CN103874830A - 凸轮轴支承结构 - Google Patents

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Abstract

在内燃机的气缸盖（1）上安装有将各凸轮轴（5、6）支承为旋转自如的多个支承台（4）。上述支承台（4）在各凸轮轴（5、6）的轴线方向上相互分离而设置。而且，在各支承台（4）形成有对各凸轮轴（5、6）进行支承的轴承部（45b、45c）和沿着各凸轮轴（5、6）的轴线方向延伸的贯通孔（41d）。在各贯通孔（41d）内插通有限制各轴承部（45b、45c）从内燃机的冷温停止状态下的设置位置发生位移的轴（7）。

Description

凸轮轴支承结构
技术领域
本发明涉及一种凸轮轴支承结构，设置有支承台，所述支承台安装在内燃机的气缸盖上而将凸轮轴支承为旋转自如。
背景技术
以往，作为此种凸轮轴支承结构，有例如专利文献1记载的结构。在专利文献1记载的凸轮轴支承结构中，将凸轮轴支承为旋转自如的支承台在该凸轮轴的轴线方向上相互分离而设置有多个。
根据这样的结构，与梯架型的凸轮轴外壳那样设有将各支承台连结的外框的结构相比，由于没有外框，因此相应地能够实现内燃机的轻量化。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-209796号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在发动机运转时由于受到排气的热量而气缸盖变得高温，气缸盖发生热变形。上述各支承台与气缸盖抵接而设置，因此来自气缸盖的受热会导致各支承台发生热变形。因此，设置在各支承台而对凸轮轴进行支承的轴承部的同轴度会恶化。其结果是，可能会产生凸轮轴的旋转滑动阻力增大等问题。
此外，根据上述专利文献1记载的结构，与设有梯架型的凸轮轴外壳的结构相比，由于没有外框，因此相应地，各支承台从气缸盖受到的热量减少，各支承台的热变形量在一定程度上减少。然而，在适用于例如搭载有增压器的内燃机那样排气的温度进一步升高的内燃机时，各支承台从气缸盖受到的热量进一步增大，在恰当地抑制各支承台的轴承部的同轴度恶化方面存在极限。
本发明鉴于这样的实际情况而作出，其目的在于提供对于支承凸轮轴的多个支承台能够恰当地抑制这些支承台的轴承部的同轴度伴随着发动机运转而恶化的情况的凸轮轴支承结构。
用于解决课题的手段
以下，记载用于解决上述课题的手段及其作用效果。
为了实现上述目的，本发明的凸轮轴支承结构设置有支承台，所述支承台安装在内燃机的气缸盖上而将凸轮轴支承为旋转自如，其要旨在于，所述支承台在所述凸轮轴的轴线方向上相互分离而设置多个，在各支承台形成有对所述凸轮轴进行支承的轴承部和沿着所述凸轮轴的轴线方向延伸的贯通孔，在各贯通孔内插通有轴，该轴限制各轴承部从内燃机的冷温停止状态下的设置位置发生位移。
根据该结构，通过安装在内燃机的气缸盖上的多个支承台的轴承部将凸轮轴支承为旋转自如。上述支承台在凸轮轴的轴线方向上相互分离而设置，因此与梯架型的凸轮轴外壳那样具备将各支承台连结的外框的结构相比，与气缸盖的接触面积减小。因此，从气缸盖的受热量减少，能抑制该受热引起的支承台的热变形。
而且，根据上述结构，在形成于各支承台的贯通孔内插通有轴，因此能抑制从气缸盖的受热导致支承台发生热变形的情况。
另外，轴在插通各贯通孔的状态下与各支承台一起组装于气缸盖。而且，气缸盖通过气缸盖螺栓而组装于气缸体。在此，由于气缸盖螺栓的拧紧轴力而气缸盖顶面从平面状态起稍变形。因此，轴维持在由各贯通孔的内壁按压的状态，固定于各支承台。
因此，对于支承凸轮轴的多个支承台，能够恰当地抑制上述的轴承部的同轴度伴随发动机运转而恶化的情况。
