JP2553101Y2 - カムシャフト支持構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、動弁機構のカムシャフ
トをシリンダヘッドに組み込むためのカムシャフト支持
構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、高回転・高出力を得るための動
弁機構として、シリンダヘッドの上部に二本のカムシャ
フトを備えたもの（ＤＯＨＣ）が知られている。

【０００３】図４に示すように、従来この種の動弁機構
は、インレットポート１及びエキゾーストポート２のシ
リンダ側開口端に係合するインレットバルブ３及びエキ
ゾーストバルブ４と、これらバルブ３，４をリフトさせ
るためのカムシャフト５，６とを備えて構成され、カム
シャフト５，６が回転駆動力を与えられて回転すること
で、そのカム部７，８がバルブ３，４を押し下げ、適宜
開弁させるようになっている。

【０００４】またカムシャフト５，６は、その軸位置に
端面（接合面）を配したカムシャフトブラケット（カム
シャフトベアリングキャップ）９により軸受けされて、
ボルト１０の締結によりシリンダヘッド１１に組み込ま
れている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】ところでディーゼルエ
ンジンにおいても出力向上のため、吸入効率を高め、さ
らに動弁機構の質量を減らし高回転を引き出す手段とし
て、マルチバルブ化（三弁〜四弁）が多くなってきてい
る。そのバルブの駆動方式としては、ＯＨＣをベースと
して考えた場合、図４に示したようなダイレクトアタッ
ク方式の他、ロッカーアーム方式、ピボット方式などが
あるが、このなかでは最も機構がシンプルでコスト的に
も安いダイレクトアタック方式が望ましい。

【０００６】しかしながらＩＤＩ（渦流室式）のディー
ゼルエンジンの場合は、各気筒毎に、渦流室を形成する
ホットプラグとインレットバルブ及びエキゾーストバル
ブとが、ヘッド下面に対し垂直に配置されるようになっ
ている。このため、各バルブをリフトさせるための二本
のカムシャフトが、シリンダの上方において互いに近接
して並行に設けられることになる。ヘッド下面の耐久性
（熱負荷）上、バルブ間及びバルブとホットプラグ間の
寸法（肉厚）を確保する必要があり、バルブの配置、本
数も限界があってマルチバルブ化はボアサイズにより左
右される。すなわち比較的小さいボアサイズでバルブを
配置すると、二本のカムシャフト間が狭いために、一方
のカムシャフトのカム部と他方のカムシャフトのステム
部とが干渉してしまうという問題が生ずる。これを避け
るためにカムシャフト間の寸法を広くすると、バルブサ
イズが小さくなって、マルチバルブ化のメリットが失わ
れてしまう。さらにカムシャフト間の寸法を確保出来な
いときは、ＳＯＨＣとして、コスト的に高く部品点数の
多いロッカーアーム方式やピボット方式に変更せざるを
得なくなる。

【０００７】そこでこの課題を解決するに、一方のカム
シャフトの軸位置を他方のカムシャフトよりも高くし
て、軸間の高さ方向に所定の段差が生じるようにカムシ
ャフトを配置することが考えられる。このようにすれば
カムシャフト間に所定のクリアランスＳが確保され、所
望のバルブサイズ及びボア径を以て、ＤＯＨＣ，ダイレ
クトアタック方式の動弁機構が実現される。

【０００８】ただし二本のカムシャフトを軸位置が高さ
方向で異なるように配置した場合、その支持構造をどの
ように構成するかが難題である。例えば図５に示すよう
に、カムシャフトブラケット２１の接合面２２を傾斜さ
せてシリンダヘッド２３に組み込むようにすると、シリ
ンダヘッド２３の全高（上端面２４）が従来（下位のカ
ムシャフトの軸位置２５）よりも高くなってしまう。ま
た位置決め用のダウエル孔２６の位置が統一できないた
めに、部品加工が困難になるという問題がある。これを
避けるために、図６に示すように、ボルト孔２７を接合
面に対して垂直になるようにカムシャフトブラケット２
８を形成すると、カッター幅２９によりシリンダヘッド
３０の全幅が広くなってしまい、全高を抑えることもで
きない。

【０００９】そこで本考案は、上記事情に鑑み、段違い
のカムシャフトをシリンダヘッドに組み込む際に、シリ
ンダヘッドの全高等に変更がないカムシャフト支持構造
を提供すべく創案されたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本考案は、軸位置が高さ
方向で異なるように配置された二本のカムシャフトのジ
ャーナル部にカムシャフトブラケットを設け、これを上
位側のカムシャフトの軸位置で分割してこのカムシャフ
トを一体的に保持し、下位のカムシャフトと共にシリン
ダヘッドに組み付けたものである。

