JP5333013B2

JP5333013B2 - カムシャフト装置

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Publication number: JP5333013B2
Application number: JP2009176291A
Authority: JP
Inventors: 義孝早稲田
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: JP2011027084A

Description

この発明は、カムシャフトを回転可能に支承するカムジャーナルを通してカムシャフトに組み付けられる組付部品（例えば、可変バルブタイミング機構）に油を供給するカムシャフト装置カムシャフト装置に関する。

この種のカムシャフト装置には、例えば、特許文献１に開示されている。
これにおいては、シリンダヘッドとキャップ部材との間に構成されるカムジャーナル（１番ジャーナル）にカムシャフトが滑り軸受によって回転可能に支承される。
また、カムシャフトの端部の可変バルブタイミング機構を制御する油をカムジャーナルを通して供給するために、キャップ部材の油孔と、カムシャフトの油路とを連通する連通孔が滑り軸受に形成される。
また、滑り軸受は、転がり軸受に比べ摩擦抵抗によるトルク損失が大きい。このため、カムジャーナルに転がり軸受を用いてカムシャフトを回転可能に支承することが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−３２７３６２号公報特開２００６−２５０２６８号公報

ところで、シリンダヘッドとキャップ部材との間に構成されるカムジャーナル（１番ジャーナル）に、滑り軸受に換えて摩擦抵抗が小さい転がり軸受によってカムシャフトを回転可能に支承した場合、転がり軸受の内部を通して油を供給する構成となる。
この場合、油圧供給源から供給される油が転がり軸受の内部を通してカムシャフト側の油路に流れる際、転がり軸受の内部において油圧が低下し、可変バルブタイミング機構に悪影響を及ぼすことが想定される。
また、転がり軸受の内部に流入した油が転がり軸受の転動体の転動抵抗となることも想定される。

この発明の目的は、前記問題点に鑑み、油圧供給源から供給される油の油圧低下を抑制しながら油をカムシャフト側の油路に導くことができるカムシャフト装置を提供することである。

前記課題を解決するために、この発明の請求項１に係るカムシャフト装置は、カムシャフトを回転可能に支承するカムジャーナルを通して前記カムシャフトに組み付けられる組付部品に油を供給するカムシャフト装置であって、
前記カムジャーナルには前記カムシャフトに対する複列の転がり軸受が配設され、
前記複列の転がり軸受の間には、油圧供給源から供給された油を前記カムシャフト側の油路に連通させる連通路を構成する通路構成部材が配置され、
前記転がり軸受と前記通路構成部材との間には、ラビリンス構造をなす微小の隙間が設定され、前記連通路に向けて流れる油の一部を前記微小の隙間を通して前記転がり軸受内に供給する構成にしてあることを特徴とする。

前記構成によると、油圧供給源から供給される油が複列の転がり軸受の間の連通路に流入した後、カムシャフト側の油路に流れる。
連通路を構成する通路構成部材と転がり軸受との間にはラビリンス構造をなす微小の隙間が設定される。
このため、通路構成部材の連通路に流入した油が複列の転がり軸受側へ過剰に流れることを抑制しながら、油をカムシャフト側の油路に良好に導くことができ、カムシャフトの組付部品に油を不足なく供給することができる。
さらに、ラビリンス構造をなす微小の隙間を通して複列の転がり軸受内へ流れる一部の油が複列の転がり軸受の潤滑油として作用すると共に、過剰の油の流入を抑制して複列の転がり軸受の各転動体に対する転動抵抗が増大される不具合を防止することができる。

請求項２に係るカムシャフト装置は、請求項１に記載のカムシャフト装置であって、
通路構成部材は、一対のリング部材によって構成され、
前記一対のリング部材の対向面の間に連通路が構成されていることを特徴とする。

前記構成によると、一対のリング部材によって通路構成部材を容易に構成することができる。

請求項３に係るカムシャフト装置は、請求項１に記載のカムシャフト装置であって、
通路構成部材は、転がり軸受の間に配置された中間輪によって構成され、
前記中間輪に連通路をなす連通孔が形成されていることを特徴とする。

前記構成によると、連通孔が形成された中間輪によって通路構成部材を容易に構成することができる。

請求項４に係るカムシャフト装置は、請求項１〜３に記載のカムシャフト装置であって、
組付部品は、可変バルブタイミング機構であり、
カムジャーナルは、前記可変バルブタイミング機構の近傍に配置された１番ジャーナルであることを特徴とする。

