JP2005233182A - シリンダヘッドカバー - Google Patents

Abstract

【課題】油充填用接続部および少なくとも１つの油分離装置のような複数の機能要素を有し、複雑な設計、製造を回避するシリンダヘッドカバーを提供する。
【解決手段】シリンダヘッドカバー１０は、底シェル１１および頭部シェル１２からなり、それぞれは２つのセグメントから構成されている。第１セグメントは、底シェル１１に一体に設けられ、また、第２セグメントは前記頭部シェル１２に一体に設けられ、２つのシェルがシール部１４で相互に接合する。油分離装置は底シェル１１と頭部シェル１２に設けられている。油を分離するサイクロンは鉢形状容器１６と、突出パイプ１５とを有し、鉢形状容器１６は底シェル１１に設けられ、突出パイプ１５は頭部シェル１２に設けられている。
【選択図】 図２

Description

この発明は、特許請求の範囲の請求項1の前文に記載のとおり、シリンダヘッドカバーに関するものであり、特に、内燃機関のシリンダヘッドカバーに関する。

シリンダヘッドカバーは、エンジンの外部からシリンダヘッド空間を密閉する機能を持っている。内燃機関の運転の結果として、主に、燃焼プロセスによるブローバイガスおよびエンジンの潤滑システムからの油滴が、シリンダヘッドの内部に存在する。シリンダヘッド空間内のガスおよび液体は、吸気エリアおよび(または)潤滑油回路へそれらを送る前に分離装置に通常通される。クランク室内のガスから油成分を分離するための分離装置は、シリンダヘッドカバーの近傍に通常マウントされる。あるいは、理想的には、それらはシリンダヘッドカバーに一体化される。

特許文献１（DE 101 27 819）には、予備分離装置、サイクロン分離装置、高分離装置、およびその上に配置されたバルブ装置を備えたシリンダヘッドカバーについて記述されている。上述した機能要素は、シリンダヘッドカバーの底シェル上にそれぞれ接近して並んで配設される。その機能要素のすべては、ハウジング半シェルによって覆われている。このハウジング半シェルは、周囲の環境に関しての密封したカバーを提供する。また、そのハウジング半シェルは更に分離プロセスの機能は持っていない。
ＤＥ１０１２７８１９号公報

特許文献１記載の技術は、それぞれの機能要素を製造するためには、複雑な設計のための高度な技術および複雑な製造技術が要求されるという問題がある。また、さらに材料への高い要求もある。
そこで、本発明の目的は、これら問題点を回避し、機能要素を備えたシリンダヘッドカバーを提供することであり、特に分離装置、好ましくは油分離装置を備えたシリンダヘッドカバーを提供することである。シリンダヘッドカバーは経済的かつ、製造技術の見地から簡単に製造することができなければならない。

この課題は、特許項１項に記載の特徴により解決される。
本発明のシリンダヘッドカバーは、特に、内燃機関のシリンダヘッドを覆い、さらに油分離装置をシリンダヘッドカバーに一体化するのに適している。

シリンダヘッドカバーは、その下端部に周囲シールフランジを備えた底シェルから構成され、その周囲シールフランジによってシリンダヘッドカバーをシリンダヘッドに装着している。その底シェルは、全シリンダヘッドをすべて囲んで、上方へ向かって曲げられたカバー形状をしている。さらに、機能部分が、底シェルに組み込まれ、機能要素のためのセグメントをそれぞれ形成している。特に、油分離装置が、機能要素として設けられる。底シェルの機能部分はシール部分によってそれぞれ閉ざされている。

1つのセグメントは、サイクロン分離器のための機能部分を形成する。サイクロンの鉢形状容器を形成するセグメントである。この鉢形状容器は、鉢形状容器の底壁がシリンダヘッド空間へ突き出るように、また、鉢形状容器の上壁が底シェルの底側へ突き出るように底シェルに一体化されている。接線方向の切欠きが、鉢形状容器の側壁に設けられている。鉢形状容器は、円錐形状の底部において、シリンダヘッド空間と連通する小さい連通孔に向かって先細形状となっている。このように、サイクロンの鉢形状容器は、シリンダヘッドカバーの底シェルにある１つのセグメントとして一体化されている。

