JPH10511444A - 組立カム軸の製造方法及びこの方法を実施するための工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 支持管（６）とそれに取着された複数の作用部材（４）とを具備する組立カム軸の製造方法を提案する。この方法は、頂点に向かって細くなる複数の長手方向スプライン（５）を各作用部材の取付開口部の表面に最初に形成し、それら作用部材を管（６）に取付けた後、作用部材（４）のスプライン（５）が管（６）の本体に押し込まれるまで、内側から圧力を加えることにより管を機械的に拡張するステップを有する。本発明によれば、管は工具を用いて、管の外面に少なくとも３個の楕円形突起を形成することにより拡張される。それら突起は、周方向へ一様に分配され、各突起の幅は、作用部材（４）の表面上で隣接する全ての２個のスプライン（５）の頂点間の距離（８）の少なくとも２倍である。本発明は、主として内燃機関の製造において使用されることを企図するものである。

Description

【発明の詳細な説明】 組立カム軸の製造方法及びこの方法を実施するための工具 発明の分野 本発明はエンジンの組立てに関し、特に、主として内燃機関用の組立カム軸の 製造方法及び製造工具に関する。 従来技術の情勢 支持管とそれに取付けられた少なくとも２個の作用部材とから形成される組立 カム軸の製造に使用される従来技術としての方法であって、最初に各作用部材の 取付開口部の表面に矩形断面の複数の長手方向スロットを形成する方法は知られ ている（GB,A,2210301）。作用部材（カム、軸受ジャーナル、偏心器）は次に、 所望の角位置を占めるように予め定められた順序で管に取付けられ、そこで内側 から管に力を加えることにより管の機械的拡張が行われる。それにより管の外径 は、それら作用部材の取付開口部の直径よりも大きくなり、管の材料が、取付開 口部の表面に設けられたスロットを満たす。従来技術知識の方法における管の拡 張は、外面に複数の長手方向突起を有した円形断面のロッド形の工具により行わ れる。したがって突起の数及び断面は、作用部材の取付面における凹部の数及び 断面と同一である。 従来技術知識の方法は、複数の作用部材の取付開口部を高精度に機械加工する こと、及び各作用部材を本質的に独立して製造することを要する。それら作用部 材を支持管上の所定の角位置に設定するときに、各作用部材のスロットの配置が 拡張工程において同一の工具の突起の配置に正確に一致しなければならないから である。それ により組立品の生産性が低下する。 その他に、組立カム軸の製造に使用される従来技術の方法であって、最初に各 作用部材の取付開口部の表面に、頂点に向かって細くなる本質的に三角形断面の 複数のスプラインを形成し、それら作用部材を管上で所定の角及び長手位置に配 置し、そこで、複数のスプラインがそれらの尖った頂点で管本体に押し込まれる ことにより各作用部材と管との間に恒久的連結が形成されるまで、内側から管に 力を加えることにより管を機械的に拡張させる方法は知られている（GB,A,11178 16）。この従来技術知識の方法では、管の拡張は、ロッドと端部でロッドに同心 に取着される作用ヘッドとからなる工具をそのために用いて、管の全周に渡って 行われる。作用ヘッドは、大寸の底部を互いに対向させた２つの円錐面により画 成され、それら円錐面の間に円筒形の較正肩部が配置される。円筒形の較正肩部 は、拡張後の管の内径に一致する直径を有する。複数の尖ったスプラインを管の 全周に渡って管本体に間違いなく確実に押し込むために、管を通して工具を大き な力で引っ張る必要がある。この引張力は、例えば直径２２mmの管に対しては約 １８tfの大きさがなければならない。それにより、作用部材の材料の選択が制限 され、工具の引張工程中の作用部材の破損を回避するために、その材料は適当な 延性を有しなければならない。同時に、例えば鋼等の延性の大きな材料は一般に プレスによる加工が困難であり、また製品の所要の精度を確保するために機械的 処理による付加的な仕上げが必要となるので、生産性が低下するとともに製造コ ストが上昇する。 発明の開示 本発明の基底をなす課題は、管と作用部材との信頼できる恒久的連結を確保す るために、幾分脆い例えば粉末材料の破壊を生じ得る 力を管に加えることを必要とせず、しかも高い生産性を確保するべく大量生産に 適用できるような方法で管の拡張を行う、組立カム軸の製造方法を開発すること である。本発明の基底をなす他の課題は、そのような方法を実施するための工具 を創造することである。 