(57)【要約】【課題】カムキャップの最も面圧がかかる部分においてカムキャップ内周面とジャーナルとの接触を防止する動弁装置の軸受部材を提供する。【解決手段】吸気バルブ、排気バルブの少なくとも一方を開閉させるカム３０と、複数のジャーナル部３６とを有するカムシャフト２０を備える動弁装置１の軸受部材３４において、軸受部材３４は、カムシャフト２０のジャーナル部３６を囲むように上方から支持するカムキャップ３８と、下方から支持する軸受基部４０と、を有し、カムキャップ３８のジャーナル部３６と対向する内周面を樹脂コーティング被膜４６ａによって被覆し、樹脂コーティング被膜４６ａの周方向端部４６ｂ・４６ｂが周方向中央部４６ｃよりも薄くなるように形成した。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブ、排気バルブの少なくとも一方を開閉させるカムと、複数のジャーナル部とを有するカムシャフトを備える動弁装置の軸受部材において、
前記軸受部材は、前記カムシャフトのジャーナル部を囲むように上方から支持するカムキャップと、下方から支持する軸受基部と、を有し、
前記カムキャップのジャーナル部と対向する内周面を樹脂コーティング被膜によって被覆し、前記樹脂コーティング被膜の周方向両端部が周方向中央部よりも薄くなるように形成したことを特徴とする動弁装置の軸受部材。
【請求項２】
前記周方向中央部の樹脂コーティング被膜の厚さは、摂氏マイナス５０度から摂氏１５０度の範囲において、クリアランスの３分の１を超えないように形成したことを特徴とする請求項１に記載の動弁装置の軸受部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動弁装置の軸受部材の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン等の内燃機関には、吸気バルブ及び排気バルブといった機関バルブを開閉させる動弁装置が設けられている。このような内燃機関の動弁装置には、吸気バルブ、排気バルブの少なくとも一方を開閉させるカムと、複数のジャーナル部とを有するカムシャフトと、カムシャフトのジャーナル部を囲むように支持するカムキャップ及び軸受基部を有する軸受部材とが備えられている。
【０００３】
従来では、カムシャフトのジャーナル部とカムキャップとの間、カムシャフトのジャーナル部と軸受基部との間に所定の隙間が設けられることにより、また、当該隙間に潤滑油が供給されることにより、カムシャフトの回転の円滑化が図られていた。
【０００４】
また、カムシャフトのジャーナル部とカムキャップとの間における磨耗の発生に対しては、カムシャフトとカムキャップとの間の摺動部で、樹脂コーティング被膜によってそれらが摺動する部位を被覆する手法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２４９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１には、樹脂コーティング被膜がカムキャップの内周面全面に均等に設けられていたことから、最も面圧がかかるカムキャップ中央部において、カムキャップの内周面とジャーナルとの接触が起こり、樹脂コーティング被膜が摩耗していた。そして、樹脂コーティング被膜が摩耗することにより、カムキャップ中央におけるクリアランスが増大し、油膜圧力が発生し難くなっていた。油膜圧力が発生し難くなると、さらにカムキャップの内周面とジャーナルとの接触が起こり、樹脂コーティング被膜が摩耗していた。
【０００７】
そこで、本発明はかかる課題に鑑み、カムキャップの最も面圧がかかる部分においてカムキャップ内周面とジャーナルとの接触を防止する動弁装置の軸受部材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
即ち、請求項１においては、吸気バルブ、排気バルブの少なくとも一方を開閉させるカムと、複数のジャーナル部とを有するカムシャフトを備える動弁装置の軸受部材において、前記軸受部材は、前記カムシャフトのジャーナル部を囲むように上方から支持するカムキャップと、下方から支持する軸受基部と、を有し、前記カムキャップのジャーナル部と対向する内周面を樹脂コーティング被膜によって被覆し、前記樹脂コーティング被膜の周方向両端部が周方向中央部よりも薄くなるように形成したものである。
【００１０】
請求項２においては、前記周方向中央部の樹脂コーティング被膜の厚さは、摂氏マイナス５０度から摂氏１５０度の範囲において、クリアランスの３分の１を超えないように形成したものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
すなわち、カムキャップの最も面圧がかかる周方向中央部においてカムキャップ内周面とジャーナルとの接触を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の動弁装置の構成を示す正面図。
【図２】本発明の実施形態に係るカムシャフトの支持構造の構成を示す平面図。
【図３】本発明の実施形態に係るＡ−Ａ線におけるカムシャフトの支持構造の構成を示す断面図。
【図４】本発明の他の実施形態に係るＡ−Ａ線におけるカムシャフトの支持構造の構成を示す断面図。
