JP2023106232A

JP2023106232A - カムシャフト構造

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Publication number: JP2023106232A
Application number: JP2022007440A
Authority: JP
Inventors: 大輔岡林; Daisuke Okabayashi
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2022-01-20
Filing date: 2022-01-20
Publication date: 2023-08-01
Anticipated expiration: 2042-01-20
Also published as: JP7561783B2

Abstract

【課題】フリクションの改善、部品点数の削減、周辺の設計自由度の向上が可能なカムシャフト構造を提供する。【解決手段】カムシャフト構造１０は、シャフト本体１６と、シャフト本体１６の一部に形成され、第一の軸受部３２に支持される第一のジャーナル部２８と、第一のジャーナル部２８に隣接して設けられ、第二の軸受部３４に支持される第二のジャーナル部３０と、シャフト本体１６の軸方向に配列されて、気筒ごとに設けられたバルブの開閉を行う複数のカム部１８と、を備える。第一のジャーナル部２８と第二のジャーナル部３０との間には、複数のカム部１８のうち第１気筒Ｓ１（第１の気筒）に対応する第一のカム部１８Ａの全て（カム部１８ａ，１８ｂ）と、第１気筒Ｓ１に隣接する第２気筒Ｓ２（第二の気筒）に対応する第二のカム部１８Ｂの一部(カム部１８ｃ)が位置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関のカムシャフト構造に関する。

従来、内燃機関のシリンダヘッドには、吸気バルブや排気バルブを所定のタイミングで開閉駆動するカムを備えたカムシャフトが設けられている。そして、このようなカムシャフトは、例えば気筒ごとに設けられた複数の軸受部によって支持されるカムジャーナル部を備え、カムシャフト全体がスムーズに回転するように構成されている。

特開２０２１－８０８９５号公報

近年の車両の軽量化や小型化、エンジンルームのスペースの有効利用等の観点から内燃機関の小型化が求められている。このような現状において、例えば、カムシャフト構造を見直すことにより、カムシャフト構造周辺（内燃機関）の設計自由度の向上や低コスト化、フリクションの改善による機関効率の向上等が実現可能となり、有意義である。

本発明の目的は、上記に鑑みてなされたものであって、フリクションの改善、部品点数の削減、周辺の設計自由度の向上が可能なカムシャフト構造を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係るカムシャフト構造は、シャフト本体と、前記シャフト本体の一部に形成され、第一の軸受部に支持される第一のジャーナル部と、前記第一のジャーナル部に隣接して設けられ、第二の軸受部に支持される第二のジャーナル部と、前記シャフト本体の軸方向に配列されて、気筒ごとに設けられたバルブの開閉を行う複数のカム部と、を備え、前記第一のジャーナル部と前記第二のジャーナル部との間には、前記複数のカム部のうち第一の気筒に対応する第一のカム部の全てと、前記第一の気筒に隣接する第二の気筒に対応する第二のカム部の一部が位置されている。

この構成によれば、例えば、第一の気筒や第二の気筒に対応する専用のジャーナル部を設ける必要がなくなる。つまり、ジャーナル部を間引くとともに、そのジャーナル部を支持する軸受部を間引くことが可能になり、カムシャフト構造周辺の部品点数の削減、フリクションの改善に寄与できる。また、軸受部の間引きにより、軸受部が存在していたスペースに他の部品の配置が可能になり、カムシャフト構造周辺の設計自由度の向上に寄与できる。また、ジャーナル部を間引くことにより、間引いた部分に対して隣接するカム部の間の距離（非支持状態の距離）が長くなる。その結果、シャフト本体の回転時に当該シャフト本体にかかる応力が分散され易くなり、シャフト本体の撓みが低減できる。

前記の目的を達成するため、本発明に係るカムシャフト構造は、軸回転力が入力される駆動入力部を端部に備えるシャフト本体と、前記駆動入力部に隣接して設けられ、第一の軸受部に支持される第一のジャーナル部と、前記第一のジャーナル部に隣接して設けられ、第二の軸受部に支持される第二のジャーナル部と、前記シャフト本体の軸方向に配列されて、気筒ごとに設けられたバルブの開閉を行う複数のカム部と、を備え、前記第一のジャーナル部と前記第二のジャーナル部との間には、前記複数のカム部のうち第一の気筒に対応する第一のカム部の全てと、前記第一の気筒に隣接する第二の気筒に対応する第二のカム部の一部が位置されている。

