JP2008297950A - 動弁機構用のカムシャフト - Google Patents

Abstract

【課題】カムのカムノーズにおける潤滑性を向上させることができる動弁機構用のカムシャフトを提供すること。
【解決手段】カムシャフト２は、エンジンの動弁機構１に用い、バルブ４のステム先端部４２１に配置したバルブリフタ５に対向配置するカム３を設けてなる。カム３の外周面には、基円部３１とカムノーズ３２とが形成してある。カムノーズ３２は、バルブリフタ５の摺動面５１１に対する摺動を開始する摺動開始部からノーズ頂点部までの間の摺動開始領域であって、摺動開始部、ノーズ頂点部及びカム３の軸方向の両端部を除く部位に、開始側凹部３５Ａを陥没形成してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの動弁機構に関し、特にバルブのステム先端部に配置したバルブリフタに対向配置するカムを複数設けてなるカムシャフトに関する。

エンジンの動弁機構においては、オーバーヘッドカム（ＯＨＣ）方式、オーバーヘッドバルブ（ＯＨＶ）方式等の種々の構造が採用されている。特に、ＯＨＣ方式の中でも、バルブのステム先端部に被せたバルブリフタの摺動面に、カムシャフトに設けたカムを直接摺動させて、バルブの開閉を行う構造がある。この構造においては、カムの外周面とバルブリフタの摺動面との間に摩耗が生じることを抑制するために、これらの間に潤滑油を効果的に供給する工夫がなされている。

例えば、特許文献１の内燃機関用バルブリフタにおいては、バルブリフタの天板のカム摺接面に、複数個のオイルディンプルを設けている。これにより、カム摺接面における適正なオイル濡れ性を確保している。また、特許文献２の内燃機関のカム摺動面潤滑構造においては、吸気カム又は排気カムのベース円に凹部を形成し、この凹部に突条リブを突設している。そして、凹部及び突条リブによって、ベース円とタペットの摺動面との潤滑性を向上させている。

また、カムの外周面は、基円部（ベース円部）と、この基円部よりも径方向外方に突出したカムノーズ（ノーズ部）とによって形成されている。そして、カムの外周面と、バルブリフタの摺動面との間に生ずる摩耗を低減させるために、基円部とバルブリフタの摺動面との間には、若干のクリアランス（間隙）が形成されるようにしている。

しかしながら、従来のエンジンの動弁機構においては、潤滑油の保持溝等を、バルブリフタ又はカムの基円部に設けている。そのため、カムの基円部がバルブリフタの摺動面を滑るときには、両者の間に十分な潤滑油が供給（潤滑油膜が形成）されたとしても、カムのカムノーズがバルブリフタの摺動面を摺動するときには、両者の間において潤滑油膜が切れやすく、厳しい潤滑状態となるおそれがある。

特開平７−３３２０３４号公報 特開平８−２８２３６号公報

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、カムのカムノーズにおける潤滑性を向上させることができる動弁機構用のカムシャフトを提供しようとするものである。

本発明は、エンジンの動弁機構に用い、バルブのステム先端部に配置したバルブリフタに対向配置するカムを設けてなるカムシャフトにおいて、
上記カムは、その外周面において、基円部と、該基円部より径方向外方に突出したカムノーズとを有しており、
該カムノーズは、上記バルブリフタの摺動面に対する摺動を開始する摺動開始部からノーズ頂点部までの間の摺動開始領域において、上記ノーズ頂点部及び当該カムの軸方向の両端部を除く部位に、開始側凹部を陥没形成してなることを特徴とする動弁機構用のカムシャフトにある（請求項１）。

本発明の動弁機構用のカムシャフトは、カムの外周面におけるカムノーズに、潤滑油を溜めることができる工夫が行ってある。
具体的には、本発明のカムノーズは、上記摺動開始部からノーズ頂点部までの間の摺動開始領域において、ノーズ頂点部及びカムの軸方向の両端部を除く部位に、開始側凹部を陥没形成してなる。

そして、カムシャフトを回転させてバルブを開閉させる際に、カムのカムノーズの摺動開始領域が、バルブリフタの摺動面に対して摺動するときには、開始側凹部は、バルブリフタの摺動面に接触しない。これにより、バルブリフタの摺動面に存在する潤滑油を、カムノーズの摺動開始領域が掻き取ってしまうことを抑制することができる。

