(57)【要約】【課題】  歯叩音による騒音を低減することができ、歯部に樹脂を使用しても歯面の幅を大きくする必要はなく、軸方向の寸法が長くならず、クランクケース部の改造や、それに伴う部品の形状変更等が不要で、装置全体を安価に製作することができ、長期間安定して使用することができるカム軸を提供する。【解決手段】  カム歯車を有するカム軸において、カム歯車の歯面の一部の歯部を樹脂にて形成し、それを歯面の幅の中央部又は端部に形成すると共に、金属で形成された強度を担う歯部の歯面より凸に形成して歯面に段差を設け、樹脂製の歯部の歯面の幅を、強度を担う金属製の歯部の歯面の幅よりも小さくし、樹脂製の歯部の一部を金属製の歯部に設けた支持穴内に充填して支持部を形成した。または、カム歯車を含むカム軸全体を金属で一体的に形成し、その全周面を樹脂で被覆して形成した。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カム歯車を有するカム軸において、カム歯車の歯面の一部の歯部を樹脂にて形成すると共に、その樹脂にて形成された歯部の歯面を、金属で形成された強度を担う歯部の歯面より凸に形成して歯面に段差を設けたことを特徴とするカム軸。
【請求項２】
前記カム歯車の樹脂にて形成された歯部の歯面を、カム歯車の歯部の歯面の幅の中央部に設けたことを特徴とする請求項１に記載のカム軸。
【請求項３】
前記カム歯車の樹脂にて形成された歯部の歯面を、カム歯車の歯部の歯面の幅の端部に設けたことを特徴とする請求項１に記載のカム軸。
【請求項４】
前記カム歯車の樹脂にて形成された歯部の歯面の幅が、金属で形成された強度を担う歯部の歯面の幅よりも小さくしたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のカム軸。
【請求項５】
前記カム歯車の樹脂にて形成された歯部の一部を支持部とし、その支持部が金属で形成された強度を担う歯部に設けた支持穴内に充填して形成されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のカム軸。
【請求項６】
カム歯車を有するカム軸において、カム歯車を含むカム軸全体を金属で一体的に形成し、その全周面を樹脂で被覆して形成したことを特徴とするカム軸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汎用エンジン等に適用されるカム歯車を有するカム軸に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図４は、従来一般的に使用されている汎用エンジンのクランク歯車とカム歯車の噛合い状態を示す説明図で、図５は従来の汎用エンジンに一般的に使用されているカム歯車を有する金属（鋼鉄）製のカム軸の断面図であり、図６は図５に示すカム軸において、カム軸本体以外が樹脂にて形成されたカム軸の断面図である。
【０００３】
図４及び図５において、図中１はクランク軸、２はクランク歯車で、クランク軸１に取付けられた金属（鋼鉄）製のクランク歯車２は、クランク軸１と一体で軸周りに回転し、金属（鋼鉄）製のカム歯車３は、クランク歯車２と噛合わされている。
【０００４】
４は金属（鋼鉄）製のカム軸で、カム歯車３やカム軸本体４ａ、排気カム５、吸気カム６、軸受７、８で構成されており、各構成部分は一体で軸周りに回転するようになっている。
【０００５】
なお、カム軸本体４ａとカム歯車３は、カム軸本体４ａに設けられた軸部４ｂをカム歯車３に設けられた軸穴３ｃに圧入して塑性結合されている。
【０００６】
なお、図中９は排気タペット、１０は吸気タペットで、それぞれカム軸４の排気カム５、吸気カム６と接しており、カム軸４の回転に応じて昇降するようになっている。
【０００７】
上記のように構成された従来の一般的な汎用エンジンのクランク歯車２とカム歯車３の噛合い状態においては、図示しないシリンダ内での燃料の燃焼・爆発で、クランク軸１に発生する回転力（トルク）、及び、クランク軸１系の慣性力が、クランク歯車２からカム歯車３に伝達されることによって、カム軸４が回転駆動されるようになっている。
