JPS6288868A - カム軸 - 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】 （産業上の利用分野） この発明はカム軸に関する。

（従来技術とその問題点） カム軸は軸と少なくともその軸に外挿されて溶接により
結合されるカムとを有しており、このカムは軸の断面形
状に合致する断面積を有する軸方向の穴を有している。

軸の断面形状が円形の場合、このカムの穴の直径は軸の
直径よりも僅かに大きく形成されており、カムは余分な
力を加えなくとも軸に外挿でき、すなわち軸とカムとが
遊挿されるようになっている。カムの穴の壁面および／
または軸のカムを取付ける部分の面には少なくとも１つ
の溝が周設されており、この溝の内部にはカムと軸との
結合前に、溶解可能なハンダが入れられる。

カムと軸とが別々に製作され、次いで１つの構造ユニッ
トとして結合される内燃機関用のカム軸はドイツ連邦共
和国公開特許公報第２８３８９９５号及び第３３２１８
４６号において公知となっている。

この種の公知の構造では、軸はその軸方向に延びる複数
の溝孔を有しており、カムの穴にはこれに対応して半径
方向の突出部を有している。カムｔは突出部が溝孔内部
に突入した状態で軸に遊挿されるが、突出部の半径方向
の幅はカムと軸とが１！！擦圧接により結合可能かつ互
いに嵌り合う程度の寸法になっている。上記の遊びを形
成する隙間にはカムと軸との結合後に外部から硬質ハン
ダが充填される。そして、軸の外周面の溝孔は各用途に
応じたカムの位置に対応する数で設けられている。

この構造は半径方向内側に向いた突出部を有するカムの
穴を形成するという面倒な作業工程が必要となるので好
ましくない。また突出部は加工の際にその半径方向の寸
法を極めて精密にする必要があるばかりでなく、軸との
角度位置を橿めて正確に位置決めしなければならない。

他の公知の構造形態（例えばドイツ連邦共和国公開公報
第３２４７６３６号、第３３０１７４９号および第３２
２７６９３号）の場合には回転対称断面形状を右する軸
にカムがプレス嵌めにより外嵌されてしまり嵌めを形成
している。カム軸の作動時の応力に対してしまり嵌めは
十分な強度を保証できるので結合される部品はプレス嵌
め部を有していなければならない。しかしながら、カム
軸の製作時においてはカムを軸のほぼ半分の長さにわた
り大きな力で摺動させる必要があり、このような摺動の
間に軸とカムとの嵌め合い関係が変化して、カムの通過
した軸部の表面が損傷を受けることは不可避となってい
た。

さらに、軸を形成するアクスルチューブとこれに外挿さ
れて圧接結合されるアクスルチューブの断面形状に適合
した形状の穴を有するカムプレートとを備えたカム軸に
おいて、アクスルチューブの外壁面を少なくともカムプ
レートの領域内に位置させ、カムプレートの穴の壁面を
金属により形成したものはドイツ連邦共和国実用新案公
報第８４２６９９９号において公知となっている。同公
報のカム軸においてカムプレートとアクスルチューブと
の結合はレーザー溶接もしくはレーザーハンダ溶接によ
り行なわれており、カムチューブとアクスルチューブと
はアクスルチューブの内側からレーザー溶接やレーザー
ハンダ溶接を行なうのが効果的であると定めている。こ
のレーザー溶接やレーザーハンダ溶接により接合された
カム軸ではカムプレートの穴の壁面とカムプレートの外
嵌されたアクスルチューブの周囲領域とはハンダ接合に
適した材料により形成されるが、カムプレートとアクス
ルチューブとの間にハンダ箔を介在させたりアクスルチ
ューブ上の各カムプレートの両面にハンダ類のリングを
設けることも可能であることを開示している。