上記した課題は、内燃機関用の組立カム軸の製造方法であって、該カム軸が支 持管とそれに取着された少なくとも２つの作用部材とからなり、それら作用部材 が、頂点に向かって細くなる複数の長手方向スプラインを各作用部材の取付開口 部の表面に最初に形成し、各作用部材を管上の所定の角及び長手位置に配置した 後、作用部材のスプラインが管本体に押し込まれて管と作用部材との間に恒久的 連結が形成されるまで、管に内側から力を加えて管を機械的に拡張することによ り支持管に取着される、組立カム軸の製造方法において、本発明によれば、管が 、その外面に周方向へ一様に分配された少なくとも３個の楕円形突起を形成する ように拡張され、それら突起の各々が、作用部材の表面上で隣接する２個のスプ ラインの頂点間の距離の少なくとも２倍の幅を有する方法により解決される。 拡張工程においては、管の表面に６〜８個の突起が形成されることが好ましい 。管に加えられる力を低減するためには、管の拡張を２段階で行うことが有利で ある。第１段階では、複数の長手方向突起をその幅が所定値の０．５〜０．９５ の範囲にあるように管の外面に形成し、第２段階では、管の外面上のそれら複数 の突起の幅及び高さを所定値に到らせて、作用部材を管の表面に形成された突起 の本体に押し込み、それにより、各作用部材の少なくとも２個の突起部を管の各 突起に相互作用させる。 さらに、上記した課題は、カム軸の組立工程で管を拡張するための工具であっ て、ロッドとそれに同心に取着される作用ヘッドとを具備し、このヘッドが、大 寸の底部で互いに対向する２つの円錐面 によって画成され、それら円錐面の間に、管の内径を超える直径を有する円筒形 の較正肩部を配置してなる工具において、本発明によれば、ヘッドが、周方向に 一様に分配されるとともに突起により互いに分離される少なくとも３個の長手方 向スロットを備える工具により解決される。 上記工具を使用してさらに能率的に管を拡張するために、工具は、工具の作業 進行方向に見て主作用ヘッドの前方でロッドに取着される主作用ヘッドに類似し た副作用ヘッドを備えることができる。副作用ヘッドの複数の突起は、主作用ヘ ッドの複数の突起と同一の方向に配置されるとともに、それらの幅は主作用ヘッ ドの突起の幅の０．５〜０．９５の範囲にある。 主作用ヘッド及び副作用ヘッドの双方が６〜８個の突起を備えることが望まし い。 組立カム軸の製造方法は、本発明に従って実施される場合、管をその全周に渡 って拡張する場合に比べて、作用部材と管との信頼できる連結を確保するために 、実質的にさらに小さい力を加えることを要する。 作用部材の開口部のスプラインと管の突起との相互食い込みは、管の表面が平 滑な場合に比べてさらに高いトルクへの抵抗を確保する。他方、成形された作用 部材の管上での特定の方向付けは全く必要ない。これは、連結の信頼性を保証し 、開示した組立カム軸の製造方法を実質的に簡略化するとともに、この方法の潜 在性を拡大して従来の高精度でない管の使用を可能にする。 この方法を実施するための本発明による工具は、製造が容易で作業上信頼でき るものである。 図面の簡単な説明 以下、特定の実施形態を示す添付図面を参照して、本発明を諸例によりさらに 詳細に明確に説明する。図面において、 図１は、本発明に係る方法による製造工程中の組立カム軸と、この方法を実施 するための本発明に係る工具とを断面で示す図、 図２は、図１の線II−IIに沿った断面図、 図３は、図１の線III−IIIに沿った断面図、及び 図４は、図３のＡ部分の拡大図、である。 最良の実施形態 本発明に係る主として内燃機関用の組立カム軸の製造方法は、まず最初に、製 造されたカム軸の各作用部材２、３、４の取付開口部１（図１〜図４）の表面に 、頂点に向かって細くなる（本質的三角形断面の）複数の長手方向スプライン５ を形成することにある。そのような形状の取付開口部を備える作用部材は、例え ば粉末冶金の手法により大量生産で作製できる。その後、作用部材２〜４（ここ に説明する実施形態では３個の作用部材が示されるが、それ以上の個数であるこ ともできる）は、管６上の予め定められた角及び長手位置に配置される。また管 ６は、作用部材２〜４の取付開口部１の直径よりも２ｄだけ小さな外径を有する 。ここでｄは取付隙間である。次に、管６の機械的拡張が、管に内側から力を加 えることにより行われる。それにより生じる圧力は、複数の尖ったスプライン５ を管６の本体に確実に押し込むに十分なものである。本発明によれば、管はその 外面に、少なくとも３個、好ましくは６〜８個の楕円形突起７を形成するように 拡張される。それら楕円形突起の各々は、取付開口部１の隣接する２つのスプラ イン５の頂点間の距離「ｂ」の少なくとも２倍の大きさの幅を有する。管６への 圧力を低減するために、管の拡張工程は２段階で行われる。第１段階では、複数 の長手方向突起が、その幅が所定値の０．