(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブまたは排気バルブを作動しないベース円部と前記吸気バルブまたは前記排気バルブを作動するリフト部とを有するカムローブと、前記ベース円部からの反力を受ける第１受部と前記リフト部からの反力を受ける第２受部とを有し、前記カムローブの軸方向端面と対向する対向面が該軸方向端面に対して軸方向において所定間隔をおいて隣接配置されたカムジャーナルと、を備えるカムシャフトであって、
前記カムジャーナルは、前記第１受部の軸方向幅寸法が前記第２受部の軸方向幅寸法よりも小さくなるよう前記第１受部のうち少なくとも前記リフト部の前記軸方向端面に対向する側の前記対向面が第１幅寸法分除肉して形成されてなり、
前記カムローブは、前記ベース円部の軸方向幅寸法が前記リフト部の軸方向幅寸法よりも小さくなるよう前記ベース円部のうち少なくとも前記第２受部に対向する側である前記ベース円部の前記軸方向端面が第２幅寸法分除肉して形成されてなり、
前記第１受部における前記対向面と前記リフト部における前記軸方向端面との軸方向間隔および前記ベース円部における前記軸方向端面と前記第２受部における前記対向面との軸方向間隔のうち最も近接した部位における軸方向間隔が前記所定間隔となるよう前記カムジャーナルと前記カムローブとを配設してなる
カムシャフト。
【請求項２】
前記カムジャーナルは、前記第１受部に生ずる最大面圧が前記第２受部に生ずる最大面圧に等しくなるよう前記第１受部の軸方向幅寸法が前記第１幅寸法分除肉されてなる請求項１記載のカムシャフト。
【請求項３】
前記カムジャーナルは、前記第２受部に生ずる最大面圧を超えない範囲で前記第２受部に生ずる面圧に基づいて該第２受部を除肉して形成されてなる請求項１または２記載のカムシャフト。
【請求項４】
前記カムローブは、前記ベース円部に生ずる最大面圧が前記リフト部に生ずる最大面圧に等しくなるよう前記ベース円部の軸方向幅寸法が前記第２幅寸法分除肉されてなる請求項１ないし３いずれか記載のカムシャフト。
【請求項５】
前記カムローブは、前記リフト部に生ずる最大面圧を超えない範囲で前記リフト部に生ずる面圧に基づいて該リフト部を除肉して形成されてなる請求項１ないし４いずれか記載のカムシャフト。
【請求項６】
前記カムローブは、リフター部材を介して前記吸気バルブまたは前記排気バルブを作動するよう形成されてなるとともに、幅方向中心が前記リフター部材の軸中心に対して前記カムジャーナル側となるよう形成されてなる請求項１ないし５いずれか記載のカムシャフト。
【請求項７】
吸気バルブまたは排気バルブを作動しないベース円部と前記吸気バルブまたは前記排気バルブを作動するリフト部とを有するカムローブと、前記ベース円部からの反力を受ける第１受部と前記リフト部からの反力を受ける第２受部とを有し、前記カムローブの軸方向端面と対向する対向面が該軸方向端面に対して軸方向において所定間隔をおいて隣接配置されたカムジャーナルと、を備えるカムシャフトの製造方法であって、
（ａ）前記第１受部のうち少なくとも前記リフト部の前記軸方向端面に対向する側の前記対向面を第１幅寸法分除肉して、前記第１受部の軸方向幅寸法が前記第２受部の軸方向幅寸法よりも小さくなるよう前記カムジャーナルを形成し、
（ｂ）前記ベース円部のうち少なくとも前記第２受部に対向する側である前記ベース円部の前記軸方向端面を第２幅寸法分除肉して、前記ベース円部の軸方向幅寸法が前記リフト部の軸方向幅寸法よりも小さくなるよう前記カムローブを形成し、
（ｃ）前記第１受部における前記対向面と前記リフト部における前記軸方向端面との軸方向間隔および前記ベース円部における前記軸方向端面と前記第２受部における前記対向面との軸方向間隔のうち最も近接した部位における軸方向間隔が前記所定間隔となるよう前記カムジャーナルと前記カムローブとを配置する
カムシャフト製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カムシャフトおよびカムシャフト製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のカムシャフトとしては、カムローブのベース円部の摺接面の幅をカムローブのノーズ部の摺接面の幅よりも小さく形成したものが提案されている。
このカムシャフトでは、発生する面圧に見合うようにカムローブのうち面圧の小さいベース円部の側面を削ぎ落とすことにより、効率よく軽量化が図れるものとしている。
