(57)【要約】【課題】カムピースの挿入孔を区画する内周面とシャフトの外周面との間にクリアランスが設けられていても、挿入孔とシャフトとの芯ずれを好適に抑制すること。【解決手段】カムピース１０の挿入孔１４にシャフト２０を挿入した後（図１（ａ））、カムピース１０の内周面１６とシャフト２０の外周面２２との間にローラピン３０を配置する（図１（ｂ））。次に、カムピース１０の内周面１６とシャフト２０の外周面２２とを局所的に溶接することで溶接ビード４０を形成する（図１（ｃ））。溶接ビード４０の収縮力により、シャフト２０はカムピース１０の内周面１６側に変位するが、この際の変位量は、ローラピン３０によって制限される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムピースの挿入孔にシャフトを挿入することで組立カムシャフトを製造する組立カムシャフトの製造方法において、
前記カムピースの挿入孔に前記シャフトを挿入する工程と、
前記挿入孔を区画する前記カムピースの内周面と前記シャフトの外周面との間隙にローラピンを配置した状態で、前記ローラピンが配置されている部分を避けて前記内周面と前記外周面とを局所的に溶接する溶接工程と、
を有し、
前記ローラピンの配置箇所は、前記局所的に溶接する部分の両側であることを特徴とする組立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、カムピースの挿入孔にシャフトを挿入することで組立カムシャフトを製造する組立カムシャフトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば特許文献１には、円筒状のシャフトをカムピースの挿入孔に挿入した後、シャフトとカムピースとを溶接するものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１８１６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、シャフトをカムピースの挿入孔に円滑に挿入する上では、挿入孔の直径をシャフトの直径よりも大きくする必要が生じる。しかし、挿入孔の直径をシャフトの直径よりも大きくする場合、挿入孔の軸とシャフトの軸とにずれが生じる、いわゆる芯ずれのおそれがある。
【０００５】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、カムピースの挿入孔を区画する内周面とシャフトの外周面との間にクリアランスが設けられていても、挿入孔とシャフトとの芯ずれを好適に抑制することのできる組立カムシャフトの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
技術的思想１：カムピースの挿入孔にシャフトを挿入することで組立カムシャフトを製造する組立カムシャフトの製造方法において、前記カムピースの挿入孔に前記シャフトを挿入する工程と、前記挿入孔を区画する前記カムピースの内周面と前記シャフトの外周面との間隙にローラピンを配置した状態で、前記ローラピンが配置されている部分を避けて前記内周面と前記外周面とを局所的に溶接する溶接工程と、を有し、前記ローラピンの配置箇所は、前記局所的に溶接する部分の両側であることを特徴とする組立カムシャフトの製造方法。
【０００７】
カムピースの挿入孔を区画する内周面とシャフトの外周面との間にクリアランスを設けると、重力の影響で芯ずれが生じるおそれがある。また、内周面と外周面とを局所的に溶接すると、溶接金属の収縮によって、溶接箇所において内周面と外周面とを近づける力が生じ、これも芯ずれの要因となるおそれがある。ここで、上記方法では、上記両側にローラピンを配置した状態で溶接がなされるため、溶接金属が収縮する際に内周面と外周面との相対的な変位が制限される。このため、溶接金属が収縮するときに生じる力によって溶接箇所において内周面と外周面とが過度に近づくことが抑制される。また、ローラピンを配置した状態で溶接がなされるため、重力の影響によって外周面と内周面とが過度に近づくことも抑制される。このため、カムピースの挿入孔を区画する内周面とシャフトの外周面との間にクリアランスが設けられていても、挿入孔とシャフトとの芯ずれを好適に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態にかかる組立カムシャフトの製造工程を示す断面図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、同実施形態にかかる組立カムシャフトの製造工程を示す断面図。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態にかかる組立カムシャフトの製造工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜第１の実施形態＞
