JP2000220413A - カムシャフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】センサロータとカムとを互いに近接して配設可
能なカムシャフトを得る。 【解決手段】センサロータ４０を、カムシャフトの軸部
３８の軸線に平行な面で２個の部分ロータ４６に分割す
る。カムシャフトの三次元カムの研削時には、センサロ
ータ４０を取り付けない状態で加工を行い、研削終了後
取り付ける。部分ロータ４６のピン穴６０を軸部３８に
突設したピン６４に嵌合させ、部分ロータ４６を相対回
転不能かつ軸方向に移動不能に位置決めした状態で、部
分ロータ４６の両端部にＣ形リングを嵌合させることに
より、センサロータ４０を軸部３８に固定する。三次元
カムの研削時に砥石がセンサロータ４０と干渉すること
がなく、カムシャフトの設計の自由度が向上するととも
に、加工能率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジン用のカムシ
ャフトに関するものであり、特に、回転位相と軸方向変
位との少なくとも一方を検出するためのセンサロータを
備えたカムシャフトに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カムシャフトの中には、回転位相を検出
するためのセンサロータを備えたものがある。また、近
年、例えば特開平１０−４４０１４号公報に記載されて
いるように、カムシャフトのカムが三次元カムとされる
ようになっており、その場合には、センサロータが、カ
ムシャフトの回転位相のみならず、軸方向の変位をも検
出可能なものとされる。カムやセンサロータは研削加工
されるのが普通であるが、一方を研削加工するための砥
石が他方と干渉し、加工し難い、あるいはできない場合
がある。カムが三次元カムである場合には、砥石が傾か
されるため特にセンサロータと干渉し易い。そのため、
カムのプロフィールリフト（軸線からカム表面上の各点
までの距離）やセンサロータの配設位置に制限を受ける
など、設計の自由度が低くなり、あるいは加工能率を犠
牲にせざるを得ない等の問題が生じる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題，課題解決手段および効
果】本発明は、以上の事情を背景とし、カムとセンサロ
ータとが互いに近接して配設される場合でも、支障なく
カムシャフトを製造できるようにすることを課題として
なされたものであり、本発明によって、下記各態様のカ
ムシャフトが得られる。各態様は請求項と同様に、項に
区分し、各項に番号を付し、必要に応じて他の項の番号
を引用する形式で記載する。これは、あくまでも本発明
の理解を容易にするためであり、本明細書に記載の技術
的特徴およびそれらの組合わせが以下の各項に記載のも
のに限定されると解釈されるべきではない。 （１）カムと、回転位相と軸方向変位との少なくとも一
方を検出するためのセンサロータとが、軸部に、互いに
隣接して設けられたカムシャフトであって、前記センサ
ロータが前記軸部とは別体に構成されるとともに、軸線
に平行な分割面により複数の部分ロータに分割され、そ
れら部分ロータが、軸部の取付部に、互いに合わされた
状態で取り付けられたことを特徴とするカムシャフト
（請求項１）。このように、センサロータを複数の部分
ロータから成るものとすれば、カムの研削加工後に、部
分ロータを軸部の取付部に取り付けてセンサロータを構
成することができるため、カムを研削加工する砥石とセ
ンサロータとの干渉をなくすことができる。また、後述
のように、部分ロータを軸部に固定する固定装置を、分
解可能なものとすれば、部分ロータを治具（例えば、カ
ムシャフトの取付部に相当する部分を有し、カムに相当
する部分を有しないもの）に固定して加工した後、分解
し、カムシャフトの取付部に固定することができ、その
場合には、部分ロータの研削加工を行う砥石とカムとの
干渉もなくすことができる。したがって、カムシャフト
の設計の自由度が制限される問題や、加工能率低下の問
題を解消し得る。 （２）前記カムが三次元カムであり、前記センサロータ
が、前記回転位相および前記軸方向変位を検出するため
のものである (1)項に記載のカムシャフト。カムが三次
元カムである場合には、前述のように特に砥石干渉の問
題が生じ易く、本発明が有効である場合が多い。 （３）前記センサロータが２個のカムの間に設けられた
(1)項または (2)項に記載のカムシャフト。センサロー
タが２個のカムの間に設けられる場合は特に干渉が生じ
易い。その上、カムが三次元カムである場合には、２個
のカムを研削する砥石が同じ向きに傾かされるのが普通
であるため、２個のカムの一方の研削時に砥石がセンサ
ロータと干渉する事態が発生し易い。したがって、これ
らの場合に特に本発明が有効である。 （４）前記部分ロータが、分解可能な固定装置により前
記軸部に固定された (1)項ないし (3)項のいずれか１つ
に記載のカムシャフト。部分ロータは軸部に溶接により
固定することも可能であるが、熱歪みを完全に回避する
ことは難しい。分解可能な固定装置により固定すれば、
その問題を解消し得る。また、前述のように、治具上で
センサロータを加工し、後にカムシャフトの軸部に取り
付けることも可能となる。 （５）前記固定装置が、前記部分ロータの前記軸部に対
する相対回転を防止する相対回転防止装置を含む (1)項
ないし (4)項のいずれか１つに記載のカムシャフト。 （６）前記相対回転防止装置が、前記部分ロータの少な
くとも１つと前記軸部とにそれぞれ形成されたキー溝に
嵌合されたキーを含む (5)項に記載のカムシャフト。 （７）前記固定装置が、前記部分ロータの前記軸部に対
する軸方向の相対移動を防止する軸方向移動防止装置を
含む (1)項ないし (6)項のいずれか１つに記載のカムシ
ャフト。 （８）前記軸方向移動防止装置が、前記軸部に、前記セ
ンサロータの幅より僅かに大きい幅で形成された円環状
の位置決め溝を含む (7)項に記載のカムシャフト。セン
サロータの軸方向の移動が円環状溝の両側面により防止
される。円環状溝の形成は容易であるため、安価に目的
を達し得る。 （９）前記固定装置が、前記部分ロータの少なくとも１
つと前記軸部とにそれぞれ形成されたピン穴に丁度嵌合
されたピンを含み、そのピンが、前記部分ロータの前記
軸部に対する相対回転を防止する相対回転防止装置と、
前記軸部に対する軸方向の相対移動を防止する軸方向移
動防止装置とを兼ねる (1)項ないし (4)項のいずれか１
つに記載のカムシャフト。 （１０）前記固定装置が、前記部分ロータの少なくとも
１つを貫通して前記軸部の雌ねじ穴に螺合されるボルト
を含み、そのボルトが、前記部分ロータの前記軸部に対
する相対回転を防止する相対回転防止装置と、前記軸部
に対する軸方向の相対移動を防止する軸方向移動防止装
置と、部分ロータが前記取付部の外周面上において互い
に合わされた状態から互いに離間することを防止する離
間防止装置とを兼ねる (1)項ないし (4)項のいずれか１
つに記載のカムシャフト。 （１１）前記雌ねじ穴が、開口端部にピン穴部を備え、
前記ボルトがそのピン穴部と前記部分ロータの少なくと
も１つを貫通するピン穴とに丁度嵌合するピン部を備え
た(10)項に記載のカムシャフト。ピン部を備えたボルト
は、相対回転防止装置および軸方向移動防止装置の機能
を特に良好に果たす。 （１２）前記固定装置が、前記部分ロータが前記取付部
の外周面上において互いに合わされた状態から互いに離
間することを防止する離間防止装置を含む (1)項ないし
(9)項のいずれか１つに記載のカムシャフト。 （１３）前記離間防止装置が、前記部分ロータの外周面
にそれぞれ形成された円弧状のリング溝に嵌合されたＣ
形リングを含む(12)項に記載のカムシャフト。Ｃ形リン
グをリング溝に嵌合すれば、部分ロータが互いに離間す
ることはＣ形リングにより防止され、Ｃ形リングの脱落
はリング溝の両側壁面により防止されるため、簡単に部
分ロータを一体化することができる。 （１４）前記部分ロータが、前記センサロータが二つ割
りにされた部分である (1)項ないし(13)項のいずれか１
つに記載のカムシャフト。センサロータを三分割以上と
することも可能であるが、二つ割りにすれば軸部の取付
部に取り付け可能となり、安価に目的を達し得る。

