JPH08232610A - カムシャフト - Google Patents
カムシャフトInfo
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- JPH08232610A JPH08232610A JP3998995A JP3998995A JPH08232610A JP H08232610 A JPH08232610 A JP H08232610A JP 3998995 A JP3998995 A JP 3998995A JP 3998995 A JP3998995 A JP 3998995A JP H08232610 A JPH08232610 A JP H08232610A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cam
- shaft
- boss portion
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- resin
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 製造工程の簡略化、ボス部における応力集中
の緩和。 【構成】 このカムシャフトは、吸気用カム１ａ、排気
用カム１ｂ、ボス部１ｃが外周に一体形成されたシャフ
ト１と、シャフト１のボス部１ｃを含む外周に成形され
た合成樹脂製のカムギヤ２とで構成される。ボス部１ｃ
は、排気用カム１ｂと同じ形状で、かつ、同じ位相を有
している。
の緩和。 【構成】 このカムシャフトは、吸気用カム１ａ、排気
用カム１ｂ、ボス部１ｃが外周に一体形成されたシャフ
ト１と、シャフト１のボス部１ｃを含む外周に成形され
た合成樹脂製のカムギヤ２とで構成される。ボス部１ｃ
は、排気用カム１ｂと同じ形状で、かつ、同じ位相を有
している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気弁・排
気弁の開閉制御などに用いられるカムシャフトに関す
る。
気弁の開閉制御などに用いられるカムシャフトに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関に用いられるカムシャフトに
は、吸気・排気用の少なくとも２つのカムと、カムギヤ
とが設けられるが、製造工程の簡略化等から、シャフト
とカムは耐摩耗性の高い特殊鋳鉄等の金属材料で一体形
成し、カムギヤはシャフトの外周に合成樹脂で射出成形
等した構成が知られている。特に、排気量が比較的小さ
く、回転が安定した発電機や草刈り機等の内燃機関にこ
のような構成のカムシャフトが多く用いられている。こ
の種のカムシャフトにおいて、通常、カムギヤはクラン
ク軸上のタイミングギヤと噛合して、エンジンサイクル
と関連した時間的関係で回転し、シャフトはカムギヤか
ら回転トルクを受けて回転する。そして、シャフトの回
転により、シャフト上に所定の位相角で設けられた吸気
・排気用カムが、吸気・排気弁を所定のタイミングで開
閉制御する。
は、吸気・排気用の少なくとも２つのカムと、カムギヤ
とが設けられるが、製造工程の簡略化等から、シャフト
とカムは耐摩耗性の高い特殊鋳鉄等の金属材料で一体形
成し、カムギヤはシャフトの外周に合成樹脂で射出成形
等した構成が知られている。特に、排気量が比較的小さ
く、回転が安定した発電機や草刈り機等の内燃機関にこ
のような構成のカムシャフトが多く用いられている。こ
の種のカムシャフトにおいて、通常、カムギヤはクラン
ク軸上のタイミングギヤと噛合して、エンジンサイクル
と関連した時間的関係で回転し、シャフトはカムギヤか
ら回転トルクを受けて回転する。そして、シャフトの回
転により、シャフト上に所定の位相角で設けられた吸気
・排気用カムが、吸気・排気弁を所定のタイミングで開
閉制御する。
【０００３】ところで、上記のようなシャフトにカムギ
ヤを被着した構成では、両者間のトルク伝達を確実なら
しめる手段が必須になる。そのための手段として、従来
は、多角形状（６角形又は８角形等）の外周を有するボ
ス部をシャフトに一体形成し、このボス部を含むシャフ
トの外周に合成樹脂製のカムギヤを射出成形等してい
た。
ヤを被着した構成では、両者間のトルク伝達を確実なら
しめる手段が必須になる。そのための手段として、従来
は、多角形状（６角形又は８角形等）の外周を有するボ
ス部をシャフトに一体形成し、このボス部を含むシャフ
トの外周に合成樹脂製のカムギヤを射出成形等してい
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記シャフトは、通
常、鋳造等により吸気・排気用カムおよびボス部と一体
成形した後、各カムのカム面、ボス部の外周、シャフト
両端部のジャーナル面等を旋削等の機械加工によって仕