【００１１】

【作用】上記構成によって、カムシャフトブラケット
は、下位のカムシャフトの軸位置を接合面として、二本
のカムシャフトをシリンダヘッドに組み込む。

【００１２】

【実施例】以下、本考案の実施例を添付図面に従って説
明する。

【００１３】図１及び図２は、本考案に係わるカムシャ
フト支持構造の一実施例を示したものであり、ＤＯＨＣ
三バルブに適用した場合において示している。

【００１４】まず動弁機構の全体の構成を説明する。こ
の動弁機構は、鉛直に並設された二個のインレットバル
ブ３１及び一個のエキゾーストバルブ３２をそれぞれリ
フトさせるための二本のカムシャフト３３，３４が水平
に且つ並行に設けられ、これらカムシャフト３３，３４
の軸間高さに所定の段差Ｈが生じるように配置されて構
成されている。

【００１５】バルブ３１，３２は、下端に設けられた弁
体３５，３６と、弁体３５，３６に接続した弁軸３７，
３８とで成り、弁軸３７，３８の昇降に伴って、弁体３
５，３６がインレットポート３９及びエキゾーストポー
ト４０の開口端に設けられたバルブシートインサート４
１，４２に着脱されることで、各々のポート３９，４０
を開閉するようになっている。弁軸３７，３８は、シリ
ンダヘッド４３内に上下方向に移動自在に保持され、そ
の頭部がタペット４４を介してカムシャフト３３，３４
に係合するようになっていると共に、弁軸３７，３８を
上方（閉弁方向）に付勢するバルブスプリング４５が設
けられている。バルブスプリング４５は、弁軸３７，３
８に取り付けられたアッパースプリングシート４６とシ
リンダヘッド４３のスプリング支持部との間に張設され
ている。

【００１６】カムシャフト３３，３４は、それぞれステ
ム部４７，４８と、所定のバルブリフト量となるカム部
４９，５０とで成り、図１に示したようにエキゾースト
バルブ３２用のカムシャフト３４のステム部４８が延出
されて、クランクプーリーよりタイミングベルト（図示
せず）を介して駆動されるタイミングプーリ５１に連結
されている。またその回転を他方のカムシャフト３１に
伝達するためのギア５２が設けられている。そしてイン
レットバルブ３１用のカムシャフト３３が、エキゾース
トバルブ３２用のカムシャフト３４よりも所定の距離
（Ｈ）だけ高く配置されており、この軸間高さの段差Ｈ
は、二本のカムシャフト３３，３４が互いに干渉しない
ような程度に形成されている。すなわち、一方のカムシ
ャフト３３（３４）のカム部４９（５０）と、他方のカ
ムシャフト３４（３３）のステム部（４８）との間に、
所定のクリアランスが確保されている。そしてバルブ３
１，３２の弁軸３７，３８の長さもこのカムシャフト３
３，３４の高さ位置に相応して、インレットバルブ３１
の方がエキゾーストバルブ３２のものよりも長く形成さ
れている。

【００１７】そして図３にも示すように、カムシャフト
支持構造は、カムシャフト３３，３４のジャーナル部５
３，５４にカムシャフトブラケット５５が設けられ、こ
のカムシャフトブラケット５５は上位側であるインレッ
トバルブ３１用のカムシャフト３３の軸位置５６で分割
されて、このカムシャフト３３を一体的に保持してお
り、下位側であるエキゾーストバルブ３２用のカムシャ
フト３４と共にシリンダヘッド４３の上端に組み付ける
ように構成されている。

【００１８】カムシャフトブラケット５５にはカムシャ
フト３３，３４のジャーナル部５３，５４に相応する保
持穴５７が形成されており、締結用ボルト５８を挿通さ
せるための挿通孔５９が中央及び両端に合計三個形成さ
れている。そしてシリンダヘッド４３には、これら挿通
孔５９に対応してメネジ６０が刻設されたボルト穴６１
が設けられ、ボルト５８がこれに螺合されることにより
カムシャフトブラケット５５を固定させるようになって
いる。従ってインレットバルブ３１用のカムシャフト３
３は、分割片である上部カムシャフトブラケット６２と
下部カムシャフトブラケット６３との間に挟持され、エ
キゾーストバルブ３２用のカムシャフト３４は下部カム
シャフトブラケット６３とシリンダヘッド４３の上端間
に保持されて軸受けされることになる。また位置決め用
ダウエル６４は、インレットバルブ３１用のカムシャフ
ト３３の取り付けのための挿通孔５９においてはカムシ
ャフトブラケット５５の分割面５６に、残りの挿通孔５
９は下部カムシャフトブラケット６３とシリンダヘッド
４３との接合面（上端）６５の位置に、それぞれ形成さ
れている。

【００１９】このほかシリンダヘッド４３の上部には、
カムシャフト３３，３４及びカムシャフトブラケット５
５を覆うシリンダヘッドカバー６６が設けられている。
またシリンダヘッド４３の下部には、シリンダ６７によ
り区画された燃焼室（図示せず）に連通する渦流室６８
が設けられている（図１に位置のみ示す）。

