JP2011508160A - シリンダヘッドカバー - Google Patents

Abstract

本発明は、カムシャフト（３）を支持するための軸受装置（２）を備えたシリンダヘッドカバー（１）に関する。この軸受装置（２）は、カムシャフト（３）を支持する少なくとも２つの軸受ブロック（４）と１つの接続部品（５）とを備えている。軸受ブロック（４）は、支持しようとするカムシャフト（３）が第１貫通開口部（６）に挿通され、互いに整列された位置で接続部品（５）を介して固定されている。軸受ブロック（４）は、接続部品（５）及びカムシャフト（３）と共に、予め組み立てておくことのできる組立品を形成し、この組立品が、シリンダヘッドカバー（１）と共にシリンダヘッドに対して取り付け可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダヘッドにおいてカムシャフトを支持するための軸受装置を備えるシリンダヘッドカバーに関する。さらに、本発明は、このようなシリンダヘッドカバーが設けられた内燃機関に関する。

今日の内燃機関では、基本的に、シリンダヘッドにおけるカムシャフトの配置構造として、異なる２つの構造が確立されている。第１の構造では、カムシャフトは、シリンダヘッドといわゆる軸受フレームとの間に配置されている。この軸受フレームには、大抵はプラスチックでできているシリンダヘッドカバーが、相応の数のねじ部品によって取り付けられている。この場合、軸受レースは、シリンダヘッドと軸受フレームとのそれぞれに設けられた各軸受半片によって形成される。この軸受レースは、組み立てられた状態で機械加工され、マーキングされ、引き続いて、カムシャフトを組み込むために元のように分解される必要がある。しかし、この工程には、組み立ての際にかなりの利点がある。例えば、シリンダヘッドを、関連付けられた軸受フレーム、及び相応に固定されたカムシャフトと共に１つの単位としてシリンダブロックに設置し、これらをねじ部品で締結することができる。この場合、カムシャフトにはバルブスプリングの力が既にかかっており、この状態のカムシャフトが所定位置に固定されている。これにより、クランクシャフトとカムシャフトの位置決めを正確に行うことが可能となる。第２の構造では、軸受フレームを用いずに加工される。つまり、例えばダイカストによって製造されたアルミニウム製のシリンダヘッドカバーが、シリンダヘッドに対して直接にねじ部品で固定される。第２の構造は、部品が非常に少なくて済む。この場合は、シリンダヘッドカバーが通常は金属でできているため、騒音の増大を考慮しておかなければならない。

本発明の課題は、シリンダヘッドへのカムシャフト取り付けを特に簡単化することのできるシリンダヘッドカバーを提供することである。

この課題は、本発明によれば、独立請求項１の主題によって達成される。有利な実施形態は、従属の下位請求項の主題である。

本発明は、「カムシャフトを支持する少なくとも２つの軸受ブロックと、これらの軸受ブロックを接続する接続部品とからなる軸受装置を、予め組み立てておくことのできる組立品として形成し、カムシャフトを後にもう一度整列させる必要が無いように、この組立品の全体をシリンダヘッドカバーと共に単一の作業工程でシリンダヘッドに固定する」という概念に基づく。軸受装置は、カムシャフトを支持する少なくとも２つの前記軸受ブロックと、軸受ブロックを互いに対して整列された位置で固定する接続部品とを備えている。カムシャフトは、各軸受けブロックの第１貫通開口部を、その軸方向へ貫通する。軸受装置を支持対象のカムシャフトと共に予め組み立てておくことのできる組立品として形成することにより、軸受装置は、シリンダヘッドの組み立ての際にシリンダヘッドカバーと共にシリンダヘッドに取り付けられるように、それよりも早い段階において予め組み立てておくことができる。これにより、これまで一般的だった複雑な工程である「カムシャフトに対する各軸受ブロックの位置決め」と、「場合によっては必要となる軸受ブロックにおける軸受レースの研磨」とを省くことができる。したがって、カムシャフトと軸受ブロックと接続部品とからなる組立品は、シリンダヘッドに軸受装置を取り付けるための組み立て作業を支援する。軸受装置は、次のようにして製造される。例えば、組立型のカムシャフトであってもよいカムシャフトにカムを接合する際に、上述の軸受ブロックは、事前に相応に定義された間隔でカムシャフトに通され、続いて、カムシャフトに対して整列される。その後、個々の軸受ブロックが接続部品に接合され（特に、溶接され）、その結果、カムシャフトと軸受ブロックと接続部品とからなるユニット（つまり、軸受装置）が予め完成され、後の組み立て工程において、シリンダヘッドカバーと共にシリンダヘッドに取り付けられ得る。この場合、シリンダヘッドカバーは、相応の接合手段を介して軸受装置に接合可能である。シリンダヘッドカバーと軸受装置とから成るユニットをシリンダに取り付ける作業は、非常に簡単に実行され得るものである。

