JP2008014243A - カムシャフトの潤滑構造 - Google Patents

Abstract

【課題】一端にカム位相可変機構を備えた内燃機関のカムシャフトの潤滑構造において、カムシャフトの支持部の潤滑性を確保する。
【解決手段】カム位相可変機構３の進角側油室２２及び遅角側油室２３に作動油を導入する作動油路が、カムシャフト２を支持するカムジャーナル８及びカムシャフト２に形成され、カムシャフト２とカムジャーナル８との摺動面２ｂで周方向に延びる第１の油溝２４及び第２の油溝２５を介してカムシャフト２とカムジャーナル８との間で連通しており、カムシャフト２の内部に摺動面２ｂに潤滑油を導入する潤滑油路４０、第１の連通路４０ｂ及び第２の連通路４０ｃを形成し、摺動面２ｂのうち第１の油溝２４及び第２の油溝２５を挟む両側部分でこれら第１の連通路４０ｂ及び第２の連通路４０ｃの先端部を開口させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、カムシャフトの潤滑構造に係り、特に、可変バルブタイミング装置を備えた内燃機関のカムシャフトの潤滑構造に関する。

内燃機関（エンジン）の吸気及び排気バルブの開閉タイミングを、エンジンの運転状態に応じて可変調整し、エンジンの始動性及び出力の向上を図る可変バルブタイミング装置が広く知られている。
この装置は、例えば、カムシャフトの一端部に、ベーン等により進角側油室及び遅角側油室が内部に形成されたカム位相可変機構を備え、この進角側油室及び遅角側油室のいずれか一方に作動油を切り換えて圧送することによりベーン等を作動させ、カムを進角または遅角させる。

カムシャフトはシリンダーヘッドに固定されたカムジャーナル（軸受部）に挿入されて回転可能に支持されている。これより、進角側油室及び遅角側油室には、カムジャーナル及びカムシャフトに形成された作動油路を通過して作動油が供給される。カムジャーナルとカムシャフトとの摺動面には、周方向に延びる環状の油溝が形成されており、当該油溝を介してカムジャーナルとカムシャフトとの間で作動油路が接続されている。当該油溝は、カムシャフトの軸方向に並んで２つ配置されており、一方が進角側油室への供給路の一部として、他方が遅角側油室への供給路の一部として用いられる（特許文献１参照）。
特開平１１−２９４１１９号公報

このようなカム位相可変手段を備えた内燃機関では、上記の油溝からカムジャーナルとカムシャフトとの間隙に作動油が浸透することによって、カムジャーナルとカムシャフトとの摺動面を潤滑させる。
しかしながら、このようなものでは、進角側油室または遅角側油室に供給される作動油が２つの油溝を同時に通過しないので、摺動面における２つの油溝の両外側の部位のうち、これらの油室に供給される作動油が通過する一方の油溝に隣接した部位には作動油が浸透するものの、他方の油溝に隣接した部位には作動油が浸透し難い。特に、カムシャフトの最も一端側（カム位相可変機構側）の摺動面については、シリンダーヘッドとヘッドカバーとで形成された動弁室に飛散する油による潤滑も期待できないためさらに厳しいものがある。したがって、カムジャーナルとカムシャフトとの摺動面の潤滑性を十分に確保することが困難であるという問題がある。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、一端にカム位相可変機構を備えた内燃機関のカムシャフトの潤滑構造であって、カムシャフトの支持部の潤滑性を十分に確保させることの可能なカムシャフトの潤滑構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、カムシャフトの一端にカムの回転位置を変更するカム位相可変手段を備え、油圧供給手段からの作動油をカム位相可変手段に導入するカムシャフト作動油路と軸受部作動油路が形成され、前記両作動油路は、カムシャフトと軸受部との摺動面で周方向に延びる油溝を介して連通され、カムシャフトの内部に、摺動面に潤滑油を導入する潤滑油路が形成され、少なくとも前記油溝の前記カムシャフトの一端側の前記摺動面に先端部が開口するようにカムシャフトの潤滑構造を構成することを特徴とする。

また、請求項２の発明では、前記潤滑油路の先端部は、カムシャフトの軸心から外方に延びて前記摺動面で開口することを特徴とする。
また、請求項３の発明では、カム位相可変手段は、その内部に進角用油室及び遅角用油室を形成するベーンを備え、進角用油室及び遅角用油室のいずれか一方に作動油を供給してカムの回転位置を変更させることにより、カムを進角または遅角させることを特徴とする。

本発明の請求項１のカムシャフトの潤滑構造によれば、摺動面に潤滑油を導入する潤滑油路を備え、当該潤滑油路の先端部は少なくともカムシャフトの一端側の摺動面で開口しているので、潤滑油路に潤滑油を供給することにより、上記摺動面に作動油が導入される。したがって、摺動面全体に十分に潤滑油が供給され、カムシャフトの支持部の潤滑性を十分に確保させることができる。

