JPWO2014163108A1 - カムシャフトの製造方法及びギアシャフトの製造方法 - Google Patents
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Abstract
このカムシャフトの製造方法は、割型群準備工程と、貫通孔を有するとともにカム収納部よりも小型なカム本体と前記カム本体の厚さ方向両側に設けられてリブ収納部に嵌合可能なリブとが備えられてなるカムと、中空シャフトとを用意し、前記カム収納部に前記カム本体を収納させるとともに前記リブを前記リブ収納部に嵌合させ、かつ、前記カムの前記貫通孔に前記中空シャフトを挿入させた状態とする加工準備工程と、ハイドロフォーム加工を行い、前記中空シャフトを拡管させて前記中空シャフトに前記カムを固定する加工工程と、を有する。
Description
本発明は、カムシャフトの製造方法及びギアシャフトの製造方法に関する。
本願は、２０１３年４月３日に、日本に出願された特願２０１３−０７８０１７号及び２０１４年３月１９日に、日本に出願された特願２０１４−０５７１７４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１３年４月３日に、日本に出願された特願２０１３−０７８０１７号及び２０１４年３月１９日に、日本に出願された特願２０１４−０５７１７４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
自動車用エンジン等の吸排気弁を駆動するカムシャフトは、従来、鋳造や鍛造、あるいは丸棒鋼からなるシャフトにカムピースやジャーナルピースを溶接することによって製造されている。最近ではエンジンの軽量化を目的として、シャフトに鋼管を用いた中空カムシャフトが実用化され、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに広く採用されている。
このような中空カムシャフトは、耐摩耗性を備えたカムに金属管を通した状態で、金属管内部に液圧をかけて拡管させることによって、金属管の外周部にカムを固定するようにしている。また、金属管に金属溶湯を注入して金属管を膨出変形させることによって、金属管の外周部にカムを固定するようにしている例もある。
たとえば特許文献１には、カムと、カムを収容することができかつカムシャフト形状に対応する形状をなすキャビティ部を備えた成形型とを製作し、カムを成形型のキャビティ部内の所定の位置に配置し、各カムの貫通孔を貫通するようにしてキャビティ部内に管部材を配置し、管部材の中空部内にアルミ合金溶湯を加圧注入して管部材を膨出変形させることで、管部材と各カムピースとを結合させるカムシャフトの製造方法が開示されている。
特許文献１に記載の製造方法では、カムシャフト形状に対応する形状をなすキャビティ部を備えた成形型を用いる。そのため、カムシャフトの品種ごとに、成形型を用意する必要があった。
また、成形型を設計する際には、製造後のカムシャフトを成形型から容易に取り出すために、キャビティとカムとの間に僅かにクリアランスを持たせる必要がある。このクリアランスは、シャフトに対するカムの作動角度の設計値に対し、僅かながら誤差を与える。キャビティとカムとのクリアランスは、カム毎に設定するため、製造されたカムシャフトにおいては、クリアランスによるカムの作動角度の誤差が重畳される。このため、カムシャフトのカムの作動角度の誤差が大きくなる場合があった。
更に、キャビティとカムとが接触してカムの摺動面に疵が生じる場合があり、カムシャフトの製造後に、カムの摺動面を機械加工して疵を除く必要があった。
更に、こうした技術課題は、カムシャフトに限らず、中空シャフトに各種の歯車を装着する際にも同様の問題があった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、カムシャフトの品種毎に成形型を用意する必要がなく、シャフトに対するカムの作動角度の精度が高く、かつ、製造後のカムシャフトに対する追加の機械加工が不要なカムシャフトの製造方法を提供することを課題とする。
また、本発明は、品種毎に成形型を用意する必要がなく、シャフトに対するギアの取り付け角度の精度が高く、かつ、製造後のギアシャフトに対する追加の機械加工が不要なギアシャフトの製造方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。
（１）本発明の第一の態様は、側面にカム収納凹部と前記カム収納凹部内に形成されたリブ収納部とが設けられてなる複数の割型を用意し、前記割型の前記側面同士を突き合わせて割型群を構成して、前記割型同士の間に、前記カム収納凹部からなる複数のカム収納部を形成する割型群準備工程と、貫通孔を有するとともに前記カム収納部よりも小型なカム本体と前記カム本体の厚さ方向両側に設けられて前記リブ収納部に嵌合可能なリブとが備えられてなるカムと、中空シャフトとを用意し、前記カム収納部に前記カム本体を収納させるとともに前記リブを前記リブ収納部に嵌合させ、かつ、前記カムの貫通孔に前記中空シャフトを挿入させた状態とする加工準備工程と、前記中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、前記中空シャフトを拡管させて前記中空シャフトに前記カムを固定する加工工程と、を有するカムシャフトの製造方法である。
（２）上記（１）に記載のカムシャフトの製造方法では、前記割型群準備工程において一対の前記割型群を用意し、前記加工準備工程において、前記カム及び前記中空シャフトを前記一対の割型群によって挟んで固定してもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載のカムシャフトの製造方法では、前記割型の前記リブ収納部に複数のリブ受面が設けられ、前記カムの前記リブには複数の当接面が設けられ、前記カムを前記カム収納部に配置する際に、前記当接面を前記リブ受面に当接させることにより、前記カムを前記カム収納部に固定してもよい。
（４）上記（３）に記載のカムシャフトの製造方法では、前記割型の前記複数のリブ受面が、水平面と一対の垂直面とで構成され、前記リブの前記複数の当接面が、前記水平面に当接する第１当接面と、前記垂直面に当接する第２当接面とで構成されてもよい。
（５）上記（３）に記載のカムシャフトの製造方法では、前記割型の前記複数のリブ受面が、傾斜面で構成され、前記リブの前記複数の当接面が、前記傾斜面に当接する第３当接面で構成されてもよい。
（６）上記（３）に記載のカムシャフトの製造方法では、前記一対の割型群のうち、一方の割型群を構成する前記割型の前記複数のリブ受面が傾斜面で構成され、他方の割型群を構成する前記割型の前記複数のリブ受面が水平面で構成され、前記リブの前記複数の当接面が、前記傾斜面に当接する第３当接面と、前記水平面に当接する第４当接面とで構成されてもよい。
（７）上記（１）〜（６）のいずれか一項に記載のカムシャフトの製造方法では、前記加工準備工程において、前記カム収納部に前記カム本体を収納させるとともに前記リブを前記リブ収納部に嵌合させるように前記カムを前記割型群に装着してから、前記カムの貫通孔に中空シャフトを挿入してもよい。
（８）上記（１）〜（６）のいずれか一項に記載のカムシャフトの製造方法では、前記加工準備工程において、前記カムの前記貫通孔に前記中空シャフトを挿入してから、前記カム収納部に前記カム本体を収納させるとともに前記リブを前記リブ収納部に嵌合させるように前記カムを前記割型群に装着してもよい。
（９）本発明の第二の態様は、側面にギア収納凹部と前記ギア収納凹部内に形成されたリブ収納部とが設けられてなる複数の割型を用意し、前記割型の前記側面同士を突き合わせて割型群を構成して、前記割型同士の間に、前記ギア収納凹部からなる複数のギア収納部を形成する割型群準備工程と、貫通孔を有するとともに前記ギア収納部よりも小型なギア本体と前記ギア本体の厚さ方向両側に設けられて前記リブ収納部に嵌合可能なリブとが備えられてなるギアと、中空シャフトとを用意し、前記ギア収納部に前記ギア本体を収納させるとともに前記リブを前記リブ収納部に嵌合させ、かつ前記ギアの貫通孔に前記中空シャフトを挿入させた状態とする加工準備工程と、前記中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、前記中空シャフトを拡管させて前記中空シャフトに前記ギアを固定する加工工程と、を有するギアシャフトの製造方法である。
