(57)【要約】【課題】２つの中空軸の間に配置された作用部の範囲において該作用部の外径を少なくともその周の一部について幅狭に維持することが可能な駆動軸を提供すること。【解決手段】２つの中空軸３ａ，３ｂと、これら中空軸３ａ，３ｂの間に配置された作用部２並びに第１及び第２の嵌着部１２ａ，１２ｂを備えた機能部材とを含んで構成された駆動軸であって、第１の嵌着部１２ａが第１の中空軸３ａに穿設した開口部に設けられ、第２の嵌着部１２ｂが第２の中空軸３ｂに穿設した開口部に設けられ、第１及び第２の嵌着部１２ａ，１２ｂがそれぞれ締まりばめ部を形成しつつ開口部へ圧入されている駆動軸において、第１及び第２の嵌着部１２ａ，１２ｂの外面、及び／又は第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂそれぞれの開口部の内壁部における締まりばめ部が形成される領域に突起部２３を設けた。
2010525244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
当該駆動軸の回転軸（１１）方向に互いに離間し、かつ、同軸に形成された少なくとも２つの中空軸（３ａ，３ｂ）と、
前記回転軸（１１）方向に見て第１の前記中空軸（３ａ）と第２の前記中空軸（３ｂ）の間に配置された作用部（２）並びに前記回転軸（１１）方向に延在する第１及び第２の嵌着部（１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂ）を備えた機能部材（１３）と
を含んで構成された駆動軸であって、前記第１の嵌着部（１２ａ，１３ａ）が前記第１の中空軸（３ａ）に穿設した開口部（１４）に設けられ、前記第２の嵌着部（１２ｂ，１３ｂ）が前記第２の中空軸（３ｂ）に穿設した開口部（１４）に設けられ、前記第１及び第２の嵌着部（１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂ）がそれぞれ締まりばめ部を形成しつつ前記開口部（１４）へ圧入されているとともに、前記第１及び第２の中空軸（３ａ，３ｂ）が前記機能部材（１３）を介して互いに固着されている前記駆動軸において、
前記第１及び第２の嵌着部（１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂ）の外面、及び／又は
前記第１及び第２の中空軸（３ａ，３ｂ）それぞれの前記開口部（１４）の内壁部における締まりばめ部が形成される領域
に突起部（２３）を設けたことを特徴とする駆動軸。
【請求項２】
前記第１及び第２の嵌着部（１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂ）並びに／又は前記内壁部における前記突起部（２３）を、ウェブ、隆起部又はノッチ部として形成したことを特徴とする請求項１記載の駆動軸。
【請求項３】
前記第１及び第２の嵌着部（１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂ）を、前記回転軸（１１）に対して同軸に配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の駆動軸。
【請求項４】
前記機能部材（１３）を、前記第１及び第２の嵌着部（１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂ）を備えた軸部（１２）を含む構成とするとともに、該軸部（１２）及び前記作用部（２）を、互いに別部材として、相対回転不能に互いに固着させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の駆動軸。
【請求項５】
前記軸部（１２）を、前記作用部（２）における貫通孔（Ａ）を貫通させて設けたことを特徴とする請求項４記載の駆動軸。
【請求項６】
締まりばめによって前記作用部（２）を前記軸部（１２）に結合させたことを特徴とする請求項５記載の駆動軸。
【請求項７】
前記軸部（１２）の外面における前記作用部（２）との嵌着部分、及び／又は
前記作用部（２）における前記貫通孔（Ａ）の内壁部
に突起部（２３）を設けたことを特徴とする請求項６記載の駆動軸。
【請求項８】
前記軸部（１２）を中空軸として形成したことを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の駆動軸。
【請求項９】
前記第１及び第２の中空軸（３ａ，３ｂ）における互いに対向する各端部及び／又は前記第１及び第２の嵌着部（１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂ）に面取り部を形成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の駆動軸。
【請求項１０】
前記作用部（２）を、カム、特にカムノーズ部を備えたカム（２ａ）又はディスク若しくは偏心板で形成されたカム（２ｂ）として形成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の駆動軸。
【請求項１１】
前記作用部（２）を歯車として形成したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の駆動軸。
【請求項１２】
前記第１及び第２の嵌着部（１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂ）の外面を、円筒状に形成したことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の駆動軸。
【請求項１３】
前記第１及び第２の中空軸（３ａ，３ｂ）の内面における少なくとも前記第１及び第２の嵌着部（１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂ）が収容される領域を、円筒状に形成したことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の駆動軸。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の駆動軸の製造方法において、