５〜０．９５の範囲となるように管６ の外面に形成され、第２段階では、それら突起７の幅及び高さがそれらの所定値 に到らせられて、各作用部材２〜４の少なくとも２個の突起部が管の各突起７に 押し込まれるようになる。 管６を拡張するために、ロッド８と、その端部に同心に取付けられる２つの作 用ヘッド９、１０とを備えた形状付与部材が使用される。２つの作用ヘッド９、 １０はそれぞれ主と副とである。 副ヘッド１０は、工具の作業進行方向（図１に矢印Ｂで示す）に見て主ヘッド ９の前方に配置される。ヘッド９及び１０の各々は、大寸の底部で互いに対向し た２つの円錐面１１、１２及び１１′、１２′により画成される。それら円錐面 の間には、それぞれ円筒形の較正肩部１３、１３′が配置される。各ヘッド９、 １０は、その表面を取り巻いて一様に分配された複数の長手方向スロット１４、 １４′を備える。それらスロットはそれぞれ、それと共に形成された複数の突起 １５、１５′により互いに分離される。また、副ヘッド１０の複数の突起１５′ は、主ヘッド９の複数の突起１５と同一方向に配置され、それらの幅ａ₁は主ヘ ッド９の突起１５の幅ａ₂の０．５〜０．９５の範囲にある。突起１５（１５′ ）の個数は、３個以上、好ましくは６〜８個であることができる。ここに記載し た実施形態では、工具は８個の突起１５（１５′）を備えて示される。較正肩部 １３（１３′）の直径は、管６の内径の初期値よりも大きく、かつ拡張後の管６ の内径値に一致するものであり、それにより複数のスプラインの食い込みがそれ らの高さの０．２以上で確保されるような寸法である。また、工具のスロット１ ４（１４′）の幅は、突起１５（１５′）の幅を少なくとも２ｂの大きさに確保 する条件に基づいて選択される。ここでｂは、隣接する２個のスプライン５の頂 点間の距離である。 工具を管６の穴に通して引っ張る間に、最初に取付隙間ｄが副ヘッド１０によ り取り除かれるとともに、８個の楕円形の長手方向突起（図４に点線で示す）が 管６の表面に形成され、次に主ヘッドにより、複数の突起７の寸法が主ヘッド９ によって規定される所定値に到らせられて、作用部材２〜４の少なくとも２個の スプライン５が各突起７毎に管６の本体に食い込むようにされる。形状付与工具 の複数の突起１５（１５′）の間の複数のスロット１４（１４′）に対向配置さ れる管６の部分は殆ど変形が無く、管の金属がそこに流入できるので、取付隙間 ｄの大きさの変動により作用部材２〜４に生じる応力を低減することができる。 管が変形する際に、幅ａ₁を有する複数の突起１５′は管６の本体に食い込ん で、それらの形状に合致する複数の溝をそこに形成する。こうして形成された複 数の溝に沿って、ａ₁より大きな幅ａ₂を有する複数の突起１５が移動するに従い 、突起１５の幅の増加により接触部分がさらに大きくなり、変形を引き起こす。 変形の結果、取付隙間ｄが取り除かれ、管の直径が変化して複数の楕円形突起７ が形成され、管６の材料と部材２〜４の材料とが互いに食い込む状態になる。こ の場合、管６の外径が最小でかつ管６の壁厚が最大のとき（これら両値は公差限 界内である）に管６の溝の深さは最大であり、管６が最大外径と最小壁厚とを有 するときに溝の深さは最小となる。 第１の場合では、幅がａ₂に等しい複数の突起１５が作用している間に、最初 は管６の本体へのそれらの食い込み工程が優勢であり、続いて管の外径に渡る管 ６の拡張が生じる。 第２の場合では、管６の本体への複数の突起１５の食い込みは僅かであって、 外径に渡る管の拡張が生じる。それにより、公差限界及び取付隙間内での管の寸 法偏差の補正が行われ、変形完了時の管 の壁厚が実際に一定となる。 本発明に係る方法の優位性を評価するために、比較試験を実施した。そのため に、作用部材の取付開口部の形状及び管拡張用の工具の形状を変更することによ り、各種類につき１０個の試験品を含む５種類の組立カム軸を製造した。 全ての事例において、複数の作用部材は焼結粉末材料から形成され、２２mmの 取付開口部径を有するものであった。また、２つの事 mmを有する三角形状の３６個の長手方向スプラインが備えられた。全ての事例に おいて、グレード３０の鋼（Ｃ＝０．２７〜０．３５％、Cr＜０．２５％、Mn＝ ０．５〜０．８％、Si＝０．１７〜０．３７％、Ｓ、ph）から形成された２１± ０．３mmの外径と３±０．３mmの壁厚とを有する管を使用した。その管を、突起 を有しない１つの作用ヘッドを備えた工具と、８個の突起を有する主作用ヘッド を１つだけ備えた本発明に係る工具と、各々に８個の突起を有するとともに直径 １６．４mmの円筒形の較正肩部を有する２つの作用ヘッドを備えた工具とによっ て拡張した。１つの作用ヘッドを備えた工具の事例では、突起はａ₂＝２．