这种情况下，优选的方式是，所述轴由具有比所述支承台高的刚性的材料形成。根据这样的方式，能够准确地抑制支承台的热变形。此外，在例如支承台由铝合金形成时，只要用比铝合金的刚性高的不锈钢形成轴即可。
作为支承台的具体的结构，优选的方式是，所述支承台具有：安装在所述气缸盖上而承受所述凸轮轴的承受构件；及安装在该承受构件的顶面而与该承受构件一起形成所述轴承部的帽构件。这种情况下，优选的方式是，所述贯通孔形成于所述承受构件。
另外，这种情况下，优选的方式是，所述支承台承受作为所述凸轮轴的排气凸轮轴及进气凸轮轴这双方，所述贯通孔以与所述进气凸轮轴相比更接近所述排气凸轮轴的方式形成。
在内燃机中，高温的排气通过排气门而向排气通路排出。因此，气缸盖上的热变形在越靠近排气凸轮轴的部位越大。关于这一点，根据上述方式，轴所插通的贯通孔以与进气凸轮轴相比更接近排气凸轮轴的方式形成。即，在支承台的承受构件中接近从气缸盖的受热量多而热变形程度增大的部位来配置轴。因此，在支承台中，能够准确地抑制从气缸盖的受热量大的排气凸轮轴附近的热变形。
在搭载有增压器的内燃机中，与未搭载的情况相比，排气的温度升高，因此从气缸盖的受热引起的支承台的热变形量增大。此外，在搭载有增压器的内燃机中，与未搭载的情况相比，缸内压升高，因此由于内燃机的缸内压变动而气缸盖较大地变形。其结果是，安装在气缸盖上的支承台的变形量增大。在如此搭载有增压器的内燃机中，即使是不具备各支承台的外框的凸轮轴支承结构，各支承台的轴承部的同轴度伴随着发动机运转也容易恶化。对于这样的内燃机若适用本发明，则能够恰当地抑制各支承台的轴承部的同轴度伴随着发动机运转而恶化的情况。
附图说明
图1是对于本发明的第一实施方式，表示从排气凸轮轴及进气凸轮轴的上方观察到的内燃机的俯视结构的俯视图。
图2是表示沿着图1的A-A线的内燃机的剖视结构的剖视图。
图3是对于该实施方式的气缸盖的顶面及安装在该顶面上的支承台，示意性地表示气缸盖的沿长度方向的侧面结构的侧视图。
具体实施方式
以下，参照图1～图3，说明将本发明具体化为DOHC（DoubleOverHead Camshaft）式直列4气缸内燃机的凸轮轴支承结构的一实施方式。需要说明的是，在本实施方式的内燃机上搭载有排气驱动式的增压器。
图1示出从排气凸轮轴及进气凸轮轴的上方观察到的内燃机的俯视结构。而且，在图2中示出沿着图1的A-A线的内燃机的剖视结构。
如图2所示，在气缸体2的顶面上设有搭载排气门、进气门等气门机构的气缸盖1。上述气缸体2及气缸盖1以周知的方式由气缸盖螺栓3连结（参照图2及图3）。
在气缸盖1的顶面1a上，设有对排气门进行开闭驱动的排气凸轮51的排气凸轮轴5和设有对进气门进行开闭驱动的进气凸轮61的进气凸轮轴6相互平行地设置。具体而言，在气缸盖1的顶面1a上安装有将各凸轮轴5、6支承为旋转自如的5个支承台4。需要说明的是，在图2中，仅示出1个支承台4。
如图1所示，各支承台4在各凸轮轴5、6的轴线方向L上相互分离而设置。具体而言，各支承台4以与各凸轮轴5、6的轴线方向L正交的方式设置。
如图2所示，各支承台4具有：设置在气缸盖1的顶面1a上的承受构件41；设置在承受构件41的顶面上的排气侧帽构件42及进气侧帽构件43。在承受构件41的顶面上，对应于各凸轮轴5、6而形成有截面半圆状的下侧凹部41b、41c。
在排气侧帽构件42的底面上，对应于下侧凹部41b而形成有截面半圆状的上侧凹部42b。通过由上述下侧凹部41b和上侧凹部42b形成的截面圆状的轴承部45b来分别支承排气凸轮轴5的多个凸轮轴颈5a（参照图1）。
另外，在进气侧帽构件43的底面上，对应于下侧凹部41c而形成有截面半圆状的上侧凹部43c。通过由上述下侧凹部41c和上侧凹部43c形成的截面圆状的轴承部45c来分别支承进气凸轮轴6的多个凸轮轴颈6a（参照图1）。
