(57)【要約】【課題】中空シャフトの外表面を隆起させてカムを同中空シャフトに固定する際、その中空シャフトの内周面の変形を抑制することができるカムシャフトの製造方法を提供する。【解決手段】カムシャフトを形成する際には、カム１の軸孔２に中空シャフト３を挿入した後、中空シャフト３の外周面（外表面）におけるカム１に対応する部分を隆起させることにより、中空シャフト３とカム１との締結による両者の固定が行われる。そして、中空シャフト３の外周面におけるカム１に対応する部分の隆起は、一対の型５，６で中空シャフト３の中空部分を外した外周部のみを同シャフト３の幅方向に挟むことによって実現される。この一対の型５，６の動作により、中空シャフト３の外周部における一対の型５，６で挟まれる部分が塑性流動するときには、それら型５，６の動く方向の関係から、上記塑性流動が中空シャフト３の中心線Ｃに向けて生じやすくなることはない。【選択図】図５
2016017595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムの軸孔に中空シャフトを挿入した後、前記中空シャフトの外表面における前記カムに対応する部分を隆起させることにより、前記カムを前記中空シャフトに固定するカムシャフトの製造方法において、
前記中空シャフトの幅方向に移動する型で同中空シャフトの中空部分を外した部分のみを押すことにより、前記中空シャフトの外表面における前記カムに対応する部分を隆起させる
ことを特徴とする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、カムシャフトの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に搭載される内燃機関ではカムシャフトの軽量化が望まれており、それを実現するためのカムシャフトとして、例えば特許文献１に示されるように、中空シャフトにカムを固定（位置決め）することによって形成されるものが知られている。
【０００３】
中空シャフトに対するカムの固定（位置決め）は、例えば特許文献２に示されるように、カムの軸孔に中空シャフトを挿入した後、その中空シャフトの外周面における上記カムに対応する部分を隆起させることによって行われる。
【０００４】
特許文献２では、中空シャフトの外周面における上記カムに対応する部分を隆起させるため、カムの軸孔に挿入された中空シャフトの外周面のうち、上記カムの厚さ方向両側に対応する部分を、ロールダイスによって中空シャフトの中心線に向けて加圧する。そして、このロールダイスの加圧により、中空シャフトにおける上記加圧された部分の周りで塑性流動を生じさせ、その塑性流動によって中空シャフトの外周面におけるカムの軸孔に対応する部分を隆起させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平７−３５７０５公報
【特許文献２】特開２００８−１４４７１８公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記塑性流動を通じて中空シャフトの外周面を隆起させるには、ロールダイスで中空シャフトをその中心線に向けて加圧する際の荷重を高める必要がある。しかし、そのように荷重を高めた場合には、上記ロールダイスによる加圧の方向から分かるように、上記塑性流動が中空シャフトの中空部分に向けて生じやすくなる。そして、こうした塑性流動が生じることにより、中空シャフトの内周面（中空部分の内面）の同シャフトの中心線に向けた塑性変形が生じるおそれがある。
【０００７】
中空シャフトの内周面に同シャフトの中心線に向けた塑性変形が生じると、ロールダイスで中空シャフトを加圧する際の荷重を高めたとしても、それによって中空シャフトの外周面を効果的に隆起させることができなくなる。すなわち、中空シャフトの内周面という必要のない部分での中心線に向けた塑性変形（隆起）により、中空シャフトの外周面（外表面）という必要な部分での隆起を効果的に生じさせることが困難になる。また、中空シャフトの外周面をロールダイスにより同シャフトの中心線に向って加圧したとき、中空シャフトの内周面の同シャフトの中心線に向けた塑性変形が生じると、それに伴って中空シャフトが全体的に変形するおそれもある。