また、請求項２のカムシャフトの潤滑構造によれば、潤滑油路の先端部は、カムシャフトの軸心部分から径方向外側に向かって延びているので、カムシャフトの回転によって発生する遠心力によって、カムシャフトの軸心部分から摺動面に潤滑油を効率よく導入させることができる。
また、請求項３のカムシャフトの潤滑構造によれば、ベーン式のカム位相可変手段においてカムシャフトの支持部の潤滑性を十分に確保させることができる。

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を採用した内燃機関の平面図である。図２は、本発明に係るカムシャフトの潤滑構造を示す断面図である。
図１に示すように、内燃機関であるエンジン１に、可変バルブタイミング装置が採用されている。この可変バルブタイミング装置は、エンジン１のカムシャフト２の一端部に、ベーン式のカム位相可変機構３（カム位相可変手段）を備え、このカム位相可変機構３によりカム４の回転位置（位相）を進角あるいは遅角させることで、吸気弁５と排気弁６とのオーバラップ量を可変制御するものである。

エンジン１のシリンダーヘッド７には、吸気側のカムシャフト２を回転自在に支持するカムジャーナル（軸受部）８が設けられている。カムシャフト２には、吸気弁５に当接するカム４が形成され、カムシャフト２の回転につれて吸気弁５が開閉する。なお、ここでは吸気側のカムシャフト２について説明するが、排気側のカムシャフトにも同様に本発明が適用されている。また、本発明は、吸気側及び排気側のいずれか一方のカムシャフトのみにも適用可能である。

図２に示すように、カムシャフト２の一端部２ａには、カムプーリ１０が支持され、図示しないエンジン１のクランクシャフトからベルトを介して回転力が伝達される。
カムジャーナル８には、軸方向に突出したカムプーリ１０のボス部１０ａが挿入されるとともに、ボス部１０ａとカムジャーナル８との間には、リング状のオイルシール１１が設けられ、ドレーン室１２が形成されている。カムシャフト２回りの潤滑などに用いられた油は、ドレーン室１２からカムジャーナル８に形成された油路１３を介してエンジン１内部に戻される。

カム位相可変機構３は、カムプーリ１０に固定されてカムプーリ１０と一体回転可能なベーンハウジング２０と、カムシャフト２に固定されてカムシャフト２と一体に回転可能なベーンロータ２１とを有しており、ベーンハウジング２０及びベーンロータ２１は、カムシャフト２及びカムプーリ１０と同軸に配置されている。
カムプーリ１０は、カムシャフト２に対して相対回転可能であるとともに、ベーンロータ２１は、ベーンハウジング２０の内部に形成されたベーン収容室内で所定角度回動可能になっている。ベーン収容室は、ベーンロータ２１によって進角側油室２２と遅角側油室２３とに区画されている。進角側油室２２に作動油が供給されると、ベーンロータ２１はカムプーリ１０に対して一方に回転移動し、カム４が進角する。遅角側油室に作動油が供給されると、ベーンロータ２１はカムプーリ１０に対して他方に回転移動し、カム４が遅角する。

カムシャフト２には、カムジャーナル８との摺動面２ｂに環状の第１の油溝２４及び第２の油溝２５が形成されるとともに、カムシャフト作動油路としてカムシャフト２の一端部２ａから軸線方向に延びる第１の作動油路２６及び第２の作動油路２７が形成されている。第１の作動油路２６は、一端が遅角側油室２３に連通する一方、他端が第１の油溝２４と連通している。第２の作動油路２７は、一端が進角側油室２２に連通する一方、他端が第２の油溝２５と連通している。

カムジャーナル８には、軸受部作動油路としてカムシャフト２の軸線に略直交する第３の作動油路３０及び第４の作動油路３１が形成されている。第３の作動油路３０は、一端が第１の油溝２４に対して開口する一方、他端が４方向切換バルブであるオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）３２の第１出口ポート３２ａに接続される。第４の作動油路３１は、一端が第２の油溝２５に対して開口する一方、他端がＯＣＶ３２の第２出口ポート３２ｂに接続される。

ＯＣＶ３２の第１入口ポート３２ｃはリターンパイプ３３を介して作動油を貯蔵したオイルタンク３４と接続している。第２入口ポート３２ｄは、ポンプ３５を介装した油供給パイプ３６を介してオイルタンク３４と接続している。
なお、オイルコントロールバルブ３２およびポンプ３５は油圧供給手段に相当する。
このように、カム位相可変機構３の遅角側油室２３は、第１の作動油路２６、第１の油溝２４及び第３の作動油路３０を介して、ＯＣＶ３２の第１出口ポート３２ａと接続される一方、進角側油室２２は、第２の作動油路２７、第２の油溝２５及び第４の作動油路３１を介してＯＣＶ３２の第２出口ポート３２ｂと接続されている。したがって、図２に示すように第２入口ポート３２ｄと第２出口ポート３２ｂとが連通するようにＯＣＶ３２が切り換わっているときは、進角側油室２２に作動油が供給される一方、第２入口ポート３２ｄと第１出口ポート３２ａとが連通するようにＯＣＶ３２が切り換わっているときは、遅角側油室２３に作動油が供給される。また、ＯＣＶ３２が中立位置をとると、進角側油室２２及び遅角側油室２３のいずれにも作動油が供給されず、カムプーリ１０に対するベーンロータ２１、即ちカム４の回転位置が維持される。