そのため、カムノーズにおいて最も潤滑油不足になると考えられるノーズ頂点部がバルブリフタの摺動面を摺動するときに、バルブリフタの摺動面に潤滑油を残すことができる。また、開始側凹部に保持する潤滑油を、カムノーズとバルブリフタの摺動面との間の摺動に利用することもできる。
それ故、本発明のエンジンの動弁機構によれば、カムのカムノーズにおける潤滑性を向上させることができる。また、本発明のエンジンの動弁機構によれば、開始側凹部を形成した容積に応じて、カムシャフトの軽量化を図ることができる。

上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記開始側凹部は、上記摺動開始領域において、上記摺動開始部も除く部位に陥没形成することが好ましい（請求項２）。
この場合には、バルブリフタの摺動面に対する接触を開始するために摩耗が生じ易いと考えられる摺動開始部の強度を確保することができる。

また、上記カムノーズには、上記ノーズ頂点部から上記バルブリフタの摺動面に対する摺動が終了する摺動終了部までの間の摺動終了領域であって、上記ノーズ頂点部及び当該カムの軸方向の両端部を除く部位に、終了側凹部を陥没形成することが好ましい（請求項３）。

この場合には、カムを回転させてバルブを開閉させる際に、カムのカムノーズの摺動終了領域が、バルブリフタの摺動面に対して摺動するときには、終了側凹部は、バルブリフタの摺動面に接触せず、バルブリフタの摺動面に潤滑油を残すことができる。また、終了側凹部に保持する潤滑油を、カムノーズとバルブリフタの摺動面との間の摺動に利用することもできる。そのため、カムのカムノーズにおける潤滑性を一層向上させることができる。
また、終了側凹部を形成した容積に応じて、カムシャフトの更なる軽量化を図ることができる。

また、上記カムは、該カムの軸方向に直交する平面において、左右対称形状を有していることが好ましい（請求項４）。
この場合には、カムのカムノーズに形成する開始側凹部と終了側凹部との形状を同一にすることができ、カムシャフトの製造を容易にすることができる。

以下に、本発明の動弁機構用のカムシャフトにかかる実施例につき、図面と共に説明する。
本例のカムシャフト２は、図１に示すごとく、エンジンの動弁機構１に用い、バルブ４のステム先端部４２１に配置したバルブリフタ５に対向配置するカム３を設けてなる。このカム３は、その外周面３０において、図２に示すごとく、基円部（ベース円部）３１と、この基円部３１より径方向外方に突出したカムノーズ（ノーズ部）３２とを有している。

図２、図３に示すごとく、カムノーズ３２は、バルブリフタ５の摺動面５１１に対する摺動を開始する摺動開始部３３Ａからノーズ頂点部３４までの間の摺動開始領域３２Ａであって、摺動開始部３３Ａ、ノーズ頂点部３４及びカム３の軸方向Ｌの両端部３６Ａを除く部位に、開始側凹部３５Ａを陥没形成してなる。また、カムノーズ３２は、ノーズ頂点部３４からバルブリフタ５の摺動面５１１に対する摺動が終了する摺動終了部３３Ｂまでの間の摺動終了領域３２Ｂであって、摺動終了部３３Ｂ、ノーズ頂点部３４及びカム３の軸方向Ｌの両端部３６Ｂを除く部位に、終了側凹部３５Ｂを陥没形成してなる。

以下に、本例の動弁機構１用のカムシャフト２につき、図１〜図７と共に詳説する。
図１に示すごとく、本例のカムシャフト２は、ＤＯＨＣ方式のエンジンにおいて、上記バルブ４としての吸気バルブ（又は排気バルブ）４を開閉させるものである。図２、図３に示すごとく、カムシャフト２は、吸気バルブ４を開閉させるカム（吸気カム）３又は排気バルブ４を開閉させるカム（排気カム）３を、シャフト部２１に対して複数設けてなる。また、カムシャフト２は、複数の気筒における吸気バルブ４又は排気バルブ４を開閉させるために、シャフト部２１に対して、気筒数に対応した複数の吸気カム（又は排気カム）３を配設してなる。
なお、カムシャフト２は、ＯＨＣ方式のエンジンにおいて、吸気バルブ４を開閉させる吸気カム３と、排気バルブ４を開閉させる排気カム３とを設けたものとすることもできる。

