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JP3966003B2 - 内燃機関 - Google Patents

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JP3966003B2 JP2002028435A JP2002028435A JP3966003B2 JP 3966003 B2 JP3966003 B2 JP 3966003B2 JP 2002028435 A JP2002028435 A JP 2002028435A JP 2002028435 A JP2002028435 A JP 2002028435A JP 3966003 B2 JP3966003 B2 JP 3966003B2
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、油圧に応じて作動してバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構がカムシャフトの一端に設けられた内燃機関に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車に好適な内燃機関として、吸・排気弁（吸気弁及び／又は排気弁）を駆動するカムシャフトの一端に、油圧により作動して吸・排気弁のバルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構を備えた内燃機関が知られている。特開平４−１０９００７号公報に開示されている内燃機関では、可変バルブタイミング機構へ気泡が混入することのないように、可変バルブタイミング機構の作動油圧を制御する油圧制御弁を、可変バルブタイミング機構へ通じる油路の一部が形成されたカムシャフトよりも上方に配置している。
【０００３】
また、上記公報の内燃機関では、カムシャフトが配置されたシリンダヘッドの上部を覆うヘッドカバー（カムキャリア）に、シリンダヘッドとともにカムシャフトを回転可能に支持するカムブラケットが一体的に形成されている。つまり、カムシャフトを挟んでシリンダヘッドへ固定されるカムブラケットがヘッドカバーに一体的に形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ヘッドカバーは、一般的には、主としてシリンダヘッド側からの振動の伝達を抑制するために、シリンダヘッドにフローティング状態で取り付けられる。しかしながら、上記特開平４−１０９００７号公報のように、ヘッドカバーに複数のカムブラケットを一体的に形成した場合、これらカムブラケットの部分でヘッドカバーがシリンダヘッドへ強固に締結されることとなるため、ヘッドカバーをフローティング構造とすることが困難で、音振性能の低下を招くおそれがある。また、カムブラケットを一体的に形成していることに起因して、ヘッドカバーの要求強度・要求剛性が増大し、このヘッドカバーの重量や厚さが増加してしまう。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、吸気弁又は排気弁を駆動するカムシャフトと、このカムシャフトのジャーナル部を挟んでシリンダヘッドへ固定され、上記シリンダヘッドとともに上記ジャーナル部を回転可能に支持するカムブラケットと、上記カムシャフト及びカムブラケットが配置されたシリンダヘッドの上部を覆うヘッドカバーと、上記カムシャフトの一端に設けられ、油圧に応じて作動し、バルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構と、上記油圧を制御する油圧制御弁と、この油圧制御弁と可変バルブタイミング機構とを接続する油路と、を有する内燃機関において、上記油圧制御弁が上記ヘッドカバーに取り付けられ、上記油路が、上記カムシャフトに形成され、上記可変バルブタイミング機構へ通じる第１部分油路と、上記カムブラケットに形成され、上記第１部分油路と第２部分油路とを接続する第３部分油路と、を有することを特徴としている。
【０００７】
【発明の効果】
この発明によれば、可変バルブタイミング機構と油圧制御弁とを接続する油路の一部を、油圧制御弁が取り付けられたヘッドカバー及びカムブラケットに形成しており、シリンダヘッドの上部を覆うヘッドカバー及びカムシャフトを回転可能に支持するカムブラケットを利用した簡素な構造で、油路を形成することができる。また、可変バルブタイミング機構に最も近いカムブラケットに油路の一部（第３部分油路）を形成することにより、油路の短縮化を図ることができる。更に、上記油路の一部が形成されたカムブラケットとヘッドカバーとを別体に形成しているため、カムブラケットをヘッドカバーに一体的に形成したものに比して、ヘッドカバーの音振性が向上する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る内燃機関の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。