JP4365373B2 - 内燃機関のカムシャフト支持構造 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関のカムシャフト支持構造に係り、特に、車両に搭載する内燃機関に適用するうえで好適なカムシャフト支持構造に関する。

従来、特開平７−１６６９５６号公報に開示されるように、カムシャフトを支持するための上方軸受け部を一体的に備えるヘッドカバーが知られている。内燃機関において、カムシャフトは、吸気弁又は排気弁にリフトを与えるために用いられる。カムシャフトがそれらのリフトを発生させる際には、その反力として、カムシャフトはヘッドカバー方向に付勢される。このため、ヘッドカバー側でカムシャフトを支持する上方軸受け部には高い剛性が要求される。

上記従来の構成によれば、上方軸受け部が、ヘッドカバーの本体と一体的に設けられているため、高い剛性を示す。このため、このような構成によれば、内燃機関のカムシャフトを、十分な剛性の下に支持することが可能である。

特開平７−１６６９５６号公報 特開平８−２４６９５２号公報 特開平６−２８８２９６号公報

上述した従来のヘッドカバーは、シリンダヘッドの周縁部にボルトにより締結される。そして、上方軸受け部と共にカムシャフトを支持する下方軸受け部は、ヘッドカバーとシリンダヘッドとの間に形成される空間内において、そのヘッドカバーとシリンダヘッドに締結される。このような構造によれば、ヘッドカバーの近傍においてシールを必要とする箇所は、ヘッドカバーとシリンダヘッドとの境界部分のみとなる。このため、上記公報に開示される構成によれば、カムシャフトの支持構造に対して高い剛性を付与しつつ、オイル漏れのリスクを低減させることができる。

しかしながら、上記従来の構造によれば、カムシャフトに加わる反力は、ヘッドカバーがシリンダヘッドとのみ締結される構造のため、ヘッドカバーのみを伝ってシリンダヘッドに伝達される。換言すると、この構造によれば、カムシャフトに加わる反力は、ヘッドカバーがシリンダヘッドと締結される端部付近に集中的に伝達される。このため、上記従来の構造を用いる場合、ヘッドカバーにおいて十分な剛性が確保できない場合には、カムシャフトの支持部分に対して、十分な剛性を付与できないという事態が生じ得る。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ヘッドカバーの剛性に頼ることなく、カムシャフトの支持部分に高い剛性を付与することのできる内燃機関のカムシャフト支持構造を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関のカムシャフト支持構造であって、
シリンダヘッドと、
前記シリンダヘッドの周縁部と重なるように配置される外枠部、当該外枠部の対向辺の間に設けられた掛け渡し部、及び、カムシャフトを支持するために当該掛け渡し部に形成された下方軸受け部を一体的に有するラダーフレーム式ロアカムキャリアと、
前記外枠部と重なるように配置されるフランジ部、前記フランジ部の内側に前記掛け渡し部と対向するように設けられた軸受け部分、及び前記下方軸受け部と共に前記カムシャフトを支持するために前記軸受け部分に形成された上方軸受け部を一体的に有するアッパカムキャリア一体ヘッドカバーと、
前記シリンダヘッドの周縁部と前記外枠部、並びに前記外枠部と前記フランジ部を締結する周縁締結部材と、
前記外枠部及び前記フランジ部と、前記下方軸受け部及び前記上方軸受け部との間で、前記掛け渡し部と前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーとを締結する軸受け締結部材と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーと前記ラダーフレーム式ロアカムキャリアとは同一の材質で構成されており、当該材質は、前記シリンダヘッドの材質に比して軽いことを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明において、前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーは、前記ラダーフレーム式ロアカムキャリアの材質に比して軽い材質で構成されていることを特徴とする。

また、第４の発明は、第２の発明において、前記シリンダヘッドは、その壁面に開口した吸気ポートを備え、前記周縁部と前記外枠部との境界は、前記吸気ポートの開口部の直近に形成されていることを特徴とする。

また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れかにおいて、
前記ラダーフレーム式ロアカムキャリアは、マグネシウム、マグネシウム合金、又は樹脂複合材で構成されており、
当該ラダーフレーム式ロアカムキャリアの内部に、吸気通路の一部が形成されていることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記ラダーフレーム式ロアカムキャリアは、マグネシウム、マグネシウム合金、又は樹脂複合材で構成されており、
当該ラダーフレーム式ロアカムキャリアの内部に、燃料通路の一部が形成されていることを特徴とする。

