(57)【要約】【課題】オイルポンプの油圧の低下を低減できながら、カムの潤滑を良好に行える内燃機関の潤滑油供給構造を提供する。【解決手段】内燃機関の潤滑油供給構造１は、位相が異なるカムを備える筒状のカムシャフト２内に流通される潤滑油１００をカムジャーナル２２とカムキャップ３（軸受け部）とを介してカム２０に供給する。カムジャーナル２２には、カムシャフト２内の油通路からの潤滑油１００を排出する排油口２８が設けられる。カムキャップ３の軸受け面３０には、排油口２８から排出された潤滑油１００を貯留する油溜り溝３２と、油溜り溝３２からの潤滑油１００を排出してカム２０に供給する給油口３８が設けられる。油溜り溝３２は、位相が異なるカムの給油期間が重複しないように軸受け面３０の周方向の一部に設けられる。給油口３８は、カムノーズ２００が押圧対象に接触する前にカムノーズに潤滑油１００が供給されるように設ける。【選択図】図２
2016205323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカムを有する筒状のカムシャフト内に流通される潤滑油を、前記カム間に設けられる少なくとも一つのカムジャーナルと前記カムジャーナルを回転可能に支持する少なくとも一つの軸受け部とを介して、前記複数のカムに供給する内燃機関の潤滑油供給構造であって、
前記潤滑油が流通される油通路を形成する前記カムシャフトの内周面と、
前記油通路からの前記潤滑油を前記カムジャーナル外に排出する排油口が設けられる前記カムジャーナルの外周面と、
前記軸受け部において前記カムジャーナルの外周面に対向配置され、前記排油口から排出された前記潤滑油を貯留する油溜り溝が設けられる軸受け面と、
前記軸受け部において前記カムの側面に向き合って配置され、前記油溜り溝からの前記潤滑油を前記軸受け部外に排出して前記カムに供給する給油口が設けられる外壁面とを備え、
前記複数のカムは、位相が異なるカムを含み、
前記油溜り溝は、前記位相が異なるカムにおける前記潤滑油が供給される期間が重複しないように前記軸受け面における周方向の一部に設けられ、
前記給油口は、各カムのカムノーズが押圧対象に接触する前に前記カムノーズに前記潤滑油が供給されるように設けられる内燃機関の潤滑油供給構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の構成部品のうち、特に動弁系のカムシャフトを利用して、カムに潤滑油を供給する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車などの内燃機関の構成部品として、吸気バルブや排気バルブの開閉を行う複数のカムを備えるカムシャフトがある。カムシャフトは、代表的には、カムを有していない部分であるカムジャーナルがシリンダヘッドとカムキャップとに挟まれて回転可能に支持される（特許文献１）。カムシャフトの回転に伴って、カムノーズの頂点が吸気バルブや排気バルブの端部に設けられたバルブリフターなどの押圧対象を押圧するとバルブが開かれ、頂点が押圧対象からずれて押圧を解除するとバルブが閉じられる。
【０００３】
内燃機関の運転時、カムは、上述の押圧と解除とを高速で数多繰り返す。この繰り返しによってカムと押圧対象との間に生じた摩擦で、カム、特に押圧対象に接するカム面が焼付く恐れがある。そこで、従来、カムに潤滑油を供給することがなされている。
【０００４】
カムへの潤滑油の供給方法として、例えば、以下がある。潤滑油は、オイルポンプによって、オイルパンから吸引されて所定の箇所に圧送される。
（ａ）シリンダヘッドを覆うシリンダヘッドカバーに潤滑油の供給路及び排出口を設けて、排出口からシャワーのように潤滑油を噴霧する。
（ｂ）ローラーロッカーアーム式バルブシステムでは、シリンダヘッド及びラッシュアジャスタに潤滑油の供給路を設け、更にラッシュアジャスタの端面に排出口を設けて、排出口からローラーに向かって潤滑油を噴射する。カム面がローラーに接触することで、ローラーからカム面に潤滑油を塗布できる。
（ｃ）筒状のカムシャフト内を潤滑油の流通路とし、カム面自体やカム間の任意の箇所に貫通孔を設けて、流通路内の潤滑油を貫通孔の開口部から噴射する。後者の場合、シリンダヘッドカバー内に噴霧された潤滑油がカム面に落下して付着する。
【０００５】
特許文献１は、円筒状のカムシャフト内を潤滑油の流通路とし、カムジャーナルとカムキャップとを介して、カムに潤滑油を供給する構成を開示している。詳しくは、カムジャーナルには、その外周面に開口する貫通孔を設けると共に、カムジャーナルの外周面の全周に連続する円環状の溝を設ける。カムキャップには、カムジャーナルを支持する半円の樋状の軸受け面にその全長に亘って半円弧状の溝を設けると共に、カムの側面に平行に配置される外壁面に開口する貫通孔を設ける。カムシャフト内の流通路を経てカムジャーナルの貫通孔から排出された潤滑油は、カムジャーナルの円環状の溝とカムキャップの半円弧状の溝とでつくられる空間を経てカムキャップの貫通孔の開口部から、常時、排出される。上述の（ａ）〜（ｃ）の給油方法も、潤滑油が常時排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−０６４０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように潤滑油を常時連続して排出する従来の給油方法では、油圧の低下を防止するために、オイルポンプとしてポンプ性能が高いものを利用する必要がある。すると、オイルポンプを回転するために、エンジンの出力が奪われる。上述の従来の給油方法において、ポンプ性能が低いものを用いれば潤滑油が不足して、カムの潤滑が不十分となり、カムと押圧対象との間の摩擦の増大を招き得る。
【０００８】
