JPH07509033A - カム軸及びカム軸の製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 カム軸及びカム軸の製作方法 発明の背景 本発明は、一般的にいえば、ピストンエンジンを往復運動させるカム軸に関し、 さらに詳しくいえば、カム軸及びカムと軸を個別要素として作り、一つに結合し てカム軸を形成するカム軸の製作方法に関する。

カム軸の一つの製作方法は、粉末冶金などの方法によって各カムを別々に形成す ることを含んでいる。カムは、次に、中空管に溶接、ろう付は又は中空管の膨張 などの周知の固定処理を用いて固定される。軸受面又はジャーナル面がカムとカ ムの間の中空管に機械加工される。米国特許第４，８５８，２９５号に記載され たカムのもう一つの取付は方法は、カムとカムの間の中空管の外側に複数の突起 を残している。これらの突起は、ジャーナル面を形成するためには取除く必要が ある。

中空管を膨張させる間にエキスパンダニ具によって生じる材料の変位によって管 に加工硬化と応力が生じる。加工硬化を制限すると管割裂による破損の危険が減 少する。

前述のことは、現在のカム軸にあると知られている欠点を例示している。したが って、上述の欠点の一つ以上を克服することを目的とした代替案を提供すること が有益であることは明らかである。それゆえ、あとでさらに詳しく開示される特 徴を備える適当な代替案が提供される。

発明の概要 本発明の一つの面において、これは、複数の隔置された第１の部分と複数の隔置 された第２の部分とを有し、第１の部分が第２の部分に隣接している回転自在な 管を備え、６第１の部分の管肉厚が隣接の第２の部分の管肉厚より厚く構成され たカム軸を提供することによって達成される。複数の軸方向に隔置されたカムが 回転自在な管のまわりに取付けられ、各カムは、軸方向の穴を有し、第１の部分 のまわりに位置決めされている。

明から明らかになる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明のカム軸の第１の実施例の一部分の断面図、図２は、最初の形成 工程の後の中空管の断面図、図３は、外径を機械加工したあとの図２に示した中 空管の断面図で、中空管のまわりにあるカムを示し、 図４は、図３の線４−４に沿って見た断面図、図５は、エキスパンダニ具が中空 管を一部分通って移動した後のカムを示すカム軸の断面図、 図６は、本発明の第２の実施例のカムと中空管の断面図、図７は、エキスパンダ ニ具が中空管を一部分通して移動した後のカムを示す第２の実施例のカム軸の断 面図、 図８は、図７の線８−８に沿って見た断面図、図９は、エキスパンダニ具が中空 管を一部分通して移動した後のカムを示す第３の実施例のカム軸の断面図、 図１０は、本発明の変形を示すカムと中空管の断面図である。

を中空管１３の上にはめることによって達成される。カム１０のほかの要素（図 ７に１２として示されている）をこの方法を用いて中空管１３に取付けできる。

これには、タイミング歯車、スラスト座金、軸受リングなどがある。中空管１３ は、隣接領域１８より厚い肉厚の複数の領域１６を備えている。カム１０（よ、 厚内領域１６のまわりに取付けられる。薄肉領域１８のいくつかを軸受面又（よ ジャーナル面として用いている。

中空管１３は、Ｒ３０の最大硬度を有する成形可能な鋼で作られるの力（好まし い。カム１０はＲ５５の最小硬度に硬化可能な鋼で作られるの力（好ましく１゜ 粉末鍛造したへ１ＳＩ４６８０シリーズの材料もカム１０として用（１て成功し た。

厚内領域１６と薄肉領域１８は、厚肉領域１６の外径を小さくするために中空管 １３の特定領域をプレス加工し、次に中空管１３を均一な外径に切削することに よって成形される。図２は、このプレス加工をした後の中空管１３を示して０る 。中空管１３をプレス加工する好ましい方法は、スェージング加工である。図２ にはまた、中空管１３をスェージング加工するとき、厚肉領域１６の内径を支持 するのに用いられる内部マンドレル１５が示されている。内部マンドレルを用い ることは自由選択である。内部から支持を行うことによって、厚肉領域１６の最 終直径をよりよく制御できる。プレス加工された厚内領域１６（よ、仕上り製品 上のカム１０の位置に対応する。