第１の発明によれば、カムシャフトに加わる力は、アッパカムキャリア一体ヘッドカバー、及びラダーフレーム式ロアカムキャリアの双方を伝ってシリンダヘッドに伝達される。つまり、本発明によれば、カムシャフトに加わる力を、アッパカムキャリア一体ヘッドカバーとラダーフレーム式ロアカムキャリアの双方で受け持つことができる。このため、本発明によれば、個別の構成部材に大きく依存することなく、カムシャフトの支持部分に対して、全体として十分な剛性を付与することができる。
また、この発明によれば、下方軸受け部及び上方軸受け部の近傍で、アッパカムキャリア一体ヘッドカバーとラダーフレーム式ロアカムキャリアとが締結される。このため、本発明によれば、それら２つの部材が一体となってカムシャフトに加わる力を受け持つことができる。このため、本発明によれば、カムシャフトの支持部分に高い剛性を付与することができる。

第２の発明によれば、アッパカムキャリア一体ヘッドカバーとラダーフレーム式ロアカムキャリアとが、シリンダヘッドの材質に比して軽い材質で構成される。本発明によれば、構造的に高い支持剛性が得られるため、これらを軽い材料で構成しても、十分な支持剛性を得ることができる。そして、本発明によれば、それらの部材を軽量化することにより、内燃機関の低重心化を実現することができる。

第３の発明によれば、アッパカムキャリア一体ヘッドカバーが、ラダーフレーム式ロアカムキャリアの材質に比して軽い材質で構成される。本発明によれば、構造的に高い支持剛性が得られるため、アッパカムキャリア一体ヘッドカバーを軽い材料で構成しても、十分な支持剛性を得ることができる。そして、本発明によれば、内燃機関の最も上部に位置する部材を軽量化することにより、効率的に内燃機関の低重心化を実現することができる。

第４の発明によれば、シリンダヘッドの周縁部とラダーフレーム式ロアカムキャリアの外枠部との境界が、吸気ポートの開口部の直近に形成される。このような構成によれば、吸気ポートをシリンダヘッド内に形成しつつ、シリンダヘッドの高さを最小とすることができる。つまり、本発明によれば、重い材質で形成されるシリンダヘッドの高さを最小として、軽い材質で形成される部材の高さを最大とすることで、内燃機関の効率的な軽量化を実現することができる。

第５の発明によれば、マグネシウム、マグネシウム合金、又は樹脂複合材で構成されたラダーフレーム式ロアカムキャリアの一部を、吸気通路の一部として利用することができる。本発明によれば、構造的に高い支持剛性が得られるため、ラダーフレーム式ロアカムキャリアをマグネシウムや樹脂複合材で構成しても、十分な支持剛性を得ることができる。また、マグネシウムや樹脂複合材は、アルミや鋳鉄に比して遮音性及び断熱性に優れている。このため、本発明によれば、十分な支持剛性を確保しつつ、吸入空気の加熱防止や吸気音の低減を実現することができる。

第６の発明によれば、マグネシウム、マグネシウム合金、又は樹脂複合材で構成されたラダーフレーム式ロアカムキャリアの一部を、燃料通路の一部として利用することができる。本発明によれば、構造的に高い支持剛性が得られるため、ラダーフレーム式ロアカムキャリアをマグネシウムや樹脂複合材で構成しても、十分な支持剛性を得ることができる。また、マグネシウムや樹脂複合材は、アルミや鋳鉄に比して遮音性及び断熱性に優れている。このため、本発明によれば、十分な支持剛性を確保しつつ、燃料温度の上昇や、燃料供給に伴う騒音の低減を実現することができる。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１のカムシャフト支持構造を説明するための図である。より具体的には、図１は、本実施形態の構造に含まれる構成要素を分解して表した斜視図である。図１に示すように、本実施形態の構造は、内燃機関のシリンダヘッド１０を備えている。

シリンダヘッド１０は、アルミや鋳鉄により構成されている。シリンダヘッド１０の内部には、４つの気筒を構成するための各種要素（図示略）が形成されている。また、シリンダヘッド１０は、それらの各種要素を取り囲むように形成された側壁１２を備えている。側壁１２の最上部は、シリンダヘッド１０を環状の周縁部１４を構成している。周縁部１４の更に外側には、所定の間隔を開けて、複数のボルト締結孔１６が設けられている。

