(57)【要約】【課題】この発明は、内燃機関のカムシャフト支持構造に関し、カムシャフトに曲げ変形をもたらすことなく、カムシャフトの回転駆動時のフリクション損失を低減することを目的とする。【解決手段】吸気カムシャフト２６および排気カムシャフト３０を支持するための複数の上方軸受部４２を一体的に有するアッパカムキャリア一体ヘッドカバー３４を備える。カムシャフト２６、３０の各ジャーナル部を支持するそれぞれの上方軸受部４２に対応して、＃１下方軸受部材４４、＃２〜＃４下方軸受部材４６、および＃５下方軸受部材４８を設ける。＃２〜＃４下方軸受部材４６は、カムシャフト２６、３０がヘッドカバー３４に搭載された状態で、他の下方軸受部材４４、４８に比して、カムシャフト２６、３０との隙間が大きくなるように構成されている。【選択図】図２
2007192103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のカムシャフト支持構造であって、
カムシャフトを支持するための複数の上方軸受部を一体的に有するアッパカムキャリア一体ヘッドカバーと、
前記カムシャフトを支持するための第１下方軸受部を有する第１下方軸受部材とを備え、
前記第１下方軸受部は、前記上方軸受部の少なくとも１つには対応して設けられず、かつ、前記上方軸受部の他の少なくとも１つには対応して設けられていることを特徴とする内燃機関のカムシャフト支持構造。
【請求項２】
前記カムシャフトが前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーに搭載された状態において、前記第１の下方軸受部に比して、前記カムシャフトとの隙間が大きくなるように構成された第２下方軸受部を有する第２下方軸受部材を更に備え、
前記第２下方軸受部は、前記上方軸受部の更に他の少なくとも１つに対応して設けられていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のカムシャフト支持構造。
【請求項３】
内燃機関のカムシャフト支持構造であって、
カムシャフトを支持するための複数の上方軸受部を一体的に有するアッパカムキャリア一体ヘッドカバーと、
前記カムシャフトを支持するための第１下方軸受部を有する第１下方軸受部材と、
前記カムシャフトが前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーに搭載された状態において、前記第１の下方軸受部に比して、前記カムシャフトとの隙間が大きくなるように構成された第２下方軸受部を有する第２下方軸受部材とを備え、
前記第１下方軸受部は、前記上方軸受部の少なくとも１つに対応して設けられており、
前記第２下方軸受部は、残りの前記上方軸受部に対応して設けられていることを特徴とする内燃機関のカムシャフト支持構造。
【請求項４】
前記カムシャフトの一端には、クランクシャフトの駆動力を当該カムシャフトに伝達する伝達部材が配置されており、
前記第１下方軸受部は、前記伝達部材に最も近い前記上方軸受部に対応して設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関のカムシャフト支持構造。
【請求項５】
前記第２下方軸受部材の少なくとも１つは、前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーの材質に比して軽い材質で構成されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項記載の内燃機関のカムシャフト支持構造。
【請求項６】
前記第２下方軸受部材は、内燃機関の使用温度で融解または昇華する材料で構成されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項記載の内燃機関のカムシャフト支持構造。
【請求項７】
前記第２下方軸受部材の少なくとも１つは、並列に配置される２本のカムシャフトを受け止めるための２つの前記第２下方軸受部を有し、当該２つの前記第２下方軸受部の間で前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーに固定されていることを特徴とする請求項２乃至６の何れか１項記載の内燃機関のカムシャフト支持構造。
【請求項８】