厚内領域１６に好適の軸方向良さはカム１０の軸方向長さよりわず力）１こ短０ ゜これはカム１０を中空管１０に固定するとき薄肉領域１８の外径（二生ずる変 イヒを最小にするか又はなくす。

スウェーッング工程を行った後に、中空管１３の外径を均一な外径に切削加工す る。中空管１３の外側は、軸受面又はジャーナル面として許容できる最終表面を 作るようにこの時点で仕上げ研削をすることができる。普通は、中空管１３（よ 心なし研削を用いて切削加工される。旋削などの他の処理を用０てもよ０゜この 機械加工の後に、中空管１３は複数の厚肉領域１６及び薄肉領域１８を備えるこ とになる。代表的自動車のカム軸の場合、好まい１厚肉領域１６の厚さくよ３． ９４ｍｍ　（０，１−５５インチ）であり、好ましい薄肉領域１８は、３．２５ ｍｍ（０，１２８インチ）である。図３は、中空管が均一な外径を作るよう１こ 切削加工された後の中空管１３を示している。二つの領域１６と１８の間の肉厚 の差（ま、図を明瞭にするために誇張されている。

次に、カム１０は、図３に示されているように中空管１３に組立てられる。各カ ムは厚内領域１６と位置を合される。カム１０の軸方向穴は、中空管の外径より わずかに大きく、図３及び図４に示されているようにカム１０と中空管１３の間 にわずかな空げきを作る。

カム１０は、エキスパンダニ具が中空管１３に挿入される間適当な角度に位置を 合せて保持される。図５は、エキスパンダニ具３６を二つのカム１０を通りすぎ て挿入した後のエキスパンダニ具を示している。エキスパンダニ具３６の外径は 、厚肉領域１６の内径より大きい。前記外径はまた薄肉領域１８の内径より小さ い。エキスパンダニ具３６が中空管１３の中へ挿入されるとき、厚肉領域１６は 外方に広げられてカム１０の軸方向穴と接触する。このように広げることによっ てカム１０を中空管１３を固定して締りばめ状態にし、それによってカム１０の 軸方向の保持を行なう。エキスパンダニ具３６の外径が薄肉領域１８の内径より 小さいので、これらの領域は、エキスパンダニ具３６を挿入する間に広げられな い。したがって、これらの領域１８は、普通は、何ら追加の組立後機械加工を必 要としない。

カム１０ｄの軸方向穴の表面は、図１０に示されているようにスプラインを備え ていてもよい。

カム軸、カム、タイミング歯車などに様々な要素を適用する場合、要素をカム厚 を達成するために、スェ−ジング加工の間の縮小量をスェージング操作後の機械 加工の量とともに変えることができる。

図６〜８は本発明の第２の実施例を示している。各カム１０ａは、カム１０ａ域 １８ａを形成する。カム１０ａを中空管１３ａに組立てた後に、エキスパンダニ 具３６ａが中空管１３ａに挿入される。エキスパンダニ具３６ａは円周方向に分 離された硬質材料の複数の突起２８をエキスパンダニ具３６ａの一端に隣接して 備えている。突起２８の実効直径は、中空管１３ａの厚肉領域１６ａの内径より 十分に大きく、カムを中空管１．３　ａに恒久的に固定するために突起２８に厚 肉領域１６ａの各部分をカムみぞ２２の中へ膨張させる。突起２８の実効直径は 中空管１３ａの薄肉領域１８ａの内径より十分に小さいので、薄肉領域１８ａが エキスパンダニ具３６ａによって広げられない。

