エンジンの吸気と排気を行うバルブを開閉する

4ストロークエンジンにおいて、燃料となる混合気体のシリンダー内への吸気とその爆発・燃焼後の排気を行うために、それぞれのタイミングでシリンダー上部の弁を開け閉めします。
カムシャフトは弁の開閉を担う為、クランクシャフトと連動しなければいけません。
その為、この2つの部品はタイミングベルト等により繋がれます。
2ストロークエンジンの場合はバルブの機能自体が省略されており、カムシャフトも存在しません。

カムシャフトが回ると同時にシャフト上に付けられた小さなたまご型の形状のカムが回転し、規則的にパーツを介してシリンダーヘッドの吸気・排気のバルブ（弁）を閉じたり開いたりを促します。
発明は、クランクシャフトと同様にシャザリ氏で、同氏により広められました。

ツインカムエンジンとシングルカムエンジンの差

エンジンのタイプをカムシャフトの数の面で分類すると、シリンダー上部に一本のカムシャフトを持つシングルオーバーヘッドカム（SOHC）と吸気・排気のために計2本のカムシャフトを持つダブルオーバーヘッドカム（DOHC）の2つのタイプがあります。
DOHCは一般的にはツインカムと呼ばれます。
この2つのシステムの実質的な差異は、エンジン回転数を上げた際に最もハッキリと現れます。

エンジンの回転数が相当程度上がるとSOHCの動きは対応できずに、結果的に回転数が上がり切れないということになります。
これに対して、DOHCエンジンであれば、1つのカムが1つのバルブに対応しているため効率的にエンジンが動き、したがって回転数が高められます。
そのため、かつてDOHCは高い出力を求められる車種によく使われていましたが、現在では燃費等の面からDOHCが主流派となっています。

カムシャフトの定期的なメンテナンスの必要性

カムシャフトはエンジンが動く間中、バルブ操作を高速で行っていますので、摩耗やゆるみ、ガタつきなどの支障が出る場合も起こり得ます。
また、ドゥカティ等の一部車種の中には、エンジンのパワーを受け取るクランクとカムの両シャフトがチェーンでなくギアの付いた駆動ベルトでつながれたタイプもあります。

特にこのようなケースでは、定期的なメンテナンスを怠ればエンジンの破損に繋がる大きなトラブルの原因となりますので、エンジン全体のメンテナンスは必須です。
よほどのマニアでない限り、エンジンの内部を自分でメンテナンスするのは却って故障・破損のリスクを伴います。
バイクショップ等、プロにメンテナンスを依頼しなくてはいけません。
通常の走行中に異常なエンジン音がしたり、振動を感じたりした場合は早急に整備することが必要です。
なお、タイミングベルトを新品に交換する場合のコストは車種により異なりますが、約2～5万円が目安となります。