(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト（２）と、該シャフトに結合されたカムであって該シャフトの結合面（６）に、該カムの結合面（５）を介して結合された少なくとも１つのカム（４）とを備えた内燃機関用のカムシャフト（１）であって、
上記カムの結合面（５）及び上記シャフトの結合面（６）の少なくとも一方の結合面がが、該結合面の周方向の一部である荷重作用領域のみで、所定の表面粗さに粗くされた粗面部（７）を有していることを特徴とするカムシャフト。
【請求項２】
請求項１記載のカムシャフトにおいて、
上記所定の表面粗さが約２μｍＲｚ以上２５μｍＲｚ以下であること、及び、
上記粗面部が、レーザー、機械加工、又は、化学的手法によって上記所定の表面粗さとされること、
の少なくとも一方が満たされていることを特徴とするカムシャフト。
【請求項３】
請求項１又は２記載のカムシャフトにおいて、
上記カムの結合面（５）及び上記シャフトの結合面（６）の少なくとも一方の結合面が、カムノーズ部（１４）に対応する、周方向に約２０°〜１４０°の角度で広がる領域、及び、その反対側に位置するベース円部（１５）に対応する、周方向に約２０°〜１４０°の角度で広がる領域の少なくとも一方の領域で、上記粗面部を有していることを特徴とするカムシャフト。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載のカムシャフトにおいて、
上記カムの結合面（５）及び上記シャフトの結合面（６）の少なくとも一方の結合面が、該結合面の互いに軸方向に離隔した両端部における周方向の一部で、上記粗面部を有していることを特徴とするカムシャフト。
【請求項５】
請求項２記載のカムシャフトにおいて、
レーザーにより形成された上記粗面部（７）が、上記カムシャフトの中心軸（８）に対して、平行な方向、横方向、又は斜め方向に延びるように整列した加工軌跡（９）を有すること、及び、
上記カムの結合面（５）と上記シャフトの結合面（６）とが、異なる表面粗さを有していること、
の少なくとも一方が満たされていることを特徴とするカムシャフト。
【請求項６】
請求項５記載のカムシャフトにおいて、
上記加工軌跡（９）は、加工模様を形成し、
上記加工軌跡の各々は、上記カムシャフトの中心軸（８）に対して０°〜９０°の角度をなして延びるように配設されていることを特徴とするカムシャフト。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載のカムシャフトにおいて、
上記カム（４）は、圧入及び熱嵌めの少なくとも一方により、上記シャフトに結合され、
上記カム（４）が熱嵌めにより上記シャフトに結合される場合に、該カムが加熱されることを特徴とするカムシャフト。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載のカムシャフトにおいて、
上記カム（４）に、構造要素（１６）が結合され、
上記カム（４）上に設けられた結合面（５′）と、上記構造要素（１６）上に設けられた結合面（１７）とが、上記構造要素（１６）の上記カムへの結合により互いに接触し、
上記カム（４）の結合面（５′）及び上記構造要素（１６）の結合面（１７）の少なくとも一方の結合面が、少なくとも荷重作用領域を含む領域で、所定の表面粗さに粗くされた粗面部（７）を有していることを特徴とするカムシャフト。
【請求項９】
請求項８記載のカムシャフトにおいて、
上記構造要素（１６）及び上記カム（４）は、ねじ（１９）を介して互いに結合されていることを特徴とするカムシャフト。
【請求項１０】
請求項８又は９記載のカムシャフトにおいて、
上記カムの結合面（５，５′）、及び／又は、上記シャフトの結合面（６）、及び／又は、上記構造要素の結合面（１７）は、各々の前面側又は外周面側に配設されていることを特徴とするカムシャフト。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１つに記載のカムシャフトにおいて、
