(57)【要約】【課題】シャフトの軸方向の歪みを抑えつつ、カムピースとシャフトとを強固に固定することのできるカムシャフトの組み立て方法を提供する。【解決手段】カム山を有したカムピース３０及び円柱形状で中空のシャフト２０にて構成されるカムシャフトの組み立て方法であって、カムピース３０に設けられた孔３１及びシャフト２０を隙間嵌めする。この隙間嵌めの後、シャフト２０の外周面であってカムピース３０が隙間嵌めされた部位に隣接する箇所を押圧してシャフト２０の断面を楕円形状に変形させることにより、シャフト２０の外周面と孔３１とを当接させて固定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム山を有したカムピース及び円柱形状で中空のシャフトにて構成されるカムシャフトの組み立て方法であって、
前記カムピースに設けられた孔及び前記シャフトを隙間嵌めした後、前記シャフトの外周面であって前記カムピースが隙間嵌めされた部位に隣接する箇所を押圧して前記シャフトの断面を楕円形状に変形させることにより、前記シャフトの外周面を前記孔に当接させて固定する
ことを特徴とするカムシャフトの組み立て方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カムシャフトの組み立て方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関等に使用されるカムシャフトについて、カム山を有するカムピースとシャフトとを別部材で構成して組み立てるようにしたものが知られている。
例えば特許文献１に記載のカムシャフトでは、カムピースに楕円形状の孔を設け、この楕円形状の孔に、断面が楕円形状のシャフトを挿入するようにしている。そして、カムピースの孔にシャフトが挿入された状態で、カムピース及びシャフトを相対回転させることにより、シャフト外周面の一部をカムピースに設けられた孔の一部に当接させて圧着するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−３６５９０７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、円柱形状で中空のシャフトを使用すると、例えばカムシャフトの軽量化等を図ることができる。ここで、そうした中空のシャフトを使用する場合に、上述したようなカムシャフトの組み立て方法を適用すると、カムピース及びシャフトを相対回転させるときに、シャフトがねじれて軸方向に歪みが生じるおそれがある。
【０００５】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シャフトの軸方向の歪みを抑えつつ、カムピースとシャフトとを強固に固定することのできるカムシャフトの組み立て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】
上記課題を解決するカムシャフトの組み立て方法は、カム山を有したカムピース及び円柱形状で中空のシャフトにて構成されるカムシャフトの組み立て方法に適用される。この組み立て方法では、カムピースに設けられた孔及びシャフトが隙間嵌めされる。そして、シャフトの外周面であってカムピースが隙間嵌めされた部位に隣接する箇所を押圧してシャフトの断面を楕円形状へと変形させることにより、シャフトの外周面をカムピースに設けられた孔に当接させて固定するようにしている。
【０００７】
同方法によれば、カムピースの孔に隙間嵌めされたシャフトの断面が楕円形状へと変形される。これにより、カムピースの孔の中で、シャフトは楕円の長軸方向に広がり、シャフトの外周面とカムピースに設けられた孔とが当接して互いの部材が固定される。より詳細には、楕円形状に変形したシャフトの断面において、長軸の頂点部分がカムピースの孔に当接して圧接固定されることにより、カムピースとシャフトとは強固に固定される。
【０００８】
また、同組み立て方法では、シャフトの断面が楕円形状となるように同シャフトを押圧するようにしているため、このときの押圧力は、シャフトの軸方向ではなく、シャフトの中心方向に向かって作用する。従って、カムピースとシャフトとを強固に固定するに際して、シャフトの軸方向に歪みが生じることも抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】カムシャフトの斜視図。