【図５】（Ａ）カムシャフトの軸線方向から見たカムキャップの構成を示す断面図。（Ｂ）軸受基部との合わせ面の方向から見たカムキャップの構成を示す断面図。
【図６】本発明の実施形態に係るカムシャフトの支持構造の構成を示す断面拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
まず、内燃機関の動弁装置の一例であるロッカアーム式の動弁装置について説明する。図１は、本実施形態に係る内燃機関の動弁装置の構成の一例を示す正面図である。内燃機関の動弁装置１において、吸気バルブ（又は排気バルブ）のステム１０には、リテーナ１２が取り付けられ、ステムエンド１４には、エンドキャップ１６が取り付けられている。また、ステム１０は、円板状のリテーナ１２の中心部分を貫通しており、リテーナ１２はステム１０に対して軸線方向に移動できないように取り付けられている。また、不図示の吸気バルブ（排気バルブ）は、リテーナ１２に設けられた圧縮状態のコイルスプリング１８によって、閉弁状態となるように付勢されている。
【００１６】
不図示の吸気バルブ（排気バルブ）を開閉させる内燃機関の動弁装置１には、エンジンの出力軸であるクランクシャフトの回転が伝達されるカムシャフト２０と、カムシャフト２０の回転によって駆動されるロッカアーム２２とを備えている。ロッカアーム２２は、鋼板を打ち抜いて得られる成形素材をプレス加工することによって製造される。
【００１７】
ロッカアーム２２の一端部は、シリンダヘッド２４に設けられたピボット２６により支持されている。また、ロッカアーム２２の他端部には、エンドキャップ１６と接触する接触部２８が設けられている。更に、ロッカアーム２２において一端部と他端部との間には、カムシャフト２０のカム３０と接触するローラ３２が回転可能に支持されている。
【００１８】
したがって、カムシャフト２０が回転して、カム３０がローラ３２を押すことにより、ロッカアーム２２がピボット２６を支点に揺動し、ロッカアーム２２の接触部２８で吸気バルブ（又は排気バルブ）のステムエンド１４（ステム１０）が押されるようになる。そして、接触部２８による押圧力とコイルスプリング１８による付勢力とに基づき、吸気バルブ（又は排気バルブ）がステム１０の軸線方向に往復移動して開閉動作するようになる。
【００１９】
図２は、一実施形態にかかるカムシャフト２０の支持構造を示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線におけるカムシャフト２０の支持構造を示す断面図である。内燃機関の動弁装置１には、カムシャフト２０を軸心回りに回転自在となるようシリンダヘッド２４に支持させる軸受部材３４を備えている。カムシャフト２０は、カム３０とジャーナル部３６とを有する。図３に示すように、軸受部材３４は、カムキャップ３８と軸受基部４０とを備え、カムキャップ３８及び軸受基部４０でジャーナル部３６が囲まれている。したがって、ジャーナル部３６は、カムキャップ３８の凹部及び軸受基部４０の凹部により囲まれた状態、つまり、凹部で囲まれた円形空間内に支持されている。また、カムキャップ３８は、ボルト等の締結具４２により軸受基部４０及びシリンダヘッド２４に締結されている。カムキャップ３８とジャーナル部３６との間、軸受基部４０とジャーナル部３６との間には所定のクリアランスが設けられている。これは、カムシャフト２０が円滑に回転するためである。
【００２０】
図４は、図２のＡ−Ａ線におけるカムシャフト２０の支持構造の他の実施形態を示す断面図である。図４に示すように、シリンダヘッド２４の一部を軸受部材３４の軸受基部４０として、ジャーナル部３６がカムキャップ３８及びシリンダヘッド２４の一部（軸受基部４０）で囲まれた状態で支持されていても良い。以下、図４に示すようなシリンダヘッド２４の一部を軸受基部４０として用いたものを例として説明する。
【００２１】
カムキャップ３８は、軸受基部４０（シリンダヘッド２４）にボルト等の締結具４２で締結される。そして、締結の際に発生する摩擦で、カムキャップ３８は通常右回りのトルクを受ける。上記でも説明したように、カムキャップ３８とジャーナル部３６との間には所定の隙間が設けられているため、締結の際に発生する摩擦によって、ジャーナル部３６（カムシャフト２０）の中心に対してカムキャップ３８の中心がずれる。そうすると、カムキャップ３８とジャーナル部３６とが接触した状態で締結される。
【００２２】
図５（Ａ）は、カムシャフト２０の軸線方向から見たカムキャップ３８の構成の一例を示す断面図であり、図５（Ｂ）は、軸受基部４０との合わせ面の方向から見たカムキャップの構成の一例を示す断面図である。図５に示すように、本実施形態では、カムキャップ３８の凹部、すなわちジャーナル部３６と対向するカムキャップ３８の内周面に、樹脂コーティング被膜４６ａが設けられている。なお、図５に示す空洞部は、締結具４２が嵌入される締結孔４８である。
【００２３】
樹脂コーティング被膜４６ａは、図５に示すようにジャーナル部３６と対向するカムキャップ３８の内周面の全周に設けられている。なお、本実施形態においては、樹脂コーティング被膜４６ａは、カムキャップ３８の内周面の全周に設けられているが、これに限定するものではなく、例えば、カムキャップ３８の内周面の一部に設けられる構成とすることもできる。