（１）本発明の第一の態様は、側面にカム収納凹部と前記カム収納凹部内に形成されたリブ収納部とが設けられてなる複数の割型を用意し、前記割型の前記側面同士を突き合わせて割型群を構成して、前記割型同士の間に、前記カム収納凹部からなる複数のカム収納部を形成する割型群準備工程と、貫通孔を有するとともに前記カム収納部よりも小型なカム本体と前記カム本体の厚さ方向両側に設けられて前記リブ収納部に嵌合可能なリブとが備えられてなるカムと、中空シャフトとを用意し、前記カム収納部に前記カム本体を収納させるとともに前記リブを前記リブ収納部に嵌合させ、かつ、前記カムの貫通孔に前記中空シャフトを挿入させた状態とする加工準備工程と、前記中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、前記中空シャフトを拡管させて前記中空シャフトに前記カムを固定する加工工程と、を有するカムシャフトの製造方法である。
（２）上記（１）に記載のカムシャフトの製造方法では、前記割型群準備工程において一対の前記割型群を用意し、前記加工準備工程において、前記カム及び前記中空シャフトを前記一対の割型群によって挟んで固定してもよい。
（３）上記（１）または（２）に記載のカムシャフトの製造方法では、前記割型の前記リブ収納部に複数のリブ受面が設けられ、前記カムの前記リブには複数の当接面が設けられ、前記カムを前記カム収納部に配置する際に、前記当接面を前記リブ受面に当接させることにより、前記カムを前記カム収納部に固定してもよい。
（４）上記（３）に記載のカムシャフトの製造方法では、前記割型の前記複数のリブ受面が、水平面と一対の垂直面とで構成され、前記リブの前記複数の当接面が、前記水平面に当接する第１当接面と、前記垂直面に当接する第２当接面とで構成されてもよい。
（５）上記（３）に記載のカムシャフトの製造方法では、前記割型の前記複数のリブ受面が、傾斜面で構成され、前記リブの前記複数の当接面が、前記傾斜面に当接する第３当接面で構成されてもよい。
（６）上記（３）に記載のカムシャフトの製造方法では、前記一対の割型群のうち、一方の割型群を構成する前記割型の前記複数のリブ受面が傾斜面で構成され、他方の割型群を構成する前記割型の前記複数のリブ受面が水平面で構成され、前記リブの前記複数の当接面が、前記傾斜面に当接する第３当接面と、前記水平面に当接する第４当接面とで構成されてもよい。
（７）上記（１）〜（６）のいずれか一項に記載のカムシャフトの製造方法では、前記加工準備工程において、前記カム収納部に前記カム本体を収納させるとともに前記リブを前記リブ収納部に嵌合させるように前記カムを前記割型群に装着してから、前記カムの貫通孔に中空シャフトを挿入してもよい。
（８）上記（１）〜（６）のいずれか一項に記載のカムシャフトの製造方法では、前記加工準備工程において、前記カムの前記貫通孔に前記中空シャフトを挿入してから、前記カム収納部に前記カム本体を収納させるとともに前記リブを前記リブ収納部に嵌合させるように前記カムを前記割型群に装着してもよい。
（９）本発明の第二の態様は、側面にギア収納凹部と前記ギア収納凹部内に形成されたリブ収納部とが設けられてなる複数の割型を用意し、前記割型の前記側面同士を突き合わせて割型群を構成して、前記割型同士の間に、前記ギア収納凹部からなる複数のギア収納部を形成する割型群準備工程と、貫通孔を有するとともに前記ギア収納部よりも小型なギア本体と前記ギア本体の厚さ方向両側に設けられて前記リブ収納部に嵌合可能なリブとが備えられてなるギアと、中空シャフトとを用意し、前記ギア収納部に前記ギア本体を収納させるとともに前記リブを前記リブ収納部に嵌合させ、かつ前記ギアの貫通孔に前記中空シャフトを挿入させた状態とする加工準備工程と、前記中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、前記中空シャフトを拡管させて前記中空シャフトに前記ギアを固定する加工工程と、を有するギアシャフトの製造方法である。
上記カムシャフトの製造方法の態様によれば、カム収納部より小型なカム本体を有するカムを、割型のカム収納部に収納させるので、中空シャフトに対する作動角度が相互に異なるカムであっても、同一の割型を用いることができ、カム毎に割型を用意する必要が無い。また、カム収納部を区画するカム収納凹部の壁面にカム本体が接しないので、カムの摺動面に疵が生じる虞がなく、カムシャフト製造後の追加の機械加工が不要になる。更に、カムのリブを割型のリブ収納部に嵌合させるので、中空シャフトに対するカムの作動角度を精密に決めることができ、シャフトに対するカムの作動角度の精度が高いカムシャフトを製造できる。
また、上記カムシャフトの製造方法の態様によれば、一対の前記割型群を用意し、カム及び中空シャフトを一対の割型群によって挟んで固定するので、シャフトとカムとを確実に固定することができ、シャフトに対するカムの作動角度の精度が高いカムシャフトを製造できる。
また、上記カムシャフトの製造方法の態様によれば、リブ収納部に設けた複数のリブ受面に、カムのリブに設けた複数の当接面をそれぞれ当接させるので、シャフトに対するカム毎の作動角度を精密に決めることができる。
また、カムと割型は、割型のリブ受面とカムの当接面とにおいて接触するので、従来のようにカム全体がキャビティに接する場合に比べて、カムを割型から容易に取り出すことができる。
また、カムと割型は、割型のリブ受面とカムの当接面とにおいて接触するので、従来のようにカム全体がキャビティに接する場合に比べて、カムを割型から容易に取り出すことができる。
また、上記カムシャフトの製造方法の態様によれば、割型の複数のリブ受面が水平面と一対の垂直面とで構成され、リブの複数の当接面が水平面に当接する第１当接面と垂直面に当接する第２当接面とで構成されるので、割型群上におけるカムの位置を正確に決めることができ、シャフトに対するカムの作動角度の精度が高いカムシャフトを製造できる。また、カムシャフトを割型から取り外す際、リブ受面の垂直面と第２当接面とを摺動させながら取り外すので、カムシャフトを割型から容易に取り外すことができる。
また、上記カムシャフトの製造方法の態様によれば、割型の複数のリブ受面が傾斜面で構成され、リブの複数の当接面が傾斜面に当接する第３当接面で構成されるので、割型群上におけるカムの上下方向及び水平方向の位置を正確に決めることができ、シャフトに対するカムの作動角度の精度が高いカムシャフトを製造できる。また、割型側のリブ受面が傾斜面で構成され、カム側の当接面が傾斜面に当接する第３当接面で構成されるので、カムシャフトを割型から取り外す際、リブ受面と第３当接面とを摺動させずに取り外すことができ、カムシャフトを割型からより容易に取り外すことができる。
また、上記カムシャフトの製造方法の態様によれば、一対の割型群のうち、一方の割型群を構成する割型のリブ受面が傾斜面で構成され、他方の割型群を構成する割型のリブ受面が水平面で構成され、カム側の当接面が、前記傾斜面に当接する第３当接面と、前記水平面に当接する第４当接面とで構成される。これにより、傾斜面であるリブ受面と、このリブ受面に当接される第３当接面とによって、一方の割型群上におけるカムの位置を正確に決めることができ、シャフトに対するカムの作動角度の精度が高いカムシャフトを製造できる。また、一方の割型群に設けられた傾斜面からなるリブ受面と、他方の割型群に設けられた水平面からなるリブ受面とによって、カムを上下から挟んで固定することができ、シャフトに対するカムの作動角度の精度が高いカムシャフトを製造できる。
また、上記カムシャフトの製造方法の態様によれば、加工準備工程において、カムを割型群に装着してからカムの貫通孔に中空シャフトを挿入するので、カムを固定した状態で中空シャフトを挿入させることができ、作業性を向上できる。
また、上記カムシャフトの製造方法の態様によれば、加工準備工程において、カムに中空シャフトを挿入してから、カム及び中空シャフトを割型群に装着するので、割型群にカムを装着して直ちに次の工程に移ることができ、生産性を向上できる。
更に、上記ギアシャフトの製造方法の態様によれば、ギア収納部よりも小型なギア本体を有するギアを、割型のギア収納部に配置する際に、前記ギア収納部にギア本体を収納させるので、シャフトに対する取り付け角度が相互に異なるギアであっても、同一の割型を用いることができ、ギア毎に割型を用意する必要が無い。また、ギア収納部を区画するギア収納凹部の壁面にギア本体が接しないので、ギアに疵が生じる虞がなく、ギアシャフト製造後の追加の機械加工が不要になる。更に、ギアのリブを割型のリブ収納部に嵌合させるので、シャフトに対するギアの取り付け角度を精密に決めることができ、シャフトに対するギアの取り付け精度を高めることができる。
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態のカムシャフトの製造方法は、複数の割型１を用意し、各割型１の側面１１同士を突き合わせて割型群１２を構成し、割型群１２にカム３及び中空シャフト４を配置し、カム３、中空シャフト４及び割型群１２を上ケース５１及び下ケース５２からなるケース５に収納し、中空シャフト４の中空部４１に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフト４を拡管させて中空シャフト４にカム３を固定することにより、カムシャフト６を製造する方法である。
