JP2000507325A - 内燃機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関はロッカー組立体の四角に仕切られた支点（５６）を整合させる鋳造の整合リブ（２６、２８）を備えている。ロッカーアーム（４２）はまた支点（５６）の平坦な側部と係合する略平坦な２つの面も有していてロッカーアーム（４２）の側方への動きを最小限にする。支点（５６）は鋳造製の整合リブ（２６、２８）の間に受入れられる。これらのリブは主軸線から偏倚されていて、組立中に治具を使用することなく支点の適正な整合を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関 発明の背景 本発明は内燃機関に関する。特定すれば、本発明は内燃機関のシリンダーヘッド とロッカーアームの組立体に関する。 内燃機関は通常吸気バルブと排気バルブとを作動させる支点ロッカー組立体を 有する。ロッカー組立体と係合するプッシュロッドは、通常、プッシュロッドの ガイドプレートにより、整合した状態で保持されている。典型的なロッカーアー ム組立体では、支点のベアリング面と係合するロッカーアームのベアリング面の 形状が半球形であるためロッカーアームが側方に回る可能性があり、従って、ガ イドプレートが必要である。プッシュロッドのガイドプレートは、かかる側方へ の回転を防ぐけれども加工費が増大する傾向にある。 少なくとも２つの略平行な側部を有する四角に仕切られた支点ブロックを備え ることにより支点の回転を防ぐことは知られている。これらの側部はリテーナで 保持することができ、このリテーナはシリンダーヘッドに締結されている。別の 従来のエンジンでは、支点ブロックは、シリンダーヘッドに一体に形成された一 対の隔置されたアライメントリブで保持されている。これらのアライメントリブ は、シリンダーヘッドが鋳造された後シリンダーヘッドを機械加工することによ り形成される。スロット又は溝が機械加工によりシリンダーヘッドの台座部分に 形成されていて、リブは溝の両側に間隔をおいて配置されている。勿論、この工 程は、リブを形成するのに機械加工を必要とするため、比較的高価なものとなる 。 支点ロッカー組立体において、プッシュロッドの端部とロッカーアームの間に 小さな隙間又は遊びがある。遊びが過大であると、エンジンがカタカタと音をた てがちになり、プッシュロッド又はロッカーアームが早期に摩耗する可能性があ る。それ故、遊びの量を調整して遊びが許容できる限度内に留めることが望まし い。 典型的な従来のエンジンでは自己−調整型の油圧遊びアジャスタを使用してい る。しかしながら、これら油圧遊びアジャスタは製造し組立てるのに比較的高価 なものである。 従って、構成要素の点数及び機械加工の組立工数を低減して、内燃機関の原価 を低減することが望ましい。 発明の要約 より少ない点数の構成要素及び、より少ない加工工数で製造され、エンジンの 全体コストを低減する内燃機関が提供される。 本発明によるエンジンは、中にボアと、シリンダの一端に隣接して配設された 鋳造のシリンダーヘッドと、機械加工せずに鋳造シリンダーヘッドと一体に成形 された第１及び第２の隔置された鋳造のリブと、エンジンの吸気バルブ及び排気 バルブの双方を作動させるバルブ作動装置とを有するシリンダーを備えている。 好ましい実施の形態では、バルブ作動装置は回転可能なカムシャフトを備え、こ のカムシャフトはその上に少なくとも一つのカムと、カムに応答して動作するプ ッシュロッドと、プッシュロッドの動きに応答して枢動されるロッカーアームと を有する。ロッカーアームは凹部を備え、この凹部はベアリング面とベアリング 面の両側にある一対の対向する略平坦な面とにより成形される。 バルブ作動装置もまたロッカーアームの孔に部分的に配設された支点を備えて おり、この支点は一対の平坦なロッカー面の間に受け入れられた一対の略平坦な 面を有している。支点の孔及びシリンダーヘッドの孔に受け入れられるスタッド のような、支点を実質的に固定するための手段もまた設けられている。