この構成によれば、例えば、第一の気筒や第二の気筒に対応する専用のジャーナル部を設ける必要がなくなる。つまり、ジャーナル部を間引くとともに、そのジャーナル部を支持する軸受部を間引くことが可能になり、カムシャフト構造周辺の部品点数の削減、フリクションの改善に寄与できる。また、軸受部の間引きにより、軸受部が存在していたスペースに他の部品の配置が可能になり、カムシャフト構造周辺の設計自由度の向上に寄与できる。また、ジャーナル部を間引くことにより、間引いた部分に対して隣接するカム部の間の距離（非支持状態の距離）が長くなる。その結果、シャフト本体の回転時に当該シャフト本体にかかる応力が分散され易くなり、シャフト本体の撓みが低減できる。この場合、第一のジャーナル部がシャフト本体の端部（駆動入力部）に隣接して設けられているので、シャフト本体の撓みがより低減されやすくなる。

また、本発明に係るカムシャフト構造の前記第一のカム部と、前記第二のカム部は、例えば、前記第一のカム部が当該第一のカム部に対応する第一のバルブを閉弁状態にするときに、前記第二のカム部が当該第二のカム部に対応する第二のバルブを閉弁状態にするように、それぞれのカムリフトが設定されていてもよい。

この構成によれば、例えば、第一のカム部に対応する第一のバルブと第二のカム部に対応する第二のバルブとが、同じタイミングで開弁状態または閉弁状態になることがなくなる。その結果、シャフト本体や第一のジャーナル部、第二のジャーナル部に対する負荷の軽減が可能で、シャフト本体の撓みの低減が可能になる。また、撓みの低減ができるので、各部品の剛性を低下させることが可能になりカムシャフト構造の軽量化、小型化に寄与できる。

また、本発明に係るカムシャフト構造の前記気筒は、例えば、吸気用または排気用として一対のバルブを備え、前記バルブの一方に対応する前記カム部の第一のカム面と、前記バルブの他方に対応する前記カム部の第二のカム面とは、前記気筒の外側に向かって、前記シャフト本体から遠ざかるように傾斜していてもよい。

この構成によれば、バルブを例えば閉弁方向に付勢する付勢部材を斜め姿勢で配置することが可能になる。その結果、付勢部材の反力が鉛直方向と横方向とに分散される。この場合、横方向の分力は、隣り合うカムで生じる横方向の分力で相殺される。また、鉛直方向の分力は付勢部材の付勢力より小さくなる。つまり、シャフト本体への負荷が軽減され、シャフト本体の撓み低減に寄与できる。

本発明によれば、フリクションの改善、部品点数の削減、周辺の設計自由度の向上が可能なカムシャフト構造を提供することができる。

図１は、実施形態に係るカムシャフト構造を含むモノブロック型の内燃機関の本体ブロックの上面図であり、カムシャフト構造を露出した状態を示す例示的かつ模式的な図である。図２は、実施形態に係るカムシャフト構造を示す例示的かつ模式的な図である。図３は、図１において、シャフト本体の第１のジャーナル部を覆う第一のカムキャップを示す例示的かつ模式的な斜視図である。図４は、図１において、シャフト本体の第二のジャーナル部を覆う第二のカムキャップを示す例示的かつ模式的な斜視図である。図５は、本実施形態に係るカムシャフト構造のカム部の外形と任意のタイミングにおけるカムリフトの位置を示す例示的かつ模式的な図である。

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用、結果、および効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によって実現可能であるとともに、基本的な構成に基づく種々の効果や、派生的な効果のうち、少なくとも１つを得ることが可能である。

図１は、実施形態に係るカムシャフト構造１０を含むモノブロック型の内燃機関１２の本体ブロック１４を示す上面図であり、本体ブロック１４に内蔵されるカムシャフト構造１０を露出した状態を示す例示的かつ模式的な図である。