【特許文献１】特開２００１−８２１１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、こうしたカムシャフトでは、発生する面圧に見合うようにカムローブの側面を削ぎ落とすだけだから、カムシャフトの耐久性を維持することはできるが、カムシャフトの耐久性を向上することについては何ら言及されていない。
一方、軽量化を図りつつ耐久性の向上を図ることは、あらゆる構造物において一般的な課題の一つであり、カムシャフトにおいても、こうした要求に適応したものとすることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のカムシャフトおよびカムシャフト製造方法は、軽量化を図りながら耐久性をより向上することを目的の１つとし、上述の目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
本発明は、吸気バルブまたは排気バルブを作動しないベース円部と前記吸気バルブまたは前記排気バルブを作動するリフト部とを有するカムローブと、前記ベース円部からの反力を受ける第１受部と前記リフト部からの反力を受ける第２受部とを有し、前記カムローブの軸方向端面と対向する対向面が該軸方向端面に対して軸方向において所定間隔をおいて隣接配置されたカムジャーナルと、を備えるカムシャフトであって、
前記カムジャーナルは、前記第１受部の軸方向幅寸法が前記第２受部の軸方向幅寸法よりも小さくなるよう前記第１受部のうち少なくとも前記リフト部の前記軸方向端面に対向する側の前記対向面が第１幅寸法分除肉して形成されてなり、
前記カムローブは、前記ベース円部の軸方向幅寸法が前記リフト部の軸方向幅寸法よりも小さくなるよう前記ベース円部のうち少なくとも前記第２受部に対向する側である前記ベース円部の前記軸方向端面が第２幅寸法分除肉して形成されてなり、
前記第１受部における前記対向面と前記リフト部における前記軸方向端面との軸方向間隔および前記ベース円部における前記軸方向端面と前記第２受部における前記対向面との軸方向間隔のうち最も近接した部位における軸方向間隔が前記所定間隔となるよう前記カムジャーナルと前記カムローブとを配設してなる
ことを要旨とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明のカムシャフトでは、カムジャーナルのうち第１受部の軸方向幅寸法が第２受部の軸方向幅寸法よりも小さくなるように、第１受部のうち少なくともカムローブに対向する側を第１幅寸法分だけ除肉し、カムローブのうちベース円部の軸方向幅寸法がリフト部の軸方向幅寸法よりも小さくなるように、ベース円部のうち少なくともカムジャーナルに対向する側を第２幅寸法分だけ除肉するから、軽量化が図れる。
また、除肉した寸法分だけカムローブをカムジャーナル側に寄せることができるから、カムジャーナルからカムローブまでの距離を小さくできる。この結果、曲げ強度、即ち、耐久性をより向上することができる。
ここで、所定間隔は、カムシャフトを鋳造成形する際の鋳造性要求やカムシャフトへの性能要求等から決まるものである。
【０００６】
また、本発明のカムシャフトにおいて、前記カムジャーナルは、前記第１受部に生ずる最大面圧が前記第２受部に生ずる最大面圧に等しくなるよう前記第１受部の軸方向幅寸法が前記第１幅寸法分除肉されてなるものとすることもできる。
こうすれば、カムジャーナルの耐久性を低下させることなくより軽量化が図れる。
【０００７】
また、本発明のカムシャフトにおいて、前記カムジャーナルは、前記第２受部に生ずる最大面圧を超えない範囲で前記第２受部に生ずる面圧に基づいて該第２受部を除肉して形成されてなるものとすることもできる。
こうすれば、カムジャーナルの耐久性を低下することなくより軽量化が図れる。
【０００８】
また、本発明のカムシャフトにおいて、前記カムローブは、前記ベース円部に生ずる最大面圧が前記リフト部に生ずる最大面圧に等しくなるよう前記ベース円部の軸方向幅寸法が前記第２幅寸法分除肉されてなるものとすることもできる。
こうすれば、カムローブの耐久性を低下することなくより軽量化が図れる。
【０００９】
また、本発明のカムシャフトにおいて、前記カムローブは、前記リフト部に生ずる最大面圧を超えない範囲で前記リフト部に生ずる面圧に基づいて該リフト部を除肉して形成することもできる。
こうすれば、カムローブの耐久性を低下することなくより軽量化が図れる。
