(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒４サイクルエンジンの吸気側と排気側とで別々に備えられるカムシャフトを、それぞれシリンダーヘッドと、前記吸・排気側に別々に設けるカムハウジングとで回転自在に挟持するようにした多気筒４サイクルエンジンのカムシャフト軸受構造において、前記各カムハウジングは、気筒ごとに配される複数のカムハウジング部が一体化して設けられ、吸気側と排気側とで別々に備えられた前記各カムシャフトにおけるカムのうち前記各気筒に対応するカム同士の間に、当該カムシャフトのジャーナル部と、このジャーナル部に係るシリンダーヘッドの軸受けと、同じく前記ジャーナル部に係るカムハウジングの軸受けとを配し、前記ジャーナル部とは別にカムシャフトスプロケットに最も隣接する部分に設けた最端ジャーナル部にボールベアリングを設置し、このボールベアリングの外周をシリンダーヘッドの軸受けとカムハウジングの軸受けとにより支持すると共に、これら軸受けのボールベアリングの外周上で半径方向に突出する位置合わせ外周部によりカムシャフトの軸方向の位置合わせをするようにしたことを特徴とする多気筒４サイクルエンジンのカムシャフト軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は多気筒４サイクルエンジンのカムシャフト軸受構造に関する。詳しくは、吸気バルブおよび排気バルブを開閉作動するためのカムシャフトを支える多気筒４サイクルエンジンのカムシャフト軸受構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多気筒４サイクルエンジンにおけるダブルオーバーヘッドカム型エンジン（以下「ＤＯＨＣ型エンジン」という。）では、シリンダヘッドの吸気バルブおよび排気バルブを開閉作動するためのカムシャフトがシリンダヘッドの吸気側および排気側にそれぞれ設置されている。そして、一般に、これらカムシャフトの上半分は、気筒ごとにカムハウジングで覆われており、さらにその上をヘッドカバーで覆っている。
【０００３】
ところで、上記ＤＯＨＣ型エンジンのシリンダヘッドにおいては、その構造上の理由から、吸・排気方向における曲げ剛性に比べてカムシャフト（クランクシャフト）の軸方向における曲げ剛性が低い。これはシリンダヘッドの薄肉化の要請に応えようとすることにも原因がある。
【０００４】
そこで、各カムハウジングを、カムシャフトの軸方向における各ジャーナル間、各気筒の吸・排ジャーナル間、および全てのジャーナル間において一体化する方法が知られている。
【０００５】
このようにすることで、ある程度はカムジャーナルの剛性を高め、またシリンダーヘッドの補強ができるようになる。しかし、それでもカムシャフトの軸方向における曲げ剛性の不足によって、シリンダーヘッドに捩れが生じる等してカムジャーナルのフリクションを増大させてしまう場合があり、その結果、いわゆるメカロスが生じてしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みて発明されたものであって、その解決しようとする課題は、カムシャフトの軸方向における曲げ剛性を高めるとともに、カムジャーナルのフリクションを減少させてメカロスを生じないようにできる多気筒４サイクルエンジンのカムシャフト軸受構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上のような課題を解決するものであって、次のようなものである。
すなわち、本発明は、多気筒４サイクルエンジンの吸気側と排気側とで別々に設けられるカムシャフトを、それぞれシリンダーヘッドと、前記吸・排気側に別々に設けるカムハウジングとで回転自在に挟持するようにした多気筒４サイクルエンジンのカムシャフト軸受構造に関する。