以下、本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施形態のカムシャフトの製造方法は、複数の割型１を用意し、各割型１の側面１１同士を突き合わせて割型群１２を構成し、割型群１２にカム３及び中空シャフト４を配置し、カム３、中空シャフト４及び割型群１２を上ケース５１及び下ケース５２からなるケース５に収納し、中空シャフト４の中空部４１に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフト４を拡管させて中空シャフト４にカム３を固定することにより、カムシャフト６を製造する方法である。
図２、図４及び図５に示すように、カム３は、カム本体３２と、カム本体３２の厚さ方向両側に設けられたリブ３３とから構成されている。カム本体３２には平面視丸形の貫通孔３１が設けられており、丸形の貫通孔３１を囲むように環状のリブ３３が設けられている。尚、貫通孔３１の平面視形状は真円でなくてもよい。リブ３３の外周端面３３ａは一部が円筒面となっているが、他の部分は円筒面の一部が切り欠けられた４つの平坦面となっている。４つの平坦面のうち、互いに平行な面が第１当接面３４とされ、別の互いに平行な面が第２当接面３５とされており、第１、第２当接面３４，３５は相互に直交する関係になっている。各カム３を、中空シャフト４に対するそれぞれの作動角度に対応する姿勢に向けたとき、一対の第１当接面３４はそれぞれ上下方向を向くように構成され、また、一対の第２当接面３５はそれぞれ側方を向くように構成される。カム３自体は、鋼材料、アルミニウム材料等で構成される。
また、図１に示すように、中空シャフト４には中空部４１が設けられている。中空シャフト４は鋼管、アルミニウム管等の金属管から構成される。
次に、図３、図４及び図５に示すように、割型１は、金属からなる割型本体１ａの両側面１１にカム収納凹部１３とリブ収納部１４とが設けられ、割型本体１ａの上面である突き合わせ面１５にシャフト受溝１６が設けられて構成されている。
カム収納凹部１３は、側面１１に設けられるとともに、突き合わせ面１５の一部を切り欠くように設けられる。カム収納凹部１３は、別の割型１のカム収納凹部１３と一体になってカム収納部１９を構成する。カム収納凹部１３が突き合わせ面１５を切り欠くように設けられているため、複数の割型１が一体になって割型群１２が構成されたときに、カム収納部１９は突き合わせ面１５に開口した凹部となる。カム収納部１９は、カム３の下半分を収納可能な大きさとされている。
リブ収納部１４は、カム収納凹部１３の内部に設けられており、カム収納凹部１３を更に切り欠けるように設けられている。また、リブ収納部１４は、突き合わせ面１５を切り欠くように設けられている。このため、複数の割型１が一体になって割型群１２が構成されたときに、リブ収納部１４は、突き合わせ面１５に開口し、かつカム収納部１９に連通した凹部で構成される。リブ収納部１４を区画する端面１４ａは、一部が円筒面となっているが、他の部分は円筒面の一部が切り欠けられた複数のリブ受面１７となっている。リブ受面１７には、リブ収納部１４の底部に設けられた水平面１７ａと、突き合わせ面１５に接する一対の垂直面１７ｂとがある。水平面１７ａと垂直面１７ｂは相互に直交する関係になっている。
また、図１に示すように、上ケース５１には、上側の割型群１２を収納する割型収納部５３が設けられ、割型収納部５３の長手方向両側にはシャフト受け部５４が設けられている。同様に、下ケース５２には、下側の割型群１２を収納する割型収納部５５が設けられ、割型収納部５５の長手方向両側にはシャフト受け部５６が設けられている。
次に、カムシャフトの製造工程を順を追って説明する。本実施形態のカムシャフトの製造方法は、割型１の側面１１同士を突き合わせて割型群１２を構成する割型群準備工程と、カム３を割型群１２のカム収納部１９に配置するとともにカム３の貫通孔３１に中空シャフト４を挿入する加工準備工程と、中空シャフト４の中空部４１に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフト４を拡管させて中空シャフト４にカム３を固定する加工工程と、からなる。
なお、カム３及び中空シャフト４を割型群１２に配置する場合は、上述のように、割型群１２にカム３を配置してからカム３の貫通孔３１に中空シャフト４を挿入すればよい。また、カム３の貫通孔３１に中空シャフト４を挿入してカム３と中空シャフト４とを組み合わせた後、これらを割型群１２に配置してもよい。
（割型群準備工程）
図６に示すように、複数の割型１を用意し、割型１の側面１１同士を突き合わせ、かつ突き合わせ面１５が同一面を構成するように割型１を並べて下側の割型群１２ａとする。下側の割型群１２ａは、図１に示す下ケース５２の割型収納部５５に収納すればよい。このとき、割型１同士の間には、各割型１のカム収納凹部１３同士が一体になってカム収納部１９が形成される。カム収納部１９は、カム３がいかなる姿勢であっても、カム３の下半分を収納できる大きさとする。たとえば、カム収納部１９の形状を半円の丸溝形状とした場合、丸溝の幅寸法をカムの長軸長さを超える寸法とする。また、リブ収納部１４は、割型１の並び方向に沿ってカム収納部１９の両側に位置している。そして、各カム収納部１９に対応するカム３を用意する。
図６に示すように、複数の割型１を用意し、割型１の側面１１同士を突き合わせ、かつ突き合わせ面１５が同一面を構成するように割型１を並べて下側の割型群１２ａとする。下側の割型群１２ａは、図１に示す下ケース５２の割型収納部５５に収納すればよい。このとき、割型１同士の間には、各割型１のカム収納凹部１３同士が一体になってカム収納部１９が形成される。カム収納部１９は、カム３がいかなる姿勢であっても、カム３の下半分を収納できる大きさとする。たとえば、カム収納部１９の形状を半円の丸溝形状とした場合、丸溝の幅寸法をカムの長軸長さを超える寸法とする。また、リブ収納部１４は、割型１の並び方向に沿ってカム収納部１９の両側に位置している。そして、各カム収納部１９に対応するカム３を用意する。
（加工準備工程）
次に、図７，図８及び図９に示すように、割型群１２のカム収納部１９にそれぞれカム３を配置する。カム３をカム収納部１９に配置する際には、カム収納部１９にカム本体３２を収納させるとともにリブ３３をリブ収納部１４に嵌合させる。より詳細には、図８及び図９に示すように、カム本体３２は、カム収納部１９内において割型本体１ａに接触せずにカム収納部１９に収納される。また、リブ３３をリブ収納部１４に嵌合させる際には、カム３のリブ３３に設けられた第１当接面３４をリブ受面１７の水平面１７ａに当接させるとともに、カム３のリブ３３に設けられた第２当接面３５をリブ受面１７の垂直面１７ｂに当接させる。
次に、図７，図８及び図９に示すように、割型群１２のカム収納部１９にそれぞれカム３を配置する。カム３をカム収納部１９に配置する際には、カム収納部１９にカム本体３２を収納させるとともにリブ３３をリブ収納部１４に嵌合させる。より詳細には、図８及び図９に示すように、カム本体３２は、カム収納部１９内において割型本体１ａに接触せずにカム収納部１９に収納される。また、リブ３３をリブ収納部１４に嵌合させる際には、カム３のリブ３３に設けられた第１当接面３４をリブ受面１７の水平面１７ａに当接させるとともに、カム３のリブ３３に設けられた第２当接面３５をリブ受面１７の垂直面１７ｂに当接させる。
更に、図７に示すように、カム３の貫通孔３１に中空シャフト４を挿入する。中空シャフト４は、カム３の貫通孔３１に挿入されるとともに、割型１のシャフト受溝１６に嵌め合わされた状態になる。
そして、図８及び図９に示すように、上側の割型群１２ｂを、下側の割型群１２ａの上に重ね合わせ、突き合わせ面１５同士を突き合わせる。これにより、下型の割型群１２aと同様に、上型の割型群１２ｂのカム収納部１９にカム本体３２が収納されるとともにリブ３３がリブ収納部１４に嵌合される。これにより、１つのカム３は、上側の２つの割型１と、下側の２つの割型とによって固定された状態になる。カム３は、リブ３３がリブ収納部１４に嵌合されることによって上下の割型群１２ａ、１２ｂの内部に固定される。また、カム本体３２は、いずれの割型本体１ａにも接触せずに浮いた状態になる。更に、図１に示した上ケース５１を下ケース５２に重ね合わせることで、図１０に示すように、上下の割型群１２ａ、１２ｂをケース５内に収納する。
（加工工程）
