JP2014136984A

JP2014136984A - 内燃機関のカム軸駆動装置

Info

Publication number: JP2014136984A
Application number: JP2013005124A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Osawa; 宏大澤
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2014-07-28

Abstract

【課題】クランク軸の回転を２つのベベルギヤ対と中間軸とを介してカム軸に伝達する内燃機関のカム軸駆動装置について、ベベルギヤ対の歯当たりの調整作業を容易にする。
【解決手段】クランク軸１６の回転を２つのベベルギヤ３７，３８対と中間軸３４とを介してカム軸３９に伝達する内燃機関１のカム軸駆動装置において、中間軸３４とカム軸３９とを、その外輪が内燃機関１のハウジング６５に圧入されるとともに内輪がこれら各軸の外周面に対してルーズフィットされる転がり軸受５７によって軸方向へ移動可能に支持し、カム軸３９の端部を覆うカバー４を内燃機関１のハウジング６５に着脱可能に固定し、内燃機関１のハウジング６５に対してカム軸３９を軸方向に位置決めするシム７６を、カム軸３９の端部とカバー４との間に配置した。
【選択図】図２

Description

この発明は内燃機関のカム軸駆動装置に係り、特に、クランク軸の回転をカム軸に伝達するベベルギヤ対の歯当たりの調整作業を容易にすることができる内燃機関のカム軸駆動装置に関する。

内燃機関のクランク軸の回転をカム軸に伝達して駆動するカム軸駆動装置には、クランク軸およびカム軸の各中心線を平行に配置し、その中心線がクランク軸およびカム軸の各中心線と直交する中間軸をクランク軸とカム軸との間に配置し、クランク軸の回転を、クランク軸と中間軸との間に配置される一対のベベルギヤと、中間軸と、中間軸とカム軸との間に配置される一対のベベルギヤとを介して、カム軸に伝達するカム軸駆動装置がある。
このような内燃機関のカム軸駆動装置には、ベベルギヤ対の歯当たりを調整するために、中間軸の端部にベベルギヤを軸方向摺動自在に接続し、中間軸を円筒カバーで覆って二重構造とし、円筒カバーの端部に接続したケースの内周にベベルギヤの基端側部分を軸受により回転自在に支持し、ケース外周を内燃機関のハウジングにねじ嵌合し、ケースをハウジングに対して回転させて軸方向に移動させることで、ベベルギヤ対の歯当たりを調整するものがある。（特許文献１）

特開２０００−２３０６０７号公報

しかし、前記特許文献１のカム軸駆動装置は、中間軸にベベルギヤを軸方向摺動自在に接続し、中間軸を円筒カバーで覆う二重構造とし、円筒カバーの端部に接続したケースにベベルギヤを軸受で軸支し、ケースを内燃機関のハウジングにねじ嵌合しているため、複雑な構造になっている。
また、前記特許文献１のカム軸駆動装置は、歯当たりを調整する際に、中間軸を覆う円筒カバーの端部に接続したケースに工具を嵌合し、この工具を操作してケースをハウジングに対して回転させることで、歯のクリアランスを調整するため、調整作業に手間がかかる問題があった。

この発明は、クランク軸の回転を、一対のベベルギヤと、中間軸と、一対のベベルギヤとを介してカム軸に伝達する内燃機関のカム軸駆動装置について、ベベルギヤ対の歯当たりの調整作業を容易にすることを目的とする。

この発明は、その中心線がクランク軸およびカム軸の各中心線と直交する中間軸を前記クランク軸と前記カム軸との間に配置し、前記クランク軸の回転を、前記クランク軸と前記中間軸との間に配置される一対のベベルギヤと、前記中間軸と、前記中間軸と前記カム軸との間に配置される一対のベベルギヤとを介して、前記カム軸に伝達する内燃機関のカム軸駆動装置において、前記中間軸と前記カム軸とを、その外輪が前記内燃機関のハウジングに圧入されるとともに内輪がこれら各軸の外周面に対してルーズフィットされる転がり軸受によって軸方向へ移動可能に支持し、前記カム軸の端部を覆うカバーを前記内燃機関のハウジングに着脱可能に固定し、前記内燃機関のハウジングに対して前記カム軸を軸方向に位置決めするシムを、前記カム軸の端部と前記カバーとの間に配置したことを特徴とする。

