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JP2918694B2 - 多重カムおよびその製造方法 - Google Patents

多重カムおよびその製造方法

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JP2918694B2
JP2918694B2 JP7522633A JP52263395A JP2918694B2 JP 2918694 B2 JP2918694 B2 JP 2918694B2 JP 7522633 A JP7522633 A JP 7522633A JP 52263395 A JP52263395 A JP 52263395A JP 2918694 B2 JP2918694 B2 JP 2918694B2
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sheath
tube
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Gears, Cams (AREA)
  • Joints Allowing Movement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、少なくとも２個の卵型の鞘状体と、それぞ
れに２個の鞘状体の間に配置された環状の結合片を、同
鞘状体の外周面が少なくとも小さい方の半径の領域内に
おいて同結合片より突き出し、小さい方の半径の頂点部
の突き出しの長さが残りの領域におけるより大きく、環
状の結合片の外周が卵型の鞘状体の外周より小さくなる
ように有している中空体、ならびに、このような中空体
を製造する方法に関する。
このような中空体の例は、それに基づいて本発明の説
明がなされてはいるものの、本発明はそれに限定される
ものではないが、少なくとも２個のカムからなる集合
体、いわゆるカム・セットないしカム・グループであ
る。接合式の中空カム軸の場合、少なくとも２個のカム
ごとにグループ化すべきことが知られており、その際グ
ループ中の個々のカムは結合用鞘状体を介し結合されて
いる。
このようなカム・グループはEP0213529に記載されて
いるが、そこではカムと、その間に配置された結合用鞘
状体とは同じ内径を有している。このようなカム・グル
ープの管体上に取付けるに際し、同カム・グループの下
に位置する管体断面部は塑性的ではあるが管体グループ
は弾性的に変形し、そのためカム・グループの後ろ向き
弾力によって両部分の間に力のロックを生ぜしめるよう
な押圧力が発生するようにするためには、非常に大きな
圧迫力を用いなければならない。
EP0309899には、この大きな圧迫力を減少させるため
にカムが結合用鞘状体より大きな内径を有し、そのため
膨張拡大時に結合用鞘状体のみが力固着的に椢まれるよ
うになり、これにより、特に結合用鞘状体が薄壁状の場
合に、必要な変形力が明らかに低減されたカム・グルー
プが提案されている。
この種の既知のカム・セットは普通、鋳造ないし焼結
により、あるいはまた固形材料より製作される。
このようなカム・グループの製造は非常に費用がかか
る。
本発明の課題は、わずかな経費で製造することがで
き、既知のカム・セットより軽量で、かつ、カムの機械
加工に有利性を示すカム・セットの構造と、このような
カム・セットの製造方法を提供することにある。
本発明によればこの問題は、先に述べた中空体を展性
を有する物質で構成し、その鞘状体と結合片は全周にわ
たり壁厚を事実上均一にし、結合片の壁厚が少なくとも
部分的に、たかだかそのような値の周りに、鞘状体のそ
れより大きくなるようにすることにより、そしてまた、
鞘状体と結合片の断面積を同じにするとともに、このよ
うな中空体を、まず最初に全長にわたって鞘状体の形に
対応した卵型管体に変形されるべき、管状体より作製す
る過程を通じ、そしてその際、同管状体を予め定められ
た内径に変形改造し、こうして鞘状体間の結合片を構成
することにより、解決される。
このような中空体は既知のカム・グループに比べて、
安価な出発材料から簡単かつ経済的・効率的に製作で
き、重量もより軽いという長所を持っている。
本発明はさらに発展した形態では、材料は小さい方の
