JPH0627763Y2

JPH0627763Y2 - 内燃機関の動弁装置

Info

Publication number: JPH0627763Y2
Application number: JP1988018522U
Authority: JP
Inventors: 実今城; 統敏半田
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1988-02-15
Filing date: 1988-02-15
Publication date: 1994-07-27
Anticipated expiration: 2003-02-15
Also published as: JPH01124005U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野この考案は、内燃機関の動弁装置、特にそのカムシャフ
トの軸受構造の改良に関する。

従来の技術内燃機関の動弁装置としては、カムシャフトが直接に吸
排気弁を押圧して開閉駆動する形式のものや、ロッカア
ーム，スイングアーム等を介して開閉駆動する形式のも
のがある。そして、上記カムシャフトは、その複数のジ
ャーナル部がシリンダヘッドに設けた軸受部に嵌合して
回転自在に支持されている。

第４図は、従来におけるカムシャフト１の軸受構造の一
例を示している（例えば実開昭５５−９２００５号公報
等）。これは、シリンダヘッド２に隔壁状の軸受部３を
複数設けるとともに、この隔壁状の軸受部３に真円形の
軸受面４を貫通形成し、ここにカムシャフト１のジャー
ナル部５をそれぞれ嵌合支持させた構成となっている。
つまり、この例では、カムシャフト１のジャーナル部５
はカム部６を包含するようにかなり大径に設定されてお
り、カムシャフト１をシリンダヘッド２一端から挿入し
て組み付けるようになっている。尚、図中７はロッカシ
ャフト、８はその固定用ボルトである。ここで上記軸受
面４の直径Ｄは、第５図に示すように、ジャーナル部５
の直径ｄよりも僅かに大きく、両者間に油膜形成のため
のオイルクリアランスＣが適宜に確保されている。そし
て、例えば、４気筒機関用のカムシャフト１では、通常
５個のジャーナル部５を有し、シリンダヘッド２側の５
個の軸受部３によってそれぞれ支持されているが、これ
らの軸受面４の中心は、当然のことながら総て一致した
位置つまり同一線上にある。

また第６図は、従来におけるカムシャフト１の軸受構造
の他の例を示している（実開昭６０−１６７１０３号公
報等）。これは、シリンダヘッド２の軸受部３を、カム
シャフト１の軸心を通る面に沿って上下二分割に分割形
成した例で、軸受部３の上半部を形成するカムブラケッ
ト９を一対のボルト１０にてシリンダヘッド２に固定
し、該カムブラケット９とシリンダヘッド２とで形成さ
れる軸受面４で、カムシャフト１のジャーナル部５を支
持した構成となっている。この構成では、上記ジャーナ
ル部５を比較的小径にすることができる。そして、この
場合でも、複数の軸受面４は、その中心が総て一致した
位置となるように形成されている。

なお、良好な油膜潤滑を行うためには、軸受嵌合部のス
キマ比ｓ（ｓ＝Ｃ／ｄ）をある一定範囲に保つ必要があ
るので、ジャーナル部５の直径ｄが大となる前者の形式
では、必要なオイルクリアランスＣが後者の形式よりも
大きくなる。

考案が解決しようとする課題ところで、上記のような内燃機関の動弁装置にあって
は、いずれかの気筒のカムがリフトして吸排気弁が開弁
した際に、カムシャフト１には逆にバルブスプリング反
力が作用し、またカムリフトが終了すると、それまでカ
ムシャフト１に作用していたバルブスプリング反力が失
われる。そのため、上記のように軸受面４とジャーナル
部５との間にオイルクリアランスＣがかなり大きく存在
していると、カムシャフト１が各部でかなり大きく変位
することになり、カムの実質的なリフト量つまり吸排気
弁のリフト特性が非常に不正確となる。この結果、多気
筒内燃機関では、吸排気弁の開閉時期が気筒毎に異なっ
てしまい、アイドル運転の安定性が損なわれるという不
具合があった。

