JPH0744727Y2

JPH0744727Y2 - 内燃機関のカム軸軸受構造

Info

Publication number: JPH0744727Y2
Application number: JP1988079599U
Authority: JP
Inventors: 敏之高田; 寿義柴田
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1988-06-16
Filing date: 1988-06-16
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2003-06-16
Also published as: JPH021409U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は圧送式潤滑装置を備えた内燃機関におけるカム
軸の軸受部へのオイルの圧送構造に関する。

〔従来の技術〕

４サイクル内燃機関では、クランクケース内またはロッ
カーアーム室内に軸支されたカム軸をクランクシャフト
の２分の１の速度で駆動し、該カム軸に設けたカムで吸
排気弁の開閉タイミングを制御している。

カム軸は、オーバーヘッドバルブ（OHV）式またはサイ
ドバルブ（SV）式の機関ではクランクシャフトとの間の
ギヤ噛合いにより駆動され、オーバーヘッドカムシャフ
ト（OHC）式の機関ではクランクシャフトとの間に張設
されたチェーン伝動機構等により回転駆動される。

この場合、前記カム軸は一般に鋳鉄または鋼で作られ、
これを軸支する方のクランクケースまたはシリンダヘッ
ド等は軽量化および放熱性を考慮して一般にアルミ合金
で作られる。

また、内燃機関にあっては、一般に、クランクケースの
底部（オイルパンなど）に溜められたオイルをポンプで
クランクシャフトやカム軸の軸受部等へ供給する圧送式
潤滑装置が設けられている。

前記ポンプは前記カム軸あるいはクランクシャフトなど
の回転を利用して駆動される。

この種のカム軸の軸受構造を示す先行文献には例えば実
公昭57−52323号公報がある。

〔考案が解決しようとする技術課題〕

この種のカム軸軸受構造にあっては、前述のごとく、カ
ム軸を鋳鉄または鋼で作り、軸受するクランクケース等
はアルミ合金で作られるので、機関運転中に温度が上昇
すると両材料の線膨張係数の差によりカム軸の軸方向遊
び（クリアランス）が多くなり、カム軸の軸方向移動が
増加して軸受部から異音（打音）が発生することがあ
る。

この異音発生は、ギヤ音低減のためにクランクギヤおよ
びカムギヤをヘリカルギヤにする場合、回転時にスラス
トが作用してさらに大きくなる傾向がある。

また、従来の異音対策として厚さの異なるシムを準備し
ておき、カム軸のスラスト受圧面に挿入しているが、こ
れでは、機関ごとに選択嵌合が必要であり組立て工数が
多大である。

さらに、シムの挿入は常温時に行うので、機関運転で高
温になると線膨張の差からやはり軸方向遊びが生じ、余
り効果を期待することはできない。

本考案は上記従来技術の課題に鑑みてなされたものであ
り、本考案の目的は、圧送式潤滑装置を備えた内燃機関
において、カム軸の軸方向クリアランスに起因する打音
（異音）を防止し得るカム軸軸受構造を提供することで
ある。

〔課題解決のための手段〕

本考案は、カム軸で駆動されるオイルポンプによりオイ
ルを摺動部等の要潤滑部へ圧送する圧送式潤滑装置を備
えた内燃機関のカム軸軸受構造において、クランクケー
スに形成された軸受部によってカム軸の両端が回転自在
に軸支され、該カム軸の両端部に前記クランクケースの
各軸受部の端面と対面するスラスト受け面が形成され、
各スラスト受け面にカム軸と同心のリング状のオイルだ
まりと該オイルだまりに連通するオイル連通用凹部が形
成され、前記各軸受部の端面に、前記カム軸の回転に伴
って前記オイル連通用凹部と間欠的に連通し、かつ一部
が常時クランクケース内に開放するオイル排出用凹部が
形成され、内燃機関の運転に同期して、前記オイルポン
プからの加圧オイルを前記各スラスト受け面のオイルだ
まりへ供給することにより前記カム軸にスラストを付与
し、該オイルだまり内の加圧オイルを前記オイル連通用
凹部および前記オイル排出用凹部を通して間欠的に排出
しオイルパンへ戻す構成とすることにより、上記目的を
達成するものである。

〔作用〕

カム軸のスラスト受け面にオイルだまりを形成し、カム
軸軸受部へ圧送されてくるオイルを前記オイルだまり内
へ導入するので、カム軸に油圧によるスラストを付与す
ることができる。

