JPH0337306A - Ｄｏｈｃエンジンのカム軸軸受構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ＤＯＨＣエンジンのカム軸軸受構造に係わ
り、特に一方のカム軸が巻き掛け部材を介してクランク
軸により駆動され、他方のカム軸が上記一方のカム軸に
より歯車を介して駆動される形式のＤＯＨＣエンジンの
カム軸軸受構造に関する。

（従来の技術） 近年、自動車用エンジンにおいてはこれを搭載する車両
の総合的な性能向上のため出力性能等の向上とともに、
軽量化およびコンパクト化の要望が高まっている。この
ため、エンジンの横幅を縮小するために、吸気バルブと
排気バルブとを立ててこれら両者の成す角度（バルブ挟
み角度）を狭く設定することが行なわれている。

そして、この種の技術として従来、例えば実開昭６３−
１５０００８号公報に開示されたＤＯＨＣエンジンが知
られている。このＤＯＨＣエンジンは、シリンダヘッド
内に並行に配設された２本のカム軸のうち、一方のカム
軸の軸端部にカムプ−りが固着され、このカムプーリに
はベルト等の巻き掛け部材が捲回されてエンジンのクラ
ンク軸によって回転駆動されるようになっている。そし
て、この一方のカム軸と他方のカム軸とには上記カムプ
ーリに近設されてその側方に各々相互に咬合されるギヤ
が設けられ、他方のカム軸は上記一方のカム軸によって
回転駆動されるようになっている。そして、各カム軸は
シリンダヘッドの前端壁部に設けた軸受部に軸支されて
いて、一方のカム軸はその軸受部からさらに前方に突出
されて、当該軸端部に前記カムプーリが取り付けられる
ようになっている。すなわち、比較的大径となるカムブ
ーりを一方のカム軸のみに設けるようにすることで、エ
ンジンの横幅の可及的なコンパクト化を図っている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前記従来例のように２つのカム軸をギヤ
を介して連結し、その一方のカム軸をカムブーりおよび
巻き掛け部材を介してクランク軸出力により回転駆動さ
せるようにしたＤＯＨＣエンジンにおいて、それら２つ
のカム軸をシリンダヘッドの前端壁に設けた軸受部で軸
支させた場合、当該軸受部には大きなラジアル荷重が作
用するので、その軸受長さを長くするかあるいは軸受径
を大きくする等してその軸受剛性を高める必要が生じる
。

ところが軸受長さを長くするとエンジン全長のコンパク
ト化にそぐわなくなる一方、軸受径を大きくするとカム
軸間の間隔の縮小化すなわち両バルブ間の挟み角度の挟
角化を思うようになし得すエンジン横幅のコンパクト化
にそぐわなくなるといった問題があった。

この発明は、上記のような背景に鑑みてなされたもので
あり、その目的はエンジン横幅のコンパクト化とその全
長のコンパクト化とを共に可及的に図り得るＤＯＨＣエ
ンジンのカム軸軸受構造を提供することにある。

（課題を解決するための手段〉 本発明は上記目的を遠戚するために、ＤＯＨＣエンジン
のカム軸軸受構造を下記のごとく構成する。

すなわち、シリンダヘッド内に並行に配設された２本の
カム軸のうち、一方のカム軸の軸端部にクランク軸の回
転力を伝達する巻き掛け手段を設け、この一方のカム軸
と他方のカム軸とには前記巻き掛け手段に近設させてそ
の側方に相互に咬合されるギヤを設けたＤＯＨＣエンジ
ンにおいて、前記一方のカム軸は前記ギヤの両側方に隣
接させて設けた軸受部で軸支する一方、前記他方のカム
軸は前記ギヤの一側方に隣接させて該他方のカム軸の他
端側に設けた軸受部で片持軸支するとともに、当該他方
のカム軸の軸受部の軸受径を前記一方のカム軸のそれよ
りも大きくした。

（作　用） 上記構成の本発明によると、巻き掛け手段によるラジア
ル荷重とギヤによるラジアル荷重との双方が作用する一
方のカム軸は、ギヤの両側に設けた軸受部で軸支される
ので、そのギヤと巻き掛け手段との間に設ける一側方の
軸受部の軸受長さを可及的に短く形成することが可能に
なるとともに、その両側方の軸受部の軸受径を可及的に
縮径形成することが可能になる。

また、巻き掛け手段のラジアル荷重が作用しない他方の
カム軸は、ギヤの一側方の軸受部で片持軸支されるが、
この軸受部はその軸受径を拡径形成しているので、その
支持剛性が不足することはなく、かつ当該他方のカム軸
の粕受部の軸受径を拡径してもこの側方に位置する上記
一方のカム軸の軸受部はその軸受径を可及的に縮径形成
することが可能なので、エンジンの横幅の充分なコンパ
クト化が図り得る。

