JPH0431605A - エンジンのカムシャフト支持装置 - 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］ 本発明は、エンジンのカムシャフト支持装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 吸気弁用カムシャフトと排気弁用カムシャフトとがシリ
ンダヘッド上に並列配置されるＤＯＨＣエンジンは一般
に知られている（例えば、実開昭６１−１７１８０７号
公報参照）。

例えば、第７図に示すように、従来の吸気２弁・排気２
弁式ＤＯＨＣエンジンのスイングアームタイプのカムシ
ャフト支持構造においては、シリンダヘッド１０１の長
平方向（第７図では左右方向）にみて、吸気弁側の軸受
部１０２が、２つの吸気弁用ＨＬＡボス１０３の間、す
なわち２つの吸気弁用バルブガイド１０４の間に配置さ
れ、この軸受部＋０２と、該軸受部１０２の上面にボル
ト締結されるキャップ（図示せず）とによって吸気弁用
カムシャフト（図示せず）か回転自在に支持されるよう
になっている。同様に、排気弁側の軸受部１０５が、２
つの排気弁用ＨＬＡボス部１０６の間、すなわち２つの
排気弁用バルブガイド１０７の間に配置されている。

また、第８図に示すように、従来の吸気２弁・排気２弁
式エンジンのダイレクトタイプのカムシャフト支持構造
においても、シリンダヘッド１０８の長手方向（第８図
では左右方向）にみて、吸気弁用軸受部１０９が、２つ
の吸気弁用ＨＬＡボス部１１０の間に配置され、排気弁
用軸受部１１１が２つの排気弁用ＨＬＡボス部１１２の
間に配置されている。

そして、上記従来のカムシャフト支持構造においては、
一般に、カムシャフトと軸受部との間の摺動抵抗を低減
するために、軸受部の軸線方向の厚みが下部で絞られて
いる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の軸受部においては、軸受部に
供給されるオイルが、軸受部の摺接面の一部にしか行き
渡らず、十分なオイルフィルムが形成されないので、摺
動抵抗がそれほど低減されないといった問題がある。か
つ、軸受部の軸線方向の厚みを絞っているため、カムシ
ャフト高回転時にはＰＶ値が高くなり、軸受部の信頼性
が低下するといった問題がある。

また、極低温下でのエンジン始動運転時にはオイルの潤
滑性能が大幅に低下するため、これを見越してカムシャ
フトと軸受部との間のクリアランスを大きく設定する必
要がある。このため、高回転時にはカムシャフト支持剛
性が低下し、動弁系に異常挙動が発生する場合があると
いった問題がある。

さらに、カムシャフトに曲げ方向の荷重がかかった場合
、カムシャフトには軸受部のほぼ中央部で半径方向に出
っ張るような曲げ変形が生じ、この出っ張り部分が軸受
部の中央部に強く当接するといった、いわゆる片当たり
が発生し、片当たりが発生する部分では軸受部に焼き付
きが生じる場合があるといった問題がある。

これらの問題に対して、軸受部へのオイル供給量を多く
して摺動抵抗の低減を図るといった対応が考えられるが
、このようにするとオイル供給系統が大型化し、エンジ
ンのサイズアップを招くといった問題がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたしのであっ
て、ＤＯＨＣエンジンにおいて、軸受部のカムシャフト
支持構造を高めつつ、カムシャフトと軸受部との間の摺
動抵抗を低減することができ、かつカムシャフトの軸受
部への片当たりの発生を防止することができるエンジン
のカムシャフト支持装置を提供することを目的とする。

１課題を解決するための手段］ 上記の目的を達するため、請求項１の発明は、２つのカ
ムシャフトを回転自在に支持する複数の軸受部が一体形
成されたカムキャリアをシリンダヘッド上に取付けたエ
ンジンのカムシャフト支持装置であって、各軸受部の下
部に軸受部軸線方向と直交する方向に伸びるスリットを
設けたことを特徴とするエンジンのカムシャフト支持装
置を提供する。

また、請求項２の発明は、上記エンジンのカムシャフト
支持装置において、駆動する動弁の数が多い方のカムシ
ャフトを支持する軸受部に対してスリットの溝幅を狭く
設定する一方、駆動する動弁の数が少ない方のカムシャ
フトを支持する軸受部に対してスリットの溝幅を広く設
定したことを特徴とするエンジンのカムシャフト支持装
置を提供する。

