JPH10299426A - エンジンのカムキャップ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンのカムキャップ構造において、カム
シャフトの回転方向の位置決めを容易としてこのカムシ
ャフトへの取付部材の組付作業性の向上を図る。 【解決手段】 シリンダヘッド３３の上方に固定される
カムキャッププレート３４の側壁８６と中央フランジ部
８７とに、カムシャフト３５の軸線方向に所定幅を有し
てカムシャフト３５側に開口する凹部８１，８２を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのカムシ
ャフト軸受の一部を構成するエンジンのカムキャップ構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の内燃エンジン（エンジン）
は、一般的に、シリンダヘッドの両側に燃焼室に連通す
る吸気ポート及び排気ポートが設けられ、吸気ポート及
び排気ポートにそれぞれ吸気バルブ及び排気バルブが設
けられている。従って、エンジンの駆動時に、吸気バル
ブ及び排気バルブが上下動することにより、吸気ポート
及び排気ポートが燃焼室に対して開閉されるようになっ
ている。そして、吸気バルブ及び排気バルブの駆動によ
って吸気ポートから燃焼室内への混合気の吸入と燃焼室
から排気ポートへの燃焼ガスの排出が行われる。

【０００３】この吸気バルブ及び排気バルブは、吸気弁
用カムシャフトと排気弁用カムシャフトとによって駆動
されるようになっている。図５に一般的なＤＯＨＣエン
ジンの概略構造を表す断面を示してある。

【０００４】図５に示すように、シリンダヘッド１の両
側には燃焼室２に連通する吸気ポート３及び排気ポート
４が設けられ、この吸気ポート３及び排気ポート４と燃
焼室２との連通部には吸気バルブ５及び排気バルブ６の
先端が臨んでいる。従って、この吸気バルブ５及び排気
バルブ６が上下に駆動することにより、燃焼室２と吸気
ポート３及び排気ポート４とが開閉されるようになって
いる。

【０００５】シリンダヘッド１の上部にはカム室２０が
設けられており、このカム室２０には互いに平行をなす
吸気弁用カムシャフト７と排気弁用カムシャフト８が配
設され、それぞれ各気筒毎に所定のリフト量をもつ吸気
カム９と排気カム１０が一体に形成されている。この吸
気弁用カムシャフト７と排気弁用カムシャフト８はそれ
ぞれ複数のカムキャップ１１によって各カム室２０内に
回転自在に支持されている。

【０００６】また、シリンダヘッド１にはロッカアーム
１２，１３が装着され、ロッカアーム１２，１３は吸気
カム９及び排気カム１０によってラッシュアジャスタ１
４，１５を支点にして揺動する。そして、各ロッカアー
ム１２，１３の先端は吸気バルブ５及び排気バルブ６の
上端に当接し、ロッカアーム１２，１３が揺動すること
によって吸気バルブ５及び排気バルブ６を上下に駆動す
ることができる。なお、図中の符号で１６は点火プラグ
取付用のプラグ孔である。そして、シリンダヘッド１に
はカム室２０の上方を覆うようにロッカカバー２４が設
けられている。

【０００７】なお、吸気弁用カムシャフト７と排気弁用
カムシャフト８の一端には図示しないカムシャフトスプ
ロケットが固結され、各カムシャフトスプロケットとク
ランクシャフトスプロケットとの間にタイミングベルト
が掛け回されている。従って、クランクシャフトスプロ
ケットの回転に同期して各カムシャフトスプロケットが
回転し、吸気弁用カムシャフト７と排気弁用カムシャフ
ト８が回転駆動することができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のエンジ
ンにあっては、シリンダヘッド１の上面に形成された軸
受用の下半円部に吸気弁用カムシャフト７と排気弁用カ
ムシャフト８が載置され、この各カムシャフト７，８の
上から軸受用の上半円部が形成された複数のカムキャッ
プ１１を装着し、この各カムキャップ１１をボルトによ
ってシリンダヘッド１に固定している。従って、このシ
リンダヘッド１の下半円部とカムキャップ１１の上半円
部により、吸気弁用カムシャフト７と排気弁用カムシャ
フト８を回転自在に支持している。

