JP6763791B2 - 内燃機関用カムシャフト - Google Patents

Description

本発明は、直線状に延びるシャフト主部と、当該シャフト主部の軸方向に間隔をあけた位置に配置される複数の動弁カムと、前記シャフト主部の一直径線に沿って延びて前記シャフト主部の一端部から半径方向外方に延びる一対の支持腕部とを一体に有し、回転動力を前記シャフト主部に伝達するための従動回転体が一対の前記支持腕部に取付けられる内燃機関用カムシャトに関する。

カムシャフトの一端部に、その一直径線に沿って半径方向外方に延びる一対の支持腕部が設けられ、カムチェーンが巻き付けられる従動スプロケットが前記支持腕部に締結されるようにしたものが、特許文献１で知られている。

特開２０１０−０２５０１１号公報

ところで、カムシャフトの回転変動を抑制するために、慣性マスを設けたいという要望がある。そのために上記特許文献１で開示される二股の支持腕部に代えて、厚肉である円盤状のフランジ部をカムシャフトの一端部に設けることが単純には考えられるが、そのような構造とすると重量増加を招くことになる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、重量増加を抑制しながら慣性マスの効果が得られるようにした内燃機関用カムシャフトを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、直線状に延びるシャフト主部と、当該シャフト主部の軸方向に間隔をあけた位置に配置される複数の動弁カムと、前記シャフト主部の一直径線に沿って延びて前記シャフト主部の一端部から半径方向外方に延びる一対の支持腕部とを一体に有し、回転動力を前記シャフト主部に伝達するための従動回転体が一対の前記支持腕部に取付けられる内燃機関用カムシャフトにおいて、前記シャフト主部の周方向で一対の前記支持腕部間にわたる一対の張り出し部が、前記シャフト主部および前記支持腕部に一体に設けられ、前記張り出し部のうち前記シャフト主部の半径方向に沿う外方側の一部に、前記シャフト主部の軸線に沿う方向での厚みを厚くした厚肉部分が形成されることを第１の特徴とする。

また本発明は、第１の特徴の構成に加えて、前記張り出し部が、一対の前記支持腕部の基端部間を結ぶボス部分と、前記厚肉部分と、前記シャフト主部の軸に沿う方向の厚みを前記ボス部分および前記厚肉部分よりも薄くして前記ボス部分および前記厚肉部分間を結ぶ薄肉部分とから成ることを第２の特徴とする。

本発明は、第２の特徴の構成に加えて、前記支持腕部に取付けられる前記従動回転体とは反対側に臨む凹部が、前記ボス部分および前記厚肉部分間を結ぶ前記薄肉部分で前記張り出し部に形成されることを第３の特徴とする。

本発明は、第１〜第３の特徴の構成のいずれかに加えて、一対の前記厚肉部分が、前記一直径線に関して対称形状に形成されることを第４の特徴とする。

本発明は、第２〜第４の特徴の構成のいずれかに加えて、前記厚肉部分が、前記シャフト主部の半径方向に沿う内方側の内側縁を前記支持腕部の長手方向に延びる直線状とした半月形状に形成され、前記薄肉部分が型成形可能な形状に形成されることを第５の特徴とする。

本発明は、第５の特徴の構成に加えて、前記厚肉部分の前記内側縁が、型成形時の抜き勾配を有するように形成されることを第６の特徴とする。

本発明は、第６の特徴の構成に加えて、前記ボス部分が前記シャフト主部と同軸の円弧状に形成され、前記内側縁が、前記シャフト主部の中心軸線を通って前記一直径線と直交する仮想平面から離反するにつれて前記一直径線から離反するように傾斜しつつ前記仮想平面に関して対称形状に形成されることを第７の特徴とする。

さらに本発明は、第１〜第７の特徴の構成のいずれかに加えて、前記従動回転体に、前記張り出し部の外周よりも半径方向内方に位置する肉抜き孔が形成されることを第８の特徴とする。

本発明の第１の特徴によれば、一対の張り出し部がシャフト主部および支持腕部に一体に設けられ、その張り出し部の一部に厚肉部分が形成されるので、慣性マスの効果を得つつ重量増加を抑制することができる。