上記カム（４）は、質量百分率で少なくとも０．６％の炭素を含有する金属で形成され、
上記シャフト（２）は、上記カムよりも炭素含有量が少ない材質で形成され、
上記カムの結合面（５，５′）、及び／又は、上記シャフトの結合面（６）、及び／又は、上記構造要素の結合面（１７）が、レーザー（１１）により形成されかつ硬化された粗面部（７）を有し、
上記シャフト（２）は、上記所定の表面粗さとされる前に、上記レーザーにより硬化されることを特徴とするカムシャフト。
【請求項１２】
請求項１１記載のカムシャフトにおいて、
上記レーザー（１１）により形成されかつ硬化された粗面部（７）が、個々のポイント状のレーザー被照射部からなる軌跡（２１）を有し、上記各レーザー被照射部の中心（２２）が互いにずれかつ上記個々のレーザー被照射部が互いに重なっていること、及び、
上記シャフト（２）がＥ３３５スチールからなり、上記カムがＣ６０又は１００Ｃｒ６からなること、
の少なくとも一方が満たされていることを特徴とするカムシャフト。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１つに記載のカムシャフト（１）用のカムであって、
上記カムの結合面（５）が、該結合面の周方向の一部である荷重作用領域のみで、所定の表面粗さに粗くされた粗面部（７）を有していることを特徴とするカム。
【請求項１４】
請求項１３記載のカムにおいて、
上記カムの結合面（５）及び上記シャフトの結合面（７）の少なくとも一方の結合面に、軸方向に沿って平行に延びる加工軌跡（９）が、組み立てを簡単にするために設けられていること、及び、
上記カムの結合面（５）が、内周面が切削されかつレーザーによる加工軌跡（９）を有するカムシートとして形成されていること、
の少なくとも一方が満たされていることを特徴とするカム。
【請求項１５】
シャフト（２）と、該シャフトに結合されたカムであって該シャフトの結合面（６）に、該カムの結合面（５）を介して結合された少なくとも１つのカム（４）とを備えたカムシャフト（１）の製造装置（１０）であって、
上記シャフト（２）を移動させるための送りユニット（１３）と、
上記カム（４）を加熱するとともに、該カム（４）を組み立て工程中に固定するための保持・加熱装置（１２）と、
上記シャフト（２）を上記カム（４）に対してスライドさせる直前に、上記カムの結合面（５）及び上記シャフトの結合面（６）の少なくとも一方の結合面の周方向において部分的に、表面粗さが粗くされた粗面部（７）を形成するためのレーザー（１１）とを備えていることを特徴とするカムシャフトの製造装置。
【請求項１６】
シャフト（２）と、該シャフトに結合されたカムであって該シャフトの結合面（６）に、該カムの結合面（５）を介して結合された少なくとも１つのカム（４）とを備えたカムシャフト（１）の製造方法であって、
供給ユニット（１３）により上記シャフト（２）を移動させる工程と、
保持・加熱装置（１２）により、上記カム（４）を予め加熱するとともに、該カム（４）を組み立て工程中に固定する工程と、
上記シャフト（２）を上記カム（４）に対してスライドさせる直前に、レーザー（１１）により、上記カムの結合面（５）及び上記シャフトの結合面（６）の少なくとも一方の結合面の周方向において部分的に、表面粗さが粗くされた粗面部（７）を形成する工程とを含むことを特徴とするカムシャフトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載されているようなカムシャフト、及び、該カムシャフト用のカムに関するものである。また、本発明は、そうしたカムシャフトの製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カムシャフトは、内燃機関において不可欠な部品である。カムシャフトは、少なくとも１つのカムが結合される（アイドル）シャフトを備えている。シャフトとカムとを結合するためには、通常、熱結合工程が使用される。この場合、シャフトとカムとの間の結合は、通常はカム穴の内側に配設されるカム結合面と、シャフト結合面とを介してなされる。この場合、カムシャフトを介して伝達可能なトルクが、カム結合面とシャフト結合面との間の摩擦によって制限されることが利点となる。