０mm の幅と５mmの高さとを有した。２つの作用ヘッドの事例では、突起の幅は副ヘッ ドでａ₁＝１．８mm、主へッドでａ₂＝２．０mmであった。 試験結果を表に示す。 このようにして実施された試験の結果は、開示した方法が、組立カム軸の製造 の間に複数の作用部材と支持管とを確実に連結する、という提起の課題を最も成 功裏に解決することを示している。 産業上の利用可能性 本発明に係る組立カム軸の製造方法及び製造工具は、自動車産業及びエンジン 組立企業での大量生産に広範な適用を見出すことがで きる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 リネトスキー，ゲオルギー フラディミロ ビチ ロシア連邦，603043，ニズニー ノフゴロ ド，ウリッツア コムソルスカヤ 11−11 (71)出願人 スコブロ，アドルフ ベニアミロビチ ロシア連邦，603000，ニズニー ノフゴロ ド，ウリッツア ビー．ポクロフスカヤ 58−48 (72)発明者 グラフシェフ，アレクセイ ペトロビチ ロシア連邦，603101，ニズニー ノフゴロ ド，ウリッツア ストロキナ 19−44 (72)発明者 シルヤエフ，ミハエル フェドロビチ ロシア連邦，603102，ニズニー ノフゴロ ド，プロスペクト ブジギナ 50−216 (72)発明者 セクレトーバ，エレーナ パブロフナ ロシア連邦，603095，ニズニー ノフゴロ ド，ウリッツア ペルムヤコバ 24−110 (72)発明者 チベレフ，エフゲニー ペトロビチ ロシア連邦，603043，ニズニー ノフゴロ ド，ウリッツア コムソルスカヤ 11−25 (72)発明者 リネトスキー，ゲオルギー フラディミロ ビチ ロシア連邦，603043，ニズニー ノフゴロ ド，ウリッツア コムソルスカヤ 11−11 (72)発明者 スコブロ，アドルフ ベニアミロビチ ロシア連邦，603000，ニズニー ノフゴロ ド，ウリッツア ビー．ポクロフスカヤ 58−48 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．主として内燃機関用の組立カム軸の製造方法であって、該カム軸が支持管 とそれに取着された少なくとも２つの作用部材とからなり、それら作用部材が、 頂点に向かって細くなる複数の長手方向スプラインを各作用部材の取付開口部の 表面に最初に形成し、各作用部材を該管上の所定の角及び長手位置に配置した後 、作用部材のスプラインが管本体に押し込まれて管と作用部材との間に恒久的連 結が形成されるまで、管に内側から圧力を加えて管を機械的に拡張することによ り該管に取着される、組立カム軸の製造方法において、 前記管が、その外面に周方向へ一様に分配された少なくとも３個の楕円形突起 を形成するように拡張され、該突起の各々が、前記作用部材の表面上で隣接する ２個のスプラインの頂点間の距離の少なくとも２倍の幅を有することを特徴とす る方法。 ２．前記管の表面に６〜８個の突起が形成されることを特徴とする請求項１に 記載の方法。 ３．前記管の拡張が２段階で行われ、第１段階では、複数の長手方向突起をそ の幅が所定値の０．５〜０．９５の範囲にあるように管の外面に形成し、第２段 階では、該管の外面上のそれら複数の突起の幅及び高さを所定値に到らせて、各 作用部材の少なくとも２個の突起部が該管の各突起に押し込まれるようにするこ とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。 ４．カム軸の組立工程で管を拡張するための工具であって、ロッド（８）と該 ロッドに同心に取着される主作用ヘッド（９）とを具備し、該ヘッドが、大寸の 底部で互いに対向して両者間に円筒形の較正肩部（１３）を配置する２つの円錐 面（１１、１２）によって 画成され、該較正肩部が前記管の内径を超える直径を有してなる工具において、 前記ヘッドが、その表面を取り巻いて一様に分配されるとともに突起（１５） により互いに分離される少なくとも３個の長手方向スロット（１４）を備えるこ とを特徴とする工具。 ５．前記ヘッド（９）が６〜８個の突起を備える請求項４に記載の工具。 ６．前記工具が、該工具の作業進行方向に見て前記主作用ヘッドの前方で前記 ロッドに取着される該主作用ヘッドに類似した副作用ヘッド（１０）を備え、該 副作用ヘッド（１０）の複数の突起（１５′）が、前記主作用ヘッド（９）の複 数の突起（１５）と同一の方向に配置されるとともに、それらの幅（ａ₁）が該 主作用ヘッド（９）の突起（１５）の幅（ａ₂）の０．５〜０．９５の範囲にあ ることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の工具。