JPH0337663B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はホイールに関し、特にカム軸に設けら
れた積層カム及びカムギヤを有する内燃機関用ホ
イール組立体及びその製造方法に関する。

従来の技術 芝刈機及び除雪機に使用される如き小型内燃機
関は一般にカム軸に設けられたカムギヤ及び少な
くとも１つのカムを有する。カム軸は、従来と同
様に機関サイクルに同期的に回転するクランク軸
上のタイミングギヤと噛合するカムギヤにより回
転させられる。カムは従来と同様排気弁又は吸気
弁を制御するのに使用される。

従来技術では、例えば１）かかるカム及びカム
ギヤは通常多くの金属片からギヤ又はカムを切出
すボブ盤を使用して製造されるか、２）金属ブラ
ンクからポンチ及びダイ装置を使用して打抜くこ
とが行われていた。更に、従来３）米国特許第
3999445号、第3988942号、第2516365号及び第
1481212号に示される如く、薄いギヤ部材を積層
させて製造したギヤを使用する方法もあつた。

発明が解決しようとする課題 ボブ切りによる従来方法は、望ましくない多量
のくず又は廃物が生じ製造コストが増大する。
又、金属がボブ盤の工具を大きくかつ急速に消耗
せしめないようにするには金属の強度は比較的に
弱くなければならないという欠点があつた。ま
た、２）ポンチ及びダイ装置による従来方法で
は、使用される材料の強度により使用しうる材料
の厚さに限界がある欠点もあつた。更に上記３）
の従来例では、ギヤの各層はボルト、スポツト溶
接又は接着材により一体構成となるよう互いに固
着させることは、ギヤ重量及びそれによる作動騒
音を増大せしめるばかりでなくコストも増大させ
た。

そこで、材料のむだを減らし、より静かに作動
するようにし耐用年数を延ばす安価な打抜き法に
より正確に製造されるカム及びギヤ構成が必要と
されていた。

課題を解決するための手段 ホイール組立体は回転支持部材と、互いに当接
する平板部材の積層からなり支持部材に固定され
たホイールとからなる。板図材は支持部材にプレ
スばめされ、板部材と支持部材の間の摩擦力は板
部材の外周端部における当接を維持する。

各板部材は約0.2032mmから約3.175mmの厚さを
有する冷却圧延鋼のブランクからポンチ及びダイ
装置を使用して打抜かれる。一方の形成では、積
層構成に組立てた場合にギヤを形成するよう各板
の周囲に沿つて歯が打抜かれる。他方の形成で
は、積層構成に組立てた場合に一体的カム面が形
成されるよう所望の形状のカムの形に板部材を形
づくる。

積層カムギヤ及びカムを含むホイール組立体の
組立の際は、最初にポンチ及びダイ装置を使用し
てカムギヤ又はカムをなす各板部材を打抜く。こ
の工程中にカムをなす各板はカムギヤをなす板か
ら打抜かれる。打抜きに続いてギヤとカムとは軸
方向離間して置かれ、ギヤ及びカムの各板は当接
するように保持される。回転支持部材又はカム軸
はそれらの中心開口を通つてギヤ及びカムがカム
軸にプレスばねされるよう貫装される。ギヤ及び
カムとカム軸との間の摩擦力は、ギヤ及びカムの
各板部材を外周端部で実質上当接するよう維持し
それぞれ一体的な歯部材及びカム面を形成する。

実施例 以下図面を参照するに、第１図は本発明の好ま
しい一実施例をなすホイール組立体を示す。第１
図に示したホイール組立体は芝刈機及び除雪機に
通常使用される型の小型内燃機関に使用するのに
特に適する。しかし当業者には容易にわかるよう
に本発明のホイール組立体は他の型の内燃機関及
び他の型の装置に容易に適用しうる。

ホイール組立体は一対のホイール、つまり内燃
機関のカム軸３に設置されたカムギヤ１及びカム
２からなる。カム軸３は従来と同様カムギヤ１に
より機関サイクルと同期して回転し、機関のクラ
ンク軸上のタイミングギヤ（図示せず）と噛合し
ている。カム２は従来と同様排気弁又は吸気弁
（図示せず）の制御に使用しうる。カム軸３は単
一の部材からなりカムギヤ１及びカム２が固設さ
れ円形面を有する。