【０００３】
特許文献１によると、以下のような、内燃機関のバルブタイミングカムシャフトの製造方法が知られている。すなわち、円盤状に形成されたカムであって、特に、それぞれの中央部にて円形状に形成された、各カムのメインプレートに対して垂直な方向に延びる開口を有する複数のカムを、軸方向に沿って互いに離隔するように配置して、各カムの開口が互いに一直線上に並ぶように整列するステップと、カムに対し円形状の外形を有し、過冷却された状態では、その外径がカムの開口の内径よりも小径となる一方で、過冷却されていない状態では、その外径がカムの開口の内径よりも大径となるようなアイドルシャフトを過冷却するステップと、過冷却したアイドルシャフトを整列したカムの開口に挿入して、アイドルシャフトとカムとの間で熱平衡を引き起こして、アイドルシャフトとカムとを堅固に結合させてカムシャフトを構成するステップとを備えていて、カムの開口の内周面、及び／又は、アイドルシャフトの外周面が、カムをアイドルシャフトに挿通した状態にあるときにカムの開口によって囲まれる部分に、レーザーアブレーションによって形成された凹凸パターンを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００９０６０３５２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、一般的なカムシャフトに関するものであり、特に、従来よりも安価に製造できることによって特徴付けられる、改良された、又は代替となる態様を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によると、上記課題は、独立請求項の主題によって解決される。有利な態様は、従属請求項の主題である。
【０００７】
本発明は、熱的な手法で結合される、カムとカムシャフトとの間の結合部において、カム結合面及び／又はシャフト結合面をその周方向において部分的に粗くすることによって、こうした結合部を支持するという基本概念に基づくものである。本発明によると、カム結合面及び／又はシャフト結合面が、該結合面の周方向の一部である荷重作用領域のみで、粗くされているか、又は、レーザーによって形成可能な、所定の表面粗さに粗くされた粗面部を有している。勿論、レーザーに代えて、ショットピーニングや化学反応によって、個々の領域を粗くすることも考えられる。カム結合面及び／又はシャフト結合面の周方向の一部のみにおいて、それぞれの荷重作用領域を粗くすることによって、粗くするのに要する労力、ひいてはサイクルタイムが多大に低減され、それによって、カムシャフトの組み立てを早めることができる。サイクルタイムの低減は、特に、結合面全体を粗くしなくてもよい、すなわち、レーザー等によって、結合面を部分的に粗くすればよく、その結果、一秒あたりの粗面化工程の合理化が可能となり、それによって、サイクルタイムの短縮が可能となる、という事実に基づく。参考形態として、カムシャフトに結合される部品として、カムに代えて、信号生成ホイール、プラグ、ギヤ、駆動要素若しくは出力要素、接続部品、調整要素、アライメント要素、組立補助要素、軸受リング、又はスリーブとして構成される部品を用いることもできる。同様に参考形態として、上記のような部品を、カムシャフトとして構成される特定のシャフトではなく、一般的なシャフトに結合することも考えられる。したがって、参考形態において、“カムシャフト”という用語を、“シャフト”という用語に置換することが常時可能であり、同様に、“カム”という用語を、“部品”という用語に置換又は一般化することが常時可能である。
【０００８】