シリンダヘッド１０の上には、ラダーフレーム式ロアカムキャリア２０（以下、単に「ロアカムキャリア２０」と称す）が組み付けられる。ロアカムキャリア２０は、シリンダヘッド１０の周縁部１４と重なるように配置される外枠部２２を有している。外枠部２２の更に外側には、シリンダヘッド１０のボルト締結孔１６と重なるように配置されたボルト締結穴２４が設けられている。

外枠部２２の内側には、外枠部２２の対向辺の間を掛け渡すように、４つの掛け渡し部２６が設けられている。掛け渡し部２６は、それぞれ、４つの気筒の境界部分に位置するように配置される。掛け渡し部２６には、それぞれ、２つの下方軸受け部２８が形成されている。下方軸受け部２８は、下側からカムシャフトを支持することができるように、半円形の凹状に形成されている。それぞれの下方軸受け部２８の両側には、掛け渡し部２６に開口されたボルト締結孔２９が設けられている。

ロアカムキャリア２０は、４つの掛け渡し部２６と上記の外枠部２２とが一体化したものとして構成される。また、ロアカムキャリア２０は、マグネシウムによって構成されている。マグネシウムは、シリンダヘッド１０の材質であるアルミや鋳鉄に比して剛性が低い半面、アルミや鋳鉄に比して軽く、また、遮音性や断熱性に優れているという特性を有している。

従って、ロアカムキャリア２０をマグネシウムで構成した場合、その材質をアルミや鋳鉄とした場合に比して、以下のような特性が生ずる。
１．ロアカムキャリア２０単独での剛性は確保し難くなる。
２．ロアカムキャリア２０の軽量化により、内燃機関の軽量化と低重心化が実現できる。
３．振動に対する減衰性が向上し、制振効果、放射音低減効果が向上する。
４．伝熱、放熱が抑制され、内燃機関の暖機性が向上する。

ロアカムキャリア２０の上には、吸気カムシャフト３０と排気カムシャフト３２が、それぞれ、軸方向に並んだ４つの下方軸受け部２８に保持されるように組み付けられる。本実施形態では、個々の気筒に、図示しない吸気弁及び排気弁が２つずつ設けられている。吸気カムシャフト３０及び排気カムシャフト３４は、それぞれ、それらの吸気弁及び排気弁に対応するように、気筒毎に２つのカム３４，３６を備えている。

ロアカムキャリア２０の上には、更に、アッパカムキャリア一体ヘッドカバー４０（以下、単に「ヘッドカバー４０」と称す）が固定される。アッパカムキャリア一体ヘッドカバー４０は、ロアカムキャリア２０の外枠部２２と重なるように配置されるフランジ部４２を備えており、吸気カムシャフト３０及び排気カムシャフト３２を支持しながら、ロアカムキャリア２０の全面を覆うことができるように形成されている。

フランジ部４２には、ロアカムキャリア２０の締結穴２４と重なるように、複数の締結穴４４が設けられている。ヘッドカバー４０及びロアカムキャリア２０は、それらの締結穴２４，４４を貫通して締結孔１６に締め付けられる締結ボルト（図示せず）によってシリンダヘッド１０に固定される。

ヘッドカバー４０は、複数の軸受け部分４６を備えている。個々の軸受け部分４６は、下方軸受け部２８のそれぞれと対向する位置に設けられており、ヘッドカバー４０の内側には、下方軸受け部２８と対をなすように上方軸受け部（図示せず）を有している。上方軸受け部は、下方軸受け部２８と共に、吸気カムシャフト３０或いは排気カムシャフト３２を保持する部分であり、下方軸受け部２８と同様に、半円形の凹状に形成されている。

個々の軸受け部４６は、ロアカムキャリア２０の締結孔２９と重なる２つの締結穴４８を有している。ヘッドカバー４０とロアカムキャリア２０とは、それらの締結孔２９及び締結穴４８の部位においても、つまり、上下の軸受け部の直近においても、図示しない締結ボルトによって固定される。

図２は、本実施形態のカムシャフト支持構造を、一つの気筒の中央を通る面で切断することにより得られる断面図である。図２に示すように、ヘッドカバー４０の内側は、吸気側及び排気側の軸受け部４６とが、左右のフランジ部４２と連続的かつ一体的な構造となるように形成されている。そして、左右のフランジ部４２の間に延在する部分（軸受け部４６を含む）は、その全体において、ロアカムキャリア２０の掛け渡し部２６と対向し、かつ、接触している。

