(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッドに吸気カムシャフトを軸支して設け、この吸気カムシャフトの軸端部位の外周面に遅角用油溝及び進角用油溝を形成し、前記吸気カムシャフトの軸端部位には前記遅角用油溝及び前記進角用油溝からの油圧で作動される可変バルブタイミング装置の油圧アクチュエータを配設し、この油圧アクチュエータに吸気カムスプロケットが一体的になったケース取付体と前記吸気カムシャフトの軸端部位の軸端面に固定されるロータを収容するケースとを設け、前記ケース取付体に設けたシャフト挿着孔と前記ロータに設けた軸端挿入孔とに前記吸気カムシャフトの軸端部位を挿入するとともに前記ロータの軸芯上にアクチュエータ取付用ボルトを挿通させて前記油圧アクチュエータを取り付けた内燃機関のカムシャフト構造において、前記吸気カムシャフトの軸端部位の軸端面側から順次に前記遅角用油溝と前記進角用油溝とを設け、前記遅角用油溝に連通する遅角用連絡油溝を前記シャフト挿着孔と連続させて前記ケース取付体に形成するとともに前記遅角用連絡油溝を前記ロータに形成される遅角用室と前記ケース取付体のロータ側端部とで連通させ、前記進角用油溝に連通して前記吸気カムシャフトの軸芯方向端面に開口する進角用軸方向連油路を前記吸気カムシャフトの軸芯方向に形成し、前記ロータには前記アクチュエータ取付用ボルトの外周面に進角用連絡油溝と進角用ロータ側径方向油路とに連通する進角用軸心油溝を形成し、この進角用軸心油溝を前記吸気カムシャフトの軸端面側で進角用軸方向連油路に連通する前記進角用連絡油溝と連通させるとともに中央部分で前記ロータに形成される進角用室に連通する前記進角用ロータ側径方向油路と連通させ、前記吸気カムシャフトの軸端部位において前記遅角用油溝よりも軸端面側の端面側部の外径を前記遅角用油溝よりも前記進角用油溝側の摺動側部の外径よりも小さく形成したことを特徴とする内燃機関のカムシャフト構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関のカムシャフト構造に係り、特にカムシャフトの軸端部位に可変バルブタイミング装置の油圧アクチュエータを設ける内燃機関のカムシャフト構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の内燃機関においては、必要とされる各種機能を向上させるために、吸排気弁のバルブタイミングを可変する可変バルブタイミング装置を設けているものがある。
【０００３】
この可変バルブタイミング装置にあっては、シリンダブロック側でクランクシャフトの回転によって駆動されるオイルポンプからのオイルを導く制御用油路としての遅角用油路と進角用油路とにオイルを振り分けるように作動されるオイル制御弁を設けるとともに、遅角用油路と進角用油路とからの油圧状態によってシリンダヘッドに軸支して設けたカムシャフトと、クランクシャフトとの位相をずらして吸排気弁のバルブタイミングを可変する油圧アクチュエータを設けている
。
【０００４】
図１２〜１７に示す如く、油圧アクチュエータ１０２は、カムシャフトである吸気カムシャフト１０４の軸端部位１０４ａにアクチュエータ取付用ボルト１０６で取り付けられている。この油圧アクチュエータ１０２には、吸気カムスプロケット１０８が一体的になったケース取付体１１０と、アクチュエータ取付用ボルト１０６によって吸気カムシャフト１０４の軸端部位１０４ａの軸端面に固定されるロータ１１２を収容して遅角用室１１４と進角用室１１６とを形成し且つケース取付体１１０の端面にノックピン１１８で位置決めされてケース取付用ボルト１２０で取り付けられるケース１２２とが設けられている。
【０００５】
吸気カムシャフトの１０４の軸端部位１０４ａの外周面には、軸端面側から順次に制御用油路としての遅角用端面側油溝１２４と進角用油溝１２６と遅角用ジャーナル側油溝１２８とが設けられているとともに、遅角用端面側油溝１２４と進角用油溝１２６との間でアクチュエータ係止部１３０が突出して設けられている。吸気カムシャフト１０４の軸端部位１０４ａ内には、遅角用端面側油溝１２４に連通した遅角用端面側径方向油路１２４ａと遅角用ジャーナル側油溝１２８に連通した遅角用ジャーナル側径方向油路１２８ａとを連通する遅角用軸方向油路１３２が軸心方向に形成されているとともに、進角用油溝１２６に連通した進角用径方向油路１２６ａに連通して軸端面に開口する進角用軸方向油路１３４が軸心方向に形成されている。この吸気カムシャフト１０４の軸端面の中央部位には、アクチュエータ取付用ボルト１０６を螺着するアクチュエータ用ボルトねじ穴１３６が形成されている。
