JPH09217605A - カム軸の製造方法とカム軸 - Google Patents

カム軸の製造方法とカム軸

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JPH09217605A
JPH09217605A JP8308237A JP30823796A JPH09217605A JP H09217605 A JPH09217605 A JP H09217605A JP 8308237 A JP8308237 A JP 8308237A JP 30823796 A JP30823796 A JP 30823796A JP H09217605 A JPH09217605 A JP H09217605A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カムに長期にわたって耐久可能な負荷しかか
からず、かつ軸とカムとの安全確実な固定が達成される
だけの強さでカムと軸との間に必要な圧力ばめを行ない
うるカム軸とその製造方法の提供にある。 【解決手段】 第１工程；直径Ｄの軸(1) のカム取付領
域(C) を転造してもとの直径Ｄよりも膨出した直径Ｄ´
を有する膨出部を形成する。第２工程；下記に記述する
寸法の内壁(4) を持つカム(2) を準備する。すなわち内
壁(4) の径は周方向に一様でなく、最大径Ｄ″と最小径
Ａを有し、最小径Ａは前記の軸(1) の直径Ｄよりも大き
く、前記の膨出した直径Ｄ´よりも小さい。第３工程；
カム(2) を軸(1) のカム取付領域(C) 以外の領域を抵抗
なく通過させ、次に膨出した直径Ｄ´を有する領域(C)
に圧入して最小径Ａを形成するカムの内壁と膨出部の間
に遊びなく密着する形状を形成してカム(2) を軸(1) の
カム取付領域(C) に固定するという３工程で製造する。
カム軸はカム取付領域(C) に確実に回り止めされて固定
される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はカム軸及びその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】カムと軸
とを別々に製作して組立てて一体構造ユニットとするカ
ム軸は公知である。
【０００３】この種の公知の構造（例えばドイツ連邦共
和国特許公開公報第 2,838,995号，同第 3,321,846号）
では軸が軸方向に延びた複数の溝を有し、またカムの孔
がこれらの溝に係合する半径方向の突出部を有してい
る。カムの孔は軸に対して隙間を有した状態で嵌め込ま
れるように構成されており、前記カムの突出部の半径方
向の間隔は嵌め込み時に突出部と軸とが互いに噛み合う
寸法に設計されている。
【０００４】上記の遊びとなる隙間にはカムと軸とを組
合せた後、外部から硬質ろうが充填される。また、軸の
周囲には各用途の位相関係に対応した数の溝が設けられ
ている。この構造は軸の周囲に溝を正確な位置へ設ける
のに面倒な作業を要する欠点を有している。係る溝は極
めて正確に設ける必要があり、溝の角度位置が正確に与
えられていなければならない。
【０００５】また、完成品としての中空軸へ同じく完成
品としてのカムを正確な位置に外挿した後、さらに中空
軸と個々のカムとの圧力ばめを達成させるために中空軸
を内側から膨出させて、空転しない結合を得ることも公
知である（ドイツ連邦共和国特許公開公報第 32 27 693
号）。この場合、圧力ばめ部を膨出させるために中空軸
はプラスチック素材にて充填されており、プラスチック
素材の圧入により結合支持部が形成されている。中空軸
の膨出に必要な圧力はプラスチック素材の圧入にて生じ
る。この方法は大変に面倒なことを無視するとしても、
カムが軸の周部へ専ら圧力ばめにて固定されるので必要
な圧力ばめを行った際にカムの中空部へ作用する力は極
めて大きく、従って焼結されたカムはこの場合に生じる
負荷応力を長期間損傷なく吸収することは不可能なの
で、焼結にて製造されたカムを使用することはできな
い。この場合に、発生する応力に長期間損傷なく耐える
鍛造または圧延されたカムが好適であるが、この（鍛造
または圧延）によるカムの製造は生産コストをさらに高
くすることとなる。また、同様に、ドイツ連邦共和国公
