(57)【要約】  本発明は、部品点数、加工箇所の増加を抑え、アウターシャフトの外周面の一部である、インナーカムが回転する摺動面に傷をつけることを防止し、最終組立後のカムシャフト全体に変形が生じることを防止することができる、カムシャフトを提供する。インナーカム４０は、アウターシャフト１０の径方向から取付けられ、インナーカム４０のカム面においてアウターシャフト１０の径方向からインナーカム４０に挿入されたピン５１により、インナーシャフト３０に固定されていることを特徴とするカムシャフト１である。
2017056657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アウターシャフトと、
前記アウターシャフトに設けられたアウターカムと、
前記アウターシャフトの内部に挿入されたインナーシャフトと、
前記インナーシャフトと連れ回りし、前記インナーシャフトと連れ回りすることにより前記アウターシャフト上で前記アウターシャフトに対して回転し摺動するインナーカムと、を備え、
前記インナーカムは、前記アウターシャフトの径方向から取付けられ、前記インナーカムのカム面において前記アウターシャフトの径方向から前記インナーカムに挿入されたピンにより、前記インナーシャフトに固定されていることを特徴とするカムシャフト。
【請求項２】
前記アウターシャフトは、切り欠きが形成された部分と前記切り欠きが形成されていない一般部とを有し、
前記インナーカムは、略Ｃ型を有し、前記インナーカムの開口幅は前記アウターシャフトの一般部の径よりも小さく、
前記インナーカムは、前記インナーカムの開口に前記切り欠きが挿入され、前記インナーカムの内周面が前記切り欠きに対向するように、配置されている請求項１記載のカムシャフト。
【請求項３】
前記アウターシャフトは、切り欠きが形成された部分と前記切り欠きが形成されていない一般部とを有し、
前記インナーカムは、略Ｃ型を有し、前記インナーカムの開口幅は前記アウターシャフトの一般部の径よりも小さく、
前記インナーカムは、前記インナーカムの開口に前記切り欠きが挿入され、前記アウターシャフトの軸方向に摺動させられ、前記インナーカムの内周面が前記切り欠きに対向せずに前記切り欠きから離間するように、配置されている請求項１記載のカムシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カムによりバルブ駆動部材を介して開閉駆動されるバルブの開角を変更する、当該カムを有するカムシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、２重構造を有し、互いに相対回転可能な複数のカムを備えるカムシャフトが知られている（例えば、特許文献１）。カムシャフトは、中空のアウターシャフトの内部にインナーシャフトが、アウターシャフトに対して回転可能に配置されている。アウターカムは、環状を有している。アウターカムにはアウターシャフトが挿入され、アウターシャフトの外周面にアウターカムが固定されている。アウターシャフトと同様にインナーカムは、環状を有している。インナーカムには、アウターシャフトが挿入され、インナーカムは、ピンによりインナーシャフトに固定されている。ピンは、アウターシャフトに形成された貫通孔を貫通している。貫通孔は、アウターシャフトの周方向に長く形成されており、インナーシャフト、ピン、及びインナーカムは、一体でアウターシャフト及びアウターカムに対して、アウターシャフトの周方向へ回転可能である。【０００３】
カムシャフトを製造する際には、先ず、環状のアウターカムに、アウターシャフトの軸方向におけるアウターシャフトの端部を挿入し、焼嵌め等により、アウターカムを強固にアウターシャフトに固定する。次に、環状のインナーカムに、アウターシャフトの軸方向におけるアウターシャフトの端部を挿入してゆき、ピンによりインナーカムと、アウターシャフトの貫通孔とインナーシャフトとを貫通して、インナーカムをインナーシャフトに固定する。これを繰り返し行い、所定の数のアウターカム及びインナーカムがカムシャフトに設けられる。【０００４】
このようなアウターカムとインナーカムとの２重カム構造を有するカムシャフトの中でも、アウターシャフト及びインナーシャフトの軸方向に隣接して配置されたアウターカムとインナーカムとにより同一のロッカーアームを駆動することで、固定カム（アウターカム）と可動カム（インナーカム）との合成プロフィールが使用され、疑似的にカムプロフィールを可変とする使い方が提案されている。その場合、カム動作プロフィールとしては基本的に固定カムのプロフィールが使用され、可動カムのプロフィールとしては、固定カムに対して位相がずれた部分のみ使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００８−５３０４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載のカムシャフトでは、部品点数、加工箇所が非常に多く、更に、組立工程が複雑である。また、焼嵌めしてアウターカムをアウターシャフトに固定する際のクリアランスが小さいため、アウターカムにアウターシャフトやジャーナルを挿入してゆく際に通過する、アウターシャフトの外周面の一部であるインナーカムが回転する摺動面に傷をつけてしまうことがある。特に、アウターカムとインナーカムとの両方が１つのカムフォロワーに対して摺動する場合には、高い精度が要求され、さらにクリアランスが小さくなるが、このような場合に、特に、摺動面に傷が付かないことが要求される。【０００７】
