JPH02500930A - 中空軸及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 六輪　びその製造　法 本発明は、管に取り付けるための開口部をもつ、歯車、カムディスク、カム等の ようなトルク伝達構造要素を備え、管と構造要素の連結が、カムの内径を任意に 部分的に減するか、あるいは管の外径を任意に部分的に増大することによって作 り出され、構造要素と管が積極的に及び／又は非積極的に一緒に連結され、管と 少なくとも１つの支持部材が構造要素の開口部に置かれ、構造要素の下で拡張さ れた管が、その円周のある部分にわたって支持部材の外壁と係合する中空軸、及 びその製造方法に関する。

組立中空軸とも呼ばれ、いくつかの部品を組み立てることによって作られる、そ のような多部品式中空軸は、西独特許第３７２０５９７号から知られている。中 空軸は、製造するのに安価で、内側の管及びカムに適した広く異なる材料を使用 することを可能にし、また軽量であることに特徴がある。

この知られた中空軸は、支持部材材料としてもろい材料を使用するとき、特に、 例えばセラミックを使用すると、問題を生ずる。

なぜならば、内側の管を拡張する際、それがカム軸の作動中に熱くなり又はその 後に冷える場合の管径の温度変化によるものであれ、あるいはそれによって管の 拡張により構造要素を固定する際であれ、曲げ力が構造要素に加わり、もろい材 料の場合には破損やひびわれに至り、それは管上の構造要素に緩みを引き起こし 、従ってカム軸に損傷を与えるからである。

本発明の課題は、知られたカム軸を更に改良して、もろい構造要素材料をも使用 することができるようにすることである。

本発明によれば、この課題は、構造要素内に管の膨張を調節するための中間部材 を設けることで解決される。

本発明の好ましい実施態様では、管に対する構造要素の固定は、管を構造要素の 下で拡張し、構造要素と管を積極的に及び／又は非積極的に互いに連結し、そし て構造要素の下で拡張された管が、その円周のある部分にわたって中間部材の内 壁と係合し、且つその円周の少なくとも他の部分が支持部材の外壁と係合するこ とでもたらされる。

支持部材は、構造要素とワンピースに構成されたものの部分とすることができる 。構造要素の下の管の肉厚は少なくとも部分的に増大することができる。

好ましい実施態様では、構造要素を管及び支持部材の上で収縮ばめするか、ある いはそこにばね張力又は切欠き効果で機械的に連結することができる。しかしな がら、管と構造要素及び／又゛は支持部材との連結を、過冷却された内側部材を 導入し、引き続いて内側部材を拡張することによって引き起こすこともできる。

本発明の中空軸の好ましい製造方法は以下の段階を有する。即ち、中空軸部材の 素材管、少なくとも１つの支持部材及び中間部材を構造要素の開口部に導入しな がら、素材管、構造要素及び中間部材を支持部材とともにモールドに挿入し、そ して管にその変形に適した内圧を加える。管は中間部材の「窓」の付近でのみ顕 著に膨張することができ、それにより上記管部分の範囲だけで、支持部材との接 触及び支持部材への加圧が起こる。°これにより、構造要素に曲げ応力を発生さ せ得る、管から構造要素への横方向力の伝達が回避される。

この方法の好ましい変形例では、拡張域における管の肉厚のいかなる減少も回避 するために、管材料の変形に適した圧力を管の内部に加え、かつ管の軸線方向に 力を加えながら、材料を管の軸線方向に供給する。

質は、金属又は非金属の材料、異なる物質で作られた積層材料又は繊維強化材料 で作ることができる。とりわけ、積層材料の使用により、管全体をより高価な材 料から作ることを必要とすることなく、高価な材料を使用すること、例えば特に 外層として耐腐食性材料を使用することが可能になる。積層材料はまた、振動の 不良導体をなし、その使用によりカム軸のノイズを補助的に吸収するという利点 を有する。

支持部材は、好ましくは形材部品、管の部分又はクランプスリーブで構成される 。

取り付けた構造要素とは別に、管は１つ又はそれ以上の例えば六角形の補助成形 部分をもつことができ、それは好ましい製造方法では構造要素の固定と同時に素 材管から成形される。

構造要素は、基本的に金属、鋳鉄、チルド鋳物、焼結鋼、鋼（例えば微粒打抜鋼 又は形鋼）、アルミニウム、チタン、焼結材料、窒化硼素、炭化タングステン、 セラミック、プラスチック、繊維強化プラスチック又は複合材料で作るのが好ま しい。

構造要素を管に取り付けるための構造要素の開口部は、支持部材による本発明の 固定に用いることができ、好ましくはだ円形、多角形又は他の非円形である。製 造コストを下げるために、ある材料の場合には、構造要素が実質的に同じ肉厚を もつのが好ましい。

支持部材を構造要素よりも大きな線膨張率をもつ材料で作ることができる。しか しながら、支持部材を管よりも小さな線膨張率をもつ材料で作ることもできる。

好ましくは、支持部材の構造要素は、セラミック、繊維強化材料、コンクリート 等のような高い圧縮応力を吸収する軽量材料で作られ、これらの材料は硬度が太 き（、熱影響性が低いというような優れた機械的特性の他に大変軽量でもある。

中間部材は環状要素であり、構造要素に近接してその下で素材管に当接され、管 材料を窓を通して膨張させるために、少なくとも１つの窓□を支持部材に近接さ せて挿入される。

支持部材の方向にのみ管の顕著な膨張が起こるように、内側の管と支持部材との 間の空間を満たすいくつかの中間部材を使用することも可能である。

本発明の中間部材を設けることにより、構造要素は引張応力を受けるだけであり 、内管の拡張中、又は構造要素により力が伝達される間の作動中に、曲げ応力を 受けないようにし、例えばセラミックの場合のように、曲げ応力を受けて容易に 破損して、固定された構造要素の緩みを生じないようにする。鋼は中間部材とし て好ましい材料である。

