JP2018178824A - カムシャフト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】組立カムシャフトの転がり軸受の位置決めを、シリンダヘッドへの組付けに際して自動的に行い得るようにして、作業者の負担、工数の低下を図ることにある。
【解決手段】組立カムシャフト１０は、シャフト１２に複数のカム駒１４が嵌入固定されると共に、この複数のカム駒１４間に転がり軸受１６が嵌入されてが構成される。この組立カムシャフト１０の転がり軸受１６がシリンダヘッド１８に固定されてカムシャフト装置が構成される。そして、転がり軸受１６の外輪２４の外周面３０と、シリンダヘッド１８の内周面３２に傾斜面Ｋが形成されている。更に、外輪２４の右端部には係止突起（固定用の段差）３６が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、カムシャフト装置に関する。特に、組立カムシャフトの転がり軸受を位置決めしてシリンダヘッドに組付けることのできるカムシャフト装置に関する。

エンジンに備えられるカムシャフト装置として、最近、組立カムシャフトが提案されている。組立カムシャフトは、シャフトに複数のカム駒が嵌入固定されると共に、この複数のカム駒間にカムシャフトを支承する転がり軸受が嵌入される構成である。そして、組立カムシャフトの転がり軸受の外輪がエンジンのシリンダヘッドに固定されて、カムシャフト装置が構成される。

組立カムシャフトは、カムシャフトを転がり軸受でシリンダヘッドに支承するものであるため、通常のメタルブッシュ軸受に比べ摩擦係数が低い。これにより、エンジンの燃費向上を図ることができる。

ところで、組立カムシャフトにおいては、転がり軸受はカムシャフトに対し軸方向に相対移動可能とされているため、シリンダヘッドに位置決めして取付ける必要がある。この種、カムシャフトに取付ける転がり軸受の位置決めする方策の提案としては、下記特許文献１がある。

特許文献１による位置決め方策は、カム駒を取付けるカム軸と、転がり軸受を取付ける軸受軸とを別として、両軸を軸方向に嵌合構成とし、軸受軸を両側からカム軸により挟んで、転がり軸受の位置決めを行うものである。

特開２０１１−２５２４４４号公報

しかしながら、上述した位置決め方策にあっては、転がり軸受付のカムシャフトをシリンダヘッドに取付ける際に、転がり軸受とシリンダヘッドとの位置決めが難しいため、作業者の負担、工数が増加する問題があった。

而して、本発明は、上述した問題を解決するために創案されたものであって、本発明が解決しようとする課題は、組立カムシャフトの転がり軸受の位置決めをシリンダヘッドへの組付けに際して自動的に行い得るようにして、作業者の負担、工数の低下を図ることにある。

より詳細には、転がり軸受の外輪とシリンダヘッドとの接触面を傾斜面とすることにより、転がり軸受けのシリンダヘッドへの組付けに際して、傾斜面により自動的に位置決めがなされることにある。

上記課題を解決するため、本発明は次の手段をとる。

本発明の第１の発明は、シャフトに複数のカム駒が嵌入固定されると共に、該複数のカム駒間に転がり軸受が嵌入されて組立カムシャフトが構成され、前記転がり軸受の外輪がシリンダヘッドに固定されるカムシャフト装置であって、前記転がり軸受の外輪の外周面と、前記シリンダヘッドの内周面に、前記組立カムシャフトの中心線方向に対して傾斜する傾斜面が形成されていると共に、前記外輪と前記シリンダヘッドに形成される傾斜面のどちらか一方に、該傾斜面による傾斜移動を阻止する固定用の段差が形成されているカムシャフト装置である。

