(57)【要約】【課題】組立カムシャフト及び支持部材の組み付けが容易な組立カムシャフトの支持構造の提供。【解決手段】本発明の組立カムシャフトの支持構造１は、互いに平行に配される１組のシャフト２１，２１と、各シャフト２１，２１に対してそれぞれ複数ずつ外嵌される複数のカムピース２２とを有する１組の組立カムシャフト２，２と、各々が、１組のシャフト２１，２１をそれぞれ挿通させる１組の軸受３２，３２を有し、かつ軸受３２が、全周に亘って継ぎ目なく連続している内周面３２ｂを含む、互いに独立した複数の支持部材３と、各々が、シャフト２１を挿通させかつシャフト２１を外側から締め付ける孔部４ａを含むと共に、軸受３２にシャフト２１が挿通されている状態の複数の支持部材３が、シャフト２１の軸方向でそれぞれ位置決めされるように、各支持部材３の両隣に割り当てられる複数の位置決め部４とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に配される１組のシャフトと、各シャフトに対してそれぞれ複数ずつ外嵌される複数のカムピースとを有する１組の組立カムシャフトと、
各々が、１組の前記シャフトをそれぞれ挿通させる１組の軸受を有し、かつ前記軸受が、全周に亘って継ぎ目なく連続している内周面を含む、互いに独立した複数の支持部材と、
各々が、前記シャフトを挿通させかつ前記シャフトを外側から締め付ける孔部を含み、前記軸受に前記シャフトが挿通されている状態の複数の前記支持部材が、前記シャフトの軸方向でそれぞれ位置決めされるように、各支持部材の両隣に割り当てられる複数の位置決め部とを備える組立カムシャフトの支持構造。
【請求項２】
前記支持部材は、ボルトが挿通されるボルト挿通孔を有し、
前記ボルトが前記ボルト挿通孔に挿通されつつ、前記ボルト挿通孔からはみ出した前記ボルトの先端部が、シリンダヘッドに設けられた雌ネジ孔にねじ込まれることで、前記シリンダヘッド上に取り付けられる請求項１に記載の組立カムシャフトの支持構造。
【請求項３】
前記シャフトの軸線方向における前記雌ネジ孔の位置の誤差Ｘａと、前記軸線方向における前記ボルト挿通孔の位置の誤差Ｘｂと、前記軸線方向における前記支持部材と前記支持部材の両隣の前記位置決め部との間の隙間Ｘｃと、前記軸線方向における前記ボルトの直径と前記ボルト挿通孔との間の隙間Ｘｄとの関係が、Ｘｄ＞Ｘａ＋Ｘｂ＋Ｘｃである請求項２に記載の組立カムシャフトの支持構造。
【請求項４】
前記シャフトに外嵌された前記カムピースと、前記カムピースの隣にある前記位置決め部とは、互いに接続し、かつ一体の部材として構成される請求項１に記載の組立カムシャフトの支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、組立カムシャフトの支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
組立カムシャフトと、それを支持する支持部材とを有する組立カムシャフトの支持構造（以下、支持構造）が知られている。この種の支持構造では、組立カムシャフトのジャーナルを支持するために、軸受（ジャーナル軸受）を含む支持部材が用いられている。支持部材は、複数の軸受を備えており、組立カムシャフトは、軸方向に並ぶ複数の軸受によって支持される。このような支持部材としては、例えば、特許文献１に示されるように、ジャーナルが挿通される軸受の孔部の内周面が、全周に亘って継ぎ目なく連続している一体型（単一部品）のものが知られている。一体型の支持部材は、例えば、軸受の内周面が上下で二分割される分割型の支持部材と比べて、軸心の偏心が抑制され、しかも、軸受の内周面に潤滑油が均一に行き渡り易い等の利点を有している。なお、支持構造は、最終的に、内燃機関のシリンダヘッドに対して、ボルト締め等により固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１５７０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の支持部材は、複数の軸受が列状に配置されるように、それらの周りを囲む枠体によって軸受同士が互いに繋がっている。このような支持部材に、組立カムシャフトを取り付ける場合、組立カムシャフトを構成するシャフトを、支持部材の軸受に挿通させつつ、そのシャフトに複数のカムピースを焼き嵌め等により、一度にまとめて取り付ける必要があった。そのため、従来の支持部材に、組立カムシャフトを取り付ける作業は難しく、問題となっていた。また、支持部材に枠体が設けられていると、シャフトにカムピースを取り付ける際の作業スペースを確保することが難しい場合があった。例えば、焼き嵌めによってカムピースをシャフトに取り付ける場合に、軸受の周囲に、カムピースを保持させる冶具を配置することが難しい場合があった。
