(57)【要約】 【課題】  回転部材をシャフト上に容易に固定できる回転組立体とその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  カムシャフト１のカムピース３には、駆動シャフト２が挿入される内孔３１が形成され、内孔３１には駆動シャフト２の挿入方向に延びる複数の溝３４が形成されている。カムピース３を加熱して内孔３１を拡径した状態で、駆動シャフト２を内孔３１に挿入する。この状態で冷却して内孔３１を再び縮径することにより、駆動シャフト２の外周面が内孔３１によって押圧されて盛上がり、溝３４内に入り込むことにより、駆動シャフト２上にカムピース３が強固に固定される。【選択図】  図３
2006200619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材の内孔にシャフトを挿入することにより、前記シャフト上に前記回転部材が固定された回転組立体において、
前記内孔の径を前記シャフトの挿入部の外径よりも小さく形成するとともに、前記内孔および前記シャフトの外周面のうちの一側に、その挿入方向に延びる複数の溝を形成し、
前記回転部材を加熱して前記内孔を拡径させた後、前記内孔に前記シャフトを挿入して冷却することにより前記内孔が再び縮径し、前記内孔および前記シャフトの外周面のうちの他側が相手側より押圧されて盛上がり、前記溝内に入り込むことにより双方が固定されて形成されることを特徴とする回転組立体。
【請求項２】
前記回転部材は、前記内孔を取り囲む円周状の外周面と、この外周面と連続するとともに外方に突出したカムプロフィールを有するカムピースとされ、前記複数の溝は前記内孔に形成され、前記内孔に駆動シャフトを挿入することにより、その上に前記カムピースが固着されて形成されたカムシャフトであることを特徴とする請求項１記載の回転組立体。
【請求項３】
前記内孔のうち、前記円周状の外周面が前記カムプロフィールにつながる箇所の内方に位置する部位には、前記駆動シャフトに前記カムピースが固着された時に、前記駆動シャフトの外周面に当接しないように大径の逃し部が形成されたことを特徴とする請求項２記載の回転組立体。
【請求項４】
前記カムピースの前記内孔の硬度が、前記駆動シャフトの外周面の硬度よりも高いことを特徴とする請求項２または請求項３記載の回転組立体。
【請求項５】
回転部材の内孔にシャフトを挿入することにより、前記シャフト上に前記回転部材が固定された回転組立体を形成する回転組立体の製造方法において、
前記内孔の径を前記シャフトの挿入部の外径よりも小さく形成するとともに、前記内孔および前記シャフトの外周面のうちの一側に、その挿入方向に延びる複数の溝を形成し、前記回転部材を加熱して前記内孔を拡径させた後、前記内孔に前記シャフトを挿入して冷却することにより前記内孔が再び縮径し、前記内孔および前記シャフトの外周面のうちの他側が相手側より押圧されて盛上がり、前記溝内に入り込むことにより双方が固定されることを特徴とする回転組立体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフト上に回転部材が固着された回転組立体とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カムピースに段付部を有する内孔を形成し、この内孔にパイプ状のシャフトを挿入した後、シャフト内に高圧流体を注入して外方に膨出させることにより、シャフトを内孔の段付部に収容させて、カムピースをシャフト上に固定したカムシャフトに関する従来技術があった（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、シャフトの段付部に収容された部位が引っかかりとなって、カムピースとシャフトとの間の固着強度を向上させることができる。
【０００３】
しかしながら、上述の従来技術によるカムシャフトを形成するためには、シャフト内に高圧の流体を注入しなければならず、製造のために高圧の流体源やシャフトのシール装置等の設備を必要とするとともに、多大な手間と工数を要するものであった。高圧を注入せずに、カムシャフトを加熱して内孔を拡径した後、シャフトを内孔に挿入して冷却し、固定する方法があったが、内孔がシャフトから押圧されることによりカムピースの表面形状が影響を受けて変化し、これを是正するためにカムピースの表面を研磨等する必要があった。