また、図２に示すごとく、基円部３１は、カムシャフト２の回転中心から外周面３０までの距離Ｒが均一になっており、カムノーズ３２は、カムシャフト２の回転中心から外周面３０までの距離Ｒが、摺動開始部３３Ａ及び摺動終了部３３Ｂからノーズ頂点部３４に向けて徐々に大きくなっている。そして、カム３の外周面３０において、カムシャフト２の回転中心から外周面３０までの距離Ｒは、ノーズ頂点部３４において最大になっている。
また、本例のカム３は、カム３の軸方向Ｌに直交する平面において、左右対称形状を有している。そして、カム３のカムノーズ３２において、開始側凹部３５Ａと終了側凹部３５Ｂとは同一形状に形成してある。

図１に示すごとく、カムシャフト２を配設する動弁機構１は、シリンダヘッド６の吸気口（又は排気口）６１を開閉するバルブ４と、このバルブ４を閉方向へ付勢するコイルスプリング４４と、バルブ４のステム先端部４２１に配置したバルブリフタ５とを有している。
バルブ４は、吸気口（又は排気口）６１に配置するバルブ本体部４１と、このバルブ本体部４１から延設したバルブステム部４２とからなる。バルブステム部４２のステム先端部４２１の外周には、コイルスプリング４４をシリンダヘッド６との間に挟持するためのリテーナ４３が設けてある。

また、同図に示すごとく、バルブリフタ５は、カム３の外周面３０を摺動させる摺動面５１１を形成した上面部５１と、この上面部５１の周縁部から下方に立設してステム先端部４２１に覆い被さる側部５２とを有している。
図１、図４に示すごとく、リテーナ４３を設けたバルブ４、コイルスプリング４４、バルブリフタ５、カムシャフト２等をシリンダヘッド６に組み付けた動弁機構１においては、カムシャフト２は、そのカム３の基円部３１と、バルブリフタ５の摺動面５１１との間に間隙（クリアランス）３９が形成される状態で組み付けてある。
また、カム３の外周面３０とバルブリフタ５の摺動面５１１との間には、潤滑油溜まり又は潤滑油噴射等によって潤滑油が供給されるようになっている。

本例の動弁機構１用のカムシャフト２は、カム３の外周面３０におけるカムノーズ３２に、潤滑油を溜めることができる工夫が行ってある。
そして、図４に示すごとく、カムシャフト２を回転させてバルブ４を開閉させる際に、カム３の基円部３１が、バルブリフタ５の摺動面５１１に対して対向するときには、これらの間の間隙３９に、潤滑油（潤滑油膜）が存在する。なお、図１、図４〜図７において、潤滑油の図示を省略している。

次いで、図５に示すごとく、カムシャフト２がさらに回転し、カム３のカムノーズ３２の摺動開始領域３２Ａが、バルブリフタ５の摺動面５１１に対して摺動するときには、開始側凹部３５Ａに隣接する両端部３６Ａがバルブリフタ５の摺動面５１１に接触する一方、開始側凹部３５Ａは、バルブリフタ５の摺動面５１１に接触しない。この開始側凹部３５Ａの形成により、バルブリフタ５の摺動面５１１に存在する潤滑油を、カムノーズ３２の摺動開始領域３２Ａが掻き取ってしまうことを抑制することができる。

そのため、図６に示すごとく、カムノーズ３２において最も潤滑油不足になると考えられるノーズ頂点部３４がバルブリフタ５の摺動面５１１を摺動するときに、バルブリフタ５の摺動面５１１に潤滑油を残すことができる。また、開始側凹部３５Ａに保持する潤滑油を、カムノーズ３２とバルブリフタ５の摺動面５１１との間の摺動に利用することもできる。

