(57)【要約】【課題】温度変化に伴うジャーナル部と軸受部とのクリアランスの変化を抑制することが可能な内燃機関の軸受構造を提供する。【解決手段】軸線方向のうち、温度の上昇に伴って熱膨張する一の方向に向かって外径が拡大するテーパ状に形成されたカムジャーナル５４を有する排気側カムシャフト５０と、排気側カムシャフト５０よりも高い熱膨張率を有する材料で形成されると共に、前記一の方向に向かって内径が拡大するテーパ状に形成され、カムジャーナル５４を回転可能に支持する排気側軸受部１４及び排気側軸受部６４を有するカムキャリア１１及びカムキャップ６０と、を具備した。【選択図】図４
2015161245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向のうち、温度の上昇に伴って熱膨張する一の方向に向かって外径が拡大するテーパ状に形成されたジャーナル部を有するシャフトと、
前記シャフトよりも高い熱膨張率を有する材料で形成されると共に、前記一の方向に向かって内径が拡大するテーパ状に形成され、前記ジャーナル部を回転可能に支持する軸受部を有するハウジングと、
を具備する内燃機関の軸受構造。
【請求項２】
前記ジャーナル部及び前記軸受部のテーパ角は、
熱膨張による前記ジャーナル部に対する前記軸受部の前記一の方向への相対的な移動量が大きいほど、小さくなるように形成される、
請求項１に記載の内燃機関の軸受構造。
【請求項３】
前記ジャーナル部及び前記軸受部のテーパ角の値をθ、
熱膨張による前記ジャーナル部に対する前記軸受部の前記一の方向への相対的な移動量をＸ、
熱膨張による前記ジャーナル部に対する前記軸受部の半径方向への相対的な移動量をＹとすると、
前記ジャーナル部及び前記軸受部のテーパ角は、以下の式により算出される、
請求項１に記載の内燃機関の軸受構造。
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙ／Ｘ）
【請求項４】
前記ジャーナル部は、
常に前記軸受部の前記軸線方向の幅の全域によって支持される、
請求項１から請求項３までのいずれか一項記載の内燃機関の軸受構造。
【請求項５】
前記シャフトは、
吸気バルブ又は排気バルブを開閉させるカムを具備する、
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の内燃機関の軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトを回転可能に支持するための内燃機関の軸受構造の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シャフトを回転可能に支持するための内燃機関の軸受構造の技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。
【０００３】
特許文献１には、動弁機構を構成するシャフト（カムシャフト）と、当該シャフトのジャーナル部（ジャーナル軸部）を回転可能に支持する軸受部（ジャーナル支持部）を有するハウジング（カムハウジング）と、を具備する内燃機関（エンジン）のシリンダヘッドが記載されている。
【０００４】
また特許文献１には、ジャーナル部を冷却された軸受部で支持しつつ、ハウジングをシリンダヘッドに組み付けるハウジングの組み付け方法が記載されている。このような方法によって、ジャーナル部と軸受部とのクリアランスを減少させた状態でハウジングをシリンダヘッドに組み付けることができる。これによって、複数の軸受部の同軸度を確保することができる。
【０００５】
このように、材料が温度によって膨張又は収縮する性質を利用してジャーナル部と軸受部とのクリアランスを変化させる場合、シャフトとハウジングは熱膨張率（線膨張率）の値が異なる材料で形成される。具体的には、特許文献１に記載の技術では、シャフトは鉄で形成され、ハウジングは鉄よりも熱膨張率が高いアルミで形成されている。
【０００６】
しかしながら、このようにシャフトとハウジングを互いに熱膨張率の値が異なる材料で形成した場合、エンジンの使用中の温度変化により、ジャーナル部と軸受部とのクリアランスが変化してしまう。
【０００７】
例えば、エンジンが低温である場合、ジャーナル部と軸受部とのクリアランスが減少する。これによって、当該ジャーナル部と軸受部との間の摩擦抵抗が増加するおそれがある。
また、エンジンが高温である場合、ジャーナル部と軸受部とのクリアランスが増加する。通常、当該ジャーナル部と軸受部とが接する部分には潤滑油が供給されている。このため、当該部分のクリアランスが増加すると、供給される潤滑油の量も増加する。これによって、他の油圧機器へと供給される潤滑油の油圧（油量）が低下し、他の油圧機器が正常に作動しなくなるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−１４９３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、温度変化に伴うジャーナル部と軸受部とのクリアランスの変化を抑制することが可能な内燃機関の軸受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】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