前記第１及び第２の中空軸（３ａ，３ｂ）と少なくとも１つの前記機能部材（１３）とを互いに異なる加工プロセスにより製造するとともに、前記第１及び第２の中空軸（３ａ，３ｂ）を固着するために、前記機能部材（１３）における前記第１及び第２の嵌着部（１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂ）を前記第１及び第２の中空軸（３ａ，３ｂ）の前記開口部（１４）それぞれの互いに対向する端部に圧入することを特徴とする駆動軸の製造方法。
【請求項１５】
前記作用部（２）を前記第１及び第２の嵌着部（１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂ）を有する前記軸部（１２）に固着させるために、前記作用部（２）を、その前記貫通孔（Ａ）において前記軸部（１２）に嵌着させることを特徴とする請求項１４記載の駆動軸の製造方法。
【請求項１６】
まず、前記貫通孔（Ａ）の直径を前記軸部（１２）の直径に対して隙間が生じるように形成し、締まりばめに必要な締めしろを、前記貫通孔（Ａ）及び／又は前記軸部（１２）における突起部の変形により形成することを特徴とする請求項１５記載の駆動軸の製造方法。
【請求項１７】
まず、前記第１及び第２の中空軸（３ａ，３ｂ）における前記第１及び第２の嵌着部（１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂ）が収容される領域の内径を、該第１及び第２の嵌着部（１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂ）の外径に対して隙間が生じるように形成し、締まりばめに必要な締めしろを、前記第１及び第２の嵌着部（１２ａ，１２ｂ；１３ａ，１３ｂ）の外面及び／又は前記開口部（１４）の内壁部における突起部の変形により形成することを特徴とする請求項１４〜１６のいずれか１項に記載の駆動軸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、当該駆動軸の回転軸方向に互いに離間し、かつ、同軸に形成された少なくとも２つの中空軸と、前記回転軸方向に見て第１の前記中空軸と第２の前記中空軸の間に配置された作用部並びに前記回転軸方向に延在する第１及び第２の嵌着部を備えた機能部材とを含んで構成された駆動軸であって、前記第１の嵌着部が前記第１の中空軸に穿設した開口部に設けられ、前記第２の嵌着部が前記第２の中空軸に穿設した開口部に設けられ、前記第１及び第２の嵌着部がそれぞれ締まりばめ部を形成しつつ前記開口部へ圧入されているとともに、前記第１及び第２の中空軸が前記機能部材を介して互いに固着されている前記駆動軸に関するものである。
【０００２】
さらに、本発明は、上記のような駆動軸の製造方法にも関するものである。
【背景技術】
【０００３】
特に、本発明は、組み立てられたカムシャフトに関するものであり、このカムシャフトとは、一般的に、少なくとも１つのカムを有する軸を意味し、このカムシャフトの動作時には、カムがカム従動体に接触するようになっている。そして、カムシャフトの回転により、カム従動体が、カムの輪郭によって規定される動作あるいは「プログラム」に基づき操作される。
【０００４】
また、カムシャフトは、機械的で可変の弁駆動を調整するための調整軸という概念も含むものである。このような場合、カムはディスク（例えば偏心板）として形成され、また、調整板として適切に軸上に配置される。なお、このような軸は偏心軸ともいわれる。
【０００５】
組み立てられたカムシャフトを製造する場合には、特にカム駆動ホイール、軸受、アキシャルベアリングディスク、センサリング、カムシャフトタイミングアジャスタなどの機能要素及び支持軸が個々に生産され、つづいて、機能要素は、支持部材及び回転伝達部材としての支持軸上に配置され、特別な結合方法によって支持軸に固定される。そして、このような、組み立てられたカムシャフトを製造する方法は従来から知られている。
【０００６】
特許文献１には組み立てられたカムシャフトの製造方法が提案されており、この方法によれば、らせん状に材料を押し込むことで支持軸上に径の拡張された範囲を形成し、つづいて、この径の拡張された範囲に、この範囲の外径よりも小さな径を有するカムが嵌着される。なお、このカムは、基底円形領域及び弁押上げ領域を有している。
【０００７】
そして、基底円形領域におけるカムの直径は、カムの内径よりも適当に大きく設定されている。なお、この直径差は、基底円形領域におけるベルト幅又はベルト厚さとよばれる。結合過程における応力に耐え得るよう、このベルト厚さを適当な厚さに設定する必要がある。このような場合、カムの基底円形領域における最小ベルト厚さは、支持軸の外径に応じて設定される。なお、最小ベルト厚さの通常の基準値は、約４ｍｍ程度である。
【０００８】
ところで、多くの場合、支持軸が駆動軸又はカムシャフトの軸受の直径としても適用されることから、エンジン技術の様々な応用において支持軸の直径を比較的大きな直径に設定することが望まれている。さらに、支持軸を比較的大きな直径とすることで、駆動軸全体の強度が向上するという利点も得られる。
【０００９】
一方、例えば、エンジンに関する理由から、カムの基底円形領域における直径をできる限り小さくすることが望まれている。しかしながら、上述のとおり、支持軸の所定の直径におけるこの基底円形領域の直径は、必要なベルト厚さによって制限されてしまう。
【００１０】
特許文献２には組み立てられたカムシャフトが開示されており、加工されたカムが支持軸上に固着されている。また、カムの固定のために、該カムの両側において軸方向に離間した中空円筒状の突出部が設けられている。この突出部は、全周にわたって形成された凸部を備えた拡張された軸部分に圧着されている。これについて、この中空円筒状の突出部は十分なベルト厚さを有している必要があるとともに、カムは、数ｍｍの最小ベルト厚さを有している必要がある。