上記第１の発明によれば、組立カムシャフトの転がり軸受をシリンダヘッドに組み付ける際、転がり軸受の外輪をシリンダヘッドにあてがって、カムシャフトキャップにより締付けて組付ける。この際、転がり軸受の外輪の外周面と、シリンダヘッドの内周面に、傾斜面が形成されているので、カムシャフトキャップの締付けにより、転がり軸受はシリンダヘッドの傾斜面に沿って自動的に位置決め方向に移動していく。そして、この位置決め方向の移動は、傾斜移動を阻止する固定用の段差に当接して阻止されるまで行われ、その位置で位置決めされる。この第１の発明によれば、このようにしてカムシャフトキャップの締付け時に自動的に位置決めが行われるので、位置決めのための作業者の負担はかからなく、工数の増加も伴わない。

本発明の第２の発明は、シャフトに複数のカム駒が嵌入固定されると共に、該複数のカム駒間に転がり軸受が嵌入されて組立カムシャフトが構成され、前記転がり軸受の外輪がシリンダヘッドに固定されるカムシャフト装置であって、前記転がり軸受の外輪の外周面と、前記シリンダヘッドの内周面との合わせ面は、前記組立カムシャフトの中心線方向の断面で見て、一方の合わせ面から他方の合わせ面に対して山形状の合わせ面として形成されているカムシャフト装置である。

上記第２の発明の場合も、組立カムシャフトの転がり軸受をシリンダヘッドに組み付ける際、転がり軸受の外輪をシリンダヘッドにあてがって、カムシャフトキャップにより締付けることにより組付けられる。この際、転がり軸受の外輪の外周面と、シリンダヘッドの内周面との合わせ面は、山形状の合わせ面として形成されているので、カムシャフトキャップの締付けにより、転がり軸受はシリンダヘッドの山形状の合わせ面に合うように自動的に移動していく。そして、この移動は、山形状の合わせ面が一致するまで行われ、その位置で位置決めされる。この第２の発明においても、第１の発明と同様に、カムシャフトキャップの締付け時に自動的に位置決めが行われるので、位置決めのための作業者の負担はかからなく、工数の増加も伴わない。

なお、第２の発明の場合には、上述した第１の発明のように、傾斜移動を阻止する固定用の段差を形成する必要がない。すなわち。山形状の合わせ面の頂点位置を位置決め位置として設定することにより、固定用の段差を設ける必要がない。

本発明の第３の発明は、上述した第２の発明のカムシャフト装置であって、前記山形状の合わせ面は円弧形状又は三角形状であるカムシャフト装置である。

上記第３の発明によれば、山形状の合わせ面は円弧形状又は三角形状であるので、比較的簡単に形成することができる。

上述した手段の本発明によれば、組立カムシャフトの転がり軸受の位置決めをシリンダヘッドへの組付けに際して自動的に行い得ることができて、作業者の負担、工数の低下を図ることができる。より詳細には、転がり軸受の外輪とシリンダヘッドとの接触面を傾斜面とすることにより、転がり軸受けのシリンダヘッドへの組付けに際して、傾斜面により自動的に位置決めをすることができる。

組立カムシャフトの概念を示す斜視図である。 第１実施形態のカムシャフト装置を示し、位置決め前の状態を示す断面図である。 同第１実施形態の位置決め後の状態を示す断面図である。 第２実施形態のカムシャフト装置を示し、位置決め前の状態を示す断面図である。 同第２実施形態の位置決め後の状態を示す断面図である。 第３実施形態のカムシャフト装置を示す、位置決め前の状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、実施形態の説明において、カム駒１４が装着されていない状態のシャフトを単にシャフト１２と称し、カム駒１４が装着されている状態のシャフトをカムシャフト１２と称している。

先ず、図１に基づいて、組立カムシャフトの概念構成を説明する。組立カムシャフト１０は、シャフト１２と、カム駒１４と、転がり軸受１６とから構成される。その組立は、シャフト１２の端部１２Ａからカム駒１４Ａ、転がり軸受１６、カム駒１４Ｂの順で嵌入される。この嵌入において、カム駒１４Ａ，１４Ｂは圧入焼嵌め等によりカムシャフト１２の所定の軸方向位置に固定される。転がり軸受１６はカムシャフト１２に摺動移動可能な状態で嵌め込まれる。したがって、転がり軸受１６を位置決めすることが必要とされる。なお、カムシャフト１２自体のシリンダヘッド１８（図１には不図示）に対する軸方向の位置決めは、カムシャフト１２をシリンダヘッド１８に装備する際に、通常の位置決め手段で位置決めされる。本実施形態は組立カムシャフト１０をシリンダヘッド１８に組み込む際に、転がり軸受１６が自動的に位置決めがなされる構成を取りものである。その各実施形態を以下に説明する。