即ち、請求項１においては、軸線方向のうち、温度の上昇に伴って熱膨張する一の方向に向かって外径が拡大するテーパ状に形成されたジャーナル部を有するシャフトと、前記シャフトよりも高い熱膨張率を有する材料で形成されると共に、前記一の方向に向かって内径が拡大するテーパ状に形成され、前記ジャーナル部を回転可能に支持する軸受部を有するハウジングと、を具備するものである。
【００１２】
請求項２においては、前記ジャーナル部及び前記軸受部のテーパ角は、熱膨張による前記ジャーナル部に対する前記軸受部の前記一の方向への相対的な移動量が大きいほど、小さくなるように形成されるものである。
【００１３】
請求項３においては、前記ジャーナル部及び前記軸受部のテーパ角の値をθ、熱膨張による前記ジャーナル部に対する前記軸受部の前記一の方向への相対的な移動量をＸ、熱膨張による前記ジャーナル部に対する前記軸受部の半径方向への相対的な移動量をＹとすると、前記ジャーナル部及び前記軸受部のテーパ角は、以下の式により算出されるものである。
θ＝ａｒｃｔａｎ（Ｙ／Ｘ）
【００１４】
請求項４においては、前記ジャーナル部は、常に前記軸受部の前記軸線方向の幅の全域によって支持されるものである。
【００１５】
請求項５においては、前記シャフトは、吸気バルブ又は排気バルブを開閉させるカムを具備するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
請求項１においては、シャフト及びハウジングの軸線方向への熱膨張を利用して、温度変化に伴うジャーナル部と軸受部とのクリアランスの変化を抑制することができる。
【００１８】
請求項２においては、温度変化に伴うジャーナル部と軸受部とのクリアランスの変化をより適切に抑制することができる。
【００１９】
請求項３においては、ジャーナル部と軸受部とのクリアランスを一定に保つことができる。
【００２０】
請求項４においては、軸受部の摩耗の発生を抑制することができる。
【００２１】
請求項５においては、吸気バルブ又は排気バルブを開閉させるカムが設けられたシャフト（カムシャフト）において、クリアランスの変化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】エンジンのシリンダヘッドカバー内を示す断面図。
【図２】カムキャップ、吸気側カムシャフト及び排気側カムシャフトを示す平面図。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ断面図。
【図５】第二カムジャーナル及びその軸受部を示した側面拡大図。
【図６】熱膨張した後の第二カムジャーナル及びその軸受部を示した側面拡大図。
【図７】第二カムジャーナル及び第三カムジャーナルを示した側面拡大図。
【図８】変形例に係るカムジャーナル及びその軸受部を示した側面拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、図中に示した矢印に従って、上下方向、左右方向及び前後方向を定義する。
【００２４】
まず、図１から図４までを用いて、本発明の実施形態に係る軸受構造を有するエンジン１（内燃機関）の構成について説明する。
【００２５】
本実施形態に係るエンジン１は、直列４気筒１６バルブのＤＯＨＣガソリンエンジンである。エンジン１は、主としてシリンダヘッド１０、シリンダヘッドカバー２０、動弁機構３０及びカムキャップ６０を具備する。
【００２６】
図１、図３及び図４に示すシリンダヘッド１０は、シリンダブロック（不図示）と共にエンジン１の主たる構造体となるものである。シリンダヘッド１０は、前記シリンダブロック（不図示）の上部に固定される。シリンダヘッド１０は、アルミニウム系の材料（アルミニウム合金等）により形成される。シリンダヘッド１０は、主としてカムキャリア１１、吸気側軸受部１２、排気側軸受部１４、オイルギャラリー１６及びカムジャーナル用油路１８を具備する。
【００２７】
カムキャリア１１は、シリンダヘッド１０の上部において、長手方向を左右方向に向けた略直方体状に形成された部分である。カムキャリア１１は、各気筒を前後から挟むように複数（すなわち、本実施形態においては５つ）形成される。カムキャリア１１は、前後方向に互いに等間隔（間隔Ｌ）に形成される。
【００２８】
図１に示す吸気側軸受部１２は、後述する吸気側カムシャフト４０を下方から回転可能に支持するものである。吸気側軸受部１２は、正面視において上方が開放された半円状の凹部となるように、カムキャリア１１の左上部に形成される。
【００２９】