【０００８】
また、排気カム５及び吸気カム６は、カム軸４の回転角度に応じて、それぞれ排気カム５と連動する排気タペット９、及び、吸気カム６と連動する吸気タペット１０を通じ、図示しないプッシュロッド・ロッカーアームを経て排気弁、吸気弁を開閉させるようになっている。
【０００９】
ところで、従来の一般的な汎用エンジンの多くは単気筒エンジンであるが、単気筒エンジンにおいては、クランク歯車２とカム歯車３の歯面の接触は、高速回転・高負荷域ではクランク軸１の回転力が大きいため、図４に示すクランク歯車２の歯面２ａとカム歯車３の歯面３ａが常時接触して回転する。
【００１０】
しかしながら、低速回転・低負荷域、特に無負荷低速回転時（ローアイドル時）は、吸気弁が閉じ始めている圧縮工程時において、クランク軸１の回転力より吸気弁の反力によってカム軸４を回転駆動させる力が勝るため、カム軸４の回転がクランク軸１の回転を上回る現象が発生する。
【００１１】
そのため、クランク歯車２とカム歯車３の歯面の接触は、図４に示すクランク歯車２の歯面２ｂとカム歯車３の歯面３ｂが接触することになり、その時の衝撃で歯面での耳障りな叩き音（歯叩音）による騒音が発生することになる。
【００１２】
ところで、上記の歯叩音による騒音の低減には、通常使用されている金属（鋼鉄）製の歯車を、樹脂製の歯車にすることが有効であり、歯車の樹脂化は今まで色々な手法で試みられ、一部は実用化されているが、その例としては以下に述べるようなものがある。
【００１３】
（１）第１の例は、図５に示すカム軸４のカム歯車３のみを樹脂製にするもの（例えば、特許文献１参照）で、カム歯車３を樹脂製にするに当たっては、カム歯車３の歯部の強度を保つために、歯面の幅を大きくすると共に、カム軸本体４ａに設けられた軸部４ｂをカム歯車３に設けられた軸穴３ｃに圧入するだけでは、滑りによりトルクを正確に伝達できない恐れがあるため、カム軸４を鍔付にして、樹脂製のカム歯車３を鋼板で挟み込み、サンドイッチ状にする等の工夫が施される。
【００１４】
（２）第２の例は、図５に示すカム歯車３を有するカム軸４の全体を樹脂製にしたもの（例えば、特許文献２、特許文献３参照）で、カム歯車３の歯部の強度を保つために、歯面の幅を大きくする必要があるが、より安価に製作することができる。
【００１５】
しかしながら、カム歯車３を含むカム軸４の全体を樹脂製にした場合には、カム軸４のカム軸本体４ａの曲げ強度や、排気カム５、吸気カム６の強度が弱いため、あまり高速化することができず、性能的に劣ると言う問題がある。
【００１６】
（３）第３の例は、図６で示すように、カム軸４のカム軸本体４ａの曲げ強度を保つためにカム軸本体４ａを金属（鋼鉄）製とし、カム軸本体４ａ以外のカム歯車３、排気カム５、吸気カム６等を一体の樹脂製にしたものである。
【００１７】
この場合には、カム歯車３の歯部の強度を保つために歯面の幅を大きくしているが、カム歯車３と排気カム５、吸気カム６間の樹脂部の厚さが充分確保できないため、カム軸４に捩れが発生した場合における強度が弱いと言う問題がある。
【００１８】
以上、歯車の樹脂化によるカム歯車３を含むカム軸４の歯面での歯叩音による騒音を低減させる例について述べたが、それらはいずれもカム歯車3の歯部が樹脂製であるため、カム歯車３の歯部の強度を保つために歯面の幅を大きくする必要があり、歯面の幅を大きくする分だけ、軸方向の寸法が長くなり、その寸法に合わせてクランクケース部の改造や、それに伴う部品の形状変更等が必要となり、カム歯車を有するカム軸を含む装置全体の製作コストがアップすると言う問題があった。
【００１９】
【特許文献１】特開２００２−１４７２０６公報（図４）
【特許文献２】特開平６−２４８９１０号公報（図１）