前記構成によると、カムジャーナルが可変バルブタイミング機構の近傍に配置された１番ジャーナルであるため、カムシャフト側の油路を短くすることができ、カムシャフト端部の可変バルブタイミング機構に油を良好に供給することができる。

この発明の実施例１に係るカムシャフト装置を示す縦断面図である。同じくカムシャフト装置の１番ジャーナルを拡大して示す縦断面図である。同じく図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿うカムシャフトの端面図である。この発明の実施例２に係るカムシャフト装置の１番ジャーナルを拡大して示す縦断面図である。この発明の実施例３に係るカムシャフト装置の１番ジャーナルを拡大して示す縦断面図である。この発明の実施例４に係るカムシャフト装置の１番ジャーナルを拡大して示す縦断面図である。

この発明を実施するための最良の形態について実施例にしたがって説明する。

この発明の実施例１を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示すように、この発明の実施例１に係るカムシャフト装置は、シリンダヘッド１とキャップ部材５との間に構成されるカムジャーナル（１番ジャーナル１０及びその他のジャーナル）に回転可能に支承されるカムシャフト２０と、このカムシャフト２０の軸上に所定間隔を隔てて配置される複数のカム２１と、１番ジャーナル１０に対応する複列の転がり軸受（図ではころ軸受）４０と、その他のジャーナルに対応する転がり軸受（図示しない）とを備えて構成される。
なお、シリンダヘッド１には、１番ジャーナル１０及びその他のジャーナルに対応する各部分に円弧凹部２が形成され、これら円弧凹部２に対応する円弧凹部６を有するキャップ部材５がリンダヘッド１にボルト等によって締め付けられる。
また、１番ジャーナル１０に対応するキャップ部材５には、油圧供給源（油圧ポンプ）に通じる油孔７が形成される。

１番ジャーナル１０に対応する複列の転がり軸受４０は、ころ軸受によって構成されており、軸方向に所定間隔を隔てる外輪４１、５１と、共通の内輪４５と、転動体としての複列のころ４８、５８と、保持器４９、５９とを備えている。
軸方向に長い内輪４５は、カムシャフト２０の外周面に圧入されて固定される円筒状に形成され、その外周面には、複列のころ４８、５８に対向する両内輪軌道面４６、４７が軸方向に所定距離を隔てて形成されている。
また、内輪４５の外周面に環状の空間を隔ててそれぞれ組み付けられる外輪４１、５１の内周面には、両内輪軌道面４６、４７に対応する両外輪軌道面４２、５２が形成されている。
そして、両内輪軌道面５１、５２と両外輪軌道面４３、４４との間には、保持器４９、５９によって保持された状態で複列のころ４８、５８が転動可能に組み付けられている。

図２に示すように、両外輪４１、５１の相対する端部寄り部分には、小径をなす段差部４１ａ、５１ａが形成され、その段差部４１ａ、５１ａの端面には半径方向中心側に向けて環状部４１ｂ、５１ｂが形成されている。

複列の転がり軸受４０の両外輪４１、５１の間には、油圧供給源からキャップ部材５にの油孔７に供給された油をカムシャフト２０側の油路２５に連通させる連通路６５を構成する通路構成部材６０が配置されている。
さらに、複列の転がり軸受４０の両外輪４１、５１の段差部４１ａ、５１ａ及び環状部４１ｂ、５１ｂと通路構成部材６０との間には、ラビリンス構造をなす微小の隙間が設定され、連通路６５に向けて流れる油の一部を微小の隙間を通して複列の転がり軸受４０内に供給する構成にしてある。