この発明は、中間軸とカム軸とを、夫々外輪が内燃機関のハウジングに圧入されるとともに内輪がこれら各軸の外周面に対してルーズフィットされる転がり軸受によって軸方向へ移動可能に支持したため、中間軸が自重でクランク軸側に移動し、クランク軸と中間軸との間に配置されるベベルギヤ対における歯当たりが自動的に調整される。
そして、この発明は、カム軸の端部を覆うカバーを内燃機関のハウジングに着脱可能に固定し、内燃機関のハウジングに対してカム軸を軸方向に位置決めするシムをカム軸の端部とカバーとの間に配置したため、シムの厚さを調整することにより、中間軸とカム軸との間に配置されるベベルギヤ対の歯当たりが調整できる。
このように、この発明では、単一のシムにより２つのベベルギヤ対の歯当たりを調整できるため、ベベルギヤ対の歯当たりの調整作業を容易にすることができる。

図１は内燃機関の正面図である。（実施例）図２は図１のＡ−Ａ線による内燃機関の断面図である。（実施例）図３は図２のＢ−Ｂ線による中間軸部分の拡大断面図である。（実施例）図４は内燃機関上部の拡大断面図である。（実施例）図５はカム軸の端部の軸受部分の拡大断面図である。（実施例）

以下、図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。

図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。図１、図２において、内燃機関１は、シリンダブロック２にシリンダヘッド３を一体成形し、また、フロントカバー４を一体形成している。シリンダブロック２の下部には、オイルパン５を取り付け、シリンダヘッド３にシリンダヘッドカバー６を取り付けている。シリンダヘッド３には、吸気マニホルド７を取り付け、排気マニホルド８を取り付けている。排気マニホルド８には、触媒９が接続されている。
前記シリンダブロック２は、図２に示すように、上部にシリンダ部１０を備え、下部にクランクケース１１を備えている。シリンダ部１０には、上下方向に指向する２つのシリンダ１２を形成している。クランクケース１１は、クランク室１３を画成している。シリンダ１２は、シリンダ軸線方向の一端がシリンダヘッド３に形成した燃焼室１４の燃焼室壁１５によって閉鎖され、他端がクランク室１３に開放されている。クランク室１３は、クランクケース１１に取り付けられる前記オイルパン５によって閉鎖される。
前記内燃機関１は、クランクケース１１のクランク室１３内に、シリンダブロック２の長手方向（水平方向）に中心線Ｃ１を指向させてクランク軸１６を配置している。クランク軸１６は、軸方向両端部及び中間部をそれぞれ軸受１７を介してクランクケース１１の下部に回転自在に支持している。クランク軸１６には、コネクティングロッド１８の一端側を接続している。コネクティングロッド１８の他端側は、前記シリンダ１２に摺動自在に挿入したピストン１９に接続している。クランク軸１６は、軸方向一側の端部２０をクランクケース１１から突出させ、図示しない変速機に連結している。
内燃機関１は、図１に示すように、クランクケース１１に振動を抑制するバランサ軸２１をクランク軸１６と平行に配置している。バランサ軸２１は、補機用プーリ２２を備えている。補機用プーリ２２には、補機用ベルト２３を巻き掛けている。補機用ベルト２３は、オルタネータ２４のオルタネータプーリ２５、エアコンコンプレッサ２６のコンプレッサプーリ２７、テンショナ２８のテンショナプーリ２９に巻き掛けている。クランク軸１６の回転は、バランサ軸２１を介して補機用ベルト２３によりオルタネータ２４、エアコンコンプレッサ２５に伝達される。

