(57)【要約】【課題】製造工程数の削減を図る。【解決手段】シャフト本体１０の外周面には食い込み部１１が形成され、カムロブ２０の嵌合孔２３の内周面に逃がし凹部２４が形成されている。食い込み部１１が逃がし凹部２４内に位置している状態からカムロブ２０を回転させると、食い込み部１１がカムロブ２０の内周面に食い込むことにより、カムロブ２０がシャフト本体１０に固着されている。カムロブ２０を所定角度回転させるだけで、カムロブ２０がシャフト本体１０に対して周方向に位置決めされると同時に、カムロブ２０がシャフト本体１０に対して固着されるので、位置決め工程と固着工程を別々に行うものに比べて、工程数が少ない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動されるシャフト本体の外周に略卵形のカムロブを組み付けた形態のカムシャフトであって、
前記シャフト本体の外周面と前記カムロブの嵌合孔の内周面のうち一方の周面には突出形態の食い込み部が形成されているとともに、他方の周面には、前記食い込み部との干渉を回避するための逃がし凹部が形成され、
前記食い込み部が前記逃がし凹部内に位置している状態から前記カムロブを前記シャフト本体に対して周方向に回転させ、前記食い込み部を前記逃がし凹部の形成されている周面に食い込ませることで、前記カムロブが前記シャフト本体に固着されていることを特徴とするカムシャフト。
【請求項２】
前記シャフト本体の外周面に形成された前記食い込み部又は前記逃がし凹部が、前記シャフト本体の軸線方向に沿うように且つ前記シャフト本体の全長に亘って連続して延びるように形成されていることを特徴とする請求項１記載のカムシャフト。
【請求項３】
前記食い込み部を食い込ませつつ前記カムロブを前記シャフト本体に対して回転させる方向が、前記カムロブによるカム作用を発揮させるときの前記シャフト本体の回転方向とは逆方向となっていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のカムシャフト。
【請求項４】
複数の前記食い込み部と複数の前記逃がし凹部が、周方向に等角度間隔を空けて同数ずつ形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のカムシャフト。
【請求項５】
前記食い込み部が複数の突片を周方向に並べた形態の鋸歯状をなしており、
前記複数の突片の突出寸法が、前記カムロブの回転に伴う前記食い込み部の食い込み方向先方に向かって次第に小さくなっていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のカムシャフト。
【請求項６】
前記食い込み部が先端を尖らせた突片によって構成されており、
前記突片が、前記カムロブの回転に伴う前記食い込み部の食い込み方向とは反対方向へ傾いた形態となっていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに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、カムシャフトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カムシャフトとして、回転駆動されるシャフト本体の外周に略卵形のカムロブを組み付けた形態のものが知られている。この種のカムシャフトとしては、特許文献１に記載されているように、中空のシャフト本体にカムロブを外嵌した後、周方向においてカムロブを位置決めした後、シャフト本体を拡径変形させて、その拡径部分をカムロブの貫通孔の内周に密着させることで、カムロブをシャフト本体に固着するようにしたものが知られている。
【特許文献１】特開２０００−１２０４０９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のカムシャフトでは、カムロブをシャフト本体に対して周方向に位置決めする工程と、カムロブをシャフト本体の拡径により固着する工程とを別々に行うことになる。そのため、製造工程数が多くなるという問題がある。  
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、製造工程数の削減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、回転駆動されるシャフト本体の外周に略卵形のカムロブを組み付けた形態のカムシャフトであって、前記シャフト本体の外周面と前記カムロブの嵌合孔の内周面のうち一方の周面には突出形態の食い込み部が形成されているとともに、他方の周面には、前記食い込み部との干渉を回避するための逃がし凹部が形成され、前記食い込み部が前記逃がし凹部内に位置している状態から前記カムロブを前記シャフト本体に対して周方向に回転させ、前記食い込み部を前記逃がし凹部の形成されている周面に食い込ませることで、前記カムロブが前記シャフト本体に固着されているところに特徴を有する。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記シャフト本体の外周面に形成された前記食い込み部又は前記逃がし凹部が、前記シャフト本体の軸線方向に沿うように且つ前記シャフト本体の全長に亘って連続して延びるように形成されているところに特徴を有する。
