JP2013083217A - カムシャフト支持構造及び内燃機関の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダヘッドの頂面が歪んでいる構成にあって、複数の支持台における軸受部の同軸度が悪化することを好適に抑制することができる。
【解決手段】内燃機関のシリンダヘッド１上にはカムシャフトを回転自在に支持する複数の支持台４が取り付けられている。これら支持台４は互いに独立したものであってカムシャフトのカムジャーナルを各別に支持する軸受部４５ｂを有している。具体的には、支持台４は、シリンダヘッド１上に取り付けられてカムシャフトを受ける受け部４１と、受け部４１上に取り付けられて受け部４１と共に軸受部４５ｂを形成するキャップ部４２とを有している。また、受け部４１はシリンダヘッド１との当接面４１ａから軸受部４５ｂまでの長さが受け部４１の配設位置に応じて異なるように設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッド上に取り付けられるとともにカムシャフトを回転自在に支持する複数の支持台を有するカムシャフト支持構造、及び当該支持構造を有する内燃機関の製造方法に関する。

従来、この種のカムシャフト支持構造及び当該支持構造を有する内燃機関の製造方法としては、例えば特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載のカムシャフト支持構造では、同文献の図１及び図２に併せ示されるように、内燃機関のシリンダヘッド（１）上に互いに独立した複数の支持台（４）が取り付けられており、これら支持台（４）の軸受部（４ａ，４ｂ）によってカムシャフト（２，３）、より詳しくは、そのカムジャーナル（２ａ，３ａ）が回転自在に支持されている。こうした構造によれば、ラダーフレーム型のカムシャフトハウジングを有する構造のような外枠を有するものではないため、内燃機関の軽量化を図ることができる。また、同文献によるように、シリンダヘッド上への取り付けに先立ち、複数の支持台を一体として軸受部を形成するようにすれば、図４（ａ）に示すように、複数の支持台１０４の軸受部１４５が同軸上に位置するものとなる。

特開２０１０―２０９７９６号公報

ところで、図４（ｂ）に示すように、シリンダブロック１０２とシリンダヘッド１０１とはヘッドボルト１０３によって締結されるため、ヘッドボルト１０３の締め付け軸力によってシリンダヘッド１０１の頂面１０１ａが歪むこととなる。そのため、支持台１０４のみではそれらの軸受部１４５の同軸度が確保されている場合であっても、シリンダヘッド１０１上に各支持台１０４が取り付けられた状態では、これらの軸受部１４５の同軸度が悪化することとなる。その結果、カムシャフトの回転摺動抵抗が増大するといった問題が生じることとなる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シリンダヘッドの頂面が歪んでいる構成にあって、複数の支持台における軸受部の同軸度が悪化することを好適に抑制することのできるカムシャフト支持構造及び内燃機関の製造方法を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
（１）請求項１に記載の発明は、内燃機関のシリンダヘッド上に取り付けられるとともにカムシャフトを回転自在に支持する複数の支持台を有するカムシャフト支持構造であって、前記複数の支持台は互いに独立したものであって前記カムシャフトの複数のカムジャーナルを各別に支持する軸受部を有し、前記支持台は前記シリンダヘッドとの当接面から前記軸受部までの長さが同支持台の配設位置に応じて異なるように設けられてなることをその要旨としている。

同構成によれば、支持台においてシリンダヘッドとの当接面から軸受部までの長さ（以下、支持台の高さと略称する）が同支持台の配設位置にかかわらず同一とされる従来技術とは異なり、支持台の高さが支持台の配設位置に応じて異なるものとされる。このため、配設位置の歪み度合に対応した高さを有する支持台を適宜選択することにより、頂面が歪んでいるシリンダヘッド上に各支持台が組み付けられた状態においてそれらの軸受部を同軸上に配置することが可能となる。従って、シリンダヘッドの頂面が歪んでいる構成にあって、複数の支持台における軸受部の同軸度が悪化することを好適に抑制することができる。

（２）請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のカムシャフト支持構造において、前記支持台における前記シリンダヘッドとの当接面から前記軸受部までの長さは、当該支持台の配設位置が前記シリンダヘッドの長手方向において中央に近接するものほど長くされてなることをその要旨としている。

シリンダブロックとシリンダヘッドとはヘッドボルトによって締結される。ここで、ヘッドボルトの締め付け軸力によってシリンダヘッドの頂面はその長手方向において中央に近接するほどシリンダブロック側に位置するように歪む傾向を有している。

