JP2002322944A - 内燃機関用合成樹脂製シリンダヘッドカバーの取り付け構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関用の合成樹脂製シリンダヘッドカバ
ーに生じるクリープによる変形によって合わせ面のガス
ケットの密封性能が低下することを防止する。 【解決手段】 合成樹脂製シリンダヘッドカバー１に形
成された幅の狭いフランジ部２に溝３を形成すると共
に、それに対応してシリンダヘッド８に形成された幅の
狭いフランジ部９に溝１０を形成して、溝３及び１０に
Ω型形状の弾性のあるクリップ１３を係合させる。ま
た、合わせ面にガスケット７を設けるが、ガスケット７
の中心線をクリップ１３の係合部１４及び１５の共通の
中心線と実質的に一致させることにより、クリップ１３
の弾力がガスケット７の中心線上に作用するのと、シリ
ンダヘッドカバー１がクリープによって多少変形しても
この関係が変わらないことから、常に高い密封性能が維
持される。また、クリップ１３を使用するのでフランジ
部２，９の突出高さが小さくなり全体を小型化し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関において
使用される合成樹脂製シリンダヘッドカバーの取り付け
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関を軽量化すると共に安価に製造
するために、シリンダヘッドカバーを合成樹脂製とする
ことが一般的になってきたが、合成樹脂製のシリンダヘ
ッドカバーは、内燃機関の作動による高温の下で、部分
的に取り付けボルト等による締めつけ荷重が作用する
と、合成樹脂の性質からその部分がクリープを起こして
塑性変形し、ボルトによる締めつけ部が緩んだり、シー
ル部の密封性能が低下してエンジンオイルが洩れ出ると
いうような問題を生じることがある。

【０００３】この問題を解消するために、特開平８−１
００７０５号公報に記載された従来技術においては、合
成樹脂製シリンダヘッドカバーの周囲の複数箇所に耳状
に外方に向かって突出するフランジ（取り付け部）を形
成し、それにボルトの外径よりも遙かに大きい直径を有
する穴を開口させると共に、この穴に、ボルトを挿通し
た金属製のカラーと、その外周に嵌めた弾性のあるＯリ
ングを挿入して、金属製のカラーによってボルトによる
締めつけ荷重を支持することにより、合成樹脂製シリン
ダヘッドカバーのフランジに大きな荷重が作用するのを
避ける一方、金属製カラーの外周とフランジの穴との間
の遊隙をＯリングによって埋めて、カラーと穴の間の相
対的な位置の移動をＯリングの弾性変形によって許容す
るという取り付け構造を用いている。

【０００４】そして、この従来技術においては、シリン
ダヘッドカバーの内部のエンジンオイル等が外部へ洩れ
出るのを防止したり、外部から塵埃や水等がシリンダヘ
ッドカバーの内部へ侵入するのを防止するために、シリ
ンダヘッドの上面との合わせ面になるシリンダヘッドカ
バーの周囲に沿ってその下面に、ボルトと干渉しないよ
うにボルトよりも十分に内側の位置に、シリンダヘッド
の上面に対する合わせ面を形成すると共に、その合わせ
面に連続する溝を形成し、その溝の中に帯状の弾性パッ
キング（ガスケット）を装着して、それをボルトの締め
つけ荷重によってシリンダヘッドの上面に押しつけるこ
とにより、シリンダヘッドカバーのシール装置を構成し
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術におい
ては、ボルトを装着するために、合成樹脂製のシリンダ
ヘッドカバーから周囲に向かって耳状に大きく突出する
複数個のフランジを設ける必要があり、それに対応して
内燃機関のシリンダヘッドにも同様な突出形状のフラン
ジを設ける必要があるので、それらのフランジの突出分
だけシリンダヘッドカバーやシリンダヘッドの占めるス
ペースが大きくなる。この場合、シリンダヘッドカバー
のフランジを貫通するボルトと、従って、フランジに形
成されるボルト等の取り付け用の穴と、シリンダヘッド
カバーの周囲に設ける帯状の弾性パッキングとが位置的
に干渉することを避ける必要があるから、ボルトは弾性
パッキングよりも外側へ十分にずれた位置に取り付けな
ければならない。従って、フランジの突出量を小さくす
ることはできない。更に、シリンダヘッドカバーやシリ
ンダヘッドの周囲には多くの他の部品や配線、配管等が
設けられるので、自動車等の車両の狭いエンジンルーム
内において、それらの他の部品等とシリンダヘッドカバ
ーとの間に、ボルトを締めつけるための工具を上方から
挿入するための隙間を確保することが一般に難しいが、
このようにフランジが周囲に向かって大きく突出してい
る場合には、この困難性が一層増すことになる。