なお、本明細書において、便宜上、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｘ軸は、内燃機関１２の前後方向に沿って設けられる。Ｙ軸は、内燃機関１２の幅方向沿って設けられる。Ｚ軸は、内燃機関１２の高さに沿って設けられる。さらに、本明細書において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向が定義される。Ｘ方向はＸ軸に沿う方向であって、Ｙ方向はＹ軸に沿う方向であって、Ｚ方向はＺ軸に沿う方向である。

本実施形態における内燃機関１２の本体ブロック１４は、シリンダブロックとシリンダヘッドとが一体に鋳造されたモノブロックとして構成されている。モノブロックの内燃機関１２の場合、従来のように、シリンダブロックとシリンダヘッドとが別体で製造されて、ガスケットを介してヘッドボルトで締結されている分離タイプの内燃機関に比べ、ヘッドボルトやガスケットが不要になる。その結果、モノブロックの内燃機関の場合、部品点数や組み立て工数の削減を行うことができる。

なお、モノブロックの内燃機関１２に本実施形態のカムシャフト構造１０の構成を適用することにより種々のメリットを得ることができる。詳細は後述する。

図１の場合、本体ブロック１４には、Ｘ方向に延設されるカムシャフト構造１０がＹ方向に間隔をおいて２セット（排気側カムシャフト構造１０Ａ及び吸気側カムシャフト構造１０Ｂ）が配置されている。図１において、Ｙ方向の上段側が例えば排気側カムシャフト構造１０Ａであり、下段側が吸気側カムシャフト構造１０Ｂである。また、図１において、－Ｘ方向が内燃機関１２のフロント側で、後述するクランクシャフトとカムシャフト構造１０とを連結するタイミングベルトやチェーンが掛け渡される。したがって、図１のＸ方向が内燃機関１２のリア側になる。

排気側カムシャフト構造１０Ａの下方（Ｚ方向）には、排気バルブＶｅ（図１ではタペットが見えている）がＸ方向に例えば４個配列されている。同様に、吸気側カムシャフト構造１０Ｂの下方（Ｚ方向）には、吸気バルブＶｉ（図１ではタペット及びスプリングが見えている）がＸ方向に例えば４個配列されている。排気バルブＶｅに対応する位置には、シャフト本体１６ａに固定された排気用のカム部１８（１８ａ～１８）が配置されている。また、吸気バルブＶｉに対応する位置には、シャフト本体１６ｂに固定された吸気用のカム部２０（２０ａ～２０ｄ）が配置されている。

図１に示される内燃機関１２は、１気筒に対し排気バルブＶｅが２個、吸気バルブＶｉが２個、配置された４バルブの内燃機関である。なお、図１には、気筒ごとに点火プラグ２２用の開口部２２ａが形成されている。また、本体ブロック１４の略中央部には、本体ブロック１４の鋳造時に、気筒（シリンダ）冷却用のウオータージャケット等を形成する時に利用した砂を抜く砂抜き孔２４が形成されている。

シャフト本体１６（１６ａ，１６ｂ）の一方の端部（－Ｘ方向の端部）には、カムシャフトスプロケット（不図示）を固定可能な駆動入力部２６が形成されている。カムシャフトスプロケットと、不図示のクランクシャフトの端部に固定されたクランクシャフトスプロケット（不図示）との間にはタイミングベルトやチェーン(不図示)が掛け渡される。したがって、シャフト本体１６は、クランクシャフトによって回転駆動する。

図２は、カムシャフト構造１０を本体ブロック１４から取り出した状態を示す例示的かつ模式的な図である。なお、排気側カムシャフト構造１０Ａの構成と吸気側カムシャフト構造１０Ｂの構成は、基本的に同じである。したがって、図２では、排気側カムシャフト構造１０Ａについて説明し、吸気側カムシャフト構造１０Ｂの説明は省略する。

