(57)【要約】  シャフト（２）に取り付けられてカムシャフト（１）を形成するように適合されたセグメント（１０；２０；３０）において、前記シャフトを受け入れるように適合された貫通孔（１１）を備え、前記セグメントの前記孔の形状が、取り付けられたとき、前記セグメントが少なくとも２つの接触点（１２ａ、１２ｂ）において前記シャフトにラジアル荷重を及ぼさせる歪みを有するように前記シャフトの断面に適合され、前記セグメントと前記シャフトとの間に少なくとも３つの接触点（１２ａ；１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４ｂ）を形成するように前記孔の内面（１２）が少なくとも１つの逸脱部（１３；１４）を有し、前記少なくとも３つの接触点が前記孔の円周まわりに不均一に分布している、セグメント。利点は、カムシャフトが軽量で、難易度が低く、低コストで形成されることができるとともに、シャフト上のセグメントの角度位置決めの精度を高めることができることを含む。【選択図】図１ａ
2019504961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムシャフト（１）を形成するためにシャフト（２）に取り付けられるように適合されたセグメント（１０；２０；３０）において、前記セグメントは前記シャフトを受け入れるように適合された貫通孔（１１）を備え、前記セグメントの前記孔の形状は、取り付けられたとき、前記セグメントが少なくとも２つの接触点（１２ａ、１２ｂ）において前記シャフトにラジアル荷重を及ぼさせる歪みを有するよう前記シャフトの断面に適合され、前記孔の内面（１２）が、前記セグメントと前記シャフトとの間に少なくとも３つの接触点（１２ａ；１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４ｂ）を創出する少なくとも１つの逸脱部（１３；１４）を有し、前記少なくとも３つの接触点は前記孔の円周まわりに不均一に分布している、セグメント。
【請求項２】
前記少なくとも１つの逸脱部（１３、１４）に関連する２つの接触点（１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４ｂ）は、第３の接触点（１２ａ）と略対向して配置されている、請求項１に記載のセグメント。
【請求項３】
前記セグメントの前記孔の内面は、溝、リブ、ひだ、セレーションおよび隆起部からなる群から選択される少なくとも１つのパターンを備える、請求項１または２に記載のセグメント。
【請求項４】
前記少なくとも１つのセグメントは少なくとも１つの鋼を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載のセグメント。
【請求項５】
前記セグメントは、管、棒、および鍛造物体からなる群から選択される１つから形成される、請求項１から４のいずれか１項に記載のセグメント。
【請求項６】
シャフトと、前記シャフトに取り付けられた請求項１から５のいずれか１項に記載の少なくとも１つのセグメントと、を備えるカムシャフト。
【請求項７】
前記少なくとも１つのセグメントは、メカロックおよび結合からなる群から選択される少なくとも１つの方法を用いて前記シャフトに追加的に固定される、請求項６に記載のカムシャフト。
【請求項８】
前記セグメントの前記孔の内面は、溝、リブ、ひだ、セレーションおよび隆起部からなる群から選択される少なくとも１つのパターンを備える、請求項６または７に記載のカムシャフト。
【請求項９】
カムシャフト（１）を形成するためにシャフト（２）に取り付けられるように適合されたセグメントの製造方法において：
−セグメント（１０；２０；３０）を準備するステップと；
−前記セグメントをクランプして前記セグメントを変形させるステップと；
−前記セグメントに孔（１１）を形成するステップであって、取り付けられたとき、前記セグメントが少なくとも２つの接触点（１２ａ、１２ｂ）において前記シャフトに荷重を及ぼさせる歪みを有するよう、前記孔の形状が前記シャフトの断面に適合されるステップと；
−前記セグメントと前記シャフトとの間に少なくとも３つの接触点（１２ａ；１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４ｂ）を創出するために前記孔の内面（１２）に少なくとも１つの逸脱部（１３、１４）を形成するステップであって、前記少なくとも３つの接触点が前記孔の円周まわりに不均一に分布しているステップと；
−前記セグメントがその元の形状にほぼ回復するようにクランプを解除するステップと；
