JP2010038150A - 内燃エンジンのシリンダヘッドガスケット - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン内における各プッシュロッドの適正な位置及びその状態を保証する。
【解決手段】ガスケット（１２２）がクランクケース（１０２）に形成された第１の複数個のシリンダボア（１０６）にそれぞれ対応して設けられた第１の複数個のシリンダ開口部（４０２）を有する。第２の複数個のクーラント開口部（４０４）及び第３の複数個のオイル開口部（４０８）がガスケットの構成材料としての基板に形成されている。第４の複数個のプッシュロッド開口部（４０８）が基板に形成されている。第４の複数個のプッシュロッド開口部は各々、内径Ｄを備えた半円形の貫通部分（３０２）及び内径ｄを備えた半円形の位置合わせ部分（３０４）を有する。直径ｄは直径Ｄよりも小さい。貫通部分は位置合わせ部分に隣接して配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プッシュロッドを挿通させることができ、更に又、プッシュロッドを他の内燃エンジンコンポーネントに対して位置合わせするための開口部を備えたシリンダヘッドガスケットを有する内燃エンジンに関するが、かかるシリンダヘッドガスケットには限定されない。

内燃エンジンは、複数個のシリンダを備えたクランクケースを有する。シリンダは、ピストンを収容しており、燃焼事象に起因するこれらピストンの往復動は、クランクシャフトを介して伝達されてエンジンのトルク出力を生じさせることができる。エンジンクランクケースは、鋳造金属で作られる場合が多く、これらエンジンクランクケースには、種々の流体をエンジンの或る１つの場所から別の場所に移送する通路が一体に形成されている。

複数個のシリンダの各々は、少なくとも１つの吸気弁及び少なくとも１つの排気弁と流体連通状態にある。吸気弁及び排気弁のそれぞれの動作は、エンジン作動中の特定の位置に対応するよう構成されている。吸気弁及び排気弁のそれぞれの開閉事象は、カムシャフト又はエンジンと同期して回転するシャフトによって制御され、このシャフトには、吸気弁及び排気弁のそれぞれに機械的に連結された種々のエンジンコンポーネントを押して開くローブが形成されている。

エンジンの一構成では、複数個のローラタペットが、エンジンのカムシャフトで支持されていて、複数個のローブの輪郭を辿る。カムシャフトが回転すると、ローラタペットの各々は、上下に往復動する。各ローラタペットは、プッシュロッドに連結されており、プッシュロッドは、各ローラタペットの往復動をプッシュロッドを介して、シリンダに流体結合された弁の往復開閉運動に変換する他のコンポーネントに連結されている。

プッシュロッドの機能及び作動に起因して、エンジン内におけるプッシュロッドの各々の適正な位置及び位置合わせ状態を保証することが望ましい。或るエンジン、特に、「Ｖ」形に配列された２列のシリンダを有するエンジンは、水平面に対して角度をなして差し向けられたプッシュロッドを有する。エンジンが組み立てられている間、これらの角度により、プッシュロッドは、完全に組み立てられるまで定位置から離脱する場合がある。この問題及び他の問題を以下に説明するように解決することができる。

ガスケットが、内燃エンジンのクランクケースに形成された第１の複数個のシリンダボアにそれぞれ対応して設けられた第１の複数個のシリンダ開口部を有する。第２の複数個のクーラント開口部及び第３の複数個のオイル開口部が、ガスケットを構成する材料の基板に形成されている。第４の複数個のプッシュロッド開口部が、ガスケットの基板材料に形成されている。第４の複数個のプッシュロッド開口部は各々、内径Ｄを備えた半円形の貫通部分と、内径ｄを備えた半円形の位置合わせ部分とを有する。直径ｄは、直径Ｄよりも小さい。貫通部分は、位置合わせ部分に隣接して配置されていて、これら２つの開口部が一緒になって、鍵穴形状を形成するようになっている。

以下において、位置合わせ特徴部を内燃エンジンのシリンダヘッドガスケットに組み込む装置及びシリンダヘッドをエンジンに取り付ける方法が説明される。位置合わせ特徴部は、有利には、エンジンの組立て中、１本又は２本以上のプッシュロッドを位置合わせし、プッシュロッドの位置合わせ不良に関する問題を解決する。これら位置合わせ特徴部は、各開口部中へのプッシュロッドの挿入及び位置合わせを可能にする「鍵穴」形状の１つ又は２つ以上の開口部を含む。

