JPH08178020A - カムにシャフトを圧入嵌合してなる組立カムシャフト - Google Patents

カムにシャフトを圧入嵌合してなる組立カムシャフト

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JPH08178020A
JPH08178020A JP6324606A JP32460694A JPH08178020A JP H08178020 A JPH08178020 A JP H08178020A JP 6324606 A JP6324606 A JP 6324606A JP 32460694 A JP32460694 A JP 32460694A JP H08178020 A JPH08178020 A JP H08178020A
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JP
Japan
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cam
shaft
press
fitting
fitted
Prior art date
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Pending
Application number
JP6324606A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Matsuo
章 松尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Piston Ring Co Ltd
Original Assignee
Nippon Piston Ring Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Piston Ring Co Ltd filed Critical Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority to JP6324606A priority Critical patent/JPH08178020A/ja
Publication of JPH08178020A publication Critical patent/JPH08178020A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/06Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements for attachment of a member on a shaft or on a shaft-end
    • F16D1/064Couplings 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
    • F16D1/072Couplings 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 involving plastic deformation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Valve-Gear Or Valve Arrangements (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】ローレット加工を施したシャフト外周面のカム
嵌合領域11をカム軸孔21に圧入してシャフト10とカム20
を機械的に接合してなる組立カムシャフトであって、所
望の回転トルク強度を有し、かつ使用中にカムが破損す
るおそれのないものを提供する。 【構成】ローレット加工を施したシャフト10の外周面カ
ム嵌合領域11を圧入するカム20の軸孔21の内径を圧入締
代が0.1〜0.8mmとなるように設定し、形成した
ローレットの周方向の山数を25.4mm当り12〜3
0とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はカムにシャフトを圧入し
てカムをシャフトに嵌着してなる組立カムシャフトの改
良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】カム等の断面円形状の平滑な内壁を有す
る金属部材に、転造装置により外周に転造して形成され
た凹凸を有するシャフト等の金属製軸部材を圧入して両
部材を機械的に接合し、それによって構造体を組み立て
ることは、特開昭55−1924号公報によって公知で
ある。この公報は、シャフト外周面にローレット加工を
施したものは、回転トルク強度が不十分であるとし、シ
ャフト外周面に突起角度40〜70度の軸方向に延長す
る突条を形成することを提案している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載された