シリンダヘッドカバーの頭部シェルは、底シェルのサイクロン分離器のための機能部分を覆い、シール部分でシールして密閉する。さらに、頭部シェルには頭部シェルを通り抜けて突出パイプが設けられ、その位置は、鉢形状容器と同心的に設けられる。備え付けられた状態では、突出パイプは鉢形状容器の円錐形状の内部に突き出ている。ここで突出パイプは、頭部シェルの壁を貫通し、頭部シェルの外側に多量流に接続するための接続部を形成している。この多量流は、吸気管にかかる差圧によって通常生じる。

シリンダヘッド中の設置スペースを最適に利用するために、いくつかのサイクロンを並べて配置してもよい、そしてサイクロンは並列もしくは直列に接続されるか、前記多量流に従いアクチュエータによって任意にオン、オフを行わせてもよい。

シリンダヘッド空間からの油蒸気のガスは、鉢形状容器の上部の接線方向の切欠きを通じて吸い込まれ、そして、鉢形状容器の形状に従って螺旋状の回転運動が引き起こされる。これらのガスは、突出パイプの開口端から頭部シェルを通って排出され、内燃機関の吸気管へ通常送り戻される。ガスの中にある油粒子は、突出パイプ周りの回転運動の結果、鉢形状容器の壁に向かい飛ばされ、次に、重力によりシリンダヘッド空間に接続する連通孔を通ってシリンダヘッド空間へ流出する。サイクロン分離器は他の細分離器あるいは粗分離器と結合しても良いし、またそれら分離器は、ラビリンス分離器のようなシリンダヘッドカバーと一体化しても良い。

本発明のシリンダヘッドカバーによれば、追加部品の数を減少させることができる。従来それぞれの部品は別々に製造され、組み立てられなければならなかったが、本発明では頭部シェルおよび／または底シェルと既に一体化されており、組み立てた後にそれらの機能を発揮する。
それぞれの部品はそれぞれのシェルに挟むか、接着するか、溶接してもよい。それぞれのシェルは、1個に製造されることが好ましい。スプリング、薄膜、バルブあるいは仕切りのようなその他追加の要素はシェルを連結する前に組み立てることができる。機能セグメントの一体化は、構造的な空間を産み出し、必要スペースを縮小することができる。

この発明の有利な実施例は、両方のシェル部品に、射出成型されたプラスチック材を選択することによって得られる。それにより成形型の接合面をサイクロンの領域に位置させることができ、アンダーカットがない型設計をすることができる。それに加えて型の複雑さを、それぞれのシェルで長手方向のスライド設計によって最小限とすることができる。すなわち、頭部シェル上での中央パイプの成型をするためのスライド、および底シェル上でのサイクロンの鉢形状の成型をするためのスライドによる。射出成型プラスチックの選択を通じて得られる設計変更の可能性に加えて、要求重量もこのプラスチック材料で達成することができる。

２つのシェルが対応シール面で溶接されるために、材料としてプラスチックを使用する場合に、この発明の別の有利な実施例が得られる。接着剤、ねじ、または留め接合に加えて、溶接は、余分な接合部品を排除し、永久的に信頼できる接合を確立することができる。ガスケットや接合要素のような追加の要素は溶接工程で省略することができ、それにより、さらに接合部分でのスペースの有利性を生ずる。

本発明の別の有利な実施例は、底シェルに貯蔵部を形成することによって得られる。それによって、頭部シェルは貯蔵部を密閉することができ、そして付加的な機能部分を形成することができる。この貯蔵部は、均等化容器の機能とみなすことができる。例えば、それは、負圧調整アクチュエータの機能のために必要である。この場合、貯蔵部が流れのラインシステムに介在されることである。このように設けられた貯蔵部がシリンダヘッドカバーの機能とは別に利用することができるような追加機能を形成することは有利である。シリンダヘッドカバーの中に貯蔵部を一体化することにより、スペースの有効利用がなされ、また、他の部分にスペースの確保がなされる。

本発明の別の特に有利な実施例は、貯蔵部の配置によって得られる。この貯蔵部は、連通路によってサイクロン分離装器と連結している。この貯蔵部の底は、サイクロン分離器へ連結する連通路孔より低位置にある。理想的には、リターンバルブがその貯蔵部の底部に設けられ、内燃機関が作動しているときに生成される負圧によって貯蔵部は閉じられている。この配置で、分離された油は内燃機関が運転中には、連通孔を通って貯蔵部へ流れて集まる。内燃機関の作動が停止すると、リターンバルブが開かれ、油はシリンダヘッド空間へ流れ込む。油は、連通孔によって内燃機関が運転中の場合に、貯蔵部が閉まっていることによりサイクロン部分に逆流することが防止される。このように、サイクロン分離器によって分離されるガスはすべて、サイクロンの効果を高めるように接線方向の切欠きを通って内部に吸引される。このように、分離された油の流れを規制する機能部分が、また、シリンダヘッドカバーに一体化される。

