JPS5943257A - ホイ−ル組立体及びその製造方法 - 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】 本発明はホイールに関し、特にカム軸に設けられた積層
カム及びカムギヤを崩する内・燃機関用ホイ・−ル組立
体及びその製造方法に関する。

芝刈機及び除雪機に使用される如き小型内燃機関は一般
にカム軸に設けられたカムギヤ及び少なくとも１つのカ
ムを有する。カム軸（」、従来と同様に機関サイクルζ
こ同期的に回転するクランク軸上のタイミングギヤと噛
合するカムギヤにより回転させられる。カムは従来と同
様排気弁又は吸気弁を制御するのに使用される。

従来かかるカム及びカムギヤは高価な精密機械によりに
時間かかる方法で製造されてきた０例えば、かかるカム
及びカムギヤ（１通常むくσ）全属＃千からギヤ又はカ
ムを切出すホブ盤べ使用して製ｊ告さね、る。カム及び
カムギヤをホブ１，７Ｊりすると望ましくない多量のく
ずヌは廃物が生じ軒へ一コストが増大する。

ギヤを金属ブランクからポンチ及びグイ装置を使用して
打抜くことも行われている。しかし、この方法で（」使
用される材料の強度により使用しうる材料の厚さに限界
がある。

米国特許第３　、９９９．４４５号、第３，９８８，９
４２弓、第２．５１６，３６５号及び第１，４８１，２
１２号に示される如く、薄いギヤ部材を積層させて製造
し！、ニギャを便用することも公知である。しかし−Ｉ
記者特許に主−９いては、ギヤの各層はボルト、スポッ
ト晴接又（Ｊ接着材ζこより一体（寺成、Ｊ＝なるよう
互いに固着される。

かかる固治手段はギヤ重量及びそれ（どよる作！？？ｌ
Ｉｈ音を増大せしめるだけでｆ、Ｋ　＜ロス１−も増大
させる。

材料のむだを減らし、より静かに作動するようにし耐用
年・奴を延ばす安価な打抜き法により市確に製造される
カム及びカムギヤ溝成が必要、ときオフ。

ていた。

ホイール組立体は回転支持部材と、互いに当接する平板
部材の積層からなり支持部材に固定されたホイールとか
らなる。板部材は支持部材にプレスばめされ、板部材と
支持部材の間の摩擦力は板部材の外周端部における当妾
を維持する実質上の底面手段を提供する。

各版部材は約０１２５インチから約０１２５インチの厚
さを有する冷却圧延鋼のブランクからポンチ及びグイ装
置を使用して打抜かれる。一方の形成では、積層構成に
組立てた場合にギヤを形成するよう各板の周囲に沿って
歯が打抜かれる。他方の形成では、Ｍ層構成に組立てた
場合に一体的カム面が形成されるよう所望の形状のカム
の形に板部材を形づくる。

ギヤ等のホイールをホブ切り及び機械仕上げ加工する七
多婿の廃材が生じ、時間及び費用がかかる。これに対し
本発明による積層ホイールでは廃材がより少く、比較的
迅速で安価な打抜き方法が利用される。また、従来のギ
ヤのホブ切り及び機械加工は寸法精度及び品質管理のた
め多大の倹凭を・し１七する。これに対し本発明の各版
部材は々゛、イで打抜かれるので品質管理はより少なく
てすみ寸法精蜜の確保はより容易である。

本発明によろ檀１場ホイールに４ギヤ等の構成の耐用年
数をも机ばす。ギヤをホブ切りする場合、金属がホブ盤
のエルを大きくかつ急速に消耗せしめないようにするに
（」金属の強度は叱較的弱くなければｆｆらない。これ
（こ対し本発明の積層ホ・ｆ−ルの各板部材は比較的薄
いのでプラン／７から’４　Ｊ％　ｉζ打抜き又はポン
チしうる。このため、各層に使用される鋼の強度を強化
することｈ≦できる。、ヤ１↓立てると、その積層によ
り檜・作中にかかる力（こ対するギヤの抵抗力が増す。