【０００５】
本発明の目的は、組立カムシャフト及び支持部材の組み付けが容易な組立カムシャフトの支持構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る組立カムシャフトの支持構造は、互いに平行に配される１組のシャフトと、各シャフトに対してそれぞれ複数ずつ外嵌される複数のカムピースとを有する１組の組立カムシャフトと、各々が、１組の前記シャフトをそれぞれ挿通させる１組の軸受を有し、かつ前記軸受が、全周に亘って継ぎ目なく連続している内周面を含む、互いに独立した複数の支持部材と、各々が、前記シャフトを挿通させかつ前記シャフトを外側から締め付ける孔部を含み、前記軸受に前記シャフトが挿通されている状態の複数の前記支持部材が、前記シャフトの軸方向でそれぞれ位置決めされるように、各支持部材の両隣に割り当てられる複数の位置決め部とを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、組立カムシャフト及び支持部材の組み付けが容易な組立カムシャフトの支持構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態１に係る組立カムシャフトの支持構造の一部を表した平面図
【図２】カムピースの斜視図
【図３】支持部材の斜視図
【図４】位置決め部の斜視図
【図５】組立カムシャフトの支持構造の組立工程を示す説明図
【図６】組立カムシャフトの支持構造の組立工程を示す説明図
【図７】組立カムシャフトの支持構造の組立工程を示す説明図
【図８】組立カムシャフトの支持構造の組立工程を示す説明図
【図９】組立カムシャフトの支持構造がボルトを利用してシリンダヘッド上に取り付けられる工程を示す説明図
【図１０】他の実施形態に係る組立カムシャフトの支持構造の一部を表した平面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を、図１〜図８を参照しつつ説明する。図１は、実施形態１に係る組立カムシャフトの支持構造１の一部を表した平面図である。組立カムシャフトの支持構造１（以下、単に「支持構造１」と称する場合がある）は、主として、１組の組立カムシャフト２，２と、複数の支持部材３と、複数の位置決め部４とを備えている。
【００１０】
本明細書において、図１の上側に示される一方の組立カムシャフト（吸気側の組立カムシャフト）２を、「組立カムシャフト２Ａ」と表し、図１の下側に示される他方の組立カムシャフト（排気側の組立カムシャフト）２を、「組立カムシャフト２Ｂ」と表す場合がある。
【００１１】
組立カムシャフト２は、シャフト２１と、そのシャフト２１に対して複数ずつ外嵌される複数のカムピース（カムロブ）２２とを有する。本実施形態の支持構造１は、１組の組立カムシャフト２，２を有するため、１組のシャフト２１，２１と、各シャフト２１に対してそれぞれ複数ずつ外嵌される複数のカムピース（カムロブ）２２とを有する。本明細書において、図１の上側に示される組立カムシャフト２Ａのシャフト２１を、「シャフト２１Ａ」と表し、図１の下側に示される組立カムシャフト２Ｂのシャフト２１を、「シャフト２１Ｂ」と表す場合がある。
【００１２】
シャフト２１は、金属材料が加工されたものからなり、全体的には丸棒状をなしている。支持部材３で支持される１組のシャフト２１，２１は、互いに平行に並ぶ形で配されている。また、図１に示されるように、各シャフト２１の軸線Ｌ方向（軸方向）に沿って、複数のカムピース２２が複数ずつ並ぶように取り付けられている。なお、本明細書において、シャフト２１Ａの軸線Ｌを「軸線Ｌ１」と表し、シャフト２１Ｂの軸線Ｌを「軸線Ｌ２」と表す場合がある。なお、シャフト２１のうち、支持部材３の軸受３２により支持される部分を、「ジャーナル部」と称する場合がある。
【００１３】