【００１１】
また、特許文献３には、組み立てられたカムシャフトとして形成された、冒頭に記載したような駆動軸が開示されている。このカムシャフトは、カム、スプロケットあるいはベルトプーリ、中間部材を形成する中空軸及びキャップ状のエンドピースを含んで構成されている。これら別々の部材は、組み立てられ、かつ、中心部に作用する引張り要素によって軸方向に保持するように、及び／又は嵌着しつつ保持するように力が加えられる。このようなカムシャフトにおける主な欠点は、このように力が加えられた軸の強度が低い点又は通常エクスパンションボルトである引張り要素に対する高い要求にある。さらに、引張り要素を用いることによって中空軸の少なくとも一部を引張り部材でふさぐ必要があるため、重量及び資材消費が大きくなる。
【００１２】
また、１つの実施形態においては、カムの心合せのためにパイプ状の心合せ部材が用いられている。このパイプ状の心合せ部材は、適当なはめあいでカムに設けられているとともに、その両側にはカムから突出する嵌着部を備えている。そして、この嵌着部により、近傍に位置する中空軸の端部を収容し、カムの心合せ部材によって中空軸及び該中空軸に対するカムの心合せがなされる。なお、請求項１の前提部における「機能部材」は、カム及び心合せ部材を意味している。
【００１３】
特許文献４には、複数のカムが、それらの間に配置されたスペーサスリーブによってカムシャフトに結合されているものが開示されている。この結合されたカム及びスペーサスリーブは、エンドスリーブ間で軸方向にはめ込まれている。
【００１４】
また、特許文献５には、冒頭に記載したような駆動軸が開示されている。この駆動軸は複数の軸部分から形成されたカムシャフトであり、機能部材である複数のセラミックス製のカムシャフト部分は、中空軸を介して互いに結合されている。また、機能部材における嵌着部は、締まりばめ部を形成しつつ中空軸の開口部に嵌着されている。さらに、回転を阻止するために、球状部材を用いるか、又は嵌着部を多角形状に形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】独国特許第４１２１９５１号明細書
【特許文献２】特開２００４−０１１６９９号公報
【特許文献３】独国特許出願公開第１９８３７３８５号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第０９６９２１６号明細書
【特許文献５】米国特許第４６３８６８３号明細書
【特許文献６】独国特許出願公開第１９９２５０２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的とするところは、少なくとも２つの中空軸の間に配置された作用部の範囲において該作用部の外径を少なくともその周の一部について幅狭に維持することが可能な駆動軸を提供することにある。そして、このような駆動軸によれば、駆動軸を、簡易で強固であり、かつ、軽量に形成することが可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するため、本発明は、冒頭に記載したような駆動軸において、第１及び第２の嵌着部の外面、及び／又は第１及び第２の中空軸それぞれの開口部の内壁部における締まりばめ部が形成される領域に突起部を設けたことを特徴としている。
【００１８】
また、本発明による駆動軸においては、機能部材の嵌着部は中空軸の開口部に圧入されるため、この嵌着部は、締まりばめにより、あるいは締まりばめ部を形成しつつ複数の中空軸の開口部に保持されることになる。なお、駆動軸の軸方向に前記圧入がなされるため、この圧入を「長手方向の締まりばめ」ということもできる。そして、これにより、複数の中空軸は、機能部材を介して互いに結着される。
【００１９】
また、少なくとも１つの作用部は、駆動軸と共に回転して該駆動軸の回転を伝達する伝達要素（特にカム又は歯車）として形成されている。さらに、少なくとも１つの作用部を、例えば駆動軸を支持する軸受部分、センサリング、駆動軸を駆動する駆動ホイールなどとして形成してもよい。
【００２０】
本発明の一実施形態においては、駆動軸をカムシャフトとして形成するとともに、作用部としての少なくとも１つの機能部材を、少なくとも１つのカム又は偏心板を備える構成としている。
【００２１】
本発明の別の実施形態においては、駆動軸を例えば歯車軸（ギヤホイールシャフト）として形成するとともに、該歯車軸において、作用部としての少なくとも１つの機能部材を、少なくとも１つの歯車を備える構成とするか、又は調整軸として形成している。
【００２２】
また、第１及び第２の中空軸の長手軸は駆動軸の回転軸と一致するようになっており、特に、これら第１及び第２の中空軸は同様の内径及び外径を有している。なお、嵌着部の長手軸も駆動軸の回転軸と一致させるようにするのが望ましい。
【００２３】
また、中空軸の開口部内で締まりばめによって保持されている機能部材の各嵌着部は、その外面に突起部（特に隆起部、ウェブ、ノッチ部など）を備えていると好ましい。ここで、この突起部の高さを、０．０３〜０．４ｍｍとするのが好ましい。さらに、このような突起部に加えて、又はこのような突起部に代えて、ピンを収容する中空部の壁面部に突起部（特に隆起部、ウェブ、ノッチ部など）を設けてもよい。そして、ここでも、この突起部の高さを０．０３〜０．４ｍｍとするのが好ましい。
【００２４】
そして、転造加工又はローレット加工のような加工プロセスにより、ピンや、場合によっては中空部の内面にも突起部が形成される。これにより、材料が硬化され、切りくずの削減及び結着性の向上を図ることが可能である。
【００２５】
本発明の一実施形態においては、嵌着部の外形が、外側の突起部、端部の面取り部、その他の変形部を除いて、略円筒状に形成されている。また、中空軸における開口部も、これにおける少なくとも嵌着部を収容する領域（好ましくは全長にわたる領域）において、場合により設けられる突起部、端部の面取り部、その他の変形部を除いて、略円筒状に形成されている。なお、中空軸外部のジャケット面も、突起部、面取り部、その他の変形部を除いて、略円筒状に形成されている。