【０００８】
そして、前記各カムハウジングは、気筒ごとに配される複数のカムハウジング部が一体化して設けられ、吸気側と排気側とで別々に備えられた前記各カムシャフトにおけるカムのうち前記各気筒に対応するカム同士の間に、当該カムシャフトのジャーナル部と、このジャーナル部に係るシリンダーヘッドの軸受けと、同じく前記ジャーナル部に係るカムハウジングの軸受けとを配し、前記ジャーナル部とは別にカムシャフトスプロケットに最も隣接する部分に設けた最端ジャーナル部にボールベアリングを設置し、このボールベアリングの外周をシリンダーヘッドの軸受けとカムハウジングの軸受けとにより支持すると共に、これら軸受けのボールベアリングの外周上で半径方向に突出する位置合わせ外周部によりカムシャフトの軸方向の位置合わせをするようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【作用】
したがって、本発明によれば、吸気側および排気側ごとにカムハウジングが別々に設けられ、各カムハウジングは、気筒ごとに配された複数のカムハウジング部を一体化して設けたので、全体が大きくなって剛性が高まる。
【００１０】
また、吸気側と排気側とで別々に設けたカムシャフトのカムのうち各気筒に対応するカム同士の間に、カムシャフトのジャーナル部と、このジャーナル部に係るシリンダーヘッドの軸受けと、同じくジャーナル部に係るカムハウジングの軸受けとを配したので、カムシャフトのジャーナル部と、シリンダーヘッドおよびカムハウジングの各軸受けは、カム同士の間隔が、気筒の直径によって制限される比較的狭い範囲内に限定されて配置されるようになる。したがって、ジャーナル部や軸受けは、その強度が高まる。
【００１１】
さらに、カムシャフトスプロケットに最も隣接する最端ジャーナル部にボールベアリングを設置したので、カムシャフトスプロケットにタイミングチェーンやタイミングベルトが掛けられることによって、ジャーナル部に外力が加わってもジャーナル部は、ボールベアリングによってフリクションを少なくできるので、スムーズな回転ができる。
【００１２】
【実施例】
以下に、本発明の詳細を図示した実施例に基づいて詳細に説明する。ここで、図１は本発明に係る多気筒４サイクルエンジンのカムシャフト軸受構造１（以下、この実施例において、単に「カムシャフト軸受構造１」という。）が採用された４気筒４サイクルエンジン２（以下、単に「エンジン２」という。）の一部切欠き縦断面図であって、図２のＩ−Ｉ線を含む仮想面で切断し矢印方向に見た図である。また、図２は後述するヘッドカバー２６を取り外し、図１の矢印ＩＩ方向から見た図である。そして、図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線を含む仮想面で切断し矢印方向に見た断面図、図４は図２の領域ＩＶ部分の拡大図、図５は図３の領域Ｖ部分の拡大図である。
【００１３】
上記した図１ないし図３からわかるように、エンジン２は、気筒としての４つのシリンダー４・４・…におけるそれぞれのピストン８の往復運動やクランクシャフト１０（図１参照）の回転運動を支えるシリンダーブロック１２と、シリンダーブロック１２の上部に取り付けられて各シリンダー４に連通する各吸・排気通路１４・１６（なお、この実施例では各々２つずつ設けられている。）等を備えたシリンダーヘッド１８と、シリンダーヘッド１８の上面に取り付けられ、各吸・排気通路１４・１６に係る各吸・排気バルブ２０・２２を開閉する吸・排気側バルブ開閉機構２４ｉ・２４ｅを保護するためのヘッドカバー２６とから基本構成されている。
【００１４】
そして、カムシャフト軸受構造１は、バルブ開閉機構２４ｉ・２４ｅの構成要素である後述する吸気側カムシャフト３０ｉと排気側カムシャフト３０ｅとをシリンダーヘッド１８に取り付けるためのものである。なお、カムシャフトが２つあるので、このエンジン２は、ＤＯＨＣ型エンジンであることがわかる。