を含む、方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの逸脱部を形成するステップは、前記孔を形成するステップの前に実行され得る、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの逸脱部を形成するステップは、前記セグメントをクランプするステップの前に実行され得る、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記セグメントは、前記セグメントをクランプする前に予め形成された孔を備える、請求項９から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記クランプは、前記セグメントを所定の寸法に変形させるよう適用される、請求項９から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記セグメントのクランプ中の前記孔の断面形状は円形である、請求項９から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
前記クランプは半径方向に適用される、請求項９から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１つのセグメントを硬化させるステップをさらに含む、請求項９から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１つのセグメント（１０；２０；３０）を備えるカムシャフト（１）の製造方法において：
−請求項１から５のいずれか１項に記載の少なくとも１つのセグメント又は請求項９から１４のいずれか１項にしたがって製造された少なくとも１つのセグメントと、シャフト（２）と、を準備するステップと；
−前記少なくとも１つのセグメントの孔（１１）の断面が前記シャフトの断面と一致するように、前記セグメントをクランプして前記少なくとも１つのセグメントを変形させるステップと；
−前記シャフトを前記少なくとも１つのセグメントの孔に軸方向に挿入するステップと；
−前記少なくとも１つのセグメントが前記シャフトの所望の位置に配置されたとき、前記少なくとも１つのセグメントがその元の形状を回復しようとし、前記少なくとも３つの接触点（１２ａ；１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４ｂ）において前記シャフトと接触するよう、前記少なくとも１つのセグメントにおけるクランプを解除するステップと；
を含む、方法。
【請求項１８】
前記セグメント内の材料は塑性変形しないが前記クランプが適用されたときに弾性変形のみするように、前記セグメントの変形が降伏点を下回るよう、クランプ距離が適合される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記クランプが適用されたときに前記セグメント内の前記材料が塑性変形するように、クランプ距離が適合される、請求項１７または１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記クランプは半径方向に適用される、請求項１７から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記シャフトは中実である、請求項１７から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記シャフトは少なくとも部分的に中空である、請求項１７から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも１つの追加の方法によって前記少なくとも１つのセグメントを前記シャフトに固定するステップをさらに含む、請求項１７から２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記少なくとも１つのセグメントを仕上げるステップをさらに含む、請求項１７から２３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、カムシャフト用のセグメントおよびその製造方法に関し、より詳細には、カムシャフトにおけるカムローブなどのセグメントの固定に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、カムシャフトおよびその製造は、当該技術分野において周知である。中実カムシャフトおよびモジュール式カムシャフトの２種類のカムシャフトの構造が市場を支配している。これらのうち、中実カムシャフトは、一般に、高荷重用途に対してより耐久性の高い構造を提供するが、製造のためのコストが高く時間がかかる。モジュール式カムシャフトは、軽量の解決策を提供し且つ大量生産を容易にするため、コスト効率が高い。しかしながら、モジュール式カムシャフトにおけるカムローブおよび他のセグメントは、シャフト上に一定の精度で固定されなければならない。
【０００３】