接続部品は、金属で構成され、軸受ブロックに溶接されるのが望ましい。接続部品としては、屈曲耐性のある板金部材を使用することができる。板金部材の剛性は非常に高いので、屈曲と、それに伴うカムシャフトに対する各軸受ブロックの軸受の不正確さを確実に回避することができる。軸受ブロックと接続部品の溶接は、手続的に簡単であると同時に、接続部品に対する軸受ブロックの確実且つ信頼のおける固定を保証する仮溶接の手法を用いて行うことができる。

少なくとも１つの軸受ブロックには、カムシャフト用の第１貫通開口部に対して直角に延びる少なくとも１つの第２貫通開口部が設けられるのが望ましい。なお、この第２貫通開口部は、接続部品に配置された第３貫通開口部と一直線に並んでおり、カムシャフトが取り付けられた軸受装置をシリンダヘッドに固定するボルトが挿入される孔を形成している。様々な貫通開口部の本発明の構造により、接続部品、互いに連結された軸受ブロック、及び軸受ブロックに取り付けられたカムシャフトを、従来技術よりも少ないねじ部品でシリンダヘッドに同時に固定できるようになる。これにより、特に、部品の多さと組み立て工数とが著しく低減される。したがって、別々の軸受下片と軸受上片を連結する作業を、そのために余計に必要となる接合手段と、カムシャフトが取り付けられた際の軸受片の後処理と共に省くことができる。

本発明に係る解決策の更に有利な一形態では、軸受装置の接続部品に、ラッチ部材、及び／又は、ラッチ形状部が備えられ、軸受装置は、カムシャフトと共に、このラッチ部材及び／又はラッチ形状部を介して着脱可能にシリンダヘッドカバーにしっかりと固定され得る。このようなラッチ部材又はラッチ形状部は、クリップ部品の形状に形成されていてもよく、このようなラッチ部材又はラッチ形状部により、シリンダヘッドカバーを軸受装置に簡単にクリップ留めすることができる。続いて、シリンダヘッドカバーと軸受装置とからなるユニットは、カムシャフトと共に簡単にシリンダヘッドに設置され、シリンダヘッドに相応の固定手段（特に、ねじ部材）によって接合され得る。シリンダヘッドカバーと軸受装置との間のクリップ留めは、特に、この２つの構成要素の相対的な位置決めや、シリンダヘッドに対する位置決めを容易にし、これによって組み立て工程が簡単化される。特にシリンダヘッドカバーがプラスチックで形成されている場合、ラッチ部材は、射出成形法で簡単に射出される、つまり、シリンダヘッドカバーと一体に製造され得る。この場合、ラッチ部材又はラッチ形状部は、シリンダヘッドに対して双方の構成要素を後から問題なく取り付けられるように事前に設定された位置でのみシリンダヘッドカバーに軸受装置を固定できるように、軸受装置又はシリンダヘッドカバーに配置されている。

本発明の更に重要な特徴及び利点は、下位請求項、図面、及び、図を参照した関連する図面の説明により得られる。

前述の特徴、及び、以下でさらに説明する特徴は、それぞれ挙げた組み合せのみならず、本発明の範囲を逸脱すること無く、他の組合せ又は個別でも使用可能であるものとする。

軸受装置を備える本発明のシリンダヘッドカバーの概略図である。 軸受装置の概略図である。 図２ａの軸受装置に属するシリンダヘッドカバーの概略図である。 軸受装置とシリンダヘッドとで構成されるユニットの概略図である。 他の実施形態の軸受装置を備えるシリンダヘッドカバーの概略図である。 図４の軸受装置が組み込まれたシリンダヘッドカバーを下から示す概略図である。 シリンダヘッドカバーに対して軸受装置をシールするためのシール材の可能な構成を示す概略図である。

