JP6115282B2 - カム軸潤滑装置 - Google Patents

Description

本発明は、カム軸潤滑装置に関し、特に、内燃機関のカム軸にオイルを供給して潤滑するようにしたカム軸潤滑装置に関する。

自動車などの車両の内燃機関に設けられたカム軸は、カムキャップによってシリンダヘッドに回転自在に支持されており、カム軸の焼き付けなどを防止するために、カム軸の摺動部は、オイルによって潤滑されている。
このオイルは、シリンダヘッドに設けられたオイル供給通路を通してオイルポンプからカム軸の摺動部に供給されている（例えば、特許文献１参照）。

ところが、オイル供給通路は、カム軸の摺動部に対して下方に設けられ、下方からカム軸の摺動部にオイルが供給されるようになっていることから、内燃機関を長期間停止した場合に、オイルがカム軸に対して下方に移動してしまう。したがって、内燃機関の始動時にオイルをカム軸に供給することができず、カム軸の潤滑不足が発生し、カム軸のフリクションの増加や焼き付けが発生するなどのおそれがある。

これに対して、シリンダヘッドカバーに形成された軸受と共にカム軸を回転自在に支持するためのカムキャップにおいて、オイルを保持する多孔質材をカムキャップの支持面の両側にカム軸に対向して設けたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
このカムキャップは、オイルポンプからシャワーパイプなどを通して多孔質材にオイルを保持し、この保持されたオイルを内燃機関の始動時からカム軸の潤滑に使用することができるため、内燃機関の始動時にカム軸の潤滑性を向上させることができる。

特開２０１０−２４８４３号公報 特開２００８−１９６４６２号公報

しかしながら、特許文献２に記載されるカムキャップにあっては、オイルポンプからシャワーパイプなどを通して多孔質材にオイルを供給するようになっているため、オイルポンプからシャワーパイプまでのオイル供給通路を通して大量のオイルをオイルポンプから供給する必要がある。このため、オイルポンプが大型化してしまうおそれがある。

本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、オイルポンプからカム軸の摺動部に供給されるオイル量を低減してオイルポンプを小型化しつつ、内燃機関の始動時にカム軸の摺動部の潤滑性能を向上させることができるカム軸潤滑装置を提供することを目的とするものである。

本発明の第１の態様は、シリンダヘッドと共にカム軸の摺動部を回転自在に支持するカムキャップと、カム軸の上部に位置するようにシリンダヘッドに設けられ、ブローバイガスからオイルを分離する気液分離室を有するシリンダヘッドカバーとを含んで構成され、シリンダヘッドカバーに、気液分離室で気液分離されたオイルをシリンダヘッドに滴下するオイル落とし穴が形成されたカム軸潤滑装置であって、オイル落とし穴をカムキャップの上方のシリンダヘッドカバーの部位に形成し、カムキャップが、オイル落とし穴から滴下されるオイルを受けて貯留するオイル受け部と、オイル受け部とカムキャップの摺動部とを連通する連通孔とを有し、前記カムキャップが、ボルトによって前記シリンダヘッドに取付けられ、前記カムキャップのボルト着座面が、前記カムキャップの上面に対して下方に窪んで形成されることにより、前記オイル受け部を構成する。

本発明の第２の態様としては、連通孔が、オイル受け部に連通する上流端およびカムキャップの摺動部に連通する下流端を有し、下流端は、カム軸の軸線方向視において、上流端の開口中心とカム軸の中心軸とを結んだ直線がカムキャップの摺動部と交わる点を基準として、当該基準点よりもカム軸の回転方向下流側に位置するように構成してもよい。

このように上記の第１の態様によれば、シリンダヘッドカバーに、カムキャップの上方に位置するようにオイル落とし穴が形成され、カムキャップに、オイル落とし穴から滴下されるオイルを受けて貯留するオイル受け部と、オイル受け部とカムキャップの摺動部とを連通する連通孔とが形成される。

このため、気液分離室においてブローバイガスから分離されたオイルがオイル落とし穴を通してオイル受け部に貯留され、このオイルが連通孔を通してカム軸の摺動部に供給される。したがって、オイルポンプからカム軸の摺動部に供給するオイル量を少なくして、不足分をブローバイガスから気液分離されたオイルで補うことができ、オイルポンプからカム軸に供給されるオイル量を低減できる分だけ、オイルポンプを小型化することができる。

また、オイル受け部にオイルを貯留することができるため、内燃機関の始動時にオイル受け部に貯留されたオイルをカム軸の摺動部に供給することができ、カム軸の摺動部の潤滑性能を向上させることができる。