レーザービームにより優れた金属結合が行なえることは
疑いない。ただし、この種の結合は技術的に見て極めて
過大であるし、大量生産では未だ実用化されていない。

この公知の方法はレーザービームを軸の周囲に回転させ
て行なうか、または軸に外嵌されたカムプレートと軸と
をレーザービームに対し相対的に回転させるように定め
ているが、ここにすでに予期しうる問題の一部が現出す
る。さらに、この公知の構造では軸もしくはアクスルチ
ューブの表面を研磨し、場合によっては、さらに加えて
銅メッキする必要がある。カム軸の製作にあたっては完
成した軸を仕上げ加工する必要のないように、軸とカム
との結合強度の他にも、カムが正しい角度になっている
かどうかを注意する必要がある。カムを軸に対して結合
前に所定の軸方向位置および角度位置の各々に固定する
ため、この公知の構造ではシェル状の装置を用意して、
これに軸と外挿されたカムとを保持している。しかしこ
れでは軸の内部からしか溶接またはハンダ接合すること
ができず、軸を中空管として形成するとともにレーザー
放射部はレーザービームが９０°の角度で屈折できるよ
うに設計されていなければならないことが前提となって
いる。これは極めて高価な工学装置の利用を前提とする
もので、単に実験的なものにすぎず、工場での天吊生産
には応用できない。

（問題点を解決するための手段〉 これらの達成技術水準に基いて本発明はかかるカム軸の
製作の簡易化と同時に品質の改善を行なうべく、内部に
ハンダ、主にベースト状のハンダが充填された空洞、ポ
ケットあるいは凹所を有する主に長手方向にスリットを
備えたリング状の支持体を周方向の溝に装着し、この支
持体の外径をカムの穴の直径よりも僅かに大きく設定し
て、カムと支持体もしくは軸との間にプレス嵌め部を形
成している。

本発明の構成では軸は研磨や銅メッキといった特別な表
面処理を必要としない。カムの穴と軸の間は比較的ゆる
い嵌め合いて十分であるので、カムは大きな力を要する
ことなく軸上を所定の取付は位置まで摺動できる。支持
体内部または支持体外面には結合用のハンダが位置して
いるので、軸に対するリング状の支持体とその寸法設定
により、カムは軸上に嵌め合い固定され、従って外部の
補助手段を用いることなく正確な角度で位置決めを行な
うことができる。これによってまたハンダの供給及び３
１量に二関連する問題は解消される。この」：うなリン
グ状の弾性ハンダ支持体の他の長所はこのリングにより
カムが軸上でセンタリングされるので一定したハンダ溝
穴が得られることである。

このような一定したハンダ溝穴は品質の優れた固定部に
は不可欠である。さらに、このようなセンタリングによ
り、カムの仕上げ研磨に必要なｆ費を必要最小限に抑え
ることができる。

こうして準備された軸は炉に入れられ、そこでハンダが
液化して拡散するまで加熱されるが、この場合カムがそ
の所定の角度位置を正確に保つようにするための特別な
処置を講する必要はない。

すなわち嵌め込まれて正確な角度に位置決めされたカム
はハンダの溶解前に多重処理操作されても軸に対１゛る
姿勢を維持することができる。

このようにして準備された半製品は次に炉内に懸架され
て加熱され、このような加熱および以降の冷却において
もカムの正確な角度位置を保持するための特別〈２処置
を講する必要はない。実験でも明らかであるが、結合に
必要なハンダを支持体外面もしくは内部に供給するため
の技術上の問題は皆無であり、またこれは極めて簡単な
方法により自動化できる。

（実施例） 次にこの発明の実施例を添附の図面を参照して説明する
。

第１図に示したカム軸はパイプにより形成された軸１と
、この軸１上に固定されたカム２とから成り、このカム
２はちととなる動力要素の各位相に対応するように、互
いに軸１の軸方向に離間しているとともに互いに角度が
ずれている。第１０図に示すように楯１に用いられるパ
イプは環状断面を有し、カム２（第１１図参照）は軸１
を受容づるための円形の穴３を有する。カムは焼結され
たものでも、適当な素材から打ち抜かれたものでもよい
。また、カム２の製造に有効な他の製法によってもよい
。

カム２の穴３の直径りは軸１の直径ｄよりも僅かに大き
いので、存在する僅かな遊びによって特に大きな力を要
ぜず＠１にカム２を嵌入できる。

なお穴３と軸１との嵌め合いは許容範囲Ｈ７−Ｈ１１お
よびｈ８−ｈｌｌであれば好適である。軸１上のカム２
の固定位置には溝４が周設されており、この溝４の軸１
の軸方向の幅すはカム２の穴３の軸方向の長さＬよりも
小さく設定されている。