カム軸の両端軸受部で前記油圧によるスラストを付与す
れば、スラスト受け面がオイルで浮動支持され、軸方向
遊びが無くなり、異音発生が防止される。

さらに、オイルだまり内の加圧オイルをオイル連通用凹
部およびオイル排出用凹部を通して間欠的に排出するの
で、この間欠的な（連続的でない）排出による畜圧効果
によってオイルだまり内の油圧が高い値に維持され、打
音防止効果がさらに向上する。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本考案を具体的に説明する。

第４図は本考案によるカム軸軸受構造を実施した内燃機
関の要部を示す縦断面図である。

第４図において、クランクケース１内にはクランクシャ
フト２およびガム軸３が所定の軸間距離をもって回転自
在に軸支されている。図示の内燃機関は竪軸型の場合を
示す、クランクシャフト２の下端突出部が出力軸になっ
ている。

前記カム軸３はクランクギヤ４およびカムギヤ５の噛み
合いによりクランクシャフト２の２分の１の速度で回転
駆動される。該カム軸３には不図示のタペットおよびプ
ッシュロッドを介して吸排気弁（不図示）を開閉させる
ためのカム６、７が一体に形成されている。

前記クランクシャフト２は上側ジャーナル部31ではボー
ルベアリング８を介して軸支され、下側ジャーナル部32
ではクランクケース１に形成された軸受孔により軸支さ
れている。

このクランクシャフト２のクランクピン９にはコネクテ
ィングロッド10の大端部が軸支されている。

図示の内燃機関には、カム軸３で駆動されるオイルポン
プ11によって、クランクケース１の底部（オイルパン）
17に溜められたオイル12を摺動部等の要潤滑部へ圧送す
る圧送式潤滑装置が設けられている。

前記オイルポンプ11は例えばトロコイドポンプであり、
クランクケース１の壁部を利用して構成されている。す
なわち、クランクケース１に形成されたポンプ室13内に
ポンプエレメント14を収納し、該ポンプエレメントのシ
ャフト部15をカム軸３の端面に回転力伝達可能に係合さ
せ、ポンプカバー16でポンプ室13を密閉する構造になっ
ている。

第１図はカム軸３の軸受構造を示す縦断面図である。

第１図および第４図において、カム軸３は両端部（軸端
部）18、19をクランクケース１の壁部に形成した軸受部
（軸受孔）21、22に嵌合して回転自在に軸支されてい
る。

また、カム軸３の両端部には、クランクケース１の軸受
部21、22の端面に当接（または対面）するスラスト受け
面23、24が形成され、カム軸３の軸方向移動を規制し得
るようになっている。図示の例では、上端側のスラスト
受け面23はフランジ25の端面で形成され、下端側のスラ
スト受け面24はカムギヤ５のボス部26の端面を利用して
形成されている。

次に圧送式潤滑装置について説明する。

内燃機関が運転されると、カム軸３の回転によってオイ
ルポンプ11が駆動され、クランクケース１の底部（オイ
ルパン）17に溜められたオイル12がポンプ11によって第
４図中矢印で示すような経路で圧送される。

すなわち、ポンプ11が駆動されると、オイルパン17内の
オイル12が配管27を通して吸引され、該ポンプ11の吐出
口28から圧送される。

吐出口28からのオイルの一部は、孔29を通してクランク
シャフト２のジャーナル部（下側）32の軸受面へ導入さ
れ、次いでクランクシャフト２内に形成された通孔33を
通してクランクピン９の内部へ送り込まれ、そのうちの
一部は半径方向オイル孔34からクランクピン９の外周面
へ供給され、コンロッド10の大端軸受部を潤滑した後オ
イルパン17へ戻される。

残りのオイルはクランクシャフト２内の通孔36を通して
上側のジャーナル部31のベアリング８へ供給され、該ベ
アリング８を潤滑した後オイルパン17へ戻される。

第１図は本考案による内燃機関のカム軸軸受構造の一実
施例の縦断面図であり、第２図は第１図中の矢視線II−
IIから見た断面図であり、第３図は第１図中の矢視線II
I−IIIから見た断面図である。

第１図〜第３図において、前記オイル吐出口28からのオ
イルの一部は、カム軸３の中心を貫通して形成されたオ
イル孔35内へ圧送され、該カム軸３の上端側の軸受部21
内へ送り込まれる。

さらに、前記オイル吐出口28からのオイルの一部（残
り）はカム軸３の下端側の軸受部22内へ送り込まれる。

第２図および第３図において、カム軸３の上下のスラス
ト受け面23、24には該カム軸と同心のリング状のオイル
だまり37、38が形成され、該オイルだまり37、38内へ前
述の潤滑用のオイル12を圧送することにより、該カム軸
３に上下からスラストを付与するように構成されてい
る。

