JP2013108477A - カムシャフトの位置決め構造 - Google Patents

Abstract

【課題】カムシャフトの位置決めにおける作業性を向上する。
【解決手段】吸気側カムシャフト３０の軸線方向一端側を支持する軸受の吸気側カムキャップ２８にカムシャフトの軸線方向に延出するピン係合部４２を一体に形成する。突片は、カムキャップとは相反する側に開口するＵ字型のピン係合部４２を有する形状に形成されている。カムシャフトの外周面には半径方向のピン挿入孔４４を設ける。カムシャフトを支持する軸受のハウジングにおけるカムシャフトのシリンダヘッド上面側に、カムシャフトに挿入する位置決めピンと係合するピン係合部を有する突片を設けたことから、ガムシャフトに設けたピン挿入孔に位置決めピンを挿入する作業をシリンダヘッドの上方からアクセスして行うことができ、ピン挿入作業を容易に行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、位相合わせ等のためのカムシャフトの位置決め構造に関するものである。

従来、ＤＯＨＣエンジンにおいてバルブ開閉タイミング（位相）を適正とするためのカムシャフトの位置決め構造を設けたものがある。例えば、クランクシャフトに連結されたスプロケットを介してカムシャフトが連動する場合において、カムシャフトに固定されたギヤの端面とスプロケットの端面とにそれぞれピン固定孔を形成し、各ピン固定孔に位置決めピンを圧入してスプロケットとギヤとを位置決めし、ギヤとカムシャフトとを半月キーにより位置決めする。このようにして、位置決めピンと半月キーとでスプロケットのカムシャフトに対する位置決めを行うようにしたものがあった（例えば特許文献１参照）。

特許第３９７８８２５号公報

上記特許文献１のカムシャフトの位置決め構造では、上記したように、カムシャフトに半月キーで位置決めされたギヤとスプロケットとの位置決めには、位置決めピンをカムシャフトの軸線方向に各ピン固定孔に対して圧入している。そのため、位置決めピンの圧入作業及び位置決め後に抜く作業をカムシャフトの軸線方向であるシリンダヘッドの側方から行うことになる。シリンダヘッドの上面を上にして作業する場合には、横から覗くような形になって作業性が悪いという問題がある。

また、位置決めピンの圧入作業においては、例えばスプロケットのピン固定孔を覗いてギヤのピン固定孔を視認することにより、スプロケットのピン固定孔とギヤのピン固定孔とを位置合わせし、その状態で位置決めピンを圧入することが考えられる。しかしながら、ピン固定孔同士を合わせた後の位置決めピンの圧入作業時には、奥側となるギヤのピン固定孔を目視できない。そのため、スプロケットのピン固定孔に位置決めピンを挿入した時にカムシャフトが回転した場合には、位置決めピンを抜いて改めてピン固定孔同士を合わせるところから行わなければならず、作業が煩雑化するという問題がある。

このような課題を解決して、カムシャフトの位置決めにおける作業性を向上するために、本発明に於いては、エンジンのシリンダヘッド（１）に設けられたカムシャフト（３０・３７）を位置決めするためのカムシャフトの位置決め構造であって、前記カムシャフトの外周面に設けられたピン挿入孔（４４）と、前記ピン挿入孔に挿入されると共に前記カムシャフトの位置決め状態における作業終了後に抜かれる位置決めピン（４５）と、前記カムシャフトを支持する軸受のハウジング（２８・３６）と、前記カムシャフトに対して前記シリンダヘッドから離反する側に位置するように前記ハウジングに一体に形成され、かつ前記ピン挿入孔に挿入された前記位置決めピンに対して前記カムシャフトの回転方向に係合するピン係合部（４２）とを有するものとした。

これによれば、カムシャフトを支持する軸受のハウジングに、カムシャフトに対してシリンダヘッドから離反する側に位置決めピンと係合するピン係合部を設けたことから、ガムシャフトに設けたピン挿入孔に位置決めピンを挿入する作業をシリンダヘッドの開口側からアクセスして行うことができる。例えばシリンダヘッドが箱型であり、作業台上に平たくなる形態で載置してピン挿入作業を行う場合には、上から行うことができ、作業を容易に行うことができる。

