JP3962723B2 - カムシャフトの支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、カムシャフトの支持装置に関するものである。

エンジンには、クランクシャフトに同期させてシリンダヘッド内でカムシャフトを回転させ、これでロッカアームを介して給排気用バルブを強制開閉動作させるようにしたカム機構が組み込まれているものがある。
このカム機構において、クランクシャフトとカムシャフトとの同期回転は、これら両シャフトにおける各同側の一端部に設けられたスプロケット相互間にエンドレスチェンを巻き掛けることによって行われる。そのためカムシャフトには、スプロケットに回転駆動力が伝えられることを要因として、このスプロケット部分で最も大きな負荷が作用するようになる。

このようなカムシャフトをシリンダヘッド内で回転自在に支持する部分は、カムシャフトの軸方向に所定間隔をおいて設けられた２箇所以上のジャーナル部を滑り軸受けによって面接触状態で支える構造とするのが一般的であった（例えば、特許文献１乃至３等参照）。このカムシャフトと各滑り軸受けとの面接触部分（摺接部分）には、ロッカアームの動作部分などと一緒に、オイルポンプによって潤滑油が供給される構造になっている。このオイルポンプは、エンジンの始動に伴って稼働する。
なお最近では、滑り軸受けを転がり軸受けに置換するものとし、この転がり軸受けでカムシャフトを両端支持する構造も提案されている。
特開平６−２８８２９６号公報 特開２０００−２８２８１１号公報 特許第２５００１１４号公報

上記したようにカムシャフトと各滑り軸受けとの面接触部分（摺接部分）に潤滑油を供給するためのオイルポンプはエンジンによって稼働される。そのためエンジンの始動時や低速回転時などでは、上記面接触部分にオイルポンプからの潤滑油が十分に行き渡らない場合が生じることがあった。このようになると、カムシャフトのジャーナル部やシリンダヘッドの滑り軸受けに偏摩耗や異常摩耗が起こり、甚だしい場合には焼き付きに至るおそれがあった。
これらの問題は、滑り軸受けを転がり軸受けに置換すれば解消されるが、そのためには当初からシリンダヘッドの構造を転がり軸受けの組み込み可能な構造にしておく必要があり、既存のエンジン（滑り軸受けの組み込まれたもの）に対する対策にはならない。また、転がり軸受けでカムシャフトを両端支持させる構造にすると、コスト高になるという指摘もあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、カムシャフトを回転自在に支持する部分において、偏摩耗や異常摩耗、焼き付きを防止できるようにしたカムシャフトの支持装置を提供することを目的とする。
また本発明は、カムシャフトの支持部が滑り軸受けとなった既存のエンジンに対して、何らの改良を要さずとも新規部材の追加だけで偏摩耗や異常摩耗、焼き付きを防止できるようにしたカムシャフトの支持装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は次の手段を講じた。
即ち、本発明に係るカムシャフトの支持装置は、シリンダヘッド内にカムシャフトが回転自在に設けられていると共に、このカムシャフトの一端部にエンジン回転伝動用のスプロケットが着脱自在に設けられており、このスプロケットのボス部まわりに転がり軸受けが設けられて、この転がり軸受けがシリンダヘッドに対して支持されている構成である。
このように、カムシャフトに対してその軸方向で最も負荷のかかるスプロケットの部分を転がり軸受けで保持するようにしているので、エンジンの始動時や低速回転時など、仮にオイルポンプからの潤滑油が十分に行き渡らないような場合であっても、カムシャフトを支持するその他の部分で偏摩耗や異常摩耗、焼き付きが起こるのを防止できることになる。

転がり軸受けは、シリンダヘッドの周壁に設けられた貫通口に対して嵌合離脱自在とされる外蓋に収納され、この外蓋を介してシリンダヘッドに支持される構造とすればよい。このようにすることで、構造の簡潔化が図れ、コスト的な問題を回避できる。
このような外蓋は、転がり軸受けを収納する軸受けケースと、この軸受けケースの外方面側を覆う蓋板とを有したものとすればよい。
この場合、軸受けケースは、蓋板で覆われる側が潤滑油を受ける油受け凹部として形成されたものとし、また油受け凹部の内側とシリンダヘッド内とを連通する油回収口を設けておくのが好適となる。

外蓋について、軸受けケースと蓋板とを有する構造にする場合には、軸受けケースをシリンダヘッドの貫通口に対して装着する部分の形状及び寸法と、蓋板を軸受けケースの油受け凹部に対して装着する部分の形状及び寸法とを同一に形成しておくのが好適である。
このようにすると、従来のカムシャフト支持装置に対して何ら改良を施すことなく、新規部材（軸受けケース及び転がり軸受け）を追加するだけで、本発明に係るカムシャフトの支持装置を実施できることになる。

