(57)【要約】【課題】  シャフトとカム駒の軸孔の係合が、シャフトの周方向及びシャフトの軸線方向の双方に強いカムシャフトを提供することを目的とする。【解決手段】  シャフト２と、シャフト２と係合する軸孔４を有するカム駒３と、を備え、カム駒３の軸孔４にシャフト２を貫通させ、バルジ加工によりシャフト２を拡径させてカム駒３とシャフト２とを係合するカムシャフトにおいて、カム駒３の軸孔４の軸線方向及び周方向に複数の凹部３ｂを形成すると共に、シャフト２の外周の軸線方向及び周方向に複数の凸部３ａを形成し、バルジ加工によるシャフト２の拡径によって、カム駒３の凹部３ｂとシャフト２の凸部２ａが変形係合した。【選択図】図１
2007298077.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト（２）と、
前記シャフト（２）と係合する軸孔（４）を有するカム駒（３）と、を備え、
前記カム駒（３）の軸孔（４）に前記シャフト（２）を貫通させ、バルジ加工により該シャフト（２）を拡径させて該カム駒（３）と該シャフト（２）とを係合するカムシャフトにおいて、
前記カム駒（３）の軸孔（４）の軸線方向及び周方向に複数の凹部（３ｂ）を形成すると共に、前記シャフト（２）の外周の軸線方向及び周方向に複数の凸部（３ａ）を形成し、
バルジ加工による該シャフト（２）の拡径によって、前記カム駒（３）の凹部（３ｂ）と前記シャフト（２）の凸部（２ａ）が変形係合したことを特徴とするカムシャフト。
【請求項２】
シャフト（２）と、
前記シャフト（２）と係合する軸孔（４）を有するカム駒（３）と、を備え、
前記カム駒（３）の軸孔（４）に前記シャフト（２）を貫通させ、バルジ加工により該シャフト（２）を拡径させて該カム駒（３）と該シャフト（２）とを係合するカムシャフトにおいて、
前記カム駒（３）の軸孔（４）の軸線方向及び周方向に複数の凸部（３ａ）を形成すると共に、前記シャフト（２）の外周の軸線方向及び周方向に複数の凹部（２ｂ）を形成し、
バルジ加工による該シャフト（２）の拡径によって、前記カム駒（３）の凸部（３ａ）と前記シャフト（２）の凹部（２ｂ）が変形係合したことを特徴とするカムシャフト。
【請求項３】
前記変形係合前に前記シャフト（２）の外周に形成される複数の凸部（２ａ）の形状と前記カム駒（３）の軸孔（４）に形成される複数の凹部（３ｂ）の形状が異なることを特徴とする請求項１に記載のカムシャフト。
【請求項４】
前記変形係合前に前記シャフト（２）の外周に形成される複数の凹部（２ｂ）の形状と前記カム駒（３）の軸孔（４）に形成される複数の凸部（３ａ）の形状が異なることを特徴とする請求項２に記載のカムシャフト。
【請求項５】
前記変形係合前に前記シャフト（２）の外周に形成される複数の凸部（２ａ）及び複数の凹部（２ｂ）がランダムに設けられることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のカムシャフト。
【請求項６】
前記変形係合前に前記カム駒（３）の軸孔（４）に形成される複数の凸部（３ａ）及び複数の凹部（３ｂ）がランダムに設けられることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のカムシャフト。
【請求項７】
前記変形係合前に前記シャフト（２）に形成される複数の凸部（２ａ）及び複数の凹部（２ｂ）、若しくは前記カム駒（３）の軸孔（４）に形成される複数の凸部（３ａ）及び複数の凹部（３ｂ）がショットピーニングにより形成されることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のカムシャフト。
【請求項８】
前記変形係合前に前記カム駒（３）の軸孔（４）に形成される凹部（３ｂ）は、凹部開口（５）から内部（６）に向かって空間（Ｓ）が狭くなることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のカムシャフト。