【０００８】
なお、中空シャフトを肉厚に形成すれば、上記加圧時の中空シャフトの内周面の塑性変形を抑制することはできるものの、その場合には中空シャフトを用いることによるカムシャフトの軽量化という効果が損なわれてしまう。また、上記加圧時に中空シャフトの中空部分にマンドレル（芯金）を入れておくことにより、同中空シャフトの内周面の塑性変形を抑制することも考えられるが、中空部分にマンドレルを入れるという作業の分だけ、中空シャフトに対するカムの固定に手間がかかる。
【０００９】
本発明の目的は、中空シャフトの外表面を隆起させてカムを同中空シャフトに固定する際、その中空シャフトの内周面の塑性変形を抑制することができる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】
【００１０】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決するカムシャフトの製造方法では、カムの軸孔に中空シャフトを挿入した後、中空シャフトの外表面におけるカムに対応する部分を隆起させることにより、カムを中空シャフトに固定する。そして、中空シャフトの外表面におけるカムに対応する部分を隆起させることは、中空シャフトの幅方向に移動する型で同中空シャフトの中空部分を外した部分のみを押すことによって実現される。
【００１１】
中空シャフトの外表面におけるカムに対応する部分を隆起させるときの上記型の動きは、中空シャフトにおける中空部分から外れた位置での同中空シャフトの幅方向への動きとなる。このため、中空シャフトの中空部分を外した部分が上記型で押されて塑性流動するとき、その型の動きが中空シャフトの中心線に向う動きとはならない関係から、中空シャフトの中空部分に向けて上記塑性流動が生じやすくなることはない。従って、カムを同シャフトに固定すべく、上記型で中空シャフトの中空部分以外の部分を押して同中空シャフトの外表面を隆起させる際、中空シャフトの内周面が塑性変形することは抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】カムシャフトの構造を示す断面図。
【図２】治具により位置決めされた複数のカムの軸孔への中空シャフトの挿入状態を示す断面図。
【図３】図２のカム及び中空シャフトに対する一対の型の配置を示す正面図。
【図４】図３のカム、中空シャフト、及び型を右側方から見た状態を示す側面図。
【図５】中空シャフトの外周部を一対の型で挟んだ状態を示す断面図。
【図６】図５のカム、中空シャフト、及び型を矢印Ａ−Ａ方向から見た状態を示す断面図。
【図７】中空シャフトの外周部を挟む一対の型の他の例を示す正面図。
【図８】中空シャフトの外周面を隆起させる型の他の例を示す正面図。
【図９】中空シャフトの他の例を示す断面図。
【図１０】図９の中空シャフトの外表面を隆起させる型の他の例を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、内燃機関に適用されるカムシャフトの製造方法の一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１に示すカムシャフトは、複数のカム１（図１には一つのみ図示）の軸孔２に挿入された円筒状の中空シャフト３を備えている。そして、カム１は中空シャフト３に固定されており、その固定を通じて両者が一体回転可能となっている。このようにカム１を中空シャフト３に固定することによってカムシャフトが形成される。また、カム１の中空シャフト３に対する固定は、中空シャフト３の外周面（外表面）におけるカム１に対応する部分を隆起させ、その隆起によるカム１と中空シャフト３とを締結を通じて行われる。
【００１４】
図２〜図６は、中空シャフト３に複数のカム１を固定する手順を説明するための図である。図２に示すように、複数のカム１は、それぞれの軸孔２の中心線Ｃを一致させつつ、各カム１の互いの距離及び各カム１同士の上記中心線Ｃ周りの相対位置を適切に調節した状態で、治具４によって固定される。そして、各カム１の軸孔２に中空シャフト３が挿入された後、各カム１に対する中空シャフト３の上記中心線Ｃの延びる方向についての位置が調節される。