また本発明の第２の特徴によれば、張り出し部が、一対の支持腕部の基端部間を結ぶボス部分と、厚肉部分と、ボス部分および厚肉部分間を結ぶ薄肉部分とから成り、薄肉部分はボス部分および厚肉部分よりも薄いので、厚肉部分によって慣性マス効果を得つつ、ボス部分を厚くして張り出し部の剛性を確保することができる。

本発明の第３の特徴によれば、薄肉部分によって従動回転体とは反対側に臨む凹部が張り出し部に形成されるので、張り出し部の従動回転体側に臨む面を前記支持腕部と面一のの平坦面に形成することができ、従動回転体を張り出し部に密着させて支持腕部に固定することができ、従動回転体の固定を強固なものとすることができる。

本発明の第４の特徴によれば、一対の厚肉部分が対称形状に形成されることで、張り出し部を設けたことによるカムシャフトの回転変動を抑制することができる。

本発明の第５の特徴によれば、厚肉部分がその内側縁を支持腕部の長手方向に延びる直線状とした半月形状に形成され、薄肉部分が型成形可能な形状であるので、張り出し部の型成形が可能となる。

本発明の第６の特徴によれば、厚肉部分の内側縁が抜き勾配を有するので、薄肉部分のスライド型による型成形が容易となる。

本発明の第７の特徴によれば、ボス部分が円弧状であり、厚肉部分の内側縁が、シャフト主部の中心軸線を通って前記一直径線と直交する仮想平面に関して対称形状に形成されることにより、薄肉部分を一対の支持腕部に沿う方向で移動する２つのスライド型で容易に成形することができる。

さらに本発明の第８の特徴によれば、従動回転体に肉抜き孔が形成されることで、従動回転体自体の慣性マス効果が低下しても張り出し部の厚肉部分でその低下分を補うことができる。

内燃機関の一部縦断面図である。 図１の２ー２線断面図である。 図４の３−３線に沿って示すカムシャフトの要部縦断側面図である。 図３の４−４線断面図である。 型成形完了時の図４に対応した断面図である。

本発明の実施の形態について添付の図１〜図５を参照しながら説明すると、先ず図１および図２において、たとえば直列４気筒の内燃機関Ｅが、たとえば自動二輪車に搭載されており、その内燃機関Ｅの機関本体１１は、シリンダヘッド１２と、そのシリンダヘッド１２に結合されるヘッドカバー１３とを一部の構成要素として備え、前記シリンダヘッド１２および前記ヘッドカバー１３間に形成される動弁室１４に、動弁機構１５が収容される。

前記動弁機構１５は、図示しないクランクシャフトと平行に延びる吸気側および排気側のカムシャフト１６，１７を有しており、それらのカムシャフト１６，１７の一端部は、前記シリンダヘッド１２および前記ヘッドカバー１３を含む機関本体１１に形成されるカムチェーン室１８に突入され、前記クランクシャフトからの回転動力が調時伝動機構１９を介して伝達される。この実施の形態では前記機関本体１１が前記カムチェーン室１８を車幅方向右側に有するように車体に搭載されており、前記機関本体１１の車体搭載時に前記吸気側のカムシャフト１６は前記排気側のカムシャフト１７よりも車両前後方向後方に配置される。

前記調時伝動機構１９は、前記クランクシャフトに設けられる駆動スプロケット（図示せず）と、前記吸気側および前記排気側のカムシャフト１６，１７の一端部にそれぞれ取付けられる従動回転体としての従動スプロケット２０，２１と、前記駆動スプロケットおよび従動スプロケット２０，２１に巻き掛けられて前記カムチェーン室１８内を走行するカムチェーン２２とで構成され、前記調時伝動機構１９から伝達される回転動力によって前記吸気側および前記排気側のカムシャフト１６，１７は、前記クランクシャフトの回転数の１／２の回転数で回転する。

