JP2539260B2 - Ｄｏｈｃエンジンのカム軸スラスト規制構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、DOHCエンジンのカム軸スラスト規制構造、
特に、それぞれに３気筒分のカムを備えた２本のカム軸
をヘリカルギヤによって互いに駆動連結したDOHCエンジ
ンのカム軸に設けられるスラストフランジおよびその受
け部の構造に関する。

（従来技術） 吸気用のカム軸と排気用のカム軸をともにシリンダヘ
ッド上部に配置してなるいわゆるDOHCエンジンにおいて
は、通常、例えば実開昭62-76205号公報に記載されてい
るように、両カム軸が一対のヘリカルギヤによって相互
に駆動連結され、プーリ等を介して一方のカム軸に出力
軸の回転を伝達することで両カム軸の調時駆動が行われ
る。この場合、ヘリカルギヤを介する回転伝達によって
発生するスラストを規制する必要があるため、カム軸に
環状のスラストフランジが設けられ、このスラストフラ
ンジを嵌合する溝を有するスラスト受け部がカムキャッ
プとエンジン本体とに上下２分割して設けられる。

ところで、上記のようなDOHCエンジンのカム軸におけ
るスラストフランジの潤滑手段としては、スラストフラ
ンジの周囲に外部から潤滑油を供給する方法が一般的で
あるが、このように外部から潤滑油を供給するのではそ
のための潤滑経路を外部に別途設けなければならないと
いうことから、カム軸の軸心部にオイル通路を形成し、
このオイル通路に連通してスラストフランジを径方向に
貫通する貫通穴を設けるようにすることが試みられてい
る。しかしながら、このようにスラストフランジを径方
向に貫通する貫通穴を設けた場合は、スラストフランジ
の剛性が低下する。特に、各カム軸が３気筒分のカムを
備えたエンジン、例えば３気筒エンジンやＶ型６気筒エ
ンジンの場合には、各カム軸の３気筒分のカムのリフト
は互いに殆どオーバラップしないため、各気筒のカムの
バルブリフトに伴うカム軸駆動トルクの変動が、例えば
第４図（ａ），（ｂ）に示すようにそのままの形で出て
しまう。第４図（ａ）は３気筒分のカムを備えた吸気用
カム軸に発生する駆動トルク変動を示し、（ｂ）は同じ
く３気筒分のカムを備えた排気用カム軸に発生する駆動
トルク変動を示している。そして、このようなエンジン
では、各気筒の排気側トルク変動のピークと一つ前の気
筒の吸気側トルク変動のピークとがほぼ同位相となり、
相互に駆動連結された２本のカム軸の駆動トルク変動が
相互に助長される形となるため、各カム軸のトルク変動
は第４図（ｃ）に示すように大きくなる。そして、この
トルク変動がヘリカルギヤを介してスラスト荷重に変換
される。したがって、このようなエンジンにおいては、
上記のようにスラストフランジに貫通穴を設けることに
よる剛性の低下はきわめて大きな問題である。

しかも、カム軸の軸受部およびスラスト受け部は、通
常、シリンダヘッドの上部にカムキャップをボルトアッ
プした上下２分割の構造とされるが、この場合、スラス
ト受け部は、そのフランジ嵌合溝のスラスト面を上下完
全に一致させることが難しいことから、カムキャップ側
とシリンダヘッド側とでフランジ嵌合溝の巾に差をつ
け、実質的には上半分あるいは下半分でスラストを受け
るようにする。その場合に、スラストフランジに径方向
の貫通穴を設けると、この貫通穴が水平位置にきて上下
割面と一致したときにスラストに対する剛性が大きく低
下する。特に、このときスラスト荷重が最大となるよう
な位置関係に貫通穴が設けられていたのでは、スラスト
フランジの剛性の低下は著しい。

しかしながら、スラストフランジに上記のような潤滑
のための貫通穴を設けるについて、貫通穴の方向につい
ては従来特に考慮が払われていなかった。

（発明の目的） 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであって、
それぞれに３気筒分のカムを備えた２本のカム軸をヘリ
カルギヤを介して駆動連結したDOHCエンジンにおいて、
上記カム軸に設けるスラスト規制部の潤滑性の向上と剛
性の確保を両立させることを目的とする。

