JP2872755B2

JP2872755B2 - Ｄｏｈｃエンジンのカムシャフト支持構造

Info

Publication number: JP2872755B2
Application number: JP13654590A
Authority: JP
Inventors: 典之岩田; 達也上杉; 俊治益田
Original assignee: Matsuda KK
Current assignee: Matsuda KK
Priority date: 1990-05-24
Filing date: 1990-05-24
Publication date: 1999-03-24
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: JPH0431656A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、気筒毎の吸・排気弁を開閉させる一対のカ
ムシャフトを備えているDOHCエンジンのカムシャフト支
持構造に関する。

（従来の技術）自動車等に使用されるDOHC（ダブルオーバーヘッドカ
ムシャフト式）エンジンでは、シリンダヘッドに備えた
吸気弁用のカムシャフトと排気弁用のカムシャフトとを
回転力伝達手段で連動させた状態で、これら一対のカム
シャフトのいずれか一方にクランクシャフトからエンジ
ン回転力を入力させることにより、両シャフトを同期し
て回転させ、吸気弁ならびに排気弁のそれぞれをクラン
クアームを介して開閉作動させることが行われる。

その場合、たとえば実開昭55−144803号公報には、イ
ンナスリーブに挿嵌させたピポットに油圧力を働かせる
と共に、ピポットに加わる外力に応じて上記の油圧力が
調節される流体式バルブラッシュ機構によって上記のス
イングアームの一端を支持し、かつスイングアームの他
端を弁軸の頭部に当接させた状態で、該スイングアーム
の中途部をカムシャフトにより駆動する動弁機構が開示
されている。

これによれば、スイングアームを介してピポットに加
わる力に応じてバルブラッシュ機構における油圧力が調
整されて、カムシャフトとスイングアームとの間、もし
くはスイングアームと弁軸との間のクリアランスが、動
弁系に発生するラッシュに対して零に調整されることに
なる。

また、近年のエンジンでは、吸気充填効率のアップに
よって出力性能を高めるために、吸・排気弁を気筒毎に
多弁化すると共に、各気筒における吸気弁と排気弁の弁
数を、たとえば吸気３弁、排気２弁というように異なら
すことも行われている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上記のように吸・排気弁を気筒毎に各弁化
し、しかもそれぞれの吸・排気弁について流体式バルブ
ラッシュ機構を備えるDOHCエンジンでは、シリンダヘッ
ドに多数の弁が備えられるため、スペース的に前述のカ
ムシャフトの軸受け部を該ヘッド側に備えるのが困難に
なる。

これに対しては、シリンダヘッドに取り付けるカムキ
ャップとヘッドカバーとを一体化してカムキャリアを構
成し、該カムキャリアに軸受け部を設けて上記のカムシ
ャフトを支持することが考えられるが、カムシャフトに
は吸・排気弁を開閉させるための大きなトルクが働くの
で、該カムシャフトを支持する軸受け部に働く負荷が増
大して、カムキャリアに曲げ、ネジリ等による応力が強
く作用する。そのためカムキャリアが剛性不足をきたす
虞れがあり、これを避けるためにカムキャリアを肉厚の
重量部材としなければならない等の不具合が生じること
になる。

そこで本発明は、気筒毎の吸・排気弁が多弁化されて
いるDOHCエンジンにおいて、軽量なカムキャリアであり
ながら、その剛性を高めると共に、軸受け負荷を軽減で
きるカムシャフト支持構造の提供を課題とする。

（課題を解決するための手段）すなわち、本発明のDOHCエンジンのカムシャフト支持
構造は、吸・排気弁の開閉を行う一対のカムシャフト
が、シリンダヘッドの上面に接合されるカムキャリアに
一体形成した軸受け部に支持されているDOHCエンジンに
おいて、上記カムキャリアの中央部に、該カムキャリア
に設けられる点火プラグのボス部をカムシャフト軸方向
に連結する剛体部を設けると共に、吸気弁側カムシャフ
トの軸受け部と排気弁側カムシャフトの軸受け部とを、
剛体部とカムキャリアの両側部とを連結するように、か
つ両軸受け部を互いにカムシャフト軸方向に位置をずら
して設けたことを特徴とする。

（作用）上記の構成によれば、カムキャリアの中央部に剛体部
を設け、この剛体部とカムキャリアの両側部とをカムシ
ャフトの軸受け部で連結すると共に、吸気側の軸受け部
と排気側の軸受け部とをカムシャフト軸方向にずらして
配設しているから、カムキャリアに堅牢なリブ構造が得
られ、また、カムシャフト側から作用する応力が分散さ
れやすくなり、全体としてのカムキャリアの剛性が高ま
ると共に、軸受け負荷が軽減される。