在排气侧帽构件42及承受构件41上隔着排气凸轮轴5而沿气缸的轴线方向C贯通形成有2个螺栓孔。通过插通上述螺栓孔的螺栓44L、44S将承受构件41及排气侧帽构件42连结于气缸盖1。
另外，进气侧帽构件43及承受构件41也与排气侧帽构件42及承受构件41同样地由螺栓44L连结于气缸盖1。
此外，气缸盖1在预先通过螺栓44L、44S安装有支承台4的状态下，通过气缸盖螺栓3而安装于气缸体2。需要说明的是，气缸盖1、气缸体2、及支承台4均由铝合金形成。
另外，在本实施方式中，如图2所示，在各承受构件41上形成有沿着各凸轮轴5、6的轴线方向L延伸的贯通孔41d。各贯通孔41d形成在与各凸轮轴5、6的轴线方向L正交的方向上比排气凸轮轴5的中心位置Pex与进气凸轮轴6的中心位置Pin的中央位置Pc靠近排气凸轮轴5的中心位置Pex处。即，各贯通孔41d以比进气凸轮轴6更接近排气凸轮轴5的方式形成。
在各贯通孔41d插通有由不锈钢构成的轴7。即，轴7由具有比支承台4高的刚性的材料形成。在此，轴7的外径比贯通孔41d的内径稍小。需要说明的是，比排气凸轮轴5靠近轴7设置的螺栓44S比其他的螺栓44L短，以免与轴7干涉。
接下来，说明本实施方式的作用。
各凸轮轴5、6由安装在气缸盖1上的5个支承台4的轴承部45b、45c支承为旋转自如。上述支承台4在各凸轮轴5、6的轴线方向L上相互分离而设置，因此与梯架型的凸轮轴外壳那样具备将各支承台连结的外框的情况相比，与气缸盖1的接触面积减小。因此，从气缸盖1的受热量减少，能抑制该受热引起的支承台4的热变形。
在本实施方式的内燃机中，由于进行基于增压器的增压，因此与未搭载增压器的情况相比，排气的温度升高，从气缸盖1的受热引起的支承台4的热变形量增大。而且，与未搭载增压器的情况相比，缸内压也升高，因此由于内燃机的缸内压发生变动而气缸盖1较大地变形。其结果是，安装在气缸盖1上的支承台4的变形量增大。在如此搭载有增压器的内燃机中，可想到，即便是如本实施方式那样不具备各支承台4的外框的凸轮轴支承结构，各支承台4的轴承部45b、45c的同轴度也容易伴随着发动机运转而恶化。
关于这一点，根据上述实施方式，由于在形成于各支承台4的贯通孔41d内插通有轴7，因此能恰当地抑制从气缸盖1的受热导致支承台4发生热变形的情况。
另外，在内燃机中，高温的排气通过排气门而向排气通路排出。因此，气缸盖1的热变形在越靠近排气凸轮轴5的部位越大。关于这一点，根据上述结构，轴7所插通的贯通孔41d以比进气凸轮轴6更接近排气凸轮轴5的方式形成。即，在支承台4的承受构件41中，接近从气缸盖1的受热量多而热变形程度增大的部位来配置轴7。因此，在承受构件41中能准确地抑制排气凸轮轴5附近的热变形。
另外，轴7在插通各贯通孔41d的状态下与各支承台4一起组装于气缸盖1。而且，气缸盖1在将各支承台4及轴7组装好的状态下通过气缸盖螺栓3而组装于气缸体2。在此，如图3所示，由于气缸盖螺栓3的拧紧轴力而气缸盖1的顶面1a从平面状态起稍变形。因此，轴7维持在由各贯通孔41d的内壁按压的状态而固定于各支承台4。需要说明的是，在图3中，为了便于说明，夸张地表示了气缸盖1的顶面1a的变形，并省略了轴7的图示。
根据以上说明的本实施方式的凸轮轴支承结构，能得到以下所示的作用效果。
（1）支承台4在各凸轮轴5、6的轴线方向L上相互分离而设置多个。而且，在各支承台4上形成有对各凸轮轴5、6进行支承的轴承部45b、45c和沿着各凸轮轴5、6的轴线方向L延伸的贯通孔41d。在各贯通孔41d内插通有轴7，该轴7限制各轴承部45b、45c从内燃机的冷温停止状态的设置位置发生位移。根据这样的结构，关于对各凸轮轴5、6进行支承的多个支承台4，能够恰当地抑制上述的轴承部45b、45c的同轴度伴随着发动机运转而恶化的情况。需要说明的是，在此的内燃机的冷温停止状态是指内燃机的运转停止且能够忽视紧前面的发动机运转产生的热量的影响的状态。