また、焼嵌め等によりアウターカムをアウターシャフトに固定する場合、締め代によっては変形が伴うため、カムシャフト全体に変形が起こる。高い精度が要求される場合には、変形を取りきるために、組立後に仕上げ加工を行うことが考えられるが、これにより、インナーカム、ピン、及び、インナーシャフトにより構成される構造部への切屑等の侵入が起こり、複雑・高価な洗浄工程を必要とするか、又は、加工前に、切屑等が侵入しないためのマスキング等の処理が必要となるため、基本的に組立後加工は行われていない。【０００８】
本発明は、部品点数、加工箇所の増加を抑え、アウターシャフトの外周面の一部である、インナーカムが回転する摺動面に傷をつけることを防止し、最終組立後のカムシャフト全体に変形が生じることを防止することができる、カムシャフトを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため本発明は、アウターシャフト（例えば、後述のアウターシャフト１０、１０Ａ、１０Ｂ）と、前記アウターシャフトに設けられたアウターカム（例えば、後述のアウターカム２０）と、前記アウターシャフトの内部に挿入されたインナーシャフト（例えば、後述のインナーシャフト３０）と、前記インナーシャフトと連れ回りし、前記インナーシャフトと連れ回りすることにより前記アウターシャフト上で前記アウターシャフトに対して回転し摺動するインナーカム（例えば、後述のインナーカム４０、４０Ｂ）と、を備え、前記インナーカムは、前記アウターシャフトの径方向から取付けられ、前記インナーカムのカム面において前記アウターシャフトの径方向から前記インナーカムに挿入されたピン（例えば、後述のピン５１）により、前記インナーシャフトに固定されていることを特徴とするカムシャフトを提供する。【００１０】
本発明によれば、アウターカムが固定されたアウターシャフトに、インナーカムを後付けすることができるので、アウターカムやジャーナル部についての仕上げ加工や洗浄については、２重構造を持たない従来の中空カムシャフトと同様に、アウターカムとアウターシャフトのみの状態で行うことができる。このため、アウターシャフトとインナーシャフトとの間に切屑が入り込むといった切屑処理の問題の発生を防止することができる。また、その仕上げ加工により大きな変形を取りきることも可能なので、アウターカムの固定方法として、焼嵌めよりも変形が大きい手段も採用が可能であり、製法の選択肢の幅が広がる。【００１１】
また、インナーカムがアウターシャフトを抱え込むような構造とすることができるため、インナーカムが抜けることに対する耐性を高めることが出来る。また、アウターカム固定後に、インナーカムが回転するインナーカム摺動面を仕上げ加工することが可能なため、当該摺動面に傷が残ることを防止することができる。また、アウターシャフトとアウターカムを一体化することも可能なため、カムシャフト全体に変形が生ずることを防止することもできる。その場合、部品点数、加工箇所を少なくすることができ、組立工程が複雑になることを防ぐことができる。【００１２】
そして、前記アウターシャフト（例えば、後述のアウターシャフト１０）は、切り欠き（例えば、後述の切り欠き１２１）が形成された部分と前記切り欠きが形成されていない一般部とを有し、前記インナーカム（例えば、後述のインナーカム４０）は、略Ｃ型を有し、前記インナーカムの開口（例えば、後述の開口４０１）幅は前記アウターシャフトの一般部（例えば、後述の一般部１６）の径よりも小さく、前記インナーカムは、前記インナーカムの開口に前記切り欠きが挿入され、前記アウターシャフトの軸方向に摺動させられ、前記インナーカムの内周面が前記切り欠きに対向せずに前記切り欠きから離間するように、配置されている。【００１３】
このため、切り欠きが形成された周方向小径部とは異なる位置にインナーカム摺動面が配置されるため、切り欠きの有無と関係なく位相変化の際の回転量を大きくとることができる。また、インナーカムは、インナーカムとアウターカムとの合成プロフィールを利用する際に必要な部分を有する略Ｃ型を有しているため、インナーカムの製造に必要な材料を少なくすることができ、材料の無駄を省くことができ、軽量化を図ることができる。【００１４】
また、インナーカムは、アウターシャフトの軸心方向視で、半周（１８０°）以上の周方向の長さを有する略Ｃ型を有する構成とすることにより、ピンを貫通させる貫通孔をインナーカムの直径方向において一対形成させることができる。このため、アウターシャフトのインナーカム摺動面の全周を取り囲むインナーカムの場合と同様に、インナーカムについて、インナーシャフトへの信頼性の高い確実な固定を行うことができる。【００１５】