ヘッドカバー４０は、ロアカムキャリア２０と同様に、マグネシウムで構成されている。このため、ヘッドカバー４０は、ロアカムキャリア２０と同様に、以下に示すような特性を示す。
１．ヘッドカバー４０単独での剛性は確保し難くなる。
２．ヘッドカバー４０の軽量化により、内燃機関の軽量化と低重心化が実現できる。
３．振動に対する減衰性が向上し、制振効果、放射音低減効果が向上する。
４．伝熱、放熱が抑制され、内燃機関の暖機性が向上する。

［実施の形態１の特徴］
（高剛性構造）
図２に示すように、シリンダヘッド１０には、気筒毎に吸気ポート５０と排気ポート５２が設けられると共に、それらを開閉するための吸気弁５４及び排気弁５６が組み込まれる。吸気弁５４及び排気弁５６の上端は、それぞれロッカーアーム５８，６０の一端に接している。ロッカーアーム５８，６０は、それぞれの他端において、ラッシュアジャスタ６２，６４により支持されている。

より具体的には、ロッカーアーム５８は、ラッシュアジャスタ６２と吸気弁５４とによって下方から支持されており、かつ、吸気側のカム３４により上方から支持されている。ラッシュアジャスタ６２は、その位置を変えることなくロッカーアーム５８を支持する。他方、吸気弁５４は、図示しないバルブスプリングによって閉弁方向に付勢されている。このため、カム３４のノーズがロッカーアーム５８を押圧すると、ロッカーアーム５８は、ラッシュアジャスタ６２との接点を支点として揺動し、吸気弁５４を開弁方向にリフトさせる。この際、吸気カムシャフト３０には、バルブスプリングの反力が伝わる。つまり、吸気カムシャフト３０には、カム３４のノーズがロッカーアームを押圧する毎に、図中上向きの反力が作用する。

以上説明した理由により、吸気カムシャフト３０には、個々の気筒で吸気弁５４が開弁する時期と同期して、個々の気筒に対応する位置において、上向きの大きな反力が作用する。同様の理由により、排気カムシャフト３２には、個々の気筒で排気弁５６が開弁する時期と同期して、個々の気筒に対応する位置において、上向きの大きな反力が作用する。このため、吸気カムシャフト５４及び排気カムシャフト５６の支持構造には、そのような反力に対抗し得る十分な剛性が要求される。

本実施形態において、上方軸受け部を有する軸受け部分４８は、ヘッドカバー４０と一体的に形成されている。このような構造によれば、ヘッドカバー４０自体の剛性により軸受け部分４６の剛性を高めることができ、それらが個々に独立しているような場合に比して、上方軸受け部の剛性を高めることができる。

また、本実施形態の構造によれば、下方軸受け部２８を有する掛け渡し部２６は、外枠部２２と一体的に構成されている。このような構造によれば、外枠部２２によって個々の掛け渡し部２６を支えることができ、掛け渡し部２６が個々に独立しているような場合に比して、下方軸受け部２８の剛性を高めることができる。

以上説明した通り、本実施形態の構造は、上方軸受け部及び下方軸受け部２８が、それぞれ、単独で高い剛性を有している。加えて、本実施形態の構造は、以下に説明するように、ヘッドカバー４０とロアカムキャリア２０とが組み合わされることにより、吸気カムシャフト５４及び排気カムシャフト５６の支持構造に、極めて高い剛性を付与し得る状態を作り出している。

すなわち、本実施形態の構造によれば、上下の軸受け部が対をなす部分は、全ての箇所において、ヘッドカバー４０と掛け渡し部２６とが重なりあった２重構造の部材を介してシリンダヘッド１０と連結されている。つまり、上下の軸受け部が対をなす部分の近傍では、常に、ヘッドカバー４０の一部と掛け渡し部２６とが密着しており、かつ、その密着状態が、左右のフランジ部４２或いは外枠部２２まで連続している。そして、上述した２重構造の部材は、軸受け部の両側がボルトによって締結されていることから、外見上は強固な単一構造部材として機能する。

このような構造によれば、吸気カムシャフト３０或いは排気カムシャフト３２が受ける力は、内燃機関上の如何なる部位においても、ヘッドカバー４０と掛け渡し部２０とからなる２重構造部材を介してシリンダヘッド１０に伝達される。従って、本実施形態の支持構造によれば、カムシャフトの支持に寄与する剛性は、多大に、上記の２重構造部材の剛性により決せられる。

