(57)【要約】【課題】フリクションを低減させることができ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と対向する内周面に内周側へ張り出した段差部４６ａを設け、段差部４６ａの上流側端部４６ｃは、カムキャップ３８の上流側合わせ面３８ａよりも下流側に設けられ、段差部４６ａの下流側端部４６ｄは、カムキャップ３８の下流側合わせ面３８ｂよりも上流側に設けられる。【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に内周側へ張り出した段差部を設け、
前記段差部の上流側端部は、前記カムキャップの上流側合わせ面よりも下流側に設けられ、前記段差部の下流側端部は、前記カムキャップの下流側合わせ面よりも上流側に設けられることを特徴とする動弁装置の軸受部材。
【請求項２】
前記段差部は樹脂コーティングによって形成される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。
【請求項３】
前記段差部の上流側端部は、前記カムキャップの上流側合わせ面よりも下流側に２０度以上６０度以下の所定の角度を移動した位置に設けられ、前記段差部の下流側端部は、前記カムキャップの下流側合わせ面よりも上流側に２０度以上６０度以下の所定の角度を移動した位置に設けられることを特徴とする請求項１または２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に記載された樹脂コーティングでは、カムシャフトのジャーナル部とカムキャップとの間における低フリクション化が十分ではなかった。すなわち、従来の樹脂コーティングは、カムキャップの摺動面の全範囲に設けられているが、コーティング範囲が広く、低フリクション化が十分ではなかった。
【０００７】
そこで、本発明はかかる課題に鑑み、フリクションを低減させることができ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に内周側へ張り出した段差部を設け、前記段差部の上流側端部は、前記カムキャップの上流側合わせ面よりも下流側に設けられ、前記段差部の下流側端部は、前記カムキャップの下流側合わせ面よりも上流側に設けられるものである。
【００１０】
請求項２においては、前記段差部は樹脂コーティングによって形成されるものである。
【００１１】
請求項３においては、前記段差部の上流側端部は、前記カムキャップの上流側合わせ面よりも下流側に２０度以上６０度以下の所定の角度を移動した位置に設けられ、前記段差部の下流側端部は、前記カムキャップの下流側合わせ面よりも上流側に２０度以上６０度以下の所定の角度を移動した位置に設けられるものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
すなわち、カムキャップのジャーナル部と対向する内周面の一部分に段差部を設けることにより油膜厚さ増加領域が拡大するため、フリクションを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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】（Ａ）本発明の実施形態及び比較例に係るカムキャップを用いた場合のカム軸角度とフリクションとの関係を示すグラフ図。（Ｂ）比較例に係るカムキャップを用いた場合のカム軸角度とフリクションとの関係を示すグラフ図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、段差部４６ａが設けられている。段差部４６ａはカムキャップ３８のその他の内周面と比較して数μｍから数十μｍ内周側へ張り出して形成されている。段差部４６ａは、例えば内周面に切削加工を施すことにより設けることもでき、また、内周面に被膜を設けることにより設けることもできる。本実施形態においては、カムキャップ３８の内周面に樹脂コーティング被膜４６ｂ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。
【００２４】
樹脂コーティング被膜４６ｂ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の内周面に設けられている。ここで、樹脂コーティング被膜４６ｂの上流側端部４６ｃは、カムキャップ３８の上流側合わせ面３８ａから第一の角度θ１を下流側へ移動した位置に設けられる。上流側合わせ面３８ａとは、ジャーナル部３６（カムシャフト２０）の回転方向において上流側に配置される合わせ面のことであり、図５（Ａ）において左側に位置する。ここで、第一の角度θ１は、２０度以上６０度以下となるように構成されている。また、樹脂コーティング被膜４６ｂの下流側端部４６ｄは、カムキャップ３８の下流側合わせ面３８ｂから第二の角度θ２を上流側へ移動した位置に設けられる。下流側合わせ面３８ｂとは、ジャーナル部３６（カムシャフト２０）の回転方向において下流側に配置される合わせ面のことであり、図５（Ａ）において右側に位置する。ここで、第二の角度θ２は、２０度以上６０度以下となるように構成されている。
【００２５】
次に、樹脂コーティング被膜４６ｂについて説明する。
【００２６】
樹脂コーティング被膜４６ｂ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４６ｂの膜厚は、数μｍとなるように形成されている。