【特許文献３】特開平６−２８０５０８号公報（図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は上記実情に鑑みて提案されたもので、カム歯車を有するカム軸の歯叩音による騒音を低減することができ、カム歯車の歯部に樹脂を使用しても、歯部の歯面の幅を大きくする必要はなく、軸方向の寸法が長くならず、クランクケース部の改造や、それに伴う部品の形状変更等が不要で、カム歯車を有するカム軸を含む装置全体を安価に製作することができ、長期間安定して使用することができるカム軸を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、特許請求の範囲に記載された各発明は、カム軸として、それぞれ以下の（１）〜（６）に述べる各手段を採用したものである。
【００２２】
（１）第１の手段は、カム歯車を有するカム軸において、カム歯車の歯面の一部の歯部を樹脂にて形成すると共に、その樹脂にて形成された歯部の歯面を、金属で形成された強度を担う歯部の歯面より凸に形成して歯面に段差を設けたことを特徴とするものである。
【００２３】
（２）第２の手段は、第１の手段を採用したものにおいて、前記カム歯車の樹脂にて形成された歯部の歯面を、カム歯車の歯部の歯面の幅の中央部に設けたことを特徴とするものである。
【００２４】
（３）第３の手段は、第１の手段を採用したものにおいて、前記カム歯車の樹脂にて形成された歯部の歯面を、カム歯車の歯部の歯面の幅の端部に設けたことを特徴とするものである。
【００２５】
（４）第４の手段は、第２の手段又は第３の手段を採用したものにおいて、前記カム歯車の樹脂にて形成された歯部の歯面の幅が、金属で形成された強度を担う歯部の歯面の幅よりも小さくしたことを特徴とするものである。
【００２６】
（５）第５の手段は、第２の手段又は第３の手段を採用したものにおいて、前記カム歯車の樹脂にて形成された歯部の一部を支持部とし、その支持部が金属で形成された強度を担う歯部に設けた支持穴内に充填して形成されていることを特徴とするものである。
【００２７】
（６）第６の手段は、カム歯車を有するカム軸において、カム歯車を含むカム軸全体を金属で一体的に形成し、その全周面を樹脂で被覆して形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２８】
特許請求の範囲に記載の各請求項に係る発明は、上記の（１）〜（６）に記載の各手段を採用しているので、それぞれ以下のような効果を有する。
【００２９】
（１）請求項１に係る発明は上記第１の手段を採用しているので、カム歯車の歯面の接触時の衝撃は、金属で形成された強度を担う歯部の歯面より凸に形成して歯面に段差を設けた、樹脂にて形成された歯部の歯面により吸収されるため、カム歯車の歯面の接触時における、歯面での耳障りな歯叩音による騒音を低減することができると共に、通常の噛合い音による騒音も低減することができる。
【００３０】
また、カム歯車の歯部は、金属で形成された強度を担う歯部を有し、カム歯車の歯部の歯面の幅を大きくする必要はないので、軸方向の寸法が長くなることはなく、クランクケース部の改造や、それに伴う部品の形状変更等が不要であるため、カム歯車を有するカム軸を含む装置全体を安価に製作することができる。
【００３１】
（２）請求項２に係る発明は上記第２の手段を採用しているので、請求項１に係る発明の効果に加え、カム歯車の歯部の歯面の幅の中央部に設けられた、樹脂にて形成された歯部の歯面により、歯面での耳障りな歯叩音による騒音を、より安定して低減することができる。
【００３２】
（３）請求項３に係る発明は上記第３の手段を採用しているので、請求項１に係る発明の効果に加え、カム歯車の樹脂にて形成された歯部の歯面を、カム歯車の歯部の歯面の幅の端部に設けることで、カム歯車の歯部をより容易に形成することができる。
【００３３】
（４）請求項４に係る発明は上記第４の手段を採用しているので、請求項２又は請求項３に係る発明の効果に加え、カム歯車の樹脂にて形成された歯部の歯面の幅を、金属で形成された強度を担う歯部の歯面の幅よりも小さくすることで、カム歯車の歯部の強度を充分に確保することができる。
【００３４】
（５）請求項５に係る発明は上記第５の手段を採用しているので、請求項２又は請求項３に係る発明の効果に加え、カム歯車の樹脂にて形成された歯部の一部を支持部とし、その支持部を金属で形成された強度を担う歯部に設けた支持穴内に充填して形成することで、樹脂にて形成された歯部と金属で形成された強度を担う歯部が強固に固定されるため、両者が剥離することはなく、長期間安定して使用することができる。