ＥＰ０２８２１６６は、シャフトに向かってローブの内側にシャフトに接触する奇数個のローブを有するカムシャフトを開示している。この段落における数字は、ＥＰ０２８２１６６における図面を参照している。開口１５は、要素開口１５の全てと干渉係合するように拡張された中空管状シャフト１１上において軸方向に整列しており、前記非円形軸方向開口１５のそれぞれは、規則的に離隔された奇数個のローブ１６を有し、前記奇数個は少なくとも３つであり、前記開口１５の周囲２０は、外向き凸の弧２２、２３によって主に画定されている。
【０００４】
ＵＳ５，８２６，４６１は、シャフトを拡張することによって取り付けられるカムローブを開示している。
【０００５】
ＵＳ２０１５／００２６９７７は、シャフトを冷却し且つセグメントを加熱することによってカムローブがシャフト上で収縮されることを開示している。
【０００６】
ＤＥ１００２４５５２は、シャフト上に取り付けられることになる非中実カムシャフトローブを開示している。
【０００７】
ＵＳ２０１０／００８８８９０は、アタッチメントが同心であるカムシャフトを開示している。
【０００８】
ＤＥ１５００７２７は、非円形断面を有する機械的部品を円筒状表面に固定することを開示している。
【０００９】
当該技術分野において、カムシャフト１の製造を単純化し、軽量で安価なカムシャフトを製造する方法は依然として課題である。
【発明の概要】
【００１０】
従来技術の欠点の少なくともいくつかを解消し、カムシャフト用の改良されたセグメント、このような改良されたセグメントを備えるカムシャフト、およびカムシャフトの製造方法、ならびにそのような改良されたセグメントを備えるカムシャフトの製造方法を提供することが本発明の目的である。
【００１１】
第１の態様では、カムシャフトを形成するためにシャフトに取り付けられるように適合されたセグメントにおいて、セグメントはシャフトを受け入れるように適合された貫通孔を備え、セグメントの孔の形状は、（セグメントがシャフトに）取り付けられたとき、セグメントが少なくとも２つの接触点においてシャフトにラジアル（半径方向）荷重（負荷）を及ぼさせる歪みを有するようにシャフトの断面に適合され、孔の内面は、セグメントとシャフトとの間に少なくとも３つの接触点を創出（形成）する少なくとも１つの逸脱部（偏位部）を有し、少なくとも３つの接触点は孔の円周まわりに非対称に配置される、セグメントが提供される。
【００１２】
第２の態様では、そのような改良されたセグメントを備えるカムシャフトが提供される。
【００１３】
第３の態様では、カムシャフトを形成するためにシャフトに取り付けられるように適合されたセグメントの製造方法において：
−セグメントを準備するステップと；
−セグメントをクランプ（締め付け）してセグメントを変形させるステップと；
−セグメントに孔を形成するステップであって、（セグメントがシャフトに）取り付けられたとき、セグメントが少なくとも２つの接触点においてシャフトに荷重を及ぼさせる歪みを有するように孔の形状がシャフトの断面に適合されるステップと；
−セグメントとシャフトとの間に少なくとも３つの接触点を創出するために孔の内面に逸脱部を形成するステップであって、少なくとも３つの接触点が孔の円周まわりに非対称に配置されるステップと；
−セグメントが元の形状にほぼ回復するようにラジアルクランプを解除するステップと；
を含む、方法が提供される。
【００１４】
第４の態様では、少なくとも１つのセグメントを備えるカムシャフトの製造方法において：
−第１の態様に係る少なくとも１つのセグメントまたは第３の態様にしたがって製造された少なくとも１つのセグメントと、シャフトと、を準備するステップと；
−少なくとも１つのセグメントの孔の断面がシャフトの断面と一致するように、少なくとも１つのセグメントを半径方向にクランプして少なくとも１つのセグメントを変形させるステップと；
−シャフトを少なくとも１つのセグメントの孔に軸方向に挿入するステップと；
−少なくとも１つのセグメントがシャフト上の所望の位置に配置されたとき、少なくとも１つのセグメントがその元の形状を回復しようとし、少なくとも３つの接触点においてシャフトと接触するように少なくとも１つのセグメントにおけるラジアルクランプを解除するステップと；
を含む、方法が提供される。
【００１５】
さらなる態様および実施形態は、添付の特許請求の範囲に定義されており、参照することによって本明細書に具体的に組み込まれる。
【００１６】
１つの利点は、より軽量のカムシャフトを製造できることである。さらに、製造プロセスは、より容易になる。別の利点は、カムシャフトが簡素で製造コストが安価であることである。さらに別の利点は、カムシャフト上のセグメントの位置を位置決めして維持する際により高い精度を達成できることである。
【００１７】
さらなる利点は、セグメントが材料の降伏を補償することができることである。特にセグメントとシャフトとの間の接触点で材料が時間とともに降伏するなら又は降伏する場合、セグメントにおける予歪みは、シャフト上のラジアル荷重を保持するバネとしてセグメントを作用させ、それゆえに降伏を補償する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本発明は、例として、添付の図面を参照してここで説明される。