前記第２下方軸受部材の少なくとも１つは、当該第２下方軸受部材の両端部と前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーとの間に、当該第２下方軸受部材が前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーに固定された状態で、前記カムシャフトを脱着可能な程度の隙間が生ずるように構成されていることを特徴とする請求項７記載の内燃機関のカムシャフト支持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関のカムシャフト支持構造に係り、特に、車両に搭載する内燃機関に適用するうえで好適なカムシャフト支持構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、カムシャフトをシリンダヘッドに搭載するようにした内燃機関のカムシャフト支持構造が開示されている。この従来のカムシャフト支持構造では、シリンダヘッドに設けられた下方軸受部にカムシャフトを搭載した状態で、上方軸受部として機能するカムキャップをシリンダヘッドと締結するようにしている。カムシャフトの一端には、カムシャフトにクランクシャフトの駆動力を伝達するタイミングチェーンが巻き掛けられるタイミングスプロケットが固定されている。
【０００３】
そして、上記従来のカムシャフト支持構造では、そのタイミングスプロケットに直近の下方軸受部以外の下方軸受部については、カムシャフトの荷重を実質的に受けないため、当該直近の下方軸受部に比して、カムシャフトとの間に大きなクリアランスが設けられている。このため、それらの下方軸受部の加工コストの低減と、摺動面積が小さくなることによるフリクション損失の低減を図ることができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−４７０１９号公報
【特許文献２】特開平８−２４６９５２号公報
【特許文献３】特開平４−３１６０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来のカムシャフトの支持構造によれば、上記タイミングスプロケット直近の下方軸受部以外の下方軸受部においては、カムシャフトが下方軸受部によって支持されていない状態で、締結ボルトによってカムキャップがシリンダヘッドに組み付けられることとなる。この際、タイミングスプロケット直近のカムシャフトのジャーナル部は、上下のそれぞれの軸受部によって位置が規制された状態にある。このため、タイミングスプロケット直近以外のカムシャフトのジャーナル部においてカムキャップが組み付けられる際に、カムシャフトに応力が作用し、その結果として、カムシャフトに曲げ変形が生ずるおそれがある。
【０００６】
そして、そのような曲げ変形が生ずると、カムシャフトと下方軸受部とが摺動する部位が増えてしまうため、上述したクリアランスの確保によるフリクションの低減効果を十分に得にくくなってしまう。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、カムシャフトに曲げ変形をもたらすことなく、カムシャフトの回転駆動時のフリクション損失を低減し得る内燃機関のカムシャフト支持構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関のカムシャフト支持構造であって、
カムシャフトを支持するための複数の上方軸受部を一体的に有するアッパカムキャリア一体ヘッドカバーと、
前記カムシャフトを支持するための第１下方軸受部を有する第１下方軸受部材とを備え、
前記第１下方軸受部は、前記上方軸受部の少なくとも１つには対応して設けられず、かつ、前記上方軸受部の他の少なくとも１つには対応して設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記カムシャフトが前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーに搭載された状態において、前記第１の下方軸受部に比して、前記カムシャフトとの隙間が大きくなるように構成された第２下方軸受部を有する第２下方軸受部材を更に備え、
前記第２下方軸受部は、前記上方軸受部の更に他の少なくとも１つに対応して設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関のカムシャフト支持構造であって、
カムシャフトを支持するための複数の上方軸受部を一体的に有するアッパカムキャリア一体ヘッドカバーと、
前記カムシャフトを支持するための第１下方軸受部を有する第１下方軸受部材と、
前記カムシャフトが前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーに搭載された状態において、前記第１の下方軸受部に比して、前記カムシャフトとの隙間が大きくなるように構成された第２下方軸受部を有する第２下方軸受部材とを備え、
前記第１下方軸受部は、前記上方軸受部の少なくとも１つに対応して設けられており、
前記第２下方軸受部は、残りの前記上方軸受部に対応して設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れかにおいて、前記カムシャフトの一端には、クランクシャフトの駆動力を当該カムシャフトに伝達する伝達部材が配置されており、