この実施例１において、通路構成部材６０は、一対のリング部材６１、６２によって構成され、これら一対のリング部材６１、６２の対向面の間に連通路６５が構成されている。
すなわち、一対のリング部材６１、６２は、金属製リング、樹脂製リング、ゴム製リング等より形成されている。そして、一対のリング部材６１、６２の内径寸法は、内輪４５の外周面の径寸法よりも僅かに小さく設定されている。さらに、一対のリング部材６１、６２は内輪４５に圧入されて所定位置に固定されるようになっている。
また、一対のリング部材６１、６２の外径寸法は、軸受ハウジングとしてのシリンダヘッド１の円弧凹部２と、同軸受ハウジングとしてのキャップ部材５の円弧凹部６とがなす内径寸法よりも小さく設定されている。
さらに、一対のリング部材６１、６２の対向面と反対側の面は、両外輪４１、５１端部の環状部４１ｂ、５１ｂと微小な隙間を隔てて近接するようになっている。これによって、両外輪４１、５１の段差部４１ａ、５１ａ及び環状部４１ｂ、５１ｂと一対のリング部材６１、６２との間のうち、少なくとも環状部４１ｂ、５１ｂと一対のリング部材６１、６２との対向面の間にラビリンス構造をなす微小の隙間が設定されている。

また、この実施例１において、図２と図３に示すように、カムシャフト２０側の油路２５は、カムシャフト２０の外周面の軸方向に凹設された溝２８と内輪４５の内周面との協働によって形成された横孔２７と、内輪４５の軸方向中央部において径方向に貫設されると共に、外端が連通路６５に開口し、内端が横孔２７に開口する縦孔２６とを備えて構成されている。

また、図１に示すように、カムシャフト２０の一端面には、ノックピン２２が打ち込まれ、カムシャフト２０の一端部にはノックピン２２によって位置決めされた状態でタイミングギヤ３３を有する可変バルブタイミング機構（この発明の組付部品に相当する）３１が組み付けられる。そして、可変バルブタイミング機構３１には、カムシャフト２０側の油路２５の横孔２７の端部が連通して接続される。

上述したように構成されるこの実施例１に係るカムシャフト装置において、油圧供給源から供給される油が１番ジャーナル１０のキャップ部材５の油孔７を通して一対のリング部材６１、６２の間の連通路６５に流入した後、カムシャフト２０側の油路２５に流れる。そして、油路２５から可変バルブタイミング機構３１に供給される油によってタイミングギヤ３３とカムシャフト２０とが相対的に回転制御（進角制御あるいは遅角制御）される。

連通路６５を構成する通路構成部材６０としての一対のリング部材６１、６２と、複列の複列の転がり軸受４０の両外輪４１、４５との間にはラビリンス構造をなす微小の隙間が設定される。
このため、連通路６５に流入した油が複列の転がり軸受４０側へ過剰に流れることを抑制しながら、油をカムシャフト２０側の油路２５に良好に導くことができ、カムシャフト２０の端部の可変バルブタイミング機構３１に油を不足なく供給することができる。
さらに、一対のリング部材６１、６２と、複列の転がり軸受４０の両外輪４１、４５との間のラビリンス構造をなす微小の隙間を通して複列の転がり軸受４０の軌道部（外輪軌道面４２、５２、内輪軌道面４６、４７及びころ４８、５８）側へ流れる一部の油が複列の転がり軸受４０の潤滑油として作用し、過剰の油による複列の転がり軸受４０の各ころ４８、５８に対する転動抵抗が増大される不具合を防止することができる。

また、この実施例１において、可変バルブタイミング機構３１の近傍に配置された１番ジャーナル１０の複列の転がり軸受４０を通して油が可変バルブタイミング機構３１に供給される構造であるため、カムシャフト２０側の油路２５を短く設定することができる。
また、この実施例１において、カムシャフト２０側の油路２５は、カムシャフト２０の外周面の軸方向に凹設された溝２８と内輪４５の内周面との協働によって形成された横孔２７と、内輪４５の径方向に貫設されると共に、外端が連通路６５に開口し、内端が横孔２７に開口する縦孔２６とを備えて構成されている。
このため、カムシャフト２０の１番ジャーナル１０に対する軸部分の外径を小さく形成した場合においても油路２５を容易に形成することができ、この分だけ転がり軸受４０の外輪体４２の外径を小さくして小型化を図ることが可能となる。
また、孔加工と比べて加工性が容易な溝加工によって油路２５の横孔２７を形成することができる。