【００３５】
（６）請求項６に係る発明は上記第６の手段を採用しているので、カム歯車の歯面の接触時の衝撃は、カム歯車を含むカム軸全体が金属で一体的に形成され、その全周面を樹脂で被覆して形成することにより、カム歯車の歯部の歯面に被覆された樹脂により、歯面での耳障りな歯叩音による騒音を低減することができると共に、通常の噛合い音による騒音も低減することができる。
【００３６】
また、カム歯車の歯部の歯面の幅を大きくする必要はないため、軸方向の寸法が長くなることはなく、クランクケース部の改造や、それに伴う部品の形状変更等が不要であるため、カム歯車を有するカム軸を含む装置全体を安価に製作することができる。
【００３７】
また、樹脂により被覆されたカム歯車を含むカム軸全体は金属で一体的に形成されているため、カム歯車の歯部の強度を、歯面の幅全体において均一に確保することができる。
【００３８】
また、金属で一体的に形成されたカム歯車を含むカム軸全体の全周面を被覆する樹脂の形成は、射出成形により成形することができるので、成形後に加工することなく充分な精度を確保することができ、製作も容易である。
【００３９】
このように、本発明はすぐれた作用効果を有し、汎用エンジン等に適用して実用上極めて有効なカム歯車を有するカム軸を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例１〜実施例３に基づき、図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００４１】
図１は本発明の実施例１を示す説明図で、（ａ）は図５に示すカム歯車３のＡ部に対応する部分の拡大断面図、（ｂ）はそのＡ部に対応する部分の拡大側部断面図である。
【００４２】
本実施例１においては、図５に示すカム歯車３のＡ部について見ると、カム歯車３の歯部は、歯車本体と一体的に形成されている金属（鋼鉄）製の歯部３１と、歯面の幅の中央部に樹脂で形成されている歯部３２から構成されている。
【００４３】
この樹脂で形成された歯面の幅の中央部の歯部３２の歯面３２ｂは、金属で形成された強度を担う歯部３１の歯面３１ｂより凸に形成して歯面に段差３２ｃが設けられている。
【００４４】
なお、樹脂で形成された上記の歯部３２の歯面３２ｂの幅は、金属で形成された強度を担う歯部３１の歯面３１ｂの幅よりも小さくされている。
【００４５】
なお、３１ａは支持穴で、金属で形成された強度を担うカム歯車３の歯部３１に、軸方向に沿って形成されている。
【００４６】
また、３２ａは支持部で、上記支持穴３１ａ内に充填して形成され、カム歯車３の樹脂にて形成された歯部３２の一部をなしている。
【００４７】
但し、他の構成は、図４、図５に示す従来のカム歯車３を有するカム軸４と同じであるため、重複した説明は省略する。
【００４８】
本実施例１においては、カム軸４は上記のように構成されているので、クランク歯車２の金属製の歯面２ａ、２ｂが最初に接触するのは、カム歯車３の樹脂からなる歯面３２ｂであるため、図４に示すクランク歯車２とカム歯車３の歯面の接触時の衝撃は、金属で形成された強度を担う歯部３１の歯面３１ｂより凸に形成して歯面に設けられた段差３２ｃで、樹脂にて形成された歯部３２の歯面３２ｂにより吸収されるため、カム歯車３の歯面の接触時における、歯面での耳障りな歯叩音による騒音が低減されることになる。
【００４９】
次に、図４に示すクランク歯車２による回転の伝達力が大きくなると、樹脂にて形成された中央部の歯部３２の歯面３２ｂは、歯部３１の歯面３１ｂより段差３２ｃ分だけ厚くなっているが、樹脂にて形成されたその段差３２ｃは座屈・変形して段差３２ｃがなくなり、クランク歯車２の金属製の歯面２ａ、２ｂは、カム歯車３の金属で形成された強度を担う歯部３１の歯面３１ｂに接触することになる。
【００５０】
しかしながら、この時点では、クランク歯車２とカム歯車３の歯面の接触時の衝撃は弱められた後なので、接触時における歯面での耳障りな歯叩音による騒音はより小さなものとなる。