そしてさらに、当該他方のカム軸の軸端部を軸支する軸
受部がないこと、および前記一方のカム軸のギヤとその
軸端部の巻き掛け手段との間に設ける軸受部の軸受長さ
は可及的に短く形成することが可能であることとから、
エンジンの全長の充分なコンパクト化も図り得る。

（実　施　例〉 以下、この発明の好適な一実施例を添付図面を参照しな
がら説明する。

第１図は、本発明に係るＤＯＨＣエンジンのカム軸軸受
構造を採用したＶ型６気筒エンジンを概略的に示す正面
図である。また、第２図は第１図に示すシリンダヘッド
部を矢印■視した平面図である。そして第３図は第２図
に示す吸気用カム軸を■−■矢視した断面図である。

これらの図において、１はシリンダブロック、２はその
シリンダブロック１の各バンク上に配設されたシリンダ
ヘッドであって、シリンダブロック１と各シリンダヘッ
ド２との間には複数のシリンダ（図示せず）が形成され
ている。

シリンダヘッド２には、図示はしないものの各シリンダ
毎に吸気バルブと排気パルプとが各々２つずつ設けられ
ており、吸気バルブは吸気パルプ同士で、排気パルプは
排気バルブ同士で各々シリンダの列方向に配設されて、
いわゆる４バルブ機横に構成されている。そして、吸気
バルブの上方には吸気用カム軸３が、排気バルブの上方
には排気用カム軸５が各々支承されており、吸気用カム
軸３の各カム４により各吸気バルブが駆動されると共に
、排気用カム軸５の各カム６により各排気バルブが駆動
される。なお、吸気用の各カム４のカムリフトは排気用
の各カム６のカムリフトよりも大きく設定されており、
これにより吸気バルブの開弁時における吸気抵抗を減少
させ、吸気充填量を高めている。

吸気用カム軸３および排気用カム軸５にはそのエンジン
前端側の端部近傍に、ヘリカルギヤ７゜８が各々固設さ
れ、それらが互いに噛合されている。

また、カム軸５．６の一方の排気用カム軸５においては
、上記ヘリカルギヤ８のさらに先端部に巻き掛け手段９
が設けられている。本尖施例ではこの巻き掛け手段９に
は周知のベルト式のものが採用されていて、上記排気用
カム軸５の先端に固着されたカムプーリ１０と、クラン
ク軸１０のクランクプーリ１１ａ、それらカムプーリつ
とクランクプーリｌ１ｇとに巻き掛けられたタイミング
ベルト１２等からなる。なお、タイミングベルト１２は
、シリンダブロック１およびシリンダヘッド２に配した
複数のテンショナ１３によりその巻き掛け経路各所が各
々押さえられてベルト駆動時における振動が防止されて
いる。すなわち、クランク軸１０によりタイミングベル
ト１２を介して一方の排気用カム軸５が駆動され、その
排気用カム軸５によりヘリカルギヤ７．８を介して他方
の吸気用カム軸３が駆動される。

吸気用カムＩｄｌ　３のヘリカルギヤ７の前側には、そ
のヘリカルギヤ７に対して相対回転自在にヘリカルのフ
リクションギヤ１４が設けられ、このフリクションギヤ
１４は排気用カム軸５のへりカルギヤ８に噛合されると
共に、スプリング１５によりへりカルギヤ７側に押し付
けられている。このフリクションギヤ１４は、へりカル
ギヤ７よりも軸方向の厚みが薄く形成されており、その
歯数はフリクションギヤ１４より１枚多く設けられてい
る。したがって、ヘリカルギヤ７をその回転方向に付勢
でき、ヘリカルギヤ７．８間のバックラッシュを少なく
して歯打ち音を低減させることができる。なお、１６は
スプリング１５をヘリカルギヤ７側に押し付けさせるた
めの止めナツトである。

ところで、シリンダヘッド２には、吸気用および排気用
の各カム軸３．５を支承するための複数のジャーナル中
重量が設けられているが、これらのうち、本発明が特長
とするシリンダヘッド２の前部つまりヘリカルギヤ７．
８の配設側に設けられる軸受について説明する。すなわ
ち、各カム軸３゜５におけるヘリ・カルギヤ７．８の側
方にはそれらに隣接されてカム４，６側に、シリンダヘ
ッド２に一体形成された軸受ボス１７ａ、１７ｂが設け
られ、その軸受ボス１７ａ、１７ｂに形成された軸受部
１８ａ、１８ｂと、軸受ボス１７ａ、１７ｂにボルトで
締結された軸受キャップ１つとにより各カム軸３．５が
回転自在に支持される。

