JP4948302B2 - 内燃機関の動弁機構に適用される給油装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の動弁機構の給油対象部品に潤滑油を供給するための給油装置に関する。

内燃機関の動弁機構に適用される給油装置として、カムジャーナルを支持する転がり軸受内に給油孔を開口させ、その給油孔から転がり軸受内に直接的に潤滑油を供給する給油装置が知られている（特許文献１）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。

特開２００６−１８３８３７号公報 特開２００６−２５００６２号公報

潤滑油にはカーボンスラッジ、金属粉等の異物が混入していることがあり、それらの異物の詰まりを防止するためには給油孔の内径をむやみに小さく設定することができない。そのため、給油孔の内径を、必要最小限度の流量の潤滑油を供給するために必要な内径よりも大きく設定されることがある。この場合、給油孔から直接給油する構成では、過剰な量の潤滑油が供給され、潤滑油の消費量の増大、撹拌抵抗の増加、オイルポンプの吐出容量の増大といった不都合が生じる。このような問題は、転がり軸受への給油に限らず、カムノーズへの給油に関しても同様に生じ得る。

そこで、本発明は、異物の詰まりに起因する潤滑不良の懸念を排除しつつ、カム軸上の転がり軸受及びカムノーズに対して適切な量の潤滑油を供給することが可能な給油装置を提供することを目的とする。

本発明の給油装置は、カムジャーナルが転がり軸受にて支持されるとともに、カムノーズを有するカムローブがカム軸上に取り付けられた内燃機関の動弁機構に適用される給油装置であって、前記転がり軸受と前記カムローブとの間にて、前記カム軸の外周との間に潤滑油が通過可能な隙間が形成されるようにして前記カム軸の外周に嵌め合わされたスリーブと、前記隙間に潤滑油を導く潤滑油導入手段と、を備え、前記潤滑油導入手段として、前記カム軸の軸線方向に延びる給油孔と、前記給油孔から前記隙間まで延びる導入孔とが前記カム軸に設けられ、前記スリーブの内周には、前記導入孔の前記カム軸外周における開口部と位置が合わされ、かつ前記スリーブの外周まで貫通せずに前記隙間に通じている溝部が形成されていることにより上述した課題を解決する（請求項１）。

本発明の給油装置によれば、カム軸の外周とスリーブの内周との間の全周に亘って隙間が存在するので、その隙間が全周に亘って異物で塞がれて潤滑油の通過が不可能となるような状況は発生し難い。よって、転がり軸受及びカムノーズのそれぞれに対して必要最小限の潤滑油が供給されるように隙間の大きさを設定することにより、異物の詰まりに起因する潤滑不良の懸念を排除しつつ、カム軸上の転がり軸受及びカムノーズに対して適切な量の潤滑油を供給することができる。

また、潤滑油導入手段として、カム軸の軸線方向に延びる給油孔と、給油孔から隙間まで延びる導入孔とがカム軸に設けられているので、カム軸の内部を介してスリーブの内周の隙間に潤滑油を導入することができる。なお、カム軸とスリーブとの間の隙間によって潤滑油の流量を絞り込むことができるので、給油孔及び導入孔の内径に関しては、流量の必要最小限への絞り込みを考慮しなくてよい。すなわち、給油孔及び導入孔に関しては、異物の詰まりが生じないように内径を比較的大きく設定しても構わず、給油量はカム軸とスリーブとの間の隙間の大きさによって適正量に絞り込めばよい。

さらに、スリーブの内周には、導入孔のカム軸外周における開口部と位置が合わされ、かつスリーブの外周まで貫通せずに隙間に通じている溝部が形成されているので、カム軸の導入孔から溝部へと潤滑油が流入し、その溝部から溢れた潤滑油が狭い隙間へと流れ込むため、潤滑油に混入する異物が溝部に取り残されて隙間には流入し難くなる。これにより、カム軸とスリーブとの間の隙間に異物が詰まる懸念をさらに低減することができる。

本発明の一形態においては、前記スリーブによって、前記転がり軸受の軸線方向への変位が制限されてもよい（請求項２）。この形態によれば、転がり軸受を軸線方向に位置決めし、あるいは転がり軸受の軸線方向への過度な遊びを制限する手段としてスリーブを活用することができる。

本発明の一形態において、前記カムローブの周囲には、前記スリーブ外に排出されて前記カム軸の周囲に飛散する潤滑油を前記カムローブに向かって跳ね返す油返し面が設けられてもよい（請求項３）。さらなる一形態として、内燃機関のヘッドカバーに前記油返し面が形成されてもよい（請求項４）。このような油返し面を設けることにより、カム軸の回転に伴う遠心力でカム軸の周囲に飛散した潤滑油をカムローブに向けて跳ね返し、それによりカムノーズへと潤滑油を効率よく供給することができる。

本発明の一形態において、前記カムローブには、前記隙間から排出された潤滑油を当該カムローブの外周面に導く給油路が設けられてもよい（請求項５）。この形態によれば、カム軸とスリーブとの隙間からカムローブ側に排出された潤滑油が給油路に取り込まれてカムローブの外周面へと導かれるため、カムノーズに効率よく潤滑油を供給することができる。

