(57)【要約】【課題】高精度な組み付け装置を用いることなく、カムピースをシャフトに精度よく組み付けることのできるカムシャフトの組み付け方法を提供する。【解決手段】シャフト２０を挿入するカム孔３１が設けられたカムピース３０とシャフト２０とを焼き嵌めにて組み付けるカムシャフトの組み付け方法であって、加熱により拡径したカム孔３１にシャフト２０を挿入した後、可動ローラ３４０を前進させることによりシャフト２０に対するカムピース３０の位置決めを行う。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトを挿入するカム孔が設けられたカムピースと前記シャフトとを焼き嵌めにて組み付けるカムシャフトの組み付け方法であって、
加熱により拡径した前記カム孔に前記シャフトを挿入した後、前記シャフトに対する前記カムピースの位置決めを行う
ことを特徴とするカムシャフトの組み付け方法。
【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付け方法に関する。
【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付け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、シャフトを挿入するカム孔が設けられたカムピースとシャフトとを焼き嵌めにて組み付けるようにしている。そして、シャフトをカム孔に挿入する際には、事前にカムピースを保持機構に固定することにより、シャフトに対するカムピースの位置決めを行うようにしており、こうした位置決めを行うことにより、シャフト２０に対してカムピース３０の組み付け位相がずれることを抑えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２１０４１３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、上記特許文献１に記載されているように、カムピースの位置決めを行った後に、シャフトをカム孔に挿入する場合には、以下のような不都合の発生が懸念される。
すなわち、焼き嵌めを行うときのカム孔とシャフトとの隙間は、それほど大きくはない。そのため、カム孔にシャフトを挿入する際には、シャフトがカムピースに当たるおそれがあり、実際にシャフトがカムピースに当たるなどすると、シャフトに対するカムピースの組み付け位相がずれてしまうため、カムピースの組み付け精度が低下してしまう。
【０００５】
従って、シャフトをカムピースに当てることなく挿入することのできる高精度な組み付け装置、例えばカムピースの位置決めを高精度に行うことのできる装置や、カムピースに対してシャフトを傾けることなく真っ直ぐに挿入することのできる装置等を製造する必要があり、組み付け装置が複雑化してしまう。
【０００６】
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、高精度な組み付け装置を用いることなく、カムピースをシャフトに精度よく組み付けることのできるカムシャフトの組み付け方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するカムシャフトの組み付け方法は、シャフトを挿入するカム孔が設けられたカムピースと前記シャフトとを焼き嵌めにて組み付けるカムシャフトの組み付け方法であって、加熱により拡径した前記カム孔に前記シャフトを挿入した後、前記シャフトに対する前記カムピースの位置決めを行うようにしている。
【０００８】
同方法によれば、シャフトをカム孔に挿入する際、シャフトがカムピースに当たるなどしてシャフトに対するカムピースの組み付け位相がずれたとしても、シャフト挿入後におけるカムピースの位置決めによって、そうしたシャフトに対するカムピースの組み付け位相のずれは修正される。そのため、カム孔に対してシャフトを高精度に挿入しなくても、シャフトに対するカムピースの組み付け精度は好適に確保される。従って、高精度な組み付け装置を用いることなく、カムピースをシャフトに精度よく組み付けることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態の組み付け方法が適用されるカムシャフトの斜視図。
【図２】同実施形態におけるカムシャフトの組み付け装置の構造を模式的に示す側面図。
【図３】同組み付け装置が備えるカムピースの保持機構の構造を模式的に示す平面図。
【図４】同実施形態の第１工程におけるカムシャフトの組み付け態様を示す説明図。
【図５】同実施形態の第２工程におけるカムシャフトの組み付け態様を示す説明図。
