(57)【要約】【課題】簡易な構成でカムロブをシャフトに固定することにより、製造工程を簡素化し、製造コストを抑制することが可能となる、組立カムシャフトを提供する。【解決手段】組立カムシャフト１において、固定部２ｃの断面形状は、第一の円ＲＬと第二の円ＲＭとこれらに接する線分２３、２４とで囲まれた形状で形成され、固定孔１３ｈの断面形状は、第三の円Ｒｌと第四の円Ｒｍとこれらに接する線分３４ａ、３４ｂとで囲まれた形状で形成され、第二の円ＲＭの円周部分と第四の円Ｒｍの円周部分とが一致するように固定孔１３ｈに固定部２ｃが嵌合され、カムロブ３をシャフト２に固定する際は、拡幅部３２・３２がシャフト２に対して固定部材により固定される。【選択図】図１
2016114066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カムロブに形成されたシャフト固定孔に、シャフトにおけるカム固定部を嵌合させることにより、前記カムロブが前記シャフトに固定される組立カムシャフトであって、
前記カム固定部の断面形状は、第一の円と、前記第一の円よりも小径で前記第一の円に重なる第二の円と、前記第一の円及び前記第二の円の双方に接する接線上の接点を結んだ二本の線分と、で囲まれた形状で形成され、
前記シャフト固定孔の断面形状は、前記第一の円と略同径の第三の円と、前記第二の円と略同径で前記カムロブのカムノーズの側で前記第三の円に重なる第四の円と、前記第三の円及び前記第四の円の双方に接する接線上の接点を結んだ二本の線分と、で囲まれた形状で形成され、
前記カムロブが前記シャフトに固定される際には、前記カム固定部における前記第二の円の円周部分と、前記シャフト固定孔における前記第四の円の円周部分とが一致するように、前記シャフト固定孔に前記カム固定部が嵌合され、
前記カムロブは、前記シャフトが嵌合される部分に、前記カムノーズ部分と比較して軸方向に延出された拡幅部が形成され、
前記拡幅部が前記シャフトに対して固定部材により固定されることにより、前記カムロブが前記シャフトに固定される、ことを特徴とする、組立カムシャフト。
【請求項２】
前記拡幅部及び前記シャフトのそれぞれには、互いに対向する位置にピン孔が開口され、
前記固定部材は、前記拡幅部及び前記シャフトのピン孔を貫通するピンであり、
前記ピンが前記拡幅部及び前記シャフトのピン孔に挿入されることにより、前記拡幅部が前記シャフトに対して固定される、ことを特徴とする、請求項１に記載の組立カムシャフト。
【請求項３】
前記カムロブは、カムロブの中心側に向かって拡径するテーパ面が前記拡幅部の基端部に形成され、
前記固定部材は、カムロブの側に向かって拡径するテーパ面が形成された円筒状部材であり、
前記円筒状部材が前記拡幅部の周囲に嵌装され、前記カムロブのテーパ面と前記円筒状部材のテーパ面とが当接することにより、前記拡幅部が半径方向内側に塑性変形して前記シャフトに対して固定される、ことを特徴とする、請求項１に記載の組立カムシャフト。
【請求項４】
前記カムロブは、前記拡幅部の外周面に雄ねじ部が形成されるとともに、カムロブの中心側に向かって拡径するテーパ面が前記拡幅部の基端部に形成され、
前記固定部材は、前記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が内周面に形成されるともに、カムロブの側に向かって拡径するテーパ面が形成されたナットであり、
前記ナットの雌ねじ部が前記拡幅部の雄ねじ部に螺合され、前記カムロブのテーパ面と前記ナットのテーパ面とが当接することにより、前記拡幅部が半径方向内側に塑性変形して前記シャフトに対して固定される、ことを特徴とする、請求項１に記載の組立カムシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトにカムロブを固定して形成する組立カムシャフトの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カムロブに開口された固定孔にシャフトを嵌合させることにより、カムロブをシャフトに固定する組立カムシャフトに関する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６２０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
