JP4048582B2 - カムシャフト - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸排気弁を開閉させるためのカムを有するカムシャフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカムシャフトとして、例えば特開平５−208224号公報に開示されたものが挙げられる。
ここで開示されるカムシャフトは、パイプ状の中空シャフトであって、複数のカムとジャーナル部とを結ぶ軸部の径寸法が、ジャーナル部よりも大径として形成されたものであり、これにより所定の剛性を確保しつつ軽量化を図るものである。
【０００３】
尚、カムシャフトを軽量化する他の従来技術として、カムピースの幅寸法を一部薄くしたカムシャフト（特開平７−224611号公報参照）や、カムピースの肉厚を最小化したカムシャフト（特開平７−189616号公報参照）がそれぞれ開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のカムシャフトにおいては、要求される剛性が高い位置の軸部に合わせて他の軸部の径寸法も設定されており、全ての軸部の径寸法を大きくせざるを得ないため、重量が増加してしまうという問題があった。
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、各軸部の径寸法をその位置で要求される剛性に基づいて設定することにより、軽量化を図ることができるカムシャフトを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係るカムシャフトは、シャフト全体を支持する複数のジャーナル部と、隣り合うジャーナル部間に２つずつ配置されてエンジンのバルブを開閉させるための複数のカムと、前記カム及びジャーナル部を連ねて形成するための複数の軸部と、クランクシャフトと動力伝達手段を介して連係される駆動端部と、を有し、前記軸部のうち、前記駆動端部に最も近いカムと次のカムとの間の軸部を、ねじり剛性と、前記駆動端部に作用するチェーン張力及びバルブ開閉時にカムに作用する反力に抗する曲げ剛性とに基づいた径寸法とし、前記駆動端部に最も近いカムと次のカムとの間の軸部より前記駆動端部側とは反対側にある他の軸部を、互いに同径であるが、前記駆動端部に最も近いカムと次のカムとの間の軸部の径寸法より小さい径寸法であって、ねじり剛性及びバルブ開閉時にカムに作用する反力に抗する曲げ剛性に基づいた径寸法としたものである。
【０００６】
かかる構成によれば、クランクシャフトの回転に伴いスプロケットが回転すると共に、スプロケットの重量によって曲げ荷重が大きい駆動端部側の最近傍位置に位置する軸部、曲げ荷重が小さい他の軸部、カム及びジャーナル部が同時に回転し、エンジンの吸排気弁を開閉させる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態におけるカムシャフトは、例えば図１に示すように、ＤＯＨＣエンジンに取付られる。
かかるＤＯＨＣエンジンは、シリンダヘッド１上方に互いに平行に配設された第１のカムシャフト２及び第２のカムシャフト５と、該第１のカムシャフト２にクランクシャフトの回転力を伝達する動力伝達手段としてのスプロケット４と、互いにかみ合って配設された第１のギヤ３及び第２のギヤ６とを含んで構成されている。
【０００８】
第１のカムシャフト２は、その軸方向に一列に並んだ８個のバルブ９ａの上方にそれぞれ位置するカム１０ａを有しており、第１のカムシャフト２の軸を中心に回転することによって、それぞれのバルブ９ａの開閉動作を駆動している。
また、第１のカムシャフト２のスプロケット４側先端部側面には半月キー１２ａ円弧部側を圧入可能な溝が形成されている。
【０００９】
第１のギヤ３は、その内周面に半月キー１２ａの円弧部の反対側を圧入可能な溝が形成されており、この溝と第１のカムシャフト２側面に形成された溝とに半月キーが圧入されることにより、第１のギヤ３の第１のカムシャフト２に対する位置決めが行われている。
スプロケット４は、その外周面に一定ピッチの歯が形成され、無端チェーン１３と係合可能な歯車部４ａと、この歯車部４ａから第１のカムシャフト２側に延びるボス部４ｂと、図中左右方向に貫通した貫通孔４ｃとを有する。また、貫通孔４ｃには、固定ボルト７が図中左側から挿通されており、固定ボルト７の先端部は、第１のカムシャフト２のスプロケット４側端部に達していて、そこで螺合され互いに固定されている。
【００１０】