上げているが、ボス部の機械加工が追加される分、仕上
げ工程増になっていた。また、上記カムシャフトにおい
て、カムギヤからシャフトへのトルク伝達は、ボス部の
外周とカムギアとの多角結合構造を介してなされるた
め、ボス部の角部分に応力集中が起こり易い傾向にあ
る。
常、鋳造等により吸気・排気用カムおよびボス部と一体
成形した後、各カムのカム面、ボス部の外周、シャフト
両端部のジャーナル面等を旋削等の機械加工によって仕
上げているが、ボス部の機械加工が追加される分、仕上
げ工程増になっていた。また、上記カムシャフトにおい
て、カムギヤからシャフトへのトルク伝達は、ボス部の
外周とカムギアとの多角結合構造を介してなされるた
め、ボス部の角部分に応力集中が起こり易い傾向にあ
る。
【０００５】そこで、本発明は、上記のようなカムシャ
フトにおける製造工程の簡略化、ボス部における応力集
中の緩和を図ることをその目的とするものである。
フトにおける製造工程の簡略化、ボス部における応力集
中の緩和を図ることをその目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明では、シャフトの
ボス部の外周を、吸気・排気用カムのうちいずれかのカ
ムのカム面と同じ形状・位相にした。
ボス部の外周を、吸気・排気用カムのうちいずれかのカ
ムのカム面と同じ形状・位相にした。
【０００７】
【作用】ボス部の外周を、吸気・排気用カムのいずれか
のカム面と同じ形状・位相にしたので、ボス部の外周の
機械加工を、形状・位相を同じくするカムのカム面と同
一時に行なうことが可能になる。これにより、シャフト
の仕上げ工程を簡略化することができる。
のカム面と同じ形状・位相にしたので、ボス部の外周の
機械加工を、形状・位相を同じくするカムのカム面と同
一時に行なうことが可能になる。これにより、シャフト
の仕上げ工程を簡略化することができる。
【０００８】また、ボス部の外周がカム面と同じ滑らか
な非円形形状であるので、カムギヤからシャフトへのト
ルク伝達が確実であり、しかも、ボス部に角部分がない
ので、ボス部における応力集中も生じにくい。
な非円形形状であるので、カムギヤからシャフトへのト
ルク伝達が確実であり、しかも、ボス部に角部分がない
ので、ボス部における応力集中も生じにくい。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って説明す
る。
る。
【００１０】図１は、カムシャフトの側面（一部断面）
を示している。この実施例のカムシャフトは、発電機や
草刈り機の空冷２サイクルエンジン等に用いられるもの
で、吸気用カム１ａ、排気用カム１ｂ、ボス部１ｃが外
周に一体形成されたシャフト１と、シャフト１のボス部
１ｃを含む外周に成形された合成樹脂製のカムギヤ２と
で構成される。
を示している。この実施例のカムシャフトは、発電機や
草刈り機の空冷２サイクルエンジン等に用いられるもの
で、吸気用カム１ａ、排気用カム１ｂ、ボス部１ｃが外
周に一体形成されたシャフト１と、シャフト１のボス部
１ｃを含む外周に成形された合成樹脂製のカムギヤ２と
で構成される。
【００１１】図２に示すように、吸気用カム１ａと排気
用カム１ｂのシャフト１に対する回転方向の位相（以
下、単に「位相」という。）は所定角度（同図では９０
度）だけ相互にずれている。ボス部１ｃは、排気用カム
１ｂと同じ形状（同じ横断面形状：軸方向寸法は同じで
も良いし、異なっても良い。）で、かつ、同じ位相を有
している。
用カム１ｂのシャフト１に対する回転方向の位相（以
下、単に「位相」という。）は所定角度（同図では９０
度）だけ相互にずれている。ボス部１ｃは、排気用カム
１ｂと同じ形状（同じ横断面形状：軸方向寸法は同じで
も良いし、異なっても良い。）で、かつ、同じ位相を有
している。
【００１２】シャフト１の材質は金属材料の中から適宜
選択すれば良く、例えば、鋳鉄（ＦＣ２５）、機械炭素
鋼（Ｓ４０Ｃ）等の鉄系材料、アルミ合金、焼結合金等
の非鉄系材料等を用いることができる。また、シャフト
１の成形は、鋳造成形、鍛造成形、機械加工等、使用材
質等に応じた成形方法を用いることができる。
選択すれば良く、例えば、鋳鉄（ＦＣ２５）、機械炭素
鋼（Ｓ４０Ｃ）等の鉄系材料、アルミ合金、焼結合金等
の非鉄系材料等を用いることができる。また、シャフト
１の成形は、鋳造成形、鍛造成形、機械加工等、使用材
質等に応じた成形方法を用いることができる。
【００１３】シャフト１は、鋳造等により所定形状に成
形された後、吸気用カム１ａのカム面１ａ１、排気用カ
ム１ｂのカム面１ｂ１、ボス部１ｃの外周１ｃ１、両端
部のジャーナル面１ｄ、１ｅを旋削等の機械加工によっ
て仕上げ加工される。ボス部１ｃの外周１ｃ１と排気用
カム１ｂのカム面１ｂとが同じ形状で、かつ、同じ位相
