(57)【要約】【課題】カムピース内に形成される溝の設計自由度を高めること。【解決手段】平面視でカム形状をなす複数の板状要素１１をその回転軸方向に積層して構成された、内燃機関の動弁装置に用いられるカムピース１０において、板状要素１１に、この板状要素１１の厚み方向に貫通するとともに、この板状要素１１の外周縁１５に開口する溝部１６が形成されていることを特徴とするカムピース１０を構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視でカム形状をなす複数の板状要素をその回転軸方向に積層して構成された、内燃機関の動弁装置に用いられるカムピースにおいて、
前記板状要素に、この板状要素の厚み方向に貫通するとともに、この板状要素の外周縁に開口する溝部が形成されていることを特徴とするカムピース。
【請求項２】
前記回転軸方向の両端に積層された前記板状要素の厚みが、それらの内側に積層された前記板状要素のいずれの厚みよりも大きい
請求項１に記載のカムピース。
【請求項３】
前記複数の板状要素のうち２以上の前記板状要素に前記溝部が形成されており、これらの溝部のうち、前記板状要素の面内における面内位置が相違するものがある
請求項１又は２に記載のカムピース。
【請求項４】
前記複数の板状要素のうち２以上の前記板状要素に前記溝部が形成されており、これらの溝部の前記厚み方向と直交する方向の溝幅が、内側に積層されたものよりも外側に積層されたものの方が小さい
請求項１から３のいずれか１項に記載のカムピース。
【請求項５】
前記溝部が、前記回転軸方向の両端に積層された前記板状要素の内側に積層された前記板状要素のみに形成されている
請求項３又は４に記載のカムピース。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載のカムピースと、
前記カムピースが設けられるカムシャフトと、
を備えたカムシャフト機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の内燃機関の動弁装置に採用されるカムピース、及び、カムシャフト機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の内燃機関の動弁装置として、別部材であるカムシャフトとカムピースを焼き嵌め等の方法により一体化する組立式のカムシャフト機構が採用されることがある。この組立式のカムシャフト機構に用いられるカムピースは、一般的に、バルク素材（例えば、円柱状の鋼材）を鍛造装置によって所定のカムピース形状とした上で、砥石を用いて最終形状に整えることによって製造される。
【０００３】
カムピースのカム面には、このカムピースによって駆動されるバルブに所定の加速度を与えるために、窪みが形成されることがある。この場合、窪みを形成するための砥石がさらに必要となる。さらに、穴あけ加工によって、カム面に潤滑オイルを流すための油孔を形成することもある。この場合、油孔を形成するためのドリル等の加工工具がさらに必要となる。
【０００４】
このように、鍛造によるカムピースの製造工程には、鍛造装置、種々の形状の砥石、加工工具を必要とし、製造に大きな手間を要し加工コストが上昇しやすい。また、砥石や加工工具では、複雑な形状の加工が困難なことが多く、加工形状の制約を受けやすいという問題がある。
【０００５】
このカムピースを製造する他の方法として、例えば、下記特許文献１、２に示すように、複数の板状部材（板カム単体、偏平材料層）を積層することによってカムピースを構成する方法が提案されている（特許文献１の段落００１２〜００１３及び図１、特許文献２の００１４及び図１等参照）。この板状部材は、鋼板の打ち抜き加工やレーザ加工によって容易に形成でき、従来型のカムピースを製造する際のように鍛造装置や種々の砥石等を必要とせず、簡便かつ低コストでカムピースを製造することができる。
【０００６】
また、下記特許文献３に示すように、複数の板状部材（内側分割体、外側分割体）を積層するとともに、隣り合う板状部材（内側分割体）に、互いに対向する連通溝及び給油溝をそれぞれ形成し、これらの溝に潤滑オイルを流す構成としている（特許文献３の段落００１６〜００２０、図１及び図２等参照）。このように、連通溝及び給油溝を形成することにより、カムピースの形成後に油溝を形成するための加工が不要となり、加工形状の制約が軽減されるとともに加工コストの削減を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１７２４４８号公報
【特許文献２】特開平８−２７７７０４号公報
【特許文献３】特開２０１７−９６２４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献３に係る構成は、特許文献１、２に係る構成と比較して潤滑性を高めた点で好ましいが、連通溝及び給油溝の形成位置が隣り合う中央の板状部材の間に限定されていて、その設計自由度がまだ不十分である。このため、十分な潤滑効果を得るための自由な溝形成が難しいという問題がある。
【０００９】