カムギヤ１は、半径方向に延在し軸方向に離間
した複数の境界面６を形成するように互いに当接
する位置にある平板又はギヤ部材５の積層からな
る。第１図に示す実施例では、カムギヤ１は３つ
の境界面６を形成する４枚の別のギヤ部材５から
なる。容易にわかるように使用される板又は部材
５の数は所望の応用に応じて変る。各ギヤ部材５
は好ましくは約0.020インチ（0.508mm）から約
0.024インチ（0.6096mm）であるが、厚さの最小
は約0.008インチ（0.2032mm）で厚さの最大は
0.125インチ（3.175mm）である。厚さが0.008イン
チ（0.2032mm）より薄い場合ギヤ部材は境界面６
の半径方向の延がり全体にわたつて当接を維持す
るには弱くなりすぎる。また厚さが約0.125イン
チ（3.175mm）を越えるとポンチとダイとの間の
すきまが大きくなり許容誤差が維持されない。

第３図及び第４図から最もよくわかる如く、各
ギヤ部材５には中心開口７が穿設されている。組
立の際開口７は軸方向にそろいカム軸３を摩擦的
に受容する軸受容開口８を形成する。図示の実施
例ではカムギヤ１には40個の歯９がある。しかし
当業者には容易にわかるようにギヤの特定の使用
法及び機関の所望のタイミングサイクルにより使
用される歯９の数は増減する。

各ギヤ部材５は好ましくは冷却圧延鋼から製造
される。冷却圧延鋼の強度は、負荷がこのような
鋼の降伏強さを越えることはないので小型内燃機
関に使用するのに充分である。当業者には容易に
わかるように、加えられる負荷又は力が鋼の降伏
強さより小さく各部材５の各歯がフレアしない又
は互いに分離しないかぎりギヤ部材５の構成には
様々の型の様々の強度の鋼を使用しうる。

第２図から最もよくわかる如く２枚の環状ワツ
シヤ１０がカム軸３にカムギヤ１と直接接して固
定されている。ワツシヤ１０はカムギヤ１の軸方
向の遊びを制限するために設けられているのであ
るが本発明のホイール組立体の全応用例で必須で
はない。ワツシヤ１０の厚みの合計は各ギヤ部材
５より僅かに大であるがカムギヤ１全体の幅より
は小である。

カム２も軸３に固定されておりカムギヤ１に対
し軸方向に離間している。カム２はカムギヤ１と
同様な方法で製造され、半径方向に延在して軸方
向に離間している複数の境界面１２を形成するよ
うにして当接する板又はカム部材１１の積層から
なる。図示の実施例では第２図から最もよくわか
るように計７つの境界面１２を形成する８枚のカ
ム部材１１がある。当業者に容易にわかるように
カム面１３の所望の厚さに応じて任意の数のカム
部材１１を使用しうる。

板又はカム部材１１の各々には中心開口１４が
穿設されている。組立の際、開口１４は軸方向に
そろいカム軸３を固定的に受容する軸受容中心開
口１５を形成する。開口１４の寸法は、軸３がカ
ム２をしつかり保持する密着したプレスばめをす
るように部材５の開口７の寸法と同様許容誤差約
±0.0002インチ（5.08μm）内にあるよう形成され
る。

第４図から最もよくわかるように、各板又はカ
ム部材１１は各ギヤ部材５の１つから打抜かれ
る。図示の如く、好ましくは、各別のギヤ部材５
からは４枚の別のカム部材１１が打抜かれて各ギ
ヤ部材５にはカムの形状をした４つの開口１６が
形成される。好ましくは開口１６は、ギヤ部材５
の面の４つの四分円のそれぞれに１つずつカムの
形状の開口１６があつて等しい角度をなすよう離
間させられる。各開口１６は約77゜の角１７で配
置される。角１７は部材５の直径１８と開口１６
を二分する線１９との間の角として定義される。
ギヤ部材５の全部がギヤ１をなすよう組立てられ
る際カムの形状の開口１６は軸方向にそろい直径
上互いに対向してカムギヤ１の正しい回転のバラ
ンスを保証する。