【図６】同実施形態の第３工程におけるカムシャフトの組み付け態様を示す説明図。
【図７】同実施形態の第４工程におけるカムシャフトの組み付け態様を示す説明図。
【図８】同実施形態の第５工程におけるカムシャフトの組み付け態様を示す説明図。
【図９】同実施形態の第６工程におけるカムシャフトの組み付け態様を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、カムシャフトの組み付け方法の一実施形態について、図１〜図９を参照して説明する。
図１に示すように、カムシャフト１は円柱形状のシャフト２０を備えている。シャフト２０の一端には、略円柱形状の接続部２１が設けられている。この接続部２１には、例えば可変動弁機構（図示略）などが取り付けられる。シャフト２０の他端には、先端に向かって縮径するテーパ部２２が形成されている。
【００１１】
カムシャフト１は、カム山を有するカムピース３０を複数備えている。それらカムピース３０には、シャフト２０を挿入するカム孔３１が設けられている。各カムピース３０は焼き嵌めによってシャフト２０に組み付けられる。
【００１２】
以下、シャフト２０にカムピース３０を組み付ける方法について説明する。
図２に、カムシャフト１の組み付け装置の構造を模式的に示す。
この図２に示すように、組み付け装置は、シャフト２０に設けられた接続部２１の外周面を挟持するチャック２００を備えている。このチャック２００は適宜のアクチュエータによって、シャフト２０の中心軸ＣＬが延びる方向に移動する。より詳細には、チャック２００は、シャフト２０を鉛直方向に立たせた状態で挟持する機構であって、鉛直方向の上方向Ｕ及び鉛直方向の下方向Ｄに移動する。また、チャック２００は、適宜のアクチュエータによって中心軸ＣＬの周方向ＲＴに回転する。
【００１３】
チャック２００の上方には、先端に円錐状の第１突起部１１０を有する棒状の第１センター押し機構１００が設けられている。この第１センター押し機構１００は、鉛直方向の上方向Ｕ及び鉛直方向の下方向Ｄに移動可能に構成されており、チャック２００とともに上下移動する。
【００１４】
また、シャフト２０に設けられた接続部２１の端部にあって中心軸ＣＬが通る部分には、上記第１突起部１１０が係合する円錐状の第１凹部２１ａが形成されている。
第１センター押し機構１００の下方にあって同軸上には、先端に円錐状の第２突起部４１０を有する棒状の第２センター押し機構４００が設けられている。この第２センター押し機構４００も適宜のアクチュエータによって鉛直方向の上方向Ｕ及び鉛直方向の下方向Ｄに移動する。
【００１５】
また、シャフト２０に設けられたテーパ部２２の端部にあって中心軸ＣＬが通る部分には、上記第２突起部４１０が係合する円錐状の第２凹部２２ａが形成されている。
チャック２００と第２センター押し機構４００との間には、シャフト２０に対するカムピース３０の位置決めを行う保持機構３００が設けられている。
【００１６】
保持機構３００には、カムピース３０を載置する保持板３１０が設けられている。この保持板３１０においてカムピース３０が載置される保持面３１０ａは、中心軸ＣＬに対して直交するように保持板３１０は適宜の態様で固定されている。
【００１７】
保持板３１０には、シャフト２０が挿入される孔３２０が設けられている。この孔３２０は、中心軸ＣＬの同軸上に設けられており、その直径は、カムピース３０のカム孔３１の直径よりも大きくされている。
【００１８】
保持機構３００には、カムピース３０のカム面３２に向かって移動する可動ローラ３４０が２つ設けられている。これら可動ローラ３４０は、可動プレート３５０の端部に固定されており、この可動プレート３５０にはアクチュエータ３６０の可動軸が固定されている。このアクチュエータ３６０の駆動を通じて、可動プレート３５０に固定された２つの可動ローラ３４０は、保持面３１０ａに対して平行に移動する。なお、以下では、可動ローラ３４０の移動方向であってカム面３２に近づく方向を「前進方向Ｆ」という。また、可動ローラ３４０の移動方向であってカム面３２から離れる方向を「後退方向Ｒ」という。
【００１９】
図３に示すように、孔３２０を挟んで可動ローラ３４０の反対側には、保持板３１０に固定された２つの固定ローラ３３０が設けられている。可動ローラ３４０が後退方向Ｒに向かって最大限に移動している状態では、同図３に示すように、カム面３２と各ローラ３３０、３４０との間には隙間Ｓが生じるように、固定ローラ３３０の固定位置、及び可動ローラ３４０の移動量は設定されている。従って、可動ローラ３４０が最大限に後退している状態では、カムピース３０は保持板３１０において完全には固定されておらず、２つの可動ローラ３４０及び２つの固定ローラ３３０を頂点とする四角形の領域内を動くことが可能である。