部分組立て状態のエンジン１００の輪郭図が、図１に示されている。図示の組立て状態にあるエンジン１００は、クランクケース１０２を有し、このクランクケース１０２に形成された複数個のボア１０６内に複数本のピストン１０４がそれぞれ挿入されている。ピストン１０４は各々、公知のように、コネクティングロッド（図示せず）を介して、クランクケース１０２内に組み込まれたクランクシャフト（図示せず）に連結されている。クランクシャフトは、カムシャフト（図示せず）と作動的に関連しており、このカムシャフト上には、複数個のローラタペット（図示せず）が載っている。各ローラタペットは、プッシュロッド１０８に連結されている。

各プッシュロッド１０８は、細長いシャフト１１０を有し、この細長いシャフトの各端部には、球面継手１１２が連結されている。球面継手１１２は、一端部が嵌合部品、代表的にはローラタペット（図示せず）のソケット部分に嵌まり込むと共に別の端部がロッカーアーム（図示せず）に嵌まり込んでおり、この球面継手は、エンジン１００の作動中、ローラタペットとロックアームとの間の角運動を可能にするよう配置されると共に構成されている。図示のクランクケース１０２の向きでは、クランクケース１０２の谷形面又は凹面１１４が、水平面１１６上に設けられ、このことは、クランクケースから垂直に突き出たプッシュロッド１０８の各々が水平面１１６に対して角度ａをなしていることを意味している。図示の実施形態では、ａは、約４５°である。

エンジン１００の組立ての際、プッシュロッド１０８を開口部１１８中に挿入し、これら開口部は、クランクケース１０２の「火炎デッキ（flame-deck）」面１２０とローラタペットとの間でこれらを接触しない状態で貫通して延びている。シリンダヘッド（図示せず）を火炎デッキ面１２０に取り付ける前にシリンダヘッドガスケット１２２を火炎デッキ面１２０上に位置決めする。代表的なエンジン構成では、プッシュロッドは、シリンダヘッドがクランクケースの各火炎デッキ上に連結されている間、これらプッシュロッドの位置合わせ状態を維持する補助位置合わせ特徴部を必要とする。これら補助位置合わせ特徴部は、代表的には、シリンダヘッドが位置決めされている間、プッシュロッドをクランケース１０２の開口部１１８内に心出し状態で保持する外部取付け具であり、又は、別法として、二段階でのシリンダヘッドの注意深い位置決めを必要とし、一方の段階では、プッシュロッドをシリンダヘッドに設けられた開口部にそれぞれ挿入し、第２の段階では、シリンダヘッドをクランクケースに位置合わせし、プッシュロッドの位置決め状態を維持した状態でこれら２つのコンポーネントを互いに連結する。以下に説明するように、クランクケースへのシリンダヘッドの組付けを大幅に単純化し、加速し、そして改善することができる。

クランクケース１０２の火炎デッキ１２０上に取り付けられたシリンダヘッドガスケット又はヘッドガスケット１２２の詳細輪郭図が、図２に示されている。ヘッドガスケット１２２には、流体、例えばクーラント又はオイルをクランクケース１０２からシリンダヘッド内に、又この逆の関係に通すことができる複数個の開口部１２４が形成されている。開口部１２４は、流体の漏れを阻止する密封ビード（図示せず）によって包囲されるのが良い。少なくとも第２の組をなす開口部１２６が、ヘッドガスケット１２２に形成されている。開口部１２６により、プッシュロッド１０８をヘッドガスケット１２２中に通すことができる。開口部１２６は、有利には、各プッシュロッド１０８を各開口部１２６中に挿入し、更に補助特徴部が設けられていない状態で、シリンダヘッドの組立てのための適正な位置に保持するよう形作られている。

この実施形態では、開口部１２６は各々、「鍵穴」の形状を有している。鍵穴形状は、図３の詳細図に示されている。各開口部１２６は、貫通部分３０２及び「保持」又は位置合わせ部分３０４を有している。貫通部分３０２は、細長いが、内径Ｄを備えた実質的に半円形の形をしている。内径Ｄは、プッシュロッド１０８の１つの球形継手１１２を通過させることができるに足るほど大きい。位置合わせ部分３０４も又、細長いが、内径ｄを備えた実質的に半円形の形をしている。位置合わせ部分３０４の直径ｄは、プッシュロッド１０８の細長いシャフト１１０と遊び嵌め関係をなすに足るほど小さい。エンジン１００の組立ての際、まず最初に、各プッシュロッド１０８の球形継手１１２を開口部１２６の貫通部分３０２中に挿入することによりプッシュロッド１０８を各々開口部１２６の各々にそれぞれ挿入するのが良い。次に、各プッシュロッド１０８が各ローラタペットに当たるようにし、次に、各プッシュロッドを開口部１２６の位置合わせ部分３０４内で位置合わせする。この位置合わせは、プッシュロッド１０８の細長いシャフト１１０の一部を位置合わせ部分３０４内に嵌め込むことにより達成される。