本発明に係る解決策の有利な改良によると、上記所定の表面粗さ（十点平均粗さ）は、約２μｍＲｚ以上２５μｍＲｚ以下に設定される。表面粗さの大きさを厳密に設定することによって、伝達可能なトルクの大きさも厳密に設定することができる。それと同時に、その粗さによって、加熱したカムの温度が保持される期間を短縮し、ひいてはサイクルタイムを低減することもできる。
【０００９】
カム結合面及び／又はシャフト結合面が、該カムのカムノーズ部に対応する、周方向に約２０°〜１４０°の角度で広がる領域、及び／又は、その反対側のベース円部に対応する、周方向に約２０°〜１４０°の角度で広がる領域で粗くされるならば有利になる。特に、カムノーズ部（カム山部）に対応する領域、つまり、カム先端部に対応する領域、及び／又はその反対側に位置するベース円部に対応する領域では、垂直力が増大するため、これらの箇所に所定の表面粗さを与えることによって、高いトルク伝達性能が確実に保証されるようになる。
【００１０】
上記態様に加えて、又は、上記態様に代えて、カムシャフト結合面及び／又はシャフト結合面が、該結合面の互いに軸方向に離れた両端部における周方向の一部で、粗くされるようにしてもよい。この場合、カム結合面及び／又はシャフト結合面における個々の端部における周方向の一部のみが、特にレーザーによって粗くされる。より詳細には、こうした端部の接触圧が最も高くなるため、この接触圧により生じる大きな垂直力によって、トルク伝達性が高められる。部分的に粗くすることによって、一秒当たりの粗面化工程を著しく短縮することができるから、それによって、サイクルタイムを低減することができる。勿論、個々の結合面における多くの異なる領域に、多くの異なる表面粗さを与えることも可能である。その上、荷重が高くなればなる程、より大きな表面粗さを与えるように、上記表面部の上記領域にかかる個々の荷重の値に、所定の表面粗さの大きさを適合させることも考えられる。
【００１１】
レーザーにより形成された粗面部が、カムシャフトの中心軸に対して、平行な方向、横方向、又は斜め方向に延びるように整列した加工軌跡を有していれば有利である。特に、所定の表面粗さの加工軌跡が、カムシャフトの中心軸に対して平行に整列している場合には、レーザービームによって粗くされかつ同時に硬化された加工軌跡に沿ってカムをスライドさせることが容易になり、それと同時に、カムシャフトブランク、つまり未加工のカムシャフトや、通常のシャフトを使用することもできる。これにより、軸方向に沿って結合させるのが容易であるにも拘らず、トルクの伝達に際し、荷重が作用する方向は変わるため、カムとシャフトとの間で高いトルクを伝達することができる。レーザーを用いることによって、粗面部の領域であっても比較的高い硬度を有する粒状構造を得ることができる。特に、比較的軟らかいカム又はシャフトの場合には、この粒状構造によって、より大きなトルクを伝達することを意図した、より高い硬度を有する表面構造が形成される。レーザー照射後に比較的素早く冷却することによって、表面構造の硬化を、さらに促進させることができる。
【００１２】
所定のレーザー出力を用いることによって、所定の表面粗さ、ひいては所定のトルク伝達性能を得ることができる。レーザー出力を変化させること、又は強めることに加えて、加工軌跡又は加工領域内に繰り返しレーザーを照射することも考えられる。そうすることによって、取り分け精密な方法で、所望の硬度に設定することができる。上記加工軌跡によって、例えば、格子縞模様、菱形模様又は矩形模様等の加工模様を形成することも原理的に可能である。
【００１３】
本発明に係る解決策の有利な改良によると、上記カムは、圧入及び／又は熱嵌めによってシャフトに結合され、上記カムが熱嵌めによりシャフトに結合される特定の場合、カムが加熱される。従来の熱嵌めでは、通常、シャフトが冷却され、及び／又はカムが加熱される。しかし、ここでは、カムのみが加熱され、その後、このカムに対応するシャフト又はカムシャフトに嵌め入れられる。勿論、熱による前処理をせずに、圧入のみを使用することも考えられる。
【００１４】