半径の領域において鞘状体と結合片の間で分離、たとえ
ば、切断されている。既知のカム・グループの場合、カ
ムな周縁に沿ってカム頂点のくい違いを有しないが、本
発明による中空体では、鞘状体の小さい方の半径部の頂
点は、周縁に沿って予め定められた角度、互いにくい違
い配列させることができる。結合片が、突き出し量が鞘
状体の壁厚より大きい領域内で横に、鞘状体内部空間内
に突き出ている場合には、そのことによって、小さい方
の半径領域内で都合よく有利に支持されることになる。
従来のカムでは、凹型滑動面は、研削の方法により作
製しなければならないが、本発明によれば、場合によっ
ては、カム滑動面を普通の機械研削加工の方法に基づい
て、小さい方の半径の頂点の下側で鞘状体を型押しする
ことにより簡単に作製される。このような中空体がいく
つもの結合片を有する場合、たとえば横の鞘状体の外側
にも同じようなものがある場合には、それらの円形の内
面が互いに一列に整列している。環状の結合片は、この
ような中空体に対してはラディアル・ベアリングより有
利に形成される。しかしまた結合片と同軸的に、内径が
結合片のそれより大きい管状エレメントをさらに設け、
これらの管状体を、たとえば軸方向ないしラディアル方
向ベアリング、調整多面体、フランジ部などの機能エレ
メントとして形成することも可能である。このように形
成された中空体は直接、カム軸として、設置することが
できる。それは、所定の応用例に対して十分な強度ない
し剛性を有しない場合には、その内部空間に支柱管を設
けることができるという長所を有する。特に、このよう
な中空体が力固着的に管体に継がれる場合、たとえば管
体の静水圧的膨張を通じて継がれるような場合に有利で
ある。このようなカム・セットとして差込み可能な中空
体は、改造・改変に基づく口径や外形の修正を必要とす
ることなく、価格的にも有利で、高精度の製作が可能で
あるとの利点を有する。特に、数メートルの長さの管状
棒体を多数のこのようなカム・セットに変形する場合に
有利で、この変形によりカム・セットは管状棒体より、
個々にあるいはグループに切離されることができる。
特に、このようなカム・セットを管体に接合して中空
カム軸にするためには、本発明に基づく中空体は特に有
利である。それは拡大装置の取扱いを簡単にし、従来の
方法で作製された多重カムに比べて、角度許容値を改善
し、荷重の許容値を小さくすることを可能にする。その
上、このようなカム・セットは接合前に加工を、たとえ
ば、研削、硬化処理を済ませることができる。このカム
・セットの好都合な点は、小さい方の半径の領域、すな
わちカム頂点の領域における切離しに際し、場所をとる
材料移動を必要としないので、互いに密に並列配列可能
な、比較的狭いカム・ディスクの可能性を示しているこ
とである。
鞘状体で構成されたカムとの接合点の役目としている
結合片とによる固体的結合により、伝送可能なトルクの
改善が可能となっている。結合エレメントだけが結合時
に拡大されるので、カム外形は拡大の影響を受けず、質
的な損失を被ることはあり得ない。
カム突出部の隣の切込、すなわち、カム幅の両側で卵
型の小さい方の半径領域における切込は、捩じり変形に
際し、材料の剪断を通じて有利に作用することが示され
る。本発明による中空体は、結合片の逆行圧縮のためだ
けでなく、カム頂点の捩じり変形のためにも、有利に冷
間変形することができ、その際変形加工の方法として
は、たとえばプレス加工、ハンマー加工、ないしは、両
手段の組合せも可能である。捩じり圧縮と逆行圧縮に際
しては中空体にキャリブレーション棒を用いることがで
き、それにより、必要とされる拡大許容値を都合よく創
出し、維持することができる。
たとえば電子ビームないしレーザ処理によるカム滑動
面の硬化は、継ぎ合わせの前、すなわち拡大の前に行な
われるのだが、しかし拡大の領域は、硬化すべきカム滑
動面より明確に分離されているので、その後で行なうこ
とも可能である。上述の硬化に際して、この方法よれ
ば、拡大時に硬化損失を生じることはない。この多重カ
ム構成は、より速やかな、より低経費の、より精密な組
立を可能にし、接合前のカム・セット全体の加工は、特
に角度許容値との関係においても、有利な寸法の安定性
を可能にする。結合片の壁厚の拡張と鞘状体内部空間拡
大の可能性は、中空体の剛性構造によりひっくるめて実