カムギヤとしては本発明の積層ホイールＣ４従来のカム
ギ゛ヤよりも操作中の運転音がより低い。積層ギヤの幅
は標準的なホブ切りギヤの幅及びＮ　ｔの約１／３であ
るが強度は同じである。重量が減少するため慣性が減少
し、このために騒音が減少する。

小型内燃機関の排気弁又は吸気弁を制御するのに使用さ
れるカムも平板部材を積層させた構成にしえ、打抜き法
で製造しうる。特にｌｆ層カムをなす各板は積層カムギ
ヤをなす各版から打抜き又はポンチしうる。製造コスト
を減少するのに加えて、本方法ではギヤの市竜を減少し
え、その結果騒音が減少する。

積層カムギヤ及びカムを含むホイール組立体の組立の際
は、最初にポンチ及びグイ装置を使用してカムギヤ又は
カムをなす各板部材を打抜く。この工程中にカムをなす
各版（４カムギヤをなす板から打抜かれる。打抜きに続
いてギヤとカムとは軸方向離間して１Ｎかれ、ギヤ及び
カムの各板は当接するように保持される。回転支持部材
又はカム軸はそれらの中心開口を通ってギヤ及びカムが
カム軸にプレスばめされるよう貫装される。ギヤ及びカ
ムとカム軸との間の摩擦力は、ギヤ及びカムの各板部材
を外周端部で実質上当接するよう維持しそれぞれ一体的
な歯部材及びカム面を形成する実質ヒの底面手段を提供
する。

よって本発明は、安価な打抜き法により低１・１（１イ
るで正確に製ｉｈシうる平坦なｆｅｌｔ材を積層させて
ぞれぞれ構成されるカムギヤ及び力ｊ、を有すイ）ホイ
ール組立体を提供する。

以下図面を参照するに、第１図（４本発明の好ましい一
実施例をなすホイール組立体を示す。第１図に示したホ
イール組立体は芝刈機及び除雪機に通常使用される型の
小型内燃機関に使用するのに特に適する。しかし当業者
には容易にわかるように本発明のホイール組立体は他の
型の内燃機関及び他の型の装置に容易に適用しうる。

ホイール組立体は一対のホイール、つまり内燃機関のカ
ム軸３に設置されたカムギヤ１ｇｌびカム２からなる。

カム軸３は従来と同様カムギヤ１により機関サイクルと
同期して回転し、機関のクランク軸上のタイミンクギヤ
（図示せず）、Ｊ：噛合している。カム２は従来と同様
排気弁又は吸気弁（図示せず）の制御に使用しうる。カ
ム軸３は単一の部材からなりカムギヤ１及びカム２が固
設され円形断面を有する。

カムギヤ１は、半径方向に延在し軸方向に離間した複数
の境界面６を形成するように互いに当接・する位置にあ
る平板又はギヤ部材５の積層からなる。第１図に示す実
施例では、カムギヤ１は３つの境界面６を形成する４枚
の別のギヤ部材５からなる。容易にわかるように使用さ
れる板又は部材５の数は所望の応用に応じて変る。各ギ
ヤ部材５は好ましくは約０．０２０インチ（０，５０８
ｒＷｌ）から約０．０２４インチ（０，６０９６調）で
あるが、厚さの最小は約０．００８インチ（０，２０３
２ｒａｍ　）で厚さの最大は０．１２５インチ（３，１
７５問）である。厚さが０００８インチ（０，２０３２
ｍ　）より薄い場合ギヤ部材は境界面６の半径方向の延
かり全体にわたって当接を維持するには弱くなりすぎる
。また＋４さが約０．１２５インチ（３，１７５ｍｍ　
）を紳える乏ポンチ古タイとの間のすきまが大きくなり
許容誤差が維持されない。

第３図及び第４図から最もよくわかる如く、各ギヤ部材
５に（１中心開ロアが穿没されている。組立の際開ロア
は１油方向にそろいカム軸１３を摩擦的に受容する軸受
容量１コ８を形成する。図示の実施例ではカムギヤ１に
ｌ！　４０　（固の歯９かある。しかし当業名ｌこ（１
容易にわかるようにギヤの傷定の使用法及び機関の所望
のタイミング田イクル（こより使用される歯９の数は増
減する。。