しかも肉厚である剛体部は、カムキャリアの中央部分
のみであるから、該カムキャリアを軽量に製作すること
が可能となる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第２図に示すシリンダヘッド１は、気筒毎の吸・排気
弁が多弁化されると共に、吸気弁が３弁、排気弁が２弁
とされ、したがって吸気弁と排気弁の弁数が異なってい
るＶ型６気筒のDOHCエンジンＡ（第１図に示す）に適用
されるシリンダヘッド（第１図は片側バンクのみ示す）
であって、該ヘッド１の上に、カムキャップとヘッドカ
バーとを兼ねる構造とされたカムキャリア２が取り付け
られると共に、シリンダヘッド１とカムキャリア２との
間に形成される空間（オイルジャケット）に吸気弁を開
閉作動させるカムシャフト３（第４図および第５図に示
す）と、排気弁を開閉作動させるカムシャフト４が備え
られる。

その場合、シリンダヘッド１には、吸気弁装着用の開
口部５…５、排気弁装着用の開口部６…６、および点火
プラグ装着用の開口部７〜７に加え、後述する流体式バ
ルブラッシュ機構装着用の開口部8a…8a,8b…8bが形成
されて、スペース的な余裕がないため、カムキャリア２
側にカムシャフト3,4の軸受け部が形成される。

すなわち、カムキャリア２には第１図および第２図に
よって明らかなように、中央部に各気筒の燃焼室に対応
して３つの点火プラグ装着用のボス部９〜９が開設され
ると共に、該キャリア２の下面に、吸気側と排気側のカ
ムシャフト用の軸受け部10…10,11…11が上記プラグボ
ス部９〜９を挟んで両側に形成されている。そして、こ
れらの軸受け部10…10,11…11に、吸気側カムシャフト
３と排気側カムシャフト４の各々が挿通して、かつ回転
可能に支持される。なお、上記カムキャリア２の詳細構
造については後に詳述する。

さらに、上記吸・排気カムシャフト3,4の一端にはそ
れぞれカムシャフトギヤ12,13が取り付けられて、相互
に噛み合わされると共に、排気側カムシャフト４の軸端
がシリンダヘッド１から突出された状態で、該突出端部
に第１図のカバー14内に収められているカムプーリ（図
示せず）が固装され、かつ該カムプーリがクランクシャ
フトにベルトによって連動される。

したがって、排気側カムシャフト４がクランクシャフ
トからのエンジン回転力で回転駆動されると、上記のカ
ムシャフトギア12,13の噛合により吸気側カムシャフト
３も同期して回転される。

ここで、上記のカムシャフト3,4によって吸・排気弁
を駆動する動弁機構を第５図によって説明すると、シリ
ンダヘッド１にはその下面に、各気筒のシリンダボアに
対応して燃焼室15が形成されると共に、この燃焼室15に
吸気ポート16と排気ポート17とが連通され、かつ吸気ポ
ート16との連通部に吸気弁18が装備され、排気ポート17
との連通部に排気弁19が装備される。そして、これら吸
・排気弁18,19のそれぞれの弁軸18a,19aが、シリンダヘ
ッド１に開設されている既述の吸気弁装着用開口部５…
５、排気弁装着用開口部６…６を通し、かつこれらの開
口部内をスライド自在な状態でシリンダヘッド上面に突
出される。この弁軸18a,19aの頭部にはそれぞれ円盤状
のスプリングリテーナ20,"0が取り付けられ、これらス
プリングリテーナ20,20とシリンダヘッド１との間に、
それぞれの弁18,19側においてスプリング21,21が圧縮し
て介装され、そのバネ力によって吸・排気弁18,19のそ
れぞれが上方に突き上げられ、このため各弁18,19が閉
弁方向に付勢される。

また、シリンダヘッド１の上面には、既述したバルブ
ラッシュ機構装着用の吸気側開口部8a…8a、排気側開口
部8b…8bに、吸気弁18、排気弁19に対応して、作動オイ
ルによって働くバルブラッシュ機構22,22が取り付けら
れ、それぞれの弁側において、スイングアーム23,23の
一端が該バルブラッシュ機構22のピポット24にのり、他
端がスプリングリテーナ20にのる構造とされている。そ
して、これらスイングアーム23の中途部に取り付けられ
たローラ25,25に、吸気弁側ではカムシャフト３のカム
部3aが当接され、かつ排気弁側ではカムシャフト４のカ
ム部4aが当接されている。