内燃機関のシリンダヘッド１０上には、吸気カムシャフト１１及び排気カムシャフト（図示省略）が並設されている。各カムシャフト１１は、吸・排気弁を駆動する複数のカム１３と、複数のジャーナル部１４と、を有している。このジャーナル部１４を挟んでカムブラケット１５，１６がシリンダヘッド１０に取付ボルト１７で締結され、これらカムブラケット１５，１６とシリンダヘッド１０とに、ジャーナル部１４を回転可能に支持する半円弧状の軸受部１８がそれぞれ形成されている。なお、後述する可変バルブタイミング機構２２に最も近い機関前端寄りのカムブラケット１５は、後述する油路等が形成されるとともに、隣設する吸・排一対の軸受部１８，１８を有している。他の小型カムブラケット１６（図３参照）は、主に小型化・軽量化のために、各ジャーナル部１４に対して吸・排気側にそれぞれ別個に設けられている。
【００１０】
これらのカムシャフト１１及びカムブラケット１５，１６が配設されたシリンダヘッド１０の上部は、ヘッドカバー１９により覆われている。このヘッドカバー１９は、シリンダヘッド１０の上側の周縁部にフローティング状態で取り付けられる。具体的には、ヘッドカバー１９の下側の外周縁部とシリンダヘッド１０の上側の外周縁部との間には、シール性及び防振性を有するカバー用ガスケット２０が介装されている。カムシャフト１１の前端にはカムスプロケット２１が同軸状に設けられ、このカムスプロケット２１及びタイミングチェーン（図示省略）を介して、図外のクランクシャフトからカムシャフト１１へ回転動力が伝達される。
【００１１】
そして、吸気カムシャフト１１の前端に、油圧に応じて作動し、吸気弁のバルブタイミングを連続的に変更するベーンタイプの可変バルブタイミング機構２２が設けられている。この可変バルブタイミング機構２２の構成自体は公知であるので、図４を参照して簡単に説明すると、カムシャフト１１と一体的に回転するベーン２３とカムスプロケット２１（図２）と一体的に回転する側壁部２４との間には、それぞれ進角側油圧室２５と遅角側油圧室２６とがベーン２３を挟んで液密に画成されている。進角側油圧室２５は進角油路２７により油圧制御弁３０（図１）に接続されており、遅角側油圧室２６は遅角油路２８により油圧制御弁３０に接続されている。この油圧制御弁３０により油圧室２５，２６の油圧を適宜に変更・保持することにより、カムスプロケット２１に対するカムシャフト１１の位相を変更・保持して、吸気弁のバルブタイミングを連続的（無段階）に変更・保持することができる。具体的には、進角側油圧室２５内の油圧を相対的に高くすることによりバルブタイミングが進角し、遅角側油圧室２６内の油圧を相対的に高くするとバルブタイミングが遅角し、両油圧室２５，２６内の油圧を保持することにより、カムスプロケット２１に対してカムシャフト１１が回転方向に保持され、バルブタイミングを現在の中間的な位相に保持することができる。
【００１２】
図１及び図２にも示すように、上記の油圧制御弁３０は、カムシャフト１１と直交（直角に交差）する姿勢で、ヘッドカバー１９に取り付けられている。すなわち、ヘッドカバー１９の上壁には、部分的に厚肉化した第１厚肉部３１が形成され、この第１厚肉部３１に形成されるバルブ挿入孔３２に、油圧制御弁３０が嵌合・固定される。なお、この第１厚肉部３１を除くヘッドカバー１９の上壁の大部分は、小型カムブラケット１６等と何ら接触しておらず、軽量化の目的で充分に薄肉化されている。カムブラケット１５には、上記の第１厚肉部３１へ向けて張り出した第２厚肉部３３が形成され、この第２厚肉部３３へ第１厚肉部３１がフローティング状態で取り付けられる。すなわち、両厚肉部３１，３３は、シール性及び防振性を有するガスケット３４を介装した状態で、ボルト孔３５，３６に嵌合する２本のボルトにより固定される。
【００１３】
これらヘッドカバー１９の厚肉部３１及びカムブラケット１５の厚肉部３３に、油圧制御弁３０に通じる各種油路の一部が形成されている。これらの油路は、容易に製造できるように、後述するように部材内に直線状に穿設され、あるいは部材の表面に凹設されている。
【００１４】
詳しくは、進角油路２７は、カムシャフト１１に形成されて可変バルブタイミング機構２２へ通じる第１部分進角油路２７ａと、ヘッドカバー１９に形成されて油圧制御弁３０へ通じる第２部分進角油路２７ｂと、カムブラケット１５に形成されて第１部分進角油路２７ａと第２部分進角油路２７ｂとを接続する第３部分進角油路２７ｃと、により大略構成されている。同様に、遅角油路２８は、カムシャフト１１に形成されて油圧制御弁３０へ通じる第１部分遅角油路２８ａと、ヘッドカバー１９に形成されて油圧制御弁３０へ通じる第２部分遅角油路２８ｂと、カムブラケット１５に形成されて第１部分遅角油路２８ａと第２部分遅角油路２８ｂとを接続する第３部分遅角油路２８ｃと、により大略構成されている。
【００１５】