さらに、本発明は、シャフトと、該シャフトに、特に熱的な手法で結合されたカムであって該シャフトの結合面に、該カムの結合面を介して結合された少なくとも１つのカムとを備えたカムシャフトの製造装置を提供する、という基本概念に基づくものである。本発明に係る製造装置は、上記シャフトを移動させるための送りユニットと、カムを加熱するとともに、該カムを組立工程中に固定するための保持・加熱装置とを備える。加えて、上記シャフトを上記カムに対してスライドさせる直前に、カム結合面及び／又はシャフト結合面の周方向において部分的に、表面粗さが粗くされた粗面部を形成するためのレーザーを更に備える。ここで、カムが、予めシャフト上に通されていて、結合幅をわずかに上回る程度に、つまり、カムの幅をわずかに上回る程度にシャフトを移動させることが考えられる。シャフト上における全ての結合箇所、つまり、全てのシャフト結合面にレーザーが照射され、それから、カムがシャフト上の結合面に沿ってスライドされるか、又は、その逆にシャフトがカムに対してスライドされる。この工程によって、カムが、シャフトの結合面を通過してしまう事態を防止することができる。
【００１５】
本発明に係るさらに有利な態様及び利点は、従属項の記載、図面、及び図面を用いた説明より得られる。
【００１６】
上述の特徴、及び以下で説明される特徴は、説明される特定の組み合わせによってのみ使用できるのではなく、本発明の適用範囲を逸脱しない限りは、他の組み合わせ、又は単体で使用できることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】参考形態に係るカムシャフトと、該カムシャフトに結合されるカムと、双方の結合面の互いに軸方向に離隔した両端部において、リング状に形成された粗面部とを示す概略図である。
【図２】部分的に配設された粗面部の別の態様を示す図１相当図である。
【図３】トルク伝達性を向上可能な、粗面部の種々の異なる態様を示す概略図である。
【図４】横方向に沿って延設され、カムのスライド及びトルクの伝達の為に供される加工軌跡を備えた、本発明に係るカムシャフトを示す概略図である。
【図５Ａ】本発明に係るカムシャフトを製造するための各ステップを示す説明図である。
【図５Ｂ】本発明に係るカムシャフトを製造するための各ステップを示す説明図である。
【図５Ｃ】本発明に係るカムシャフトを製造するための各ステップを示す説明図である。
【図６】本発明の更なる利用可能領域を示す概略図である。
【図７】レーザーにより形成された粗面部を示す図であって、個々のレーザー被照射部によって形成された粗面部と、個々のレーザー被照射部の中心が互いにずれかつ個々のレーザー被照射部が互いに重なるように配設されている様子とを示す拡大図である。
【図８】回転方向に沿って設けられた加工軌跡を示す図７相当図である。
【図９】図８の加工軌跡の更なる態様を顕微鏡で見て示す詳細図である。
【図１０】粗面部を構成するレーザー被照射部の断面を顕微鏡で見て示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の好ましい標準的な態様が図面に示され、以下の説明でさらに詳細に説明され、同じ又は類似の若しくは機能的に同じ部品には、同じ符号を付している。
【００１９】
図１及び図２に示すように、本発明に係るカムシャフト１は、ここでは図示しない内燃機関に供されるものであり、シャフト２と、少なくとも１つの部品３（本実施形態ではカム４）とを備えている。この部品３は、特に、上記シャフトに熱的な手法で結合されていて、部品の結合面５を介してシャフトの結合面６に結合可能に構成されている。本発明によると、この部品の結合面５及び／又はシャフトの結合面６が、その周方向の一部である荷重作用領域のみで、つまり、例えば、カムノーズ部、又はその反対側に位置するベース円部に対応する部分的な領域で、所定の表面粗さに粗くされた粗面部７を有している。こうした粗面部は、特に、レーザーによって形成される。所定の表面粗さは、２μｍＲｚ以上２５μｍＲｚ以下であり得る。
【００２０】