【請求項９】
前記変形係合前に前記シャフト（２）に形成される凹部（２ｂ）は、凹部開口から内部に向かって空間が狭くなることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載のカムシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等のエンジンに使用されるカムシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、組立式のカムシャフトにおいてカム駒をシャフトに固定する場合に、カム駒に軸線方向に貫通する軸孔を設けると共に、管状のシャフトの外周に平目若しくはアヤ目のローレット加工、サンドブラスト加工、或いは高強度な微細粒子の塗布によって凹凸を形成し、そのシャフトをカム駒の軸孔に貫通後、シャフトをマンドレルにより拡径してカム駒をシャフトに係合する技術が特許文献１に記載されている。また、この特許文献１の図４には、カム駒の軸孔に軸線方向に延びる溝（スキャロップ）を複数設け、管状のシャフトの外周に同様の加工を施して、そのシャフトを拡径して、カム駒をシャフトに係合する技術についても記載されている。
【特許文献１】特許第３４３３５９１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記カム駒に軸線方向に貫通する軸孔を設けると共に、管状のシャフトの外周に平目若しくはアヤ目のローレット加工、サンドブラスト加工、或いは高強度な微細粒子の塗布によって凹凸を形成し、そのシャフトをカム駒の軸孔に貫通後、シャフトをマンドレルにより拡径してカム駒をシャフトに係合する技術においては、カム駒の表面が滑らかに形成されているため、マンドレルによりシャフトを拡径した場合においても、シャフトの外周の凹凸がカム駒の軸孔に食い込みにくく、シャフトとカム駒の係合が弱いという欠点があった。
【０００４】
また、上記カム駒の軸孔に軸線方向に延びる溝（スキャロップ）を設け、外周に凹凸を形成したシャフトを拡径して、カム駒をシャフトに固定する技術においては、シャフト外周の平目、アヤ目、又はサンドブラスト加工、或いは高強度な微細粒子の塗布による凸部がカム駒の軸孔の溝に食い込むため、シャフトの周方向に対するシャフトとカム駒の滑り防止効果は増大するという利点はある。
【０００５】
しかし、軸孔の溝は、軸孔の軸線方向に平行に形成されているため、シャフトの軸線方向に対する、シャフトとカム駒の抜け荷重については小さいという欠点が、依然として解決されないままであった。
【０００６】
そこで、本発明は、シャフトとカム駒の軸孔の係合が、シャフトの周方向及びシャフトの軸線方向の双方に強いカムシャフト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】
【０００７】
本発明のカムシャフトは、シャフトと、シャフトと係合する軸孔を有するカム駒と、を備え、カム駒の軸孔にシャフトを貫通させ、バルジ加工によりシャフトを拡径させてカム駒とシャフトとを係合するカムシャフトにおいて、カム駒の軸孔の軸線方向及び周方向に複数の凹部を形成すると共に、シャフトの外周の軸線方向及び周方向に複数の凸部を形成し、バルジ加工によるシャフトの拡径によって、カム駒の凹部とシャフトの凸部が変形係合したことを第１の特徴とする。
【０００８】
本発明のカムシャフトは、シャフトと、シャフトと係合する軸孔を有するカム駒と、を備え、カム駒の軸孔にシャフトを貫通させ、バルジ加工によりシャフトを拡径させてカム駒とシャフトとを係合するカムシャフトにおいて、カム駒の軸孔の軸線方向及び周方向に複数の凸部を形成すると共に、シャフトの外周の軸線方向及び周方向に複数の凹部を形成し、バルジ加工によるシャフトの拡径によって、カム駒の凸部とシャフトの凹部が変形係合したことを第２の特徴とする。