開公報第 2,546,802号にも中空軸を有するカム軸が開示
されている。この中空軸は中空軸内にその内径に対応す
るゴム棒を嵌入し、さらに中空軸の互いに対向する内側
面にゴム棒を押圧させることにより部分的に膨出され
る。このようなカム軸は上記と同様な理由で信頼性がな
い。また、中空軸を内側から部分的に膨出させないで、
カムの内周壁の周囲に突出部を設け、また中空軸の直径
を特別の力を加えずにカムが外挿及び位置決めできるよ
うに決定し、次に中空軸を貫通する心棒によって、その
軸を全軸長にわたり膨出させることも公知である（ドイ
ツ連邦共和国特許公開公報第 3,323,640号）。この構成
で使用される中空軸は強度を考えて、肉厚は決して薄く
ないので中空軸を膨出させるためには、それが単に部分
的であるにせよ全長にわたるにせよ大きな変形力を加え
る必要があり、その変形力は中空軸の基準寸法にも変化
を与える。寸法的に完璧な中空軸があっても焼結にて製
造された極めて寸法精度の高いカムをそれ以上の表面加
工をしないで使用するには無理がある。
【０００６】さらに軸に対するカムの回転変位を可能と
するカム軸も公知となっている（ドイツ連邦共和国特許
公開公報第 3,128,522号）。この場合もカムは別個に製
造された構造部材であるスリ―ブを介して圧力ばめによ
り軸の周部に圧着されており、このスリ−ブは軸の直径
に一致した筒形内周形と円錐台形外周形を有し、その円
錐台形外周には対応するカムの同形の円錐形内周部が嵌
められ、また各カムの円錐形内周部の最大径領域に開口
した油圧用コネクタが設けられている。各カムの対応す
る軸部には追加の油圧用コネクタが設けられており、そ
の油圧用コネクタは油圧管路を介してスリ―ブの筒形内
周部へ連通している。この方式により油圧コネクタによ
り圧力を加えることで一方で軸とスリ―ブが、他方でス
リ―ブとカムとの結合部が緩み、長手方向の力、即ち軸
方向に作用する力は生じないのでスリ―ブ対しカムを緩
めてからそのカムを空転させて、いわば回転変位させる
ことができ、再度元に戻す必要のある何らかの余計な有
害な変位は発生しない。従ってスリ―ブへカムを嵌め直
す必要はない。最後に述べるのは、歯を有するフランジ
をハブの支持肩部へ相対摺動させて切削させ圧力ばめに
てフランジとハブを結合する公知の形式のものである
（ドイツ連邦共和国特許公開公報第 2,159,264号）。ハ
ブはフランジに比べて短い軸長を有し、またハブにはた
った１つのフランジのみが位置する。
【０００７】カム軸は通常の使用で極めて過酷な動的荷
重がかかる特殊な種類の機械要素であり、従って、従来
公知となった全てのカム軸は軸とカムとが締りばめ及び
／または噛み合いにより結合されている。軸へカムを空
転の起らない固定を専ら圧力ばめにより達成しようとす
るとカムに余りに大きな静的負荷が加わり、さらにその
静的負荷に加えて運転中の動的負荷が付加されるので圧
力ばめ結合部は極めて強固でなければならない。この種
の負荷には焼結にて作られたカムは損傷無く長期間耐え
ることができず、少なくとも今日の製造技術水準及び今
日焼結用途に使用可能な素材によって焼結されたカムで
は不可能である。
【０００８】
【発明の目的】従って、本発明の目的は一方でカム軸の
製造用に焼結されたカムが使用でき、他方で焼結された
カムには長期にわたり耐久可能な負荷しかかからず、か
つ軸とカムとの安全確実な固定が達成されるだけの強さ
でカムと軸との間に必要な圧力ばめを行ないうるカム軸
とその製造方法の提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するため本発明の請求項１に記載のカム軸は１つの軸と
該軸に嵌め込まれた少なくとも１つのカムを有し、カム
が軸を保持するための内壁を有し、内周壁が半径方向内
側に突出した少なくとも１つの突出部を有し、突出部が
これに対応する軸の溝に係合する内燃機関のバルブ制御
のためのカム軸であって、カムを設ける軸の領域には軸
の他の領域よりも大きな直径Ｄ′が与えられており、直
径Ｄ′を有する領域が軸の材料を圧縮することで周囲を
取巻く隆起部を有して形成されており、カムが軸の膨出
した直径Ｄ´を有する領域をカムの内壁の突出部により
切削して溝を形成しながら嵌め込まれて構成されてい