さらに、サイクロン分離器に圧力調整バルブを設けることも有利である。圧力調整バルブの本体は、そのサイクロンの突出パイプの延長方向に配置され、圧力調整バルブの他の機能部品、例えば、スプリング、隔壁、シャッタバルブ、カバー、が別々に圧力調整バルブに備えられる。突出パイプへ圧力調整バルブを接続する1つの可能性は、プラグ接続を可能にすることである。それによって、頭部シェル上、あるいは圧力調整バルブの本体上でスリーブが提供可能になる。

シリンダヘッド空間からの油を含む燃焼ガスは、サイクロン分離器の鉢形状容器によって、接線方向の接近流にさらされて、回転させられて、突出パイプの下端部方向に螺旋回転し続けて、そして、下端部から吸い上げる。あらかじめ浄化されたガスは、内燃機関の吸気管へ吸気接続部を通じ圧力調整バルブを介して流れる。

圧力調整バルブのハウジングと頭部シェルとが直結している場合には、さらなる機能要素の一体化があり、その結果、組立て、製造において取扱や物流管理の作業を軽減することができる有利な効果がある。さらに、圧力調整バルブとシリンダヘッドカバーとの間の接続作業、部品の取り付け作業を削減することができる。突出パイプから圧力調整バルブに繋がるように直接の延長は、流れ抵抗を低減する。その結果、突出パイプを比較的細く設計することができる。

本発明の好適な実施例のこれら追加の特徴は、請求項だけではなく明細書及び図面からも得ることができ、単独あるいは組み合わせによるそれぞれの特徴は、発明の実施例においてまたは他の分野においてサブコンビネーションの形で実施される。

図１は、それに成型された異なる機能要素のセグメントを備えたシリンダヘッドカバーの底シェル１１を示す。頭部シェル(示されていない)が組み付けられた状態で、３個並んで設けられた鉢形状容器１６が、サイクロン分離器の機能要素を形成する。この鉢形状容器１６の外側はシリンダヘッド空間２２に連通している。装着状態では、鉢形状容器１６の端部は、頭部シェル１２（図２）によって閉じられ、その結果、クランク室ガスが接線方向の切欠き１７のみから流入される。鉢形状容器１６は、隣接した貯蔵部１９の仕切部１９ｂへ向けて円錐形状を漸減しており、図２に示すように、連通孔１８によって貯蔵部１９と連通している。装着状態では、サイクロン分離器の機能要素はシール部分１４が頭部シェル(示されていない)のシール部分と当接して密閉され、その結果、サイクロン機能が確保される。

ここに示された典型的な具体化では、シール部分１４が個々の機能要素の全周に設けられている。しかし、個々の機能要素を互いに分離し、複数の頭部シェルでそれらを密閉することもさらに可能である。３個並んで設けられた鉢形状容器１６は、連結ウェブ２４によって底シェル１１に接続される。しかし、鉢形状容器１６が、底シェル１１の１つの壁に直接隣接するように、これらを配置することも可能である。接線方向の切欠き１７が設けられた鉢形状容器１６の上方側および連結ウェブ２４の上方側は、このように共通の上面部材を形成する。

装着状態で、圧力室２８が付加的な機能要素を形成し、頭部シェル１２(図２)の組み立て後にその機能が確保される。圧力室２８は、より低い側(つまりシリンダヘッド空間２２)に関して密閉され、一体に成型されたベースプレート２６によって構成されている。

機能要素として他の部分としての油充填用接続部２７が、頭部シェル１２(図２)に装着された状態で形成される。この部分も、シール部分１４によって密閉される。シリンダヘッド空間２２のより低い側に、油充填用接続部２７が遮蔽板２５によって仕切られている。遮蔽板２５は、シリンダヘッド中での油の跳ねよけとしてのみ機能する。遮蔽板２５の端で油が外に流れることができないようにすること重要である。