【特許文献１】特開２００３−３１４５７６公報（第１図、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、回転部材をシャフト上に容易に固定できる回転組立体とその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、回転部材の内孔にシャフトを挿入することにより、前記シャフト上に前記回転部材が固定された回転組立体において、前記内孔の径を前記シャフトの挿入部の外径よりも小さく形成するとともに、前記内孔および前記シャフトの外周面のうちの一側に、その挿入方向に延びる複数の溝を形成し、前記回転部材を加熱して前記内孔を拡径させた後、前記内孔に前記シャフトを挿入して冷却することにより前記内孔が再び縮径し、前記内孔および前記シャフトの外周面のうちの他側が相手側より押圧されて盛上がり、前記溝内に入り込むことにより双方が固定されて形成されることを特徴とする回転組立体とした。
【０００６】
請求項２の発明は、前記回転部材は、前記内孔を取り囲む円周状の外周面と、この外周面と連続するとともに外方に突出したカムプロフィールを有するカムピースとされ、前記複数の溝は前記内孔に形成され、前記内孔に駆動シャフトを挿入することにより、その上に前記カムピースが固着されて形成されたカムシャフトであることを特徴とする請求項１記載の回転組立体とした。
【０００７】
請求項３の発明は、前記内孔のうち、前記円周状の外周面が前記カムプロフィールにつながる箇所の内方に位置する部位には、前記駆動シャフトに前記カムピースが固着された時に、前記駆動シャフトの外周面に当接しないように大径の逃し部が形成されたことを特徴とする請求項２記載の回転組立体とした。
【０００８】
請求項４の発明は、前記カムピースの前記内孔の硬度が、前記駆動シャフトの外周面の硬度よりも高いことを特徴とする請求項２または請求項３記載の回転組立体とした。
【０００９】
請求項５の発明は、回転部材の内孔にシャフトを挿入することにより、前記シャフト上に前記回転部材が固定された回転組立体を形成する回転組立体の製造方法において、前記内孔の径を前記シャフトの挿入部の外径よりも小さく形成するとともに、前記内孔および前記シャフトの外周面のうちの一側に、その挿入方向に延びる複数の溝を形成し、前記回転部材を加熱して前記内孔を拡径させた後、前記内孔に前記シャフトを挿入して冷却することにより前記内孔が再び縮径し、前記内孔および前記シャフトの外周面のうちの他側が相手側より押圧されて盛上がり、前記溝内に入り込むことにより双方が固定されることを特徴とする回転組立体の製造方法とした。
【発明の効果】
【００１０】
＜請求項１の発明＞
内孔およびシャフトの外周面のうちの他側が相手側より押圧されて盛上がり、溝内に入り込むことにより双方が固定されるため、溝内に入り込んだ部位が引っかかりとなり、容易に回転部材をシャフト上に強固に固定することができる。また、回転部材をシャフトに取り付ける前に、内孔に検査用ゲージ等を挿入する際、溝の存在により内孔がゲージ等と接触する面積が減少するため、挿入時の抵抗を低減でき、検査作業性が向上する。
【００１１】
＜請求項２の発明＞
回転部材は、内孔を取り囲む円周状の外周面と、この外周面と連続するとともに外方に突出したカムプロフィールを有するカムピースとされ、複数の溝は内孔に形成され、内孔に駆動シャフトを挿入することにより、その上にカムピースが固着されて形成されたカムシャフトである構成としたことにより、カムピースが駆動シャフトに固定されると、駆動シャフトが溝内に入り込むため、カムピースが駆動シャフトから受ける押圧力が緩和されて、カムプロフィールの形状変化を防ぐことができる。
【００１２】
＜請求項３の発明＞
内孔のうち、円周状の外周面がカムプロフィールにつながる箇所の内方に位置する部位には、駆動シャフトにカムピースが固着された時に、駆動シャフトの外周面に当接しないように大径の逃し部が形成されたことにより、カムピースの外形のうち、内孔に近く、かつエンジンのバルブ部材の作動量を制御するための、カムプロフィールにつながる箇所の形状が、カムピースの駆動シャフトへの固着により変化することを防止できる。