第１部分進角油路２７ａ及び第１部分遅角油路２８ａは、主にカムシャフト１１の内部を軸方向に直線状に延びている。第２部分進角油路２７ｂと第２部分遅角油路２８ｂとは、ヘッドカバー１９の内部を互いに平行かつ直線状に延びており、互いにほぼ同一のカムシャフト軸方向位置（図１の断面位置）に配置されているとともに、カムシャフト１１の軸心を通ってヘッド取付面３７に直交する基準面３８に対して互いにほぼ対称形状をなしている（図１参照）。
【００１６】
第３部分油路２７ｃ，２８ｃは、それぞれ、カムブラケット１５の上面から下面にわたって貫通形成されるとともに上端がヘッドカバー１９の第２部分油路２７ｂ，２８ｂへ通じる内部油路２７ｄ，２８ｄと、軸受部１８に凹設されるとともに第１部分油路２７ａ，２８ａの一端へ通じる半円弧状の周方向油路２７ｅ，２８ｅと、カムブラケット１５の下面に凹設されるとともに上記の内部油路２７ｄ，２８ｄと周方向油路２７ｅ，２８ｅとを接続する連絡油路２７ｆ，２８ｆと、により構成されている。図１に示すように、内部油路２７ｄ，２８ｄは、互いにほぼ同一軸方向位置に形成されており、上記の基準面３８に対してほぼ対称形状をなし、かつ、カムシャフト１１の周囲を囲うように基準面３８に対して同じように傾斜しつつ直線状に延びている。
【００１７】
図２及び図５に示すように、カムシャフト１１に形成される第１部分進角油路２７ａと第１部分遅角油路２８ａとがほぼ同じ軸方向長さとなるように、上記の進角側周方向油路２７ｅと遅角側周方向油路２８ｅとの間の距離Ｄ１は充分に小さく設定されている。
【００１８】
また、図外のオイルポンプから油圧制御弁３０へ作動油（油圧）を供給する供給油路４０は、図１及び図７等に示すように、シリンダヘッド１０に形成された第１部分供給油路４０ａと、ヘッドカバー１９に形成され、油圧制御弁３０に通じる第２部分供給油路４０ｂと、カムブラケット１５に形成されて上記の第１部分供給油路４０ａと第２部分供給油路４０ｂとを接続する第３部分供給油路４０ｃと、を有している。油圧制御弁から作動油を排出する２本の排出油路４１は、ヘッドカバー１９の内部に形成され、互いに平行かつ直線状に延び、ヘッドカバー１９の下面に開口している。
【００１９】
次に、本実施例の特徴的な構成及びその作用効果について列記する。
【００２０】
ヘッドカバー１９に油圧制御弁３０を取り付けるとともに、この油圧制御弁３０と可変バルブタイミング機構２２とを接続する２本の油路２７，２８の一部である第２部分油路２７ｂ，２８ｂ及び第３部分油路２７ｃ，２８ｃを、ヘッドカバー１９及びカムブラケット１５にそれぞれ形成している。このように、シリンダヘッド１０の上部を覆うヘッドカバー１９及びカムシャフト１１を回転可能に支持するカムブラケット１５を利用した簡素な構造で、油路２７，２８を形成することができる。また、カムブラケット１５とヘッドカバー１９とが別体となっているため、一体に形成する場合に比して、ヘッドカバー１９への振動の伝達が抑制され、音振性に優れているとともに、ヘッドカバー１９とカムブラケット１５とを互いに異なる適切な材料、例えばヘッドカバー１９を軽量かつ安価な樹脂材料により形成することができる。更に、可変バルブタイミング機構２２に最も近いカムブラケット１５に油路２７，２８の一部を形成し、このカムブラケット１５の直上に油圧制御弁３０を配置しているため、上記の油路２７，２８を充分に短くして、可変バルブタイミング機構２２のレスポンス向上を図ることができる。
【００２１】
油圧制御弁３０をカムシャフト１１と交差するようにヘッドカバー１９へ取り付けているため、ヘッドカバー１９及びカムブラケット１５に形成される第２部分油路２７ｂ，２８ｂ及び第３部分油路２７ｃ，２８ｃの大部分を、進角側と遅角側とでほぼ同じ軸方向位置に配置でき、これら油路２７，２８の更なる短縮化，等長化を図ることができる。より詳しくは、仮に油圧制御弁をカムシャフトと平行に配置した場合、油圧制御弁に接続する部分の進角油路と遅角油路との間の軸方向長さの分、一方の油路が不可避的に長くなってしまう。これに対して本実施例では油圧制御弁３０をカムシャフト１１と交差させているため、第２部分油路２７ｂ，２８ｂ及び第３部分油路の内部油路２７ｄ，２８ｄのそれぞれを、ほぼ同一の軸方向位置に直線状に形成することができる。従って、油路２７，２８を、互いにほぼ同じ長さで、かつ、充分に短くすることができる。
【００２２】
油路２７，２８の一部、具体的にはヘッドカバー１９及びカムブラケット１５に形成される第２，第３部分油路の大部分を、カムシャフト１１を通る基準面３８に対して互いにほぼ対称形状としているため、上述した油路２７，２８の短縮化，等長化が容易であり、かつ、油路形状等もほぼ対称形となるので、進角側と遅角側とのレスポンスの相違が更に抑制される。
【００２３】
カムブラケット１５とヘッドカバー１９との間にシール性及び防振性を有するガスケット３４を介装しているために、カムブラケット１５からヘッドカバー１９への振動の伝達をより確実に防止することができる。
【００２４】
