(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１００）において機関弁（３，４）を駆動するカム（７０，７５）を軽量金属により構成し、
前記カム（７０，７５）の外周に両側が縁部（７１Ａ，７６Ａ）によって縁取られる凹部（７１Ｃ）を設け、この凹部（７１Ｃ）に高硬度材料からなる溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）を形成し、
前記カム（７０，７５）の外周面に、他部材（６，８１）と摺動する摺動面と、この摺動面の両側に端にいくほど前記カム（７０，７５）の回転中心に近づくように形成された傾斜面とを備え、
前記摺動面は、前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）で形成され、前記傾斜面は、前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）と、この溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）に接する前記縁部（７１Ａ，７６Ａ）とで形成され、
前記摺動面と前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）側の前記傾斜面とで形成される角部を面取りしたこと、
を特徴とするカム構造。
【請求項２】
前記凹部（７１Ｃ）及び前記縁部（７１Ａ，７６Ａ）は、それぞれ前記カム（７０，７５）の外周に全周にわたって輪状に形成されたこと、
を特徴とする請求項１記載のカム構造。
【請求項３】
前記角部が丸く面取りされたこと、
を特徴とする請求項１または２記載のカム構造。
【請求項４】
内燃機関（１００）において機関弁（３，４）を駆動するカム（７０，７５）が設けられたカムシャフト（７）において、
少なくとも前記カム（７０，７５）は軽量金属により構成され、
前記カム（７０，７５）の外周に両側が縁部（７１Ａ，７６Ａ）によって縁取られた凹部（７１Ｃ）が設けられ、この凹部（７１Ｃ）に高硬度材料からなる溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）が形成され、
前記カム（７０，７５）の外周面に、他部材（６，８１）と摺動する摺動面と、この摺動面の両側に端にいくほど前記カム（７０，７５）の回転中心に近づくように形成された傾斜面とを備え、
前記摺動面は、前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）で形成され、前記傾斜面は、前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）と、この溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）に接する前記縁部（７１Ａ，７６Ａ）とで形成され、
前記摺動面と前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）側の前記傾斜面とで形成される角部が面取りされたこと、
を特徴とするカムシャフト。
【請求項５】
内燃機関（１００）において機関弁（３，４）を駆動する軽量金属製のカム（７０，７５）の外周に両側が縁部（７１Ａ，７６Ａ）によって縁取られた凹部（７１Ｃ）を設け、
前記凹部（７１Ｃ）に高硬度材料からなる溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）を形成することで、前記カム（７０，７５）の外周面に、他部材（６，８１）と摺動する前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）から形成される摺動面と、この摺動面の両側に端にいくほど前記カム（７０，７５）の回転中心に近づくように前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）及び前記縁部（７１Ａ，７６Ａ）から形成される傾斜面とを設け、
前記摺動面と前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）側の前記傾斜面とで形成される角部を面取りすること、
