JPS62199909A - エンジンのカムシヤフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明はエンジ、ンのカムシャフトに関するものである
。

（従来技術） エンジンのカムシャフトにあっては、極力軽量化が望ま
れており、このため従来、カム部材に対″　　してＦＲ
Ｐ　（繊維強化プラスチック）製のシャフト部材を１錠
着するようにしたものが提案されている（特開昭５７−
１０７１８号公報参照）、すなわち、１−記カム部材と
しては、強度特に耐摩耗性を考慮して金属製とする一方
、長いシャフト部材を金属製に代えてＦＲＰとすること
により、全体として大幅な軽量化を得られるようにした
ものが提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように、ＦＲＰ製のシャフト部材にカム部材を嵌
着させてカムシャフトを構成する場合、このカム部材そ
のものは、カムの目的機能特に耐摩耗性等の観点から、
金属のようにＦＲＰよりもかなり硬い材質のものとなら
ざるを得ない、そして、このカム部材に対して、ＦＲＰ
は強度的にどうしていも弱いので、カム部材がシャフト
部材に対して相対回転しようちする力が該両者の接合部
位に作用して、この部分からシャフト部材が破損し易い
ものとなる。

また、カムシャフトにはかなり大きなねじり力が作用す
るため、シャフト部材のねじれ剛性をいかに確保するか
も問題となる。

本発明は以りのような事情を勘案してなされたもので、
その目的とするところは、ＦＲＰ製のシャフト部材にカ
ム部材を嵌着させたものを前提として、該両者間の結合
部位の強度を高め得ると共に、ねじり剛性をも高め得る
ようにしたエンジンのカムシャフトを提供することにあ
る。

（問題点を解決するための手段、作用）前述の目的を達
成するため、本発明にあっては、次のような構成としで
ある。すなわち、カムの目的機能に応じた材質からなる
カム部材をＦＲＰ製のシャフト部材に嵌着してなるエン
ジンのカムシャフトにおいて、 前記シャフト部材がプリプレグシートにより筒状に形成
された外被部と、該外被部により被覆された中芯部とか
ら構成されている、 ような構成としである。

このような構成とすることにより、シャフト部材の外周
部分を構成する外被部は、プリプレグシートにより構成
されて十分な量の強化用繊維特に長繊維を存在させるこ
とができ、カム部材が相対回転しようとするカムに抗し
て破損し難いものとなる。また、シャフト部材の外周部
分が上述のような強度的に優れたプリプレグシートによ
り構成されているため、ねじり剛性も大幅に向上される
ことになる。

ちなみに、ＦＲＰ製のシャフト部材は従来、全体的に例
えば射出成形、押出し、引きぬき等によって形成するよ
うにされているが、この場合は、強化ｌａｍとして短繊
維が多くならざるを得す、しかもこの繊維がシャフト部
材の断面全体に渡って広く分散されるため、上述した本
発明のように、ｔａｍ特に強度確保上優れた長繊維をシ
ャフト部材の外周に集中して位置させることは、単にシ
ャフト部材を全体的に一体成形したのでは困難となる。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明する
。

第１図・〜第３図において、■はカム部材、２はシャフ
ト部材である。このカム部材ｌは、１気筒についての吸
気弁用カム部１ａと排気弁用カム部ｌｂとを一体成形す
ることにより構成され、このカムの目的機能からして、
金属、セラミック等の特に対摩耗性に優れた材料から形
成されている。

このカム部材１には、シャフト挿通孔３が形成され、ま
たその軸方向各端面には、第２図、第３図に示すように
、シャフト挿通孔３の周回り方向に間隔をあけて複数の
凹部ＩＣが形成されている。

前記シャフト部材２は、前記シャフト挿通孔３に挿通さ
れるもので、ＦＲＰ　（実施例ではＣＦＲＰ−炭素繊維
強化プラスチック）により形成されている。このシャフ
ト部材２は、その外周部分が、プリプレグシート（ＦＲ
Ｐ製クコクロス筒状に形成することによりなる外皮部２
Ａとして構成され、この外皮部２Ａは、強化用繊維とし
て特に長縁ｍ（実施例では前述したように炭素繊維）の
含有割合が多くなったものとされている。また、シャフ
ト部材２の内部は、上記外皮部２Ａにより被覆された中
芯部ＩＢとされ、この中芯部２Ｂは、後述するその成形
性等を考慮して強化繊維として短繊維が主として用いら
れている。

上述のようなシャフト部材２は、カム部材ｌの軸方向両
端部において、それぞれ径方向外方側へ向けて突出する
環状の膨出部２ａを有する。この一対の１膨出部２ａは
、カム部材ｌを軸方向から挟持するようにして該カム部
材ｌの各端面に接合されると共に、その一部が、前述し
たカム部材ｌの四部１ｃ内に突出された凸部２ｂを有し
ている。