【００２６】
ところで、突起部の変形加工の前に、円筒状に形成された中空部の内径を円筒状のピンの外径よりもわずかに大きく形成されているため、両部材が隙間をもって互いに嵌入され、両部材のうち少なくともいずれかに形成される突起部に関連した径の拡大あるいは径の縮小により、締まりばめに必要な部分的な締めしろが形成される。そして、これにより、中空部における円筒状の内面部とピンにおける円筒状の外面部の間の形状、サイズ及び位置の差を補正することが可能となる。さらに、接合する部材に対する相互の調整が容易となる。
【００２７】
また、接合は、ピンが嵌入される相手方の外径がほとんど拡大されないように調整されている。このとき、外径の拡大量は、０．２ｍｍより小さく、特に好ましくは０．０５ｍｍより小さく調整される。これにより、接合部に一定の外径が要求される場合に避けるべき体積の増大を減少させることが可能であるとともに、中空部の内壁部における亀裂発生の危険性を低減することも可能であり、接合強度が保証されることになる。なお、このような利点は、ピン及び中空部が非円筒状に形成されている場合であっても得られるものである。そして、このような場合には、非円形の周囲形状であることによりノッチ効果及び亀裂が生じ易いため、径の拡大を抑えることがより重要となっている。
【００２８】
また、本発明の好ましい実施形態は、複数の中空軸について、互いに対向する端部及び／又は嵌着部の端部に面取り部を設けたことを特徴としている。
【００２９】
そして、各嵌着部と各中空軸の間に形成された締まりばめ部は、軸方向（＝駆動軸の軸方向）に対して少なくとも摩擦力によって保持するように形成されている。ここで、弾性復帰力は、更に、例えば中空軸における開口部の内壁部に設けられつつ軸方向に延在する突起部の一部の応力を除去することで、軸方向に嵌着する接合部材に対して作用する。ここで、前記突起部の一部は、中空部の内側における嵌着部の嵌入方向に関して、嵌着部の外面に設けられつつ周方向に延在する突起部の後方に位置している。
【００３０】
各中空軸における各嵌着部は、周方向（トルク伝達方向についての周方向）において、締まりばめ部により少なくとも摩擦力により保持されている。ここで、このような接合部を更に嵌着によって形成するのが好ましい。これは、例えば、嵌着部の外面において軸方向に延在する突起部及び／又は中空軸における開口部を包囲する壁面部において軸方向に延在する突起部により、締まりばめ部において達成される。ここで、この突起部は、締まりばめ部の形成時に、締まりばめ部を介して接合された他の部材に対して食い込んで形成されるか、あるいは刻設される。そして、ここで形成される凹部は、切削（又は切削であってもわずか）ではなく、完全に又は少なくとも大部分が材料を押し込むことによって形成されている。
【００３１】
本発明の一実施形態によれば、機能部材は、駆動軸の回転軸に対して同軸であり、かつ、第１及び第２の嵌着部を有する軸部を含んで構成されている。そして、作用部及び軸部は、別々の加工プロセスによって生産されるとともに、作用部は、少なくとも回転不能に軸部に固設されている。ここで、軸部を、作用部における開口部を貫通させるのが好ましい。
【００３２】
また、作用部の軸部への固設は、組み立てられたカムシャフトにおいてカムを支持軸に取り付ける場合に知られている、摩擦による結合、形状による結合及び／又は流動媒体による結合により行うことができる。特に、このような結合は、締まりばめによってなされるのが好ましい。このような締まりばめについては、ここでも各嵌着部と各中空軸との間の締まりばめとの関連において上述した形成形態が問題となる。締まりばめ部を、支持軸に嵌着されたカムを備えたカムシャフトとして知られているように（例えば上述した従来技術のように）形成することが考えられる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、少なくとも２つの中空軸の間に配置された作用部の範囲において該作用部の外径を少なくともその周の一部について幅狭に維持することが可能であるとともに、駆動軸を、簡易で強固であり、かつ、軽量に形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】カムとして形成した作用部の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】ディスクあるいは偏心板として形成した作用部を示す側面図である。
【図３】従来技術におけるカムシャフトの長手方向断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る、カムを備えたカムシャフトの中央部の断面図である。
【図５】カムシャフトの横方向断面図である（図４におけるＢ−Ｂ断面）。
【図６ａ】嵌着前の軸部と機能部材におけるカムとを示す斜視図である。
【図６ｂ】結合前の機能部材と第１及び第２の中空軸とを示す斜視図である。
【図６ｃ】結合後の状態を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る、カムを備えたカムシャフトの中央部の断面図である。
【図８】カムシャフトの横方向断面図である（図７におけるＢ−Ｂ断面）。
【図９】結合後の状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る、カムを備えたカムシャフトの中央部の断面図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る、カムを備えたカムシャフトの中央部の断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る、カムを備えたカムシャフトの中央部の断面図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る、カムを備えたカムシャフトの中央部の断面図である。