【００１５】
また、吸気側バルブ開閉機構２４ｉと排気側バルブ開閉機構２４ｅとでは、基本構造が同一であるので、一方の吸気側バルブ開閉機構２４ｉについて説明する。ただし、吸気側と排気側とを区別するために、以後初めて述べる吸気側部材を示す符号には、算用数字の後にアルファベットのｉを、また同様に排気側部材にはｅを付することにする。
【００１６】
吸気側バルブ開閉機構２４ｉは、主に図１乃至図３に示すように、各シリンダー４ごとに２つずつ設けられた吸気通路１４・１４にそれぞれ取り付けられた吸気バルブ２０・２０を既述したように開閉するものである。そして、この吸気側バルブ開閉機構２４ｉは、吸気バルブ２０・２０・…と同数のカム２８ｉ・２８ｉ・…（エンジン２には、吸気バルブ２０を２つずつ備えたシリンダーが４つであるので、合計８つの吸気バルブと８つのカムということになる。）と、これらのカム２８ｉ・２８ｉ・…の各々をシリンダー４の吸気バルブ２０ごとに対応させた正しい位置と角度で配列し、一端にカムシャフトスプロケット２９ｉを備えたカムシャフト３０ｉと、カムシャフト３０ｉとともに回転される前記カム２８ｉごとに配置され、該カム２８ｉの回転運動を上下運動に変えるタペット３２ｉと、タペット３２ｉの中に入れられて吸気バルブ２０を常に閉じるように付勢するバルブスプリング３４ｉと、吸気バルブ２０を案内するバルブガイド３６ｉとをその主要構成要素とする。
【００１７】
また、図２ないし図３からわかるように、カムシャフト３０ｉには、シリンダー４ごとに対応して設けた一対のカム２８ｉ・２８ｉ同士の間の部分にジャーナル部３７ｉが合計４つ設けられており、またカムシャフトスプロケット２９ｉに最も隣接する箇所にもジャーナル部３７ｉとは別のジャーナル部３８ｉが設けられている（以下、このジャーナル部３８ｉのことを「最端ジャーナル部３８ｉ」ということとする。）。そして、最端ジャーナル部３８ｉには、ボールベアリング３９ｉが圧入によって設置され、ボールベアリング３９ｉの外周にＣリング４０をその外周部４０ａが半径方向に突出した状態で嵌入固定されている。また、一方で、後述するカムハウジング４２ｉおよびシリンダーヘッド１８にＣリング用溝４１ｉが形成され、該溝４１ｉにＣリング４０の外周部４０ａが入るようになっている。なお、図４ではＣリング４０およびＣリング用溝４１ｉの存在を明確にするために、本来破線で示すところを実線で示してある。
【００１８】
このようなカムシャフト３０ｉは、シリンダーヘッド４と、シリンダーヘッド４およびヘッドカバー２６の間に配置されるカムハウジング４２ｉとの間で、上記した各ジャーナル部３７ｉ・３７ｉ・…や最端ジャーナル部３８ｉを介して、回転自在に挟持されるようになっている。
【００１９】
そのためにジャーナル部３７ｉは、シリンダー４ごとに対応して設けられているカムシャフト３０ｉの一対のカム２８ｉ・２８ｉ同士の間において、シリンダーヘッド１８に設けられた軸受け４４ｉと、カムハウジング４２ｉに設けられた軸受け４６ｉとによって挟持状態で、かつ回転自在に支持されるようになっている（図３参照）。
【００２０】
また、最端ジャーナル部３８ｉは、この最端ジャーナル部３８ｉに対応するように設けられたシリンダーヘッド１８の最端軸受け４５ｉとカムハウジング４２ｉの最端軸受け４７ｉとの間でボールベアリング３９ｉを介して支持されるようになっている。
【００２１】
カムハウジング４２ｉは、シリンダー４ごとに配された複数のカムハウジング部４８ｉ・４８ｉ・…が一体化して設けられたほぼ長四角形状をしたものであって、複数のナット４９ｉ・４９ｉ・…によってシリンダーヘッド１８に固定されている。
【００２２】
