(57)【要約】【課題】中空管の拡管代を一定とした安定した拡径が可能で、押し込み治具による押し込み時に傾きが発生せず中空管の円筒度の精度を確保できる拡径部材を提供する。【解決手段】拡径部材１０は軸方向に外形が異なる拡径部１２と挿入部１４を備えた円柱状の金属製の部材であり、拡径部１２はその外径面の径が中空管２０の内径よりも大きく設定されており、拡径部１２の外径面は円柱面とされている。そして、挿入部１４は拡径部１２の軸方向の両側に外径面の径が中空管２０の内径よりも小さく設定されて形成されている。そして、拡径部材１０の中心部には押し込み治具３０の先端３２をはめ込むことのできる中空穴１６が形成されており、拡径部材１０を中空管２０の内部に残して、押し込み治具３０を中空管２０の内部から引き戻すことができる。【選択図】図１
2010029892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押し込み治具によって円筒状の中空管の内部に挿入されることにより、中空管を拡径して、中空管の外径側に嵌装された部材を中空管に固定させることができる、中空管を拡径する拡径部材であって、
前記拡径部材は軸方向に外形が異なる拡径部と挿入部を備えた円柱状の金属製の部材であり、前記拡径部はその外径面の径が前記中空管の内径よりも大きく設定されており、該拡径部の外径面は、円柱面または軸方向の両端で僅かに縮径する紡錘面とされており、
前記挿入部は前記拡径部の軸方向の両側のうち少なくとも一側に外径面の径が中空管の内径よりも小さく設定されて形成されており、
前記拡径部材の中心部には前記押し込み治具の先端をはめ込むことのできる中空穴が形成されており、
前記拡径部材を中空管の内部に残して、前記押し込み治具を中空管の内部から引き戻すことができることを特徴とする中空管を拡径する拡径部材。
【請求項２】
請求項１に記載の中空管を拡径する拡径部材であって、
前記拡径部材の拡径部は該拡径部材の軸方向の中央部に形成されており、該拡径部材の挿入部は該拡径部材の拡径部の軸方向の両側に形成されており、該拡径部材の中空穴は貫通穴であることを特徴とする中空管を拡径する拡径部材。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の中空管を拡径する拡径部材であって、
前記中空管は組立カムシャフト用のシャフト管であることを特徴とする中空管を拡径する拡径部材。
【請求項４】
請求項３に記載の中空管を拡径する拡径部材を用いてシャフト管を拡径する組立カムシャフトの製造方法であって、
中空管に形成されたシャフト管の外径面にカム部材を嵌装させて、前記シャフト管の内部に押し込み治具を用いて前記拡径部材をその挿入部から押し込み、シャフト管を拡径部材の拡径部により拡径させてカム部材をシャフト管に固定させ、
前記シャフト管にカム部材を固定させた後、シャフト管の内部に押し込んだ拡径部材をシャフト管の内部に残した状態で押し込み治具を内部から取り除くことを特徴とする組立カムシャフトの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれかの請求項に記載の中空管を拡径する拡径部材を用いた中空管の拡径方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、中空管を拡径する拡径部材及びこれを用いた中空管の拡径方法に関する。さらに詳しくは、押し込み治具によって円筒状の中空管の内部に挿入されることにより、中空管を拡径して、中空管の外径側に嵌装された部材を中空管に固定させることができる、中空管を拡径する拡径部材、この拡径部材を用いた組立カムシャフトの製造方法、及び、この拡径部材を用いた中空管の拡径方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
組立カムシャフトの加工では、ルーズにカムロブや転がり軸受の内輪等の部材をシャフト管に嵌装した状態で、シャフト管の拡径を行い、カムロブや転がり軸受の内輪等の部材のシャフト管への固定をはかっている。
【０００３】