前記第１下方軸受部は、前記伝達部材に最も近い前記上方軸受部に対応して設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第２乃至第４の発明の何れかにおいて、前記第２下方軸受部材の少なくとも１つは、前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーの材質に比して軽い材質で構成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第２乃至第４の発明の何れかにおいて、前記第２下方軸受部材は、内燃機関の使用温度で融解または昇華する材料で構成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、第７の発明は、第２乃至第６の発明の何れかにおいて、前記第２下方軸受部材の少なくとも１つは、並列に配置される２本のカムシャフトを受け止めるための２つの前記第２下方軸受部を有し、当該２つの前記第２下方軸受部の間で前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーに固定されていることを特徴とする。
【００１５】
また、第８の発明は、第７の発明において、前記第２下方軸受部材の少なくとも１つは、当該第２下方軸受部材の両端部と前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーとの間に、当該第２下方軸受部材が前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーに固定された状態で、前記カムシャフトを脱着可能な程度の隙間が生ずるように構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
第１の発明によれば、一部の上方軸受部には、第１下方軸受部が対応して設けられない。カムシャフトが回転駆動される際、バルブスプリングの反力は、上方軸受部に対して作用し、第１下方軸受部に対しては作用しない。従って、カムシャフトを支持するための複数の上方軸受部を一体的に有するアッパカムキャリア一体ヘッドカバーを備えるカムシャフト支持構造においては、上記反力以外の力が作用しないカムシャフトのジャーナル部には、対応する第１下方軸受部を備えていなくても、カムシャフトの回転駆動には支障を来さない。また、本発明によれば、上記ヘッドカバーにカムシャフトを搭載した状態で、第１下方軸受部材が組み付けられることになり、上記バルブスプリングの反力を受け止めるための軸受部材を大きなボルト軸力で組み付ける必要がなくなる。このため、本発明によれば、カムシャフトに曲げ変形をもたらすことなく、カムシャフトの回転駆動時のフリクション損失を低減することができる。
【００１７】
第２の発明によれば、上記バルブスプリングの反力しか作用しないジャーナル部には、第２下方軸受部を組み合わせるようにすることができ、これにより、そのようなジャーナル部とそれに対応する下方軸受部との摺動を確実に回避することができる。また、本発明によれば、他の第１下方軸受部に対して、カムシャフトとの隙間が大きくなるように構成された第２下方軸受部によって、組み付け時にカムシャフトの落下を防止することができる。
【００１８】
第３の発明によれば、第１下方軸受部材によってカムシャフトのジャーナル部を下向きに押す力を受け止めることができる。そして、本発明によれば、上記バルブスプリングの反力しか作用しないジャーナル部には、第２下方軸受部を組み合わせるようにすることができ、これにより、そのようなジャーナル部とそれに対応する下方軸受部との摺動を確実に回避することができる。また、本発明によれば、他の第１下方軸受部に対して、カムシャフトとの隙間が大きくなるように構成された第２下方軸受部によって、組み付け時にカムシャフトの落下を防止することができる。
【００１９】
第４の発明によれば、第１下方軸受部は、クランクシャフトの駆動力をカムシャフトに伝達する伝達部材に最も近い前記上方軸受部に対応して設けられる。クランクシャフトの駆動力によってカムシャフトが駆動される際には、上方軸受部側ではなく、下方軸受部側に力が作用する。本発明によれば、そのような力に起因してカムシャフトに作用する曲げモーメントを効率的に抑えることができる。
【００２０】
第５の発明によれば、カムシャフトのジャーナル部に作用する力を受け止める必要のない第２下方軸受部を上記ヘッドカバーの材質に比して軽い材質で構成することで、内燃機関の効率的な軽量化を実現することができる。
【００２１】
