JP2009092083A - カムシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】切削・研磨等の後加工が不要であり、しかも、軸受の位置決めが不要になるカムシャフトを提供する。
【解決手段】シャフト１２と、シャフト１２を回転可能に支持する軸受２０と、シャフト１２の回転に伴って回転するカムピース１４とを備えるカムシャフト１０であって、軸受２０は、内輪２４と外輪２６との間に転動体２２を保持したものであり、シャフト１２に対して内輪２４が焼嵌め法によって固着されていることを特徴とする、カムシャフト１０。転動体２２は、針状ころであることが好ましい。外輪２６は、二つ割り構造であることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの動弁系に用いられるカムシャフトに関するものである。

一般に、エンジンの動弁系には、カムシャフトが設けられている。このカムシャフトは、シャフト、及び、そのシャフトの回転に伴って回転するカムピースによって構成されている。

図３は、従来のカムシャフト１００の一例を示す断面図である。
図３に示すように、従来のカムシャフト１００では、シャフト１０２に対してジャーナル管１０４が設けられている。このジャーナル管１０４は、シャフト１０２の外周に対して嵌めつけられた後に、シャフト１０２の一部が拡管されることによって固定される。そして、このジャーナル管１０４の外周部に対して軸受が組み付けられることによって、シャフト１０２が軸受によって回転可能な状態で支持される。

図４は、従来のカムシャフト１１０の別の例を示す断面図である。
図４に示すように、従来のカムシャフト１１０では、シャフト１１２の外周部にジャーナル部１１４が形成されている。このジャーナル部１１４は、シャフト１１２に対して切削・研磨等の後加工によって形成されるものである。そして、このジャーナル部１１４に対して軸受が組み付けられることによって、シャフト１１２が軸受によって回転可能な状態で支持される。

特開２００５−９０３４５公報 特開２００１−１２２１４公報 特表２００２−５２５５３３公報

しかし、図３に示す従来のカムシャフト１００では、シャフト１０２の拡管に伴って、ジャーナル管１０４の一部が変形してしまう場合があった。この場合、ジャーナル管１０４に対して軸受を組み付ける際に、ジャーナル管１０４の外径寸法を修正するための切削・研磨等の後加工が必要であった。
また、図４に示す従来のカムシャフト１１０では、ジャーナル部１１４に軸受を組み付けるときに、その軸受の軸方向に対する位置決めが必要であった。

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、その目的は、切削・研磨等の後加工が不要であり、しかも、軸受の位置決めが不要になるカムシャフトを提供することである。

本発明は、シャフトと、前記シャフトを回転可能に支持する軸受と、前記シャフトの回転に伴って回転するカムピースとを備えるカムシャフトであって、前記軸受は、内輪と外輪との間に転動体を保持したものであり、前記シャフトに対して前記内輪が焼嵌め法によって固着されていることを特徴とする、カムシャフトである。

本発明によれば、軸受を構成する内輪が焼嵌め法によってシャフトに対して固着されているために、シャフトの軸方向に対する軸受の位置決めが不要となる。また、内輪が焼嵌め法によって固着されているために、内輪の変形がほとんどなく、内輪の後加工が不要である。

本発明において、軸受に使用される転動体は、針状ころであることが好ましい。転動体として針状ころが使用された軸受（いわゆる「針状ころ軸受」）は、シャフトを安定的に支持できるからである。

本発明において、軸受を構成する外輪は、二つ割り構造であることが好ましい。外輪が二つ割り構造であることによって、外輪の組み付け作業が容易になるからである。

本発明によれば、切削・研磨等の後加工が不要であり、しかも、軸受の位置決めが不要となるカムシャフトを提供することができる。

本発明の実施形態を図１及び図２によって説明する。
図１は、本実施形態に係るカムシャフト１０の斜視図である。図２は、カムシャフト１０の断面図である。

本実施形態のカムシャフト１０は、エンジンバルブを開閉させるための動弁機構の一部を構成するものである。
図１及び図２に示すように、カムシャフト１０は、円筒状のシャフト１２に対して複数のカムピース１４が固着されてなるものである。カムピース１４の外周面は、相手部材である図示しないロッカアームとの摺動面１４Ｆとなっている。エンジンのクランクシャフトが回転すると、ベルト等を介してクランクシャフトと連結されたシャフト１２が回転する。シャフト１２が回転すると、このシャフト１２に対して一体的に固着されたカムピース１４が回転する。カムピース１４が回転すると、カムピース１４の摺動面１４Ｆがロッカアームを押圧する。これにより、シリンダヘッドの上部に設けられたエンジンバルブが所定のタイミングで開閉するようになっている。

