JP2000045741A - 内燃機関のシリンダヘッド - Google Patents

内燃機関のシリンダヘッド

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JP2000045741A
JP2000045741A JP11175736A JP17573699A JP2000045741A JP 2000045741 A JP2000045741 A JP 2000045741A JP 11175736 A JP11175736 A JP 11175736A JP 17573699 A JP17573699 A JP 17573699A JP 2000045741 A JP2000045741 A JP 2000045741A
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Roland Stromsky
シュトロームスキー ローラント
Albrecht Reustle
ロイストレ アルブレヒト
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Dr Ing HCF Porsche AG
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    • F01M9/10Lubrication of valve gear or auxiliaries
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/42Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4214Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads specially adapted for four or more valves per cylinder
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02F1/24Cylinder heads
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内室で自由に案内されるオイルが可能な限り
泡立たないようにし、短距離で吸い出し位置に達するこ
とができるような内燃機関のシリンダヘッドを提供し、
さらにシリンダヘッドの内室で無駄に存在するオイル量
を少量に保ち、かつ加速/減速および/またはカーブ走
行の場合でも内室に多量のオイル量が集まることを回避
する。 【解決手段】 カム軸9を収容しかつオイル案内する内
室が、横壁14,15と2つのカム軸の間に位置する縦
壁10,11とによって部分室21A〜21C,22A
〜22C,23A〜23Cに分割されており、これらの
部分室がそれぞれ集合管路33,41に接続されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、多気筒内燃機関の
シリンダヘッドであって、上側に位置している2つのカ
ム軸を有しており、さらにシリンダヘッドの長手方向に
延びている少なくとも1つの集合管路によってシリンダ
ヘッドの内室からオイル貯蔵タンクに潤滑油を戻すため
の装置を有しており、この集合管路がポンプの吸込み接
続部に接続されている形式のものにのものに関する。
【0002】
【従来の技術】このような形式のシリンダヘッドはドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第2737901号明細書に
基づき公知であり、このシリンダヘッドには上側に位置
している1つのカム軸が支承されている。カム軸を収容
している内室は、シリンダヘッドの長手方向で横壁によ
って個々の部分室に分割されている。これらの横壁は同
時にカム軸の軸受を形成している。これらの部分室はそ
れぞれ開口を介してシリンダヘッドケーシングの下側に
形成されている集合管路に接続されている。
【0003】さらにシリンダヘッドはドイツ連邦共和国
特許第4007939号明細書に基づき公知であり、こ
のシリンダヘッドには、この明細書において明確に示さ
れてはいないが、上側に位置している2つのカム軸が支