図８に示すように、硬質材料の突起２８は突起２８がカム１０を通り過ぎて中空 管内で移動するとき、硬質材料の突起２８は軟質管材料をみぞ２２の中へ膨張さ せる。膨張の結果として、中空管１３ａの全周が外方に動かされる。中空管１３ ａの初期外径とカム１０ａの内面の間にわずかな差があるので、中空管１３ａの 外面は、カム１０ａの内面をきつく圧迫する。

中空管１３ａに取付けられたタイミング歯車などのどんな追加要素１２をもみぞ ２２なしで軸方向穴の表面に取付けできる。

図９は、本発明の第３の実施例を示している。図９において、中空管１３ｂは図 ３に示されているように均一の直径に機械加工されていない。縮径領域１６ｂは 、上述のように形成される。中空管１３ｂの外側は、非縮径領域１８ｂの直径を 小さくするように機械加工されてもよい。しかし、機械加工後に、領域１８ｂの 外径は領域１６　ｂの外径より大きいままである。カム１０ｂは縮径領域１６ｂ と位置を合せた状態で中空管１３ｂに組立てられる。次に、カム１０ｂは中空管 ｔａｂへ締まりばめによって固定される。領域１８ｂの内径は、エキスパンダニ 具３６ｂの外径より大きい。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成７年　１月１１日

