JP6310744B2 - 軸受部材 - Google Patents

Description

本発明は、動弁装置の軸受部材の技術に関する。

従来、エンジン等の内燃機関には、吸気バルブ及び排気バルブといった機関バルブを開閉させる動弁装置が設けられている。このような内燃機関の動弁装置には、吸気バルブ、排気バルブの少なくとも一方を開閉させるカムと、複数のジャーナル部とを有するカムシャフトと、カムシャフトのジャーナル部を囲むように支持するカムキャップ及び軸受基部を有する軸受部材とが備えられている。

従来では、カムシャフトのジャーナル部とカムキャップとの間、カムシャフトのジャーナル部と軸受基部との間に所定の隙間が設けられることにより、また、当該隙間に潤滑油が供給されることにより、カムシャフトの回転の円滑化が図られていた。

また、カムシャフトのジャーナル部とカムキャップとの間における磨耗の発生に対しては、カムシャフトとカムキャップとの間の摺動部で、固体潤滑剤を含む膜によってそれらが摺動する部位を被覆する手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。膜に固体潤滑剤が含まれるため、カムシャフトの回転を阻害することなく、カムシャフトの回転に伴う振動・打音の発生を抑制することができる。

特開２０１０−２４９８０号公報

しかし、特許文献１には、固体潤滑剤を含む膜がカムキャップの内周面全面に設けられていたことから、カムキャップ側のクリアランスが縮小し、摩擦が大きくなり、焼き付きが発生し易かった。これは、軸受基部側のクリアランスが相対的に大きいため漏れ油量が多く、カムキャップ側に十分な油量を送ることができないためである。

そこで、本発明はかかる課題に鑑み、カムキャップ側に十分な油量を送ることができ、潤滑油による冷却効果により焼き付きを防止することができる動弁装置の軸受部材を提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、吸気バルブ、排気バルブの少なくとも一方を開閉させるカムと、複数のジャーナル部とを有するカムシャフトを備える動弁装置の軸受部材において、前記軸受部材は、前記カムシャフトのジャーナル部を囲むように上方から支持するカムキャップと、下方から支持する軸受基部と、を有し、前記カムキャップのジャーナル部と対向する内周面を樹脂コーティング被膜によって被覆し、前記カムキャップにおける前記カムシャフトとのクリアランスが、前記軸受基部における前記カムシャフトとのクリアランスに比して小さくなっており、前記軸受基部の軸方向の各端部に一本ずつ、合計二本の軸方向に並列した細溝を円周方向に沿って、回転方向上流端から下流端にわたって設けたものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

すなわち、細溝において負圧になることによりジャーナル部の幅方向の油膜圧力勾配がほぼゼロになりサイドフローが低減する。このサイドフロー低減により、カムキャップ側に十分な油量を送ることができ、潤滑油による冷却効果により焼き付きを防止することができる。

本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置の構成を示す正面図。 本発明の実施形態に係るカムシャフト２０の支持構造の構成を示す平面図。 本発明の実施形態に係るＡ−Ａ線におけるカムシャフトの支持構造の構成を示す断面図。 本発明の他の実施形態に係るＡ−Ａ線におけるカムシャフト２０の支持構造の構成を示す断面図。 （Ａ）カムシャフトの軸線方向から見たカムキャップの構成を示す断面図。（Ｂ）軸受基部との合わせ面の方向から見たカムキャップの構成を示す断面図。 カムキャップとの合わせ面の方向から見た軸受基部の構成を示す断面図。

本発明の実施の形態について説明する。

まず、内燃機関の動弁装置の一例であるロッカアーム式の動弁装置について説明する。
図１は、本実施形態に係る内燃機関の動弁装置の構成の一例を示す正面図である。内燃機関の動弁装置１において、吸気バルブ（又は排気バルブ）のステム１０には、リテーナ１２が取り付けられ、ステムエンド１４には、エンドキャップ１６が取り付けられている。
また、ステム１０は、円板状のリテーナ１２の中心部分を貫通しており、リテーナ１２はステム１０に対して軸線方向に移動できないように取り付けられている。また、不図示の吸気バルブ（排気バルブ）は、リテーナ１２に設けられた圧縮状態のコイルスプリング１８によって、閉弁状態となるように付勢されている。

不図示の吸気バルブ（排気バルブ）を開閉させる内燃機関の動弁装置１には、エンジンの出力軸であるクランクシャフトの回転が伝達されるカムシャフト２０と、カムシャフト２０の回転によって駆動されるロッカアーム２２とを備えている。ロッカアーム２２は、鋼板を打ち抜いて得られる成形素材をプレス加工することによって製造される。

ロッカアーム２２の一端部は、シリンダヘッド２４に設けられたピボット２６により支持されている。また、ロッカアーム２２の他端部には、エンドキャップ１６と接触する接触部２８が設けられている。更に、ロッカアーム２２において一端部と他端部との間には、カムシャフト２０のカム３０と接触するローラ３２が回転可能に支持されている。

したがって、カムシャフト２０が回転して、カム３０がローラ３２を押すことにより、ロッカアーム２２がピボット２６を支点に揺動し、ロッカアーム２２の接触部２８で吸気バルブ（又は排気バルブ）のステムエンド１４（ステム１０）が押されるようになる。そして、接触部２８による押圧力とコイルスプリング１８による付勢力とに基づき、吸気バルブ（又は排気バルブ）がステム１０の軸線方向に往復移動して開閉動作するようになる。