【００１０】
また、本発明のカムシャフトにおいて、前記カムローブは、リフター部材を介して前記吸気バルブまたは前記排気バルブを作動するよう形成されてなるとともに、幅方向中心が前記リフター部材の軸中心に対して前記カムジャーナル側となるよう形成することもできる。
こうすれば、カムローブの回転力がリフター部材の軸中心に対してずれた位置で作用するから、リフター部材を軸中心に対して回転することができる。この結果、リフター部材の偏摩耗を抑制できる。
【００１１】
また、本発明のカムシャフト製造方法は、吸気バルブまたは排気バルブを作動しないベース円部と前記吸気バルブまたは前記排気バルブを作動するリフト部とを有するカムローブと、前記ベース円部からの反力を受ける第１受部と前記リフト部からの反力を受ける第２受部とを有し、前記カムローブの軸方向端面と対向する対向面が該軸方向端面に対して軸方向において所定間隔をおいて隣接配置されたカムジャーナルと、を備えるカムシャフトの製造方法であって、
（ａ）前記第１受部のうち少なくとも前記リフト部の前記軸方向端面に対向する側の前記対向面を第１幅寸法分除肉して、前記第１受部の軸方向幅寸法が前記第２受部の軸方向幅寸法よりも小さくなるよう前記カムジャーナルを形成し、
（ｂ）前記ベース円部のうち少なくとも前記第２受部に対向する側である前記ベース円部の前記軸方向端面を第２幅寸法分除肉して、前記ベース円部の軸方向幅寸法が前記リフト部の軸方向幅寸法よりも小さくなるよう前記カムローブを形成し、
（ｃ）前記第１受部における前記対向面と前記リフト部における前記軸方向端面との軸方向間隔および前記ベース円部における前記軸方向端面と前記第２受部における前記対向面との軸方向間隔のうち最も近接した部位における軸方向間隔が前記所定間隔となるよう前記カムジャーナルと前記カムローブとを配置する
ことができる。
こうすれば、本発明のカムシャフトでは、カムジャーナルのうち第１受部の軸方向幅寸法が第２受部の軸方向幅寸法よりも小さくなるように、第１受部のうち少なくともカムローブに対向する側を第１幅寸法分だけ除肉し、カムローブのうちベース円部の軸方向幅寸法がリフト部の軸方向幅寸法よりも小さくなるように、ベース円部のうち少なくともカムジャーナルに対向する側を第２幅寸法分だけ除肉するから、軽量化が図れる。
また、除肉した寸法分だけカムローブをカムジャーナル側に寄せることができるから、カムジャーナルからカムローブまでの距離を小さくできる。この結果、曲げ強度、即ち、耐久性をより向上することができる。ここで、所定間隔は、カムシャフトを鋳造成形する際の鋳造性要求やカムシャフトへの性能要求等から決まるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明を実施するため最良の形態を実施例を用いて説明する。
図１は、エンジンの正面概略構成図であり、図２は、エンジンを構成するシリンダヘッドとカムシャフトの分解斜視図である。また図３は、シリンダヘッドにカムシャフトを取り付けた状態の平面構成図である。
【００１３】
図において、エンジン１は、シリンダブロック２上にシリンダヘッド３が連結され、シリンダヘッド３の上面はシリンダヘッドカバー４で覆蓋されている。また、シリンダブロック２の下面にはオイルを溜めるオイルパン５が設けられている。
シリンダヘッド３の上面側には排気側カムシャフト６と吸気側カムシャフト７が平行状に設けられ、排気側カムシャフト６の先端にはカムスプロケット６ａが取り付けられている。また、吸気側カムシャフト７の先端にもカムスプロケット７ａが設けられており、その先端に可変バルブタイミング機構１０が設けられている。
【００１４】
シリンダブロック２内から延びるクランクシャフト８の先端に取り付けられたクランク軸スプロケット８ａと、カムスプロケット６ａ及びカムスプロケット７ａには、タイミングチェーン９が巻回されており、クランクシャフト８の回転により排気側カムシャフト６
及び吸気側カムシャフト７が回転駆動されるように構成されている。
また、図１において、クランクシャフト８の回転によりチェーンを介してオイルポンプを回転させるように構成されている。
【００１５】
前記排気側カムシャフト６及び吸気側カムシャフト７は、図２に示すように、シリンダヘッド３の上面に複数形成された軸受部３ａ，３ａ，３ａに回転可能に嵌め込まれ、各軸受部３ａ，３ａに対し、上方から軸受部１２ａを有するカムブラケット１２をボルトＢを用いて締め付けることにより、排気側カムシャフト６及び吸気側カムシャフト７のカムジャーナル６１，７１が、それぞれシリンダヘッド３の軸受部３ａとカムブラケット１２の軸受部１２ａ間に回転可能に支持される。