【０００４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１において１０は、カム
シャフトの研削加工に使用される三次元研削盤である。
三次元研削盤１０は、ベース１２上にテーブル１４がＺ
軸方向（ベースの長手方向）に移動可能に配設されてい
る。テーブル１４上には、主軸台１６が固定され、主軸
台１６に主軸１８がＣ軸まわりに割出し回転可能に支持
されている。テーブル１４上にはまた、主軸台１６に対
向して心押台２０がＺ軸方向に移動可能に設けられてい
る。さらに、ベース１２上には、砥石台２２が上記Ｚ軸
と直交するＸ軸方向に移動可能に設けられ、砥石台２２
上には、旋回体２４がＺ軸およびＸ軸と直交するＢ軸ま
わりに旋回可能に設けられている。旋回体２４には、揺
動体２６がＢ軸と直交するＡ軸まわりで揺動可能に支持
され、この揺動体２６に砥石軸２８がＡ軸と直交する中
心軸線まわりに回転可能に設けられており、その砥石軸
２８に砥石３０が取り付けられる。カムシャフトは、上
記主軸台１６と心押台２０とにより両側からセンタで支
持されるとともに、図示を省略するケレ（回し金）を介
して主軸１８の回転が伝達される。また、カムシャフト
は図示しない振れ止めによっても支持される。主軸１８
のＣ軸割り出し、砥石台２２のＸ軸移動、旋回体２４の
旋回および揺動体２６の揺動を同期制御することによ
り、カムシャフトの三次元カム３６が砥石３０によって
研削される。なお、図１においてはカムシャフトの図示
が簡略化されており、三次元カム３６も例示として１個
のみ図示されている。