【００２７】
次に、樹脂コーティング被膜４６ｂを設けたことによるフリクション低減効果について図６を用いて説明する。
【００２８】
図６（Ａ）の細い実線（Ｌ１）は、第一の角度θ１を２０度に設定し、第二の角度θ２を２０度に設定したものであり、言い換えれば、樹脂コーティング被膜４６ｂによって被覆された部分の角度θ３は１４０度となる。
また、図６（Ａ）の太い実線（Ｌ２）は、第一の角度θ１を６０度に設定し、第二の角度θ２を６０度に設定したものであり、言い換えれば、樹脂コーティング被膜４６ｂによって被覆された部分の角度θ３は６０度となる。
また、図６（Ａ）の太い点線（Ｌ３）は、第一の角度θ１を４０度に設定し、第二の角度θ２を４０度に設定したものであり、言い換えれば、樹脂コーティング被膜４６ｂによって被覆された部分の角度θ３は１００度となる。
【００２９】
また、図６（Ａ）及び（Ｂ）の細い一点鎖線（Ｌ４）は、比較例として、樹脂コーティング被膜を用いなかったものである。
また、図６（Ｂ）の太い一点鎖線（Ｌ５）は、比較例として、第一の角度θ１を０度に設定し、第二の角度θ２を０度に設定したものであり、言い換えれば、樹脂コーティング被膜４６ｂによって被覆された部分の角度θ３は１８０度となる。
また、図６（Ｂ）の細い二点鎖線（Ｌ６）は、比較例として、第一の角度θ１を１０度に設定し、第二の角度θ２を１０度に設定したものであり、言い換えれば、樹脂コーティング被膜４６ｂによって被覆された部分の角度θ３は１６０度となる。
【００３０】
図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、カムキャップ３８に樹脂コーティング被膜を用いなかったもの（Ｌ４）と比較して、樹脂コーティング被膜を用いたもの（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ６）では、フリクション低減効果が得られている。
しかし、図６（Ｂ）に示すように、比較例である樹脂コーティング被膜４６ｂによって被覆された部分の角度θ３が１８０度のもの（Ｌ５）は、カム軸角度０度から１２０度まで及び２８０度から３６０度において、樹脂コーティング被膜を用いなかったもの（Ｌ４）と比較してフリクションが高くなっていた。
また、図６（Ｂ）に示すように、比較例である樹脂コーティング被膜４６ｂによって被覆された部分の角度θ３が１６０度のもの（Ｌ６）は、カム軸角度３００度付近において、樹脂コーティング被膜を用いなかったもの（Ｌ４）と比較してフリクションが高くなっていた。
【００３１】
図６（Ａ）に示すように、本実施形態である、樹脂コーティング被膜４６ｂによって被覆された部分の角度θ３が１４０度のもの（Ｌ１）、樹脂コーティング被膜４６ｂによって被覆された部分の角度θ３が６０度のもの（Ｌ２）、樹脂コーティング被膜４６ｂによって被覆された部分の角度θ３が１００度のもの（Ｌ３）は、樹脂コーティング被膜を用いなかったものと比較して、全てのカム軸角度においてフリクション低減効果が得られている。
【００３２】
前記比較結果から鑑みて、第一の角度θ１は、２０度以上６０度以下となるように構成され、第二の角度θ２は、２０度以上６０度以下となるように構成されることにより、フリクション低減効果をより効果的に得ることができる。
【００３３】
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と対向する内周面に内周側へ張り出した段差部４６ａを設け、段差部４６ａの上流側端部４６ｃは、カムキャップ３８の上流側合わせ面３８ａよりも下流側に設けられ、段差部４６ａの下流側端部４６ｄは、カムキャップ３８の下流側合わせ面３８ｂよりも上流側に設けられるものである。
このように構成することにより、段差部４６ａを設けることで、油膜厚さ増加領域が拡大するため、フリクションを低減させることができる。
【００３４】
また、段差部４６ａは樹脂コーティング被膜４６ｂによって形成されるものである。
このように構成することにより、簡易に段差部４６ａを形成することが可能となる。また、段差部４６ａの厚みを簡易に変更することが可能となる。
【００３５】
また、段差部４６ａの上流側端部４６ｃは、カムキャップ３８の上流側合わせ面３８ａよりも下流側に２０度以上６０度以下の所定の角度θ１を移動した位置に設けられ、段差部４６ａの下流側端部４６ｄは、カムキャップ３８の下流側合わせ面３８ｂよりも上流側に２０度以上６０度以下の所定の角度θ２を移動した位置に設けられる。
このように構成することにより、フリクション低減効果をより効果的に得ることができる。
【００３６】
なお、本実施形態においては、θ１及びθ２を同一の角度となるように形成しているが、これに限定するものではなく、例えば、θ１を２０度とし、θ２を６０度とする構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００３７】
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  段差部
４６ｂ  樹脂コーティング被膜
【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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