図２は、カムピース２２の斜視図である。カムピース２２は、全体的には略卵形をなし、シャフト２１が挿通される挿通孔２２ａを備えている。挿通孔２２ａの内径は、シャフト２１の外径と略同じに設定されている。カムピース２２は、挿通孔２２ａと同心の円弧形をなすカムベース部２２ｂと、挿通孔２２ａの中心から外周面までの距離がカムベース部２２ｂよりも大きいカムノーズ部２２ｃとを有する。カムピース２２は、金属材料が所定形状に加工されたものからなり、挿通孔２２ａにシャフト２１を挿通させ、所謂、焼き嵌めによって固定される。
【００１４】
図３は、支持部材３の斜視図である。支持部材３は、１組の組立カムシャフト２を支持する機能を有すると共に、最終的に、支持構造１を内燃機関のシリンダヘッドへ固定するための機能を備えている。支持構造１は、互いに独立した複数の支持部材３を備えている。複数の支持部材３は、軸線Ｌ方向に沿って、互いに間隔を保ちつつ一列に並んだ状態で、１組の組立カムシャフト２に取り付けられている。支持部材３は、全体的には偏平な直方体状の外観をなした本体部３１と、１組（２本）のシャフト２１，２１をそれぞれ挿通させた形で支持する１組の軸受３２，３２とを備えている。軸受３２は、シャフト２１が挿通される孔部３２ａと、孔部３２ａの内周面３２ｂとを含んでいる。支持部材３は、アルミニウム合金等の金属材料が加工されたものからなり、単一部品（一体型）から構成される。また、複数の支持部材３は、互いに接続されておらず、互いに独立している。
【００１５】
本体部３１は、図１に示されるように、互いに平行に並ぶ２本のシャフト２１（組立カムシャフト２）を、まとめて支持する構成となっている。本体部３１には、軸線Ｌ方向に対して、垂直な方向に並ぶように、２つの軸受３２が設けられている。また、本体部３１には、上下方向に貫通するボルト挿通孔３１ａが設けられている。本実施形態の場合、ボルト挿通孔３１ａは、３つ設けられている。軸線Ｌ方向に対して垂直な方向において、本体部３１の中央にボルト挿通孔３１ａが１つ設けられ、かつ本体部３１の両端にそれぞれボルト挿通孔３１ａが１つずつ設けられている。
【００１６】
軸受３２は、所謂、ジャーナル軸受であり、孔部３２ａにシャフト２１（ジャーナル部）が挿通された状態で、シャフト２１（ジャーナル部）を回転可能な状態で支持する。孔部３２ａの内周面３２ｂは、全周に亘って継ぎ目なく連続している。
【００１７】
図４は、位置決め部４の斜視図である。位置決め部４は、軸受３２にシャフト２１が挿通されている状態の支持部材３を、シャフト２１の軸方向（軸線Ｌ方向）で位置決めするための部材である。位置決め部４は、全体的には円環状をなし、シャフト２１が挿通される孔部４ａを含む。孔部４ａの内径は、シャフト２１の外径と略同じに設定されている。位置決め部４は、孔部４ａにシャフト２１を挿通させ、焼き嵌めによって固定される。シャフト２１は、位置決め部４の孔部４ａによって、外側から締め付けられる形となる。
【００１８】
支持構造１は、複数の位置決め部４を備えている。図１に示されるように、１つの支持部材３に対して、各シャフト２１の軸方向における位置決めをするために、４つの位置決め部４が使用されている。例えば、図１の左側に示される１つの支持部材３に対して、一方のシャフト２１Ａ上に、２つの位置決め部４，４が割り当てられ、かつ他方のシャフト２１Ｂ上に、２つの位置決め部４，４が割り当てられている。
【００１９】
一方のシャフト２１Ａ上において、図１の左側に示される支持部材３を位置決めするために、１組の位置決め部４，４が、支持部材３を間に置く形で、軸線Ｌ１方向に沿って１列に並びつつ、シャフト２１Ａに固定されている。これらの位置決め部４，４は、シャフト２１Ａ上において、支持部材３を挟むように、支持部材３の両隣に割り当てられている。また、他方のシャフト２１Ｂ上において、図１の左側に示される支持部材３を位置決めするために、１組の位置決め部４，４が、支持部材３を間に置く形で、軸線Ｌ２方向に沿って１列に並びつつ、シャフト２１Ｂに固定されている。これらの位置決め部４，４は、シャフト２１Ｂ上において、支持部材３を挟むように、支持部材３の両隣に割り当てられている。
【００２０】
つまり、支持部材３の一方の側面側（図１の左側）に、２つの位置決め部４が配され、また、支持部材３の他方の側面側（図１の右側）にも、２つの位置決め部４が配されている。