上記ジャーナル軸受部位の各カム軸３．５には、その半
径方向に広がる円盤状のフランジ２０が形成される一方
、上記軸受ボス１７ａ、１７ｂには、フランジ２０が嵌
入される溝２１が設けられる。

すなわち、フランジ２０と溝２１とにより、各カム軸３
．５の軸方向への移動を規制するためのスラスト規制部
２２が構成される。

ここで、排気用カム軸５においては、ヘリカルギヤ８の
内側つまりヘリカルギヤ８とカムプーリ９との間も上述
したようなジャーナル軸受により支承される。すなわち
、当該部位のジャーナル軸受の軸受ボス１７ｃはシリン
ダヘッド２の前端壁部位に一体形成されていて、排気用
カム軸５はヘリカルギヤ８の両側が軸支されている。な
お、当該部位のジャーナル軸受にはスラスト規制部は設
けられていない。

一方、吸気用カム軸３においては、ヘリカルギヤ７の両
側を軸支せずに内側となるカム４側の一側方のみが前述
したようなジャーナル軸受により支承され、これにより
ヘリカルギヤーが固着された軸端部は片持ち軸支される
。そして、吸気用カム軸３の当該片持ち軸支部分は、ヘ
リカルギヤ７とフランジ２０との間のカム軸径ｄ１が他
部位におけるカム軸径ｄ２よりも若干大径に設定されて
おり、これを支承する軸受ボス１７ａの軸受部１８ａも
カム軸径ｄ１に対応して形成される。つまり当該ジャー
ナル軸受の軸受径は大きく形成されている。

すなわち、片持ち軸支の場合は、排気用カム軸５のよう
な両持ち軸支に比して当然ながら軸支部分にかかる負荷
が大きくなり、耐久性の低下を招くなどの問題が発生す
ることとなるものではあるが、本発明では片持ち軸支部
分のカム軸径ｄ１が大径に設定されているので、充分な
剛性を確保でき、片持ちによるラジアル方向の剛性が不
足するようなことはない。

また、フランジ２０の上半周を覆う軸受キャップ１９に
は、そのフランジ２０との間に空隙２３が形成されてお
り、この空隙２３によりフランジ２０の回転ブレを許容
している。

ところで、吸気用カム軸３のスラスト規制部２２では、
カム軸径ｄ１を前述したように大径に設定したことによ
ってヘリカルギヤ７側のスラスト力の受面２４がこれと
対面する受面２５に比してその面積は減少されることに
なる。

ここで、ヘリカルギヤ７．８が第２図に示す噛合関係に
あり、タイミングベルト１２が矢印Ａ方向に回動された
場合、それらへりカルギヤ７．８の噛合いによって発生
するスラスト荷重は、吸気用カム軸３に対しては通常ヘ
リカルギヤ７から見てカム４側方向つまり矢印Ｂ方向に
大きく作用し、これを面積の広い受面２５により規制す
ることになる。

一方、吸気用カム軸３に作用する負荷の変動のために第
４図に示すように、二つのへりカルギヤ７．８間のトル
クは変動して、その伝達方向が周期的に反転する。この
際、後述の負トルクにより発生するスラスト荷重は受面
２４により規制されることになる力Ｓ１その負トルクは
正トルクに比して小さいので、受面２４の面積は受は面
２５の面積より小さくても規制力が不足するようなこと
はない。

すなわち、吸気用カム軸３の回転により、当該カム軸３
における１つのカム４のノーズ部がパルプスプリングに
抗して吸気バルブを押し下げる際は、パルプ側からの反
力に対抗すべく排気用カム軸５のヘリカルギヤ８側から
吸気用カム軸３のヘリカルギヤ７側への大きなトルクが
発生する（第４図のイ）。一方、上記カム４のノーズ部
が吸気パルプを通過してパルプスプリングの付勢力によ
りその吸気バルブが閉じる際は、吸気用カム軸３のへり
カルギヤ７側から排気用カム軸５のへりカルギヤ８側へ
トルクが伝達されて、吸気用カム軸３のヘリカルギヤ７
にぞの反力として負のトルクが作用する（第４図の口）
。このようにしてトルクの正、負が周期的に反転する。