そこで、この発明は、カムピース内に形成される溝の設計自由度を高めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、この発明においては、平面視でカム形状をなす複数の板状要素をその回転軸方向に積層して構成された、内燃機関の動弁装置に用いられるカムピースにおいて、前記板状要素に、この板状要素の厚み方向に貫通するとともに、この板状要素の外周縁に開口する溝部が形成されていることを特徴とするカムピースを構成した。
【００１１】
前記構成においては、前記回転軸方向の両端に積層された前記板状要素の厚みが、それらの内側に積層された前記板状要素のいずれの厚みよりも大きい構成とすることができる。
【００１２】
前記各構成においては、前記複数の板状要素のうち２以上の前記板状要素に前記溝部が形成されており、これらの溝部のうち、前記板状要素の面内における面内位置が相違するものがある構成とすることができる。
【００１３】
前記各構成においては、前記複数の板状要素のうち２以上の前記板状要素に前記溝部が形成されており、これらの溝部の前記厚み方向と直交する方向の溝幅が、内側に積層されたものよりも外側に積層されたものの方が小さい構成とすることができる。
【００１４】
前記複数の板状要素のうち２以上の前記板状要素に前記溝部が形成されている構成においては、前記溝部が、前記回転軸方向の両端に積層された前記板状要素の内側に積層された前記板状要素のみに形成されている構成とすることができる。
【００１５】
前記各構成に係るカムピースは、前記カムピースが設けられるカムシャフトを備えたカムシャフト機構に採用することができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明では、カムピースを構成する板状要素に、この板状要素の厚み方向に貫通するとともに、この板状要素の外周縁に開口する溝部を形成した。この板状要素は、鋼板の打ち抜き加工等によって容易かつ高精度に形成でき、従来型のカムピースを製造する際のように鍛造装置や種々の砥石等を必要とせず、簡便かつ低コストでカムピースを製造することができる。しかも、各板状要素に溝部を形成したことにより、この板状要素を積層して構成したカムピースの内部に、穴あけ等の機械加工では不可能な、三次元立体構造を有する潤滑オイルの流路を形成することができる。これにより、摺動部に効率的に潤滑オイルを供給することができ、このカムピースが当接する摺動部品の摩耗を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】この発明に係るカムピースの第一例を示す斜視図
【図２】図１に示すカムピースの分解斜視図
【図３】図１に示すカムピースを採用したカムシャフト機構の斜視図
【図４】この発明に係るカムピースの第二例を示す斜視図
【図５】この発明に係るカムピースの第三例を示す斜視図
【図６】この発明に係るカムピースの第四例を示す斜視図
【図７】この発明に係るカムピースの第五例を示す斜視図
【図８】この発明に係るカムピースの第六例を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
この発明に係るカムピース１０の第一例を、図１、図２に示す。このカムピース１０は、図３に示すようにカムシャフト２０に設けられ、車両の内燃機関のカムシャフト機構１を構成する。この実施形態に係るカムシャフト２０は中空筒状をなし、その内部は潤滑オイルが流れるオイル流路（図示せず）となっている。カムシャフト２０の各カムピース１０の取付け位置には、オイル流路から各カムピース１０に至るオイル孔（図示せず）が形成されており、このオイル孔を通ってカムピース１０側に潤滑オイルが供給される。
【００１９】
カムピース１０は、平面視でカム形状をなす複数の板状要素１１を、その回転軸方向に積層することによって構成されている。この第一例においては、６枚の板状要素１１（１１ａ、１１ｂ）を積層することによってカムピース１０が構成されている。各板状要素１１の厚みは、板金の打ち抜き加工やレーザ加工を行い得る限りにおいて適宜決めることができ、例えば、０．８〜１ｍｍとすることができる。また、積層枚数は上記の６枚に限定されず、板状要素１１の厚みやカムピース１０のサイズに対応して適宜決めることができる。
【００２０】
各板状要素１１は、カムピース１０のベースサークルに対応する円環部１２と、カムピース１０のカムノーズに対応する突状部１３を有する。円環部１２には、カムシャフト２０を通す貫通孔１４が形成されている。各板状要素１１には、この板状要素１１の厚み方向に貫通するとともに、この板状要素１１の貫通孔１４と外周縁１５の両方に開口する溝部１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）が形成されている（図２参照）。この外周縁１５における溝部１６の開口位置は、バルブリフトが行なわれるタイミングにおけるカム面と、ロッカーアーム又はバルブとの摺動位置にほぼ対応している。
【００２１】