を有するため、両者の仕上げ加工を同一時に行なうこと
ができる。そのため、ボス部１ｃの外周１ｃ１を別工程
で仕上げ加工する手間が省け、その分、従来構成に比
べ、製造工程が簡略化される。
形された後、吸気用カム１ａのカム面１ａ１、排気用カ
ム１ｂのカム面１ｂ１、ボス部１ｃの外周１ｃ１、両端
部のジャーナル面１ｄ、１ｅを旋削等の機械加工によっ
て仕上げ加工される。ボス部１ｃの外周１ｃ１と排気用
カム１ｂのカム面１ｂとが同じ形状で、かつ、同じ位相
を有するため、両者の仕上げ加工を同一時に行なうこと
ができる。そのため、ボス部１ｃの外周１ｃ１を別工程
で仕上げ加工する手間が省け、その分、従来構成に比
べ、製造工程が簡略化される。
【００１４】カムギヤ２の材質は合成樹脂材料の中から
適宜選択すれば良く、例えば、ナイロン（ポリアミド樹
脂：ＰＡ）、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルサルホ
ン樹脂、ケトン系樹脂（例えば、芳香族ポリエーテルケ
トン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂）、ポリ
エーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェ
ニレンサルファイド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂等の
熱可塑性樹脂の他、フェノール系樹脂、エポキシ系樹
脂、全芳香族系ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用い
ることができる。その中でも、易成形性、強靱性、耐摩
耗性、耐熱・耐寒性等の点からナイロン（ＰＡ）を用い
るのが望ましく、とりわけ、ナイロン６、ナイロン６−
６、ナイロン４−６は機械特性に優れた材料であるた
め、特に望ましい。ナイロン６、ナイロン６−６、ナイ
ロン４−６の標準品の代表的な主要特性は下記の通りで
ある。
適宜選択すれば良く、例えば、ナイロン（ポリアミド樹
脂：ＰＡ）、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルサルホ
ン樹脂、ケトン系樹脂（例えば、芳香族ポリエーテルケ
トン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂）、ポリ
エーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリフェ
ニレンサルファイド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂等の
熱可塑性樹脂の他、フェノール系樹脂、エポキシ系樹
脂、全芳香族系ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用い
ることができる。その中でも、易成形性、強靱性、耐摩
耗性、耐熱・耐寒性等の点からナイロン（ＰＡ）を用い
るのが望ましく、とりわけ、ナイロン６、ナイロン６−
６、ナイロン４−６は機械特性に優れた材料であるた
め、特に望ましい。ナイロン６、ナイロン６−６、ナイ
ロン４−６の標準品の代表的な主要特性は下記の通りで
ある。
【００１５】ナイロン６（ＰＡ６） 曲げ弾性率：２．８×１０4ｋｇｆ／ｃｍ2 破断伸び：２００％ 硬さ：Ｒ１１２（ロックウェル硬さ） 引張り強さ：８００ｋｇｆ／ｃｍ2 曲げ強さ：９８０ｋｇｆ／ｃｍ2 ナイロン６−６（ＰＡ６−６） 曲げ弾性率：２．６８×１０4ｋｇｆ／ｃｍ2 破断伸び：５０％ 硬さ：Ｒ１１８（ロックウェル硬さ） 引張り強さ：８７０ｋｇｆ／ｃｍ2 曲げ強さ：１０７０ｋｇｆ／ｃｍ2 ナイロン４−６（ＰＡ４−６） 曲げ弾性率：３．２×１０4ｋｇｆ／ｃｍ2 破断伸び：４０％ 硬さ：Ｒ１１８（ロックウェル硬さ） 引張り強さ：１０００ｋｇｆ／ｃｍ2 曲げ強さ：１４４０ｋｇｆ／ｃｍ2 その他、上記ポリアミド（ナイロン）に適度にガラス繊
維、炭素繊維、グラファイト、ガラスフレーク、アラミ
ド繊維等を配合したものを用いても良い。
維、炭素繊維、グラファイト、ガラスフレーク、アラミ
ド繊維等を配合したものを用いても良い。
【００１６】ナイロン４−６樹脂約３０〜８２重量％
に、炭素繊維約５〜４５重量％、四フッ化エチレン樹脂
等のフッ素系樹脂約２〜２５重量％（好ましくは約５〜
２５重量％）、粉末状タルク約１０〜４０重量％（好ま
しくは約１０〜３０％）、二硫化モリブデン約１〜１０
重量％を配合することにより、ポリアミド４−６が本来
的に備えている優れた摺動特性、機械特性等（ポリアミ
ド４−６は、ポリアミド６、ポリアミド６−６に比較し
て、引張り強さ、曲げ強さ、曲げ弾性率等の機械強度、
耐熱性の点で優れている。）が相乗的に高められるの