図１、図３及び図４に示す排気側軸受部１４は、後述する排気側カムシャフト５０を下方から回転可能に支持するものである。排気側軸受部１４は、正面視において上方が開放された半円状の凹部となるように、カムキャリア１１の右上部に形成される。なお、排気側軸受部１４の詳細な形状については後述する。
【００３０】
図１及び図３に示すオイルギャラリー１６は、エンジン１の各部（例えば、エンジン１の潤滑部や、後述するラッシュアジャスタ３８等の油圧機器）へと潤滑油を案内するための油路である。オイルギャラリー１６は、シリンダヘッド１０の左右側壁近傍を前後方向に通るように形成される。
【００３１】
図３に示すカムジャーナル用油路１８は、シリンダヘッド１０の右部に形成され、排気側軸受部１４へと潤滑油を案内するための油路である。カムジャーナル用油路１８の一端はオイルギャラリー１６と連通され、カムジャーナル用油路１８の他端はカムキャリア１１の排気側軸受部１４と連通される。
【００３２】
なお、本実施形態においては図示を省略しているが、カムジャーナル用油路１８はシリンダヘッド１０の左部にも形成され、左側のオイルギャラリー１６と吸気側軸受部１２とを連通している。
【００３３】
図１に示すシリンダヘッドカバー２０は、シリンダヘッド１０の上部を覆うものである。シリンダヘッドカバー２０はシリンダヘッド１０の上部に載置され、ボルト等によって適宜固定される。
【００３４】
図１に示す動弁機構３０は、エンジン１の吸気ポート及び排気ポート（不図示）を所定のタイミングで開閉させるためのものである。動弁機構３０は、主として吸気バルブ３２、排気バルブ３４、ロッカアーム３６・３６、ラッシュアジャスタ３８・３８、吸気側カムシャフト４０及び排気側カムシャフト５０を具備する。
【００３５】
吸気バルブ３２は、エンジン１の吸気ポート（不図示）を開閉するものである。吸気バルブ３２は、その長手方向を略上下方向に向けて配置される。吸気バルブ３２の下端は前記吸気ポートまで延設される。吸気バルブ３２の上下中途部は、シリンダヘッド１０に摺動可能に挿通される。
【００３６】
なお、本実施形態においては図示を省略しているが、吸気バルブ３２は１つの気筒に対して前後方向に並べて２つ設けられている。
【００３７】
排気バルブ３４は、エンジン１の排気ポート（不図示）を開閉するものである。排気バルブ３４は、その長手方向を略上下方向に向けて配置される。排気バルブ３４の下端は前記排気ポートまで延設される。排気バルブ３４の上下中途部は、シリンダヘッド１０に摺動可能に挿通される。
【００３８】
なお、本実施形態においては図示を省略しているが、排気バルブ３４は１つの気筒に対して前後方向に並べて２つ設けられている。
【００３９】
ロッカアーム３６・３６は、吸気バルブ３２及び排気バルブ３４を開閉駆動させるためのものである。ロッカアーム３６・３６の一端は、それぞれ吸気バルブ３２及び排気バルブ３４の上端に上方から当接される。ロッカアーム３６・３６には、前後方向に向けた軸線を中心として回転可能なローラ３６ａ・３６ａがそれぞれ設けられる。
【００４０】
ラッシュアジャスタ３８・３８は、バルブクリアランスを調整するためのものである。ラッシュアジャスタ３８・３８は、それぞれロッカアーム３６・３６の他端に下方から当接される。
【００４１】
図１及び図２に示す吸気側カムシャフト４０は、本発明に係るシャフトの実施の一形態であり、ロッカアーム３６を所定のタイミングで揺動させることで、吸気バルブ３２を開閉駆動させるためのものである。吸気側カムシャフト４０は、長手方向（軸線方向）を前後方向に向けた略円柱状に形成される。吸気側カムシャフト４０は、鉄系の材料（鉄鋼材料等）により形成される。吸気側カムシャフト４０は、主としてカム４２及びカムジャーナル４４を具備する。
【００４２】
カム４２は、回転中心（吸気側カムシャフト４０の中心）から外周までの距離が一定でない板状に形成された部分である。カム４２は、前後方向において各気筒に対応する位置に２つ並べて形成される。当該カム４２は、吸気バルブ３２側のロッカアーム３６（より詳細には、ローラ３６ａ）に上方から当接される。
【００４３】
カムジャーナル４４は、本発明に係るジャーナル部の実施の一形態であり、カムキャリア１１及び後述するカムキャップ６０によって回転可能に支持される部分である。カムジャーナル４４は、吸気側カムシャフト４０のうち、カムキャリア１１に対応する位置に複数（５つ）形成される。カムジャーナル４４の前後方向幅は、カムキャリア１１の前後方向幅と略同一となるように形成される。カムジャーナル４４は、対応するカムキャリア１１の吸気側軸受部１２にそれぞれ載置される。
【００４４】
図１から図４までに示す排気側カムシャフト５０は、本発明に係るシャフトの実施の一形態であり、ロッカアーム３６を所定のタイミングで揺動させることで、排気バルブ３４を開閉駆動させるためのものである。排気側カムシャフト５０は、長手方向（軸線方向）を前後方向に向けた略円柱状に形成される。排気側カムシャフト５０は、鉄系の材料（鉄鋼材料等）により形成される。排気側カムシャフト５０は、主としてカム５２及びカムジャーナル５４を具備する。
