JPH0431656A

JPH0431656A - Ｄｏｈｃエンジンのカムシャフト支持構造

Info

Publication number: JPH0431656A
Application number: JP13654590A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Iwata; 典之岩田; Tatsuya Uesugi; 達也上杉; Toshiharu Masuda; 益田　俊治
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-05-24
Filing date: 1990-05-24
Publication date: 1992-02-03
Anticipated expiration: 2014-03-24
Also published as: JP2872755B2

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、気筒毎の吸・排気弁を開閉させる一対のカム
シャフトを備えているＤＯＨＣエンジンのカムシャフト
支持構造に関する。

（従来の技術）自動車等に使用されるＤＯＨＣ（ダブルオーバーヘッド
カムシャフト式）エンジンでは、シリンダヘッドに備え
た吸気弁用のカムシャフトと排気弁用のカムシャフトと
を回転力伝達手段で連動させた状態で、これら一対のカ
ムシャフトのいずれか一方にクランクシャフトからエン
ジン回転力を入力させることにより、両シャフトを同期
して回転させ、吸気弁ならびに排気弁のそれぞれをクラ
ンクアームを介して開閉作動させることが行われる。

その場合、たとえば実開昭５５−１４４８０３号公報に
は、インナスリーブに挿嵌させたピボットに油圧力を働
かせると共に、とポットに加わる外力に応じて上記の油
圧力が調節される流体式バルブラッシュ機構によって上
記のスイングアームの一端を支持し、かつスイングアー
ムの他端を弁軸の頭部に当接させた状態で、該スイング
アームの中途部をカムシャフトにより駆動する動弁機構
が開示されている。

これによれば、スイングアームを介してピボットに加わ
る力に応じてバルブラッシュ機構における油圧力が調整
されて、カムシャフトとスイングアームとの間、もしく
はスイングアームと弁軸との間のクリアランスが、動弁
系に発生するラッシュに対して零に調整されることにな
る。

また、近年のエンジンでは、吸気充填効率のアップによ
って出力性能を高めるために、吸・排気弁を気筒毎に多
弁化すると共に、各気筒における吸気弁と排気弁の弁数
を、たとえば吸気３弁、排気２弁というように異ならす
ことも行われている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上記のように吸・排気弁を気筒毎に多弁化し
、しかもそれぞれの吸・排気弁について流体式バルブラ
ッシュ機構を備えるＤＯＨＣエンジンでは、シリンダヘ
ッドに多数の弁が備えられるため、スペース的に前述の
カムシャフトの軸受は部を該ヘッド側に備えるのが困難
になる。

これに対しては、シリンダヘッドに取り付けるカムキャ
ップとヘッドカバーとを一体化してカムキャリアを構成
し、該カムキャリアに軸受は部を設けて上記のカムシャ
フトを支持することが考えられるが、カムシャフトには
吸・排気弁を開閉させるための大きなトルクが働くので
、該カムシャフトを支持する軸受は部に働く負荷が増大
して、カムキャリアに曲げ、ネジリ等による応力が強く
作用する。そのためカムキャリアが剛性不足をきたす虞
れがあり、これを避けるためにカムキャリアを肉厚の重
量部材としなければならない等の不具合が生じることに
なる。

そこで本発明は、気筒毎の吸・排気弁が多弁化されてい
るＤＯＨＣエンジンにおいて、軽量なカムキャリアであ
りながら、その剛性を高めると共に、軸受は負荷を軽減
できるカムシャフト支持構造の提供を課題とする。

（課題を解決するための手段）すなわち、本発明のＤＯＨＣエンジンのカムシャフト支
持構造は、吸・排気弁の開閉を行う一対のカムシャフト
が、シリンダヘッドの上面に接合されるカムキャリアに
一体形成した軸受は部に支持されているＤＯＨＣエンジ
ンにおいて、上記カムキャリアの中央部に、該カムキャ
リアに設けられる点火プラグのボス部をカムシャフト軸
方向に連結する剛体部を設けると共に、吸気弁側カムシ
ャフトの軸受は部と排気弁側カムシャフトの軸受は部と
を、剛体部とカムキャリアの両側部とを連結するように
、かつ両軸受は部を互いにカムシャフト軸方向に位置を
ずらして設けたことを特徴とする。

