(57)【要約】【課題】中空シャフトの外径面の軸方向に、カム駒等の駒体と、転がり軸受の内輪とを容易に嵌挿して固定することができ、コスト低減を図る。【解決手段】中空シャフト１２の外径面の軸方向に、駒体１４と、転がり軸受３１の内輪３２とが所定の間隔を保って配置される。中空シャフト１２の外径面が拡径方向に塑性変形されて駒体１４の内径面及び転がり軸受３１の内輪３２の内径面に圧着した状態で中空シャフト１２の外径面に、駒体１４と、転がり軸受３１の内輪３２とが固定されている。【選択図】図２
2009127800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空シャフトと、駒体と、転がり軸受とを備えた軸受付きシャフト装置であって、
前記中空シャフトの外径面の軸方向に、前記駒体と、前記転がり軸受の内輪とが所定の間隔を保って配置され、
前記中空シャフトの外径面が拡径方向に塑性変形されて前記駒体の内径面及び前記転がり軸受の内輪の内径面に圧着した状態で前記中空シャフトの外径面に、前記駒体と、前記転がり軸受の内輪とが固定されていることを特徴とする軸受付きシャフト装置。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受付きシャフト装置であって、
駒体の内径面には、中空シャフトの外径面に噛み込むセレーション歯が形成されていることを特徴とする軸受付きシャフト装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の軸受付きシャフト装置であって、
転がり軸受の内輪の内径寸法は、駒体の内径寸法よりも大きく形成され、
前記転がり軸受の内輪の内径寸法が大きい分だけ、前記駒体の内径面の圧着力よりも小さい圧着力で前記内輪が前記中空シャフトの外径面に固定されていることを特徴とする軸受付きシャフト装置。
【請求項４】
中空シャフトと、駒体と、転がり軸受とを備えた軸受付きシャフト装置を製造する方法であって、
前記中空シャフトの外径面の軸方向に、前記駒体と、前記転がり軸受の内輪とを所定の間隔を保って挿通した後、
前記中空シャフトの内径面を加圧して中空シャフトの外径面を拡径方向に塑性変形させることで、前記駒体の内径面及び前記転がり軸受の内輪の内径面に圧着させて前記駒体と、前記転がり軸受の内輪とを固定することを特徴とする軸受付きシャフト装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の軸受付きシャフト装置の製造方法であって、
型締め及び型開きされる成形型を用い、
中空シャフトの外径面の軸方向に、駒体と、転がり軸受の内輪とを所定の間隔を保って挿通したものを前記型開き状態にある成形型内にセットし、
その後、前記成形型を型締めすると共に、前記内輪の外径面の両端部を前記成形型の型面の一部で拘束し、この状態で前記中空シャフトの内径面を加圧して前記中空シャフトの外径面を拡径方向に塑性変形させることを特徴とする軸受付きシャフト装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、中空シャフトと、駒体と、転がり軸受とを備えた軸受付きシャフト装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空シャフトと、駒体と、転がり軸受とを備えた軸受付きシャフト装置としては、例えば、内燃機関のシリンダヘッド部に回転可能に組み付けられるカムシャフト装置がある。
軸受付きシャフト装置がカムシャフト装置である場合、中空シャフト、所定数のカム駒（駒体に相当する）、及び中空シャフトの外径面の一部を内輪軌道面とする転がり軸受がそれぞれ個別に形成された後、中空シャフトの外径面の軸方向に、カムと転がり軸受とが所定の間隔を保って所定順に嵌挿されて固定される。
また、特許文献１に開示されているように、中空シャフトの外径面の軸方向に所定数のカム駒（駒体に相当する）が配置された状態において、分割構成された転がり軸受が中空シャフトの外径面の半径方向外側から組み付けられる構造のカムシャフト装置が知られている。
【特許文献１】特開２００７−１９２３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、常温の状態で、中空シャフトの外径面の軸方向に、その外径面の一部を内輪軌道面とする転がり軸受と、カム駒とを所定の間隔を保って嵌挿（圧入）すると、中空シャフトの外径面にカム駒の圧入傷が発生し、転がり軸受としての機能が悪化される。このため、中空シャフトの外径面を熱処理等によって所望する硬度に表面処理した後、冷し嵌めによって転がり軸受と、カム駒とを所定の間隔を保って嵌挿する必要があり、コスト高なる。