第６の発明によれば、運転時に内燃機関が使用温度に達すると、第２下方軸受部が融解または昇華する。当該第２下方軸受部は、組み付け時に、カムシャフトの落下を防止する機能のみを有していれば良いというものである。本発明によれば、そのような第２下方軸受部を、組み付け時に所期の目的を達成した後に取り除くことができるので、内燃機関の効率的な軽量化を実現することができ、また、フリクション損失の確実な低減を実現することができる。
【００２２】
第７の発明によれば、第２下方軸受部を簡素な構成で実現することができる。
【００２３】
第８の発明によれば、第２下方軸受部を上記ヘッドカバーに組み付けた状態で、カムシャフトの脱着を行うことができるので、メンテナンス時の作業性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
実施の形態１．
図１および図２を参照して、本発明の実施の形態１の内燃機関のカムシャフト支持構造について説明する。
図１は、本実施形態のカムシャフト支持構造を説明するための断面図である。より具体的には、図１は、本実施形態のカムシャフト支持構造を、所定の気筒間において切断することにより得られる断面図である。尚、本実施形態の内燃機関１０は、直列４気筒型エンジンであり、また、内燃機関１０の各気筒には、それぞれ２つの吸気弁および２つの排気弁が備わっているものとする。
【００２５】
図１に示すように、内燃機関１０は、シリンダヘッド１２を備えている。シリンダヘッド１２には、気筒毎に吸気ポート１４と排気ポート１６が設けられるとともに、それらを開閉するための吸気弁１８および排気弁２０が組み込まれる。吸気弁１８および排気弁２０の上端は、それぞれロッカーアーム２２、２４の一端に接している。
【００２６】
吸気弁１８および排気弁２０には、それぞれ図示省略するバルブスプリングの付勢力が作用している。ロッカーアーム２２、２４は、それぞれ、その付勢力を受けた吸気弁１８および排気弁２０により上方に付勢されている。ロッカーアーム２２、２４は、それぞれの他端において、図示省略するラッシュアジャスタにより支持されている。
【００２７】
ロッカーアーム２２の上部には、吸気カムシャフト２６が配置されている。吸気カムシャフト２６には、ロッカーアーム２２と当接する吸気カム２８が固定されている。同様に、ロッカーアーム２４の上部には、排気カムシャフト３０が配置されている。排気カムシャフト３０には、ロッカーアーム２４と当接する排気カム３２が固定されている。
【００２８】
シリンダヘッド１２の上部には、アッパカムキャリア一体ヘッドカバー３４（以下、単に「ヘッドカバー」３４と称する）が図示省略する締結ボルトによって固定される。図２は、図１に示すアッパカムキャリア一体ヘッドカバー３４を、ロッカーアーム２２、２４側から見た斜視図である。図２に示すように、吸気カムシャフト２６および排気カムシャフト３０の一端には、それぞれ、クランクシャフトの駆動力をカムシャフト２６、３０に伝達するチェーンを巻き掛けるためのタイミングスプロケット３６、３８が固定されている。また、吸気カムシャフト２６の他端には、図示しない燃料ポンプを駆動するためのポンプ駆動用カム４０が固定されている。
【００２９】
図２に示すように、ヘッドカバー３４には、吸気カムシャフト２６および排気カムシャフト３０をそれぞれ支持するための上方軸受部４２が一体に形成されている。より具体的には、上方軸受部４２は、内燃機関１０の各気筒間の３ヶ所、および両端の気筒の外側の２ヶ所の合計５箇所に、それぞれ２つづつ設けられている。個々の上方軸受部４２は、カムシャフト２６、３０の各ジャーナル部を支持することができるように、半円形の凹状に形成されている。ここでは、図２中に示すように、タイミングスプロケット３６、３８に最も近い側から順に、カムシャフト２６、３０の各ジャーナル部に対して、＃１〜＃５の符号を付すことでそれぞれのジャーナル部を区別することとする。
【００３０】
それぞれの上方軸受部４２には、対応する下方軸受部材４４、４６、４８が組み合わされる。これらの下方軸受部材４４等は、ヘッドカバー３４の材質に比して軽い材質で構成されている。より具体的には、ヘッドカバー３４がアルミであるのに対し、下方軸受部材４４等は、マグネシウムによって構成されている。尚、下方軸受部材４４等は、ヘッドカバー３４の材質に比して軽量な材質であれば、マグネシウムに限らず、例えば、マグネシウム合金や樹脂複合材であってもよい。
【００３１】
＃１上方軸受部４２に対応する＃１下方軸受部材４４には、２つの＃１下方軸受部５０が形成されている。＃１下方軸受部５０は、カムシャフト２６、３０の＃１ジャーナル部を支持することができるように、つまり、＃１ジャーナル部に力が作用した場合にそれを受け止めることができるように、＃１上方軸受部４２と同一径となる半円形の凹状に形成されている。＃１上方軸受部４２の両側には、ボルト締結孔５４が形成されており、また、＃１下方軸受部材４４には、対応する貫通孔５６が形成されている。＃１下方軸受部材４４は、カムシャフト２６、３０を上方軸受部４２に搭載した状態で、貫通孔５６を貫通してボルト締結孔５４に締め付けられる締結ボルト（図示省略）によって、ヘッドカバー３４に固定される。