このシャフト管の拡径には、特開平９−１００７０３号公報（特許文献１）や特開２００４−３０６０４０号公報（特許文献２）等に記載されたマンドレル加工が有効である。図５に特許文献１に記載されたマンドレルによりカムシャフトを組み立てる途中の様子を示す。図５は、中空管１０２の外径側にカムロブ１３１、１３２をルーズに嵌装した状態で、加工頭部１１１を有するマンドレル１１０を中空管１０２の内径に押し通して、中空管１０２を拡径し、カムロブ１３２が中空管１０２に固定された状態を示している。そして、所定の拡径を終えると、マンドレル１１０は加工頭部１１１と共に中空管１０２から引き抜かれ、他の中空管の拡径に再使用される。
しかし、マンドレル加工では、マンドレル１１０の摩耗により、マンドレル１１０の使用回数によって拡径量が変化してしまうため、一定の拡管代を継続的に確保するのが困難である。そこで、マンドレル１１０の摩耗を防止するためには、拡径に先立って、中空管の内径にボンデ処理等の表面処理をする必要があった。
【０００４】
一方、特許第３１８１５８４号公報（特許文献３）にはボールを用いた中空管の拡径方法が記載されている。図６（Ａ）に従来技術によるボール１５０を用いた中空管１６０の拡径方法を示す。ボール１５０を用いた拡径方法では、所定の拡径を終えるとボールは中空管の内部に残し、再利用しないので、使用回数によってボールの摩耗により拡径量が変化してしまうという問題は生じない。
【特許文献１】特開平９−１００７０３号公報
【特許文献２】特開２００４−３０６０４０号公報
【特許文献３】特許第３１８１５８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献３に記載のボールを用いた拡径方法では、ボール１５０と押し治具１７０の接点が球面であるため、図６（Ｂ）に示すように加工時に傾きやすく、ボール１５０の押し込みが不安定になり、うまく拡径できないと云う問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、拡管代を一定とした安定した拡径が可能で、押し込み治具による押し込み時に傾きが発生せず円筒度の精度を確保できる拡径部材を提供することにある。
そして、この拡径部材により拡径された中空管を用いた組立カムシャフトの製造方法、及び、この拡径部材を用いた中空管の拡径方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の発明者は、拡管代を一定とした安定した拡管が可能で、押し込み治具による押し込み時に傾きが発生せず円筒度の精度を確保できる、使い切りの拡径部材を発明した。そして、この発明に係る拡径部材により拡径した中空管を用いた組立カムシャフトの製造方法、及び、この発明に係る拡径部材を用いた中空管の拡径方法を発明した。
【０００８】
そこで、本発明の第１の発明は、押し込み治具によって円筒状の中空管の内部に挿入されることにより、中空管を拡径して、中空管の外径側に嵌装された部材を中空管に固定させることができる、中空管を拡径する拡径部材であって、
前記拡径部材は軸方向に外形が異なる拡径部と挿入部を備えた円柱状の金属製の部材であり、前記拡径部はその外径面の径が前記中空管の内径よりも大きく設定されており、該拡径部の外径面は、円柱面または軸方向の両端で僅かに縮径する紡錘面とされており、
前記挿入部は前記拡径部の軸方向の両側のうち少なくとも一側に外径面の径が中空管の内径よりも小さく設定されて形成されており、
前記拡径部材の中心部には前記押し込み治具の先端をはめ込むことのできる中空穴が形成されており、
前記拡径部材を中空管の内部に残して、前記押し込み治具を中空管の内部から引き戻すことができることを特徴とする。
【０００９】
この第１の発明によれば、拡径部材は外径面の径が中空管の内径よりも大きく設定された拡径部を備えており、拡径部の外径面は、円柱面または軸方向の両端で僅かに縮径する紡錘面とされている。よって、押し込み治具によって拡径部材を中空管の押し込む時に、拡径部材の外径面と中空管の内径面がほぼ円柱面同士の面接触となるため、拡径部材に傾きが発生せず、拡径された中空管の円筒度の精度を確保できる。