一つの実 施の形態では、スタッドはシリンダーヘッドカバーに締結されてもよい。 本発明はロッカーアームを相互連結する機械的遊びアジャスターを備えている 。遊びアジャスターはロッカーアームに設けられた孔と、プッシュロッドと係合 する孔に配設された調整ねじと、調整ねじの位置を変更する手段とを備えている ことが望ましい。 本発明によるエンジンは独特な鋳造のシリンダヘッドを備えており、シリンダ ーヘッドは典型的な従来のシリンダーヘッドと比較して製造及び加工に対してそ れほど高価ではない。本発明による鋳造のシリンダーヘッドは、本体部材と、吸 気バルブ又は排気バルブのいずれかからバルブステムを受ける本体部材の第１の 孔と、本体部材に一体に形成されかつロッカー支点を支持する鋳造の台座と、支 点を固定するようにロッカースタッドを受ける台座の第２の孔と、機械加工せず に台座に一体に形成され第２の隔置された鋳造リブとを備え、支点はリブの間に 配設されている。好ましい実施の形態では、鋳造シリンダーヘッドは第２のバル ブステムを受ける第３の孔と、本体部材に一体に形成され第２のロッカー支点を 支持する第２の鋳造の台座と、第２の支点を固定するように使用される第２の台 座の第４の孔と、機械加工せずに第２の台座に一体に形成された第３及び第４の 隔置された鋳造リブとを備え、第２の支点は第３のリブと第４のリブの間に配置 されている。 更に、好ましい実施の形態では、第１のリブが第１の孔及び第２の孔と交差す る第１のラインに平行なラインに対して０．５゜ないし５゜の間の角度をなすよ うに、リブは位置決めされている。第２のリブは第１のリブに略平行である。 別の実施の形態では、第１のリブは第１及び第２の孔と交差する第１のライン に垂直なラインに対して０．５°ないし５°の間の角度をなす。いずれにしても 、リブはそれぞれのロッカーアームの長手方向軸線に対して略平行か若しくは略 垂直であるが、異なった対のリブは相互に平行ではない。 リブのこれらの方向付けは、ロッカースタッドにトルクが付与された後、組立 中に適所に支点を保持する治具を必要とすることなく、ロッカー支点ブロックを リブの間に適性に位置決めすることを可能にする。 本発明は支点を適所に保持するために使用されていた付加的な構成要素を不要 とし、かつ整合リブを形成するために従来は必要とされた機械加工工程を不要と する。本発明はまた、プッシュロッドのガイドプレートを不要とする。 本発明の上記若しくは他の特徴及び利点は、好ましい実施形態の以下の詳細説 明及び図面の記載から当業者には明らかとなるであろう。 図面の簡単な説明 図１は本発明のエンジンの側部断面図である。 図２は図１の２−２線に沿って切断した支点ブロック・ロッカーアーム組立体 の側部断面図である。 図３は機械的遊びアジャスターを表したシリンダーヘッドの側部断面図である 。 図４は支点ブロック・ロッカーアーム組立体の分解組立図である。 図５は機械的遊びアジャスター組立体の分解組立図である。 図６はシリンダーヘッドの部分の平面図であって、ロッカーアームの長手方向 軸線に対して略垂直でかつリブに対して略平行な支点ブロックの側面を表した図 である。 図７は支点ブロックが組立中に時計方向にトルクが付与されたあとの図６のシ リンダーヘッド組立体を表した図である。 図８はシリンダーヘッド組立体の部分の平面図であって、支点ブロックに時計 方向にトルクが付与された後の整合リブの第２の方向付けを表した図である。 図９は第１の実施形態によるシリンダーヘッドの平面図である。 図１０は第２の実施形態によるシリンダーヘッドの平面図である。 発明の詳細な説明 図１は本発明を組み入れたエンジンの側部断面図である。図１において、エン ジン１０はシリンダー１２と、燃焼室１４と、本体部材１８を有するシリンダー ヘッド１６と、シリンダーヘッドカバー２０と、バルブ作動機構２２とを備えて いる。 シリンダーヘッドは鋳造であり、かつ同様の鋳造の台座２４と、鋳造の整合リ ブ２６及び２８とを備えている。