【００４５】
カム５２は、回転中心（排気側カムシャフト５０の中心）から外周までの距離が一定でない板状に形成された部分である。カム５２は、前後方向において各気筒に対応する位置に２つ並べて形成される。当該カム５２は、排気バルブ３４側のロッカアーム３６（より詳細には、ローラ３６ａ）に上方から当接される。
【００４６】
カムジャーナル５４は、本発明に係るジャーナル部の実施の一形態であり、カムキャリア１１及び後述するカムキャップ６０によって回転可能に支持される部分である。カムジャーナル５４は、排気側カムシャフト５０のうち、カムキャリア１１に対応する位置に複数（５つ）形成される。カムジャーナル５４の前後方向幅は、カムキャリア１１の前後方向幅と略同一となるように形成される。カムジャーナル５４は、対応するカムキャリア１１の排気側軸受部１４にそれぞれ載置される。なお、カムジャーナル５４の詳細な形状については後述する。
【００４７】
図１から図４までに示すカムキャップ６０は、各カムキャリア１１の上部に固定され、当該カムキャリア１１との間で吸気側カムシャフト４０及び排気側カムシャフト５０を保持するものである。カムキャップ６０は、長手方向を左右方向に向けた略直方体状に形成される。カムキャップ６０の前後方向幅は、カムキャリア１１の前後方向幅と略同一となるように形成される。カムキャップ６０は、シリンダヘッド１０と同じ材料（アルミニウム系の材料）により形成される。カムキャップ６０は、主として吸気側軸受部６２及び排気側軸受部６４を具備する。
【００４８】
図１に示す吸気側軸受部６２は、吸気側カムシャフト４０を上方から回転可能に支持するものである。吸気側軸受部６２は、正面視において下方が開放された半円状の凹部となるように、カムキャップ６０の左下部に形成される。当該カムキャップ６０の吸気側軸受部６２は、カムキャリア１１の吸気側軸受部１２と対向する位置に形成され、当該吸気側軸受部６２及び吸気側軸受部１２の間に吸気側カムシャフト４０のカムジャーナル４４が回転可能に支持（保持）される。
【００４９】
図１、図３及び図４に示す排気側軸受部６４は、排気側カムシャフト５０を上方から回転可能に支持するものである。排気側軸受部６４は、正面視において下方が開放された半円状の凹部となるように、カムキャップ６０の右下部に形成される。当該カムキャップ６０の排気側軸受部６４は、カムキャリア１１の排気側軸受部１４と対向する位置に形成され、当該排気側軸受部６４及び排気側軸受部１４の間に排気側カムシャフト５０のカムジャーナル５４が回転可能に支持（保持）される。なお、排気側軸受部６４の詳細な形状については後述する。
【００５０】
上述の如く構成されたカムキャップ６０は、各カムキャリア１１の上部に載置され、ボルト６６によって当該カムキャリア１１に固定される。本実施形態においては、上述の如く構成されたカムキャリア１１及びカムキャップ６０によって、動弁機構３０の吸気側カムシャフト４０及び排気側カムシャフト５０を回転可能に支持するハウジングが形成される。また、互いに対向するように形成された吸気側軸受部１２及び吸気側軸受部６２によって、吸気側カムシャフト４０のカムジャーナル４４を回転可能に支持する軸受部が形成される。また、互いに対向するように形成された排気側軸受部１４及び排気側軸受部６４によって、排気側カムシャフト５０のカムジャーナル５４を回転可能に支持する軸受部が形成される。
【００５１】
以下では、排気側カムシャフト５０の軸受構造（すなわち、排気側カムシャフト５０を回転可能に支持するための構造）について、より詳細に説明する。
なお、吸気側カムシャフト４０の軸受構造は、排気側カムシャフト５０の軸受構造と同様であるため、当該吸気側カムシャフト４０の軸受構造についての説明は省略する。
【００５２】
以下では説明の便宜上、図４に示すように、排気側カムシャフト５０に形成されたカムジャーナル５４のうち、前後中央のカムジャーナル５４を第一カムジャーナル５４ａと称する。
また、前から２つ目のカムジャーナル５４を第二カムジャーナル５４ｂと称する。
また、最も前のカムジャーナル５４を第三カムジャーナル５４ｃと称する。
また、後ろから２つ目のカムジャーナル５４を第四カムジャーナル５４ｄと称する。
また、最も後ろのカムジャーナル５４を第五カムジャーナル５４ｅと称する。
【００５３】
また、第一カムジャーナル５４ａに対応する排気側軸受部１４及び排気側軸受部６４を、それぞれ第一排気側軸受部１４ａ及び第一排気側軸受部６４ａと称する。
また、第二カムジャーナル５４ｂに対応する排気側軸受部１４及び排気側軸受部６４を、それぞれ第二排気側軸受部１４ｂ及び第二排気側軸受部６４ｂと称する。
また、第三カムジャーナル５４ｃに対応する排気側軸受部１４及び排気側軸受部６４を、それぞれ第三排気側軸受部１４ｃ及び第三排気側軸受部６４ｃと称する。
また、第四カムジャーナル５４ｄに対応する排気側軸受部１４及び排気側軸受部６４を、それぞれ第四排気側軸受部１４ｄ及び第四排気側軸受部６４ｄと称する。