【０００５】本実施形態におけるカムシャフトは、４気
筒エンジンのカムシャフトであり、図２に示すように、
軸部３８と、軸部３８に設けられた複数個の三次元カム
３６（本実施形態の場合、２個で１組の三次元カム３６
が４組）と、それら三次元カム３６に隣接する（本実施
形態の場合、中央の２組の三次元カム３６の間に位置す
る）センサロータ４０等を備えている。センサロータ４
０は、軸部３８とは別体に構成され、軸部３８の取付部
４２に取り付けられる。図２はセンサロータ４０が取り
外された状態のカムシャフトを示すものであり、センサ
ロータ４０の配設位置が二点鎖線で示されている。

【０００６】センサロータ４０は、図３および図４に示
すように、軸部３８の軸線に平行な平面で複数個（本実
施形態の場合２個）に分割された部分ロータ４６から成
り、軸部３８の取付部４２に固定されることにより、軸
部３８，三次元カム３６等と一体的なカムシャフトとし
て構成される。部分ロータ４６は、軸部３８の取付部４
２の外周面に嵌合可能な部分円筒部４８と、部分円筒部
４８の軸方向中央部から半径方向外向きに突出し、軸方
向に平行に延びる軸方向突起５０と、軸方向突起５０と
は周方向の位相を異にする位置から半径方向外向きに突
出し、軸方向に対して傾斜した傾斜突起５２とを備えて
いる。これら軸方向突起５０および傾斜突起５２が、カ
ムシャフトの回転位相および軸方向変位を検出する図示
しないセンサによって検出される被検出部として機能す
る。各部分ロータ４６の部分円筒部４８の側面同士が合
わされて一体的なセンサロータ４０に組み立てられた状
態では、各軸方向突起５０と各傾斜突起５２とが互いに
直径方向に隔たった相対位相となるようにされている。
なお、部分円筒部４８の側面を上記のように単純な平面
とすれば、製造コストを低減させ得るが、軸方向に平行
に延びる段部を備え、互いにかみ合う段付面とすれば、
部分ロータ４６により構成されるセンサロータ４０の一
体性を高めることができる。

【０００７】各部分円筒部４８の内周面には、半径方向
（具体的には、部分円筒部４８の分割面に直角な方向）
にピン穴６０が形成され、センサロータ４０が組み立て
られた状態で各ピン穴６０が軸対称となるようにされて
いる。一方、軸部３８の取付部４２の、互いに直径方向
に隔たった位置には、各ピン穴６０に対応するピン穴６
２がそれぞれ形成されている。これらピン穴６２には、
ピン６４が圧入され、ピン６４の先端部が取付部４２の
外周面から外側に突出する状態で軸部３８に保持され
る。また、各部分円筒部４８の軸方向両端部には、それ
ぞれ円弧状のリング溝７０，７２が形成されており、各
部分円筒部４８のリング溝７０，７２の軸方向位置が一
致させられれば、センサロータ４０の両端部に円環状の
リング溝が形成されることになり、円環状のＣ形リング
７４が嵌合可能となる。