単一のヘッドカバー４０や単一の掛け渡し部２６の剛性に比して、それらの重ね合わせからなる２重構造部材は、著しく高い剛性を示す。このため、本実施形態の支持構造は、上方軸受け部及び下方軸受け部２８がそれぞれ個別に高い剛性を示すこととも相まって、カムシャフトの支持剛性を確保するうえで、極めて好適な特性を有している。

本実施形態では、上述した通り、ヘッドカバー４０及びロアカムキャリア２０は、アルミや鋳鉄に比して剛性の低いマグネシウムにより構成される。しかしながら、本実施形態の構造は、上述した通り、カムシャフトの支持剛性を確保し易い特性を有している。このため、この構造によれば、ヘッドカバー４０やロアカムキャリア２０をマグネシウムで形成しつつ、カムシャフトを支持する上で十分な剛性を確保することができる。

以上説明した通り、本実施形態の構造においては、上方軸受け部及び下方軸受け部２８が、それぞれ単独で高い剛性を有している。また、この構造によれば、全体として、十分に高いカムシャフトの指示剛性を得ることができる。このため、本実施形態の構造によれば、以下のような効果を得ることができる。

第１に、本実施形態の構造によれば、上方軸受け部及び下方軸受け部２８に対して、優れた機械加工精度を容易に与えることができる。換言すると、本実施形態の構造によれば、上方軸受け部及び下方軸受け部２８が、それぞれ単独で高い剛性を有していることから、それらを、短時間で精度良く加工することができる。本実施形態の構造は、この点において、内燃機関１０の低コスト化に適した特性を有している。

第２に、本実施形態の構造によれば、上方軸受け部及び下方軸受け部２８がそれぞれ単独で高い剛性を示し、かつ、全体として十分なカムシャフト支持剛性が得られることから、内燃機関１０に含まれる各シール部のシール性を高めることができる。この点において、本実施形態の構造は、オイル漏れのリスクを低減させ得るという特性を有している。

第３に、上方軸受け部及び下方軸受け部２８がそれぞれ単独で高い剛性を示し、かつ、全体として十分なカムシャフト支持剛性が得られることから、内燃機関１０の運転中の音及び振動を低減させることができる。この点で、本実施形態の構造によれば、内燃機関１０の静粛性を高めることができる。

第４に、本実施形態の構造によれば、カムジャーナルの軸受け部の変形を十分に小さく抑えることができる。その結果、カムシャフト３０，３２の回転抵抗を十分に小さくすることができる。本実施形態の構造は、このため、本実施形態の構造によれば、内燃機関１０を低燃費化・高出力化することができる。

第５に、本実施形態の構造によれば、吸気弁５４及び排気弁５６の挙動を安定化させ、内燃機関１０の回転域を高めることができる。このため、本実施形態の構造によれば、内燃機関１０を高出力化することができる。

（軽量化及び低重心化）
図２に示すように、本実施形態の支持構造では、シリンダヘッド１０とロアカムキャリア２０との境界が、吸気ポート５０の直上位置に設定されている。このような構成によれば、吸気ポート５０をシリンダヘッド１０の中に形成しつつ、シリンダヘッド１０の高さを最低限に抑えることができる。換言すると、上記の構成によれば、内燃機関に与えられた寸法の中で、ロアカムキャリア２０とヘッドカバー４０に、最大限の寸法を与えることができる。

ロアカムキャリア２０とヘッドカバー４０は、軽量のマグネシウムで構成されている。他方、シリンダヘッド１０は、マグネシウムに比して重いアルミや鋳鉄で構成される。このため、ロアカムキャリア２０とヘッドカバー４０の寸法を最大として、シリンダヘッド１０の高さを最小とすれば、内燃機関において、最大限の軽量化と低重心化を実現することができる。

（外枠部及びフランジ部の高剛性化）
上述した通り、本実施形態の支持構造では、ロアカムキャリア２０及びヘッドカバー４０に対して、許容し得る最大限の寸法（厚さ）を与えることとしている。ロアカムキャリア２０の外枠部２２、並びにヘッドカバー４０のフランジ部４２は、その厚さが厚いほど高い剛性を示す。従って、上記の設計思想によれば、外枠部２２及びフランジ部４２に、与えられた自由度の中で最大限の剛性を与えることができる。