【００２０】
また、同図３に示すように、可動ローラ３４０は、カムピース３０のカム山を挟む位置にそれぞれ配設されている。
次に、上述した組み付け装置を用いてカムピース３０をシャフト２０に組み付ける各工程について、順を追って説明する。
【００２１】
（第１工程）
図４に示すように、まず、第１センター押し機構１００の第１突起部１１０をシャフト２０の第１凹部２１ａに当接させた状態で、シャフト２０の接続部２１をチャック２００で挟持する。
【００２２】
（第２工程）
図５に示すように、可動ローラ３４０を最大限に後退させた状態の保持機構３００に対して、焼き嵌め用に予め加熱しておいたカムピース３０を載置する。このときには、先の図３に示したように、２つの可動ローラ３４０の間にカム山が挟まれるようにして、２つの可動ローラ３４０及び２つの固定ローラ３３０を頂点とする四角形の領域内にカムピース３０を載置する。
【００２３】
（第３工程）
図６に示すように、第２センター押し機構４００を上方向Ｕに移動させることにより、第２センター押し機構４００の第２突起部４１０をシャフト２０の第２凹部２２ａに当接させる。
【００２４】
（第４工程）
図７に示すように、チャック２００を下方向Ｄに移動させるとともに、第１センター押し機構１００及び第２センター押し機構４００を同期させながら下方向Ｄに移動させることにより、シャフト２０を下方向Ｄに移動させてカムピース３０のカム孔３１及び保持機構３００の孔３２０にシャフト２０を挿通する。このとき、カムピース３０のカム孔３１は、加熱によって拡径しているため、シャフト２０の挿入は滑らかに行われ、シャフト２０はカムピース３０の組み付け位置となる位置にまで正確に挿入される。
【００２５】
ここで、シャフト２０の先端にはテーパ部２２が形成されている。そして、この段階では、可動ローラ３４０が最大限に後退した状態になっているため、カムピース３０は保持機構３００の保持板３１０の面上において上述した隙間Ｓに相当する分だけは移動することが可能である。従って、カム孔３１にシャフト２０を挿入する際に、カム孔３１とシャフト２０との位置がずれていたとしても、カム孔３１の内周面にシャフト２０のテーパ部２２が接触することでシャフト２０とカム孔３１とのセンタリングが行われる。そのため、保持機構３００におけるカムピース３０の位置決め精度が比較的低くても、カム孔３１へのシャフト２０の挿入は容易に行われる。
【００２６】
（第５工程）
図８に示すように、可動ローラ３４０を前進方向Ｆに移動させることにより、可動ローラ３４０をカム山のカム面３２に当接させるとともに、カムピース３０のカム孔３１の内周面とシャフト２０の外周面とを当接させる。これによりカムピース３０は、３つの接触点ＴＰ、すなわち可動ローラ３４０とカム山のカム面３２とが接触する２つの接触点ＴＰ及びカム孔３１の内周面とシャフト２０の外周面とが接触する１つの接触点ＴＰによって、保持機構３００上に固定されて位置決めが行われる。こうしたシャフト２０に対するカムピース３０の位置決めが行われることにより、シャフト２０に対するカムピース３０の組み付け位相がずれないように、カムピース３０は保持機構３００に確実に固定される。
【００２７】
この位置決めを行った後は、カムピース３０の温度低下に伴ってカム孔３１が縮径していくことによりカムピース３０とシャフト２０との焼き嵌めが完了し、１個のカムピース３０の組み付けが終了する。
【００２８】
（第６工程）
図９に示すように、可動ローラ３４０を後退方向Ｒに移動させることにより、可動ローラ３４０が最大限に後退した状態にする。そして、チャック２００及び第１センター押し機構１００を上方向Ｕに移動させることにより、シャフト２０を上方向Ｕに移動させて保持機構３００の孔３２０からシャフト２０を抜き出す。
【００２９】
そして、シャフト２０に組み付け済みのカムピース３０と、次に組み付けるカムピース３０との相対角度を異ならせる必要がある場合（例えば異なる気筒に対応したカムピースを組み付ける場合など）には、中心軸ＣＬの周方向ＲＴにチャック２００を必要な角度だけ回転させる。
【００３０】
なお、シャフト２０に組み付け済みのカムピース３０と次に組み付けるカムピース３０との相対角度を異ならせる必要がない場合（例えば１つの気筒に対して２つの吸気バルブを備える内燃機関のカムシャフトであって、１つの気筒に対応する２つのカムピースをそれぞれ組み付ける場合など）には、上述したチャック２００の回転動作は行わない。
