JPS63119937A - 突起付パイプの製造方法 - Google Patents

突起付パイプの製造方法

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JPS63119937A
JPS63119937A JP62228648A JP22864887A JPS63119937A JP S63119937 A JPS63119937 A JP S63119937A JP 62228648 A JP62228648 A JP 62228648A JP 22864887 A JP22864887 A JP 22864887A JP S63119937 A JPS63119937 A JP S63119937A
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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、軸パイプとはめ込んだ要素とから、要素の範
囲の軸パイプを内圧によって拡張することによって、突
起付パイプまたは同様のものを製造する方法、ならびに
、要素の範囲の軸パイプを拡張することによって製造し
た、軸パイプとはめ込んだ要素とからなる、製品として
の突起付軸または同様のものに関する。上記のはめ込ん
だ要素は、例えば、軸パイプに空転しないよう且つ角度
的に正確に結合しなければならない制御突起、受けリン
グ、歯車、円すい車などである。
完全に加工した突出部材および受けリングを軸パイプに
焼ばめした突起付軸は公知である（西独公開第３，３０
１，７４９号）。この場合、所要のはめ合いを達成する
ため、焼ばめ法に特有な膨張値が材料に要求されるので
、要素の材料選択が制限される。空転のない結合に十分
な応力を軸パイプと要素との間に確保するため、軸材料
の強度および表面硬さにも高度の要求が謀せられる。軸
パイプおよび要素の接合は、所要の熱処理にもとづき、
時間および経費がかかる。接合時の熱処理によって、必
然的に、要素の硬さが低下する。
更に、突出部材を形ロッドに形状結合状態ではめ込み、
例えば、焼ばめ、ろう付、溶接、接着などを上記ロッド
に結合した突起付軸も公知である（西独公開第２，３３
６，２４１号、西独実用新案７９−２０９５７）。この
種の軸においては、通常の突起付軸とは異なり、重量の
利点が得られず、突出部材の角度位置の変更または適合
のため、構造部材を完全に改造しなければならない。
更に、中空軸と、縦方向ミゾまたは周面ミゾを備えた受
け座および突出部材とから成る突起付軸を、軸パイプを
内圧によって拡張してミゾに圧入することによって、形
成することも公知である（西独特許第２，５４６．８０
２号）。この場合突出部材も肉厚均一なパイプ状に構成
しであるので、軸に環状座を設けることが不可能であり
、従って、突出部材の強度が保証されない。
更に、軸パイプを内圧によって全長にわたって拡張して
、内面の丸い突起および受け座を軸パイプに力結合によ
って固定することも公知である（西独特許第３，２２７
，６９３号）。この場合、プレスばめの維持のため、薄
肉のパイプに鑑みてパイプに合成樹脂材料を充填しなけ
ればならない。
これまで、この補助方策なしでは、トルクに耐える確実
な締りばめを形成することは不可能である。
全長にわたる拡張には、突出部材の間の範囲が膨張する
危険性がある。この場合、突起部材の端面にノツチ作用
が現れ、従って、軸の強度が低下する。
本発明の目的は、簡単で安価な製造法にもとづき作製で
き、大きいトルクを伝達でき、しかも、軸パイプおよび
突出部材または受け座の材料選択の自由度が大きい複合
軸を提供することにある。
この目的の達成法の本質は、軸パイプの長さ部分の材料
を塑性変形させ、一方、要素の材料に主として弾性変形
の状態をとらせることを特徴とする方法にある。かくし
て、熱的操作工程なしで、軸のねじり強度の最大８０％
に達するトルクを伝達できる締りばめを形成できる。こ
の場合、軸材料としては、比較的低級な材料（例えば、
Ｓｔ３５〜Ｓｔ５２）を使用でき、一方、突出部材およ
び受け座には、強度のより大きい材料を使用できる。
接合によって双方の材料の材料値が劣化されることはな
い。外部から熱を供給することなく結合を行うことがで
き、更に、応力除去のための熱処理が不要であるので、
結合を損う材料変化は起らず、硬さも低下しない。拡張
時に現れる寸法変化は、−熱処理とは異なり一計算でき
る。要素の材料選択の自由度が大きいので、各種の負荷
に要素の材料をより良く適合させることができる。この
場合、必要なトルク伝達条件を損うことなく、各種の材