そして、前記アウターシャフト（例えば、後述のアウターシャフト１０Ａ）は、切り欠き（例えば、後述の切り欠き１２１）が形成された部分と前記切り欠きが形成されていない一般部（例えば、後述の一般部１６）とを有し、前記インナーカム（例えば、後述のインナーカム４０）は、略Ｃ型を有し、前記インナーカムの開口（例えば、後述の開口４０１）幅は前記アウターシャフトの一般部の径よりも小さく、前記インナーカムは、前記インナーカムの開口に前記切り欠きが挿入され、前記インナーカムの内周面が前記切り欠きに対向するように、配置されている。【００１６】
このため、アウターシャフトの切り欠きをインナーカムの開口に挿入した後に、アウターシャフトの軸方向へインナーカムを摺動させずに済むため、カムシャフトの製造を容易とすることができ、また、インナーカムが摺動するアウターシャフトの部分であるインナーカム摺動面に傷をつけることを防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、アウターシャフトの外周面の一部である、インナーカムが回転する摺動面に傷をつけることを防止し、最終組立にて、カムシャフト全体に変形が生じることを防止し、部品点数、加工箇所の増加を抑えることもできる、カムシャフトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態に係るカムシャフト１を示す斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るカムシャフト１を示す分解斜視図である。
【図３Ａ】本発明の第一実施形態に係るカムシャフト１を示す要部平面図である。
【図３Ｂ】図３ＡのＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【図３Ｃ】本発明の第一実施形態に係るカムシャフト１を示す断面図である。
【図４】本発明の全ての実施形態に係るカムシャフト１においてアウターカム２０の位相と、インナーカム４０の位相とがずれた状態を示す模式図である。
【図５】本発明の全ての実施形態に係るカムシャフト１においてアウターカム２０の位相と、インナーカム４０の位相とが一致した状態を示す模式図である。
【図６】本発明の全ての実施形態に係るカムシャフト１においてアウターカム２０の位相と、インナーカム４０の位相とがずれた状態におけるバルブの開角の特性を示すグラフである。
【図７】本発明の全ての実施形態に係るカムシャフト１においてアウターカム２０の位相と、インナーカム４０の位相とが一致した状態におけるバルブの開角の特性を示すグラフである。
【図８Ａ】本発明の第二実施形態に係るカムシャフト１Ａのインナーカム４０にアウターシャフト１０Ａの切り欠き１２１が挿入された様子を示す要部平面図である。
【図８Ｂ】図８ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図８Ｃ】本発明の第二実施形態に係るカムシャフト１Ａの使用状態（９０°回転後）を示す断面図である。
【図９】本発明の第三実施形態に係るカムシャフト１Ｂを示す断面図である。
【図１０Ａ】本発明の第三実施形態に係るカムシャフト１Ｂの製造工程において、インナーカム４０Ｂが分割されている状態を示す側面図である。
【図１０Ｂ】本発明の第三実施形態に係るカムシャフト１Ｂの製造工程において、インナーカム４０Ｂが結合された状態を示す側面図である。
【図１１】本発明の第四実施形態に係るカムシャフト１Ｃを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係るカムシャフト１を示す斜視図である。図２は、本発明の第一実施形態に係るカムシャフト１を示す分解斜視図である。
【００２０】
カムシャフト１は、自動車のエンジンの燃焼室（図示せず）に連通する吸気または排気ポート（図示せず）に配置された吸気または排気バルブ（図示せず）を開閉するために用いられる。一端部が回動可能に支承され、他端部においてバルブの上端を下方へ押下げるように構成されたロッカーアーム（図示せず）に設けられた１つのカムフォロワー（ローラー）に対して、カムシャフト１のアウターカム２０及びインナーカム４０が当接し摺動して、インナーカム４０は、ロッカーアームを回動させる。これにより、燃焼室に連通する吸気または排気ポートに配置されたバルブは開かれる。
【００２１】
図１に示すように、カムシャフト１は、アウターシャフト１０と、アウターカム２０と、インナーシャフト３０と、インナーカム４０と、を備えている。