（発明の構成） 本発明は、３気筒分のカムを備えた２本のカム軸をヘ
リカルギヤで駆動連結したDOHCエンジンのカム軸スラス
ト規制部における上記問題点を見い出し、最大スラスト
荷重がかかる時にスラスト受け部の上下割面と潤滑のた
めの貫通穴の方向とを一致させないような構成を実現し
たものである。すなわち、本発明に係るDOHCエンジンの
カム軸スラスト規制構造は、それぞれに３気筒分のカム
を備えた２本のカム軸が両カム軸に設けたヘリカルギヤ
の噛み合いによって相互に駆動連結され、前記カム軸の
スラストフランジに対応してフランジ嵌合溝を構成する
スラスト受け部がカムキャップ側とエンジン本体側とに
上下２分割して設けられたDOHCエンジンにおいて、前記
スラスト受け部のフランジ嵌合溝を、前記カムキャップ
側に形成された上側部分が前記エンジン本体側に形成さ
れた下側部分より巾が大きくなるよう設定するととも
に、前記カム軸の軸心部に少なくとも前記スラストフラ
ンジが位置する部位まで達するオイル通路を形成し、か
つ、該オイル通路と連通して前記スラストフランジを径
方向に貫通する貫通穴を、前記カム軸の軸心と前記カム
の開き側ランプ部とを結ぶ線に平行となるように設けた
ことを特徴としている。

（作用） ２本のカム軸はヘリカルギヤで互いに駆動連結されて
おり、一方のカム軸にクランク軸の回転を伝達すること
で両カム軸が調時駆動される。その際、各カム軸のカム
によって吸排気弁が開閉作動するときの駆動トルクはヘ
リカルギヤを介して合成され、その合成されたトルクに
応じたスラスト荷重が各カム軸に発生する。そして、そ
れらカム軸のスラスト荷重がスラストフランジを介しス
ラスト受け部で受け止められる。スラスト受け部のフラ
ンジ嵌合溝は上方のカムキャップ側が下方ののエンジン
本体側より巾が大きくされており、このため、スラスト
荷重は実質的にスラストフランジの端面の半分がエンジ
ン本体側フランジ嵌合溝の側面に当接することによって
受け止められる。

スラストフランジの潤滑は、カム軸の軸心部に形成さ
れたオイル通路を通り、さらにこのオイル通路と連通し
てスラストフランジを径方向に貫通する貫通穴を介して
供給されるオイルによって行われる。

ヘリカルギヤの噛み合いによって駆動連結された二つ
のカム軸がそれぞれ３気筒分のカムを備えたエンジンの
場合、各カム軸の３気筒分のカムのリフトは一般には互
いに殆どオーバーラップせず、そのため、各気筒のカム
のバルブリフトに伴うカム軸駆動トルクの変動がそのま
まの形で出てしまって、このトルク変動がヘリカルギヤ
を介してスラスト荷重に変換され、スラスト荷重が変動
する。そして、このようなエンジンで、スラスト受け部
のフランジ嵌合溝が上下割面を挟んで上下で巾に差があ
るものとされた場合に、カム軸にスラストフランジを貫
通して軸心部のオイル通路に連通する貫通穴を設ける
と、この貫通穴が上下割面と一致したときにスラスト荷
重に対する剛性が低下し、特に、最大スラスト荷重が発
生するときに貫通穴が上下割面と一致したのでは剛性の
低下が著しい。最大スラスト荷重は弁が開き始めるとき
に発生する。しかし、本発明の場合は、貫通穴がカム軸
の軸心とそのカム軸のいずれかのカムの開き側ランプ部
とを結ぶ線に平行となるよう設けられているため、その
基準とされたカムによって弁が開き始めるときに発生す
る最大スラスト荷重は、貫通穴が上下割面の方向と重な
らない方向に位置した状態で受け止められることにな
る。また、１本のカム軸に３気筒分のカムを設ける場
合、一般に各気筒の開弁角はクランク角で約240°（カ
ム軸回転角で約120°）であって、実質的にオーバーラ
ップせず、３気筒分のカムを重ねると略正三角形となる
ので、カム軸の軸心と基準となるカムの開き側ランプ部
とを結ぶ線に平行に設けられた貫通穴は、一端側ではそ
の基準とされたカムの開き側ランプ部に開口し、反対側
では他の気筒のカムのノーズ部分に開口するものであっ
て、少なくとも閉じ側ランプ部に開口するようにはなら
ないのが普通である。貫通穴がこのように一端側でカム
の開き側ランプ部に開口するようなものでなくて、開口
部がいずれかの閉じ側ランプ部に位置するようなもので
あると、他のカムの開き始めで最大スラスト荷重が発生
する時に貫通穴の軸線が上下割面と一致することになっ
てしまう。それに対し、本発明の場合は、貫通穴がいず
れかのカムの閉じ側ランプ部に開口するものでなく、い
ずれのカムに対しても、それぞれのカムによる最大スラ
スト荷重発生時である開き始めの期間には貫通穴の軸線
は上下割面と交差し、重なることはない。したがって、
貫通穴を設けることによるスラストフランジの剛性低下
が最小限に抑えられる。