以下でより詳細に記載するように、シリンダー ヘッドはまた、第２の対の鋳造で一体に形成された整合リブを有する第２の台座 も備えている。シリンダーヘッドはアルミニウム合金で鋳造物であることが望ま しいが、他の材料であってもよい。台座及び整合リブは図２ないし図３及び図６ ないし図１０に関連してより詳細に説明する。 バルブ作動機構２２はカムシャフトを備えており、このカムシャフトはそれに 取付られた少なくとも一つのカムローブ３２を有する。カムローブ３２はプッシ ュロッド３６のタペット３４と係合する。プッシュロッド３６の反対側端部３８ はロッカーアーム４２と相互に連結されたバルブ遊びアジャスター４０と係合す る。 ロッカーアーム４２の反対側端部は吸気バルブ又は排気バルブのバルブステム ４４と係合する。バルブがバルブ作動組立体で作動された後、復帰ばね４６がバ ルブステム４４を適当な位置に復帰させる。リテーナ４８がばねを適当な位置に 保持する。バルブステム４４はシリンダーヘッドの孔４９に受領され、かつバル ブガイドインサート５０で案内される。バルブはバルブヘッド５２を有し、この バルブヘッド５２はバルブが開いたときバルブシートインサート５４から離れる 。 バルブ作動組立体はまた、略等辺等角のプリズムのような形状であるブロック 部分５８を有する支点５６を備えている。ブロック部分５８の２つの対向した略 平坦な面がリブ２６と２８の間に配設されており、かつそれは相互に略整合して いる。支点５６はまた略円筒状のベアリング面６０を備えている。このベアリン グ面６０はロッカーアーム４２の対応するベアリング面６２と係合する。 支点５６は一体に成形された六角ナット６６を有するロッカースタッド６４で 固定されている。スタッド６４の第１の端部６８はシリンダーヘッドの孔７０に 受け入れられる。スタッドの反対側端部７２もまたねじが形成されていて１つ又 は２つの締結具でヘッドカバー２０に取り付けられている。 バルブ作動機構の作動は以下の通りである。クランクシャフト３０が回転する と、カムローブ３２がタペット面３４と係合し、プッシュロッド３６がロッカー アーム４２を支点５６の回りに枢動させる。その結果、ロッカーアーム４２がバ ルブステム４４に下向きの力を付与し、それにより、バルブヘッド５２をバルブ シート５４から離す。カムシャフト３０が更に回転した後、復帰ばね４６がバル ブステム４４及びバルブヘッド５２をそれらのもとの位置に復帰させる。 その他のエンジンバルブは上述のバルブ作動組立体と略同じバルブ作動組立体 により作動する。 ロッカーアームと支点の組立体は図２と図４を参照すると最もよく理解される 。図２及び図４において、ロッカーアーム４２は支点５６の側部８０及び８２と それぞれ係合する２つの両対向する側部７６、７８を有する。支点の側部８０及 び８２はそれぞれタブ８４と８６を有しており、それらはプレス成型されたロッ カーアームと支点ブロックの間の遊びを低減する。 図２に最もよく示すように、ロッカーアーム４２は支点５６のブロック部分５ ８を受け入れる孔８８を有する。支点５６はまた支点の孔９０を備え、これはロ ッカースタッド６４のねじ部６８を受ける。図２に示すように、支点５６の側部 ８０及び８２はロッカーアーム４２の側部７６及び７８とそれぞれ係合する。こ の構成は支点のブロックー整合リブと結合して側方への動き又はロッカーアーム ４２の旋回を最小にし、それにより、分離したプッシュロッドのガイドプレート の必要性をなくす。 図２及び図４、同様に図１及び図３を参照すると、ロッカースタッド６４はヘ ッドカバー２０に締結されている。この構成はエンジンの振動によるスタッドの 緩みを長期間にわたり減ずることとなる。 本発明はまた、機械的遊びアジャスタを備えており、これは従来技術で典型的 に使用されていた油圧式遊びアジャスタに比較して複雑さがなくかつ費用もかか らない。 本発明による機械的遊びアジャスタは図１、３及び５を参照するとよく理解さ れる。