【図２】カムピースに隙間嵌めされた状態のシャフトの断面図。
【図３】カムピースに隙間嵌めされた状態で押圧されるシャフトの断面図。
【図４】シャフトの軸方向に沿った部分断面図。
【図５】シャフトの断面図。
【図６】シャフトの変形例を示す断面図。
【図７】カムピースの変形例を示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、カムシャフトの組み立て方法にかかる一実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、カムシャフト１は、カム山を有する複数のカムピース３０と、円柱形状で中空のシャフト２０とで構成されている。カムピース３０は、シャフト２０の軸方向において所定の位置に固定されている。
【００１１】
図２に示すように、カムピース３０には、シャフト２０を挿入する孔３１が設けられている。孔３１の直径は、シャフト２０の外径よりもやや大きくされており、カムピース３０の孔３１及びシャフト２０が隙間嵌めされる。
【００１２】
上記カムシャフト１は、以下のようにして組み立てられる。
まず、先の図２に示したように、カムピース３０の孔３１にシャフト２０を挿入することにより、カムピース３０の孔３１及びシャフト２０が隙間嵌めされる。このように、シャフト２０に対して隙間嵌めされた状態にて、カムピース３０は、シャフト２０上の所定の部位に位置決めされる。
【００１３】
カムピース３０の位置決めが完了すると、次に、カムピース３０及びシャフト２０の固定が行われる。
図３に示すように、この固定工程では、シャフト２０の直径方向に対向する一対のプレス部材５０にて、シャフト２０の外周面を挟み込む。そして、一対のプレス部材５０が互いに近づくように変位させることにより、シャフト２０の外周面を当該シャフト２０の中心に向かって押圧する。こうしたプレス部材５０によるシャフト２０の押圧により、シャフト２０の断面は、プレス部材５０による押圧方向を短軸とし、同押圧方向に直交する方向を長軸とする楕円形状に変形する。こうしたシャフト２０の断面の楕円化により、カムピース３０の孔３１の中で、シャフト２０は楕円の長軸方向に広がり、シャフト２０の外周面とカムピース３０に設けられた孔３１とが当接して互いの部材が固定される。より詳細には、楕円形状に変形したシャフト２０の断面において、長軸の頂点部分がカムピース３０の孔３１に当接して圧接固定されることにより、カムピース３０とシャフト２０とは強固に固定される。
【００１４】
図４に示すように、プレス部材５０にてシャフト２０を変形させる際には、シャフト２０の外周面であってカムピース３０の孔３１がシャフト２０に隙間嵌めされた部位に隣接する箇所が押圧される。つまり、位置決めが完了したカムピース３０についてシャフト２０の軸方向における一方の側面に近いシャフト２０の外周面と、同カムピース３０についてシャフト２０の軸方向における他方の側面に近いシャフト２０の外周面とが、それぞれプレス部材５０にて押圧される。これによりカムピース３０の両側面近傍のシャフト２０の断面が楕円形状に変形する。
【００１５】
また、シャフト２０の断面を円形状から楕円形状に変形させても、シャフト２０の周長Ｌは変化しない。そこで、カムピース３０とシャフト２０とを固定するためにシャフト２０の断面を楕円形状に変形させる際の短軸側の変形量、あるいは長軸側の変形量は、例えば次のようにして求めることができる。
【００１６】
図５に示すように、楕円形状に変形したシャフト２０の断面形状において、楕円の中心から長軸の頂点までの長さを長半径ａとし、楕円の中心から短軸の頂点までの長さを短半径ｂとする。なお、長半径ａを２倍した値は長軸の長さに一致し、短半径ｂを２倍した値は短軸の長さに一致する。また、シャフト２０を変形させる前の当該シャフト２０の外周半径を外半径Ｒとする。
【００１７】
また、孔３１とシャフト２０の外周面との締め代を締め代Ｅとし、シャフト２０と孔３１とを隙間嵌めするために設定されている隙間を隙間Ｓとする。この場合、「長半径ａ＝外半径Ｒ＋隙間Ｓ＋締め代Ｅ」の等式が成り立つため、この等式に基づいてシャフト２０の長軸側への変形量を求めることができる。すなわち「外半径Ｒ」であったシャフト２０の半径が「隙間Ｓ＋締め代Ｅ」の分だけ長くなるように当該シャフト２０を変形させれば、「長半径ａ＝外半径Ｒ＋隙間Ｓ＋締め代Ｅ」の等式が成り立つようになる。従って、シャフト２０の長軸側への変形量は、片側（半径方向）について「隙間Ｓ＋締め代Ｅ」にて求められる値になる。