形状の突条をシャフト外周面に形成するためには、シャ
フトに切削加工を施す必要があるが、切削加工はコスト
が高いだけでなく、切削によってシャフトの強度が低下
するという問題があった。本発明は上記問題を解決する
ためになされてものであり、その目的とするところは、
シャフト外周面のカム嵌合領域にローレット加工を施
し、そのカム嵌合領域をカムの軸孔に圧入してなる組立
カムシャフトに所望の回転トルク強度を付与することに
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明が採用する手段は、カムの軸孔にローレット
加工を施したシャフトのカム嵌合領域を圧入したとき、
締代が0.1〜0.8mmの範囲に収まるように、カム
軸孔の内径を設定したことにある。シャフト外周面のカ
ム嵌合領域に転造するローレットは、山が軸方向に又は
スパイラルに連続的に延長する平目又は斜目もしくは断
続的に延長する綾目とし、ローレットの山数は周方向に
25.4mm当り12〜30とすることが望ましい。
【0005】
【作用】組立カムシャフトの回転トルク強度はカムに生
じた円周応力によって決まる。円周応力が小さすぎれ
は、回転トルク強度は低く、カムは空転しやすい。円周
応力が大きすぎると、回転トルク強度は高いが、カムは
破損しやすくなる。したがって、圧入によって生じたカ
ムの円周応力は、適当な範囲内にあり、かつその円周応
力によって所望の回転トルク強度が得られなければなら
ない。
【0006】本願の発明者は、シャフト外周面のカム嵌
合領域にローレット加工を施し、そのカム嵌合領域を内
径が少しづつ異なるカムの軸孔、すなわち圧入締代が少
しづつ異なるカムの軸孔に圧入して多数の組立カムシャ
フトを試作した。このとき、各組立カムシャフトのシャ
フト圧入によるカムの直径方向の変位量を測定し、その
変位量からカムに生じた円周応力を求めた。ついで、そ
れぞれの組立カムシャフトの回転トルク強度を測定し
た。その測定結果から、カムの圧入締代と円周応力の関
係及びカムの圧入締代と回転トルク強度の関係を見いだ
して本発明を完成した。
【0007】圧入によりカムとシャフトを機械的に接合
した組立カムシャフトは、圧入締代が0.1mm以下で
あると、カムの円周応力が小さすぎるため、所望の回転
トルク強度が得られずにカムはスリップするおそれがあ
り、圧入締代が0.8mm以上であると、カムの円周応
力が大きすぎるため、使用中にカムが破損するおそれが
あることがわかった。そこで、本発明は圧入締代の上限
を0.8mm、下限を0.1mmと設定した。
【0008】
【実施例】本発明の組立カムシャフトを図面に示す実施
例に基づいて説明する。図1及び図2に示すように、外
径D0のシャフト10の外周面のカム嵌合領域11にローレ
ット加工を施して軸方向に外径D1の山が連続して延長
する平目ローレットを形成する。このカム嵌合領域11を
シャフト外径D0に等しいかわずかに大きい内径D2のカ
ム20の軸孔21に圧入し、シャフト10とカム20を一体に接
合して組立カムシャフトを製造する。
【0009】シャフト10の圧入によってカム20の軸孔21
はローレットの形状に合わせて弾性及び塑性変形し、そ
の内径の最大部分はローレット山の外径D1に等しくな
る。そこで、シャフト10のローレット山の外径D1と、
カム圧入前の軸孔11の内径D2の差D1−D2を圧入締代
とする。シャフト10のカム嵌合領域11をカム20の軸孔11
に圧入すると、カム20に応力を生じ、直径方向に変位す
る。あらかじめ、カムの軸孔に既知の内圧をかけて、す
なわち、既知の円周応力によるカムの直径方向の変位量
を測定しておけば、圧入したカムの直径方向の変位量を
計測することによりカムに生じた円周応力値を知ること
ができる。シャフト10を圧入したときにカム20に生ずる
円周応力は、圧入締代によって異なる。圧入締代が小さ
ければ、円周応力も小さく、圧入締代が大きければ、円
周応力も大きくなる。
【0010】カムの圧入締代と円周応力の関係を求める
ため、外径D0=32.5mmの鋼製シャフトの外周面
カム嵌合領域に、ローレットの山高さ0.5mm、山数
25.4mm当り14の平目ローレット加工を施してそ
の外径D1=33.5mmとした。そのカム嵌合領域を
内径D2=32.5〜33.5mmの範囲の軸孔を持つ
多数のカムに圧入してカムとシャフトを一体に接合して
組立カムシャフトを得た。圧入時に測定した直径方向変
位量から円周応力を、カム軸孔の内径から圧入締代をそ
れぞれ求め、その結果を図3にプロットした。
【0011】次に、このように得られた各組立カムシャ
フトの回転トルク強度をトルク測定機により測定した。
図4は測定した回転トルク強度を圧入締代に対してプロ
ットしたものである。図3から、圧入締代が0.8mm
以上になると、円周応力が60kg/mm2以上にな
り、安全上好ましくないことがわかる。又、図4から、
圧入締代が0.1mm以下になると、回転トルク強度が
所望値の850N・mよりも小さくなり、スリップを生
ずるおそれのあることがわかる。したがって、圧入締代