以下、組立カムシャフトの製造方法の第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
図１および図２は、本実施形態にかかる組立カムシャフトの製造工程を示す。
図１（ａ）は、車載内燃機関（図示略）の吸気バルブや排気バルブ（機関バルブ）を駆動するカムピース１０の挿入孔１４に、中空円筒状のシャフト２０が挿入された時点（挿入工程の完了時点）を示す。ここで、シャフト２０の内部は、潤滑油の流通経路となる。一方、カムピース１０は、カムノーズ１２近傍の所定部分が機関バルブを開閉させる部材に接触することで、機関バルブを開弁させ、同部分が機関バルブを開閉させる部材に接触しなくなることで、機関バルブを閉弁させる。なお、カムピース１０の挿入孔１４にシャフト２０が挿入された時点において、カムピース１０およびシャフト２０の温度はともに常温とされており、挿入孔１４の直径は、シャフト２０の外周の直径よりも大きくなっている。
【００１１】
本実施形態では、カムピース１０を固定し、シャフト２０については、シャフト２０の軸方向に直交する任意の方向に変位可能に保持することを想定している。特に、図１および図２では、紙面下方を鉛直下方としており、図１（ａ）では、シャフト２０の外周面２２のうち鉛直下方に位置する部分がカムピース１０のうち挿入孔１４を区画する内周面１６に接触していることを示している。
【００１２】
図１（ｂ）は、カムピース１０の挿入孔１４とシャフト２０との間に、細長い円柱状のローラピン３０を複数（ここでは、４個を例示）挿入した時点を示す。図示されるように、シャフト２０がカムピース１０の挿入孔１４のうち鉛直下方部分に偏在し、ローラピン３０は挿入孔１４のうち鉛直上方部分に挿入される。なお、ローラピン３０の直径は、挿入孔１４に対するシャフト２０の芯ずれが許容範囲に収まるものとなるように設定される。これは、たとえば、カムピース１０とシャフト２０とが同軸配置された場合におけるカムピース１０の内周面１６とシャフト２０の外周面２２との間の距離未満であって、極力大きい値に設定することで実現可能である。
【００１３】
図１（ｃ）は、カムピース１０の内周面１６とシャフト２０の外周面２２とのうち、特に鉛直上方の箇所を局所的に溶接した工程を示す。図示されるように、溶接ビード４０をカムピース１０の内周面１６のうち鉛直上方部分に形成すると、その収縮力によって、シャフト２０が持ち上げられる。しかし、この際、シャフト２０の変位は、ローラピン３０によって制限される。特に、本実施形態では、溶接ビード４０に対しシャフト２０の周方向両側にローラピン３０が対称的に配置されている。具体的には、溶接ビード４０に対しシャフト２０の周方向両側のそれぞれに配置されるローラピン３０の個数を同一として且つ、溶接ビード４０とローラピン３０との距離についても、溶接ビード４０の両側で同一とした。このため、溶接ビード４０の収縮に伴うシャフト２０の変位後において、シャフト２０の外周面２２とカムピース１０の内周面１６との距離が溶接ビード４０に対しシャフト２０の周方向両側でばらつくことが抑制される。
【００１４】
図２（ａ）は、カムピース１０の内周面１６とシャフト２０の外周面２２との２度目の局所的な溶接がなされた時点を示す。ここでは、特に、図１（ｃ）に示した溶接ビード４０（１）の重心に対してシャフト２０の周方向に１２０°変位した位置が重心となるように新たな溶接ビード４０（２）を形成する。詳しくは、この溶接に先立ち、溶接ビード４０（２）に対しシャフト２０の周方向両側のそれぞれにおいて、溶接ビード４０（２）から等距離にある位置にローラピン３０を配置するために、ローラピン３０を１つ追加する。これにより、溶接ビード４０（２）の収縮に伴うシャフト２０の変位は、ローラピン３０によって制限される。そしてこれにより、シャフト２０の変位後においてシャフト２０の外周面２２とカムピース１０の内周面１６との距離が溶接ビード４０（２）に対しシャフト２０の周方向両側でばらつくことが抑制される。
【００１５】
図２（ｂ）は、カムピース１０の内周面１６とシャフト２０の外周面２２との３度目の局所的な溶接がなされた時点を示す。ここでは、特に、図１（ｃ）に示した溶接ビード４０（１）の重心および図２（ａ）に示した溶接ビード４０（２）の重心に対してシャフト２０の周方向に１２０°変位した位置が重心となるように新たな溶接ビード４０（３）を形成する。詳しくは、この溶接に先立ち、溶接ビード４０（３）に対しシャフト２０の周方向両側のそれぞれにおいて、溶接ビード４０（３）から等距離にある位置にローラピン３０を配置するために、ローラピン３０を１つ追加する。これにより、溶接ビード４０（３）の収縮に伴うシャフト２０の変位は、ローラピン３０によって制限される。そしてこれにより、シャフト２０の変位後においてシャフト２０の外周面２２とカムピース１０の内周面１６との距離が溶接ビード４０（３）に対しシャフト２０の周方向両側でばらつくことが抑制される。