本発明の好ましい実施形態は、図面に示され、以下の説明でより詳しく説明される。この場合、同じ参照符号は、同じ又は同様又は機能的に同じ構成部品を示す。

図１によれば、本発明のシリンダヘッドカバー１は、カムシャフト３を支持するための軸受装置２を備えている。軸受装置２は、少なくとも２個（図１では合計５個）の軸受ブロック４と、各軸受ブロック４を互いに接続する接続部品５とを備えている。各軸受ブロック４は、第１貫通開口部６を備えている。この第１貫通開口部６を、例えば組立型のカムシャフトであってもよいカムシャフト３が貫通している。カムシャフト３にはカム７が通常と同じように並べられ、回転しないようにカムシャフト３に接合されている。

軸受ブロック４は、接続部品５及びカムシャフト３と共に予め組み立てておくことのできる組立品を形成する。この組立品は、シリンダヘッドカバー１と共に、図外のシリンダヘッドに取付可能である。

軸受装置２及びカムシャフト３からなる予め組み立てておくことのできる組立品は、本発明に基づいて以下のように製造される。

まず、カムシャフト３に、個々のカム７と、相応の間隔で軸受ブロック４とを通す。カム７を、カムシャフト３の回転運動によって対応する図外のバルブを操作できるように、カムシャフト３に固定して接合する。軸受装置２及びカムシャフト３からなる予め組み立て可能な組立品を製造した後に個々の軸受ブロック４の位置合わせ（すなわち後処理）が不要となるように、それぞれの軸受ブロック４は、他の軸受ブロック４とカムシャフト３に対して整列された位置で、接続部品５に固定される。続いて、軸受装置２は、シリンダヘッドカバー１と共にシリンダヘッドに取り付けられる。

軸受ブロック４は、接続部品５と同様に、原則的には金属又は軽金属、特に鋼又はアルミニウムで製造されていてもよく、この場合、接続部品５と各軸受ブロック４は、通常は溶接によって接合される。シリンダヘッドカバー１は、プラスチック製であることが好ましい。

図１にさらに示すように、各軸受ブロック４には、カムシャフト３用の第１貫通開口部６に対して直角方向に延びる２つの第２貫通開口部８,８'が設けられている。軸受装置２がシリンダヘッドカバー１と共に相応の接合手段１１（例えばボルト１１）を介して図外のシリンダヘッドに固定され得るように、第２貫通開口部８,８'は、第３貫通開口部９,９'及び対応する第４貫通開口部１０,１０'と一直線に並んでいる。なお、第３貫通開口部９,９'は、第２貫通開口部８,８'にそれぞれ対応して、接続部品５に形成されている。また、第４貫通開口部１０,１０'は、第２貫通開口部８,８'にそれぞれ対応して、シリンダヘッドカバー１に形成されている。接合手段１１は、シリンダヘッドカバー１と、接続部品５と、それぞれ割り当てられた軸受ブロック４とを貫通し、シリンダヘッドに形成された孔に螺合する。

さらに、接続部品５には、１つ又は複数の第５貫通開口部１２が形成されていてもよい。第５貫通開口部１２は、図外のセンサー等の構成要素を収容するためなどに形成されている。

本発明によれば、軸受装置２は、例えば接続部品５にラッチ係合部１３を備えることによって、着脱可能にしっかりとシリンダヘッドカバー１に固定され得る。なお、ラッチ係合部１３は、シリンダヘッドカバー１に設けられた対応するラッチ形状部１４、特にラッチ部材１４と相互作用する（図２ａ及び図３参照）。当然、ラッチ部材１４を接続部品５に配置し、それに対応して相補的に形成されたラッチ係合部１３をシリンダヘッドカバー１に設けることも可能である。しかしながら、シリンダヘッドカバー１がプラスチックからなる射出成形部品である限り、例えば図２ｂではラッチフックとして形成されているラッチ部材１４は、シリンダヘッドカバー１に設けられ、シリンダヘッドカバー１と共に単一の作業工程で製造され得ることが好ましい。