【００１９】
【図１ａ】左から右に向けて、カムローブ、軸受ジャーナル、および歯車を備える本発明の１つの態様にかかるカムシャフトアセンブリの斜視図を示している。
【００２０】
【図１ｂ】図１ａのカムシャフトアセンブリの側面図を示している。
【００２１】
【図２ａ】図１ａのカムシャフトアセンブリの正面図を示している。
【００２２】
【図２ｂ】平面Ａ−Ａに沿って切断した図２ａのカムシャフトアセンブリの断面図を示している。
【００２３】
【図３ａ】孔が形成される前のカムローブの斜視図を示している。
【図３ｂ】孔が形成される前のカムローブの側面図を示している。
【００２４】
【図４ａ】予め形成された孔を有するカムローブの斜視図を示している。
【図４ｂ】予め形成された孔を有するカムローブの側面図を示している。
【００２５】
【図５ａ】長円孔を有するカムローブの斜視図を示している。
【図５ｂ】長円孔を有するカムローブの側面図を示している。
【００２６】
【図６ａ】円形孔および１つの逸脱部を有するカムローブの斜視図を示している。
【図６ｂ】円形孔および１つの逸脱部を有するカムローブの側面図を示している。
【００２７】
【図７ａ】長円孔および１つの逸脱部を有するカムローブの斜視図を示している。
【図７ｂ】長円孔および１つの逸脱部を有するカムローブの側面図を示している。
【００２８】
【図８ａ】カムローブおよび長円孔ならびに１つのより大きなおよび１つのより小さな逸脱部の斜視図を示している。
【図８ｂ】カムローブおよび長円孔ならびに１つのより大きなおよび１つのより小さな逸脱部の側面図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明が開示され、詳細に説明される前に、本発明は、そのような構成、方法ステップ、基材、および材料が若干変化することがあるため、本明細書に開示される特定の構成、方法ステップ、基材および材料に限定されないことが理解されるべきである。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されるため、本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明する目的でのみ使用され、限定することを意図するものではないことも理解されるべきである。
【００３０】
本明細書および添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈上他に明確に指示されない限り、複数の指示対象を含むことに留意しなければならない。
【００３１】
他に何も定義されていない場合、本明細書で使用されるいかなる用語および科学用語も、本発明が関係する当業者によって一般的に理解される意味を有することが意図される。
【００３２】
逸脱部は、セグメントの内側部分のキャビティ（空洞）または窪みを示す。逸脱部は、例えばセグメント内の孔の円形形状からの逸脱部である。
【００３３】
セグメントは、シャフトに固定されてカムシャフトを形成する物体を示す。セグメントの例は、カムローブ１０、歯車３０、および軸受ジャーナル２０を含むが、これらに限定されない。
【００３４】
第１の態様では、図１ａに示すように、カムシャフト１を形成するために、シャフト２に取り付けられるよう適合されるセグメント１０、２０、３０が提供される。少なくとも１つのセグメントは、シャフト２を受け入れるように適合された少なくとも１つの貫通孔１１を備え、少なくとも１つのセグメントにおける孔１１の形状は、取り付けられたとき、セグメントが少なくとも２つの接触点においてシャフト２に荷重を及ぼさせる歪みを有するようにシャフト２の断面に適合される。シャフト２上のセグメントによって及ぼされる荷重は、接触点において半径方向内向きに作用する力としてみることができる。
【００３５】
セグメントは、セグメントが固定されることが意図されるシャフト２の断面と孔１１が僅かに異なるように形成される。セグメントの孔１１は、シャフト２の断面と一致しない。セグメントをシャフト２上に位置決めするために、セグメントは、撓みまたは変形されて孔１１の形状が変化するようにクランプされる。セグメントが適切な大きさのラジアルクランプを受けると、孔１１がシャフト２の断面と一致し、シャフト２をセグメントの孔１１に挿入することができるように、孔１１はその形状を変化させる。これは、セグメントの形状を設計するときに達成することができる。セグメントは、孔１１の断面がシャフト２の断面と一致するように正しい形状を得るために、所定の大きさのクランプを受けてセグメントを所定のクランプ距離に変形させてもよい。
【００３６】
クランプは、１つの実施形態では、セグメントに半径方向に適用（印加）される。クランプは、典型的には、セグメントが２つの表面の間で押圧されるように適用される。１つの実施形態では、表面は、セグメントの外面の形状と一致するように適合される。
【００３７】