【０００９】ところが、吸気弁用カムシャフト７及び排
気弁用カムシャフト８は所定の長さを有するところか
ら、この各カムシャフト７，８は長い方向の複数位置で
各カムキャップ１１によって支持されている。そのた
め、カムキャップ１１の組付性が良くないという問題が
ある。また、各カムシャフト７，８の十分な支持剛性を
確保する必要から、カムキャップ１１や固定ボルトの大
型化等が必要となってしまう。

【００１０】そこで、複数のカムキャップをビームなど
によって一体に連結して枠状に構成し、この一体型カム
キャップをシリンダヘッドの上面に固定することで、吸
気弁用カムシャフト７及び排気弁用カムシャフト８を回
転自在に支持することが考えられている。

【００１１】ところで、一般的なエンジンの組立工程で
は、シリンダヘッドがシリンダブロックに取付けられ、
シリンダヘッドと複数のカムキャップによって吸気弁用
カムシャフト及び排気弁用カムシャフトが回転自在に支
持された状態で、各カムシャフト及びクランクシャフト
の一端部にそれぞれカムシャフトスプロケット及びクラ
ンクシャフトスプロケットを固定している。カムシャフ
トの一端部にカムシャフトスプロケットを固定するに
は、カムシャフトの一端部にカムシャフトスプロケット
を嵌合し、ナットを螺合することで固定している。この
場合、図５に示すように、カムシャフト８には六角部１
７が一体形成されており、この六角部１７に工具Ｔをか
み合わせ、且つ、図示しないナットにも工具をかみ合わ
せる。そして、ナットの回り止めをした状態で、工具Ｔ
を用いてカムシャフト８を回転させることで、カムシャ
フト８のねじ部とナットを螺合させて、カムシャフト８
の一端部にカムシャフトスプロケットを結合していた。

【００１２】ところが、前述したように、カムキャップ
の組付性の向上や支持剛性を高めるために一体型カムキ
ャップを用いると、カムシャフトを回転させるための工
具の回動許容範囲が規制されてしまう。即ち、一体型カ
ムキャップには、カムシャフトを支持するための上半部
を有するキャップ部の両側に側壁が設けられており、工
具Ｔをカムシャフトには六角部にかみ合わせた状態で
は、この工具Ｔの回動方向前後にこの側壁が位置するこ
ととなる。そのため、カムシャフト８を回転させようと
すると、工具Ｔが側壁に当接してしまい、所定角度回動
することができないという問題がある。

【００１３】特に、高圧燃料を燃焼室内に直接噴射する
と共に直立した吸気ポートから燃焼室内に吸気を吸入
し、燃焼室内でこの燃料と空気とを混合して着火するよ
うにした筒内噴射型エンジンにあっては、一体型カムキ
ャップの上面にロッカカバーを取付けると共に、吸気ポ
ートを取付けている。そのため、この一体型カムキャッ
プの上面にロッカカバーの取付面と吸気ポートの取付面
を確保する必要があり、この一体型カムキャップの中央
部に所定の面積を有するフランジ部を設けている。その
ため、工具を一体型カムキャップの上方から挿入するこ
とがより一層困難となり、作業性が良くなかった。

【００１４】本発明は、このような問題を解決するもの
であって、カムシャフトの回転方向の位置決めを容易と
してこのカムシャフトへの取付部材の組付作業性の向上
を図ったエンジンのカムキャップ構造を提供することを
目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１の発明のエンジンのカムキャップ構造で
は、シリンダヘッドの上方に載置されてカムシャフト軸
受の上半部が形成された一体型カムキャップにおけるカ
ムシャフトの軸線方向の側方の縦壁に、この軸線方向に
所定幅を有してカムシャフト側に開口した凹部を設けて
いる。従って、この凹部を用いることで、一体型カムキ
ャップの内部に工具を挿入してカムシャフトの回転方向
の位置決めを行うことができ、このカムシャフトに結合
するカムシャフトスプロケットなどの取付部材を容易に
組み付けることができる。