【００１８】
他方、変形前のシャフト２０の周長Ｌは、「Ｌ＝２πＲ」で表すことができる。そして、周知のように、楕円の周長は、式（１）に示す近似式などから求めることができる（ただし、ａ＞ｂ）。
【００１９】
【数１】
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ここで、上述したように、シャフト２０の断面を円形状から楕円形状に変形させても、シャフト２０の周長Ｌは変化しないため、式（１）の左辺における周長Ｌには、「２πＲ」から求められる値を代入する。また、式（１）の右辺における長半径ａには、上述した「外半径Ｒ＋隙間Ｓ＋締め代Ｅ」から求められる値を代入する。そして、式（１）において、短半径ｂの解を求めることにより当該短半径ｂの値を算出する。こうして求められた短半径ｂの値を使うことにより、シャフト２０の短軸側への変形量を求めることができる。つまりシャフト２０の短軸側への変形量は、片側（半径方向）について「外半径Ｒ−短半径ｂ」にて求められる値になる。
【００２０】
こうして求められるシャフト２０の短軸側への変形量と、シャフト２０の弾性変形量を考慮することにより、シャフト２０の外周面を押圧するときのプレス部材５０の変位量を設定することができる。
【００２１】
以上説明した本実施形態によれば、次の作用効果を得ることができる。
（１）カムピース３０に設けられた孔３１とシャフト２０とを隙間嵌めした後、シャフト２０の外周面であってカムピース３０が隙間嵌めされた部位に隣接する箇所を押圧してシャフト２０の断面を楕円形状に変形させることにより、シャフト２０の外周面を孔３１に当接させて固定するようにしている。従って、カムピース３０とシャフト２０とを強固に固定することができる。
【００２２】
（２）シャフト２０の断面が楕円形状となるように同シャフト２０を押圧するようにしているため、このときの押圧力は、シャフト２０の軸方向ではなく、シャフト２０の中心方向に向かって作用する。従って、カムピース３０とシャフト２０とを強固に固定するに際して、シャフト２０の軸方向に歪みが生じることを抑えることができる。
【００２３】
（３）シャフト２０とカムピース３０とを組み立てる方法として、圧入や焼き嵌めなども考えられる。しかし、こうした方法では、シャフト２０とカムピース３０とのクリアランス管理を厳密に行う必要があり、高い加工精度も要求される。一方、本実施形態では、シャフト２０にカムピース３０を隙間嵌めするようにしているため、厳密なクリアランス管理や高い加工精度を必要としない。そのため、シャフト２０やカムピース３０を容易に加工することができる。
【００２４】
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・図６に示すように、シャフト２０の外周面に二面幅２１を設ける。そして、この二面幅２１に上記プレス部材５０を押し付けるようにしてもよい。この場合には、シャフト２０の外周面をプレス部材５０で押圧しているときの当該シャフト２０の回転を抑えることができるため、シャフト２０に対してプレス部材５０の押圧力を十分に伝えることができるようになる。なお、そうした二面幅２１は、適宜の態様で加工することができる。例えば切削にて二面幅２１を形成することができる。また、鋼材等の熱間引き抜き加工などを通じて二面幅２１を備えたシャフト２０を形成することも可能である。
【００２５】
・図７に示すように、カムピース３０の孔３１において、シャフト２０の長軸側の頂点に対向する部位には、円弧状の凹部３２をそれぞれ設けるようにしてもよい。この場合には、楕円形状に変形されたシャフト２０の長軸側の凸部を、孔３１の凹部３２に圧接させることにより、カムピース３０とシャフト２０との位相ずれを抑えることができる。また、シャフト２０の長軸側の凸部と孔３１の凹部３２とを圧接させることにより、シャフト２０とカムピース３０との接合力が向上するようになるため、シャフト２０の周方向におけるカムピース３０の回り止め効果も得られるようになる。
【符号の説明】
【００２６】
１…カムシャフト、２０…シャフト、２１…二面幅、３０…カムピース、３１…孔、３２…凹部、５０…プレス部材。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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