一方、アイドル時の安定性を重視して、上記オイルクリ
アランスＣを極端に小さく設定したとすると、そのスキ
マ比ｓが不十分となり、潤滑不良による焼き付き等が生
じてしまう。

すなわち、上記従来の構成では、良好な潤滑性とアイド
ル安定性との両立を図ることができない。特に、前者の
ようにジャーナル部５の直径ｄが大きなものでは、上記
の不具合が一層著しいものとなる。

課題を解決するための手段上記の課題を解決するために、請求項１の考案では、バ
ルブスプリングにより閉方向に付勢された弁を直接もし
くは間接に開閉駆動するカムシャフトの複数のジャーナ
ル部が、シリンダヘッドの真円形をなす複数の軸受部に
それぞれ支持されるとともに、該カムシャフトの一端部
に、タイミングベルトが巻き掛けられるベルトプーリを
備えてなる内燃機関の動弁装置において、複数の軸受部
の中で上記カムシャフトの他端部を支持する隣接した一
対の軸受部について、一方の軸受部の真円形軸受面の中
心を、他方の軸受部の真円形軸受面の中心に対し、カム
シャフトが受けるバルブスプリング反力の作用方向に略
沿った方向に、オイルクリアランスの範囲内で相対的に
偏心させたことを特徴としている。

また請求項２の考案では、バルブスプリングにより閉方
向に付勢された弁を直接もしくは間接に開閉駆動するカ
ムシャフトの複数のジャーナル部が、シリンダヘッドの
真円形をなす複数の軸受部にそれぞれ支持されてなる内
燃機関の動弁装置において、複数の軸受部の中で、隣接
した一対の軸受部について、一方の軸受部の真円形軸受
面の中心を、他方の軸受部の真円形軸受面の中心に対
し、カムシャフトが受けるバルブスプリング反力の作用
方向に略沿った方向に、オイルクリアランスの範囲内で
相対的に偏心させるとともに、他の隣接した一対の軸受
部について、同じく一方の軸受部の真円形軸受面の中心
を、他方の軸受部の真円形軸受面の中心に対し、カムシ
ャフトが受けるバルブスプリング反力の作用方向に略沿
った方向に、オイルクリアランスの範囲内で相対的に偏
心させたことを特徴としている。

作用上記のように、隣接した一対の軸受部の軸受面の中心を
相対的に偏心させると、その偏心方向つまりバルブスプ
リング反力の作用方向についてのカムシャフトの変位可
能量が、各軸受部の最大オイルクリアランスつまりＤ−
ｄ（Ｄは軸受面の直径、ｄはジャーナル部の直径）より
も、その偏心量だけ小さくなる。そのためカムリフトに
伴うカムシャフトの変位は小さくなる。

一方、この偏心方向と直交する方向については、軸受面
の直径Ｄとジャーナル部の直径ｄとから定まるオイルク
リアランスがそのまま与えられるので、ここから全周に
亙って潤滑油が供給され、良好な潤滑性能を維持でき
る。

特に、請求項１の構成では、カムシャフトの一端部がタ
イミングベルトの張力により常時下方へ引っ張られてい
るため、該一端部側のカムリフトに伴う変位はそもそも
比較的小さい。そして、カムシャフトの他端部において
は、一対の軸受面の偏心により変位可能量が小さくな
る。そのため、カムシャフトの両端の２箇所で軸直角方
向の変位が規制され、各気筒の吸排気弁のリフト特性が
安定化する。

また請求項２の構成では、カムシャフトの２点におい
て、一対の軸受面の偏心により変位可能量が小さくな
る。そのため、タイミングベルトの張力に依存せずにカ
ムシャフト各部で軸直角方向の変位が規制される。