カムシャフト構造１０（排気側カムシャフト構造１０Ａ）は、主としてシャフト本体１６ａ（１６）と、シャフト本体１６ａの軸上に固定された複数のカム部１８と、シャフト本体１６ａの一部である第一のジャーナル部２８及び第二のジャーナル部３０とで構成されている。

前述したように、シャフト本体１６ａは、端部に駆動入力部２６を備える棒状部材で、駆動入力部２６に近い位置に、本体ブロック１４に固定された第一の軸受部３２に回転可能に支持される第一のジャーナル部２８が形成されている。また、同様に、本体ブロック１４に固定された第二の軸受部３４に回転可能に支持される第二のジャーナル部３０が形成されている。

第一のジャーナル部２８を支持する第一の軸受部３２には、図１～図３に示されるような第１カムキャップＣＡ１が装着され、第一のジャーナル部２８を回転可能かつ強固に支持する。同様に、第二のジャーナル部３０を支持する第二の軸受部３４には、図１、図２、図４に示されるような第２カムキャップＣＡ２が装着され、第二のジャーナル部３０を回転可能かつ強固に支持する。図１に示されるように、第１カムキャップＣＡ１は、シャフト本体１６ａの第一のジャーナル部２８とシャフト本体１６ｂの第一のジャーナル部２８とを同時に抑え込めるように一体化されている。シャフト本体１６ａ及びシャフト本体１６ｂに対して、第１カムキャップＣＡ１を一体化することにより、部品点数の削減、組み立て工数の削減、第一のジャーナル部２８の固定（支持）剛性の向上を行うことができる。同様に、第２カムキャップＣＡ２は、シャフト本体１６ａの第二のジャーナル部３０とシャフト本体１６ｂの第二のジャーナル部３０とを同時に抑え込めるように一体化されている。シャフト本体１６ａ及びシャフト本体１６ｂに対して、第２カムキャップＣＡ２を一体化することにより、部品点数の削減、組み立て工数の削減、第二のジャーナル部３０の固定（支持）剛性の向上を行うことができる。

そして、第一の軸受部３２及び第二の軸受部３４で回転可能の支持されるシャフト本体１６ａには、複数のカム部１８が排気バルブＶｅの位置に対応して設けられている。なお、カム部１８は、シャフト本体１６ａを形成する際に一体的に形成されてもよいし、別途形成したカム部１８をシャフト本体１６ａに固定するようにしてもよい。

カム部１８は、気筒ごとの排気バルブＶｅの開閉を行う。前述したように、本実施形態の内燃機関１２は、図２に示されるように、排気側カムシャフト構造１０Ａにおける一方の気筒を第１気筒Ｓ１とし、他方の気筒を第２気筒Ｓ２とした場合、第１気筒Ｓ１に対して排気バルブＶｅ１，Ｖｅ２が設けられる。そして、排気バルブＶｅ１がカム部１８ａにより開閉させられ、排気バルブＶｅ２がカム部１８ｂにより開閉させられる（カム部１８ａとカム部１８ｂとを総称して第一のカム部１８Ａという場合はある）。同様に、第２気筒Ｓ２に対して排気バルブＶｅ３，Ｖｅ４が設けられ、排気バルブＶｅ３がカム部１８ｃにより開閉させられ、排気バルブＶｅ４がカム部１８ｄにより開閉させられる（カム部１８ｃとカム部１８ｄとを総称して第二のカム部１８Ｂという場合がある）。

図５は、カム部１８ａ～１８ｄ（第一のカム部１８Ａ、第二のカム部１８Ｂ）の外形と、任意のタイミングにおけるカムリフトの位置を示す例示的かつ模式的な図である。

カム部１８は、略卵型の厚板の部材で、カム山の部分をカムロブ１８ｐ１、カムロブ１８ｐ１の頂部をカムノーズ１８ｐ２、カム部１８のベースサークル１８ｐ３からカムノーズ１８ｐ２までの高さをカムリフト１８ｐ４と称する。

排気バルブＶｅは、アッパースプリングシートとロアスプリングシートとの間にスプリングが介在し、例えば、カム部１８のカムノーズ１８ｐ２がタペットを押し下げる場合にスプリングを圧縮しながら例えば閉弁する。一方、カム部１８のカムノーズ１８ｐ２の位置がタペットから外れた場合、スプリングの復元力により排気バルブＶｅが例えば開弁する。