各ギヤ部材５は好まり、　＜　＋を冷却圧延針（から製
Ｉ着される。冷却圧延鋼の強度は、負荷がこのような鋼
の降伏強さを越えるこ々（１ないので小型内燃機関に使
用するのに充分である。当Ｙ者に（４容易にわかるよう
に５加えられる負荷又（１力が鋭の降伏強さより小さく
各部材５の各歯がフレアしない又は弘いに分離しないか
ぎりギヤ部材５の構Ｔ’ｌＩＣは様々の型の様々の強度
の鋼を使用し、うる。

第２図から最もよくわかる如く２枚の環状ワッシャ１０
がカム軸３にカムギヤ１と直接接して固定されている。

ワッシャ１０はカムギヤ１の軸方向の遊びを制限するた
めに設けられているのであるが本発明のホイール組立体
の全応用例で必須ではない。ワッシャ１０の厚みの合計
は各ギ′〜′部材５より僅かに犬であるがカムギヤ１全
体の幅よりは小である。

カッへ２も軸３に固定されておりカムギヤ１に対し軸方
向に離間している。カム２はカムギヤ１と同様な方法で
型造され、半径方向に延在して軸方向に離間している複
数の境界面１２を形成するようにして当接する板又はカ
ム部材１１の積層からｔｆる。Ｉヴｌ示の実施例では第
２図から最もよくわかるように計７つの境界面１２を形
成する８枚のカム部材１１がある。当業者Ｃζ容易にわ
かるようにカム而１３の所望のｌｔ！ｐに応じて任意の
数のカム部材１１奉使用しうろ。

板又（Ａカム部材１１の各々には中ノし・開口１４か貸
設されている。組立の際、開口１４（４軸方向にそろい
カム軸３を固守的に受容する軸受容中心開口１５を形成
する。開口１４の寸法（オ、＄１１３が力ｊｓ　２をし
っかり（４４持する密着したプＩ／スはめをするよう部
材５の開ロアの寸法と同様許容詞差約±０．０００２イ
ンチ（５，０８μｍ）内にあるよう形成される。

第４図から最もよくわかるように、首根又はカム部材１
１（１各ギヤ部材５Ｑ）１つから打抜かれる。

図示の如く、好ましくは、各別のギヤ部材５から（４４
枚の別のカム部材１１が打抜かれて各ギヤ部材５に（４
カムの形状をした４つの開口１６が形成される。好まし
くは開口１６は、ギヤ部材５の面の４つの四分円のそね
７ぞれに１つずつカムの形状の開口１６があって等しい
角度をなすよう離間させられる。各開口１６（Ａ約７７
°の角１７で配置される。角１７は部材５の直径１８と
開口１６を二分する線１９との間の角さして定義される
。ギヤ部材５の全部がギヤ１をなすよう組立てられる際
カムの形状の開口１６は軸方向にそろい直径上げ。

いに対向してカムギヤ１の正しい同転のバランスを保鉦
する。

ギヤ１の電鍍をさらに減少させ操作時の騒音を減少させ
るために各ギヤ部材５に（才複数の円形開口又は孔２０
も穿役しである。孔２０は等角度をなすよう離間してあ
り、首孔は一対の隣り合うカム開口１６の間に位置し中
心開口８から半径方向外方に離間している。首孔２０は
約５００の角２１で配置されている。角２１は部材５の
直径１８と孔２０の中心を通る半径方向に延在する線２
２との間の角とし、で定義される。ギヤ部材５がギヤ１
を形成するよう組立てら、ｆ″１．、る際、孔２ｏは軸
方向にそろってギヤ１の正しい回Ｉｉｃバランスを保証
する。