このとき、吸気用のカム４のカムリフトが排気用のカム
６のカムリフトよりも大きく設定されているので、正ト
ルクは特に大きなものになっている。しかし、この正ト
ルクにより発生するスラスト荷重は矢印Ｂ方向に作用す
るので、面積が充分な広さの受面２５にて確実に受は止
められることとなり、負トルクによる小さなスラスト荷
重が受面２４にて受は止められ、何れの場合も充分なス
ラスト規制を行なえる。

すなわち、このような構成によれば、巻き掛け手段９に
よるラジアル荷重とへりカルギヤ７，８によるラジアル
荷重との双方が作用する一方の排気側カム軸５は、へり
カルギヤ８の両側に設けたジャーナル軸受部で軸支され
るので、そのヘリカルギヤ８と巻き掛け手段９との間に
設ける一側方の軸受部の軸受長さを可及的に短く形成す
ることが可能になるとともに、その両側方の軸受部の軸
受径を可及的に縮径形成することが可能になる。

また、巻き掛け手段９のラジアル荷重が作用しない吸気
側カム軸３は、ヘリカルギヤ７の一側方の軸受部で片持
軸支されるが、この軸受部はその軸受径を拡径形成して
いるので、その支持剛性が不足することはなく、かつこ
の吸気側カム軸３の軸受部の軸受径を拡径してもこれの
エンジン幅方向側方に位置する上記排気側カム軸の軸受
部はその軸受径を可及的に縮径形成することが可能なの
で、エンジンの横幅の充分なコンパクト化が図り得る。

そしてさらに、シリンダヘッド２には吸気側カム軸３の
軸端部を軸支する軸受部がないこと、および前記排気側
カム１ＩＩＩ５のへりカルギヤ８とその軸端部の巻き掛
け手段９との間に設ける軸受部の軸受長さは可及的に短
く形成することが可能であることとの双方から、エンジ
ンの全長の充分なコンパクト化も図り得る。

（発明の効果〉 以上、実施例で詳細に説明したように、この発明にかか
るＤＯＨＣエンジンのカム軸軸受構造によれば、次の如
き優れた効果を発神する。

（１）巻き掛け手段によるラジアル荷重とギヤによるラ
ジアル荷重との双方が作用する一方のカム軸は、ギヤの
両側に設けた軸受部で軸支されるので、そのギヤと巻き
掛け手段との間に設ける一側方の軸受部の軸受長さを可
及的に短く形成することができるようになるとともに、
その両側方の軸受部の軸受径を可及的に縮径形成するこ
とができるようになる。

（２）巻き掛け手段のラジアル荷重が作用しない他方の
カム軸は、ギヤの一側方の軸受部で片持軸支されるが、
この軸受部はその軸受径を大きくしているので、その支
持剛性が不足することはなく、かつ当該他方のカム軸の
軸受部の軸受径を拡径してもこの側方に位置する上記一
方のカム軸の軸受部はその軸受径を可及的に縮径形成す
ることができるので、エンジンの横幅の充分なコンパク
ト化を図ることができる。

（３）さらに、当該他方のカム軸の軸端部を軸支する軸
受部がないこと、および前記一方のカム軸のギヤとその
軸端部の巻き掛け手段との間に設ける軸受部の軸受長さ
は可及的に短く形成することができることとの双方から
、エンジンの全長の可及的なコンパクト化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用したＶ型６気筒エンジンを概略的
に示す正面図、第２図は第１図を矢印■矢視した平面図
、第３図は第２図を■−■矢視した断面図、第４図はカ
ム軸に作用するトルクの特性図である。 ２・・・・・・・・・シリンダヘッド ３・・・・・・・・・吸気用カム軸（他方のカム軸）４
・・・・・・・・・カム ５・・・・・・・・・排気用カム軸（一方のカム軸）７
．８・・・ヘリカルギヤ（歯車） ９・・・・・・・・・巻き掛け手段 １０・・・・・・・・・クランク紬

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シリンダヘッド内に並行に配設された２本のカム軸のう
   ち、一方のカム軸の軸端部にクランク軸の回転力を伝達
   する巻き掛け手段を設け、この一方のカム軸と他方のカ
   ム軸とには前記巻き掛け手段に近設させてその側方に相
   互に咬合されるギヤを設けたＤＯＨＣエンジンにおいて
   、 前記一方のカム軸は前記ギヤの両側方に隣接させて設け
   た軸受部で軸支する一方、 前記他方のカム軸は前記ギヤの一側方に隣接させて該他
   方のカム軸のカム側に設けた軸受部で片持軸支するとと
   もに、当該他方のカム軸の軸受部の軸受径を前記一方の
   カム軸のそれより大きくした、 ことを特徴とするＤＯＨＣエンジンのカム軸軸受構造。