アウターシャフト１０は、中空の円筒形状を有している。アウターカム２０は、アウターシャフト１０に一体成形されることにより、アウターシャフト１０に固定されて設けられている。アウターカム２０は、環状を有しており、アウターシャフト１０と同軸的な位置関係を有している。アウターカム２０は、アウターシャフト１０の軸心方向に所定の幅を有している。また、アウターカム２０は、アウターシャフト１０の外周面からアウターシャフト１０の外方へ突出しており、アウターシャフト１０の周方向に一周して設けられている。アウターカム２０の周方向におけるアウターカム２０の一部は、アウターシャフト１０の周方向に所定の範囲で、アウターカム２０の他の部分よりもアウターシャフト１０の外方へ突出する高位部２１を有している。高位部２１がロッカーアーム（図示せず）のカムフォロワーに当接してロッカーアームを回動させることにより、バルブ（図示せず）が開かれるように構成されている。
【００２２】
アウターシャフト１０の軸心方向においてアウターカム２０に隣接するアウターシャフト１０の外周面は、インナーカム摺動面１１（図２参照）を有している。インナーカム摺動面１１には、インナーカム４０が回動することにより摺動する。インナーカム摺動面１１を有するアウターシャフト１０の部分には、貫通孔１３が形成されている。貫通孔１３は、アウターシャフト１０の直径位置に一対形成されており、後述のピン５１の直径よりも僅かに大きい幅を有し、アウターシャフト１０の周方向に所定の長さを有して延びている。
【００２３】
アウターシャフト１０の部分であって、アウターシャフト１０の軸方向における、インナーカム摺動面１１に隣接する部分の、アウターカム２０が設けられている側に対する反対側の部分は、周方向小径部１２を有している。周方向小径部１２には、アウターシャフト１０の外周面の外径を、アウターシャフト１０の周方向の一部において部分的に小さく構成する切り欠き１２１が形成されている。切り欠き１２１は、図３Ｃ等に示すように、アウターシャフト１０の外周面が、アウターシャフト１０の軸心に並行な一対の面であって、当該一対の面の最短距離がアウターシャフト１０の外周面の外径よりも小さい一対の面によって切り欠かれたような形状を有している。アウターシャフト１０の周方向において切り欠き１２１に隣接する部分は、一般部１６を構成する。
【００２４】
図１に示すように、アウターシャフト１０の軸方向における、切り欠き１２１が形成された周方向小径部１２に隣接するアウターシャフト１０の部分であって、インナーカム摺動面１１の側に対する反対側には、ジャーナル部１５を有している。ジャーナル部１５は、アウターシャフト１０の軸方向における、アウターカム２０、インナーカム摺動面１１、及び、周方向小径部１２、以外の部分に存在している。ジャーナル部１５は、シリンダヘッド（図示せず）に対して回転可能に支承される。
【００２５】
図２に示すように、インナーシャフト３０は、中実または中空の円柱形状を有している。インナーシャフト３０の外径は、アウターシャフト１０の内径よりも僅かに小さい。インナーシャフト３０は、アウターシャフト１０の内周面により形成される内部空間に挿入されており、アウターシャフト１０と同軸的な位置関係を有している。インナーシャフト３０の一部であって、アウターシャフト１０の貫通孔１３に対向する部分には、インナーシャフト３０を直径方向へ貫通するインナーシャフト貫通孔３１が形成されている。
【００２６】
図２等に示すように、インナーカム４０は、アウターシャフト１０の軸心方向視で、半周（１８０°）以上の周方向の長さを有する略Ｃ型を有しており、インナーシャフト３０と同軸的な位置関係を有している。略Ｃ型のインナーカム４０の開口４０１の幅は、周方向小径部１２における切り欠き１２１を構成する並行な一対の面の間の最短距離よりも大きく、アウターシャフト１０の一般部１６の径よりも小さい。
【００２７】
インナーカム４０は、インナーシャフト３０の軸心方向に所定の幅を有している。図３Ａは、本発明の実施形態に係るカムシャフト１のインナーカム４０にアウターシャフト１０の切り欠き１２１が挿入される様子を示す要部平面図である。図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３Ｃは、本発明の第一実施形態に係るカムシャフト１を示す断面図である。
インナーカム４０は、インナーカム４０の軸心とアウターシャフト１０の軸心とが平行となる位置関係で、インナーカム４０の開口４０１に周方向小径部１２が挿入されることにより、アウターシャフト１０の径方向からアウターシャフト１０の外周面に取付けられる。そして、インナーカム４０は、図３Ａにおける上向きの矢印で示すように、インナーカム４０の軸心方向へアウターシャフト１０の外周面に対して摺動させられ、周方向小径部１２から離間したインナーカム摺動面１１を有するアウターシャフト１０の部分において、その周方向の半分以上を取り巻くように環装している。インナーカム４０の周方向におけるインナーカム４０の中央部は、アウターシャフト１０の周方向に所定の範囲でインナーカム４０の他の部分よりも、アウターシャフト１０の外方へ突出する高位部４１を有している。高位部４１がロッカーアーム（図示せず）のカムフォロワーに当接してロッカーアームを回動させることにより、バルブ（図示せず）が開かれるように構成されている。
【００２８】