上記のように、溝部１６を板状要素１１の厚み方向に貫通させることにより、この溝部１６を流れる潤滑オイルの十分な流量を確保することができる。また、溝部１６を貫通孔１４と外周縁１５の両方に開口させることにより、カムシャフト２０内のオイル流路を流れる潤滑オイルを、スムーズにカム面に導くことができる。また、隣り合う板状要素１１の間に溝部が形成される（特許文献３参照）のではなく、板状要素１１ごとに独立して溝部１６を形成することができるため、カムピース１０内に形成される溝部１６の設計自由度が向上する。
【００２２】
溝部１６は、回転軸方向の両端に積層された板状要素１１ａ（１１）には形成されておらず、両端に積層された板状要素１１ａの内側に積層された板状要素１１ｂ（１１）のみに形成されている。
【００２３】
板状要素１１に溝部１６を形成すると、この板状要素１１の剛性が低下し、複数の板状要素１１を積層して構成されたカムピース１０の先端部（特にカムノーズ）が、使い古された歯ブラシのように開く口開きが生じることがある。この口開きは、回転方向（図１中の矢印ｒ１の方向）及び回転軸方向（図１中の矢印ｒ２の方向）の両方向に生じ得る。回転軸方向の口開きは、隣り合う板状要素１１の面間に、回転軸方向の隙間が生じることによって生じ、回転方向の口開きは、各板状要素１１に形成された溝部１６の溝幅が、外力（例えば、ロッカーアームとの当接力）によって拡大することによって生じる。
【００２４】
上記のように、両端に積層された板状要素１１ａに溝部１６を形成しないことにより、この両端の板状要素１１ａの剛性が確保される。そして、高い剛性を有する両端の板状要素１１ａで、内側の板状要素１１ｂをしっかりと挟み込むことによって、回転軸方向の口開きを抑制するとともに、両端の板状要素１１ａと内側の板状要素１１ｂとの間の面同士の摩擦によって、回転方向の口開きも抑制することができる。
【００２５】
各板状要素１１ｂに形成された溝部１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）の貫通孔１４側の開口は、同じ位置に形成されている一方で、外周縁１５側の開口は、軸方向に向かうほど回転方向に沿って順に少しずつずれた位置に形成されている。すなわち、カムピース１０全体としてみると、貫通孔１４側から外周縁１５側に向かって、三次元的な捻りが加えられた溝部１６が形成されている。
【００２６】
このように、三次元的に捻った溝部１６をカムピース１０内に形成すると、貫通孔１４側において、カムシャフト１０内を流れる潤滑オイルをスムーズに溝部１６に導くとともに、カム面（外周縁側）の回転方向の広い領域に、その潤滑オイルを満遍なく供給することができる。このため、バルブのカムリフト直前のように特に潤滑が重要な状況で、良好な潤滑状態を確保することができる。
【００２７】
図３に示したカムシャフト機構１においては、カムシャフト２０の外径面にセレーション（図示せず）を形成するとともに、各板状要素１１の貫通孔１４の内径面にセレーション溝（図示せず）を形成し、このセレーションとセレーション溝との嵌合によって、各板状要素１１（カムピース１０）をカムシャフト２０に固定することもできる。このようにすると、カムシャフト２０に対するカムピース１０の回転軸周りの相対回転を確実に防止することができる。
【００２８】
上記のように、カムピース１０を複数の板状要素１１で構成することにより、カムピース１０の内部に、従来型のカムピースに対する機械加工では不可能であった三次元立体形状を有する溝部１６を形成することができる。このため、潤滑オイルによる潤滑を考慮した、最適な形状のオイル流路を形成することができ、カムピース１０やこのカムピース１０によって駆動されるロッカーアームやバルブ（図示せず）等の摺動部品の摩耗を極力防止することができる。
【００２９】
また、形成された溝部１６の体積分だけカムピース１０を軽量化することができるため、車両の燃費向上を図ることもできる。さらに、従来型のカムピースにおいては、大まかなカム形状とするために鍛造装置を要するとともに、カム面に窪みを形成するために、種々の砥石や加工工具を必要としていたのに対し、上記の板状要素１１は、一般的に行われている板金の打ち抜き加工やレーザ加工によって容易かつ高精度に形成することができる。このため、加工コストの削減を図ることもできる。
【００３０】
この発明に係るカムピース１０の第二例（分解斜視図）を図４に示す。このカムピース１０は、第一例に係るカムピース１０と基本構成は共通しているが、各板状要素１１ｂに形成した溝部１６のうち、一部の板状要素１１ｂに形成された溝部１６（図４中の符号１６ｂ参照）がＬ字形をなしており、その一端側が板状要素１１ｂの外周縁１５に開口している一方で、他端側が貫通孔１４に開口せずに板状要素１１ｂの面内で終端している。
【００３１】
このようにすると、Ｌ字形とした溝部１６ｂ内に、所定量の潤滑オイルを溜めるとともに、その潤滑オイルを必要に応じてカム面に供給することができる。このため、安定したオイル潤滑性を確保することができる。また、溝部１６ｂの他端が貫通孔１４に開口していないため、この溝部１６ｂが貫通孔１４と外周縁１５の両方に開口している場合と比較して、この板状要素１１ｂの剛性を高めることができる。このため、カムピース１０先端の口開きを確実に抑制することができる。