【００５１】
その結果、クランク歯車２とカム歯車３の歯面の接触時における、歯面での耳障りな歯叩音による騒音を低減することができると共に、通常の噛合い音による騒音も低減することができる。
【００５２】
また、本実施例１においては、カム歯車３の歯部は、金属で形成された強度を担う歯部３１を有しているので、カム歯車３の歯部の歯面の幅を大きくする必要はない。そのため、軸方向の寸法が長くなることはなく、クランクケース部の改造や、それに伴う部品の形状変更等が不要であるため、カム歯車３を有するカム軸４を含む装置全体を安価に製作することができる。
【００５３】
また、本実施例１においては、樹脂にて形成された歯部３２の歯面３２ｂが、カム歯車３の歯部の歯面の幅の中央部に設けられているので、歯面での耳障りな歯叩音による騒音を、中央部に設けられた、樹脂にて形成された歯部３２の歯面３２ｂにより安定して低減することができる。
【００５４】
また、本実施例１においては、カム歯車３の樹脂にて形成された歯部３２の歯面３２ｂの幅を、金属で形成された強度を担う歯部３１の歯面３１ｂの幅よりも小さくしているので、金属で形成された強度を担う歯部３１の歯面３１ｂの幅を、強度的に必要な幅だけ取ることができ、カム歯車３の歯部の強度を充分に確保することができる。
【００５５】
また、本実施例１においては、カム歯車３の金属で形成された強度を担う歯部３１に支持穴３１ａを設け、その支持穴内３１ａに樹脂を充填してカム歯車３の樹脂にて形成された歯部３２の一部を支持部３２ａとし、その支持部３２ａにより、樹脂にて形成された歯部３２と金属で形成された強度を担う歯部３１を強固に固定するようにしているので、樹脂にて形成された歯部３２と金属で形成された強度を担う歯部３１は剥離することなく、長期間安定して使用することができる。
【実施例２】
【００５６】
図２は本発明の実施例２を示す説明図で、（ａ）は図５に示すカム歯車３のＡ部に対応する部分の拡大断面図、（ｂ）はそのＡ部に対応する部分の拡大側部断面図である。
【００５７】
本実施例２においては、図５に示すカム歯車３のＡ部について見ると、カム歯車３の歯部は、歯車本体と一体的に形成されている金属（鋼鉄）製の歯部３１と、歯面の幅の端部に樹脂で形成されている歯部３２から構成されている。
【００５８】
本実施例２が図１に示す実施例１と異なるのは、実施例１においては、樹脂にて形成された歯部３２の歯面３２ｂが、カム歯車３の歯部の歯面の幅の中央部に設けられているのに対し、図２に示す本実施例２においては、樹脂にて形成された歯部３２の歯面３２ｂが、カム歯車３の歯部の歯面の幅の端部に設けられているだけであり、他の構成は図１に示す実施例１のものと同じであるため、図中、同一部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００５９】
本実施例２においては、カム歯車３の樹脂にて形成された歯部３２の歯面３２ｂを、カム歯車３の歯部の歯面の幅の端部に設けているので、カム歯車３の歯部をより容易に形成することができる。
【００６０】
但し、本実施例２においては、上記歯面３２ｂをカム歯車３の歯部の歯面の幅の一方の端部に設けているが、歯面３２ｂをカム歯車３の歯部の歯面の幅の両端に設けてもよい。
【００６１】
なお、その他の構成は実施例１のものと同じであるため、実施例１について述べたものと同様の作用効果を有することは言うまでもない。
【実施例３】
【００６２】
図３は本発明の実施例３を示す説明図で、カム歯車を有するカム軸の断面を示す。
【００６３】
本実施例３においては、カム歯車３を有するカム軸４は、カム歯車３を含み、カム軸本体４ａ、排気カム５、吸気カム６、軸受７、８等よりなるカム軸４の全体が、同一の金属（鋼鉄）を母材として一体的に形成されており、その全周面を樹脂４ｃにより被覆してカム歯車３を有するカム軸４が形成されている。
【００６４】
本実施例３においては、クランク歯車２とカム歯車３の歯面の接触は、図４に示すように、クランク歯車２の歯面２ａ、２ｂと、カム歯車３の歯面３ａ、３ｂの接触であるが、