また、特許文献１においては、中空シャフトの外径面の半径方向外側から転がり軸受を組み付けるために、転がり軸受を分割構成すると、転がり軸受の製作や、組み付けが厄介となる。
【０００４】
この発明の目的は、前記問題点に鑑み、中空シャフトの外径面の軸方向に、カム駒等の駒体と、転がり軸受の内輪とを容易に嵌挿して固定することができ、コスト低減を図ることができる軸受付きシャフト装置とその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、この発明の請求項１に係る軸受付きシャフト装置は、中空シャフトと、駒体と、転がり軸受とを備えた軸受付きシャフト装置であって、
前記中空シャフトの外径面の軸方向に、前記駒体と、前記転がり軸受の内輪とが所定の間隔を保って配置され、
前記中空シャフトの外径面が拡径方向に塑性変形されて前記駒体の内径面及び前記転がり軸受の内輪の内径面に圧着した状態で前記中空シャフトの外径面に、前記駒体と、前記転がり軸受の内輪とが固定されていることを特徴とする。
【０００６】
前記構成によると、中空シャフトの外径面の軸方向に、駒体と、転がり軸受の内輪とが所定の隙間をもって嵌挿され、かつ所定の間隔を保って配置された状態で、中空シャフトの外径面が、駒体の内径面及び転がり軸受の内輪の内径面に圧着する状態まで拡径方向に塑性変形されることによって、中空シャフトの外径面に、駒体と、転がり軸受の内輪とを容易に固定することができる。
このため、従来と異なり、中空シャフトの外径面を熱処理等によって表面処理した後、冷し嵌めによって転がり軸受と、カム駒とを圧入する必要性を解消することができ、コスト低減において効果が大きい。
【０００７】
この発明の請求項２に係る軸受付きシャフト装置は、請求項１に記載の軸受付きシャフト装置であって、
駒体の内径面には、中空シャフトの外径面に食い込むセレーション歯が形成されていることを特徴とする。
前記構成によると、駒体の内径面のセレーション歯（スプライン歯、ローレット歯等も含む）が中空シャフトの外径面に食い込むことによって、中空シャフトの外径面に対する駒体のスリップトルクを高めることができ、中空シャフトの外径面の周方向に駒体が不測に回転する不具合を防止することができる。
【０００８】
この発明の請求項３に係る軸受付きシャフト装置は、請求項１又は２に記載の軸受付きシャフト装置であって、
転がり軸受の内輪の内径寸法は、駒体の内径寸法よりも大きく形成され、
前記転がり軸受の内輪の内径寸法が大きい分だけ、前記駒体の内径面の圧着力よりも小さい圧着力で前記内輪が前記中空シャフトの外径面に固定されていることを特徴とする。
前記構成によると、中空シャフトの外径面に駒体の内径面の圧着力よりも小さい圧着力で転がり軸受の内輪を固定することによって、その内輪の軌道面（外径面）が過大に膨張されることを抑制することができ、転がり軸受機能を良好に果たすことができる。
【０００９】
この発明の請求項４に係る軸受付きシャフト装置の製造方法は、中空シャフトと、駒体と、転がり軸受とを備えた軸受付きシャフト装置を製造する方法であって、
前記中空シャフトの外径面の軸方向に、前記駒体と、前記転がり軸受の内輪とを所定の間隔を保って挿通した後、
前記中空シャフトの内径面を加圧して中空シャフトの外径面を拡径方向に塑性変形させることで、前記駒体の内径面及び前記転がり軸受の内輪の内径面に圧着させて前記駒体と、前記転がり軸受の内輪とを固定することを特徴とする。
前記構成によると、請求項１に記載の軸受付きシャフト装置を容易に製造することができる。
【００１０】
この発明の請求項５に係る軸受付きシャフト装置の製造方法、請求項４に記載の軸受付きシャフト装置の製造方法であって、
型締め及び型開きされる成形型を用い、
中空シャフトの外径面の軸方向に、駒体と、転がり軸受の内輪とを所定の間隔を保って挿通したものを前記型開き状態にある成形型内にセットし、
その後、前記成形型を型締めすると共に、前記内輪の外径面の両端部を前記成形型の型面の一部で拘束し、この状態で前記中空シャフトの内径面を加圧して前記中空シャフトの外径面を拡径方向に塑性変形させることを特徴とする。
前記構成によると、内輪の外径面の両端部を成形型の型面の一部で拘束した状態で中空シャフトの内径面を加圧して拡径方向に塑性変形させることによって、内輪外径面の軌道面の膨張を良好に抑制しながら、中空シャフトの外径面を内輪の内径面に所要とする圧着力で固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、この発明を実施するための最良の形態を実施例にしたがって説明する。
【実施例】
【００１２】
（実施例１）
この発明の実施例１を図１〜図５にしたがって説明する。