【０００６】
一方、ケース取付体１１０には、軸心上にシャフト挿着孔１３８とアクチュエータ係止部１３０が位置する係止用孔１４０とが形成され、また、遅角用室１１４と遅角用端面側油溝１２４とを連通する遅角用連絡溝１４２が形成されている。
【０００７】
また、ロータ１１２には、軸心上にアクチュエータ取付用ボルト１０６を挿通するとともにこのアクチュエータ取付用ボルト１０６の外周面と共働して進角用軸心油溝１４４を形成するアクチュエータ側ボルト用孔１４６が形成され、また、進角用軸方向油路１３４と進角用軸心油溝１４４とを連通する進角用連絡油溝１４８が形成され、更に、進角用軸心油溝１４４と進角用室１１６とを連通する進角用ロータ側径方向油路１５０が形成され、更に、吸気カムシャフト１０４の軸端部位１０４ａを挿入するようにシャフト挿着孔１３８に対応した軸端挿入孔１５２が端面に形成されている。ロータ１１２は、ケース１２２に対して摺動するので、ケース１２２内にある程度のガタを持たして設けられている。また、ケース１２２には、ケース取付用ボルト１２０を挿通するケース側ボルト用孔１５４が形成されている。
【０００８】
また、図１６に示す如く、吸気カムシャフト１０４の軸端部位１０４ａにおいては、遅角用端面側油溝１２４よりも軸端面側の端面側部１５６の外径Ｄ１と遅角用油溝１２４よりも進角用油溝１２６側の摺動側部１５８の外径Ｄ２とが同一に形成され、また、ケース取付体１１０のシャフト挿着孔１３８の内径Ｄ３とロータ１１２の軸端挿入孔１５２の内径Ｄ４とが同一に形成されている。この場合、吸気カムシャフト１０４の軸端部位１０４ａの外周面とケース取付体１１０のシャフト挿着孔１３８の内周面とが互いに摺動するので、油膜を形成し易いように、吸気カムシャフト１０４の軸端部位１０４ａの外周面とケース取付体１１０のシャフト挿着孔１３８の内周面とのクリアランスをできるだけ小さくし、また、このように吸気カムシャフト１０４の軸端部位１０４ａの外周面とケース取付体１１０のシャフト挿着孔１３８の内周面とのクリアランスをできるだけ小さくすることにより、遅角時の所要の油圧を確保させている。
【０００９】
このような可変バルブタイミング装置を備えた内燃機関としては、例えば、特開平１０−１５９５１７号公報に開示されている。この公報に記載のものは、カムシャフトの回転位相を進角せしめる側の液室に対応したロック手段への液圧供給通路を、第１、第２回転体が係止される所定の回転位相以外で遮断させることにより、位相変更時にロック手段近傍から進角側圧力液が漏れるのを防止するものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来、可変バルブタイミング装置においては、図１６、１７に示す如く、吸気カムシャフトの軸端部位と油圧アクチュエータを組み付ける際に、吸気カムシャフトの軸端部位で遅角用端面側油溝よりも軸端面側の端面側部の外径と遅角用油溝よりも進角用油溝側の摺動側部の外径とが同一に形成されているので、油圧アクチュエータのケース取付体のシャフト挿着孔と吸気カムシャフトの軸端部位との挿入性が悪化するとともに、吸気カムシャフトの軸端部位の端面側部をシャフト挿着孔に挿入しても遅角用端面側油溝よりも後の摺動側部がケース取付体の端面に引っかかってしまい、その組付性が低下するという不都合があるとともに、ケース取付体のシャフト挿着孔の内径とロータの軸端挿入孔の内径とが同一に形成されているとともにロータにガタを持たせているので、ケース取付体の中心とロータの中心とが少しずれてしまい、吸気カムシャフトの軸端部位の軸端面がロータの軸端挿入孔周りの端面に引っかかってしまい、その組付性が低下するという不都合があった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述の不都合を除去するために、内燃機関のシリンダヘッドに吸気カムシャフトを軸支して設け、この吸気カムシャフトの軸端部位の外周面に遅角用油溝及び進角用油溝を形成し、前記吸気カムシャフトの軸端部位には前記遅角用油溝及び前記進角用油溝からの油圧で作動される可変バルブタイミング装置の油圧アクチュエータを配設し、この油圧アクチュエータに吸気カムスプロケットが一体的になったケース取付体と前記吸気カムシャフトの軸端部位の軸端面に固定されるロータを収容するケースとを設け、前記ケース取付体に設けたシャフト挿着孔と前記ロータに設けた軸端挿入孔とに前記吸気カムシャフトの軸端部位を挿入するとともに前記ロータの軸芯上にアクチュエータ取付用ボルトを挿通させて前記油圧アクチュエータを取り付けた内燃機関のカムシャフト構造において、前記吸気カムシャフトの軸端部位の軸端面側から順次に前記遅角用油溝と前記進角用油溝とを設け、前記遅角用油溝に連通する遅角用連絡油溝を前記シャフト挿着孔と連続させて前記ケース取付体に形成するとともに前記遅角用連絡油溝を前記ロータに形成される遅角用室と前記ケース取付体のロータ側端部とで連通させ、前記進角用油溝に連通して前記吸気カムシャフトの軸芯方向端面に開口する進角用軸方向連油路を前記吸気カムシャフトの軸芯方向に形成し、前記ロータには前記アクチュエータ取付用ボルトの外周面に進角用連絡油溝と進角用ロータ側径方向油路とに連通する進角用軸心油溝を形成し、この進角用軸心油溝を前記吸気カムシャフトの軸端面側で進角用軸方向連油路に連通する前記進角用連絡油溝と連通させるとともに中央部分で前記ロータに形成される進角用室に連通する前記進角用ロータ側径方向油路と連通させ、前記吸気カムシャフトの軸端部位において前記遅角用油溝よりも軸端面側の端面側部の外径を前記遅角用油溝よりも前記進角用油溝側の摺動側部の外径よりも小さく形成したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
この発明は、カムシャフトの軸端部位と油圧アクチュエータとを組付ける際に、カムシャフトの軸端部位をシャフト挿着孔に容易に挿入することができ、カムシャフトの端面側部がケース取付体の端面やロータの端面に引っかかることがなく、その組付性を向上することができる。
【００１３】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。図１〜８は、この発明の第１実施例を示すものである。図７、８において、２は車両（図示せず）に搭載される多気筒用の内燃機関、４はシリンダブロック、６はシリンダヘッド、８はシリンダヘッドカバーである。
【００１４】
シリンダブロック４には、クランクシャフト１０が軸支して設けられている。このクランクシャフト１０には、第１、第２クランクプーリ１２−１、１２−２が取付けられているとともに、クランクタイミングスプロケット１４が固定されている。また、シリンダブロック４には、複数の補機として、パワステポンプ１６とオルタネータ１８とウォータポンプ２０とが取付けられている。第１クランクプーリ１２−１とパワステポンプ１６とには、第１補機駆動用ベルト２２−１が巻掛けられている。第２クランクプーリ１２−２とオルタネータ１８とウォータポンプ２０とには、第２補機駆動用ベルト２２−２が巻掛けられている。
【００１５】
クランクシャフト１０には、クランクタイミングスプロケット１４付近でトロコイド式のオイルポンプ（図示せず）が取付けられている。
【００１６】
シリンダヘッド６の上部位には、カムシャフトとして、吸気、排気カムシャフト２４、２６が並設されている。吸気カムシャフト２４には、各気筒毎に一対の吸気カム２８・２８が設けられる。また、排気カム軸２６には、同様に、各気筒毎に一対の排気カム（図示せず）が設けられている。
【００１７】
吸気カムシャフト２４には、吸気カムスプロケット３０が取付けられている。排気カムシャフト２６には、排気カムスプロケット３２が取付けられている。クランクタイミングスプロケット１４と吸気カムスプロケット３０と排気カムスプロケット３２とには、タイミングチェーン３４が巻掛けて設けられている。
【００１８】
図１〜６に示す如く、吸気カムシャフト２４の軸端部位２４ａには、可変バルブタイミング装置３６の油圧アクチュエータ３８がアクチュエータ取付用ボルト４０で取り付けられている。この油圧アクチュエータ３８には、吸気カムスプロケット３０が一体的になったケース取付体４２と、アクチュエータ取付用ボルト４０によって吸気カムシャフト２４の軸端部位２４ａの軸端面に固定されるロータ４４を収容して遅角用室４６と進角用室４８とを形成し且つケース取付体４２の端面にノックピン５０で位置決めされてケース取付用ボルト５２で取り付けられるケース５４とが設けられている。