承されている。シリンダヘッドの外側には、別体の集合
管路が固定されており、この集合管路はシリンダヘッド
に配置されていて長手方向にわたって分配されている複
数の孔を介して内室に接続されている。これらの孔を介
して、種々異なった軸受位置から流れ出してシリンダヘ
ッドの内室に集まった潤滑油が集合管路に案内され、こ
の集合管路はポンプおよび戻し管路を介して内燃機関の
オイル貯蔵タンクに接続されている。シリンダヘッド
の、オイルを通す内室では、比較的多くのオイル量が案
内され、このオイル量はカム軸の軸受位置およびバケッ
ト型タペットもしくはロッカーアームから流れ出す。こ
の場合にはこのようなシリンダヘッドは、このオイルが
横の通路を介してオイル集合管路に流れ出る前に、ほと
んど妨げられることなく内室に分配されてしまうことが
あるという欠点を有している。内室におけるこのオイル
の滞留継続時間が長いために、激しいオイルの泡立ちが
生じることがある。この場合にはシリンダヘッドの内室
における多量の、無駄なオイル量および激しいオイルの
泡立ちは内燃機関のオイル循環に関しては不都合であ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、冒頭で述べた形式の内燃機関のシリンダヘッドを
改良して、内室において自由に案内されるオイルが可能
な限り泡立たないようにし、かつ短距離で吸い出し位置
に達することができるような内燃機関のシリンダヘッド
を提供することである。さらにシリンダヘッドの内室に
おいて無駄に存在するオイル量を少量に保ち、かつ加速
/減速および/またはカーブ走行の場合でも内室に多量
のオイル量が集まることを回避することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の構成では、カム軸を収容しかつオイル案内す
る内室が、横壁と2つのカム軸の間に位置する縦壁とに
よって部分室に分割されており、これらの部分室がそれ
ぞれ集合管路に接続されているようにした。
【0006】
【発明の効果】長手方向および横方向でシリンダヘッド
を分割することによって規定の部分室が複数形成され、
これらの部分室によってそれぞれこれらの部分室内を自
由に通るオイルの広がりが制限される。これらの部分室
からは軸受位置から流れ出すオイルが短距離で集合管路
に案内され、この場合にシリンダヘッドの内室における
オイルの滞留継続時間は明らかに減じられる。オイルの
通らない室の制限および集合管路への迅速なオイルの供
給によってオイルの泡立ちをわずかに保つことが保障さ
れる。
【0007】内室をこのように仕切るために、本発明の
特に有利な構成では、カム軸を収容するための軸受区分
が横壁として形成され、かつそれぞれ隣接している側壁
にまで一貫して延びている。カム軸軸受の機能と内室を
仕切るための横壁の機能とを1つにまとめることによっ
て、カムおよび行程伝達要素、たとえばバケット型タペ
ットまたはロッカーアームを収容するための十分な空間
が得られる。
【0008】シリンダヘッドの長手方向において設けら
れた内室の仕切りを2つの縦壁によって形成すると、中
間室は、特に有利な形式で、点火プラグまたは噴射装置
を収容するためのオイルの通らない室として利用され
る。このような仕切りによって、オイル案内に関する上
に述べた効果のみならず、さらにシリンダヘッドの極め
て剛性的な構造が可能となる。
【0009】集合管路が取り付け位置において下部部分
室の下側に配置されていると、可能な限り短距離でシリ
ンダヘッドから特に迅速にオイルを吸い出すことが可能
になる。この場合にさらに有利には、下部部分室への接
続部およびその上方に位置している上部部分室への接続
部が互いに上下に位置するように配置されている。
【0010】部分室が互いに向かい合って位置している
壁に配置された2つの孔を介して、集合管路に接続され
ていると、加速/減速および/またはカーブ走行の結果
オイルレベルが変動しても、オイルの迅速な吸い出しは
可能になる。これによって部分室の内部でオイルレベル
が激しく変動した場合でも、その都度集合管路への短い
迅速な接続が保障される。このようなシリンダヘッドが
たとえば長手方向で配置される場合には、これらの接続
部は有利な形式ではそれぞれ部分室の前方端部および後
方端部に配置され、このようになっていると特に加速お