ところで前記吸気側および前記排気側のカムシャフト１６，１７は、基本的には同一構造を有するように構成されるので、以下の説明では吸気側のカムシャフト１６について説明するだけで、排気側のカムシャフト１７についての説明は省略するが、本願発明の構造は排気側のカムシャフト１７にも適用される。

図３を併せて参照して、前記吸気側のカムシャフト１６は、前記シリンダヘッド１２に一体に設けられるシャフト支持部２３ならびにそのシャフト支持部２３に締結されるカムホルダ２４で回転自在に支持されて直線状に延びるシャフト主部２５と、当該シャフト主部２５の軸方向に間隔をあけた位置に配置される複数の動弁カム２６と、前記シャフト主部２５の一直径線Ｌに沿って延びて前記シャフト主部２５の一端部から半径方向外方に延びる一対の支持腕部２７とを一体に有する。

一対の前記腕部２７には、前記クランクシャフトからの回転動力を前記シャフト主部２５に伝達するための前記従動スプロケット２０が取付けられるものであり、前記支持腕部２７には、前記従動スプロケット２０を締結するために、前記従動スプロケット２０に挿通されるボルト３１をねじ込むためのねじ孔３２がそれぞれ設けられる。

この実施の形態では、前記シリンダヘッド１２には、４気筒の各気筒毎に一対ずつの吸気弁３４が弁ばね３５で閉弁方向に付勢されつつ開閉作動可能に配設されており、それらの吸気弁３４の弁軸３４ａの軸端に固定されるリテーナ３６にシム３７を介して当接される有底円筒状のバルブリフター３８が前記前記シャフト支持部２３にスライド可能に嵌合され、それらのバルブリフター３８に摺接するようにして動弁カム２６が各気筒ごとに一対ずつ前記シャフト主部２５に一体に設けられる。また前記シャフト主部２５の一端部には、前記支持腕部２７が一体に設けられるとともに、前記従動スプロケット２０の中央部に設けられる取付け孔３９に嵌合するようにして前記支持腕部２７から突出する嵌合突部２８が一体に設けられており、この実施の形態では、前記シャフト主部２５が中心孔４０を有して中空円筒状に形成されており、前記嵌合突部２８も円筒状に形成され、前記中心孔４０の一端部はキャップ４１で閉じられる。

図４を併せて参照して、前記吸気側のカムシャフト１６の前記シャフト主部２５および前記支持腕部２７には、前記シャフト主部２５の周方向で一対の前記支持腕部２７間にわたる一対の張り出し部２９が一体に設けられ、この実施の形態では、一対の前記支持腕部２７および一対の前記張り出し部２９が、協働して円盤状となるように前記張り出し部２９が形成される。

前記張り出し部２９のうち前記シャフト主部２５の半径方向に沿う外方側の一部に、前記シャフト主部２５の軸線に沿う方向での厚みを厚くした厚肉部分２９ａが形成されており、この実施の形態では、前記張り出し部２９が、一対の前記支持腕部２７の基端部間を結ぶボス部分２９ｂと、前記厚肉部分２９ａと、前記シャフト主部２５の軸に沿う方向の厚みを前記ボス部分２９ｂおよび前記厚肉部分２９ａよりも薄くして前記ボス部分２９ｂおよび前記厚肉部分２９ａ間を結ぶ薄肉部分２９ｃとから成る。

しかも前記支持腕部２７に取付けられる前記従動スプロケット２０とは反対側に臨む凹部４３が、前記ボス部分２９ｂおよび前記厚肉部分２９ａ間を結ぶ前記薄肉部分２９ｃで前記張り出し部２９に形成され、前記張り出し部２９の前記従動スプロケット２０側に臨む面４４は、前記支持腕部２７と面一の平坦面状に形成される。

また前記厚肉部分２９ａが、前記シャフト主部２５の半径方向に沿う内方側の内側縁２９ａａを前記支持腕部２７の長手方向に延びる直線状とした半月形状に形成され、前記薄肉部分２９ｃが型成形可能な形状に形成されており、一対の前記厚肉部分２９ａが、前記一直径線Ｌに関して対称形状に形成される。