を特徴とするカムの表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に用いられるカム構造、カムシャフト、及び、カムの表面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の軽量化を目的として、内燃機関を構成する動弁機構のロッカアームの材料としてアルミニウム合金やチタン合金等を用いたものが知られている。このような材料を用い得ると軽量化が可能となる一方、このロッカアームにカム等が当たる面に、十分な硬度が求められる。そこで、アルミニウム合金やチタン合金を用いたロッカアームのカム当たり面に、高硬度金属を溶射することで、摺動面の強度を高める技術が提案された（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平０２−２１１３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、内燃機関を構成する部材に対する軽量化の要求は、ロッカアームに限らず、例えばカムにおいても同様であり、カムの材料としてチタンやチタン合金等を採用することが考えられる。この場合、カムの摺動面において十分な強度を確保するための一つの手法として、上述のように、高硬度金属を溶射する方法が考えられる。ところが、一般に高硬度金属は靱性が低いので、カムの摺動面に高硬度金属を溶射して溶射層を配した場合には、この溶射層の端部の硬度もあわせて向上することが期待される。
そこで本発明は、内燃機関に用いられるカムの軽量化を図るとともに、端部を含めたカムの摺動面全体における強度の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するため、本発明は、内燃機関（１００）において機関弁（３，４）を駆動するカム（７０，７５）を軽量金属により構成し、前記カム（７０，７５）の外周に両側が縁部（７１Ａ，７６Ａ）によって縁取られる凹部（７１Ｃ）を設け、この凹部（７１Ｃ）に高硬度材料からなる溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）を形成し、前記カム（７０，７５）の外周面に、他部材（６，８１）と摺動する摺動面と、この摺動面の両側に端にいくほど前記カム（７０，７５）の回転中心に近づくように形成された傾斜面とを備え、前記摺動面は、前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）で形成され、前記傾斜面は、前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）と、この溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）に接する前記縁部（７１Ａ，７６Ａ）とで形成され、前記摺動面と前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）側の前記傾斜面とで形成される角部を面取りしたこと、を特徴とする。
この構成によれば、カムを軽量金属で構成することで軽量化を図るとともに、カムの外周面に高硬度材料の溶射層を設けることで十分な強度を確保することができる。そして、高硬度材料からなる溶射層は、縁部によって縁取られた凹部に形成されるので、溶射層の端が露出することがなく、溶射層の縁における硬度を高めることができる。さらに、摺動面と溶射層側の傾斜面とで形成される角部が面取りされているので、他部材と接する摺動面においては、他部材に対して溶射層のみが接し、縁部が他部材に接しないようにすることができ、また、溶射層の面取りを施すことで溶射層の強度の向上を図ることができる。
【０００５】
また、上記構成において、前記凹部（７１Ｃ）及び前記縁部（７１Ａ，７６Ａ）は、それぞれ前記カム（７０，７５）の外周に全周にわたって輪状に形成されたものとしてもよい。
この場合、カムの外周に全周にわたって輪状に形成された凹部に溶射層を設けることによって、回転動作するカムが他の部材に接する摺動面の全周にわたって、十分に強度を高めることが可能となる。また、カムの外周面の縁を輪状に残すように凹部を形成すれば、溶射層の側端が輪状の縁部によって縁取られた形状を容易に構成することができ、溶射層の端部における硬度を高めることができる。
【０００６】
さらに、上記構成において、前記角部が丸く面取りされた構成としてもよい。
【０００７】