よび減速の場合におけるオイル面の変動も問題にならな
い。
【0011】シリンダヘッドに、第1の集合管路とは別
個に形成された第2の集合管路を配置して、かつ両集合
管路のうちの一方の集合管路がシリンダヘッドの前方領
域または後方領域で内室に接続されており、これに対し
て他方の集合管路が前記前方領域または後方領域とは反
対側の後方領域もしくは前方領域でこの内室に接続され
ていることによって、激しい加速の場合にほぼ完全にシ
リンダヘッドの一方の端部領域に集まるオイルも吸い出
される。なぜならばその都度両方の集合管路の少なくと
も片方で、空気では無くオイルをオイルポンプによって
吸い出すことができるようなオイルレベルが生じる。シ
リンダヘッドをこのように形成することによって、内室
に集まるオイルを加速またはカーブ走行に基づくオイル
レベルの変動にも関わらず確実に吸い出すことが可能で
あり、このためにたとえば弁または逆止め弁または類似
の構成要素のような可動の構成部分は必要でなくなる。
【0012】両方の集合管路が吸込み位置とは反対の側
の端部で互いに接続されていると、有利な形式で特に確
実にオイルを吸い出すことが保証される。このようなシ
リンダヘッドにおいては、加速に基づいてシリンダヘッ
ドに存在するオイルがほぼこの接続位置の領域に集まっ
た場合に、第1の集合管路に存在するオイルも両方の集
合管路の接続部を介して吸い出すことができる。
【0013】これらの集合管路はシリンダヘッドの、鋳
造された構成部材において、一緒に鋳造されると、特に
有利かつ廉価な形式で製造することができる。なぜなら
ば外部の管路やねじ接続部およびそれに伴うシール問題
または製造の際に相応して手間のかかる長い孔は必要と
されないからである。
【0014】さらに有利には、両方の集合管路がシリン
ダヘッドの異なった構成部分に形成されており、この場
合には両方の集合管路の特に簡単な接続を共通のフラン
ジ面を介して行うことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面に
つき詳しく説明する。
【0016】図1〜4に図示されているシリンダヘッド
は、この実施例に制限されることなく、車両の長手方向
に組み込まれた水平対向6気筒エンジンの両方のシリン
ダヘッドの片方として図示されている。このシリンダヘ
ッドは3つのケーシング構成部材、すなわちシリンダヘ
ッドベースケーシング1とカム軸ケーシング2とシリン
ダヘッドカバー3とから構成されている。シリンダヘッ
ドベースケーシング1は下部フランジ面4を有してお
り、この下部フランジ面4は図示されていないシリンダ
ブロックへの結合、もしくはクランク室の結合に役立
つ。シリンダヘッドベースケーシング1の上部フランジ
面5はシリンダヘッドが組み立てられた場合に、カム軸
ケーシング2の下部フランジ面6に当接している。この
カム軸ケーシング2の上部フランジ面7は、シリンダヘ
ッドカバー3のフランジ面8に当接している。カム軸ケ
ーシング2はガス交換弁を作動させるための図示されて
いないバケット型タッペトを収容するために役立ち、ま
た同時に両方のカム軸9を収容するための下部軸受カバ
ーを有している。カム軸ケーシング2とシリンダヘッド
カバー3とは内室を取り囲んでおり、この内室ではカム
軸が回転しており、また内燃機関の運転中にカム軸とバ
ケット型タッペトとの軸受位置から流れ出る潤滑油が集
められる。この内室は2つの縦壁10,11によって区
分されており、これらの縦壁10,11は外壁12,1
3と共に、3つの縦区分を形成している。これら3つの
縦区分は2つの横壁14及び15によって区分されてお
り、これらの横壁14,15はそれぞれ外壁12,13
および上部フランジ面7まで達している。両方の横壁1
4,15にはそれぞれ軸受孔16の下半分が形成されて
いる。4つの別の軸受区分17が外壁18,19におい
て形成されている。軸受区分17および横壁14,15
における軸受孔16の下半分には、カム軸を支承するた
めに上部軸受シェル20がそれぞれねじ固定されてい
る。
【0017】縦壁10,11と横壁14,15とによっ
て外壁12,13,18,19との関連において、3つ
の上部部分室21A〜21Cと3つの中央部分室22A
〜22Cと3つの下部部分室23A〜23Cとが仕切ら