【００１９】
吸気カムシャフトの２４の軸端部位２４ａの外周面には、軸端面側から順次に制御用油路としての遅角用端面側油溝５６と進角用油溝５８と遅角用ジャーナル側油溝６０とが設けられているとともに、遅角用端面側油溝５６と進角用油溝５８との間でアクチュエータ係止部６２が突出して設けられている。吸気カムシャフト２４の軸端部位２４ａ内には、遅角用端面側油溝５６に連通した遅角用端面側径方向油路５６ａと遅角用ジャーナル側油溝６０に連通した遅角用ジャーナル側径方向油路６０ａとを連通する遅角用軸方向油路６４が軸心方向に形成されているとともに、進角用油溝５８に連通した進角用径方向油路５８ａに連通して軸端面に開口する進角用軸方向連油路６６が軸心方向に形成されている。この吸気カムシャフト２４の軸端部位２４ａの軸端面の中央部位には、アクチュエータ取付用ボルト４０を螺着するアクチュエータ用ボルトねじ穴６８が形成されている。
【００２０】
一方、ケース取付体４２には、軸心上にシャフト挿着孔７０とアクチュエータ係止部６２が位置する係止用孔７２とが形成され、また、遅角用室４６と遅角用端面側油溝５６とを連通する遅角用連絡溝７４が形成されている。
【００２１】
また、ロータ４４には、軸心上にアクチュエータ取付用ボルト４０を挿通するとともにこのアクチュエータ取付用ボルト４０の外周面と共働して進角用軸心油溝７６を形成するアクチュエータ側ボルト用孔７８が形成され、また、進角用軸方向油路６６と進角用軸心油溝７６とを連通する進角用連絡油溝８０が形成され、更に、進角用軸心油溝７６と進角用室４８とを連通する進角用ロータ側径方向油路８２が形成され、更に、吸気カムシャフト２４の軸端部位２４ａを挿入するようにシャフト挿着孔７０に対応した軸端挿入孔８４が形成されている。ロータ４４は、ケース５４に対して摺動するので、ケース５４内にある程度のガタを持たして設けられている。また、ケース５４には、ケース取付用ボルト５２を挿通するケース側ボルト用孔８６が形成されている。
【００２２】
吸気カムシャフト２４の軸端部位２４ａにおいて、遅角用端面側油溝５６よりも軸端面側で長さＬ１の端面側部８８の外径Ｄ１は、遅角用油溝５６よりも進角用油溝５８側で長さＬ２の摺動側部９０の外径Ｄ２よりも小さく形成されている。この場合に、端面側部８８の外径Ｄ１は、ケース取付体４２に形成したシャフト挿着孔７０の内径Ｄ３及びロータ４４の端面に形成した軸端挿入孔８４の内径Ｄ４よりも小さく形成され、少なくともロータ４４のケース５６に対するクリアランスと同じ分だけシャフト挿着孔７０の内径Ｄ３及び軸端挿入孔８４の内径Ｄ４よりも小さく形成されている。
【００２３】
次に、この第１実施例の作用を説明する。
【００２４】
油圧アクチュエータ３８と吸気カムシャフト２４との組付の際には、吸気カムシャフト２４の軸端部位２４ａにおいて遅角用端面側油溝５６よりも軸端面側の端面側部８８の外径Ｄ１が摺動側部９０の外径Ｄ２よりも小さく形成されているので、油圧アクチュエータ３８のケース取付体４２のシャフト挿着孔７０に吸気カムシャフト２４の軸端部位２４ａを端面側から挿入すると、端面側部８８がシャフト挿着孔７０よりも小径なので、吸気カムシャフト２４の軸端部位２４ａのシャフト挿着孔７０及び軸端挿入孔８４への挿入が容易であり、もって、油圧アクチュエータ３８と吸気カムシャフト２４との組付性を向上することができる。
【００２５】
また、吸気カムシャフト２４の摺動側部９０とケース取付体４２のシャフト挿着孔７０との関係が従来と同じように担保されるので、吸気カムシャフト２４の摺動側部９０の外周面とケース取付体４２のシャフト挿着孔７０の内周面との間で所要の油膜を形成させることができるとともに、遅角時の油圧を確保させることができる。
【００２６】
図９、１０は、この発明の第２実施例を示すものである。
【００２７】
以下の実施例においては、上述の第１実施例と同一機能を果す箇所には同一符号を付して説明する。
【００２８】
この第２実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、吸気カムシャフト２４の軸端部位２４ａにおいて、遅角用端面側油溝５６よりも軸端面側の端面側部８８の外径Ｄ１と遅角用端面側油溝５６よりも進角用油溝５８側の摺動側部９０の外径Ｄ２とを同一に形成し、ロータ４４の端面の形成する軸端挿入孔８４の内径Ｄ４を、少なくともロータ４４のケース５４に対するクリアランスと同じ分だけ吸気カムシャフト２４の端面側部８８の外径Ｄ１よりも、つまりシャフト挿着孔７０の内径Ｄ３よりも大きく形成した。