次に、中空シャフト４の中空部４１に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフト４を拡管させて、中空シャフト４にカム３を固定させる。加圧用流体としては、例えば高圧の水が用いられる。中空シャフト４に水を注入して加圧することで中空シャフト４を拡径させ、中空シャフト４の外周面をカムの貫通孔３１の内面に圧着させる。これによりカム３と中空シャフト４とが固定される。このようにしてカムシャフト６を製造する。その後、上ケース５１、上側の割型群１２ｂを順次取り外して、製造されたカムシャフト６を取り出す。カムシャフト６を取り出す際は、カム３のリブ３３と割型１のリブ収納部１４との嵌め合わせを解除すればよく、リブ３３とリブ収納部１４との嵌め合わせは、水平面１７ａ及び垂直面１７ｂと、第１、第２当接面３４、３５との接触によるものなので、割型１に対してカム３を垂直方向に引き上げるだけで嵌め合わせは解除される。以上のようにして、図１１に示すカムシャフトが製造される。
次に、中空シャフト４の中空部４１に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフト４を拡管させて、中空シャフト４にカム３を固定させる。加圧用流体としては、例えば高圧の水が用いられる。中空シャフト４に水を注入して加圧することで中空シャフト４を拡径させ、中空シャフト４の外周面をカムの貫通孔３１の内面に圧着させる。これによりカム３と中空シャフト４とが固定される。このようにしてカムシャフト６を製造する。その後、上ケース５１、上側の割型群１２ｂを順次取り外して、製造されたカムシャフト６を取り出す。カムシャフト６を取り出す際は、カム３のリブ３３と割型１のリブ収納部１４との嵌め合わせを解除すればよく、リブ３３とリブ収納部１４との嵌め合わせは、水平面１７ａ及び垂直面１７ｂと、第１、第２当接面３４、３５との接触によるものなので、割型１に対してカム３を垂直方向に引き上げるだけで嵌め合わせは解除される。以上のようにして、図１１に示すカムシャフトが製造される。
以上説明したように、本実施形態のカムシャフト６の製造方法によれば、カム収納部１９より小型なカム本体３２を有するカム３を、割型１のカム収納部１９に収納させるので、中空シャフト４に対する作動角度が相互に異なるカム３であっても、同一の割型１を用いることができ、カム３毎に割型１を用意する必要が無い。また、カム収納部１９を区画するカム収納凹部１３の壁面にカム本体３２が接しないので、カム３の摺動面に疵が生じる虞がなく、カムシャフト製造後の追加の機械加工が不要になる。更に、カム３のリブ３３を割型１のリブ収納部１４に嵌合させるので、中空シャフト４に対するカム３の作動角度を精密に決めることができ、中空シャフト４に対するカム３の作動角度の精度が高いカムシャフト６を製造できる。
また、本実施形態のカムシャフト６の製造方法によれば、一対の割型群１２ａ、１２ｂを用意し、カム３及び中空シャフト４を一対の割型群１２ａ、１２ｂによって挟んで固定するので、中空シャフト４とカム３とを確実に位置決めすることができ、中空シャフト４に対するカム３の作動角度の精度が高いカムシャフト６を製造できる。
また、本実施形態のカムシャフト６の製造方法によれば、リブ収納部１４に設けた複数のリブ受面１７に、カム３のリブ３３に設けた第１、第２当接面３４、３５をそれぞれ当接させるので、中空シャフト４に対するカム３毎の作動角度を精密に決めることができる。
また、本実施形態のカムシャフト６の製造方法によれば、割型１の複数のリブ受面１７が水平面１７ａと一対の垂直面１７ｂとで構成され、リブ３３の複数の当接面が水平面１７ａに当接する第１当接面３４と垂直面１７ｂに当接する第２当接面３５とで構成されるので、中空シャフト４に対するカム３の作動角度の精度が高いカムシャフト６を製造できる。また、カムシャフト６を割型１から取り外す際、リブ受面１７の垂直面１７ｂと第２当接面３５とを摺動させながら取り外すので、カムシャフト６を割型１から容易に取り外すことができる。
また、加工準備工程において、カム３を割型群に装着してからカム３の貫通孔に中空シャフト４を挿入するので、カム３を固定した状態で中空シャフト４を挿入させることができ、作業性を向上できる。
また、加工準備工程において、カム３に中空シャフト４を挿入してから、カム３及び中空シャフト４を割型群に装着する場合は、割型群にカムを装着して直ちに次の工程に移ることができ、生産性を向上できる。
また、加工準備工程において、カム３に中空シャフト４を挿入してから、カム３及び中空シャフト４を割型群に装着する場合は、割型群にカムを装着して直ちに次の工程に移ることができ、生産性を向上できる。
［第２の実施形態］
また、本発明は、複数のギアを有するギアシャフトの製造方法にも適用できる。
第２の実施形態であるギアシャフトの製造方法について、図１２を参照して説明すると、この製造方法は、上記実施形態と同様に、複数の割型６０を用意し、各割型６０の側面６１同士を突き合わせて割型群を構成し、割型群にギア６２を配置し、ギア６２の貫通孔８１に中空シャフトを挿入し、ギア６２，中空シャフト及び割型群を上ケース及び下ケースからなるケースに収納し、中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフトを拡管させて中空シャフトにギア６２を固定することにより、複数のギア６２が中空シャフトに取り付けられてなるギアシャフトを製造する方法である。
また、本発明は、複数のギアを有するギアシャフトの製造方法にも適用できる。
第２の実施形態であるギアシャフトの製造方法について、図１２を参照して説明すると、この製造方法は、上記実施形態と同様に、複数の割型６０を用意し、各割型６０の側面６１同士を突き合わせて割型群を構成し、割型群にギア６２を配置し、ギア６２の貫通孔８１に中空シャフトを挿入し、ギア６２，中空シャフト及び割型群を上ケース及び下ケースからなるケースに収納し、中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフトを拡管させて中空シャフトにギア６２を固定することにより、複数のギア６２が中空シャフトに取り付けられてなるギアシャフトを製造する方法である。
図１２に示すように、ギア６２は、ギア本体８２と、ギア本体８２の厚さ方向両側に設けられたリブ８３とから構成されている。ギア本体８２には平面視丸形の貫通孔８１が設けられており、丸形の貫通孔８１を囲むように環状のリブ８３が設けられている。リブ８３の外周端面８３ａは一部が円筒面となっているが、他の部分は円筒面の一部が切り欠けられた４つの平坦面となっている。４つの平坦面のうち、互いに平行な面が第１当接面８４とされ、別の互いに平坦な面が第２当接面８５とされており、第１、第２当接面８４，８５は相互に直交する関係になっている。各ギア６２を、中空シャフトに対するそれぞれの取り付け角度に対応する姿勢に向けたとき、一対の第１当接面８４はそれぞれ上下方向を向くように構成され、また、一対の第２当接面８５はそれぞれ側方を向くように構成される。ギア６２自体は、鋼材料、アルミニウム材料等で構成される。
また、中空シャフトには中空部が設けられている。中空シャフトは鋼管、アルミニウム管等の金属管から構成される。
次に、図１２に示すように、割型６０は、金属からなる割型本体６０ａの両側面６１にギア収納凹部６３とリブ収納部６４とが設けられ、割型本体６０ａの上面である突き合わせ面６５にシャフト受溝６６が設けられている。
ギア収納凹部６３及びリブ収納部６４は、側面６１に設けられるとともに、突き合わせ面６５の一部を切り欠くように設けられる。ギア収納凹部６３は、別の割型のギア収納凹部６３と一体になってギア収納部を構成する。ギア収納凹部６３が突き合わせ面６５を切り欠くように設けられているため、複数の割型６０が一体になって割型群が構成されたときに、ギア収納部は突き合わせ面６５に開口した凹部となる。ギア収納部は、ギア６２の下半分を収納可能な大きさとされている。
リブ収納部６４は、複数の割型が一体になって割型群が構成されたときに、突き合わせ面６５に開口し、かつギア収納部に連通した凹部で構成される。リブ収納部６４を区画する端面は、一部が円筒面となっているが、他の部分は円筒面の一部が切り欠けられた複数のリブ受面６７となっている。リブ受面６７には、リブ収納部６４の底部に設けられた水平面６７ａと、突き合わせ面６５に接する一対の垂直面６７ｂとがある。
次に、ギアシャフトの製造工程を順を追って説明する。本実施形態のギアシャフトの製造方法は、割型６０の側面６１同士を突き合わせて割型群を構成する割型群準備工程と、ギア６２を割型群のギア収納部に配置するとともにギア６２の貫通孔８１に中空シャフトを挿入する加工準備工程と、中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフトを拡管させて中空シャフトにギア６２を固定する加工工程と、からなる。