そこで、本発明の目的の一つは、オイルポンプの油圧の低下を低減できながら、カムの潤滑を良好に行える内燃機関の潤滑油供給構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様に係る内燃機関の潤滑油供給構造は、複数のカムを有する筒状のカムシャフト内に流通される潤滑油を、前記カム間に設けられる少なくとも一つのカムジャーナルと前記カムジャーナルを回転可能に支持する少なくとも一つの軸受け部とを介して、前記複数のカムに供給する構造に係るものである。
この内燃機関の潤滑油供給構造は、前記潤滑油が流通される油通路を形成する前記カムシャフトの内周面と、前記油通路からの前記潤滑油を前記カムジャーナル外に排出する排油口が設けられる前記カムジャーナルの外周面と、前記軸受け部において前記カムジャーナルの外周面に対向配置され、前記排油口から排出された前記潤滑油を貯留する油溜り溝が設けられる軸受け面と、前記軸受け部において前記カムの側面に向き合って配置され、前記油溜り溝からの前記潤滑油を前記軸受け部外に排出して前記カムに供給する給油口が設けられる外壁面とを備える。
前記複数のカムは、位相が異なるカムを含む。
前記油溜り溝は、前記位相が異なるカムにおける前記潤滑油が供給される期間が重複しないように前記軸受け面における周方向の一部に設けられる。
前記給油口は、各カムのカムノーズが押圧対象に接触する前に前記カムノーズに前記潤滑油が供給されるように設けられる。
【００１０】
ここでの「位相が異なるカム」とは、複数のカムをカムシャフトの軸方向にみたときに、カムノーズの頂点の位置がカムシャフトの周方向にずれているカム同士をいう。例えば、４サイクル運転を行う４気筒のＤＯＨＣ型内燃機関であって、各気筒に用いられるカムの頂点がカムシャフトの軸に対して９０°ずつずれて配置されている場合、各気筒に用いられるカムはいずれも、相互に、位相が異なるカムである。
【発明の効果】
【００１１】
上記の内燃機関の潤滑油供給構造は、カムシャフトの油通路から排油口を介して油溜り溝に潤滑油を充填し、この油溜り溝内の潤滑油を給油口から排出する期間を油溜り溝における周方向の長さに応じた一定の時間に制限できる。即ち、各カムに対する給油期間を上記一定の時間とし、各カムに潤滑油を間欠的に供給する。かつ、上記の内燃機関の潤滑油供給構造は、複数のカムに対して潤滑油を供給するものの、位相が異なるカムに対して同時に給油せず、同時に給油するカムの個数が少ない。このような間欠的な供給と給油するカムの個数の制限とを行う上記の内燃機関の潤滑油供給構造は、オイルポンプによる油圧の低下を低減できる。そのため、例えば、ポンプ性能が低いオイルポンプを利用しても、カムの潤滑を良好に行える。
【００１２】
かつ、上記の内燃機関の潤滑油供給構造は、給油開始時をカムノーズにおける押圧対象との接触前に設定しているため、カムの潤滑を良好に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造を示す概略上面図である。
【図２】（Ａ）は実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造において、カムとカムキャップとの配置状態を説明する概略側面図、（Ｂ）はこの構造に備えるカムキャップの下面図、（Ｃ）は同カムキャップの側面図である。
【図３】図１の（ＩＩＩ）−（ＩＩＩ）切断線でカムシャフトを切断した断面図であり、カム及びカムジャーナルのみを示す。
【図４】実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造において、カムへの給油工程を説明する工程説明図である。
【図５】実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造について、位相が異なる複数のカムのうち、一つのカムが給油期間にあるときに他のカムの配置状態を説明する説明図であり、（Ａ）は位相が異なる４個のカムを重ねて示し、（Ｂ）〜（Ｄ）はカムを一つずつ示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の内燃機関の潤滑油供給構造を具体的に説明する。図面において、同一符号は同一名称物を示す。
【００１５】
［実施形態１］
・全体構成
以下、図１〜図５を参照して、実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造１を説明する。図３は、カムシャフト２の軸に直交する平面でカムジャーナル２２を切断した断面図であり、カム２０及びカムジャーナル２２のみを示す。
【００１６】
実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造１は、自動車に搭載される内燃機関の構成部品のうち、特に動弁系のカムシャフト２を油通路に利用して、カムシャフト２に備える複数のカム２０に潤滑油１００（図２など）を供給することに利用する。
【００１７】
内燃機関は、代表的には、潤滑油１００を貯留するオイルパン（図示せず）、シリンダブロック（図示せず）、シリンダヘッド４（図２）、シリンダヘッドカバー（図示せず）が順に組み付けられた直方体状の積層構造体を主体とする。内燃機関は、シリンダブロックに収納されるピストンなどの主運動系と、シリンダヘッド４に収納される吸気バルブ及び排気バルブ（バルブ７０、図４（Ｃ））やカムシャフト２などの動弁系と、シリンダヘッド４に設けられる燃焼室（図示せず）に供給された空気及び燃料とを用いて、吸気、圧縮、燃焼、排気の４サイクル運転などを行う。カムシャフト２は、その軸方向の複数個所をシリンダヘッド４と複数のカムキャップ３とに挟まれて回転可能に支持される。内燃機関の運転時、カムシャフト２の回転に伴ってカム２０も回転することで、バルブ７０に対する押圧動作と解放動作とを繰り返し行って、バルブ７０を開閉する。
【００１８】