更に、カムシャフト２の軸心部分には、軸方向に延びる潤滑油路４０が形成されている。潤滑油路４０は、一端４０ａが第１の油溝３１の軸方向位置まで延びており、他端に例えば潤滑油ポンプによって潤滑油が供給される。潤滑油路４０の一端４０ａには第１の連通路４０ｂ及び第２の連通路４０ｃの一端が夫々接続される一方、これらの連通路４０ｂ、４０ｃの他端は、径方向外側に向かって摺動面２ｂまで延びている。第１の連通路４０ｂの他端は、摺動面２ｂのうち第２の油溝２５よりカムジャーナル８の外側（エンジン本体側）に対応する部分で開口する一方、第２の連通路４０ｃの他端は、摺動面２ｂのうち第１の油溝２４より外側（カムプーリ側）に対応する部分で開口している。即ち、潤滑油路４０は、第１の連通路４０ｂ及び第２の連通路４０ｃを介して、摺動面２ｂのうち第１の油溝２４及び第２の油溝２５を挟んだ両側の部分で開口している。なお、潤滑油路４０、第１の連通路４０ｂ及び第２の連通路４０ｃは、まとめて本発明の潤滑油路に該当する。

以上のような構成により、潤滑油路４０から第１の連通路４０ｂ及び第２の連通路４０ｃを通過して、カムジャーナル８とカムシャフト２との間、即ち摺動面２ｂに潤滑油が供給される。特に、第１の連通路４０ｂ及び第２の連通路４０ｃにより、摺動面２ｂのうち第１の油溝２４及び第２の油溝２５の両側部分に潤滑油が良好に導入される。
したがって、進角時及び遅角時のいずれにもかかわらず、摺動面２ｂ全体に十分に潤滑油を供給でき、カムシャフト２の支持部の潤滑性を確保することができる。

更に、第１の連通路４０ｂ及び第２の連通路４０ｃは、カムシャフト２の軸心部分から径方向外側に向かって延びているので、カムシャフト２の回転による遠心力によって、潤滑油路４０から摺動面２ｂに潤滑油を効率よく導入させることができる。
なお、本実施形態では、摺動面２ｂへの潤滑油供給として、第１の連通路４０ｂ及び第２の連通路４０ｃの２本の連通路を設けたが、シリンダーヘッド７とヘッドカバーとで形成された動弁室に近い第２の連通路４０ｃにて潤滑油が供給される摺動面において、動弁室に飛散する油により潤滑が期待できるのであれば、第２の連通路４０ｃを省略してもよい。

なお、本実施形態では、カム位相可変機構として、ベーン式が採用されているが、ヘリカルギヤ式のカム位相可変機構を備えたエンジンにおいても、本発明を適用することができる。

本実施形態に係る内燃機関の平面図 本実施形態に係るカムシャフトの潤滑構造を示す断面図

符号の説明

１ エンジン
２ カムシャフト
３ カム位相可変機構
４ カム
８ カムジャーナル
２４ 第１の油溝
２５ 第２の油溝
２６ 第１の作動油路
２７ 第２の作動油路
４０ 潤滑油路
４０ｂ 第１の連通路
４０ｃ 第２の連通路

Claims (3)

1. カムシャフトの一端にカム位相可変手段を有した内燃機関のカムシャフトの潤滑構造であって、
   前記カムシャフトに形成され、前記カム位相可変手段へ作動油を導入するカムシャフト作動油路と、前記カムシャフトを支持する軸受部に形成され、油圧供給手段から作動油が供給される軸受部作動油路と、前記カムシャフトと前記軸受部の少なくともいずれか一方の摺動面に周方向に延びて形成され、前記カムシャフト作動油路と前記軸受部作動油路とを連通させる油溝と、前記カムシャフトの内部に形成され、前記摺動面に潤滑油を導入する潤滑油路とを備え、
   前記潤滑油路は、少なくとも先端部が前記油溝の前記カムシャフトの一端側の前記摺動面に開口することを特徴とするカムシャフトの潤滑構造。
2. 前記潤滑油路の先端部は、前記カムシャフトの軸心部分から径方向外側に延びて前記摺動面で開口することを特徴とする請求項１に記載のカムシャフトの潤滑構造。
3. 前記カム位相可変手段は、内部に進角用油室及び遅角用油室が形成されるとともにこれら進角用油室と遅角用油室とを仕切るベーンを備え、該進角用油室及び該遅角用油室のいずれか一方に前記作動油を供給して前記ベーンを作動させることにより、前記カムの回転位置を進角または遅角させることを特徴とする請求項１または２に記載のカムシャフトの潤滑構造。

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