図３Ｃに示すように、インナーカム４０のカム面にはインナーカム貫通孔４２が形成されている。インナーカム貫通孔４２は、インナーカム４０の直径位置であって、高位部４１以外のインナーカム４０のカム面（不使用部分）の部分に一対形成されている。インナーカム貫通孔４２は、図３Ｃに示すように、アウターシャフト１０の軸方向における断面において、アウターシャフト１０の周方向におけるインナーカム４０の中央部（高位部４１）を中心として、アウターシャフト１０の周方向において対称の位置関係となるように形成されていない。アウターシャフト１０の周方向において、高位部４１を中心として、偏った位置関係（アウターシャフト１０の軸心を中心として所定角度回転した位置関係）を有して形成されている。
【００２９】
インナーカム貫通孔４２には、ピン５１が貫通している。ピン５１は、アウターシャフト１０の径方向外方からインナーカム貫通孔４２に挿入され、インナーカム４０をインナーシャフト３０に固定する。具体的には、ピン５１は、インナーカム貫通孔４２、貫通孔１３、インナーシャフト貫通孔３１、貫通孔１３、インナーカム貫通孔４２の順で貫通しており、インナーカム貫通孔４２、及び、インナーシャフト貫通孔３１に対して全て圧入等で固定、または一部隙間嵌めにより係合されて、インナーカム４０、インナーシャフト３０に対して固定されている。
【００３０】
ピン５１は、貫通孔１３内において、アウターシャフト１０の周方向における貫通孔１３の長手方向へ移動可能である。この移動により、ピン５１とインナーカム４０とは、一体でアウターシャフト１０の周方向へ回転可能（アウターシャフト１０の軸心を中心として回転可能）であり、これにより、インナーカム４０は、インナーシャフト３０と連れ回りし、インナーシャフト３０と連れ回りすることによりアウターシャフト１０上でアウターシャフト１０に対して回転し摺動する。
【００３１】
アウターシャフト１０には、連結装置（図示せず）を介して、エンジン（図示せず）のクランクシャフトの回転が伝達されて、アウターシャフト１０は回転させられる。また、インナーシャフト３０には、連結装置（図示せず）を介してトルクが伝達され、アウターシャフト１０に対する相対的な回転が生じる。この相対的に回転により、アウターカム２０とインナーカム４０との合成プロフィールが変化する。
【００３２】
以上のような構成のカムシャフト１の動作について説明する。
図４は、本発明の第一実施形態に係るカムシャフト１においてアウターカム２０の位相と、インナーカム４０の位相とがずれた状態を示す模式図である。図５は、本発明の第一実施形態に係るカムシャフト１においてアウターカム２０の位相と、インナーカム４０の位相とが一致した状態を示す模式図である。図６は、本発明の第一実施形態に係るカムシャフト１においてアウターカム２０の位相と、インナーカム４０の位相とがずれた状態におけるバルブの開角の特性を示すグラフである。図７は、本発明の第一実施形態に係るカムシャフト１においてアウターカム２０の位相と、インナーカム４０の位相とが一致した状態におけるバルブの開角の特性を示すグラフである。
【００３３】
インナーシャフト３０がアウターシャフト１０に対して相対的に回転させられて、図５に示すように、インナーシャフト３０及びアウターシャフト１０の軸方向視でインナーカム４０とアウターカム２０とが一致する位置関係を有する状態のときには、アウターカム２０のプロフィール（図７における実線）とインナーカム４０のプロフィール（図７における破線）との合成プロフィールは、図７のグラフにおいて一点鎖線で示すように、アウターカム２０の単独のプロフィール（図７における実線）に一致し、開角は最小となる。
【００３４】
インナーシャフト３０がアウターシャフト１０に対して相対的に回転させられて、インナーシャフト３０及びアウターシャフト１０の軸方向視でインナーカム４０とアウターカム２０とが一致しておらず、ずれた位置関係を有する状態のときには、インナーカム４０のプロフィールとアウターカム２０のプロフィールとの合成プロフィールによる開角は大きくなる。そして、更に、インナーシャフト３０がアウターシャフト１０に対して相対的に回転させられて、図４に示すように、インナーシャフト３０及びアウターシャフト１０の軸方向視でインナーカム４０とアウターカム２０とのずれが最大の位置関係を有する状態のときには、アウターカム２０のプロフィール（図６における実線）とインナーカム４０のプロフィール（図６における破線）との合成プロフィールにおいては、図６のグラフにおいて一点鎖線で示すように、開角は、図７に示す開角が最小の場合と比較して、Δθ（図４参照）程度大きくなり、最大となる。
【００３５】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、カムシャフト１は、アウターシャフト１０と、アウターシャフト１０に設けられたアウターカム２０と、アウターシャフト１０の内部に挿入されたインナーシャフト３０と、インナーシャフト３０と連れ回りし、インナーシャフト３０と連れ回りすることによりアウターシャフト１０上でアウターシャフト１０に対して回転し摺動するインナーカム４０と、を備える。インナーカム４０は、アウターシャフト１０の径方向から取付けられ、インナーカム４０のカム面においてアウターシャフト１０の径方向からインナーカム４０に挿入されたピン５１により、インナーシャフト３０に固定されている。