すなわち、カム軸３の上端部においては、カム軸３内の
オイル孔35内へ圧送されたオイルが軸端面から軸受部
（孔）21内へ送り込まれ、さらに、軸受面に軸方向に形
成されたオイル導入溝39を通して前記スラスト受け面23
のオイルだまり37へ圧送される。

一方、カム軸３の下端部においては、オイル吐出口28か
らのオイルが軸受部（孔）22の軸受面に軸方向に形成さ
れたオイル導入溝41を通して前記スラスト受け面24のオ
イルだまり38へ圧送される。

第２図および第３図に示すごとく、前記オイルだまり3
7、38はリング状の溝穴で形成されており、各オイルだ
まり37、38のそれぞれの円周上の一部に連通用凹部45が
形成されている。

また、静止側（クランクケース側）の上下の軸受部21、
22のそれぞれの端面には、オイル排出用の凹部44が形成
されている。

すなわち、第１図〜第３図に示すカム軸軸受構造におい
ては、クランクケース１に形成された軸受部21、22によ
ってカム軸３の両軸端部18、19が回転自在に軸支され、
該カム軸３の両端部に前記クランクケース１の各軸受部
21、22の端面と対面するスラスト受け面23、24が形成さ
れ、各スラスト受け面23、24にカム軸３と同心のリング
状のオイルだまり37、38と該オイルだまりに連通するオ
イル連通用凹部45、45が形成され、前記各軸受部21、22
の端面に、前記カム軸３の回転に伴って前記各オイル連
通用凹部45、45と間欠的に連通しかつ一部が常時クラン
クケース１内に開放するオイル排出用凹部44、44が形成
され、内燃機関の運転に同期して、前記オイルポンプ11
からの加圧オイルを前記各スラスト受け面23、24のオイ
ルだまり37、38へ供給することにより前記カム軸３にス
ラストを付与し、該オイルだまり37、38内の加圧オイル
を前記オイル連通用凹部45、45および前記オイル排出用
凹部44、44を通して間欠的に排出しオイルパン17へ戻す
ように構成されている。

また、カム軸３の上下の軸受部21、22では、オイルがオ
イル導入溝39、41を有する軸受面を通過する間に軸端部
18、19の周面（ラジアル面）が潤滑される。

そして、これらのオイル導入溝39、41を通してスラスト
受け面23、24のオイルだまり37、38に圧送されたオイル
によってカム軸３に前述のスラストが付与される。

この場合、各オイルだまり37、38とそれらのオイル出口
（静止側のオイル排出用凹部）44、44は該オイルだまり
37、38の円周上の一部（図示の例では１箇所）に設けら
れた連通用凹部45、45を介してのみ間欠的に連通するの
で、各オイルだまり37、38内へ圧送されたオイルは間欠
的（連続的ではなく）にしか排出（吐出）されないこと
になる。

このような間欠的吐出方式を採用することにより、オイ
ルだまり37、38内の圧力を蓄圧効果によって増大させる
ことができ、したがって、その分、カム軸３の両側に作
用するスラストを増大させることができ、軸方向クリア
ランスに起因する異音（打音）の防止効果を向上させる
ことができる。

第５図は間欠的排出によるオイルだまり内の油圧の状態
を連続的排出の場合と比較して例示するグラフである。

第５図において、横軸に時間Ｔを、縦軸にオイルだまり
内油圧Ｐを取り、オイルポンプ11の締切圧P_mを一点鎖線
Ａで示し、連続的排出の場合のオイルだまり内油圧P₀を
鎖線Ｃで示すと、間欠的排出によるオイルだまり内の油
圧は実線Ｂで示すような特性になる。ここで、ｅは排出
期間を示す。

第５図のグラフからも明らかなように、間欠的排出の場
合の油圧Ｐは、平均的油圧の値が連続的排出の場合より
大幅に高くなる。そして、この間欠的排出の場合の油圧
Ｐの値は、内燃機関の回転数、オイル排出用凹部44の広
さや数、オイル粘度などによって変化する。

以上説明した実施例によれば、カム軸３の両端部のスラ
スト受け面23、24にオイルだまり37、38を形成してお
き、既存の圧送式潤滑装置を利用して該オイルだまり3
7、38内へオイルを圧送し、各オイルだまり37、38内へ
圧送された加圧オイルはカム軸３の回転を利用して間欠
的にクランクケース１内へ排出するように構成したの
で、次のような効果が得られる。