さらに、カムキャップのボルト着座面をカムキャップの上面に対して下方に窪んで構成されるので、オイル受け部として構成すれば、カムキャップにオイル受け部を新たに形成する必要がなく、カムキャップの加工工数を削減してカムキャップの製造作業の作業性を向上させることができるとともに、カムキャップの製造コストが増大するのを防止することができる。

上記の第２の態様によれば、連通孔の下流端が、カム軸の軸線方向視において、上流端の開口中心とカム軸の中心軸とを結んだ直線がカムキャップの摺動部と交わる点を基準として、当該基準点よりもカム軸の回転方向下流側に位置するので、カム軸の回転に伴ってカム軸の潤滑部にオイルを円滑に流動させることができ、カム軸の摺動部の潤滑性能をより一層向上させることができる。

図１は、本発明のカム軸潤滑装置の第１実施形態を示す図であり、カム軸潤滑装置を備えたエンジンの上面図である。 図２は、本発明のカム軸潤滑装置の第１実施形態を示す図であり、図１のＡ−Ａ方向矢視断面図である。 図３は、本発明のカム軸潤滑装置の第１実施形態を示す図であり、カム軸潤滑装置の要部断面図である。 図４は、本発明のカム軸潤滑装置の第１実施形態を示す図であり、オイル落とし穴とオイル受け部との位置関係を示すブリーザプレートの上面図である。 図５は、本発明のカム軸潤滑装置の第１実施形態を示す図であり、カムキャップおよび排気カム軸の上面図である。 図６は、本発明のカム軸潤滑装置の第１実施形態を示す図であり、オイル受け部および連通孔の上面図である。 図７は、本発明のカム軸潤滑装置の第２実施形態を示す図であり、カム軸潤滑装置の要部断面図である。カムキャップおよび排気カム軸の上面図である。 図８は、本発明のカム軸潤滑装置の第２実施形態を示す図であり、カムキャップおよび排気カム軸の上面図である。 図９は、本発明のカム軸潤滑装置の第２実施形態を示す図であり、オイル落とし穴とオイル受け部との位置関係を示すブリーザプレートの上面図である。 図１０は、本発明のカム軸潤滑装置の第２実施形態を示す図であり、ボルト着座面とオイル受け部の上面図である。 図１１は、本発明のカム軸潤滑装置の第２実施形態を示す図であり、ボルト着座面および連通孔の要部断面図である。 図１２は、本発明のカム軸潤滑装置の第３実施形態を示す図であり、カム軸潤滑装置の要部断面図である。 図１３は、本発明のカム軸潤滑装置の第３実施形態を示す図であり、他の構成を有するカム軸潤滑装置の要部断面図である。 図１４は、本発明のカム軸潤滑装置の第３実施形態を示す図であり、他の構成を有するカム軸潤滑装置のボルト着座面上面図である。

以下、本発明に係るカム軸潤滑装置の実施形態について、図面を用いて説明する。
（第１の実施形態）
図１〜図６は、本発明に係る第１の実施形態のカム軸潤滑装置を示す図である。
図１、図２において、内燃機関としてのエンジン１は、クランクケースを一体的に備えた図示しないシリンダブロックと、シリンダブロックの上部に設けられたシリンダヘッド２と、シリンダヘッド２を上方から覆うシリンダヘッドカバー３とを含んで構成されている。なお、エンジン１としては、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどが用いられるが、エンジン１の種類は、特に限定されるものではない。

図２に示すように、シリンダヘッド２の上部には吸気カム軸４および排気カム軸５が設けられている。吸気カム軸４にはシリンダヘッド２に設けられた吸気ポート６を開閉するための吸気バルブ７を作動する図示しない吸気カムが設けられており、この吸気カムは、シリンダブロックに設けられたシリンダの配列方向に沿って配列されている。
図２、図４、図５に示すように、排気カム軸５にはシリンダヘッド２に設けられた排気ポート８を開閉するための排気バルブ９を作動する排気カム５ａが設けられており、この排気カム５ａは、シリンダの配列方向に沿って設けられている。

図２において、シリンダヘッド２の上部には吸気カム軸４および排気カム軸５のカムジャーナル４ｂ、５ｂを載置して回転自在に支持するジャーナル軸受け部１０が設けられており、このジャーナル軸受け部１０にはカムキャップ１１、１２がボルト１３によって締結されている。
ジャーナル軸受け部１０の上部にはカムジャーナル４ｂ、５ｂを回転自在に支持するための半円状の摺動部１０ａが形成されており、カムキャップ１１、１２の底部にはカムジャーナル４ｂ、５ｂを回転自在に支持するための半円状の摺動部１１ａ、１２ａが形成されている。すなわち、カムジャーナル４ｂ、５ｂは、ジャーナル軸受け部１０の摺動部１０ａおよびカムキャップ１１、１２の摺動部１１ａ、１２ａによって回転自在に支持されている。