ここでは、上記積層構造体の積層方向が自動車の上下方向になり、オイルパンが下方、シリンダヘッドカバーが上方に位置するように搭載される縦型の内燃機関を例示する。また、ここでは、気筒ごとに吸気バルブ、排気バルブをそれぞれ一対ずつ、合計４個のバルブを備え、かつ吸気バルブ用と排気バルブ用との合計２本のカムシャフト２，２を備える４バルブ型かつＤＯＨＣ型の４気筒の内燃機関を例示する。
【００１９】
内燃機関の潤滑油供給構造１は、図１に示すように複数のカム２０を有する筒状のカムシャフト２と、シリンダヘッド４の軸受け面４０（図２（Ａ））との間でカムシャフト２を回転可能に支持する少なくとも一つのカムキャップ３（軸受け部）とを主要構成部材とする。筒状のカムシャフト２は、その内周面２４と、カムキャップ３及びシリンダヘッド４に挟まれる部分であるカムジャーナル２２の外周面２２４とに開口する貫通孔２８０が形成されている。外周面２２４には、貫通孔２８０の開口部である排油口２８が設けられている。カムキャップ３には、カムジャーナル２２の外周面２２４に対向配置される軸受け面３０（図２（Ｂ））に開口する油溜り溝３２が形成されている。更にカムキャップ３には、油溜り溝３２を形成する溝形成面と、カム２０の側面２０６に向かい合って配置される外壁面３６とに開口する貫通孔３８０が形成されている。外壁面３６には、貫通孔３８０の開口部である給油口３８が設けられている。内燃機関の潤滑油供給構造１は、これらカムジャーナル２２の貫通孔２８０及び排油口２８とカムキャップ３の油溜り溝３２及び貫通孔３８０並びに給油口３８とを介して、カムシャフト２内に流通される潤滑油１００をカム２０に供給する。
【００２０】
実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造１は、複数のカム２０が位相の異なるカム２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを含むこと（図５）、各カム２０に対して間欠的に潤滑油１００を供給すると共に、位相が異なるカムには同時に潤滑油１００を供給しないように油溜り溝３２及び給油口３８が設けられていることをそれぞれ特徴の一つとする。
以下、内燃機関の潤滑油供給構造１をより詳細に説明する。
【００２１】
・カムシャフト
カムシャフト２は、バルブ７０を開閉する複数のカム２０を支持する部材である。カムシャフト２は、複数のカム２０と、カム２０，２０間に設けられる少なくとも一つのカムジャーナル２２とを備え、両端が封止された中空の円筒体である。カムシャフト２の内周面２４で囲まれる内部空間を潤滑油１００が流通される油通路とする。
【００２２】
この例のカムシャフト２は、更にオイルポンプによって、オイルパンからシリンダブロック及びシリンダヘッド４を経てカムシャフト２内に潤滑油１００を導入する導入部（図示せず）を備える。導入部は、カムシャフト２のうち、カム２０を有さず、カムキャップ３が配置されない部分に備える。例えば、導入部は一端部に設けられた貫通孔（図示せず）を含む。シリンダブロックやシリンダヘッド４には、オイルパンからの潤滑油１００を搬送する搬送路（図示せず）が形成され、シリンダヘッド４の搬送路の一端は、シリンダヘッド４におけるカムシャフト２の一端部を支持する軸受け面（図示せず）に開口する。この開口部から、カムシャフト２の導入部を経て、カムシャフト２内に潤滑油１００が導入される。導入部に含む貫通孔は少なくとも一つあればよい。開口径がある程度大きな貫通孔や複数の貫通孔を含むと、カムシャフト２内に潤滑油１００を十分に導入できる。
【００２３】
・・カム
各カム２０は、アーム７２に設けられたローラー７４などの押圧対象７（図４）に接触する部分を備え、バルブ７０を開閉する部材である。各カム２０は、代表的には、図３に示すように円形の輪郭（カムジャーナル２２の輪郭に等しい）から山状に突出する部分であるカムノーズ２００を備える卵形である。カムノーズ２００の頂点Ｐが押圧対象７と最も強く接触する接触部分である。各カム２０は、押圧対象７との接触部分を含むカム面２０４（図１）と、一対の卵形の側面２０６，２０６（図１）とを備える。各カム２０のカムプロフィールは、所定のタイミングでバルブ７０を開くように設計されている。
【００２４】
この例では、吸気バルブ用カムシャフト２、排気バルブ用カムシャフト２はいずれも、気筒ごとに一対のカム２０，２０を備え、合計４対（８個）のカム２０を所定の間隔に離間して備える。吸気用のカム及び排気用のカムの合計数は、８対（１６個）である。
【００２５】
図１は、１本のカムシャフト２に備える４対のカム２０のうち、一つの気筒に利用されるカム２０，２０対を例示する。このカム２０，２０対は、吸気バルブ（又は排気バルブ）の開動作、閉動作を同じタイミングで行う。一つの気筒に対する同じ用途のカム２０，２０対は、カムシャフト２の軸方向にみて、カムノーズ２００の頂点Ｐが同じ位置になるように平行に配置される。更に、この例では各気筒の行程がずれて設定されているため、各カムシャフト２に備える４気筒分のカム２０，２０対をカムシャフト２の軸方向にみると、図５（Ａ）に示すようにカムノーズ２００の頂点Ｐが９０°ずつずれている。
【００２６】
・・カムジャーナル
カムジャーナル２２は、カムシャフト２の一部であって、隣り合うカム２０，２０間に位置して、軸受け部（ここではカムキャップ３の軸受け面３０、シリンダヘッド４の軸受け面４０）に回転可能に支持される部分である。この例では、複数のカムジャーナル２２を備え、それぞれがカムキャップ３に支持される。各カムジャーナル２２の外周面２２４は図３に示すように断面円形状の円筒面であり、半円弧面で構成される軸受け部の軸受け面３０などに対して、カムシャフト２は滑らかに回転可能である。
【００２７】
各カムジャーナル２２には、その内外に開口し、上述の潤滑油１００の油通路を形成する内部空間と外部とに連通する貫通孔２８０が形成されている。この例では、貫通孔２８０はカムジャーナル２２の径方向に沿って形成されている。貫通孔２８０を介することで、油通路からの潤滑油１００を排油口２８からカムジャーナル２２外に排出する。