また、上記課題を解決するため、本発明は、内燃機関（１００）において機関弁（３，４）を駆動するカム（７０，７５）が設けられたカムシャフト（７）において、少なくとも前記カム（７０，７５）は軽量金属により構成され、前記カム（７０，７５）の外周に両側が縁部（７１Ａ，７６Ａ）によって縁取られた凹部（７１Ｃ）が設けられ、この凹部（７１Ｃ）に高硬度材料からなる溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）が形成され、前記カム（７０，７５）の外周面に、他部材（６，８１）と摺動する摺動面と、この摺動面の両側に端にいくほど前記カム（７０，７５）の回転中心に近づくように形成された傾斜面とを備え、前記摺動面は、前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）で形成され、前記傾斜面は、前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）と、この溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）に接する前記縁部（７１Ａ，７６Ａ）とで形成され、前記摺動面と前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）側の前記傾斜面とで形成される角部が面取りされたこと、を特徴とする。
この構成によれば、カムシャフトのうち少なくともカムを軽量金属で構成することで軽量化を図るとともに、カムの外周面に高硬度材料の溶射層を設けることで十分な強度を確保することができる。そして、溶射層は周囲を縁取られた凹部に形成されるので、高硬度材料からなる溶射層の端が露出することがなく、溶射層の縁における硬度を高めることができる。さらに、摺動面と溶射層側の傾斜面とで形成される角部が面取りされているので、他部材と接する摺動面においては、他部材に対して溶射層のみが接し、縁部が他部材に接しないようにすることができ、また、溶射層の面取りを施すことで溶射層の強度の向上を図ることができる。
【０００８】
また、本発明のカムの表面処理方法は、内燃機関（１００）において機関弁（３，４）を駆動する軽量金属製のカム（７０，７５）の外周に両側が縁部（７１Ａ，７６Ａ）によって縁取られた凹部（７１Ｃ）を設け、前記凹部（７１Ｃ）に高硬度材料からなる溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）を形成することで、前記カム（７０，７５）の外周面に、他部材（６，８１）と摺動する前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）から形成される摺動面と、この摺動面の両側に端にいくほど前記カム（７０，７５）の回転中心に近づくように前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）及び前記縁部（７１Ａ，７６Ａ）から形成される傾斜面とを設け、前記摺動面と前記溶射層（７１Ｂ，７６Ｂ）側の前記傾斜面とで形成される角部を面取りすること、を特徴とする。
この方法によれば、カムを軽量金属で構成することで軽量化を図った場合に、カムの外周面に高硬度材料の溶射層を設けることで十分な強度を確保し、かつ、高硬度材料からなる溶射層の縁における硬度を高めることができ、さらに、摺動面と溶射層側の傾斜面とで形成される角部を面取りすることで、他部材と接する摺動面においては、他部材に対して溶射層のみが接し、縁部が他部材に接しないようにすることができ、また、溶射層の面取りを施すことで溶射層の強度の向上を図ることができる。
【０００９】
上記の各構成において、軽量金属としては、アルミニウム合金、マグネシウム合金、純チタン、チタン合金等が挙げられる。このうち、純チタンの具体例としては、JIS1種〜4種の金属チタンが挙げられる。チタン合金の具体例としては、Ti-6Al-4V（通称6-4チタン）、Ti-6 Al-4V  ELI、Ti-3Al-2.5V等の材料や、いわゆる15−3−3−3合金等の高力合金、組成式Ti-5Al-2.5Sn、Ti-6AL-7Nbで表される合金等のチタン−アルミニウム系合金が挙げられる。この他にも、チタン合金として、チタンに加えて亜鉛、アルミニウム、スズ、鉛、窒素、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、クロム、モリブデン等の元素のうち１または複数を含む合金等を用いることができる。