上記構成によれば、各支持台の高さをシリンダヘッドの頂面において当該支持台の配設位置における歪み度合に的確に対応させることができる。従って、複数の支持台における軸受部の同軸度の悪化を一層好適に抑制することができる。

（３）支持台が、シリンダヘッド上に取り付けられる受け部と、この受け部上に取り付けられて同受け部と共に軸受部を形成するキャップ部とからなるものにあっては、請求項３に記載の発明によるように、前記受け部は前記シリンダヘッドとの当接面から前記軸受部までの長さが同受け部の配設位置に応じて異なるように設けられてなるといった態様をもって具体化することが望ましい。

（４）請求項４に記載の発明は、カムシャフトを回転自在に支持する複数の支持台をシリンダヘッド上に取り付ける内燃機関の製造方法であって、前記複数の支持台は互いに独立したものであって前記カムシャフトの複数のカムジャーナルを各別に支持する軸受部を有するものであり、前記支持台として前記シリンダヘッドとの当接面から前記軸受部までの長さが異なるものを複数種類準備し、前記シリンダヘッド上に取り付けられた状態における前記複数の支持台の軸受部が同一軸線上に位置するように前記複数種類の支持台から対象とする配設位置に取り付ける支持台を選択することをその要旨としている。

同構成によれば、支持台の配設位置にかかわらず同一の形状を有する支持台をシリンダヘッド上に取り付ける従来技術とは異なり、複数の支持台の軸受部が同一軸線上に位置するように、シリンダヘッドとの当接面から軸受部までの長さが異なる複数種類の支持台から、対象とする配設位置に取り付ける支持台が選択される。このため、頂面が歪んでいるシリンダヘッド上に各支持台が組み付けられた状態においてそれらの軸受部を同軸上に配置することが可能となる。従って、シリンダヘッドの頂面が歪んでいる構成にあって、複数の支持台における軸受部の同軸度が悪化することを好適に抑制することができる。

本発明の第１実施形態について、カムシャフトの上方から視た内燃機関の平面構造を示す平面図。 図１のＡ−Ａ線に沿った内燃機関の断面構造を示す断面図。 同実施形態におけるシリンダヘッドの頂面及び同頂面上に取り付けられた支持台についてシリンダヘッドの長手方向に沿った側面構造を模式的に示す側面図。 従来のカムシャフト支持構造について、（ａ）支持台の側面構造を模式的に示す側面図、（ｂ）シリンダヘッドの頂面及び同頂面上に取り付けられた支持台についてシリンダヘッドの長手方向に沿った側面構造を模式的に示す側面図。

以下、図１〜図３を参照して、本発明をＤＯＨＣ（Ｄｏｕｂｌｅ ＯｖｅｒＨｅａｄ Ｃａｍｓｈａｆｔ）式直列４気筒内燃機関のカムシャフト支持構造及び当該支持構造を有する内燃機関の製造方法として具体化した一実施形態について説明する。

図１に、カムシャフトの上方から視た内燃機関の平面構造を示す。また、図２に、図１のＡ−Ａ線に沿った内燃機関の断面構造を示す。
図２に示すように、シリンダブロック２の頂面には、排気バルブや吸気バルブ等の動弁機構が搭載されるシリンダヘッド１が設けられている。これらシリンダブロック２及びシリンダヘッド１は周知の態様にてヘッドボルト３によって締結されている。

シリンダヘッド１の頂面１ａには、排気カムシャフト５及び吸気カムシャフト６を回転自在に支持する５つの支持台４が取り付けられている。図１及び図２に併せ示すように、これら５つの支持台４は互いに独立しており、各カムシャフト５，６の軸線方向、すなわちシリンダヘッド１の長手方向Ｌに対して直交するように配設されている。

図２に示すように、支持台４は、シリンダヘッド１の頂面１ａ上に設けられる受け部４１と、受け部４１の頂面上に設けられる排気側キャップ部４２及び吸気側キャップ部４３とを有している。受け部４１の頂面には各カムシャフト５，６に対応して断面半円状の下側凹部４１ｂ，４１ｃが形成されている。また、排気側キャップ部４２の底面には下側凹部４１ｂに対応して断面半円状の上側凹部４２ｂが形成されている。これら下側凹部４１ｂと上側凹部４２ｂとによって形成される断面円状の軸受部４５ｂにより排気カムシャフト５の複数のカムジャーナル５ａが各別に支持されている。また、吸気側キャップ部４３の底面には下側凹部４１ｃに対応して断面半円状の上側凹部４３ｃが形成されている。これら下側凹部４１ｃと上側凹部４３ｃとによって形成される断面円状の軸受部４５ｃにより吸気カムシャフト６の複数のカムジャーナル６ａが各別に支持されている。

