JP2013019403A - カムシャフトの潤滑構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、簡単な構造、かつコストを抑えた構造で、隣合う転がり軸受とカムローブとの双方の潤滑を可能にしたカムシャフトの潤滑構造を提供する。
【解決手段】本発明の潤滑構造は、潤滑油の供給を受ける転がり軸受１３の外装部材１５に抜き孔３２を設け、同外装部材１５とホルダ部１９との間に導出路３４を設けて、転がり軸受１３内に供給された潤滑油を導出路３４から、隣接するカムローブ９へ導出させる構成とした。同構成により、転がり軸受１３内を潤滑する潤滑油で、同転がり軸受１３内の各部を潤滑し、さらに抜き孔３２を経て導出路３４から導出される潤滑油で、隣り合うカムローブ９を潤滑する。
【選択図】図２

Description

本発明は、転がり軸受でシリンダヘッドに回転自在に支持されるカムシャフトに潤滑を施すカムシャフトの潤滑構造に関する。

自動車に搭載されるレシプロ式エンジンは、クランクの軸出力で駆動されるカムシャフトを用いて、各気筒の吸気バルブ、排気バルブを開閉させている。
こうしたカムシャフトでは、摺動抵抗の低減化により、滑り軸受でなく、転がり軸受を用いて、カムジャーナル部を回転自在に支持する構造が用いられつつある。同構造には、カムシャフトのカムジャーナル部に、転がり軸受を組み付け、同転がり軸受の外装部材を、筒状のホルダ部を介してシリンダヘッドに保持させる構造が考えられている。

転がり軸受も、滑り軸受と同様、潤滑油による潤滑が求められる。そのため、転がり軸受でも、滑り軸受と同様、クランクシャフトの内部の送油路から転がり軸受内へ潤滑油を供給して、カムジャーナル部と当接する複数のころ部材など各部摺動面を潤滑することが考えられている。
ところで、転がり軸受の近くに配置されているカムローブの外周面（カム面）も、タペットなどバルブ端と摺接するために潤滑が求められる。

そこで、双方を潤滑するため、特許文献１のような転がり軸受とカムローブとのシャフト部分（クランクシャフト）の外周面にスリーブを遊嵌し、スリーブ下のシャフト部分に給油孔を設けて、クランクシャフト内からの潤滑油を、スリーブ下で開口する給油孔、シャフト外周面とスリーブ内周面との間を通じ両側へ分けて、カムローブや転がり軸受内へ導き、カムローブや転がり軸受の双方を潤滑する技術が提案されている。

特開２００９− ２４６４４号公報

ところが、同構造は、別体部品のスリーブを用いるため、構造が複雑で、コスト的にも高価になる問題がある。しかも、カムシャフトは、エンジンのコンパクト化の求めにより、転がり軸受とカムローブとが隣合い、転がり軸受とカムローブとの間が短くなる傾向にあるが、特許文献１のような転がり軸受とカムローブとの間にスリーブを配置する構造だと、スリーブを組み付けるスペースの確保が困難で、転がり軸受やカムローブへの潤滑油の供給ができない。

そこで、本発明の目的は、簡単な構造、かつコストを抑えた構造で、隣合う転がり軸受とカムローブとの双方の潤滑を可能にしたカムシャフトの潤滑構造を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、潤滑油の供給を受ける転がり軸受の外装部材に抜き孔を設け、同外装部材とホルダ部との間に導出路を設けて、転がり軸受内に供給された潤滑油を導出路から、隣接するカムローブへ導出させる構成とした。
同構成によると、転がり軸受内へ供給された潤滑油で、同転がり軸受内のころ部材など各部摺動面は潤滑される。さらに転がり軸受内の潤滑油が、抜き孔を通じて、ホルダ部との間に有る導出路に至ることにより、潤滑油がホルダ部と隣り合うカムローブへ導出され、カムローブを潤滑する。これにより、別体部品を必要とせず、転がり軸受の外装部材に抜き孔を設け、同外装部材とホルダ部との間に導出路を形成するという、簡単、かつ安価な構造で、転がり軸受、カムローブの双方の潤滑が行える。しかも、転がり軸受やホルダ部側に孔や通路を配置する構造なので、転がり軸受とカムローブとが隣接していても、十分に双方の潤滑が果たせる。