（割型群準備工程）
先のカムシャフトの製造方法の実施形態と同様にして、複数の割型６０同士を突き合わせて下側の割型群とする。割型６０同士の間には、ギア収納凹部６３同士が一体になってギア収納部が形成される。ギア収納部は、ギア６２の下半分を収納できる大きさとする。更に、各ギア収納部に対応するギア６２を用意する。
先のカムシャフトの製造方法の実施形態と同様にして、複数の割型６０同士を突き合わせて下側の割型群とする。割型６０同士の間には、ギア収納凹部６３同士が一体になってギア収納部が形成される。ギア収納部は、ギア６２の下半分を収納できる大きさとする。更に、各ギア収納部に対応するギア６２を用意する。
（加工準備工程）
次に、割型群のギア収納部にギア６２を配置する。ギア６２をギア収納部に配置する際には、ギア収納部にギア本体８２を収納させるとともにリブ８３をリブ収納部６４に嵌合させる。リブ８３をリブ収納部６４に嵌合させる際には、リブ８３に設けられた第１当接面８４をリブ受面６７の水平面６７ａに当接させるとともに、リブ８３に設けられた第２当接面８５をリブ受面６７の垂直面６７ｂに当接させる。
次に、割型群のギア収納部にギア６２を配置する。ギア６２をギア収納部に配置する際には、ギア収納部にギア本体８２を収納させるとともにリブ８３をリブ収納部６４に嵌合させる。リブ８３をリブ収納部６４に嵌合させる際には、リブ８３に設けられた第１当接面８４をリブ受面６７の水平面６７ａに当接させるとともに、リブ８３に設けられた第２当接面８５をリブ受面６７の垂直面６７ｂに当接させる。
更に、ギア６２の貫通孔８１に中空シャフトを挿入する。中空シャフトは、ギア６２の貫通孔８１に挿入されるとともに、割型６０のシャフト受溝６６に嵌め合わされた状態になる。
そして、上側の割型群を下側の割型群の上に重ね合わせる。更に、上ケースを下ケースに重ね合わせることで、上下の割型群をケース内に収納する。
（加工工程）
次に、中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフトを拡管させて、中空シャフトにギア６２を固定させる。このようにしてギアシャフトを製造する。その後、上ケース、上側の割型群を順次取り外して、製造されたギアシャフトを取り出す。ギアシャフトを取り出す際は、ギア６２のリブ８３と割型６０のリブ収納部６４との嵌め合わせを解除すればよく、割型６０に対してギア６２を垂直方向に引き上げるだけで嵌め合わせは解除される。以上のようにして、ギアシャフトが製造される。
次に、中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフトを拡管させて、中空シャフトにギア６２を固定させる。このようにしてギアシャフトを製造する。その後、上ケース、上側の割型群を順次取り外して、製造されたギアシャフトを取り出す。ギアシャフトを取り出す際は、ギア６２のリブ８３と割型６０のリブ収納部６４との嵌め合わせを解除すればよく、割型６０に対してギア６２を垂直方向に引き上げるだけで嵌め合わせは解除される。以上のようにして、ギアシャフトが製造される。
上記のギアシャフトの製造方法によれば、ギア収納部よりも小型なギア本体８２を有するギア６２を、割型６０のギア収納部に配置する際に、ギア収納部にギア本体８２を収納させるので、中空シャフトに対する取り付け角度が相互に異なるギア６２であっても、同一の割型を用いることができ、ギア毎に割型を用意する必要が無い。また、ギア収納部を区画するギア収納凹部６３の壁面にギア本体８２が接しないので、ギア６２に疵が生じる虞がなく、ギアシャフト製造後の追加の機械加工が不要になる。更に、ギア６２のリブ８３を割型６０のリブ収納部６４に嵌合させるので、中空シャフトに対するギア６２の取り付け角度を精密に決めることができ、中空シャフトに対するギア６２の取り付け精度を高めることができる。
なお、本実施形態では、割型群にギア６２を配置してからギア６２の貫通孔８１に中空シャフトを挿入したが、本発明はこれに限らず、ギア６２の貫通孔８１に中空シャフトを挿入してギア６２と中空シャフトとを組み合わせた後、これらを割型群に配置してもよい。
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態であるカムシャフトの製造方法について、図面を参照して説明する。
本実施形態のカムシャフトの製造方法は、第１の実施形態のカムシャフトの製造方法とほぼ同じであり、第１の実施形態と相違する点は、割型側のリブ受面が傾斜面で構成され、カム側のリブの当接面が、傾斜面に当接する第３当接面で構成される点である。以下、相違点を中心に説明する。なお、第１の実施で説明した構成要素と同一の構成要素には第１の実施形態と同じ符号を付して、その説明を省略する。
次に、本発明の第３の実施形態であるカムシャフトの製造方法について、図面を参照して説明する。
本実施形態のカムシャフトの製造方法は、第１の実施形態のカムシャフトの製造方法とほぼ同じであり、第１の実施形態と相違する点は、割型側のリブ受面が傾斜面で構成され、カム側のリブの当接面が、傾斜面に当接する第３当接面で構成される点である。以下、相違点を中心に説明する。なお、第１の実施で説明した構成要素と同一の構成要素には第１の実施形態と同じ符号を付して、その説明を省略する。
図１３、図１５及び図１６に示すように、カム１０３は、カム本体３２と、カム本体３２の厚さ方向両側に設けられたリブ１３３とから構成されている。カム本体３２には平面視丸形の貫通孔３１が設けられており、丸形の貫通孔３１を囲むように環状のリブ１３３が設けられている。リブ１３３の外周端面１３３ａは８つの平坦面となっており、リブ１３３を平面視した場合、その外形が八角形状になっている。各カム１０３を、中空シャフト４に対するそれぞれの作動角度に対応する姿勢に向けたとき、外周端面１３３ａを構成する８つの平坦面は、水平になる面と、垂直になる面と、傾斜する面とに区別されるが、このうち傾斜する面が第３当接面１３４とされている。カム１０３自体は、鋼材料、アルミニウム材料等で構成される。
次に、図１４、図１５及び図１６に示すように、割型１０１は、金属からなる割型本体１０１ａの両側面１１にカム収納凹部１３とリブ収納部１１４とが設けられ、割型本体１０１ａの上面である突き合わせ面１５にシャフト受溝１６が設けられて構成されている。
カム収納凹部１３は、側面１１に設けられるとともに、突き合わせ面１５の一部を切り欠くように設けられる。カム収納凹部１３は、別の割型１０１のカム収納凹部１３と一体になってカム収納部１１９を構成する。カム収納凹部１３が突き合わせ面１５を切り欠くように設けられているため、複数の割型１０１が一体になって割型群１１２が構成されたときに、カム収納部１１９は突き合わせ面１５に開口した凹部となる。カム収納部１１９は、カム１０３の下半分を収納可能な大きさとされている。
リブ収納部１１４は、カム収納凹部１３の内部に設けられており、カム収納凹部１３を更に切り欠けるように設けられている。また、リブ収納部１１４は、突き合わせ面１５を切り欠くように設けられている。このため、複数の割型１０１が一体になって割型群１１２が構成されたときに、リブ収納部１１４は、突き合わせ面１５に開口し、かつカム収納部１１９に連通した凹部で構成される。リブ収納部１１４を区画する端面はカム１０３のリブ１３３を受けるリブ受面１１７となっている。リブ受面１１７は、一対の傾斜面１１７ａで構成されている。各傾斜面１１７ａは、突き合わせ面１５に向けて相互に間隔が広がるようになっている。言い換えると、一対の傾斜面１１７ａは、割型１０１の側面１１側から見たときにＶ字形状になるように配置されている。
次に、カムシャフトの製造工程を順を追って説明する。本実施形態のカムシャフトの製造方法は、割型１０１の側面１１同士を突き合わせて割型群１１２を構成する割型群準備工程と、カム１０３を割型群１１２のカム収納部１１９に配置するとともにカム１０３の貫通孔３１に図示略の中空シャフトを挿入する加工準備工程と、中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフトを拡管させて中空シャフトにカム３を固定する加工工程と、からなる。
なお、カム１０３及び中空シャフトを割型群１１２に配置する場合は、以下に説明するように、割型群１１２にカム１０３を配置してからカム１０３の貫通孔３１に中空シャフトを挿入すればよい。しかしながら、本発明はこれに限らず、カム１０３の貫通孔３１に中空シャフトを挿入してカム１０３と中空シャフトとを組み合わせた後、これらを割型群１１２に配置してもよい。
（割型群準備工程）