【００１５】
図３は、図２のカム１及び中空シャフト３を同シャフト３（軸孔２）の中心線Ｃ方向から見た状態を示しており、図３に示すようにカム１の近傍には一対の型５，６が配置される。この一対の型５，６は、中空シャフト３の中心線Ｃと直交する方向（図中の左右方向）における同シャフト３の一方の片側（図中の右片側）に配置されるとともに、もう一方の片側（図中の左片側）にも配置される。
【００１６】
一対の型５，６は、中空シャフト３の幅方向（図中の上下方向）において、矢印で示すように互いに接近したり離間したりするよう動作可能となっている。そして、互いに接近する方向に一対の型５，６が動作すると、それら型５と型６との対向面５ａ，６ａが中空シャフト３の中空部分を外した外周部のみを同シャフト３の幅方向（図中の上下方向）に挟むようになる。すなわち、そのように中空シャフト３の外周部を対向面５ａと対向面６ａとで挟むことが可能なように一対の型５，６が配置されている。従って、一対の型５，６が互いに接近するよう動作して対向面５ａと対向面６ａとで中空シャフト３の外周部を挟むときには、それら型５，６が中空シャフト３の幅方向に移動して対向面５ａ，６ａで中空シャフト３の中空部分を外した部分のみを押すようになる。なお、一対の型５，６における中空シャフト３の中心線Ｃ側の側面５ｂ，６ｂは、一対の型５，６が接近したり離間したりする方向（矢印で示す方向）に対し平行となっている。
【００１７】
図４は、図３のカム１及び中空シャフト３を右側方から見た状態を示しており、図４に示すように一対の型５，６はカム１の厚さ方向（図４の左右方向）の一方の片側（図中の左片側）に配置されるとともに、もう一方の片側（図中の右片側）にも配置される。従って、中空シャフト３における一つのカム１の周りには四組の一対の型５，６が配置されている。更に、そうした四組の一対の型５，６は、カム１毎にそれぞれ配置されている。
【００１８】
図５は、中空シャフト３の外周部を一対の型５，６の対向面５ａ，６ａで挟むよう、それら一対の型５，６を矢印で示すように互いに接近する方向に動作させた状態を示している。一対の型５，６の互いに接近する方向（矢印方向）への動作は、複数のカム１のそれぞれの周りに配置された一対の型５，６全てで同時に行われる。図５に示すように、一対の型５，６の対向面５ａ，６ａで中空シャフト３の中空部分を外した外周部のみを同シャフト３の幅方向（図中の上下方向）に挟むことにより、中空シャフト３の外周部における上記対向面５ａ，６ａで挟まれる部分が塑性流動し、その塑性流動に伴って中空シャフト３の外周面におけるカム１に対応する部分が隆起する。
【００１９】
図６は、図５のカム１、中空シャフト３、及び型５を矢印Ａ−Ａ方向から見た状態を示している。図６に示すように、中空シャフト３の外周面におけるカム１に対応する部分での上記隆起は、中空シャフト３の外周部における一対の型５，６（図６には型５のみ図示）で挟まれる部分の周りで生じる。そして、中空シャフト３の外周面におけるカム１の厚さ方向両側でそれぞれ上記隆起が生じることにより、それら隆起した部分がカム１を厚さ方向（中空シャフト３の中心線Ｃ方向）に挟み、その状態でカム１の軸孔２の内周面に押し付けられるようにもなる。その結果、カム１が中空シャフト３に対しその軸線方向において位置決めされた状態で締結され、こうした中空シャフト３とカム１との締結を通じて同カム１が中空シャフト３に固定される。
【００２０】
次に、カムシャフトの製造方法の作用について説明する。
カムシャフトを形成する際の中空シャフト３に対するカム１の固定は、カム１の軸孔２に中空シャフト３を挿入し、その後に中空シャフト３の外周面におけるカム１に対応する部分を隆起させることによって行われる。そして、中空シャフト３の外周面におけるカム１に対応する部分の隆起は、図５に示すように、一対の型５，６の対向面５ａ，６ａで中空シャフト３の中空部分を外した外周部のみを同シャフト３の幅方向に挟むことによって実現される。
【００２１】