料から成る突出部材および受け座を使用できる。
各長さの液圧的拡張に適した方法および装置は、合成（
耐脂の圧入によるシャットの拡張に比して簡単で安価で
ある。本発明に係る方法にもとづき、有利なことには、
軸パイプの内部は解放状態にあり、かくして、軸の冷却
および受け座の内部潤滑が可能である。本発明に係る軸
は、作製し易く、接合操作を考慮して突出部材または受
け座を研削せずに完成できる。固定する要素の間隔が小
さく且つ材料が機能に特に適合しているので、対応する
シリンダヘッド構造においてより大きい自由度が得られ
る。
拡張前のパイプ外径ｄａと要素内径Ｄｉとの差Ｕｍ　ｉ
　ｎをパイプ材料の０．２％降伏点Ｒｐと弾性率Ｅとの
商とパイプ外径ｄａとの積の少なくとも０．９倍に調節
した場合に特に、本発明に係る方法は好適である。上記
数値を調節した場合、形状結合で固定した要素の貫通口
の周縁層に所望の弾性負荷が得られる。
更に、各側において肉厚の５０〜１５０％の長さだけ要
素の端面を越える軸線方向長さにおいてパイプの拡張を
行なった場合、本発明の方法は好適である。かくして、
有利な態様で、全長にわたって要素の貫通口にパイプ壁
が完全に且つ本質的に等応力で接合され、かくして、微
小スリップの危険性が減少され、はめ合い腐食の可能性
が排除される。同時に要素の端面のノツチ作用を伴うパ
イプの膨張が阻止される。複数の要素を密に並べる場合
（例えば、特に、いわゆるバルブまたは４バルブエンジ
ンの場合、即ち、シリンダ毎に３つまたは４つのバルブ
を設けた場合）、特殊な条件が生ずる。この場合、２つ
またはより多数の要素を被う範囲の軸パイプが同時に拡
張されるよう、本発明に係る方法を変更する。この場合
、要素の自由間隔の最大寸法がパイプの肉厚の４０％以
下である限りは、パイプの膨張の恐れはなく、各要素の
均一な締りばめが保証される。
延性材料（例えば、鋼）を使用した場合、好ましい実施
例にもとづき、要素の最小の半径方向の肉厚の約１０〜
１５％の材料深さまで要素の貫通口の縁を半径方向へ塑
性変形させる。硬質材料（例えば、鋳物）の場合、縁の
上記の如き塑性変形は、不可能であり、更に、不要であ
る。使用中に余分な負荷が加わった際に表面の損傷を防
止するため、膨張後に要素の外側ゾーンに現れる接線方
向伸びを１％以下に調節すれば好ましい。延性材料（例
えば、鋼）を使用した場合、伸びの好ましい数値範囲は
０．１〜０．４％であり、一方、脆性材料（例えば、鋳
物）の場合、伸び値は０．０１〜０．２％である。
本発明に係る方法を実施する場合、突出部材の範囲の拡
張には、２．０００〜３．０００ｂａｒの内圧を液圧的
に加え、一方、より薄肉の受け座の範囲の軸の拡張には
、１．０００〜２．５００ｂａｒの内圧を液圧的に加え
る。
好ましい実施例にもとづき、軸パイプと要素の間に、本
発明に係る力結合以外に、形状結合を形成することがで
きる。更に、特に、変形時、要素の貫通口の周面に分布
させた少くとも１つの、好ましくは、複数の縦方向溝に
軸材料を流入させることができる。形状結合の別の方式
では、要素の中央に横断面の大きい部分を構成し、この
部分に続く部分の横断面を端面へ向かって縮小する。第
１の構成にもとづき、第１に、トルク負荷により締りば
めが絶えず改善され、第２の構成にもとづき、座の長さ
にわたって均一な面圧が得られ、要素の端面の前におけ
るパイプの膨張傾向が抑えられる。上述のマクロな形状
結合以外に、要素の貫通口の表面に、結合時にパイプ材
料に圧入される硬質粒子を被覆することによって、ミク
ロな形状結合を達成できる。この種のミクロな形状結合
の別の方式では、要素の貫通口に、引抜いたパイプ表面
の加工スジと交差する適切な加工スジ（特に、周面のミ
ゾ）を形成し、相互に押圧した際、緊密な結合を形成す
る。点状の凹みの形の加工スジは、接合前に、要素のサ
ンドブラストまたはショットピーニング（ガラス球の投
射）によって特に安価に形成できる。
上記の方策またはその組合せによって、所要の拡張圧を
減少できる。かくして、拡張後の軸の形状公差を減少で
きる。更に、かくして、寿命の延長のため、突出部材に
硬く脆い材料を使用することもできる。
本発明は、更に、特に、軸パイプの長さ部分の材料を塑
性変形させ、要素の材料を主として弾性変形させる上述
の方法の１つにもとづき、要素の範囲の軸パイプを内圧
を加えて膨張することによって作製した、軸パイプとは
め込んだ要素（例えば、制御突起、受けリング、歯車、
円すい車）とから成る突起付軸に関する。この場合、変
形操作は、既延の如く、液圧的に内圧を加えることによ
って行うのが好ましい。
好ましい実施例にもとづき、軸パイプの材料は、要素の