【０００６】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記食い込み部を食い込ませつつ前記カムロブを前記シャフト本体に対して回転させる方向が、前記カムロブによるカム作用を発揮させるときの前記シャフト本体の回転方向とは逆方向となっているところに特徴を有する。
【０００７】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、複数の前記食い込み部と複数の前記逃がし凹部が、周方向に等角度間隔を空けて同数ずつ形成されているところに特徴を有する。
【０００８】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のものにおいて、前記食い込み部が複数の突片を周方向に並べた形態の鋸歯状をなしており、前記複数の突片の突出寸法が、前記カムロブの回転に伴う前記食い込み部の食い込み方向先方に向かって次第に小さくなっているところに特徴を有する。
【０００９】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のものにおいて、前記食い込み部が先端を尖らせた突片によって構成されており、前記突片が、前記カムロブの回転に伴う前記食い込み部の食い込み方向とは反対方向へ傾いた形態となっているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１０】
＜請求項１の発明＞
カムロブを所定角度回転させるだけで、カムロブがシャフト本体に対して周方向に位置決めされると同時に、カムロブがシャフト本体に対して固着されるので、位置決め工程と固着工程を別々に行うものに比べて、工程数が少ない。
【００１１】
＜請求項２の発明＞
シャフト本体を引抜きによって製造することができるので、食い込み部又は逃がし凹部をシャフト本体に形成するための加工工程が不要である。
【００１２】
＜請求項３の発明＞
食い込み部を食い込ませつつカムロブをシャフト本体に対して回転させる方向が、カムロブによるカム動作時のシャフト本体の回転方向とは逆方向となっているので、カム動作中にカムロブがその接触対象から受ける反力の向きは、食い込み部を食い込みませるときのカムロブの回転方向と同じ方向（つまり、食い込みが緩む方向とは逆方向）となるので、接触対象から受ける反力に起因して食い込み部による食い込みが緩む虞はない。
【００１３】
＜請求項４の発明＞
複数の食い込み部と複数の逃がし凹部が、周方向に等角度間隔を空けて同数ずつ形成されているので、１種類のシャフト本体と１種類のカムロブだけで、１本のシャフト本体に対し位相が異なる複数のカムロブを配置した形態のカムシャフトを製造することができる。また、複数の食い込み部によって食込み作用が発揮されるので、固着力の信頼性が高い。
【００１４】
＜請求項５の発明＞
突片の突出寸法が、食い込み部の食い込み方向先方から後方に向かって次第に大きくなっているので、食い込み部が全体として楔のように作用する。したがって、カムロブの回転時の抵抗が低減される。
【００１５】
＜請求項６の発明＞
シャフト本体に固着されたカムロブに対して周方向に外れる方向の外力が作用しても、突片の先端が逃がし凹部側の周面に対してカムロブの外れを規制する方向に食い込んでストッパとして機能するので、カムロブが外れる虞はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１乃至図６を参照して説明する。本実施形態のカムシャフトは、回転駆動されるシャフト本体１０の外周に略卵形をなす４つのカムロブ２０を組み付けたものである。４つのカムロブ２０は、位相を９０°ずつずらせた向きとなるようにシャフト本体１０に固着されている。尚、カムロブ２０の数はエンジンの気筒数と同数であり、本実施形態のカムシャフトは４気筒エンジンに適用される。そして、シャフト本体１０に組み付けられるカムロブ２０の数は、気筒数に応じて変更できる。また、カムロブ２０の位相角度（周方向におけるずれ角度）は、気筒数にかかわらず等角度となる。
【００１７】
シャフト本体１０は、内部が中空になっていない中実の棒材からなり、その軸線と直角な断面形状は真円形をなしている。シャフト本体１０の外周には、その軸線方向と平行に延び、且つシャフト本体１０の全長に亘って連続した形態の４本の突出形態の食い込み部１１が形成されている。４本の食い込み部１１は、周方向において等角度（９０°）ピッチで配置（等角度間隔を空けて配置）されている。
【００１８】