【図１４】本発明の第７の実施形態に係る、カムを備えたカムシャフトの中央部の断面図である。
【図１５】本発明の第８の実施形態に係る、カムを備えたカムシャフトの中央部の断面図である。
【図１６】図１５におけるＣ−Ｃ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３６】
図１にはカムシャフトの作用部分の例としてカムノーズ部を備えたカム２ａが示されており、カム従動体と接触するカム２ａの作用面４は、基底円形領域６とカムノーズ部を有している。ここで、カム２ａは内径８を有する貫通孔Ａを備えており、カム２ａの外径と内径８の基底円形領域６における差をベルト幅７、接続幅又は最小ベルト厚さという。なお、貫通孔Ａの内壁部５は、平滑に形成されているか、又は、例えば軸方向に延在する歯を備えて形成されている。
【００３７】
また、貫通孔Ａは、後述するとおり、カム２ａを軸方向に圧入して固定するのを改善又は容易にするために面取り部９（図３）を備えており、この面取り部９の開口部は、貫通孔Ａの内径８よりもわずかに大きく設定されている。そして、この貫通孔Ａは、内壁部５、設けられるのが好ましい面取り部９及び場合によっては設けられる他の変形部（不図示）における突起部を除いて、略円筒状に形成されている。
【００３８】
図２にはカムシャフトの作用部の他の実施形態としてディスク又は偏心板で形成されたカム２ｂが示されており、このカム２ｂの基底円形領域６は、比較的（図１のものと比較して）小さく設定されている。このカム２ｂも貫通孔Ａを有しており、その内壁部は、カム２ａと同様に形成されている。また、この図２にも貫通孔Ａの内径８及びベルト幅７が記載されている。なお、このようなディスク又は偏心板としてのカム２ｂを備えたカムシャフトを偏心軸ともいう。
【００３９】
分かりやすさのために、図３には、例えば特許文献１及び特許文献６に開示されているような従来のカムシャフトが概略的に示されている。このカムシャフトは、中空軸として形成された支持軸３及び軸中心線１１を含んで構成されている。さらに、このカムシャフト上には、例えばカムノーズ部を有する図１に示すものに対応するカム２ａ又はディスク若しくは偏心板として、図２に対応するカム２ｂである複数の作用部２が固定されている。
【００４０】
これら作用部２は支持軸３の一部に圧入嵌合され、この箇所で、支持軸３は、らせん状に展延されることで周方向に広がっている。そして、作用部２の基底円形領域６の外径は、支持軸３の外径１９に作用部２のベルト幅７を加えたものとなっている。なお、基底円形領域６に対するカムノーズ部の高さ又は基底円形領域６に対する偏心板突出部の高さから外径の最大値が決定される。
【００４１】
また、図３に示すカムシャフトには、他の作用部として、直径１０を有し、かつ、駆動部材２１を備えた軸受が設けられている。さらに、その他の作用部として、アキシャルベアリングディスク、センサリング、カムシャフトタイミングアジャスタなどが考えられる。なお、このような他の作用部も同様に軸方向へ支持軸３へ圧入嵌合される。
【００４２】
＜実施の形態１＞
本発明の第１の実施形態は図４〜図６ｃに記載されており、同要素には同符号を付して示されている。図４〜図６ｃにはカムシャフトの形状に形成された駆動軸の軸部分が示されており、この軸部分には、カムとして形成された作用部２が設けられている。このカムシャフトは、カムが設けられた軸部分について、図４〜図６ｃに示すように形成することが可能である。なお、他の軸方向延長部は、例えば図３に示すような、従来どおりのものとすることができる。
【００４３】
図４〜図６ｃに示す本実施の形態において、作用部２を形成するカムは、図１に示すものと同様であり、図３に示すものと比較して小さな直径を有している。また、カムシャフトは、図４〜図６ｃに示す軸部分において第１の中空軸３ａ及び第２の中空軸３ｂを含んで構成されている。これら第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂは軸中心線１１方向に互いに離間しつつ同軸に配置されており、これらの軸中心線１１とカムシャフトの軸が一致するとともに、好ましくは内径及び外径についても同様に形成されている。
【００４４】
これら第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂは、機能部材１３を介して互いに固着されており、相対的な回転及び軸方向への摺動がなされないようになっている。本実施の形態において、機能部材１３は、作用部２とは別の加工プロセスにより製造され、かつ、「補助軸」として形成された軸部１２とを含んで構成されている。この軸部１２は、図示では中空軸として形成されているが、中実軸としてもよい。また、第１の中空軸３ａと第２の中空軸の間の軸上に配置された作用部２は、軸部１２に少なくとも回転不能に、好ましくは軸方向へ摺動不能に結合されている。すなわち、作用部２は、全体として軸部１２に固着されている。また、作用部２を、図示のとおり第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの端面に接するか、又はこれらから離間させて設けることもできる。
【００４５】
例えば、従来のカムシャフトにおけるカムと支持軸の間の結合部のように（図３）、作用部２と軸部１２の間の結合部を軸方向の締まりばめ（嵌着）部として形成することが考えられる。特に、作用部２を有する締まりばめ部における軸部１２は、例えば隆起部、ウェブ、ノッチ部などである複数の突起部２２を備えている。作用部２の嵌着時には、これら突起部２２が変形し、強固かつ確実な嵌着がなされることになる。
【００４６】
これら突起部２２は全周にわたってらせん状又はリング状に形成されており、これら突起部２２を、押込み部又はリング状の溝部ということもできる。また、これら突起部２２を、例えば軸方向に延在させるなど、異なる形態とすることも考えられる。このような軸方向に延在する突起部２２を、軸方向の溝部ということもできる。さらに、軸方向に対して斜めに形成された隆起部、ウェブ、ノッチ部などの突起部（例えばダイヤモンド型のローレット部）を設けてもよい。