クランプが解除されると、セグメントは、その形状を元に戻そうとするが、セグメントの孔１１の形状とシャフト２の断面とは一致しないため、セグメントは、少なくとも２つの接触点においてシャフト２にラジアル荷重を及ぼす。このラジアル荷重は、セグメントをシャフト２上の正しい位置に保持する。セグメント内の孔１１の形状とシャフト２の断面とは、セグメントにクランプが適用されたときにのみ一致する。好ましくは、クランプは、セグメントを所定のクランプ距離に変形させる特定の大きさであるべきである。このようにして、クランプ作用、ひいてはセグメントの変形が再現可能となる。セグメントにクランプが適用されていない場合、セグメントはその元の平衡形状に戻ろうとする。この平衡形状は異なっており、孔１１の断面は、シャフト２の断面と一致しない。シャフト２の断面とセグメントの孔１１の形状との一致は、所定のクランプ距離に変形されたとき、セグメントをシャフト２に容易に取り付けできるように、セグメントの孔１１がシャフト２の断面よりも僅かに大きいことが想定される。このマージン（セグメントの孔１１とシャフト２の断面との差）は、説明の観点から、各用途のために当業者によって決定されることができる。
【００３８】
一例が図５ａおよび図５ｂに示されており、カムローブ１０は、楕円形の長円孔１１を有する。楕円は、長軸ａおよび短軸ｂを有する。カムローブ１０をクランプするとき、すなわち、それを押圧することにより、カムローブ１０は変形され、長円孔１１の形状は、略円形孔に弾性的に変化する。そして、クランプが依然として適用されている間、円形断面を有するシャフト２を孔１１に挿入することが可能である。クランプが解除されると、カムローブ１０は、長円孔１１を有する元の形状に戻ろうとする。シャフト２の断面は円形であるため、これは、カムローブ１０によってラジアル荷重が２つの接触点１２ａ、１２ｂにおいてシャフト２に及ぼされるよう、カムローブ１０に歪みを創出する。短軸ｂは長円孔１１の円周上の直径方向の対向する点間の最小距離であるため、接触点１２ａ、１２ｂは、長円孔１１の短軸ｂと実質的に整列する（一直線になる）。図５ｂにおいて、２つの接触点は、長円孔１１の最上点および最下点に位置している。
【００３９】
カムローブ１０は、バネとして作用し、シャフト２の断面とは異なる、カムローブ１０の孔１１の形状に戻ろうとする性質があり、それによってシャフト２にラジアル荷重を創出する。このラジアル荷重は、カムローブ１０を正しい位置に保持する。
【００４０】
１つの実施形態では、少なくとも２つの接触点１２ａ、１２ｂにおいてカムローブ１０によってシャフト２に及ぼされるラジアル荷重は、バネとして作用するカムローブ１０によって誘発される。シャフト２への荷重を伴うカムローブ１０は、シャフト２上のバネクランプとしてみることができる。
【００４１】
本発明者らは、セグメントの位置をシャフト２上に維持するためのラジアル荷重が、セグメントとシャフト２との間の少なくとも３つの接触点がセグメントの孔１１の円周まわりに不均一に分布している方が効果的であり、接触点の最適数は３であることを見出した。これは、セグメントの内面１２に逸脱部１３を設けることによって、すなわち、孔１１の形状が円形または長円から逸脱するよう、セグメントを機械加工して材料を除去することによって達成される。円形孔１１において逸脱部１３を有する１つの実施形態が図６ａおよび図６ｂに示されている。長円孔１１において逸脱部１３を有するさらに別のそのような実施形態が図７ａおよび図７ｂに示されている。逸脱部１３は、円形孔または長円孔１１と逸脱部１３との交差部に２つのエッジを創出し、２つのエッジはセグメントとシャフト２との間の接触点１３ａ、１３ｂとして作用する。３つの接触点の１つの利点は、シャフト２上のセグメントの位置決めを容易にするということである。特に、３つの接触点によってシャフト２上のセグメントのセンタリング（芯出し）が容易になる。すなわち、シャフト２まわりのセグメントの角度配置の精度が高められ、それはカムシャフトにとって非常に重要である。
【００４２】
少なくとも３つの接触点１２ａ；１３ａ、１３ｂは、セグメントの孔１１の円周まわりに不均一に分布している。すなわち、孔１１の円周に沿った隣接する接触点間の弧長は、全ての接触点について等しくない。１つの実施形態では、少なくとも１対の隣接接触点間の弧長は、残りの隣接対の接触点間の弧長とは異なる。１つの実施形態では、逸脱部１３は、孔１１の長円の短軸ｂと実質的に整列しており、すなわち２つの初期接触点１２ａ、１２ｂの一方と対向している。この場合、接触点１２ａ；１３ａ、１３ｂの配置は、長円孔１１の短軸ｂに関して対称であるのに対して、逸脱部１３によって創出される２つの接触点１３ａ、１３ｂの間の弧長は、逸脱部１３によって創出される２つの接触点１３ａ、１３ｂのいずれかと、対向する初期接触点１２ａとの間の弧長よりもかなり小さい。そのような接触点１２ａ；１３ａ、１３ｂの配置は、所与の作用点においてセグメントにねじり荷重が加えられると、シャフト２上のセグメントのセルフロック（自己係止）効果をもたらす。試験は、セグメントによって接触点１２ａ；１３ａ、１３ｂにおいてシャフト２に及ぼされるラジアル荷重は、加えられたトルクが増加するにつれて増加し、それゆえにシャフト２上のセグメントの位置を維持することを示した。増加したラジアル荷重は、接触点１２ａ；１３ａ、１３ｂの不均一な分布と相まって、元の形状に戻ろうとするセグメントのバネクランプ効果から生じる。
