JP2000282811A - 可変バルブタイミング機構付きカムシャフトの支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可変バルブタイミング機構を設けたことで増大
するカムシャフトと軸受けとの干渉による打音の影響を
抑制して、運転者などに与える違和感を低減することの
できる可変バルブタイミング機構付きカムシャフトの支
持構造を提供する。 【解決手段】カムシャフト６の先端部に設けられた可変
バルブタイミング機構２０は、クランクシャフトに同期
して回転するカムプーリ１３とカムシャフト６とを相対
回動する。このカムシャフト６の軸方向の変位を規制す
るスラスト軸受け１５は、ヘッドカバー５によって覆わ
れてカム室１０の内部に設けられている。このため、カ
ムシャフト６とスラスト軸受け１５との干渉に伴い発生
する打音は、内燃機関の外部へは漏れにくくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機関出力軸の回転
位相に対する機関バルブの開閉弁時期（バルブタイミン
グ）を可変とする可変バルブタイミング機構を備える内
燃機関において、その可変バルブタイミング機構が設け
られたカムシャフトを当該機関に支持する構造に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、内燃機関の運転状態に応
じて機関バルブのバルブタイミングを可変とする可変バ
ルブタイミング機構が実用されている。こうした可変バ
ルブタイミング機構の一例として、特開平６−１５９０
２０号公報には、機関出力軸であるクランクシャフトに
対するカムシャフトの相対回転位相を変更とすること
で、同カムシャフトの回転に伴って開閉駆動される機関
バルブのバルブタイミングを可変とするようにした機構
が記載されている。

【０００３】図４は、こうした可変バルブタイミング機
構が設けられたカムシャフトの側部構造と同カムシャフ
トが配設されたシリンダヘッド部の側部断面構造を示し
ている。

【０００４】同図４に示すように、複数のカム１０７が
設けられたカムシャフト１０６の先端部には、機関出力
軸であるクランクシャフト（図示略）にタイミングベル
ト等を介して駆動連結され、同クランクシャフトと同期
して回転するカムプーリ１１３がカムシャフト１０６と
相対回動可能に装着されている。このカムプーリ１１３
は、同じくカムシャフト１０６の先端部に設けられた可
変バルブタイミング機構１２０を介してカムシャフト１
０６と連結されている。

【０００５】そしてこの可変バルブタイミング機構１２
０は、これらカムシャフト１０６とカムプーリ１１３と
の相対回転位相を適宜に変更して、カムシャフト１０６
に設けられたカム１０７によって開閉駆動される機関バ
ルブ（図示略）のバルブタイミングを可変とする。

【０００６】この可変バルブタイミング機構１２０が設
けられたカムシャフト１０６は、シリンダヘッド１０１
とカムキャップ１０２，１０３との間に設けられた複数
の軸受け１１１，１１２によって内燃機関のカム室１１
０内に軸支されている。これら軸受けのうち、各気筒毎
に設けられた軸受け１１２は、カムシャフト１０６を回
転可能に支持する単なるすべり軸受けとなっている。

【０００７】これに対して、カムシャフト１０６の最も
先端側に位置し、シリンダヘッド１０１の外壁に設けら
れた軸受け１１１は、同カムシャフト１０６を回転可能
に支持するすべり軸受けであると共に、同カムシャフト
１０６の軸方向の変位を規制するスラスト軸受けともな
っている。一般に、こうしたカムシャフトの軸方向の変
位を規制するスラスト軸受けは、加工の容易さなどから
シリンダヘッドの外壁部に設けられている。

【０００８】なお、カムキャップ１０２には、可変バル
ブタイミング機構１２０に供給する油圧を制御するため
の油圧制御弁が設けられている。また、このカムシャフ
ト１０６が配設されたカム室１１０は、ヘッドカバー１
０５によってその上面を覆われている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、カムシャ
フト１０６は、シリンダヘッド１０１とヘッドカバー１
０５との間に形成されたカム室１１０内に、軸受け１１
１，１１２により回転可能に軸支され、軸受け１１１に
よってその軸方向への変位が規制される構造となってい
る。