ヘッドガスケット１２２の輪郭図が、図４に示されている。図示のヘッドガスケット１２２は、列状に配置された４つのシリンダを有するエンジン、例えば、全部で８つのシリンダを備えた「Ｖ」形エンジン用のヘッドガスケットである。ガスケット１２２は、１組の４つのシリンダ開口部４０２、シリンダ開口部４０２を包囲する複数個のクーラント開口部４０４、複数個のオイル開口部４０６及びオイル開口部４０６相互間に設けられた複数個のプッシュロッド開口部４０８を有している。ガスケット１２２は、シリンダヘッドをエンジンのクランクケースに締結するために用いられる締結具（図示せず）を通すために用いられる複数個の締結具開口部４１０を更に有している。

この実施形態では、ガスケット１２２は、ガスケット１２２を構成する多層材料から成る単一の基板に形成された全部で８つのプッシュロッド開口部４０８を有している。公知のようにエンジンのシリンダに対応して少なくとも２本のプッシュロッドが設けられ、１本のプッシュロッドは、シリンダごとに１つ又は２つ以上の吸気弁を作動させるために用いられ、別の１本のプッシュロッドは、シリンダごとに１つ又は２つ以上の排気弁を作動させるために用いられる。ガスケット１２２を用いることにより、有利には、エンジンを組み立てている間及びシリンダヘッドをクランクケース上に配置する前にＶ８形エンジンの各列に対応した全部で８本のプッシュロッドの位置合わせを同時に行うことができる。

シリンダヘッドをエンジンのクランクケース上に配置する方法の流れ図が、図５に示されている。ステップ５０２において、種々のコンポーネント、例えば、クランクシャフト、ピストン、コネクティングロッド、カムシャフト、ローラタペット等をシリンダヘッドの組立てに備えてエンジンのクランクケース内に組み込む。ステップ５０４において、ガスケットをエンジンの列状のシリンダの火炎デッキ上に位置決めして位置合わせする。ステップ５０６において、各プッシュロッドをガスケットの対応の開口部の貫通部分中に通して複数本のプッシュロッドをエンジンに組み付ける。ステップ５０８において、各プッシュロッドを対応のタペットに結合する。ステップ５１０において、プッシュロッドの細長いシャフトの一部をガスケットの対応した各開口部の位置合わせ部分に嵌合させることにより各プッシュロッドをガスケットに対して位置合わせする。エンジンの列状のシリンダに対応した全てのプッシュロッドを結合して位置合わせした後、ステップ５１２において、シリンダヘッドをガスケット上に位置決めし、クランクケースに位置合わせし、プッシュロッドに係合させ、そしてエンジンに締結する。

本発明は、その思想又は本質的な特徴から逸脱することなく他の特定の形態で具体化できる。図示の実施形態は、本発明を限定するものではなく、あらゆる点において例示としてのみ考えられるべきである。したがって、本発明の範囲は、上記説明ではなく、特許請求の範囲の記載の記載に基づいて定められる。特許請求の範囲に記載された本発明の文言上の意味及び均等範囲に属する全ての変更は、本発明の範囲に含まれるものである。

本発明のガスケットに設けられた開口部中に挿入されたプッシュロッドを有する部分組立て状態のエンジンの輪郭図である。 図１の部分的に組立て状態のエンジンの詳細図である。 本発明のガスケットに設けられた鍵穴形状の開口部の輪郭図である。 プッシュロッドのための鍵穴形状の開口部を有する本発明のシリンダヘッドガスケットの輪郭図である。 本発明のガスケットを用いて内燃エンジンのクランクケースにシリンダヘッドを組み付ける方法のフローチャートである。

Claims (9)