る。
【００１０】隆起部は転造にて形成でき、転造時のロ―
ラによる膨出形の材料圧縮成形では中空軸にほとんど負
荷がかからないので中空軸には重大な変形や歪みは生じ
ない。ロ―ラによる材料圧縮により膨出部にピッチが形
成され、そのピッチは、カムを嵌め込む際に、膨出部が
互いに平行ならば、カムには変動的にな反力が作用し、
その反力のそれぞれの強度は、内部へ突出した突出部が
前記膨出部を切除ないし切断するか、または前記突出部
が２つの隣接した膨出部の間の隙間内に位置するかによ
り変化する。
【００１１】上記領域の隆起部はピッチを有するネジ形
に形成することでカムの嵌め込み時に一定した反力が生
じるようになっているのが好ましい。またカムは焼結に
よる形成されるのが好ましい。
【００１２】請求項４に記載の発明は上記のカム軸の製
造方法に関するもので、大きな直径Ｄ´を有する軸の第
１領域が転造にて軸の材料を圧縮することにより周囲を
取巻く隆起状に形成し、次に対応する第１のカムが第１
領域を切削して溝を形成しながら圧力ばめされ、さらに
第２のカムが同様にして対応する領域へ圧力ばめされ、
この順序で軸の領域の形成と次のカムの圧力ばめとを交
互に行なう構成とされている。
【００１３】
【実施例】次にこの発明の実施例を添附の図面を参照し
て説明する。第１図のカム軸１０は管にて形成された軸
１とその軸１に固着された複数のカム２とから成り、カ
ム２は、カム軸１０を装着する内燃機関の各要素の位相
関係に対応して、軸１の軸方向に互いに離間し、かつ互
いに異なる角度で取付けられている。
【００１４】第２図は第１図のカム２の拡大正面図であ
る。カム２ないしカムの外輪郭形状は対称軸３を中心と
して対称である。内壁４の輪郭形状は軸１の断面形状に
対応して形成されている。
【００１５】内壁４の直径Ｄ″についてはさらに以下で
詳細に説明するが、本実施例において、内壁４は半径方
向へ突出した４つの突出部５を有し、これらの突出部５
はカム２ないし内壁４の軸方向全長にわたり延在してい
る。図示した実施例では、その突出部５はほぼ四角形の
断面であるが他の断面形状も考えられ、かつ可能であ
る。第２図に示した実施例では４つの突出部５が示され
ているが、内壁４の周部へ異なる個数の突出部を互いに
対し等角度をなして設けることも本発明の範囲に含まれ
る。カム２は粉末冶金方法にて焼結形成されている。
【００１６】カム２の支持体としてカム軸１０に採用さ
れている管部品すなわち軸１は互いに直径方向に対向す
る突出部５の内面６間の距離Ａより幾分小さい外径Ｄ
（第４図参照）を有し、これによりカム２を軸１へ、い
わば特別の力を加えずに前記外径Ｄを有する部位におい
て摺動挿入可能である。
【００１７】次にカム２を固定するための軸１の領域Ｃ
（第４図参照）は、軸１として使用される管の前記領域
Ｃに対応する部分を例えば膨出させることにより、その
領域Ｃの外径Ｄ´がＤ″より幾分小さく（例えば 0.1mm
小さく）かつＡよりはるかに大きい（例えば 0.8mm大き
い）寸法とされている。直径Ｄ´を有する領域Ｃの膨出
部あるいは隆起部は切削加工ではなく、ねじ製造で公知
のごとく、転造により形成できる。このような膨出部な
いし隆起部は環状とすることもピッチを有するねじ状に
することも可能である。係る膨出ないし隆起を連続した
うね状に設けることにより高い寸法精度及び表面特性で
製造できる。この膨出された直径Ｄ´を有する領域Ｃは
この場合プレス成形にて形成される。こうして膨出され
た領域Ｃ（第４図）へは詳細に図示されていない適当な
工具にてカム２が所定の角度位置で圧力ばめされ、同時
に突出部５に相対する部分には既述の寸法関係によりか
んなによるごとく溝９が切削形成される（第７図参
照）。第４図に円で囲んだ部分の詳細が第６図に拡大図
にて示してあり、突出部５自身がその突出部５を保持す
る溝９を切削して形成することとなっている。第５図は
プレス工程によりカム２が所定の姿勢位置に位置された
状態が示してある。カム２は所定の姿勢位置に達すると
膨出された領域Ｃへ確実に固定される。硬いカム２の突
出部５の内面により形成された鋭い刃が切削作用を行っ
て「切欠く」ことにより、軸１へカム２が固定され（こ
の固定は部分的に設けられた複数の刃の作用による圧力