ところで、従来の内燃機関のシャフト本体に形成されるジャーナル部は、気筒ごとに形成されているのが一般的であった。例えば、図２のカム部１８ｃとカム部１８ｄとの間に設けられる第二のジャーナル部３０と同様に、カム部１８ａとカム部１８ｂとの間にも設けられていた。

一方、本実施形態の排気側カムシャフト構造１０Ａの場合、第一のジャーナル部２８と第二のジャーナル部３０との間には、複数のカム部１８のうち第１気筒Ｓ１（第一の気筒）に対応する第一のカム部１８Ａの全てと、第１気筒Ｓ１に隣接する第２気筒Ｓ２（第二の気筒）に対応する第二のカム部１８Ｂの一部が位置されている。つまり、図２に示されるように、第一のジャーナル部２８と第二のジャーナル部３０との間に、排気バルブＶｅ１～Ｖｅ３に対応するカム部１８ａ、カム部１８ｂ、カム部１８ｃが配置される。そして、第２気筒Ｓ２の排気バルブＶｅ４に対応するカム部１８ｄは、第二のジャーナル部３０より外側（Ｘ方向側）に設けられている。

このように、本実施形態の排気側カムシャフト構造１０Ａの場合、第１気筒Ｓ１用に設けていたジャーナル部に対応する軸受部を間引くことが可能になる。その結果、カムシャフト構造周辺の部品点数の削減ができる。また、軸受部の削減により、フリクションの改善に寄与できる。また、軸受部の間引きにより、軸受部が存在していたスペースに他の部品の配置が可能になる。例えば、図１において、本体ブロック１４の略中央部に設けられた砂抜き孔２４を、軸受部を間引いたことにより空いたスペースに形成することができる。その結果、本体ブロック１４のカムシャフト構造１０（排気側カムシャフト構造１０Ａ、吸気側カムシャフト構造１０Ｂ）の周辺の設計自由度を向上することができる。また、砂抜き孔２４の形成位置の移動により、元位置していた部分のスペース削減か可能になり本体ブロック１４の小型化、ひいては内燃機関１２の小型化に寄与できる。例えば、内燃機関１２のＸ方向のサイズを小型化することができる。

また、軸受部を間引いたカム部１８ａとカム部１８ｂとの間が非支持領域となるため、カム部１８ａとカム部１８ｂとの間の距離が長くなる。その結果、シャフト本体１６ａの回転時に当該シャフト本体１６ａにかかる応力が、カム部１８ａとカム部１８ｂとの間に軸受部を設けていた場合に比べて分散され、シャフト本体１６ａの撓みが低減できる。この撓みの低減によりシャフト本体１６ａの低剛性化、軽量化が可能に寄与することができる。

ここで、第一のカム部１８Ａのカムリフト１８ｐ４の位置と第二のカム部１８Ｂのカムリフト１８ｐ４の位置関係は、図５に示されるように、逆位相になるように設定されている。例えば、第一のカム部１８Ａが当該第一のカム部１８Ａに対応する第一のバルブ（排気バルブＶｅ１，Ｖｅ２）を閉弁状態にするとき、第二のカム部１８Ｂは、当該第二のカム部１８Ｂに対応する第二のバルブ（排気バルブＶｅ３，Ｖｅ４）が、閉弁状態になる。

排気バルブＶｅは、前述したように、アッパースプリングシートとロアスプリングシートとの間にスプリングが介在している。したがって、例えば、カム部１８のカムノーズ１８ｐ２がタペットを押し下げる場合にスプリングを圧縮しながら閉弁する。つまり、この時にカム部１８を介してシャフト本体１６ａに大きな付勢力がかかる。一方、排気バルブＶｅは、カム部１８のカムノーズ１８ｐ２の位置がタペットから外れた場合、スプリングの復元力により開弁する。この時にカム部１８を介してシャフト本体１６にかかる付勢力は軽減される。