そして、拡径部材は円柱状で中心部に押し込み治具の先端をはめ込むことのできる中空穴が形成されているので、押し込み治具と拡径部材の係合が安定するため、押し込み治具に加えられた力を安定して拡径部材に伝えることができ、押し込み治具による拡径部材の圧入が安定する。
そして、拡径部材を中空管の内部に残して、押し込み治具を中空管の内部から引き戻すことができ、拡径部材は使い切りとなるので、拡径部材の摩耗により拡径量が変化することを考慮する必要が無く、拡管代を一定とした安定した拡径が可能となる。また、押し込み治具の引き戻し時には中空管を拡径しないので塑性加工の回数が一回で済むため残留応力が少なく、拡径された中空管の寸法の経年変化を抑えることができる。
【００１０】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係る中空管を拡径する拡径部材であって、
前記拡径部材の拡径部は該拡径部材の軸方向の中央部に形成されており、該拡径部材の挿入部は該拡径部材の拡径部の軸方向の両側に形成されており、該拡径部材の中空穴は貫通穴であることを特徴とする。
この第２の発明によれば、拡径部材の挿入部は拡径部材の軸方向の両側に形成されており拡径部材の中空穴は貫通穴である。よって、拡径部材はいずれの側からも中空管に挿入することができ、いずれの側からも押し込み治具をはめ込むことができるので、拡径部材を中空管に挿入する向きを考慮する必要がない。また、拡径部材の中空穴は貫通穴であるため、押し込み治具と拡径部材の係合をより安定させることができる。そして、貫通穴は、押し込み治具により拡径部材を中空管に圧入する時の空気抜きの役割を果たす。
【００１１】
次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係る中空管を拡径する拡径部材であって、
前記中空管は組立カムシャフト用のシャフト管であることを特徴とする。
この第３の発明によれば、本発明の拡径部材を用いて、組立カムシャフト用のシャフト管の拡管代を一定とした安定した拡径をすることができ、シャフト管の円筒度の精度を確保できる。
【００１２】
次に、本発明の第４の発明は、上記第３の発明に係る中空管を拡径する拡径部材を用いてシャフト管を拡径する組立カムシャフトの製造方法であって、
中空管に形成されたシャフト管の外径面にカム部材を嵌装させて、前記シャフト管の内部に押し込み治具を用いて前記拡径部材をその挿入部から押し込み、シャフト管を拡径部材の拡径部により拡径させてカム部材をシャフト管に固定させ、
前記シャフト管にカム部材を固定させた後、シャフト管の内部に押し込んだ拡径部材をシャフト管の内部に残した状態で押し込み治具を内部から取り除くことを特徴とする。
この第４の発明によれば、シャフト管の拡管代を一定とし円筒度の精度を確保した組立カムシャフトを製造することができる。
【００１３】
次に、本発明の第５の発明は、上記第１の発明〜第３の発明のいずれかの発明に係る中空管を拡径する拡径部材を用いた中空管の拡径方法である。
この第５の発明によれば、中空管の拡管代を一定とし円筒度の精度を確保して中空管の拡径をすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
上述の本発明の各発明によれば、次の効果が得られる。
まず、上述の第１の発明によれば、拡径部材を中空管に圧入する時に、拡径部材と外径面と中空管の内径面がほぼ円柱面同士の面接触となるため、拡径部材に傾きが発生せず、拡径された中空管の円筒度の精度を確保できる。そして、押し込み治具の先端を拡径部材の中空穴に係合させることで、拡径部材の押し込みが安定する。また、拡径部材は使い切りとなるので、拡管代を一定とした安定した拡径が可能となる。
次に上述の第２の発明によれば、拡径部材を軸方向のどちらの側から中空管に挿入しても良く、挿入の向きを考慮する必要がない。また、径部材の中空穴は貫通穴であるため、押し込み治具と拡径部材の係合がより安定する。そして、貫通穴は、押し込み治具による拡径部材の圧入時に空気抜きの役割を果たす。