【００１０】ところが、上記のように可変バルブタイミ
ング機構１２０がその端部に設けられたカムシャフト１
０６では、同カムシャフト１０６端部の重量が増すこと
やカムプーリ１１３がカムシャフト１０６の端部に固定
されていないことなどから、その軸方向への力の変動が
増大するようになる。この結果、カムシャフト１０６の
軸方向への変位が増して、カムシャフト１０６とスラス
ト軸受け１１１との干渉による打音の増大を招き、運転
者などに違和感を与えることとなっている。

【００１１】本発明は、こうした実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、可変バルブタイミング機構
を設けたことで増大するカムシャフトと軸受けとの干渉
による打音の影響を抑制して、運転者などに与える違和
感を低減することのできる可変バルブタイミング機構付
きカムシャフトの支持構造を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、機関出力軸の回転位相に
対する機関バルブのバルブタイミングを可変とする可変
バルブタイミング機構が設けられたカムシャフトを内燃
機関に支持する構造であって、前記カムシャフトの軸方
向への変位を規制するスラスト軸受けを当該機関のヘッ
ドカバーによって覆われたカム室の内部に設けたことを
その要旨とする。

【００１３】同構成によれば、可変バルブタイミング機
構を設けたことで増大するカムシャフトの軸方向への変
位が、当該機関のヘッドカバーによって覆われたカム室
の内部に設けられたスラスト軸受けにて規制されるよう
になる。このため、カムシャフトの軸方向への変位に伴
い、該カムシャフトとスラスト軸受けとが干渉すること
で生じる打音は、ヘッドカバーによって覆われたカム室
の内部で発生するようになり、内燃機関の外部には漏れ
にくくなる。

【００１４】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の可変バルブタイミング機構付きカムシャフトの
支持構造において、前記スラスト軸受けは、前記カムシ
ャフトの前記可変バルブタイミング機構が設けられた軸
端の他方端に設けられてなることをその要旨とする。

【００１５】上記構成によれば、スラスト軸受けが可変
バルブタイミング機構が設けられた軸端の他方端に設け
られているため、その加工が容易となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態について、詳細に説明する。図１は、本実施の形
態についてその可変バルブタイミング機構付きカムシャ
フトの側部構造及び同カムシャフトが軸支されたシリン
ダヘッド部の側部断面構造を示している。

【００１７】同図１に示すように、カムシャフト６は、
シリンダヘッド１の上面と同シリンダヘッド１に図示し
ないボルトによって固定されたカムキャップ２，３，４
との間に形成された複数の軸受け１１，１２，１５に軸
支されて、同シリンダヘッド１とヘッドカバー５との間
に形成されたカム室１０内に配設されている。

【００１８】このカムシャフト６において、シリンダヘ
ッド１の先端側外壁１ａから突出した先端部には、カム
プーリ１３が同カムシャフト６と相対回動可能に装着さ
れている。このカムプーリ１３は、機関出力軸であるク
ランクシャフト（図示略）にタイミングベルト（図示
略）を介して駆動連結されて、同クランクシャフトと同
期して回転する。また、このカムプーリ１３は、同じく
カムシャフト６の先端部に設けられた可変バルブタイミ
ング機構２０を介してカムシャフト６に連結されてい
る。そしてカムプーリ１３の回転は、この可変バルブタ
イミング機構２０を介してカムシャフト６へと伝達され
るようになる。

【００１９】以下、この可変バルブタイミング機構２０
の構成について簡単に説明する。図２は可変バルブタイ
ミング機構２０の側部断面構造を、図３はその正面構造
をそれぞれ示している。

【００２０】図２に示すように、可変バルブタイミング
機構２０は、内部ロータ４０及びハウジング４２、カバ
ー４５などを備えている。内部ロータ４０は、センタボ
ルト４６によってカムシャフト６に一体回転可能に取り
付けられている。また、ハウジング４２及びカバー４５
は、固定ボルト５４によって、上記のようにカムシャフ
ト６の先端部に相対回動可能に設けられたカムプーリ１
３と一体回転可能に装着されている。