実施例以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、一例として４気筒機関におけるカムシャフト
１の軸受構造を示したもので、シリンダヘッド２側に５
個の軸受部３ａ〜３ｅが設けられており、かつそれぞれ
に真円形の軸受面４ａ〜４ｅが形成されている。この５
個の軸受部３の中で、＃１〜＃４の４個の軸受部３ａ〜
３ｄについては、その真円形軸受面４ａ〜４ｄの中心Ｏ
_１が総て一致している。そして、機関の最後部（クラン
クプーリと反対側）に位置する＃５の軸受部３ｅについ
ては、その軸受面４ｅの中心Ｏ_２が上記Ｏ_１に対し微小
量ｌだけ偏心している。つまり、カムシャフト１の後端
部を支持する隣接した一対の軸受部３ｄ，３ｅの軸受面
４ｄ，４ｅの中心が相対的に偏心している。ここで、そ
の偏心方向は、カムシャフト１が受けるバルブスプリン
グ反力の作用方向（通常は略シリンダ軸方向となる）に
略沿っており、詳しくはＯ_１よりもＯ_２が上方に位置し
ている。また、図示していないが、カムシャフト１の前
端部（＃１軸受部３ａ側）には、ベルトプーリに巻き掛
けられたタイミングベルトの張力が作用し、カムシャフ
ト１を常時下方つまりバルブスプリング反力の作用方向
に略沿って引っ張っている。尚、上記の偏心量ｌは、カ
ムシャフトに曲げ力が作用しない程度、例えば通常の半
径方向のオイルクリアランスが１００μｍ前後であるの
でこれよりも小さな８０μｍ程度に設定すれば良い。

上記構成によれば、第２図に示すように、＃５軸受部３
ｅではジャーナル部５が軸受面４ｅの下部に近接した状
態となり、かつこれに隣接する＃４軸受部３ｄではジャ
ーナル部５が逆に軸受面４ｄの上部に近接した状態とな
る。従って、カムシャフト１の上下方向の変位可能量
は、それぞれで規制され、非常に小さな値となる。具体
的には、従来の構成では、変位可能な最大クリアランス
はＤ−ｄとなるが、上記のようにｌだけ偏心させると、
その偏心方向での変位可能量はこれよりもｌだけ小さく
なる。つまり、カムシャフト１後端部での軸直角方向の
動きを効果的に抑制できる。そして、カムシャフト１前
端部では、タイミングベルトの張力によりカムシャフト
１の軸直角方向の動きが抑制されるので、カムシャフト
１の２点でカムシャフト１全体の変位を規制できる。

従って、吸排気弁の開閉に伴うカムシャフト１各部の変
位を小さく抑制でき、各気筒の吸排気弁のリフト特性を
正確に維持できる。ひいては、バルブオーバラップ量を
均一化して機関アイドル時の安定性が向上する。

一方、上記の偏心方向と直交する方向のオイルクリアラ
ンスについては、＃４軸受部３ｄや＃５軸受部３ｅも他
の＃１〜＃３軸受部３ａ〜３ｃと全く同様であり、半径
クリアランスとして（Ｄ−ｄ）／２だけ確保することが
できる。従って、十分な油膜潤滑が行える。また偏心の
結果クリアランスが狭められる部分についても、カムシ
ャフト１の回転に伴いいわゆるクサビ効果によって潤滑
油が供給されるので、潤滑不良を生じることはない。

尚、上記のように一部の軸受面４を偏心させた場合で
も、カムシャフト１自体は残されたクリアランスによっ
て略真直な状態を保ちながら回転するので、曲げの繰り
返しによるカムシャフト１の破損を生じることはない。

次に第３図に示す実施例は、請求項２に対応するもの
で、＃１軸受部３ａの軸受面４ａの中心Ｏ_１に対し、＃
２軸受部３ｂおよび＃４軸受部３ｄの軸受面４ｂ，４ｄ
のＯ_２をｌ_１だけ下方に偏心させるとともに、＃３軸受
部３ｃおよび＃５軸受部３ｅの軸受面４ｃ，４ｅの中心
Ｏ_３をｌ_２だけ上方に偏心させた構成となっている。つ
まり各軸受面４が交互に上下に偏心している。この構成
によれば、各気筒位置のそれぞれで隣接する一対の軸受
部３ａ〜３ｅの軸受面４ａ〜４ｅが相対的に偏心した状
態となることから、各気筒位置のそれぞれでカムシャフ
ト１の変位量が小さく規制されることになり、バルブオ
ーバラップ量を一層均一化させることができる。特に、
カムシャフト１の軸直角方向の動きを複数箇所で抑制で
きるため、前述した実施例のように必ずしもタイミング
ベルトの張力に依存せずに、カムシャフト１全体につい
てカムリフト時の変位を小さくできる。上記偏心量
ｌ_１，ｌ_２は、例えば各々３０μｍ程度に設定すれば良
い。