【００１６】また、請求項２の発明のエンジンのカムキ
ャップ構造では、一体型カムキャップの縦壁がカムシャ
フトの軸線方向に沿ってほぼ同じ厚さとなっている。従
って、縦壁の強度を低下させることなく凹部を設けるこ
とができ、一体型カムキャップ及びシリンダヘッドの強
度アップが図れる。

【００１７】また、請求項３の発明のエンジンのカムキ
ャップ構造では、一体型カムキャップは、両側に一対の
側壁が設けられると共に中央にフランジ部が設けられ、
各側壁とフランジ部との間にそれぞれ吸気弁用カムシャ
フト及び排気弁用カムシャフトが位置しており、凹部を
カムシャフト側に開口して形成してある。従って、ポー
トがフランジ部に取付けられるエンジンであっても、一
体型カムキャップの内部に工具を挿入してカムシャフト
の回転方向の位置決めを行うことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１９】図１に本発明の一実施形態に係るエンジン
のカムキャップ構造を表すＶ型６気筒の筒内噴射型エン
ジンの分解斜視、図２にエンジンのシリンダヘッド部の
縦断面、図３にエンジンの内部を表すカムキャッププレ
ートの平面視、図４に工具とカムシャフトの六角部との
係合状態を表す図３のIV−IV断面を示す。

【００２０】本実施形態のエンジンは、図１に示すよう
に、片バンク側３気筒からなるＶ型６気筒ＤＯＨＣガソ
リンエンジンであって、高圧燃料を燃焼室内に直接噴射
すると共に直立した吸気ポートから燃焼室内に吸気を吸
入し、燃焼室内で燃料と空気が混合した混合気に着火す
るようにした筒内噴射型エンジンである。なお、図２乃
至図４に表した各構造は左バンクのシリンダヘッド部の
ものである。

【００２１】図１及び図２に示すように、エンジン３１
は、シリンダブロック３２に右バンク側及び左バンク側
の一対のシリンダヘッド３３がそれぞれ固定され、各シ
リンダヘッド３３にはビーム部材としてのカムキャップ
プレート３４が固定されている。各シリンダヘッド３３
には互いに平行をなす吸気弁用カムシャフト３５と排気
弁用カムシャフト３６がそれぞれ配設され、このカムキ
ャッププレート３４によって回転自在に保持されてい
る。

【００２２】吸気弁用カムシャフト３５及び排気弁用カ
ムシャフト３６の軸方向の一端にはカムスプロケット３
７，３８が固結され、クランクシャフト３９の一端には
クランクスプロケット４０が固結されている。そして、
カムスプロケット３７，３８及びクランクスプロケット
４０にはタイミングベルト４１が掛け回されている。従
って、エンジン３１が作動してクランクシャフト３９が
回転すると、クランクスプロケット４０、タイミングベ
ルト４１、カムスプロケット３７，３８を介して吸気弁
用カムシャフト３５及び排気弁用カムシャフト３６を同
期して回転することができる。なお、カムスプロケット
３７，３８、クランクスプロケット４０、タイミングベ
ルト４１はそれぞれ３分割されたタイミングベルトカバ
ー７０によって被覆され、タイミングベルトカバー７０
はカムキャッププレート３４に固定されるロッカカバー
４２の端面に密着保持される。

【００２３】カムキャッププレート３４の上面にはシー
ル部材６３を介してロッカカバー４２がフローティング
支持され、ロッカカバー４２にはブローバイガスの取出
口４３が設けれている。即ち、シリンダヘッド３３、カ
ムキャッププレート３４、ロッカカバー４２の間で形成
されるシリンダヘッド３３の上部空間がこの取出口４３
を介して吸気系に接続されて連通可能となっている。従
って、シリンダブロック３２内に漏れたブローバイガス
をシリンダヘッド３３の上部空間を経て、取出口４３か
ら吸気系に送り、新気と混合して再び燃焼室内に流入す
ることで、燃焼できるようになっている。