【００１６】
図２（ｃ）は、カムピース１０の挿入孔１４からローラピン３０を全て抜き去った時点を示す。これにより、カムピース１０とシャフト２０との組み付け工程が完了する。
以下、本実施形態の作用について説明する。
【００１７】
カムピース１０とシャフト２０とを溶接するに先立ち、ローラピン３０が配置される。そして、カムピース１０の内周面１６とシャフト２０の外周面２２とを局所的に溶接することで、溶接ビード４０の収縮力によってシャフト２０を溶接ビード４０方向に変位させる。この際、ローラピン３０によって変位量が制限される。また、ローラピン３０を溶接ビード４０に対しシャフト２０の周方向両側に配置することで、シャフト２０がカムピース１０の内周面１６側に変位した後に、シャフト２０の外周面２２とカムピース１０の内周面１６との距離がシャフト２０の周方向でばらつくことを抑制することができる。
【００１８】
以上説明した本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）ローラピン３０を挿入孔１４に挿入した状態で、シャフト２０の外周面２２とカムピース１０の内周面１６とを局所的に溶接することで、シャフト２０の外周面２２とカムピース１０の内周面１６との距離のシャフト２０の周方向におけるばらつきを抑制することができ、ひいては、挿入孔１４とシャフト２０との芯ずれを抑制することができる。
【００１９】
（２）溶接ビード４０を形成するに先立ち、その溶接ビード４０に対しシャフト２０の周方向両側且つ等距離の位置に、ローラピン３０を配置した。これにより、溶接ビード４０の収縮力によってシャフト２０が溶接ビード４０側に変位した後、シャフト２０の外周面２２とカムピース１０の内周面１６との距離が溶接ビード４０に対しシャフト２０の周方向両側でばらつくことを好適に抑制することができる。
【００２０】
（３）ローラピン３０の直径を、挿入孔１４とシャフト２０との芯ずれが許容範囲内となる値に設定した。これにより、溶接ビード４０の収縮によって、シャフト２０がカムピース１０側に変位するに際し、シャフト２０が芯出しに適した距離を超えて変位することを好適に抑制することができる。
【００２１】
（４）溶接ビード４０を、シャフト２０の周方向において均等配置した。これにより、シャフト２０とカムピース１０とを接合する力がシャフト２０の周方向において均等になるため、様々な方向からシャフト２０およびカムピース１０の接合に対抗する力が及ぼされたとしても、それに十分に耐えることができる。
【００２２】
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００２３】
上記第１の実施形態では、溶接工程の途中でローラピン３０を追加した。これに対し、本実施形態では、溶接工程に先立ってローラピン３０を予め均等配置し、溶接工程の途中でローラピン３０を追加しない。
【００２４】
図３（ａ）に、シャフト２０にローラピン３０を配置した時点を示す。図示されるように、本実施形態では、カムピース１０の挿入孔１４にシャフト２０を挿入するに先立って、シャフト２０にローラピン３０を配置する。特に本実施形態では、シャフト２０に保持器５０を装着することで、シャフト２０にローラピン３０を均等配置する。
【００２５】
図示されるように、保持器５０は、シャフト２０の全周を覆うリング状部材である。特に保持器５０は、溶接ビード４０が配置される部分を迂回する迂回部分５２を備えている。また、保持器５０は、シャフト２０にカムピース１０が組み付けられた後、カムピース１０の内周面１６とシャフト２０の外周面２２との間から保持器５０を抜き取るための分割部５４を備えている。分割部５４は、シャフト２０の周方向に保持器５０を２分するものであり、これにより、カムピース１０およびシャフト２０の軸方向の両側から２分割された保持器５０のそれぞれを抜き取ることができる。
【００２６】
保持器５０は、さらに、保持器５０を閉ループ状態から開ループ状態に切り替えるための分割部５６を備えている。分割部５６は、カムピース１０およびシャフト２０の軸方向の線に沿ってリング状部材の保持器５０を分割して開ループとするものである。分割部５６は、分割部５４によって２分割された保持器５０がシャフト２０の外周面２２とカムピース１０の内周面１６との間から抜き取られた後に、２分割されたそれぞれの部分を開ループとするものである。これにより、隣接するカムピース１０等が存在する場合であっても、シャフト２０から保持器５０を取り外すことができる。
【００２７】