【００４３】
さらに別の実施形態では、セグメントの孔１１の内面１２における２つの逸脱部１３、１４によって達成される４つの接触点が存在する。そのような実施形態が図６ａおよび図６ｂに示されており、接触点１３ａ、１３ｂを創出する１つの大きな逸脱部１３と、接触点１４ａ、１４ｂを創出する１つの小さな逸脱部１４とがある。この実施形態では、逸脱部１３；１４は、互いに対向して配置され、長円孔１１の短軸ｂと実質的に整列している。逸脱部１３；１４の大きさは、関連する接触点１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４ｂの間の、孔１１の円周まわりの弧長を決定する。それゆえに、１つの実施形態では、シャフト２と少なくとも１つのセグメントとの間の接触点の数は３から４である。
【００４４】
本発明によれば、セグメントは、セグメントを適所に保持する荷重をシャフト２に及ぼすように形成される。セグメントの変形（伸長または収縮）は、セグメントの全体的な寸法に比べて比較的小さいが、セグメントは、それにもかかわらずバネとしてみることができる。セグメントがシャフト２に取り付けられたとき、１つの実施形態では、セグメントの変形は、弾性限界をはるかに下回る。セグメントが塑性変形によってカムシャフトに押圧されるカムシャフトと比較して、本発明は、セグメントの可能な変形（伸長または収縮）のより大きな間隔を有するバネとして作用するセグメントを提供する。この大きな移動可能性は、セグメントおよびカムシャフト１に対する公差寛容性を与える。
【００４５】
１つの実施形態では、シャフト２および少なくとも１つのセグメントにおける孔１１の円周のうちの少なくとも一方は溝を備える。１つの実施形態では、シャフト２およびセグメントのうちの少なくとも一方は、溝、リブ、ひだ、セレーション（鋸歯）および隆起部からなる群から選択される少なくとも１つのパターンを備える。シャフト２と接触することが意図されるセグメントの少なくとも一部は前記パターンを備える。シャフト２上のセグメントの追加の固定が必要である場合、シャフト２およびセグメントの孔１１の円周のうちの少なくとも一方にある種のパターンが存在する。そのようなパターンの例は、溝、リブ、ひだ、セレーション、および隆起部を含むが、これらに限定されない。
【００４６】
１つの実施形態では、少なくとも１つのセグメントは、管、棒、および鍛造物体からなる群から選択される１つから形成される。１つの実施形態では、セグメントは管から形成される。
【００４７】
１つの実施形態では、接触することになるセグメントおよび／またはシャフト２の表面は、シャフト２にセグメントを取り付ける前または後において不均一である。これは、ねじり強さを増加させるために別個の接触点を創出するのに役立つ。
【００４８】
１つの実施形態では、セグメントは、所望の断面を有する管から形成される。１つの実施形態では、管は所望の断面に近い。１つの実施形態では、管の断面は、セグメントの所望の断面から２％を超えてずれない。そして、所望の断面を有する管は、これに限定されるものではないが、カムローブなどのセグメントに切断される。利点は、大量生産の容易さである。
【００４９】
カムシャフト１は、カムシャフトに適した任意の材料を含むことができる。当業者は、限定されないが、耐熱性、耐摩耗性、強度などを含む特性に関してどの材料がカムシャフトに適しているかを決定することができる。シャフト２および少なくとも１つのセグメントは、異なる材料または同じ材料を含むことができることが想定される。例えば、シャフト２は、１つの実施形態では、第１の材料から形成され、カムローブ１０であるセグメントは第２の材料から形成され、歯車３０であるセグメントは第３の材料から形成され、軸受ジャーナル２０であるセグメントは第４の材料から形成される。１つの実施形態では、カムシャフト１は、少なくとも１つの複合材料を含む。１つの実施形態では、カムシャフト１は、セラミック材料と鋼とを含む少なくとも１つの複合材料を含む。１つの実施形態では、カムシャフト１は、少なくとも１つの種類の鋼を含む。１つの実施形態では、鋼は、任意の方法で製造された任意のグレードのものである。１つの実施形態では、少なくとも１つのセグメントは鋼を含む。１つの実施形態では、カムシャフト１は、限定されないが、無心焼入れ鋼、浸炭焼入れ鋼、急冷および焼戻し鋼およびマイクロ合金鋼を含む少なくとも１つの工業用鋼を含む。１つの実施形態では、カムシャフト１は、ＥＮ１００８３、ＥＮ１００８４、ＥＮ１００８５およびＩＳＯ６８３−１７から選択されるいずれか１つの規格にみられる少なくとも１つの鋼を含む。