（作　　　用）上記の構成によれば、カムキャリアの中央部に剛体部を
設け、この剛体部とカムキャリアの両側部とをカムシャ
フトの軸受は部で連結すると共に、吸気側の軸受は部と
排気側の軸受は部とをカムシャフト軸方向にずらして配
設しているから、カムキャリアに堅牢なリブ構造が得ら
れ、また、カムシャフト側から作用する応力が分散され
やすくなり、全体としてのカムキャリアの剛性が高まる
と共に、軸受は負荷が軽減される。

しかも肉厚である剛体部は、カムキャリアの中央部分の
みであるから、該カムキャリアを軽量に製作することが
可能となる。

（実　施　例）以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第２図に示すシリンダヘッド１は、気筒毎の吸・排気弁
が多弁化されると共に、吸気弁が３弁、排気弁が２弁と
され、したがって吸気弁と排気弁の弁数が異なっている
Ｖ型６気筒のＤＯＨＣＯＨＣニンジン１図に示す）に適
用されるシリンダヘッド（第１図は片側バンクのみ示す
）であって、該ヘッド１の上に、カムキャップとヘッド
カバーとを兼ねる構造とされたカムキャリア２が取り付
けられると共に、シリンダヘッド１とカムキャリア２と
の間に形成される空間（オイルジャケット）に吸気弁を
開閉作動させるカムシャフト３（第４図および第５図に
示す）と、排気弁を開閉作動させるカムシャフト４が備
えられる。

その場合、シリンダヘッド１には、吸気弁装着用の開口
部５・・・５、排気弁装着用の開口部６・・・６、およ
点火プラグ装着用の開口部７〜７に加え、後述する流体
式バルブラッシュ機構装着用の開口部８ａ・・・８ａ、
８ｂ・・・８ｂが形成されて、スペース的な余裕がない
なめ、カムキャリア２側にカムシャフト３，４の軸受は
部が形成される。

すなわち、カムキャリア２には第１図および第２図によ
って明らかなように、中央部に各気筒の燃焼室に対応し
て３つの点火プラグ装着用のボス部９〜９が開設される
と共に、該キャリア２の下面に、吸気側と排気側のカム
シャフト用の軸受けＩｒ１０・・・１０．１１・・・１
１が上記プラグボス部９〜９を挟んで両側に形成されて
いる。そして、これらの軸受は部１０・・・１０．１１
・・・１１に、吸気側カムシャフト３と排気側カムシャ
フト４の各々が挿通して、かつ回転可能に支持される。

なお、上記カムキャリア２の詳細構造については後に詳
述する。

さらに、上記吸・排気カムシャフト３，４の一端にはそ
れぞれカムシャフトギヤ１２．１３が取り付けられて、
相互に噛み合わされると共に、排気側カムシャフト４の
軸端がシリンダヘッド１から突出された状態で、該突出
端部に第１図のカバー１４内に収められているカムプー
リ（図示せず）が固装され、かつ該カムプーリがクラン
クシャフトにベルトによって連動される。

したがって、排気側カムシャフト４がクランクシャフト
からのエンジン回転力で回転駆動されると、上記のカム
シャフトギヤ１２．１３の噛合により吸気側カムシャフ
ト３も同期して回転される。

ここで、上記のカムシャフト３．４によって吸・排気弁
を駆動する動弁機構を第５図によって説明すると、シリ
ンダヘッド１にはその下面に、各気筒のシリンダボアに
対応して燃焼室１５が形成されると共に、この燃焼室１
５に吸気ボート１６と排気ポート１７とが連通され、か
つ吸気ボート１６との連通部に吸気弁１８が装備され、
排気ポート１７との連通部に排気弁１９が装備される。