ｉ）カム軸３の両端部のスラスト受け面23、24を圧送オ
イルによって浮動（フロート）状態に保持することがで
きるので、該カム軸３の軸方向クリアランスに起因する
異音（打音）を防止することができる。

ii）スラスト受け面23、24を浮動保持する上記圧送オイ
ルは周期的に限られたタイミングでのみ連通する出口4
4、44から排出されるので、連続的に連通した出口から
排出する場合に比べ、上記スラスト受け面23、24に作用
する加圧オイルの圧力を高く保持することができ、その
分、カム軸３の軸方向クリアランスに起因する異音（打
音）を効果的に低減することができる。

iii）カム軸軸受構造におけるスラスト受け部の摺動摩
擦を無くすことができる。

iv）既存の圧送式潤滑装置を利用し圧送オイルでスラス
トを付与するので、簡単かつ安価な構成で所期の目的を
達成することができる。

なお、図示の実施例では、各オイルだまり37、38内への
加圧オイルの供給を軸受部21、22の軸受面に形成したオ
イル導入溝39、41によって行うように構成したが、これ
に代えて、カム軸３自体にオイル孔35から各オイルだま
り37、38へ通じる加圧オイル導入用の供給孔を形成して
もよい。

また、オイル排出用凹部44およびオイル連通用凹部45の
大きさや数は、オイルだまり37、38内に保持される圧力
を考慮して適宜選定できるものである。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかなごとく、本考案によれば、カム
軸で駆動されるオイルポンプによりオイルを摺動部等の
要潤滑部へ圧送する圧送式潤滑装置を備えた内燃機関の
カム軸軸受構造において、クランクケースに形成された
軸受部によってカム軸の両端が回転自在に軸支され、該
カム軸の両端部に前記クランクケースの各軸受部の端面
と対面するスラスト受け面が形成され、各スラスト受け
面にカム軸と同心のリング状のオイルだまりと該オイル
だまりに連通するオイル連通用凹部が形成され、前記各
軸受部の端面に、前記カム軸の回転に伴って前記オイル
連通用凹部と間欠的に連通し、かつ一部が常時クランク
ケース内に開放するオイル排出用凹部が形成され、内燃
機関の運転に同期して、前記オイルポンプからの加圧オ
イルを前記各スラスト受け面のオイルだまりへ供給する
ことにより前記カム軸にスラストを付与し、該オイルだ
まり内の加圧オイルを前記オイル連通用凹部および前記
オイル排出用凹部を通して間欠的に排出しオイルパンへ
戻す構成としたので、簡単な構造で、潤滑用の圧送オイ
ルを利用してカム軸のスラスト受け面を浮動状態にする
ことができ、それによって、軸方向クリアランスに起因
する打音を防止することができ、しかも、前記オイルだ
まり内の加圧オイルが間欠的に排出されることから、畜
圧効果を利用して該オイルだまり内の油圧を増大させて
その分カム軸に作用するスラストを増大させることがで
き、一層効果的に打音を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による内燃機関のカム軸軸受構造の一実
施例の縦断面図、第２図は第１図中の矢視線II−IIから
見た断面図、第３図は第１図中の矢視線III−IIIから見
た断面図、第４図は本考案によるカム軸軸受構造を備え
た内燃機関の要部の縦断面図、第５図は間欠的排出によ
るオイルだまり内の油圧の状態を例示するグラフであ
る。１……クランクケース、２……クランクシャフト、３…
…カム軸、11……オイルポンプ、12……オイル、18、19
……カム軸の軸端部、21、22……軸受部、23、24……ス
ラスト受け面、35……オイル孔、37、38……オイルだま
り、39、42……オイル導入溝、44……オイル排出用凹
部、45……オイル連通用凹部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】カム軸で駆動されるオイルポンプによりオ
イルを摺動部等の要潤滑部へ圧送する圧送式潤滑装置を
備えた内燃機関のカム軸軸受構造において、クランクケースに形成された軸受部によってカム軸の両
端が回転自在に軸支され、該カム軸の両端部に前記クラ
ンクケースの各軸受部の端面と対面するスラスト受け面
が形成され、各スラスト受け面にカム軸と同心のリング
状のオイルだまりと該オイルだまりに連通するオイル連
通用凹部が形成され、前記各軸受部の端面に、前記カム
軸の回転に伴って前記オイル連通用凹部と間欠的に連通
し、かつ一部が常時クランクケース内に開放するオイル
排出用凹部が形成され、内燃機関の運転に同期して、前記オイルポンプからの加
圧オイルを前記各スラスト受け面のオイルだまりへ供給
することにより前記カム軸にスラストを付与し、該オイ
ルだまり内の加圧オイルを前記オイル連通用凹部および
前記オイル排出用凹部を通して間欠的に排出しオイルパ
ンへ戻すことを特徴とする内燃機関のカム軸軸受構造。