特に、前記ピン係合部（４２）が、前記カムシャフトの軸線方向に開いたＵ字型に形成されているとよい。これによれば、ピン係合部のＵ字型の外向きに開いた開口部から斜めにカムシャフトの外周面を見ることができるため、ピン挿入孔を容易に視認できる。例えば、突片に周囲が閉じられている孔をあけた場合には真上から覗くようにしてカムシャフトのピン挿入孔を視認する必要があるのに対して、ピン係合部をＵ字型にすることにより斜め上方からもピン挿入孔を視認することができるため視認性が向上し、より一層作業性が向上する。

また、前記ピン挿入孔（４４）が、前記カムシャフトの中実部分（４９）に設けられているとよい。これによれば、ピン挿入孔を設けることによる強度低下を抑制し得る。

このように本発明によれば、カムシャフトを支持する軸受のハウジングのカムシャフトに対してエンジンの上側に、カムシャフトに挿入する位置決めピンと係合するピン係合部を有する突片を設けたことから、カムシャフトに設けたピン挿入孔に位置決めピンを挿入する作業をシリンダヘッドの上方からアクセスして行うことができ、ピン挿入作業を容易に行うことができる。

本発明が適用されたエンジンのシリンダヘッドの斜視図である。 図１の矢印II方向から見た吸気側の動弁機構の要部を示す図である。 図１の矢印III方向から見た要部拡大平面図である。 図３の矢印IV−IV線に沿って見た断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用されたエンジンの一例である直列４気筒４バルブＤＯＨＣ型のガソリン直噴エンジンのシリンダヘッド１の斜視図である。

図１に示されるように、シリンダヘッド１は、左右方向に長尺の略直方体状の下部と、下部の上端に設けられかつ図における上面が開放された箱形の上部とを有している。シリンダヘッド１の下部には、シリンダヘッド１の下面に凹設された４つの燃焼室（図示せず）と、各燃焼室から前方に延びる排気ポート（図示せず）と、各燃焼室から後方に延びてシリンダヘッド１の後側面に開口する吸気ポート（図示せず）とが形成されている。シリンダヘッド１の前側面には、シリンダヘッド１の下部内部にて各排気ポートが集合するように形成された排気集合室２の前端（下流端）が開口している。

シリンダヘッド１の上部には、シリンダヘッド１の下部の四辺に沿いかつ上方へと立設された前縁壁１１、後縁壁１２、左縁壁１３及び右縁壁１４と、下部の上面をなす底壁１５とによって、上方に向けて開口する略直方体箱形の動弁室１６が形成されている。前縁壁１１、後縁壁１２、左縁壁１３及び右縁壁１４の上端には、ヘッドカバー及び燃料噴射ポンプ（図示せず）が締結され、それらによって駆動系を受容する動弁室１６の上部が覆われる。シリンダヘッド１の底壁１５には、図示しない点火プラグが挿入される円筒状のプラグ挿入筒部１７が形成され、駆動系を構成する吸気バルブ１８及び排気バルブ１９が設けられていると共に、図示しないインジェクタが挿入されるインジェクタ孔（図示せず）が設けられている。

底壁１５の後側には、シリンダ列方向に複数の吸気側シャフト支持部２５が一体に突設されている。吸気側シャフト支持部２５には、吸気側ロッカシャフト２６が固定支持されている。吸気側ロッカシャフト２６には、吸気バルブ１８を開弁方向に駆動するための吸気側ロッカアーム２７が回転自在に支持されている。吸気側シャフト支持部２５の突出端（上端）には、半円状の凹部が形成され、凹部を覆うように軸受のハウジングを構成する吸気側カムキャップ２８が締結されている。吸気側シャフト支持部２５の突出端及び吸気側カムキャップ２８は、吸気側カムシャフト軸受２９を形成する。吸気側カムシャフト軸受２９には、吸気側カムシャフト３０が回転自在に支持されている。

底壁１５の前側には、複数の排気側シャフト支持部３２が一体に突設されている。排気側シャフト支持部３２には排気側ロッカシャフト（図示せず）が固定支持され、排気側ロッカシャフトには、排気バルブ１９が連結された排気側ロッカアーム３４が回転自在に支持されている。排気側シャフト支持部３２の突出端（上端）には、半円状の凹部が形成され、凹部を覆うように排気側カムキャップ３５が締結されている。排気側シャフト支持部３２の突出端及び排気側カムキャップ３５は、排気側カムシャフト軸受３６を形成する。排気側カムシャフト軸受３６には、排気側カムシャフト３７が回転自在に支持されている。