更に、バルブ９ａの適正な開閉タイミングを得るためには、スプロケット４の第１のカムシャフト２に対する位置決めを行ない、クランクシャフト（図示せず）と所望のタイミングで第１のカムシャフト２を同期回転させる必要がある。
そこで、本発明においては、位置決め手段としての位置決めピン１１によってスプロケット４の第１のカムシャフト２に対する位置決めが行われている。
【００１１】
即ち、位置決めピン１１は、スプロケット４のボス部４ｂ側端面であって、適正なバルブタイミングを得る位置に形成されたピン固定穴に一部が圧入され、残りの部分が第１のギヤ３のスプロケット４側端面であって、適正な開閉タイミングを得る位置に形成されたピン固定穴に圧入され、これら両者を位置決めする。
第２のギヤ６は、第１のギヤと同様に半月キー１２ｂによって位置決めがされていると共に、第１のギヤ３と直接又は間接にかみ合って配設されている。尚、符号８は、第２のギヤ６と第２のカムシャフト５とを結合するための固定ボルトである。
【００１２】
第２のカムシャフト５は、第１のカムシャフト２と平行に配設され、第１のカムシャフト２と同様、８個のバルブ９ｂの上方にそれぞれカム１０を有している。更に、第２のカムシャフト５の軸方向の寸法は、第１のカムシャフト２の軸方向の寸法と同じである。
ここで、本発明におけるカムシャフトは、第１のカムシャフト２及び第２のカムシャフト５が、図２で示すカムシャフトである。
【００１３】
以下、第１のカムシャフト２について説明するが、第２のカムシャフト５についても同様である。
カムシャフト２は、図２に示すように、８個のカム１０ａと、５個のジャーナル部１４と、これらを連ねる軸部１５と、カムシャフト２の端部である駆動端部１６とを含んで構成される。
【００１４】
カム１０ａは、断面が同図（ｂ）に示す形状に形成されており、その回転中心Ｃがカムシャフト２の中心軸Ｌと一致して配設されている。そして、回転中心Ｃを中心として回転することによって、エンジンのバルブ９ａ及び９ｂを開閉させる。
ジャーナル部１４は、シリンダヘッド１上にエンジンオイルを介在させて接触しつつカムシャフト２の回転に伴って回転するもので、カムシャフト２を軸支するものである。
【００１５】
軸部１５ａ〜ｋは、上記したカム１０ａとジャーナル部１４とを連ねるものであり、その径寸法はカム１０ａ及びジャーナル部１４より小さく形成されている。更に、軸部１５ａ〜ｋのうち、駆動端部１６側の最近傍位置に位置する軸部１５ａの径寸法は、その他の軸部１５ｂ〜ｋの径寸法より大きく形成されており、例えば軸部１５ａの径寸法が23.5mm、軸部１５ｂ〜ｋの径寸法が22mmとされている。
【００１６】
駆動端部１６は、図２（ａ）中、カムシャフト２の左端に位置する部位であり、図１で示される第１のギヤ３、及びスプロケット４が、半月キー１２ａ及び固定ボルト７によってそれぞれ固定される。
次に、上記のような軸部１５ａ〜ｋの径寸法の設定方法について説明する。
軸部１５ａは、スプロケット４等が配設される駆動端部１６と近接しているため、多大な曲げ荷重がかかるので、この曲げ荷重と回転駆動によるねじりに抗する剛性を必要とする。
【００１７】
一方、軸部１５ｂ〜ｋは、駆動端部１６とは近接しておらず、曲げ荷重が微小であるため、回転駆動によるねじり、及びバルブ開閉時にカム１０ａに作用する反力に抗する剛性を必要とする。
よって、軸部１５ａの径寸法は、ねじり剛性及び曲げ剛性に基づいて決定され、他の軸部１５ｂ〜ｋの径寸法は、ねじり剛性及びバルブ開閉時にカム１０ａに作用する反力に抗する剛性に基づいて決定される。
【００１８】
これにより、各軸部１５ａ〜ｋの径寸法をその位置で要求される剛性に基づいて設定することができ、カムシャフト２の軽量化を図ることができる。
また、上記したＤＯＨＣエンジンは、カムシャフト２及び５の両方を、軸部の径寸法が異ならせているが、少なくとも一方に軸部の径寸法の異なるカムシャフトを用いてもよい。
【００１９】
勿論、本発明のカムシャフトは、ＯＨＣに限るものではない。
【００２０】
【発明の効果】
本発明に係る請求項１のカムシャフトによれば、スプロケットの重量によって曲げ荷重が大きい駆動端部側の最近傍位置に位置する軸部をねじり剛性及び曲げ剛性に基づいた大径とし、曲げ荷重が小さい他の軸部を主にねじり剛性に基づいた小径とすることができるので、各軸部の径寸法をその位置で要求される剛性に基づいて設定することができ、カムシャフト全体の軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカムシャフトを取り付けたＤＯＨＣエンジンの上面図