各食い込み部１１は、夫々、複数片（本実施形態では５片であるが、４片以下でも、６片以上でもよい）の突片１２ａ〜１２ｅを鋸歯状をなすように周方向に並べた形態となっている。複数の突片１２ａ〜１２ｅのシャフト本体１０の外周面からの突出寸法は、カムシャフトを正面から見た図２，３，４，６において時計回り方向に向かって次第に小さくなっている。この時計回り方向は、カムロブ２０をシャフト本体１０に組み付けるときにシャフト本体１０がカムロブ２０に対して相対回転する方向と同じ方向であり、換言すると、カムロブ２０の回転に伴って食い込み部１１がカムロブ２０の嵌合孔２３の内周面に食い込むときの食い込み方向と同じ方向となっている。つまり、嵌合孔２３の内周面に対して最初に食い込むのは、突出寸法が最も小さい突片１２ａであり、その後、カムロブ２０の回転が進むのに伴い、嵌合孔２３の内周面には、突出寸法の大きい突片１２ｂ〜１２ｅ（本実施形態では突片１２ｂ，１２ｃだけであるが、１２ｄ，１２ｅも嵌合孔２３の内周面に食い込むようにしてもよい）が順次に食い込んでいることになる。
【００１９】
また、各突片１２ａ〜１２ｅは、先端（シャフト本体１０からの突出端）が鋭角に尖った略三角形をなしている。各突片１２ａ〜１２ｅの食い込み方向先方側の面は、周方向と径方向の両方向に対して傾斜するとともに僅かに湾曲したテーパ面１３となっており、このテーパ面１３とシャフト本体１０の外周面とは鈍角をなす。一方、各突片１２ａ〜１２ｅの食い込み方向後方側の面は、周方向と略直角な（概ね径方向の）起立面１４となっており、この起立面１４とシャフト本体１０の外周面とはほぼ直角をなす。したがって、突片１２ａ〜１２ｅは、カムロブ２０の回転に伴って食い込み部１１が嵌合孔２３の内周面に食い込む方向（図２，３，４，６における時計回り方向）とは反対方向へ傾いた形態となっている。
【００２０】
カムロブ２０は、円弧形外周面を有するカムベース部２１と、略楕円状外周面を有するカムノーズ部２２とからなり、カムロブ２０には、カムベース部２１と同心の真円形をなす嵌合孔２３が前後方向（シャフト本体１０の軸線と平行な方向）に貫通して形成されている。嵌合孔２３の内径は、シャフト本体１０の外径よりも僅かに大きい寸法であり、その寸法差（クリアランス）は、嵌合孔２３をシャフト本体１０に外嵌するときにコジリ等を生じさせない程度の寸法であり、食い込み部１１を構成する突片１２ａ〜１２ｅのうち最も小さい突片１２ａの突出寸法よりも小さい寸法である。嵌合孔２３の内周には、周方向に９０°の等角度ピッチを空けて配置した４つの逃がし凹部２４が形成されている。
【００２１】
各逃がし凹部２４は、嵌合孔２３の内周面を正面（嵌合孔２３の貫通方向と同方向）から見て略方形に切欠した形態である。逃がし凹部２４の深さ寸法は、食い込み部１１を構成する複数の突片１２ａ〜１２ｅのうち最も大きい突片１２ｅの突出寸法よりも大きい寸法とされている。また、逃がし凹部２４の幅寸法は、食い込み部１１の周方向における寸法よりも大きい寸法となっている。これにより、嵌合孔２３にシャフト本体１０を貫通させて食い込み部１１と逃がし凹部２４とを対応させた状態では、食い込み部１１が逃がし凹部２４の内面と干渉しないようになっている。
【００２２】
次に、本実施形態の製造工程を説明する。  
シャフト本体１０に４つのカムロブ２０を組み付ける際には、まず、シャフト本体１０の一端から１つ目のカムロブ２０の嵌合孔２３を外嵌させるが、このとき、４つの逃がし凹部２４を４つの食い込み部１１に嵌め込むようにする。この状態でカムロブ２０を軸方向に移動させ、所定の位置において、カムロブ２０を図２，３，４，６における反時計回り方向へ所定角度だけ回転させる。カムロブ２０の回転に伴ない、食い込み部１１が嵌合孔２３の内周面に食い込んでいく。そして、カムロブ２０を所定の角度回転させたところで、カムロブ２０の組付けが完了する。組付けが完了した状態では、図３に示すように、食い込み部１１を構成する複数の突片１２ａ〜１２ｅのうち食い込み方向先方側のいくつかの突片１２ａ〜１２ｃが、変形しつつ嵌合孔２３の内周面に食い込み、この食い込み作用によってカムロブ２０がシャフト本体１０に対して一体回転するように（シャフト本体１０に対して相対回転しないように）、且つシャフト本体１０に対して軸線方向に相対移動しないように固着（結合）される。
【００２３】
次に、２つ目のカムロブ２０をシャフト本体１０に組み付けるが、このとき、２つ目のカムロブ２０のカムノーズ部２２の向きが、１つ目のカムロブ２０のカムノーズ部２２に対して周方向に９０°の角度（若しくは、９０°の整数倍の角度）だけずれるようにする。これにより、２つ目のカムロブ２０の４つの逃がし凹部２４が４つの食い込み部１１と対応するように位置する。そして、２つ目のカムロブ２０もシャフト本体１０に沿って所定位置までスライドさせ、１つ目のカムロブ２０と同様に所定角度だけ回転される。すると、２つ目のカムロブ２０も、１つ目のカムロブ２０と同様、食い込み部１１の食い込み作用によってシャフト本体１０に結合される。  
以下、同様にして、３つ目のカムロブ２０と４つ目のカムロブ２０を順にシャフト本体１０に組みつけていく。以上により、カムシャフトが完成する。
【００２４】