【０００９】
本発明のカムシャフトは、変形係合前にシャフトの外周に形成される複数の凸部の形状とカム駒の軸孔に形成される複数の凹部の形状が異なることを第３の特徴とする。
【００１０】
本発明のカムシャフトは、変形係合前にシャフトの外周に形成される複数の凹部の形状とカム駒の軸孔に形成される複数の凸部の形状が異なることを第４の特徴とする。
【００１１】
本発明のカムシャフトは、変形係合前にシャフトの外周に形成される複数の凸部及び複数の凹部がランダムに設けられることを第５の特徴とする。
【００１２】
本発明のカムシャフトは、変形係合前にカム駒の軸孔に形成される複数の凸部及び複数の凹部がランダムに設けられることを第６の特徴とする。
【００１３】
本発明のカムシャフトは、変形係合前にシャフトに形成される複数の凸部及び複数の凹部若しくは，カム駒の軸孔に形成される複数の凸部及び複数の凹部がショットピーニングにより形成されることを第７の特徴とする。
【００１４】
本発明のカムシャフトは、変形係合前にカム駒の軸孔に形成される凹部は、凹部開口から内部に向かって空間が狭くなることを第８の特徴とする。
【００１５】
本発明のカムシャフトは、変形係合前にシャフトに形成される凹部は、凹部開口から内部に向かって空間が狭くなることを第９の特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の特徴のカムシャフトによれば、カム駒の軸孔の軸線方向及び周方向に複数の凹部を形成すると共に、シャフトの外周の軸線方向及び周方向に複数の凸部を形成し、バルジ加工によるシャフトの拡径によって、カム駒の凹部とシャフトの凸部が変形係合したため、シャフトとカム駒の軸孔の係合が、シャフトの周方向及びシャフトの軸線方向の双方に強いカムシャフトを提供することができる。
【００１７】
本発明の第２の特徴のカムシャフトによれば、カム駒の軸孔の軸線方向及び周方向に複数の凸部を形成すると共に、シャフトの外周の軸線方向及び周方向に複数の凹部を形成し、バルジ加工によるシャフトの拡径によって、カム駒の凸部とシャフトの凹部が変形係合したため、シャフトとカム駒の軸孔の係合が、シャフトの周方向及びシャフトの軸線方向の双方に強いカムシャフトを提供することができる。
【００１８】
本発明の第３の特徴のカムシャフトによれば、変形係合前にシャフトの外周に形成される複数の凸部の形状とカム駒の軸孔に形成される複数の凹部の形状が異なるため、シャフトに形成される凸部とカム駒の軸孔に形成される凹部の位置決めをする必要がなく、製造時のシャフトとカム駒の係合作業が容易である。また、変形係合前にシャフトの外周に形成される複数の凸部の形状がカム駒の軸孔に形成される複数の凹部の形状に変形係合し、必要十分な係合強度が得られる。
【００１９】
本発明の第４の特徴のカムシャフトによれば、変形係合前にシャフトの外周に形成される複数の凹部の形状とカム駒の軸孔に形成される複数の凸部の形状が異なるため、シャフトに形成される凹部とカム駒の軸孔に形成される凸部の位置決めをする必要がなく、製造時のシャフトとカム駒の係合作業が容易である。また、変形係合前にシャフトの外周に形成される複数の凹部の形状がカム駒の軸孔に形成される複数の凸部の形状に変形係合し、必要十分な係合強度が得られる。
【００２０】
本発明の第５の特徴のカムシャフトによれば、変形係合前にシャフトの外周に形成される複数の凸部及び複数の凹部がランダムに設けられるため、シャフトの凸部の少なくとも一部は、カム駒の凹部と係合し、シャフトとカム駒の係合が強固になる。また、シャフトに形成される凸部とカム駒の軸孔に形成される凹部の位置決めをする必要がなく、製造時のシャフトとカム駒の係合作業が容易である。