ばめの効果による）、また圧力ばめの際に切削して部分
的に溝９を形成する、噛合と同時に切欠く構成であるの
で抗空転性も極めて高い。固定部の許容公差範囲が大き
く（各カム２自身がいわば自分の道を形成することによ
り、各カム２が膨出された領域Ｃを「独自の切削量」で
切削するため）、他のカム軸にくらべて下記のような著
しく大きなメリットが得られる。・高い抗空転性を有す
る。・カムへの負荷が少なく、焼結形成されたカム
でも安全確実に取付けを行なえかつ耐久性に 優れ
る。・各組立部品を低コストで製造できる。・組立コス
トが安価で済む。
【００１８】通常、軸１には複数のカム２（第１図参
照）が設けられており、係るカム軸１０の製作は、第１
領域Ｃを膨出させ、用意したカム２を圧力ばめし、次に
第２セグメントＣを膨出させ、次のカム２を所定の角度
で圧力ばめし、全てのカム２が軸１へ取付けられるま
で、その作業を繰返す。
【００１９】図示したごとく周囲を取巻く膨出部ないし
突出部を有する領域Ｃは軸１の極くわずかな長さ部分を
占めるのみであるが、係る膨出部または突出部の領域Ｃ
を軸１の全長にわたり転造にて設け、次にカム２を１つ
ずつ所定の角度で圧力ばめすることも本発明の範囲に含
まれる。即ちこれは溝９形成時の切削が破線状に断続的
に行われるため、突出部５の内面６すなわち切削刃が膨
出部または突出部の短いピッチ部分を常に空走可能でき
ることにより可能となる。
【００２０】以上の全ての実施例においてカム２は軸１
の他の部分よりも膨出した直径Ｄ´を有する領域Ｃに圧
力ばめすることで噛み合い結合され、すなわち結合の対
象となる一方の部品が他方の結合部品の結合部ををいわ
ば自ら創造するので、このような噛み合い結合において
は遊びが皆無となる。
【００２１】かかるカム軸１０を大量規格生産する場合
でも、周部の輪郭が適合し、また内壁４の突出部５のサ
イズ、位置、個数が適合したものであれば他の目的に合
せて形成されたカム２でも使用できる。組立ての場合に
はカム２は相互に必要かつ十分な位相関係を得るべくそ
れぞれの角度で装着される。この場合、まず軸１には膨
出された直径Ｄ´の第１の領域Ｃが形成され、次に対応
するカム２が圧力ばめされ、さらに膨出された直径Ｄ´
の第２の領域Ｃが形成され第２のカム２が第２の領域Ｃ
へ圧力ばめされ、その順序で軸１の膨出と次のカム２の
圧力ばめとが交互に繰返される。
【００２２】以上述べた構成は焼結成形されたカムに好
適であるが、勿論、他の方法で形成されたカムも使用で
きる。しかし焼結成形によりカムは簡単かつ安価でしか
も高い寸法精度で製造できるので有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つのカムを有するカム軸の部分斜視図であ
る。
【図２】第１図に示したカム軸のカムの拡大正面図であ
る。
【図３】第２図に示したカムの側面図である。
【図４】軸の膨出された領域にカムを圧力ばめする製造
段階の瞬間的な状態を部分的に示すカム軸の断面図であ
る。
【図５】第４図の段階を経てカムが軸に装着された状態
を示す第４図と同様な断面図である。
【図６】第４図の部分拡大図である。
【図７】第６図のVII −VII 線断面図である。
【符号の説明】
１…軸 ２…カム ４…内壁 ５…突出部 ９…溝 Ｃ…領域 Ｄ′…直径
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年１１月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 カム軸の製造方法とカム軸
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はカム軸及びその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】カムと軸
とを別々に製作して組立てて一体構造ユニットとするカ
ム軸は公知である。
【０００３】この種の公知の構造（例えばドイツ連邦共
和国特許公開公報第 2,838,995号，同第 3,321,846号）
では軸が軸方向に延びた複数の溝を有し、またカムの孔
がこれらの溝に係合する半径方向の突出部を有してい
る。カムの孔は軸に対して隙間を有した状態で嵌め込ま
れるように構成されており、前記カムの突出部の半径方