れている。上部部分室21A〜21Cには、各シリンダ
のそれぞれ吸気側のバケット型タペットと、このバケッ
ト型タペットに配属された吸気カム軸区分とが配置され
ており、また下部部分室23A〜23Cには、相応に各
シリンダの排気側のバケット型タペットと、このバケッ
ト型タペットに配属された排気カム軸部分とが配置され
ている。中央部分室22A〜22Cには、燃焼室に開口
している孔24が配置されており、これらの孔24は図
示されていない点火プラグまたは噴射装置を収容するた
めに役立つ。
【0018】シリンダヘッドカバー3はその外壁25〜
28で、カム軸ケーシング2のフランジ面7に載置され
ている。シリンダヘッドカバー3はさらに2つの引き下
げされた縦ウェブ29,30を有しており、これらの縦
ウェブ29,30は密に縦壁10,11に載置されてい
る。シリンダヘッドカバー3は、カム軸9、カム周辺お
よびカム軸の軸受領域をわずかな間隔において取り囲む
ように形成されている。そのために横壁14,15の領
域では、シリンダヘッドカバー3における突出部31が
それぞれ形成されている。シリンダヘッドカバー3の、
この適応した輪郭によって、カム軸軸受とシリンダヘッ
ドカバー3との間の中間室32は可能な限り小さくなる
ということが保障される。さらに突出部31によって、
中間室32がシリンダヘッドの長手方向において曲がっ
て延びていることが保障され、このためにオイル貫流は
困難であるかもしくはほとんど妨げられる。
【0019】カム軸ケーシング2には、取り付け位置に
おいて下側の外壁13の領域にオイル集合通路33が組
み込まれており、このオイル集合通路33は部分室23
A〜23Cに接続されている。そのために横壁14,1
5の領域にはそれぞれ開口34,35が外壁13に形成
されている。この開口34,35の開口横断面もしくは
その位置およびシリンダヘッド長手方向における長さ
は、この開口34,35が隣接する部分室23A,23
Bもしくは23B,23Cと協慟するように、寸法設定
されている。部分室23Aは付加的に外壁18の領域に
配置された開口36を介して集合管路33に接続されて
いる。別の開口37は集合管路33を外壁19の領域で
部分室23Cに接続している。これによって3つの部分
室23A〜23Cはそれぞれ、各1つの前方流出部およ
び後方流出部を介して集合管路33に接続されている。
【0020】仕切り壁14,15の領域には、各1つの
内部に鋳造された通路38が形成されており、この通路
38は中央部分室22A〜22Cを迂回しており、かつ
上部部分室21A〜21Cと下部部分室23A〜23C
とを互いに接続している。これらの通路38はその横断
面形状もしくはその位置およびシリンダヘッド長手方向
における長さにおいて、横壁14の領域に配置された通
路38が上部部分室21A,21Bを下部部分室23
A,23Bに接続するように形成されている。横壁15
の領域に配置された通路38は、相応に上部部分室21
B,21Cを下部部分室23B,23Cに接続してい
る。外壁18の領域には通路39が上部部分室21Aを
下部部分室23Aに接続している。外壁19の領域にお
ける別の通路40は上部部分室21Cを下部部分室23
Cに接続している。これによって部分室21A〜21C
は各1つの前方通路および後方通路を介して下部部分室
23A〜23Cに接続されており、またこの下部部分室
23A〜23Cを介して集合管路33に接続されてい
る。
【0021】シリンダヘッドカバー3の、取り付け位置
において下側の縦壁には、別の集合管路41が組み込ま
れている。この集合管路41は吸込み接続部42を有し
ており、この吸込み接続部42は外壁26の領域に配置
されている。この外壁26の領域には、ここで示されて
いる実施例において、チェーンボックス43が形成され
ており、このチェーンボックス43は図示されていない
制御伝動装置を収容もしくはカバーするために役立つ。
外壁26とは反対側に位置する端壁28の領域には、孔
45が配置されており、この孔45はフランジ面8から
延びており、かつ集合管路41の内部に開口している。
この孔45は該孔に整合する孔46に接続されており、
この孔46はカム軸ケーシング2の上部フランジ面7か
ら延びて、集合管路33に開口している。この集合管路
33にも同様に吸込み接続部47が設けられており、こ
