(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、転がり軸受とを容易に組み付けることができ、コスト低減を図ることができる軸受付き中空シャフト装置を提供する。【解決手段】中空シャフト１２と、駒体１６と、転がり軸受３１とを備える。中空シャフト１２の外径面の軸方向には、駒体１６と転がり軸受３１とが所定の間隔を保って配置される。中空シャフト１２のうち、駒体１６が配置される軸部分に、拡径方向に塑性変形されて外径面が駒体１６の内径面に圧着する薄肉状の拡径部１４が形成されている。【選択図】図２
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【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中空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は、前記駒体と前記転がり軸受とが所定の間隔を保って配置され、
前記中空シャフトのうち、前記駒体が配置される軸部分に、拡径方向に塑性変形されて外径面が前記駒体の内径面に圧着する薄肉状の拡径部が形成されていることを特徴とする軸受付き中空シャフト装置。
【請求項２】
請求項１に記載の軸受付き中空シャフト装置であって、
中空シャフトの駒体が配置される軸部分の内径面が拡径方向に塑性変形加工されることによって、薄肉状の拡径部が形成されていることを特徴とする軸受付き中空シャフト装置。
【請求項３】
請求項１に記載の軸受付き中空シャフト装置であって、
中空シャフトの駒体が配置される軸部分の内径面には、環状凹部が形成されて当該部分に薄肉部が形成され、
前記中空シャフトの拡径部は、前記環状凹部の底面が半径方向外方に加圧されて拡径方向に塑性変形されることによって形成されていることを特徴とする軸受付き中空シャフト装置。
【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中空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軸受付きカムシャフト装置がある。
軸受付き中空シャフト装置が軸受付きカムシャフト装置である場合、中空シャフトと、所定数のカム駒（駒体に相当する）と、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と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、カム駒と転がり軸受とが所定の間隔を保って所定順に嵌合されて固定される。
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軸受付き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合すると、中空シャフトの外径面にカム駒による圧入傷が発生し、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合する必要があり、コスト高なる。
また、特許文献１においては、転がり軸受を分割構成して中空シャフトの外径面の半径方向外側から組み付けなければならず、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、転がり軸受とを容易に組み付けることができ、コスト低減を図ることができる軸受付き中空シャフト装置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に係る軸受付き中空シャフト装置は、中空シャフトと、駒体と、転がり軸受とを備えた軸受付き中空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は、前記駒体と前記転がり軸受とが所定の間隔を保って配置され、
前記中空シャフトのうち、前記駒体が配置される軸部分に、拡径方向に塑性変形されて外径面が前記駒体の内径面に圧着する薄肉状の拡径部が形成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とを所定の間隔を保って配置した状態で、駒体が配置される中空シャフトの軸部分を拡径方向に塑性変形させて薄肉状の拡径部を形成し、この拡径部を駒体の内径面に圧着させることによって、中空シャフトの外径面の軸方向に、駒体と、転がり軸受とを容易に組み付けることができると共に、中空シャフトの外径面にカム駒による圧入傷が発生する不具合を解消することができる。
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、カム駒とを嵌合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に係る軸受付き中空シャフト装置は、請求項１に記載の軸受付き中空シャフト装置であって、
中空シャフトの駒体が配置される軸部分の内径面が拡径方向に塑性変形加工されることによって、薄肉状の拡径部が形成されていることを特徴とする。
前記構成によると、中空シャフトの駒体が配置される軸部分の内径面を拡径方向に塑性変形加工することによって、薄肉状の拡径部を容易に形成することができる。
すなわち、必要な部分（駒体が配置される軸部分）のみ、拡径加工して薄肉状の拡径部を形成することによって、加工工数を低減することができると共に、中空シャフトの他の部分の拡径による転がり軸受に対する悪影響を抑制することができる。
【０００８】
この発明の請求項３に係る軸受付き中空シャフト装置は、請求項１に記載の軸受付き中空シャフト装置であって、
中空シャフトの駒体が配置される軸部分の内径面には、環状凹部が形成されて当該部分に薄肉部が形成され、
前記中空シャフトの拡径部は、前記環状凹部の底面が半径方向外方に加圧されて拡径方向に塑性変形されることによって形成されていることを特徴とする。
前記構成によると、駒体が配置される中空シャフトの軸部分の内径面に形成された環状凹部によって当該部分が薄肉状をなすため、環状凹部の底面を半径方向外方に加圧することによって拡径部を容易に形成することができる。さらに、中空シャフトの他の部分が不測に拡径されることも防止でき、転がり軸受に悪影響を及ぼす不具合も抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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】
【００１０】
（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に係る軸受付き中空シャフト装置を示す縦断面図である。図２は軸受付き中空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カム駒に対応する薄肉状の軸部分に拡径部が形成された状態を示す縦断面図である。
【００１１】
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１６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。
【００１２】