【００２４】また、シリンダヘッド３３に形成された燃
焼室４４には吸気ポート４５及び排気ポート４６が接続
され、吸気ポート４５及び排気ポート４６の燃焼室４４
との連通部には吸気バルブ４７及び排気バルブ４８の先
端が臨んでいる。従って、この吸気バルブ４７及び排気
バルブ４８が上下に駆動することで、燃焼室４４と吸気
ポート４５及び排気ポート４６とが開閉されるようにな
っている。この吸気ポート４５は直立してカムキャップ
プレート３４の中央部５６の吸気孔５３に開口し、排気
ポート４６はシリンダヘッド３３の側方に開口してい
る。そして、カムキャッププレート３４の中央部５６の
上面には吸気マニホールド５４のフランジ５５がガスケ
ット９１を介して剛体結合されており、この吸気マニホ
ールド５４は吸気孔５３に連通している。

【００２５】中央部５６を挟んでカムキャッププレート
３４の両側には吸気カム室４９と排気カム室５０がそれ
ぞれ独立して形成されており、この吸気カム室４９及び
排気カム室５０にはそれぞれ前述した吸気弁用カムシャ
フト３５及び排気弁用カムシャフト３６が配設されてい
る。この吸気弁用カムシャフト３５及び排気弁用カムシ
ャフト３６には、それぞれ各気筒毎に所定のリフト量を
もつ吸気カム５１と排気カム５２が一体に形成されてい
る。

【００２６】シリンダヘッド３３にはロッカアーム５
７，５８が装着され、このロッカアーム５７，５８は吸
気カム５１及び排気カム５２によってラッシュアジャス
タ５９，６０を支点にして揺動するようになっている。
そして、ロッカアーム５７，５８の先端は吸気バルブ４
７及び排気バルブ４８の上端に当接し、このロッカアー
ム５７，５８がそれぞれ揺動することにより、吸気バル
ブ４７及び排気バルブ４８を上下に駆動することができ
る。

【００２７】ここで、カムキャッププレート３４につい
て詳細に説明する。図２及び図３に示すように、カムキ
ャッププレート３４は枠状をなしてシリンダヘッド２２
上に固定されており、各カム室４９，５０にて一体に設
けられた複数のキャップ部６１が各カムシャフト３５，
３６を挟んでシリンダヘッド３３の支持部に固定される
ことで、このカムシャフト３５，３６を回転自在に支持
することができる。そして、このカムキャッププレート
３４の中央部５６には各気筒ごとに点火プラグ装着用の
プラグ装着孔６２及び一対の吸気孔５３が設けられ、前
述したように、この中央部５６に吸気マニホールド５４
が固定されることで、吸気マニホールド５４は吸気孔５
３を介して吸気ポート４５に連通されている。

【００２８】そして、このカムキャッププレート３４の
上面には、シール部材６３を介してロッカカバー４２が
フローティング支持される。即ち、エンジン３１の本体
側であるカムキャッププレート３４に対してロッカカバ
ー４２がフローティング支持されると共に、このロッカ
カバー４２の中央部を貫通して吸気マニホールド５４が
剛体結合されている。

【００２９】また、カムキャッププレート３４の吸気カ
ム室４９には、吸気弁用カムシャフト３５の軸線方向の
一側の側壁と他側に中央部５６に、その軸線方向に所定
幅を有してカムシャフト３５側に開口する凹部８１，８
２がそれぞれ設けられている。即ち、吸気弁用カムシャ
フト３５及び排気弁用カムシャフト３６にはそれぞれ２
つの六角部８３，８４が形成されており、吸気カム室４
９側の六角部８３に対応した位置に工具８５の厚さより
も若干大きな幅の凹部８１，８２が設けられている。こ
の凹部８１，８２は、図４に示すように、カムキャップ
プレート３４の吸気カム室４９内に工具８５を挿入可能
とすると共に、工具を六角部８３にかみ合わせた状態で
所定角度回動可能とするためのものである。そのため、
凹部８１はカムキャッププレート３４の側壁８６をその
部分だけ外側に膨張させることで形成しており、カムシ
ャフト３５の軸線方向に沿ってほぼ同じ厚さとなってい
る。つまり、側壁厚さを同一とすることによって側壁強
度を向上し、且つ、カムキャッププレート３４の上面を
覆うロッカカバー４２とのシール面の幅を確保できるよ
うにしている。また、凹部８２はカムキャッププレート
３４の中央部５６のフランジ部８７の下面を切欠いて形
成しており、フランジ部８７の上面の幅を狭くしない
で、ロッカカバー４２のシール部材６３のシール面と吸
気マニホールド５４のガスケット９１のシール面を確保
するようにしている。