【００３２】
貫通孔１４に開口していない溝部１６ｂを形成した板状要素１１ｂの数は適宜変更することができる。特に、潤滑オイルがカムシャフト２０側から供給されるのではなく、カムピース１０上方からの滴下又は噴射によって供給される構成のカムピース１０の場合は、全ての板状要素１１ｂについて、溝部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが貫通孔１４に開口しない構成とすることもできる。このようにすると、各板状要素１１ｂの剛性を確保することができ、カムピース１０の口開きを一層確実に防止することができる。
【００３３】
この発明に係るカムピース１０の第三例（斜視図）を図５に示す。このカムピース１０は、第一例等のカムピース１０と基本構成は共通しているが、各板状要素１１ｂに形成した溝部１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）の外周縁１５への開口位置が、第一例と比較してランダムに形成されている点で相違する。このように、溝部１６をランダムに形成することにより、溝部１６の開口の形成領域に満遍なく潤滑オイルを供給できるとともに、カムピース１０に作用する外力を適度に分散することができ、口開きを極力防止することができる。
【００３４】
この発明に係るカムピース１０の第四例（斜視図）を図６に示す。このカムピース１０は、第一例等のカムピース１０と基本構成は共通しているが、カムピース１０の溝部１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）の回転軸方向の並びを千鳥状にした点で相違する。このように、溝部１６を千鳥状とすることにより、第三例に係るカムピース１０と同様に、溝部１６の開口の形成領域に満遍なく潤滑オイルを供給できるとともに、カムピース１０に作用する外力を適度に分散することができ、口開きを極力防止することができる。
【００３５】
この発明に係るカムピース１０の第五例（斜視図）を図７に示す。このカムピース１０は、第一例等のカムピース１０と基本構成は共通しているが、回転軸方向の両端に積層された板状要素１１ａの厚みが、それらの内側に積層された板状要素１１ｂのいずれの厚みよりも大きい点で相違する。このように、厚みを大きくして両端の板状要素１１ａの剛性を高めることにより、この厚肉の板状要素１１ａで挟み込んだ内側の板状要素１１ｂの口開きを確実に防止することができる。
【００３６】
この発明に係るカムピース１０の第六例（斜視図）を図８に示す。このカムピース１０は、第一例等のカムピース１０と基本構成は共通しているが、回転軸方向の両端に積層された板状要素１１ａの内側に積層された板状要素１１ｂに形成された溝部１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）について、その溝部１６の板状要素１１の厚み方向と直交する方向の溝幅が、内側に積層されたものよりも外側に積層されたものの方が小さい点で相違する。
【００３７】
この外側の板状要素１１ｂの表裏面に作用する押圧力は、内側の板状要素１１ｂの表裏面に作用する押圧力と比較すると表裏面の間で不均等となりやすく、これに起因して口開きが生じやすい。そこで、この外側の溝部１６ａ、１６ｄの溝幅を、内側の溝部１６ｂ、１６ｃの溝幅よりも小さくすることにより、外側の板状要素１１ｂの剛性を高めて、表裏面に不均等な押圧力が作用したときの口開きを極力抑制することができる。
【００３８】
上記の実施形態は、いずれの点においても例示に過ぎず、カムピース１０内に形成される溝の設計自由度を高める、というこの発明の課題を解決し得る限りにおいて、採用される構成要素（例えば溝部１６の形状等）に、適宜変更を加えることができる。例えば、上記の各実施例においては、各板状要素１１ｂの異なる位置に溝部１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）を形成したが、各板状要素１１ｂの面内の同じ位置に、同形状の溝部１６を形成することもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１  カムシャフト機構
１０  カムピース
１１  板状要素
１１ａ  （両端に積層された）板状要素
１１ｂ  （内側に積層された）板状要素
１２  円環部
１３  突状部
１４  貫通孔
１５  外周縁
１６（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）  溝部
２０  カムシャフト
【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】
2019157702.tif 000008
【図７】
2019157702.tif 000009
【図８】
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