以上説明したように、本発明の給油装置によれば、カム軸の外周とスリーブの内周との間の隙間を介して転がり軸受及びカムノーズのそれぞれに対して潤滑油を供給するようにしたので、異物の詰まりに起因する潤滑不良の懸念を排除しつつ、カム軸上の転がり軸受及びカムノーズに対して適切な量の潤滑油を供給することができる。

（第１の形態）
図１は本発明の第１の形態に係る給油装置が適用された内燃機関の動弁機構の断面図を示している。動弁機構１Ａは、カム軸２と、カム軸２に設けられた複数のカムローブ３（図では２つのみ示す。）と、カムローブ３間に設けられたカムジャーナル２ａを支持する転がり軸受４とを備えている。カムローブ３はカム軸２に対して圧入や焼きばめ等の結合方法を利用して取り付けられることにより、カム軸２と一体に回転する。カムローブ３をカム軸２とは別部品として取り付けているのは、カムローブ３がカム軸２と一体成形されていると、カムローブ３間に転がり軸受４を装着できないからである。

カムローブ３と転がり軸受４との間には、給油装置の構成要素としてスリーブ６が設けられている。スリーブ６は、カム軸２の外周との間に隙間５が形成されるようにしてカム軸２の外周に嵌め合わされている。スリーブ６の軸線方向の全長は、カムローブ３と転がり軸受４との間隔ｂよりも僅かに小さい値に設定されている。間隔ｂは、転がり軸受４が軸受ブロック１ａ上の適正な位置に装着されているときの値である。間隔ｂとスリーブ６の全長との差は、転がり軸受４の軸線方向の遊びを適正範囲に制限し得るように設定される。すなわち、スリーブ６の両端部がカムローブ３及び転がり軸受４に突き当たるまで転がり軸受４が軸線方向に変位したときに、その変位量（遊び）が許容範囲に収まるようにスリーブ６の長さが設定されている。これにより、転がり軸受４を軸線方向に位置決めし、あるいは転がり軸受４の軸線方向の遊びを制限する手段としてスリーブ６が活用される。なお、図１において、スリーブ６とカムローブ３及び転がり軸受４との間に存在する軸線方向の隙間は現実の隙間量を示すものではない。現実の隙間量は、図示した程度よりも小さく設定されてもよい。また、軸受ブロック１ａ等に転がり軸受４を位置決め等する別部品を取り付ける場合には、転がり軸受４の遊びの規制を考慮せずにスリーブ６の全長を定めてもよい。

カム軸２には、潤滑油導入手段として、カム軸２の軸線方向に延びる給油孔７と、その給油孔７から隙間５まで延びる複数の導入孔８とが設けられている。給油孔７には、不図示のオイルポンプから吐出された潤滑油が導かれる。導入孔８は、その給油孔７からカム軸２とスリーブ６との間の隙間５に潤滑油を分配する分岐路として機能する。カム軸２の軸線方向に関する導入孔８の位置は、スリーブ６の中心部に設定されている。また、一つのスリーブ６に対して少なくとも２本の導入孔８が設けられている。給油孔７及び導入孔８のそれぞれの内径は、潤滑油に混入する異物の詰まりを防止できる範囲に設定される。その範囲は、これらの孔７、８によって形成される流路を通過する潤滑油の流量を、カムノーズ３ａ及び転がり軸受４のそれぞれが必要とする最小限度に絞り込めるときの内径よりも大きい。各スリーブ６の内周には、各導入孔８のカム軸２の外周における開口部８ａと位置を合わせて溝部９が形成されている。図１に示したように、溝部９の溝幅は開口部８ａの内径よりも幾らか大きく定められている。

上述したように構成された動弁機構１Ａにおいては、内燃機関のオイルポンプ（不図示）から給油孔７まで導かれた潤滑油が、図１に矢印で流れを示したように、導入孔８から隙間５を経てカムノーズ３ａ及び転がり軸受４の内部へと供給される。カムノーズ３ａ及び転がり軸受４のそれぞれに導かれる潤滑油の油量は、隙間５の半径方向の寸法を調整することにより、必要最小限度に絞り込むことができる。よって、給油孔７及び導入孔８の内径を異物の詰まり防止を優先して比較的大きく設定しても、過剰な潤滑油がカムノーズ３ａ及び転がり軸受４に供給されるおそれはない。隙間５はカム軸２の全周に亘って延びているので、隙間５の半径方向の大きさを必要流量が得られる程度の比較的小さい値に設定しても、その隙間５が異物により全周に亘って塞がれるような状況は生じ難い。よって、異物の詰まりに起因する潤滑不良が生じる懸念を排除しつつ、適正な量の潤滑油をカムノーズ３ａ及び転がり軸受４に供給することができる。

また、導入孔８の開口部８ａと位置を合わせて溝部９が設けられているので、導入孔８から流出した潤滑油は、まず溝部９へと流入し、その溝部９から溢れた潤滑油が溝部９よりも狭い隙間５へと流れ込む。これにより、潤滑油に混入する異物が溝部９に取り残されて隙間５には流入し難くなる。よって、隙間５に異物が詰まる懸念をさらに低減することができる。