【００２１】
なお、位置決め部４は、支持部材３に対して密着させる必要はない。各シャフト２１上における支持部材３の移動が、軸方向においてある程度、制限されるものであれば、支持部材３と位置決め部４との間に、隙間が形成されてもよい。このように支持部材３と位置決め部４との間に、隙間が形成されることで、支持構造１をシリンダヘッドの所定箇所へ組み付ける際に、寸法誤差等が許容される。
【００２２】
次いで、図５〜図８等を参照しつつ、支持構造１の組立方法（製造方法）を説明する。図５に示されるように、支持構造１の組立方法では、先ず、１組のシャフト２１，２１に対して、それぞれ１つずつ位置決め部４が、焼き嵌めにより、取り付けられる。具体的には、一方のシャフト２１Ａに取り付けられる位置決め部４と、他方のシャフト２１Ｂに取り付けられる位置決め部４とが、それぞれ、発熱手段を備えた冶具に保持された状態で、図５に示されるように、軸線Ｌ方向と垂直な方向に沿って並べられる。そして、各冶具に保持された各位置決め部４を加熱して、孔部４ａの内径を大きくし、そのような状態の各位置決め部４の各孔部４ａに対して、常温の各シャフト２１が挿通される。その際、各位置決め部４は、各シャフト２１の所定箇所に配置される。シャフト２１の挿通後、位置決め部４は常温に戻される。位置決め部４は常温に戻される過程で、孔部４ａの内径が小さくなり、孔部４ａの内周面が、シャフト２１の外周面に対して強固に密着することで、位置決め部４がシャフト２１の所定箇所に固定される。各シャフト２１上における各位置決め部４の取り付け位置は、各位置決め部４によって位置決めされる支持部材３の取り付け位置に応じて、適宜、設定される。
【００２３】
続いて、図６に示されるように、位置決め部４が取り付けられた１組（２本）のシャフト２１を、支持部材３の１組の軸受３２に挿通させることで、１組のシャフト２１，２１に対して、支持部材３が取り付けられる。そして更に、そのような状態の１組のシャフト２１に対して、それぞれ１つずつ位置決め部４が、焼き嵌めにより、取り付けられる。このようにして、支持部材３は、一方のシャフト２１Ａ上において、１組の位置決め部４，４の間に配置され、かつ他方のシャフト２１Ｂ上において、１組の位置決め部４，４の間に配置された形となり、各シャフト２１の軸方向（軸線Ｌ方向）で位置決めされる。
【００２４】
その後、図７に示されるように、各シャフト２１の所定箇所に、カムピース２２が、焼き嵌めにより、取り付けられる。具体的には、一方のシャフト２１Ａに取り付けられる２つのカムピース２２と、他方のシャフト２１Ｂに取り付けられる２つのカムピース２２とが、それぞれ、発熱手段を備えた冶具に保持された状態で、軸線Ｌ方向に沿って並べられる。なお、各カムピース２２は、それぞれカムノーズ部２２ｃが所定の向きとなるように、各冶具によって保持されている。そして、各冶具に保持された各カムピース２２を加熱して、挿通孔２２ａの内径を大きくし、そのような状態の各カムピース２２の各挿通孔２２ａに対して、常温の各シャフト２１が挿通される。その際、各カムピース２２は、各シャフト２１の所定箇所に配置される。シャフト２１の挿通後、各カムピース２２は、常温に戻される。カムピース２２は常温に戻される過程で、挿通孔２２ａの内径が小さくなり、挿通孔２２ａの内周面が、シャフト２１の外周面に対して強固に密着することで、カムピース２２がシャフト２１の所定箇所に固定される。
【００２５】
このように各カムピース２２が各シャフト２１に取り付けられた後、図８に示されるように、１組のシャフト２１，２１に対して、それぞれ１つずつ位置決め部４が、焼き嵌めにより、取り付けられる。その後、２つ目の支持部材３が、上述した１つ目の支持部材３と同様の方法で、１組のシャフト２１，２１に対して、支持部材３が取り付けられる。そして更に、１組のシャフト２１，２１に対して、図１に示されるように、それぞれ位置決め部４が取り付けられる。
【００２６】
以上のように、本実施形態の支持構造１は、１組のシャフト２１，２１に対して、一方の端側から他方の端側に向かって順に、位置決め部４、支持部材３、位置決め部４、カムピース２２等の各部材が取り付けられることで製造される。このような支持構造１は、組立カムシャフト２と、支持部材３との組み付けが容易である。しかも、組立カムシャフト２（シャフト２１）の軸方向において、各支持部材３が位置決め部４によって挟まれることにより位置決めされるため、支持構造１を搬送し易く、また、最終的にシリンダヘッドに対して取り付け易い構成となっている。