【００２１】
本発明の第６の特徴のカムシャフトによれば、変形係合前にカム駒の軸孔に形成される複数の凸部及び複数の凹部がランダムに設けられるため、シャフトの凸部の少なくとも一部は、カム駒の凹部と係合し、シャフトとカム駒の係合が強固になる。また、シャフトに形成される凸部とカム駒の軸孔に形成される凹部の位置決めをする必要がなく、製造時のシャフトとカム駒の係合作業が容易である。
【００２２】
本発明の第７の特徴のカムシャフトによれば、変形係合前にシャフトに形成される複数の凸部及び複数の凹部がショットピーニングにより形成されるため、圧縮量が大きくなり、複数の凸部及び複数の凹部は硬くなる。従って、変形係合後においては、シャフトとカム駒の係合を強くすることができる。
【００２３】
本発明の第８の特徴のカムシャフトによれば、変形係合前にカム駒の軸孔に形成される凹部は、凹部開口から内部に向かって空間が狭くなるため、カム駒の軸孔の凹部開口から内部に向かって空間が同じ場合のシャフトの凸部がカム駒の凹部に進入する深さに比べて、進入する深さが大きくなり、シャフトとカム駒の係合が強くすることができる。
【００２４】
本発明の第９の特徴のカムシャフトによれば、変形係合前にシャフトに形成される凹部は、凹部開口から内部に向かって空間が狭くなるため、シャフトの凹部開口から内部に向かって空間が同じ場合のカム駒の軸孔の凸部がシャフトの凹部に進入する深さに比べて、進入する深さが大きくなり、シャフトとカム駒の係合が強くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
図１乃至図７は本発明の実施例を示すもので、図１は、シャフトとカム駒の変形係合前を表す部分断面側面図、図２は、図１のカム駒が係合されるシャフト表面の拡大図、図３は、図１のシャフトが係合されるカム駒の軸孔表面の拡大図、図４は、シャフトとカム駒の変形係合後を表す部分断面側面図、図５は、図４のカム駒が係合されたシャフト表面の拡大図、図６は、図４のシャフトとカム駒の係合部分の拡大図、図７は、別の実施例のシャフトとカム駒の変形係合後を表す部分断面側面図である。
【００２６】
まず、変形係合前のシャフト２について図１及び図２に基づいて説明する。シャフト２は管状で、カム駒３が係合されるシャフト表面には、ショットピーニングにより形成された複数の凸部２ａ及び凹部２ｂが、各々異なる形状で、しかもシャフト２の軸線方向及び周方向にランダムに形成されている。この複数の凸部２ａ及び凹部２ｂの硬度は、サンドブラストによって複数の凸部２ａ及び凹部２ｂを形成した場合に比べて高い。
【００２７】
続いて変形係合前のカム駒３について図１及び図３に基づいて説明する。カム駒３は、シャフト２を貫通する軸孔４を備えており、軸孔４の表面には、四角錐状の複数の凹部３ｂが、所定の間隔をおいて軸孔４の軸線方向及び周方向に複数形成され、複数の凹部３ｂの間には、複数の凸部３ａが、同様に軸孔４の軸線方向及び周方向に複数形成されている。この凹部３ｂは、軸孔４内に表面に複数の四角錐状の突起を備えるコレットを挿入し、このコレットを拡径することにより形成される。カム駒３の軸孔４の表面硬度は、ショットピーニング後においても、シャフト２の表面硬度より高く設定されている。また、係合前のカム駒３の軸孔４とシャフト２とは、所定の隙間Ｍを有し配置される。
【００２８】
次に変形係合後のシャフト２及びカム駒３の状態について図４及び図５に基づいて説明する。上述の如く、シャフト２の表面は、カム駒３の軸孔４の表面より硬度が低い。このため、シャフト２とカム駒３が係合すると、シャフト２の表面の凸部２ａ及び凹部２ｂは、カム駒３の凹部３ｂの形状に倣って四角錐状の凸部２ｃに塑性変形し、この凸部２ｃがシャフト２の軸線方向及び周方向に複数形成される。四角錐状の凸部２ｃの基部の平行な２辺は、凹部開口５に倣ってシャフト２の軸線方向に対し、４５°の角度で傾斜している。