［発明の作用・効果］ 請求項１の発明によれば、カムキャリアと一体形成され
た各軸受部にスリットか形成されるので、軸受部の軸線
方向の幅が比較的小さくなり、かつ上記幅が軸受部円周
方向にほぼ均一となるので、軸受部にオイルが行き渡り
やすくなり、軸受部の摺動面のほぼ全域にオイルフィル
ムを形成することができる。したがって、軸受部の潤滑
性能が高められる。また、軸受部のカムシャフトとの摺
接面積が小さくなるので、カムキャリアの全体剛性を確
保しつつ、摺動抵抗を低減することができる。

このため、カムシャフトと軸受部とのクリアランスを小
さく設定することができ、軸受部のカムシャフト支持剛
性を高めることができる。

また、前記したように、カムシャフトにかかる曲げ方向
の荷重によって、カムシャフトに軸受部のほぼ中央部で
出っ張るような曲げ変形が生じても、上記比っ張り部が
スリットにはまるため、出っ張り部が軸受部に当接しな
い。このため、カムキャリアの全体剛性を確保しつつ、
カムシャフトの片当たりを防止することができ、片当た
りに起因する軸受部の焼き付きを防止することができる
。

さらに、軸受部のオイルの剪断応力が小さくなるので、
オイルの温度上昇を抑制することができる。

請求項２の発明によれば、まずもって請求項１の発明と
同様の作用・効果が得られる。

さらに、駆動する動弁の数が多く、したがって荷重が大
きい方のカムシャフトを支持する軸受部では、スリット
の溝幅を狭くしているので、摺動抵抗を低減しつつカム
シャフト支持剛性を十分に高めることができる。一方、
駆動する動弁の数が少なく、したがって荷重が小さい方
のカムシャフトを支持する軸受部では、スリットの溝幅
を広くしているので、必要なカムシャフト支持剛性を確
保しつつ、摺動抵抗を大幅に低減することができる。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第４図に示すように、吸気３弁・排気２弁式ＤＯＨＣエ
ンジンＥＮは、第１〜第３吸気弁１〜３が開かれたとき
に、夫々第１〜第３吸気ポート４〜６から燃焼室７内に
混合気を吸入し、この混合気をピストン（図示せず）で
圧縮して点火プラグ８で着火・燃焼させ、第１．第２排
気弁９，１０が開かれたときに燃焼ガスを第１．第２排
気ボート１１．１２に排出するようになっている。

上記第１吸気弁１には、第１吸気ボート４を開閉する弁
体１３と、該弁体１３を支持するバルブステム１４と、
該バルブステム１４を軸線方向に摺動自在に支持するバ
ルブガイド１５と、バルブステム１４とバルブガイド１
５とのクリアランス部をシールするバルブステムシール
１６と、コツタ１７を介してバルブステム１４の上端部
に連結されるアッパシート１８と、アッパシート１８を
介してバルブステム１４を常時閉弁方向（上向き）に付
勢するバルブスプリング１９とが設けられている。そし
て、バルブステム１４の上端部は、スイングアーム２１
を介して吸気弁用カム２２と係合し、第１吸気弁１は吸
気弁用カム２２によって所定のタイミングで開閉される
ようになっている。

ここで、スイングアーム２１は吸気弁用ＨＬＡ２３（ハ
イドロ・ラッシュ・アジャスタ）に連結されている。こ
の吸気弁用ＨＬＡ２３は、シリンダヘッドＨ内に形成さ
れた吸気弁側第１ＨＬＡオイル供給通路２４を通して供
給されるオイルの圧力によって、プランジャ２５を介し
てスイングアーム２１と係合し、バルブステム１４とス
イングアーム２１との間にクリアランスが生じるのを防
止するようになっている。なお、図示していないが、第
２゜第３吸気弁２，３も、実質的に第１吸気弁１と同一
の構成となっている。

第１吸気弁１と同様に、第１排気弁９にも、弁体２６と
、バルブステム２７と、バルブガイド２８と、バルブス
テムシール２９と、コノ９３０（！：、アノハシ−１−
３１と、バルブスプリング３２とか設けられている。ま
た、バルブステム２７の上端部は、スイングアーム３４
を介して排気弁用カム３５と係合し、第１排気弁９は排
気弁用カム３５によって所定のタイミングで開閉される
ようになっている。なお、スイングアーム３４はプラン
ジャ３８を備えた排気弁用ＨＬＡ３６に連結され、この
排気弁用ＨＬＡ３６に、排気弁側ＨＬＡオイル供給通路
３７を通してオイルが供給されるようになっている。図
示していないが、第２排気弁１０も実質的に第１排気弁
９と同一の構成となっている。