【０００８】センサロータ４０を軸部３８に取り付ける
際には、軸部３８に突設された上記一対のピン６４とセ
ンサロータ４０のピン穴６０とが一致させられた状態で
ピン穴６０がピン６４に嵌合させられる。この時、各部
分円筒部４８の側面同士が合わされるとともに、各リン
グ溝７０，７２が一致させられる。そして、リング溝７
０，７２にＣ形リング７４が嵌合させられることによ
り、部分円筒部４８が互いに離間することが防止され
る。なお、Ｃ形リング７４は、取付状態では弾性的にや
や拡開された状態となり、部分円筒部４８を軸部３８に
向かって締め付ける。また、Ｃ形リング７４は、各リン
グ溝７０，７２の軸方向に隔たった両側面７６，７８お
よび両側面８０，８２により脱落を防止される。上記の
ようにして、センサロータ４０が軸部３８に相対回転不
能かつ軸方向に移動不能に位置決めされた状態で固定さ
れる。なお、ピン穴６０，６２およびピン６４は、一対
の部分ロータ４６の一方に対してのみ設けてもよい。

【０００９】カムシャフトの三次元カム３６の研削加工
の際には、図２に示すように、センサロータ４０が取り
外された状態で三次元研削盤１０の砥石３０により研削
加工が行われる。三次元カム３６の加工方法は、前述の
特開平１０−４４０１４号公報に記載のものと同様であ
り、また、本発明とは直接関連がないため、説明を省略
する。全ての三次元カム３６について研削加工が終了し
た後、センサロータ４０が前述のようにして軸部３８に
位置決めされた状態で固定される。最後に、センサロー
タ４０の研削加工が行われ、カムシャフトが完成する。

【００１０】本実施形態によれば、三次元カムの加工時
にはセンサロータ４０を取り外して作業を行うことがで
き、砥石３０がセンサロータ４０と干渉することを回避
することができる。したがって、幅の広い砥石３０の使
用が可能になり、加工能率が向上するとともに、センサ
ロータと三次元カムとを互いに近接して設けることが可
能となって、設計の自由度が向上する効果も得られる。

【００１１】本実施形態においては、ピン穴６０，６２
およびピン６４とＣ形リング７４とが、センサロータ４
０を軸部３８に固定する分解可能な固定装置を構成して
いる。このように固定装置を分解可能なものとすれば、
センサロータ４０を別の治具に固定して加工を行うこと
も可能となる。例えば、治具を、三次元カム３６を有し
ない取付部４２とほぼ同径の軸状を成し、かつ、ピン穴
６２およびピン６４を備える構成とする。センサロータ
４０を上記実施形態と同様にしてこの治具に固定し、砥
石３０により研削した後、Ｃ形リング７４を外し、部分
ロータ４６とピン６４との嵌合を解く。この加工後の部
分ロータ４６をカムシャフトの取付部４２に固定するこ
とができ、センサロータ４０を研削する際に砥石３０が
三次元カム３６と干渉することもない。したがって、カ
ムシャフトの設計の自由度がさらに向上し、加工能率も
向上する効果が得られる。

【００１２】固定装置を、図５および図６に示す各形態
とすることも可能である。なお、以下図５および図６に
示す実施形態においては、上記図１ないし４に示す実施
形態と異なる部分のみ図示，説明することとし、それ以
外の部分は上記実施形態と同一符号を付して図示，説明
を省略する。図５において、センサロータ４０は、軸方
向に平行な面により２個の部分ロータ１００に分割され
ている。部分ロータ１００は、上記実施形態と同様の軸
方向突起１０２および傾斜突起（図示省略）を備えてい
る。各部分ロータ１００の部分円筒部１０４の内周面に
は、軸方向に延びるキー溝１１０が形成されている。軸
部３８の取付部１２０には、円環状の位置決め溝１２２
が形成され、取付部１２０の隣接する両側の部分より小
径とされている。位置決め溝１２２はセンサロータ４０
より僅かに大きい幅で形成されている。取付部１２０の
外周面には、軸方向に長いキー溝１２４が直径方向に隔
たった２個所に形成され、キー１２６が外周側に突出し
て設けられている。部分円筒部１０４の両端部には、上
記実施形態と同様Ｃ形リング１３０が嵌合可能なリング
溝１３２，１３４が形成されている。