また、第五カムジャーナル５４ｅに対応する排気側軸受部１４及び排気側軸受部６４を、それぞれ第五排気側軸受部１４ｅ及び第五排気側軸受部６４ｅと称する。
【００５４】
上述の如く構成されたエンジン１が始動して温度が上昇すると、シリンダヘッド１０及びカムキャップ６０、並びに排気側カムシャフト５０は当該温度の上昇に伴って熱膨張する。
【００５５】
具体的には、図４に示すように、シリンダヘッド１０及びカムキャップ６０は排気側カムシャフト５０の径方向に熱膨張する。また同様に、排気側カムシャフト５０も径方向に熱膨張する。ここで、排気側カムシャフト５０を形成している鉄系の材料の熱膨張率（線膨張率）は、シリンダヘッド１０及びカムキャップ６０を形成しているアルミニウム系の材料の熱膨張率よりも小さい。従って、シリンダヘッド１０及びカムキャップ６０は、排気側カムシャフト５０に対して相対的に径方向に熱膨張することになる（図４中の上下方向の白抜き矢印参照）。
【００５６】
また、シリンダヘッド１０及びカムキャップ６０は排気側カムシャフト５０の軸線方向にも熱膨張する。また同様に、排気側カムシャフト５０も軸線方向に熱膨張する。しかし、径方向の熱膨張の場合と同様に、排気側カムシャフト５０の熱膨張率はシリンダヘッド１０及びカムキャップ６０の熱膨張率よりも小さい。従って、シリンダヘッド１０及びカムキャップ６０は、排気側カムシャフト５０に対して相対的に軸線方向に熱膨張することになる（図４中の前後方向の白抜き矢印参照）。
【００５７】
そこで以下の説明では、便宜上、排気側カムシャフト５０に対するシリンダヘッド１０及びカムキャップ６０の相対的な熱膨張に着目して説明を行う。
【００５８】
なお、本実施形態においては、シリンダヘッド１０及びカムキャップ６０、並びに排気側カムシャフト５０は、前後方向に熱膨張する場合、前後中央部（図４に示す位置Ｐ）、すなわち中央のカムキャリア１１及びカムジャーナル５４（第一カムジャーナル５４ａ）を中心として前後方向にそれぞれ熱膨張するものとする。
【００５９】
上述の如く、排気側カムシャフト５０に対してシリンダヘッド１０及びカムキャップ６０が熱膨張すると、カムジャーナル５４と排気側軸受部１４及び排気側軸受部６４との間のクリアランスが変化するおそれがある。そこで本実施形態においては、当該クリアランスの変化を抑制できるように、カムジャーナル５４、並びに排気側軸受部１４及び排気側軸受部６４が所定の形状に形成されている。以下、具体的に説明する。
【００６０】
まず、第二カムジャーナル５４ｂ、及びそれを支持する第二排気側軸受部１４ｂ及び第二排気側軸受部６４ｂの形状について詳細に説明する。
【００６１】
図５には、エンジン１が始動する前（この時のエンジン１の温度をＴＬとする）の様子を示している。図５に示すように、第二カムジャーナル５４ｂはテーパ状となるように形成されている。具体的には、第二カムジャーナル５４ｂは、後方から前方に向かって外径が拡大するような線形テーパ状に形成されている。側面視（図５）において、当該第二カムジャーナル５４ｂの外周面（母線）の、排気側カムシャフト５０の軸線方向（前後方向）に対する角を、第一テーパ角αとする。なお、第一テーパ角αは、本発明に係るテーパ角θの実施の一形態である。
【００６２】
また、第二カムジャーナル５４ｂを回転可能に支持する軸受部（第二排気側軸受部１４ｂ及び第二排気側軸受部６４ｂ）も、それぞれテーパ状となるように形成されている。具体的には、当該軸受部は、後方から前方に向かって内径が拡大するような線形テーパ状に形成されている。側面視において、第二排気側軸受部１４ｂの内周面の、排気側カムシャフト５０の軸線方向に対する角は、第二カムジャーナル５４ｂと同様に第一テーパ角αとなるように形成される。同様に、側面視において、第二排気側軸受部６４ｂの内周面の、排気側カムシャフト５０の軸線方向に対する角は第一テーパ角αとなるように形成される。
【００６３】
この状態における第二カムジャーナル５４ｂとその軸受部（第二排気側軸受部１４ｂ及び第二排気側軸受部６４ｂ）との間のクリアランス（半径方向のクリアランス）を、クリアランスＣとする。
【００６４】
図６に示すように、エンジン１の始動後、当該エンジン１の温度がある温度（この時のエンジン１の温度をＴＨとする）まで上昇すると、シリンダヘッド１０及びカムキャップ６０は、排気側カムシャフト５０に対して相対的に径方向及び軸線方向に熱膨張する（図６中の白抜き矢印参照）。すなわち、軸受部（第二排気側軸受部１４ｂ及び第二排気側軸受部６４ｂ）は、排気側カムシャフト５０に対して相対的に径方向及び軸線方向に移動する。
この時の、第二排気側軸受部１４ｂ（第二排気側軸受部６４ｂ）の径方向（図６における上下方向）の移動量をＹ１、軸線方向の移動量をＸ１とする。なお、移動量Ｘ１及び移動量Ｙ１は、それぞれ本発明に係る移動量Ｘ及び移動量Ｙの実施の一形態である。
【００６５】