（第２の形態）
図２は本発明の第２の形態に係る給油装置が適用された動弁機構１Ｂを示している。但し、図２において、図１と共通する構成要素には同一の参照符号を付してある。本形態の給油装置においては、各スリーブ６のカムローブ３側の端部の外周に油返し面１０が設けられている。油返し面１０は、一例として、内燃機関のヘッドカバー１１の一部に形成される。各油返し面１０は、カム軸２の軸線方向に沿ってスリーブ６側からカムローブ３側に向かうに従ってカム軸２から半径方向に離れるように傾斜している。このような油返し面１０を設けることにより、スリーブ６の端部から排出された潤滑油がカム軸２の回転に伴う遠心力でカム軸２の周囲に飛散しても、その潤滑油を油返し面１０にてカムローブ３に向かって跳ね返すことができる。従って、カムノーズ３ａに潤滑油を効率よく供給することができる。

（第３の形態）
図３は本発明の第３の形態に係る給油装置が適用された動弁機構１Ｃを示している。但し、図３において、図１と共通する構成要素には同一の参考符号を付してある。本形態の給油装置においては、各カムローブ３に給油路１２が設けられている。給油路１２は、カムローブ３の内周面を軸線方向に沿って切り欠いて設けられた給油溝１２ａと、その給油溝１２ａからカムローブ３の外周面まで延びる給油孔１２ｂとを備えている。給油孔１２ｂの開口位置はカムローブ３のベース円３ｂに設定されている。ベース円３ｂは弁駆動時に負荷が加わらないためである。以上の構成によれば、スリーブ２のカムローブ３側の端部から排出される潤滑油を給油路１２を介してカムローブ３の外周に導くことができる。これにより、カムノーズ３ａに潤滑油を効率よく供給することができる。

本発明は、上記の形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。例えば、第２の形態の油返し面１０と第３の形態の給油路１２とはいずれか一方の限って設けられるべきものではなく、両者を併せて設けてもよい。各形態ではスリーブ６の内周に溝部９を設けているが、隙間５に異物が詰まるおそれが十分に低ければ溝部９を省略してもよい。潤滑油導入手段は、カム軸２内の給油孔７と導入孔８とを組み合わせた例に限らず、潤滑油を隙間５に導くことができる限り適宜の変更が可能である。例えば、スリーブ６の外側から隙間５に潤滑油を導くように潤滑油導入手段を構成してもよい。油返し面１０は、内燃機関のヘッドカバー１１に形成される構成に限らない。油返し面１０の形成に適した部分がヘッドカバー１１に存在しない場合には、ヘッドカバー１１内に別部品を取り付けて、その部品に油返し面１０を設けてもよい。スリーブ６の端部にコーン状のカバーを取り付けて、そのカバーの内面を油返し面としてもよい。給油路１２は、給油溝１２ａと給油孔１２ｂとを組み合わせた例に限らず、スリーブ６の端部から排出されたカムローブ３の外周面に潤滑油を導くことができる限り適宜にその経路を変更してよい。

本発明の第１の形態に係る給油装置が適用された内燃機関の動弁機構の断面図。 本発明の第２の形態に係る給油装置が適用された内燃機関の動弁機構の断面図。 本発明の第３の形態に係る給油装置が適用された内燃機関の動弁機構の断面図。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 動弁機構
２ カム軸
３ カムローブ
３ａ カムノーズ
４ 転がり軸受
５ 隙間
６ スリーブ
７ 給油孔
８ 導入孔
９ 溝部
１０ 油返し面
１１ ヘッドカバー
１２ 給油路

Claims (5)

1. カムジャーナルが転がり軸受にて支持されるとともに、カムノーズを有するカムローブがカム軸上に取り付けられた内燃機関の動弁機構に適用される給油装置であって、
   前記転がり軸受と前記カムローブとの間にて、前記カム軸の外周との間に潤滑油が通過可能な隙間が形成されるようにして前記カム軸の外周に嵌め合わされたスリーブと、
   前記隙間に潤滑油を導く潤滑油導入手段と、を備え、
   前記潤滑油導入手段として、前記カム軸の軸線方向に延びる給油孔と、前記給油孔から前記隙間まで延びる導入孔とが前記カム軸に設けられ、
   前記スリーブの内周には、前記導入孔の前記カム軸外周における開口部と位置が合わされ、かつ前記スリーブの外周まで貫通せずに前記隙間に通じている溝部が形成されている、ことを特徴とする給油装置。
2. 前記スリーブによって、前記転がり軸受の軸線方向への変位が制限されていることを特徴とする請求項１に記載の給油装置。
3. 前記カムローブの周囲には、前記スリーブ外に排出されて前記カム軸の周囲に飛散する潤滑油を前記カムローブに向かって跳ね返す油返し面が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の給油装置。
4. 内燃機関のヘッドカバーに前記油返し面が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の給油装置。
5. 前記カムローブには、前記隙間から排出された潤滑油を当該カムローブの外周面に導く給油路が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の給油装置。

Images