次に上述の第３の発明によれば、組立カムシャフト用のシャフト管の拡管代を一定とした安定した拡径が可能であり、シャフト管の円筒度の精度を確保できる。
次に上述の第４の発明によれば、シャフト管の拡管代を一定とし円筒度の精度を確保した組立カムシャフトを製造することができる。
次に上述の第５の発明によれば、中空管の拡管代を一定とし円筒度の精度を確保して中空管の拡径をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例にしたがって説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１に、本発明の実施例１における中空管を拡径する拡径部材１０を示す。図１（Ａ）が拡径部材１０の断面図、図１（Ｂ）が拡径部材１０の外観斜視図である。拡径部材１０は円柱状の金属製の部材であって、拡径部材１０の軸方向の中央部には外径面の径が拡径の対象となる中空管２０の内径２２よりも大きく設定された円柱状の拡径部１２が形成されている。なお、拡径部材１０の拡径部１２は、拡径部１２の軸方向の断面が曲率半径が大きな円弧となるような紡錘形としても良い。
そして、拡径部材１０の拡径部１２の軸方向の両側には外径面の径が拡径対象となる中空管２０の内径２２よりも小さな挿入部１４が形成されている。挿入部１４は円錐形状であって、拡径部材１０の拡径部１２と滑らかに接続している。
そして、拡径部材１０の軸方向の両側の端面１８は平坦な面とされており、拡径部材１０の中央部には押し込み治具３０の先端３２をはめこむことのできる円筒状の貫通穴１６が形成されている。そして、貫通穴１６の両端には押し込み治具３０の先端３２のはめこみを容易にするための面取りがなされている。
なお、拡径部材１０の材質はＨＲｃ５０以上の炭素工具鋼が好ましく、所定の熱処理を施してしておくのが好ましい。
【００１７】
そして、図１（Ａ）に想像線で示した押し込み治具３０は、拡径部材１０を中空管２０に圧入するときに使用する金属製の治具であって、円柱状の棒材で形成されている。そして、押し込み治具３０の先端３２は小径の円柱状とされており、その外径は拡径部材１０の貫通穴１６の内径よりも小さく設定されている。そして、押し込み治具３０を拡径部材１０にはめこんだときに拡径部材１０の端面１８に接触する押し込み治具３０の先端３２の付け根の押圧面３４は平坦な面とされている。
なお、拡径部材１０の貫通穴１６及び押し込み治具３０の先端３２は、円筒と円柱には限られず、四角穴と四角柱としても良い。また、押し込み治具３０の押圧面３４には空気抜きのための溝を設けても良い。
【００１８】
実施例１によれば、拡径部材１０は外径面の径が拡径対象の中空管２０の内径２２よりも大きく設定された拡径部１２を備えており、拡径部１２の外径面は、拡径部材１０の軸に平行な円柱面とされている。そのため、押し込み治具３０により拡径部材１０を中空管２０の圧入する時に、拡径部材１０の拡径部１２と中空管２０の内径面が円柱面同士の面接触となるので、拡径部材１０に傾きが発生せず、拡径された中空管の円筒度の精度を確保できる。そして、拡径部材１０の拡径部１２を軸方向の断面が曲率半径が大きな円弧となるような紡錘形とした場合も、拡径部材１０の拡径部１２と中空管２０の内径面が面接触となるため、拡径部材１０に傾きが発生せず、拡径された中空管の円筒度の精度を確保できる。
【００１９】
そして、拡径部材１０は円柱状で中心部に押し込み治具３０の先端３２をはめ込むことのできる貫通穴１６が形成されているので、押し込み治具３０と拡径部材１０の係合が安定する。そして、拡径部材１０を中空管２０に圧入するときに拡径部材１０の平坦な端面１８と押し込み治具３０の押圧面３４が平面同士の面接触となるので、押し込み治具３０に加えられた力を安定して拡径部材１０に伝えることができ、押し込み治具３０による拡径部材１０の圧入が安定する。