材料に比して２５〜３５％だけ小さい引張り強度を有す
る。かくして、所望の結合を達成し易く、コスト上の理
由から、比較的軟質の軸材料を選択できる。
突出部材としては、組込前に完全に加工した鋳物要素、
鋼要素または焼結要素を使用するのが好ましい。この場
合、本発明に係る突起付軸の寿命の向上のため、結合部
分の強度を損なうことなく、硬度の大きい材料（例えば
、軸受鋼）を選択できる。
上述の発明は、基本的に、ボアへの中空頚軸の挿入、パ
イプマフによる２つのパイプの結合または相互に差込ん
だ２つのパイプ径の結合にも適切に使用できる。添付の
図面を参照して以下に本発明の詳細な説明する。
各図面において、パイプを１で示し、はめ込んだ要素を
２で示し、特に、突出部材を２８で示し、受けブシュを
２ｂで示した。クレームおよび詳細な説明に記載の長さ
および他の量も記号で示した。
第１ａ図において、接合前には、パイプ１と突出部材２
との間には周縁間隙３が存在する。
第１ｂ図に、接合後のパイプの横断面の変化を示した。
この場合、拡張されたパイプ部分４の限られた長さを特
に明示した。
第１Ｃ部に、小さい自由相互間隔５を有するはめ込んだ
２つの隣接の要素２ａ、２ｂを被う拡張されたパイプ部
分４を示した。
第２ａ図に、周面に分布した３つの凹み６を有する要素
を示し、第２ｂ図に、端部７ａ、７ｂが円すい形に細く
なる貫通口を示した。
【図面の簡単な説明】
第１ａ図は、接合前の突出部材およびパイプ部材の結合
個所の縦断面図、第１ｂ図は、接合後の第１ａ図の結合
個所の図面、第１ｃ図は、接合後の２つの隣接要素およ
び結合個所の図面、第２ａ図は、縦方向凹みを備えた要
素の縦断面図および横断面図、第２ｂ図は、横断面が変
化する要素の縦断面図および横断面図である。 図中符号： １　パイプ、　２　要素、　３　周縁間隙、４　拡張さ
れたパイプ部分、５　自由間隙、６　凹み 第　　２ａ　図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、）軸パイプとはめ込んだ要素（例えば、制御突起、
    受けリング、歯車、円すい車）とから、要素の範囲の軸
    パイプを内圧によって拡張することによって、突起付パ
    イプまたは同様のものを製造する方法において、拡張時
    に要素に関連する軸パイプの長さ部分の材料を全体的に
    塑性変形させ、一方、周縁層の各要素の材料に主として
    弾性変形の状態を取らせることは特徴とする方法。 ２、）拡張前のパイプ外径（ｄａ）と要素内径（Ｄｉ）
    との差（Ｕｍｉｎ）が、パイプ材料の０．２％降伏点（
    Ｒｐ）と弾性率（Ｅ）との商とパイプ外径（ｄａ）との
    積の少なくとも０．９倍であることを特徴とする特許請
    求の範囲第１項記載の方法。 ３、）パイプの拡張は、各側において関連の要素の長さ
    Ｌａｘｅをパイプの肉厚（ＬｒａｄＲ）の５０〜１５０
    ％の寸法（Ｕａｘ）だけ越える長さ部分（ＬａｘＲ）に
    おいて行うことを特徴とする特許請求の範囲第１項また
    は第２項記載の方法。 ４、）パイプの拡張は、２つの要素の間の自由間隔（Ａ
    ａｘ）がパイプの肉厚（ＬｒａｄＲ）の４０％よりも小
    さい場合、２つの隣接の要素を被う長さ部分において行
    うことを特徴とする特許請求の範囲第１〜３項の１つに
    記載の方法。 ５、）拡張時、軸パイプと要素との間に、付着結合（力
    結合）以外に、形状結合を形成することを特徴とする特
    許請求の範囲第１〜４項の１つに記載の方法。 ６、）要素の周面に分布された縦方向凹み内にパイプ材
    料を流入させることによってマクロな形状結合を形成す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７、）要素の貫通口の径の大きい中央部分にパイプ材料
    を流入させることによってマクロな形状結合を形成する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第５項または第６項記
    載の方法。 ８、）要素の貫通口内の硬質粒子被覆層をパイプ材料内
    に圧入することによってミクロな形成結合を形成するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第５〜７項の１つに記載
    の方法。 ９、）要素の貫通口内の加工溝内にパイプ材料を圧入す
    ることによってミクロな形成結合を形成することを特徴
    とする特許請求の範囲第５〜７項の１つに記載の方法。 １０、）サンドブラストまたはショットピーニング（ガ
    ラス球の投射）によって貫通口内に作製した凹みにパイ
    プ材料を圧入することによってミクロな形状結合を形成
    することを特徴とする特許請求の範囲第５−７項の１つ
    に記載の方法。 １１、）特に鋼から成る要素の貫通口の縁を、拡張中、
    要素の最小肉厚（ＬｒａｄＥ）の１０〜１５％の材料深
    さ（ΔＬｒａｄ）まで半径方向へ塑性変形させることを
    特徴とする特許請求の範囲第１〜９項の１つに記載の方
    法。 １２、）拡張後の要素の外側ゾーンの接線方向の伸びが
    、好ましくは、１％以下であることを特徴とする特許請
    求の範囲第１〜１１項の１つに記載の方法。 １３、）要素に延性材料（例えば、鋼）を使用した場合
    、拡張径の外側ゾーンの伸びが０．１〜０．４％である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１２項記載の方法。 １４、）要素に硬質材料（例えば、鋳物、焼結材料）を
    使用した場合、拡張後の外側ゾーンの伸びが０．０１〜
    ０．２％であることを特徴とする特許請求の範囲第１２
    項記載の方法。 １５、）特に、特許請求の範囲第１〜１３項記載の方法
    にもとづき、要素の範囲の軸パイプを拡張することによ
    って作製した、軸パイプとはめ込んだ要素（例えば、制
    御突起、受けリング、歯車、円すい車）とから成る突起
    付軸または同様のものにおいて、要素に関連する軸パイ
    プの長さ部分の材料が、全体的に塑性変形されており、
    一方、各要素の周縁層の材料が主として弾性変形されて
    いることを特徴とする軸。 １６、）軸パイプの材料が、要素の材料よりも２５〜３
    ５％だけ小さい引張強度（Ｒｍ）を有することを特徴と
    する特許請求の範囲第１５項記載の軸。 １７、）引抜いた、好ましくは、表面が未加工の、特に
    、Ｓｔ３５〜Ｓｔ５２の如き材料から成る、精密パイプ
    を軸パイプとして使用することを特徴とする特許請求の
    範囲第１５項または第１６項記載の軸。 １８、）突出部材として、好ましくは組込前に完全に加
    工した、鋳物要素、鋼要素または焼結要素（例えば、軸
    受鋼製突起）を使用することを特徴とする特許請求の範
    囲第１５〜１７項の１つに記載の軸。 １９、）要素の貫通口には、特に、金属ペーストによっ
    て結合された、硬質粒子被覆層およびまたは組込前に構
    成した周面溝が設けてあることを特徴とする特許請求の
    範囲第１５〜１８項の１つに記載の軸。 ２０、）要素の貫通口には、軸線方向へ延びる凹みが設
    けてあり、上記凹みの深さＴｉが、横断面の基本円から
    測定して、パイプの肉厚（ＬｒａｄＲ）の０．２〜１％
    に対応することを特徴とする特許請求の範囲第１５〜１
    ９項の１つに記載の軸。 ２１、）要素の貫通口には、合計で全周面の約１／３を
    占める、好ましくは３つの、軸線方向へ延びる凹みが周
    面に分布させて設けてあることを特徴とする特許請求の
    範囲第２０項記載の軸。 ２２、）要素の貫通口が、横断面が一定の中央部分と、
    少なくとも基本円範囲に関して端面の方向へ円すい形に
    細くなる端部範囲とから成ることを特徴とする特許請求
    の範囲第１５〜２１項の１つに記載の軸。 ２３、）拡張前の端面におけるパイプ外径（ｄａ）と要
    素内径（Ｄｉ）との差（Ｕｍｉｎ）が、ゼロよりも大き
    いかゼロに等しいことを特徴とする特許請求の範囲第２
    ２項記載の軸。
JP62228648A 1986-10-01 1987-09-14 突起付パイプの製造方法 Granted JPS63119937A (ja)

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DE19863633435 DE3633435A1 (de) 1986-10-01 1986-10-01 Verfahren zur herstellung einer gebauten nockenwelle sowie gebaute nockenwelle aus einem wellenrohr und aufgeschobenen elementen

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JPS63119937A true JPS63119937A (ja) 1988-05-24
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