【００３２】
＃２〜＃４上方軸受部４２に対応する＃２〜＃４下方軸受部材４６は、すべて同一形状で構成されている。＃２〜＃４下方軸受部材４６には、それぞれ、２つの＃２〜＃４下方軸受部５６が形成されている。図１に示すように、＃２〜＃４下方軸受部５６は、カムシャフト２６、３０が組み付けられた状態で、それらのカムシャフト２６、３０との隙間を十分に確保できるように、＃２〜＃４上方軸受部４２に比して大きな径となる半円形の凹状に形成されている。言い換えれば、＃２〜＃４下方軸受部５６は、カムシャフト２６、３０が組み付けられた状態で、＃１下方軸受部５０に比してカムシャフト２６、３０との隙間が大きくなるように構成されている。このため、＃２〜＃４下方軸受部５６は、カムシャフト２６、３０を支持する機能を有していない。
【００３３】
＃２ジャーナル部を支持する２つの上方軸受部４２の間には、ボルト締結孔５８（図１参照）が形成されている。これは、＃３および＃４ジャーナル部を支持する２つの上方軸受部４２についても同様である。また、＃２〜＃４下方軸受部材４６における２つの下方軸受部５６の間には、貫通孔６０が形成されている。＃２〜＃４下方軸受部材４６は、カムシャフト２６、３０を上方軸受部４２に搭載した状態で、貫通孔６０を貫通してボルト締結孔５８に締め付けられる締結ボルト６２（図１参照）によって、ヘッドカバー３４に固定される。
【００３４】
また、＃２〜＃４下方軸受部材４６は、ヘッドカバー３４に固定された状態で、その両端部とヘッドカバー３４との間に所定の隙間が生ずるように形成されている。より具体的には、この隙間は、他の下方軸受部材４４、４８を取り外した状態であれば、＃２〜＃４下方軸受部材４６を組み付けたままで、カムシャフト２６、３０の脱着が可能な程度とされている。このような構造によれば、メンテナンス時の作業性を向上させることができる。尚、カムシャフト２６、３０の脱着性をより向上させるべく、＃２〜＃４下方軸受部材４６の先端部を、例えば、下方軸受部５６と逆方向の凹状に形成してもよい。
【００３５】
＃５上方軸受部４２に対応する＃５下方軸受部材４８には、２つの＃５下方軸受部６４が形成されている。＃５下方軸受部６４は、カムシャフト２６、３０の＃５ジャーナル部を支持することができるように、つまり、＃２ジャーナル部に力が作用した場合にそれを受け止めることができるように、＃５上方軸受部４２と同一径となる半円形の凹状に形成されている。＃５上方軸受部４２の両側には、ボルト締結孔６６が形成されており、また、＃５下方軸受部材４８には、対応する貫通孔６８が形成されている。＃５下方軸受部材４８は、カムシャフト２６、３０を上方軸受部４２に搭載した状態で、貫通孔６８を貫通してボルト締結孔６６に締め付けられる締結ボルト（図示省略）によって、ヘッドカバー３４に固定される。
【００３６】
図３は、回転駆動される吸気カムシャフト２６に作用する力を説明するための図である。ここでは、吸気カムシャフト２６を例にとって説明を行うものとするが、排気カムシャフト３０についても同様である。上述したように、吸気弁１８は、バルブスプリングによって閉弁方向に付勢されている。このため、吸気カム２８のノーズがロッカーアーム２２を押圧すると、ロッカーアーム２２は、ラッシュアジャスタとの接点を支点として揺動し、吸気弁１８を開弁方向にリフトさせる。この際、吸気カムシャフト２６の各ジャーナル部には、バルブスプリングの反力が伝わる。従って、ヘッドカバー３４の各上方軸受部４２には、吸気カム２８のノーズがロッカーアーム２２を押圧する毎に、図３中に示す上向きの反力が入力される。
【００３７】
また、回転駆動される吸気カムシャフト２６には、タイミングスプロケット３６を介して、図３中に示す下向きのチェーン張力に起因する荷重が作用する。そこで、本実施形態の支持構造では、上記チェーン張力の力点に最も近い部位に配置される＃１下方軸受部４４に高い剛性を与えている。このため、当該チェーン張力に起因して吸気カムシャフト２６に作用する曲げモーメントを効率的に抑えることができる。
【００３８】
更に、本実施形態の内燃機関１０のように、シリンダヘッド部にカムシャフトで駆動される燃料ポンプが搭載されている場合には、吸気カムシャフト２６の＃５ジャーナル部にも、図３中に示す下向きの荷重、より具体的には燃料ポンプの駆動に起因する荷重が作用する。本実施形態の支持構造では、上記荷重の力点に最も近い部位に配置される＃５下方軸受部４８に高い剛性を与えている。このため、当該荷重に起因して吸気カムシャフト２６に作用する曲げモーメントを効率的に抑えることができる。