カムロブをシャフトに固定する手法としては、カムロブの固定孔にシャフトを挿通した後にシャフトをバルジ加工等により塑性変形させる方法や、カムロブを加熱膨張させて内径を広げた状態でシャフトを挿通した後にカムロブを常温に戻す、所謂焼嵌め等が用いられる。
【０００５】
しかし、上記の如くシャフトを塑性変形させる方法や焼嵌め等を用いた場合、カムロブをシャフトに固定した後に仕上げ加工等の後処理が必要となるため、カムシャフトの製造工程が複雑となり、高コストとなっていた。
【０００６】
本発明は係る課題に鑑み、簡易な構成でカムロブをシャフトに固定することにより、製造工程を簡素化し、製造コストを抑制することが可能となる、組立カムシャフトを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、請求項１においては、カムロブに形成されたシャフト固定孔に、シャフトにおけるカム固定部を嵌合させることにより、前記カムロブが前記シャフトに固定される組立カムシャフトであって、前記カム固定部の断面形状は、第一の円と、前記第一の円よりも小径で前記第一の円に重なる第二の円と、前記第一の円及び前記第二の円の双方に接する接線上の接点を結んだ二本の線分と、で囲まれた形状で形成され、前記シャフト固定孔の断面形状は、前記第一の円と略同径の第三の円と、前記第二の円と略同径で前記カムロブのカムノーズの側で前記第三の円に重なる第四の円と、前記第三の円及び前記第四の円の双方に接する接線上の接点を結んだ二本の線分と、で囲まれた形状で形成され、前記カムロブが前記シャフトに固定される際には、前記カム固定部における前記第二の円の円周部分と、前記シャフト固定孔における前記第四の円の円周部分とが一致するように、前記シャフト固定孔に前記カム固定部が嵌合され、前記カムロブは、前記シャフトが嵌合される部分に、前記カムノーズ部分と比較して軸方向に延出された拡幅部が形成され、前記拡幅部が前記シャフトに対して固定部材により固定されることにより、前記カムロブが前記シャフトに固定されるものである。
【０００９】
請求項２においては、前記拡幅部及び前記シャフトのそれぞれには、互いに対向する位置にピン孔が開口され、前記固定部材は、前記拡幅部及び前記シャフトのピン孔を貫通するピンであり、前記ピンが前記拡幅部及び前記シャフトのピン孔に挿入されることにより、前記拡幅部が前記シャフトに対して固定されるものである。
【００１０】
請求項３においては、前記カムロブは、カムロブの中心側に向かって拡径するテーパ面が前記拡幅部の基端部に形成され、前記固定部材は、カムロブの側に向かって拡径するテーパ面が形成された円筒状部材であり、前記円筒状部材が前記拡幅部の周囲に嵌装され、前記カムロブのテーパ面と前記円筒状部材のテーパ面とが当接することにより、前記拡幅部が半径方向内側に塑性変形して前記シャフトに対して固定されるものである。
【００１１】
請求項４においては、前記カムロブは、前記拡幅部の外周面に雄ねじ部が形成されるとともに、カムロブの中心側に向かって拡径するテーパ面が前記拡幅部の基端部に形成され、前記固定部材は、前記雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が内周面に形成されるともに、カムロブの側に向かって拡径するテーパ面が形成されたナットであり、前記ナットの雌ねじ部が前記拡幅部の雄ねじ部に螺合され、前記カムロブのテーパ面と前記ナットのテーパ面とが当接することにより、前記拡幅部が半径方向内側に塑性変形して前記シャフトに対して固定されるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
すなわち、本発明に係る組立カムシャフトにより、簡易な構成でカムロブをシャフトに固定することにより、製造工程を簡素化し、製造コストを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は本発明の一実施形態に係る組立カムシャフトを示す側面図、（ｂ）は図１（ａ）におけるカムロブ固定部の拡大図、（ｃ）は図１（ｂ）におけるＸ１−Ｘ１線断面図。