この場合、図２に示されるように、第一のジャーナル部２８と第二のジャーナル部３０との間に、排気バルブＶｅ１～Ｖｅ３に対応するカム部１８ａ、カム部１８ｂ、カム部１８ｃが配置される場合でも、排気バルブＶｅ１～Ｖｅ３のスプリングの反力が同時にシャフト本体１６に付与されることを回避できる。つまり、閉弁時には、排気バルブＶｅ１，Ｖｅ２のスプリングの反力のみしか付与されない。その結果、シャフト本体１６ａの撓みの発生を低減することができる。この点においても、撓みの低減によるシャフト本体１６ａの低剛性化、軽量化が可能に寄与することができる。

ところで、本実施形態の内燃機関１２は、上述したように、本体ブロック１４が、シリンダブロックとシリンダヘッドとが一体に鋳造されたモノブロックとして構成されている。一方、従来のように、シリンダブロックとシリンダヘッドとが別体で製造されて、ガスケットを介してヘッドボルトで締結されている分離タイプの内燃機関の場合、ヘッドボルトによる締結部及びヘッドボルトを締結するための作業スペースを本体ブロック１４の端部に形成する必要があった。締結部及び作業スペースは、例えば、カム部１８ａと第一のジャーナル部２８（第一の軸受部３２）との間に設けられていた。つまり、第一のジャーナル部２８（第一の軸受部３２）は、カム部１８ａから離間した位置に配置されていた。その結果、カム部１８ａとカム部１８ｂとの間に第１気筒Ｓ１に対応するジャーナル部が必要になっていた。

一方、図１に示されるように、モノブロックで本体ブロック１４が形成される場合、締結部及び作業スペースが排除可能となるので、第一のジャーナル部２８（第一の軸受部３２）をカム部１８ａ側（第二の軸受部３４側）に接近させることができる。その結果、第一の軸受部３２と第二の軸受部３４と間の距離が短くなる。したがって、上述したように、カム部１８ａとカム部１８ｂとの間のジャーナル部（軸受部）を省略した場合でもシャフト本体１６ａの撓みを低減することができる。換言すれば、本体ブロック１４をモノブロックとすることにより、従来、設けられていた、カム部１８ａとカム部１８ｂとの間のジャーナル部（軸受部）の省略をより容易に行い、第一のジャーナル部２８をカム部１８ａ側に寄せ、シャフト本体１６ａの撓みを低減しつつ、第一のジャーナル部２８と第二のジャーナル部３０との間に、カム部１８ａ、カム部１８ｂ、カム部１８ｃを配置することができる。また、第一のジャーナル部２８がシャフト本体１６ａの端部（駆動入力部２６）に隣接して設けられているので、駆動入力部２６に付与されるタイミングベルトの負荷を第一のジャーナル部２８を支持する第一の軸受部３２で受けることができる。その結果、軸回転力を伝達するためにタイミングベルト等の張力がシャフト本体１６ａの撓みの原因になることを低減することができる。

図２に示されるように、排気側カムシャフト構造１０Ａが適用される内燃機関１２は、気筒ごとに、一対のバルブ（例えば、排気バルブＶｅ）が設けられている。例えば、第１気筒Ｓ１には、排気バルブＶｅ１と排気バルブＶｅ２とが備えられている。そして、一対の排気バルブＶｅは、Ｘ方向に対して互いに離間方向に傾いている。したがって、排気バルブＶｅを開閉弁するカム部１８のカム面も傾いている。具体的には、一方の排気バルブＶｅ１に対応するカム部１８ａの第一のカム面１８ｍと、バルブの排気バルブＶｅ２に対応するカム部１８ｂの第二のカム面１８ｎとは、第１気筒Ｓ１の外側に向かって、シャフト本体１６ａから遠ざかるように傾斜している。同様に、第２気筒Ｓ２に設けられた排気バルブＶｅ３，Ｖｅ４もＸ方向に対して互いに離間方向に傾いている。したがって、排気バルブＶｅを開閉弁するカム部１８ｃの第一のカム面１８ｍ、カム部１８ｄの第二のカム面１８ｎも傾いている。