また、シリンダヘッド３には、排気側カムシャフト６が配置される側に排気バルブ１３，１３，１３が複数設けられており、また、吸気側カムシャフト７が配置される側には吸気バルブ１４，１４，１４が複数設けられている。
【００１６】
排気側カムシャフト６に形成されている各カムジャーナル６１の前後には、隣接してカムローブ６２，６２が配置されている。また、吸気側カムシャフト７においても各カムジャーナル７１に隣接して前後にカムローブ７２，７２が配置されている。
排気側カムシャフト６のカムローブ６２は、排気側カムシャフト６が回転されると排気バルブ１３を作動させることができるものである。また、吸気側カムシャフト７のカムローブ７２は、吸気側カムシャフト７の回転により吸気バルブ１４を作動させることができるものである。
【００１７】
吸気側カムシャフト７のカムジャーナル７１及びカムローブ７２を図４に拡大して例示する。
なお、吸気側カムシャフト７のカムローブ７２の回転がリフター１４ａを介して直線方向の動きに変換されて吸気バルブ１４が作動されるものである。
前記カムローブ７２は、吸気バルブ１４を作動させないベース円部７２ａと、吸気側カムシャフト７が回転することによりリフター１４ａを押して吸気バルブ１４を作動させるリフト部７２ｂで構成されている。
また、カムジャーナル７１は、吸気側カムシャフト７が回転することにより、カムローブ７２のベース円部７２ａからの反力を受ける第１受部７１ａと、リフト部７２ｂからの反力を受ける第２受部７１ｂで構成されている。
【００１８】
このカムジャーナル７１は、前後のカムローブ７２，７２と所定間隔をおいて配置されており、この所定間隔は、カムシャフトを鋳造成形する際の鋳造性要求やカムシャフトへの性能要求等から決まるものである。
本例においては、図４および図５に示すように、カムジャーナル７１は、第１受部７１ａの軸方向幅寸法が第２受部７１ｂの軸方向幅寸法よりも小さくなるように、第１受部７１ａの前後端面に第１幅寸法ｂ分除肉した除肉部７１ｃが形成されている。
また、前後のカムローブ７２，７２は、ベース円部７２ａの軸方向幅寸法がリフト部７２ｂの軸方向幅寸法よりも小さくなるように、ベース円部７２ａの前後端面に第２幅寸法ｂ分除肉した除肉部７２ｃが形成されている。
【００１９】
なお、カムジャーナル７１の除肉部７１ｃの幅寸法は、第１受部７１ａに生ずる面圧が第２受部７１ｂに生ずる最大面圧と等しくなるような寸法に設定されており、こうして設定された幅寸法で第１受部７１ａを一律に除肉している。また、カムローブ７２の除肉部７２ｃの幅寸法は、ベース円部７２ａに生ずる面圧がリフト部７２ｂに生ずる最大面圧と等しくなるような寸法に設定されており、こうして設定された幅寸法でベース円部７２ａを一律に除肉している。
【００２０】
このように、カムジャーナル７１の第１受部７１ａに除肉部７１ｃを形成し、カムローブ７２のベース円部７２ａに除肉部７２ｃを形成することにより、除肉した寸法分だけ前後のカムローブ７２をカムジャーナル７１側に寄せることができ、カムジャーナル７１からカムローブ７２までの距離を小さくできるため、吸気側カムシャフト７の曲げ強度、即ち耐久性を向上することができるものとなる。
また、上述したような寸法で除肉したから、カムジャーナル７１やカムローブ７２の耐久性を低下させることなく軽量化できる。
【００２１】
なお、カムローブ７２の回転でリフター１４ａを介して吸気バルブ１４を作動することができるが、カムローブ７２の幅方向中心Ｃがリフター１４ａの軸中心Ｐに対してカムジャーナル７１側となるように設定されており、カムローブ７２の回転力がリフター１４ａの軸中心Ｐに対してズレた位置で作用するため、リフター１４ａを軸中心Ｐを中心として回転させることができ、リフター１４ａの偏摩耗を抑制することができる。
【００２２】
なお、図６の製造説明図で示すａの所定間隔は、カムシャフトを鋳造成形する際の鋳造性要求やカムシャフトへの性能要求等から決まる間隔であり、実線で示す部分は、除肉部を形成しない場合であり、想像線で示す部分は、除肉部を形成した場合の形状である。
このようにカムジャーナル７１の第１受部７１ａに第１幅寸法ｂ分除肉して除肉部７１ｃを形成し、カムローブ７２のベース円部７２ａには、第２幅寸法ｂ分除肉して除肉部７２ｃを形成することで、ａの間隔を確保してカムローブ７２をカムジャーナル７１側へ寄せることができ、この寄せた寸法分だけ吸気側カムシャフト７の後端部を切除することができるため、吸気側カムシャフト７の前後寸法を短くできて軽量化できるものとなる。