このような構成とされているから、動弁機構では吸気
側カムシャフト３および排気側カムシャフト４が連動し
て回転するに伴い、上記の各カム部3a,4aのリフト量に
応じてスイングアーム23,23がバルブラッシュ機構22,22
側の端部を中心として上下に揺動することになって、該
アーム23,23の弁軸18a,19a側の端部が上下に揺動し、こ
の揺動に連動して吸気弁18ならびに排気弁19が開閉され
る。なお、点火プラグ装着用の開口部７〜７には点火プ
ラグ26が燃焼室15に臨んで取り付けられている。

ところで、各気筒における３つの吸気弁18は、第２図
に示す吸気弁装着用の開口部５〜５の配置から明らかな
ように、中央の吸気弁18（換言すれば開口部５。以下同
様とする）に対し、その両側の吸気弁がエンジンＡの前
後方向（第２図の左右方向）に並ぶと共に、中央の吸気
弁よりも燃焼室15の中心に近い位置に位置するような三
角形配置で配置されている。。これに対応して、バルブ
ラッシュ機構装着用の開口部8a〜8aが上記中央の吸気弁
18を囲む三角形配置でシリンダヘッド１に設けられ、か
つこれらにバルブラッシュ機構22が装着される。

これに対し、各気筒における２つの排気弁19（すなわ
ち開口部6,6）はエンジンＡの前後方向に並んだ状態
で、燃焼室15の中心に近い位置に設けられ、かつバルブ
ラッシュ機構装着用の開口部8b,8bがその外側に同じく
エンジン前後方向に並んで設けられ、これらにバルブラ
ッシュ機構22が装着される。

このような吸気弁18ならびに排気弁19の配置構造に対
応して、カムキャリア２に設けられるカムシャフト用の
軸受け部も、第３図で明らかなように、吸気側軸受け部
10…10と排気側軸受け部11…11とでは形成位置が異なっ
ている。つまり、これらの軸受け部10…10,11…11は気
筒間（詳しくはシリンダボアもしくは燃焼室の間）にお
いて形成されることになるが、その場合、気筒間にそれ
ぞれ２つずつの軸受け部10,10および11,11が配設される
と共に、吸気側軸受け部10,10の間隔とd₁と排気側軸受
け部11,11の間隔d₂とを相違させ、かつ軸受け部10,10と
11,11とを互いにカムシャフト軸方向に位置をずらして
設けている。

加えて、カムキャリア２においては、吸気側軸受け部
10…10と排気側軸受け部11…11の間において、該カムキ
ャリア２に形成されている点火プラグ用のボス部９〜９
をカムシャフト軸方向に連結する剛体部27が設けられ
る。この剛体部27は第４図から明らかなように、肉厚の
部分であって、その両側に位置する吸気側軸受け部10…
10と排気側軸受け部11…11とは該剛体部27とカムキャリ
ア２の両側部2a,2aとを連結して形成されている。

さらに、カムキャリア２にはこれをシリンダヘッド１
に接合させるための取付け部が設けられるが、該カムキ
ャリア２の両側部2a,2aでは、気筒間の、吸気側ならび
に排気側のそれぞれ２つの軸受け部10と10の間、11と11
の間に取付け部28…28が設けられると共に、剛体部27に
おいて、各気筒ごとに、それぞれ点火プラグボス部９〜
９をカムシャフト軸方向に挟む２箇所に、かつ該ボス部
に近接して取付け部29…29が設けられる。そして、カム
キャリア２はこれらの取付け部28…28,29…29において
ボルト30,31（第４図および第５図に示す）をシリンダ
ヘッド１に締結して該ヘッド１に接合される。

以上のカムキャリア２の構造では、該キャリア２の中
央部にカムシャフト軸方向に位置する肉厚の剛体部27が
位置し、かつ吸気側と排気側の軸受け部10…10,11…11
が該剛体部27とカムキャリア両側部2a,2aとを連結する
と共に、吸気側の軸受け部10…10と排気側の軸受け部11
…11とがカムシャフト軸方向（剛体部の長さ方向）に互
いに位置をずらして配設されたリブ構造が得られる。

このため、カムシャフト2,3から軸受け部10…10,11…
11を介してカムキャリア２に作用する応力は、剛体部27
および、該剛体部27に連結されている多数の軸受け部10
…10,11…11に分散されることになって、応力の集中が
避けられるから、曲げ、ネジリ等に対するカムキャリア
２の剛性が高くなると共に、カムキャリア２の軸受け負
荷が軽減される。

また、肉厚の剛体部27はカムキャリア２の中央部分の
みであるから、いたずらに該キャリア２の重量を増大さ
せることがなくなって、上記のように剛性を高めつつ軽
量化が達成できる。