【００３９】
一方、＃１および＃５下方軸受部４４、４８に対し、＃２〜＃４下方軸受部４６には、バルブスプリングの反力のみが作用することになり、図３中の下向きの力は作用しない。従って、＃２〜＃４下方軸受部５６には、＃１および＃５下方軸受部５０、６４に与えたような高い剛性を与える必要がない。つまり、＃２〜＃４下方軸受部５６は、吸気カムシャフト２６を支持する機能を有している必要はなく、シリンダヘッド１２にヘッドカバー３４を組み付ける際に、吸気カムシャフト２６が落下するのを防止する機能を有していればよい。
【００４０】
以上説明した理由により、本実施形態の構造によれば、＃２〜＃４下方軸受部５６に実際に必要とされる機能を考慮して、＃２〜＃４下方軸受部材４６の構造を簡素化することができる。また、＃２〜＃４下方軸受部材４６をヘッドカバー３４の材質に比して軽い材質としたことで、シリンダヘッド部の軽量化を図ることができる。
【００４１】
ところで、シリンダヘッド等に搭載されるカムシャフトを上方からカムキャップで固定する構造が採用されている場合には、当該カムキャップでバルブスプリング反力を受け止める必要があった。このため、当該カムキャップには、その両側にボルト締結部が設けられ、各カムキャップにつき２本の締結ボルトを用いて、カムキャップとシリンダヘッド等とが高い剛性をもって結合されるように構成されていた。
【００４２】
これに対し、本実施形態の支持構造によれば、バルブスプリングの反力はヘッドカバー３４とシリンダヘッド１２との締結部で受け止められることになるので、上記のように、＃２〜＃４下方軸受部５６に高い剛性を与える必要がなくなる。このため、＃２〜＃４下方軸受部材４６をヘッドカバー３４に固定する際の締結力を低減することができる。具体的には、本実施形態の支持構造のように、締結ボルトの本数を１本に減らすことで、部品点数を削減することができる。
【００４３】
（カムシャフトの軸曲がりの防止について）
また、従来のカムシャフトの支持構造として、次のようなものが知られている。その従来の支持構造は、シリンダヘッドに搭載されたカムシャフトを上方からカムキャップで固定する支持構造を採用するものである。そして、その従来の支持構造では、タイミングチェーンに最も近い下方軸受部以外の下方軸受部において、カムシャフトの荷重を実質的に受けないようにするために、カムシャフトが組み付けられた状態で、下方軸受部とカムシャフトとの間に隙間を設けることを特徴としている。このような構造によって、カムシャフトの摺動面積を減らすことが可能となれば、フリクション損失の低減が可能となる。
【００４４】
しかしながら、上記従来の構造を採用すると、以下のような問題点がある。すなわち、上記従来の構造によれば、組み付け時には、シリンダヘッドの下方軸受部でカムシャフトを支持した状態で、カムキャップが上方から取り付けられることになる。ところが、上記従来の構造によれば、タイミングチェーンに最も近い下方軸受部とその他の下方軸受部とは、高さが異なるものとなる。従って、組み付け時に、傾くことなくカムシャフトを確実に支持するためには、上記の段差をあまり大きくすることができない。言い換えれば、タイミングチェーンに最も近い下方軸受部以外の下方軸受部において、上述した隙間を十分に設けることが困難となる。このため、フリクション損失の低減を十分に図ることができない。
【００４５】
また、上記従来の構造では、タイミングチェーンに最も近いカム軸受部では、上下のカム軸受部によって位置が規制されるのに対し、タイミングチェーンに最も近い下方軸受部以外の下方軸受部では、カムシャフトが下方軸受部に対して浮いた状態にある。このため、上方からカムキャップを取り付ける際に、締結ボルトの軸力によってカムシャフトに曲げ応力が作用し、その結果として、カムシャフトに曲げ変形が生ずる可能性がある。そのような曲げ変形がカムシャフトに生ずると、カムシャフトと下方軸受部との接触が増える可能性がある。以上のように、単に、タイミングチェーンに最も近い下方軸受部以外の下方軸受部に隙間を有するように構成しただけでは、フリクションを十分に低減させることができない。
【００４６】
これに対し、本実施形態の支持構造が用いられている場合には、先ず、カムシャフト２６、３０をヘッドカバー３４に搭載した後に、下方軸受部材４４、４６、４８を取り付けることになる。このため、＃１および＃５下方軸受部材４４、４８によって、カムシャフト２６、３０を、がたつきなく固定することができる。そして、＃２〜＃４下方軸受部４６とカムシャフト２６、３０との間に十分な隙間を確保した状態で、＃２〜＃４下方軸受部材４６をヘッドカバー３４に組み付けることを容易に行えるようになる。
【００４７】