【００２８】
この例の各カムジャーナル２２は、貫通孔２８０及び排油口２８を一つずつ備える。貫通孔２８０及び排油口２８の形成位置については後述する。貫通孔２８０及び排油口２８の大きさは、大きいほど単位時間当たりのカム２０への給油量を多くし易く、小さいほど油圧の低下を低減し易い。給油量、オイルポンプのポンプ性能などに応じて選択するとよい。
【００２９】
・カムキャップ
カムキャップ３は、シリンダヘッド４との間でカムシャフト２を回転可能に支持する軸受け部を構成する門型の部材である。図２に示すカムキャップ３は、その中央領域にカムジャーナル２２をシリンダヘッド４と共に挟む把持部を備え、把持部の両側にそれぞれシリンダヘッド４に固定するボルトなどの締結部材３９が取り付けられる取付部を備える。各取付部には、締結部材３９が挿通又はねじ結合される貫通孔３９ｈを備える。カムキャップ３は、シリンダヘッド４に対向配置される把持部の内側面をカムジャーナル２２の外周面２２４に対向配置される軸受け面３０とし、取付部の内側面をシリンダヘッド４との締結面とする。このカムキャップ３とシリンダヘッド４とでカムシャフト２を支持した状態において、カム２の側面２０６に向き合って配置される一対の門型の面を外壁面３６，３６とする。この例の外壁面３６は、カム２の側面２０６に実質的に平行に配置されると共に、カムシャフト２の軸方向に直交に配置される。
【００３０】
軸受け面３０は、円筒面で構成されるカムジャーナル２２の外周面２２４に対応した湾曲面で構成される（図２（Ｃ））。軸受け面３０は、カムキャップ３とシリンダヘッド４とでカムシャフト２を支持した状態で外周面２２４の概ね半周分を覆うように半円弧状に形成されている。外周面２２４の残り半周分を覆うようにシリンダヘッド４の軸受け面４０が形成される。
【００３１】
更に、カムキャップ３には、軸受け面３０に開口する油溜り溝３２と、油溜り溝３２を形成する溝形成面（特に外壁面３６と実質的に平行な面）と外壁面３６とに貫通する貫通孔３８０と（図２（Ｂ））、各外壁面３６，３６に開口する給油口３８，３８（貫通孔３８０の開口部）とが設けられている。このようなカムキャップ３とシリンダヘッド４とでカムシャフト２を支持した状態では、上述のカムシャフト２の内周面２４がつくる内部空間と、貫通孔２８０及び排油口２８と、カムキャップ３の軸受け面３０に形成された油溜り溝３２と、貫通孔３８０及び給油口３８とが連通した空間を形成可能である。この連通空間を利用して、実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造１は、カムシャフト２の内周面２４が形成する油通路から油溜り溝３２に供給され、更に油溜り溝３２を経て給油口３８からカムキャップ３外に排出される潤滑油１００をカム２０に供給する。
【００３２】
油溜り溝３２の開口部がカムシャフト２の回転に伴ってカムジャーナル２２の外周面２２４で覆われると、溝形成面と外周面２２４とで囲まれる空間を形成できる。油溜り溝３２がつくるこの空間を、カムジャーナル２２の排油口２８から排出された潤滑油１００を一時的に貯留する空間として利用する。
【００３３】
この例では、貫通孔３８０の軸が軸受け面３０の軸と平行するように貫通孔３８０が設けられている。また、この例では、カムキャップ３における両外壁面３６間の中心線Ｃ（図２（Ｂ））を中心として、各外壁面３６における線対称な位置に貫通孔３８０の開口部（給油口３８）が設けられている。このようなカムキャップ３をシリンダヘッド４に取り付けた状態では、貫通孔３８０の軸がカムシャフト３の軸に平行するように貫通孔３８０が配置され、カムキャップ３の外壁面３６の両側に位置するカム２０，２０に対して、同じ位置に給油口３８，３８がそれぞれ配置される。この構成により、一つのカムキャップ３の両側に位置するカム２０，２０に対して、潤滑油１００が給油口３８から供給される時期を同じにできる。
【００３４】
特に、実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造１では、（Ｉ）油溜り溝３２が軸受け面３０における周方向の一部に設けられていることを特徴の一つとする。油溜り溝３２が各カムキャップ３の軸受け面３０の全長に亘って設けられておらず、かつ各カムジャーナル２２には排油口２８が一つで、カムジャーナル２２の全周に環状の溝を有さないことから、一つのカムキャップ３の両側に位置するカム２０，２０に対する給油期間を規制できる。詳しくは、カムジャーナル２２の外周面２２４に設けられた排油口２８が、カムシャフト２の回転に伴って、カムキャップ３の軸受け面３０に形成された油溜り溝３２に開口している間を給油期間とする。このことから、位相が同じカム２０，２０対の給油期間を調整するパラメータとして、油溜り溝３２の開口部における軸受け面３０の周方向に沿った長さ（以下、溝長さと呼ぶ）が挙げられる。実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造１は、カム２０に対する給油期間を所定の範囲に規制することで、間欠的な給油を行う。
【００３５】