【００２９】
カム駒３に形成される凹部３ｂは、図６に示す如く、凹部開口５から内部６に向って空間Ｓが狭くなっており、シャフト２に変形形成される凸部２ｃについても、基部から先端に向うに従い、凸部２ｃ幅が減少している。
【００３０】
次にシャフト２とカム駒３の係合方法について図１乃至図３に基づいて説明する。カム駒３を係合する位置に表面に凸部２ａ及び凹部２ｂを形成したシャフト２と、カム駒３の軸孔４の表面に複数の四角錐状の凹部３ｂを形成した複数のカム駒３を用意する。
【００３１】
そして、複数のカム駒３を所定の位相した状態で図示しない型内に配置し、シャフト２を複数のカム駒３の軸孔４に貫通して型内に取り付ける。シャフト２が型内に取り付けられた際には、シャフト２の外周に形成された複数の凸部２ａ及び凹部２ｂがカム駒の複数の凸部３ａ及び凹部３ｂと対向し、所定の隙間Ｍを有している。その後、シャフト２をバルジ加工により拡径してシャフト２の外周に形成された複数の凸部２ａが、図４に示す如くカム駒３の軸孔４に形成された凹部３ｂに塑性変形して係合し、シャフト２とカム駒３の係合が完了する。
【００３２】
以上のようなカムシャフト１によれば、カム駒３の軸孔４の軸線方向及び周方向に複数の凹部３ｂを形成すると共に、シャフト２の外周の軸線方向及び周方向に複数の凸部２ａを形成し、バルジ加工によるシャフトの拡径によって、カム駒３の凹部３ｂとシャフト２の凸部２ａが変形係合したため、シャフト２の周方向及びシャフト２の軸線方向に複数の変形係合した凸部２ｃが形成される。
【００３３】
また、カム駒３の軸孔４の軸線方向及び周方向に複数の凸部３ａを形成すると共に、シャフト２の外周の軸線方向及び周方向に複数の凹部２ｂを形成し、バルジ加工によるシャフト２の拡径によって、カム駒３の凸部３ａとシャフトの凹部２ｂが変形係合したため、シャフト２の周方向及びシャフト２の軸線方向に複数の変形係合した凸部２ｃが形成される。
【００３４】
変形係合前のシャフト２の外周に形成される複数の凸部２ａ形状と複数の凹部３ｂ形状が異なるため、シャフト２の凸部２ａは、カム駒３の凹部３ｂに倣って変形係合し、所用の結合の強度が得られる。変形係合前にシャフト２の外周に形成される複数の凹部３ｂ形状とカム駒３の軸孔４に形成される複数の凸部３ａ形状が異なる場合にも、同様である。
【００３５】
また、変形係合前のシャフト２の外周に形成される複数の凸部２ａ及び複数の凹部２ｂが規則的に配置され、対応するカム駒３の軸孔４に形成される複数の凸部３ａ及び複数の凹部３ｂも規則的に配置されている場合には、シャフト２の１つの凸部２ａがカム駒３の所定の凹部３ｂと係合しないと、他のシャフト２の凸部２ａについても、カム駒３の凹部３ｂと係合いない。しかし、本発明では変形係合前にシャフト２の外周に形成される複数の凸部２ａ及び複数の凹部２ｂがランダムに設けられるため、シャフト２の凸部２ａの少なくとも一部は、カム駒３の凹部３ｂと係合し、所用の結合の強度が得られる。カム駒３の軸孔４に形成される複数の凸部３ａ及び複数の凹部３ｂがランダムに設けられる場合にも同様である。
【００３６】
変形係合前にシャフト２に形成される複数の凸部２ａ及び複数の凹部２ｂ、若しくはカム駒３の軸孔４に形成される複数の凸部３ａ及び複数の凹部３ｂがショットピーニングにより形成されるため、サンドブラストにより形成される場合に比べ、圧縮量が大きくなり、硬くなる。従って、変形係合後においては、サンドブラストで係合した場合に比べてシャフト２とカム駒３の係合が強い。
【００３７】