尚、この考案は、第４図に示したように隔壁状の真円形
軸受部３を有する場合であっても、第６図に示したよう
に二分割された真円形軸受部３を有する場合であって
も、同様に適用できる。

考案の効果以上の説明で明らかなように、この考案に係る内燃機関
の動弁装置においては、カムシャフトが受けるバルブス
プリング反力の作用方向に略沿った方向の変位可能な量
が、軸受面中心の偏心によって小さく規制されるので、
弁の開閉に伴うカムシャフトの変位を小さく抑制でき
る。特に、カムシャフトを少なくとも前後２点で規制で
き、カムシャフト全体の動きを効果的に抑制できる。そ
のため、弁のリフト特性，開閉時期を正確に確保するこ
とができ、多気筒内燃機関におけるアイドル安定性の向
上が図れる。また、それぞれの軸受部の個々には十分な
大きさのオイルクリアランスが確保されるので、良好な
潤滑性能を維持することができる。

また、各軸受面そのものは単純な真円形をなし、その中
心位置を偏心させているに過ぎないので、加工の複雑化
を招くことはない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係る動弁装置の要部を示す断面図、
第２図はカムシャフトを支持している状態での説明図、
第３図はこの考案の異なる実施例を示す断面図、第４図
は従来における動弁装置の一例を示す断面図、第５図は
その軸受部分のみの拡大断面図、第６図は従来における
動弁装置の異なる例を示す断面図である。１……カムシャフト、３，３ａ〜３ｅ……軸受部、４，
４ａ〜４ｅ……軸受面、５……ジャーナル部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】バルブスプリングにより閉方向に付勢され
た弁を直接もしくは間接に開閉駆動するカムシャフトの
複数のジャーナル部が、シリンダヘッドの真円形をなす
複数の軸受部にそれぞれ支持されるとともに、該カムシ
ャフトの一端部に、タイミングベルトが巻き掛けられる
ベルトプーリを備えてなる内燃機関の動弁装置におい
て、複数の軸受部の中で上記カムシャフトの他端部を支持す
る隣接した一対の軸受部について、一方の軸受部の真円
形軸受面の中心を、他方の軸受部の真円形軸受面の中心
に対し、カムシャフトが受けるバルブスプリング反力の
作用方向に略沿った方向に、オイルクリアランスの範囲
内で相対的に偏心させたことを特徴とする内燃機関の動
弁装置。
【請求項２】バルブスプリングにより閉方向に付勢され
た弁を直接もしくは間接に開閉駆動するカムシャフトの
複数のジャーナル部が、シリンダヘッドの真円形をなす
複数の軸受部にそれぞれ支持されてなる内燃機関の動弁
装置において、複数の軸受部の中で、隣接した一対の軸受部について、
一方の軸受部の真円形軸受面の中心を、他方の軸受部の
真円形軸受面の中心に対し、カムシャフトが受けるバル
ブスプリング反力の作用方向に略沿った方向に、オイル
クリアランスの範囲内で相対的に偏心させるとともに、他の隣接した一対の軸受部について、同じく一方の軸受
部の真円形軸受面の中心を、他方の軸受部の真円形軸受
面の中心に対し、カムシャフトが受けるバルブスプリン
グ反力の作用方向に略沿った方向に、オイルクリアラン
スの範囲内で相対的に偏心させたことを特徴とする内燃
機関の動弁装置。