前記内燃機関１は、カム軸駆動装置３０を備えている。カム軸駆動装置３０は、図２に示すように、クランクケース１１から突出させたクランク軸１６の軸方向他側の端部３１にベベルギヤ３２を取り付けている。ベベルギヤ３２には、対となるベベルギヤ３３が噛み合っている。ベベルギヤ３３は、中間軸３４の軸方向一側の端部３５に取り付けられている。中間軸３４は、その中心線Ｃ２がクランク軸１６の中心線Ｃ１と直交する上下方向に指向させ、フロントカバー４内に回転自在に支持されている。
前記中間軸３４は、シリンダヘッド３側の軸方向他側の端部３６にベベルギヤ３７を取り付けている。ベベルギヤ３７には、対となるベベルギヤ３８が噛み合っている。ベベルギヤ３８は、カム軸３９の軸方向一側の端部４０に取り付けられている。カム軸３９は、その中心線Ｃ３がクランク軸１６の中心線Ｃ１と平行し、且つ中間軸３４の中心線Ｃ２と直交する水平方向に指向し、シリンダヘッドカバー６内に回転自在に支持されている。
これより、中間軸３４は、その中心線Ｃ２がクランク軸１６及びカム軸３９の各中心線Ｃ１、Ｃ３と直交し、互いに平行なクランク軸１６の端部３１とカム軸３９の端部４０との間に配置している。
カム軸駆動装置３０は、クランク軸１６の回転を、クランク軸１６と中間軸３４との間に配置される一対のベベルギヤ３２、３３と、中間軸３４と、中間軸３４とカム軸３９との間に配置される一対のベベルギヤ３７、３８とを介して、カム軸３９に伝達する。中間軸３４の回転は、一対のベベルギヤ３７、３８により１／２に減速されてカム軸３９に伝達される。
カム軸３９は、吸気カム４１及び排気カム４２を備えている。カム軸３９は、図４に示すように、吸気カム４１及び排気カム４２により吸気ロッカアーム４３及び排気ロッカアーム４４を揺動し、各燃焼室１４の吸気弁４５及び排気弁４６を駆動する。

前記カム軸駆動装置３０は、その中心線Ｃ２がクランク軸１６及びカム軸３９の各中心線Ｃ１、Ｃ３と直交する中間軸３４を、フロントカバー４内に回転自在に支持している。
フロートカバー４内には、図３に示すように、オイルポンプ４７を設けている。オイルポンプ４７は、フロートカバー４内の下側にオイルポンプハウジング４８を装着し、オイルポンプハウジング４８下側の窪部４９内に中間軸３４によって回転されるインナロータ５０及びこのインナロータ５０に噛み合って回転するアウタロータ５１を配置し、これらインナロータ５０及びアウタロータ５１をオイルポンププレート５２で覆っている。
また、フロートカバー４内には、ウォータポンプ５３を設けている。ウォータポンプ５３は、フロートカバー４内の前記オイルポンプハウジング４８上側にウォータポンプハウジング５４を装着し、ウォータポンプハウジング５４下側の窪部５５内に中間軸３４によって回転されるインペラ５６を配置し、インペラ５６を前記オイルポンプハウジング４８の上端によって覆っている。

