出来る製造方法である。 以上述べた実施例においては、要素としてカム
および受けブツシユが示されているが、パイプ間
同志の結合等に際しても本発明に係わる製造方法
を容易に適用することが可能である。
弾性率Ｅにより記録された管用種々の材料の特性
および管の仮定された24mmの外径から、式により
要素の開口の内径と管の外径との間の最小差
Umin（Di−da）が計算されることができ、これ
は要素の開口に接触する前の管材料の可塑化を保
証するのに必要で、かつ要求されるような摩擦係
止接続を提供するのに必要である。 かくして、熱的操作工程および金型またはこれ
に類似する拡管具等の使用無しで、軸パイプの捩
じり強度の最大80％に達するトルクの伝達が可能
な締り嵌め結合が達成出来たのである。この場
合、軸パイプの材料としては上記表に記載した以
外に比較的低級な材料（例えば、St35〜St52）を
使用出来、一方、要素２はより大きい強度の材料
を使用出来る。更に、軸パイプと要素とは極めて
密に接合されて完全に一体化されており、また熱
処理工程を伴わないので双方の材料が劣化する事
も無く、事前に変形量を計算出来るために要素の
材料選択も容易である。この事は各種の負荷によ
り適合した要素の材料を用いる事が可能であり、
所要のトルク伝達条件を損なうことなく各種の材
料から成る突出部材の使用を可能とするものであ
る。また、軸パイプの内部は中空であるので冷却
用通路として、或いは潤滑用通路としての使用が
可能であり、更に要素を結合した後の再研削の必
要もなく製作が容易である等数々の特徴を備えて
いる。 また、本発明の好ましい実施例に依ると、前記
要素２が鋼の如き延性材料から出来ており、この
要素の最小の半径方向肉厚の10〜15％の深さ
ΔLradEまで貫通口の縁を外方に塑性変形され
る。この事により軸パイプ側の塑性変形と合い交
つて一層強固かつ緊密な接合が得られ一体化が達
成され、突起付パイプとしての機械的強度の向上
に大きく寄与するものである。 上記した如き貫通口の塑性変形或いは弾性変形
に伴つて要素の外郭、即ち外側のゾーンの接線方
向においても当然伸びが現れ、全体の外郭形状も
拡大されることとなる。しかしこの伸びはいかな
る材料を使用した場合でも１％以下に調節する事
が機械的精度の面からおよび材料強度の面から好
ましく、この値は上記した貫通口の塑性変形の量
と密接に関連しており、また一方軸パイプの半径
方向の拡張に際しては十分に考慮されねばならな
い事項である。 また、この要素２が鋼の如き延性材料である場
合はその外側ゾーンの接線方向の伸び値を0.1〜
0.4％に設定することが好ましく、鋳物または焼
結材料の如き脆性材料である場合は0.01〜0.2％
に設定する事が好ましい。 次に本発明の１つの実施態様に就いて第１ｃ図
を参照しながら説明する。この実施例においては
前記要素２が間隔Aaxをおいた隣接する２つの要
素２ａおよび２ｂから構成され、図示の例におい
ては一方がカム２ａで他方が軸受けブツシユ２ｂ
であるが、これら各要素の軸上取付け間隔が前記
軸パイプ１の肉厚の40％よりも小さい場合には、
軸パイプの半径方向の拡張が２つの隣接要素を被
う軸方向長さにおいて一緒に行われる事が可能で
り、軸パイプの外方膨出が不均一になる恐れから
免れられ、従つて各要素の均一な締まり嵌めが保
証される。この事は間隔Aaxが僅かな距離であれ
ばこれら２つの要素は機械的強度の面から実質上
１つの要素と見做しても差し支えない事を意味し
ており、その際軸パイプを拡張させて塑性変形さ
せる範囲LaxRは前述の場合と同様に長さ寸法
Uaxをこれら要素の各外側部に含めたものとして
設定されねばならない事は当然であり、またこの
ように前記範囲LaxRを長くとる事は軸パイプの
機械的強度上好ましい事である。 更に、第２ａ図に示した本発明の好ましい実施
例について説明する。図示された受けブツシユ２
ｂは第１ｃ図に示された受けブツシユ２ｂと置き
換える事が可能であり、また第１ａ図および第１
ｂ図に示された独立した要素２として見做しても
実質的に差し支えない。この受けブツシユ２ｂは
貫通口の周面に沿つて軸方向に延び且つ、半径方
向深さTiをもつ円弧状断面を有する凹み６が等
角度間隔に３本穿設されており、軸パイプ１を半
径方向に拡張した際にその外表面部分は凹み６内
に圧入されて前述した塑性変形および弾性変形に
よる力学的結合と同時に機械的結合を実施してお
り、このようにマクロな結合を要素２と軸パイプ