このように、エンジン１の温度がＴＬからＴＨに上昇し、軸受部（第二排気側軸受部１４ｂ及び第二排気側軸受部６４ｂ）が排気側カムシャフト５０に対して相対的に移動した場合に、当該移動の前後でクリアランスＣを一定に保つためには、第一テーパ角αの値を、α＝ａｒｃｔａｎ（Ｙ１／Ｘ１）に設定すれば良い。
【００６６】
このように第一テーパ角αの値を設定することにより、シリンダヘッド１０が熱膨張した場合、第二排気側軸受部１４ｂの内周面は当該内周面と平行な方向に移動し、クリアランスＣを一定に保つことができる。同様に、第二排気側軸受部６４ｂの内周面は当該内周面と平行な方向に移動し、クリアランスＣを一定に保つことができる。
【００６７】
なお、上述の説明ではシリンダヘッド１０及びカムキャップ６０が排気側カムシャフト５０に対して相対的に熱膨張する場合について説明したが、エンジン１の温度が減少してシリンダヘッド１０及びカムキャップ６０が収縮する場合も同様にクリアランスＣを一定に保つことができる。
【００６８】
クリアランスＣを一定に保つことで、クリアランスＣが減少して第二カムジャーナル５４ｂと第二排気側軸受部１４ｂ及び第二排気側軸受部６４ｂとの間の摩擦抵抗が増加するのを防止することができる。
また、クリアランスＣを一定に保つことで、クリアランスＣが増加してカムジャーナル用油路１８から第二排気側軸受部１４ｂへの潤滑油の供給量が増加するのを防止することができる（図３参照）。これによって、オイルギャラリー１６を介して他の油圧機器へと供給される潤滑油の油圧の低下を防止することができる。
【００６９】
次に、第三カムジャーナル５４ｃ、及びそれを支持する第三排気側軸受部１４ｃ及び第三排気側軸受部６４ｃの形状について詳細に説明する。
【００７０】
図７に示すように、第三カムジャーナル５４ｃは、第二カムジャーナル５４ｂと同様に後方から前方に向かって外径が拡大するような線形テーパ状に形成されている。側面視（図７）において、当該第三カムジャーナル５４ｃの外周面（母線）の、排気側カムシャフト５０の軸線方向（前後方向）に対する角を、第二テーパ角βとする。なお、第二テーパ角βは、本発明に係るテーパ角θの実施の一形態である。
【００７１】
また、第三カムジャーナル５４ｃを回転可能に支持する軸受部（第三排気側軸受部１４ｃ及び第三排気側軸受部６４ｃ）も、それぞれテーパ状となるように形成されている。具体的には、当該軸受部は、後方から前方に向かって内径が拡大するような線形テーパ状に形成されている。側面視において、第三排気側軸受部１４ｃの内周面の、排気側カムシャフト５０の軸線方向に対する角は、第三カムジャーナル５４ｃと同様に第二テーパ角βとなるように形成される。同様に、側面視において、第三排気側軸受部６４ｃの内周面の、排気側カムシャフト５０の軸線方向に対する角は第二テーパ角βとなるように形成される。
【００７２】
また、エンジン１が始動する前（温度ＴＬの時）の第三カムジャーナル５４ｃとその軸受部（第三排気側軸受部１４ｃ及び第三排気側軸受部６４ｃ）との間のクリアランス（半径方向のクリアランス）Ｃは、第二カムジャーナル５４ｂとその軸受部との間のクリアランスＣと同一の値になるように設定されている。
【００７３】
エンジン１の始動後、当該エンジン１の温度がＴＬからＴＨまで上昇すると、シリンダヘッド１０及びカムキャップ６０は、排気側カムシャフト５０に対して相対的に径方向及び軸線方向に熱膨張する。すなわち、軸受部（第三排気側軸受部１４ｃ及び第三排気側軸受部６４ｃ）は、排気側カムシャフト５０に対して相対的に径方向及び軸線方向に移動する。
この時の、第三排気側軸受部１４ｃ（第三排気側軸受部６４ｃ）の径方向の移動量をＹ２、軸線方向の移動量をＸ２とする。なお、移動量Ｘ２及び移動量Ｙ２は、それぞれ本発明に係る移動量Ｘ及び移動量Ｙの実施の一形態である。
【００７４】
ここで、図４に示すように、前後方向における位置Ｐから第三排気側軸受部１４ｃ及び第三排気側軸受部６４ｃまでの距離（２Ｌ）は、位置Ｐから第二排気側軸受部１４ｂ及び第二排気側軸受部６４ｂまでの距離（Ｌ）の２倍になっている。このため、図７に示すように、第三排気側軸受部１４ｃ（第三排気側軸受部６４ｃ）の軸線方向の移動量Ｘ２は、第二排気側軸受部１４ｂ（第二排気側軸受部６４ｂ）の軸線方向の移動量Ｘ１の２倍になる。
【００７５】
一方、第三排気側軸受部１４ｃ（第三排気側軸受部６４ｃ）の径方向の移動量Ｙ２は、位置Ｐからの距離に依存しないため、第二排気側軸受部１４ｂ（第二排気側軸受部６４ｂ）の径方向の移動量Ｙ１と同一となる。
【００７６】
このように、エンジン１の温度がＴＬからＴＨに上昇し、軸受部（第三排気側軸受部１４ｃ及び第三排気側軸受部６４ｃ）が排気側カムシャフト５０に対して相対的に移動した場合に、当該移動の前後でクリアランスＣを一定に保つためには、第二テーパ角βの値を、β＝ａｒｃｔａｎ（Ｙ２／Ｘ２）に設定すれば良い。
【００７７】
ここで、上述の如くＸ２はＸ１の２倍（Ｘ２＝Ｘ１×２）であるため、第二テーパ角βは第一テーパ角αよりも小さくなる（β＜α）。このように、排気側カムシャフト５０（カムジャーナル５４）に対する軸線方向の相対的な移動量に応じて軸受部のテーパ角を設定することで、クリアランスＣを一定に保つことができる。
