JP2015218587A - カムシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】複数のサブアッシー５０が連結されたカムシャフトにおいて、その内部からその外部に潤滑油を好適に供給することのできるカムシャフトを提供する。
【解決手段】サブアッシー５０は、カムロブ部１０およびシャフト部２０を備える。シャフト部２０は、軸方向に貫通孔２２が形成された中空円柱状の部材であり、貫通孔２２は、径Ｌ１の小径側孔２２ａと、径Ｌ２（＞Ｌ１）の大径側孔２２ｂとからなる。小径側孔２２ａが形成される側には嵌合部３０が形成される。嵌合部３０の軸方向の長さＬ４は、大径側孔２２ｂの軸方向の長さＬ５よりも短い。１のサブアッシー５０の大径側孔２２ｂに、別のサブアッシー５０の嵌合部３０を嵌め込むことで、カムシャフトを形成する。１のサブアッシー５０の大径側孔２２ｂのうち別のサブアッシー５０の嵌合部３０が嵌め込まれない部分に、大径側孔２２ｂを外部に連通させる連通孔４０が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のサブアッシーが連結されたカムシャフトに関する。

たとえば特許文献１には、カムロブを備えたサブアッシー（インプットサブアッシー）を複数連結したカムシャフトが提案されている。ここで、サブアッシーを構成するシャフト部分は中空円柱状の部材であるが、サブアッシー同士を連結する部分である偏心ピンは中空構造となっていない（図９）。

特開２００９−０８５１５３号公報

ところで、カムシャフトは、軸受部等を有し、軸受部等には潤滑油を供給する必要がある。このため、カムシャフトは、内部に潤滑油の流通経路を形成するために中空構造とされることが多い。しかし、上記カムシャフトの場合、サブアッシー同士を連結する部分が中空構造ではないため、カムシャフトの内部に潤滑油の流通経路を設けることができない。このため、潤滑油を供給する装置を別途設ける必要がある。

本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数のサブアッシーが連結されたカムシャフトにおいて、その内部からその外部に潤滑油を好適に供給することのできるカムシャフトを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
技術的思想１：シャフト部およびカムロブ部を備えるサブアッシーを複数備え、前記サブアッシーには、当該サブアッシーの軸方向に延びる貫通孔が形成され、前記貫通孔は、前記軸方向の一方の端部側の径が他方の端部側の径よりも小さく、１のサブアッシーの前記貫通孔のうち前記他方の端部側に、別のサブアッシーの前記一方の端部側である嵌合部が嵌め込まれることで、前記１のサブアッシーと前記別のサブアッシーとが連結されており、互いに連結されたサブアッシーのそれぞれの前記貫通孔は、隣接するサブアッシーの一方から他方へと潤滑油を供給するための油通路となっており、前記１のサブアッシーの外周面のうち嵌合部に対応する部分と前記別のサブアッシーの前記嵌合部が挿入される部分との間の部分に、前記貫通孔に連通する連通孔が形成されているカムシャフト。

上記構成では、サブアッシーに貫通孔が形成されているため、別のサブアッシーの嵌合部が１のサブアッシーの貫通孔に嵌め込まれることで１のサブアッシーと別のサブアッシーとが連結されて構成されるカムシャフトにおいても、その軸方向には貫通孔が形成されていることとなる。そして、この貫通孔を、隣接するサブアッシーの一方から他方へと潤滑油を供給する油通路とすることができる。

ただし、別のサブアッシーの嵌合部が１のサブアッシーの貫通孔に嵌め込まれる構成の場合、１のサブアッシーにおいて別のサブアッシーの嵌合部が嵌め込まれた部分や、１のサブアッシーの嵌合部に対応する部分については、油通路の断面積が小さくなる。このため、静圧を大きくすることが困難となり、ひいては連通孔を介して外部に流出する潤滑油の圧力が低下して潤滑油の供給が不安定となるおそれがある。この点、上記構成では、別のサブアッシーの前記嵌合部が挿入される部分と１のサブアッシーの嵌合部に対応する部分との間の部分に連通孔を形成するために、油通路の断面積が大きい部分に連通孔を形成することができる。このため、静圧を大きくすることが容易となり、ひいては連通孔を介して外部に安定して潤滑油を供給することができる。