【０００６】また、前述の従来技術においてはフランジ
の穴を大きくして、その穴の中に、ボルトの他に金属製
のカラーとＯリングをも嵌め込むので、フランジが大き
くなって、その突出高さが更に増大するだけでなく、構
造が複雑になってシリンダヘッドカバーの装着及び取り
外しが難しくなるほか、部品点数や組み付け時の工程数
の増加等によってコストも高くなる。しかも、金属製の
カラーを装着したために、合成樹脂製のシリンダヘッド
カバーには直接にボルトの締めつけ荷重が作用しないの
で、小さな力が加わっただけでも、シリンダヘッドカバ
ーがシリンダヘッド上で横方向にずれる可能性がある。

【０００７】更に、フランジの穴の中に金属製のカラー
が介在するために、帯状の弾性パッキングには、当初に
与えた面圧以上の面圧を生じさせる荷重は作用しないか
ら、長期間の間に弾性パッキングが変質するとか、合成
樹脂製のシリンダヘッドカバーがクリープによって変形
することによって、ボルトの締め付け荷重が有効に弾性
パッキングに作用しなくなるために面圧が小さくなって
来ると、それを補うように弾性パッキングを締めつける
作用が生じないために、密封性能が徐々に低下して、長
期間の後にはオイル洩れ等を起こす可能性がある。この
問題に対しては、高価でも経年変化の少ない高性能の弾
性パッキングを使用して対応する他はないので、これも
またコスト上昇の原因になるだけでなく、合成樹脂製シ
リンダヘッドカバーのクリープ変形による弾性パッキン
グの面圧の低下は、それを補償することができない。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術にお
ける前述のような問題の解決手段として、特許請求の範
囲の請求項１に記載された通りの、内燃機関用合成樹脂
製シリンダヘッドカバーの取り付け構造を提供する。

【０００９】本発明の内燃機関用合成樹脂製シリンダヘ
ッドカバーの取り付け構造においては、合成樹脂製のシ
リンダヘッドカバーと、それに対応するシリンダヘッド
の周囲に幅の狭いフランジ部を形成し、シリンダヘッド
カバーのフランジ部の上面に溝を設けると共に、その溝
とシリンダヘッドのフランジ部の下面とを弾性のあるク
リップによって橋絡する。そして、２つのフランジ部が
対向する合わせ面の間にシール用のガスケットを設け
て、ガスケットの中心線と、クリップの両端の係合部の
中心線とを全て実質的に一致させる。

【００１０】それによって、クリップの弾力がガスケッ
トの中心線上において効率よく作用するから、合成樹脂
製のシリンダヘッドカバーが、長期間の使用の間にクリ
ープによって多少変形しても、ガスケットに作用する弾
力の大きさが変化しないので、常に安定した密封性能が
得られる。従って、合成樹脂製シリンダヘッドカバー内
のエンジンオイルが外部へ洩れ出るとか、外部から塵埃
や水等が合成樹脂製シリンダヘッドカバー内へ侵入する
ことを長期間にわたって確実に阻止することができる。
また、弾性を有するクリップによってシリンダヘッドカ
バーとシリンダヘッドとを結合するので、それらのクリ
ップが係合するフランジ部の突出高さを低くすることが
できることから、シリンダヘッドカバーとシリンダヘッ
ドを小型化することが可能になる。