なお、外皮部２Ａと中芯部２Ｂは勿論のこと、カム部材
ｌとシャフト部材２（の外皮部２Ａ）とは互いに接合（
接着）されているものであるが、この接合は、シャフト
部材２が有する樹脂分の接着力を利用してもよく、ある
いは別途接若剤を用いて行うようにしてもよい。

以上のような構成のカムシャフトにおいては、カム部材
１とシャフト部材２との結合部位に、強度的に優れたプ
リプレグシートからなる外皮部２Ａが介在されているの
で、カム部材１がシャフト部材２に対して相対回転しよ
うとする力に七分抗して、この結合部位におけるシャフ
ト部材２の破損が防止される。また、同様に、シャフト
部材２の外皮部２Ａによって、シャフト部材２の全体的
なねじり剛性が大幅に向上されることになる。

なお、実施例のように、カム部材ｌを挟む一対の膨出部
２ａを設けておけば、カム部材ｌのシャフト部材２に対
する軸方向変位を規制する上で好ましいものとなる。ま
た、膨出部２ａとカム部材ｌとを凹凸嵌合させるように
すれば、カム部材１のシャフト部材２に対する相対回転
防止上より一層有利となる。この相対回転をより一層防
止するためには、シャフト部材２の外周形状を例えば多
角形状等の異形とする一方、シャフト挿通孔３をこの異
形状に対応しておくことによっても行えるものである。

さて次に、上述したようなカムシャフトを製造する一例
について、第４図、第５図を参照しつつ説明する。先ず
、ＰＩＩＪ４図に示すように、プリプレグシートにより
筒状に形成された仮性皮部２Ａ’をカム部材１（のシャ
フト挿通孔３）に挿通させて、カム部材１の軸方向両端
部において、この仮性皮部２Ａ′を、それぞれ上下に分
割型とされた一対の支持型１１．１２で保持させる。そ
して、この支持型１１．１２による挟持の際、各支持型
１１．１２に対してカム部材１が軸心方向にそれぞれ所
定（Ｕｌ隙陣立有するように設定する。なお、この支持
型１１．１２に支持された仮性被部２Ａ′は、外被部２
Ａの膨出部２ａに相当するＩＩＭらみを有せず、その全
長に渡って同一径のものとされている。

次いで、第５図に示すように、仮性皮部２Ａ’内に、流
動状１ムにあるＦＲＰを所定圧力で充填する。この充填
は、例えば３０〜４０Ｋｇ／ｃｍ２程度で射出すること
により行い、この射出圧力により、カム部材ｌと支持型
１１．１２との間に形成された所定間陣立部分で膨出部
２ａが形成されると共に、この膨出部２ａがカム部材１
の凹部ｌａ内に強制的に圧入°される。また、合せて、
射出圧力により、仮性皮部２Ａ’がシャフト挿通孔３の
内面にぴったりと圧接されることになる。このようにし
て、仮性被部２Ａ’が、第１図〜第３図に示すような外
被部２Ａとして形成されつつ、所望のカムシャフトが得
られる。

なお、前述した射出に際しては、カム部材ｌを第３の支
持型（図示路）により下方から支持すると共に軸方向に
も支持するようにしてもよい。さらに、シャフト部材ｌ
（中芯部２Ｂ）を中空にするには、前述した射出の際に
あらかじめ仮性皮部２Ａ′内にロッド１４（第２図参照
〕を挿入しておいてもよく、あるいは射出後で中芯部２
Ｂに相当する部分が十分流動性を有するうちに当該ロッ
ドを押込むようにしもよい、勿論、このロッド１４は、
最終的には引き抜かれることになる。

（発明の効果）　。

以上述べたことから明らかなように、ＦＲＰ製のシャフ
ト部材にカム部材を嵌着させるようにしたものにおいて
、このシャフト部材のカム部材に対する結合部位の強度
を高め得ると共に、全体としてのねじり剛性も優れたも
のを得ることができる。

４図面の簡ｒｌｉな説明 第１図は本発明の一実施例を示す斜視図。

第２図は第１図の軸心方向に沿う断面図。

第３図は第１図に示すカムを軸心方向からみた正面図。

第４図、第５図は第１図に示すカムシャフトの製造例に
おける各工程を示す断面図。

１：カム部材 ２：シャフト部材 ２Ａ：外皮部 ２Ｂ＝中芯部 ３：シャフト挿通孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）カムの目的機能に応じた材質からなるカム部材を
   ＦＲＰ製のシャフト部材に嵌着してなるエンジンのカム
   シャフトにおいて、 前記シャフト部材がプリプレグシートにより筒状に形成
   された外被部と、該外被部により被覆された中芯部とか
   ら構成されている、 ことを特徴とするエンジンのカムシャフト。