排気側キャップ部４２及び受け部４１にはシリンダの軸線方向に沿ってボルト孔が貫通形成されており、当該ボルト孔に挿通されるボルト４４によりシリンダヘッド１に締結されている。また、吸気側キャップ部４３及び受け部４１も排気側キャップ部４２及び受け部４１と同様にしてボルト４４によりシリンダヘッド１に締結されている。

図３に、シリンダヘッド１の頂面１ａ及び同頂面１ａ上に取り付けられた支持台４についてシリンダヘッド１の長手方向Ｌに沿った側面構造を模式的に示す。尚、図３では、説明の便宜上、排気カムシャフト５の図示を割愛している。

図３に示すように、シリンダブロック２とシリンダヘッド１とはヘッドボルト３によって締結されることから、ヘッドボルト３の締め付け軸力によってシリンダヘッド１の頂面１ａはその長手方向Ｌにおいて中央に近接するほどシリンダブロック２側に位置するように歪む傾向を有している。

そこで、本実施形態では、支持台４におけるシリンダヘッド１との当接面４１ａから軸受部４５ｂ，４５ｃまでの長さ、換言すれば、軸受部４５ｂ，４５ｃの中心までの長さ（以下、支持台４の高さＨｘ、図２参照）が支持台４の配設位置Ｐ１〜Ｐ５に応じて異なるように、各支持台４が設けられている。具体的には、シリンダヘッド１上に取り付けられた各支持台４の軸受部４５ｂ，４５ｃが同一軸線上に位置するように、シリンダヘッド１の長手方向Ｌにおいて中央に近接して配設される支持台４ほどその高さＨｘが大きくされている。

次に、本実施形態の作用について説明する。
支持台４の高さＨｘが支持台４の配設位置Ｐ１〜Ｐ５に応じて異なるものとされる。このため、配設位置Ｐ１〜Ｐ５の歪み度合に対応した高さＨｘを有する支持台４を適宜選択することにより、頂面１ａが歪んでいるシリンダヘッド１上に各支持台４が組み付けられた状態においてそれらの軸受部４５ｂ，４５ｃを同軸上に配置することが可能となる。

次に、本実施形態における内燃機関の製造方法について説明する。
高さＨｘの異なる支持台４を複数種類準備する。そして、シリンダヘッド１上に取り付けられた状態における各支持台４の軸受部４５ｂ，４５ｃが同一軸線上に位置するように上記複数種類の支持台４から対象とする配設位置Ｐ１〜Ｐ５に取り付ける支持台４を選択する。具体的には、シリンダヘッド１の頂面１ａの歪み量を予め把握しておき、当該歪み量に対応した高さＨｘを有する支持台４を選択してシリンダヘッド１に対して取り付ける。

以上説明した本実施形態に係るカムシャフト支持構造及び内燃機関の製造方法によれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）内燃機関のシリンダヘッド１上には各カムシャフト５，６を回転自在に支持する複数の支持台４が取り付けられている。これら支持台４は互いに独立したものであって各カムシャフト５，６のカムジャーナル５ａ，６ａを各別に支持する軸受部４５ｂ，４５ｃを有している。具体的には、支持台４は、シリンダヘッド１上に取り付けられて各カムシャフト５，６を受ける受け部４１と、同受け部４１上に取り付けられて受け部４１と共に軸受部４５ｂ，４５ｃを形成するキャップ部４２，４３とを有している。また、受け部４１はシリンダヘッド１との当接面４１ａから軸受部４５ｂ，４５ｃまでの長さが同受け部４１の配設位置Ｐ１〜Ｐ５に応じて異なるように設けられている。こうした構成によれば、シリンダヘッド１の頂面１ａが歪んでいる構成にあって、複数の支持台４における軸受部４５ｂ，４５ｃの同軸度が悪化することを好適に抑制することができる。