請求項２に記載の発明は、さらに既存の転がり軸受の保持構造を流用してカムローブへ潤滑油が導出されるよう、導出路は、転がり軸受の外装部材とホルダ部とのルーズな組み合わせで生ずる隙間を流用して形成するものとした。

請求項１の発明によれば、別体部品を必要とせず、転がり軸受の外装部材に抜き孔を設け、同外装部材とホルダ部との間に導出路を形成するという、簡単、かつ安価な構造で、転がり軸受、カムローブの双方の潤滑を行うことができる。しかも、転がり軸受やホルダ部側にだけに抜き孔や導出路を配置するので、隣接した転がり軸受、カムローブを十分に潤滑することができる。

請求項２の発明によれば、さらに既存の転がり軸受の保持構造を流用して、カムローブの潤滑を行うことができ、一層、簡単、かつ安価な構造ですむ。

本発明の一実施形態に係るカムシャフトの一部を、同シャフトを搭載したエンジンの一部と共に示す平面図。 図１中のＡ−Ａ線に沿う転がり軸受廻りの断面図。 図２中のＢ部の転がり軸受の潤滑構造を拡大して示す断面図。

以下、本発明を図１〜図３に示す一実施形態にもとづいて説明する。
図１はレシプロ式エンジン（内燃機関：以下、単にエンジンという）の平面を示し、図２は図１中のＡ−Ａ線に沿う断面を示し、図３は図２中のＢ部を拡大した断面を示している。
図１および２中１は例えばアルミ合金製のシリンダヘッド、２は例えばアルミ合金製のシリンダブロック(図２に図示)、３はシリンダブロック２に形成されたシリンダ(図２に図示)、４は同シリンダ３内に往復可能に収められたピストン(図２に図示)を示している。シリンダ３は、エンジンの前後方向に沿って複数、配置されている。

シリンダヘッド１の上部には、シリンダ３を挟んだ両側に吸気用のカムシャフト６、排気用のカムシャフト（図示しない）が配置されている。いずれのカムシャフト６も、組立式構造が用いられている。具体的には、吸気側のカムシャフト６は、例えば図２にも示されるように中空の鋼製のシャフト７（本願のシャフト部材に相当）の外周面に、シリンダ毎、一対（二個）の円板形の吸気用カムローブ９を圧入によって組み付け、吸気用カムローブ９間と両端側とにそれぞれカムジャーナル部１１を形成した構造が用いられている。図示しない排気用のカムシャフトも、同様に、中空の鋼製のシャフト部材の外周面に、シリンダ毎、一対（二個）の排気用カムローブを組み付け、排気用カムローブ間と両端側とにカムジャーナル部を形成した構造が用いられる。

吸気用のカムシャフト６のカムジャーナル部１１、図示しない排気用のカムシャフトのカムジャーナル部には、いずれも図２に示されるように転がり軸受１３が嵌め込まれている。転がり軸受１３は、いずれも外周側に配置される例えば筒形の外装シース１５（本願の外装部材に相当）内に、多数（複数）のころ部材１４を環状に回転自在に収めて構成される。この内周側に配置されたころ部材１４群の中央がカムジャーナル部１１の外周面に回転自在に嵌め込まれ、多数のころ部材１４を噛むジャーナル部１１の外周面を囲むように配置させ、カムジャーナル部１１に当接させている。外装シース１５は、それらころ部材１４の周囲に配置される。これで、吸気用カムローブ９、排気用カムローブ（図示しない）と隣接した地点に転がり軸受１３を組み付けている。

図２に示されるようにシリンダヘッド１の上部の各カムジャーナル部１１と対応した地点には、シリンダヘッド１と一体な半円形状のハウジング１７と、同ハウジング７と組み合う半円形状のアルミ合金製のキャップ１８（別体）とで形成されるホルダ部１９が形成されている。吸気用のカムシャフト６、排気用のカムシャフトは、いずれもハウジング１７とキャップ１８とで、それぞれ転がり軸受１３の外装シース１５を両側から挟み、両者をボルト部材２０（締結部材：図１）で締結することによって回転自在に支持されている。