カムハウジング部４８ｉは、各シリンダー４を中心としてそこからカムシャフト３０ｉの軸方向に延びるごとき形体をしたものであって、ナット４９ｉが螺合される部分が括れ形状とされ、これによって、平面で見たときにナット４９ｉがカムハウジング４２ｉ内に収まるようになっている（図２参照）。
【００２３】
なお、クランクシャフト１０の一端に設けられた図示しないクランクシャフトスプロケットとカムシャフト３０ｉを駆動するカムシャフトスプロケット２９ｉとにタイミングチェーン５０が掛けられるようになっており（図３参照）、これによってクランクシャフト１０の動力がカムシャフト３０ｉに伝達される。また、タイミングチェーン５０は、排気側カムシャフト３０ｅのカムシャフトスプロケット２９ｅにも掛けられるようになっている。
【００２４】
また、図１に符号５１で示すものは、ピストン８とクランクシャフト１０とを連結し、ピストン８の往復運動をクランクシャフト１０の回転力に変えるコンロッドである。
【００２５】
しかして、このように構成されたカムシャフト軸受構造１にあっては、吸気側および排気側ごとにカムハウジング４２ｉ・４２ｅが別々に設けられ、各カムハウジング４２ｉ・４２ｅは、シリンダー４ごとに配された複数のカムハウジング部４８ｉ・４８ｉ・…、４８ｅ・４８ｅ・…をそれぞれ一体化して設けたので、全体が大きくなって剛性が高まるとともに、Ｃ／Ｄ、組付工数削減および部品点数の削減がなされる。また、重量のアップとコストアップを必要最小減に抑えられる。
【００２６】
また、吸気側と排気側とで別々に設けたカムシャフト３０ｉ・３０ｅの各カム２８ｉ・２８ｉ・…、２８ｅ・２８ｅ・…のうち、各シリンダー４に対応する一対のカム２８ｉ・２８ｉまたは２８ｅ・２８ｅ同士の間に、カムシャフト３０ｉ・３０ｅのジャーナル部３７ｉ・３７ｅと、このジャーナル部３７ｉ・３７ｅに係るシリンダーヘッド１８の軸受け４４ｉ・４４ｅ（４４ｅは図示せず。）と、同じくジャーナル部３７ｉ・３７ｅに係るカムハウジング４２ｉ・４２ｅの軸受け４６ｉ・４６ｅ（４６ｅは図示せず。）とを配したので、カムシャフト３０ｉ・３０ｅのジャーナル部３７ｉ・３７ｅと、シリンダーヘッド１８およびカムハウジング４２ｉ・４２ｅの各軸受け４４ｉ・４４ｅ、４６ｉ・４６ｅは、カム２８ｉ・２８ｉ、２８ｅ・２８ｅ同士の間隔が、シリンダー４の直径によって制限される比較的狭い範囲内に限定されて配置されるようになる。
【００２７】
したがって、ジャーナル部３７ｉ・３７ｅや軸受け４４ｉ・４４ｅ、４６ｉ・４６ｅは、その強度が高まるので、カムシャフト３０ｉ・３０ｅの軸方向における曲げ剛性を高めることができる。
【００２８】
また、カムシャフト３０ｉ・３０ｅを駆動するカムシャフトスプロケット２９ｉ・２９ｅに最も隣接するジャーナル部３８ｉ・３８ｅにボールベアリング３９ｉ・３９ｅを設置し、これらのボールベアリング３９ｉ・３９ｅを介して、ジャーナル部３８ｉ・３８ｅをそれぞれシリンダーヘッド４の最端軸受け４５ｉとカムハウジング４２ｉの最端軸受け４７ｉとの間、およびシリンダーヘッド１８の最端軸受け４５ｅとカムハウジング４２ｅの最端軸受け４７ｅとの間で支持したので、カムシャフトスプロケット２９ｉ・２９ｅにタイミングチェーン５０が掛けられることによってジャーナル部３７ｉ・３７ｅに外力が加わっても、ジャーナル部３７ｉ・３７ｅは、ボールベアリング３９ｉ・３９ｅによってフリクションを少なくできるので、スムーズに回転できるようになる。したがって、メカロスを発生を抑制させることができる。
【００２９】
また、カムシャフト３０ｉ・３０ｅをシリンダーヘッド１８に組み付けるときに、Ｃリング用溝４１ｉ・４１ｅ（４１ｅは図示せず）によって、カムシャフト３０ｉ・３０ｅの軸方向における位置合わせができる。
【００３０】
図６および図７は変形例１Ａを示すものである。ここで図６は図４に相当する図であって、図７は図６に係る図５に相当する図である。