向の間隔は嵌め込み時に突出部と軸とが互いに噛み合う
寸法に設計されている。
【０００４】上記の遊びとなる隙間にはカムと軸とを組
合せた後、外部から硬質ろうが充填される。また、軸の
周囲には各用途の位相関係に対応した数の溝が設けられ
ている。この構造は軸の周囲に溝を正確な位置へ設ける
のに面倒な作業を要する欠点を有している。係る溝は極
めて正確に設ける必要があり、溝の角度位置が正確に与
えられていなければならない。
【０００５】また、完成品としての中空軸へ同じく完成
品としてのカムを正確な位置に外挿した後、さらに中空
軸と個々のカムとの圧力ばめを達成させるために中空軸
を内側から膨出させて、空転しない結合を得ることも公
知である（ドイツ連邦共和国特許公開公報第 32 27 693
号）。この場合、圧力ばめ部を膨出させるために中空軸
はプラスチック素材にて充填されており、プラスチック
素材の圧入により結合支持部が形成されている。中空軸
の膨出に必要な圧力はプラスチック素材の圧入にて生じ
る。この方法は大変に面倒なことを無視するとしても、
カムが軸の周部へ専ら圧力ばめにて固定されるので必要
な圧力ばめを行った際にカムの中空部へ作用する力は極
めて大きく、従って焼結されたカムはこの場合に生じる
負荷応力を長期間損傷なく吸収することは不可能なの
で、焼結にて製造されたカムを使用することはできな
い。この場合に、発生する応力に長期間損傷なく耐える
鍛造または圧延されたカムが好適であるが、この（鍛造
または圧延）によるカムの製造は生産コストをさらに高
くすることとなる。また、同様に、ドイツ連邦共和国公
開公報第 2,546,802号にも中空軸を有するカム軸が開示
されている。この中空軸は中空軸内にその内径に対応す
るゴム棒を嵌入し、さらに中空軸の互いに対向する内側
面にゴム棒を押圧させることにより部分的に膨出され
る。このようなカム軸は上記と同様な理由で信頼性がな
い。また、中空軸を内側から部分的に膨出させないで、
カムの内周壁の周囲に突出部を設け、また中空軸の直径
を特別の力を加えずにカムが外挿及び位置決めできるよ
うに決定し、次に中空軸を貫通する心棒によって、その
軸を全軸長にわたり膨出させることも公知である（ドイ
ツ連邦共和国特許公開公報第 3,323,640号）。この構成
で使用される中空軸は強度を考えて、肉厚は決して薄く
ないので中空軸を膨出させるためには、それが単に部分
的であるにせよ全長にわたるにせよ大きな変形力を加え
る必要があり、その変形力は中空軸の基準寸法にも変化
を与える。寸法的に完璧な中空軸があっても焼結にて製
造された極めて寸法精度の高いカムをそれ以上の表面加
工をしないで使用するには無理がある。
【０００６】さらに軸に対するカムの回転変位を可能と
するカム軸も公知となっている（ドイツ連邦共和国特許
公開公報第 3,128,522号）。この場合もカムは別個に製
造された構造部材であるスリ―ブを介して圧力ばめによ
り軸の周部に圧着されており、このスリ−ブは軸の直径
に一致した筒形内周形と円錐台形外周形を有し、その円
錐台形外周には対応するカムの同形の円錐形内周部が嵌
められ、また各カムの円錐形内周部の最大径領域に開口
した油圧用コネクタが設けられている。各カムの対応す
る軸部には追加の油圧用コネクタが設けられており、そ
の油圧用コネクタは油圧管路を介してスリ―ブの筒形内
周部へ連通している。この方式により油圧コネクタによ
り圧力を加えることで一方で軸とスリ―ブが、他方でス
リ―ブとカムとの結合部が緩み、長手方向の力、即ち軸
方向に作用する力は生じないのでスリ―ブ対しカムを緩
めてからそのカムを空転させて、いわば回転変位させる
ことができ、再度元に戻す必要のある何らかの余計な有
害な変位は発生しない。従ってスリ―ブへカムを嵌め直
す必要はない。最後に述べるのは、歯を有するフランジ
をハブの支持肩部へ相対摺動させて切削させ圧力ばめに
てフランジとハブを結合する公知の形式のものである
（ドイツ連邦共和国特許公開公報第 2,159,264号）。ハ
ブはフランジに比べて短い軸長を有し、またハブにはた
った１つのフランジのみが位置する。
【０００７】カム軸は通常の使用で極めて過酷な動的荷
重がかかる特殊な種類の機械要素であり、従って、従来