図１５及び図１６に示すように、複数の割型１０１を用意し、割型１０１の側面１１同士を突き合わせ、かつ突き合わせ面１５が同一面を構成するように割型１０１を並べて下側の割型群１１２ａとする。下側の割型群１１２ａは、図１に示す下ケース５２の割型収納部５５に収納すればよい。このとき、割型１０１同士の間には、各割型１０１のカム収納凹部１３同士が一体になってカム収納部１１９が形成される。カム収納部１１９は、カム１０３がいかなる姿勢であっても、カム１０３の下半分を収納できる大きさとする。たとえば、カム収納部１１９の形状を半円の丸溝形状とした場合、丸溝の幅寸法をカムの長軸長さを超える寸法とする。また、リブ収納部１１４は、割型１０１の並び方向に沿ってカム収納部１１９の両側に位置している。そして、各カム収納部１１９に対応するカム１０３を用意する。
図１５及び図１６に示すように、複数の割型１０１を用意し、割型１０１の側面１１同士を突き合わせ、かつ突き合わせ面１５が同一面を構成するように割型１０１を並べて下側の割型群１１２ａとする。下側の割型群１１２ａは、図１に示す下ケース５２の割型収納部５５に収納すればよい。このとき、割型１０１同士の間には、各割型１０１のカム収納凹部１３同士が一体になってカム収納部１１９が形成される。カム収納部１１９は、カム１０３がいかなる姿勢であっても、カム１０３の下半分を収納できる大きさとする。たとえば、カム収納部１１９の形状を半円の丸溝形状とした場合、丸溝の幅寸法をカムの長軸長さを超える寸法とする。また、リブ収納部１１４は、割型１０１の並び方向に沿ってカム収納部１１９の両側に位置している。そして、各カム収納部１１９に対応するカム１０３を用意する。
（加工準備工程）
次に、図１５及び図１６に示すように、割型群１１２ａのカム収納部１１９にそれぞれカム１０３を配置する。カム１０３をカム収納部１１９に配置する際には、カム収納部１１９にカム本体３２を収納させるとともにリブ１３３をリブ収納部１１４に嵌合させる。より詳細には、カム本体３２は、カム収納部１１９内において割型本体１０１ａに接触せずにカム収納部１１９に収納される。また、リブ１３３をリブ収納部１１４に嵌合させる際には、カム１０３のリブ１３３に設けられた第３当接面１３４をリブ受面１１７の傾斜面１１７ａに当接させる。
次に、図１５及び図１６に示すように、割型群１１２ａのカム収納部１１９にそれぞれカム１０３を配置する。カム１０３をカム収納部１１９に配置する際には、カム収納部１１９にカム本体３２を収納させるとともにリブ１３３をリブ収納部１１４に嵌合させる。より詳細には、カム本体３２は、カム収納部１１９内において割型本体１０１ａに接触せずにカム収納部１１９に収納される。また、リブ１３３をリブ収納部１１４に嵌合させる際には、カム１０３のリブ１３３に設けられた第３当接面１３４をリブ受面１１７の傾斜面１１７ａに当接させる。
次に、カム１０３の貫通孔３１に図示略の中空シャフトを挿入する。中空シャフトは、カム１０３の貫通孔３１に挿入されるとともに、割型１０１のシャフト受溝１６に嵌め合わされた状態になる。
そして、図１７及び図１８に示すように、上側の割型群１１２ｂを、下側の割型群１１２ａの上に重ね合わせ、突き合わせ面１５同士を突き合わせる。これにより、下型の割型群１１２ａと同様に、上型の割型群１１２ｂのカム収納部１１９にカム本体３２が収納されるとともにリブ１３３がリブ収納部１１４に嵌合される。これにより、１つのカム１０３は、上側の２つの割型１０１と、下側の２つの割型１０１とによって固定された状態になる。カム１０３は、リブ１３３がリブ収納部１１４に嵌合されることによって上下の割型群１１２ａ、１１２ｂの内部に固定される。また、カム本体３２は、いずれの割型本体１０１ａにも接触せずに浮いた状態になる。更に、図１に示したように上ケース５１を下ケース５２に重ね合わせることで、図１０に示したように、上下の割型群１１２ａ、１１２ｂをケース５内に収納する。
（加工工程）
次に、中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフトを拡管させて、中空シャフトにカム１０３を固定させる。このようにしてカムシャフトを製造する。その後、上ケース５１、上側の割型群１１２ｂを順次取り外して、製造されたカムシャフトを取り出す。カムシャフトを取り出す際は、カム１０３のリブ１３３と割型１０１のリブ収納部１１４との嵌め合わせを解除すればよい。リブ１３３とリブ収納部１１４との嵌め合わせは、傾斜面１３４ａ、１７７ａ同士の接触によるものなので、割型１０１に対してカム１０３を垂直方向に引き上げるだけで嵌め合わせは解除される。以上のようにしてカムシャフトが製造される。
次に、中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフトを拡管させて、中空シャフトにカム１０３を固定させる。このようにしてカムシャフトを製造する。その後、上ケース５１、上側の割型群１１２ｂを順次取り外して、製造されたカムシャフトを取り出す。カムシャフトを取り出す際は、カム１０３のリブ１３３と割型１０１のリブ収納部１１４との嵌め合わせを解除すればよい。リブ１３３とリブ収納部１１４との嵌め合わせは、傾斜面１３４ａ、１７７ａ同士の接触によるものなので、割型１０１に対してカム１０３を垂直方向に引き上げるだけで嵌め合わせは解除される。以上のようにしてカムシャフトが製造される。
以上説明したように、本実施形態のカムシャフトの製造方法によれば、第１の実施形態と同様の効果の他に、以下の効果が得られる。
カム１０３のリブ１３３を割型１０１のリブ収納部１１４に嵌合させる際に、カム１０３側のリブ１３３の第３当接面１３４を、リブ収納部１１４を区画する一対の傾斜面１１７ａに嵌合させる。一対の傾斜面１１７ａは、突き合わせ面１５に向けて相互に離間するように構成されており、言い換えると側面１１から見たときにＶ字状に配置されているので、水平方向と上下方向の位置決めを同時に行うことができ、中空シャフトに対するカム１０３の作動角度を精密に決めることができる。これにより、中空シャフトに対するカム１０３の作動角度の精度が高いカムシャフトを製造できる。
カム１０３のリブ１３３を割型１０１のリブ収納部１１４に嵌合させる際に、カム１０３側のリブ１３３の第３当接面１３４を、リブ収納部１１４を区画する一対の傾斜面１１７ａに嵌合させる。一対の傾斜面１１７ａは、突き合わせ面１５に向けて相互に離間するように構成されており、言い換えると側面１１から見たときにＶ字状に配置されているので、水平方向と上下方向の位置決めを同時に行うことができ、中空シャフトに対するカム１０３の作動角度を精密に決めることができる。これにより、中空シャフトに対するカム１０３の作動角度の精度が高いカムシャフトを製造できる。
また、一対の傾斜面１１７ａが、突き合わせ面１５に向けて相互に離間するように配置されており、カム１０３側のリブ１３３の第３当接面１３４がこの傾斜面１１７ａに当接するようになっているので、上側の割型群１１２ｂを取り除いてからカムシャフトを下側の割型群１１２ａから取り出す際に、カム１０３を上に持ち上げるだけでカムシャフトを容易に取り出すことができる。
［第４実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態であるカムシャフトの製造方法について、図面を参照して説明する。
本実施形態のカムシャフトの製造方法は、第３の実施形態のカムシャフトの製造方法とほぼ同じであり、第３の実施形態と相違する点は、下側の割型群のリブ受面が傾斜面で構成され、上側の割型群のリブ受面が水平面で構成され、カム側のリブの当接面が、傾斜面に当接する第３当接面と、水平面に当接する第４当接面で構成される点である。以下、相違点を中心に説明する。なお、第１、第３の実施で説明した構成要素と同一の構成要素には第１、第３の実施形態と同じ符号を付して、その説明を省略する。
次に、本発明の第４の実施形態であるカムシャフトの製造方法について、図面を参照して説明する。
本実施形態のカムシャフトの製造方法は、第３の実施形態のカムシャフトの製造方法とほぼ同じであり、第３の実施形態と相違する点は、下側の割型群のリブ受面が傾斜面で構成され、上側の割型群のリブ受面が水平面で構成され、カム側のリブの当接面が、傾斜面に当接する第３当接面と、水平面に当接する第４当接面で構成される点である。以下、相違点を中心に説明する。なお、第１、第３の実施で説明した構成要素と同一の構成要素には第１、第３の実施形態と同じ符号を付して、その説明を省略する。
図１９に示すように、本実施形態のカム２０３は、カム本体３２と、カム本体３２の厚さ方向両側に設けられたリブ１３３とから構成されている。リブ１３３の外周端面１３３ａは８つの平坦面となっており、リブ１３３を平面視した場合、その外形が八角形状になっている。各カム２０３を、中空シャフト４に対するそれぞれの作動角度に対応する姿勢に向けたとき、外周端面１３３ａを構成する８つの平坦面は、水平になる面と、垂直になる面と、傾斜する面とに区別されるが、このうち傾斜する面が第３当接面１３４とされ、水平になる面が第４当接面２３４とされている。カム２０３自体は、鋼材料、アルミニウム材料等で構成される。