また、ボルト１３は、カムキャップ１１、１２の幅方向両端部に形成されたボルト挿通孔１１ｂ、１２ｂを通してシリンダヘッド２に螺合されており、ボルト１３の頭部１３ａは、ボルト挿通孔１１ｂ、１２ｂの周縁に形成されるボルト着座面１１ｃ、１２ｃに当接している。このため、カムキャップ１１、１２は、ボルト１３によってシリンダヘッド２に固定されている。
図２に示すように、シリンダヘッド２にはオイル供給通路１４が形成されており、このオイル供給通路１４は、図示しないオイルポンプから供給されるオイルをジャーナル軸受け部１０とカムジャーナル４ｂとの間に供給するようになっている。

また、シリンダヘッド２にはオイル供給通路１５が形成されており、このオイル供給通路１５は、オイルポンプから供給されるオイルをジャーナル軸受け部１０の摺動部１０ａとカムジャーナル５ｂとの間に供給するようになっている。
ここで、オイルポンプは、エンジン１の図示しないクランクシャフトによって駆動される機械式のオイルポンプでもよく、電動式のオイルポンプでもよい。なお、本実施形態の排気カム軸５は、カム軸を構成し、カムジャーナル５ｂは、排気カム軸５の摺動部を構成している。

図２、図３に示すように、排気カム軸５が収容されるシリンダヘッド２とシリンダヘッドカバー３との間の空間は、動弁室１６を構成しており、この動弁室１６にはブローバイガスが導入されるようになっている。
このブローバイガスは、シリンダブロックに形成されたシリンダボア内に往復動自在に設けられたピストンのピストンリングと、シリンダボアとの隙間からシリンダブロック内側のクランクケース内に漏出する未燃焼ガスのことであり、このブローバイガスは多量の炭化水素を含むと同時にオイルを含む。このため、ブローバイガスを適切に処理しないと、エンジンオイルの早期劣化やエンジン１内部の錆の原因などになる。

このため、ブローバイガスは、クランクケースからシリンダブロックおよびシリンダヘッド２に設けられた図示しないブローバイガス還流通路を通して動弁室１６に導入された後、シリンダヘッドカバー３に設けられた気液分離室としてのブリーザ室１７に導入される。ブリーザ室１７は、排気カム軸５側のシリンダヘッドカバー３の側面３ａおよび上面３ｂと、シリンダヘッドカバー３の下方に開口する開口部を閉止するブリーザプレート１９と、シリンダヘッドカバー３の延在方向中心部に形成された側板部１８とによって画成されている。

図１に示すように、ブリーザプレート１９の延在方向一端部には開口１９ａが形成されており、ブローバイガス還流通路を通して動弁室１６に導入されたブローバイガスは、開口１９ａを通してブリーザ室１７に導入される。
側板部１８は、シリンダヘッド２およびシリンダヘッドカバー３に設けられた点火プラグ２０を避けるようにしてシリンダヘッドカバー３に波状に形成されており、側板部１８およびシリンダヘッドカバー３の側面３ａにはそれぞれシリンダヘッドカバー３の延在方向と直交方向に突出する衝突壁２１が設けられている。なお、本実施形態のエンジン１は、点火プラグ２０が３つ設けられた３気筒エンジンを示しているが、気筒数は、これに限定されるものではない。

そして、開口１９ａからブリーザ室１７に導入されたブローバイガスは、衝突壁２１に衝突しながらシリンダヘッドカバー３の側面３ａおよび側板部１８に沿ってブリーザプレート１９の延在方向一端部から他端部に移動することにより、ブローバスガスからオイルが気液分離される。
そして、オイルが気液分離されたブローバイガスは、シリンダヘッドカバー３に設けられたブローバイガス排出管２２を通して吸気通路に排出される。すなわち、クランクケース内に漏出したブローバイガスは、吸気通路で発生する吸気負圧によってブローバイガス還流通路、動弁室１６を経てブリーザ室１７に導入され、オイルが気液分離された後に吸気通路に排出され、新しい吸気と混ぜて燃焼されることにより処理される。

