JPH0636241Y2 - エンジンのカムシヤフトの軸受構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は，エンジンにおいて吸排気弁を駆動するカムシ
ャフトの軸受構造に関するものである。

〔従来の技術〕

エンジンにおいて，吸排気弁を駆動するカムシャフト
は，カムキャップによってシリンダヘッドに回転可能に
支持されている。

このようなエンジンのカムシャフトの軸受構造を開示し
た従来技術文献としては，例えば，実開昭60-118016
号，実開昭60-183206号，実開昭59-116623号，実開昭58
-16426号あるいは本出願人が昭和61年９月25日付けで出
願した実願昭61-146833号（名称：エンジンのカムシャ
フトの軸受構造実開昭63-52901号公報参照）がある。

第６図は，本出願人が昭和61年９月25日付けで出願した
実願昭61-146833号の中から転載したエンジンのカムシ
ャフトの軸受構造の縦断面図（未公知）である。

第６図において,1はカムシャフト,2はカム,3は吸排気
弁,5はバルブリフタ,6はアジャスティングシス,7は弁ば
ねである。

カムシャフト１は，そのジャーナル部13においてカムキ
ャップ11によってシリンダヘッド12に回転可能に支持さ
れている。

カムシャフト１が矢印Ｃのように回転することによっ
て，カム２がバルブリフタ５を介して吸排気弁３を駆動
する。カムシャフト１のなかにはジャーナル部13を潤滑
するためのオイルを流すオイル通路14とオイル孔15とが
穿設されている。矢印Ｂはオイルの流れを表している。

第６図のものでは，カムキャップ11の摺動面22に樹脂コ
ーティング層23が形成されている。これは次の理由から
である。

即ち，第６図において，カムシャフト１は弁ばね７によ
って矢印Ａ方向に力を受けているために，ジャーナル部
13はカムキャップ11に押し付けられている。このため，
特にエンジンの低速回転時においては，ジャーナル部13
とカムキャップ11との間の油膜が切れて，ステックスリ
ップ現象が発生し，騒音が出ることがある。従って，カ
ムキャップ11の摺動面22に樹脂コーティング層23を形成
することにより，ジャーナル部13とカムキャップ11との
馴染みを良くして，このような騒音の発生を防止するた
めである。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところが，第６図に示されているような従来のカムシャ
フトの軸受構造では，油温上昇によるオイルの粘度低下
のために，オイル通路14とオイル孔15とからジャーナル
部13に供給されたオイルが，矢印Ｆのように軸線方向に
多量に流出してしまい，ジャーナル部13の油膜切れが発
生して，その結果樹脂コーティング層23が磨滅すること
があるという問題があった。

本考案は，上記のような従来の技術の問題点を解決する
ものであって，本考案の技術的課題は，カムキャップの
摺動面に樹脂コーティング層が形成されているエンジン
のカムシャフトの軸受構造において，油膜切れによる樹
脂コーティング層の摩耗を防止することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この技術的課題を達成するために，本考案にあっては次
のような手段が講じられている。

即ち，本考案に係るエンジンのカムシャフトの軸受構造
というのは，エンジンの吸排気弁を駆動するカムシャフ
トがジャーナル部においてカムキャップによりシリンダ
ヘッドに回転可能に支持されており，前記カムシャフト
の中にはオイル通路が設けられており，該オイル通路と
連通し前記ジャーナル部の表面に開口するオイル孔が前
記カムシャフトに穿設されており，前記カムキャップの
摺動面には樹脂コーティング層が形成されているエンジ
ンのカムシャフトの軸受構造において，前記オイル孔の
前後両側であって前記カムキャップの摺動面には周方向
に延びる凹部が設けられており，該凹部によって前記樹
脂コーティング層の厚さが該凹部の部分では厚く，その
他の部分では薄くされていることを特徴とする。

〔作用〕

オイルの温度が上昇すると樹脂は熱膨張して樹脂コーテ
ィング層の厚さは厚くなろうとするが，上述の手段によ
れば，カムキャップの摺動面においてオイル孔を前後に
挟む位置に凹部が設けられており，樹脂コーティング層
の樹脂は凹部の中にも充填されているので，斯かる部分
の厚みは厚く，従ってオイルの温度が上昇した場合に斯
かる部分の熱膨張量は他の部分よりも大きい。従って，
温度が上昇すると凹部の樹脂だけは他の部分よりもより
盛り上がって来る。