は下限0.1mmないし上限0.8mmの範囲にするこ
とが望ましい。同様なテストを平目ローレットの山数を
変えて実施したところ、山数が25.4mm当り、12
ないし30の範囲であれば同じ結果となった。又、斜目
及び綾目ローレットについても周方向の山数が25.4
mm当り12ないし30の範囲の場合はやはり同じ結果
となった。
【0012】
【発明の効果】上記のとおり、本発明の組立カムシャフ
トは、シャフト外周面のカム嵌合領域に、山が軸方向又
はスパイラルに延長するローレットを転造し、そのカム
嵌合領域をカムの軸孔に圧入してカムとシャフトを機械
的に接合したものであるが、カムの圧入締代を回転トル
ク強度が所定値より大きく、圧入による初期の円周応力
が所定値より小さくなる範囲に設定したから、従来のも
のとは異なり、カムのスリップ及び使用中の破損を未然
に防止することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】は組立カムシャフトを構成するシャフトとカム
の側面図、
【図2】は組立カムシャフトの横断面図、
【図3】は組立カムシャフトのカムの締代と円周応力の
関係を示す図、
【図4】は組立カムシャフトのカムの締代と回転トルク
強度の関係を示す図、
【符号の説明】
10:シャフト、 11:カム嵌合領域、 20:カム、 21:軸孔
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年1月24日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0009
【補正方法】変更
【補正内容】
【0009】シャフト10の圧入によってカム20の軸孔21
はローレットの形状に合わせて弾性及び塑性変形し、そ
の内径の最大部分はローレット山の外径D1に等しくな
る。そこで、シャフト10のローレット山の外径D1と、
カム圧入前の軸孔21の内径D2の差D1−D2を圧入締代
とする。シャフト10のカム嵌合領域11をカム20の軸孔21
に圧入すると、カム20に応力を生じ、直径方向に変位す
る。あらかじめ、カムの軸孔に既知の内圧をかけて、す
なわち、既知の円周応力によるカムの直径方向の変位量
を測定しておけば、圧入したカムの直径方向の変位量を
計測することによりカムに生じた円周応力値を知ること
ができる。シャフト10を圧入したときにカム20に生ずる
円周応力は、圧入締代によって異なる。圧入締代が小さ
ければ、円周応力も小さく、圧入締代が大きければ、円
周応力も大きくなる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0011
【補正方法】変更
【補正内容】
【0011】次に、このように得られた各組立カムシャ
フトの回転トルク強度をトルク測定機により測定した。
図4は測定した回転トルク強度を圧入締代に対してプロ
ットしたものである。図3から、圧入締代が0.8mm
以上になると、円周応力が60kg/mm2以上にな
り、安全上好ましくないことがわかる。又、図4から、
圧入締代が0.1mm以下になると、回転トルク強度が
所望値の500N・mよりも小さくなり、スリップを生
ずるおそれのあることがわかる。したがって、圧入締代
は下限0.1mmないし上限0.8mmの範囲にするこ
とが望ましい。同様なテストを平目ローレットの山数を
変えて実施したところ、山数が25.4mm当り、12
ないし30の範囲であれば同じ結果となった。又、斜目
及び綾目ローレットについても周方向の山数が25.4
mm当り12ないし30の範囲の場合はやはり同じ結果
となった。
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カム(20)の軸孔(21)の内径(D2
    に等しいか又はそれよりわずかに小さい外径(D0)を
    有するシャフト(10)の外周面のカム嵌合領域(11)に
    ローレット加工を施してその外径(D1)を部分的に前
    記軸孔内径よりも増大させ、前記カム嵌合領域を前記カ
    ム軸孔に圧入して前記シャフトを前記カムに嵌着してな
    る組立カムシャフトにおいて、前記カム軸孔内径を圧入
    締代(D1−D2)が0.1〜0.8mmになるように設
    定したことを特徴としてなるカムにシャフトを圧入嵌合
    してなる組立カムシャフト。
  2. 【請求項2】 シャフト(10)のカム嵌合領域(11)に
    軸方向に又はスパイラルに延長するローレット山を形成
    し、前記ローレット山の周方向の数を25.4mm当り
    12〜30としたことを特徴としてなる請求項1記載の
    カムにシャフトを圧入嵌合してなる組立カムシャフト。
JP6324606A 1994-12-27 1994-12-27 カムにシャフトを圧入嵌合してなる組立カムシャフト Pending JPH08178020A (ja)

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