【００３６】
これにより、アウターカム２０が固定されたアウターシャフト１０に、インナーカム４０を後付けすることができるので、アウターカム２０やジャーナル部１５についての仕上げ加工や洗浄については、アウターカム２０とアウターシャフト１０のみの状態で行うことができる。このため、アウターシャフト１０とインナーシャフト３０との間に切屑が入り込むといった切屑処理の問題の発生を防止することができる。
【００３７】
また、インナーカム４０がアウターシャフト１０を抱え込むような構造とすることができるため、インナーカム４０が抜けることに対する耐性を高めることが出来る。また、アウターカム２０を固定後に、インナーカム４０が回転するインナーカム摺動面１１を仕上げ加工することが可能なため、当該摺動面に傷が残ることを防止することができる。また、アウターシャフト１０とアウターカム２０を一体化することも可能なため、カムシャフト１全体に変形が生ずることを防止することもできる。その場合、部品点数、加工箇所を少なくすることができ、組立工程が複雑になることを防ぐことができる。
【００３８】
そして、アウターシャフト１０は、切り欠き１２１が形成された部分と切り欠き１２１が形成されていない一般部１６とを有する。インナーカム４０は、略Ｃ型を有する。インナーカム４０の開口４０１の幅はアウターシャフト１０の一般部１６の径よりも小さい。インナーカム４０は、インナーカム４０の開口４０１に切り欠き１２１が挿入され、アウターシャフト１０の軸方向に摺動させられ、インナーカム４０の内周面が切り欠き１２１に対向せずに切り欠き１２１から離間するように、配置されている。
【００３９】
これにより、切り欠き１２１が形成された周方向小径部１２とは異なる位置にインナーカム摺動面１１が配置されているため、切り欠き１２１の有無と関係なく位相変化の際の回転量を大きくとることができる。
【００４０】
また、アウターカムとインナーカムとの合成プロフィールとしての使用においては、可動カム（インナーカム）は固定カム（アウターカム）に対して位相がずれた部分のみ使用されるため、従来のように、アウターカムの全周を取り囲む全周形状（環状）の場合には、使われない部分が多い。近年では、カム材料は耐ピッチング性の向上から、比較的高価な高硬度材が使用されているため、使われない部分については、材料が無駄になる。また、２重カム構造は、可変カムについての部材の追加分で重量が増加する傾向がある。
【００４１】
これに対して本実施形態では、インナーカム４０は、合成プロフィールを利用する際に必要な部分を有する略Ｃ型を有しているため、インナーカム４０の製造に必要な材料を少なくすることができ、材料の無駄を省くことができ、軽量化を図ることができる。
【００４２】
また、インナーカム４０は、アウターシャフト１０の軸心方向視で、半周（１８０°）以上の周方向の長さを有する略Ｃ型を有している。このため、ピン５１を貫通させる貫通孔１３をインナーカム４０の直径方向において一対形成させることも可能である。このため、アウターシャフト１０のインナーカム摺動面１１の全周を取り囲むインナーカムの場合と同様に、インナーカム４０について、インナーシャフト３０への信頼性の高い確実な固定を行うこともできる。
【００４３】
次に、本発明の第二実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
以下では、上記第一実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施形態に係るインナーカム４０においては、インナーカム４０の内周面が切り欠き１２１が形成された周方向小径部１２に対向する点で、第一実施形態とは異なる。
図８Ａは、本発明の第二実施形態に係るカムシャフト１Ａのインナーカム４０にアウターシャフト１０Ａの切り欠き１２１が挿入された様子を示す要部平面図である。図８Ｂは、図８ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図８Ｃは９０°程度回転後のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００４４】
アウターシャフト１０Ａのインナーカム摺動面１１Ａは、アウターシャフト１０Ａの全周に渡るように存在しておらず、図８Ｂに示すように、切り欠き１２１以外の部分により構成されている。図８Ｂに示すように、切り欠き１２１が形成されていることによりアウターシャフト１０Ａの外径が部分的に小さい周方向小径部１２が、略Ｃ型を有するインナーカム４０の開口４０１に挿入された後に、図８Ｃに示すように、アウターシャフト１０Ａに対してインナーカム４０が、９０°程度アウターシャフト１０Ａの周方向へ回転させられることにより、インナーカム４０の内周面が切り欠き１２１に対向するとともに、インナーカム４０の開口４０１が切り欠き１２１に対向しない状態となり、インナーカム４０は、アウターシャフト１０Ａから外れない状態でアウターシャフト１０Ａに装着されている。