【００３０】従って、図４(ａ)に示すように、カムキャ
ッププレート３４の凹部８１，８２によって工具８５を
カムキャッププレート３４の上方から吸気カム室４９内
に挿入することができ、容易にカムシャフト３５の六角
部８３にかみ合わせることができる。また、図３に示す
ように、カムシャフト３５の一端部にカムシャフトスプ
ロケット３７を嵌合すると共にナット８８を螺合し、こ
のナット８８を図示しない工具によって回り止めした状
態で、図４(ｂ)に示すように、六角部８３にかみ合った
工具８５を回動するとき、凹部８１，８２によって工具
８５の回動許容角度を大きく確保できる。

【００３１】このように本実施形態のエンジンのカムキ
ャップ構造にあっては、カムキャッププレート３４の吸
気カム室４９の側壁８６とフランジ部８７に凹部８１，
８２を設けたことで、工具８５をカムキャッププレート
３４の上方からこの凹部８１，８２を用いて吸気カム室
４９内に容易に挿入することができ、カムシャフト３５
の六角部８３にかみ合わせて位置決めをすることがで
き、且つ、凹部８１，８２によって工具８５の回動許容
角度が大きく確保されており、カムシャフト３５の一端
部にカムシャフトスプロケット３７が嵌合してナット８
８が螺合し、このナット８８が工具によって回り止めし
た状態で、工具８５を回動することで、カムシャフトス
プロケット３７を容易に結合することができる。

【００３２】また、本実施形態のエンジンのカムキャッ
プ構造では、凹部８１を形成してもカムキャッププレー
ト３４の側壁８６をカムシャフト３５の軸線方向に沿っ
てほぼ同じ厚さとしており、カムキャッププレート３４
の強度が低下することはないと共に、ローかカバー４２
とのシール面を確保できる。更に、凹部８２をカムキャ
ッププレート３４のフランジ部８７の下面を切欠いて形
成することで、このフランジ部８７の上面の幅が狭くな
ることはなく、ロッカカバー４２と吸気マニホールド５
４のシール面を確保できる。そして、カムキャッププレ
ート３４には、吸気弁用カムシャフト３５の六角部８３
に対応して凹部８１，８２を設けたことで、工具８５と
六角部８３とのかみ合いが容易となる。なお、吸気弁用
カムシャフト３５の六角部８３と凹部８１，８２とを工
具８５の着脱が容易であれば、カムシャフト３５の軸線
方向にずらして設けてもよい。

【００３３】なお、上述した本発明のエンジンのカムキ
ャップ構造を適用するエンジンとしては、上述した実施
形態のように、高圧燃料を燃焼室内に直接噴射し、吸気
ポートから吸入した吸気と燃焼室内で混合して混合気に
着火するようにしたＶ型６気筒ＤＯＨＣの筒内噴射型エ
ンジンに限定されず、吸気ポート及び排気ポートがシリ
ンダヘッドの側部に開口して吸気通路内に燃料を噴射す
るエンジンに適用することも可能である。また、気筒の
状態もＶ型６気筒に限定されず、直列６気筒や直列４気
筒のエンジンなど、上述した実施形態以外のエンジンに
適用することも可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項１の発明のエンジンのカムキャップ構造に
よれば、シリンダヘッドの上方に載置されてカムシャフ
ト軸受の上半部が形成された一体型カムキャップにおけ
るカムシャフトの軸線方向の側方の縦壁に、この軸線方
向に所定幅を有してカムシャフト側に開口した凹部を設
けたので、凹部を用いることで、一体型カムキャップの
内部に工具を容易に挿入してカムシャフトの回転方向の
位置決めを行うことができ、このカムシャフトに結合す
るカムシャフトスプロケットなどの取付部材を容易に短
時間で組み付けることができ、その結果、カムシャフト
への取付部材の組付作業性の向上を図ることができる。