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．中空管を用意する工程と、 前記中空管に複数の縮径領域を形成する工程と、各々が軸方向穴を備えている複 数のカム要素を用意する工程と、前記中空管を前記カム要素の中に挿入して、各 カム要素を縮径領域のまわりに位置決めする工程と、 前記中空管の縮径領域をさせてカム要素と締まりばめ状態にする工程と、を備え るカム軸の製作方法。
2. ２．前記中空管の前記縮径領域に隣接する領域が大径領域を形成し前記大径領域 は前記縮径領域を膨張させる工程の間膨張しない請求項１に記載の方法。
3. ３．複数の縮径領域を形成する工程の前にマンドレルを前記中空管に挿入する工 程をさらに含み、前記マンドレルは複数の縮径領域を形成する工程の間前記中空 管の中にとどまっている請求項１に記載の方法。
4. ４．前記複数の縮径傾城がスエージングによって形成される請求項１に記載の方 法。
5. ５．前記中空管を前記カム要素に挿入する前に、前記中空管を均一な外径に機械 加工する工程をさらに含み、前記縮径領域がそれによって厚肉領域を形成する請 求項１に記載の方法。
6. ６．前記中空管を前記カム要素に挿入する前に、前記中空管の外面を機械加工す る工程をさらに含み、それによって前記縮径領域が厚肉領域を形成する請求項１ に記載の方法。
7. ７．前記カム要素の軸方向穴の表面がキーみぞを付けられている請求項１に記載 の方法。
8. ８．中空管を用意する工程と、 マンドレルを前記中空管に挿入する工程と、前記中空管の表面に複数の縮径領域 をスエージング加工する工程と、前記マンドレルを前記中空管の中から取り除く 工程と、前記中空管を均一な外径に機械加工し、前記縮径領域が厚肉領域を形成 し、前記厚肉領域に隣接した前記中空管の領域が薄肉領域を形成するようにする 工程と、 各々が軸方向穴を備える複数のカム要素を用意する工程と、前記中空管を前記カ ム要素の中に挿入して各カム要素を厚肉領域の周りに位置決めする工程と、 前記薄肉領域の内径より大きく前記薄肉領域の内径より小さい直径を有するエキ スパンダ工具を用意する工程と、前記エキスパンダ工具を前記中空管に挿入する ことによって前記中空管の前記厚肉領域を膨張させて前記カム要素と締りばめ状 態にする工程とを備えるカム軸の製作方法。
9. ９．中空管を用意する工程と、 マンドレルを前記中空管に挿入する工程と、複数の縮径領域を前記中空管の表面 に形成する工程と、 前記マンドレルを前記中空管の中から取り除く工程と、前記中空管を一様な外径 に機械加工し、前記縮径領域が厚肉領域を形成するようにする工程と、 各々が軸方向穴を備え、前記軸方向穴の表面が複数の円周方向に隔置さた軸方向 に伸びるみぞを有する複数のカム要素を用意する工程と、前記中空管を前記カム 要素に挿入し、各カム要素が厚肉領域の周りに位置決めされる工程と、 前記中空管の前記厚肉領域の円周方向に附置された部分を膨張させて前記みぞと 締り状態にする工程とを備えるカム軸の製作方法。
10. １０．円周方向に隔置された部分を膨張させる前記工程が円周方向に分割された 硬質材料の突起を備えるエキスパンダ工具を挿入する工程を含み、前記突起が前 記みぞと軸方向に位置の合った状態に位置決めされ、前記突起が前記カム要素を 通り過ぎて前記中空管の中で動くとき、前記硬質材料の突起が前記壁の各部分を 前記みぞの中に膨張させるようにしている請求項９に記載の方法。
11. １１．前記中空管の前記厚肉領域に隣接した領域が薄肉領域を形成し、前記薄肉 領域が円周方向に隔置された部分を膨張させる工程の間膨張しない請求項９に記 載の方法。
12. １２．各々が表面の連続している軸方向穴を備える少なくとも一つの部材を用意 する工程と、 前記中空管を前記少なくとも一つの部材の中に挿入する工程と、前記中空管の厚 肉領域の軸方向に隔置された部分を膨張させて前記少なくとも一つの部材と締り ばめ状態にする工程とをさらに備える請求項９に記載の方法。
13. １３．前記軸方向に隔置された軸方向に伸びるみぞがスプラインを形成している 請求項９に記載の方法。
14. １４．複数の隔置された第１の部分と複数の隔置された第２の部分を備え、第１ の部分が、第２の部分に隣接しており各第１の部分の管の肉屋が隣接の第２の部 分の管の肉厚より厚くなっている回転可能な管と、前記回転可能な背の周りに取 付けられ、各々が軸方向の穴を有し、第１の部分の周りに位置決めされている複 数の軸方向に加来隔置されたカムとを備えるカム軸。
15. １５．前記回転可能な管が一様な外径を備える請求項１４に記載のカム軸。
16. １６．前記カムを前記回転可能な管に固定する手段をさらに備える請求項１４に 記載のカム軸。
17. １７．固定する前記手段が複数の円周方向に隅置されたみぞを各カムの前記軸方 向穴の内面に備え、 複数の円周方向に隔置された突起が前記回転可能な管の各第１の部分に軸方向に 伸びて各突起が各カムのみぞの中に伸び込んでいる請求項１６に記載のカム軸。
18. １８．複数の隔置された第１の部分と複数の隔置された第２の部分を備え、第１ の部分が第２の部分に隣接しており、各第１の部分の管肉序が隣接する第２の部 分の骨肉厚より厚く、均一な外径を有する回転可能な管と、前記回転可能な管の 前記第１の部分を膨張させることによって前記中空管に機械的に取付けられ、各 々が軸方向穴を備え、第１の部分の周りに位置決めされている複数の軸方向に隔 置されたカムと、を備えるカム軸。
19. １９．各カムが前記軸方向穴の内面に複数の円周方向に隔置されたみぞを備え、 各第１の部分が各カムのみぞの中に伸び込む複数の円周方向に隔置された突起を 備える請求項１８に記載のカム軸。
20. ２０．複数の隔置された第１の部分と複数の隔置された第２の部分を備え、第１ の部分が第２の部分に隣接している回転可能な管であり、各第１の部分の回転可 能な管の内径が隣接の第２の部分の回転可能な管の内径より小さい回転可能な管 と、 前記中空管に前記回転可能な管の前記第１の部分を膨張させることによって機械 的に取付けられ、各々が軸方向穴を備え、第１の部分の周りに位置決めされてい る複数の軸方向に隔置されたカムを備えるカム軸。