の吸込み接続部47はチェーンボックス43の領域に配
置されている。
【0022】両方の吸込み接続部42,47はそれぞ
れ、図示されていないそれ自体公知のオイルポンプの吸
込み側に接続されており、このオイルポンプは吸い出さ
れたオイルを、同様に図示されていない内燃機関のオイ
ル貯蔵タンクに送出する。オイルの吸い出しはこの場合
には、たとえば2つの別個のオイルポンプを介して行う
ことができるが、またオイルの吸い出しは2つの別個の
吸込み接続部42,47を備えた1つのポンプで行うこ
ともできる。
【0023】内燃機関の運転中には、カム軸9の軸受位
置もしくはバケット型タペットで流れ出すオイルが部分
室21A〜21C,23A〜23Cに集まる。上部部分
室21A〜21Cに集まるオイルは、重力の作用によっ
て横通路38〜40を介して下部部分室23A〜23C
に達する。また部分室23A〜23Cは開口34〜37
を介して集合管路33に接続されており、この集合管路
33は同様に重力の作用によって、部分室に集まるオイ
ルによって満たされる。孔45,46を介して、この場
合類似の形式で集合管路41が満たされる。
【0024】内燃機関の運転中には激しい加速・減速動
作に基づいて、集合管路に案内されたオイルの大部分が
端壁18の領域に集まると、集合管路33を介してオイ
ルはまったく吸い出されないかもしくはわずかしか吸い
出されない。なぜならば相応のオイルレベルに基づいて
チェーンボックス43に面した横通路35,37の領域
においては、空気が内室から吸い出されることがあり、
かつこれとは反対側に位置する領域に存在するオイルを
吸い出すことは不可能であるためである。しかしながら
このオイルは集合管路41を介して吸い出される。なぜ
ならばこの集合管路41は単に端壁18、28の領域だ
けで内室もしくは他方の集合管路33に接続されてお
り、このため集合管路41の吸込み開口は常にオイル面
の下側に位置しているからである。
【0025】逆方向への加速・減速動作において、集合
管路33,41に存在するオイルがほぼチェーンボック
ス43の領域に集まると、場合によっては開口36と孔
45,46と相応の集合管路41とによって空気が吸い
出される。チェーンボックス43の領域に配置された横
通路37を介して、オイルが集合管路33に吸い出され
るので、シリンダヘッドからオイルを排出することがで
きる。
【0026】集合管路をこのように配置することおよび
内室もしくは部分室への接続部をずらして配置すること
によって次のことが保証される。すなわちこの場合、シ
リンダヘッドの内室で激しく変動するオイルレベルにお
いても、両方の集合管路のうちの少なくとも片方が常に
相応の横接続部で、それぞれの横接続部が常にオイル面
の下側に存在するように内室に接続されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】シリンダヘッドカバーに面したカム軸ケーシン
グのフランジ面における平面図である。
【図2】シリンダヘッドカバーのフランジ面における平
面図である。
【図3】図1のIII−III線に沿ったシリンダヘッ
ドの横断面図である。
【図4】図1のIV−IV線に沿ったカム軸ケーシング
の縦断面図である。
【符号の説明】
1 シリンダヘッドベースケーシング、 2 カム軸ケ
ーシング、 3 シリンダヘッドカバー、 4,5,
6,7,8 フランジ面、 9 カム軸、 10,11
縦壁、 12,13 外壁、 14,15 横壁、
16 軸受孔、17 軸受区分、 18,19 外壁、
20 軸受シェル、 21,22,23 部分室、
24 孔、 25,26,27,28 外壁、 29,
30 縦ウェブ、 31 突出部、 32 中間室、
33 オイル集合通路、 34,35,36,37 開
口、 38,39,40 通路、 41 集合通路、
42 吸込み接続部、 43 チェーンボックス、 4
5,46 孔、 47 吸込み接続部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02F 1/24 F02F 1/24 G (72)発明者 ローラント シュトロームスキー ドイツ連邦共和国 フライベルク ミュー ルシュトラーセ 17 ベー (72)発明者 アルブレヒト ロイストレ ドイツ連邦共和国 ヴァールハイム レル ヒェンヴェーク 21