【００１３】センサロータ４０を軸部３８の取付部１２
０に取り付ける際には、各部分ロータ１００が、キー溝
１１０がキー１２６に嵌合可能な位相で位置決め溝１２
２に嵌合され、かつ、部分円筒部１０４の側面同士が合
わされた状態で、リング溝１３２，１３４にＣ形リング
１３０が嵌合される。それによって、部分ロータ１００
が位置決め溝１２２の両側面によって軸方向の移動が阻
止され、キー１２６により相対回転が防止されるととも
に、Ｃ形リング１３０により部分ロータ１００の離間が
防止されて、一体のセンサロータ４０として軸部３８に
固定される。なお、キー溝１１０，１２４およびキー１
２６は、一対の部分ロータ１００の一方に対してのみ設
けてもよい。

【００１４】図６において、センサロータ４０の部分ロ
ータ２００の部分円筒部２０２であって、軸方向突起２
０４および傾斜突起２０６の設けられていない部分（本
実施形態の場合２個所）には、半径方向に貫通するピン
穴２１０が形成されている。部分ロータ２００の側面同
士が合わされた状態では、これらピン穴２１０が互いに
等角度間隔に隔たった４個所（図６にはそのうちの１つ
のみ図示）に位置する状態となるようにされている。一
方、軸部３８の取付部２１２において、センサロータ４
０が取り付けられた状態において上記ピン穴２１０に対
応する位置には、雌ねじ穴２１４が形成されている。雌
ねじ穴２１４は、その開口端部側がピン穴２１０と等し
い径を有するピン穴部２１６とされている。ピン穴２１
０および雌ねじ穴２１４のピン穴部２１６には、ピンボ
ルト２２０のピン部２２２が丁度嵌合可能である。

【００１５】本実施形態において、センサロータ４０を
取付部２１２に取り付ける際には、まず、各ピン穴２１
０と雌ねじ穴２１４との位相が一致するように、各部分
ロータ２００を取付部２１２の外周面に嵌合させる。そ
の状態で、ピンボルト２２０のピン部２２２をピン穴２
１０とピン穴部２１６とに嵌合させれば、部分ロータ２
００が軸部３８に対して軸方向移動不能かつ回転不能に
位置決めされる。ピンボルト２２０の頭部２２６の係合
部に工具を係合させてピンボルト２２０を回転操作し、
先端部２２４を雌ねじ穴２１４に螺合させれば、ピンボ
ルト２２０の頭部２２６により各部分ロータ２００の離
間が防止される状態となる。

【００１６】また、図示は省略するが、固定装置を、例
えばボルトとピンとの組み合わせにより構成することも
可能であり、さらに、上記各実施形態の組み合わせを変
えた形態の固定装置を採用することも可能である。以
上、本発明のいくつかの実施形態を詳細に説明したが、
これは例示に過ぎず、本発明は、前記〔発明が解決しよ
うとする課題，課題解決手段および効果〕の項に記載さ
れた態様を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の
変更、改良を施した形態で実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるカムシャフトを三次
元研削盤とともに示す平面図である。

【図２】上記カムシャフトを示す正面図である。

【図３】上記カムシャフトのセンサロータを示す正面断
面図である。

【図４】上記センサロータを示す側面断面図である。

【図５】本発明の別の実施形態であるカムシャフトのセ
ンサロータを示す正面断面図である。

【図６】本発明のさらに別の実施形態であるカムシャフ
トのセンサロータを示す側面断面図である。

【符号の説明】

３６：三次元カム ３８：軸部 ４０：センサロー
タ ４２：取付部 ４６，１００，２００：部分ロータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G016 AA12 BA25 BA36 CA05 CA13 CA21 CA41 CA44 CA48 CA52 DA01 DA25 FA13 FA39 GA00 3J030 EB09 EC04 EC07

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カムと、回転位相と軸方向変位との少な
   くとも一方を検出するためのセンサロータとが、軸部
   に、互いに隣接して設けられたカムシャフトであって、 前記センサロータが前記軸部とは別体に構成されるとと
   もに、軸線に平行な分割面により複数の部分ロータに分
   割され、それら部分ロータが、軸部の取付部に、互いに
   合わされた状態で取り付けられたことを特徴とするカム
   シャフト。