【図２】（ａ）本発明によるカムシャフトを示す側面図（ｂ）本発明によるカムシャフトのカムを示す側面図
【符号の説明】
２, ５…カムシャフト
４…スプロケット
１０ａ, １０ｂ…カム
１４…ジャーナル部
１５ａ〜ｋ…軸部
１６…駆動端部
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの吸排気弁を開閉させるためのカムを有するカムシャフトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のカムシャフトとして、例えば特開平５−208224号公報に開示されたものが挙げられる。
ここで開示されるカムシャフトは、パイプ状の中空シャフトであって、複数のカムとジャーナル部とを結ぶ軸部の径寸法が、ジャーナル部よりも大径として形成されたものであり、これにより所定の剛性を確保しつつ軽量化を図るものである。
【０００３】
尚、カムシャフトを軽量化する他の従来技術として、カムピースの幅寸法を一部薄くしたカムシャフト（特開平７−224611号公報参照）や、カムピースの肉厚を最小化したカムシャフト（特開平７−189616号公報参照）がそれぞれ開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のカムシャフトにおいては、要求される剛性が高い位置の軸部に合わせて他の軸部の径寸法も設定されており、全ての軸部の径寸法を大きくせざるを得ないため、重量が増加してしまうという問題があった。
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、各軸部の径寸法をその位置で要求される剛性に基づいて設定することにより、軽量化を図ることができるカムシャフトを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係るカムシャフトは、シャフト全体を支持する複数のジャーナル部と、隣り合うジャーナル部間に２つずつ配置されてエンジンのバルブを開閉させるための複数のカムと、前記カム及びジャーナル部を連ねて形成するための複数の軸部と、クランクシャフトと動力伝達手段を介して連係される駆動端部と、を有し、前記軸部のうち、前記駆動端部に最も近いカムと次のカムとの間の軸部を、ねじり剛性と、前記駆動端部に作用するチェーン張力及びバルブ開閉時にカムに作用する反力に抗する曲げ剛性とに基づいた径寸法とし、前記駆動端部に最も近いカムと次のカムとの間の軸部より前記駆動端部側とは反対側にある他の軸部を、互いに同径であるが、前記駆動端部に最も近いカムと次のカムとの間の軸部の径寸法より小さい径寸法であって、ねじり剛性及びバルブ開閉時にカムに作用する反力に抗する曲げ剛性に基づいた径寸法としたものである。
【０００６】
かかる構成によれば、クランクシャフトの回転に伴いスプロケットが回転すると共に、スプロケットの重量によって曲げ荷重が大きい駆動端部側の最近傍位置に位置する軸部、曲げ荷重が小さい他の軸部、カム及びジャーナル部が同時に回転し、エンジンの吸排気弁を開閉させる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態におけるカムシャフトは、例えば図１に示すように、ＤＯＨＣエンジンに取付られる。
かかるＤＯＨＣエンジンは、シリンダヘッド１上方に互いに平行に配設された第１のカムシャフト２及び第２のカムシャフト５と、該第１のカムシャフト２にクランクシャフトの回転力を伝達する動力伝達手段としてのスプロケット４と、互いにかみ合って配設された第１のギヤ３及び第２のギヤ６とを含んで構成されている。
【０００８】
第１のカムシャフト２は、その軸方向に一列に並んだ８個のバルブ９ａの上方にそれぞれ位置するカム１０ａを有しており、第１のカムシャフト２の軸を中心に回転することによって、それぞれのバルブ９ａの開閉動作を駆動している。
また、第１のカムシャフト２のスプロケット４側先端部側面には半月キー１２ａ円弧部側を圧入可能な溝が形成されている。
【０００９】
第１のギヤ３は、その内周面に半月キー１２ａの円弧部の反対側を圧入可能な溝が形成されており、この溝と第１のカムシャフト２側面に形成された溝とに半月キーが圧入されることにより、第１のギヤ３の第１のカムシャフト２に対する位置決めが行われている。
スプロケット４は、その外周面に一定ピッチの歯が形成され、無端チェーン１３と係合可能な歯車部４ａと、この歯車部４ａから第１のカムシャフト２側に延びるボス部４ｂと、図中左右方向に貫通した貫通孔４ｃとを有する。また、貫通孔４ｃには、固定ボルト７が図中左側から挿通されており、固定ボルト７の先端部は、第１のカムシャフト２のスプロケット４側端部に達していて、そこで螺合され互いに固定されている。