この場合、排気バルブＶｅを例えば閉弁方向に付勢する付勢部材(スプイング)を斜め姿勢で配置することが可能になる。その結果、付勢部材の反力を鉛直方向と横方向とに分散させることができる。この場合、横方向の分力は、隣り合うカム部１８（例えば、カム部１８ｂとカム部１８ｃ）で生じる横方向の分力で相殺される。また、鉛直方向の分力は付勢部材の付勢力より小さくなる。その結果、シャフト本体１６への負荷が軽減され、シャフト本体の撓み低減に寄与できる。この点においても、撓みの低減によるシャフト本体１６ａの低剛性化、軽量化が可能に寄与することができる。

以上、排気側カムシャフト構造１０Ａ（シャフト本体１６ａ）について説明したが、吸気側カムシャフト構造１０Ｂ（シャフト本体１６ｂ）についても同様の構成であり、同様の効果を得ることができる。

（本実施形態の作用効果）
以上説明したように、実施形態に係るカムシャフト構造１０は、シャフト本体１６と、シャフト本体１６の一部に形成され、第一の軸受部３２に支持される第一のジャーナル部２８と、第一のジャーナル部２８に隣接して設けられ、第二の軸受部３４に支持される第二のジャーナル部３０と、シャフト本体１６の軸方向に配列されて、気筒ごとに設けられたバルブの開閉を行う複数のカム部１８と、を備える。第一のジャーナル部２８と第二のジャーナル部３０との間には、複数のカム部１８のうち第１気筒Ｓ１（第１の気筒）に対応する第一のカム部１８Ａの全て（カム部１８ａ，１８ｂ）と、第１気筒Ｓ１に隣接する第２気筒Ｓ２（第二の気筒）に対応する第二のカム部１８Ｂの一部(カム部１８ｃ)が位置されている。

また、実施形態に係るカムシャフト構造１０は、軸回転力が入力される駆動入力部２６を端部に備えるシャフト本体１６と、駆動入力部２６に隣接して設けられ、第一の軸受部３２に支持される第一のジャーナル部２８と、第一のジャーナル部２８に隣接して設けられ、第二の軸受部３４に支持される第二のジャーナル部３０と、シャフト本体１６の軸方向に配列されて、気筒ごとに設けられたバルブの開閉を行う複数のカム部１８と、を備え。第一のジャーナル部２８と第二のジャーナル部３０との間には、複数のカム部１８のうち第１気筒Ｓ１（第１の気筒）に対応する第一のカム部１８Ａの全てと、第１気筒Ｓ１に隣接する第２気筒Ｓ２（第二の気筒）に対応する第二のカム部１８Ｂの一部(カム部１８ｃ)が位置されている。

したがって、例えば、第１気筒Ｓ１や第２気筒Ｓ２に対応する専用のジャーナル部を設ける必要がなくなる。つまり、ジャーナル部を間引くとともに、そのジャーナル部を支持する軸受部を間引くことが可能になり、カムシャフト構造１０周辺の部品点数の削減、フリクションの改善に寄与できる。また、軸受部の間引きにより、軸受部が存在していたスペースに他の部品の配置が可能になり、カムシャフト構造１０周辺の設計自由度の向上に寄与できる。また、ジャーナル部を間引くことにより、間引いた部分に対して隣接するカム部１８の間の距離（非支持状態の距離）が長くなる。その結果、シャフト本体１６の回転時に当該シャフト本体にかかる応力が分散され、シャフト本体の撓みが低減できる。

また、本実施形態に係るカムシャフト構造１０の第一のカム部１８Ａと、第二のカム部１８Ｂは、例えば、第一のカム部１８Ａが当該第一のカム部１８Ａに対応する第一のバルブ（例えば、排気バルブＶｅ１，Ｖｅ２）を閉弁状態にするときに、第二のカム部１８Ｂが当該第二のカム部１８Ｂに対応する第二のバルブ（例えば、排気バルブＶｅ３，Ｖｅ４）を閉弁状態にするように、それぞれのカムリフト１８ｐ４が設定されている。したがって、例えば、第一のカム部１８Ａに対応する第一のバルブ（例えば、排気バルブＶｅ１，Ｖｅ２）と第二のカム部１８Ｂに対応する第二のバルブ（例えば、排気バルブＶｅ３，Ｖｅ４）とが、同じタイミングで開弁状態または閉弁状態になることがなくなる。その結果、シャフト本体１６や第一のジャーナル部２８、第二のジャーナル部３０に対する負荷の軽減が可能で、シャフト本体１６の撓みの低減が可能になる。また、撓みの低減により各部品の剛性を低下させることが可能になりカムシャフト構造１０の軽量化、小型化に寄与できる。