次に、この発明の実施例２に係るカムシャフト装置を図４にしたがって説明する。
図４に示すように、この実施例２においては、通路構成部材１６０をなす一対のリング部材１６１、１６２の構造を変更した。
すなわち、一対のリング部材１６１、１６２の外径端には、両外輪４１、５１の段差部４１ａ、５１ａの沿って筒状に形成された筒状部１６１ａ、１６２ｂがそれぞれ形成されている。
そして、一対のリング部材１６１、１６２の対向面と反対側の面と、両外輪４１、５１の段差部４１ａ、５１ａの環状部４１ｂ、５１ｂとの間、及び一対のリング部材１６１、１６２の筒状部１６１ａ、１６２ｂの内周面と、両外輪４１、５１の段差部４１ａ、５１ａの外周面のと間にそれぞれラビリンス構造をなす微小の隙間が設定されている。
この実施例２のその他の構成は、実施例１とほぼ同様にして構成されるため、同一構成部分に対し同一符号を付記してその説明は省略する。

したがって、この実施例２に係るカムシャフト装置においても実施例１と同様の作用効果を奏する。
特に、この実施例２においては、一対のリング部材１６１、１６２と、両外輪４１、５１の環状部４１ｂ、５１ｂとの間、及び一対のリング部材１６１、１６２の筒状部１６１ａ、１６２ｂと、両外輪４１、５１の段差部４１ａ、５１ａとの間にそれぞれラビリンス構造をなす微小の隙間が設定されているため、複列の転がり軸受４０の軌道部側へ流入する油の量を、必要とする量に容易に抑制することができる。

次に、この発明の実施例３に係るカムシャフト装置を図５にしたがって説明する。
図５に示すように、この実施例３においては、複列の転がり軸受２４０の両外輪２４１、２５１の間に配置された中間輪２６３によって通路構成部材が構成され、中間輪２６３には連通路をなす連通孔２６５が形成されている。
そして、中間輪２６３の両端面と、これに対向する両外輪２４１、２５１の鍔部２４１ａ、２５１ａの端面との間にラビリンス構造をなす微小の隙間が設定されている。

また、中間輪２６３は、内輪２４５の外周面に遊嵌状態（浮遊状態）で配置され、中間輪２６３の連通孔２６５の内外径側の両開口部には環状溝が形成されている。
なお、中間輪２６３を内輪２４５又はハウジングとしてのシリンダヘッド及びキャップ部材５の円弧凹部６に固定してもよい。
すなわち、内輪２４５の外周面の所定位置に中間輪２６３を固定する場合、中間輪２６３の内径寸法を、内輪２４５の外径寸法よりも僅かに小さく設定し圧入によって固定する。
また、中間輪２６３の外径寸法を、外輪２４１、２５１の外径寸法と同じ大きさに設定してシリンダヘッド及びキャップ部材５の円弧凹部６に外輪２４１、２５１と共に固定する。
この実施例３のその他の構成は実施例１と同様に構成されるため、同一構成部分に対し同一符号を付記してその説明は省略する。

上述したように構成されるこの実施例３に係るカムシャフト装置において、油圧供給源から供給される油が１番ジャーナルのキャップ部材５の油孔７を通して中間輪２６３の連通孔２６５に流入した後、カムシャフト２０側の油路２５に流れる。そして、油路２５から可変バルブタイミング機構に供給される油によってタイミングギヤとカムシャフトとが相対的に回転制御（進角制御あるいは遅角制御）される。

連通孔２６５を有する中間輪２６３の両端面と、複列の転がり軸受２４０の両外輪２４１、２４５との間にはラビリンス構造をなす微小の隙間が設定される。
このため、連通孔２６５に流入した油が複列の転がり軸受２４０側へ過剰に流れることを抑制しながら、油をカムシャフト２０側の油路２５に良好に導くことができ、カムシャフト２０の端部の可変バルブタイミング機構に油を不足なく供給することができる。
さらに、中間輪２６３の両端面と、複列の複列の転がり軸受２４０の両外輪２４１、２４５との間のラビリンス構造をなす微小の隙間を通して複列の転がり軸受２４０の軌道部側へ流れる一部の油が複列の転がり軸受２４０の潤滑油として作用し、過剰の油による複列の転がり軸受２４０の各ころ４８、５８に対する転動抵抗が増大される不具合を防止することができる。

次に、この発明の実施例４に係るカムシャフト装置を図６にしたがって説明する。
図６に示すように、この実施例４においては、１番ジャーナルに対応する複列の転がり軸受３４０が玉軸受によって構成されており、軸方向に所定間隔を隔てる外輪３４１、３５１と、内輪３４５ａ、内輪３４５ｂと、転動体としての複列の玉３４８、３５８と、保持器３４９、３５９とを備えている。
そして、複列の転がり軸受３４０の両外輪３４１、３５１と、内輪３４５ａ、内輪３４５ｂとの中間に通路構成部材としての連通孔３６５を有する中間輪３６３が配置されるように、カムシャフト２０の外周面に組み付けられる。