１との間に施す事に依つて回転に伴う相対移動が
該要素と軸パイプとの間に発生し難くなるので、
この突起付パイプを高トルクを伝達する回転部材
に使用する事は極めて好ましい。 最後に第２ｂ図に示された実施例に就いて説明
する。図示された受けブツシユ２ｂは第２ａ図に
おいて説明したものと同様に使用されるものであ
るが、その構造は両端部７ａおよび７ｂにおいて
円錐形に細く中央部分が大きな径となつた貫通口
を有しており、軸パイプ１を半径方向に拡張し前
記中央部分に圧入して軸方向移動を抑制するマク
ロな形状結合を形成している。従つて微小振動を
常時受ける部分の回転部材としてこの突起付パイ
プを使用するのには極めて好適である。 また、このようなマクロな形状結合と併用して
或いは単独で要素２の内面に硬質粒子被覆層を形
成し、軸パイプ１の外表面部分とミクロな結合を
施すこともこれら部材相互間の相対的滑りを防止
し、より一層強固に一体化する意味においては極
めて好ましく、また更に第２ａ図に示した受けブ
ツシユ２ｂにおける凹み６をサンドブラストまた
は微小ガラス玉を投射して研削するシヨツトピー
ニングによつて穿設する事はコスト的および工程
の減少の点から見て有利であり、かつ同時にミク
ロな形状結合が形成されるので前述の場合と同じ
効果が得られる。 このように数種の結合方法を併用する事によつ
て軸パイプの拡張に必要な圧力を減少出来、要素
および突起付パイプ全体としての製造公差を減少
でき、且つ要素には硬質で脆弱な材料を使用する
ことが可能となる。また、製造面においては軸パ
イプ拡張に際して金型またはこれに類する拡管
具、固定具等を使用しないため、極めて簡素な設
備で容易に、また自由な位置に所望の個数の要素
が軸パイプに取付けられる等、多くの効果が期待
出来る製造方法である。 以上述べた実施例においては、要素としてカム
および受けブツシユが示されているが、パイプ間
同志の結合等に際しても本発明に係わる製造方法
を容易に適用することが可能である。
第１ａ図は、接合前の要素および軸パイプの結
合箇所の縦断面図、第１ｂ図は結合後の第１ａ図
の結合箇所の縦断面図、第１ｃ図は２つの要素を
軸パイプに取付けた状態を示す結合箇所の縦断面
図、第２ａ図は本発明の１実施例に用いる要素の
縦断面図および横断面図、第２ｂ図は本発明のも
う１つの実施例に用いる要素の縦断面図および横
断面図を示している。 図中符号、１……軸パイプ、２……要素、２ａ
……突出部材、２ｂ……受けブツシユ、３……周
縁間隙、４……拡張された軸パイプの結合部分、
５……間隙、６……凹み。
合箇所の縦断面図、第１ｂ図は結合後の第１ａ図
の結合箇所の縦断面図、第１ｃ図は２つの要素を
軸パイプに取付けた状態を示す結合箇所の縦断面
図、第２ａ図は本発明の１実施例に用いる要素の
縦断面図および横断面図、第２ｂ図は本発明のも
う１つの実施例に用いる要素の縦断面図および横
断面図を示している。 図中符号、１……軸パイプ、２……要素、２ａ
……突出部材、２ｂ……受けブツシユ、３……周
縁間隙、４……拡張された軸パイプの結合部分、
５……間隙、６……凹み。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一定の肉厚LradRおよび外径daを有する軸
パイプ１に所定の軸方向長さLaxEを有しかつ前
記外径daより大きな内径Diの貫通口を備えた要
素２を嵌め込み、軸パイプの前記要素の軸方向長
さLaxEを越える範囲LaxR全体にわたつて、金
型またはこれに類する拡管具を使用することなし
に液圧のみにより内圧を加え半径方向に拡張して
該パイプに塑性変形を起こさせると共に前記要素
に弾性変形を起こさせて該要素を前記軸パイプに
結合する工程からなる突起付パイプを製造する方
法において、前記範囲LaxRが前記要素２の軸方
向長さLaxEに、該要素の各側に位置付けられる
前記軸パイプの肉厚LradRの50〜150％に相当す
る長さ寸法Uaxを加えた値であり、且つ拡張前の
軸パイプ１の外径daと前記要素の貫通口の内径
Diとの差Uminが式、 Umin＝Di−da＞0.9da×Rp／Ｅ （式中、Rpは軸パイプ材料の0.2％降伏点、Ｅ
は軸パイプ材料の弾性率である。） に依つて求められる値に限定される事を特徴とす
る突起付パイプの製造方法。 ２ 前記要素２が間隔Aaxをおいた隣接する２つ
の要素２ａ，２ｂから構成され、該間隔が前記軸
パイプ１の肉厚の40％よりも小さい場合、軸パイ