次に、図１９に示すように、上側の割型２０１は、金属からなる割型本体２０１ａの両側面１１にカム収納凹部１３とリブ収納部２１４とが設けられ、割型本体２０１ａの上面である突き合わせ面１５にシャフト受溝１６が設けられて構成されている。
カム収納凹部１３は、側面１１に設けられるとともに、突き合わせ面１５の一部を切り欠くように設けられる。カム収納凹部１３は、別の割型１のカム収納凹部１３と一体になってカム収納部２１９を構成する。カム収納凹部１３が突き合わせ面１５を切り欠くように設けられているため、複数の割型２０１が一体になって割型群２１２が構成されたときに、カム収納部２１９は突き合わせ面１５に開口した凹部となる。カム収納部２１９は、カム３の上半分を収納可能な大きさとされている。
リブ収納部２１４は、カム収納凹部１３の内部に設けられており、カム収納凹部１３を更に切り欠けるように設けられている。また、リブ収納部２１４は、突き合わせ面１５を切り欠くように設けられている。このため、複数の割型２０１が一体になって割型群２１２が構成されたときに、リブ収納部２１４は、突き合わせ面１５に開口し、かつカム収納部２１９に連通した凹部で構成される。リブ収納部２１４を区画する端面のうちの一つがカム２０３のリブ２３３を受けるリブ受面２１７となっている。リブ受面２１７は、水平面２１７ａで構成されている。
図１９に示す下側の割型１０１は、第３の実施形態の割型１０１と同じである。
次に、カムシャフトの製造工程を順を追って説明する。本実施形態のカムシャフトの製造方法は、下側の割型１０１の側面１１同士を突き合わせて下側の割型群１１２aを構成するととともに、上側の割型２０１の各側面１１同士を突き合わせて上側の割型群２１２aを構成する割型群準備工程と、カム２０３を割型群１１２aのカム収納部１１９に配置するとともにカム２０３の貫通孔３１に中空シャフトを挿入する加工準備工程と、中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフトを拡管させて中空シャフトにカム２０３を固定する加工工程と、からなる。
カム２０３及び中空シャフトを割型群１１２aに配置する場合は、以下に説明するように、割型群１１２aにカム２０３を配置してからカム２０３の貫通孔３１に中空シャフトを挿入すればよい。しかしながら、本発明はこれに限らず、カム２０３の貫通孔３１に中空シャフトを挿入してカム２０３と中空シャフトとを組み合わせた後、これらを割型群１１２ａに配置してもよい。
（割型群準備工程）
図１９に示すように、複数の割型１０１を用意し、割型１０１の側面１１同士を突き合わせ、かつ突き合わせ面１５が同一面を構成するように割型１０１を並べて下側の割型群１１２ａとする。下側の割型群１１２ａは、図１に示す下ケース５２の割型収納部５５に収納すればよい。このとき、割型１０１同士の間には、各割型１０１のカム収納凹部１３同士が一体になってカム収納部１１９が形成される。カム収納部１１９は、カム２０３がいかなる姿勢であっても、カム２０３の下半分を収納できる大きさとする。たとえば、カム収納部１１９の形状を半円の丸溝形状とした場合、丸溝の幅寸法をカムの長軸長さを超える寸法とする。また、リブ収納部１１４は、割型１０１の並び方向に沿ってカム収納部１１９の両側に位置している。そして、各カム収納部１１９に対応するカム２０３を用意する。
図１９に示すように、複数の割型１０１を用意し、割型１０１の側面１１同士を突き合わせ、かつ突き合わせ面１５が同一面を構成するように割型１０１を並べて下側の割型群１１２ａとする。下側の割型群１１２ａは、図１に示す下ケース５２の割型収納部５５に収納すればよい。このとき、割型１０１同士の間には、各割型１０１のカム収納凹部１３同士が一体になってカム収納部１１９が形成される。カム収納部１１９は、カム２０３がいかなる姿勢であっても、カム２０３の下半分を収納できる大きさとする。たとえば、カム収納部１１９の形状を半円の丸溝形状とした場合、丸溝の幅寸法をカムの長軸長さを超える寸法とする。また、リブ収納部１１４は、割型１０１の並び方向に沿ってカム収納部１１９の両側に位置している。そして、各カム収納部１１９に対応するカム２０３を用意する。
（加工準備工程）
次に、図１９に示すように、割型群１１２ａのカム収納部１１９にそれぞれカム２０３を配置する。カム２０３をカム収納部１１９に配置する際には、カム収納部１１９にカム本体３２を収納させるとともにリブ１３３をリブ収納部１１４に嵌合させる。より詳細には、カム本体３２は、カム収納部１１９内において割型本体１０１ａに接触せずにカム収納部１１９に収納される。また、リブ１３３をリブ収納部１１４に嵌合させる際には、カム２０３のリブ１３３に設けられた第３当接面１３４をリブ受面１１７の傾斜面１１７ａに当接させる。
次に、図１９に示すように、割型群１１２ａのカム収納部１１９にそれぞれカム２０３を配置する。カム２０３をカム収納部１１９に配置する際には、カム収納部１１９にカム本体３２を収納させるとともにリブ１３３をリブ収納部１１４に嵌合させる。より詳細には、カム本体３２は、カム収納部１１９内において割型本体１０１ａに接触せずにカム収納部１１９に収納される。また、リブ１３３をリブ収納部１１４に嵌合させる際には、カム２０３のリブ１３３に設けられた第３当接面１３４をリブ受面１１７の傾斜面１１７ａに当接させる。
次に、カム２０３の貫通孔３１に図示略の中空シャフトを挿入する。中空シャフトは、カム２０３の貫通孔３１に挿入されるとともに、割型１０１のシャフト受溝１６に嵌め合わされた状態になる。
そして、図１７及び図１８に示すように、上側の割型群２１２ａを、下側の割型群１１２ａの上に重ね合わせ、突き合わせ面１５同士を突き合わせる。これにより、上側の割型群２１２ａのカム収納部２１９にカム本体３２が収納されるとともに、リブ収納部２１４にリブ１３３が収納される。このとき、リブ１３３の第４当接面２３４が、リブ収納部２１４の水平面２１７aに当接する。その結果、カム２０３の第４当接面２３４がリブ収納部２１４の水平面２１７aに拘束され、カム２０３の上下方向の位置ズレが防止される。このようにして、カム２０３は、上下の割型群１１２ａ、２１２ａの内部に固定される。また、カム本体３２は、いずれの割型本体１０１ａ、２０１ａにも接触せずに浮いた状態になる。更に、図１に示したように上ケース５１を下ケース５２に重ね合わせることで、図１０に示したように、上下の割型群１１２ａ、２１２aをケース５内に収納する。
（加工工程）
次に、中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフトを拡管させて、中空シャフトにカム２０３を固定させる。このようにしてカムシャフトを製造する。その後、上ケース５１、上側の割型群２１２aを順次取り外して、製造されたカムシャフトを取り出す。下側の割型群１１２aからカムシャフトを取り出す際は、カム２０３のリブ１３３と割型１０１のリブ収納部１１４との嵌め合わせを解除すればよい。リブ１３３とリブ収納部１１４との嵌め合わせは、傾斜面１３４ａ、１７７ａ同士の接触によるものなので、割型１０１に対してカム２０３を垂直方向に引き上げるだけで嵌め合わせは解除される。以上のようにしてカムシャフトが製造される。
次に、中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、中空シャフトを拡管させて、中空シャフトにカム２０３を固定させる。このようにしてカムシャフトを製造する。その後、上ケース５１、上側の割型群２１２aを順次取り外して、製造されたカムシャフトを取り出す。下側の割型群１１２aからカムシャフトを取り出す際は、カム２０３のリブ１３３と割型１０１のリブ収納部１１４との嵌め合わせを解除すればよい。リブ１３３とリブ収納部１１４との嵌め合わせは、傾斜面１３４ａ、１７７ａ同士の接触によるものなので、割型１０１に対してカム２０３を垂直方向に引き上げるだけで嵌め合わせは解除される。以上のようにしてカムシャフトが製造される。
以上説明したように、本実施形態のカムシャフトの製造方法によれば、第１の実施形態と同様の効果の他に、以下の効果が得られる。
カム２０３のリブ１３３を下側の割型１０１のリブ収納部１１４に嵌合させる際に、カム２０３側のリブ１３３の第３当接面１３４を、リブ収納部１１４を区画する一対の傾斜面１１７ａに嵌合させる。一対の傾斜面１１７ａは、突き合わせ面１５に向けて相互に離間するように構成されており、言い換えると側面１１から見たときにＶ字状に配置されているので、水平方向と上下方向の位置決めを同時に行うことができ、中空シャフトに対するカム２０３の作動角度を精密に決めることができる。これにより、中空シャフトに対するカム２０３の作動角度の精度が高いカムシャフトを製造できる。