公知となった全てのカム軸は軸とカムとが締りばめ及び
／または噛み合いにより結合されている。軸へカムを空
転の起らない固定を専ら圧力ばめにより達成しようとす
るとカムに余りに大きな静的負荷が加わり、さらにその
静的負荷に加えて運転中の動的負荷が付加されるので圧
力ばめ結合部は極めて強固でなければならない。この種
の負荷には焼結にて作られたカムは損傷無く長期間耐え
ることができず、少なくとも今日の製造技術水準及び今
日焼結用途に使用可能な素材によって焼結されたカムで
は不可能である。
【０００８】
【発明の目的】従って、本発明の目的は、カムに長期に
わたって耐久可能な負荷しかかからず、かつ軸とカムと
の安全確実な固定が達成されるだけの強さでカムと軸と
の間に必要な圧力ばめを行ないうるカム軸とその製造方
法の提供にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段と作用】請求項１に記載の
発明では、カム軸を次の３工程によって製造する。 第１工程；直径Ｄの軸１のカム取付領域Ｃを転造しても
との直径Ｄよりも膨出した直径Ｄ´を有する膨出部を形
成する。 第２工程；下記に記述する寸法の内壁４を持つカム２を
準備する。すなわち内壁４の径は周方向に一様でなく、
最大径Ｄ″と最小径Ａを有し、最小径Ａは前記の軸１の
直径Ｄよりも大きく、前記の膨出した直径Ｄ´よりも小
さい。 第３工程；カム２を軸１のカム取付領域Ｃ以外の領域を
抵抗なく通過させ、次に膨出した直径Ｄ´を有する領域
Ｃに圧入してカム２を軸１のカム取付領域Ｃに固定す
る。このときに最小径Ａを形成するカムの内壁と膨出部
の間に遊びなく密着する形状が形成される。
【００１０】この方法によると、最小径Ａを形成する内
壁の一部と膨出部が密着しあって、カム２が軸１に確実
に回り止めされる。
【００１１】請求項２に記載の方法では、カム２の内壁
４に内側に突出する複数の突出部を設けておく。ここで
複数の突出部は等角度となるように配置しておく。この
方法によると、突出部と膨出部が密着しあってカム２が
軸１に回り止めされる。またこのとき突出部が等角度で
配置されているため、圧入時にカムの芯と軸の芯がズレ
にくく、カムと軸の軸芯が一致したカム軸が得られる。
【００１２】また請求項３に記載の発明では、上記の方
法を用いて、１本の軸１に複数のカム（第１のカム、第
２のカム、…最終のカムという）を固定する。このため
にこの方法では、第１のカムのために第１工程のあと第
３工程を実施し、以下第２以後のカムのために同様の手
順を繰返し、最後に最終のカムのために第１工程のあと
第３工程を実施する。この方法によると、１本の軸に複
数のカムが順次固定されてゆく。
【００１３】またこの発明は、カム軸自体にも関してお
り、この発明に係るカム軸は、直径Ｄの軸１のカム取付
領域Ｃが転造されてもとの直径Ｄよりも膨出した直径Ｄ
´を有する膨出部が形成されており、カム２の軸１の取
付用の内壁４に、前記軸１の直径Ｄよりも大きく、前記
の膨出した直径Ｄ´よりも小さい最小径Ａが形成されて
おり、前記カム２が前記軸１のカム取付領域Ｃに圧入さ
れて、最小径Ａを形成するカムの内壁４と膨出部の間に
遊びなく密着する形状が形成されていることを特徴とす
る。
【００１４】この構造のカム軸によると、カム２に過大
な負荷が掛かることなく、カム２が軸１に安全確実に固
定される。
【００１５】
【実施例】次にこの発明の実施例を添附の図面を参照し
て説明する。第１図のカム軸１０は管にて形成された軸
１とその軸１に固着された複数のカム２とから成り、カ
ム２は、カム軸１０を装着する内燃機関の各要素の位相
関係に対応して、軸１の軸方向に互いに離間し、かつ互
いに異なる角度で取付けられている。
【００１６】第２図は第１図のカム２の拡大正面図であ
る。カム２ないしカムの外輪郭形状は対称軸３を中心と
して対称である。内壁４の輪郭形状は軸１の断面形状に
対応して形成されている。
【００１７】内壁４の径Ｄ″についてはさらに以下で詳
細に説明するが、本実施例において、内壁４は半径方向
へ突出した４つの突出部５を有し、これらの突出部５は
カム２ないし内壁４の軸方向全長にわたり延在してい
る。図示した実施例では、その突出部５はほぼ四角形の
断面であるが他の断面形状も考えられ、かつ可能であ