一般に、部品３は、この場合はカム４として構成するが、参考形態として、例えば、信号生成ホイール、プラグ、軸受リング、チェーン若しくはベルトホイール、ギヤホイール、駆動要素若しくは出力要素、接続部品、調整要素、アライメント要素、組立補助要素又はスリーブとして構成することも、勿論考えられる。上記したように、カムの結合面５及び／又はシャフトの結合面６が、カムノーズ部、つまりカム先端部に対応する、周方向に約２０°〜１４０°（好ましくは、約５０°〜１２０°）の角度で広がる領域、及び／又は、その反対側に位置するベース円部に対応する、周方向に約２０°〜１４０°（好ましくは、約２０°〜９０°）の角度で広がる領域で、粗くされていれば好ましい。
【００２１】
図１に示されている参考形態に係る結合面５，６を見ると、該結合面の互いに軸方向に離隔した両端部において、周方向に沿ってリング状に粗くされていることが見て取れよう。これに代えて、例えば、図２及び図３に示すように、カム４の軸方向の全幅に亘って粗面部７を設けることもできる。しかし、この場合でも、結合面５又は結合面６の全体に亘って粗くするのではなく、そのうちの特定の領域のみが粗くされる。例えば図３に示すように、左端に図示した参考形態に係る粗面部７が図１と同様にリング状に形成されている一方、図３における本実施形態に係る２番目の図では、こうしたリング状の粗面部７は、赤道周辺で途絶えている。
【００２２】
カム４のカムシャフト１への結合、又は、部品３のシャフト２への結合は、単なる圧入、又は、熱嵌めにより実行可能であり、後者の場合、カム４、つまり部品３は前もって熱せられる。例えば、軸方向の端部領域のみを粗くすることは、この端部領域では、傾斜等によって引き起こされるような、最も高い接触圧が生じるため、最も高いトルクが伝達される、という利点がある。使用される全てのシャフト２又はカムシャフト１を仕上げ加工することができるし、未加工とすることもできる。
【００２３】
図４を見ると、カムシャフトの中心軸８に沿って平行に延びるように粗くされた加工軌跡９が見て取れる。この加工軌跡９に沿ってカム４がスライドされる。シャフトの結合面６及び／又は部品の結合面５には、トルクを伝達するために必要な所定の表面粗さに粗くされた粗面部７が追加して設けられる。
【００２４】
図４によると、加工軌跡９は、カムシャフトの中心軸８に沿って平行に延びているが、この加工軌跡９を、該中心軸８に対して斜めに延設することもできる。或いは、粗面部７は、結合面５，６の領域において、カムシャフトの中心軸８が延びる方向に対して平行な方向、横方向又は斜め方向に延びる加工軌跡９を有していてもよい。また、加工軌跡９は、スライド用軌跡１８として構成することも可能であり、さらに、オイル溜めとして供することもできる。ここで、ハーフシャフト、つまり、特に、未研磨のシャフトや、未加工のシャフトを用いることもできる。また、組み立てを容易にするために、部品の結合面５及び／又はシャフトの結合面７上に、軸方向に対して平行に延びる加工軌跡を形成することもできる。この場合、カムシャフト１上でのカム４のスライドは、押付力によって実行されるが、結合面５，６の領域に設けられた粗面部７が、トルクの伝達性を確保する。
【００２５】
一般に、部品３は、カム４として形成することが可能であって、その場合の部品３は、内周面が切削されかつレーザーにより形成された構造の粗面部７を有するカムシートとして形成された結合面５を備え得る。このカムシートには、周方向に沿って延びる切削軌跡（切削経路）が設けられていて、この切削軌跡は、特定の限度内に収まるよう調整可能な深さ及び幅などを有している。機械加工により製造されたそのような基礎構造において、条片／加工軌跡９に追加されるレーザーによる構造は、切削経路に対し横方向に延びるように（切削経路に対して０〜９０°の角度をなして延びるように）組み入れられ、断面を見たときに、数多くのピーク突起（詳細については、図２を参照）を有する、格子縞状／菱形状／矩形状模様となるように形成される。この場合、切削経路に対する角度、加工軌跡９間の距離、及びその深さを変更することもできる。一般に、カム４を組み立てるとき、そうした外形を取ることによって、トルクの伝達性を可能な限り向上させることができる。実際に接触する面積が減少するため、圧入時の表面圧が増大する。そうした尖った構造は、カムシャフトの表面部に設けられる粗面部７に対し良好に「噛み合う」。