【００５０】
１つの実施形態では、少なくとも１つのセグメントは、メカロック（メカニカルロック、機械式ロック）による固定および結合による固定からなる群から選択される少なくとも１つの方法を使用してシャフト２に追加的に固定される。結合は、溶接および接着結合を含むが、これに限定されない。１つの実施形態では、シャフト２へのセグメントの追加の固定は、溶接、ろう付け、はんだ付け、リベット止め、およびボルト締めからなる群から選択される少なくとも１つを含む。１つの実施形態では、少なくとも１つのセグメントは、メカロックによる固定、溶接による固定、および接着剤を用いた固定からなる群から選択される少なくとも１つの方法を使用してシャフト２に追加的に固定される。メカロックによる固定は、ピンによる固定を含むが、これに限定されない。セグメントの追加的な固定が必要な場合、これらの方法の少なくとも１つを使用することができる。また、セグメントを追加的に固定するために、当業者に公知の任意の他の方法を使用することも包含される。多くの実施形態では、追加的な固定は必要ではない。
【００５１】
本発明の第３の態様では、カムシャフト１を形成するためにシャフト２に取り付けられるのに適合されたセグメントの製造方法が提供され、その製造方法は：
−セグメントを準備するステップと；
−セグメントをクランプしてセグメントを変形させるステップと；
−セグメントに孔１１を形成するステップであって、（セグメントがシャフト２に）取り付けられたとき、セグメントが少なくとも２つの接触点においてシャフト２に荷重を及ぼさせる歪みを有するように、孔１１の形状がシャフト２の断面に適合されるステップと；
−セグメントとシャフト２との間に少なくとも３つの接触点を創出するように孔１１の内面１２に逸脱部１３、１４を形成するステップであって、少なくとも３つの接触点１２ａ；１３ａ、１３ｂ；１４ａ、１４ｂが孔１１の円周まわりに不均一に分布されるステップと；
−セグメントが元の形状にほぼ回復するようにクランプを解除するステップと；
を含む。
【００５２】
セグメントは、所定の形状を与える任意の適切な方法を使用して製造される。セグメントの形状は、正しい取り付け歪みを与えるように設計される必要がある。セグメントを設計する際には、シャフト２の構造および断面を考慮しなければならない。セグメントの孔１１は、クランプがセグメントに適用されたときに、シャフト２が挿入されるのを可能とするように十分な大きさでなければならない。クランプが解除されると、セグメントは、セグメントのシャフト２への適切な固定を可能にすべきである。
【００５３】
セグメントを製造する際に高精度で再現性のある結果を達成するために、セグメントを所定の寸法に変形させるよう、セグメントは制御されたクランプを受けることが好ましい。そして、この所定の寸法はまた、製造中に孔１１が形成されたときの孔１１と略同一の断面形状を達成するために、セグメントをシャフトに取り付ける際にも使用される。
【００５４】
１つの実施形態では、セグメントは、図４ａおよび図４ｂに示すように、セグメントがクランプされる前に予め形成された孔１１を備える。この例では、予め形成された孔１１は、この場合にはカムローブ１０であるセグメントの輪郭にしたがう。
【００５５】
１つの実施形態では、逸脱部１３；１４を形成するステップは、孔１１を形成するステップの前に実行されてもよい。例えば、逸脱部１３；１４は、いかなるクランプも適用することなくセグメントに形成されてもよい。その後、クランプが適用されて孔１１が形成される。逸脱部１３；１４は、逸脱部１３；１４がシャフトの断面に適合される必要がないため、クランプの適用を必要としない。
【００５６】
１つの実施形態では、この方法は、さらに、セグメントを硬化させるステップを含む。
【００５７】
１つの実施形態では、クランプが適用されたときの孔１１の断面形状は円形である。１つの実施形態では、クランプが適用されたときの孔１１の断面形状は、図６ａおよび図６ｂに示されるように、少なくとも１つの逸脱部を有する円形である。１つの実施形態では、シャフト２の断面は円形であり、そのような実施形態では、クランプが適用されてセグメントを所定の寸法に変形させるとき、孔１１はまた、１つの実施形態では円形である。円形シャフト２を有する別の実施形態では、孔１１は、図１ａ、図２ａ、図４ａおよび図４ｂ、図６ａおよび図６ｂ、図７ａおよび図７ｂ、図８ａおよび図８ｂに示されるように、部分的に円形であり、少なくとも１つの逸脱部が存在する。この逸脱部は、孔１１が大きくなるように、かつ、クランプが適用されたときに逸脱部が完全には円形でない孔１１を創出するように、材料がセグメントから除去される限り、任意の形状からなる。１つの実施形態では、クランプが適用されたときの孔１１の断面形状は、孔１１の全周が円形ではないように少なくとも１つの逸脱部を有する円形である。すなわち、孔１１の全周が円の一部ではなく、孔１１の円周の半分超が１つの逸脱部のために円の一部であるようにする。２つ以上の逸脱部を有する場合、孔１１の円周の少なくとも一部は、円形孔１１の一部である。