かつ、実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造１では、（ＩＩ）各カム２０のカムノーズ２００が押圧対象７に接触する前にカムノーズ２００に潤滑油１００が供給されるように給油口３８が設けられていることを特徴の一つとする。ここで、カム２０において潤滑が最も望まれる領域は、押圧対象７に接触するカムノーズ２００の頂点Ｐ及びその近傍である。特に、頂点Ｐの近傍領域がカム２０の回転方向の前方領域Ｆ（図３、後述）を含むと、前方領域Ｆに付着した潤滑油１００が、カム２０の回転に伴って頂点Ｐ側に向かって流動して、頂点Ｐ及びその近傍に潤滑油１００を良好に付着できる。そこで、実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造１では、カムノーズ２００の前方領域Ｆの少なくとも一部に潤滑油１００が供給されるように、油溜り溝３２及び給油口３８を設ける。このことから、カム２０への給油領域を調整するパラメータとして、カムジャーナル２２における排油口２８の位置、油溜り溝３２の溝長さ、カムキャップ３における給油口３８の位置が挙げられる。実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造１は、カム２０の給油領域を所定の範囲に規制することで、間欠的な給油であっても十分な給油量を確保して、カム２０を潤滑する。
【００３６】
カムノーズ２００におけるカム２０の回転方向の前方領域Ｆとは、カム２０の回転時、カムノーズ２００の頂点Ｐが押圧対象７に接触する前に押圧対象７に近づく領域である。具体的には、前方領域Ｆは、図３に示すようにカム２０における円形の輪郭を有する部分と山状に突出する部分との交点のうち、一方の交点Ｑｆから頂点Ｐまでの領域である。他方の交点Ｑｂから頂点Ｐまでの領域は、頂点Ｐが押圧対象７に接触した後に押圧対象７に近づく後方領域Ｂである。交点Ｑｆ，Ｑｂは、上記円形部分と突出部分との境界である。
【００３７】
並びに、実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造１では、（ＩＩＩ）複数のカム２０のうち、位相が異なるカム２０ａ〜２０ｄ（図５）における潤滑油１００が供給される期間（給油期間）が重複しないように油溜り溝３２が設けられていることを特徴の一つとする。この例では、上述のように９０°ずつ位相がずれた４対のカム２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを備えるため、例えば、カム２０ａが給油期間である場合、残りのカム２０ｂ，２０ｃ，２０ｄには給油されないように油溜り溝３２及び給油口３８を設ける。このことから、位相が異なるカム２０ａ〜２０ｄに対する給油期間を調整するパラメータとして、油溜り溝３２の溝長さが挙げられる。実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造１は、位相が異なるカム２０の給油期間を分離すると共に、各給油期間を間欠的に設けることで、油圧の低下を低減しつつ、カム２０を潤滑する。
【００３８】
・排油口，油溜り溝，給油口の位置
上述の条件（Ｉ），（ＩＩ），（ＩＩＩ）を満たすように、位相が異なるカム２０ａ〜２０ｄの給油期間を考慮して位相が同じカム２０，２０対の給油期間を設定すると共に、各カム２０への給油領域を設定する。
【００３９】
・・排油口
カム２０への好ましい給油領域であるカムノーズ２００の前方領域Ｆに十分に給油するには、カムシャフト２の軸方向から見た場合に、カムジャーナル２２の外周面２２４においてカムノーズ２００の前方領域Ｆに重複する前方領域に排出口２８を備えることが好ましい。外周面２２４の前方領域とは、図３に示すようにカムジャーナル２２（カムシャフト２）の中心Ｏと頂点Ｐとを通る直線ＰＯと、中心Ｏと交点Ｑｆとを通る直線ＱｆＯとで挟まれる領域である。特に、外周面２２４の前方領域のうち、直線ＰＯ，ＱｆＯから離れた中間領域に排出口２８を備えることが好ましいと考えられる。この理由は、図２（Ａ）に示すように時計回りに回転するカム２０の前方領域Ｆの全域がカムキャップ３の外壁面３６に重複して位置するときに排油口２８がカムキャップ３の軸受け面３０に開口できて、軸受け面３０の油溜り溝３２の形成領域を十分に確保できるからである。加えて、給油口３８の位置を調整すれば、カムノーズ２００の頂点Ｐ及びその近傍にも給油可能になるからである（図５（Ｂ）参照）。これらを考慮して、直線ＰＯと、貫通孔２８０の軸線とがつくる角度α（図３）を選択するとよい。
【００４０】
更に、この例では、位相が異なるカム２０ａ〜２０ｄに対する給油期間が重複しないように、各カム２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに対応する貫通孔２８０及び排油口２８は、図３，図５（Ａ）に破線や一点鎖線で示すように、カムシャフト２を軸方向にみたとき、９０°ずつずれて設けられている。
【００４１】
・・油溜り溝
カムキャップ３の油溜り溝３２の溝長さは、この例では４対のカム２０ａ〜２０ｄに対する給油期間が重複しない長さとする。具体的には、図２（Ｃ）に示すように油溜り溝３２の溝長さを、中心Ｏを中心とし、油溜り溝３２の開口部がつくる円弧３２ａの長さとみなすと、この円弧３２ａの中心角θが９０°未満となるように溝長さを設定している。図２〜図５に示す油溜り溝３２の溝長さは例示である。溝長さに加えて、排油口２８の幅（カムジャーナル２２の周方向に沿った長さ）を加えた合計円弧の中心角が９０°未満となるように溝長さと排油口２８との合計長さを設定することがより好ましい。
【００４２】
各カム２０の給油期間が重複しない範囲で溝長さ（又は上述の合計長さ）を長くすると、換言すれば中心角θを大きくすると、各カム２０への給油期間を長くできることから、カム２０に潤滑油１００を良好にかつより確実に付着できる。上記範囲で溝長さを短くすると、換言すれば中心角θを小さくすると、油圧の低下を低減し易い。但し、溝長さが排油口２８の幅に近くなるほどに短いと、給油期間が短く、十分な潤滑が行い難いと考えられる。従って、溝長さ（開口面積）は、カムジャーナル２２の排油口２８の開口径（開口面積）よりも十分に大きいことが好ましい。上述の円弧３２ａ（又は合計円弧）の中心角θは、（３６０°÷気筒数）以下程度が挙げられる。
【００４３】