しかも前記厚肉部分２９ａの前記内側縁２９ａａが、型成形時の抜き勾配を有するように形成されるものであり、前記ボス部分２９ｂが前記シャフト主部２５と同軸の円弧状に形成され、前記内側縁２９ａａが、前記シャフト主部２５の中心軸線Ｃを通って前記一直径線Ｌと直交する仮想平面ＶＰから離反するにつれて前記一直径線Ｌから離反するように傾斜角度αで傾斜しつつ前記仮想平面ＶＰに関して対称形状に形成される。

また前記従動スプロケット２０には、前記張り出し部２９の外周よりも半径方向内方に位置する複数個たとえば１０個の肉抜き孔４４が形成される。

次にこの実施の形態の作用について説明すると、直線状に延びるシャフト主部２５と、当該シャフト主部２５の軸方向に間隔をあけた位置に配置される複数の動弁カム２６と、従動スプロケット２０，２１を取り付けるために前記シャフト主部２５の一直径線Ｌに沿って延びて前記シャフト主部２５の一端部から半径方向外方に延びる一対の支持腕部２７とを一体に有する吸気側および排気側のカムシャフト１６，１７において、前記シャフト主部２５の周方向で一対の前記支持腕部２７間にわたる一対の張り出し部２９が、前記シャフト主部２５および前記支持腕部２７に一体に設けられ、前記張り出し部２９のうち前記シャフト主部２５の半径方向に沿う外方側の一部に、前記シャフト主部２５の軸線に沿う方向での厚みを厚くした厚肉部分２９ａが形成されるので、慣性マスの効果を得つつ重量増加を抑制することができる。

また前記張り出し部２９が、一対の前記支持腕部２７の基端部間を結ぶボス部分２９ｂと、前記厚肉部分２９ａと、前記シャフト主部２５の軸に沿う方向の厚みを前記ボス部分２９ｂおよび前記厚肉部分２９ａよりも薄くして前記ボス部分２９ｂおよび前記厚肉部分２９ａ間を結ぶ薄肉部分２９ｃとから成るので、厚肉部分２９ａによって慣性マス効果を得つつ、ボス部分２９ｂを厚くして張り出し部２９の剛性を確保することができる。

また前記支持腕部２７に取付けられる前記従動スプロケット２０とは反対側に臨む凹部４３が、前記ボス部分２９ｂおよび前記厚肉部分２９ａ間を結ぶ前記薄肉部分２９ｃで前記張り出し部２９に形成されるので、張り出し部２９の従動スプロケット２０，２１側に臨む面４５を支持腕２７と面一の平坦面に形成することができ、それにより従動スプロケット２０，２１を張り出し部２９に密着させて支持腕部２７に固定することができ、従動スプロケット２０，２１の固定を強固なものとすることができる。

また一対の前記厚肉部分２９ａが、前記一直径線Ｌに関して対称形状に形成されるので、張り出し部２９を設けたことによる吸気側および排気側カムシャフト１６，１７の回転変動を抑制することができる。

また前記厚肉部分２９ａが、前記シャフト主部２５の半径方向に沿う内方側の内側縁２９ａａを前記支持腕部２７の長手方向に延びる直線状とした半月形状に形成され、前記薄肉部分２９ｃが型成形可能な形状に形成されるので、張り出し部２９の型成形が可能となり、それに加えて前記厚肉部分２９ａの前記内側縁２９ａａが、型成形時の抜き勾配を有するように形成されるので、吸気側および排気側のカムシャフト１６，１７の鋳造成形時に薄肉部分２９ｃのスライド型による型成形が容易となる。

また前記ボス部分２９ｂが前記シャフト主部２５と同軸の円弧状に形成され、前記内側縁２９ａａが、前記シャフト主部２５の中心軸線Ｃを通って前記一直径線Ｌと直交する仮想平面ＶＰから離反するにつれて前記一直径線Ｌから離反するように傾斜しつつ前記仮想平面ＶＰに関して対称形状に形成されるので、図５で示すように、鋳造成形時に薄肉部分２９ｃを一対の支持腕部２７に沿う方向で移動する２つのスライド型４６で容易に成形することができる。