【００１０】
更に、バルブ９ａの適正な開閉タイミングを得るためには、スプロケット４の第１のカムシャフト２に対する位置決めを行ない、クランクシャフト（図示せず）と所望のタイミングで第１のカムシャフト２を同期回転させる必要がある。
そこで、本発明においては、位置決め手段としての位置決めピン１１によってスプロケット４の第１のカムシャフト２に対する位置決めが行われている。
【００１１】
即ち、位置決めピン１１は、スプロケット４のボス部４ｂ側端面であって、適正なバルブタイミングを得る位置に形成されたピン固定穴に一部が圧入され、残りの部分が第１のギヤ３のスプロケット４側端面であって、適正な開閉タイミングを得る位置に形成されたピン固定穴に圧入され、これら両者を位置決めする。
第２のギヤ６は、第１のギヤと同様に半月キー１２ｂによって位置決めがされていると共に、第１のギヤ３と直接又は間接にかみ合って配設されている。尚、符号８は、第２のギヤ６と第２のカムシャフト５とを結合するための固定ボルトである。
【００１２】
第２のカムシャフト５は、第１のカムシャフト２と平行に配設され、第１のカムシャフト２と同様、８個のバルブ９ｂの上方にそれぞれカム１０を有している。更に、第２のカムシャフト５の軸方向の寸法は、第１のカムシャフト２の軸方向の寸法と同じである。
ここで、本発明におけるカムシャフトは、第１のカムシャフト２及び第２のカムシャフト５が、図２で示すカムシャフトである。
【００１３】
以下、第１のカムシャフト２について説明するが、第２のカムシャフト５についても同様である。
カムシャフト２は、図２に示すように、８個のカム１０ａと、５個のジャーナル部１４と、これらを連ねる軸部１５と、カムシャフト２の端部である駆動端部１６とを含んで構成される。
【００１４】
カム１０ａは、断面が同図（ｂ）に示す形状に形成されており、その回転中心Ｃがカムシャフト２の中心軸Ｌと一致して配設されている。そして、回転中心Ｃを中心として回転することによって、エンジンのバルブ９ａ及び９ｂを開閉させる。
ジャーナル部１４は、シリンダヘッド１上にエンジンオイルを介在させて接触しつつカムシャフト２の回転に伴って回転するもので、カムシャフト２を軸支するものである。
【００１５】
軸部１５ａ〜ｋは、上記したカム１０ａとジャーナル部１４とを連ねるものであり、その径寸法はカム１０ａ及びジャーナル部１４より小さく形成されている。更に、軸部１５ａ〜ｋのうち、駆動端部１６側の最近傍位置に位置する軸部１５ａの径寸法は、その他の軸部１５ｂ〜ｋの径寸法より大きく形成されており、例えば軸部１５ａの径寸法が23.5mm、軸部１５ｂ〜ｋの径寸法が22mmとされている。
【００１６】
駆動端部１６は、図２（ａ）中、カムシャフト２の左端に位置する部位であり、図１で示される第１のギヤ３、及びスプロケット４が、半月キー１２ａ及び固定ボルト７によってそれぞれ固定される。
次に、上記のような軸部１５ａ〜ｋの径寸法の設定方法について説明する。
軸部１５ａは、スプロケット４等が配設される駆動端部１６と近接しているため、多大な曲げ荷重がかかるので、この曲げ荷重と回転駆動によるねじりに抗する剛性を必要とする。
【００１７】
一方、軸部１５ｂ〜ｋは、駆動端部１６とは近接しておらず、曲げ荷重が微小であるため、回転駆動によるねじり、及びバルブ開閉時にカム１０ａに作用する反力に抗する剛性を必要とする。
よって、軸部１５ａの径寸法は、ねじり剛性及び曲げ剛性に基づいて決定され、他の軸部１５ｂ〜ｋの径寸法は、ねじり剛性及びバルブ開閉時にカム１０ａに作用する反力に抗する剛性に基づいて決定される。
【００１８】
これにより、各軸部１５ａ〜ｋの径寸法をその位置で要求される剛性に基づいて設定することができ、カムシャフト２の軽量化を図ることができる。
また、上記したＤＯＨＣエンジンは、カムシャフト２及び５の両方を、軸部の径寸法が異ならせているが、少なくとも一方に軸部の径寸法の異なるカムシャフトを用いてもよい。
【００１９】
勿論、本発明のカムシャフトは、ＯＨＣに限るものではない。
【００２０】
【発明の効果】
本発明に係る請求項１のカムシャフトによれば、スプロケットの重量によって曲げ荷重が大きい駆動端部側の最近傍位置に位置する軸部をねじり剛性及び曲げ剛性に基づいた大径とし、曲げ荷重が小さい他の軸部を主にねじり剛性に基づいた小径とすることができるので、各軸部の径寸法をその位置で要求される剛性に基づいて設定することができ、カムシャフト全体の軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるカムシャフトを取り付けたＤＯＨＣエンジンの上面図