吸気側カムシャフト３０、排気側カムシャフト３７、吸気側ロッカシャフト２６及び排気側ロッカシャフトは、それぞれ、シリンダヘッド１の長手方向（左右方向）に延在している。吸気側カムシャフト３０には吸気側ロッカアーム２７を駆動する吸気側カム３８が形成され、排気側カムシャフト３７には排気側ロッカアーム３４を駆動する排気側カム３９が形成されている。吸気側カムシャフト３０及び排気側カムシャフト３７は、例えばタイミングベルト（チェーン）５１を介してクランクシャフト（図示せず）によって回転させられる。

図２は、図１の矢印II方向から見た吸気側の動弁機構の要部を示す図である。本実施形態では３つの吸気側カム３８により、吸気バルブ１８を複数のステージ（例えば低・高速）に分けてリフト量及び開弁タイミング（位相）を制御する。３つの吸気側カム３８は、互いに異なるカムプロフィールからなる低速カムと高速カムとを有し、１本の吸気側カムシャフト３０に一体的に設けられている。３つの吸気側カム３８にそれぞれ対応して、３つの吸気側ロッカアーム２７が互いに独立して回転し得ると共に並列に設けられている。ステージに応じて選択された吸気側ロッカアーム２７が、吸気側カム３８の図の矢印Ａ方向の回転によりカム駆動されて揺動し、その揺動運動が吸気バルブ１８に伝達されて、吸気バルブ１８が開閉弁する。

なお、本実施形態では、排気側カム３９のカムプロフィールは１種類であり、それ以外のカム駆動要領などについては上記吸気側と同様であり、その詳しい説明を省略する。

ロッカアームシャフト２６には、図２に併せて示されるように、軸線方向に延在しかつ互いに並列な３本の油路４１ａ・４１ｂ・４１ｃが設けられている。例えば油路４１ａが吸気側ロッカアーム２７の１つと連通し、油路４１ｂが吸気側ロッカアーム２７の他の１つと連通し、残りの油路４１ｃが潤滑油路として用いられる。３つの吸気側ロッカアーム２７の切り換えは、各吸気側ロッカアーム２７間で移動可能に設けられている連結ピン４２を各油路４１ａ・４１ｂからの油圧供給の切り換えで往復動させて行われる。この構造は公知のため、その詳しい図示及び説明を省略する。これらカム構造により駆動系が構成されている。

図３は、図１の矢印III方向から見た要部拡大平面図であり、図４は、図３の矢印IV−IV線に沿って見た断面図である。なお、図３及び図４の図示範囲は、要部を除いて同一ではない。

図３・４に示されるように、吸気側カムシャフト３０の軸線方向一端側（図３の右側）を支持する軸受を構成する吸気側カムキャップ２８には、カムシャフト３０の軸線方向に延出する突片形状のピン係合部４２が一体に形成されている。ピン係合部４２は、カムシャフト３０の図における上方（シリンダヘッド１から離反する側）に位置する。図３に示されるように、ピン係合部４２は、平面視でカムシャフト３０の軸線方向かつ吸気側カムキャップ２８とは相反する側に開口するＵ字型に形成されている。

吸気側カムシャフト３０の外周面には、ピン係合部４２のＵ字の開口幅ｂと同一長さの径のピン挿入孔４４が開口している。ピン挿入孔４４は、吸気側カムシャフト３０の軸線に直交する半径方向に穿設されている。ピン挿入孔４４には位置決めピン４５が同軸的にかつ略圧入状態に挿入される。位置決めピン４５は、ピン挿入孔４４への完全な挿入状態において、ピン係合部４２を横切って上方（シリンダヘッド１の上面側）に所定長突出する。

ピン挿入孔４４に位置決めピン４５が挿入され、かつ位置決めピン４５とピン係合部４２とが係合することにより、吸気側カムシャフト３０が回転方向に位置決めされる。その位置決めをバルブタイミングに合わせて設定（位相合わせ）して、吸気バルブ１８の開弁タイミングの調整や、位相合わせをして仮止め状態のクランクシャフトのプーリ（図示せず）との間でのタイミングベルト５１掛けを行う。