（実施例） 以下、実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はＶ型６気筒エンジンに適用した本発明の一実
施例におけるカム軸駆動部の平面図、第２図は第１図の
II-II断面で見たカム軸の全体図、第３図は第２図のIII
-III断面図である。

この実施例において、エンジンの各バンクのシリンダ
ヘッド１上部には吸気用カム軸２および排気用カム軸３
が配設されており、吸気用カム軸２は、１気筒について
二つずつの吸気カム4a,4bを３気筒分、また、排気用カ
ム軸３は、１気筒について二つずつの排気カム5a,5bを
やはり３気筒分備えている。そして、これら２本のカム
軸2,3のエンジンフロント側（第１図で左側）端部に
は、シリンダヘッド１の内側で互いに噛み合うヘリカル
ギヤ6,7がそれぞれ設けられ、また、排気用カム軸３
は、ヘリカルギヤ７の前側がさらにシリンダヘッド１外
へ突出し、その先端には駆動プーリ８が設けられてい
る。駆動プーリ８と図示しないクランク軸プーリとの間
にはタイミングベルト９が巻き掛けられていて、このタ
イミングベルト９を介し排気用カム軸３が調時駆動さ
れ、さらに、一対のヘリカルギヤ6,7を介し吸気用カム
２が駆動される。また、吸気用カム軸２には、ヘリカル
ギヤ６の前側に、フリクションギヤ10がヘリカルギヤ６
に対し相対回転自在に設けられている。フリクションギ
ヤ10は排気用カム軸３のヘリカルギヤ７と噛合し、スプ
リング11により吸気用カム軸２のヘリカルギヤ６に押し
付けられている。このフリクションギヤ10は薄巾で歯数
が吸気側の上記ヘリカルギヤの歯数より一枚多く設けら
れており、これによってフリクションギヤ10を回転方向
に付勢し、ヘリカルギヤ6,7間のバックラッシュを少な
くして歯打ち音を低減する。

シリンダヘッド１にはカムキャップ12がボルト結合さ
れ、それによって各カム軸2,3が支承されている。そし
て、吸気用カム軸２について説明すると、第２図に示す
ようにカム軸２の後端部には環状のスラストフランジ13
が設けられ、一方、シリンダヘッド１とカムキャップ12
には上記スラストフランジ13に対応する位置にフランジ
嵌合溝14を構成するスラスト受け部15が設けられてい
る。上記嵌合溝14は、カムキャップ12側に形成された上
側部分の巾がシリンダヘッド１側に形成された下側部分
の巾より大きくされており、したがって、実質的にはス
ラスト受け部15の下半分がスラストフランジを介しカム
軸２のスラストを受け止める。