本発明に係るカムシャフトの支持装置では、カムシャフトを回転自在に支持する部分において偏摩耗や異常摩耗、焼き付きを防止できる。また本発明は、カムシャフトの支持部が滑り軸受けとなった既存のエンジンに対しても、何らの改良を要さずとも新規部材の追加だけで偏摩耗や異常摩耗、焼き付きを防止できるようになる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１乃至図５は、本発明に係るカムシャフトの支持装置１の一実施形態を示している。この支持装置１は、ミニバイク２などに搭載されるエンジン３のシリンダヘッド４に対し、その内部に設けられるカム機構５において実施される。
このカム機構５では、シリンダヘッド４内を横切るようにカムシャフト７が設けられており、このカムシャフト７は、その軸方向に所定間隔をおいて２箇所以上設けられたジャーナル部８を滑り軸受け９に支持されることによって回転自在となっている。図例においてこの滑り軸受け９は、シリンダヘッド４の内部に仕切り壁状に設けられた内部壁１０に対し、円形孔を貫通形成させるかたちで当該シリンダヘッド４と一体的に設けられたものを示している。またカムシャフト７のジャーナル部８には潤滑油を導くためのオイル溝８ａが螺旋状に設けられている。

カムシャフト７の一端部にはスプロケット１１が一体回転可能に設けられており、このスプロケット１１にはクランクシャフト（図示略）との同期回転を行わせるためのエンドレスチェン１２が巻き掛けられている。スプロケット１１はカムシャフト７に対して着脱自在となっている。図例では、このスプロケット１１を肉厚方向に貫通して設けられたボルト通孔１１ａ（図４参照）へボルト１３を差し込んでカムシャフト７の軸端へボルト止めする構造としてある。
またこのカムシャフト７には、エンジンの気筒数や２サイクル／４サイクルの違い、或いはＤＯＨＣやＯＨＣ等といったエンジン形式の違いなどに応じて所定数のカム１４が設けられており、このカム１４によって給排気用バルブ（図示略）を強制開閉動作させるようになっている。

図２から明らかなように、本発明に係る支持装置１では、カムシャフト７の一端部に設けられたスプロケット１１に対し、そのまわりに転がり軸受け１５が装着されており、カムシャフト７は、滑り軸受け９だけでなく、この転がり軸受け１５をも介して回転が保持されるようになっている。この転がり軸受け１５は、シリンダヘッド４の周壁に設けられた貫通口２０に対して嵌め付けられる外蓋２１により保持されている。この外蓋２１は、軸受けケース１６と蓋板２１ａとを有している。
軸受けケース１６は、転がり軸受け１５を内部に収納しつつその外周面で貫通口２０に嵌合するリング形を呈したハウジング部１６ａと、このハウジング部１６ａより一回り径大に形成されることで貫通口２０の外側の開口周部に係合可能とされたリブ部１６ｂとを有している。このリブ部１６ｂの内方は皿型に凹んだ形状になっており、この凹みにより、転がり軸受け１５の内外面等から滲み出す潤滑油を受けるための油受け凹部２５が形成されている。この油受け凹部２５の内部には、シリンダヘッド４内へ連通する油回収口２６が設けられている。

蓋板２１ａは、軸受けケース１６の外方面側（上記した油受け凹部２５）を覆うようになっている。この蓋板２１ａの裏面にはネジボス２２が突設されており、このネジボス２２にはシリンダヘッド４の反対側からカムシャフト７の軸中心部を串刺し状に差し込まれる首長ボルト２３の先端部が螺合されるようになっている。これにより、蓋板２１ａが首長ボルト２３によってシリンダヘッド４側へ引っ張られ、この蓋板２１ａで軸受けケース１６がシリンダヘッド１６へ押し付けられて固定される。
なお、この外蓋２１において、軸受けケース１６における油受け凹部２５の開口形状及びその内径と、シリンダヘッド４に設けられた貫通口２０の開口形状及びその内径とを、互いに同一となるように形成しておくと、従来のカムシャフト支持装置に軸受けケース１６（勿論、軸受け１５を収納したもの）を追加するだけで、本発明に係る支持装置１を実施できるという利点がある。

すなわち、従来のカムシャフト支持装置でもシリンダヘッド４の周壁にはスプロケット１１に対応する配置で貫通口２０が設けられているのが普通であり、この貫通口２０にはこれを塞ぐためのカバーが設けられていることになるが、上記のように軸受けケース１６の油受け凹部２５とシリンダヘッド４の貫通口２０とについて開口形状や内径を同一に形成しておけば、外蓋２１で用いる蓋板２１ａは、従来のカムシャフト支持装置で使用されていたカバーと共通部品にすることができるのである。
結局、従来のカムシャフト支持装置から貫通口２０を塞いでいるカバーを外し、この貫通口２０に対し、転がり軸受け１５を収納した軸受けケース１６を嵌め付け、そのうえで元のカバーを取り付けるようにするだけで、いとも簡単に本発明に係る支持装置１を実施できるというわけである。

なお、軸受けケース１６において、図２では油回収口２６を理解し易くするために、同図中の右側に油回収口２６を描いてあるが、実際には、エンジン３の搭載姿勢との関係でシリンダヘッド４としての下向きとされる位置に設けるのが好適となる。例えば、図３に示すようにシリンダヘッド４が垂線Ｐに対して１０°の傾きＱを持った搭載姿勢とされる場合では、図４に示すように油回収口２６は垂線Ｐ上に位置するように設けるのが好適となる。
転がり軸受け１５は例えばボールベアリングであって、その内輪体１５ａがスプロケット１１に設けられたボス部２９のまわりに隙間無く外嵌され、外輪体１５ｂが軸受けケース１６に設けられたハウジング１６ａの内部に隙間無く内嵌されている。