シャフト１２は、ＳＴＫＭあるいは合金鋼などの鋼材により形成されている。カムピース１４は、炭素鋼、あるいは、Ｃｒ、Ｖなどを含んだ合金鋼などの鋼材により形成されている。なお、カムピース１４は、これらの鋼材からなる金属粉末を金型内にて加圧成形した後に高温にて焼結した焼結材により形成されてもよい。

シャフト１２の外周には、軸受２０が組み付けられている。以下では、シャフト１２に対する軸受２０の組み付け方法について説明する。

軸受２０は、転動体２２として針状ころが採用されたいわゆる「針状ころ軸受」である。この軸受２０は、リング状に形成された内輪２４および外輪２６を有しており、この内輪２４及び外輪２６の間に転動体２２を保持している。

内輪２４は、シャフト１２に対して焼嵌め法によって固着されている。この焼嵌め法について、以下に説明する。
内輪２４の内径は、シャフト１２の外径と等しいか、あるいはそれよりも若干小さく形成されている。まず、内輪２４を２００℃〜３００℃程度に加熱することによって、内輪２４の体積を膨張させる。これにより、内輪２４の内径が拡大する。次に、内径が拡大した内輪２４に対して、シャフト１２を挿通させる。これにより、シャフト１２の所定位置に対して内輪２４が配置した状態となる。最後に、内輪２４を冷却することによって、内輪２４の体積を縮小させる。これにより、内輪２４の内径がほぼ元の大きさに縮小する。この結果、内輪２４がシャフト１２の所定位置に対して強固に固着される。

このように、シャフト１２に対して内輪２４を焼嵌め法によって固着することによって、内輪２４がシャフト１２の所定位置に強固に固着される。したがって、シャフト１２の軸方向に対する内輪２４の位置決めが不要となる。

また、シャフト１２に対して内輪２４を焼嵌め法によって固着した場合には、従来のようにシャフト１２の拡管によって固着する場合と比較すると、内輪２４の外周面の形状がほとんど変化しないために、内輪２４の形状を修正するための切削・研磨等の後加工が不要となる。

外輪２６及び転動体２２の材料としては、一般的に使用される軸受鋼、例えば、ＳＵＪ２（高炭素クロム軸受鋼鋼材）などを使用することができる。一方、内輪２４の材料としては、２００℃〜３００℃に加熱した場合でも硬度低下、耐摩耗性の低下が少ない材料、例えば、炭素鋼、あるいは、Ｃｒ、Ｖ等を含んだ合金鋼からなる金属粉末を金型内にて加圧成形して高温にて焼結させた焼結材などを使用することができる。

以上、本発明に係るカムシャフトの実施形態について説明したが、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、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、軸受２０が、転動体２２、内輪２４、及び外輪２６によって構成されている例を示したが、これに限定するものではない。軸受２０は、軸受を構成するその他の一般的な部品、例えば、転動体２２の間隔を保持するための保持器や、潤滑剤の漏れや異物の侵入を防ぐためのシールなどを備えていてもよい。
（２）上記実施形態では、軸受２０に用いられる転動体２２が針状ころである例を示したが、これに限定するものではない。転動体２２は、球状ころや円錐ころなど、その他のタイプのものを使用してもよい。
（３）上記実施形態では、外輪２６が二つ割り構造のものである例を示したが、一体の構造のものであってもよい。

カムシャフトの斜視図である。 カムシャフトの断面図である。 従来のカムシャフトの一例を示す断面図である。 従来のカムシャフトの別の例を示す断面図である。

符号の説明

１０…カムシャフト
１２…シャフト
１４…カムピース
２０…軸受
２２…転動体
２４…内輪
２６…外輪

Claims (3)

1. シャフトと、前記シャフトを回転可能に支持する軸受と、前記シャフトの回転に伴って回転するカムピースとを備えるカムシャフトであって、
   前記軸受は、内輪と外輪との間に転動体を保持したものであり、
   前記シャフトに対して前記内輪が焼嵌め法によって固着されていることを特徴とする、カムシャフト。
2. 請求項１に記載のカムシャフトであって、
   前記転動体は、針状ころであることを特徴とする、カムシャフト。
3. 請求項１または請求項２に記載のカムシャフトであって、
   前記外輪が二つ割り構造であることを特徴とする、カムシャフト。

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