また、図２に示すように、針状ころ軸受３１は、中空シャフト１２の外周面を内輪軌道面３３とする複数の転動体としての針状ころ３８と、これら針状ころ３８を保持する保持器３９と、外輪（シェル）３５と備えている。そして、針状ころ軸受３１は、中空シャフト１２の一端側から嵌込まれて同中空シャフト１２の所定位置まで嵌合されることで、中空シャフト１２の外周面を内輪軌道面３３として組み付けられる。
【００１３】
図１と図２に示すように、中空シャフト１２の外径面の軸方向のうち、各カム駒１６が配置される各軸部分に、拡径方向に塑性変形された薄肉状の拡径部１４が形成されている。これら各拡径部１４には、それぞれの外径面にカム駒１６の内径面が圧着された状態で各カム駒１６が固定されている。
【００１４】
この実施例１において、中空シャフト１２に拡径部１４が塑性変形によって拡径される前の状態では、中空シャフト１２の外径面に複数のカム駒１６と、針状ころ軸受３１とが所定順序で容易に嵌合できるように、中空シャフト１２の外径寸法よりも複数のカム駒１６の内径寸法が若干大きく形成されている。
【００１５】
さらに、この実施例１においては、中空シャフト１２に拡径部１４が塑性変形によって拡径される前の状態において、各カム駒１６が配置される中空シャフト１２の軸部分の内径面には、中空シャフトの駒体が配置される軸部分の内径面には、環状凹部１３が形成されて当該部分が薄肉状に形成されている（図４参照）。
そして、中空シャフト１２の外径面に、複数のカム駒１６と、針状ころ軸受３１の内輪３２とが所定順序で容易に嵌合した状態において、中空シャフト１２の各環状凹部１３の底面が半径方向外方に加圧されて拡径方向に塑性変形されることによって拡径部１４が形成される。そして、各拡径部１４の外径面がカム駒１６の内径面が圧着することによってカム駒１６を固定するようになっている。
【００１６】
中空シャフト１２の各環状凹部１３の底面を半径方向外方に加圧して拡径方向に塑性変形するために、例えば、ハイドロフォーミングを用いることができる。
すなわち、中空シャフト１２に拡径部１４が塑性変形によって拡径される前の状態において、中空シャフト１２の外径面に複数のカム駒１６と、針状ころ軸受３１とを所定順序で嵌合して配置したものを、型開き状態にあるハイドロフォーミングの成形型４０内にセットし、図４に示すように成形型４０を型締めする。
この状態において、図５に示すように、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の各環状凹部１３の底面が半径方向外方に加圧されて拡径方向に塑性変形し拡径部１４が形成され、これら拡径部１４の外径面にカム駒１６が圧着されて固定される。なお、中空シャフト１２の各拡径部１４以外の軸部分においては、ほとんど拡径されることがないため、内輪軌道面３３が不測に膨張することがない。
【００１７】
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の外径面の軸方向に、複数のカム駒１６と針状ころ軸受３１の内輪３２とを所定の間隔を保って順次に嵌合して配置する。そして、この状態を保って、複数のカム駒１６が配置される中空シャフト１２の軸部分を拡径方向に塑性変形させて薄肉状の拡径部１４を形成することによって、中空シャフト１２の外径面の軸方向に、複数のカム駒１６と、針状ころ軸受３１とを容易に組み付けることができる。この結果、中空シャフト１２の外径面に複数のカム駒１６による圧入傷が発生する不具合を解消することができる。
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、冷し嵌めによって複数のカム駒１６と針状ころ軸受３１とを嵌合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。
【００１８】
また、この実施例１において、中空シャフト１２の複数のカム駒１６が配置される軸部分の内径面には、環状凹部１３が形成されて当該部分に薄肉部が形成されている。そして、環状凹部１３の底面を、例えば、ハイドロフォーミングによって半径方向外方に加圧して拡径方向に塑性変形させることによって拡径部１４を容易に形成することができる。
さらに、中空シャフト１２の拡径部１４以外の他の軸部分が不測に拡径されることを抑制することができるため、針状ころ軸受３１の内輪軌道面３３が膨張して軸受機能を悪化させる不具合を防止することができる。
【００１９】
（実施例２）
次に、この発明の実施例２を図６と図７にしたがって説明する。
図６はこの発明の実施例２に係る軸受付きカムシャフト装置における中空シャフトのカム駒に対応する軸部分の内径面を冷間圧延用ローリング工具によって拡径方向に塑性加工する前の状態を示す説明図である。図７は中空シャフトのカム駒に対応する軸部分の内径面を拡径方向に塑性加工した状態を示す説明図である。
図６と図７に示すように、この実施例２においては、冷間圧延用ローリング工具５０を中空シャフト１２内に挿入しこのローリング工具５０を回転させながら軸方向に移動することによって、中空シャフト１２の複数のカム駒１６が配置される軸部分の内径面を拡径方向に塑性変形加工することによって、薄肉状の拡径部１１４を形成する。
この実施例２のその他の構成は、実施例１と同様にして構成されるため、その説明は省略する。
【００２０】
したがって、この実施例２においては、中空シャフト１２のうち、複数のカム駒１６が配置される必要な軸部分のみ、冷間圧延用ローリング工具５０によって拡径加工して薄肉状の拡径部１１４を形成することによって、中空シャフト１２を全長にわたって拡径加工する場合と比べ、加工工数を低減することができると共に、中空シャフト１２の拡径部１１４以外の他の部分の拡径による針状ころ軸受に対する悪影響を抑制することができる。
【００２１】
なお、この発明は、前記実施例１及び２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及び２においては、軸受付きシャフト装置が軸受付きカムシャフト装置１１である場合を例示したが、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】
【００２２】
【図１】この発明の実施例１に係る軸受付き中空シャフト装置を示す縦断面図である。
【図２】同じく軸受付き中空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カム駒に対応する薄肉状の軸部分に拡径部が形成された状態を示す縦断面図である。
【図６】この発明の実施例２に係る軸受付きカムシャフト装置における中空シャフトのカム駒に対応する軸部分の内径面を冷間圧延用ローリング工具によって拡径方向に塑性加工する前の状態を示す説明図である。
【図７】同じく中空シャフトのカム駒に対応する軸部分の内径面を拡径方向に塑性加工した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１１  軸受付きカムシャフト装置（軸受付き中空シャフト装置）
１２  中空シャフト
１３  環状凹部
１４、１１４  拡径部
１６  カム駒（駒体）
３１  針状ころ軸受（転がり軸受）
３３  内輪軌道面
【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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