上述のカムジャーナル２２の排油口２８の形成位置、油溜り溝３２の溝長さ（又は上述の合計長さ）に対応して、油溜り溝３２について、軸受け面３０における周方向の形成位置を選択する。この例のようにカムジャーナル２２の外周面２２４の前方領域に排油口２８を備える場合には、カムキャップ３におけるカム２０の回転方向の後方領域（図２（Ｃ）では軸受け面３０の周方向の中心線Ｌより左側の領域）から中心線Ｌを経て、前方領域（同右側の領域）に亘って油溜り溝３２を備えることが挙げられる。このように油溜り溝３２が中心線Ｌの両側の領域を含む範囲に形成されていると、後述するようにカムノーズ２００の前方領域Ｆに、更に頂点Ｐの近傍にも潤滑油１００を供給可能である。
【００４４】
時計回りに回転するカム２０におけるカムノーズ２００の前方領域Ｆがカムキャップ３の後方領域（図２では左側領域）の外壁面３６に重複すると、排油口２８が油溜り溝３２に開口でき、カム２０への給油を開始できる。このとき、図２（Ａ）に示すように、カムノーズ２００の前方領域Ｆ及びその近傍に潤滑油１００が供給される。排油口２８が油溜り溝３２に開口している間、カムノーズ２００の前方領域Ｆに給油口３８からの潤滑油１００が供給される（図４（Ｂ）も参照）。カム２０が更に回転して、カムノーズ２００の前方領域Ｆがカムキャップ３の前方領域（図２では右側領域）の外壁面３６に重複し、カムノーズ２００の頂点Ｐが上方を向いた状態になると、頂点Ｐの近傍に潤滑油１００を供給できる（図５（Ｂ）も参照）。
【００４５】
以上のことから、油溜り溝３２の形成位置は、中心Ｏを中心とし、カムキャップ３の軸受け面３０がつくる円弧３２ａの中心角θが９０°未満であって、中心線Ｌを含む範囲が挙げられる。特に軸受け面３０の前方領域を含むことが好ましいと考えられる。
【００４６】
その他、油溜り溝３２の深さはカムキャップ３の厚さなどに応じて適宜選択できる。油溜り溝３２が深いほど、給油口３８の位置をカムノーズ２００の頂点Ｐに近い位置に設け易い（図５（Ｂ））。油溜り溝３２が浅いほど、油溜り溝３２内の容積が小さく、油圧の低下を低減し易い上に、カムキャップ３の把持部の厚さを薄くできる。カムキャップ３のうち少なくとも油溜り溝３２を備える領域（この例では特に把持部）の厚さは、油溜り溝３２の深さよりも厚い。この例の把持部は、カム２０の頂点Ｐが中心線Ｌに重複した状態で頂点Ｐが外壁面３６から突出しない程度の厚さを有する（図５（Ｂ）も参照）。カム２０の頂点Ｐが中心線Ｌに重複した状態で頂点Ｐが外壁面３６から突出する程度に把持部の厚さを薄くすることもできる。
【００４７】
この例の油溜り溝３２は、図２（Ｃ）に示すように軸受け面３０の軸方向からみると、平行に配置された同一長さの一対の円弧が中心線Ｌに実質的に平行する直線で結ばれた形状である。この油溜り溝３２の開口部がつくる仮想面と溝底部３２０とは同じ円弧３２ａを形成する湾曲面であり、溝側壁となる四つの溝形成面は、外壁面３６に実質的に平行な二つの平面と、外壁面３６に実質的に垂直な二つの平面３２２とで形成されている。このような形状の油溜り溝３２を有するカムキャップ３は、鋳造などで容易に成形でき、製造性に優れる。油溜り溝３２を切削加工などで形成することもできる。この場合、軸受け面３０の軸方向からみると、扇状である油溜り溝３２を備えることができる。この扇状の油溜り溝３２は、溝底部の円弧の方が開口部の円弧よりも長く、溝形成面が軸受け面３０の軸に平行な面に代えて中心Ｏから径方向に延びる面を含む。
【００４８】
・・給油口
カムキャップ３の給油口３８は、カムジャーナル２２の排油口２８の形成位置、油溜り溝３２の溝長さ及び深さ、形成位置に応じて、カムノーズ２０の前方領域Ｆに十分に給油可能な位置を選択する。油溜り溝３２内に潤滑油１００を十分な量確保できるように、図２（Ｃ）に示すように、油溜り溝３２の溝底近くに給油口３８を設けることが好ましい。カムキャップ３におけるカム２０の回転方向の前方領域（図２では右側領域）であって、カムノーズ２００の頂点Ｐの軌跡よりも外方に位置するように給油口３８を設けると（図５（Ｂ））、頂点Ｐの近傍に給油できて好ましい。この場合、油溜り溝３２における少なくとも頂点Ｐの軌跡と重複する領域は、溝深さを深くする。
【００４９】
カムジャーナル２２の排油口２８の形成位置、油溜り溝３２の溝長さ及び深さ、形成位置を上述のように特定のものとすると、カム２０ａ，２０ａ間、カム２０ｂ，２０ｂ間、カム２０ｃ，２０ｃ間、カム２０ｄ，２０ｄ間に配置する各カムキャップ３には、図５に示すように同一の位置に同一の大きさで油溜り溝３２及び給油口３８が形成されたものを利用できる。実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造１は、位相が異なる複数のカム２０を備えるため、上述のようにカムジャーナル２２の外周面２２４に形成する排油口２８及び貫通孔２８０の位置を異ならせるものの、同一形状、同一の大きさのカムキャップ３を利用できる。そのため、カムキャップ３を容易に量産でき、製造性に優れる。上述のように油溜り溝３２の形状によっては、更に製造性に優れる。貫通孔２８０，３８０は切削加工などによって形成するとよい。
【００５０】
・給油状態
以下、主として図４を参照して、内燃機関の潤滑油供給構造１がカム２０に給油する工程を説明する。
【００５１】
カムシャフト２が回転しても、カムジャーナル２２の排油口２８がカムキャップ３の軸受け面３０に対向しておらず、シリンダヘッド４の軸受け面４０（図２（Ａ））に対向している場合（図５（Ｄ）参照）や、図４（Ａ）に示すように軸受け面３０のうち油溜り溝３２以外の領域に対向している場合、カムシャフト２の内周面２４に囲まれる油通路内の潤滑油１００は、排油口２８から油溜り溝３２に供給されない。カムジャーナル２２と軸受け面３０などとの間に僅かに漏れ出る潤滑油１００は、これらの間の潤滑に利用される。
【００５２】