複数の吸気弁用カム２２（１つのみ図示）は吸気弁用カ
ムシャフト４１に取り付けられ、吸気弁用カムシャフト
４１は、シリンタヘノドＨの上面に取り付けられた、後
で説明するカムキャリア４３とカバ一部材４４（第５図
参照）とによって回転自在に支持されている。また、複
数の排気弁用カム３５（１つのみ図示）は排気弁用カム
シャフト４５に取り付けられ、排気弁用カムシャフト４
５は、カムキャリア４３とカバ一部材４４（第５図参照
）とによって回転自在に支持されている。

以下、両カムシャフト４１．４５の駆動機構について説
明する。

第５図に示すように、吸気弁用カムシャフト４１は、シ
リンダヘッドＨの長手方向（第５図では左右方向）に伸
長して配置され、カムキャリア４３に形成された複数の
吸気弁側軸受部４６（１つのみ図示）と、カバ一部材４
４に形成された吸気弁側端部軸受部４７とによって回転
自在に支持されている。一方、排気弁用カムシャフト４
５は、シリンダヘッドＨ上で吸気弁用カムシャフト４１
と平行に配置され、カムキャリア４３に形成された複数
の排気弁側軸受部４８（１つのみ図示）と、カバ一部材
４４に形成された排気弁側端部軸受部４９とによって回
転自在に支持されている。

そして、吸気弁用カムシャフト４１のフロント端部（第
５図では左側端部）には、取付ボルト５１を用いてタイ
ミングプーリ５２が取り付けられ、このタイミングプー
リ５２とクランクプーリ（図示せず）との間にはタイミ
ングベルト（図示せず）が巻きかけられ、吸気弁用カム
シャフト４１がクランク軸（図示せず）によって直接的
に、エンジン回転数の１／２の回転数で同期回転駆動さ
れるようになっている。なお、タイミングプーリ５２を
カバーするためにプーリカバー５３が設けられている。

タイミングプーリ５２よりややリヤ側（第５図では右側
）において、吸気弁用カムシャフト４１には吸気弁側カ
ム間ギヤ５４が設けられている。

一方、排気弁用カムシャフト４５には、吸気弁側カム間
ギヤ５４と噛み合う排気弁側カム間ギヤ５５が設けられ
ている。ここにおいて、′両カム間ギヤ５４．５５は、
後で説明するように、カバ一部材４４と、カムキャリア
４３のフロント端部にこれと一体形成されたギヤカバ一
部５７と、シリンダヘッドＨの上部に形成された溝部５
８（第６図参照）とによって画成されるカム間ギヤ収容
部５９内に配置されている。そして、排気弁用カムシャ
フト４５は、両カム間キヤ５４．５５を介して吸気弁用
カムンヤフト４１によって回転駆動されるようになって
いる。なお、パックラッンユを防止するために、排気弁
用カムンヤフト４５にはフリク／ヨンギャ６１が設けら
れている。

吸気弁用カムシャフト４１は、カム間キヤ収容部５９内
のギヤ支持部６２では、これよりフロント側の部分より
も径が大きく設定されている。このため、ギヤ支持部６
２のフロント端面が、カバ一部材４４のリヤ側法がり面
に摺接し、これによって吸気弁用カムシャフト４１のフ
ロント方向への変位か規制されるようになっている。つ
まり、カバ一部材４４のリヤ側法がり面のギヤ支持部６
２との摺接部が、吸気弁側フロントスラスト受部６３を
形成している。また、ギヤ支持部６２のすぐリヤ側には
、ギヤ支持部６２よりやや大径の吸気弁側スラストプレ
ート６４が設けられ、この吸気弁側スラストプレート６
４のリヤ端面は、ギヤカバ一部５７（カムキャリア４３
）のフロント側広かり面に摺接し、これによって吸気弁
用カムシャフト４１のリヤ方向への変位が規制されるよ
うになっている。つまり、ギヤカバ一部５７のフロント
側広かり面の吸気弁側スラストプレート６４との摺接部
が、吸気弁側リヤスラスト受部６５を形成している。そ
して、この吸気弁側リヤスラスト受部６５のすくリヤ側
にこれと隣接して吸気弁側軸受部４６か設けられている
。換言すれば、上記吸気弁側軸受部４６のフロント端面
が吸気弁側リヤスラスト受部６５を形成している。