以上のように、本実施形態の支持構造によれば、上記バルブスプリングの反力を受け止めるための軸受部材を締結ボルトによって締め付ける必要がなく、また、中間の各ジャーナル部に締結ボルトの軸力が作用するのを確実に排除することができる。これにより、カムシャフト２６、３０に曲げ変形が生ずるのを確実に回避することができる。このため、カムシャフト２６、３０に曲げ変形をもたらすことなく、カムシャフト回転時のフリクション損失を十分に低減することができる。
【００４８】
［実施の形態１の変形例等］
ところで、上述した実施の形態１においては、シリンダヘッド部にカムシャフトにより駆動される燃料ポンプを配置しているため、＃５下方軸受部材４８を備えることとしているが、本発明のカムシャフトの支持構造はこのような構造に限定されるものではない。すなわち、カムシャフトにより駆動される燃料ポンプがシリンダヘッド部に設けられない場合には、当該部位において、カムシャフトが上記図３中に示す下向きの力を受けることがないので、＃５下方軸受部材４８を設けないようにしてもよい。
【００４９】
また、上述した実施の形態１においては、＃２〜＃４ジャーナル部を支持する下方軸受部材４６を締結ボルト６２によってシリンダヘッド１２に固定するようにしているが、＃２〜＃４下方軸受部材をシリンダヘッドに固定する手法はこれに限定されるものではなく、例えば、以下の図４を参照して説明するようなものであってもよい。
【００５０】
図４は、図２に示す＃２〜＃４下方軸受部材４６の取り付け構造の変形例を示す図である。図４に示す変形例における＃２〜＃４下方軸受部材７０の中央部には、ヘッドカバー７２と係合するための爪部７０ａが形成されている。そして、ヘッドカバー７２には、当該爪部７０ａと対応する爪部７２ａが形成されている。既述したように、＃２〜＃４ジャーナル部には、バルブスプリングの反力しか作用せず、＃２〜＃４下方軸受部材７０は、カムシャフト２６、３０の落下防止機能のみを有していればよいので、このような変形例の構造を採用することも可能となる。上記図４に示す構造によれば、上述した実施の形態１に比して、更に部品点数を削減することができる。
【００５１】
尚、上述した実施の形態１においては、＃１下方軸受部材４４、＃５下方軸受部材４８が前記第１または第３の発明における「第１下方軸受部材」に、＃１下方軸受部５０、＃５下方軸受部６４が前記第１または第３の発明における「第１下方軸受部」に、それぞれ相当している。すなわち、＃１〜＃５上方軸受部４２のうちの＃２〜＃４上方軸受部４２に対しては、＃１下方軸受部４４および＃５下方軸受部４８のようにカムシャフト２６等を支持することができる下方軸受部を配置せずに、＃１上方軸受部４２および＃５上方軸受部４２に対してのみ、そのような機能を有する＃１下方軸受部４４および＃５下方軸受部４８を配置していることにより、前記第１の発明における「前記第１下方軸受部は、前記上方軸受部の少なくとも１つには対応して設けられず、かつ、前記上方軸受部の他の少なくとも１つには対応して設けられている」という構成が実現されている。そして、同様に、前記第３の発明における「前記第１下方軸受部は、前記上方軸受部の少なくとも１つに対応して設けられており」という構成が実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、＃２〜＃４下方軸受部材４６が前記第２または第３の発明における「第２下方軸受部材」に、＃２〜＃４下方軸受部５６が前記第２または第３の発明における「第２下方軸受部」に、それぞれ相当している。すなわち、＃２〜＃４上方軸受部４２に対して、＃２〜＃４下方軸受部材４６を配置していることにより前記第２の発明における「前記第２下方軸受部は、前記上方軸受部の更に他の少なくとも１つに対応して設けられている」または前記第３の発明における「前記第２下方軸受部は、残りの前記上方軸受部に対応して設けられている」が、それぞれ実現されている。
また、上述した実施の形態１においては、タイミングスプロケット３６、３８が前記第４の発明における「伝達部材」に相当している。
【００５２】
実施の形態２．
次に、上述した図２を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施の形態２の内燃機関のカムシャフト支持構造は、＃２〜＃４ジャーナル部を支持する下方軸受部材の材質が異なる点を除き、上述した実施の形態１の構造と同様である。このため、ここでは、本実施形態の支持構造についての図示を省略するとともに、以下、下方軸受部材の材質についての説明を行うものとする。
【００５３】
上述した実施の形態１においては、＃２〜＃４下方軸受部材４６をヘッドカバー３４の材質に比して軽量なマグネシウム（またはマグネシウム合金）や樹脂複合材等で構成するものとしている。これに対し、本実施形態では、＃２〜＃４ジャーナル部を支持する下方軸受部材を、内燃機関１０の使用温度で融解または昇華する材料によって構成することとしている。より具体的には、ショウノウ、ベンゼン、またはドライアイス等を用いることができ、更には、水溶性または油溶性を有する樹脂材料を用いることができる。