【００２４】
次に、樹脂コーティング被膜４６ａについて、図５及び図６を用いて説明する。
【００２５】
樹脂コーティング被膜４６ａは、フリクションの低減および耐摩耗性の向上を目的として設けられる被膜であり、例えば、エポキシ、アクリル、フェノール等樹脂によって形成されている。樹脂コーティング被膜樹脂コーティング被膜４６ａの膜厚は、数μｍとなるように形成されている。
【００２６】
樹脂コーティング被膜４６ａの周方向端部４６ｂ・４６ｂは、周方向中央部４６ｃよりも薄くなるように形成している。すなわち、本実施形態においては、図６に示すように、周方向端部４６ｂ・４６ｂにおける樹脂コーティング被膜４６ａの厚さｄ１は、略０ｍｍとなるように形成されている。
また、周方向中央部４６ｃにおける樹脂コーティング被膜４６ａの厚さｄ２は、摂氏マイナス５０度から摂氏１５０度の範囲において、クリアランスＣの３分の１を超えないように形成している。ここで、クリアランスＣとは、図６に示すように、カムキャップ３８の凹部及び軸受基部４０の凹部により囲まれた円形空間の内径とジャーナル部３６の軸径との差である。また、周方向中央部４６ｃは、カムキャップ３８を軸受基部４０に取り付けた際に、カムキャップ３８の内周面の最も上側にある。言い換えれば、樹脂コーティング被膜４６ａの厚さは、カムキャップ３８の内周面の最も上側で最も厚くなる。本実施形態においては、図６に示すように。周方向中央部４６ｃにおける樹脂コーティング被膜４６ａの厚さｄ２は１０μｍである。また、クリアランスＣは、温度によって変動するが、エンジン等の内燃機関の一般的な使用可能な温度範囲である、摂氏マイナス５０度から摂氏１５０度の範囲において、最も小さくなったときでも３０μｍよりも大きくなるように形成されている。
樹脂コーティング被膜４６ａは、周方向端部４６ｂから周方向中央部４６ｃまで滑らかな曲線状に形成されている。
【００２７】
次に、樹脂コーティング被膜４６ａによる油膜圧力増大効果について説明する。
樹脂コーティング被膜４６ａの厚さは、ジャーナル部３６の回転方向上流側にある周方向端部４６ｂから周方向中央部４６ｃに向かうにしたがって厚くなるように形成されている。また、周方向端部４６ｂと周方向中央部４６ｃとの膜厚差により、いわゆる楔効果が発生し、油膜圧力が増大する。油膜圧力の増大効果は、クリアランスＣと樹脂コーティング被膜４６ａの厚さｄ２との差が最も小さくなる周方向中央部４６ｃにおいて最大となる。
また、カムシャフト２０の回転に伴ってカムキャップ３８の内周面及び軸受基部４０の内周面にかかる面圧は変化するが、最も面圧が高くなるのは上端である。
そこで、クリアランスＣと樹脂コーティング被膜４６ａの厚さｄ２との差が最も小さくなる周方向中央部４６ｃにおいて最大となるように構成することで、最も面圧が高くなる部分でもジャーナル部３６とカムキャップ３８の内周面との接触を防止することができるのである。このため、樹脂コーティング被膜４６ａの摩耗を防止することができ、摩擦低減効果を持続的に得ることができる。
【００２８】
なお、本実施形態においては、樹脂コーティング被膜４６ａの周方向端部４６ｂ・４６ｂにおける厚さｄ１は０ｍｍとしているが、これに限定するものでなく、周方向端部４６ｂ・４６ｂにおける厚さｄ１は周方向中央部４６ｃにおける厚さｄ２よりも小さくなるように構成されていればよい。
【００２９】
以上のように、吸気バルブ、排気バルブの少なくとも一方を開閉させるカム３０と、複数のジャーナル部３６とを有するカムシャフト２０を備える動弁装置１の軸受部材３４において、軸受部材３４は、カムシャフト２０のジャーナル部３６を囲むように上方から支持するカムキャップ３８と、下方から支持する軸受基部４０と、を有し、カムキャップ３８のジャーナル部３６と対向する内周面を樹脂コーティング被膜４６ａによって被覆し、樹脂コーティング被膜４６ａの周方向端部４６ｂ・４６ｂが周方向中央部４６ｃよりも薄くなるように形成したものである。
このように構成することにより、カムキャップ３８の最も面圧がかかる周方向中央部４６ｃにおいてカムキャップ３８内周面とジャーナル部３６との接触を防止することができる。
【００３０】
また、周方向中央部４６ｃの樹脂コーティング被膜４６ａの厚さｄ２は、摂氏マイナス５０度から摂氏１５０度の範囲において、クリアランスＣの３分の１を超えないように形成したものである。
このように構成することにより、エンジン等の内燃機関の一般的な使用可能な温度範囲である、摂氏マイナス５０度から摂氏１５０度の範囲において、クリアランスＣが最も小さくなったときでも、ジャーナル部３６とカムキャップ３８の内周面との接触を回避することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１    動弁装置
２０  カムシャフト
３０  カム
３４  軸受部材
３６  ジャーナル部
３８  カムキャップ
４０  軸受基部
４６ａ  樹脂コーティング被膜
４６ｂ  周方向端部
４６ｃ  周方向中央部
【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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