プの半径方向の拡張が２つの隣接要素を被う軸方
向長さにおいて一緒に行われる事を特徴とする前
記特許請求の範囲第１項に記載の突起付パイプの
製造方法。 ３ 前記軸パイプ１と前記要素２との結合が軸パ
イプの半径方向への拡張に依る力学的結合と同時
に機械的形状結合に依り実施される事を特徴とす
る前記特許請求の範囲第１項または第２項に記載
の突起付パイプの製造方法。 ４ 前記要素２の内周面に軸方向凹み６が穿設さ
れ、該凹み内に軸パイプ１が半径方向の拡張によ
り圧入されて該軸パイプ表面とマクロな形状結合
を形成する事を特徴とする前記特許請求の範囲第
３項に記載の突起付パイプの製造方法。 ５ 前記要素２ｂの両端部７ａ，７ｂが円錐形に
細くなり中央部分が大きな径となつている貫通口
を有しており、前記軸パイプ１を半径方向に拡張
し前記中央部分に圧入してマクロな形状結合を形
成する事を特徴とする前記特許請求の範囲第３項
または第４項に記載の突起付パイプの製造方法。 ６ 前記要素２の貫通口内に硬質粒子被覆層を形
成し、前記軸パイプ１を半径方向に拡張し該パイ
プ表面とミクロな形状結合を形成する事を特徴と
する前記特許請求の範囲第３項から第５項の内の
いづれか１項に記載の突起付パイプの製造方法。 ７ 前記要素２の貫通口内にサンドブラストまた
はシヨツトピーニングに依つて凹み６を形成し、
前記軸パイプ１を半径方向に拡張し前記凹みに圧
入して該軸パイプ表面とミクロな形状結合を形成
する事を特徴とする前記特許請求の範囲第３項か
ら第５項の内のいづれか１項に記載の突起付パイ
プの製造方法。 ８ 前記要素２が鋼の如き延性材料から出来てお
り、前記軸パイプ１を半径方向に拡張し、該軸パ
イプに塑性変形を起こさせると共に前記要素に弾
性変形を起こさせて該要素を軸パイプに結合する
際に、前記要素をその最小肉厚LradEの10〜15％
の深さΔLradEまで前記貫通口の縁を外方に塑性
変形させる事を特徴とする前記特許請求の範囲第
１項から第６項の内のいづれか１項に記載の突起
付パイプの製造方法。 ９ 前記軸パイプ１を半径方向に拡張し、該軸パ
イプに塑性変形を起こさせると共に前記要素２に
弾性変形を起こさせて該要素を軸パイプに結合し
た際に、該要素の外側ゾーンにおける接線方向の
伸びが１％以下である事を特徴とする前記特許請
求の範囲第１項から第８項の内のいづれか１項に
記載の突起付パイプの製造方法。 １０ 前記要素２が鋼の如き延性材料から出来て
おり、前記軸パイプ１を半径方向に拡張し、該軸
パイプに塑性変形を起こさせると共に前記要素に
弾性変形を起こさせて該要素を軸パイプに結合し
た際に、該要素の外側ゾーンにおける接線方向の
伸びが0.1〜0.4％以下である事を特徴とする前記
特許請求の範囲第９項に記載の突起付パイプの製
造方法。 １１ 前記要素２が鋳物、焼結材料の如き脆性材
料から出来ており、前記軸パイプ１を半径方向に
拡張し、該軸パイプに塑性変形を起こさせると共
に前記要素に弾性変形を起こさせて該要素を軸パ
イプに結合した際に、該要素の外側ゾーンにおけ
る接線方向の伸びが0.01〜0.2％以下である事を
特徴とする前記特許請求の範囲第９項に記載の突
起付パイプの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3633435.9 | 1986-10-01 | ||
| DE19863633435 DE3633435A1 (de) | 1986-10-01 | 1986-10-01 | Verfahren zur herstellung einer gebauten nockenwelle sowie gebaute nockenwelle aus einem wellenrohr und aufgeschobenen elementen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63119937A JPS63119937A (ja) | 1988-05-24 |
| JPH0465729B2 true JPH0465729B2 (ja) | 1992-10-21 |
Family
ID=6310833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62228648A Granted JPS63119937A (ja) | 1986-10-01 | 1987-09-14 | 突起付パイプの製造方法 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0265663B2 (ja) |