現される。
セットとして作製された多重カムは、可変の弁調整に
応用されるという有利な前提条件を提供する。カム・セ
ットは管状鞘状体として軸上に、回転可能に軸方向変位
可能的に取付けることができる。
以下に本発明を、図面に示した実施例に基づいて詳し
く説明する。図面のうち、 第１図は、カム型に変形加工された管体の斜視図を、 第２図は交替的に結合片とカム型鞘状体よりなる中空
体の斜視図を、 第３図は、長い管体より個々に作製されたカム型鞘状
体と結合片と機能エレメントとを有する、複数個の本発
明に基づく中空体の斜視図を、 第４図は、１本の管体上に嵌め合わされた、本発明に
基づくまたは別の中空体の側面断面図を、 第５図は、押込み成形された部分的に凹面状のカム外
形を有する、本発明に基づく中空体の断面図を示す。
図面に示された、本発明に基づく中空体１の実施例
は、展性を有する物質よりなる管体より作製され、同管
体は第１図に描かれているように、１つの作用断面を見
せて、その全長にわたりカム型管体２が示されている。
第２図は、加工工程を通じてカム型鞘状体３の両側面
に環状の結合片４が設けられた中空体を示す。この図示
された実施例においてカム型鞘状体の半径方向の突出
は、一般に環状の結合片を超えて、ただし、特に小さい
方の半径領域内、すなわちカム頂点５の領域内において
明確に構成されている。
結合片領域の変形加工は、もとの一体ものとして構成
されたカム型管体２より、特に冷間加工で、たとえばハ
ンマー加工やプレス加工、あるいは両工法の組合せによ
って具合よく達成される。対応する管体断面は予め大き
な周長を持っているので、周長のより短い結合片４への
変形加工により、対応する壁厚は体積不変性のために大
きくなる。しかし、この壁厚は本質的には全周にわたっ
て一様で、環状の結合片４の断面は、カム型鞘状体３の
断面とおよそ同じになる。
図示の実施例におけるように、カム頂点５の半径方向
の突出が、環状の結合片４を超えてカム型の鞘状体の壁
厚より大きい場合には、突出中空空間部６ができる。環
状の結合片４の側面とカム型鞘状体３との間の材料の分
離は、管体表面に切れ目を入れることによって用意する
ことができるが、もっと簡単に、変形加工時に切断する
ことによって達成され、こうすることにより、軸方向
に、結合片４と鞘状体３の間にギャップが生じることは
ない。環状結合片の作製の際に加工操作を適切に制御す
ることにより、突出中空空間部６の領域において、結合
片４の材料を、この領域において同結合片４の側面が、
鞘状体３の突出中空空間部６の中へ延び込むように、拡
張変形加工することができる。こうすることにより、移
行領域内において、鞘状体の対応する領域の追加的支持
を実現することができる。
第２図に示した実施例においては、横向きの鞘状体３
に面して両側に結合片４が設けられている。だが、この
ような中空体において、それぞれのカム型鞘状体が一番
外側のエレメントになるように構成することもできる。
加工工程の対応する加工形態を通して、たとえば、刻
み目あるいは切れ目を入れることによって、結合片４と
カム型鞘状体３の移行部を非常に鋭角的にすることがで
きる。このことは、このような構成は、外形がなだらか
に変化するところがないので、軸方向に非常に正確、か
つコンパクトに形成され得るとの長所を有する。複数個
の結合片を有する実施例の場合には、結合片４の内径は
軸方向に一列に並んでいる。このことは、中空体が内側
支持管で補強されるか、または、内側の管体に接合され
ていなければならない場合に、少なくとも２個の結合片
があれば必要となる。すべての結合片がこの要求に応じ
るわけではない場合には、残りの結合片の内径は一列に
並んでいるものの内径より大きくなければならなず、ま
た、部分的にもその列の中へ突き出ていてはならない。
第３図に示されている実施例においてはカム頂点５
は、部分的に互いにくい違いを示している。これらのカ
ム頂点は、第２図に示すように、まず第１の段階では皆
同じ方向を向いていた。カム頂点５にくい違いをもたら
す変形加工も、冷間加工の方法によって実現することが
てき、カム基本形態の最も広範な留保を許す。
第３図の実施例には、まだそれ以上の機能エレメント
を有している。中空体１と一体にしてたとえば調節用四
角形終端部材７や、実施例においては、調節用四角形終
端部材７やラディアル支持部８、軸支持部９およびフラ