【００４５】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、アウターシャフト１０Ａは、切り欠き１２１が形成された部分と切り欠き１２１が形成されていない一般部１６とを有している。インナーカム４０は、略Ｃ型を有し、インナーカム４０の開口４０１の幅はアウターシャフト１０Ａの一般部１６の径よりも小さい。インナーカム４０は、インナーカム４０の開口４０１に切り欠き１２１が挿入され、インナーカム４０の内周面が切り欠き１２１に対向するように、配置されている。
【００４６】
これにより、アウターシャフト１０Ａの切り欠き１２１をインナーカム４０の開口４０１に挿入した後に、アウターシャフト１０Ａの軸方向へインナーカム４０を摺動させずに済むため、カムシャフト１Ａの製造を容易とすることができ、また、インナーカム摺動面１１Ａに傷をつけることを防止することができる。また、本実施形態では、挿入箇所と使用箇所が同一であるため、軸方向に十分なスペースが無いカムシャフトへの適用も考えられる。
【００４７】
次に、本発明の第三実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
以下では、上記第一実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施形態に係るカムシャフト１Ｂにおいては、インナーカム４０Ｂは半割形状を有している点で、第一実施形態とは異なる。
図９は、本発明の第三実施形態に係るカムシャフト１Ｂを示す断面図である。図１０Ａは、本発明の第三実施形態に係るカムシャフト１Ｂの製造工程において、インナーカム４０Ｂが分割されている状態を示す側面図である。図１０Ｂは、本発明の第三実施形態に係るカムシャフト１Ｂの製造工程において、インナーカム４０Ｂが結合された状態を示す側面図である。
【００４８】
図９に示すように、インナーカム４０Ｂは、インナーカム４０Ｂの軸方向に沿って分割可能なインナーカム第１部４０１Ｂと、インナーカム第２部４０２Ｂと、を有する半割形状を有している。インナーカム４０Ｂの分割面は、アウターシャフト１０Ｂの軸方向における断面において、アウターシャフト１０Ｂの周方向におけるインナーカム４０Ｂの中央部（高位部４１）を中心とした、アウターシャフト１０Ｂの周方向における対称の位置関係を有しておらず、アウターシャフト１０Ｂの周方向において、高位部４１を中心として、後述の第１貫通孔４２１、第２貫通孔４２２が形成されている方向とは反対の方向に、第１貫通孔４２１、第２貫通孔４２２と同程度に偏った位置関係（アウターシャフト１０の軸心を中心として所定角度回転した位置関係）を有している。
【００４９】
より具体的には、インナーカム４０Ｂの分割面は、図９に示すように、アウターシャフト１０Ｂの軸方向における断面において、インナーカム４０Ｂの外周面寄りの部分がインナーカム４０Ｂの周方向において高位部４１に近い位置となるように突出する、図９の上方へ一段高い高部４０３Ｂを有している。インナーカム４０Ｂの分割面の、インナーカム４０Ｂの内周面寄りの部分は、図９の下方へ相対的に一段低い低部４０４Ｂを構成する。この高部４０３Ｂと低部４０４Ｂとによって、いわゆるアリ溝が形成され、インナーカム第１部４０１Ｂとインナーカム第２部４０２Ｂとが結合される結合部が構成される。
【００５０】
インナーカム第１部４０１Ｂは、高位部４１を有している。また、インナーカム第１部４０１Ｂは、ピン５１の一端部が貫通して固定される第１貫通孔４２１を有している。インナーカム第２部４０２Ｂは、ピン５１の他端部が貫通して固定される第２貫通孔４２２を有している。インナーカム第１部４０１Ｂとインナーカム第２部４０２Ｂとが結合され、ピン５１によりインナーカム４０Ｂがインナーシャフト３０に固定されることにより、インナーカム４０Ｂは、アウターシャフト１０Ｂのインナーカム摺動面１１Ｂの全周を取り囲むように、アウターシャフト１０Ｂに装着される。
【００５１】
インナーカム４０Ｂの、インナーシャフト３０への固定、及び、アウターシャフト１０Ｂへの装着は、以下にとおりに行われる。
先ず、図１０Ａに示すように、インナーカム第１部４０１Ｂをアウターシャフト１０Ｂのインナーカム摺動面１１Ｂ上に配置させる。また、インナーカム第２部４０２Ｂを、アウターシャフト１０Ｂの外周面の部分であって、アウターシャフト１０Ｂの軸心方向においてインナーカム摺動面１１Ｂに隣接する部分に配置させる。この際、アウターシャフト１０Ｂの軸心方向視で、インナーカム第２部４０２Ｂをインナーカム第１部４０１Ｂに対する、アウターシャフト１０Ｂの直径位置に配置させる。
【００５２】
次に、インナーカム第２部４０２Ｂをアウターシャフト１０Ｂの外周面に沿って、アウターシャフト１０Ｂの軸心方向へ摺動させてゆき、インナーカム摺動面１１Ｂに配置させる。これにより、図１０Ｂに示すように、インナーカム第１部４０１Ｂとインナーカム第２部４０２Ｂとが結合部において結合され、環状のインナーカム４０Ｂがインナーカム摺動面１１Ｂに配置される。そして、ピン５１を、アウターシャフト１０Ｂの径方向外方から内方へ向って第１貫通孔４２１、貫通孔１３、インナーシャフト貫通孔３１、貫通孔１３、第２貫通孔４２２の順で貫通させ、第１貫通孔４２１、インナーシャフト貫通孔３１、及び、第２貫通孔４２２に対して圧入して、インナーカム４０Ｂ、インナーシャフト３０に対して固定する。