中空シャフト３の外周部を対向面５ａ，６ａで挟むときの一対の型５，６の動きは、中空シャフト３における中空部分から外れた位置での同中空シャフト３の幅方向についての互いに接近する動きとなる。このため、中空シャフト３の外周部における一対の型５，６の対向面５ａ，６ａで挟まれる部分が塑性流動するとき、それら型５，６の動きが中空シャフト３の中心線Ｃに向う動きとはならない関係から、中空シャフト３の中空部分に向けて上記塑性流動が生じやすくなることはない。従って、中空シャフト３の外周部を上述したように一対の型５，６の対向面５ａ，６ａで挟むことにより中空シャフト３の外周面を隆起させ、それによってカム１を中空シャフト３に固定する際、中空シャフト３の内周面が中心線Ｃに向けて塑性変形することは抑制される。
【００２２】
以上詳述した本実施形態によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）中空シャフト３の外周面（外表面）を隆起させてカム１を同中空シャフト３に固定する際、その中空シャフト３の内周面が中心線Ｃに向けて塑性変形することを抑制できる。
【００２３】
（２）上述した中空シャフト３の内周面の塑性変形、すなわちカム１を中空シャフト３に固定すべく同シャフト３の外周面を隆起させる際の中空シャフト３の内周面の同シャフト３の中心線Ｃに向けた塑性変形（隆起）を抑制することができるため、その塑性変形が生じることに伴って中空シャフト３の外周面で隆起が生じにくくなることはない。従って、中空シャフト３の外周面を効果的に隆起させることができる。
【００２４】
（３）中空シャフト３の中空部分にマンドレル（芯金）を入れずとも、中空シャフト３の内周面の塑性変形を抑制することができるため、中空シャフト３に対しカム１を固定する際、中空シャフト３の中空部分にマンドレルを入れる作業の分、手間がかかるということはない。
【００２５】
（４）カム１を中空シャフト３に固定する際、その中空シャフト３の外周面が同シャフトの中心線Ｃに向って加圧されることはないため、そうした加圧により中空シャフト３の内周面が同シャフト３の中心線Ｃに向けて塑性変形することはなく、その塑性変形に伴い中空シャフト３が全体的に変形することもない。
【００２６】
（５）カム１を固定すべく中空シャフト３の外周面を隆起させる際、その隆起をカム１の厚さ方向両側でそれぞれ生じさせる。そして、それら隆起した部分がカム１を厚さ方向（中空シャフト３の中心線Ｃ方向）に挟み、且つ、その状態でカム１の軸孔２の内周面に押し付けられるようにもなる。その結果、カム１が中空シャフト３に対しその軸線方向において位置決めされた状態で締結され、それによってカム１を中空シャフト３に対し上記軸線方向について高い位置精度で固定することができる。
【００２７】
（６）中空シャフト３の外周面を隆起させるための一対の型５，６の互いに接近する方向への動作は、複数のカム１のそれぞれの周りに配置された一対の型５，６全てで同時に行われる。このため、複数のカム１を同時に中空シャフト３に固定することができる。
【００２８】
（７）中空シャフト３において、その外周面を隆起させるべく一対の型５，６で挟む部分（塑性変形させる部分）が小さく抑えられるため、それら型５，６による塑性変形に起因して中空シャフト３の強度低下や軸振れが生じることを抑制できる。
【００２９】
（８）中空シャフト３においては、一対の型５，６で塑性変形させる部分を小さく抑えることができるため、その塑性変形させる部分以外の部分にジャーナルを予め形成しておくことができる。
【００３０】
（９）一対の型５，６で挟まれる中空シャフト３の外周部が塑性流動するとき、その塑性流動はカム１の軸孔２の内周面に向けて行われるわけではなく型５，６の対向面５ａ，６ａと平行な平面に沿って行われる。このため、上記塑性流動により中空シャフト３の外周面が隆起したとき、その隆起した部分がカム１の軸孔２の内周面に押し付けられても、そのときの押し付ける力が過度に大きくなってカム１が大きく変形することはない。このようにカム１の変形を抑えることができるため、同変形後に適正なカム１の外形を保つために研磨等の加工を施す必要がない。
【００３１】