図１、図３に示すように、ブリーザプレート１９には複数のオイル落とし穴２３が形成されており、ブローバイガスから気液分離されたオイルは、オイル落とし穴２３を通して動弁室１６、すなわち、シリンダヘッド２に向かって滴下される。
なお、オイル落とし穴２３を含んだオイル落とし穴２３の周囲のブリーザプレート１９の部位は、オイル落とし穴２３にオイルを集めるために、シリンダヘッド２側に窪んだ形状となっている。

図３〜図６に示すように、ボルト挿通孔１２ｂの間のカムキャップ１２の幅方向中央部にはオイル受け部としての溝２４が形成されており、この溝２４の上方に位置するようにシリンダヘッドカバー３にオイル落とし穴２３が形成されている。したがって、ブローバイガスから気液分離されたオイルは、オイル落とし穴２３を通して溝２４に貯留される。
また、カムキャップ１２には連通孔２５が形成されており、この連通孔２５の上流端は、溝２４に連通し、連通孔２５の下流端は、カムキャップ１２の摺動部１２ａに連通している。なお、上流端とは、オイルの流れ方向の上流側の端部を示し、下流端とは、オイルの流れ方向の下流側の端部を示す。

したがって、溝２４に貯留されるオイルは、連通孔２５を通してカムキャップ１２の摺動部１２ａとカムジャーナル５ｂとの間に供給される。ここで、本実施の形態のカム軸潤滑装置は、カムキャップ１２とシリンダヘッドカバー３とを含んだものから構成されている。

次に、作用を説明する。
オイルポンプから吐出されるオイルは、オイル供給通路１５を通してジャーナル軸受け部１０の摺動部１０ａとカムジャーナル５ｂとの間に供給される。
一方、シリンダヘッドカバー３のブリーザプレート１９に、カムキャップ１２の上方に位置するようにオイル落とし穴２３が形成され、カムキャップ１２に、オイル落とし穴２３から滴下されるオイルを受けて貯留する溝２４と、溝２４とカムキャップ１２の摺動部１２ａとを連通する連通孔２５とが形成される。
このため、ブリーザ室１７によってブローバイガスから気液分離されたオイルは、オイル落とし穴２３から動弁室１６に滴下されてカムキャップ１２の溝２４に貯留され、連通孔２５を通してカムキャップ１２の摺動部１２ａとカムジャーナル５ｂとの間に供給される。

このため、ブローバイガスから気液分離されたオイルをカムジャーナル５ｂの潤滑のための利用することができ、オイルポンプから供給されるオイルとブローバイガスから気液分離されたオイルとによってカムジャーナル５ｂを効率よく潤滑することができる。
したがって、本実施形態のカム軸潤滑装置は、オイルポンプからカムジャーナル５ｂに供給するオイル量を少なくして、不足分をブローバイガスから気液分離されたオイルで補うことができ、オイルポンプを小型化することができる。

また、本実施形態のカム軸潤滑装置は、カムキャップ１２の溝２４にオイルを貯留することができるため、エンジン１を長期間停止させた場合に、エンジン１の始動時に溝２４に貯留されたオイルをカムジャーナル５ｂに供給することができ、カムジャーナル５ｂの潤滑性能を向上させることができる。
したがって、カムジャーナル５ｂの摺動抵抗が増大するのを防止してエンジン１の燃費が悪化するのを防止することができるとともに、カムジャーナル５ｂの焼き付けが発生するのを防止してエンジン１の性能が低下するのを防止することができる。

（第２の実施形態）
図７〜図１３は、本発明に係る第２の実施形態のカム軸潤滑装置を示す図であり、第１の実施形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。
図７〜図１１において、ボルト１３の頭部１３ａが当接するカムキャップ１２のボルト着座面１２ｃおよびボルト着座面１２ｄのうちの一方のボルト着座面１２ｄは、カムキャップ１２の上面に対して下方であるシリンダヘッド２側に窪んだ形状をしており、本実施形態のカム軸潤滑装置は、このボルト着座面１２ｄをオイル受け部として構成している。

また、ブリーザプレート１９にはボルト着座面１２ｄの上方に位置するようにオイル落とし穴３０が形成されており、オイル落とし穴３０から滴下されたオイルは、ボルト着座面１２ｄに貯留される。
カムキャップ１２には連通孔３１が形成されており、この連通孔３１の上流端は、ボルト着座面１２ｄに連通し、連通孔３１の下流端はカムキャップ１２の摺動部１２ａに連通している。このため、ボルト着座面１２ｄに貯留されるオイルは、連通孔３１を通してカムキャップ１２の摺動部１２ａとカムジャーナル５ｂとの間に供給される。このため、カムジャーナル５ｂは、オイルポンプからオイル供給通路１５を介して供給されたオイルとブローバイガスから気液分離されたオイルとによって潤滑される。