図２（Ａ）に示すように、カムシャフト２が回転してカムジャーナル２２の排油口２８がカムキャップ３の軸受け面３０に対向し、更に油溜り溝３２に開口すると、カムシャフト２の油通路内の潤滑油１００が排油口２８から排出されて、油溜り溝３２とカムジャーナル２２の外周面２２４とで構成する空間に充填される。潤滑油１００はオイルポンプによって圧送されるため、ほぼ同時に、給油口３８からカムキャップ３外に潤滑油１００が排出される。このとき、カムノーズ２００の前方領域Ｆはカムキャップ３の外壁面３６に重複して、給油口３８に向かって配置された状態であるため、給油口３８から排出された潤滑油１００を受け止められる。この例のように縦型の内燃機関であれば、潤滑油１００の自重を利用して、カムノーズ２００の前方領域Ｆにより確実に潤滑油１００が付着できる。このようにして、給油期間を開始する。
【００５３】
図４（Ｂ）に示すように、カムシャフト２が回転しても、カムジャーナル２２の排油口２８が油溜り溝３２に開口している間は、カムシャフト２内から貫通孔２８０及び排油口２８、カムキャップ３の油溜り溝３２及び貫通孔３８０を経て給油口３８からカムキャップ３外に潤滑油１００が排出されて、カム２０に潤滑油１００を供給する。カムノーズ２００の頂点Ｐがカムキャップ３の軸受け面３０の中心線Ｌに重なるまでの間、給油口３８からの潤滑油１００は、主として、カムノーズ２００の前方領域Ｆに供給される。カムノーズ２００の頂点Ｐが中心線Ｌの近傍に位置すると（図５（Ｂ）参照）、給油口３８からの潤滑油１００は、主として、カムノーズ２００の頂点Ｐの近傍に供給される。この例では、カムノーズ２００の前方領域Ｆ及び頂点Ｐの近傍に亘って給油するため、カムノーズ２００の頂点Ｐ及びその近傍に潤滑油１００が付着した状態を維持できる。
【００５４】
カムシャフト２が更に回転して、カムジャーナル２２の排油口２８が油溜り溝３２に開口せず、軸受け面３０などによって閉じられた状態となると、カム２０の給油期間を終了する。図４（Ｃ）は、排油口２８がシリンダヘッド４の軸受け面４０（図２（Ａ））によって閉じられた状態を示す。カムノーズ２００の頂点Ｐ及びその近傍は、潤滑油１００が付着した状態であるため、カムシャフト２が更に回転して、押圧対象７を押圧する際、押圧対象７との間に潤滑油１００が介在できる。以下、カムシャフト２の回転に伴って、上述の給油の開始から終了までが繰り返される。
【００５５】
なお、図４（Ｃ）では、押圧対象７として、ローラー７４を備えるアーム７２の一端にバルブ７０が取り付けられ、他端にラッシュアジャスタ７６が取り付けられたローラーロッカーアーム型のものを例示する。その他、押圧対象７として、ローラーを備えず、アームのみを備えるスイングロッカーアーム型のもの、アームを備えず、バルブ７０のステムエンドに取り付けられるバルブリフターを備える直動型のものなどに変更可能である。
【００５６】
・位相が異なるカムの配置状態
以下、主として図５を参照して、内燃機関の潤滑油供給構造１に備える位相が異なる４対のカム２０ａ〜２０ｄの配置状態を説明する。図５（Ａ）は、カムジャーナル２２に対する４つのカム２０ａ〜２０ｄの位置が分かり易いように重ねて示す。
【００５７】
図５（Ａ）に示すカム２０ａは、カムノーズ２００の前方領域Ｆがカムキャップ３の外壁面３６に重複しているものの、カムジャーナル２２に備える排油口２８がカムキャップ３の油溜り溝３２に開口しておらず、給油期間ではない。
【００５８】
このとき、図５（Ｂ）に示すカム２０ｂは、排油口２８の一部がカムキャップ３の油溜り溝３２に開口しており、給油期間である。なお、図５（Ｂ）ではカムノーズ２００の頂点Ｐがカムキャップ３の中心線Ｌに重複した状態を例示する。
【００５９】
一方、図５（Ｃ），図５（Ｄ）に示すカム２０ｃ，２０ｄはいずれも、カムノーズ２００の前方領域Ｆがカムキャップ３の外壁面３６に重複せず、シリンダヘッドに重複している。排油口２８は、油溜り溝３２に開口せず、シリンダヘッドの軸受け面に対向している。従って、給油期間ではない。
【００６０】
このようにカムジャーナル２２の外周面２２４に開口する排油口２８の位置、油溜り溝３２の大きさ及び形成位置、給油口３８の位置を調整することで、一つのカム２０（ここでは２０ｂ）が給油期間である場合に他のカム２０（ここでは２０ａ，２０ｃ，２０ｄ）を給油停止期間にできる。
【００６１】
・効果
実施形態１の内燃機関の潤滑油供給構造１では、以下の理由により、オイルポンプの油圧の低下を低減できながら、カム２０の潤滑を良好に行えて、カム２０と押圧対象７との間の摩擦を低減できる。
【００６２】
カムシャフト２内に備える油通路からカムジャーナル２２に備える排油口２８を介してカムキャップ３の油溜り溝３２に潤滑油１００を充填し、油溜り溝３２内の潤滑油１００を給油口３８から排出する期間を油溜り溝３２の溝長さに対応した一定の時間に制限する。そのため、各カム２０に潤滑油１００を間欠的に供給できる。かつ、位相が異なる複数のカム２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄに対して同時に給油せず、それぞれ別の期間に供給して、単位時間における潤滑油１００を供給するカム２０の個数及び給油量を制限する。この構成により、オイルポンプの油圧の低下を低減できる。かつ、給油開始時をカムノーズ２００における押圧対象７との接触前としている。そのため、間欠的に潤滑油１００を供給するものの、カム２０の潤滑を良好に行える。また、ポンプ性能が低いオイルポンプを利用した場合でも、カム２０の潤滑を良好に行える。
【００６３】
更に、内燃機関の潤滑油供給構造１は、既存の中空のカムシャフト２を用意して、カムジャーナル２２の所定の位置に貫通孔２８０を形成したり、カムキャップ３の軸受け面３０の所定の位置に油溜り溝３２を備えるものを成形し、外壁面３６に開口するように貫通孔３８０を形成したりすることで構成部材を容易に製造できる。簡単な工程の付加や成形型の変更などすれば容易に製造できるため、コストの低減も期待できる。
【００６４】
［実施形態２］