また、溶射層は、高硬度材料を溶射することにより形成され、この高硬度材料としては、アルミナを含むセラミックス、ハイス鋼等を含むステンレス鋼、或いは、超硬金属等が挙げられる。超硬金属とは、例えば、炭化タングステン（ＷＣ、タングステン・カーバイド）にバインダとしてのコバルト（Ｃｏ）を混合して共焼結させた材料（ＷＣ−Ｃｏ）や、ニッケルやクロムを混合した材料（ＷＣ−Ｃo−Ｎi−Ｃｒ，ＷＣ−Ｎi−Ｃｒ）等がある。溶射層を形成する際には、これらの材料のうち一つの材料を単独で溶射してもよいし、複数の材料を混合して溶射してもよい。さらに、溶射層を形成する際の手法としては、プラズマ溶射、アーク溶射、レーザー溶射、フレーム溶射等の各種の溶射方法を用いることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、カムを軽量金属で構成することによって軽量化を図るとともに、カムの外周面全体における強度の向上を図ることができる。
また、回転動作するカムが他の部材に接する摺動面の全周にわたって、十分に強度を高めることが可能となり、溶射層の側端が縁部で縁取られた形状を容易に構成できる。
さらに、摺動面と溶射層側の傾斜面とで形成される角部が面取りされるので、縁部が他部材に接しないようにすることができ、また、溶射層の面取りを施すことで溶射層の強度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、本実施形態における内燃機関１００の一例を示す断面図である。
本実施形態における内燃機関１００は、シリンダブロック１と、シリンダブロック１にヘッドガスケット１０を介して取り付けられるシリンダヘッド２とを備えている。
【００１２】
シリンダブロック１にはシリンダ１１が形成され、シリンダ１１内には上下へ摺動可能に嵌合されるピストン１２が配置され、ピストン１２はシリンダブロック１に回転自在に軸支されるクランクシャフト（図示略）に図示しないコンロッドを介して連接されている。また、シリンダブロック１には、ピストン１２を囲うように、シリンダブロック１を冷却する冷却水を流通させるためのウォータージャケット１３、１４が形成されている。
【００１３】
シリンダヘッド２には、シリンダ１１の上方に燃焼室２０が設けられると共に、燃焼室２０に連通する吸気ポート２１及び排気ポート２２が設けられ、吸気ポート２１は吸気弁３により、排気ポート２２は排気弁４により、後述するように開閉される。内燃機関１００においては、吸気ポート２１から吸入される燃料と空気を混合した混合気が、ピストン１２とシリンダヘッド２との間に形成される燃焼室２０で圧縮され、図示しない点火プラグにより点火されて燃焼することで、この燃焼圧によりピストン１２が下方へ押圧されて、その押圧力によりクランクシャフトを回転駆動させる。また、燃焼後には、排気弁４により排気ポート２２が開かれた状態で、クランクシャフトの回転によりピストン１２が上昇してシリンダヘッド２との間の燃焼室２０を圧縮することにより、排気が燃焼室２０から排気ポート２２へ排出される。
シリンダヘッド２には、この吸気ポート２１及び排気ポート２２を囲うように、シリンダヘッド２を冷却するためのウォータージャケット２３、２４、２５が形成されている。これらのウォータージャケット２３、２４、２５は、シリンダヘッド２内に冷却液を流すための流路となっている。
【００１４】
シリンダヘッド２には、吸気ポート２１を開閉する吸気弁３（機関弁）が、バルブスプリング３ａにより吸気ポート２１を閉鎖する方向（弁閉方向）に付勢されて配置され、排気ポート２２を開閉する排気弁４（機関弁）が、バルブスプリング４ａにより排気ポート２２を閉鎖する方向（弁閉方向）に付勢されて配置されている。
吸気弁３は、丸棒状のステム３０と、ステム３０の先端に一体に形成される略円錐状の傘部３１とを備える。吸気弁３は、吸気ポート２１の途中に突出するようにシリンダヘッド２に嵌着された略円筒状のバルブガイド２６にステム３０を貫通して配置され、バルブガイド２６により摺動自在に支持される。ステム３０の頂部には、バルブスプリング３ａの上部とともに、有底円筒形状のバルブリフタ６（摺動部材）が被せられ、このバルブリフタ６を介してカムシャフト７に当接する。
【００１５】