排気弁側カム間ギヤ５５のすぐフロント側において、排
気弁用カムシャフト４５にロックナツト６６が取り付け
られ、このロックナツト６６のフロント端面は、カバ一
部材４４に取り付けられたスラストワッシャ６７のリヤ
端面と摺接し、これによって排気弁用カムシャフト４５
のフロント方向への変位が規制されるようになっている
。つまり、スラストワッシャ６７は排気弁用カムシャフ
ト４５のフロント方向へのスラスト受部として機能して
いる。また、吸気弁用カムシャフト４１と同様に、排気
弁用カムシャフト４５にも排気弁側スラストプレート６
８が設けられ、排気弁用カムシャフト４５のリヤ方向へ
の変位が規制されるようになっており、ギヤカバ一部５
７のフロント側法がり面の排気弁側スラストプレート６
８との摺接部が、排気弁側リヤスラスト受部６９を形成
している。

なお、排気弁用カムシャフト４５の前方においてカバ一
部材４４に、めねじが切られた中空部７０が形成された
ブラインドプラグボス部７１が設けられ、中空部７０に
はブラインドプラグ７２がねじ込まれている。

以下、上記カムシャフト駆動機構を支持するカムキャリ
ア４３とカバ一部材４４の構造について説明する。

第６図に示すように、シリンダヘッドＨの上面には、カ
ム間ギヤ５４．５５（第５図参照）の下部を収容する溝
部５８が設けられている。また、各気筒毎に、第１．第
２吸気弁用ＨＬＡポス部７４゜７５、第３吸気弁用ＨＬ
Ａポス部７６、第１．第２排気弁用ＨＬＡボス部７７．
７８、プラグホール７９、第１〜第３吸気弁用バルブス
テムホール８０〜８２、第１．第２排気弁用バルブステ
ムホール８３，８４、カムキャリア４３をシリンダヘッ
ドＨに取り付けるためのカムキャリア用ボルト穴８５、
カバ一部材４４をシリンダヘッドＨに取り付けるための
カバ一部材用ボルト穴８６、シリンダヘッドＨをシリン
ダブロック（図示せず）に取り付けるためのヘッドボル
ト穴８７等が形成されている。

前記したとおり、シリンダヘッドＨの上面には、カムキ
ャリア４３とカバ一部材４４とが取り付けられている。

そして、カムキャリア４３には、複数の吸気弁側軸受部
４６と排気弁側軸受部４８とが一体形成されている。こ
こで、吸気弁側軸受部４６と排気弁側軸受部４８とは、
夫々、シリンダヘッド長手方向にみて、第１気筒＃１よ
りややフロント側となる位置と、第１気筒＃１と第２気
筒＃２の中間位置と、第２気筒＃２と第３気筒＃３の中
間位置と、第３気筒＃３よりややリヤ側となる位置とに
配置されている。

第１図〜第３図に示すように、カムキャリア４３の前端
部には、両カム間キヤ５４．５５（第５図参照）ヲカバ
ーするためのギヤケース部５７か形成されている。そし
て、ギヤケース部５７のフロント側にはこれと隣接して
、カム間キャ５４，５５（第５図参照）をカバーすると
ともに、両カムシャフト４１．４５（第５図参照）のフ
ロント端部を支持するカバ一部材４４が配置されている
。このカバ一部材４４のリヤ端部は、ギヤケース部５７
と対応する形状に形成され、力／＜一部材４４とギヤケ
ース部５７（カムキャリア４３）とは、周縁部近傍でシ
リンダヘッド長手方向にボルト締結されている。ここに
おいて、カバ一部材４４とギヤケース部５７と溝部５８
（第６図参照）とによってカム間ギヤ収容部５９が形成
され、このカム間ギヤ収容部５９内にカム間ギヤ５４．
５５（第５図参照）が収容されるようになっている。

ところで、カムキャリア４３の長手方向（第１図〜第３
図では左右方向）にみて、各吸気弁側軸受部４６の中央
部において、吸気弁側軸受部４６の下部には溝幅が比較
的狭く設定された吸気弁側スリット９０が形成されてい
る。このように、吸気弁側スリット９０か形成されてい
るので、吸気弁側軸受部４６の摺接面積を低減すること
ができ、摺動抵抗を低減することかできる。また、前記
したように、吸気弁側軸受部４６の摺動面のほぼ全域に
オイルフィルムを形成することかできるので、潤滑性能
を高めることかできる。なお、潤滑性能が高められるの
で、吸気弁用カムシャフト４１（第５図参照）と吸気弁
側軸受部４６との間のクリアランスが比較的小さく設定
されている。

前記したとおり、吸気弁用カムンヤフト４１（第５図参
照）には、吸気弁側軸受部４６の中央部でカムシャフト
半径方向に最も出っ張るような曲げ変形が生じるか、こ
の出っ張り部は吸気弁側スリット９０にはまるので、出
っ張り部と吸気弁側軸受部４６とが当接しない。このた
め、吸気弁用カムシャフト４１と吸気弁側軸受部４６と
の片当たりが発生せず、片当たりに起因する焼き付きの
発生を防止することができる。