図２は、一実施形態にかかるカムシャフト２０の支持構造を示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線におけるカムシャフト２０の支持構造を示す断面図である。内燃機関の動弁装置１には、カムシャフト２０を軸心回りに回転自在となるようシリンダヘッド２４に支持させる軸受部材３４を備えている。カムシャフト２０は、カム３０とジャーナル部３６とを有する。図３に示すように、軸受部材３４は、カムキャップ３８と軸受基部４０とを備え、カムキャップ３８及び軸受基部４０でジャーナル部３６が囲まれている。したがって、ジャーナル部３６は、カムキャップ３８の凹部及び軸受基部４０の凹部により囲まれた状態、つまり、凹部で囲まれた円形空間内に支持されている。また、カムキャップ３８は、ボルト等の締結具４２により軸受基部４０及びシリンダヘッド２４に締結されている。カムキャップ３８とジャーナル部３６との間、軸受基部４０とジャーナル部３６との間には所定のクリアランスが設けられている。これは、カムシャフト２０が円滑に回転するためである。

図４は、図２のＡ−Ａ線におけるカムシャフト２０の支持構造の他の実施形態を示す断面図である。図４に示すように、シリンダヘッド２４の一部を軸受部材３４の軸受基部４０として、ジャーナル部３６がカムキャップ３８及びシリンダヘッド２４の一部（軸受基部４０）で囲まれた状態で支持されていても良い。以下、図４に示すようなシリンダヘッド２４の一部を軸受基部４０として用いたものを例として説明する。

カムキャップ３８は、軸受基部４０（シリンダヘッド２４）にボルト等の締結具４２で締結される。そして、締結の際に発生する摩擦で、カムキャップ３８は通常右回りのトルクを受ける。上記でも説明したように、カムキャップ３８とジャーナル部３６との間には所定の隙間が設けられているため、締結の際に発生する摩擦によって、ジャーナル部３６（カムシャフト２０）の中心に対してカムキャップ３８の中心がずれる。そうすると、カムキャップ３８とジャーナル部３６とが接触した状態で締結される。

図５（Ａ）は、カムシャフト２０の軸線方向から見たカムキャップ３８の構成の一例を示す断面図であり、図５（Ｂ）は、軸受基部４０との合わせ面の方向から見たカムキャップの構成の一例を示す断面図である。図５に示すように、本実施形態では、カムキャップ３８の凹部、すなわちジャーナル部３６と対向するカムキャップ３８の内周面に、樹脂コーティング被膜４６ａが設けられている。なお、図５に示す空洞部は、締結具４２が嵌入される締結孔４８である。

樹脂コーティング被膜４６ａは、図５に示すようにジャーナル部３６と対向するカムキャップ３８の内周面の全周に設けられている。なお、本実施形態においては、樹脂コーティング被膜４６ａは、カムキャップ３８の内周面の全周に設けられているが、これに限定するものではなく、例えば、カムキャップ３８の内周面の一部に設けられる構成とすることもできる。

次に、樹脂コーティング被膜４６ａについて説明する。

樹脂コーティング被膜４６ａは、フリクションの低減および耐摩耗性の向上を目的として設けられる被膜であり、例えば、エポキシ、アクリル、フェノール等樹脂によって形成されている。樹脂コーティング被膜４６ａの膜厚は、数μｍとなるように形成されている。

図６は、カムキャップ３８との合わせ面の方向から見た軸受基部４０の構成の一例を示す平面図である。図６に示すように、ジャーナル部３６と対向する軸受基部４０の内周面には、軸方向両端部に円周方向に沿った細溝４７が設けられている。細溝４７は、軸受基部４０の内周面のジャーナル部３６の回転方向上流端から下流端にわたって設けられている。細溝４７は、軸方向両端部に一本ずつ計二本設けられている。なお、図６に示す空洞部は、締結具４２が嵌入される締結孔４９である。

このように細溝４７を設けることにより、漏れ油量を低減する。すなわち、樹脂コーティング被膜４６ａを設けることにより、軸受クリアランスが小さくなるが、これにより増加する漏れ油量を低減させることができる。

以上のように、吸気バルブ、排気バルブの少なくとも一方を開閉させるカム３０と、複数のジャーナル部３６とを有するカムシャフト２０を備える動弁装置１の軸受部材３４において、軸受部材３４は、カムシャフト２０のジャーナル部３６を囲むように上方から支持するカムキャップ３８と、下方から支持する軸受基部４０と、を有し、カムキャップ３８のジャーナル部３６と対向する内周面を樹脂コーティング被膜４６ａによって被覆し、軸受基部４０の軸方向両端部に円周方向に沿った細溝４７を設けたものである。
このように構成することにより、細溝４７において負圧になることによりジャーナル部３６の幅方向の油膜圧力勾配がほぼゼロになりサイドフローが低減する。このサイドフロー低減により、カムキャップ３８側に十分な油量を送ることができ、潤滑油による冷却効果により焼き付きを防止することができる。

１ 動弁装置
２０ カムシャフト
３０ カム
３４ 軸受部材
３６ ジャーナル部
３８ カムキャップ
４０ 軸受基部
４６ａ 樹脂コーティング被膜
４７ 細溝

Claims (1)

1. 吸気バルブ、排気バルブの少なくとも一方を開閉させるカムと、複数のジャーナル部とを有するカムシャフトを備える動弁装置の軸受部材において、
   前記軸受部材は、前記カムシャフトのジャーナル部を囲むように上方から支持するカムキャップと、下方から支持する軸受基部と、を有し、
   前記カムキャップのジャーナル部と対向する内周面を樹脂コーティング被膜によって被覆し、前記カムキャップにおける前記カムシャフトとのクリアランスが、前記軸受基部における前記カムシャフトとのクリアランスに比して小さくなっており、
   前記軸受基部の軸方向の各端部に一本ずつ、合計二本の軸方向に並列した細溝を円周方向に沿って、回転方向上流端から下流端にわたって設けたことを特徴とする動弁装置の軸受部材。

Images