〔第１実施形態〕
第１実施形態は、図２及び図３に示される。図２は組立カムシャフト１０がシリンダヘッド１８に組み込まれる前の状態で、転がり軸受１６が位置決めされる前の状態を示す。図３は組立カムシャフト１０がシリンダヘッド１８に組み込まれた後の位置決めされた状態を示す。組立カムシャフト１０のシリンダヘッド１８への組み込みは、カムシャフトキャップ２０をシリンダヘッド１８にボルト等の締結具により締付けることにより行われる。転がり軸受１６はシリンダヘッド１８とカムシャフトキャップ２０により包囲されることにより取付けられる。

本実施形態の転がり軸受１６は、針状ころ２２が用いられており、針状ころ２２の外側に外輪２４が配設され、内側に内輪２６が配設されて構成される。本実施形態では、内輪２６はカムシャフト１２の外周面が兼用されて構成されている。したがって、本実施形態の転がり軸受１６は、針状ころ２２とカムシャフト１２の外周面との間でカムシャフト１２の軸方向に摺動移動可能とされている。

転がり軸受１６を包囲するシリンダヘッド１８と、カムシャフトキャップ２０は、その内周面が転がり軸受１６の外周面を半割した半割形態として形成されている。この半割形態のシリンダヘッド１８とカムシャフトキャップ２０により転がり軸受１６の外輪２４を締め付けることにより、転がり軸受１６はシリンダヘッド１８に固定される。本実施形態は、この固定の際に、転がり軸受１６をシリンダヘッド１８に対して自動的に位置決めするものであり、これにより、転がり軸受１６とカム駒１４間の位置決めもされるものである。その構成は、以下の通りである。

転がり軸受１６の外輪２４の外周面３０と、シリンダヘッド１８の内周面３２、及びカムシャフトキャップ２０の内周面３４に、対応する傾斜面Ｋが形成されている。外輪２４の外周面３０に形成される傾斜面Ｋは、図２で見て、左側から右側に向けて小径化する傾斜面Ｋとされている。この傾斜面Ｋは、カムシャフト１２の軸線Ｘ方向の断面で見て、直線形状として形成されている。シリンダヘッド１８の内周面３２の傾斜面Ｋは、外輪２４の外周面３０傾斜に対応した傾斜として形成されており、図２で見て、左側から右側に向けて右上がり傾斜として形成されている。カムシャフトキャップ２０の内周面３４の傾斜面Ｋも、外輪２４の外周面３０の傾斜に対応した傾斜として形成されており、図２で見て、左側から右側に向けて右下がり傾斜として形成されている。

なお、外輪２４の外周面３０、シリンダヘッド１８の内周面３２、及びカムシャフトキャップ２０の内周面３４に形成する傾斜面Ｋの傾斜角度は、構成材質等に応じて適宜設定される。しかし、カムシャフトキャップ２０の締め付け作用時に、外輪２４の傾斜面Ｋと、シリンダヘッド１８の傾斜面Ｋ及びカムシャフトキャップ２０の傾斜面Ｋが滑り移動することができる角度とされることが必要とされる。

外輪２４の外周面３０の、図２で見て、右端部には径方向外方に突出する係止突起３６が形成されている。この係止突起３６は、外輪２４がシリンダヘッド１８及びカムシャフトキャップ２０に対して傾斜面Ｋに沿って移動した際における移動を阻止する。すなわち。シリンダヘッド１８に対する転がり軸受１６の位置決めを行う。したがって、この本実施形態の係止突起３６が本発明の固定用の段差に相当する。