【００７８】
なお、上述の移動量Ｘ１及びＹ１、並びに移動量Ｘ２及びＹ２は、実験や数値解析等によって予め求めることが可能である。
【００７９】
なお、第四カムジャーナル５４ｄ及び第五カムジャーナル５４ｅの形状は、位置Ｐ（図４）を中心として第二カムジャーナル５４ｂ及び第三カムジャーナル５４ｃの形状と対称であるため、詳細な説明は省略する。
同様に、第四排気側軸受部１４ｄ及び第五排気側軸受部１４ｅ、並びに第四排気側軸受部６４ｄ及び第五排気側軸受部６４ｅの形状は、位置Ｐを中心として第二排気側軸受部１４ｂ及び第三排気側軸受部１４ｃ、並びに第二排気側軸受部６４ｂ及び第三排気側軸受部６４ｃの形状と対称であるため、詳細な説明は省略する。
【００８０】
また、図４に示すように、第一カムジャーナル５４ａ、並びに第一排気側軸受部１４ａ及び第一排気側軸受部６４ａは、前後方向への熱膨張の中心であるため、テーパは設けられない（排気側カムシャフト５０の軸線方向と平行な面を有するように形成される）。
【００８１】
以上の如く、本実施形態に係るエンジン１（内燃機関）の軸受構造は、軸線方向のうち、温度の上昇に伴って熱膨張する一の方向に向かって外径が拡大するテーパ状に形成されたジャーナル部（カムジャーナル４４及びカムジャーナル５４）を有するシャフト（吸気側カムシャフト４０及び排気側カムシャフト５０）と、前記シャフトよりも高い熱膨張率を有する材料で形成されると共に、前記一の方向に向かって内径が拡大するテーパ状に形成され、前記ジャーナル部を回転可能に支持する軸受部（吸気側軸受部１２及び吸気側軸受部６２、並びに排気側軸受部１４及び排気側軸受部６４）を有するハウジング（カムキャリア１１及びカムキャップ６０）と、を具備するものである。
このように構成することにより、前記シャフト及び前記ハウジングの軸線方向への熱膨張を利用して、温度変化に伴う前記ジャーナル部と前記軸受部とのクリアランスＣの変化を抑制することができる。
【００８２】
また、前記ジャーナル部及び前記軸受部のテーパ角（第一テーパ角α及び第二テーパ角β）は、熱膨張による前記ジャーナル部に対する前記軸受部の前記一の方向への相対的な移動量が大きいほど、小さくなるように形成されるものである。
このように構成することにより、温度変化に伴う前記ジャーナル部と前記軸受部とのクリアランスＣの変化をより適切に抑制することができる。
特に、前記ジャーナル部及び前記軸受部が複数形成されている場合に、クリアランスＣの均一化を図ることができる。
【００８３】
また、前記ジャーナル部及び前記軸受部のテーパ角の値をα（θ）、熱膨張による前記ジャーナル部に対する前記軸受部の前記一の方向への相対的な移動量をＸ１（Ｘ）、熱膨張による前記ジャーナル部に対する前記軸受部の半径方向への相対的な移動量をＹ１（Ｙ）とすると、前記ジャーナル部及び前記軸受部のテーパ角は、以下の式により算出されるものである。
α＝ａｒｃｔａｎ（Ｙ１／Ｘ１）
このように構成することにより、ジャーナル部と軸受部とのクリアランスＣを一定に保つことができる。
【００８４】
また、前記シャフトは、吸気バルブ３２又は排気バルブ３４を開閉させるカム（カム４２及びカム５２）を具備するものである。
このように構成することにより、吸気バルブ３２又は排気バルブ３４を開閉させるカムが設けられたシャフト（吸気側カムシャフト４０及び排気側カムシャフト５０）において、クリアランスＣの変化を抑制することができる。
【００８５】
なお、本実施形態においては、エンジン１は直列４気筒１６バルブのＤＯＨＣガソリンエンジンであるものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、種々のエンジン（内燃機関）に適用することが可能である。
【００８６】
また、本実施形態においては、ハウジング（カムキャリア１１（シリンダヘッド１０）及びカムキャップ６０）はアルミニウム系の材料により形成され、吸気側カムシャフト４０及び排気側カムシャフト５０は鉄系の材料により形成されるものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、当該ハウジングは、吸気側カムシャフト４０及び排気側カムシャフト５０よりも高い熱膨張率（線膨張率）を有する材料で形成されていれば良い。
【００８７】
また、本実施形態においては、カムキャリア１１はシリンダヘッド１０に一体的に形成されるものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、シリンダヘッド１０とは別体（別部材）として形成することも可能である。
【００８８】
また、本実施形態においては、吸気側カムシャフト４０及び排気側カムシャフト５０を支持するハウジング、すなわちカムキャリア１１及びカムキャップ６０を別部材で形成するものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、当該カムキャリア１１及びカムキャップ６０を一体的に形成することも可能である。