【図２】図１（ｂ）におけるＸ２−Ｘ２線断面図。
【図３】シャフトの断面図。
【図４】カムロブの断面図。
【図５】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれピン孔にピンを挿通する前後のカムロブを示した図１（ｃ）におけるＸ３−Ｘ３線断面図。
【図６】（ａ）は本発明の別実施形態に係る組立カムシャフトを示す側面図、（ｂ）は図６（ａ）におけるカムロブ固定部の拡大図、（ｃ）は図６（ｂ）におけるＹ１−Ｙ１線断面図。
【図７】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれナットを螺合する前後のカムロブを示した図６（ｃ）におけるＹ２−Ｙ２線断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、発明の実施の形態を説明する。まず、本発明の一実施形態に係る組立カムシャフト（以下、単に「カムシャフト」と記載する）１の構成を、図１から図５を用いて説明する。
【００１６】
図１（ａ）に示す如くカムシャフト１は、中空の棒状部材であるシャフト２に複数のカムロブ３を組付けることにより形成される。本実施形態においては、４個のカムロブ３が９０度毎に位相をずらしてシャフト２における固定部２ｃに組付けられている。図１（ａ）においては、４個のカムロブ３のそれぞれに、（１−ＩＮ）から（４−ＩＮ）のカム番号を付してある。
【００１７】
図１（ｂ）及び（ｃ）に示す如く、カムロブ３はシャフト２に組付けられる側のカムベース３ｂと、カムベース３ｂの反対側でシャフト２から半径方向外側に突出して形成される側のカムノーズ３ｎとを有している。カムロブ３におけるカムベース３ｂの側には、カムロブ３をシャフト２の軸方向に貫通するシャフト固定孔である固定孔３ｈが開口されている。この固定孔３ｈにシャフト２におけるカム固定部である固定部２ｃを嵌合させることにより、カムロブ３はシャフト２に固定される。
【００１８】
図２及び図３に示す如く、シャフト２における固定部２ｃの断面形状は、第一の円ＲＬと、第一の円ＲＬよりも小径で第一の円ＲＬに重なる第二の円ＲＭと、第一の円ＲＬ及び第二の円ＲＭの双方に接する接線Ｌｎ１上の接点Ｐ１１・Ｐ１２を結んだ線分２３と、第一の円ＲＬ及び第二の円ＲＭの双方に接する接線Ｌｎ２上の接点Ｐ２１・Ｐ２２を結んだ線分２４と、で囲まれた形状で形成されている。換言すれば、固定部２ｃの断面形状は、第一の円ＲＬの円周上に位置する大円部２１と、第二の円ＲＭの円周上に位置する小円部２２と、大円部２１と小円部２２との双方に接する線分２３・２４とで形成されるのである。
【００１９】
また、図２及び図４に示す如く、カムロブ３における固定孔１３ｈの断面形状は、第一の円ＲＬと略同径の第三の円Ｒｌと、第二の円ＲＭと略同径でカムロブ３のカムノーズ３ｎの側で第三の円Ｒｌに重なる第四の円Ｒｍと、第三の円Ｒｌ及び第四の円Ｒｍの双方に接する接線Ｌｎ３上の接点Ｐ３１・Ｐ３２を結んだ線分３４ａと、第三の円Ｒｌ及び第四の円Ｒｍの双方に接する接線Ｌｎ４上の接点Ｐ４１・Ｐ４２を結んだ線分３４ｂと、で囲まれた形状で形成されている。換言すれば、固定孔１３ｈの断面形状は、第三の円Ｒｌの円周上に位置する大円部３６と、第二の円Ｒｍの円周上に位置する小円部３７と、大円部３６と小円部３７との双方に接する線分３４ａ・３４ｂとで形成されるのである。
【００２０】
また、本実施形態では、固定孔１３ｈには、第三の円Ｒｌの中心を挟んで第四の円Ｒｍの反対側（図４における下側）に位置し、第三の円Ｒｌよりも小径で第三の円Ｒｌに重なる第五の円Ｒｎで逃がし部３５が形成される。換言すれば、固定孔１３ｈは、第五の円Ｒｎの円周上に位置する逃がし部３５によって、小円部３７の反対側に拡張されているのである。逃がし部３５は固定部１０２ｃの外周面よりも外側に深くなるように（固定部１０２ｃと逃がし部３５との間に隙間ができるように）形成される。そして、カムロブ３がシャフト２に固定される際には、図２に示す如く、固定部２ｃにおける小円部２２と、固定孔１３ｈにおける小円部３７とが一致することにより、固定部２ｃの断面形状と固定孔１３ｈの断面形状とが一致するように、固定孔１３ｈに固定部２ｃが嵌合される。