【００４７】
また、突起部２２は、特に、ねじ切りタップのような回転工具によって、材料を押し込むことで形成されている。このように押し込んで形成することで、切りくずの削減を図ることが可能であるとともに、結合性を向上させることが可能である。
【００４８】
また、軸部１２における上記突起部２２に加えて、又はこれに代えて、カムの貫通孔Ａにおける内壁部５に突起部を設けることもでき、このような突起部は、軸部１２の外面における嵌着領域に形成される上述の突起部と同様に形成される。貫通孔Ａの内壁部におけるこのような突起部の好ましい形態として、軸方向に延在する歯が考えられる。このような歯によって、作用部２の嵌着時に、この嵌着領域に溝が形成され、この溝により、作用部２と軸部１２が相対回転せずに結着されることとなる。なお、特に、このような溝は、作用部２の嵌着時に、切りくずを全く出さないか又は出してもわずかであり、完全に又は少なくとも大部分が押し込みによって形成される。
【００４９】
ところで、カムの貫通孔Ａの直径は軸部１２の外径よりもわずかに大きく設定されていて、両者の間に隙間が形成されることにより、これらが相対的に移動するようになっている。このとき、カムの貫通孔Ａと軸部１２の少なくともいずれかにおける突起部２２の係合部に関係する直径拡大又は直径縮小により、締まりばめに必要な部分的な締めしろが形成される。
【００５０】
これにより、カムの貫通孔Ａ及び軸部１２の外面の形成に対する公差を調整することが可能であるとともに、カムの貫通孔Ａと軸部１２の結合を、カムの外径の拡大をほぼ防止するように調整することも可能である。このとき、このカムの外径の拡大量は、０．２ｍｍより小さく、特に０．０５ｍｍより小さくするのが望ましい。これにより、貫通孔Ａの内壁部５に亀裂の生じる危険性が低減され、高い結合強度が得られる。
【００５１】
また、軸部１２は、その軸端部１２ａにおいて第１の中空軸３ａの開口部１４へ突出しているとともに、軸端部１２ｂにおいて第２の中空軸３ｂの開口部１４へ突出している。ここで、軸端部１２ａ，１２ｂは、これらを収容する第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの端部にそれぞれ嵌着されている。そのため、軸端部１２ａ，１２ｂは、軸方向に変位及び回転しないよう第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂにそれぞれ結合されている。なお、嵌着部は、軸端部１２ａ，１２ｂをそれぞれ第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの軸方向へ嵌入することにより形成される。
【００５２】
また、軸端部１２ａ，１２ｂには複数の突起部２３が形成されており、この突起部２３は各軸端部１２ａ，１２ｂの開口部１４への嵌入時に変形し、強固かつ確実な嵌着がなされることになる。なお、突起部２３を例えば隆起部、ウェブ、ノッチ部などとして形成してもよく、１つの形態として、この突起部２３を周方向に設けることが考えられる。ここで、この突起部２３をリング状又はらせん状に形成することができ、このような突起部２３を、押込み部又はリング状の溝部ということができる。
【００５３】
また、隆起部、ウェブ、ノッチ部などで形成された突起部２３を、例えば軸方向に延在させるなど、異なる形態とすることも考えられる。このような軸方向に延在する突起部２２を、軸方向の溝部ということもできる。さらに、軸方向に対して斜めに形成された隆起部、ウェブ、ノッチ部などの突起部（例えばダイヤモンド型のローレット部）を設けてもよい。
【００５４】
これら突起部２３は、特にねじ切りタップのような回転工具によって、材料を押し込むことで形成されている。このように押し込んで形成することで、切りくずの削減を図ることが可能であるとともに、結合性を向上させることが可能である。
【００５５】
また、軸端部１２ａ，１２ｂにおける上記突起部２３に加えて、又はこれに代えて、開口部１４の内壁部における軸端部１２ａ，１２ｂとの嵌着領域の少なくとも一部に突起部を設けることもでき、このような突起部は、軸端部１２ａ，１２ｂの外面における嵌着領域に形成される上述の突起部と同様に形成される。開口部１４の内壁部におけるこのような突起部の好ましい形態として、軸方向に延在する歯が考えられる。このような歯によって、軸端部１２ａ，１２ｂの嵌着時に、この嵌着領域に溝が形成され、この溝により、軸端部１２ａ，１２ｂと第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂが相対回転せずに結着されることとなる。なお、特に、このような溝は、軸端部１２ａ，１２ｂの嵌着時に、切りくずを全く出さないか又は出してもわずかであり、完全に又は少なくとも大部分が押し込みによって形成される。
【００５６】
ところで、第１及び第２の中空部３ａ，３ｂそれぞれの開口部１４の直径は各軸端部１２ａ，１２ｂの外径よりもわずかに大きく設定されていて、両者の間に隙間が形成されることにより、これらが相対的に移動するようになっている。このとき、軸端部１２ａ，１２ｂと開口部１４の少なくともいずれかにおける突起部２３の係合部に関係する直径拡大又は直径縮小により、締まりばめに必要な部分的な締めしろが形成される。
【００５７】
これにより、第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの内面の形成及び軸端部１２ａ，１２ｂの外面の形成に対する公差を調整することが可能でありとともに、軸端部１２ａ，１２ｂと第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの結合を、各軸端部１２ａ，１２ｂを収容する第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの外径の拡大をほぼ防止するように調整することも可能である。このとき、第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの外径の拡大量は、０．２ｍｍより小さく、特に０．０５ｍｍより小さくするのが望ましい。これにより、第１及び第３の壁面に亀裂の生じる危険性が低減され、高い結合強度が得られる。