る。第２図に示した実施例では４つの突出部５が示され
ているが、内壁４の周部へ異なる個数の突出部を互いに
対し等角度をなして設けることも本発明の範囲に含まれ
る。カム２は粉末冶金方法にて焼結形成されている。複
数の突出部が互いに対し等角度をなしていると、後記の
圧入時に、特定の突出部が膨出部に深く侵入して残りの
突出部が浅くなるということがなく、全部の突出部がほ
ぼ均等に膨出部になじんでゆく。すなわち軸の芯とカム
の芯とをずらすことなく圧入することができる。
【００１８】カム２の支持体としてカム軸１０に採用さ
れている管部品すなわち軸１は互いに直径方向に対向す
る突出部５の内面６間の距離Ａ（これがカム内壁４の最
小径となる）より幾分小さい外径Ｄ（第４図参照）を有
し、これによりカム２を軸１へ、いわば特別の力を加え
ずに前記外径Ｄを有する部位において摺動挿入可能であ
る。カムの内壁４の径は周方向に一様でなく、最大径
Ｄ″と最小径Ａを有し、その最小径Ａは軸１の直径Ｄよ
りも大きな値に調整されているのである。
【００１９】次にカム２を固定するための軸１の領域Ｃ
（第４図参照）は、軸１として使用される管の前記領域
Ｃに対応する部分を例えば膨出させることにより、その
領域Ｃの外径Ｄ´が前記のカム内壁の最大径Ｄ″より幾
分小さく（例えば０．１mm小さく）かつ前記のカム内壁
の最小径Ａよりはるかに大きい（例えば０．８mm大き
い）寸法とされている。すなわちカム２の最小径Ａは膨
出した直径Ｄ´よりも小さい関係におかれている。また
カム２の最大径Ｄ″は膨出した直径Ｄ´よりもさらに大
きい関係におかれている。
【００２０】直径Ｄ´を有する領域Ｃの膨出部あるいは
隆起部は切削加工ではなく、ねじ製造で公知のごとく、
転造により形成できる。このような膨出部ないし隆起部
は環状とすることもピッチを有するねじ状にすることも
可能である。係る膨出ないし隆起を連続したうね状に設
けることにより高い寸法精度及び表面特性で製造でき
る。この膨出された直径Ｄ´を有する領域Ｃはこの場合
プレス成形にて形成される。こうして膨出された領域Ｃ
（第４図）へは詳細に図示されていない適当な工具にて
カム２が所定の角度位置で圧力ばめされ、同時に突出部
５に相対する部分には既述の寸法関係によりかんなによ
るごとく溝９が切削形成される（第７図参照）。すなわ
ちカム２が膨出された直径Ｄ´を有する領域Ｃに圧入さ
れると、内壁４に形成されている最小径Ａ（前述のよう
にＡ＜Ｄ´の関係におかれている）を形成する壁部が膨
出された直径Ｄ´に圧入されて前記内壁の一部と膨出部
の間に互いに遊びなく密着しあう形状が形成されてカム
２が軸１に回り止めされる。また内壁４の最大径Ｄ″は
膨出した直径Ｄ´よりも大きいために、その部分ではカ
ム２を外側に押し広げる力が作用せず、カム２に過大な
力が作用することがない。第４図に円で囲んだ部分の詳
細が第６図に拡大図にて示してあり、突出部５自身がそ
の突出部５を保持する溝９を切削して形成することとな
っている。第５図はプレス工程によりカム２が所定の姿
勢位置に位置された状態が示してある。カム２は所定の
姿勢位置に達すると膨出された領域Ｃへ確実に固定され
る。硬いカム２の突出部５の内面により形成された鋭い
刃が切削作用を行って「切欠く」ことにより、軸１へカ
ム２が固定され（この固定は部分的に設けられた複数の
刃の作用による圧力ばめの効果による）、また圧力ばめ
の際に切削して部分的に溝９を形成する、噛合と同時に
切欠く構成であるので抗空転性も極めて高い。固定部の
許容公差範囲が大きく（各カム２自身がいわば自分の道
を形成することにより、各カム２が膨出された領域Ｃを
「独自の切削量」で切削するため）、他のカム軸にくら
べて下記のような著しく大きなメリットが得られる。 ・高い抗空転性を有する。 ・カムへの負荷が少なく、焼結形成されたカムでも安全
確実に取付けを行なえかつ耐久性に優れる。 ・各組立部品を低コストで製造できる。 ・組立コストが安価で済む。
【００２１】通常、軸１には複数のカム２（第１図参
照）が設けられており、係るカム軸１０の製作は、第１
領域Ｃを膨出させ、用意したカム２を圧力ばめし、次に
第２セグメントＣを膨出させ、次のカム２を所定の角度
で圧力ばめし、全てのカム２が軸１へ取付けられるま
で、その作業を繰返す。