第１の実施形態にかかるサブアッシーの断面構成を示す断面図。 同実施形態にかかるカムシャフトの断面構成を示す断面図。 第２の実施形態にかかるサブアッシーの断面構成を示す断面図。

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態にかかるカムシャフトについて、図面を参照しつつ説明する。
図１に、本実施形態にかかるカムシャフトを構成するサブアッシー５０の断面構成を示す。図示されるように、サブアッシー５０は、カムロブ部１０とシャフト部２０とを備える。カムロブ部１０は、車載内燃機関（図示略）の吸気バルブや排気バルブ（機関バルブ）を駆動する。すなわち、カムロブ部１０は、カムノーズ１０ａを備え、カムノーズ１０ａまたはその周辺部が機関バルブを開閉させる部材に接触することで、機関バルブを開弁させ、カムノーズ１０ａまたはその周辺部が機関バルブを開閉させる部材に接触しなくなることで、機関バルブを閉弁させる。

シャフト部２０は、貫通孔２２を備える中空円筒状の部材である。詳しくは、シャフト部２０は、嵌合部３０、ベース部３２，および軸受部３６を備えている。ベース部３２は、カムロブ部１０に嵌め込まれる部分である。軸受部３６は、カムシャフトの軸受を形成する部分である。

サブアッシー５０は、上記カムロブ部１０を加熱した状態で、カムロブ部１０の図示しない挿入孔にシャフト部２０を挿入することで、シャフト部２０に２個のカムロブ部１０を焼き嵌めしたものである。

上記嵌合部３０とベース部３２との間には段差部３２ａが形成され、嵌合部３０の外径よりもベース部３２の外径の方が大きくなっている。また、ベース部３２の外径よりも軸受部３６の外径の方が大きくなっている。

上記貫通孔２２は、嵌合部３０側の小径側孔２２ａと、嵌合部３０とは逆側の端部側の大径側孔２２ｂとからなり、小径側孔２２ａの径Ｌ１よりも大径側孔２２ｂの径Ｌ２の方が大きくなっている。すなわち、貫通孔２２は、径が１段階で変化する。そして、軸受部３６には、外部と大径側孔２２ｂとを連通させる連通孔４０が形成されている。詳しくは、連通孔４０は、サブアッシー５０の外周においてカムノーズ１０ａが配置される側とは位相を１８０°ずらして形成されている。

上記嵌合部３０の径Ｌ３は、大径側孔２２ｂの径Ｌ２よりもわずかに大きくなっている。これは、１のサブアッシー５０の大径側孔２２ｂに別のサブアッシー５０の嵌合部３０を嵌め込むことでこれらを強固に連結させるための設定である。また、サブアッシー５０の嵌合部３０の軸方向の長さＬ４は、大径側孔２２ｂの軸方向の長さＬ５よりも短くなっている。

図２に、本実施形態にかかるカムシャフトの断面構成を示す。図２に示すように、カムシャフトは、図中、隣接する一対のサブアッシー５０に着目すると、左側のサブアッシー５０の大径側孔２２ｂに隣接する右側のサブアッシー５０の嵌合部３０が嵌め込まれて形成されている。この際、サブアッシー５０同士で、カムノーズ１０ａのカムシャフトにおける回転位相をずらすことで、気筒毎の機関バルブの開閉タイミングに適した位相にカムノーズ１０ａが配置される。