【００１１】この場合、使用するクリップの数と、それ
らを取り付ける溝の位置を予め定めると共に、２つのフ
ランジ部に設ける溝の長さを、クリップの１個の係合部
の幅を受け入れ得るだけの大きさとすれば、迷うことな
くクリップを最適の位置へ取り付けることができる。こ
れとは反対に、使用するクリップの数と、それらを取り
付ける位置を予め特定しないで、２つのフランジ部に設
ける溝の長さをフランジ部の周縁に沿って長く形成して
おけば、任意の位置に必要な数のクリップを取り付ける
ことができるから、状況に応じたクリップの使い方がで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１及び図２を用いて、本発明の
内燃機関用合成樹脂製シリンダヘッドカバーの取り付け
構造に関する好適な実施例を説明する。これらの図にお
いて、１は合成樹脂製のシリンダヘッドカバーであっ
て、全体に長方形の皿のような形状となっているが、そ
の周囲には幅の狭い（突出高さが低い）フランジ部２が
形成されている。このフランジ部２は、後述のシリンダ
ヘッドの周囲のフランジ部の上面との合わせ面を形成す
る。フランジ部２の上面の少なくとも複数箇所には、図
２の断面図に示すように、フランジ部２の外周縁に沿っ
た窪みのような形状の溝３が形成されている。なお、溝
３はフランジ部２に沿って長く延びるように形成しても
よい。

【００１３】フランジ部２の下面の外周縁には、幅が狭
くて高さも僅かな下向きの突条４が形成されており、そ
れによって、突条４の下面とフランジ部２の大部分の下
面５との間に小さな段差が生じている。フランジ部２の
下面５には、上面に形成された前述の溝３と一致する位
置に、フランジ部２の全周にわたって環状の溝６が形成
されている。その溝６の中には帯状のガスケット７の基
部となる大部分が挿入されており、ガスケット７の一部
が溝６から所定の高さだけ突出して突条を形成してい
る。

【００１４】８は、例えば、軽合金のような材料から製
造された内燃機関のシリンダヘッドであって、その周囲
には、合成樹脂製シリンダヘッドカバー１の前述のフラ
ンジ部２に対応して、幅の狭いフランジ部９が形成され
ている。シリンダヘッド８の周囲の上面及びフランジ部
９の上面は共通の平面となっていて、この平面がシリン
ダヘッドカバー１との合わせ面になる。シリンダヘッド
８のフランジ部９の下面の少なくとも複数箇所には、図
２の断面図に示すように、シリンダヘッドカバー１のフ
ランジ部２の上面の溝３に対応する位置に、フランジ部
９の外周縁に沿った窪みのような形状の溝１０が形成さ
れている。なお、溝１０はフランジ部９に沿って長く延
びるように形成してもよい。

【００１５】シリンダヘッド８のフランジ部９の上面１
１の平面の一部に対して、シリンダヘッドカバー１のフ
ランジ部２の下面の外周に形成された突条４が接触す
る。また、ガスケット７の下方への突出部分もフランジ
部９の上面１１に接触するが、ガスケット７には若干の
可撓性があるから、押しつけられた状態で接触すること
によって僅かに弾性変形をして、シールのために必要な
大きさの面圧を生じる。フランジ部２の大部分の下面５
は、フランジ部９の上面１１との間に微小な隙間１２を
残してそれに対向している。

【００１６】シリンダヘッドカバー１が内燃機関のシリ
ンダヘッド８上に取り付けられる時には、シリンダヘッ
ドカバー１のフランジ部２に形成された溝３と、それに
対応してシリンダヘッド８のフランジ部９に形成された
溝１０との間を橋絡するように、扁平なΩ型形状（或い
はＣ型形状等）の、弾性のあるクリップ１３が掛け渡さ
れる。クリップ１３は薄いバネ鋼板製で、例えば１０個
というように必要な数だけ使用される。予め必要な数だ
けの溝３及び１０を上下のフランジ部２及び９に形成し
ておくことが望ましい。クリップ１３の弾力によって、
前述のようにガスケット７がシリンダヘッド８のフラン
ジ部９の上面１１に押しつけられ、僅かに弾性変形をし
て、上面１１との間に所定の大きさの面圧を生じる。そ
れによって、シリンダヘッドカバー１内のエンジンオイ
ルが外部へ洩れ出るのを防止すると共に、塵埃や水など
がシリンダヘッドカバー１内へ侵入するのを防止するこ
とができる。