図１はこの発明の実施例１に係る軸受付きカムシャフト装置を示す縦断面図である。図２は軸受付きカムシャフト装置の中空シャフトの外径面の軸方向にカム駒と針状ころ軸受とが固定された状態を拡大して示す縦断面図である。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に基づく横断面である。図４はハイドロフォーミングの成形型内に中空シャフト、カム駒及び針状ころ軸受がセットされた状態を示す縦断面図である。図５はハイドロフォーミングの成形型内において中空シャフトの内径面に高圧の水圧が加えられて外径面が拡径された状態を示す縦断面図である。
【００１３】
図１に示すように、この実施例１においては、軸受付きシャフト装置が内燃機関のシリンダヘッド部に組み付けられる軸受付きカムシャフト装置（カムシャフトユニット）１１である場合を例示する。
軸受付きカムシャフト装置１１は、中空シャフト１２と、駒体としての複数のカム駒１４と、転がり軸受としての複数のシェル形の針状ころ軸受３１とを一体状に備えてユニット化されている。また、針状ころ軸受３１は、内輪３２と、外輪（シェル）３３と、これら内外の両輪３２、３３の間に転動可能に配設された複数の転動体としての針状ころ３５と、これら針状ころ３５を保持する保持器３６とを備えている。
【００１４】
図１と図２に示すように、複数のカム駒１４と、針状ころ軸受３１の内輪３２は、中空シャフト１２の外径面の軸方向に所定の間隔を保って配置されている。そして、中空シャフト１２の外径面が拡径方向に塑性変形されることによって、中空シャフト１２の外径面にそれぞれ圧着された状態で、複数のカム駒１４と、針状ころ軸受３１の内輪３２とが固定されている。
すなわち、この実施例１において、中空シャフト１２の外径面が拡径方向に塑性変形される前の状態では、図４に示すように、中空シャフト１２の外径面に複数のカム駒１４と、針状ころ軸受３１の内輪３２とが所定順序で容易に挿入できるように、中空シャフト１２の外径寸法Ａよりも複数のカム駒１４の内径寸法Ｂ及び針状ころ軸受３１の内輪３２の内径寸法Ｃが若干大きく形成されている。
さらに、針状ころ軸受３１の内輪３２の内径寸法Ｃは、カム駒１４の内径寸法Ｂよりも大きく形成されている。
そして、針状ころ軸受３１の内輪３２の内径寸法Ｃが大きい分だけ、カム駒１４の内径面の圧着力よりも小さい圧着力で針状ころ軸受３１の内輪３２が中空シャフト１２の外径面に固定されている。
また、この実施例１において、図２と図３に示すように、カム駒１４の内径面には、中空シャフト１２の外径面に食い込むセレーション歯（スプライン歯、ローレット歯等も含む）１４ａが形成されている。
【００１５】
上述したように構成されるこの実施例１に係る軸受付きカムシャフト装置１１において、中空シャフト１２の外径面を、カム駒１４の内径面及び針状ころ軸受３１の内輪３２の内径面に圧着する状態まで拡径方向に塑性変形させることによって、中空シャフト１２の外径面に、カム駒１４と、内輪３２とを容易に固定することができる。
このため、従来と異なり、中空シャフト１２の外径面を熱処理等によって表面処理した後、冷し嵌めによってカム駒１４と、内輪３２とを圧入する必要性を解消することができ、コスト低減において効果が大きい。
【００１６】
また、図３に示すように、カム駒１４の内径面のセレーション歯１４ａが中空シャフト１２の外径面に食い込むことによって、中空シャフト１２の外径面に対するカム駒１４のスリップトルクを高めることができ、中空シャフト１２の外径面の周方向にカム駒１４が不測に回転する不具合を防止することができる。
また、図４に示すように、中空シャフト１２の外径面が拡径方向に塑性変形される前の状態において、カム駒１４の内径寸法Ｂよりも針状ころ軸受３１の内輪３２の内径寸法Ｃが大きい分だけ、カム駒１４の内径面の圧着力よりも小さい圧着力で内輪３２を中空シャフト１２の外径面に固定することができる。これによって、内輪３２外径面の軌道面３２ａが過大に膨張されることを抑制することができ、転がり軸受機能を良好に果たすことができる。
【００１７】
次に、上述した実施例１に係るカムシャフト装置１１を製造する方法を図４と図５にしたがって説明する。
この実施例１に係る軸受付きシャフト装置の製造方法においては、ハイドロフォーミングによって、中空シャフト１２の外径面を、カム駒１４の内径面及び針状ころ軸受３１の内輪３２の内径面に圧着する状態まで拡径方向に塑性変形させて軸受付きカムシャフト装置１１を製造する場合を例示するものであり、先ず、型締め及び型開きされるハイドロフォーミングの成形型４０を準備する。この成形型４０の成形面の一部には、針状ころ軸受３１の内輪３２の外径面の両端部を拘束する内輪押え部４２が形成される（図４及び図５参照）。
【００１８】