【００５８】
ところで、図４〜図６ｃに示す本実施の形態において、作用部２が図３に示す従来のカムシャフトにおけるものと同様のベルト幅７を有しているとすれば、基底円形領域６でのカムシャフトの外径は、従来のカムシャフトに比して、第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの壁厚分だけ小さいものとなる。さらに、カムノーズ領域の外径についても、第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの壁厚分だけ小さいものとなる。なお、図４〜図６ｃに示す本実施の形態においては、作用部２の基底円形領域６における外径は、第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの外径よりも小さくなっている。
【００５９】
そして、図６ａ〜図６ｃには製作過程が示されており、まず、突起部２２が、軸部１２の外面における作用部２を固定する軸方向領域及び／又はカムの貫通孔Ａにおける内壁部５に形成される。次に、作用部２が軸方向に軸部１２へ嵌着され、つづいて、突起部２３が、軸端部１２ａ，１２ｂ並びに／又は第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの開口部１４の内壁部における軸端部１２ａ，１２ｂを収容する部分に形成される。なお、この状態は、図６ｂに示されている。最後に、軸端部１２ａ，１２ｂが第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの端部へ嵌入される（図６ｃ参照）。
【００６０】
なお、上記と異なる製作過程も考えられ、例えば、作用部２の嵌着前に突起部２３を軸端部１２ａ，１２ｂのいずれかに形成し、突起部２３が形成された軸端部１２ａ又は１２ｂとは反対側から作用部２を取り付けることができる。さらに、突起部２２の外径を突起部２３の外径よりも大きく設定し、作用部２の内径を突起部２３の外径よりも大きくするか、又は突起部２２の外径よりも小さくすることが考えられる。また、作用部２の内径を、突起部を内壁部５に設けた後に形成してもよい。この場合、軸部１２における突起部２２，２３を、嵌着前に変形させることもできる。
【００６１】
また、作用部２を、図２に示すように、例えばディスク又は偏心板で形成されたカム２ｂとして形成することが考えられる。さらに、作用部を、カムシャフトの他の作用部であるカムとして、例えば、軸受、中央部に設けられた駆動部材、アキシャルベアリングディスク、センサリング又はカムシャフトタイミングアジャスタとすることが考えられる。
【００６２】
＜実施の形態２＞
図７〜図９に示す本実施の形態は、上記実施の形態１とは、作用部２の基底円形領域６における外径が第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの外径より大きく設定されている点でのみ相違する。
【００６３】
しかして、本発明は、作用部２（特にカム）が、中間室を備えることなく第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂに同一平面上で結合する場合や、作用部２と中空軸端部との間に軸方向の隙間が設けられる場合にも適用することが可能である。図４には、作用部２が軸方向の隙間を空けずに第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂに接触している実施形態が具体的に示されている。なお、図７には、軸方向のわずかな隙間が示されている。
【００６４】
＜実施の形態３＞
図１０に示す本実施の形態は、図７〜図９に示す実施の形態とは、機能部材１３が、軸方向に互いに離間しつつ共通の軸部１２上に設けられた２つの作用部２（例えばカムノーズ部を備えたカム２ａ又はディスク若しくは偏心板で形成されたカム２ｂ）を含んで構成されている点で相違する。
【００６５】
ここで、軸端部１２ａ，１２ｂは、上述のとおり、それぞれ第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂに嵌着されている。また、作用部２の軸部１２への嵌着も、上述のとおりなされる。これら２つの作用部２は、第１の中空軸３ａと第２の中空軸３ｂの軸方向中間部に、それぞれ第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの端面に接触しつつ設けられている。
【００６６】
＜実施の形態４＞
図１１に示す本実施の形態は、図１０に示す実施の形態とは、軸部１２が２つの作用部２の間に径方向に拡大した径方向拡大部１２ｃを備えている点でのみ相違する。この径方向拡大部１２ｃは駆動軸に対する特別な機能を担うものであり、この径方向拡大部１２ｃが形成されている領域は、内燃エンジンへの組付時に駆動軸の締結、位置決め又は支持をするための工具の作用部として機能するよう六角形に形成されている。これに代えて、又はこれと組み合わせて、一方で第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂに作用部２を接触させることにより、また他方で径方向拡大部１２ｃにより、当該作用部２の軸方向への変位が（嵌着による保持に加えて）防止されることとなる。なお、ここでも軸部１２は中空に形成されているが、中実に形成してもよい。
【００６７】
＜実施の形態５＞
図１２に示す本実施の形態は、図７〜図９に示す実施の形態とは、機能部材１３が一体に形成されている点で相違する。
【００６８】