他の特徴及び利点は、請求の範囲及び図面に関する本発明の好ましい実施態様の 以下の説明から理解することができる。

第１図　本発明のカム軸の部分縦断面図。

第２図　第１図のカム軸のカムを通る、線Ａ−Ａに沿う断面図。

第１図に示すように、本発明の中空軸１０は（ここではカム支持部のみを縦断面 図で示す）、非円形開口部をもつ構造要素１４を有する。明らかに、同じカム軸 は、円形開口部をもつ別の構造要素、例えば歯車、リング等を有することができ る。本発明の支持部材２０を非円形開口部について説明する。

管１２の拡張の際、それが内圧をかけることによるものであれ、又は過冷却され た部材を加熱することによってなされるものであから明らかなように、管材料は 窓内で支持部材２０に当接するが、カム１４の下における支持部材２０の方向へ の管材料の突出は、セラミック構造要素１４に横方向の不規則な荷重がない範囲 で可能であるに過ぎない。このことは、使用中及び製造中に、もろいセラミック 材料に曲げ応力が加わるのを回避する。管材料の流れの適切な集中制御によって 、管から支持部材への圧縮力を集中させ、その結果、構造要素をより良く固定す る。

ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、　２ 国際調査報告 国際調査報告 ＤＥ　８８００４５５ ＳＡ　２３４２５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．管に取り付けるための開口部をもつ、歯車、カムディスク、、カム等のよう なトルク伝達構造要素を備え、管と構造要素の連結が、カムの内径を任意に部分 的に減ずるか、あるいは管の外径を任意に部分的に増大することによって作り出 され、構造要素と管が積極的に及び／又は非積極的に一緒に連結され、管と少な くとも１つの支持部材が構造要素の開口部に置かれ、構造要素の下で拡張された 管が、その円周のある部分にわたって支持部材の外壁と係合する中空軸において 、構造要素（１４）内に管の膨張を調節するための中間部材（８）を設けたこと を特徴とする中空軸。 ２．構造要素（１４）の下で拡張された管（１２）が、その円周のある部分にわ たって中間部材（８）の内壁に当接し、且つその円周の少なくとも１つの他の部 分だけが支持部材（２０）の外壁に当接することを特徴とする、請求の範囲第１ 項に記載の中空軸。 ３．支持部材（２０）が、支持部材（２０）とワンピースに構成された構造要素 （１４）の部分であることを特徴とする、請求の範囲第１項又は第２項に記載の 中空軸。 ４．構造要素（１４）が管（１２）及び支持部材（２０）の上で収縮ばめされ、 あるいはそこにばね張力又は切欠き効果で機械的に連結され、又は管と構造要素 及び／又は支持部材との連結が、過冷却された内側部材（１２，２０，８）を導 入し、引き続いて内側部材を拡張することによって引き起こされることを特徴と する、請求の範囲第１項又は第３項に記載の中空軸。 ５．中空軸部材の素材管、少なくとも１つの支持部材及び中間部材を構造要素の 特定の開口部に導入しながら、素材管、構造要素、中間部材及び支持部材をモー ルドに挿入し、管にその変形に適した内圧を加える段階から成ることを特徴とす る、先行する請求の範囲の１つに記載の中空軸の製造方法。 ６．管材料の変形に適した圧力を管の内部に加え、かつ管の軸線方向に力を加え ながら、材料を管の軸線方向に連続的に供給することを特徴とする、請求の範囲 第５項に記載の方法。 ７．管（１２）が、金属又は非金属の材料、異なる物質から成る積層材料又は繊 維強化材料で作られることを特徴とする、先行する請求の範囲の１つに記載の実 施態様。 ８．支持部材（２０）が形材部品、管の部分又はクランプスリーブで構成される ことを特徴とする、先行する請求の範囲の１つに記載の実施態様。 ９．管（１２）が、素材管から成形される１つ以上の補助成形要素を有すること を特徴とする、先行する請求の範囲の１つに記載の実施態様。 １０．構造要素（１４）が、基本的に金属、鋳鉄、チルド鋳物、焼結鋼、鋼（例 えば微粒打抜鋼又は形鋼）、アルミニウム、チタン、焼結材料、窒化硼素、炭化 タングステン、セラミック、コンクリート、プラスチック、繊維強化プラスチッ ク又は複合材料で作られることを特徴とする、先行する請求の範囲の１つに記載 の実施態様。 １１．構造要素（１４）の開口が、構造要素を管（１２）に取り付けるためにだ 円形、六角形又は他の非円形であることを特徴とする、先行する請求の範囲の１ つに記載の実施態様。 １２．支持部材（２０）が、構造要素（１４）よりも大きな又は小さな線膨張率 をもつ材料で作られることを特徴とする、先行する請求の範囲の１つに記載の実 施態様。 １３．構造要素（１４）が実質的に同じ肉厚をもつことを特徴とする、先行する 請求の範囲の１つに記載の実施態様。 １４．支持部材（２０）の方向にのみ管（１２）の顕著な膨張が起こるように、 管（１２）と支持部材（２０）との間の空間を満たすいくつかの中間部材（８） を備えることを特徴とする、先行する請求の範囲の１つに記載の実施態様。 １５．中間部材（８）が、構造要素（１４）に近接しその下で素材管に当接し、 かつ管材料を通して膨張させるために、支持部材（２０）の付近に少なくとも１ つの窓（６）を有する環状要素で構成されることを特徴とする、先行する請求の 範囲の１つに記載の実施態様。 １６．支持部材（２０）がセラミック又は繊維強化材料で作られることを先行す る請求の範囲の１つに記載の実施態様。