【００５４】
以上説明した本実施形態の支持構造によれば、上記の下方軸受部材は、組み付け時には、カムシャフト２６、３０が落下しないように支持するようにすることができる。そして、内燃機関１０の暖機が完了して、動弁系の各部の温度が内燃機関の所定の使用温度に高まった後は、当該下方軸受部材が融解または昇華することで、当該下方軸受部材を取り除くことができるので、内燃機関１０の効率的な軽量化とフリクション損失の確実な低減を実現することができる。
【００５５】
実施の形態３．
次に、図５を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
図５は、本実施形態のカムシャフト支持構造を説明するための斜視図である。図５に示すように、本実施形態のカムシャフト支持構造は、＃１および＃５ジャーナル部に対しては、上述した実施の形態１等と同様に、下方軸受部材４４、４８を備えているが、内燃機関１０の運転中にはバルブスプリングの反力しか受けない＃２〜＃４ジャーナル部については、下方軸受部材を備えていないという点に特徴を有している。
【００５６】
以上の構成によれば、上述した実施の形態１の支持構造に比して、更に部品点数を削減することができる。また、＃２〜＃４ジャーナル部を支持する下方軸受部材を設けないことにより、シリンダヘッド１２の内部におけるブローバイガスの流れを良くすることができる。更に、カムシャフト２６、３０の潤滑に用いられたオイルの回収性を向上させることができ、これにより、内燃機関１０の出力を向上させることができる。
【００５７】
［実施の形態３の変形例等］
ところで、上述した実施の形態３においては、シリンダヘッド部にカムシャフトにより駆動される燃料ポンプを配置しているため、＃５下方軸受部材４８を備えることとしているが、実施の形態１の場合と同様に、カムシャフトにより駆動される燃料ポンプがシリンダヘッド部に設けられない場合には、当該部位において、カムシャフトが上記図３中に示す下向きの力を受けることがないので、＃５下方軸受部材４８を設けないようにしてもよい。
【００５８】
また、上述した実施の形態３においては、クランクシャフトの駆動力をカムシャフト２６、３０に伝達するタイミングスプロケット（伝達部材）３６、３８に最も近い軸受部である＃１上方軸受部４２に対応して＃１下方軸受部材４４を配置するようにしている。しかしながら、本発明の内燃機関のカムシャフト支持構造は、クランクシャフトの駆動力を利用してカムシャフトを駆動する内燃機関への適用に限定されるものではない。例えば、電動モータ等でカムシャフトを駆動する内燃機関の場合には、＃１ジャーナル部において、カムシャフトが上記図３中に示す下向きの力を受けることがないので、＃１下方軸受部材４４を設けないようにしてもよい。更に、上記のように＃５下方軸受部材４８も設けられない場合には、組み付け時のカムシャフトの落下防止を目的とする下方軸受部材（例えば、図２に示す＃２〜＃４下方軸受部材４６）を、上方軸受部４２の少なくとも１つに対応して設けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１のカムシャフト支持構造を説明するための断面図である。
【図２】図１に示すアッパカムキャリア一体ヘッドカバーを、ロッカーアーム側から見た斜視図である。
【図３】回転駆動される吸気カムシャフトに作用する力を説明するための図である。
【図４】図２に示す＃２〜＃４下方軸受部材の取り付け構造の変形例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３のカムシャフト支持構造を説明するための斜視図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  内燃機関
１２  シリンダヘッド
２２、２４  ロッカーアーム
２６  吸気カムシャフト
２８  吸気カム
３０  排気カムシャフト
３２  排気カム
３４、７２  アッパカムキャリア一体ヘッドカバー
３６、３８  タイミングスプロケット
４０  ポンプ駆動用カム
４２  上方軸受部
４４  ＃１下方軸受部材
４６、７０  ＃２〜＃４下方軸受部材
４８  ＃５下方軸受部材
５０  ＃１下方軸受部
５４、５８、６６  ボルト締結孔
５４、６０  ６８  貫通孔
５６  ＃２〜＃４下方軸受部
６２  締結ボルト
６４  ＃５下方軸受部
７０ａ、７２ａ  爪部
【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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