そして、これら吸・排気弁１８．１９のそれぞれの弁軸
１８ａ、１９ａが、シリンダヘッド１に開設されている
既述の吸気弁装着用開口部５・・・５、排気弁装着用開
口部６・・・６を通し、かつこれらの開口部内をスライ
ド自在な状態でシリンダヘッド上面に突出される。この
弁軸１８ａ、１９ａの頭部にはそれぞれ円盤状のスプリ
ングリテーナ２０．２０が取り付けられ、これらスプリ
ングリテーナ２０．２０とシリンダヘッド１との間に、
それぞれの弁１８．１９側においてスプリング２１．２
１が圧縮して介装され、そのバネ力によって吸・排気弁
１８．１９のそれぞれが上方に突き上げられ、このため
多弁１８．１９が閉弁方向に付勢される。

また、シリンダヘッド１の上面には、既述したバルブラ
ッシュ機構装着用の吸気側開口部８ａ・・・８ａ、排気
側開口部８ｂ・・・８ｂに、吸気弁１８、排気弁１９に
対応して、作動オイルによって働くバルブラッシュ機構
２２．２２が取り付けられ、それぞれの弁側において、
スイングアーム２３゜２３の一端が該バルブラッシュ機
構２２のピボット２４にのり、他端がスプリングリテー
ナ２０にのる構造とされている。そして、これらスイン
グアーム２３の中途部に取り付けられたローラ２５．２
５に、吸気弁側ではカムシャフト３のカム部３ａが当接
され、かつ排気弁側ではカムシャフト４のカム部４ａが
当接されている。

このような構成とされているから、動弁機構では吸気側
カムシャフト３および排気側カムシャフト４が連動して
回転するに伴い、上記の各カム部３ａ、４ａのリフト量
に応じてスイングアーム２３．２３がバルブラッシュ機
構２２．２２側の端部を中心として上下に揺動すること
になって、該アーム２３．２３の弁軸１８ａ、１９ａ（
ｌｌの端部が上下に揺動し、この揺動に連動して吸気弁
１８ならびに排気弁１９が開閉される。なお、点火プラ
グ装着用の開口部７〜７には点火プラグ２６が燃焼室１
５に臨んで取り付けられている。

ところで、各気筒における３つの吸気弁１８は、第２図
に示す吸気弁装着用の開口部５〜５の配置から明らかな
ように、中央の吸気弁１８（換言すれば開口部５．以下
同様とする）に対し、その両側の吸気弁がエンジンＡの
前後方向（第２図の左右方向）に並ぶと共に、中央の吸
気弁よりも燃焼室１５の中心に近い位置に位置するよう
な三角形配置で配置されている。これに対応して、バル
ブラッシュ機構装着用の開口部８ａ〜８ａが上記中央の
吸気弁１８を囲む三角形配置でシリンダヘッド１に設け
られ、かつこれらにバルブラッシュ機構２２が装着され
る。

これに対し、各気筒における２つの排気弁１９（すなわ
ち開口部６．６）はエンジンＡの前後方向に並んだ状態
で、燃焼室１５の中心に近い位置に設けられ、かつバル
ブラッシュ機構装着用の開口部８ｂ、８ｂがその外側に
同じくエンジン前後方向に並んで設けられ、これらにバ
ルブラッシュ機構２２が装着される。

このような吸気弁１８ならびに排気弁１９の配置構造に
対応して、カムキャリア２に設けられるカムシャフト用
の軸受は部も、第３図で明らかなように、吸気側軸受は
部１０・・・ｌＯと排気側軸受は部１１・・・１１とで
は形成位置が異なっている。