この盛り上がりはオイル孔を前後に挟む位置に出来るの
で，その部分だけは特にジャーナル部とのクリアランス
が小さくなり，その結果，オイル孔の近傍にオイル溜ま
りができてオイルの流出が抑制される。

また，凹部の存在する部分では，他の部分よりも樹脂コ
ーティング層とカムキャップとの接着面積が増大するの
で，接着力が増し，しかも，凹部は樹脂コーティング層
に働くカムシャフト方向の力の一部を押圧力あるいは引
張力として受けるので，コーティング層に作用する力が
剪断力として働く割合が小さくなり，コーティング層へ
の剪断力が緩和される。

〔実施例〕

第１図は，本考案の第１の実施例に係るエンジンのカム
シャフトの軸受構造の縦断面図である。

第１図において,1はカムシャフト,2はカム,3は吸排気
弁,5はバルブリフタ,6はアジャスティングシム,7は弁ば
ねである。

カムシャフト１は，そのジャーナル部13においてカムキ
ャップ11によってシリンダヘッド12に回転可能に支持さ
れている。カムキャップ11はアルミニウムで出来ている
が，カムシャフト１は鉄で出来ている。

カムシャフト１が矢印Ｃのように回転することによっ
て，カム２がバルブリフタ５を介して吸排気弁３を駆動
する。

カムシャフト１の中にはジャーナル部13を潤滑するため
のオイルを流すオイル通路14とオイル孔15とが穿設され
ている。オイル孔15はジャーナル部13の表面に開口して
いる。矢印Ｂはオイルの流れを表している。

本実施例においては，カムキャップ11の摺動面22に樹脂
コーティング層23が形成されており，これによってステ
ックスリップ現象による騒音の発生を防止している。即
ち，金属と樹脂とが当接するので，ステックスリップ現
象が発生することはない。

カムキャップ11の摺動面22においてオイル孔15を前後に
挟む位置には（第１図の場合にはカムキャップ11の両
端），周方向に延びる凹部31が設けられており，樹脂コ
ーティング層23の樹脂は凹部31の中にも存在されてい
る。この点が本実施例の特徴である。

凹部31以外の部分の樹脂コーティング層23の厚さは,10
〜1000μｍの間とされているが，これは次の理由によ
る。

即ち,10μｍ以下では樹脂コーティング層23が直ぐ摩耗
してしまうし,1000μｍ以上であると樹脂コーティング
層23のなかに熱が蓄積されて，樹脂が分解してしまうこ
とが実験的に確認されているからである。また,1000μ
ｍ以上であるとカム孔加工を行う際，樹脂とアルミニウ
ムとの比切削抵抗の違いによって，カム孔の真円度が出
ないからである。

樹脂としては，四フッ化エチレン・エチレン或いはポリ
イミド等のように約150℃程度の連続使用温度に耐え得
る耐熱性のある樹脂が用いられている。なぜならば，通
常，カムキャップ11の摺動面22は最高150℃程度まで上
昇することがあるからである。また，耐摩耗性を向上さ
せるために，樹脂の中には二硫化モリブデン，カーボ
ン，テフロン等の微粒子が混入されている。また，耐熱
性向上のために炭素繊維等も充填されている。

樹脂のコーティングの仕方としては，良く知られたライ
ニング方法，インサート成形，粉体塗装方法或いはスプ
レー塗装方法が用いられている。これらの方法によれ
ば，アルミニウムのカムキャップ11の表面に極めて容易
に樹脂コーティング層23を形成することが可能である。

第２図は，第１図のエンジンのカムシャフトの軸受構造
に用いられるカムキャップの斜視図である。

第２図において,11はカムキャップ全体を指している。
９はカムキャップ11をエンジンのシリンダヘッド（図示
しない）に固定するためのボルト（図示しない）を通す
ボルト孔である。