また、互いに連結された複数のサブアッシー５０の貫通孔２２同士は互いに連通し、カムシャフトの内部における１つの油通路を形成する。特に、本実施形態では、大径側孔２２ｂの軸方向の長さＬ５を嵌合部３０の軸方向の長さＬ４よりも長くしたために、大径側孔２２ｂに小径側孔２２ａとの境界側まで隣接するサブアッシー５０の嵌合部３０が嵌め込まれることはない。このため、各サブアッシー５０の貫通孔２２は、嵌合部３０が嵌め込まれた後であっても、その径が大径側孔２２ｂの径Ｌ２となる部分を残すものとなる。そして、図示されるように、この部分が、連通孔４０を介してサブアッシー５０の外部と連通している。

次に、本実施形態の作用を説明する。
カムシャフトが内燃機関に搭載されて回転駆動されるとき、たとえば機関駆動式のポンプ等によって、潤滑油がカムシャフトの図の右および左の一方から貫通孔２２に供給される。これにより、潤滑油は、貫通孔２２を、図の右および左の一方から他方に流動する。ここで、本実施形態では、複数のサブアッシー５０を連結するに際して、１のサブアッシー５０の貫通孔２２に別のサブアッシー５０の嵌合部３０を嵌め込むために、１本の円筒状部材にてカムシャフトを構成する場合と比較すると、油通路の流路断面積が小さくなりやすい。事実、図２において、１のサブアッシー５０の大径側孔２２ｂの大部分に嵌合部３０が嵌め込まれる結果、その部分の流路断面積は、小径側孔２２ａの径Ｌ１となる。そして、１本の円筒状部材にてカムシャフトを構成する場合と比較して油通路の流路断面積が小さくなる場合、１本の円筒状部材にてカムシャフトを構成する場合よりも、油通路内の動圧は上昇し、静圧は低下する。一方、連通孔４０から軸受部３６に潤滑油を安定して供給するためには、貫通孔２２のうち連通孔４０付近の静圧を確保する必要がある。したがって、サブアッシー５０を連結させる場合には、１本の円筒状部材にてカムシャフトを構成する場合よりも、連通孔４０から軸受部３６への潤滑油の供給が不安定となるおそれがある。

これに対し、本実施形態では、大径側孔２２ｂの長さＬ５を嵌合部３０の長さＬ４よりも長くすることで、油通路の径が大径側孔２２ｂの径Ｌ２となる部分を確保する。その場合、この部分では、小径側孔２２ａの部分と比較すると、潤滑油の動圧が低下する一方、静圧は上昇する。このため、その部分から連通孔４０を介して軸受部３６に潤滑油を供給することで、軸受部３６に潤滑油を安定して供給することができる。

以上説明した本実施形態によれば、上記の作用効果に加えてさらに以下に記載する作用効果が得られるようになる。
（１）カムシャフトを、複数のサブアッシー５０を連結することで形成した。この場合、カムロブ部１０およびシャフト部２０を連結させたサブアッシー５０において、カムロブ部１０の研削加工を行うことができる。このため、カムシャフトにカムロブを組み付けた後に研削加工を行う場合と比較して、研削設備を簡素化することができる。

また、吸気バルブや排気バルブを１つの気筒に複数備えるものにおいて、ボアピッチ（吸気バルブ間の間隔、排気バルブ間の間隔）とカムプロフィールが同一で、気筒数が相違する内燃機関同士で、サブアッシー５０を共有することができる。これにより、複数の内燃機関を製造する際に部品を共有化することができることから、製造コストの低減効果が得られる。

なお、ボアピッチが同一でカムプロフィールが相違する内燃機関同士であっても、シャフト部２０を共有することによる製造コストの低減効果を得ることはできる。
（２）連通孔４０を、カムノーズ１０ａとは位相が１８０°ずれた位置に設けた。これにより、軸受部３６に最も力が加わる部分に集中的に潤滑油を供給することができる。すなわち、カムノーズ１０ａが機関バルブを開閉させる部材に接触することで機関バルブのリフト量が最大となることから、カムロブ部１０と機関バルブを開閉させる部材との間に最も力が加わるのは、カムノーズ１０ａが機関バルブを開閉させる部材に接触するときとなる。そしてこのときには、軸受部３６のうちカムノーズ１０ａと位相が１８０°ずれた位置がカムキャップ（図示略）から最も大きい力を受けることとなる。したがって、このときに上記最も大きい力を受ける部分に潤滑油を確実に供給することが望ましい。これに対し、本実施形態では、軸受部３６のうち最も力がかかりやすい部分に連通孔４０を設けることで、最も力を受ける部分に潤滑油を確実に供給することができる。

＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図３に、本実施形態にかかるサブアッシー５０ａを示す。なお、図３において、図１に示した部材に対応する部材については、便宜上、同一の符号を付している。
図３に示すように、本実施形態にかかるサブアッシー５０ａは、カムロブ部１０とシャフト部２０とが一体的に形成されている。これは、サブアッシー５０ａを構成する素材を冷鍛成型することで実現したものである。この場合、カムロブ部１０とシャフト部２０とを別々に形成した場合に必要となるカムロブ部１０とシャフト部２０との組み付け工程を削除することができる。また、冷鍛成型をする場合、精度を確保しやすいことから、成型後に精度確保のための２次的な加工を省くことが容易となる。

ちなみに、本実施形態では、サブアッシー５０ａを連結することでカムシャフトを構成するため、冷鍛成型の対象が、カムシャフトよりも小さいサブアッシー５０ａとなる。このため、冷鍛成型する装置として大型の装置が要求されることもない。

＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・貫通孔２２を流動する潤滑油の供給対象としては、軸受部３６に限らない。たとえば、カムノーズ１０ａが接触することで機関バルブを開閉する部材とカムロブ部１０との間であってもよい。

・サブアッシー５０に形成されるカムロブ部１０は、２個に限らず、任意の複数または単数であってよい。
・嵌合部３０は、外周の径が一定となるものに限らず、たとえば端部に行くほど径が小さくなるものであってもよい。この場合、図１に示した貫通孔２２の径を、図中右側から左側に行くほど小さくする。この場合であっても、連通孔４０を、外周面のうち、別のサブアッシー５０の嵌合部３０が挿入される部分と自身の嵌合部３０との間の部分に形成することで、連通孔４０と貫通孔２２との接触する箇所における貫通孔２２の径を大きくすることができることから、上記実施形態と同様の作用効果を奏すると考えられる。

・連通孔４０としては、カムノーズ１０ａとの位相差が１８０度となるものに限らない。たとえば、カムノーズ１０ａとの位相差が１８０度となる点を挟む一対の箇所に一対の連通孔４０を設けてもよい。

・上記第１の実施形態において、カムロブ部１０をシャフト部２０に組み付けるに際し、焼き嵌めを用いる代わりに、冷やし嵌め等を用いてもよい。また、第２の実施形態において、サブアッシー５０ａを冷鍛成形する代わりに鋳造成形してもよい。

１０…カムロブ部、１０ａ…カムノーズ、２０…シャフト部、２２…貫通孔、２２ａ…小径側孔、２２ｂ…大径側孔、３０…嵌合部、３２…ベース部、３２ａ…段差部、３６…軸受部、４０…連通孔、５０，５０ａ…サブアッシー。

Claims (1)

1. シャフト部およびカムロブ部を備えるサブアッシーを複数備え、
   前記サブアッシーには、当該サブアッシーの軸方向に延びる貫通孔が形成され、
   前記貫通孔は、前記軸方向の一方の端部側の径が他方の端部側の径よりも小さく、
   １のサブアッシーの前記貫通孔のうち前記他方の端部側に、別のサブアッシーの前記一方の端部側である嵌合部が嵌め込まれることで、前記１のサブアッシーと前記別のサブアッシーとが連結されており、
   互いに連結されたサブアッシーのそれぞれの前記貫通孔は、隣接するサブアッシーの一方から他方へと潤滑油を供給するための油通路となっており、
   前記１のサブアッシーの外周面のうち嵌合部に対応する部分と前記別のサブアッシーの前記嵌合部が挿入される部分との間の部分に、前記貫通孔に連通する連通孔が形成されているカムシャフト。