つまり、これらの軸受は部１，０・・・１０．１１・・
・１１は気筒間（詳しくはシリンダボアもしくは燃焼室
の間）において形成されることになるが、その場合、気
筒間にそれぞれ２つずつの軸受は部１０．１０および１
１．１１が配設されると共に、吸気側軸受は部１０．１
０の間隔とｄｌと排気側軸受は部１１．１１の間隔ｄ２
とを相違させ、かつ軸受は部ｉｏ、ｉｏと１１．１１と
を互いにカムシャフト軸方向に位置をずらして設けてい
る。

加えて、カムキャリア２においては、吸気側軸受は部１
０・・・１０と排気側軸受は部１１・・・１１の間にお
いて、該カムキャリア２に形成されている点火プラグ用
のボス部９〜９をカムシャフト軸方向に連結する剛体部
２７が設けられる。この剛体部２７は第４５！Ｉから明
らかなように、肉厚の部分であって、その両側に位置す
る吸気側軸受は部１０・・・１０と排気側軸受は部１１
・・・１１とは該剛体部２７とカムキャリア２の両側部
２ａ、２ａとを連結して形成されている。

さらに、カムキャリア２にはこれをシリンダヘッド１に
接合させるための取付は部が設けられるが、該カムキャ
リア２の両側部２ａ、２ａでは、気筒間の、吸気側なら
びに排気側のそれぞれ２つの軸受は部１０と１０の間、
１１と１１の間に取付は部２８・・・２８が設けられる
と共に、剛体部２７において、各気筒ごとに、それぞれ
点火プラグボス部９〜９をカムシャフト軸方向に挟む２
箇所に、かつ該ボス部に近接して取付は部２９・・・２
９が設けられる。そして、カムキャリア２はこれらの取
付は部２８・・・２８．２９・・・２９においてボルト
３０．３１　（第４図および第５図に示す）をシリンダ
ヘッド１に締結して該ヘッド１に接合される。

以上のカムキャリア２の構造では、該キャリア２の中央
部にカムシャフト軸方向に位置する肉厚の剛体部２７が
位置し、かつ吸気側と排気側の軸受は部１０・・・１０
．１１・・・１１が該剛体部２７とカムキャリア両側部
２ａ、２ａとを連結すると共に、吸気側の軸受は部１０
・・・１０と排気側の軸受は部１１・・・１１とがカム
シャフト軸方向（剛体部の長さ方向）に互いに位置をず
らして配設されたリブ構造が得られる。

このため、カムシャフト２．３から軸受は部１０・・・
１０．１１・・・１１を介してカムキャリア２に作用す
る応力は、剛体部２７および、該剛体部２７に連結され
ている多数の軸受は部１０・・・１０゜１１・・・１１
に分散されることになって、応力の集中が避けられるか
ら、曲げ、ネジリ等に対するカムキャリア２の剛性が高
くなると共に、カムキャリア２の軸受は負荷が軽減され
る。

また、肉厚の剛体部２７はカムキャリア２の中央部分の
みであるから、いたずらに該キャリア２の重量を増大さ
せることがなくなって、上記のように剛性を高めつつ軽
量化が達成できる。

また、吸気側の軸受は部１０・・・１０の配設間隔と排
気側の軸受は部１１・・・１１の配設間隔が相違するの
で、カムキャリア２における共振周波数も剛体部２７を
挟んだ両側部分で相違することになるから、吸気側部分
と排気側部分との共鳴が避けられ、共振に基づくカムキ
ャリア２の放射音が低減され、かつ振動のピークが低く
抑えられる。

さらには、カムキャリア２をシリンダヘッド１に固定す
るための取付は部２８・・・２８．２９・・・２９がカ
ムキャリア両側部２ａ、２ａに加え、剛体部２７にも設
けられているから、シリンダヘッド１とカムキャリア２
との接合がより密に行えてシール性が向上する。したが
って点火プラグボス部９〜９とこれに対応する点火プラ
グ装着用の開口部７〜７とのシール性も高まるので、カ
ムシャフト３．４および吸・排気弁１８．１９に使用さ
れた潤滑オイル、ならびにバルブラッシュ機構に供給さ
れた作動オイルがボス部９〜９および開口部７〜７に進
入して、点火プラグ２６を汚損し、またエンジンＡ外に
漏出することが避けられる。