で、カムギヤ２の材質として望ましいと考えられる。あ
るいは、粉末状タルク約１０〜４０重量％に代えてカル
シウム系粉末充填材約１０〜４０重量％（好ましくは約
１０〜３０重量％）を配合した合成樹脂、又は、炭素繊
維約５〜４５重量％に代えて芳香族ポリアミド繊維約５
〜４５重量％（好ましくは約１０〜３０重量％）を配合
した合成樹脂、又は、炭素繊維約５〜４５重量％に代え
て芳香族ポリアミド繊維約５〜４５重量％（好ましくは
約１０〜３０重量％）を配合し、かつ、粉末状タルク約
１０〜４０重量％に代えてカルシウム系粉末充填材約１
０〜４０重量％（好ましくは約１０〜３０重量％）を配
合した合成樹脂を用いても良いと考えられる。
に、炭素繊維約５〜４５重量％、四フッ化エチレン樹脂
等のフッ素系樹脂約２〜２５重量％（好ましくは約５〜
２５重量％）、粉末状タルク約１０〜４０重量％（好ま
しくは約１０〜３０％）、二硫化モリブデン約１〜１０
重量％を配合することにより、ポリアミド４−６が本来
的に備えている優れた摺動特性、機械特性等（ポリアミ
ド４−６は、ポリアミド６、ポリアミド６−６に比較し
て、引張り強さ、曲げ強さ、曲げ弾性率等の機械強度、
耐熱性の点で優れている。）が相乗的に高められるの
で、カムギヤ２の材質として望ましいと考えられる。あ
るいは、粉末状タルク約１０〜４０重量％に代えてカル
シウム系粉末充填材約１０〜４０重量％（好ましくは約
１０〜３０重量％）を配合した合成樹脂、又は、炭素繊
維約５〜４５重量％に代えて芳香族ポリアミド繊維約５
〜４５重量％（好ましくは約１０〜３０重量％）を配合
した合成樹脂、又は、炭素繊維約５〜４５重量％に代え
て芳香族ポリアミド繊維約５〜４５重量％（好ましくは
約１０〜３０重量％）を配合し、かつ、粉末状タルク約
１０〜４０重量％に代えてカルシウム系粉末充填材約１
０〜４０重量％（好ましくは約１０〜３０重量％）を配
合した合成樹脂を用いても良いと考えられる。
【００１７】また、カムギヤ２の材質として、熱可塑性
ポリイミド樹脂約１００重量部とガラスフレーク約５〜
５０重量部とからなる合成樹脂を用いることもできる。
この合成樹脂は、約２００°Ｃを超えるような高温雰囲
気下においても十分な耐熱変形性を有し、耐荷重に耐え
得る高強度・靱性、低吸水性、優れた成形精度、易成形
性等の、合成樹脂製ギヤに要求される諸特性をバランス
良く備えた材料である（詳細については、本出願人によ
る特開平３−１８８１６２号参照）。
ポリイミド樹脂約１００重量部とガラスフレーク約５〜
５０重量部とからなる合成樹脂を用いることもできる。
この合成樹脂は、約２００°Ｃを超えるような高温雰囲
気下においても十分な耐熱変形性を有し、耐荷重に耐え
得る高強度・靱性、低吸水性、優れた成形精度、易成形
性等の、合成樹脂製ギヤに要求される諸特性をバランス
良く備えた材料である（詳細については、本出願人によ
る特開平３−１８８１６２号参照）。
【００１８】カムギヤ２の成形方法は、使用する合成樹
脂の特性等に応じて、射出成形、熱圧縮成形、トランス
ファ成形等の成形方法を採用することができる。
脂の特性等に応じて、射出成形、熱圧縮成形、トランス
ファ成形等の成形方法を採用することができる。
【００１９】上記のような合成樹脂からなるカムギヤ２
がシャフト１のボス部１ｃを含む外周に成形されると、
カムギヤ２は、軸方向にはボス部１ｃの両端面との係合
により、回転方向にはボス部１ｃの外周１ｃ１との係合
によりそれぞれ拘束され、シャフト１に軸方向及び回転
方向に結合される。カムギヤ２からシャフト１へのトル
ク伝達は、カムギヤ２とボス部１ｃの外周１ｃ１との結
合部分を介してなされるが、ボス部１ｃの外周１ｃ１が
カム面１ｂ１と同じ滑らかな非円形形状であるので、カ
ムギヤ２からシャフト１へのトルク伝達が確実であり、
しかも、ボス部１ｃの外周１ｃ１に角部分がないので、
ボス部１ｃにおける応力集中も生じにくい。
がシャフト１のボス部１ｃを含む外周に成形されると、
カムギヤ２は、軸方向にはボス部１ｃの両端面との係合
により、回転方向にはボス部１ｃの外周１ｃ１との係合
によりそれぞれ拘束され、シャフト１に軸方向及び回転
方向に結合される。カムギヤ２からシャフト１へのトル
ク伝達は、カムギヤ２とボス部１ｃの外周１ｃ１との結
合部分を介してなされるが、ボス部１ｃの外周１ｃ１が
カム面１ｂ１と同じ滑らかな非円形形状であるので、カ
ムギヤ２からシャフト１へのトルク伝達が確実であり、
しかも、ボス部１ｃの外周１ｃ１に角部分がないので、
ボス部１ｃにおける応力集中も生じにくい。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
合成樹脂製のカムギヤを設けるシャフトのボス部の外周
を、吸気・排気用カムのいずれかのカム面と同じ形状・