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多気筒内燃機関のシリンダヘッド(1,
    2,3)であって、上側に位置している2つのカム軸
    (9)を有しており、さらにシリンダヘッドの長手方向
    に延びている少なくとも1つの集合管路(33,41)
    によって、シリンダヘッドの内室からオイル貯蔵タンク
    に潤滑油を戻すための装置を有しており、この集合管路
    がポンプの吸込み接続部(42,47)に接続されてい
    る形式のものにおいて、 カム軸(9)を収容しかつオイル案内する内室が、横壁
    (14,15)と2つのカム軸の間に位置する縦壁(1
    0,11)とによって部分室(21A〜21C,22A
    〜22C,23A〜23C)に分割されており、これら
    の部分室がそれぞれ集合管路(33,41)に接続され
    ていることを特徴とする、内燃機関のシリンダヘッド。
  2. 【請求項2】 横壁(14,15)がカム軸軸受の下側
    の軸受シェルを形成している、請求項1記載の内燃機関
    のシリンダヘッド。
  3. 【請求項3】 互いに間隔を置いて位置する2つの縦壁
    (10,11)がシリンダヘッドに形成されており、こ
    れらの縦壁によって点火プラグまたは噴射装置を収容す
    るためのオイルの通らない室(22A〜22C)が隔て
    られている、請求項1または2記載の内燃機関のシリン
    ダヘッド。
  4. 【請求項4】 集合管路(33,41)が取り付け位置
    において下側の部分室(23A〜23C)の下に配置さ
    れており、かつ下部部分室への集合管路の接続部(34
    〜37)と上部部分室への接続部(38〜40)とが空
    間的に互いに上下に位置している、請求項1から3まで
    のいずれか1項記載の内燃機関のシリンダヘッド。
  5. 【請求項5】 部分室(23A〜23C)が互いに向か
    い合って位置している壁に配置された2つの孔(34〜
    37)を介して、集合管路(33)に接続されている、
    請求項1から4までのいずれか1項記載の内燃機関のシ
    リンダヘッド。
  6. 【請求項6】 カム軸軸受の領域には、横接続部(38
    〜40)が両方の隣接する部分室(21A〜21C,2
    3A〜23C)の間に形成されている、請求項1から5
    までのいずれか1項記載の内燃機関のシリンダヘッド。
  7. 【請求項7】 シリンダヘッド(1,2,3)には、そ
    れぞれシリンダヘッドの長手方向に延びている2つの別
    個の集合管路(33,41)が配置されており、両集合
    管路はそれぞれ内室に接続されており、また両集合管路
    のうちの第1の集合管路(33)がシリンダヘッドの前
    方領域または後方領域で内室に接続されており、かつ第
    2の集合管路(41)がシリンダヘッドの、向かい合っ
    て位置している後方領域または前方領域でのみ内室に接
    続されている、請求項1から6までのいずれか1項記載
    の内燃機関のシリンダヘッド。
  8. 【請求項8】 第1の集合管路(33)が少なくともシ
    リンダヘッドの前方領域または後方領域および中央領域
    で内室に接続されている、請求項1から7までのいずれ
    か1項記載の内燃機関のシリンダヘッド。
  9. 【請求項9】 シリンダヘッド(1,2,3)が複数の
    構成部分から構成されており、かつ両方の集合管路(3
    3,41)が異なった構成部分(2,3)に形成されて
    いる、請求項1から8までのいずれか1項記載の内燃機
    関のシリンダヘッド。
  10. 【請求項10】 1つの集合管路(41)がシリンダヘ
    ッドカバー(3)に形成されている、請求項1から9ま
    でのいずれか1項記載の内燃機関のシリンダヘッド。
  11. 【請求項11】 1つの集合管路(33)がカム軸ケー
    シング(2)に形成されている、請求項1から10まで
    のいずれか1項記載の内燃機関のシリンダヘッド。
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