また溝４とカム２との関係は穴３が溝４よりも両側にほ
ぼ同寸法ａだけ大きくなっていて、溝４の中央の断面Ｑ
に関してほぼ対称になるように設定されている。なお満
４はカム２の穴３の壁面に設けることも、またこれらの
双方の部材に設けることも可能である。しかしながら、
この［の方法は純粋に製作技術上の理由からして妥当で
はないと思われる。

次にカム軸の組立て及び製造について説明すると、カム
２は上記で説明した方法で軸１に嵌入されて位置固定さ
れるにあたり、満４には溶解して液化したハンダが入れ
られる。この場合には硬質のハンダの使用が好適である
。経験的に、工業的な大ａ生産工程での組立てにはベー
スト状の塊の取り扱いはうまくいかない。この「取り扱
い」を容易にするため本実施例ではこのようなベースト
状の塊のための支持体を利用するようになっており、こ
の支持体はハンダ７を受容するポケットを形成する縦溝
を備えたリング状の部材として構成されている。このよ
うな支持体を第４図、第５図及び第６図にそれぞれ正面
図、側面図及び断面図で示す。これらの図に示した支持
体８は周緑部にリング状の固定環９．９を有し、これら
の固定環は互いに離間してなる縦通材１０により連結さ
れている。このような支持体８は例えば適当な厚さＳの
板金帯を打ち扱き、次に曲げてリングにすることにより
形成できる。各縦通材１０の間には中空部１１が形成さ
れており、これらにハンダを充填することにより作業の
自動化を図ることができ、このような作業の際に元の長
く延びた帯が折り曲げられて溝切りされたリング状に形
成される（第４図〜第６図参照）。このようにして準備
された支持体８は組付けの際には幾分広げられて周緑部
から満４に嵌入され、その上にカム２が嵌め込まれる。

支持体８の厚さＳはハンダを充填した支持体８へのカム
２の外嵌が大きな力を加えないとできないように、溝４
の深さや高さｈに合わせて設定される。第４図〜第６図
に示した型式の支持体８では、バイブ１とカム２とのプ
レス嵌めを行うために支持体８が相当厚くなっている場
合には、周緑部に溶解されたハンダが毛細管現象で周囲
に溢出して環状間隙５に至るのを確実とするため、固定
環９の領域にはそのための追加処置が講じられなければ
ならない。

このため、第４図〜第６図に示した型式の支持体の場合
、費用がかさむこととなるが、波形のバネ帯鋼を利用し
、これを曲げて開放しあるいは溝を有するリングとする
ことにより支持体８ｏを形成し、その波１３の軸がリン
グ状支持休８０の軸１２に特に平行になるようにして構
成される（第７図および第８図参照）。このような波１
３により形成された軸１２に平行な溝はベースト状のハ
ンダを受容するのに役立つほか、組付は状態のカム軸を
炉内に入れる場合に、このような側面の溝は液化したハ
ンダの確実な溢出を保証する。さらに、この波１３の高
さは溝４の深さすなりら高さに合わせて、溝４へ支持体
８０を嵌入した後にカム２を大きな力でしか嵌め込むこ
とのできないように設定できるので、結合される部品間
すなわち軸１とその上のカム２の固定領域のみにプレス
嵌めを生じさせ、このようなプレス嵌めによって少なく
ともハンダが溶解して再び硬化するまではカム２を一時
的に固定調節することができる。ハンダ７と結合する支
持体８０に上記のような形状のバネ鋼を使用することで
、プレス嵌めにより生ずるＦＪ擦力より、運転中に生ず
る負荷の大半を吸収することができる。このような波形
のバネ鋼から形成された支持体を嵌入した際のカム２の
取イ１けを容易とするためには、支持体の周緑部を平滑
にしもしくはテーパ状に面取りすることが望ましい。

第７図に示したリング状の支持体８０のように開放しか
つ互いに対向した端部を有する場合には、支持体８０の
自由端部が無負荷の状態で互いに川なり合うようにする
こともできる。なお第７図には開放状のリングとしての
み図示しである。