【００２６】
図６を見ると、部品３に、構造要素１６が結合されていることが見て取れる。部品３には、部品結合面５′が配設され、及び／又は、構造要素１６には、構造要素結合面１７が配設されている。これらの結合面は、構造要素１６の部品３への結合により互いに接触し、部品結合面５′及び／又は構造要素結合面１７は、少なくとも荷重作用領域において、所定の表面粗さに粗くされた粗面部７を有している。構造要素１６及び部品３は、ねじ１９を介して互いに結合可能である。各要素２，３，１６の前面側又は外周面側に、部品結合面５，５′及び／又はシャフト結合面６及び／又は構造要素結合面１７を配設することもできる。
【００２７】
図５Ａ〜図５Ｃには、カムシャフト１上にカム４を組み立てるための製造方法を図示している。最初に、第１のステップ、つまり図５Ａによると、カム４は、カムシャフト１上（又は一般的なシャフト２上）でスライドされるか、或いは、これに先だって、保持・加熱装置１２（図５Ｂを参照）によって予め加熱される。その後、図５Ｂに示すステップでは、カムシャフト１を製造するための装置１０に配置されたレーザー１１によって、シャフト結合面６の領域に粗面部７が形成される。これに続いて、図５Ｃに示すステップでは、カムシャフト１（又は一般的なシャフト２）が、送りユニット１３によって移動させられて、カム４（又は部品３）の結合面５でシャフト結合面６を覆うように位置付けされる。
【００２８】
一般に、粗面部７は、相互に擦れ合う部材（つまり部品３及びシャフト２）の一方又は双方に配設することが可能であり、このとき、同一の又は異なる表面粗さの粗面部７を形成することが考えられる。こうした粗面部７は、例えば、異なるレーザー出力を有するレーザー、異なる化学処理工程、又は、例えば、鉄、ガラス若しくはコランダム（鋼玉）等の材質をショットピーニング材とした、異なるショットピーニング方法によって実現することができる。
【００２９】
しかし、粗面部７を形成するためのレーザー１１は、単に、該粗面部７の形成に適用することができるばかりでなく、一般的に、シャフト２、又はカムシャフト１を、それぞれ清掃することもできる。レーザーを照射することで、硬化を施すこともできる。この硬化によって、特に、比較的軟らかいシャフト２又は部品３に対し、より大きなトルクを伝達することができるような、より強固な表面構造がもたらされる。より高い硬化は、例えば、速やかな冷却を施すことによって促進することができる。
【００３０】
一般に、部品３、特にカム４を、質量百分率で少なくとも０．６％の炭素を含有する金属で形成することができる一方、シャフト２は、それよりも炭素含有量が少ない材質で形成する。カム４（又は部品３）のための材質としては、例えば、１００Ｃｒ６、Ｃ６０、Ｃ４５といった、特に、硬化に適したスチール、Ａ１１００，１２００，１３００，１５００といった焼結材料、又はＥＮ ＧＪＬ ２５０、ＥＮ ＧＪＳ ７００といった鋳物材料であればよい。一般に、部品３に、空気焼入鋼を用いることもできる。しかし、シャフト２に対しては、特に、Ｅ３３５及びＣ６０Ｅといった低炭素鋼を考慮にいれることができる。
【００３１】
トルクの伝達性を向上できるようにするべく、部品結合面５，５’及び／又は構造要素結合面１７には、レーザー１１によって形成されかつ硬化された粗面部７が設けられる。この粗面部７は、特に、個々のポイント状のレーザー被照射部（穴）２０で構成される複数の軌跡２１を備えていて、個々のレーザー被照射部２０の中心が、互いにずれて配設されている。そして、個々のレーザー被照射部２０は、図７乃至図９に示すように、互いに重なり合うように配設されている。勿論、シャフト接合面６に、レーザー１１によって形成されかつ硬化されるような粗面部７を設けることも考えられ、この場合、シャフト２は、レーザー１１によって、粗面部７を形成する前に硬化される。
