(57)【要約】【課題】少ない潤滑油でも効率よくカムジャーナルの潤滑性を向上させる。【解決手段】実施形態に係るカムシャフト支持構造は、内燃機関の吸気側カムシャフト２、排気側カムシャフト３に設けられた吸気側カムジャーナル２ａ、排気側カムジャーナル３ａを回転自在に支持する吸気側下方軸受部１２ａ、排気側下方軸受部１２ｂと、吸気側下方軸受部１２ａ、排気側下方軸受部１２ｂの、吸気側カムジャーナル２ａ、排気側カムジャーナル３ａと摺動する摺動面に設けられた複数の凹凸部１４とを備える。この凹凸部１４により潤滑油を保持することで、カムジャーナルの潤滑性を向上させることができる。【選択図】図４
2020070720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のカムシャフトに設けられたカムジャーナルを回転自在に支持する軸受部と、
前記軸受部の、前記カムジャーナルと摺動する摺動面に設けられた複数の凹凸部と、
を備える、
カムシャフト支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関において、カムシャフトを回転自在に支持するカムシャフト支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関において、吸気バルブや排気バルブ等の動弁機構が搭載されるシリンダヘッドには、吸気側カムシャフトと排気側カムシャフトとを回転自在に支持するカムシャフト支持構造が設けられる。カムシャフト支持構造は、カムシャフトハウジング（カムキャリア）と、該カムシャフトハウジングにボルト留めにより取り付けられるカムキャップ（カムブラケット）を備える。
【０００３】
カムシャフトハウジングにおいて、外枠の長手方向には、各カムシャフトの軸方向に設けられた複数のカムジャーナルをそれぞれ受けるための複数の梁が、短手方向に掛け渡されるように設けられている。各梁には、吸気側カムジャーナル受け用の軸受部と、排気側カムジャーナル受け用の軸受部とが設けられている。
【０００４】
また、カムキャップには、各梁の吸気側カムジャーナル受け用の軸受部に対応する軸受部と、排気側カムジャーナル受け用の軸受部に対応する軸受部とが設けられている。これらの軸受部は略半円形状に形成されており、それらを組み合わせることによって円形の軸受孔が作られる。この軸受孔内に、各カムシャフトのカムジャーナルが回転自在に支持される。
【０００５】
特許文献１には、カム摺動部の潤滑構造が開示されている。特許文献１では、カムジャーナルを回転支持するカムキャップの軸受部にオイル供給通路を形成し、このオイル供給通路からカムに潤滑油を供給する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−６４０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、オイル供給通路の開口部を、カムのカムベース円の外径範囲の外方、且つカムのカム山頂部の外径範囲の内方に配置している。これにより、カム回転時において、カムベース円付近ではカム面に潤滑油を直接供給することによりカム面を潤滑し、カム山頂部付近ではカム側面に潤滑油を噴射することにより潤滑油を飛散させて周囲を潤滑している。
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、潤滑油の供給量を増やすことでカム摺動部の潤滑性を向上させており、少ない潤滑油でカムジャーナルの潤滑性を高めることは困難であった。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、少ない潤滑油でも効率よくカムジャーナルの潤滑性を向上させることが可能なカムシャフト支持構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様に係るカムシャフト支持構造は、内燃機関のカムシャフトに設けられたカムジャーナルを回転自在に支持する軸受部と、前記軸受部の、前記カムジャーナルと摺動する摺動面に設けられた複数の凹凸部とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、少ない潤滑油でも効率よくカムジャーナルの潤滑性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態に係るカムシャフト支持構造の構成を示す図である。
【図２】図１のカムシャフト支持構造をシリンダヘッドに組み込んだ状態を示す図である。