力Ｉ、ギヤ１及びカム２をカム軸３ｉこ組立てるため、
θ数の別のギヤ部材５はポンチ及びダイ装置により所望
の厚さの鋼のブランク片から打抜れる。

この打抜き工程中に４つの別のカム部材１１が各別のギ
ヤ部材５から打抜かれ、孔２ｏも形成される。次いで別
のギヤ部材５及びカム部材１１は集められて所望の厚さ
で、つまり所望の数の層でワッシャＩ　Ｏ（！：ともに
ダイヤル又は支持部材に設置される。ギヤＦ２Ｂ材５、
カム部材１１及びワッシャ１０ζ；ｔ、中心・開口８及
び１５か軸方向にそろうような所望の空間的関係で位置
せしめられる。次いでカムｌｌｌ１ＩＩ３が開ｎ　８及
び１５及びワッシャ１０にｊｔ装せしめられて別のギヤ
部材５は冗成品のギヤ１を形成し別のカム部材１１は完
成品のカム２を形成する。よって、ギヤ１及びカム２は
＠３に密着してプレスばめされる。

非常に密着したプレスばめの組立てを確実にするために
カムギヤ１．カム２及びワッシャ１０ｉ；ｆ。

カム軸３をより高温（こしないようにしてギヤ部材５、
カム部材１１及びワッシャ１０を加熱した後にカム軸に
組立ててもよい。高温にする乏ギヤ部材５、カム部材１
１及びワッシャ１０（Ａ僅かに拡カ５るので軸３を挿入
後冷却するに従い１１ｉｌｌ１３に締着するように収縮
する。

別のギヤ部材５（！：輔３（！：の間の摩擦力は部材５
を半径方向全体にわたって当接させるよう層を持するの
に必をな底面手段を実質上提供することがわかっている
。従来の構成と異なり本ホ１１立体で（４境界面６を維
持するのにボルト、スポット溶接、接着剤その他を使用
する必をがない。加えられる負荷かギヤ１の形成に使用
される鋼の降伏強さを越えないかぎり部材５は一体的な
歯９を形成する当接関係を維持する。カム２も同様にカ
ム而１３を形成するよう構成される。

図示説明された内燃機関用ホイール組立体（１そｔｑ、
それ平板部材５及び１１の積層から構成されカムギヤ１
及びカム２からなる。ギヤ１及びカム２とカム側１３表
の間の摩擦力１４、別の部材をその外周（こおいて実質
的ｐ当ギに関係に維持する実質上の底面手段を提供する
。小型内燃機関（こ関し時に説明したが、本発明の原理
は他のパリのホ・イール組立体に利用しろろ。また、ギ
ヤｌ及びカム２　’：；（（４Ｆｉ’ｉ。