ンジ部10（第４図を参照）を設けて、カム軸装置を作製
することも可能である。
第４図の長手方向断面図に明らかなように、ラディア
ル支持部８とフランジ部10は、内径が、最も小さい１列
並びの結合片の内径に等しい部分に配設することが可
能、すなわち、組立構成された中空軸を形成するための
中空体が上に接合された、閉じ込み支持管体ないし内側
管体の場合には、形状ロック的ないしは力ロック的にフ
ィットする。調節用四角形終端部材７と軸支持部９は、
それらの内径と内側管体とが一致しない。
中空体１は単独に、あるいは一体的に多重タンデム配
列の形で、駆動軸として利用することができる。このよ
うな中空体は、長い管体からモジュールの形で、一体も
のとして都合よく作製することができ、しかも、必要に
応じて分離される。このような中空体１が、内側管体上
へ接合されて、接合された中空軸、たとえば中空カム軸
に利用される場合、接合面部内径の、特に優れた寸法安
定性が、特に重要である。このことは内部にあるキャリ
ブレーションピンを介しての変形を通じ、有利に達成す
ることができる。
場合によっては必要な、たとえば研削、研磨、焼入れ
等による中空体の加工処理は、接合の前に行なうことが
でき、それによって構築された軸の作製に基づく手直し
の要はなくなる。これにより本発明による中空体は、表
面処理または表面加工された部分が接合に際して変形さ
れず、そのため加工結果の影響に最小限に保たれるとい
う長所を有する。しかし、加工作業は、そうすることが
総合生産物にとって有利になるという特殊な場合には、
接合の後にも行なうことができる。
第５図に、ある中空体の断面図を示すが、そこでは１
つの断面が、小さい方の半径部の頂点の下のところで押
圧変形され、参照番号12で示されている。このような構
造の応用例には例として、たとえば弁の揺りレバー操作
に必要となり得るような、凹面状の滑動面を有するカム
構造体がある。従来はこのような凹面状のカム面は研削
の方法によって作製されるが、その幾何学的形態の関係
から特に難しく、費用がかかる。本発明に基づく中空体
によれば、このことは、展性のある材料が、削りくずの
出ない変形加工という特に単純な前提条件を要求すると
ころの一様な壁厚を有するので、対応する領域の簡単な
押圧力によって可能となる。図示の実施例においては、
この押圧変形部12には一方の側にあるが、自明のことだ
が、それは頂点の両側に対称的、ないしは非対称的に設
けることができる。
本発明による中空体は、従来のカム・セットに対し、
明らかに重量が軽減されるという長所を有する。このよ
うな中空体は、一体的な構成により、結合片４の壁厚が
大きくなっているので、変形加工の途中において、頑丈
性と剛性も大きくなっている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01L 1/04 F16H 53/02

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】少なくとも２個の卵型の鞘状体と、２個の
    鞘状体の間にそれぞれ設けられた環状の結合片とを有す
    る中空の多重カムであって、鞘状体の外周面が、少なく
    とも小さい方の半径の領域内で結合片より上へ突き出て
    おり、小さい方の半径部の頂点における突出しが残りの
    領域におけるよりも大きく、次のこと、すなわち、 鞘状体（３）と結合片（４）との間の材料が、少なくと
    も小さい方の半径の領域で、部分的に剪断され、該領域
    において、鞘状体（３）と結合片（４）とが隔壁を設け
    ずに隣接して配置されることと、結合片（４）の壁厚
    が、少なくとも部分的に、その部分の鞘状体と結合片の
    断面積が等しくなるような値だけ鞘状体（３）の壁厚よ
    りも大きいこととを特徴とする、多重カム。
  2. 【請求項２】小さい方の鞘状体半径部の頂点が、全周に
    わたって、前もって定められた角度で互いに食い違って
    いることを特徴とする、請求項１に記載の多重カム。
  3. 【請求項３】小さい方の鞘状体半径の領域における突出
    し（５）が鞘状体（３）の壁厚よりも大きく、小さい方
    の鞘状体半径の領域で、結合片（４）が、少なくとも１