【００１３】
＜請求項４の発明＞
カムピースの内孔の硬度が、駆動シャフトの外周面の硬度よりも高いことにより、カムピースが駆動シャフトに固定されると、駆動シャフトが盛り上がって溝内に入り込みやすく、双方が強固に固定されるとともに、カムピース側の変形が少ないため、カムプロフィールの形状への影響を低減できる。
【００１４】
＜請求項５の発明＞
内孔およびシャフトの外周面のうちの他側が相手側より押圧されて盛上がり、溝内に入り込むことにより双方が固定されるため、溝内に入り込んだ部位が引っかかりとなり、簡単な方法で回転部材をシャフト上に強固に固定することができる。また、回転部材がシャフトに固定されると、内孔およびシャフトの外周面のうちの他側が溝内に入り込むため、回転部材がシャフトから受ける押圧力が緩和されて、その外形状が変化することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１乃至図５によって説明する。図１に示すように、本実施形態による回転組立体であるカムシャフト１は、駆動シャフト２上に複数のカムピース３が固着されて形成されている。駆動シャフト２は、ＳＴＫＭ材等の炭素鋼あるいは合金鋼によるパイプ材により形成されている。カムピース３は炭素鋼またはＣｒ、Ｖを含んだ合金鋼による金属粉末を金型内にて加圧成形し、高温で焼結させた焼結材にて形成されている。図２に示すように、カムピース３の内部には内孔３１が貫通しており、内孔３１の内径ｄは駆動シャフト２の挿入部の外径よりも小さく形成されている。また、カムピース３には、内孔３１の一部を取り囲むように円周状の外周面３２が形成されており、更に、外方へ突出したカムプロフィール３３が、外周面３２と連続するように形成されている。
【００１６】
内孔３１には、駆動シャフト２をカムピース３に挿入する（後述する）方向に延びるように、複数の溝３４が形成されている。溝３４は、内孔３１上に均等に配置されるように形成されている。図２に示したカムピース３においては、溝３４間に配置された各々の突出部３５の断面が矩形状に形成されているため、溝３４の断面も矩形状に形成されているが、図５（Ａ）に示すように台形状断面の突出部３５Ａ、図５（Ｂ）に示すように三角形状断面の突出部３５Ｂ、あるいは図５（Ｃ）に示すように円形状断面の突出部３５Ｃとすることにより、それぞれの間に配置された溝３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃの断面形状を適宜変化させても同様の効果が得られる。カムピース３の少なくとも内孔３１の硬度は、これに限定する必要はないがＨｖ３５０以上であり、駆動シャフト２の外周面の硬度（Ｈｖ１５０〜２００）よりも高く形成されている。溝３４は、カムピース３の成形時に外形状と同時に成形してもよいが、カムピース３の外形状の成形後に機械加工によって形成した後、カムピース３を焼結してもよい。
【００１７】
次に、カムピース３を、駆動シャフト２上に固着させる方法について説明する。まず、内孔３１に複数の溝３４が形成されたカムピース３を、２００℃以上の高温に加熱することにより、内孔３１の内径ｄを拡張する。この状態で、カムピース３の内孔３１内に、駆動シャフト２をその長さ方向に挿入する（焼き嵌め）。加熱により内孔３１は拡径されているため、駆動シャフト２の挿入は円滑に行うことができる。
【００１８】
次に、駆動シャフト２を複数のカムピース３の内孔３１に挿入した状態で冷却すると、拡径されていた内孔３１が再び縮径し、駆動シャフト２の外周面を内方に押圧し始める。従って、内孔３１よりも硬度の低い駆動シャフト２の外周面が、内孔３１によって押圧され、内孔３１によって拘束されていない溝３４と対向した部位が外方に盛上がり、それぞれ溝３４内に入り込む（図３および図４示）。これにより、駆動シャフト２とカムピース３が互いに強固に固定され、カムシャフト１が完成する。カムシャフト１は図示しない内燃機関のシリンダーヘッドにおいて回転可能に固定され、回転することにより、カムプロフィール３３と当接する給排気バルブの作動を制御する。
【００１９】