この位置決め作業において、シリンダヘッド１が図１に示されるように箱型における開放された面を上側にして作業台上に載置されていることにより、位置決めピン４５をカムシャフト３０のピン挿入孔４４に挿入する際に、位置決めピン４５を図４の矢印Ｂに示されるように、カムシャフト３０に対して上方から挿入することができる。ピン係合部４２の溝幅ｂが位置決めピン４５の直径と同一の場合には、位置決めピン４５を高精度にガイドしかつ位置決めすることができる。なお、位置決めピン４５をピン係合部４２に対して円滑に摺接させることができるように、溝幅ｂと位置決めピン４５の直径との関係をすきまばめの公差に設定するとよい。

ピン係合部が貫通孔の場合には真上からピン係合部を介してピン挿入孔４４を視認することになる。そのため、位置決めピン４５をピン係合部に挿入した後に吸気側カムシャフト３０が少しでも動いた場合には再度挿入し直す必要があり、挿入作業が煩雑化する。

それに対して、上記したようにピン係合部４２がＵ字型の形状に形成されていることから、図４の矢印Ｃに示されるようにピン挿入孔４４を斜め上方から視認することができる。ピン挿入孔４４を視認しつつ位置決めピン４５を挿入することができるため、位置決めピン４５をピン係合部４２に挿入後に吸気側カムシャフト３０が動いても、位置決めピン４５のピン係合部４２への挿入状態のまま直すことができ、位置決めピン４５のピン挿入孔４４への挿入作業を容易に行うことができる。上記位相合わせやタイミングベルト５１を掛ける作業が終了したら位置決めピン４５は抜かれる。位置決めピン４５は、上記したようにピン挿入孔４４には略圧入状態に挿入されているので、作業中簡単に抜け落ちることはない。そして、作業終了後には位置決めピン４５を容易に抜くことができる。

なお、吸気側カムシャフト３０には、ピン係合部４２が設けられた吸気側カムキャップ２８側の軸線方向端面に結合されるカムプーリ４６の締結用ねじ孔４７と、相反する側の軸線方向端面から軸線方向に穿設された給油路４８とが設けられている。締結用ねじ孔４７と給油路４８との突き合わせとなる部分には中実となる壁部４９が形成されており、その壁部４９にピン挿入孔４４が設けられている。中実部分となる壁部４９にピン挿入孔４４を設けることから、ピン挿入孔４４を設けたことによる強度低下を抑制し得る。また、締結用ねじ孔４７を長く形成する必要はなく、吸気側カムシャフト３０の軸線方向端側の吸気側カムキャップ２８の近傍に壁部４９が位置するようになるため、吸気側カムキャップ２８から延出するピン係合部４２の延出長さも短くてよく、重量増を抑制し得る。

図３に示されるように、排気側カムシャフト３７についても、吸気側カムシャフト３０における位置決め構造と同様であり、上記と同様の部分については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

１ シリンダヘッド
３０ 吸気側カムシャフト（カムシャフト）
３７ 排気側カムシャフト（カムシャフト）
２８ 吸気側カムキャップ（軸受のハウジング）
３６ 排気側カムキャップ（軸受のハウジング）
４５ 位置決めピン
４４ ピン挿入孔
４２ ピン係合部
４９ 壁部（中実部分）

Claims (3)

1. エンジンのシリンダヘッドに設けられたカムシャフトを位置決めするためのカムシャフトの位置決め構造であって、
   前記カムシャフトの外周面に設けられたピン挿入孔と、
   前記ピン挿入孔に挿入されると共に前記カムシャフトの位置決め状態における作業終了後に抜かれる位置決めピンと、
   前記カムシャフトを支持する軸受のハウジングと、
   前記カムシャフトに対して前記シリンダヘッドから離反する側に位置するように前記ハウジングに一体に形成され、かつ前記ピン挿入孔に挿入された前記位置決めピンに対して前記カムシャフトの回転方向に係合するピン係合部とを有することを特徴とするカムシャフトの位置決め構造。
2. 前記ピン係合部が、前記カムシャフトの軸線方向に開いたＵ字型に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカムシャフトの位置決め構造。
3. 前記ピン挿入孔が、前記カムシャフトの中実部分に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカムシャフトの位置決め構造。

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