JPH0512604U - カムシヤフト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 必要な強度を維持しつつ重量を軽減すること
が可能な内燃機関のカムシャフトを提供する。 【構成】 複数のカムジャーナル２，３に回転自在に支
持され、複数のカム４，５が取付けられたカムシャフト
１。カムシャフト１は、軸線に直交する断面形状を、カ
ム４，５側における断面積が最大となるように、軸線方
向に沿って変化する形状に成形した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関のカムシャフトに関する。

【０００２】

【従来の技術及び考案が解決しようとする課題】

複数のカムジャーナルに回転自在に支持され、複数のカムが取付けられたカム シャフトは、従来、軸線に直交する断面における断面積が軸線方向に沿って一定 に成形されている。 ところで、かかるカムシャフトにおいて、シャフトに取付けられた各カムは、 エンジンの各ロッカアームを夫々個々に駆動する。このため、カムシャフトに取 付けられた複数のカムは、通常、夫々異なるタイミングで各ロッカアームからの 反力を受ける。

【０００３】 このため、カムシャフトは、長さ方向に亘って均一に応力を受けているわけで はなく、断面積を軸線方向に沿って必ずしも一定に形成する必要はない。それよ りも、カムシャフトを長さ方向に一定に成形すると、応力を受けない部分ではそ の分シャフトの材料が無駄となり、カムシャフトの重量が不必要に増加してしま うという問題があった。

【０００４】 本考案は上記の点に鑑みてなされたもので、必要な強度を維持しつつ重量を軽 減することが可能な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】

本考案によれば上記目的を達成するため、複数のカムジャーナルに回転自在に 支持され、複数のカムが取付けられたカムシャフトにおいて、該カムシャフトの 軸線に直交する断面形状を、カム側における断面積が最大となるように、軸線方 向に沿って変化する形状に成形したものである。

【０００６】

【作用】

カムシャフトは、カム側の断面積が最大で、カム側において作用する応力を受 けるので、カムジャーナル側あるいはカムから遠い部分の断面積は、カム側に比 べて小さくてもよい。

【０００７】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図１乃至図１０に基づいて詳細に説明する。 図１は、本考案に係るカムシャフトの第１の実施例を示すもので、カムシャフ ト１は、このカムシャフト１を回転自在に支持するカムジャーナル２，３間にカ ム４，５が取付けられ、カム４，５間においてカムシャフト１の軸線に直交する 断面形状が、カム４，５側における断面積が最大となるように軸線方向に沿って 変化する形状に成形されている。

【０００８】 カムシャフト１を、このような形状に成形すると、例えば、一方のカム４に応 力Ｗ_A が作用した場合、カムシャフト１のカム４，５間に加わる曲げモーメント Ｍは、図１に示したように、カムジャーナル２，３間の距離をＬ₀ 、カムジャー ナル２とカム４との距離をＬ_1A及びカムジャーナル２とカム５との距離をＬ_1Bと すると、以下のようになる。即ち、曲げモーメントＭは、図２に示すように、カ ム４の位置で最大値Ｍ_MAX ＝（Ｌ_1A×Ｌ_1B）／Ｌ₀ ・Ｗ_A をとり、カム４から遠 ざかるに従って減少し、カムジャーナル２，３の位置においてゼロとなる分布特 性を示す。

【０００９】 このことは、図２に示したように、カムジャーナル３とカム４との距離をＬ_2A 及びカムジャーナル３とカム５との距離をＬ_2Bとすると、図３に示すように、他 方のカム５に応力Ｗ_B が作用したときの曲げモーメントＭ_B についても同様で、 カム５の位置で最大値Ｍ_MAX ＝（Ｌ_2A×Ｌ_2B）／Ｌ₀ ・Ｗ_B をとり、両カムジャ ーナル２，３の位置においてゼロとなる分布特性を示す。

【００１０】 ところで、カムシャフト１には、曲げモーメントＭのみならず、剪断力やねじ り力等が作用することから、全ての応力に対し一様な強度を有する形状とするこ とは難しい。しかし、以上のことから、曲げモーメントＭを考慮した場合、応力 Ｗ_A , Ｗ_B がカムシャフト１のカム４，５に異なるタイミングで交互に作用する 場合には、カムシャフト１は、カム４，５間の形状を図１に示すように成形する と、強度を低下させることなく重量の軽減を図ることができる。