【００２１】また、図３に示すように、内部ロータ４０
の外周には、複数の（この例では４枚の）ベーン４１が
放射状に形成されている。一方、ハウジング４２の内周
には、図３に示す態様で前記内部ロータ４０のベーン４
１と同数の突状部４４が形成されており、隣り合った突
状部４４の間に形成された凹部４３内にベーン４１がそ
れぞれ収容されている。

【００２２】前記各ベーン４１の先端は凹部４３の内周
と摺接し、前記突状部４４の先端は前記内部ロータ４０
の外周と摺接している。このため、内部ロータ４０及び
カムシャフト６と、カムプーリ１３及びハウジング４２
及び前面カバー４５とは、互いに同一の軸心を中心とし
て相対回動が可能となる。

【００２３】また、前記凹部４３には、ベーン４１によ
って区画されることで２つの空間４７，４８が形成され
ている。以後、これら２つの空間４７，４８の内、ベー
ン４１に対してカムシャフト６の回転方向（同図３に矢
印Ａによって示す方向）側の空間４７を遅角側圧力室、
その反対側の空間４８を進角側圧力室という。

【００２４】これら遅角側圧力室４７及び進角側圧力室
４８は、図２に示すように、カムシャフト６の内部やシ
リンダヘッド１（図１）の内部などに形成された遅角側
オイル通路２３及び進角側オイル通路２２を通じて油圧
制御弁１９に接続されている。この油圧制御弁１９に
は、更にオイルポンプ１６によってオイルパン１４から
吸引され、加圧吐出されたオイルが送られるオイル供給
路２１と、オイルパン１４へとオイルを還流するための
ドレイン通路３２とが接続されている。

【００２５】この油圧制御弁１９は、内燃機関の運転を
制御する電子制御装置１８によって駆動制御される電磁
弁である。そして、この電子制御装置１８の指令信号に
基づき、上記遅角側オイル通路２３及び進角側オイル通
路２２に対してそれぞれオイル供給路２１及びドレイン
通路３２のいずれかを選択的に連結する。こうして油圧
制御弁によりオイル供給路２１に接続された側のオイル
通路にはオイルが供給されるように、ドレイン通路３２
に接続された側のオイル通路からはオイルが排出される
ようになる。この結果、各圧力室４７，４８内に充填さ
れたオイルの圧力が変更されるようになる。

【００２６】可変バルブタイミング機構２０は、これら
各圧力室４７，４８内に充填されたオイルの油圧差によ
って作動する。すなわち、上記各圧力室４７，４８内の
油圧に差が生じると、上記ベーン４１の両側面に作用す
る力にも格差が生じ、内部ロータ４０をハウジング４２
に対して相対回動させる駆動力が発生する。こうして内
部ロータ４０をハウジング４２に対して相対回動させる
ことで、これらに連結されたカムシャフト６とカムプー
リ１３との回転位相が変更される。そしてその結果、ク
ランクシャフトに対するカムシャフト６の回転位相が変
更され、同カムシャフト６の回転に伴い開閉駆動される
機関バルブ（図示略）の開閉弁時期（バルブタイミン
グ）が可変とされる。

【００２７】可変バルブタイミング機構２０はこのよう
に、電子制御装置１８による油圧制御弁１９の駆動制御
に基づき、内燃機関の運転状態に応じたバルブタイミン
グが得られるように、その作動量が制御される。なお、
本実施の形態において、上記油圧制御弁１９は、実際に
は図１に示されるように、前記カムキャップ２に内蔵さ
れるかたちで配設されている。

【００２８】さて、本実施の形態では、こうした可変バ
ルブタイミング機構２０がその先端部に装着されたカム
シャフト６が、先の図１に示される態様で、シリンダヘ
ッド１の上面とカムキャップ２，３，４との間に形成さ
れた軸受け１１，１２，１５に軸支されている。これら
軸受けのうち、カムシャフト６の最も先端側（カムプー
リ１３が装着された側）に位置し、シリンダヘッド１の
外壁１ａに設けられた軸受け１１と、各気筒毎に設けら
れた２つのカム７の間に設けられた軸受け１２とは、カ
ムシャフト６を回転可能に支持するすべり軸受けとなっ
ている。