外枠部２２やフランジ部４２の高剛性化は、カムシャフト支持構造の高剛性化に資すると同時に、内燃機関におけるオイル漏れのリスク低減にも大きく寄与する。すなわち、本実施形態の支持構造を用いる場合、内燃機関には、シリンダヘッド１０とロアカムキャリア２０の間、及びロアカムキャリア２０とヘッドカバー４０の間にシール箇所が生ずる。

ヘッドカバー４０及びロアカムキャリア２０は、締結ボルトによってシリンダヘッド１０の周縁部１４に固定される。オイル漏れは、一般に、締結ボルトの間の領域において発生し易い。そして、このようなオイル漏れは、シールを求められる部材の剛性が低いほど発生し易い。

本実施形態の構成では、シリンダヘッドの周縁部１４、ロアカムキャリア２０の外枠部２２、及びヘッドカバー４０のフランジ部４２がシールの求められる部材となる。周縁部１４は、剛性の高いアルミで構成されるため十分な剛性を有している。そして、外枠部２２及びフランジ部４２は、マグネシウムで構成されるものの、厚さ方向に十分な寸法が与えられており、かつ、実質的に強固な単一構造部材として機能する（軸受け部の近傍でも締結されているため）ことから、何れも十分な剛性を示す。

このため、本実施形態の支持構造によれば、シールを要する箇所が２カ所となるにも関わらず、また、ロアカムキャリア２０及びヘッドカバー４０をマグネシウムで構成しているにも関わらず、内燃機関におけるオイル漏れのリスクを十分に解消することが可能である。

（遮音性、制振性の向上）
上述した通り、マグネシウムは、アルミや鋳鉄に比して振動に対する減衰性に優れている。このため、ロアカムキャリア２０及びヘッドカバー４０をマグネシウムで構成すれば、内燃機関の遮音性、制振性は向上する。加えて、本実施形態では、上述した通り、ロアカムキャリア２０及びヘッドカバー４０に対して、最大限の寸法を与えることとしている。このため、本実施形態の構成によれば、マグネシウムを用いることによる遮音性及び精神性の効果を最大限に享受することができる。

［実施の形態１の変形例等］
ところで、上述した実施の形態１においては、ロアカムキャリア２０とヘッドカバー４０を、共通の締結ボルトによってシリンダヘッド１０に共締めすることとしているが、その構成はこれに限定されるものではない。すなわち、ロアカムキャリア２０をシリンダヘッド１０に締結したうえで、ヘッドカバー４０を、ロアカムキャリア２０に締結し、または、ロアカムキャリア２０とシリンダヘッド１０の双方に締結することとしてもよい。或いは、ロアカムキャリア２０をヘッドカバー４０に締結したうえで、それらの両者をシリンダヘッド１０に締結することとしてもよい。

また、上述した実施の形態１においては、ロアカムキャリア２０とヘッドカバー４０を、共にマグネシウムで構成することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ロアカムキャリア２０及びヘッドカバー４０は、振動に対する減衰性に優れ、アルミや鋳鉄に比して軽量なマグネシウム合金や樹脂複合材により構成することとしてもよい。このような構成によれば、実質的に、上述した実施の形態１の場合と同様の効果を達成することができる。

更に、ロアカムキャリア２０及びヘッドカバー４０の一方をアルミや鋳鉄で構成し、その他方のみをマグネシウムやマグネシウム合金、或いは樹脂複合材で構成することとしてもよい。このような構成によれば、十分な支持剛性を確保しつつ、少なくとも、ロアカムキャリア２０及びヘッドカバー４０の一方において、軽量化の効果を達成することができる。特に、ヘッドカバー４０をマグネシウムやマグネシウム合金、或いは樹脂複合材で構成した場合には、内燃機関の低重心化の効果についても、効率的に達成することができる。

加えて、ロアカムキャリア２０及びヘッドカバー４０は、アルミや鋳鉄で構成することとしてもよい。本実施形態の支持構造は、高剛性化に適した特性を有しているため、それらをアルミや鋳鉄で構成する場合、各所の厚さを十分に薄くしながら所望の剛性を確保することができる。このため、本実施形態の支持構造によれば、ロアカムキャリア２０やヘッドカバー４０をアルミや鋳鉄で構成した場合においても、内燃機関の軽量化に寄与することができる。