【００３１】
上述した各工程について、１個目のカムピース３０を組み付けるときには上記第１工程から第６工程まで行い、２個目以降のカムピース３０を組み付けるときには上記第２工程から第６工程までを繰り返し行うことにより、全てのカムピース３０をシャフト２０に組み付ける。
【００３２】
次に、本実施形態の作用を説明する。
上述したように、本実施形態では、上記第４工程において、加熱により拡径したカム孔３１にシャフト２０を挿入した後、上記第５工程が行われる。この第５工程では、可動ローラ３４０を前進方向Ｆに移動させることにより、シャフト２０に対するカムピース３０の位置決めが行われる。このようにカム孔３１にシャフト２０を挿入した後、カムピース３０の位置決めを行うようにしているため、次の作用が得られる。
【００３３】
すなわち、シャフト２０をカム孔３１に挿入する際、シャフト２０がカムピース３０に当たるなどしてシャフト２０に対するカムピース３０の組み付け位相がずれたとしても、シャフト２０の挿入後にカムピース３０の位置決めが行われるために、そうしたシャフト２０に対するカムピース３０の組み付け位相のずれが修正される。そのため、カム孔３１に対してシャフト２０を高精度に挿入しなくても、シャフト２０に対するカムピース３０の組み付け精度は好適に確保される。
【００３４】
以上説明した本実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
（１）カム孔３１にシャフト２０を挿入した後、カムピース３０の位置決めを行うようにしている。そのため、上述したように、カム孔３１に対してシャフト２０を高精度に挿入しなくても、シャフト２０に対するカムピース３０の組み付け精度は好適に確保される。従って、シャフト２０をカムピース３０に当てることなく挿入できる高精度な組み付け装置、例えばカムピース３０の位置決めを高精度に行う装置や、カムピース３０に対してシャフト２０を傾けることなく真っ直ぐに挿入できる装置等を用いることなく、シャフト２０に対してカムピース３０を精度よく組み付けることができるようになる。
【００３５】
（２）上述した組み付け方法によれば、高精度な組み付け装置が不要になるため、組み付け装置を簡素化することができる。従って、組み付け装置の精度や品質の管理が容易になり、精度や品質を確保するための工数の増加も抑えることができる。そのため、カムシャフトの組み付け装置を、量産用の設備としてより適した装置にすることができる。
【００３６】
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。
・組み付けに際しては、シャフト２０を鉛直方向に動かすようにしたが、他の方向、例えば水平方向（鉛直方向に直交する方向）に動かすようにしてもよい。
【００３７】
・組み付けに際しては、カムピース３０を固定してシャフト２０を中心軸ＣＬが延びる方向に動かすようにしたが、シャフト２０を固定してカムピース３０を中心軸ＣＬが延びる方向に動かすようにしてもよい。
【００３８】
・保持機構３００においてカムピース３０を３点の接触点ＴＰで保持するようにしたが、その他の態様で保持してもよい。
・第１センター押し機構１００及び第２センター押し機構４００を備えるようにしたが、カム孔３１へのシャフト２０の挿入を適切に行うことが可能であれば、いずれか一方のセンター押し機構を省略したり、２つのセンター押し機構をともに省略してもよい。
【００３９】
・図１に示したカムピース３０の配設数や配設位置、配設角度などは適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…カムシャフト、２０…シャフト、２１…接続部、２１ａ…第１凹部、２２…テーパ部、２２ａ…第２凹部、３０…カムピース、３１…カム孔、３２…カム面、１００…第１センター押し機構、１１０…第１突起部、２００…チャック、３００…保持機構、３１０…保持板、３１０ａ…保持面、３２０…孔、３３０…固定ローラ、３４０…可動ローラ、３５０…可動プレート、３６０…アクチュエータ、４００…第２センター押し機構、４１０…第２突起部。
【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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【図８】
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【図９】
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