【００８９】
また、本実施形態においては、カム５２と排気側カムシャフト５０とは一体的に形成されるものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、当該カム５２と排気側カムシャフト５０とを別部材で形成することも可能である。この場合、カム５２は焼き嵌め等によってシャフト５０に固定することができる。カム４２と吸気側カムシャフト４０についても同様である。
【００９０】
また、本実施形態においては、第一テーパ角α及び第二テーパ角βを、シリンダヘッド１０及びカムキャップ６０の排気側カムシャフト５０に対する相対的な移動量から決定する（例えば、α＝ａｒｃｔａｎ（Ｙ１／Ｘ１）とする）ものとしたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、熱膨張する方向に向かって径が拡大する角度であれば、第一テーパ角α及び第二テーパ角βを任意に決定することが可能である。この場合、熱膨張によってクリアランスＣは多少変化するものの、第一テーパ角α及び第二テーパ角βが０である場合（テーパが設けられていない場合）に比べて当該クリアランスＣの変化を抑制することができる。
【００９１】
また、本実施形態においては、テーパの度合いを示すものとしてテーパ角（第一テーパ角α及び第二テーパ角β）を用いたが、テーパ比（テーパ部分の、軸線方向に対する径方向の変化量（例えば図６に示した例では、Ｙ１／Ｘ１））を用いてテーパの度合いを示すことも可能であり、その意味するところは同じである。
【００９２】
また、本実施形態においては、部材の形状の理解を助けるために、第一テーパ角α及び第二テーパ角βやクリアランスＣ等を誇張して図示している。実際には、部材の機能や組み付け方法等を考慮して適切な値に設定することが可能である。
【００９３】
また、本実施形態においては、本発明に係るシャフトの実施の一形態として吸気側カムシャフト４０及び排気側カムシャフト５０を例示したが、本発明はこれに限るものではなく、その他のシャフト（例えば、クランクシャフト等）に適用することも可能である。
【００９４】
なお、上記実施形態においては、カムジャーナル５４の前後方向幅はカムキャリア１１（及びカムキャップ６０）の前後方向幅と略同一となるように形成するものとしたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、図８に示すように、カムジャーナル５４の前後方向幅Ｗ１を、カムキャリア１１（及びカムキャップ６０）の前後方向幅Ｗ２よりも大きくなるように形成し、当該カムジャーナル５４を常に排気側軸受部１４（排気側軸受部６４）の前後方向幅の全域で支持するように構成することも可能である。
【００９５】
すなわち、シリンダヘッド１０及びカムキャップ６０が、排気側カムシャフト５０に対して相対的に径方向及び軸線方向に熱膨張した場合、すなわち、軸受部（排気側軸受部１４及び排気側軸受部６４）が排気側カムシャフト５０に対して相対的に径方向及び軸線方向に移動した場合であっても、常に当該軸受部の前後方向幅の全域によってカムジャーナル５４が支持される。このように構成することによって、径方向に突出したカムジャーナル５４の角部Ｅが軸受部（排気側軸受部１４及び排気側軸受部６４）に接触するのを防止することができる。これによって、カムジャーナル５４の角部Ｅが当該軸受部に接触して、当該軸受部が摩耗するのを防止することができる。
【００９６】
以上の如く、本変形例に係るカムジャーナル５４（ジャーナル部）は、常に軸受部（排気側軸受部１４及び排気側軸受部６４）の軸線方向の幅の全域によって支持されるものである。
このように構成することにより、前記軸受部の摩耗の発生を抑制することができる。
【符号の説明】
【００９７】
１    エンジン（内燃機関）
１０  シリンダヘッド
１１  カムキャリア（ハウジング）
１２  吸気側軸受部（軸受部）
１４  排気側軸受部（軸受部）
３０  動弁機構
３２  吸気バルブ
３４  排気バルブ
４０  吸気側カムシャフト（シャフト）
４２  カム
４４  カムジャーナル（ジャーナル部）
５０  排気側カムシャフト（シャフト）
５２  カム
５４  カムジャーナル（ジャーナル部）
６０  カムキャップ（ハウジング）
６２  吸気側軸受部（軸受部）
６４  排気側軸受部（軸受部）
【図１】
2015161245.tif 000003
【図２】
2015161245.tif 000004
【図３】
2015161245.tif 000005
【図４】
2015161245.tif 000006
【図５】
2015161245.tif 000007
【図６】
2015161245.tif 000008
【図７】
2015161245.tif 000009
【図８】
2015161245.tif 000010