    つの隣接する鞘状体（３）の内側空間に横に食い込んで
    いることを特徴とする、請求項１または２に記載の多重
    カム。
  4. 【請求項４】少なくとも鞘状体（３）のところで、その
    外側により広い結合片（４）が設けられ、結合片（４）
    の円形の内側表面が互いに一列に整列していることを特
    徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の多重カ
    ム。
  5. 【請求項５】鞘状体（３）の少なくとも１つの側面が、
    小さい方の半径部の頂点（５）の下方で、押圧凹み（1
    2）が、隣接する押圧力を受けていない領域よりも実質
    的に大きい半径を有するように押圧されることを特徴と
    する、請求項１ないし４のいずれかに記載の多重カム。
  6. 【請求項６】押圧凹み（12）が、隣接する押圧力を受け
    ていない領域とは反対の湾曲を有することを特徴とす
    る、請求項５記載の多重カム。
  7. 【請求項７】結合片（４）が少なくとも部分的に、ラデ
    ィアル荷重支持体として形成されることを特徴とする、
    請求項１ないし６のいずれかに記載の多重カム。
  8. 【請求項８】内径が結合片（４）の内径よりも大きい、
    結合片（４）に対して同軸的な環状エレメントを有する
    ことと、該環状エレメントが機能エレメントとして形成
    され得ることとを特徴とする、請求項１ないし７のいず
    れかに記載の多重カム。
  9. 【請求項９】少なくとも１つの多重カムが管体（11）に
    接合され、その際、管体（11）は内側膨張により塑性的
    に、結合片（４）は弾性的に変形され、多重カム（１）
    がその結合片（４）の内面とともに、管体外面に力ロッ
    ク的にフィットすることを特徴とする、請求項１ないし
    ８のいずれかに記載の多重カム。
  10. 【請求項１０】管体から多重カムを製造する方法であっ
    て、該管体のプロファイルは、鞘状体のプロファイルに
    対応しているか、または、その全長にわたって鞘状体の
    形状に対応する卵型の管体に変形され、該管体は、所定
    の間隔で、断片的に、好ましくはキャリブレーションピ
    ンを用いてプレス工法および／またはハンマー工法によ
    り、前もって与えられた内径を有する環体に変形され、
    その際、環状の結合片が鞘状体の間にそれぞれ形成さ
    れ、次のこと、すなわち、 鞘状体と結合片との間の材料が、少なくとも小さい方の
    半径の領域で部分的に剪断されることと、小さい方の半
    径部の頂点が、その断面形状を少なくともより十分に保
    持した状態で、隣接する鞘状体の頂点に対して前もって
    定められた角度で食い違わせるようにされることとを特
    徴とする、多重カムの製造方法。
  11. 【請求項１１】結合片の材料が、突出が鞘状体の壁厚よ
    りも大きい周囲領域において、カム頂点の下の領域で平
    たく延ばし変形されることを特徴とする、請求項10記載
    の多重カムの製造方法。
  12. 【請求項１２】結合片の変形と、異なる角度位置での鞘
    状体の捩り変形とが、冷間加工の方法で行なわれること
    を特徴とする、請求項10または11に記載の多重カムの製
    造方法。
  13. 【請求項１３】長尺の管体に多数の多重カムを一体的に
    形成し、個々のまたは複数個の多重カムに分離切断を施
    すことを特徴とする、請求項10ないし12のいずれかに記
    載の多重カムの製造方法。
  14. 【請求項１４】カム軸作製用の請求項１ないし８のいず
    れかに記載の少なくとも１つの多重カムを備えたカム軸
    装置であって、少なくとも１つの多重カムが、管体上を
    押し動かされ、既知の方法によって管体の膨張により力
    ロック的に管体に結合され、それにより、管体は塑性的
    に、多重カムの結合片は弾性的に変形し、そのため、多
    重カムがその結合片の内面とともに力ロック的かつ形状
    ロック的に管体外面にフィットすることを特徴とする、
    カム軸装置。
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