【００２９】これに対して、カムシャフト６の最も後端
側（カムプーリ１３が装着された側と反対側）に形成さ
れた軸受け１５は、カムシャフト６を回転可能に支持す
るすべり軸受けであると共に、同カムシャフト６の軸方
向の変位を規制するスラスト軸受けともなっている。

【００３０】そして本実施の形態において、このスラス
ト軸受け１５は上述のように、ヘッドカバー５によって
覆われて密閉されたカム室１０内に設けられている。こ
のため、カムシャフト６の軸方向の変位により同カムシ
ャフト６とスラスト軸受け１５とが干渉して打音が生じ
たとしても、この打音は内燃機関の外部へは漏れにくく
なる。また、可変バルブタイミング機構２０を設けたこ
とにより、カムシャフト６の軸方向への変位が増して、
この打音がたとえ増大したとしても、同打音が運転者な
どに与える違和感を充分に低く抑えられることができる
ようになる。

【００３１】なお、本実施の形態のように、油圧作動式
の可変バルブタイミング機構２０をカムシャフト６の先
端部に設ける構成の内燃機関では一般に、可変バルブタ
イミング機構２０に最も近いシリンダヘッド１の外壁１
ａに設けられた軸受け１１を通じてオイルの給排が行わ
れる構造となっている。この点、本実施の形態では、こ
の軸受け１１は単にカムシャフト６を回転可能に支持す
るだけのすべり軸受けでよく、同カムシャフト６におけ
る軸受け１１に対応する部位も、スラスト軸受けのよう
な段差部などを形成する必要がないため、その外部形状
を簡素化することができるようになる。そしてこのた
め、可変バルブタイミング機構２０の圧力室４７，４８
との間でオイルを給排するためのオイル通路などの形成
が容易となり、またその設計の自由度を高めることがで
きるようにもなる。

【００３２】また、本実施の形態では、対応するカムシ
ャフト６の部位に段差等を形成する必要のあるスラスト
軸受け１５を同カムシャフト６の可変バルブタイミング
機構２０が設けられた軸端の他方端に設けるようにして
いるため、その加工等も容易とすることができるように
なる。

【００３３】以上説明した本実施の形態の可変バルブタ
イミング機構付きカムシャフトの支持構造によって得る
ことできる効果を、以下に列記する。 （１）カムシャフト６の軸方向の変位を規制するスラス
ト軸受け１５がヘッドカバー５によって覆われて密閉さ
れたカム室１０の内部に設けられているため、同カムシ
ャフト６とスラスト軸受け１５との干渉によって生じる
打音が内燃機関の外部へと漏れにくくなる。このため、
可変バルブタイミング機構２０を設けたことでスラスト
軸受け１５における打音自体が増大したとしても、この
打音が運転者などに与える違和感は低く抑えておくこと
ができるようになる。

【００３４】（２）また、カムシャフト６の最も後端側
に位置する軸受け１５をスラスト軸受けとした結果、可
変バルブタイミング機構２０に最も近くに位置し、シリ
ンダヘッド１の外壁１ａに形成された軸受け１１を単に
カムシャフト６を回転可能に支持するだけのすべり軸受
けとすることができるようになる。このため、この軸受
け１１の外部形状を簡素化でき、可変バルブタイミング
機構２０に対してオイルを給排するオイル通路４７，４
８などの形成も容易となる。また、これらオイル通路４
７，４８などの設計の自由度も増大することができるよ
うになる。

【００３５】（３）また、対応するカムシャフト６の部
位に段差等を形成する必要のあるスラスト軸受け１５を
同カムシャフト６の可変バルブタイミング機構２０が設
けられた軸端の他方端に設けるようにしているため、そ
の加工等も容易とすることができるようになる。