カム軸２には、軸心部のほぼ全長にわたってオイル通
路16が形成され、このオイル通路16から各カム軸受部17
に潤滑用オイルを導くオイル穴18が設けられている。ま
た、上記スラストフランジ13には、上記オイル通路16と
連通してスラストフランジ13を径方向に貫通する貫通穴
19が設けられている。この貫通穴19は、第３図に示すよ
うに、カム軸２の軸心からヘリカルギヤ６に最も近い第
１番目の気筒（＃１）のカム4a,4bのリフト開始の位
置、つまり開き側ランプ部に向かう線に平行となるよう
にされている。このため、この第１番目の気筒のカム4
a,4bのリフト開始時において、スラストフランジ13の貫
通穴19は、第３図のようにスラスト受け部15の上下割面
20に対して直角に近い位置関係となる。したがって、こ
の第１番目の気筒のカム4a,4bによる最大スラスト荷重
発生時においてスラストフランジの剛性の低下は最小限
に抑えられる。ヘリカルギヤ６とカム4a,4bの位置関係
から言うと、ヘリカルギヤ６にカム4a,4bが近いほどカ
ムシャフトの捩れによってトルク変動が吸収される度合
が小さいので、その分スラスト力が大きくなる。つま
り、ヘリカルギヤ６に最も近い気筒のカム4a,4bによっ
て発生するスラスト荷重は他の気筒のカムによるものよ
りも大きい。そこで、上記のようにこの最も大きいスラ
スト荷重に対して剛性の低下が最小限となる方向に貫通
穴19の方向が設定されている。また、このように第１番
目の気筒のカム4a,4bの開き側ランプ部に向ける方向に
貫通穴19を設けると、他の気筒（＃2,＃３）のカム4a,4
bに対しても、それぞれのカム4a,4bによる最大スラスト
荷重発生時にスラスト受け部15の上下割面20と貫通穴19
が少なくとも同方向に重なるようなことはない。

以上のスラスト規制構造は排気用カム軸３についても
同様とされている。

なお、本発明は上記実施例におけるようなＶ型６気筒
エンジンのほか、直列３気筒エンジンに対しても適用す
ることができる。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成されているので、それぞれ
に３気筒分のカムを備えた２本のカム軸をヘリカルギヤ
を介して駆動連結したDOHCエンジンにおいて、その特有
の大きなスラスト荷重に対しスラストフランジの剛性の
低下を最小限に抑えながら、潤滑のための貫通穴をスラ
ストフランジに設けることができ、したがって、スラス
ト規制部の潤滑経路の簡潔化を図り、しかも剛性を確保
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるカム軸駆動部の平面
図、第２図は第１図のII-II断面で見たカム軸の全体
図、第３図は第２図のIII-III断面図、第４図は３気筒
分のカムを備えたカム軸における駆動トルク変動の特性
図である。 1:シリンダヘッド、2:吸気用カム軸、3:排気用カム軸、
4a,4b:吸気カム、5a,5b:排気カム、6,7:ヘリカルギヤ、
12:カムキャップ、13:スラストフランジ、14:フランジ
嵌合溝、15:スラスト受け部、16:オイル通路、19:貫通
穴、20:上下割面。

フロントページの続き (56)参考文献 実願 昭60−199118号（実開 昭62− 108504号）の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム （ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれに３気筒分のカムを備えた２本の
   カム軸が両カム軸に設けたヘリカルギヤの噛み合いによ
   って相互に駆動連結され、前記カム軸のスラストフラン
   ジに対応してフランジ嵌合溝を構成するスラスト受け部
   がカムキャップ側とエンジン本体側とに上下２分割して
   設けられたDOHCエンジンにおいて、前記スラスト受け部
   のフランジ嵌合溝を、前記カムキャップ側に形成された
   上側部分が前記エンジン本体側に形成された下側部分よ
   り巾が大きくなるよう設定するとともに、前記カム軸の
   軸心部に少なくとも前記スラストフランジが位置する部
   位まで達するオイル通路を形成し、かつ、該オイル通路
   と連通して前記スラストフランジを径方向に貫通する貫
   通穴を、前記カム軸の軸心と該カム軸のいずれかのカム
   の開き側ランプ部とを結ぶ線に平行となるように設けた
   ことを特徴とするDOHCエンジンのカム軸スラスト規制構
   造。