実施形態１では、油溜り溝３２を特定の範囲で備える潤滑油供給構造１が４サイクル運転を行う４気筒のＤＯＨＣ型内燃機関に構築される例を説明した。その他、この特定の内燃機関の潤滑油供給構造は、気筒数が異なる内燃機関、例えば、４サイクル運転を行う３気筒のＤＯＨＣ型内燃機関に対して構築できる。その他の気筒数の内燃機関についても、同様に適用できる。
【００６５】
例えば、燃焼行程が２４０°ずつずれて設定された３気筒エンジンの場合、カムシャフト２の軸方向にみたときに、各気筒に用いられるカムα，β，γは、カムノーズ２００の頂点Ｐの位置がカムシャフト２の周方向に１２０°ずれている。そのため、カムα，β，γに対する給油期間が重複せず、ずれる。
【００６６】
実施形態２は、実施形態１と同様に各カムα，β，γに対して間欠的に給油しながらもカムを良好に潤滑できると共に、一度に給油するカムの個数が少なく、油圧の低下を低減できる。
【００６７】
［実施形態３］
実施形態１では、油溜り溝３２を特定の範囲で備える潤滑油供給構造１が縦型の内燃機関に構築される例を説明した。その他、この特定の内燃機関の潤滑油供給構造は、シリンダボア（図示せず）の中心軸線が鉛直方向に対して傾斜させて搭載されるスラント型の内燃機関や水平対向型の内燃機関に対して構築できる。
【００６８】
図２（Ａ）を参照していうと、この形態では（図示は省略する）、シリンダヘッド４に対してカムキャップ３が左右から取り付けられる。この配置によって、図２（Ａ）に示す位置に給油口３８を備えると、潤滑油１００が重力によって下方に落下してカム２０に付着できない恐れがある。そこで、カムノーズ２００の前方領域Ｆの少なくとも一部に潤滑油１００を供給できるように、油溜り溝３２、給油口３８などの位置を調整するとよい。例えば、カムキャップ３の軸受け面３０のうち、鉛直方向上方に位置する領域に設けることが挙げられる。この場合、潤滑油１００の自重を利用して、カムノーズ２００の前方領域Ｆにより確実に潤滑油１００を付着できる。
【００６９】
実施形態３は、実施形態１と同様に各カムに対して間欠的に給油しながらもカムを良好に潤滑できると共に、一度に給油するカムの個数が少なく、油圧の低下を低減できる。
【００７０】
［実施形態４］
実施形態１では、４バルブ型の内燃機関であって、各カムキャップ３が同じ位相のカム２０，２０間に配置される例を説明した。その他、４バルブ型などの内燃機関であって位相が異なるカム２０間にカムキャップ３を備えたり、２バルブ型に適用したりすることができる。代表的には、気筒間にカムキャップを備える。
【００７１】
この形態では（図示は省略する）、任意のカムキャップｘの両側にそれぞれ配置される各カムｙ，ｚの給油期間が重複しないように、カムキャップｘの軸受け面３０ｘに、一方のカムｙに対する油溜り溝３２ｙ及び給油口３８ｙと、他方のカムｚに対する油溜り溝３２ｚ及び給油口３８ｚとをそれぞれ設ける。つまり、各カムキャップｘの軸受け面３０ｘに、複数の油溜り溝及び給油口を設ける。図２（Ｂ）を参照していうと、軸受け面３０に、２本の油溜り溝３２ｙ，３２ｚを並列して、かつ重複しないように軸受け面３０の周方向にずれて設ける。カムジャーナル２２の外周面２２４には、油溜り溝３２ｙに対する排油口２８ｙと、油溜り溝３２ｚに対する排油口２８ｚとをそれぞれ周方向にずれて設ける。
【００７２】
実施形態４は、上述のように油溜り溝３２ｙ，３２ｚの形成位置及び大きさ、排油口２８ｙ，２８ｚの形成位置を調整することで、実施形態１と同様に位相が異なるカムｙ，ｚに対して間欠的に給油しながらもカムｙ，ｚを良好に潤滑できると共に、各カムｙ，ｚの給油期間が重複せず、油圧の低下を低減できる。また、実施形態４では、一つのカムキャップｘによって位相が異なる二つのカムｙ，ｚに、給油期間を重複させることなく給油できる。
【００７３】
［実施形態５］
実施形態１では、油溜り溝３２及び給油口３８を備える軸受け部として、カムキャップ３を説明した。その他、油溜り溝３２及び給油口３８を備える軸受け部をシリンダヘッドとすることができる。この形態は、シリンダヘッドがカムキャップ３の外壁面３６に面一な壁面を有しており、給油口を形成可能な場合に利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の内燃機関の潤滑油供給構造は、自動車などの内燃機関の構成部品のうち、特に動弁系に潤滑油を供給することに利用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１  内燃機関の潤滑油供給構造
２  カムシャフト
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ  カム  ２００  カムノーズ
２０４  カム面  ２０６  カムの側面  Ｐ  カムノーズの頂点
Ｆ  回転方向の前方領域  Ｂ  回転方向の後方領域  Ｑｆ，Ｑｂ  交点（境界）
２２  カムジャーナル  ２２４  外周面  Ｏ  中心  ＰＯ，ＱｆＯ  直線
２４  内周面（油通路）  ２８  排油口  ２８０  貫通孔
３  カムキャップ（軸受け部）
３０  軸受け面  ３２  油溜り溝  ３２０  溝底部  ３２２  平面（溝側壁）
３２ａ  円弧  ３６  外壁面  ３８  給油口  ３８０  貫通孔
３９  締結部材  ３９ｈ  貫通孔
４  シリンダヘッド  ４０  軸受け面
７  押圧対象  ７０  バルブ  ７２  アーム  ７４  ローラー
７６  ラッシュアジャスタ
１００  潤滑油
【図１】
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【図２】
2016205323.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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