【図３】図１のカムシャフトハウジングの一部を拡大する図である。
【図４】図１のカムシャフトハウジングの一部を拡大する図である。
【図５】比較例のカムシャフトハウジングの一部を拡大する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。各図における同等の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１４】
実施の形態は、内燃機関において、カムシャフトを回転自在に支持するカムシャフト支持構造に関する。実施の形態に係るカムシャフト支持構造は、内燃機関のカムシャフトに設けられたカムジャーナルを回転自在に支持する軸受部を備える。該軸受部の、カムジャーナルと摺動する摺動面には、複数の凹凸部が設けられる。この凹凸部により潤滑油を保持することで、カムジャーナルの潤滑性を向上させることができる。
以下、実施の形態に係るカムシャフト支持構造について、具体的な例を挙げて説明する。
【００１５】
図１は、実施の形態に係るカムシャフト支持構造の構成を示す図である。図２は、図１のカムシャフト支持構造をシリンダヘッド１に組み込んだ状態を示す図である。図１、２に示すように、カムシャフト支持構造は、カムシャフトハウジング１０、カムキャップ２０を含む。シリンダヘッド１は、カムシャフトハウジング１０、カムキャップ２０を含むカムシャフト支持構造に回転自在に支持される、吸気側カムシャフト２、排気側カムシャフト３を備える。
【００１６】
この実施の形態では、直列４気筒エンジンに用いられるタイプのシリンダヘッド１が例示されている。吸気側カムシャフト２は吸気バルブを駆動し、排気側カムシャフト３は排気バルブを駆動する。
【００１７】
図３は、図１のカムシャフトハウジング１０の一部を拡大する図である。図３に示すように、カムシャフトハウジング１０は、例えば、ラダーフレームタイプのカムシャフトハウジングである。カムシャフトハウジング１０において、外枠の長手方向には、複数の梁１１が短手方向に掛け渡されるように設けられている。各梁１１には、吸気側下方軸受部１２ａ、排気側下方軸受部１２ｂの２つの凹部が所定の間隔を隔てて設けられている。
【００１８】
吸気側下方軸受部１２ａは、吸気側カムシャフト２の軸方向に設けられた吸気側カムジャーナル２ａを受けるための凹部である。排気側下方軸受部１２ｂは、排気側カムシャフト３の軸方向に設けられた排気側カムジャーナル３ａを受けるための凹部である。
【００１９】
カムシャフトハウジング１０の外枠と梁１１とは、金属３Ｄプリンター等を用いて一体的に形成されている。例えば、レーザー焼結型の金属３Ｄプリンターを用いて、造形領域の範囲内において、レーザー光を二次元方向に走査して、所定の種類の金属の材料粉体を焼結することで、カムシャフトハウジング１０を形成することができる。なお、カムシャフトハウジング１０の外枠と梁１１とを別体で形成することも可能である。また、カムシャフトハウジング１０を、シリンダヘッド１と同一材料で一体的に形成することもできる。
【００２０】
カムキャップ２０には、各梁１１の吸気側下方軸受部１２ａに対応する位置に吸気側上方軸受部２１ａが設けられ、排気側下方軸受部１２ｂに対応する位置に排気側上方軸受部２１ｂが設けられている。吸気側下方軸受部１２ａ、排気側下方軸受部１２ｂ、吸気側上方軸受部２１ａ、排気側上方軸受部２１ｂは、略半円形状に形成されている。
【００２１】
カムキャップ２０は、図示しないボルトによりカムシャフトハウジング１０に取り付けられる。吸気側下方軸受部１２ａと吸気側上方軸受部２１ａとを組み合わせることで、円形の吸気側軸受孔４ａが形成される。この吸気側軸受孔４ａ内に、吸気側カムシャフト２の吸気側カムジャーナル２ａが回転自在に滑り接触形態で支持される。吸気側下方軸受部１２ａ、吸気側上方軸受部２１ａの表面は、吸気側カムジャーナル２ａとの摺動面となる。
【００２２】
また、排気側下方軸受部１２ｂと排気側上方軸受部２１ｂとを組み合わせることで、円形の排気側軸受孔４ｂが形成される。この排気側軸受孔４ｂ内に、排気側カムシャフト３の排気側カムジャーナル３ａが回転自在に滑り接触形態で支持される。排気側下方軸受部１２ｂ、排気側上方軸受部２１ｂの表面は、排気側カムジャーナル３ａとの摺動面となる。
【００２３】
シリンダヘッド１には、吸気側カムシャフト２、排気側カムシャフト３以外に、図示しない吸気バルブ、排気バルブ、燃料噴射装置、点火プラグ等の動弁機構の各構成要素が組み付けられる。エンジンの熱効率を改善するために緻密な燃焼制御が要求される場合には、点火プラグを２本取り付ける場合もある。