| JP (1) | JPS63119937A (ja) |
| CN (1) | CN1009481B (ja) |
| BR (1) | BR8705053A (ja) |
| CA (1) | CA1294798C (ja) |
| DE (2) | DE3633435A1 (ja) |
| ES (1) | ES2046190T5 (ja) |
| IN (1) | IN167866B (ja) |
| MX (1) | MX173130B (ja) |
| SU (1) | SU1722243A3 (ja) |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE3717516A1 (de) * | 1987-05-25 | 1988-12-15 | Emitec Emissionstechnologie | Hohlwelle aus einem werkstoff mit geringem elastizitaetsmodul mit durch aufweiten derselben darauf befestigten antriebselementen |
| DE3800914A1 (de) * | 1988-01-14 | 1989-08-03 | Emitec Emissionstechnologie | Zusammengesetzte welle mit integrierten antriebselementen |
| US5201247A (en) * | 1988-01-14 | 1993-04-13 | Mannesmann Aktiengesellschaft | Assembled shaft and process for production thereof |
| DE3800912A1 (de) * | 1988-01-14 | 1989-07-27 | Emitec Emissionstechnologie | Verfahren zum befestigen von antriebselementen auf einer hohlwelle mit hilfe von stuetzringen |
| DE3803683A1 (de) * | 1988-02-07 | 1989-08-17 | Emitec Emissionstechnologie | Gebaute welle, insbesondere nockenwelle, kurbelwelle oder getriebewelle |
| DE3803682A1 (de) * | 1988-02-07 | 1989-08-17 | Emitec Emissionstechnologie | Verfahren zur herstellung einer gebauten welle |
| DE3837294A1 (de) * | 1988-11-03 | 1990-05-10 | Emitec Emissionstechnologie | Aufgebaute kurbelwelle |
| DE3842593A1 (de) * | 1988-12-17 | 1990-06-21 | Emitec Emissionstechnologie | Verfahren zur vorbehandlung |
| DE3842590C1 (ja) * | 1988-12-17 | 1990-06-07 | Emitec Emissionstechnologie | |
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| DE4107222C2 (de) * | 1990-10-23 | 1994-12-15 | Gkn Automotive Ag | Verbindung zwischen einer rohrförmigen Welle aus einem Faserverbundwerkstoff und einem Metallzapfen, sowie Verfahren zu ihrer Herstellung |
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