また、吸気側の軸受け部10…10の配設間隔と排気側の
軸受け部11…11の配設間隔が相違するので、カムキャリ
ア２における共振周波数も剛体部27を挟んだ両側部分で
相違することになるから、吸気側部分と排気側部分との
共鳴が避けられ、共振に基づくカムキャリア２の放射音
が低減され、かつ振動のピークが低く抑えられる。

さらには、カムキャリア２をシリンダヘッド１に固定
するための取付け部28…28,29…29がカムキャリア両側
部2a,2aに加え、剛体部27にも設けられているから、シ
リンダヘッド１とカムキャリア２との接合がより密に行
えてシール性が向上する。したがって点火プラグボス部
９〜９とこれに対応する点火プラグ装着用の開口部７〜
７とのシール性も高まるので、カムシャフト3,4および
吸・排気弁18,19に使用された潤滑オイル、ならびにバ
ルブラッシュ機構に供給された作動オイルがボス部９〜
９および開口部７〜７に進入して、点火プラグ26を汚損
し、またエンジンＡ外に漏出することが避けられる。さ
らにカムキャリア２の前記した振動も抑えられる。

加えて、気筒間における軸受け部10と10、および11と
11の間に設けられているカムキャリア側部の取付け部28
…28と、上記した剛体側の取付け部29…29との配置関係
が軸受け部10,10および11,11を中心に考えると三角形配
置となるから、前記ボルト30,31による軸受け部10,10お
よび11,11の押さえが確実になってカムシャフト3,4の支
持が良好になる。

なお、上記剛体部27では、該剛体部27による剛性アッ
プを維持しつつ、点火プラグボス部９〜９の間に薄肉部
32〜32を形成することにより、カムキャリア２の軽量化
に寄与させることになるが、その場合、薄肉部32〜32を
第３図中で鎖線Ｘで示す三角形とし、かつその頂点が軸
受け間隔d₁が短い吸気側の軸受け部10と10の間に向くよ
うにすれば、剛体部27を挟む吸気側軸受け部10,10と排
気側軸受け部11,11とが連結された形となって一層カム
キャリア２の剛性が高くなる。

また、上記シリンダヘッド１には第４図に示すよう
に、吸・排気弁18,19のバルブラッシュ機構22,22に作動
オイルを供給するオイル通路33a,33b,33cが設けられて
いる。

（発明の効果）以上の記載によって明らかなように、本発明は、カム
キャリアの中央部に剛体部を設け、この剛体部とカムキ
ャリアの両側部とをカムシャフトの軸受け部で連結する
と共に、吸気側の軸受け部と排気側の軸受け部とをカム
シャフト軸方向にずらして配設しているから、カムキャ
リアに堅牢なリブ構造が得られ、また、カムシャフト側
から作用する応力が分散されやすくなり、全体としての
カムキャリアの剛性が高まると共に、軸受け負荷が軽減
される。

しかも肉厚である剛体部は、カムキャリアの中央部分
のみであるから、該カムキャリアを軽量に製作すること
が可能となる。このため気筒毎の吸・排気弁が多弁化さ
れたDOHCエンジンにおいて、カムシャフトの支持剛性が
高い、かつ軽量化されたカムシャフト構造が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明にかかるDOHCエンジンのカムシャフト支持
構造の実施例を示し、第１図はDOHCエンジンの平面図、
第２図はシリンダヘッドの平面図、第３図はカムキャリ
アの下面図、第４図は第２図のIV−IV線矢視切断拡大
図、第５図は第２図のＶ−Ｖ線矢視切断拡大図である。Ａ……DOHCエンジン、１……シリンダヘッド、２……カ
ムキャリア、3,4……カムシャフト、９……点火プラグ
のボス部、10,11……軸受け部、18……吸気弁、19……
排気弁、27……剛体部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭60−243306（ＪＰ，Ａ) 特開平１−257705（ＪＰ，Ａ) 実開平１−103701（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02F 1/24 F02F 7/00 F01L 1/04 F01L 1/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】吸・排気弁の開閉を行う一対のカムシャフ
トが、シリンダヘッドの上面に接合されるカムキャリア
に一体形成した軸受け部に支持されているDOHCエンジン
において、上記カムキャリアの中央部に、該カムキャリ
アに設けられる点火プラグのボス部をカムシャフト軸方
向に連結する剛体部を設けると共に、吸気弁側カムシャ
フトの軸受け部と排気弁側カムシャフトの軸受け部と
を、剛体部とカムキャリアの両側部とを連結するよう
に、かつ両軸受け部を互いにカムシャフト軸方向に位置
をずらして設けたことを特徴とするDOHCエンジンのカム
シャフト支持構造。