【００２４】
また、ここでは図示していないが、シリンダヘッド１内には、吸気側下方軸受部１２ａの吸気側カムジャーナル２ａとの摺動部、排気側下方軸受部１２ｂの排気側カムジャーナル３ａとの摺動部に、潤滑油を供給する給油路が設けられる。通常、これらの各軸受部に供給される油圧にはバラツキがあり、潤滑性にムラができる。
【００２５】
上述したように、シリンダヘッドに点火プラグ等の構成要素を増設する場合、各構成要素を、シリンダヘッド１内に形成された給油路やウォータジャケットを避けるようにして配置しなければならない。このため、各軸受部に供給される油圧のバラツキを抑える機構は、シリンダヘッド１に設けられる構成要素の増加に伴い、形状の制約を受ける。
【００２６】
そこで、本発明者らは、少ない潤滑油を効率よく利用するために、吸気側下方軸受部１２ａ、排気側下方軸受部１２ｂについて以下の構成を考案した。この構成について、図４を参照してより詳細に説明する。なお、吸気側下方軸受部１２ａ、排気側下方軸受部１２ｂは同一の構成であるであるため、吸気側下方軸受部１２ａについてのみ説明する。図４は、図１のカムシャフトハウジング１０の吸気側下方軸受部１２ａを拡大する図である。
【００２７】
図４に示すように、吸気側下方軸受部１２ａの表面（吸気側カムジャーナル２ａとの摺動面）には、複数の凹凸部１４が設けられている。凹凸部１４は、例えば、吸気側下方軸受部１２ａの表面に空孔を設けることで形成されうる。レーザー焼結型の３Ｄプリンターを用いる場合、吸気側下方軸受部１２ａの表面のうち、空孔を形成する予定位置を示す加工線１５上において、レーザー速度等のレーザー照射条件を変更することで、吸気側下方軸受部１２ａの表面に空孔が形成され得る。これにより、梁１１の密度は、吸気側下方軸受部１２ａに向かうにつれて、すなわち非摺動部から摺動部に向かうにつれて、疎となる。
【００２８】
図５に、比較例のカムシャフトハウジング１０の吸気側下方軸受部１２ａを拡大する図を示す。比較例では、加工線１５におけるレーザー照射条件は変更されず、吸気側下方軸受部１２ａには凹凸部１４が形成されない。この場合、吸気側下方軸受部１２ａには、潤滑油が保持されず、少ない潤滑油でカムジャーナルの潤滑性を高めることは困難である。
【００２９】
これに対し、実施の形態では、吸気側下方軸受部１２ａの表面に凹凸部１４を設けることにより、補油性を高めることができる。これにより、少ない潤滑油でも効率よくカムジャーナルの潤滑性を向上させることが可能となる。
【００３０】
例えば、吸気側下方軸受部１２ａの表面の必要箇所に、空孔面積率を０．１％〜１０％、空孔径２０〜５０μｍに調整した空孔を有するカムシャフトハウジング１０を、シリンダヘッド１とアルミニウム材等の同一材料で一体的に形成することができる。
【００３１】
このように、調整された空孔を吸気側下方軸受部１２ａの表面に形成することで、摺動部の耐摩耗性、熱伝導性を向上させることができる。また、シリンダヘッド１とカムシャフトハウジング１０とを一体的に形成することで、部品の境界をなくすことができ、熱伝導性をさらに向上させることができる。また、カムシャフトハウジング１０を、シリンダヘッド１と同じアルミニウム材で形成することで、熱伝導率を向上させるとともに、軽量化を実現することができる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、本発明は、バルブガイド等のシリンダヘッド内の他の摺動部にも適応可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  シリンダヘッド
２  吸気側カムシャフト
２ａ  吸気側カムジャーナル
２ｂ  吸気側カム
３  排気側カムシャフト
３ａ  排気側カムジャーナル
３ｂ  排気側カム
４ａ  吸気側軸受孔
４ｂ  排気側軸受孔
１０  カムシャフトハウジング
１１  梁
１２ａ  吸気側下方軸受部
１２ｂ  排気側下方軸受部
１４  凹凸部
１５  加工線
２０  カムキャップ
２１ａ  吸気側上方軸受部
２１ｂ  排気側上方軸受部
【図１】
2020070720.tif 000003
【図２】
2020070720.tif 000004
【図３】
2020070720.tif 000005
【図４】
2020070720.tif 000006
【図５】
2020070720.tif 000007