ギヤ１の重量をさらに減少させ操作時の騒音を
減少させるために各ギヤ部材５には複数の円形開
口又は孔２０も穿設してある。孔２０は等角度を
なすよう離間してあり、各孔は一対の隣り合うカ
ム開口１６の間に位置し中心開口８から半径方向
外方に離間している。各孔２０は約50゜の角２１
で配置されている。角２１は部材５の直径１８と
孔２０の中心を通る半径方向に延在する線２２と
の間の角として定義される。ギヤ部材５がギヤ１
を形成するよう組立てられる際、孔２０は軸方向
にそろつてギヤ１の正しい回転バランスを保証す
る。

カムギヤ１及びカム２をカム軸３に組立てるた
め、複数の別のギヤ部材５はポンチ及びダイ装置
により所望の厚さの鋼のブランク片から打抜れ
る。この打抜き工程中に４つの別のカム部材１１
が各別のギヤ部材５から打抜かれ、孔２０も形成
される。次いで別のギヤ部材５及びカム部材１１
は集められて所望の厚さで、つまり所望の数の層
でワツシヤ１０とともにダイヤル又は支持部材に
設置される。ギヤ部材５、カム部材１１及びワツ
シヤ１０は、中心開口８及び１５が軸方向にそろ
うような所望の空間的関係で位置せしめられる。
次いでカム軸３が開口８及び１５及びワツシヤ１
０に貫装せしめられて別のギヤ部材５は完成品の
ギヤ１を形成し別のカム部材１１は完成品のカム
２を形成する。よつて、ギヤ１及びカム２は軸３
に密着してプレスばめされる。

非常に密着したプレスばめの組立てを確実にす
るためにカムギヤ１、カム２及びワツシヤ１０
は、カム軸３をより高温にしないようにしてギヤ
部材５、カム部材１１及びワツシヤ１０を加熱し
た後にカム軸に組立ててもよい。高温にするとギ
ヤ部材５、カム部材１１及びワツシヤ１０は僅か
に拡がるので軸３を挿入後冷却するに従い軸３に
締着するように収縮する。

別のギヤ部材５と軸３との間の摩擦力は部材５
の半径方向全体にわたつて当接させるよう維持す
ることがわかつている。従来の構成と異なり本組
立体では境界面６を維持するのにボルト、スポツ
ト溶接、接着材その他を使用する必要がない。加
えられる負荷がギヤ１の形成に使用される鋼の降
伏強さを越えないかぎり部材５は一体的な歯９を
形成する当接関係を維持する。カム２も同様にカ
ム面１３を形成するよう構成される。

図示説明された内燃機関用ホイール組立体はそ
れぞれ平板部材５及び１１の積層から構成されカ
ムギヤ１及びカム２からなる。ギヤ１及びカム２
とカム軸３との間の摩擦力と、別の部材をその外
周において実質的な当接関係に維持する実質上の
底面手段を提供する。小型内燃機関に関し特に説
明したが、本発明の原理は他の型のホイール組立
体に利用しうる。また、ギヤ１及びカム２を構成
する各別の層の数及び厚さは所望の応用に応じて
変わりうる。

発明の効果 本発明による積層ホイールでは、廃材がより少
く、比較的迅速で安価な打抜き方法を利用でき、
また、本発明の各板部材はダイで打抜かれるので
品質管理はより少なくてすみ寸法精度の確保はよ
り容易である。

本発明の積層ホイールの各板部材は比較的薄い
のでブランクから容易に打抜き又はポンチしう
る。このため、各層に使用される鋼の強度を強化
することができる。組立てると、この積層により
操作中にかかる力に対するギヤの抵抗力が増す。
即ち、本発明による積層ホイールはギヤ等の構成
の耐用年数をも延ばす。

カムギヤとしては本発明の積層ホイールは従来
のカムギヤよりも操作中の運転音がより低い。積
層ギヤの幅は標準的なボブ切りギヤの幅及び重量
の約1/3であるが強度は同じである。重量が減少
するため慣性が減少し、このために騒音が減少す
る。

小型内燃機関の排気弁又は吸気弁を制御するの
に使用されるカムも平板部材を積層させた構成に
しえ、打抜き法で製造しうる。特に積層カムをな
す各板は積層カムギヤをなす各板から打抜き又は
ポンチしうる。製造コストを減少するのに加え
て、本方法ではギヤの重量を減少しえ、その結果
騒音が減少する。