位相にしたので、ボス部の外周の機械加工を、形状・位
相を同じくするカムのカム面と同一時に行なうことがで
きる。そのため、従来構成に比べ、シャフトの仕上げ工
程が簡略化される。
合成樹脂製のカムギヤを設けるシャフトのボス部の外周
を、吸気・排気用カムのいずれかのカム面と同じ形状・
位相にしたので、ボス部の外周の機械加工を、形状・位
相を同じくするカムのカム面と同一時に行なうことがで
きる。そのため、従来構成に比べ、シャフトの仕上げ工
程が簡略化される。
【００２１】また、ボス部の外周がカム面と同じ滑らか
な非円形形状であるので、カムギヤからシャフトへのト
ルク伝達が確実であり、しかも、ボス部に角部分がない
ので、ボス部における応力集中も生じにくい。
な非円形形状であるので、カムギヤからシャフトへのト
ルク伝達が確実であり、しかも、ボス部に角部分がない
ので、ボス部における応力集中も生じにくい。
【図１】本発明の実施例を示す側面図（一部断面）であ
る。
る。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図、Ｃ
−Ｃ断面図である。
−Ｃ断面図である。
１ シャフト １ａ 吸気用カム １ｂ 排気用カム １ｃ ボス部
Claims (1)
- 【請求項１】 吸気・排気用カムとボス部が外周に一体
に設けられた金属製のシャフトと、ボス部を含むシャフ
トの外周に設けられた合成樹脂製のカムギヤとを備えた
カムシャフトにおいて、 上記ボス部の外周が、吸気・排気用カムのいずれかのカ
ム面と形状および位相を同じくすることを特徴とするカ
ムシャフト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3998995A JPH08232610A (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | カムシャフト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3998995A JPH08232610A (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | カムシャフト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08232610A true JPH08232610A (ja) | 1996-09-10 |
Family
ID=12568355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3998995A Withdrawn JPH08232610A (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | カムシャフト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08232610A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001074057A (ja) * | 1999-09-02 | 2001-03-23 | Ntn Corp | 滑りキー用樹脂組成物 |
| KR100925318B1 (ko) * | 2002-03-12 | 2009-11-04 | 독터.인제니어. 하.체. 에프.포르쉐악티엔게젤샤프트 | 차량의 밸브 조작 제어 시스템용 구동부 |
| CN106988816A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-07-28 | 重庆市祥陵机械股份有限公司 | 凸轮轴 |
-
1995
- 1995-02-28 JP JP3998995A patent/JPH08232610A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001074057A (ja) * | 1999-09-02 | 2001-03-23 | Ntn Corp | 滑りキー用樹脂組成物 |
| KR100925318B1 (ko) * | 2002-03-12 | 2009-11-04 | 독터.인제니어. 하.체. 에프.포르쉐악티엔게젤샤프트 | 차량의 밸브 조작 제어 시스템용 구동부 |
| CN106988816A (zh) * | 2017-02-28 | 2017-07-28 | 重庆市祥陵机械股份有限公司 | 凸轮轴 |
| CN106988816B (zh) * | 2017-02-28 | 2023-06-06 | 重庆市钜铖机械有限公司 | 凸轮轴 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20020507 |