図２は、機能要素としてのサイクロン分離器を示す。そのサイクロン分離器は、２つの部分(つまり、頭部シェル１２と底シェル１１)が、連結され密閉されて構成される。シリンダヘッドカバー１０の詳細をここに示す。底シェル１１は、接合要素(示されていない)によってシリンダヘッド２３に装着される。頭部シェル１２は、鉢形状容器１６の端面部に加えてシール部分１４にも接続され密閉される。圧力調整バルブ１３は、突出パイプ１５を延長して頭部シェル１２に一体に形成され、シリンダヘッド内の負圧を一定値に維持する機能を有している。

その突出パイプ１５は、鉢形状容器１６の円錐形の領域まで伸びており、そこで端部を開口している。接線方向の切欠き１７はここに図示した典型的な具体例では、鉢形状容器１６の上部に設けられているが、鉢形状容器１６の側部、あるいは底部に設けてもよい。鉢形状容器１６の傾斜角度は、貯蔵部１９に関しての円錐形のエリアにはさらに少し急傾斜があるように、選択しなければならない。貯蔵部１９は、鉢形状容器１６に直接隣接して配設され、鉢形状容器１６が装着されている仕切り１９ｂを連通孔１８が通って鉢形状容器１６と連通する。貯蔵部１９も周囲のシール部分１４によって、その側壁の端面で密閉される。

戻り孔２０は、貯蔵部１９の底部に設けられ、内燃機関が運転中の時にはリターンバルブ２１によって閉じられ、内燃機関の運転が止まると開かれる。このように形成されたサイクロン分離器の機能ユニットは、単独で配置しても良いし、また、複数を並べて配置しても良い。
貯蔵部１９の設置は、絶対的に必要ではない。シリンダヘッド空間２２に直接連通孔１８を介して分離された油を流出することも考えられるからである。
内燃機関が運転中のとき、クランク室ガスは、内燃機関の吸気管に連絡する吸気接続部１３ａを通って吸引される。したがって、クランク室ガスは、接線方向の切欠き１７を通って、シリンダヘッド空間２２の外と鉢形状容器１６とに流れ、突出パイプ１５の回りを回転するようになり、その結果、油粒が鉢形状容器１６の壁に堆積し、重力と流れの方向に従って連通孔１８を通って貯蔵部１９に流れ出る。これらのあらかじめ浄化されたガスは、吸気接続部１３ａから圧力調整バルブ１３を通って吸気管に戻される。

分離された油は、貯蔵部１９に集まる。リターンバルブ２１は、内燃機関の運転中には戻し孔２０を閉じ、部分的負荷運転時、アイドル時、または停止時にはリターンバルブ２１を再び開く。リターンバルブ２１が開かれたときには、分離された油は、シリンダヘッド空間２２に流出し、潤滑油回路に戻される。

シリンダヘッドカバーの底シェルを示す斜視図である。 圧力調整弁が結合したサイクロン部分におけるシリンダヘッドカバーを示す断面図である。

Claims (7)

1. 内燃機関のシリンダヘッドを覆うためのシリンダヘッドカバーであって、
   油充填用接続部および少なくとも１つの油分離装置のような複数の機能要素を有し、底シェルおよび頭部シェルによって前記シリンダヘッドカバーが形成され、前記機能要素それぞれは前記底シェルに一体的に配設された第１セグメントと前記頭部シェルに一体的に配設された第２セグメントとの２つのセグメントからなり、それぞれのセグメントはシール部分で接合され、
   少なくとも１つのサイクロンが、前記油分離装置として設けられ、鉢形状容器と突出パイプとを有し、前記鉢形状容器は前記底シェルに配設され、前記突出パイプは前記頭部シェルに配設されるように前記油分離装置の特徴的部分が前記底シェルと前記頭部シェルに配設されることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
2. 前記シリンダヘッドカバーの前記２つのシェルが射出成型プラスチック製であることを特徴とする請求項1記載のシリンダヘッドカバー。
3. 溶接によって密閉されて前記頭部シェルと前記底シェルとが接合され、この接合によって前記機能要素の機能が確保されることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダヘッドカバー。
4. 機能要素によって貯蔵部が形成されることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか1項に記載のシリンダヘッドカバー。
5. 前記貯蔵部は連通孔によって前記サイクロンの油排出口に連通し、前記貯蔵部の底部には、内燃機関の運転時に閉じるようなバルブを備えたことを特徴とする請求項4に記載のシリンダヘッドカバー。
6. 機能要素によって負圧室が形成されることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか1項に記載のシリンダヘッドカバー。
7. 前記頭部シェルおよび／または前記底シェルが圧力調整バルブに接続されることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか1項に記載のシリンダヘッドカバー。

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