前記中間軸３４は、オイルポンプハウジング４８、ウォータポンプハウジング５４に、それぞれ転がり軸受５７により回転自在に支持されている。転がり軸受５７は、外輪５８、内輪５９、玉６０を有するボールベアリングからなる。転がり軸受５７は、外輪５８がオイルポンプハウジング４８、ウォータポンプハウジング５４に圧入されるとともに内輪５９が中間軸３４の外周面に対してルーズフィット（ｌｏｏｓｅｆｉｔ：すきまばめ、動きばめ、遊びばめ）され、中間軸３４を軸方向へ移動可能に支持している。
また、中間軸３４は、オイルポンプハウジング４８において、転がり軸受５７の窪部４９近接側をオイルシール６１によりシールされ、転がり軸受５７の窪部４９離間側をメカニカルシール６２によりシールされている。さらに、中間軸３４は、ウォータポンプハウジング５４において、転がり軸受５７の窪部５５離間側をオイルシール６１によりシールされ、転がり軸受５７の窪部５５近接側をメカニカルシール６２によりシールされている。
オイルシール６１は、オイルポンプハウジング４８、ウォータポンプハウジング５４にそれぞれ圧入され、中間軸３４の外周面に対してシールする。また、メカニカルシール６２は、回転部６３が中間軸３４にそれぞれ圧入され、回転部６３との間をシールする固定部６４がオイルポンプハウジング４８、ウォータポンプハウジング５４にそれぞれ固定されている。

前記カム軸駆動装置３０は、その中心線Ｃ３がクランク軸１６の中心線Ｃ１と平行し、且つ中間軸３４の中心線Ｃ２と直交するカム軸３９を、シリンダヘッドカバー６内に回転自在に支持している。
シリンダヘッドカバー６内には、図４に示すように、複数のカム軸ハウジング６５を設けている。カム軸３９は、カム軸ハウジング６５に転がり軸受６６により回転自在に支持されている。転がり軸受６６は、外輪６７、内輪６８、ボール６９を有するボールベアリングからなる。転がり軸受６６は、外輪６７がカム軸ハウジング６５に圧入されるとともに内輪６８がカム軸３９の外周面に対してルーズフィットされ、カム軸３９を軸方向へ移動可能に支持している。
前記カム軸ハウジング６５を設けたシリンダヘッドカバー６には、図５に示すように、カム軸３９の軸方向他側の端部７０と対向する端壁７１に取付孔７２を設けている。シリンダヘッドカバー６の取付孔７２には、カム軸３９の軸方向他側の端部７０を覆うカバー７３を着脱可能に固定している。カバー７３には、カム軸３９の軸方向他側の端部７０が突入可能な窪所７４を形成し、窪所７４の周囲に受座７５を形成している。カム軸３９の軸方向他側の端部７０とカバー７３の受座７５との間には、カム軸ハウジング６５に対してカム軸３９を軸方向に位置決めするシム７６を配置している。
前記カム軸３９の軸方向他側の端部７０近傍で、カバー７３の受座７５と近接する部分には、カム軸３９の外周面から半径方向に突出する円盤状のフランジ部７７を形成している。前記シム７６は、カム軸３９の外周面を囲むリング状に形成している。このシム７６は、フランジ部７７のカバー７３側に隣接するカム軸３９の外周面に、カバー７３の受座７５と対向させて配置している。フランジ部７７とシム７６との間には、転がり軸受７８を配置している。転がり軸受７８は、シム７６に当接する外輪７９、フランジ部７７に当接する内輪８０、外輪７９及び内輪８０間に保持された針状ころ８１を有するニードルベアリングからなる。