図１、３及び５において、遊びアジャスタ４０はプッシュロッドの端部３ ８を受ける凹部９４を有する外ねじが形成された調節ねじ９２を備えている。調 節ねじ９２はロッカーアーム４２のねじ付孔９６に受け入れられる。調節ねじ９ ２はまた六角形のインサート９８を備え、このインサート９８は調節ねじを回転 しかつ位置決めするために使用される工具を受ける。調節ねじの位置決めはロッ キングジャムナット１００で固定される。調節ねじ９２は、所定の量の遊びが達 成されるまで回転され、ジャムナットで適所に固定される。 本発明はまた、鋳物のシリンダーヘッドの台座と一体に形成された鋳物状のリ ブを備え、このリブは、ロッカーアーム４２に対して及びプッシュロッドとバル ブステムとに対して、支点５６を、より特定すれば支点ブロック部分５８を整合 させるために使用される。整合リブが鋳物であるから、支点のブロック部分５８ とリブの間の公差は機械加工又は別の部品で形成されたリブを有する従来のシリ ンダーヘッドの公差ほどに厳格ではない。スタッド６４には組立工程中にトルク が与えられているが、大きめの公差により、支点のブロック部分５８は時計方向 に回転しようとする。かかる回転を阻止する一つの方法は治具を使用して支点ブ ロックをその適当な位置に保持することが考えられる。しかしながら、以下で説 明するリブの方向付けにより治具の必要性は回避される。 図６は、ブロックの側部８２及び８４がリブ２６及び２８にそれぞれ略平行で かつロッカーアーム４２の長手方向軸線１０２に略垂直な状態における、支点ブ ロック５８を表している。軸線１０２は孔７０と孔４９の間の線に略平行である （図１）。 図７は、スタッド６４が時計方向にトルクが与えられた後の支点ブロック５８ の位置を表している。図７において、線１０４はリブ２６及び２８の上面２６ａ 及び２８ａの中間点をそれぞれ結ぶ。図７に示すように、支点の側部８２及び８ ４はもはや線１０４に垂直ではなくリブ２６及び２８に平行ではないが、リブ２ ６及び２８と実際に接触するか又は極めて近付く。線１０４は長手方向軸線１０ ２と同一線ではない。 図８に示すように、同様な状態は、整合リブ２６ａ及び２８ａが図７に示すリ ブ２６及び２８のそれぞれの位置から９０度向いた時に生じる。支点のブロック ５８は、ロッカースタッドが時計方向にトルクが与えられた後リブ２６ａ及び２ ８ａと接触するか又は極めて近付く。 支点のブロックが、鋳物状のリブと支点ブロックの間の比較的大きな公差にも 拘わらず適当な位置に位置決めされることを保証するため、これらリブは本発明 では独特な方向に向けて位置決めされる。この方向付けは図９及び図１０に関連 して説明する。 図９は本発明の第１の実施形態によるシリンダーヘッドとロッカー組立体を示 す。図９において、線１１２は第１のバルブステムを受けるシリンダーヘッドの 孔１０６及び台座のシリンダーヘッド孔と交差する。後者の孔はロッカースタッ ド１１３を受ける。第１のロッカーアーム１１０は長手方向軸線を有しており、 この長手方向軸線は、スタッド１１３にトルクが付与された後は線１１２に略平 行である。第２のロッカーアーム１１４は長手方向軸線を有しており、この長手 方向軸線は、第２のロッカースタッド１１５にトルクが付与された後は線１１６ に略平行である。線１１６はスタッド１１５を受けるシリンダーヘッド孔と第２ のバルブステムを受けるシリンダーヘッド孔１０８とを結ぶ。ロッカーアーム１ １０及び１１４は相互に平行ではなく、かつそれぞれの長手方向軸線は相互に平 行ではないことに留意するべきである。この形態が採用された理由は、付加的な 空間がそれぞれのロッカーアーム用カムローブの間に必要だからであり、従って 、プッシュロッドのそれぞれのバルブタペットは、それぞれのカムローブと係合 し たとき相互に干渉することはない。 図９において、シリンダーヘッド１６は２つの鋳物製の整合リブ１１８及び１ ２０を有しており、第１の支点１２２はそれらの間に配設されている。シリンダ ーヘッド１６はまた、２つの鋳物製の整合リブ１２４及び１２６を有しており、 支点１２８はそれらの間に配設されている。