また、上述した実施の形態１の支持構成には、吸気カムシャフト３０或いは排気カムシャフト３２の上部に、それらの回転を駆動力とする燃料ポンプを追加することとしてもよい。このような燃料ポンプを追加した場合、このポンプを駆動するカムシャフトには、下向きの大きな反力、つまり、下方軸受け部が受け持つべき大きな反力が加わる。本実施形態の支持構造は、上方軸受け部が受け持つべき力に対して高い剛性を発揮するのと同じ理由で、下方軸受け部が受け持つべき力に対しても高い剛性を発揮する。このため、本実施形態の支持構造によれば、上述したような燃料ポンプが追加される場合においても、十分な精度で吸気カムシャフト３０及び排気カムシャフト３２を支持することが可能である。

尚、上述した実施の形態１においては、締結穴４４，２４を通って締結孔１６に締め付けられる締結ボルトが前記第１の発明における「周縁締結部材」に、締結穴４８を通って締結孔２９に締め付けられる締結ボルトが前記第１の発明における「軸受け締結部材」に、それぞれ相当している。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２の構成を説明するための図である。図３は、より正確には、本実施形態の支持構造の特徴を説明するために、細部を捨象して表した概念図である。例えば、図３に示すヘッドカバー４０は、図１又は図２に示すヘッドカバー４０と同一物である。以下、ヘッドカバー４０と同様に、図１又は図２に示す要素と同一の要素については、図３中に共通する符号を付して、その説明を省略又は簡略する。

本実施形態の支持構造は、シリンダヘッド７０と、ロアカムキャリア７２とを有している。シリンダヘッド７０は、実施の形態１におけるシリンダヘッド１０と同様に、アルミ又は鋳鉄で構成されている。他方、ロアカムキャリア７２は、実施の形態１の場合と同様に、マグネシウムで構成されている。

シリンダヘッド７０には、ロアカムキャリア７２の底面に開口するように吸気ポート７４が形成されている。ロアカムキャリア７２には、吸気ポート７４と連通するポート連通路７６が設けられている。ロアカムキャリア７２は、ポート連通路７６を備えていることを除いて、実質的に実施の形態１におけるロアカムキャリア２０と同様である。

本実施形態の支持構造において、ヘッドカバー４０の上には、その外形に沿って延在してポート連通路７６に繋がる吸気管７８と、その吸気管７８に連通するサージタンク８０とが設けられている。

上記の構成によれば、内燃機関と、吸気管７８及びサージタンク８０とを、小さいスペース内に収めることができ、エンジンルームの省スペース化を促進することができる。また、このような構成によれば、ロアカムキャリア７２内に形成されるポート連通路７６を吸気ポートの一部として機能させることができる。

ロアカムキャリア７２は、マグネシウムで構成されているため、優れた遮音性、断熱性を示す。このため、ロアカムキャリア７２の中に、吸気ポートの一部として機能するポート連通路７６を設けると、良好な吸気保温性を実現して、冷間始動性を改善することができる。更に、この構成によれば、吸気の遮音性を高めて内燃機関の静粛性を高めることができる。

ところで、上述した実施の形態２においては、ロアカムキャリア７２をマグネシウムで構成することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ロアカムキャリア７２は、遮音性及び断熱性に優れたマグネシウム合金や樹脂複合材により構成することとしてもよい。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３の構成を説明するための図である。図４は、より正確には、本実施形態の支持構造の特徴を説明するために、細部を捨象して表した概念図である。例えば、図４に示すヘッドカバー４０は、図１又は図２に示すヘッドカバー４０と同一物である。以下、ヘッドカバー４０と同様に、図１又は図２に示す要素と同一の要素については、図４中に共通する符号を付して、その説明を省略又は簡略する。

本実施形態の支持構造は、シリンダヘッド１０を備えている。シリンダヘッド１０には、吸気ポート５０に連通するように吸気管９０が連結されている。吸気管９０には、吸気ポート５０内に燃料を噴射するための燃料噴射弁９２が組み付けられている。

シリンダヘッド１０とヘッドカバー４０との間には、ロアカムキャリア９４が配置されている。ロアカムキャリア９４には、燃料通路９６が設けられている。燃料通路９６は、内燃機関が備える複数気筒の直列方向に延在しており、気筒毎に配置されている燃料噴射弁９２の全てと連通している。従って、内燃機関が備える全ての燃料噴射弁９２は、燃料通路９６から燃料供給を受けることができる。