【００２７】
また、本実施形態の支持構造１では、複数の支持部材３が互いに独立しており、それらが互いに接続されていない。そのため、シャフト２１の周りに、位置決め部４やカムピース２２を保持させる冶具を配置するスペースを確保し易い。
【００２８】
なお、各図では省略されているが、シャフト２１（組立カムシャフト２）の端部には、クランクシャフトの回転動力を伝達するためのタイミングベルトが架けられるスプロケット等が取り付けられている。
【００２９】
本実施形態の支持構造１は、最終的に、シリンダヘッドに対して、ボルト締めにより固定される。図９は、組立カムシャフトの支持構造１がボルト１００を利用してシリンダヘッド２００上に取り付けられる工程を示す説明図である。支持構造１がシリンダヘッド２００に対して取り付けられる際、具体的には、支持部材３に設けられたボルト挿通孔３１ａにボルト１００が挿通され、かつボルト挿通孔３１ａからはみ出したボルト１００の先端部１００ａが、シリンダヘッド２００に設けられた雌ネジ孔２０１にねじ込まれることで、支持構造１がシリンダヘッド２００上に取り付けられる。
【００３０】
なお、ボルト挿通孔３１ａの孔径Ｒ１（図１の軸線Ｌ方向の大きさ）は、以下に示される事項を考慮して設定されてもよい。ここで、シリンダヘッドに設けられた雌ネジ孔の軸線Ｌ方向における位置の誤差（精度ばらつき）を、「Ｘａ」と表す。また、支持部材３のボルト挿通孔３１ａの軸線Ｌ方向における位置の誤差（精度ばらつき）を、「Ｘｂ」と表す。また、軸線Ｌ方向における支持部材３と、その支持部材３を挟む各位置決め部４との間の隙間（クリアランス）を、「Ｘｃ」と表す。そして、軸線Ｌ方向におけるボルトの直径Ｒ２と、ボルト挿通孔３１ａとの間の隙間（クリアランス）を、「Ｘｄ」と表す。支持構造１のシリンダヘッドに対する組み付け易さを考慮すると、「Ｘｄ＞Ｘａ＋Ｘｂ＋Ｘｃ」という関係を満たすことが好ましい。
【００３１】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【００３２】
（１）上記実施形態において、位置決め部４は、円環状をなしていたが、本発明はこれに限られず、シャフトが挿通される孔部を有し、かつ支持部材を位置決めできるものであれば、特に形状に制限はない。
【００３３】
（２）上記実施形態において、位置決め部４と、カムピース２２とは、互いに独立した別部材により構成されていたが、本発明はこれに限られず、他の実施形態においては、例えば、図１０に示されるように、同一のシャフト２（２Ａ，２Ｂ）に取り付けられるカムピース２２Ｘと、それの隣にある位置決め部４Ｘとが互いに接続し、かつ一体の部材（一体部材５Ｘ）として構成されてもよい。このようにカムピース２２Ｘと位置決め部４Ｘとを一体的に構成することにより、部品点数が削減され、シャフト２（２Ａ，２Ｂ）に対するカムピース２２Ｘ等の取り付け作業が容易となる。なお、図１０は、他の実施形態に係る組立カムシャフトの支持構造１Ｘの一部を表した平面図である。図１０において、実施形態１と同様の構成については、実施形態１と同じ符号を付し、それらの詳細説明は省略した。
【００３４】
（３）上記実施形態において、各位置決め部４は、シャフト２１上における支持部材３の位置決めに利用されているが、他の実施形態においては、支持部材３を軸方向で挟む１組以上の位置決め部４，４の取り付け位置の精度を上げる等して、それらの位置決め部４を、シリンダヘッド上における組立カムシャフト２の軸方向（軸線Ｌ方向）の位置決め（所謂、カムスラスト）のために利用してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
ボルト締めにより固定される
１…組立カムシャフトの支持構造、２…組立カムシャフト、２１…シャフト、２２…カムピース、３…支持部材、３１…本体部、３２…軸受、４…位置決め部、４ａ…孔部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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