（２）支持台４におけるシリンダヘッド１との当接面４１ａから軸受部４５ｂ，４５ｃまでの長さ（以下、支持台４の高さＨｘ）は、当該支持台４の配設位置Ｐ１〜Ｐ５がシリンダヘッド１の長手方向Ｌにおいて中央に近接するものほど長くされている。こうした構成によれば、各支持台４の高さＨｘをシリンダヘッド１の頂面１ａにおいて当該支持台４の配設位置Ｐ１〜Ｐ５における歪み度合に的確に対応させることができる。

尚、本発明に係るカムシャフト支持構造及び内燃機関の製造方法は、上記実施形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。

・上記実施形態では、支持台４が、下側凹部４１ｂ，４１ｃを有する受け部４１と、上側凹部４２ｂを有する排気側キャップ部４２及び上側凹部４３ｃを有する吸気側キャップ部４３とからなるものについて例示した。しかしながら、支持台の構造はこれに限られるものではなく、他に例えば１つのカムシャウトを支持する支持台が３つ以上に分割される構造としてもよい。

・上記実施形態では、受け部４１を、排気カムシャフト５及び吸気カムシャフト６の双方を支持するものとした。これに代えて、排気カムシャフトを支持する受け部と、吸気カムシャフトを支持する受け部とを各別に設けるようにしてもよい。シリンダヘッドの長手方向における位置が同一であっても排気側と吸気側とでシリンダヘッドの頂面の歪み度合が異なる場合には、受け部の当接面から軸受部までの長さを排気側と吸気側とで異なるように設定することが望ましい。

・上記実施形態では、シリンダヘッド１の頂面１ａがシリンダヘッド１の長手方向Ｌにおいて中央に近接するほどシリンダブロック２側に位置するように歪む傾向を有するものについて例示した。しかしながら、本発明は頂面のこうした歪み傾向を有するシリンダヘッドに適用されるものに限られない。要するに、シリンダヘッドの頂面において当該支持台が取り付けられる位置の歪み度合に対応するように、異なる高さＨｘを有する複数の支持台の中から最適な支持台を選択すればよい。

１，１０１…シリンダヘッド、１ａ，１０１ａ…頂面、２，１０２…シリンダブロック、３，１０３…ヘッドボルト、４，１０４…支持台、４１…受け部、４１ａ…当接面、４１ｂ，４１ｃ…下側凹部、４２…排気側キャップ部、４２ｂ…上側凹部、４３…吸気側キャップ部、４３ｃ…下側凹部、４４…ボルト、４５ｂ，４５ｃ…軸受部、５…排気カムシャフト、５ａ…カムジャーナル、５１…排気カム、６…吸気カムシャフト、６ａ…カムジャーナル、６１…吸気カム、１４５…軸受部。

Claims (4)

1. 内燃機関のシリンダヘッド上に取り付けられるとともにカムシャフトを回転自在に支持する複数の支持台を有するカムシャフト支持構造であって、
   前記複数の支持台は互いに独立したものであって前記カムシャフトの複数のカムジャーナルを各別に支持する軸受部を有し、
   前記支持台は前記シリンダヘッドとの当接面から前記軸受部までの長さが同支持台の配設位置に応じて異なるように設けられてなる
   ことを特徴とするカムシャフト支持構造。
2. 請求項１に記載のカムシャフト支持構造において、
   前記支持台における前記シリンダヘッドとの当接面から前記軸受部までの長さは、当該支持台の配設位置が前記シリンダヘッドの長手方向において中央に近接するものほど長くされてなる
   ことを特徴とするカムシャフト支持構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載のカムシャフト支持構造において、
   前記支持台は、前記シリンダヘッド上に取り付けられて前記カムシャフトを受ける受け部と、同受け部上に取り付けられて同受け部と共に前記軸受部を形成するキャップ部とを有してなり、
   前記受け部は前記シリンダヘッドとの当接面から前記軸受部までの長さが同受け部の配設位置に応じて異なるように設けられてなる
   ことを特徴とするカムシャフト支持構造。
4. カムシャフトを回転自在に支持する複数の支持台をシリンダヘッド上に取り付ける内燃機関の製造方法であって、
   前記複数の支持台は互いに独立したものであって前記カムシャフトの複数のカムジャーナルを各別に支持する軸受部を有するものであり、
   前記支持台として前記シリンダヘッドとの当接面から前記軸受部までの長さが異なるものを複数種類準備し、
   前記シリンダヘッド上に取り付けられた状態における前記複数の支持台の軸受部が同一軸線上に位置するように前記複数種類の支持台から対象とする配設位置に取り付ける支持台を選択する
   ことを特徴とする内燃機関の製造方法。

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