さらにカムキャリア２の前記した振動も抑えられる。

加えて、気筒間における軸受は部１０と１０、および１
１と１１の間に設けられているカムキャリア側部の取付
は部２８・・・２８と、上記した剛体部側の取付は部２
９・・・２９との配置関係が軸受は部１０．１０および
１１．１１を中心に考えると三角形配置となるから、前
記ボルト３０．３１による軸受は部１０．１０および１
１．１１の押さえが確実になってカムシャフト３，４の
支持が良好になる。

なお、上記剛体部２７では、該剛体部２７による剛性ア
ップを維持しつつ、点火プラグボス部９〜９の間に薄肉
部３２〜３２を形成することにより、カムキャリア２の
軽量化に寄与させることになるが、その場合、薄肉部３
２〜３２を第３図中で鎖線Ｘで示す三角形とし、かつそ
の頂点が軸受は間隔ｄ□が短い吸気側の軸受は部１０と
１０の間に向くようにすれば、剛体部２７を挟む吸気側
軸受は部１０．１０と排気側軸受は部１１．１１とが連
結された形となって一層カムキャリア２の剛性が高くな
る。

また、上記シリンダヘッド１には第４図に示すように、
吸・排気弁１８．１９のバルブラッシュ機構２２．２２
に作動オイルを供給するオイル通路３３ａ、３３ｂ、３
３ｃが設けられている。

（発明の効果）以上の記載によって明らかなように、本発明は、カムキ
ャリアの中央部に剛体部を設け、この剛体部とカムキャ
リアの両側部とをカムシャフトの軸受は部で連結すると
共に、吸気側の軸受は部と排気側の軸受は部とをカムシ
ャフト軸方向にずらして配設しているから、カムキャリ
アに堅牢なリブ構造が得られ、また、カムシャフト側か
ら作用する応力が分散されやすくなり、全体としてのカ
ムキャリアの剛性が高まると共に、軸受は負荷が軽減さ
れる。

しかも肉厚である剛体部は、カムキャリアの中央部分の
みであるから、該カムキャリアを軽量に製作することが
可能となる。このため気筒毎の吸・排気弁が多弁化され
たＤＯＨＣエンジンにおいて、カムシャフトの支持剛性
が高い、かつ軽量化されたカムシャフト構造が得られる
。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明にかかるＤＯＨＣエンジンのカムシャフト
支持構造の実施例を示し、第１図はり。ＨＣエンジンの平面図、第２図はシリンダヘッドの平面
図、第３図はカムキャリアの下面図、第４図は第２図の
ＩＶ−ＩＶ線矢視切断拡大図、第５図は第２図のＶ−Ｖ
線矢視切断拡大図である。Ａ・・・ＤＯＨＣエンジン、１・・・シリンダヘッド、
２・・・カムキャリア、３，４・・・カムシャフト、９
・・・点火プラグのボス部、１０．１１・・・軸受は部
、１８・・・吸気弁、１９・・・排気弁、２７・・・剛
体部。＠４図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）吸・排気弁の開閉を行う一対のカムシャフトが、
シリンダヘッドの上面に接合されるカムキャリアに一体
形成した軸受け部に支持されているＤＯＨＣエンジンに
おいて、上記カムキャリアの中央部に、該カムキャリア
に設けられる点火プラグのボス部をカムシャフト軸方向
に連結する剛体部を設けると共に、吸気弁側カムシャフ
トの軸受け部と排気弁側カムシャフトの軸受け部とを、
剛体部とカムキャリアの両側部とを連結するように、か
つ両軸受け部を互いにカムシャフト軸方向に位置をずら
して設けたことを特徴とするＤＯＨＣエンジンのカムシ
ャフト支持構造。