【００１７】ここで重要なことは、図２に示すような断
面図において、ガスケット７及びそれを受け入れている
溝６の中心線と、Ω型形状の弾性のあるクリップ１３の
両端に形成された係合部１４及び１５の中心線が、実質
的に全て一致していることである。即ち、それらの全て
の中心線が概ね同じ仮想平面内にあることである。Ω型
形状のクリップ１３を溝３及び１０に嵌め込んだだけ
で、そのような位置へクリップ１３の両端の係合部１４
及び１５が自動的に位置決めされるように、シリンダヘ
ッドカバー１のフランジ部２と、シリンダヘッド８のフ
ランジ部９の上において、溝３及び１０の位置や形状を
予め設定すべきである。この形状については、溝３及び
１０の断面形状を概ね三角形とし、それらの頂点を相互
に対向させると共に、それらの中心線が重なり合うよう
に設定することが望ましい。

【００１８】図示実施例の合成樹脂製シリンダヘッドカ
バーの取り付け構造は、このように構成されているの
で、Ω型形状のクリップ１３の係合部１４及び１５は、
ガスケット７の中心線上においてそれを押圧することに
なる。従って、クリップ１３の押圧力がそのままガスケ
ット７に作用するので、ガスケット７は良好な密封性能
を発揮することができる。また、長期間のうちに合成樹
脂製シリンダヘッドカバー１がクリープによって多少変
形しても、ガスケット７の中心線とクリップ１３の係合
部１４及び１５の中心線が大きくずれることはないか
ら、ガスケット７の密封性能に大きな変化は現れない。

【００１９】更に、Ω型形状のクリップ１３の係合部１
４及び１５のそれぞれの中心線、即ち、この場合は力の
作用線が相互に一致していることによって、クリップ１
３の弾力が、対になっているシリンダヘッドカバー１の
フランジ部２の溝３と、シリンダヘッド８のフランジ部
９の溝１０とを、常に引き寄せるように作用するから、
２つのフランジ部２及び９が相対的に横方向にずれよう
としても、使用されている全てのクリップ１３の共同作
用によって、常に元の対向位置に向かって引き戻され
る。従って、２つのフランジ部２及び９が横方向にずれ
る恐れがない。

【００２０】前述の従来技術のように、シリンダヘッド
カバー側のフランジと、シリンダヘッド側のフランジと
の間をボルトによって締結する場合には、２つのフラン
ジを貫通するボルトと、２つのフランジの間に挟まれた
ガスケット（帯状の弾性パッキング）との干渉を避ける
ために、ボルトをガスケットよりも外側へ大きくずらし
て取り付けることが必要になるから、２つのフランジは
シリンダヘッドカバー及びシリンダヘッドから外方へ大
きく突出することになる。これに対して図示実施例にお
いては、ボルトの代わりにΩ型形状の弾性のあるクリッ
プ１３を使用したので、ガスケット７をその中心線上に
おいて押圧することが可能になるため、ガスケット７に
よる密封性能が向上するだけでなく、合成樹脂製のシリ
ンダヘッドカバー１が長期間の間にクリープによって変
形しても、密封性能が殆ど変化しない。また、これによ
って、フランジ部２及び９の突出高さを比較的に小さく
することができる。

【００２１】また、Ω型形状のクリップ１３は突出高さ
が小さく、溝３及び１０が形成された任意の位置に取り
付けることが可能であり、しかもボルトよりも軽量で安
価であるから、必要な位置へ必要な数だけ取り付けるこ
とによって、シリンダヘッドカバー１を確実にシリンダ
ヘッド８に取り付けることができ、同時にガスケット７
によって確実な密封効果を奏することができる。更に、
弾性のあるクリップ１３は、着脱がきわめて容易である
から、シリンダヘッドカバーの周囲に隙間が少ない状態
でも、周囲のどの方向の隙間からでも手又は工具を入れ
て、簡単にフランジ部に着脱することができる。