本実施形態においては、カムロブ２０をシャフト本体１０に対して所定角度回転させるだけで、カムロブ２０がシャフト本体１０に対して周方向に位置決めされると同時に、カムロブ２０がシャフト本体１０に対して固着されるので、位置決め工程と固着工程を別々に行うものに比べて、工程数が少なくて済む。  
また、シャフト本体１０の外周面に形成された食い込み部１１が、シャフト本体１０の軸線方向に沿うように且つシャフト本体１０の全長に亘って連続して延びるように形成されているので、シャフト本体１０と食い込み部１１を引抜きにより１工程で製造することができる。したがって、シャフト本体１０を形成した後でその外周面に食い込み部１１を形成する工程が不要である。
【００２５】
また、本実施形態では、食い込み部１１を食い込ませつつカムロブ２０をシャフト本体１０に対して回転させる方向（図２，３，６における半時計回り方向）が、カムロブ２０によるカム動作時（カムロブ２０の外周面がロッカアームを揺動させるとき）のシャフト本体１０の回転方向とは逆方向となっている。したがって、カム動作中にカムロブ２０がその接触対象（ロッカアーム）から受ける反力の向きは、食い込み部１１を食い込みませるときのカムロブ２０の回転方向と同じ方向（つまり、食い込みが緩む方向とは逆方向）となる。これにより、カムロブ２０が接触対象から受ける反力に起因して食い込み部１１による食い込みが緩む虞はない。
【００２６】
また、食い込み部１１と逃がし凹部２４が、周方向に等角度間隔を空けて同数（４つ）ずつ形成されているので、１種類のシャフト本体１０と１種類のカムロブ２０だけで、１本のシャフト本体１０に対し位相が異なる複数のカムロブ２０を配置した形態のカムシャフトを製造することが実現されている。また、周方向に等角度ピッチで配置した４つの食い込み部１１によって食込み作用が発揮されるので、固着力の信頼性が高く、また、シャフト本体１０と嵌合孔２３とが同心状に位置決めされる。  
また、突片１２ａ〜１２ｅの突出寸法が、食い込み部１１の食い込み方向先方から後方に向かって次第に大きくなっているので、食い込み部１１が全体として楔のように作用することになる。したがって、カムロブ２０を回転する時には、食い込み部１１の食い込み作用に起因する抵抗が低減される。  
また、食い込み部１１を構成する突片１２ａ〜１２ｅは先端を尖らせた形態となっており、これらの突片１２ａ〜１２ｅが、食い込み部１１を食い込ませつつカムロブ２０をシャフト本体１０に対して回転させる方向とは反対方向へ傾いた形態となっている。したがって、シャフト本体１０に固着されたカムロブ２０に対して周方向に外れる方向の外力が作用しても、嵌合孔２３の内周面に食い込んでいる突片１２ａ〜１２ｃの先端が嵌合孔２３の内周面に対してカムロブ２０の外れを規制する方向に食い込んでストッパとして機能するようになり、これにより、カムロブ２０の外れが確実に防止される。
【００２７】
＜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。  
（１）シャフト本体の外周に形成されている食い込み部は、シャフト本体の軸方向においてカムロブの配置される部分のみに形成してもよい。  
（２）シャフト本体の外周に形成される食い込み部又は逃がし凹部は、シャフト本体の軸線と平行に延びる形態ではなく、螺旋状に延びる形態であってもよい。  
（３）食い込み部を食い込ませつつカムロブをシャフト本体に対して回転させる方向は、カムロブによるカム作用を発揮させるときのシャフト本体の回転方向と同じ向きとしてもよい。  
（４）食い込み部をカムロブの内周面に形成し、逃がし凹部をシャフト本体の外周面に形成してもよい。  
（５）シャフト本体の外周面に食い込み部と逃がし凹部の両方を形成し、カムロブの内周面にも食い込み部と逃がし凹部の両方を形成してもよい。  
（６）食い込み部又は逃がし凹部の数を１つだけとしたシャフト本体に対し、嵌合孔の内周に１つだけ形成される逃がし凹部又は食い込み部の位置（位相）が異なる複数種類のカムロブを組み付けてもよい。  
（７）シャフト本体の外周面の食い込み部の数を１つだけとし、カムロブの逃がし凹部の数を複数としてもよい。  
（８）食い込み部を構成する複数の突片の突出寸法は、全て同じ寸法であってもよい。
（９）食い込み部を構成する突片は、三角形以外の形状（半円形や方形など）でもよい。  
（１０）食い込み部は１つの突片によって構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施形態１の側面図
【図２】正面図
【図３】シャフト本体とカムロブの固着部分をあらわす部分拡大正面図
【図４】シャフト本体の正面図
【図５】カムロブの正面図
【図６】食い込み部と逃がし凹部が嵌合している状態をあらわす部分拡大正面図
【符号の説明】
【００２９】
１０…シャフト本体
１１…食い込み部
１２ａ〜１２ｅ…突片
２０…カムロブ
２３…嵌合孔
２４…逃がし凹部
【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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