【００１１】 また、図４及び図５は、カム４，５間において、カムシャフト１の軸線に直交 する断面形状を、軸線方向に沿って変化する形状に成形する他の変形例を示すも ので、図４は、カムシャフト１を、カム４，５に隣接する部分で断面積を最大と し、互いに隣接するカムジャーナル２とカム４及びカムジャーナル３とカム５と の間の直径よりも大きく成形した場合である。一方、図５に示すカムシャフト１ は、両カム４，５間において、断面積が最小となる最小径の部分を中央からカム ４側に偏倚させた場合の変形例である。

【００１２】 次に、カムジャーナルとカムとの間においてカムシャフトの断面形状を軸線方 向に沿って変化させた、本考案の第２の実施例を図６に基づいて説明する。 本実施例においては、カムシャフト１０を、カム１１とカムジャーナル１２， １３間において、カム１１側における径がカムジャーナル１２，１３側よりも大 きくなるように成形した。ここにおいて、図中、二点鎖線で表したのは、従来の カムシャフト及びカムジャーナルの形状で、以下に述べる変形例においても同様 とする。

【００１３】 かかる形状のカムシャフト１０においては、カム１１に応力が作用した場合、 曲げモーメントＭの分布特性は、図７に示すようにカム１１の位置で最大となり 両カムジャーナル１２，１３の位置でゼロとなる。このように、曲げモーメント Ｍは、カムジャーナル１２，１３側に近い程小さいことから、カムシャフト１０ の軸線に直交する断面形状を、カム１１側を大きく、カムジャーナル１２，１３ 側が小さくなるように、軸線方向に沿って変化させることができる。

【００１４】 従って、図６に示したように、カムシャフト１０は、強度を維持しつつ軽量化 することができるうえ、カムジャーナル１２，１３も小型化できることから、一 層重量を軽減することが可能となる。 また、本実施例の他の変形例として、例えば、カム１１がカムジャーナル１２ 側に偏倚している場合には、図８に示すカムシャフト１０のように成形したり、 あるいは、図９に示すように、カム１１とカムジャーナル１３との間を、従来と 同様に軸線方向に沿って部分的に同一断面積に成形してもよい。

【００１５】 更に、以上より、本考案のカムシャフトにおいては、図１０に示すカムシャフ ト３０のように、カムジャーナル３１，３２及びカム３３，３４に関して、カム ３３側及びカム３４側における断面積が最大となるように、軸線方向に沿って変 化させた形状に成形してもよい。

【００１６】

【考案の効果】

以上の説明で明らかなように、本考案のカムシャフトによれば、必要な強度を 維持しつつ効果的に重量の軽減を図ることができ、産業上の利用価値が大である 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例に係るカムシャフトの形
状を示す正面図である。

【図２】図１のカムシャフトにおいて、一方のカムに応
力が作用した場合の曲げモーメントの分布特性を示す分
布特性図である。

【図３】図１のカムシャフトにおいて、他方のカムに応
力が作用した場合の曲げモーメントの分布特性を示す分
布特性図である。

【図４】第１の実施例の他の変形例を示すカムシャフト
の正面図である。

【図５】第１の実施例の更に他の変形例を示すカムシャ
フトの正面図である。

【図６】本考案の第２の実施例に係るカムシャフトの形
状を示す正面図である。

【図７】図６のカムシャフトにおいて、カムに応力が作
用した場合の曲げモーメントの分布特性を示す分布特性
図である。

【図８】第２の実施例の他の変形例を示すカムシャフト
の正面図である。

【図９】第２の実施例の更に他の変形例を示すカムシャ
フトの正面図である。

【図１０】本考案のカムシャフトの更に他の変形例を示
す正面図である。

【符号の説明】

１ カムシャフト ２，３ カムジャーナル ４，５ カム １０ カムシャフト １１ カム １２，１３ カムジャーナル ３０ カムシャフト ３１，３２ カムジャーナル ３３，３４ カム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 長野 修治 東京都港区芝五丁目33番８号 三菱自動車 工業株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のカムジャーナルに回転自在に支持
   され、複数のカムが取付けられたカムシャフトにおい
   て、該カムシャフトの軸線に直交する断面形状を、カム
   側における断面積が最大となるように、軸線方向に沿っ
   て変化する形状に成形したことを特徴とするカムシャフ
   ト。