【００２２】図示したごとく周囲を取巻く膨出部ないし
突出部を有する領域Ｃは軸１の極くわずかな長さ部分を
占めるのみであるが、係る膨出部または突出部の領域Ｃ
を軸１の全長にわたり転造にて設け、次にカム２を１つ
ずつ所定の角度で圧力ばめすることも本発明の範囲に含
まれる。即ちこれは溝９形成時の切削が破線状に断続的
に行われるため、突出部５の内面６すなわち切削刃が膨
出部または突出部の短いピッチ部分を常に空走可能でき
ることにより可能となる。
【００２３】以上の全ての実施例においてカム２は軸１
の他の部分よりも膨出した直径Ｄ´を有する領域Ｃに圧
力ばめすることで噛み合い結合され、すなわち結合の対
象となる一方の部品が他方の結合部品の結合部をいわば
自ら創造するので、このような噛み合い結合においては
遊びが皆無となる。
【００２４】かかるカム軸１０を大量規格生産する場合
でも、周部の輪郭が適合し、また内壁４の突出部５のサ
イズ、位置、個数が適合したものであれば他の目的に合
せて形成されたカム２でも使用できる。組立ての場合に
はカム２は相互に必要かつ十分な位相関係を得るべくそ
れぞれの角度で装着される。この場合、まず軸１には膨
出された直径Ｄ´の第１の領域Ｃが形成され、次に対応
するカム２が圧力ばめされ、さらに膨出された直径Ｄ´
の第２の領域Ｃが形成され第２のカム２が第２の領域Ｃ
へ圧力ばめされ、その順序で軸１の膨出と次のカム２の
圧力ばめとが交互に繰返される。
【００２５】以上述べた構成は焼結成形されたカムに好
適であるが、勿論、他の方法で形成されたカムも使用で
きる。しかし焼結成形によりカムは簡単かつ安価でしか
も高い寸法精度で製造できるので有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】２つのカムを有するカム軸の部分斜視図であ
る。
【図２】第１図に示したカム軸のカムの拡大正面図であ
る。
【図３】第２図に示したカムの側面図である。
【図４】軸の膨出された領域にカムを圧力ばめする製造
段階の瞬間的な状態を部分的に示すカム軸の断面図であ
る。
【図５】第４図の段階を経てカムが軸に装着された状態
を示す第４図と同様な断面図である。
【図６】第４図の部分拡大図である。
【図７】第６図のVII −VII 線断面図である。
【符号の説明】 １…軸 ２…カム ４…内壁 ５…突出部 ９…溝 Ｃ…領域 Ｄ′…直径

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つの軸１と該軸１に嵌め込まれた少な
    くとも１つのカム２を有し、カム２が軸１を保持するた
    めの内壁４を有し、内周壁４が半径方向内側に突出した
    少なくとも１つの突出部５を有し、突出部５がこれに対
    応する軸１の溝９に係合する内燃機関のバルブ制御のた
    めのカム軸であって、カム２を設ける軸１の領域Ｃには
    軸１の他の領域よりも大きな直径Ｄ´が与えられてお
    り、直径Ｄ´を有する領域Ｃが軸１の材料を圧縮するこ
    とで周囲を取巻く隆起部を有して形成されており、カム
    ２が軸１の膨出した直径Ｄ´を有する領域Ｃをカム２の
    内壁４の突出部５により切削して溝９を形成しながら嵌
    め込まれていることを特徴とするカム軸。
  2. 【請求項２】 領域Ｃの隆起部がピッチを有するネジ形
    に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカ
    ム軸。
  3. 【請求項３】 カム２が焼結により形成されることを特
    徴とする請求項１に記載のカム軸。
  4. 【請求項４】 大きな直径Ｄ´を有する軸１の第１領域
    Ｃが転造にて軸１の材料を圧縮することにより周囲を取
    巻く隆起状に形成し、次に対応する第１のカム２が第１
    領域を切削して溝９を形成しながら圧力ばめされ、さら
    に第２のカム２が同様にして対応する領域Ｃへ圧力ばめ
    され、この順序で軸１の領域Ｃの形成と次のカム２の圧
    力ばめとを交互に行なうことを特徴とする請求項１から
    ３のいづれかに記載のカム軸の製造方法。
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