また、拡径部材１０の貫通穴１６の径は押し込み治具３０の先端３２の径よりも大きいので、拡径部材１０を中空管２０の内部に残して、押し込み治具３０を中空管２０の内部から、抵抗無く引き戻すことができる。そして、拡径部材１０は使い切りとなるので、拡径部材１０の摩耗により拡径量が変化することを考慮する必要が無く、拡管代を一定とした安定した中空管２０の拡径が可能となる。そして、引き戻し時には中空管２０を拡径しないので塑性加工の回数が一回で済むため残留応力が少なく、拡径された中空管２０の寸法の経年変化を抑えることができる。
【００２０】
そして、拡径部材１０の挿入部１４は拡径部材１０の軸方向の両側に形成されており拡径部材１０の中央部には貫通穴１６が形成されているので、拡径部材１０を軸方向のどちらの側から中空管２０に挿入しても良く、拡径部材１０を中空管２０に挿入する向きを考慮する必要がない。また、拡径部材１０の貫通穴１６と押し込み治具３０の先端３２との間の隙間は、押し込み治具３０により拡径部材１０を中空管２０に圧入する時の空気抜きの役割を果たす。
【実施例２】
【００２１】
図２に、本発明の実施例２における中空管を拡径する拡径部材５０を示す。図２（Ａ）が拡径部材５０の断面図、図２（Ｂ）が拡径部材５０の外観斜視図である。拡径部材５０は円柱状の金属部材であって、拡径部材５０を中空管２０に挿入する側は挿入部５４が形成されており、挿入部５４は先端の径が拡径対象となる中空管２０の内径２２よりも小さい円錐形状とされている。
そして、拡径部材５０の挿入部５４の軸方向の反対側には拡径部５２が形成されており、拡径部５２は外径面の径が拡径対象となる中空管２０の内径２２よりも大きな円柱状とされており、挿入部５４と滑らかに接続されている。
そして、拡径部材５０の両側の端面５８は平坦な面とされており、拡径部材５０の拡径部５２が形成された側の端面５８の中央部には押し込み治具３０Ａの先端３２Ａをはめこむことのできる円筒状の中空穴５６が形成されている。そして、中空穴５６は押し込み治具３０Ａの先端３２Ａのはめこみを容易にするための面取りがなされている。なお、拡径部材５０の拡径部５２の外径面に空気抜きのために軸方向の溝を設けても良い。
【００２２】
そして、図２（Ａ）に想像線で示した押し込み治具３０Ａは、拡径部材５０を中空管２０に挿入するときに使用する金属製の治具であって、円柱状の棒材で形成されている。そして、押し込み治具３０Ａの先端３２Ａは小径の円柱状とされており、その外径は拡径部材５０の中空穴５６の内径よりも小さく設定されている。そして、先端３２Ａの長さは、拡径部材５０の中空穴５６の深さよりも小さく設定されている。そして、押し込み治具３０Ａを拡径部材５０に押し込んだときに拡径部材５０の拡径部５２側の端面５８に接触する押し込み治具３０Ａの先端３２Ａの付け根の押圧面３４Ａは平坦な面とされている。
【００２３】
実施例２によれば、押し込み治具３０Ａにより拡径部材５０を中空管２０に圧入する時に、拡径部材５０の拡径部５２と中空管２０の内径面が円柱面同士の面接触となるため、拡径部材５０に傾きが発生せず、拡径された中空管の円筒度の精度を確保できる。
そして、拡径部材５０は円柱状で中心部に押し込み治具３０Ａの先端３２Ａをはめ込むことのできる中空穴５６が形成されているので、押し込み治具３０Ａと拡径部材５０の係合が安定する。そして、拡径部材５０を中空管２０に圧入するときに拡径部材５０の拡径部５２側の平坦な端面５８と押し込み治具３０Ａの押圧面３４Ａは平面同士で面接触となるので、押し込み治具３０Ａに加えられた力を安定して拡径部材５０に伝えることができ、押し込み治具３０Ａによる拡径部材５０の圧入が安定する。
また、拡径部材５０の中空穴５６の径は押し込み治具３０Ａの先端３２Ａの径よりも大きいので、拡径部材５０を中空管２０の内部に残して、押し込み治具３０Ａを中空管２０の内部から、抵抗無く引き戻すことができる。
【実施例３】
【００２４】
次に、本発明の実施例３として、実施例１で説明した拡径部材１０を用いた、組立カムシャフト４０の製造方法について説明する。図３に拡径部材１０を用いてシャフト管４２を拡径することにより製造した組立カムシャフト４０の断面図を示す。組立カムシャフト４０のシャフト管４２は、拡径部材１０によって内径及び外径が拡径され、拡径前にシャフト管４２にルーズに嵌装されていたカムロブ４４、４５が、シャフト管４２の外径が拡径されることにより、シャフト管４２の所定の位置で固定されている。そして、シャフト管４２の内部には、拡径に使用された拡径部材１０が残されている。