このため、本実施形態のカム軸潤滑装置は、カムキャップ１２にオイル落とし穴に相当する溝２４などを新たに形成する必要がない。したがって、カムキャップ１２の加工工数を削減してカムキャップ１２の製造作業の作業性を向上させることができるとともに、カムキャップ１２の製造コストが増大するのを防止することができる。
なお、連通孔の実施態様は、これに限定されるものではなく、図１２、図１３に示すように、カムキャップ１２の一方のボルト挿通孔１２ｂに連通孔３２の上流端を連通し、カムキャップ１２の摺動部１２ａに連通孔３２の下流端を連通して、ボルト着座面１２ｅがボルト挿通孔１２ｂを介して連通孔３２に連通されるようにしてもよい。

この場合には、ボルト着座面１２ｅに貯留されるオイルがボルト挿通孔１２ｂから連通孔３２を通してカムキャップ１２の摺動部１２ａとカムジャーナル５ｂとの間に供給されるため、オイルポンプからオイル供給通路１５を介して供給されたオイルとブローバイガスから気液分離されたオイルとによってカムジャーナル５ｂを潤滑することができる。

（第３の実施形態）
図１４は、本発明に係る第３の実施形態のカム軸潤滑装置を示す図であり、第１の実施形態と同一の構成には同一番号を付して説明を省略する。

図１４において、カムキャップ１２には連通孔４１が形成されており、この連通孔４１の上流端は、溝２４に連通するとともに、下流端は、カムキャップ１２の摺動部１２ａに連通している。
また、連通孔４１の下流端は、カムジャーナル５ｂの軸線方向視において、その上流端の開口中心とカムジャーナル５ｂの中心軸Ｏとを結んだ直線Ａがカムキャップ１２の摺動部１２ａと交わる点Ｐを基準として、この基準点Ｐよりもカムジャーナル５ｂの回転方向下流側に位置している。なお、排気カム軸５の回転方向は、時計回転方向Ｒである。
このため、溝２４に貯留されるオイルは、連通孔４１を通してカムキャップ１２の摺動部１２ａとカムジャーナル５ｂとの間に供給され、カムジャーナル５ｂは、オイルポンプからオイル供給通路１５を介して供給されたオイルとブローバイガスから気液分離されたオイルとによって潤滑される。

したがって、本実施形態のカム軸潤滑装置は、排気カム軸５の回転に伴ってカムジャーナル５ｂにオイルを円滑に流動させることができ、カムジャーナル５ｂの潤滑性能をより一層向上させることができる。
本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画され得る。

２…シリンダヘッド、３…シリンダヘッドカバー、５…排気カム軸（カム軸）、５ｂ…カムジャーナル（摺動部）、１２…カムキャップ、１２ａ…摺動部、１２ｄ、１２ｅ…ボルト着座面（オイル受け部）、１３…ボルト、１７…ブリーザ室（気液分離室）、２３，３０…オイル落とし穴、２４…溝（オイル受け部）、２５，３１，４１…連通孔

Claims (2)

1. シリンダヘッドと共にカム軸の摺動部を回転自在に支持するカムキャップと、前記カム軸の上部に位置するように前記シリンダヘッドに設けられ、ブローバイガスからオイルを分離する気液分離室を有するシリンダヘッドカバーとを含んで構成され、
   前記シリンダヘッドカバーに、前記気液分離室で気液分離されたオイルを前記シリンダヘッドに滴下するオイル落とし穴が形成されたカム軸潤滑装置であって、
   前記オイル落とし穴を前記カムキャップの上方の前記シリンダヘッドカバーの部位に形成し、
   前記カムキャップが、前記オイル落とし穴から滴下されるオイルを受けて貯留するオイル受け部と、前記オイル受け部と前記カムキャップの摺動部とを連通する連通孔とを有し、
   前記カムキャップが、ボルトによって前記シリンダヘッドに取付けられ、前記カムキャップのボルト着座面が、前記カムキャップの上面に対して下方に窪んで形成されることにより、前記オイル受け部を構成することを特徴とするカム軸潤滑装置。
2. 前記連通孔が、前記オイル受け部に連通する上流端および前記カムキャップの摺動部に連通する下流端を有し、
   前記下流端は、前記カム軸の軸線方向視において、前記上流端の開口中心と前記カム軸の中心軸とを結んだ直線が前記カムキャップの摺動部と交わる点を基準として、当該基準点よりも前記カム軸の回転方向下流側に位置することを特徴とする請求項１に記載のカム軸潤滑装置。

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