排気弁４は吸気弁３と同様の丸棒状のステム４０を有し、このステム４０が、排気ポート２２の途中に突出するようにシリンダヘッド２に嵌着された略円筒状のバルブガイド２７にステム４０を貫通して配置され、バルブガイド２７により摺動自在に支持される。ステム４０にはバルブスプリング４ａが配設され、ステム４０の頂部には、後述するロッカアーム８０の端部が当接する。
【００１６】
吸気ポート２１及び排気ポート２２の燃焼室２０側には、それぞれ、円環状のバルブシール２１ａ、２２ａが配置されている。吸気弁３の閉鎖時には吸気弁３の傘部３１の外周縁部とバルブシール２１ａとがシール面を形成することで、吸気ポート２１が確実に閉鎖され、排気弁４の閉鎖時には排気弁４とバルブシール２２ａとがシール面を形成することで、排気ポート２２が確実に閉鎖される。
【００１７】
内燃機関１００は、一本のカムシャフト７で駆動されるユニカム方式の動弁装置５を備え、この動弁装置５によって吸気弁３及び排気弁４を開閉駆動する。
動弁装置５は、吸気弁３の上方のシリンダヘッド２に回転自在に軸支されるカムシャフト７と、カムシャフト７と平行な軸線を有してシリンダヘッド２に固定されるロッカシャフト８を有している。
カムシャフト７は、チェーン伝動機構（図示略）によりクランクシャフトに連結され、クランクシャフトと連動して回転する。カムシャフト７には、略円盤状の吸気カム７０と排気カム７５とが設けられ、吸気カム７０の周面はバルブリフタ６の頂面６１に接し、排気カム７５の周面は、ロッカシャフト８を中心に回動自在に配設されたロッカアーム８０に接している。カムシャフト７が回転すると、吸気カム７０のカムの断面形状（プロフィル）によりバルブリフタ６を介して吸気弁３が上下し、排気カム７５のプロフィルによりロッカアーム８０を介して排気弁４が上下し、適宜のタイミングで吸気ポート２１、排気ポート２２を開放する。
【００１８】
ロッカアーム８０は、ロッカシャフト８により回動自在に支持され、その一端には排気カム７５に転がり接触するローラ８１が設けられ、他端には排気弁４のステム４０の頂部に当接するタペットねじ８２が進退位置を調節可能として羅合されている。ロッカアーム８０は、排気カム７５の回転に伴ってロッカシャフト８を中心として回動し、タペットねじ８２を介して排気弁４を押圧することで、排気弁４を開閉させる。
【００１９】
図２はカムシャフト７の斜視図である。また、図３はカムシャフト７の吸気カム７０及びその近傍の構成を示す図であり、図３Ａは側面図であり、図３Ｂは断面図である。
カムシャフト７は、偏心カムとして構成される吸気カム７０及び排気カム７５が一体に成形された軽量金属製の一体型カムシャフトである。
カムシャフト７を構成する軽量金属としては、アルミニウム合金、マグネシウム合金、純チタン、チタン合金等が挙げられる。このうち、純チタンとしては、例えば、JIS1種〜4種の金属チタンが挙げられる。チタン合金としては、例えば、JIS60種（Ti-6Al-4V、通称6-4チタン）、JIS60E種（Ti-6 Al-4V  ELI）、JIS61種（Ti-3Al-2.5V）や、いわゆる15−3−3−3合金等の高力合金、組成式Ti-5Al-2.5Sn、Ti-6AL-7Nbで表される合金等のチタン−アルミニウム系合金が挙げられる。この他にも、チタン合金として、チタンに加えて亜鉛、アルミニウム、スズ、鉛、窒素、ジルコニウム、バナジウム、ニオブ、クロム、モリブデン等の元素のうち１または複数を含む合金等を用いることができる。
本実施形態では、チタン合金製のカムシャフト７を例に挙げて説明する。
【００２０】
図２に示すように、カムシャフト７には、上述した吸気カム７０及び排気カム７５が軸方向に並べて設けられる。本実施形態の内燃機関１００は、一例として、１気筒４バルブのエンジンであって、一つの吸気カム７０が一つの吸気弁３を駆動し、一つの排気カム７５が一つの排気弁４を駆動する。この構成では、カムシャフト７には２個の吸気カム７０と２個の排気カム７５とが配設される。図２にはカムシャフト７の一部として、１個の吸気カム７０及び１個の排気カム７５を図示する。
【００２１】
図２及び図３Ａに示すように、吸気カム７０の周面７１（摺動面）には溶射層７１Ｂが形成され、この溶射層７１Ｂの両側には縁部７１Ａが接している。縁部７１Ａ及び溶射層７１Ｂは、いずれも吸気カム７０の全周にわたるリング形状となっている。
周面７１の肩部、すなわち周面７１と吸気カム７０の側面に跨る角部は、丸みを持たせて面取りされ、曲面及び斜面が形成されている。このため、周面７１のうちバルブリフタ６の頂面６１に接する部分は、溶射層７１Ｂにより覆われている。