カム歯車３の歯面３ａ、３ｂは、金属製のカム軸４の全体を被覆する樹脂４ｃにより被覆されているため、クランク歯車２の歯面２ａ、２ｂが金属製であっても、クランク歯車２の歯面２ａ、２ｂとカム歯車３の歯面の３ａ、３ｂの接触時の衝撃は、カム歯車３の歯面３ａ、３ｂを被覆する樹脂４ｃにより吸収されるので、歯面での耳障りな歯叩音による騒音を低減することができると共に、通常の噛合い音による騒音も低減することができる。
【００６５】
また、本実施例３においては、カム歯車３の歯部は、金属で形成された強度を担う歯部を樹脂４ｃにより被覆して形成されているので、カム歯車３の歯部は充分な強度を有し、カム歯車３の歯部の歯面の幅を大きくする必要はない。
【００６６】
また、樹脂４ｃにより被覆されたカム歯車３を含むカム軸４の全体は、金属製で一体的に形成されているため、カム歯車の歯部の強度を、歯面の幅全体において均一に確保することができる。
【００６７】
そのため、軸方向の寸法が長くなることはなく、クランクケース部の改造や、それに伴う部品の形状変更等が不要であるため、カム歯車３を有するカム軸４を含む装置全体を安価に製作することができる。
【００６８】
また、金属製で一体的に形成されたカム歯車３を含むカム軸４の全体の全周面を被覆する樹脂４ｃの形成は、射出成形により成形することができるので、成形後に加工することなく充分な精度を確保することができ、製作も容易である。
【００６９】
このように、本発明によれば、カム歯車を有するカム軸の歯叩音による騒音を低減することができ、カム歯車の歯部に樹脂を使用しても、歯部の歯面の幅を大きくする必要はなく、軸方向の寸法が長くならないため、クランクケース部の改造や、それに伴う部品の形状変更等が不要となり、カム歯車を有するカム軸を含む装置全体を安価に製作することができ、長期間安定して使用することができる等、すぐれた作用効果を有し、汎用エンジン等に適用して実用上極めて有効なカム歯車を有するカム軸を提供することができる。
【００７０】
以上、本発明を図１〜図３に示す実施例１〜実施例３に基いて説明したが、本発明は上記の実施例１〜実施例３に限定されるものではなく、カム歯車を有するカム軸の全体を構成する、カム歯車を含む、カム軸本体、排気カム、吸気カム、軸受等の構成は、本発明の範囲内でその具体的な構成に適宜変更を加えてもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施例１を示す説明図である。
【図２】本発明の実施例２を示す説明図である。
【図３】本発明の実施例３を示す説明図である。
【図４】従来一般的に使用されている汎用エンジンのクランク歯車とカム軸の噛合い状態を示す説明図である。
【図５】従来の汎用エンジンに一般的に使用されているカム歯車を有する金属（鋼鉄）製のカム軸の断面図である。
【図６】図５に示すカム軸において、カム軸本体以外が樹脂にて形成されたカム軸の断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１        クランク軸
２        クランク歯車
２ａ      歯面
２ｂ      歯面
３        カム歯車
３ａ      歯面
３ｂ      歯面
３ｃ      軸穴
４        カム軸
４ａ      カム軸本体
４ｂ      軸部
４ｃ      樹脂
５        排気カム
６        吸気カム
７        軸受
８        軸受
９        排気タペット
１０        吸気タペット
３１        歯部
３１ａ      支持穴
３１ｂ      歯面
３２        歯部
３２ａ      支持部
３２ｂ      歯面
３２ｃ      段差
【図１】
2005207444.tif 000003
【図２】
2005207444.tif 000004
【図３】
2005207444.tif 000005
【図４】
2005207444.tif 000006
【図５】
2005207444.tif 000007
【図６】
2005207444.tif 000008