また、本実施形態に係るカムシャフト構造１０の気筒は、例えば、吸気用または排気用として一対のバルブを備え、バルブの一方に対応するカム部１８ａの第一のカム面１８ｍと、バルブの他方に対応するカム部１８ｂの第二のカム面１８ｎとは、気筒の外側に向かって、シャフト本体１６から遠ざかるように傾斜している。したがって、例えば、バルブを例えば閉弁方向に付勢する付勢部材を斜め姿勢で配置することが可能になる。その結果、付勢部材の反力が鉛直方向と横方向とに分散される。この場合、横方向の分力は、隣り合うカム同士で生じる横方向の分力で相殺される。また、鉛直方向の分力は付勢部材の付勢力より小さくなり、シャフト本体１６への負荷が軽減され、シャフト本体１６の撓み低減に寄与できる。

なお、上述した実施形態では、内燃機関１２にカムシャフト構造１０を適用する場合を説明したが、気筒数は適宜変更可能である。したがって、３気筒、４気筒の内燃機関にも本実施形態の構成が適用可能であり、同様な効果を得ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した実施の形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能である。また、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。また、この実施の形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０カムシャフト構造
１２内燃機関
１４本体ブロック
１６シャフト本体
１８，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄカム部
１８Ａ第一のカム部
１８Ｂ第二のカム部
１８ｍ第一のカム面
１８ｎ第二のカム面
１８ｐ４カムリフト
２６駆動入力部
２８第一のジャーナル部
３０第二のジャーナル部

Claims

シャフト本体と、
前記シャフト本体の一部に形成され、第一の軸受部に支持される第一のジャーナル部と、
前記第一のジャーナル部に隣接して設けられ、第二の軸受部に支持される第二のジャーナル部と、
前記シャフト本体の軸方向に配列されて、気筒ごとに設けられたバルブの開閉を行う複数のカム部と、
を備え、
前記第一のジャーナル部と前記第二のジャーナル部との間には、前記複数のカム部のうち第一の気筒に対応する第一のカム部の全てと、前記第一の気筒に隣接する第二の気筒に対応する第二のカム部の一部が位置されている、カムシャフト構造。
軸回転力が入力される駆動入力部を端部に備えるシャフト本体と、
前記駆動入力部に隣接して設けられ、第一の軸受部に支持される第一のジャーナル部と、
前記第一のジャーナル部に隣接して設けられ、第二の軸受部に支持される第二のジャーナル部と、
前記シャフト本体の軸方向に配列されて、気筒ごとに設けられたバルブの開閉を行う複数のカム部と、
を備え、
前記第一のジャーナル部と前記第二のジャーナル部との間には、前記複数のカム部のうち第一の気筒に対応する第一のカム部の全てと、前記第一の気筒に隣接する第二の気筒に対応する第二のカム部の一部が位置されている、カムシャフト構造。
前記第一のカム部と、前記第二のカム部は、
前記第一のカム部が当該第一のカム部に対応する第一のバルブを閉弁状態にするときに、前記第二のカム部が当該第二のカム部に対応する第二のバルブを閉弁状態にするように、それぞれのカムリフトが設定されている、請求項１または請求項２に記載のカムシャフト構造。
前記気筒は、吸気用または排気用として一対のバルブを備え、
前記バルブの一方に対応する前記カム部の第一のカム面と、前記バルブの他方に対応する前記カム部の第二のカム面とは、前記気筒の外側に向かって、前記シャフト本体から遠ざかるように傾斜している、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカムシャフト構造。