また、変形係合前にカム駒３の軸孔４に形成される凹部３ｂ若しくは、シャフト２に形成される複数の凹部２ｂは、凹部開口５から内部６に向かって空間Ｓが狭くなるため、凹部開口５から内部６に向かって空間Ｓが同じ場合のシャフト２の凸部２ａがカム駒３の凹部３ｂに進入する深さｈに比べて、進入する深さｈが大きくなり、シャフト２とカム駒３の係合が強くすることができる。シャフト２の表面硬度をカム駒３の軸孔４の表面硬度より高く設定し、変形係合前にシャフト２に形成される凹部２ｂを凹部開口から内部に向かって空間が狭くした場合には、カム駒３の凸部３ａがシャフト２の凹部２ｂに深く進入し、シャフト２とカム駒３の係合が強くすることができる。
【００３８】
尚、本実施例では、凹部開口５の平行な２辺は、カム駒３の軸孔４の軸線方向に対し４５°の角度で傾斜しているが、カム駒３とシャフト２の係合のうち、シャフト２の軸線方向に対する係合が弱い場合には、この角度を４５°より大きくし、凹部開口５をシャフト２の周方向に伸ばして、シャフト２とカム駒３の周方向の係合面積を大きくする。また、カム駒３とシャフト２の係合のうち、シャフト２の周方向に対する係合が弱い場合には、この角度を４５°より小さくし、凹部開口５をシャフト２の軸線方向に伸ばして、シャフト２とカム駒３の軸線方向の係合面積を大きくする。
【００３９】
また、本実施例では、カム駒３の凹部開口５の平行な２辺は、カム駒３の軸孔４の軸線方向に対し４５°の角度で傾斜しているが、カム駒３の軸孔４の周方向及び軸線方向に平行に配置してもよい。この場合、変形係合後にシャフト２に形成される凸部２ｃは、図６の形状となる。凸部２ｃが図６の状態であると、シャフト２に対するカム駒３の周方向の力が加わった場合、及びシャフト２に対するカム駒３の軸線方向の力が加わった場合に、凸部２ｃの基部の平行な２辺がこの力に対し９０°で交差するので、凹部開口５の平行な２辺が、カム駒３の軸孔４の軸線方向に対し４５°の角度で傾斜している場合よりも係合が強い。
【００４０】
更にカム駒３の軸孔４の凹部３ｂを四角錐としたが、凹部開口５側から内部６に向かって空間Ｓが狭くなる形状であれば、円錐や三角錐等、その他の形状であってもよい。カム駒３の軸孔４の凹部３ｂは、コレットの突起を押し付けて形成したが、ショットピーニングにより形成してもよい。本実施例では、管状のシャフト２を用いたが、中実のシャフトでもよい。この場合のシャフト２の拡径は、鍛造によってシャフト２を軸線方向に押しつぶすことにより行われる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施例のシャフトとカム駒の変形係合前を表す部分断面側面図である。
【図２】本発明の実施例の図１のカム駒が係合されるシャフト表面の拡大図である。
【図３】本発明の実施例の図１のシャフトが係合されるカム駒の軸孔表面の拡大図である。
【図４】本発明の実施例のシャフトとカム駒の変形係合後を表す部分断面側面図である。
【図５】本発明の実施例の図４のカム駒が係合されたシャフト表面の拡大図である。
【図６】本発明の実施例の図４のシャフトとカム駒の係合部分の拡大図である。
【図７】本発明の別の実施例のシャフトとカム駒の変形係合後を表す部分断面側面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    カムシャフト
２    シャフト
２ａ    シャフトの凸部
２ｂ    シャフトの凹部
３    カム駒
３ａ    カム駒の凸部
３ｂ    カム駒の凹部
４    軸孔
５    凹部開口
６    内部
Ｓ    空間
【図１】
2007298077.tif 000003
【図２】
2007298077.tif 000004
【図３】
2007298077.tif 000005
【図４】
2007298077.tif 000006
【図５】
2007298077.tif 000007
【図６】
2007298077.tif 000008
【図７】
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