この変形例１Ａが上記実施例と異なる点は、Ｃリング４０の代わりに、カムシャフトスプロケット２９ｉ・２９ｅに最も近いシリンダー４とボールベアリング３９ｉ・３９ｅとの間にカムスラスト軸受け構造５６ｉ・５６ｅ（５６ｅは図示せず。）を設け、それによってカムシャフト３０ｉ・３０ｅの軸方向における位置合わせをするようにした点である。カムスラスト軸受け構造５６ｉ・５６ｅは、同一構成であるので、一方のカムスラスト軸受け構造５６ｉについて説明すれば、カムシャフト３０ｉに一体に設けられた鍔部５８ｉと、カムハウジング４２ｉのうち鍔部５８ｉに対応する箇所に設けられ鍔部５８ｉの一部が入る溝部６０ｉとからなる。このようにすることで、カムシャフト３０ｉの軸方向における位置合わせをＣリング４０無しにできるので、組み立て中にＣリング４０を組立て作業者が間違って落としてしまうようなこともないので作業性が高くなる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、カムシャフトのジャーナル部と、シリンダーヘッドおよびカムハウジングの各軸受けは、カム同士の間隔が、気筒の直径によって制限される比較的狭い範囲内に限定されて配置されるようになる。したがって、ジャーナル部や軸受けは、その強度が高まるので、カムシャフトの軸方向における曲げ剛性を高めることができ、また捩れにも強くできる。
また、ボールベアリングによってフリクションを少なくできるので、スムーズに回転でき、したがって、メカロスを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る多気筒４サイクルエンジンのカムシャフト軸受構造が採用された４気筒４サイクルエンジンの一部切欠き縦断面図であって、図２のＩ−Ｉ線を含む仮想面で切断し矢印方向に見た図である。
【図２】ヘッドカバーを取り外し、図１の矢印ＩＩ方向から見た図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線を含む仮想面で切断し、矢印方向に見た断面図である。
【図４】図２の領域ＩＶ部分を拡大した状態を示す図である。
【図５】図３の領域Ｖ部分を拡大した状態を示す図である。
【図６】変形例を示しており、図４に相当する図である。
【図７】図６に係る図５に相当する図である。
【符号の説明】
１        多気筒４サイクルエンジンのカムシャフト軸受構造
２        多気筒４サイクルエンジン
４        気筒
１８      シリンダーヘッド
２８ｉ    吸気側カム
２８ｅ    排気側カム
２９ｉ    吸気側カムシャフトスプロケット
２９ｅ    排気側カムシャフトスプロケット
３０ｉ    吸気側カムシャフト
３０ｅ    排気側カムシャフト
３７ｉ    吸気側ジャーナル部
３７ｅ    排気側ジャーナル部
３８ｉ    吸気側カムシャフトスプロケットに最も隣接するジャーナル部
３８ｅ    排気側カムシャフトスプロケットに最も隣接するジャーナル部
３９ｉ    吸気側ボールベアリング
３９ｅ    排気側ボールベアリング
４２ｉ    吸気側カムハウジング
４２ｅ    排気側カムハウジング
４４ｉ    シリンダーヘッドの吸気側軸受け
４４ｅ    シリンダーヘッドの排気側軸受け（図示せず）
４６ｉ    吸気側カムハウジングの軸受け
４６ｅ    排気側カムハウジングの軸受け（図示せず）
４８ｉ    吸気側カムハウジング部
４８ｅ    排気側カムハウジング部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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