【００２５】
ここで、組立カムシャフト４０のシャフト管４２の拡径手順について説明する。図４（Ａ）に、シャフト管４２の拡径を開始する直前の状態の組立カムシャフト４０の断面図を示す。図４（Ａ）では、カムロブ４４、４５は、シャフト管４２にルーズに嵌装された状態である。そして、シャフト管４２の端に拡径部材１０が配置されており、拡径部材１０の貫通穴１６には押し込み治具３０の先端３２がはめ込まれて、拡径部材１０の端面１８と押し込み治具３０の押圧面３４が接触した状態となっている。
そして、油圧プレスにより加圧された押し込み治具３０により拡径部材１０をシャフト管４２に押しつけて、拡径部材１０をシャフト管４２に圧入し、シャフト管４２の拡径を行う。押し込み治具３０の押圧面３４と拡径部材１０の端面１８は平坦面同士の面接触であるため、押し込み治具３０に加えられた力は、拡径部材１０の軸方向に均等に伝えられる。また、拡径部材１０の拡径部１２とシャフト管４２の内径は円柱面同士の面接触となるため、拡径部材１０に傾きが発生せず、拡径されたシャフト管４２の円筒度の精度を確保できる。
【００２６】
そして、シャフト管４２のルーズに嵌装されていたカムロブ４４、４５は、シャフト管４２が拡径されることにより、シャフト管４２に密着した状態となって所定の位置に固定される。図４（Ｂ）は、シャフト管４２の拡径がカムロブ４４とカムロブ４５の中間位置まで進んだ状態示す。
そして、シャフト管４２を所定の位置まで拡径し終えたところで、拡径部材１０をシャフト管４２の内部に残して押し込み治具３０を引き戻す。拡径部材１０の貫通穴１６の径は押し込み治具３０の先端３２の径よりも大きいので、拡径部材１０を中空管２０の内部に残して、押し込み治具３０を中空管２０の内部から、抵抗無く引き戻すことができる。なお、拡径部材１０の貫通穴１６と押し込み治具３０の先端３２との隙間は、押し込み治具３０により拡径部材１０をシャフト管４２に圧入する時の空気抜きの役割を果たす。
【００２７】
実施例３では、拡径部材を用いて組立カムシャフトのシャフト管を拡径する例を示したが、本発明の拡径部材による拡径の対象物は組立カムシャフトのシャフト管に限定ない。本発明の拡径方法は、中空管の外径側に嵌装された部材を中空管に固定させるための中空管の拡径について、一般的に適用できるものである。
その他、本発明に係る中空管を拡径する拡径部材、および、当該部材を用いた中空管の拡径方法は、その発明の思想の範囲で、各種の形態で実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】（Ａ）は実施例１における拡径部材の軸平行断面図、（Ｂ）はその外観斜視図である。
【図２】（Ａ）は実施例２における拡径部材の軸平行断面図、（Ｂ）はその外観斜視図である。
【図３】本発明の実施例３において、拡径部材を使用して製造された組立カムシャフトの断面図である。
【図４】実施例３におけるシャフト管の拡開手順を示す図である。
【図５】従来技術のマンドレル加工により中空管を拡径する方法を示す図である。
【図６】従来技術によるボールを用いた中空管の拡径方法を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０   拡径部材
１２   拡径部
１４   挿入部
１６   貫通穴
１８   端面
２０   中空管
２２   内径
３０、３０Ａ  押し込み治具
３２、３２Ａ  先端
３４、３４Ａ  押圧面
４０   組立カムシャフト
４２   シャフト管
４４、４５    カムロブ
５０   拡径部材
５２   拡径部
５４   挿入部
５６   中空穴
５８   端面
【図１】
2010029892.tif 000003
【図２】
2010029892.tif 000004
【図３】
2010029892.tif 000005
【図４】
2010029892.tif 000006
【図５】
2010029892.tif 000007
【図６】
2010029892.tif 000008