【００５３】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、インナーカム第１部４０１Ｂとインナーカム第２部４０２Ｂとにより構成されるインナーカム４０Ｂが、アウターシャフト１０Ｂのインナーカム摺動面１１Ｂの全周を取り囲んでいるため、アウターシャフト１０Ｂ、インナーカム４０Ｂの偏摩耗を抑えることができる。また、インナーカム第１部４０１Ｂとインナーカム第２部４０２Ｂとが、いわゆるアリ溝により結合されている。これにより、インナーカム第１部４０１Ｂとインナーカム第２部４０２Ｂとの結合が外れてしまうことを確実に防止することができ、インナーカム４０Ｂがアウターシャフト１０Ｂから外れてしまうことを確実に防止することができる。
【００５４】
次に、本発明の第四実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
以下では、上記第一実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施形態に係るカムシャフト１Ｃにおいては、ピン５１Ｃは、インナーシャフト３０Ｃを貫通していない点で、第一実施形態とは異なる。
【００５５】
ピンについては、必要に応じて貫通させない場合がある。特にアウターシャフト内径とインナーシャフト外径とのクリアランス部が油路として使用される場合、貫通孔１３がインナーカム４０Ｃから露出することを防ぐ必要がある。その場合、図１１に示すように、インナーカム４０Ｃのカム面にはインナーカム片側貫通孔４２Ｃが形成されている。インナーカム片側貫通孔４２Ｃは、インナーカム４０Ｃの直径位置であって、高位部４１以外のインナーカム４０Ｃのカム面（不使用部分）の部分に形成されている。
【００５６】
インナーカム片側貫通孔４２Ｃには、ピン５１Ｃが貫通している。ピン５１Ｃは、アウターシャフト１０Ｃの径方向外方からインナーカム片側貫通孔４２Ｃに挿入され、インナーカム４０Ｃをインナーシャフト３０Ｃに固定する。具体的には、ピン５１Ｃは、インナーカム片側貫通孔４２Ｃ、貫通孔１３、インナーシャフト止まり孔３１Ｃの順で挿入されており、インナーカム片側貫通孔４２Ｃ、及び、インナーシャフト止まり孔３１Ｃに対して全て圧入等で固定、または一部隙間嵌めにより係合されて、インナーカム４０Ｃ、インナーシャフト３０Ｃに対して固定されている。
【００５７】
本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、ピン５１Ｃは、インナーシャフト３０Ｃを貫通していないため、貫通孔１３がインナーカム４０Ｃから露出することを防ぐことができ、アウターシャフト内径とインナーシャフト外径のクリアランス部を油路として使用することができる。
【００５８】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
例えば、カムシャフト１、１Ａ、１Ｂは、自動車のエンジンの燃焼室に連通する吸排気ポートに配置されたバルブを開閉するために用いられていたが、これに限定されない。また、アウターシャフト、アウターカム、インナーシャフト、インナーカムの構成は、本実施形態におけるアウターシャフト１０、１０Ａ、１０Ｂ、アウターカム２０、インナーシャフト３０、インナーカム４０、４０Ｂの構成に限定されない。
【００５９】
また、アウターカム２０を、アウターシャフト１０にアウターシャフト１０の軸方向から挿入し、位置決めをした後に、焼き嵌めや拡径などにより、アウターシャフト１０に固定してもよい。また、本実施形態では、インナーカム４０は、アウターシャフト１０の径方向から、アウターシャフト１０の外周面に取付られたが、径方向に限定されない。例えば、インナーカム４０は、アウターシャフト１０の径方向に対して斜めの方向から、アウターシャフト１０の外周面に取付られてもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…カムシャフト
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…アウターシャフト
１６…一般部
２０…アウターカム
３０、３０Ｃ…インナーシャフト
４０、４０Ｂ、４０Ｃ…インナーカム
５１、５１Ｃ…ピン
１２１…切り欠き
４０１…開口
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
2017056657.tif 000015
【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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