【００２９】
この第２実施例の構成によれば、油圧アクチュエータ３８と吸気カムシャフト２４との組付けの際に、ロータ４４にガタがあっても、吸気カムシャフト２４の軸端部位２４ａの軸端面がロータ４４の端面に引っかかることがなく、その組付性を向上することができる。
【００３０】
図１１は、この発明の特別構成であり、第３実施例を示すものである。
【００３１】
この第３実施例の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、吸気カムシャフト２４の軸端部位２４ａにおいて端面側部８８と摺動側部９０とに跨る角度θでテーパ外周面Ｂを形成するとともに、ケース取付体４２およびロータ４４においてはシャフト挿着孔７０と軸端部挿入孔８４とに跨る角度θでテーパ内周面Ｃを形成する。
【００３２】
この第３実施例の構成によれば、吸気カムシャフト２４の軸端部位２４ａのテーパ外周面Ｂとケース取付体４２およびロータ４４のテーパ内周面Ｃとより、吸気カムシャフト２４の軸端部位２４ａをシャフト挿着孔７０及び軸端挿入孔８４に容易に挿入させることができ、その組付性を向上することができ、また、軸端面側に隙間が形成されることがなく、油を滞留させることがない。
【００３３】
なお、この実施例においては、他の特別構成として、吸気カムシャフトの端面側部の軸端面側に向かって径を窄めるように曲面部を形成し、また、その曲面部に対応してシャフト挿着孔や軸端部挿入孔にも曲面を形成し、吸気カムシャフトの軸端部位と油圧アクチュエータとの組付性を向上することも可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳細な説明から明らかなようにこの発明によれば、カムシャフトの軸端部位と油圧アクチュエータとを組付ける際に、カムシャフトの軸端部位をシャフト挿着孔に容易に挿入することができ、カムシャフトの端面側部がケース取付体の端面に引っかかることがなく、その組付性を向上し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】油圧アクチュエータと吸気カムシャフトとの組み付け状態の断面図である。
【図２】油圧アクチュエータと吸気カムシャフトとを組み付けた状態の断面図である。
【図３】図７の３−３線による油圧アクチュエータの断面図である。
【図４】図３の４−４線による油圧アクチュエータの断面図である。
【図５】進角側の油圧アクチュエータの断面図である。
【図６】図５における進角側の油圧アクチュエータの断面図である。
【図７】内燃機関の平面図である。
【図８】内燃機関の正面図である。
【図９】第２実施例において油圧アクチュエータと吸気カムシャフトとの組み付け状態の断面図である。
【図１０】第２実施例において油圧アクチュエータと吸気カムシャフトとを組み付けた状態の断面図である。
【図１１】第３実施例において吸気カムシャフトの軸端部位と油圧アクチュエータとの半断面図である。
【図１２】従来において図１３の１２−１２線による遅角側の油圧アクチュエータの断面図である。
【図１３】図１２の１３−１３線による油圧アクチュエータの断面図である。
【図１４】図１２の１４−１４線による油圧アクチュエータの断面図である。
【図１５】従来において進角側の油圧アクチュエータの断面図である。
【図１６】従来において油圧アクチュエータと吸気カムシャフトとの組み付け状態の断面図である。
【図１７】従来において油圧アクチュエータと吸気カムシャフトとを組み付けた状態の断面図である。
【符号の説明】
２  内燃機関
６  シリンダヘッド
２４  吸気カムシャフト
３６  可変バルブタイミング装置
３８  油圧アクチュエータ
４４  ロータ
５４  ケース
５６  遅角用端面側油溝
５８  進角用油溝
７０  シャフト用挿着孔
８４  軸端挿入孔
８８  端面側部
９０  摺動側部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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