【００２２】
図３Ｂに示すように、周面７１には、予め形成された凹部７１Ｃが形成され、この凹部７１Ｃに溶射層７１Ｂが形成される。溶射層７１Ｂは、高硬度材料を凹部７１Ｃに溶射することで形成される。換言すれば、周面７１には、溶射層７１Ｂを形成する厚み分だけ、予め凹部７１Ｃが掘り込まれている。溶射層７１Ｂの厚みは、例えば０．１〜５．０ｍｍ程度が考えられるが、後述する溶射方法や溶射に用いる高硬度材料の種類によって、好適な厚みとすればよい。
【００２３】
溶射層７１Ｂを構成する高硬度材料としては、例えば、アルミナを含むセラミックス、ハイス鋼等を含むステンレス鋼、或いは、超硬金属等が挙げられる。超硬金属とは、例えば、炭化タングステン（ＷＣ、タングステン・カーバイド）にバインダとしてのコバルト（Ｃｏ）を混合して共焼結させた材料（ＷＣ−Ｃｏ）や、ニッケルやクロムを混合した材料（ＷＣ−Ｃo−Ｎi−Ｃｒ，ＷＣ−Ｎi−Ｃｒ）等がある。溶射層を形成する際には、これらの材料のうち一つの材料を単独で溶射してもよいし、複数の材料を混合して溶射してもよい。また、溶射時には上記列挙した材料のうち一つの材料を単独で溶射してもよいし、複数の材料を混合して溶射してもよい。さらに、具体的な溶射の手法としては、プラズマ溶射、アーク溶射、レーザー溶射、フレーム溶射等の各種の方法が挙げられる。
【００２４】
本実施形態の吸気カム７０において、周面７１の表面を処理するための表面処理方法は、
１．チタン合金製のカムシャフト７に設けられた吸気カム７０の周面７１に、全周にわたって溶射層７１Ｂの厚み分だけ凹部７１Ｃを切削することで、吸気カム７０の母材であるチタン合金の縁部７１Ａによって縁取られる凹部７１Ｃを形成し、
２．凹部７１Ｃ内に高硬度材料を溶射して溶射層７１Ｂを形成し、
３．縁部７１Ａの端を、丸みを持つ形状に面取りする、
という手順で実行される。
溶射層７１Ｂを構成する高硬度材料は、吸気カム７０の母材であるチタン合金よりも硬度が高く、この溶射層７１Ｂをバルブリフタ６の頂面６１と摺動される周面７１に設けることにより、吸気カム７０の材料にチタン合金を採用する場合の強度を、例えば鉄系材料に比べて遜色のない程度に高めることができる。これにより、吸気カム７０の強度を確保しつつ、カムシャフト７の軽量化を図ることができる。
この吸気カム７０の表面処理の工程、及び、高硬度材料からなる溶射層を設けることで得られる効果は、排気カム７５においても同様である。
【００２５】
以上のように、本実施形態の内燃機関１００においては、カムシャフト７の吸気カム７０を軽量金属で構成することで軽量化を図るとともに、吸気カム７０の周面７１に高硬度材料からなる溶射層７１Ｂを設けることで、周面７１の強度を十分に強くすることができる。そして、溶射層７１Ｂは、縁部７１Ａによって縁取られた凹部７１Ｃに形成されるので、溶射層７１Ｂの端は縁部７１Ａにより覆われて露出しない。このため、溶射層７１Ｂの縁における硬度を高めることができる。さらに、縁部７１Ａの端も面取りされているので、溶射層７１Ｂを縁取る縁部７１Ａにおいても、硬度を向上させることができる。これにより、内燃機関１００に用いられる吸気カム７０及びカムシャフト７の軽量化を図るとともに、吸気カム７０の摺動面全体における強度の向上を図ることができる。
【００２６】
また、図２に示す排気カム７５の周面７６（摺動面）にも同様に、全周にわたって溶射層７６Ｂが形成され、溶射層７６Ｂの両側に縁部７６Ａが設けられ、これら縁部７６Ａ及び溶射層７６Ｂは周面７６の全周にわたるリング形状となっている。溶射層７６Ｂは、吸気カム７０における溶射層７１Ｂと同様の材料および方法によって周面７６に形成される。
この溶射層７６Ｂは、図１に示したローラ８１に接触して摺動されるため、周面７１に溶射層７１Ｂを形成したことによる効果と同様の効果を、周面７６においても得ることができる。従って、カムシャフト７の軽量化を図るとともに、ロッカシャフト８と摺動する周面７６においても強度の向上を図ることができる。さらに、溶射層７６Ｂは縁部７６Ａによって縁取られており、溶射層７６Ｂの端を縁部７６Ａによって支持する構成となっているので、溶射層７６Ｂの端部における硬度を高めることができる。加えて、縁部７６Ａの端が、図３Ａ及び図３Ｂに示した縁部７１Ａと同様に丸く面取りされているので、ローラ８１と擦れ合う縁部７６Ａにおいても硬度を高めることができる。