リブ１２０は線１３０に対して約０ ．５ないし５度の角度で形成されていることが望ましい。線１３０は線１１２に 垂直である。好ましい実施形態では、リブ１２０と線１３０の間の角度は１．５ ないし２．５度の角度の間にあり、特定すれば２度が望ましい。リブ１１８はリ ブ１２０に略平行である。 同様に、リブ１２６は線１３１に対して約０．５ないし５度の角度をなし、１ ．５ないし２．５度の角度の間の範囲にあることが望ましく、２度が最適である 。線１３１は線１１６に垂直である。リブ１２４はリブ１２６に略平行である。 図１０に示された第２の実施形態では、リブ１１８ａは線１３２に対して約０ ．５ないし５度の角度をなす。線１３２は線１１２に平行である。リブ１２０ａ はリブ１１８ａに略平行である。リブ１１８ａは線１３２に対して約２度の角度 を形成することが望ましく、その交差はプラス／マイナス０．５度である。同様 に、リブ１２４ａは線１３４に対して約０．５ないし５度の角度をなす。線１３ ４は線１１６に平行である。最適な角度は約２度であり、その交差はプラス／マ イナス０．５度である。リブ１２６ａはリブ１２４ａに対して略平行である。 本発明で記載したこれらのリブは略直線状であり略平坦な面を有する。支点の ブロック部分５８の対応する面もまた、略平坦であると考えられる。しかしなが ら、その他の形状であっても本発明の範囲及び精神から離れることなく使用でき ることは当業者には明白である。リブの形状には関係なく、上述のようなリブと 線の間の角度はリブの長手方向軸線（若しくは主軸線）と基準線の間で与えられ る。 本発明の幾つかの実施形態を示して説明したが、それにかわる実施形態も当業 者には明白であり、かつ本発明の範囲に含まれるものである。従って、発明は請 求の範囲の記載によってのみ限定されるべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 内燃機関用の鋳造製のシリンダーヘッドであって、 本体部材と、 バルブステムを受ける前記本体部材の第１の孔と、 前記本体部材と一体に形成され、ロッカー支点を支持する鋳造製の台座と、 前記台座に設けられていて、前記支点を固定するために使用される第２の孔と 、 機械加工をせずに前記台座と一体に形成された第１及び第２の隔置された鋳造 製のリブと、を備え、前記支点は前記リブの間に配設されていることを特徴とす るシリンダーヘッド。 ２． 請求項１に記載のシリンダーヘッドであって、前記第１及び第２の孔は第 １の線と交差し、前記第１のリブは前記第１の線と平行な第２の線に対して０. ５度と５度の間の角度を形成することを特徴とするシリンダーヘッド。 ３． 請求項２に記載のシリンダーヘッドであって、前記第２のリブが前記第１ のリブに略平行であることを特徴とするシリンダーヘッド。 ４． 請求項１に記載のシリンダーヘッドであって、前記第１及び第２の孔が第 １の線と交差し、前記第１のリブが前記第１の線と垂直な第２の線に対して０. ５度と５度の間の角度を形成することを特徴とするシリンダーヘッド。 ５． 請求項４に記載のシリンダーヘッドであって、前記第２のリブが前記第１ のリブに略平行であることを特徴とするシリンダーヘッド。 ６． 請求項１に記載のシリンダーヘッドであって、 前記本体部材に設けられていて第２のバルブステムを受ける第３の孔と、 前記本体部材と一体であって第２のロッカ一支点を支持する第２の鋳造製の台 座と、 前記第２の台座に設けられていて前記第２の支点を固定するために使用される 第４の孔と、 機械加工をせずに前記第２の台座と一体に形成された第３及び第４の隔置され た鋳造製のリブと、を備え、前記第２の支点は前記第３及び第４のリブの間に配 設されていることを特徴とするシリンダーヘッド。 ７． 請求項６に記載のシリンダーヘッドであって、前記第３及び第４の孔が第 １の線と交差し、かつ前記第１及び第３のリブがそれぞれ前記第１の線に平行な 第２の線に対して０．５度と５度の間の角度を形成することを特徴とするシリン ダーヘッド。 ８． 請求項７に記載のシリンダーヘッドであって、前記第１及び第３のリブが 相互に平行ではないことを特徴とするシリンダーヘッド。 ９． 請求項８に記載のシリンダーヘッドであって、前記第２のリブが前記第１ のリブと略平行であり、前記第４のリブが前記第３のリブと略平行であることを 特徴とするシリンダーヘッド。 １０． 請求項６に記載のシリンダーヘッドであって、前記第３及び第４の孔が 第１の線と交差し、前記第１及び第３のリブの各々が、前記第１の線に垂直な第 ２の線に対して０．５度ないし５度の角度を形成することを特徴とするシリンダ ーヘッド。 １１． 請求項１０に記載のシリンダーヘッドであって、前記第１及び第３のリ ブが相互に平行ではないことを特徴とするシリンダーヘッド。 １２． 請求項１０に記載のシリンダーヘッドであって、前記第２のリブが前記 第１のリブに略平行であることを特徴とするシリンダーヘッド。 １３． 内燃機関において、 中にボアを有するシリンダーと、 前記シリンダーの端部に隣接して配置された鋳造のシリンダーヘッドと、 機械加工されないで前記鋳造のシリンダーヘッドと一体に形成された第１及び 第２の隔置された鋳造のリブと、 エンジンバルブを作動させるバルブ作動装置とを備え、 前記バルブ作動装置が、 少なくとも一つのカムを有する回転可能なカムシャフトと、 前記カムに応答して動作するプッシュロッドと、 前記プッシュロッドの動作に応答して枢動しかつ中に孔を有する ロッカーアームと、 前記ロッカーアームと係合する面を有しかつ前記ロッカーアームの孔に 受入れられたブロック部分を有し、更に前記第１のリブと第２のリブの間に受入 れられた２つの対向する略平坦な側部を有している支点と、 前記支点を動かないように固定する手段と、 を備えていることを特徴とする内燃機関。 １４． 請求項１３に記載の内燃機関において、前記ロッカーアームが長手方向 軸線を有しかつ、前記第１のリブが前記長手方向軸線に対して垂直なラインと約 ０．５度ないし５度の角度を形成することを特徴とする内燃機関。 １５． 請求項１４に記載の内燃機関において、前記第２のリブが前記第１のリ ブに対して略平行であることを特徴とする内燃機関。 １６． 請求項１３に記載の内燃機関において、前記ロッカーアームが長手方向 軸線を有しかつ、前記第１のリブが前記長手方向軸線に対して垂直なラインと約 ０．５度ないし５度の角度を形成することを特徴とする内燃機関。 １７． 請求項１６に記載の内燃機関において、前記第２のリブが前記第１のリ ブに対して略平行であることを特徴とする内燃機関。 １８． 請求項１３に記載の内燃機関において、前記支点のブロックが等辺等角 のプリズムのような形状であることを特徴とする内燃機関。 １９． 請求項１３に記載の内燃機関において、前記支点が孔を有しかつ、前記 シリンダーヘッドが孔を有し、そして、前記支点を固定する手段が前記支点の孔 及びシリンダーヘッドの孔の両方に受入れられたスタッドを備えていることを特 徴とする内燃機関。 ２０． 請求項１９に記載の内燃機関において、 前記シリンダーへッドに配設されていて前記スタッドを受けるカバーの孔を有 するへッドカバーと、 前記ヘッドカバーに前記スタッドを締結する締結手段と、 を更に備えていることを特徴とする内燃機関。 ２１． 請求項１３に記載の内燃機関において、前記ロッカーアームに相互に連 結された機械的な遊びアジャスターを更に備えていることを特徴とする内燃機関 。 ２２． 請求項２１に記載の内燃機関において、前記遊びアジャスターが、 前記ロッカーアームに設けられた第２の孔と、 前記プッシュロッドと係合する第２の孔に配置された調節ねじと、 前記調節ねじの位置を変更する手段と、 前記調節ねじの位置を固定する手段と、 を備えていることを特徴とする内燃機関。 ２３． 請求項２２に記載の内燃機関において、前記調節ねじの位置を変更する 手段が前記調節ねじの外面に配設されたねじ溝を備え、かつ前記固定する手段が 前記ねじ溝と係合するロックナットを備えていることを特徴とする内燃機関。