（2）轴7由具有比支承台4高的刚性的材料形成。具体而言，支承台4由铝合金形成，相对于此，轴7由比铝合金的刚性高的不锈钢形成。根据这样的结构，能够准确地抑制支承台4的热变形。
（3）贯通孔41d以比进气凸轮轴6更接近排气凸轮轴5的方式形成。根据这样的结构，在承受构件41中，能够准确地抑制从气缸盖1的受热量大的排气凸轮轴5附近的热变形。
需要说明的是，本发明的凸轮轴支承结构并未限定为上述实施方式所例示的结构，也可以作为对其进行了适当变更的例如下述的方式实施。
·在上述实施方式中，对于搭载有排气驱动式的增压器、即所谓涡轮增压器的内燃机适用了本发明，但是对于搭载有发动机驱动式的增压器、即所谓机械增压器的内燃机也能够适用本发明。
·在上述实施方式及其变形例中，对于搭载有增压器的内燃机适用了本发明。然而，本发明不仅适用于搭载有增压器的内燃机，而且对于未搭载增压器的内燃机也能够适用本发明。这种情况下，各支承台从气缸盖受到的热量虽然比搭载有增压器的情况小，但是与上述实施方式同样地，能够恰当地抑制各支承台的轴承部的同轴度伴随发动机运转而恶化的情况。
·如上述实施方式那样将贯通孔41d以比进气凸轮轴6更接近排气凸轮轴5的方式形成这一点在承受构件41中能准确地抑制从气缸盖1的受热量大的排气凸轮轴5附近的热变形的方面优选。然而，本发明并未局限于此，例如可以在排气凸轮轴5与进气凸轮轴6的中央位置Pc形成贯通孔。即使在这种情况下，也能够在一定程度上抑制承受构件的热变形。
·在上述实施方式中，例示了在各支承台4上形成1个贯通孔41d的情况。也可以将其取代，在各支承台4上形成2个以上的贯通孔，并对应于上述贯通孔的个数而设置2根以上的轴。这种情况下，能够进一步抑制各支承台的热变形。
·在上述实施方式中，例示了不锈钢制的轴7，但是作为轴，只要由具有比支承台高的刚性的材料构成即可，可以置换成由任意的材料构成的轴。
标号说明
1…气缸盖，1a…顶面，2…气缸体，3…气缸盖螺栓，4…支承台，41…承受构件，41a…抵接面，41b、41c…下侧凹部，41d…贯通孔，42…排气侧帽构件，42b…上侧凹部，43…进气侧帽构件，43c…下侧凹部，44…螺栓，45b、45c…轴承部，5…排气凸轮轴，5a…凸轮轴颈，51…排气凸轮，6…进气凸轮轴，6a…凸轮轴颈，61…进气凸轮，7…轴。

Claims (5)

1.一种凸轮轴支承结构，设置有支承台，所述支承台安装在内燃机的气缸盖上而将凸轮轴支承为旋转自如，所述凸轮轴支承结构的特征在于，
所述支承台在所述凸轮轴的轴线方向上相互分离而设置多个，
在各支承台形成有对所述凸轮轴进行支承的轴承部和沿着所述凸轮轴的轴线方向延伸的贯通孔，
在各贯通孔内插通有轴，该轴限制各轴承部从内燃机的冷温停止状态下的设置位置发生位移。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴支承结构，其特征在于，
所述轴由具有比所述支承台高的刚性的材料形成。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的凸轮轴支承结构，其特征在于，
所述支承台具有：安装在所述气缸盖上而承受所述凸轮轴的承受构件；及安装在该承受构件的顶面而与该承受构件一起形成所述轴承部的帽构件，
所述贯通孔形成于所述承受构件。
4.根据权利要求1～权利要求3中任一项所述的凸轮轴支承结构，其特征在于，
所述支承台承受作为所述凸轮轴的排气凸轮轴及进气凸轮轴这双方，
所述贯通孔以与所述进气凸轮轴相比更接近所述排气凸轮轴的方式形成。
5.根据权利要求1～权利要求4中任一项所述的凸轮轴支承结构，其特征在于，
内燃机具备增压器。
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