【００２３】
なお、本例では、カムローブ７２のベース円部７２ａの幅方向前後端面にそれぞれ除肉部７２ｃ，７２ｃを形成させたものを例示しているが、除肉部７２ｃはカムジャーナル７１に対向する側にのみ形成させる構成であっても良く、この場合にもカムローブ７２をカムジャーナル７１側へ寄せることができ、寄せた分だけ吸気側カムシャフト７の後端部を切除して軽量化できるものである。
【００２４】
このような除肉部７１ｃ，７２ｃは、排気側カムシャフト６においても同様な設計条件で形成させることができ、除肉した寸法分だけカムローブ６２をカムジャーナル６１側に寄せることができるため、カムジャーナル６１からカムローブ６２までの距離を小さくでき、耐久性を向上させることができるものとなる。
また、カムローブ６２をカムジャーナル６１側へ寄せた分だけ排気側カムシャフト６の後端部を切除できて軽量化できるものである。
【００２５】
実施例では、カムジャーナル７１の除肉部７１ｃの幅寸法は、第１受部７１ａに生ずる面圧が第２受部７１ｂに生ずる最大面圧と等しくなるような寸法に設定するものとしたが、カムジャーナル７１の除肉部７１ｃの幅寸法は、第１受部７１ａに生ずる面圧が第２受部７１ｂに生ずる最大面圧以下であれば如何なる幅寸法であっても構わない。
また、同様に、カムローブ７２の除肉部７２ｃの幅寸法は、ベース円部７２ａに生ずる面圧がリフト部７２ｂに生ずる最大面圧と等しくなるような寸法に設定するものとしたが、カムローブ７２の除肉部７２ｃの幅寸法は、ベース円部７２ａに生ずる面圧がリフト部７２ｂに生ずる最大面圧以下であれば如何なる幅寸法であっても構わない。
【００２６】
実施例では、カムジャーナル７１の第１受部７１ａは、一律同じ幅寸法で除肉するものとしたが、第１受部７１ａに生ずる面圧が第２受部７１ｂに生ずる最大面圧以下であれば、カムジャーナル７１の第１受部７１ａは、異なる幅寸法で除肉しても差し支えない。
また、同様に、カムローブ７２のベース円部７２ａは、一律同じ幅寸法で除肉するものとしたが、ベース円部７２ａに生ずる面圧がリフト部７２ｂに生ずる最大面圧以下であれば、カムローブ７２のベース円部７２ａは、異なる幅寸法で除肉しても差し支えない。
【００２７】
実施例では、カムジャーナル７１の第１受部７１ａのみに除肉部７１ｃを設けるものとしたが、第２受部７１ｂでも、最大面圧が生ずる部分以外においては、図７の変形例に例示するように、最大面圧以下となるよう生ずる面圧に応じて除肉部７１ｃ’を設けるものとしても構わない。
また、同様に、カムローブ７２のベース円部７２ａのみに除肉部７２ｃを設けるものとしたが、リフト部７２ｂでも、最大面圧が生ずる部分においては、図７の変形例に例示するように、最大面圧以下となるよう生ずる面圧に応じて除肉部７２ｃ’を設けるものとしても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】エンジンの正面概略構成図である。
【図２】エンジンを構成するシリンダヘッドとカムシャフトの分解斜視図である。
【図３】排気側カムシャフト及び吸気側カムシャフトをシリンダヘッドに取り付けた状態の平面構成図である。
【図４】リフターとの関係を示すカムシャフトの要部拡大構成図である。
【図５】図４のＸ―Ｘ線断面図である。
【図６】カムシャフトの要部の製造説明図である。
【図７】変形例のカムシャフトの要部拡大構成図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  エンジン
２  シリンダブロック
３  シリンダヘッド
３ａ  軸受部
６  排気側カムシャフト
６ａ  カムスプロケット
７  吸気側カムシャフト
７ａ  カムスプロケット
１２  カムブラケット
１２ａ  軸受部
１３  排気バルブ
１４  吸気バルブ
１４ａ  リフター
６１，７１  カムジャーナル
６２，７２  カムローブ
７１ａ  第１受部
７１ｂ  第２受部
７１ｃ，７１ｃ’，７２ｃ，７２ｃ’  除肉部
７２ａ  ベース円部
７２ｂ  リフト部
【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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