【００２０】次に本実施例の作用を説明する。

【００２１】タイミングプーリー５１が回転されると、
エキゾーストバルブ３２用のカムシャフト３４が同時に
回転し、ギア５２によりインレットバルブ３１用のカム
シャフト３３が反対方向に回転駆動される。この回転に
より、それぞれのカム部４９，５０がバルブスプリング
４５の付勢力に抗してインレットバルブ３１及びエキゾ
ーストバルブ３２を直接押し下げ、その弁体３５，３６
をポート３９，４０から離間させ、開弁させる。このと
き両カムシャフト３３，３４の間には、高さ方向の段差
Ｈによりクリアランスが確保されているので、互いに干
渉することがない。

【００２２】またこれらカムシャフト３３，３４をシリ
ンダヘッド４３に組み込む際は、エキゾーストバルブ３
２用のカムシャフト３４を先ずシリンダヘッド４３の上
端位置６５にセットして、下部カムシャフトブラケット
６３を位置決めさせつつこれに嵌め込み、他の保持穴５
７にインレットバルブ３１用のカムシャフト３３をセッ
トした後、上部カムシャフトブラケット６２を位置決め
して被せ、ボルト５８を挿通孔５９に挿通させて、シリ
ンダヘッド４３に固定する。

【００２３】このように、軸位置（５６，６５）が高さ
方向で異なる二本のカムシャフト３３，３４のジャーナ
ル部５３，５４にカムシャフトブラケット５５を設け、
このカムシャフトブラケット５５をインレットバルブ３
１用のカムシャフト３３の軸位置５６で水平に分割し
て、このカムシャフト３３を一体的に保持し、下位のエ
キゾーストバルブ３２用のカムシャフト３４と共に、ボ
ルト締結によってシリンダヘッド４３に組み付けたの
で、シリンダヘッド４３の全高及び全幅を増加させるこ
となく、また接合面６５を水平な状態で、カムシャフト
３３，３４を適宜支持することができる。

【００２４】またシリンダヘッド４３の材質がＦｅで、
カムシャフトブラケット５５の材質がＡｌの組み合わせ
の場合、そのジャーナル部５３，５４にベアリングを組
み込む必要があるが、上部及び下部カムシャフトブラケ
ット６２，６３は同材質のＡｌにできるため、ベアリン
グは不要であり、下部カムシャフトブラケット６３とシ
リンダヘッド４３との間にのみベアリングを設ければよ
い。

【００２５】そして本実施例にあっては、二本のカムシ
ャフト３３，３４が、鉛直なインレットバルブ３１及び
エキゾーストバルブ３２を直接リフトさせるものであ
り、軸間高さに所定の段差Ｈが生じるように配設してあ
るので、カムシャフト３３，３４間の水平軸間距離が狭
い渦流室付のディーゼルエンジンにおいて、ダイレクト
アタック方式のＤＯＨＣが、大きなバルブサイズの、ま
た広い範囲のボア径に対して実現できる。すなわちコス
ト低下、部品点数の削減が達成されると共に、出力向上
が期待できる。

【００２６】また吸気側のカムシャフト３３の方を高く
したので、インレットポート３９の形状がシンプルにな
り、吸気抵抗が少なく、吸気効率が上がる。

【００２７】なお本実施例では三弁の内燃機関を示した
が、本考案は二弁或いは四弁のものにも当然適用できる
ものである。

【００２８】

【考案の効果】以上要するに本考案によれば、次のよう
な優れた効果を発揮する。

【００２９】軸位置が高さ方向で異なる二本のカムシャ
フトのジャーナル部にカムシャフトブラケットを設け、
このカムシャフトブラケットを上位側のカムシャフトの
軸位置で分割して一体的に保持し、下位のカムシャフト
と共にシリンダヘッドに組み付けたので、二本のカムシ
ャフトをシリンダヘッドの全高等を変更することなく適
正に支持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係わるカムシャフト支持構造の一実施
例を示した上面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【図４】従来のカムシャフト支持構造を示した動弁機構
の側断面図である。

【図５】従来技術の課題を説明するためのカムシャフト
支持構造を示した側断面図である。

【図６】従来技術の課題を説明するための他のカムシャ
フト支持構造を示した側断面図である。

【符号の説明】

３３ インレットバルブ用のカムシャフト（上位側のカ
ムシャフト） ３４ エキゾーストバルブ用のカムシャフト（下位のカ
ムシャフト） ４３ シリンダヘッド ５３，５４ ジャーナル部 ５５ カムシャフトブラケット

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸位置が高さ方向で異なるように配置さ
   れた二本のカムシャフトのジャーナル部にカムシャフト
   ブラケットを設け、該カムシャフトブラケットを上位側
   のカムシャフトの軸位置で分割して該カムシャフトを一
   体的に保持し、下位のカムシャフトと共にシリンダヘッ
   ドに組み付けたことを特徴とするカムシャフト支持構
   造。