（１０）中空シャフト３は円筒状であればよいため、中空シャフト３として複雑な形状のものを用いる必要はなく、低価格なものを用いることができる。
なお、上記実施形態は、例えば以下のように変更することもできる。
【００３２】
・図７に示すように、一対の型５，６において、対向面５ａ，６ａを中空シャフト３の中心線Ｃに向うほど互いが接近するよう傾斜させるとともに、側面５ｂ，６ｂを対向面５ａ，６ａに向うほど上記中心線Ｃに近づくよう傾斜させるようにしてもよい。
【００３３】
この場合、一対の型５，６の対向面５ａ，６ａで中空シャフト３の外周部を挟んで同シャフト３の外周面を隆起させたとき、一対の型５，６の側面５ｂ，６ｂによって中空シャフト３にその中心線Ｃに向けた荷重が加わる。ただし、こうした荷重は、中空シャフト３の外周面を隆起させるための塑性流動に関与しないようにされる。すなわち、上記荷重に伴って中空シャフト３が変形するにしても、その変形が弾性域に留められるように一対の型５，６における側面５ｂ，６ｂの傾斜角度等が設定される。
【００３４】
この構成によれば、図７の状態から一対の型５，６を離間させたとき、中空シャフト３の弾性を利用して、上記隆起した部分をカム１の内周面に効果的に押し付けることができる。
【００３５】
・図８に示すように、中空シャフト３の幅方向の片側を治具７によって支持する一方、型８を中空シャフト３の幅方向（治具７に近づく方向）に移動させて中空シャフト３の中空部分を外した部分のみを上記型８で押すことにより、カム１の固定のための中空シャフト３の外周面の隆起を実現してもよい。
【００３６】
・図９に示すように、中空シャフト３の外表面を円形以外の形状、例えば多角形状（この例では六角形状）に形成してもよい。この場合も、一対の型５，６で中空シャフト３の中空部分を外した部分のみを同シャフト３の幅方向（図中の上下方向）に挟み、それによって中空シャフト３の外表面におけるカム１に対応する部分を隆起させる。このときの型５，６の動きは、中空シャフト３の幅方向に移動して同中空シャフト３の中空部分を外した部分のみを押す動きとなる。
【００３７】
・図１０に示すように、中空シャフト３の外表面を円形以外の形状、例えば多角形状（この例では六角形状）に形成するとともに、カム１の軸孔２の内形を中空シャフト３の外表面に対応した形状とした場合、カム１と中空シャフト３とが中心線Ｃ周りに相対回転することはない。このため、カム１が治具４（図２）によって固定されることにより、中空シャフト３も中心線Ｃ周りの回転方向については固定される。この場合、図９に示すように、一方の型５を中空シャフト３の幅方向に移動させ、その型５で中空シャフト３の中空部分を外した部分のみを押すようにすれば、中空シャフト３を中心線Ｃ周りに回転させることなく、同中空シャフト３の外表面におけるカム１に対応する部分を隆起させることができる。
【００３８】
・複数のカム１を同時に中空シャフト３に固定するようにしたが、必ずしも同時に固定する必要はなく、固定のタイミングをずらしてもよい。
・中空シャフト３に固定されるカム１は複数である必要はなく、一つのカム１を中空シャフト３に固定するようにしてもよい。
【００３９】
・カム１及び中空シャフト３によって形成されたカムシャフトとして内燃機関に適用されるものを例示したが、それに限らずカムシャフトが設けられた他の機構に適用されるものであってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１…カム、２…軸孔、３…中空シャフト、４…治具、５…型、５ａ…対向面、５ｂ…側面、６…型、６ａ…対向面、６ｂ…側面、７…治具、８…型。
【図１】
2016017595.tif 000003
【図２】
2016017595.tif 000004
【図３】
2016017595.tif 000005
【図４】
2016017595.tif 000006
【図５】
2016017595.tif 000007
【図６】
2016017595.tif 000008
【図７】
2016017595.tif 000009
【図８】
2016017595.tif 000010
【図９】
2016017595.tif 000011
【図１０】
2016017595.tif 000012