【００３２】
図７に示すように、シャフト２の捩り方向２３は、軌跡２１が進む方向に対して垂直な方向であり、この場合、特に、軌跡２１のエッジ／角部２４が、捩りモーメントを可能な限り最大限に強める。これとは対照的に、図８に示すシャフト２の捩り方向２３は、軌跡２１が進む方向に対して平行な方向であり、これによって、すべり抵抗が増大するにつれて、トルクの伝達性も向上するようになる。したがって、シャフト２と部品３との間のトルクの伝達性及びすべり抵抗は、レーザーによる穴の穿設の最中に立ち上がるエッジ２４によって、強められる（図７乃至図１０参照）。このエッジ２４は、通常、部品３又はカム４上に配設され、シャフト２に結合している最中に、該シャフト２に埋め込まれる。この埋め込みは、シャフト２の材質が部品３の材質よりも柔らかであれば可能である。
【００３３】
図７乃至図１０に示すように、粗面部７、例えばレーザー被照射部２０は、部品３又はカム４に、形成される。勿論、レーザーによるシャフト２への穴の穿設、及びシャフト２上へのエッジ２４の生成も可能であって、このためには、シャフト２は、レーザーによる穴の穿設の最中に順次硬化されるように、初めに浸炭されていなければならない。このことは、特に、多数の部品３又は複数のカム４ではなく、単体の部品つまりシャフト２を機械加工すればよい、という点で有利である。一般に、レーザーにより穴を穿設した場合、及びシャフト２を予め浸炭した場合には、トルクを約１３５Ｎ・ｍから２２５Ｎ・ｍに増大させることができる。そして、部品３に対しレーザーにより穴を穿設した場合には、さらに、トルクを３２５Ｎ・ｍに増大させることができる。これは、１００％以上の増大に相当する。この場合の捩りモーメントは、部品３がシャフト２上を滑り始めたときのモーメントであることが理解されよう。
【００３４】
レーザーによる上記構造の、（シャフト上及び／又はカム上の）カムシートは、現在のところ、シャフト２に対し熱的な手法で結合されるカム４の捩りモーメントを著しく増大させるための方法として、将来的に最良の方法になると考えられている。それと同時に、更なる試験をしている最中に、捩りモーメントを効率良く増大させることに焦点が当てられた。カム４のみをレーザー１１により上記構造にするならば、より大きな捩りモーメントが得られることが判った。シャフト２を上記構造にする一方で、カム４を上記構造にしないならば、従来の純粋な熱嵌めと比較して、より大きな捩りモーメントが得られるものの、そうして得られる捩りモーメントは、カム４をレーザーにより上記構造にする場合ほど大きくはならい。このことは、カム／シャフトに使用される材質の組み合わせに起因している。カム４の材質としては、高炭素鋼（例えば、Ｃ６０及び１００Ｃｒ６等）を使用すべきである。何故ならば、高炭素鋼によると、このスチールは、シャフト２に使用されるＥ３３５スチールよりも硬化に適しているからである。レーザーにより上記構造にする際には、大量のエネルギーが局所的に導入されるから、それによって、立ち上がり構造が施される領域、つまり、特に、エッジ２４に、ミクロ的に硬化が施されることになる。このため、カム４のエッジ２４（出っ張り）が、シャフト２を上記構造にする場合と比較して、シャフト２に対しより深く埋め込まれるような構造になる。
【００３５】
また、個々のレーザー被照射部２０、又は互いに部分的に重なり合ったレーザー被照射部２０（図７乃至図９を参照）を設けることによって、連続的な“レーザー軌跡”と比較して、対向する面に埋め込むことが可能な逆棘構造を、表面上により多く形成することができるから、捩りモーメントが増大する、ということが明らかになった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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