なお、係止突起３６は、本実施形態では、円周状に形成されているが、円周状の数カ所に設けられるものであってもよく、最低限、円周状の１個所に設けられておればよい。

次に、上記実施形態の位置決め作用を説明する。予め、図１に示す組立カムシャフト１０を組立てる。この組立カムシャフト１０をエンジンのシリンダヘッド１８に載置して、カムシャフトキャップ２０により締付けることにより、シリンダヘッド１８に取付けられる。

図２は、このカムシャフトキャップ２０の締付けにおいて、シリンダヘッド１８及びカムシャフトキャップ２０の設定位置に対して、組立カムシャフト１０に組込まれた転がり軸受１６の位置がずれている場合を示す。かかる場合には、カムシャフトキャップ２０のＡ方向の締付けにより、転がり軸受１６は、外輪２４の外周面３０と対向するシリンダヘッド１８の内周面３２及びカムシャフトキャップ２０の内周面３４の傾斜面Ｋの作用によりＢ方向に移動する。この転がり軸受１６の移動は、組立カムシャフト１０のカムシャフト１２上を、針状ころ２２が軸方向に摺動移動することにより行われる。

カムシャフトキャップ２０のＡ方向の締付けによる転がり軸受１６の移動は、図３に示すように、転がり軸受１６の外輪２４の右端の係止突起３６の作用により阻止される。すなわち、係止突起３６がシリンダヘッド１８及びカムシャフトキャップ２０の右壁１８ａ，２０ａに当接することにより、移動が阻止される。この阻止された位置が、シリンダヘッド１８に対する転がり軸受１６の位置決め位置状態である。この状態では、通常、転がり軸受１６の位置は両側のカム駒１４Ａと１４Ｂの中間位置とされている。カム駒１４の位置は、前述したように、組立シャフト１０をシリンダヘッド１８に装備する際に通常の手段により位置決めされる。

以上のように、上述した第１実施形態によれば、傾斜面Ｋの作用と、係止突起の阻止作用により、カムシャフトキャップ２０をシリンダヘッド１８に締付ける際に、転がり軸受１６のシリンダヘッド１８に対する位置決めを自動的に行うことができる。これにより、位置決めのための作業者の負担はかからなく、工数の増加も伴わない。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は図４及び図５に示される。図４は前述した第１実施形態の図２に対応する位置決め前の状態を示す。図５は同様に第１実施形態の図３に対応する位置決め後の状態を示す。なお、第２実施形態において、前述した第１実施形態と実質的に同じ構成部分については、同じ符号を付すことにより詳細説明を省略することがある。

第２実施形態は、転がり軸受１６と、シリンダヘッド１８及びカムシャフトキャップ２０との合わせ面Ｓの形状を山形状Ｍとしたものである。具体的には、この山形状Ｍを、第２実施形態の場合は、三角形状ＭＡとしたものである。詳細には、転がり軸受１６の外周面３０を、その軸線Ｘ方向の中央部を径方向外方に膨らませた三角形状ＭＡに形成し、シリンダヘッド１８の内周面３２及びカムシャフトキャップ２０の内周面３４の合わせ面Ｓを、その対応する三角形状としたものである。

第２実施形態の位置決め作用も、上述したように合わせ面Ｓが三角形状ＭＡの山形状Ｍとされていることにより、上述した第１実施形態の場合と同様にして行われる。すなわち、図４に示す転がり軸受１６のシリンダヘッド１８の位置からずれた状態において、カムシャフトキャップ２０にＡ方向から締付けを行うことにより、三角形状ＭＡの斜面の作用により、お互いの三角形状ＭＡの頂点Ｐ１が一致するまで移動する。その状態が図５であり、転がり軸受１６が位置決めされた状態である。

上述した第２実施形態の場合は、山形状Ｍを形成する三角形状ＭＡの頂点Ｐ１位置が位置決め位置とされている．これにより、上述した第１実施形態のように位置決めのための係止突起３６を別途設ける必要がない。

〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態は図６に示される。図６は前述した第２実施形態の図４に対応する図である。なお、第３実施形態において、前述した各実施形態と実質的に同じ構成内容については、同じ符号を付すことにより詳細説明を省略することがある。

第３実施形態は、上述した第２実施形態における合わせ面Ｓの山形状Ｍを円弧形状ＭＢとしたものである。その他の構成は第２実施形態と同じであり、第２実施形態と同様の作用をなす。したがって、第３実施形態についての位置決め後の図は省略した。

図６に示すように、第３実施形態における、転がり軸受１６と、シリンダヘッド１８及びカムシャフトキャップ２０との合わせ面Ｓの山形状Ｍは円弧形状ＭＢとされている。詳細には、円弧形状ＭＢは転がり軸受１６の外周面３０を、その軸線Ｘ方向の中央部を外側に膨らませた円弧形状ＭＢに形成し、シリンダヘッド１８の内周面３２及びカムシャフトキャップ２０の内周面３４の合わせ面Ｓを、その対応する形状としたものである。

第３実施形態の位置決め作用は、第２実施形態の場合と同じである。転がり軸受１６と、シリンダヘッド１８及びカムシャフトキャップ２０との合わせ面Ｓの円弧形状ＭＢの頂点Ｐ２が一致するまで移動して、位置決めされる。したがって、この第３実施形態においても、第２実施形態の場合と同様に、第１実施形態のように位置決めのための係止突起３６を別途設ける必要がない。

以上、本発明を特定の実施形態について説明したが、本発明はその他各種の形態で実施可能なものである。

例えば、上述した実施形態では、係止突起（固定用の段差）３６は、転がり軸受１６の外輪２４に設けたが、シリンダヘッド１８又はカムシャフトキャップ２０に設けてもよい。

また、上述した第２及び第３実施形態における山形状Ｍの三角形状ＭＡ及び円弧形状ＭＢは、径方向外向に膨らませた形状である。しかし、この山形状Ｍは径方向内方に膨らませる形状であってもよい。

１０ 組立カムシャフト
１２ シャフト（カムシャフト）
１４ カム駒
１６ 転がり軸受
１８ シリンダヘッド
２０ カムシャフトキャップ
２２ 針状ころ
２４ 外輪
２６ 内輪
３０ 外輪の外周面（外周面）
３２ シリンダヘッドの内周面
３４ カムシャフトキャップの内周面
３６ 係止突起（固定用の段差）
Ｘ 軸線
Ｓ 合わせ面
Ｋ 傾斜面
Ｍ 山形状
ＭＡ 三角形状
ＭＢ 円弧形状
Ｐ１ 三角形状の頂点
Ｐ２ 円弧形状の頂点

Claims (3)

1. シャフトに複数のカム駒が嵌入固定されると共に、該複数のカム駒間に転がり軸受が嵌入されて組立カムシャフトが構成され、前記転がり軸受の外輪がシリンダヘッドに固定されるカムシャフト装置であって、
   前記転がり軸受の外輪の外周面と、前記シリンダヘッドの内周面に、前記組立カムシャフトの中心軸方向に対して傾斜する傾斜面が形成されていると共に、前記外輪と前記シリンダヘッドに形成される傾斜面のどちらか一方に、該傾斜面による傾斜移動を阻止する固定用の段差が形成されているカムシャフト装置。
2. シャフトに複数のカム駒が嵌入固定されると共に、該複数のカム駒間に転がり軸受が嵌入されて組立カムシャフトが構成され、前記転がり軸受の外輪がシリンダヘッドに固定されるカムシャフト装置であって、
   前記転がり軸受の外輪の外周面と、前記シリンダヘッドの内周面との合わせ面は、前記組立カムシャフトの軸線方向の断面で見て、一方の合わせ面から他方の合わせ面に対して山形状の合わせ面として形成されているカムシャフト装置。
3. 請求項２に記載のカムシャフト装置であって、
   前記山形状の合わせ面は円弧形状又は三角形状であるカムシャフト装置。
   

Images