図６に示す組み付け状態において、中間輪３６３の両端面と、これに対向する両外輪３４１、３５１の端面及び両内輪３４５ａ、３４５ｂの端面との間にラビリンス構造をなす微小の隙間が設定されている。
また、中間輪３６３は、カムシャフト２０の外周面に遊嵌状態（浮遊状態）で配置され、中間輪３６３の連通孔３６５の内外径側の両開口部には環状溝が形成されている。
なお、中間輪３６３をカムシャフト２０又はハウジングとしてのシリンダヘッド及びキャップ部材５の円弧凹部６に固定してもよい。
すなわち、カムシャフト２０の外周面の所定位置に中間輪３６３を固定する場合、中間輪３６３の内径寸法を、カムシャフト２０の外径寸法よりも僅かに小さく設定し圧入によって固定する。
また、中間輪３６３の外径寸法を、外輪３４１、３５１の外径寸法と同じ大きさに設定してシリンダヘッド及びキャップ部材５の円弧凹部６に外輪３４１、３５１と共に固定する。

また、この実施例４において、カムシャフト２０側の油路３２５は、カムシャフト２０の一端から軸方向に孔明け加工された横孔３２７と、カムシャフト２０の外周面から横孔３２７の奥側端部に連通して形成された縦孔３２６とを備え、この縦孔３２６が中間輪３６３の連通孔３６５に連通している。
この実施例４のその他の構成は、実施例３と同様に構成されるため、同一構成部分に対し同一符号を付記してその説明は省略する。
したがって、この実施例４においても実施例３と同様の作用効果を奏する。

なお、この発明は、前記実施例１〜４に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の形態で実施可能である。
例えば、前記実施例１〜４においては、カムジャーナルが１番ジャーナル１０である場合を例示したが１番ジャーナル１０以外のカムジャーナルに対して油径路を設ける場合に実施可能である。
また、前記実施例１〜４においては、カムシャフト２０の一端部に組み付けられる組付部品が可変バルブタイミング機構３１である場合を例示したが、可変バルブタイミング機構３１以外の油圧機器に油を供給する場合においても実施可能であり、また、他のカムジャーナルの転がり軸受に油を供給する場合においても実施可能である。

１シリンダヘッド
５キャップ部材
１０１番ジャーナル
２０カムシャフト
２５油路
３１可変バルブタイミング機構（組付部品）
４０、２４０、３４０複列の転がり軸受
４１、５１、２４１、２５１、３４１、３５１外輪
４５、２４５、３４５ａ、３４５ｂ内輪
６１、６２リング部材（通路構成部材）
２６３、３６３中間輪（通路構成部材）
６５、２６５、３６５連通路

Claims

カムシャフトを回転可能に支承するカムジャーナルを通して前記カムシャフトに組み付けられる組付部品に油を供給するカムシャフト装置であって、
前記カムジャーナルには前記カムシャフトに対する複列の転がり軸受が配設され、
前記複列の転がり軸受の間には、油圧供給源から供給された油を前記カムシャフト側の油路に連通させる連通路を構成する通路構成部材が配置され、
前記転がり軸受と前記通路構成部材との間には、ラビリンス構造をなす微小の隙間が設定され、前記連通路に向けて流れる油の一部を前記微小の隙間を通して前記転がり軸受内に供給する構成にしてあることを特徴とするカムシャフト装置。
請求項１に記載のカムシャフト装置であって、
通路構成部材は、一対のリング部材によって構成され、
前記一対のリング部材の対向面の間に連通路が構成されていることを特徴とするカムシャフト装置。
請求項１に記載のカムシャフト装置であって、
通路構成部材は、転がり軸受の間に配置された中間輪によって構成され、
前記中間輪に連通路をなす連通孔が形成されていることを特徴とするカムシャフト装置。
請求項１〜３に記載のカムシャフト装置であって、
組付部品は、可変バルブタイミング機構であり、
カムジャーナルは、前記可変バルブタイミング機構の近傍に配置された１番ジャーナルであることを特徴とするカムシャフト装置。