一方、中空シャフト１２の外径面の軸方向に、複数のカム駒１４と、針状ころ軸受３１の内輪３２とを所定順で所定の間隔を保って遊嵌状態で挿通する。
この際、中空シャフト１２の外径面に複数のカム駒１４と、針状ころ軸受３１の内輪３２とが所定順序で容易に挿入できるように、予め、中空シャフト１２の外径寸法Ａよりも複数のカム駒１４の内径寸法Ｂ及び針状ころ軸受３１の内輪３２の内径寸法Ｃが若干大きく形成されると共に、針状ころ軸受３１の内輪３２の内径寸法Ｃがカム駒１４の内径寸法Ｂよりも大きく形成されたものが用いられる。
また、針状ころ軸受３１の内輪３２の軸方向の長さは、針状ころ３５の長さ方向両端面よりもそれそれ所定長さだけ軸方向に延長される長さをもって形成される。
【００１９】
次に、図４に示すように、型開き状態にある成形型４０内に複数のカム駒１４と、針状ころ軸受３１の内輪３２とを備えた中空シャフト１２をセットした後、成形型４０を型締めする。この際、内輪３２の両端部の延長部分の外径面が成形型４０の内輪押え部４２によって拘束される。
そして、前記した状態のもとで、高圧の液体（例えば水）を中空シャフト１２の内径面内に充填することによって、中空シャフト１２の内径面を加圧して中空シャフト１２の外径面を拡径方向に塑性変形させる（図５参照）。すると、中空シャフト１２の外径面が複数のカム駒１４と、針状ころ軸受３１の内輪３２との内径面に圧着するため、中空シャフト１２の外径面に、カム駒１４と、内輪３２とを容易に固定することができる。
特に、この実施例１においては、内輪３２外径面の軌道面３２ａの膨張を成形型４０の内輪押え部４２によって良好に抑制しながら、中空シャフト１２の外径面を内輪３２の内径面に所要とする圧着力で固定することができる。
また、中空シャフト１２の内径面を加圧すると同時に、中空シャフト１２の両端面を短縮方向へ加圧してもよい。
【００２０】
なお、この発明は、前記実施例１に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施可能である。
例えば、前記実施例１においては、ハイドロフォーミングによって、中空シャフト１２の内径面を加圧して中空シャフト１２の外径面を拡径方向に塑性変形させる場合を例示したが、図６に示すように、中空シャフト１２の内径寸法よりも適宜に大きい直径寸法を有する硬球５０や芯金を中空シャフト１２の内径面に強制的に圧入して前進又は進退動させることによって、中空シャフト１２の内径面を加圧して中空シャフト１２の外径面を拡径方向に塑性変形させるようにして、カム駒１４及び針状ころ軸受３１の内輪３２を固定することができる。
すなわち、中空シャフトの内径面を加圧して中空シャフトの外径面を拡径方向に塑性変形させる工法であれば、どのような工法を用いてもこの発明を実施することができる。
また、軸受付きシャフト装置としては、軸受付きカムシャフト装置１１の他、例えば、駒体としてウエート体を有する軸受付きバランサーシャフト装置であってもよく、クランクシャフト装置等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施例１に係る軸受付きシャフト装置を示す縦断面図である。
【図２】同じく軸受付きシャフト装置の中空シャフトの外径面の軸方向に駒体としてのカム駒と転がり軸受としての針状ころ軸受とが固定された状態を拡大して示す縦断面図である。
【図３】同じく図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に基づく横断面である。
【図４】同じくハイドロフォーミングの成形型内に中空シャフト、カム駒及び針状ころ軸受がセットされた状態を示す縦断面図である。
【図５】同じくハイドロフォーミングの成形型内において中空シャフトの内径面に高圧の水圧が加えられて外径面が拡径された状態を示す縦断面図である。
【図６】硬球を用いて中空シャフトの内径面に加圧して外径面を拡径方向に塑性変形させる実施態様を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１１  軸受付きカムシャフト装置（軸受付きシャフト装置）
１２  中空シャフト
１４  カム駒（駒体）
３１  針状ころ軸受（転がり軸受）
３２  内輪
３２ａ  軌道面
【図１】
2009127800.tif 000003
【図２】
2009127800.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009127800.tif 000006
【図５】
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【図６】
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