さらに前記従動スプロケット２０，２１に、前記張り出し部２９の外周よりも半径方向内方に位置する肉抜き孔４４が形成されるので、従動スプロケット２０，２１自体の慣性マス効果が低下しても張り出し部２９の厚肉部分２９ａでその低下分を補うことができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。

１６，１７・・・カムシャフト
２０，２１・・・従動回転体である従動スプロケット
２５・・・シャフト主部
２６・・・動弁カム
２７・・・支持腕部
２９・・・張り出し部
２９ａ・・・厚肉部分
２９ａａ・・・厚肉部分の内側縁
２９ｂ・・・ボス部分
２９ｃ・・・薄肉部分
４３・・・凹部
４４・・・肉抜き孔 Ｌ・・・一直径線
ＶＰ・・・仮想平面

Claims (8)

1. 直線状に延びるシャフト主部（２５）と、当該シャフト主部（２５）の軸方向に間隔をあけた位置に配置される複数の動弁カム（２６）と、前記シャフト主部（２５）の一直径線（Ｌ）に沿って延びて前記シャフト主部（２５）の一端部から半径方向外方に延びる一対の支持腕部（２７）とを一体に有し、回転動力を前記シャフト主部（２５）に伝達するための従動回転体（２０，２１）が一対の前記支持腕部（２７）に取り付けられる内燃機関用カムシャフトにおいて、前記シャフト主部（２５）の周方向で一対の前記支持腕部（２７）間にわたる一対の張り出し部（２９）が、前記シャフト主部（２５）および前記支持腕部（２７）に一体に設けられ、前記張り出し部（２９）のうち前記シャフト主部（２５）の半径方向に沿う外方側の一部に、前記シャフト主部（２５）の軸線に沿う方向での厚みを厚くした厚肉部分（２９ａ）が形成されることを特徴とする内燃機関用カムシャフト。
2. 前記張り出し部（２９）が、一対の前記支持腕部（２７）の基端部間を結ぶボス部分（２９ｂ）と、前記厚肉部分（２９ａ）と、前記シャフト主部（２５）の軸に沿う方向の厚みを前記ボス部分（２９ｂ）および前記厚肉部分（２９ａ）よりも薄くして前記ボス部分（２９ｂ）および前記厚肉部分（２９ａ）間を結ぶ薄肉部分（２９ｃ）とから成ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用カムシャフト。
3. 前記支持腕部（２７）に取付けられる前記従動回転体（２０，２１）とは反対側に臨む凹部（４３）が、前記ボス部分（２９ｂ）および前記厚肉部分（２９ａ）間を結ぶ前記薄肉部分（２９ｃ）で前記張り出し部（２９）に形成されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関用カムシャフト。
4. 一対の前記厚肉部分（２９ａ）が、前記一直径線（Ｌ）に関して対称形状に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関用カムシャフト。
5. 前記厚肉部分（２９ａ）が、前記シャフト主部（２５）の半径方向に沿う内方側の内側縁（２９ａａ）を前記支持腕部（２７）の長手方向に延びる直線状とした半月形状に形成され、前記薄肉部分（２９ｃ）が型成形可能な形状に形成されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の内燃機関用カムシャフト。
6. 前記厚肉部分（２９ａ）の前記内側縁（２９ａａ）が、型成形時の抜き勾配を有するように形成されることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関用カムシャフト。
7. 前記ボス部分（２９ｂ）が前記シャフト主部（２５）と同軸の円弧状に形成され、前記内側縁（２９ａａ）が、前記シャフト主部（２５）の中心軸線を通って前記一直径線（Ｌ）と直交する仮想平面（ＶＰ）から離反するにつれて前記一直径線（Ｌ）から離反するように傾斜しつつ前記仮想平面（ＶＰ）に関して対称形状に形成されることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関用カムシャフト。
8. 前記従動回転体（２０，２１）に、前記張り出し部（２９）の外周よりも半径方向内方に位置する肉抜き孔（４４）が形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の内燃機関用カムシャフト。

Images