すなわち、この機能部材１３の軸方向中心部において、当該機能部材１３の一部が作用部２を形成している。この作用部２は、例えば、カム状又はディスク状若しくは偏心板状の作用面４を備えている。また、機能部材１３における作用部２は第１の中空軸３ａと第２の中空軸３ｂの間に配設されているとともに、機能部材１３は、第１及び第２の嵌着部１３ａ，１３ｂを備えている。これら第１及び第２の嵌着部１３ａ，１３ｂはそれぞれ第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂと嵌着されており、このような機能部材１３は、例えば焼結、鍛造などの機械加工によって製造される。
【００６９】
＜実施の形態６＞
図１３に示す本実施の形態は、図１２に示す実施の形態とは、一体的に形成された機能部材１３が第１の中空軸３ａと第２の中空軸３ｂの間に互いに離間した２つの作用部２を含んで構成されている点で相違する。これら２つの作用部２は、軸方向に延在しつつ第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂと同軸に配置された接続部１３ｃによって互いに結合されている。
【００７０】
＜実施の形態７＞
本実施の形態が図１４に示されており、ここでは、駆動軸が少なくとも１つの歯車状の作用部２を含んで構成されている。この歯車は歯１７及びこれら歯１７の間に配置された基礎部１６を有しており、歯車状に形成された作用部２は、ここでも機能部材１３の一部を構成している。そして、この機能部材１３によって、同軸で、かつ、好ましくは同じ内径及び外径を有する第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂが互いに強固に結合されている。なお、この機能部材１３並びに第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂは、それぞれ別の加工プロセスにより製造される構成部材である。
【００７１】
また、機能部材１３は、歯車状の作用部２のほかに、本実施の形態では例えば中実に形成された軸部１２を備えており、この軸部１２上には歯車状の作用部２が相対回転しないよう、かつ、軸方向へ移動しないよう嵌着されて固定されている。このような嵌着部については、これを、作用部２を軸部１２に固定する、上述したような態様で行えばよい。さらに、中実に形成された軸部１２は第１及び第２の軸端部１２ａ，１２ｂを有しており、これら第１及び第２の軸端部１２ａ，１２ｂを介して、軸部１２が第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの端部で嵌着されて支持されることになる。なお、この嵌着部を、上述のような構造とすることが考えられる。
【００７２】
さらに、本実施の形態における嵌着部は、ピン１８によって第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂに対して固定されている。このピン１８は、軸部１２における径方向開口部並びに第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの径方向開口部を貫通して設けられている。このような径方向開口部は、第１及び第２の軸端部１２ａ，１２ｂ並びにこれら第１及び第２の軸端部１２ａ，１２ｂを収容する第１及び第２の中空軸３ａ，３ｂの端部における変形部材を形成している。
【００７３】
＜実施の形態８＞
図１５及び図１６に示す本実施の形態は、図１４に示す実施の形態とは、ピン１８が設けられておらず、機能部材１３が中実ではなく中空の軸部１２を備えている点で相違している。
【００７４】
なお、本発明においては、機能部材を、例えば摩擦車などの伝達部材として駆動軸の中空軸に結合してもよい。
【符号の説明】
【００７５】
２          作用部
２ａ，２ｂ  カム
３          支持軸
３ａ        第１の中空軸
３ｂ        第２の中空軸
４          作用面
５          内壁部
６          基底円形領域
７          ベルト幅
８          内径
９          面取り部
１０        軸受の直径
１１        回転軸
１２        軸部
１２ａ，１２ｂ  軸端部
１２ｃ      径方向拡張部
１３        機能部材
１３ａ      第１の嵌着部
１３ｂ      第２の嵌着部
１３ｃ      接続部
１４        開口部
１６        基礎部
１７        歯
１８        ピン
１９        外径
２０        軸受
２１        駆動部材
２２        突起部
２３        突起部
Ａ          貫通孔
【図１】
2010525244.tif 000003
【図２】
2010525244.tif 000004
【図３】
2010525244.tif 000005
【図４】
2010525244.tif 000006
【図５】
2010525244.tif 000007
【図６ａ】
2010525244.tif 000008
【図６ｂ】
2010525244.tif 000009
【図６ｃ】
2010525244.tif 000010
【図７】
2010525244.tif 000011
【図８】
2010525244.tif 000012
【図９】
2010525244.tif 000013
【図１０】
2010525244.tif 000014
【図１１】
2010525244.tif 000015
【図１２】
2010525244.tif 000016
【図１３】
2010525244.tif 000017
【図１４】
2010525244.tif 000018
【図１５】
2010525244.tif 000019
【図１６】
2010525244.tif 000020
【国際調査報告】
2010525244.tif 000021
2010525244.tif 000022
2010525244.tif 000023
2010525244.tif 000024
2010525244.tif 000025
2010525244.tif 000026