する各別の層の数及び厚ざ（４所望の応用に応じて俊才
っりうる０

【図面の簡単な説明】

第１図（４本発明の好ましい一実施例をなすカムギヤ、
カム及びカム軸を示すホイール組立体の斜視図、第２図
（１第１図の線２−２（こ沿った一部切截縦断側面°図
、第３図は第１図のホイール組立体の部材の組立の様子
を示す分１眸斜祝図、第４１．Ａはカムギヤ１こ穿設さ
れた開口の１立置を示すカムギヤを縮小して示す側面図
である。 １・・・カムキ゛ｒ、２−１トカム、３・＃−カム軸、
５・・・ギヤ部材、６−・境界面、７・―・中心曲目、
８・・・輔受容開口、９・・・鍵、１０・・・ワッシャ
、１１争・・カム部材、１２・・・境界面、］：３・・
・力Ａ　’ｊ’Ｑ　ｂ　　１４　・書・甲ｒ９　ｊ＋＋
Ｊ　ｌｊ、１５　”　・”ＩＱｔｌ　蛍’（Ｆ　中心［
）；４口、１６・・・カムの形状の１ｃｉｌ　Ｏｌｌ、
　７　＋　２４・・・角、１８　”・ｉｉ：ｊ（ｆｉ、
１９．２２”ｉ、２０−−一孔。 特許出願人　　プリンゲス　アンド　ストラットンコー
ホルーション　　　　　　　　　乙−へ代　　理　　人
　　弁理士　　　伊　　東　　忠　　鱈穎１８＼−１□
／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　回転可能な支持部材と、伝いに当接するよう配置さ
   れ積層された平坦な板がらなり該支持部材に固定された
   ホイールとからなり、載板の各々に、杉板と該支持部材
   との間の摩擦力が杉板の実質的な当接関係を維持させる
   実質上の底面手段を提供するよう該支持部材を摩擦的に
   受容する軸方向にそろった開口を穿設してなるホイール
   組立体。 ２、　各板は周囲に歯を形成してあり、隣り合う板の歯
   は積層ギヤを形成するように軸方向にそろった位置にあ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のホイー
   ル組立体。 ３　各板には核開口と該歯の間に複数の開口を穿設しで
   あることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載のホイ
   ール組立体。 ４　該積層した平坦な板は周囲に一体的なカム面を形成
   しであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ホイール組立体。 ５　載板の各々は約ｏ、ｏ　ｏ　ｓインチから約０．１
   ２５インチまでの間の厚さを有するこ々を特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のホイール組立体。 ６　杉板の各々は約０．０２０インチから約０．０２４
   インチまでの間の厚さを有するこさを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のホイール組立体。 ７．２つのホィールが互いに軸方向に離間して該支持部
   材に固設してあり、該ホイールの一方の周囲には一体的
   な歯が形成されて積層ギヤをなし、他方のホイールの周
   囲には一体的なカム面か形成されて！＊層カムをｆ、＞
   すことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のホィー
   ル５租立体。 ８　該カムの各別の板は該ギヤの各別の板から打抜かれ
   てなることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載のホ
   イール組立体。 ９　該カムの少なくさも２つの別の板１’Ｊｓ該キャの
   各別の板の等角度離間している個所を神数のカムの形状
   をした開口を穿設するよう打抜いて得られるこ七を特徴
   とする特許請求の範囲第８瑣記賊のホイール組立体。 １０核ギヤの各別の板は１周辺ＲＢにおいて等角度離間
   し２て該カムの形状をした開口の間に孔を穿設されてい
   るこ、Ｊ：、を特徴とする特許請求の範囲第９項記載の
   ホイール組立体。 １１　　所望の形状を（ッそわそれ開口を穿設された複
   数の板を打抜く段階と、板を積層ぜしめ瞬り合う板を開
   ［］がそろうようにしてＵいＣ（当接せしめて組立てる
   段階と、支持部材を該開口に貫装してプレスはめし杉板
   と該支持部材との間の摩擦力が板を外周端で実質的（ζ
   当接さぜるよ・う維持する実質上の底面手段を提供せし
   める段階とから１．（るホイール組立体の製造方法。 １２４　　杉板の各々は約０．００８インチから約０．
   ］、２５インチまでの間の厚さを有するこ、Ｌを特徴と
   する特許請求の範囲第１１項記載のホイール組立体の製
   造方法。 １３　　杉板の各々は約０．０２０インチから約０．０
   ２４インチまでの間の１１さを有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１１項記載のホイール組立体の製〕貴
   方法。 １４　　各板の周囲に歯を形成する段［潜と、隣り合う
   板の歯をそろえ゛（積１響ギヤをＩＳすよ・う５板をｔ
   ［１立てる段階吉を更に有することを特徴点する時、守
   請求の範囲第１１項記載のホイーＪｌ、組立体ｏ）呻造
   方法。 １５　　該積層した板は一体的なカム而を有−４−る積
   層カムをなすことを峙微吉すζ）特許請求σ）範囲第１
   １項記・威のホイール組立体の製１へ方法。 １６　　杉板においてカムの形に開１］丑・打抜い゛Ｃ
   複数のカム部材を連係せしめる段階と、各カム部材（ご
   開口を打抜く段階と、隣り自うｈ）１部材を開［〕１を
   そろえて圧いに当接させ一体的なｈＡ面を自“するよう
   カム８１１材を積層して組立てる段階、１：、該積層し
   たカム部材を該積層ギヤと離間せしめて該積層したカム
   部材を該ギヤと略同時に該支持部拐にプレスはめする段
   階とを央に有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   ４項記載のホイーノト組立体の製造方法。 １７、　　複数の該開口を各版において１ｊ、し）に等
   角度をなす位置で打抜き形成する０とを特徴とする特許
   請求の範囲第１６項記載のホイール組立体の製造方法。 １８　　該ギヤの各版の周辺に離間して該開口の中間に
   複数の孔を打抜く段階を更に有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１７項記載のホイール組立体の製造方法
   。