同支持には、転がり軸受１３の外装シース１５（鋼製）とシリンダヘッド１（アルミ合金製）やアルミ合金製のキャップ１８との熱膨張の違いを許容するため、ハウジング１７およびキャップ１８の内面と、外装シース１５の外周面との間をルーズにする構造が用いられている。具体的には、外装シース１５に対してホルダ部２０を遊嵌させ、両者間に僅かなクリアランス（隙間）が形成されるよう組み合わせてある。このため、転がり軸受１３は、軸方向の動きが、隣接した両側の吸気用カムローブ９、排気用カムローブ（図示しない）にて規制される構造としてある。

図２に示されるように吸気用のカムシャフト６のカムローブ９は、図示しないシリンダ９の頭部に形成された燃焼室（図示しない）からシリンダヘッド上方へ延びる吸気バルブ２２の端、ここでは同端に装着されているタペット２２ａと転接し、排気用のカムシャフトのカムローブは、同じく燃焼室（図示しない）からシリンダヘッド上方へ延びる排気バルブ（図示しない）の端、ここでは同端に装着されているタペット（図示しない）と転接している。

さらに図１に示されるように吸気用のカムシャフト６、排気用のカムシャフト（図示しない）は、タイミングスプロケット２４、タイミングチェーン（図示しない）を介して、ピストン４の連結されるクランクシャフト（図示しない）に接続され、ピストン４の往復動で得られるクランクシャフトの軸出力で、吸気用のカムシャフト６、排気用のカムシャフト（図示しない）を回転させて、吸気バルブ２２、排気バルブ（図示しない）を開閉させる構造となっている。吸気側のカムシャフト６端には、カム位相変更機構２５が設けてある。

図２に示されるように吸気用のカムシャフト６、排気用のカムシャフト（図示しない）の内部には、いずれも中空部を活用した軸方向に延びる送油路２７が形成されている。送油路２７の端は、例えばシリンダヘッド１やシリンダブロック２に形成されたオイルギャラリ（図示しない）と連通していて、オイルポンプから圧送されるオイルパン（いずれも図示しない）からの潤滑油の供給を受ける構造となっている。

吸気用のカムシャフト６を支持する転がり軸受１３、排気用のカムシャフトを支持する転がり軸受（図示しない）は、いずれもカムシャフト内部（送油路２７）から、それぞれ転がり軸受１３へ潤滑油を導くことにより、潤滑される。
このうち例えばシリンダ３を挟んだ両側の転がり軸受１３の潤滑（両端の転がり軸受を除く）に、本発明の要部となる潤滑構造が用いられている。同転がり軸受１３の潤滑構造は、いずれも同じ構造が採用されている。図２には、そのうち吸気用のカムシャフト６の２番気筒と隣り合う、吸気用のカムシャフト転がり軸受１３の潤滑構造が示され、同構造の要部が図３に拡大して示されている。

図２および図３を参照して、転がり軸受１３の潤滑構造を説明すると、同転がり軸受１３が組み付くカムジャーナル部１１の周壁には、直径方向に延びる給油孔３０が穿設されている。これで、給油孔３０は、シャフト７内部の送油路２７と連通され、送油路２７からの潤滑油を、給油孔３０内を通じて、転がり軸受１３の内部、具体的にはころ部材１４や外装シール１４の各部へ導けるようにしている。

また転がり軸受１３の外装を構成する外装シース１５の周壁(背面)には、図３に拡大して示されるように直径方向に貫通する孔部３２が形成されている。つまり。孔部３２を抜き孔として、転がり軸受１３内に供給された潤滑油の一部を抜き、その周囲に配置されているホルダ部１９、具体的にはハウジング１７やキャップ１８との間へ導ける構造となっている。

転がり軸受１３の外装シース１５と、ハウジング１７，キャップ１８との間には、軸方向に延びる導出路３４が形成されている。この導出路３４は、外装シース１３とハウジングキャップ１３とのルーズ構造で生ずる僅かなクリアランス（隙間）をそのまま流用してなる。この導出路３４の形成により、上記転がり軸受１３内の潤滑油を、転がり軸受１３とホルダ部１９との間を通じて、側方の隣接する吸気用カムローブ９へ導出させる。この導出した潤滑油が飛散して、吸気用カムローブ９のカム面９ａ（外周面）と吸気バルブ２２のタペット２２ａとの摺動部などを潤滑させる構造としている。