第２図のカムキャップ11においては，符号21が付されて
いる部分にカムシャフトのジャーナル部（図示しない）
が位置する。符号23が付されているものが先に述べた樹
脂コーティング層である。

第１図に戻って本実施例では，樹脂コーティングをした
カムキャップ11をシリンダヘッド12に取り付けて，その
状態でカムシャフト１が通る孔（第２図の符号21が付さ
れているもの）を共加工している。

第３図は，第２図のIII-III断面図である。

第３図から，カムキャップ11の摺動面22においてオイル
孔（図示しない）を前後に挟むカムキャップ11の両端に
は，凹部31が設けられており，樹脂コーティング層23の
樹脂は凹部31の中にも充填されていることが良く分か
る。

本実施例の作用を説明する。

オイルの温度が上昇すると樹脂は熱膨張して樹脂コーテ
ィング層23の厚さは厚くなろうとするが，本実施例にあ
っては，第１図から分かるようにカムキャップ11の摺動
面22においてオイル孔15を前後に挟むカムキャップ11の
両端に凹部31が設けられており，樹脂コーティング層23
の樹脂は凹部31の中にも充填されているので，斯かる部
分の厚みは厚く，従ってオイルの温度が上昇した場合に
は斯かる部分の熱膨張量は他の部分よりも大きい。従っ
て，温度が上昇すると第４図（第４図は，第１図のエン
ジンのカムシャフトの軸受構造の作用説明図である）に
示されるように，凹部31の樹脂32だけは符号33が付され
ているように盛り上がって来る。

この盛り上がり33はオイル孔15を前後に挟むカムキャッ
プ11の両端に出来て，その部分だけは特にジャーナル部
13とのクリアランスが小さくなる。言い換えれば，オイ
ル孔15の近傍にオイル溜まりが出来ることになる。

従って，油温が上昇してオイルの粘度が低下しても，オ
イル通路14とオイル孔15とからジャーナル部13に供給さ
れたオイルが，軸線方向に多量に流出することが抑制さ
れ，ジャーナル部13に油膜切れが発生しなくなる。

斯くて，本実施例によれば，油膜切れによる樹脂コーテ
ィング層23の摩耗を防止することが可能になる。

本実施例では，油温が上昇したときの盛り上がり部33の
高さ（カムシャフト１によって押圧力が掛かっていない
ときの厚さ）が５〜50μｍ程度になるように予め凹部31
の深さが決められている。

また，本実施例のカムキャップ11では凹部31があるため
に凹部31が樹脂コーティング層23のアンカーの役目をす
る。即ち，凹部31の存在する部分では，他の部分よりも
樹脂コーティング層23とカムキャップ11との接着面積が
増大するので，接着力が増大し，しかも，凹部31のは樹
脂コーティング層23に働くカムシャフト１方向の力の一
部を押圧力あるいは引張力として受けるので，コーティ
ング層23に作用する力が剪断力として働く割合が小さく
なり，コーティング層23への剪断力が緩和される。

このように，本実施例では，凹部31が接着力を強化する
と共に剪断力を緩和するため，樹脂コーティング層23が
剥離しにくくなるという利点もある。

なお，通常のエンジンではカムキャップ11に樹脂コーテ
ィング層23を形成するのではなく，カムシャフト１に鉛
等をメッキしているのが一般的であるが，本実施例にあ
っては，カムシャフト１を鉛等でメッキするのではな
く，カムキャップ11の摺動面22に樹脂コーティッグを施
すことによって，ステックスリップ現象の発生を防止し
ている。

カムシャフト１をメッキする必要がないので，オイル孔
15に栓をするという作業（メッキする場合には必要であ
る）も必要ないし，メッキ層によりカムプロフィールが
変化してしまうということもない。

また，本実施例では，樹脂コーティングをしたカムキャ
ップ11をシリンダヘッド12に取り付けて，その状態でカ
ムシャフト１が通る孔（第２図の符号21参照）を共加工
しているので，樹脂コーティング層23の厚さの管理が非
常に容易である，という大きな利点がある。

なお，アルミニウムのカムキャップ11に樹脂をコーティ
ングするのは，ライニング方法，インサート成形，粉体
塗装方法或いはスプレー塗装方法を用いれば，メッキを
するのに比べて格段に容易である。