内燃機関の一般的な構成によれば、燃料噴射弁９２と連通する燃料通路は、内燃機関の本体とは別個に設けられる。このような一般的な構成と比較して、本実施形態の構成によれば、燃料通路９６が別部材でないため、部品点数を削減することができる。更に、このような構成によれば、エンジンルームの省スペース化を促進することができる。

また、内燃機関においては、上記のような燃料通路は、アルミや鋳鉄で構成されるのが通常である。このような燃料通路が用いられる場合、その内部を流れる燃料は、内燃機関から放射される熱により、必然的に加熱される。これに対して、本実施形態の支持構造によれば、燃料通路９６がマグネシウムの内部に形成されることから、燃料への伝熱を最小限に抑えることができる。このため、本実施形態の構造によれば、燃料の過熱を確実に防止することができる。

ところで、上述した実施の形態３においては、ロアカムキャリア９４をマグネシウムで構成することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ロアカムキャリア９４は、遮音性及び断熱性に優れたマグネシウム合金や樹脂複合材により構成することとしてもよい。

本発明の実施の形態１のカムシャフト支持構造を説明するための分解斜視図である。 本発明の実施の形態１のカムシャフト支持構造を一つの気筒の中央を通る面で切断することで得られる断面図である。 本発明の実施の形態２のカムシャフト支持構造を説明するための図である。 本発明の実施の形態３のカムシャフト支持構造を説明するための図である。

符号の説明

１０；７０ シリンダヘッド
１４ 周縁部
１６，２９ 締結孔
２０；７２；９４ ラダーフレーム式ロアカムキャリア（ロアカムキャリア）
２２ 外枠部
２４，４４，４８ 締結穴
２６ 掛け渡し部
２８ 下方軸受け部
３０ 吸気カムシャフト
３２ 排気カムシャフト
４０ アッパカムキャリア一体ヘッドカバー（ヘッドカバー）
４２ フランジ部
４６ 軸受け部分
５０ 吸気ポート
５４ 吸気弁
５６ 排気弁
５８，６０ ロッカーアーム
７６ ポート連通路
９６ 燃料通路

Claims (6)

1. シリンダヘッドと、
   前記シリンダヘッドの周縁部と重なるように配置される外枠部、当該外枠部の対向辺の間に設けられた掛け渡し部、及び、カムシャフトを支持するために当該掛け渡し部に形成された下方軸受け部を一体的に有するラダーフレーム式ロアカムキャリアと、
   前記外枠部と重なるように配置されるフランジ部、前記フランジ部の内側に前記掛け渡し部と対向するように設けられた軸受け部分、及び前記下方軸受け部と共に前記カムシャフトを支持するために前記軸受け部分に形成された上方軸受け部を一体的に有するアッパカムキャリア一体ヘッドカバーと、
   前記シリンダヘッドの周縁部と前記外枠部、並びに前記外枠部と前記フランジ部を締結する周縁締結部材と、
   前記外枠部及び前記フランジ部と、前記下方軸受け部及び前記上方軸受け部との間で、前記掛け渡し部と前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーとを締結する軸受け締結部材と、
   を備えることを特徴とする内燃機関のカムシャフト支持構造。
2. 前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーと前記ラダーフレーム式ロアカムキャリアとは同一の材質で構成されており、当該材質は、前記シリンダヘッドの材質に比して軽いことを特徴とする請求項１記載の内燃機関のカムシャフト支持構造。
3. 前記アッパカムキャリア一体ヘッドカバーは、前記ラダーフレーム式ロアカムキャリアの材質に比して軽い材質で構成されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関のカムシャフト支持構造。
4. 前記シリンダヘッドは、その壁面に開口した吸気ポートを備え、前記周縁部と前記外枠部との境界は、前記吸気ポートの開口部の直近に形成されていることを特徴とする請求項２記載の内燃機関のカムシャフト支持構造。
5. 前記ラダーフレーム式ロアカムキャリアは、マグネシウム、マグネシウム合金、又は樹脂複合材で構成されており、
   当該ラダーフレーム式ロアカムキャリアの内部に、吸気通路の一部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関のカムシャフト支持構造。
6. 前記ラダーフレーム式ロアカムキャリアは、マグネシウム、マグネシウム合金、又は樹脂複合材で構成されており、
   当該ラダーフレーム式ロアカムキャリアの内部に、燃料通路の一部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関のカムシャフト支持構造。

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