【図２】（ａ）本発明によるカムシャフトを示す側面図（ｂ）本発明によるカムシャフトのカムを示す側面図
【符号の説明】
２, ５…カムシャフト
４…スプロケット
１０ａ, １０ｂ…カム
１４…ジャーナル部
１５ａ〜ｋ…軸部
１６…駆動端部
Claims (1)
- シャフト全体を支持する複数のジャーナル部と、隣り合うジャーナル部間に２つずつ配置されてエンジンのバルブを開閉させるための複数のカムと、前記カム及びジャーナル部を連ねて形成するための複数の軸部と、クランクシャフトと動力伝達手段を介して連係される駆動端部と、を有するカムシャフトにおいて、
前記軸部のうち、前記駆動端部に最も近いカムと次のカムとの間の軸部を、ねじり剛性と、前記駆動端部に作用するチェーン張力及びバルブ開閉時にカムに作用する反力に抗する曲げ剛性とに基づいた径寸法とし、前記駆動端部に最も近いカムと次のカムとの間の軸部より前記駆動端部側とは反対側にある他の軸部を、互いに同径であるが、前記駆動端部に最も近いカムと次のカムとの間の軸部の径寸法より小さい径寸法であって、ねじり剛性及びバルブ開閉時にカムに作用する反力に抗する曲げ剛性に基づいた径寸法としたことを特徴とするカムシャフト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26633697A JP4048582B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | カムシャフト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26633697A JP4048582B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | カムシャフト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11101327A JPH11101327A (ja) | 1999-04-13 |
| JP4048582B2 true JP4048582B2 (ja) | 2008-02-20 |
Family
ID=17429528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26633697A Expired - Fee Related JP4048582B2 (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | カムシャフト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4048582B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9816406B2 (en) | 2015-06-12 | 2017-11-14 | Hyundai Motor Company | Multiple variable valve lift apparatus |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4600014B2 (ja) * | 2004-12-01 | 2010-12-15 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の可変動弁装置 |
| DE102012217456A1 (de) * | 2012-09-26 | 2014-03-27 | Mahle International Gmbh | Nockenwelle für eine Brennkraftmaschine |
-
1997
- 1997-09-30 JP JP26633697A patent/JP4048582B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9816406B2 (en) | 2015-06-12 | 2017-11-14 | Hyundai Motor Company | Multiple variable valve lift apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11101327A (ja) | 1999-04-13 |
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