カム２０３のリブ１３３を下側の割型１０１のリブ収納部１１４に嵌合させる際に、カム２０３側のリブ１３３の第３当接面１３４を、リブ収納部１１４を区画する一対の傾斜面１１７ａに嵌合させる。一対の傾斜面１１７ａは、突き合わせ面１５に向けて相互に離間するように構成されており、言い換えると側面１１から見たときにＶ字状に配置されているので、水平方向と上下方向の位置決めを同時に行うことができ、中空シャフトに対するカム２０３の作動角度を精密に決めることができる。これにより、中空シャフトに対するカム２０３の作動角度の精度が高いカムシャフトを製造できる。
また、一対の傾斜面１１７ａが、突き合わせ面１５に向けて相互に離間するように配置されており、カム２０３側のリブ１３３の第３当接面１３４がこの傾斜面１１７ａに当接するようになっているので、上側の割型群２１２ａを取り除いてからカムシャフトを下側の割型群１１２ａから取り出す際に、カム２０３を上に持ち上げるだけでカムシャフトを容易に取り出すことができる。
更に、上側の割型２０１の水平面２１７ａによってカム２０３の第４当接面２３４を拘束するので、上下方向のカム２０３の位置ズレを防止できる。
また、下側の割型群１１２ａに設けられた傾斜面１１７ａからなるリブ受面１１７と、上側の割型群２１２aに設けられた水平面２１７ａからなるリブ受面２１７とによって、カム２０３を上下から挟んで固定することができ、シャフトに対するカム２０３の作動角度の精度が高いカムシャフトを製造できる。
更に、上側の割型２０１の水平面２１７ａによってカム２０３の第４当接面２３４を拘束するので、上下方向のカム２０３の位置ズレを防止できる。
また、下側の割型群１１２ａに設けられた傾斜面１１７ａからなるリブ受面１１７と、上側の割型群２１２aに設けられた水平面２１７ａからなるリブ受面２１７とによって、カム２０３を上下から挟んで固定することができ、シャフトに対するカム２０３の作動角度の精度が高いカムシャフトを製造できる。
本発明は上記の第１〜第４実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で、各種の変更を加えることが可能である。例えば、中空シャフトを拡径させてカムを固定する際に、中空シャフトとカムとの結合を強くするために、カムの貫通孔の内周面に突起を設けてもよい。
本発明によれば、
（１）カムシャフトの品種毎に成形型を用意する必要がなく、シャフトに対するカムの作動角度の精度が高く、かつ、製造後のカムシャフトに対する追加の機械加工が不要なカムシャフトの製造方法、及び、
（２）品種毎に成形型を用意する必要がなく、シャフトに対するギアの取り付け角度の精度が高く、かつ、製造後のギアシャフトに対する追加の機械加工が不要なギアシャフトの製造方法、
を提供することができる。
（１）カムシャフトの品種毎に成形型を用意する必要がなく、シャフトに対するカムの作動角度の精度が高く、かつ、製造後のカムシャフトに対する追加の機械加工が不要なカムシャフトの製造方法、及び、
（２）品種毎に成形型を用意する必要がなく、シャフトに対するギアの取り付け角度の精度が高く、かつ、製造後のギアシャフトに対する追加の機械加工が不要なギアシャフトの製造方法、
を提供することができる。
１、６０、１０１、２１０ 割型
３、１０３、２０３ カム
４ 中空シャフト
１１、６１ 側面
１２、１２ａ、１２ｂ、１１２，１１２ａ、１１２ｂ、２１２a 割型群
１３ カム収納凹部
１４、６４、１１４、２１４ リブ収納部
１７、１１７、２２７ リブ受面
１７ａ、２１７ 水平面
１７ｂ 垂直面
１９、１１９、２１９ カム収納部
３１ 貫通孔
３２ カム本体
３３、８３、１３３ リブ
３４ 第１当接面（当接面）
３５ 第２当接面（当接面）
４１ 中空部
６２ ギア
６３ ギア収納凹部
８２ ギア本体
１３４ 第３当接面（当接面）
２３４ 第４当接面（当接面）
３、１０３、２０３ カム
４ 中空シャフト
１１、６１ 側面
１２、１２ａ、１２ｂ、１１２，１１２ａ、１１２ｂ、２１２a 割型群
１３ カム収納凹部
１４、６４、１１４、２１４ リブ収納部
１７、１１７、２２７ リブ受面
１７ａ、２１７ 水平面
１７ｂ 垂直面
１９、１１９、２１９ カム収納部
３１ 貫通孔
３２ カム本体
３３、８３、１３３ リブ
３４ 第１当接面（当接面）
３５ 第２当接面（当接面）
４１ 中空部
６２ ギア
６３ ギア収納凹部
８２ ギア本体
１３４ 第３当接面（当接面）
２３４ 第４当接面（当接面）
Claims (9)
- 側面にカム収納凹部と前記カム収納凹部内に形成されたリブ収納部とが設けられてなる複数の割型を用意し、前記割型の前記側面同士を突き合わせて割型群を構成して、前記割型同士の間に、前記カム収納凹部からなる複数のカム収納部を形成する割型群準備工程と、
貫通孔を有するとともに前記カム収納部よりも小型なカム本体と前記カム本体の厚さ方向両側に設けられて前記リブ収納部に嵌合可能なリブとが備えられてなるカムと、中空シャフトとを用意し、前記カム収納部に前記カム本体を収納させるとともに前記リブを前記リブ収納部に嵌合させ、かつ、前記カムの前記貫通孔に前記中空シャフトを挿入させた状態とする加工準備工程と、
前記中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、前記中空シャフトを拡管させて前記中空シャフトに前記カムを固定する加工工程と、
を有することを特徴とするカムシャフトの製造方法。 - 前記割型群準備工程において一対の前記割型群を用意し、
前記加工準備工程において、前記カム及び前記中空シャフトを前記一対の割型群によって挟んで固定することを特徴とする請求項１に記載のカムシャフトの製造方法。 - 前記割型の前記リブ収納部に複数のリブ受面が設けられ、前記カムの前記リブには複数の当接面が設けられ、前記カムを前記カム収納部に配置する際に、前記当接面を前記リブ受面に当接させることにより、前記カムを前記カム収納部に固定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカムシャフトの製造方法。
- 前記割型の前記複数のリブ受面が、水平面と一対の垂直面とで構成され、前記リブの前記複数の当接面が、前記水平面に当接する第１当接面と、前記垂直面に当接する第２当接面とで構成されることを特徴とする請求項３に記載のカムシャフトの製造方法。
- 前記割型の前記複数のリブ受面が、傾斜面で構成され、前記リブの前記複数の当接面が、前記傾斜面に当接する第３当接面で構成されることを特徴とする請求項３に記載のカムシャフトの製造方法。
- 前記一対の割型群のうち、一方の割型群を構成する前記割型の前記複数のリブ受面が傾斜面で構成され、
他方の割型群を構成する前記割型の前記複数のリブ受面が水平面で構成され、
前記リブの前記複数の当接面が、前記傾斜面に当接する第３当接面と、前記水平面に当接する第４当接面とで構成されることを特徴とする請求項３に記載のカムシャフトの製造方法。 - 前記加工準備工程において、前記カム収納部に前記カム本体を収納させるとともに前記リブを前記リブ収納部に嵌合させるように前記カムを前記割型群に装着してから、前記カムの貫通孔に中空シャフトを挿入することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のカムシャフトの製造方法。
- 前記加工準備工程において、前記カムの前記貫通孔に前記中空シャフトを挿入してから、前記カム収納部に前記カム本体を収納させるとともに前記リブを前記リブ収納部に嵌合させるように前記カムを前記割型群に装着することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のカムシャフトの製造方法。
- 側面にギア収納凹部と前記ギア収納凹部内に形成されたリブ収納部とが設けられてなる複数の割型を用意し、前記割型の前記側面同士を突き合わせて割型群を構成して、前記割型同士の間に、前記ギア収納凹部からなる複数のギア収納部を形成する割型群準備工程と、
貫通孔を有するとともに前記ギア収納部よりも小型なギア本体と前記ギア本体の厚さ方向両側に設けられて前記リブ収納部に嵌合可能なリブとが備えられてなるギアと、中空シャフトとを用意し、前記ギア収納部に前記ギア本体を収納させるとともに前記リブを前記リブ収納部に嵌合させ、かつ、前記ギアの貫通孔に前記中空シャフトを挿入させた状態とする加工準備工程と、
前記中空シャフトの中空部に加圧用流体を導入してハイドロフォーム加工を行い、前記中空シャフトを拡管させて前記中空シャフトに前記ギアを固定する加工工程と、
を有することを特徴とするギアシャフトの製造方法。
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