第４図〜第６図に示した支持体８についてさらに言える
ことは、曲げることによりこのＪ：うなリング状の支持
体８に形成される板金帯はその断面が僅かにデーパ状に
なっているものが好ましく、それによってカムの組付け
が容易となるということである。

カム２と軸１との可能な限りの強固かつ確実な結合を達
成するために各カム２ごとに複数の溝４゜４を周囲に設
けることも本発明の範囲に含まれ（第９図参照）、この
ため同図に示すようにカムの基部は広幅に形成され、す
なわらカム２の穴３の長さしはカム２の突起部の厚さＢ
よりも大ぎく設定されている。

このような基部の広くなったカム２の場合、側方に突出
した肩部１４は点線１５で示すようにカム軸の軸受面と
して利用可能に形成することができる。

以上のようにして準備されたカム軸はカム２を所定の半
径方向位置に位置決めした後、主とじて真空炉の内部で
ハンダが液状となるまで（約６２０〜１１００°Ｃ）加
熱される。こうして加熱されて溶材が添加されたハンダ
は液化して双方の部品を互いに連結するとともに軸１と
カム２との間の狭い嵌め合い部にＪζり形成された毛細
管的な環状隙間５内に入り込んでこれを充填し、これに
よって軸が冷月１した後の最適な結合が確実に保証され
る。

第３図にハンダが溶解した後に冷却が完了し、ハンダが
環状隙間５に入り込んで凝固した状態の縦断面図を示す
。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示すもので、第１図はカム軸の
一部の斜視図、第２図は部品組付後のカム部の状態を示
す第１図の縦断面図、第３図は次の加工処理が施された
カム軸を示す第２図とハ」１様な縦断面図、第４図はハ
ンダを受容するためのリング状支持体の正面図、第５図
は第４図の側面図、第６図は第５図の断面図、第７図は
別例のリング状支持体の正面図、第８図は第７図の側面
図。 第９図は別例のカム軸を示す第２図と同様な断面図、第
１０図はカム軸の軸の断面図、第１１図は力１１の１丁
面図である。 １・・・軸 ２・・・力ｌ＼ ３・・・穴 ４　・・・　γｊへ ７・・・ハンダ ８．８０・・・支持体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）軸１とこの軸１に外挿されてハンダで固定される
   カム２とからなり、このカム２の円形の穴３の直径Ｄを
   円環状断面を有する軸１の直径よりも僅かに大きく設定
   してカム２を過大な力を要さずに軸１に外挿可能、すな
   わち軸１にカム２を遊挿可能とし、カム２の穴３の壁面
   および／または軸１のカム２の取付け部には少なくとも
   一本の溝４を周設して、該満４にカム２と軸１との組付
   け前にハンダを溶入可能に構成したカム軸であって、前
   記溝４には主として長手方向のスリツトを右するリング
   状の支持体８，８０を装着し、この支持体８，８０には
   主としてベースト状のハンダを充填するための空洞部，
   ポケット，凹所等の収容部を形成し、かつ前記軸１の前
   記溝４に装着した状態の支持体８，８０の外周を前記カ
   ム２の穴３の直径Ｄよりも僅かに大きく設定して、前記
   カム２と前記支持体８，８０または前記軸１との間にプ
   レス嵌め部が形成されるよう構成したことを特徴とする
   カム軸。
2. （２）前記リング状の支持体８０はバネ板帯鋼により形
   成されており、該バネ板帯鋼はそれ自体波状であるとと
   もに、その波１３の軸は主に当該リング状の支持体８０
   の軸に平行となっており、前記波１３により形成された
   溝状のポケットに前記ハンダ７が入れられることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載のカム軸。
3. （３）前記カム２の前記穴３の軸方向の長さＬはカム２
   の突起部の厚さＢよりも大きく設定されており、前記カ
   ム２の前記穴３に相対する前記軸１の部位には前記溝４
   が複数本周設されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項もしくは第２項のいずれかに記載のカム軸。
4. （４）前記波状のバネ板帯鋼により形成されたリング状
   の支持体８０の周緑部は平滑化されもしくはテーパ状に
   面取りされていることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載のカム軸。
5. （５）前記軸１に設けられた前記溝４の軸方向の幅Ｂは
   前記カム２の厚さＬよりも小さく設定されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のカム軸。