これにより、吸気カム７０に加えて排気カム７５においても軽量化を図ることで、カムシャフト７のより一層の軽量化を図るとともに、ロッカアーム８０のローラ８１と摺動する面の全体における強度の向上を図ることができる。
【００２７】
そして、周面７１においては、周面７１の全周にわたって、幅方向中央に凹部７１Ｃを形成することで、リング状の２本の縁部７１Ａの間に、同じくリング状の溶射層７１Ｂを配した構成を、容易に実現できる。この構成は、上述したように溶射層７１Ｂの側端における硬度を向上させることができる上、バルブリフタ６との摺動面に確実に溶射層７１Ｂを配して硬度を高めることができ、非常に合理的な構成である。このような構成を、凹部７１Ｃを彫り込むことで簡単に形成できることから、カムシャフト７に溶射層７１Ｂを形成する表面処理の工程を簡易にして、工数を削減できるという利点がある。この利点は、周面７６に溶射層７６Ｂを形成する場合についても同様である。
【００２８】
また、周面７１、７６においては、縁部７１Ａ、７６Ａとともに、溶射層７１Ｂ、７６Ｂの端が丸く面取りされている。この構成により、図３Ａに示すように、周面７１、７６が他部材（図３ではバルブリフタ６）と接する摺動面（図３では周面７１）においては、他部材に対して溶射層７１Ｂ、７６Ｂのみが接し、カムシャフト７の母材からなる縁部７１Ａ、７６Ａが他部材に接しないようにすることができ、摺動面全体における強度が高められている。また、溶射層７１Ｂ、７６Ｂの面取りを施すことで溶射層７１Ｂ、７６Ｂにおいても強度の向上を図っている。
しかしながら、高硬度材料からなる溶射層７１Ｂ、７６Ｂを面取りする加工に時間がかかることを考慮して、縁部７１Ａ、７６Ａのみを面取りする構成としてもよい。この場合、周面７１、７６の幅を、摺動する他部材（バルブリフタ６の頂面６１、ロッカアーム８０のローラ８１）よりも幅広として、これら他部材が溶射層７１Ｂ、７６Ｂにのみ接するようにすればよい。この構成では、面取りを行う工程は、溶射により溶射層７１Ｂ、７６Ｂを形成する工程より先に行ってもよいし、溶射の後に行ってもよい。
【００２９】
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明は上記構成に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態においてはカムシャフト７を一体型のカムシャフトとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、吸気カムや排気カムとして機能する複数の板カムとシャフトとを連結した組み立て式のカムシャフトとしてもよい。この場合、少なくとも板カムがチタン合金等の軽量金属製であればよいが、カムシャフト全体が軽量金属製であれば、軽量化の観点からは好ましい。さらに、本実施形態では偏心カムとして構成される吸気カム７０の周面７１及び排気カム７５の周面７６に、溶射層７１Ｂ、７６Ｂを形成した場合を例に挙げて説明したが、本発明は偏心カムに限定されるものではなく、他の形状のカムにおいて他の部材と摺動する摺動面であれば、どのような面でも適用可能である。また、上記実施形態で説明した内燃機関１００のカムシャフト７を、より多数の吸気カム７０及び排気カム７５を備えた構成とした場合、これら複数の吸気カム７０及び排気カム７５の一部、または全ての周面に本発明を適用することが可能であり、その他の細部構成等についても任意に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る内燃機関の一例を示す断面図である。
【図２】カムシャフトの構成を示す斜視図である。
【図３】カムシャフトの要部構成を詳細に示す図であり、図３Ａは吸気カムの側面図、図３Ｂは吸気カムの縦断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
３  吸気弁（機関弁）
４  排気弁（機関弁）
５  動弁装置
６  バルブリフタ
７  カムシャフト
７０  吸気カム（カム）
７１  周面（摺動面）
７１Ａ  縁部
７１Ｂ  溶射層
７１Ｃ  凹部
７５  排気カム（カム）
７６  周面（摺動面）
７６Ａ  縁部
７６Ｂ  溶射層
１００  内燃機関
【図１】
0005162265.tif 000002
【図２】
0005162265.tif 000003
【図３】
0005162265.tif 000004