このような構成の支持装置１では、カムシャフト７においてその軸方向のなかで最も負荷のかかるスプロケット１１の部分が、転がり軸受け１５によって支持されることになる。そのため、エンジン３の始動時や低速回転時など、オイルポンプからの潤滑油が十分に行き渡らないような場合でも、カムシャフト７のジャーナル部８やシリンダヘッド４の滑り軸受け９で局部的な過接触が起こることはなく、これによってそれらの偏摩耗や異常摩耗が起こるのを防止できることになる。勿論、焼き付きに至るおそれはない。
前記実施の形態によれば、カムシャフトジャーナル部の摩耗抵抗を軽減する目的で、簡単に取り付けることができるように、カムスプロケットにジャーナルを設け、シリンダーヘッドレフトサイドカバー部分に、ラジアルボールベアリングを配置し、オイルが循環するまでのタイムラグ、低回転時油圧低下における、カムシャフトジャーナル部に掛かる負荷を軽減し、スムーズなアイドリングと、低・中速回転時のトルクアップが実現できる。

ところで、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施の形態に応じて適宜変更可能である。例えば、外蓋２１において、軸受けケース１６と蓋板２１ａとを一体形成することも可能である。
言うまでもなく、本発明は、既存のカムシャフト支持装置に対する後付け（改造）として実施する場合だけでなく、当初の設計段階から、スプロケット１１を転がり軸受け１５で支持する装置として実施することができる。
エンジンの各種諸元やその用途（搭載される対象）は何ら限定されるものではない。

また、本発明の「転がり軸受け（１５）」として、セラミックベアリングを用いると、軽量化が達成でき、高速回転のエンジンにより好適となる。本発明における「スプロケット（１１）」は、チェーン用のスプロケットに限らず、タイミングベルト用のタイミングギアーも含むものである。

図３のＡ−Ａ線矢視図である。 図１の要部（軸受けケースまわり）を拡大し且つその一部を破砕して示した図である。 図５のミニバイクに搭載されるエンジンに対して本発明に係る支持装置が実施される部分（シリンダヘッドまわり）を拡大して示した側面図である。 図２のＢ−Ｂ線矢視図（外蓋を外して軸受けケース内を見た図）である。 ミニバイクの側面図である。

符号の説明

１ 支持装置
４ シリンダヘッド
７ カムシャフト
１１ スプロケット
１５ 転がり軸受け
１６ 軸受けケース
２０ 貫通口
２１ 外蓋
２５ 油受け凹部
２６ 油回収口

Claims (2)

1. シリンダヘッド（４）内にカムシャフト（７）が回転自在に設けられていると共にこのカムシャフト（７）の一端部にエンジン回転伝動用のスプロケット（１１）が着脱自在に設けられており、このスプロケット（１１）のボス部（２９）まわりに転がり軸受け（１５）が設けられて、この転がり軸受け（１５）がシリンダヘッド（４）に対して支持され、
   前記転がり軸受け（１５）は、シリンダヘッド（４）の周壁に設けられた貫通口（２０）に対して嵌合離脱自在とされた外蓋（２１）に収納され、この外蓋（２１）を介してシリンダヘッド（４）に支持され、
   前記外蓋（２１）は、転がり軸受け（１５）を収納する軸受けケース（１６）と、この軸受けケース（１６）の外方面側を覆う蓋板（２１ａ）とを有し、
   前記軸受けケース（１６）は、蓋板（２１ａ）で覆われる側が潤滑油を受ける油受け凹部（２５）として形成されて、この油受け凹部（２５）の内側とシリンダヘッド（４）内とを連通する油回収口（２６）が設けられていることを特徴とするカムシャフトの支持装置。
2. シリンダヘッド（４）内にカムシャフト（７）が回転自在に設けられていると共にこのカムシャフト（７）の一端部にエンジン回転伝動用のスプロケット（１１）が着脱自在に設けられており、このスプロケット（１１）のボス部（２９）まわりに転がり軸受け（１５）が設けられて、この転がり軸受け（１５）がシリンダヘッド（４）に対して支持され、
   前記転がり軸受け（１５）は、シリンダヘッド（４）の周壁に設けられた貫通口（２０）に対して嵌合離脱自在とされた外蓋（２１）に収納され、この外蓋（２１）を介してシリンダヘッド（４）に支持され、
   前記外蓋（２１）は、転がり軸受け（１５）を収納する軸受けケース（１６）と、この軸受けケース（１６）の外方面側を覆う蓋板（２１ａ）とを有し、
   前記外蓋（２１）は、軸受けケース（１６）をシリンダヘッド（４）の貫通口（２０）に対して装着する部分の形状及び寸法と、蓋板（２１ａ）を軸受けケース（１６）の油受け凹部（２５）に対して装着する部分の形状及び寸法とが同一に形成されていることを特徴とするカムシャフトの支持装置。

Images