【００３６】なお、以上説明した本実施の形態は、以下
のように変更することもできる。・本実施の形態では、
カムシャフト６の最も後端側の軸受け１５をスラスト軸
受けとする構成としたが、ヘッドカバー５によって密閉
されたカム室１０の内部であれば、同カムシャフト６の
他の部位にスラスト軸受けを設けても良い。こうした場
合にも、本実施の形態に準じた効果を得ることができ
る。

【００３７】・また、本実施の形態では、可変バルブタ
イミング機構２０によって、タイミングベルトを介して
クランクシャフトの回転が伝達されるカムプーリ１３と
カムシャフト６とを相対回動させる構成としたが、本発
明のカムシャフトの支持構造は、可変バルブタイミング
機構がタイミングチェーンを介して回転が伝達されるカ
ムスプロケットとを相対回動させる構成、あるいはクラ
ンクシャフトの回転が伝達されるギヤとカムシャフトと
を相対回動させる構成、あるいは吸気用と排気用との併
設された２本のカムシャフトがギヤによって駆動連結さ
れ、その一方に可変バルブタイミング機構が設けられる
構成に対しても適用してもよい。こうした場合にも、本
実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【００３８】・また、本発明の支持構造の適用対象とな
るカムシャフトに設けられる可変バルブタイミング機構
としても、本実施の形態のようないわゆるベーン方式の
可変バルブタイミング機構には限られない。他に例えば
ヘリカルギヤ式などの可変バルブタイミング機構が設け
られたカムシャフトについても、本発明は同様に適用す
ることができる。また、例えば電動式など、油圧以外の
他の駆動源が用いられる可変バルブタイミング機構が設
けられたカムシャフトに対しても、本発明にかかる支持
構造は同様に適用することができる。

【００３９】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、可変バ
ルブタイミング機構を設けたことで増大するカムシャフ
トとスラスト軸受けとの打音はヘッドカバーによって覆
われたカム室の内部で発生するようになり、内燃機関の
外部には漏れにくくなる。このため、この打音が運転者
などに与える違和感を低減することができるようにな
る。

【００４０】また、請求項２に記載の発明によれば、ス
ラスト軸受けが可変バルブタイミング機構が設けられた
軸端の他方端に設けられているため、その加工が容易と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる可変バルブタイミング機構付き
カムシャフトの支持構造の一実施形態を示す側面及び側
部断面図。

【図２】可変バルブタイミング機構の側部断面構造を示
す断面図。

【図３】可変バルブタイミング機構の正面断面構造を示
す断面図。

【図４】従来の可変バルブタイミング機構付きカムシャ
フトの支持構造を示す側面及び側部断面図。

【符号の説明】

１…シリンダヘッド、１ａ…外壁、２，３，４…カムキ
ャップ、５…ヘッドカバー、６…カムシャフト、７…カ
ム、１０…カム室、１１，１２…すべり軸受け、１３…
カムプーリ、１４…オイルパン、１５…スラスト軸受
け、１６…オイルポンプ、１８…電子制御装置、１９…
油圧制御弁、２０…可変バルブタイミング機構、２１…
オイル供給路、２２…進角側オイル通路、２３…遅角側
オイル通路、３２…ドレイン通路、４０…内部ロータ、
４１…ベーン、４２…ハウジング、４３…凹部、４４…
突状部、４５…カバー、４６…センタボルト、４７…遅
角側圧力室、４８…進角側圧力室、５４…取付ボルト。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関出力軸の回転位相に対する機関バルブ
   のバルブタイミングを可変とする可変バルブタイミング
   機構が設けられたカムシャフトを内燃機関に支持する構
   造であって、 前記カムシャフトの軸方向への変位を規制するスラスト
   軸受けを当該機関のヘッドカバーによって覆われたカム
   室の内部に設けたことを特徴とする可変バルブタイミン
   グ機構付きカムシャフトの支持構造。
2. 【請求項２】前記スラスト軸受けは、前記カムシャフト
   の前記可変バルブタイミング機構が設けられた軸端の他
   方端に設けられてなることを特徴とする請求項１に記載
   の可変バルブタイミング機構付きカムシャフトの支持構
   造。