【００２２】図示実施例においては、ガスケット７を取
り付ける溝６をシリンダヘッドカバー１のフランジ部２
の下面に形成しているが、この溝をシリンダヘッド８の
フランジ部９の上面に形成して、それによってガスケッ
ト７を支持してもよいことは言うまでもない。但し、こ
の場合でも、ガスケット７及び溝６の中心線をクリップ
１３の係合部１４及び１５の中心線と実質的に一致させ
ることは、図示実施例の場合と同様である。また、本発
明においては、図示実施例のようにフランジ部２に形成
した突条４を必須のものとする訳ではないが、もし突条
４を設ける場合には、図示実施例とは反対に、それをシ
リンダヘッド８のフランジ部９の上面側に形成してもよ
いことは言うまでもない。要するに、シリンダヘッドカ
バー１とシリンダヘッド８との合わせ面の間に、ガスケ
ット７の周囲において、微小な隙間１２が形成されるよ
うにすればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例を示す斜視図である。

【図２】図１の要部の構造を示すII−II断面図である。

【符号の説明】

１…合成樹脂製のシリンダヘッドカバー ２…シリンダヘッドカバーのフランジ部 ３…溝 ４…突条 ５…大部分の下面 ６…ガスケット用の溝 ７…ガスケット ８…シリンダヘッド ９…シリンダヘッドのフランジ部 １０…溝 １１…上面 １２…隙間 １３…Ω型形状の弾性のあるクリップ １４，１５…クリップの係合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 服部 浩一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 村松 完昭 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周囲にフランジ部を備えている合成樹脂
   製のシリンダヘッドカバーと、該シリンダヘッドカバー
   の前記フランジ部に対応して周囲にフランジ部を備えて
   いるシリンダヘッドとを、密封状態を維持しながら着脱
   可能に結合するために、前記シリンダヘッドカバーのフ
   ランジ部の上面に溝を形成し、この溝と前記シリンダヘ
   ッドのフランジ部の下面とを橋絡するように、弾性のあ
   るクリップの両端の係合部をそれらに係合させることに
   より、前記シリンダヘッドに対して前記シリンダヘッド
   カバーを着脱可能に結合すると共に、前記２つのフラン
   ジ部が対向する合わせ面の間に帯状のガスケットを設け
   て、該ガスケットの中心線が、前記クリップの両端の係
   合部の共通の中心線と概ね一致するように、前記ガスケ
   ットと、少なくとも複数個の前記クリップの両端の係合
   部とを位置決めしたことを特徴とする、内燃機関用合成
   樹脂製シリンダヘッドカバーの取り付け構造。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記クリップの数
   と、それらを取り付ける位置を予め設定すると共に、前
   記フランジ部に設ける前記溝の長さを、前記クリップの
   １個の係合部の幅を受け入れ得るだけの大きさとしたこ
   とを特徴とする、内燃機関用合成樹脂製シリンダヘッド
   カバーの取り付け構造。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記クリップの数
   と、それらを取り付ける位置を予め特定することなく、
   前記フランジ部に設ける前記溝の長さを前記フランジ部
   の周縁に沿って長く形成したことを特徴とする、内燃機
   関用合成樹脂製シリンダヘッドカバーの取り付け構造。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかにおいて、
   前記フランジ部の合わせ面のいずれかの周縁部に微小な
   高さを有する突条を形成することによって、前記ガスケ
   ットの周囲の前記合わせ面に微小な隙間を形成したこと
   を特徴とする、内燃機関用合成樹脂製シリンダヘッドカ
   バーの取り付け構造。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
   前記クリップの端部の係合部の位置が、前記フランジ部
   の溝の位置及び形状によって自動的に位置決めされるよ
   うに構成したことを特徴とする、内燃機関用合成樹脂製
   シリンダヘッドカバーの取り付け構造。