【００２１】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、カムロブ３をシャフト２に固定する際の位相ずれを防止することができる。つまり、図２に示す如く、それぞれの断面形状が一致するため、カムロブ３がシャフト２に対して周方向にずれて固定されることを防止できる。また、製品形状によって位相を合わせることが可能となることから、カムロブ３の位相を合わせるための組立装置が不要となり、組立コストを抑制することができる。さらに、カムロブ３の回転トルクを確保することができるため、カムロブ３とシャフト２との間における締め代を小さくすることができ、カムロブ３の歪を低減させて断面形状の精度を向上させることができる。また、カムベース３ｂにおける円振れを良好にすることができ、真円度を向上させることができる。また、カムロブ３とシャフト２との間における締め代を小さくすることができるため、焼結時に安価な材料を適用することが可能となる。加えて、生産設備を削減して小型化できるとともに、締結時のエネルギーを削減することが可能となる。
【００２２】
本実施形態におけるカムロブ３はシャフト２が嵌合される部分において、軸方向（図１（ｂ）における左右方向）の両側に拡幅部３２・３２が形成されている。換言すれば、カムロブ３におけるシャフト２が嵌合される部分である拡幅部３２・３２は、カムノーズ３ｎが形成される先端部分と比較して軸方向に幅広く形成されている。
【００２３】
本実施形態において、カムロブ３をシャフト２に固定する際は、拡幅部３２・３２がシャフト２に対して固定部材であるピン３３・３３により固定される。詳細には図５（ａ）に示す如く、それぞれの拡幅部３２には、拡幅部３２の中心を挟んだ位置（図５（ａ）における上下位置）にピン孔３２ａ・３２ａが開口されている。また、シャフト２には、固定部２ｃをカムロブ３の固定孔３ｈに嵌合させた際に、それぞれのピン孔３２ａ・３２ａに対向する位置にピン孔２ａ・２ａが開口されている。換言すれば、拡幅部３２・３２及びシャフト２のそれぞれには、互いに対向する位置にピン孔３２ａ・３２ａ及びピン孔２ａ・２ａが開口されている。
【００２４】
そして、本実施形態においては、固定部材として、拡幅部３２・３２のピン孔３２ａ・３２ａ及びシャフト２のピン孔２ａ・２ａを貫通するピン３３・３３が用いられる。つまり、図５（ａ）中の矢印Ｄに示す如く、ピン３３・３３がピン孔３２ａ・３２ａ及びピン孔２ａ・２ａに挿入され、ピン３３・３３は拡幅部３２・３２及びシャフト２を貫通する。ピン３３の先端部３３ａは図５（ａ）及び（ｂ）に示す如く、内側に弾性変形可能な先割れのくさび形状に形成されており、ピン孔３２ａ・３２ａ及びピン孔２ａ・２ａに挿入された後は抜け落ちることを防止している。このように、図５（ｂ）に示す如く、拡幅部３２・３２がシャフト２に対して固定される。
【００２５】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、カムロブ３をシャフト２に固定する際に、シャフト２を塑性変形させたり、焼嵌め等を用いたりすることを不要としている。このため、簡易な構成でカムロブ３をシャフト２に固定することが可能となり、カムロブ３をシャフト２に固定した後の仕上げ加工等の後処理が不要となる。即ち、カムシャフト１の製造工程を簡素化し、製造コストを抑制することが可能となる。
【００２６】
次に、本発明の別実施形態に係るカムシャフト１０１の構成を、図６及び図７を用いて説明する。
【００２７】
図６（ａ）に示す如くカムシャフト１０１は、中空の棒状部材であるシャフト２に複数のカムロブ１０３を組付けることにより形成される。本実施形態においては、４個のカムロブ１０３が９０度毎に位相をずらしてシャフト２における固定部２ｃに組付けられている。図６（ａ）においても、４個のカムロブ１０３のそれぞれに、（１−ＩＮ）から（４−ＩＮ）のカム番号を付してある。