本実施形態によれば、駆動シャフト２の外周面が内孔３１より押圧されて盛上がり、溝３４内に入り込むことにより双方が固定されるため、溝３４内に入り込んだ部位が引っかかりとなり、簡単な方法でカムピース３を駆動シャフト２上に強固に固定することができる。また、カムピース３を駆動シャフト２に取り付ける前に、内孔３１の内径ｄの精度を検査するために、内孔３１に図示しない検査用ゲージ等を挿入する際、溝３４の存在により内孔３１がゲージ等と接触する面積が減少するため、挿入時の抵抗を低減でき、検査作業性が向上する。また、カムピース３が駆動シャフト２に固定されると、駆動シャフト２が溝３４内に入り込むため、カムピース３が駆動シャフト２から受ける押圧力が緩和されて、カムプロフィール３３の形状が変化することがない。
【００２０】
また、カムピース３の内孔３１の硬度が、駆動シャフト２の外周面の硬度よりも高いことにより、カムピース３が駆動シャフト２に固定されると、駆動シャフト２が溝内に入り込みやすく、双方が強固に固定されるとともに、カムピース３側の変形が少ないため、カムプロフィール３３の形状への影響を低減できる。更に、溝３４をカムピース３の成形時に内孔３１に形成すれば、機械加工を施す必要がなく、その生産性を向上させることができる。
【００２１】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２の特徴部を図６によって説明する。本実施形態によるカムピース３Ａの内孔３１には、実施形態１と同様に複数の溝３４が形成されている。溝３４は、カムプロフィール３３の内方に位置する部位（図６において内孔３１の上部）と、これと対向し、円周状の外周面３２の内方に位置する部位（図６において内孔３１の下部）に各々一続きに形成されている。対向するように形成された一連の溝３４間には、内孔３１を外方にえぐって形成した大径の逃し部３７が設けられている。一対の逃し部３７は互いに対向し、カムピース３Ａの円周状の外周面３２がカムプロフィール３３とつながる部位である立上り部３６の内方に位置しており、カムピース３Ａが駆動シャフト２に固着された時に、駆動シャフト２の外周面に内孔３１が当接しないように、円周状に溝３４の数個分の長さだけ延びている。
【００２２】
本実施形態によれば、内孔３１のうち、立上り部３６の内方に位置する部位には、駆動シャフト２にカムピース３Ａが固着された時に、駆動シャフト２の外周面に当接しないように大径の逃し部３７が形成されたことにより、カムピース３Ａの駆動シャフト２への固着により、内孔３１に近く駆動シャフト２からの押圧力を受けやすい位置にあっても、立上り部３６の外形状が変化することを、いっそう防止できる。尚、カムプロフィール３３は内孔３１から離れた位置にあるため、外形状が変化することが少なく、円周状の外周面３２は相手部材と当接せず、エンジンのバルブ部材の作動量を制御するカム面として機能しないため、その内方に逃し部３７を設けなくとも支障はない。
【００２３】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）溝は駆動シャフトの外周面側に形成してもよい。
（２）本発明はカムシャフトのみでなく、ステアリングシャフトあるいはトランスミッションのカウンターギヤ等、あらゆる回転組立体に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態１によるカムシャフトの一部外観図である。
【図２】図１に示したカムピースの正面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図３の要部拡大図である。
【図５】実施形態１の変形例１を示す要部拡大図（Ａ）、変形例２を示す要部拡大図（Ｂ）および変形例３を示す要部拡大図（Ｃ）である。
【図６】実施形態２によるカムシャフトの断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１…カムシャフト
２…駆動シャフト
３…カムピース
３１…内孔
３２…円周状の外周面
３３…カムプロフィール
３４…溝
３６…立上り部
３７…逃げ部
【図１】
2006200619.tif 000003
【図２】
2006200619.tif 000004
【図３】
2006200619.tif 000005
【図４】
2006200619.tif 000006
【図５】
2006200619.tif 000007
【図６】
2006200619.tif 000008