1. 内燃エンジンのクランクケースとシリンダヘッドとの間に用いられるガスケットであって、
   前記クランクケースに形成された第１の複数個のシリンダボアにそれぞれ対応して設けられた第１の複数個のシリンダ開口部と、
   前記ガスケットを構成する材料の基板に形成された第２の複数個のクーラント開口部及び第３の複数個のオイル開口部と、
   前記ガスケットの前記基板材料に形成された第４の複数個のプッシュロッド開口部とを有し、前記第４の複数個のプッシュロッド開口部は各々、内径Ｄを備えた半円形の貫通部分と、内径ｄを備えた半円形の位置合わせ部分とを有し、
   前記直径ｄは、前記直径Ｄよりも小さく、前記貫通部分は、前記位置合わせ部分に隣接して配置されている、
   ことを特徴とするガスケット。
2. 前記内燃エンジンは、Ｖ形に配列された第５の複数個のシリンダを有するエンジンであり、前記第４の複数個の開口部は、前記第５の複数個のシリンダの各々に対応した２つの開口部を含む、
   請求項１記載のガスケット。
3. 前記ガスケットは、前記内燃エンジンの前記クランクケースと前記シリンダヘッドとの間に配置されるよう構成されている、
   請求項１記載のガスケット。
4. 内燃エンジンであって、
   カムシャフトと動作可能に関連した複数個のタペットを備えたクランクケースを有し、前記カムシャフトは、前記クランクケース内に納められ、前記クランクケースは、前記複数個のタペットの各々を前記クランクケースの火炎デッキ面に形成された複数個の対応する開口部の各々にそれぞれ機械的に連結する複数本のプッシュロッド通路を形成し、
   前記クランクケースの前記火炎デッキ面と接触状態に配置されたガスケットを有し、前記ガスケットは、複数個のプッシュロッド開口部を形成し、前記ガスケットの前記複数個のプッシュロッド開口部の各々は、前記火炎デッキの前記複数個の開口部の各々にそれぞれ対応して位置合わせされ、
   前記クランクケースの前記複数本のプッシュロッド通路の１つの中に配置された少なくとも１本のプッシュロッドを有し、前記少なくとも１本のプッシュロッドは、前記プッシュロッドの遠位端にそれぞれ設けられた１組の球面継手を有し、前記プッシュロッドの細長いシャフトが、前記１組の球面継手相互間に位置し、前記１組の球面継手の一方は、前記複数個のタペットの１つと係合し、前記細長いシャフトの一部は、前記ガスケットの前記複数個の開口部の１つを貫通し、
   前記ガスケットの前記プッシュロッド開口部の各々は、前記少なくとも１本のプッシュロッドの前記１組の球面継手のいずれか一方の通過を可能にするに足るほど大きな貫通部分を有し、前記ガスケットの前記プッシュロッド開口部の各々は、前記少なくとも１本のプッシュロッドの前記細長いシャフトの一部に遊び嵌め関係をなして係合するに足るほど小さい位置合わせ部分を有する、
   ことを特徴とする内燃エンジン。
5. 前記プッシュロッド開口部の各々の前記貫通部分は、内径Ｄを備えた半円形の形をしている、
   請求項４記載の内燃エンジン。
6. 前記プッシュロッド開口部の各々の前記位置合わせ部分は、内径ｄを備えた半円形の形をしている、
   請求項５記載の内燃エンジン。
7. 前記位置合わせ部分の前記直径ｄは、前記貫通部分の前記直径Ｄよりも小さい、
   請求項６記載の内燃エンジン。
8. 各前記プッシュロッド開口部の前記位置合わせ部分と前記細長いシャフトの前記一部との間の前記遊び嵌めの度合いは、前記位置合わせ部分内に位置する前記細長いシャフトの前記一部の往復動を可能にするのに足るほど大きい、
   請求項４記載の内燃エンジン。
9. 内燃エンジンのクランクケースにシリンダヘッドを組み付ける方法であって、
   前記シリンダヘッドの組立てに備えて、複数個のタペットを含む種々のエンジンコンポーネントを前記クランクケース内に組み込むステップと、
   ガスケットを前記クランクケースの列状のシリンダの火炎デッキ上に位置決めすると共に該ガスケットを位置合わせするステップと、
   少なくとも１本のプッシュロッドを前記ガスケットに設けられた対応の開口部の貫通部分中に挿入することにより前記少なくとも１本のプッシュロッドを前記内燃エンジンに組み付けるステップと、
   前記少なくとも１本のプッシュロッドと前記複数個のタペットの少なくとも１つを結合するステップと、
   前記プッシュロッドの細長いシャフトの一部を前記ガスケットの前記対応の開口部の位置合わせ部分に嵌合させることにより前記少なくとも１本のプッシュロッドを前記ガスケットに対して位置合わせするステップと、
   前記シリンダヘッドを前記ガスケット上に位置決めし、前記シリンダヘッドを前記クランクケースに対して位置合わせし、前記シリンダヘッドを前記内燃エンジンに取り付けるステップとを有する、
   ことを特徴とする方法。

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