こうした転がり軸受１３の潤滑構造によると、エンジンの運転に伴い、エンジンのオイルギャラリ（図示しない）から潤滑油が、回転する吸気用のカムシャフト６の送油路２７へ圧送される。図２および図３に示されるように送油路２７に圧送された潤滑油の一部は、図２および図３に示されるようにシャフト７の給油孔３０を通じて、それぞれ転がり軸受１３の内部へ導かれる。この導入された潤滑油により、転がり軸受１３の各部摺動面、すなわち、ころ部材１４とシャフト７との摺動部、ころ部材１４と外装シース１５との摺動部などが潤滑される。

さらに転がり軸受１３を潤滑する潤滑油は、最外側の外装シース１５の周壁に形成した孔部３２（抜き孔）を通じて、外装シース１５とホルダ部１９との間の導出路３４へ進入する。この潤滑油が、外装シース１５端およびホルダ部１９端（導出路３４端）から、隣接する左右の吸気用カムローブ９へ向かって導出される。潤滑油の吸気用カムローブ９と衝突することによる飛散、吸気用カムローブ９へ向う途中での飛散により、潤滑油は、吸気用カムローブ９のカム面９ａと吸気バルブ２２のタペット２２ａとの間の摺接部分を潤滑する。

このように転がり軸受１３、吸気用カムローブ９の双方の潤滑は、別体部品を必要とせず、転がり軸受１３の外装シース１５に孔部３２を形成し、外装シース１５とホルダ部１９との間に導出路３４を形成するといった、簡単、かつ安価な構造で行える。しかも、転がり軸受１３やホルダ部９側だけに孔部３２や導出路３４を形成するので、転がり軸受１３と吸気用カムローブ９とが隣接していても、十分に双方を潤滑することができる。

特に導出路１５は、転がり軸受１３の既存の支持構造、すなわち外装シース１５とホルダ部１９とをルーズに組み合わせることで生ずる隙間をそのまま流用しているので、一層、構造的に簡単になるうえ、コスト的に安価ですむ。
なお、本発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々可変して実施しても構わない。例えば一実施形態では、カムジャーナル部に給油孔に設けた給油孔から、潤滑油を直接、転がり軸受内へ供給したが、これに限らず、他の経路、例えばカムローブが組み付くシャフト部分に給油孔を設け、同カムローブとシャフト部分との間に溝を形成して、給油孔から溝を経由して間接的に転がり軸受内へ潤滑油を供給してもよく、潤滑油の供給構造には限定されるものではない。また一実施形態では、吸気側と排気側とに分かれたＤＯＨＣ式エンジンの吸気用のカムシャフトに本発明を適用した例を挙げたが、これに限らず、排気用のカムシャフトや吸気バルブと排気バルブとが１つのシャフトに有するＳＯＨＣ式のエンジンのカムシャフトに本発明を適用してもよい。

１ シリンダヘッド
６ カムシャフト
９ カムローブ
１１ カムジャーナル部
１３ 転がり軸受
１４ ころ部材
１５ 外装シース（外装部材）
１９ ホルダ部
２７ 送油路
３０ 給油孔
３２ 孔部（抜き孔）
３４ 導出路

Claims (2)

1. シャフト部材の外周面に、バルブを駆動するカムローブを有し、同カムローブと隣接した外周面にカムジャーナル部を有したカムシャフトと、外周側に筒状の外装部材を有し、内周側に前記カムジャーナル部に当接する複数のころ部材を有する転がり軸受と、同転がり軸受の外装部材を周囲から囲んでシリンダヘッドに保持する筒状のホルダ部とを有し、潤滑油を前記転がり軸受内へ供給させることによって転がり軸受を潤滑するカムシャフトの潤滑構造であって、
   前記転がり軸受の外装部材に設けられ、前記転がり軸受内に供給された潤滑油を前記ホルダ部との間へ導く抜き孔と、
   前記転がり軸受の外装部材と前記ホルダ部との間に沿って設けられ、前記抜き孔からの潤滑油を前記カムローブ側へ導出させる導出路とを具備した
   ことを特徴とするカムシャフトの潤滑構造。
2. 前記転がり軸受の外装部材と前記ホルダ部とは、両者間に隙間が存するようにルーズな構造で組み合わさり、
   前記導出路は、前記外装部材と前記ホルダ部間に存する隙間を流用して形成される
   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。

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