図３（ｂ）は、保持器５０が装着されたシャフト２０をカムピース１０の挿入孔１４に挿入した後、溶接工程を実行し、これが完了した時点を示す。本実施形態では、溶接ビード４０をシャフト２０の周方向に均等に４個形成し、また、ローラピン３０を隣接する溶接ビード４０間に２本ずつ配置した例を示している。図示されるように、保持器５０の厚さは、カムピース１０とシャフト２０とが同軸配置された場合におけるカムピース１０の内周面１６とシャフト２０の外周面２２との間の距離よりも小さい値に設定される。また、ローラピン３０の直径は、挿入孔１４とシャフト２０との芯ずれが許容範囲内となる値に設定される。
【００２８】
図３（ｃ）は、シャフト２０から保持器５０を取り外すことで、ローラピン３０についてもシャフト２０の外周面２２とカムピース１０の内周面１６との間から取り外した例を示す。これにより、シャフト２０にカムピース１０を組み付ける工程が完了する。
【００２９】
ここで、本実施形態の作用を説明する。
保持器５０に保持されたローラピン３０をシャフト２０の周方向に均等配置した状態でカムピース１０の内周面１６とシャフト２０の外周面２２とが溶接される。これにより、溶接ビード４０が形成され、その収縮力がシャフト２０およびカムピース１０に及ぼされ、シャフト２０が変位する場合、その変位量はローラピン３０によって制限される。ここで、ローラピン３０の直径は、カムピース１０とシャフト２０とが同軸配置された場合におけるカムピース１０の内周面１６とシャフト２０の外周面２２との間の距離に極力近い値に設定されるため、芯ずれが好適に抑制される。
【００３０】
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記各実施形態では、溶接工程を、カムピース１０を固定した状態においてシャフト２０をその軸方向に直交する任意の方向に変位可能としつつ溶接する工程としたがこれに限らない。たとえば、シャフト２０を固定した状態においてカムピース１０をシャフト２０の軸方向に直交する任意の方向に変位可能としつつ溶接する工程としてもよい。
【００３１】
・局所的な溶接箇所としては、３箇所または４箇所に限らず、たとえば５箇所以上であってもよい。ただし、この場合であっても、溶接箇所はシャフト２０の外周方向に均等に配置されることが望ましい。ただし、溶接箇所を十分に多くする場合には、溶接箇所を厳密に均等に配置しなくても、溶接によるカムピース１０とシャフト２０との接合強度を十分に確保することができる。
【００３２】
・上記第１の実施形態において、溶接ビード４０（１）をシャフト２０の外周面２２およびカムピース１０の内周面１６のうち鉛直下方の部分に設けてもよい。ただし、この場合、溶接ビード４０（１）の形成に先立って、ローラピン３０を、鉛直下方側に配置しておく。
【００３３】
・上記第１の実施形態では、溶接ビード４０（２）、４０（３）の形成に先だってローラピン３０を１本ずつ追加したが、これに限らない。たとえば２本ずつ追加してもよい。ただし、たとえば溶接ビード４０（２）の形成に先立って追加する２本のローラピン３０は、溶接ビード４０（２）よりも溶接ビード４０（１）側に位置する２本のローラピン３０のそれぞれと溶接ビード４０（２）との間の距離のそれぞれに対応する位置に配置することが望ましい。
【００３４】
・上記第１の実施形態では、溶接工程の途中でローラピン３０を追加したが、これに限らない。
・上記第２の実施形態では、溶接工程が終了すると保持器５０およびローラピン３０を取り除いたがこれに限らず、シャフト２０に保持器５０を取り付けたままの状態とし、保持器５０によってローラピン３０を保持した状態を維持してもよい。
【００３５】
・上記第２の実施形態では、溶接工程に先立って保持器５０に全てのローラピン３０を保持させたがこれに限らない。たとえば、溶接工程の途中でローラピン３０を追加してもよい。
【００３６】
・上記実施形態では、シャフト２０とカムピース１０とを常温として溶接工程を行ったが、これに限らない。要は、シャフト２０とカムピース１０とが同一温度であるときに、挿入孔１４の直径よりもシャフト２０の外周の直径の方が小さくなるものであれば、シャフト２０とカムピース１０との間に芯ずれが生じるおそれがあるため、溶接工程においてローラピン３０を用いることが有効である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…カムピース、１２…カムノーズ、１４…挿入孔、１６…内周面、２０…シャフト、２２…外周面、３０…ローラピン、４０…溶接ビード、５０…保持器、５２…迂回部分、５４…分割部、５６…分割部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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