更に，金属と樹脂との摩擦抵抗は，金属と金属との摩擦
抵抗に比べれば格段に小さいので，カムシャフト１の回
転抵抗が低減し，エンジンの出力が向上するという利点
もある。

更には，エンジンオイル中に混入している微小な異物が
樹脂コーティング層23のなかに埋没するので，カムシャ
フト１のジャーナル部13の異常摩耗も低減出来る，とい
う利点がある。

第５図は，本考案の第２の実施例に係るカムシャフトの
軸受構造の縦断面図である。

第５図において,11はカムキャップ全体を指している。
符号23が付されているものが先に述べた樹脂コーティン
グ層である。

第５図のものでも，カムキャップ11の摺動面22において
オイル孔15を前後に挟んで凹部31が設けられており，樹
脂コーティング層23の樹脂は凹部31の中にも充填されて
いる。但し，凹部31はカムキャップ11の両端ではなく，
両端から中程に若干入った所に設けられている。このた
め，第１図のものに比べて凹部31の接着面積がさらに増
加して接着力が増し，同時に，樹脂コーテイング層23に
働くカムシャフト１方向の力を押圧力あるいは引張力と
して受ける面も増加するので，コーティング層23への剪
断力もいっそう緩和され、コーティング層23がさらに剥
離しにくくなる。

この点が前記第１図のものとの唯一の違いであり，その
他の事柄は前記第１の実施例のものと全く同じであるの
で，符号だけを付して第５図のものについてこれ以上の
説明は省略する。

以上，本考案の特定の実施例について説明したが，本考
案はこの実施例に限定されるものではなく，実用新案登
録請求の範囲内において種々の実施態様が包含されるも
のである。

〔考案の効果〕

以上のように，本考案によれば，オイル粘度が低下して
流出し易い高温時には，オイル孔近傍に油溜まりが出来
るので，高温時の油膜切れによる樹脂コーティング層の
摩耗を防止することが可能になる。

また，凹部の存在により，樹脂コーティング層とカムキ
ャップとの接着力が強化され，しかも，コーティング層
への剪断力が緩和されるので，樹脂コーティング層が剥
離しにくくなるという効果も奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は，本考案の第１の実施例に係るエンジンのカム
シャフトの軸受構造の縦断面図， 第２図は，第１図のエンジンのカムシャフトの軸受構造
に用いられるカムキャップの斜視図， 第３図は，第２図のIII-III断面図， 第４図は，第１図のエンジンのカムシャフトの軸受構造
の作用説明図， 第５図は，本考案の第２の実施例に係るエンジンのカム
シャフトの軸受構造の縦断面図， 第６図は，従来のエンジンのカムシャフトの軸受構造
（但し，未公知）の縦断面図である。 １……カムシャフト ３……吸排気弁 11……カムキャップ 12……シリンダヘッド 13……ジャーナル部 14……オイル通路 15……オイル孔 22……カムキャップの摺動面 23……樹脂コーティング層 31……凹部 32……凹部の中の樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実願 昭58−9034号（実開 昭59− 116623号）の願書に添付した明細書及び図 面の内容を撮影したマイクロフィルム（Ｊ Ｐ，Ｕ) 実願 昭51−128410号（実開 昭53− 46448号）の願書に添付した明細書及び図 面の内容を撮影したマイクロフィルム（Ｊ Ｐ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸排気弁を駆動するカムシャフ
   トがジャーナル部においてカムキャップによりシリンダ
   ヘッドに回転可能に支持されており，前記カムシャフト
   の中にはオイル通路が設けられており，該オイル通路と
   連通し前記ジャーナル部の表面に開口するオイル孔が前
   記カムシャフトに穿設されており，前記カムキャップの
   摺動面には樹脂コーティング層が形成されているエンジ
   ンのカムシャフトの軸受構造において， 前記オイル孔の前後両側であって前記カムキャップの摺
   動面には周方向に延びる凹部が設けられており，該凹部
   によって前記樹脂コーティング層の厚さが該凹部の部分
   では厚く，その他の部分では薄くされていることを特徴
   とするエンジンのカムシャフトの軸受構造。