よつて本発明は、安価な打抜き法により低価格
で正確に製造しうる平坦な部材を積層させてそれ
ぞれ構成されるカムギヤ及びカムを有するホイー
ル組立体を提供する。

更に、本発明によれば、冷却圧延鋼のブランク
からポンチ及びダイ装置を使用して、該指定した
範囲の厚さに打抜かれ、支持部材にプレスばめさ
れたホイール組立体は、板部材と支持部材の間の
摩擦力が板部材の外周端部における当接をリベツ
ト及び接着剤等の付加接着方法なしに維持する効
果を奏する等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好ましい一実施例をなすカム
ギヤ、カム及びカム軸を示すホイール組立体の斜
視図、第２図は第１図の線２−２に沿つた一部切
載縦断側面図、第３図は第１図のホイール組立体
の部材の組立の様子を示す分解斜視図、第４図は
カムギヤに穿設された開口の位置を示すカムギヤ
を縮小して示す側面図である。 １……カムギヤ、２……カム、３……カム軸、
５……ギヤ部材、６……境界面、７……中心開
口、８……軸受容開口、９……歯、１０……ワツ
シヤ、１１……カム部材、１２……境界面、１３
……カム面、１４……中心開口、１５……軸受容
中心開口、１６……カムの形状の開口、１７，２
１……角、１８……直径、１９，２２……線、２
０……孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転可能な支持部材と、該支持部材に軸方向
   離間する位置で固定される１対のホイールとから
   なり、各ホイールは互いに当接するように配置さ
   れ積層された平坦な板からなり、該板の各々に
   は、該板と該支持部材との間の摩擦力が該板の実
   質的な当接関係を維持させるよう該支持部材を摩
   擦的に受容する軸方向にそろつた開口を穿設して
   なり、該ホイールの一方は積層ギヤをなすよう周
   囲に形成される一体的歯からなり、該ホイールの
   他方は積層カムをなすよう周囲に形成される一体
   的カム面からなり、該カムの個々の板の各々は、
   該カムの個々の板のうちの少なくとも２枚が該ギ
   ヤの個々の板の各々に複数のカムの形状の開口が
   できるよう該ギヤの個々の板の各々の等角度離間
   した位置を打ち抜いて得られるようにして該ギヤ
   の個々の板から打ち抜いて得られるホイール組立
   体。 ２ 該板の各々は約0.2032mmから約3.175mmまで
   の範囲内の厚さを有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のホイール組立体。 ３ 該板の各々は約0.508mmから約0.6096mmまで
   の範囲内の厚さを有することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のホイール組立体。 ４ 該ギヤの個々の板の各々は、周辺部において
   等角度離間して該カムの形状の開口の間に複数の
   孔を穿設されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のホイール組立体。 ５ 所望の形状をしそれぞれ開口を穿設され周囲
   に歯を設けられた複数の板を打抜く段階と、各板
   の等角度離間する位置に複数のカムの形状の開口
   を打ち抜き複数のカム部材を得る段階と、各カム
   部材に開口を打ち抜く段階と、カム部材を隣り合
   うカム部材が互いに当接し開口がそろい一体的カ
   ム面が形成されるよう積層体に組立てる段階と、
   板を積層せしめ隣り合う板を開口及び歯がそろう
   ようにして互いに当接せしめて積層ギヤが得られ
   るよう組立てる段階と、該カム部材の積層体を該
   積層体ギヤから離間するよう位置決めする段階
   と、該カム部材の積層体がギヤと略同時に支持部
   材にプレスばめされ該板及びカム部材と該支持部
   材との間の摩擦力が板及びカム部材を外周端で実
   質的に当接させるよう該支持部材を該板及び該カ
   ム部材の該開口にプレスばめをなすよう挿設する
   段階とからなるホイール組立体の製造方法。 ６ 該板の各々は約0.2032mmから約3.175mmまで
   の範囲内の厚さを有することを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載のホイール組立体の製造方
   法。 ７ 該板の各々は約0.508mmから約0.6096mmまで
   の範囲内の厚さを有することを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載のホイール組立体の製造方
   法。 ８ 該ギヤの各板の周辺に離間して該開口の中間
   に複数の孔を打抜く段階を更に有することを特徴
   とする特許請求の範囲第５項記載のホイール組立
   体の製造方法。