【００２８】
図６（ｂ）及び（ｃ）に示す如く、カムロブ１０３はシャフト２に組付けられる側のカムベース３ｂと、カムベース３ｂの反対側でシャフト２から半径方向外側に突出して形成される側のカムノーズ３ｎとを有している。カムロブ１０３におけるカムベース３ｂの側には、カムロブ１０３をシャフト２の軸方向に貫通する固定孔３ｈが開口されている。この固定孔３ｈにシャフト２における固定部２ｃを嵌合させることにより、カムロブ３はシャフト２に固定される。シャフト２における固定部２ｃ及びカムロブ１０３における固定孔３ｈの断面形状は、前記実施形態と同様である（図２から図４を参照）ため、その説明を省略する。
【００２９】
本実施形態におけるカムロブ１０３はシャフト２が嵌合される部分において、軸方向（図６（ｂ）における左右方向）の両側に拡幅部１３２・１３２が形成されている。換言すれば、カムロブ１０３におけるシャフト２が嵌合される部分である拡幅部１３２・１３２は、カムノーズ３ｎが形成される先端部分と比較して軸方向に幅広く形成されている。
【００３０】
本実施形態において、カムロブ１０３をシャフト２に固定する際は、拡幅部１３２・１３２がシャフト２に対して固定部材であるナット１３３・１３３により固定される。詳細には図７（ａ）に示す如く、カムロブ１０３は、それぞれの拡幅部１３２の外周面に雄ねじ部１３２ａが形成され、ナット１３３の内周面には、雄ねじ部１３２ａと螺合する雌ねじ部１３３ａが形成されている。また、カムロブ１０３には、中心側に向かって拡径するテーパ面１３２ｂが拡幅部１３２の基端部に形成され、ナット１３３には、カムロブ１０３の側に向かって拡径するテーパ面１３３ｂが形成されている。
【００３１】
そして、図７（ａ）中の矢印Ｒに示す如く、ナット１３３の雌ねじ部１３３ａが拡幅部１３２の雄ねじ部１３２ａに螺合される。ナット１３３がカムロブ１０３の方向に移動することにより、カムロブ１０３のテーパ面１３２ｂとナット１３３のテーパ面１３３ｂとが当接する。これにより、テーパ面１３２ｂはナット１３３から図７（ｂ）中の矢印Ｆに示す如く半径方向内側への力を受ける。この力Ｆによって拡幅部１３２が半径方向内側に塑性変形することにより、拡幅部１３２がシャフト２に対して固定されるのである。
【００３２】
本実施形態においては上記の如く構成することにより、カムロブ１０３をシャフト２に固定する際に、シャフト２を塑性変形させたり、焼嵌め等を用いたりすることを不要としている。このため、簡易な構成でカムロブ１０３をシャフト２に固定することが可能となり、カムロブ１０３をシャフト２に固定した後の仕上げ加工等の後処理が不要となる。即ち、カムシャフト１の製造工程を簡素化し、製造コストを抑制することが可能となる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、カムロブ１０３の拡幅部１３２の外周面に雄ねじ部１３２ａを形成し、ナット１３３の内周面に雌ねじ部１３３ａを形成し、雌ねじ部１３３ａを雄ねじ部１３２ａに螺合する構成としたが、雌ねじ部１３３ａ及び雄ねじ部１３２ａを形成しない構成とすることも可能である。即ち、固定部材としてナットではなく、カムロブ１０３の側に向かって拡径するテーパ面が形成された円筒状部材を用い、この円筒状部材を拡幅部１３２の周囲に嵌装するのである。上記の構成において、カムロブ１０３のテーパ面と円筒状部材のテーパ面とが当接することにより、拡幅部１３２が半径方向内側に塑性変形してシャフト２に対して固定される。
【符号の説明】
【００３４】
１    カムシャフト
２    シャフト
２ａ  ピン孔
２ｃ  固定部
３    カムロブ
３ｈ  固定孔
３２    拡幅部
【図１】
2016114066.tif 000003
【図２】
2016114066.tif 000004
【図３】
2016114066.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2016114066.tif 000008
【図７】
2016114066.tif 000009