このように、カム軸駆動装置３０は、中間軸３４を、外輪５８がオイルポンプハウジング４８、ウォータポンプハウジング５４に圧入されるとともに内輪５９が中間軸３４の外周面に対してルーズフィットされる転がり軸受５７によって軸方向へ移動可能に支持し、また、カム軸３９を、外輪６７がカム軸ハウジング６５に圧入されるとともに内輪６８がカム軸３９の外周面に対してルーズフィットされる転がり軸受６６によって軸方向へ移動可能に支持している。
このため、カム軸駆動装置３０は、上下方向に指向する中間軸３４が自重でクランク軸１６側に移動し、クランク軸１６と中間軸３４との間に配置されるベベルギヤ対３２、３３における歯当たりが自動的に調整される。
そして、このカム軸駆動装置３０は、カム軸３９の軸方向他側の端部７０を覆うカバー７３をカム軸ハウジング６５が設けられたシリンダヘッドカバー６に着脱可能に固定し、カム軸ハウジング６５に対してカム軸３９を軸方向に位置決めするシム７６を、カム軸３９の端部７０に設けたフランジ部７７とカバー７３の受け座７５との間に配置している。
このため、カム軸駆動装置３０は、シム７６の厚さを調整することにより、中間軸３４とカム軸３９との間に配置されるベベルギヤ対３７、３８の歯当たりが調整できる。
これにより、このカム軸駆動装置３０は、単一のシム７６により２つのベベルギヤ対３２、３３及びベベルギヤ対３７、３８の歯当たりを調整できるため、ベベルギヤ対３２、３３及びベベルギヤ対３７、３８の歯当たりの調整作業を容易にすることができる。
さらに、カム軸駆動装置３０は、カム軸３９の外周面から半径方向に突出する円盤状のフランジ部７７をカム軸３９の軸方向でカバー７３と近接する部分に形成し、カム軸３９の外周面を囲むリング状に形成したシム７６をフランジ部７７に隣接するカム軸３９の外周面に配置し、フランジ部７７とシム７６との間に転がり軸受７８を配置している。
このため、このカム軸駆動装置３０は、転がり軸受７８によってフランジ部７７とシム７６との間に発生する摩擦力を軽減でき、カム軸３９の駆動抵抗を低減できる。

この発明は、クランク軸の回転を、一対のベベルギヤと、中間軸と、一対のベベルギヤとを介してカム軸に伝達する内燃機関のカム軸駆動装置について、ベベルギヤ対の歯当たりの調整作業を容易にすることができるものであり、内燃機関に限らず、駆動側の回転軸の回転を中間軸と２つのベベルギヤ対とを介して被動側の回転軸に伝達する駆動装置に適用が可能である。

１内燃機関
２シリンダブロック
３シリンダヘッド
４フロントカバー
５オイルパン
６シリンダヘッドカバー
１０シリンダ部
１１クランクケース
１６クランク軸
１８コネクティングロッド
１９ピストン
３０カム軸駆動装置
３２ベベルギヤ
３３ベベルギヤ
３４中間軸
３７ベベルギヤ
３８ベベルギヤ
３９カム軸
４７オイルポンプ
４８オイルポンプハウジング
５３ウォータポンプ
５４ウォータポンプハウジング
５７転がり軸受
６５カム軸ハウジング
６６転がり軸受
７３カバー
７６シム
７７フランジ部
７８転がり軸受

Claims

その中心線がクランク軸およびカム軸の各中心線と直交する中間軸を前記クランク軸と前記カム軸との間に配置し、前記クランク軸の回転を、前記クランク軸と前記中間軸との間に配置される一対のベベルギヤと、前記中間軸と、前記中間軸と前記カム軸との間に配置される一対のベベルギヤとを介して、前記カム軸に伝達する内燃機関のカム軸駆動装置において、前記中間軸と前記カム軸とを、その外輪が前記内燃機関のハウジングに圧入されるとともに内輪がこれら各軸の外周面に対してルーズフィットされる転がり軸受によって軸方向へ移動可能に支持し、前記カム軸の端部を覆うカバーを前記内燃機関のハウジングに着脱可能に固定し、前記内燃機関のハウジングに対して前記カム軸を軸方向に位置決めするシムを、前記カム軸の端部と前記カバーとの間に配置したことを特徴とする内燃機関のカム軸駆動装置。
前記カム軸の外周面から半径方向に突出する円盤状のフランジ部を前記カム軸の軸方向で前記カバーと近接する部分に形成し、前記シムを前記カム軸の外周面を囲むリング状に形成し、前記シムを前記フランジ部に隣接する前記カム軸の外周面に配置し、前記フランジ部と前記シムとの間に転がり軸受を配置したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のカム軸駆動装置。