なお、エンジン（カムシャフト２）の低回転時には、開始側凹部３５Ａに溜まった潤滑油と、カムノーズ３２の摺動開始領域３２Ａによって掻き取られずにバルブリフタ５の摺動面５１１に残った潤滑油とが、カムノーズ３２（特にノーズ頂点部３４）の潤滑に使用されると考える。また、エンジン（カムシャフト２）の高回転時には、カムノーズ３２の摺動開始領域３２Ａによって掻き取られずにバルブリフタ５の摺動面５１１に残った潤滑油が、カムノーズ３２（特にノーズ頂点部３４）の潤滑に使用されると考える。
また、カム３のカムノーズ３２の摺動開始領域３２Ａが、バルブリフタ５の摺動面５１１に対して摺動するときには、開始側凹部３５Ａに隣接する両端部３６Ａがバルブリフタ５の摺動面５１１に接触していることにより、安定してカム３の外周面３０をバルブリフタ５の摺動面５１１に対して摺動させることができる。

次いで、図７に示すごとく、カムシャフト２がさらに回転し、カム３のカムノーズ３２の摺動終了領域３２Ｂが、バルブリフタ５の摺動面５１１に対して摺動するときには、終了側凹部３５Ｂは、バルブリフタ５の摺動面５１１に接触せず、バルブリフタ５の摺動面５１１に潤滑油を残すことができる。また、終了側凹部３５Ｂに保持する潤滑油を、カムノーズ３２とバルブリフタ５の摺動面５１１との間の摺動に利用することもできる。

それ故、本例のエンジンの動弁機構１によれば、カム３のカムノーズ３２とバルブリフタ５の摺動面５１１との間の潤滑性を向上させることができ、これらの間に摩耗が生じることを抑制することができる。
また、本例のエンジンの動弁機構１によれば、カム３に、上記開始側凹部３５Ａ及び終了側凹部３５Ｂを形成したことにより、これらの形成容積に応じて、カムシャフト２の軽量化を図ることができる。

実施例における、カムシャフトを設けたエンジンの動弁機構を示す断面説明図。 実施例における、カムシャフトを示す断面説明図。 実施例における、カムシャフトを示す側面説明図。 実施例における、カムの基円部がバルブリフタの摺動面に対向する状態を示す断面説明図。 実施例における、カムのカムノーズにおける開始側凹部の両端部がバルブリフタの摺動面を摺動する状態を示す断面説明図。 実施例における、カムのカムノーズにおけるノーズ頂点部がバルブリフタの摺動面を摺動する状態を示す断面説明図。 実施例における、カムのカムノーズにおける終了側凹部の両端部がバルブリフタの摺動面を摺動する状態を示す断面説明図。

符号の説明

１ 動弁機構
２ カムシャフト
３ カム
３０ 外周面
３１ 基円部
３２ カムノーズ
３２Ａ 摺動開始領域
３２Ｂ 摺動終了領域
３３Ａ 摺動開始部
３３Ｂ 摺動終了部
３４ ノーズ頂点部
３５Ａ 開始側凹部
３５Ｂ 終了側凹部
３６Ａ、Ｂ 両端部
３９ 間隙
４ バルブ
４２１ ステム先端部
５ バルブリフタ
５１１ 摺動面
６ シリンダヘッド

Claims (4)

1. エンジンの動弁機構に用い、バルブのステム先端部に配置したバルブリフタに対向配置するカムを設けてなるカムシャフトにおいて、
   上記カムは、その外周面において、基円部と、該基円部より径方向外方に突出したカムノーズとを有しており、
   該カムノーズは、上記バルブリフタの摺動面に対する摺動を開始する摺動開始部からノーズ頂点部までの間の摺動開始領域において、上記ノーズ頂点部及び当該カムの軸方向の両端部を除く部位に、開始側凹部を陥没形成してなることを特徴とする動弁機構用のカムシャフト。
2. 請求項１において、上記開始側凹部は、上記摺動開始領域において、上記摺動開始部も除く部位に陥没形成してあることを特徴とする動弁機構用のカムシャフト。
3. 請求項１又は２において、上記カムノーズは、上記ノーズ頂点部から上記バルブリフタの摺動面に対する摺動が終了する摺動終了部までの間の摺動終了領域であって、上記ノーズ頂点部及び当該カムの軸方向の両端部を除く部位に、終了側凹部を陥没形成してなることを特徴とする動弁機構用のカムシャフト。
4. 請求項３において、上記カムは、該カムの軸方向に直交する平面において、左右対称形状に形成してあることを特徴とする動弁機構用のカムシャフト。

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