また、前記したように、シリンダヘッド長手方向にみて
、吸気弁側軸受部４６か、第１気筒＃１（第６図参照）
のフロント側、各気筒間（ボア間）、あるいは第３気筒
＃３（第６図参照）のリヤ側に配置されているので、吸
気弁側軸受部４６から流出するオイルが動弁機構に当た
らずにシリンダヘッドＨ（第６図参照）上に流下する。

このため、オイルミストの発生を防止することができる
。なお、このようにシリンダへラドＨ（第６図参照）上
に流下するオイルを、ざらに動弁機構の潤滑に利用する
ようにすれば、動弁機構の潤滑性を高めることができる
ので、動弁機構に、高い潤滑性能が要求される新素材（
アルミ、チタン、セラミック等）を容易に利用すること
ができるようになり、またナトリウム封入バルブの採用
も容易となる。

ここで、吸気弁側カムシャフト４１は、排気弁側カムシ
ャフト４５より多くの動弁を駆動するので、吸気弁側カ
ムシャフト４１には大きな荷重かかかる。このため、吸
気弁用カムシャフト４１の支持剛性を高める必要がある
ので、吸気弁側スリット９０の溝幅を比較的狭（設定し
、吸気弁用カムンヤフト４１の支持剛性を高めつつ摺動
抵抗の低減を図るようにしている。

一方、カムキャリア４３の長手方向にみて、各排気弁側
軸受部４８の中央部において、排気弁側軸受部４８の下
部には溝幅が比較的広く設定された排気弁側スリット９
１が形成されている。このように、排気弁側スリット９
１の溝幅か広く設定されているので、排気弁用カムシャ
フト４５と排気弁側軸受部４８との摺動抵抗を大幅に低
減することができる。なお、排気弁用カムシャフト４５
は、駆動する動弁の数が少ないので、排気弁側スリット
９１の溝幅を広くしても、排気弁用カムシャフト４５の
支持剛性は十分に確保される。

【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明にかかるカムシャフト支持装置に設け
られる、カムキャリアとカバ一部材の吸気弁側の縦断面
説明図であり、第２図のＡ−Ａ断面を示している。 第２図は、第１図に示すカムキャリアとカバー部材の平
面説明図である。 第３図は、第２図に示すカムキャリアとカバー部材のＣ
−Ｃ線断面説明図である。 第４図は、本発明にかかるカムシャフト支持装置を備え
たＤＯＨＣエンジンの縦断面説明図である。 第５図は、第４図に示すエンジンのＢ−Ｂ線断面説明図
である。 第６図は、第４図に示すエンジンのシリンダヘッドの平
面説明図である。 第７図は、スイングアームタイプのカムシャフト支持装
置を備えた、従来のＤＯＨＣエンジンのシリンダヘッド
の平面説明図である。 第８図は、ダイレクトタイプのカムシャフト支持装置を
備えた、従来のＤＯＨＣエンジンのシリンダヘッドの平
面説明図である。 ＥＮ・・エンジン、Ｈ・・・シリンダヘッド、１〜３・
・第１〜第３吸気弁、９，１０・・・第１．第２排気弁
、４１・吸気弁用カムシャフト、４３・・・カムキャリ
ア、４４・・・カバ一部材、４５・・・排気弁用カムシ
ャフト、４６・・吸気弁側軸受部、４７・・・吸気弁側
端部軸受部、４８　・排気弁側軸受部、４９・・排気弁
側端部軸受部、５７・・ギヤカバ一部、９ｏ　吸気弁側
スリット、９１・・・排気弁側スリット。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つのカムシャフトを回転自在に支持する複数の
   軸受部が一体形成されたカムキャリアをシリンダヘッド
   上に取付けたエンジンのカムシャフト支持装置であって
   、 各軸受部の下部に軸受部軸線方向と直交する方向に伸び
   るスリットを設けたことを特徴とするエンジンのカムシ
   ャフト支持装置。
2. （２）請求項１に記載されたエンジンのカムシャフト支
   持装置において、 駆動する動弁の数が多い方のカムシャフトを支持する軸
   受部に対してスリットの溝幅を狭く設定する一方、駆動
   する動弁の数が少ない方のカムシャフトを支持する軸受
   部に対してスリットの溝幅を広く設定したことを特徴と
   するエンジンのカムシャフト支持装置。