図８及び図９に示すように、上記のガスケット３４は、防塵用のフィルタ（メッシュ）４２を２枚のシート４３で挟み込んだ三層構造となっており、このフィルタ４２が、第２部分油路２７ｂ，２８ｂと第３部分油路２７ｃ，２８ｃとを連通する孔４４、及び第２部分供給油路４０ｂと第３部分供給油路４０ｃとを連通する孔４５の部分で露出している。つまり、フィルタ４２が、第２部分油路２７ｂ，２８ｂと第３部分油路２７ｃ，２８ｃとの間、及び第２部分供給油路４０ｂと第３部分供給油路４０ｃとの間に介装されている。このように、部品点数を増加することのない簡素な構造で、油路に対する防塵機能を付与することができる。
【００２５】
図３及び図８に示すように、ガスケット３４及びカムブラケット１５に、互いに嵌合する２つの位置決め孔５０及び２つの位置決め突起５１をそれぞれ設けている。従って、組立時にガスケット３４の位置決め孔５０をカムブラケット１５の位置決め突起５１に差し込むことにより、容易かつ正確にガスケット３４をカムブラケット１５に対して位置決めすることができ、組付作業性及び信頼性が向上する。
【００２６】
可変バルブタイミング機構２２用の油路が形成されていない大部分の小型カムブラケット１６とヘッドカバー１９とは何ら接触していないため、ヘッドカバー１９の上壁の大部分を充分に薄肉・軽量化できる。また、このように薄肉化されたヘッドカバー１９の上壁に、相対的に質量が大きい第１厚肉部３１が一体的に形成されており、この第１厚肉部３１のマスダンパ効果により、放射音等の発生が抑制され、その音振性が向上する。つまり、上記の油路等が形成される第１厚肉部３１が、音振性を向上するマスとしても機能している。
【００２７】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形、変更を含むものである。例えば、可変バルブタイミング機構を排気弁側のみ、あるいは吸気弁側と排気弁側の双方に適用した内燃機関にも、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る内燃機関を示す図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図２】上記内燃機関を示す図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図。
【図３】上記実施例の要部を示す分解斜視図。
【図４】上記実施例の可変バルブタイミング機構を示す断面図。
【図５】上記実施例のカムブラケットの下面図。
【図６】上記実施例のヘッドカバーの下面図。
【図７】上記内燃機関のシリンダヘッドを示す図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図。
【図８】上記実施例のガスケットを示す平面図。
【図９】上記実施例のガスケットを示す図８のＤ−Ｄ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１０…シリンダヘッド
１１…カムシャフト
１５…カムブラケット
１９…ヘッドカバー
２２…可変バルブタイミング機構
２７…進角油路
２８…遅角油路
２７ａ，２８ａ…第１部分油路
２７ｂ，２８ｂ…第２部分油路
２７ｃ，２８ｃ…第３部分油路
３４…ガスケット
４２…フィルタ
５０…位置決め孔
５１…位置決め突起

Claims (5)

  1. 吸気弁又は排気弁を駆動するカムシャフトと、
    このカムシャフトのジャーナル部を挟んでシリンダヘッドへ固定され、上記シリンダヘッドとともに上記ジャーナル部を回転可能に支持するカムブラケットと、
    上記カムシャフト及びカムブラケットが配置されたシリンダヘッドの上部を覆うヘッドカバーと、
    上記カムシャフトの一端に設けられ、油圧に応じて作動し、バルブタイミングを変更する可変バルブタイミング機構と、
    上記油圧を制御する油圧制御弁と、
    この油圧制御弁と可変バルブタイミング機構とを接続する油路と、
    を有する内燃機関において、
    上記油圧制御弁が上記ヘッドカバーに取り付けられ、
    上記油路が、
    上記カムシャフトに形成され、上記可変バルブタイミング機構へ通じる第１部分油路と、
    上記ヘッドカバーに形成され、上記油圧制御弁へ通じる第２部分油路と、
    上記カムブラケットに形成され、上記第１部分油路と第２部分油路とを接続する第３部分油路と、を有することを特徴とする内燃機関。
  2. 上記カムシャフトと上記油圧制御弁とがほぼ直交している請求項１に記載の内燃機関。
  3. 上記カムブラケットとヘッドカバーとの間に介装されるガスケットを有する請求項１又は２に記載の内燃機関。
  4. 上記ガスケットが、上記第２部分油路と第３部分油路との間に介装されるフィルタを有する請求項３に記載の内燃機関。
  5. 上記油路が、第１の油路と第２の油路とを含み、
    上記第１の油路の第２，第３部分油路の大部分と、上記第２の油路の第２，第３部分油路の大部分とが、上記カムシャフトの軸心を通る基準面に対し、互いにほぼ対称に配置されている請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関。
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