【００３５】また、請求項２の発明のエンジンのカムキ
ャップ構造によれば、一体型カムキャップの縦壁をカム
シャフトの軸線方向に沿ってほぼ同じ厚さとしたので、
縦壁の強度を低下させることなく凹部を設けることがで
き、一体型カムキャップ及びシリンダヘッドの強度の向
上を図ることができる。

【００３６】また、請求項３の発明のエンジンのカムキ
ャップ構造によれば、一体型カムキャップの両側に一対
の側壁を設けると共に中央にフランジ部を設け、各側壁
とフランジ部との間にそれぞれ吸気弁用カムシャフト及
び排気弁用カムシャフトを位置させ、凹部をカムシャフ
ト側に開口して形成したので、ポートがフランジ部に取
付けられるようなエンジンであっても、一体型カムキャ
ップの内部に工具を容易挿入してカムシャフトの回転方
向の位置決めを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンのカムキャ
ップ構造を表すＶ型６気筒の筒内噴射型エンジンの分解
斜視図である。

【図２】エンジンのシリンダヘッド部の縦断面図であ
る。

【図３】エンジンの内部を表すカムキャッププレートの
平面図である。

【図４】工具とカムシャフトの六角部との係合状態を表
す図３のIV−IV断面図である。

【図５】一般的なＤＯＨＣエンジンの概略構造を表す断
面図である。

【符号の説明】

３１ エンジン ３３ シリンダヘッド ３４ カムキャッププレート ３５ 吸気弁用カムシャフト ３６ 排気弁用カムシャフト ４２ ロッカカバー ４９ 吸気カム室 ５０ 排気カム室 ５３ 吸気孔 ５４ 吸気マニホールド ５６ 中央部 ６１ カムキャップ部 ６２ プラグ装着孔 ６３ シール部材 ７０ タイミングベルトカバー ８１，８２ 凹部 ８３，８４ 六角部 ８５ 工具 ８６ 側壁（縦壁） ８７ フランジ部（縦壁） ８８ ナット ９１ ガスケット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンのシリンダブロックの上方に載
   置されると共に上面にカムシャフト軸受の下半部が形成
   されたシリンダヘッドと、該シリンダヘッドの上方に載
   置されると共に下面に前記カムシャフト軸受の上半部が
   形成された一体型カムキャップと、該一体型カムキャッ
   プにおけるカムシャフトの軸線方向の側方の縦壁に設け
   られて該軸線方向に所定幅を有して前記カムシャフト側
   に開口した凹部とを具えたことを特徴とするエンジンの
   カムキャップ構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載のエンジンのカムキャップ
   構造において、前記一体型カムキャップの縦壁は前記カ
   ムシャフトの軸線方向に沿ってほぼ同じ厚さを有するこ
   とを特徴とするエンジンのカムキャップ構造。
3. 【請求項３】 請求項１記載のエンジンのカムキャップ
   構造において、前記一体型カムキャップは前記カムシャ
   フトの軸線方向の両側に一対の側壁が設けられると共
   に、該一対の側壁の中央に前記カムシャフトの軸線に沿
   ったフランジ部が設けられ、該一対の側壁と該フランジ
   部との間に吸気弁用カムシャフト及び排気弁用カムシャ
   フトが位置しており、前記凹部は前記一対の側壁に前記
   カムシャフト側に開口して形成されたことを特徴とする
   エンジンのカムキャップ構造。