【００５８】
セグメントに適用されるクランプは、セグメントを所定の寸法、すなわち特定の所定のクランプ距離に変形させるように適合されることが想定される。クランプ距離は、セグメントの材料および形状に応じて異なる。
【００５９】
１つの実施形態では、セグメントの孔１１は、セグメントを半径方向にクランプした後に孔１１を創出することによって形成される。１つの実施形態では、セグメントに予め形成された孔１１があり、セグメントのクランプ中に孔１１が形成される。１つの実施形態では、小さな孔を有するセグメントがクランプされ、その後、クランプが依然として適用されている間に、円形孔１１がセグメントに穿孔される。好ましくは、クランプは、セグメントを所定の寸法に変形させるために適用される。これは、クランプが適用されていないときは非円形であり、かつセグメントを所定の寸法に変形させるクランプが適用されたときは円形である孔１１を有するセグメントをもたらす。
【００６０】
第４の態様では、少なくとも１つのセグメントを備えるカムシャフト１の製造方法を提供し、その製造方法は：
−第１の態様に係る少なくとも１つのセグメント又は第２の態様にしたがって製造された少なくとも１つのセグメントと、シャフト２と、を準備するステップと；
−少なくとも１つのセグメントの孔１１の断面がシャフト２の断面と一致するように、セグメントをクランプして少なくとも１つのセグメントを変形させるステップと；
−シャフト２を少なくとも１つのセグメントの孔１１に軸方向に挿入するステップと；
−少なくとも１つのセグメントがシャフト２の所望の位置に配置されたとき、少なくとも１つのセグメントがその元の形状を回復しようとし、少なくとも３つの接触点においてシャフト２と接触するように少なくとも１つのセグメントにおけるクランプを解除するステップと；
を含む。
【００６１】
セグメントがシャフト２の断面に合うように所望の形状をとるように、セグメントがその中に孔を形成する間にセグメントの寸法と略同一である所定の寸法に変形されるようにクランプが適用されることができることが想定される。
【００６２】
セグメントは、シャフト２上の正しい位置に位置決めされた後、セグメントが正しい位置に固定されるようにクランプが解除される。
【００６３】
１つの実施形態では、クランプ距離は、セグメント内の材料が塑性変形しないが、クランプが適用されたときに弾性変形のみするよう、セグメントの変形が降伏点を下回るように適合される。代替実施形態では、クランプ距離は、クランプが適用されたときにセグメント内の材料が塑性変形するように適合される。双方の実施形態では、セグメントからシャフト２への荷重が達成されるよう、少なくともある程度は、セグメントが形状を変化させようとすることができることが想定される。
【００６４】
１つの実施形態では、方法は、さらに、セグメントを仕上げるステップを備える。仕上げの例は、研磨、研削、およびフライス加工を含むが、これらに限定されない。
【００６５】
１つの実施形態では、シャフトは中実である。代替実施形態では、シャフト２は、少なくとも部分的に中空である。１つの実施形態では、シャフト２は、管から形成される。
【００６６】
１つの実施形態では、少なくとも１つのセグメントは、少なくとも１つの追加の方法によってカムシャフト１に固定される。
【００６７】
カムローブ１０などのセグメントをカムシャフト１に取り付ける原理は、カムローブだけでなく、シャフト２に取り付けられるべき他のセグメントおよび物体にも適用可能である。カムシャフト１においても、他のセグメントが同じ原理を用いて取り付けられることができる。そのようなセグメントの例は、図１ａに示すように、軸受ジャーナル２０および歯車３０を含むが、これに限定されない。
【００６８】
組み合わせが矛盾しない限り、本発明の思想から逸脱することなく、上述した代替実施形態または実施形態の一部は自由に組み合わせることができる。
【００６９】
本発明の他の特徴および用途ならびにそれらに関連する利点は、詳細な説明および実施例を読むことによって当業者にとって明らかになるであろう。
【００７０】
本発明は、ここに示される特定の実施形態に限定されるものではないことが理解されるべきである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されるため、実施形態は、例示の目的のために提供され、本発明の範囲を限定するように意図されるものではない。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
2019504961.tif 000004
【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【国際調査報告】
2019504961.tif 000019
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