各軸受ブロック４にカムシャフト３ができる限り円滑に支持され得るように、少なくとも１つの軸受ブロック４にカムシャフト３を支持するニードルベアリング又はローラーベアリングを設けてもよい。また、カムシャフト３を、直接に（つまり、軸受リングを用いずに）軸受ブロック４に支持させることも考えられる。

図１によれば、接合手段１１は、ボルト１１、特に、フランジ付きボルトであって、ボルト１１の締め付けを簡単化する六角形状を端側に有している。ボルト１１のフランジ２１とシリンダヘッドカバー１との間には、分離用部材１５が更に設けられている。この分離用部材１５は、ボルト１１とシリンダヘッドカバー１との間における振動の伝達を遮断するものとする。この場合、分離用部材１５は、シール部材としても構成されており、これにより、シリンダヘッドからの潤滑剤（特に油）の漏出を防止することが考えられる。

図２ａには、図外のカムシャフトを支持する合計５つの軸受ブロック４を有する軸受装置２が明示されている。完全に組み立てられた状態において、軸受装置２は、カムシャフト３と共に、上からシリンダヘッドカバー１に挿入される。シリンダヘッドカバー１は、そのために相応の開口部１６を備えている。軸受装置２は、好ましくは周囲を取り囲む縁部１７を介して、開口部１６の開口縁部１８に接し、又は開口縁部１８に載る。この場合、図２ｂに示すラッチ部材１４は、事前に正確に定義された位置で軸受装置２をシリンダヘッドカバー１に固定する。このように、シリンダヘッドカバー１に固定された軸受装置２は、シリンダヘッドカバー１と共に単一の組み立て工程において図外のシリンダヘッドに設置可能であり、個々の軸受ブロック４をカムシャフト３に対して後から整列させる必要は無く、ボルト１１によって締結可能である。このことは、大きな利点である。

図４にシリンダヘッドカバー１を示す。このシリンダヘッドカバー１において、軸受装置２は、階段状に形成されている縁部１７のみを介して、シリンダヘッドカバー１の開口縁部１８に支持される。この場合、縁部１７における段部は、軸受装置２をシリンダヘッドカバー１に整列させる。ラッチ部材１４又はラッチ係合部１３を介した更なる固定は、この実施形態では行われないが、それを行ってもよい。ボルト１１は、軸受装置２の接続部品５を貫通する。接続部品５は、同時に、シリンダヘッドカバー１の上側閉鎖部を形成する。ボルト１１は、ねじ頭部１９とは反対側の端部が軸受ブロック４から下方へ突出する。そして、ボルト１１は、個々の軸受ブロック４を貫通し、シリンダヘッドに設けられた対応するねじ孔に螺合する（図５参照）。図４及び図５に示された実施形態の場合も、各軸受ブロック４のカムシャフト３に関する後整列は不要である。なぜなら、それぞれの軸受ブロック４は、他の軸受ブロック４とシリンダヘッドカバー１に対して、接続部品５によって既に整列されているからである。

図６に、密閉枠のタイプのシール部材２０の可能な実施形態を示す。これによりシリンダヘッドからの油の流出を確実に止めることができる。ボルト１１は、例えば拡大ボルトであってもよく、この場合、ボルト１１とシリンダヘッドとの間の直接的な金属的接触によって、相応の剛性が組み立ての際に得られる。シリンダヘッドカバー１における第４貫通開口部１０,１０'は、シール部材として形成された分離用部材１５により、シリンダヘッドとシリンダヘッドカバー１との間において、好ましくは完全に遮音されるように取り囲まれている。ボルト１１では、図１に示すように、ボルト１１のフランジ２１が、分離用部材１５を押し付け、更には分離用部材１５を介してシリンダヘッドカバー１を押し付ける。このため、シリンダヘッドカバー１は、この力をシリンダヘッドに対向する密閉材２０’へ伝える（図１参照）。本発明のシリンダヘッドカバー１の特別な利点は、「シリンダヘッドカバー１と軸受ブロック４を個別にシリンダヘッドに固定するのではなく、２つの部品を同じボルト１１を介して固定可能である」ということである。これにより、部品の多さと物流経費とが低減される。特に、個々の軸受ブロック４についてのコストのかかる後処理（すなわち、後整列）をしなくて済む。なぜなら、軸受ブロック４は、接続部品５を介して既に互いに固定され整列されているからである。

Claims (10)

1. カムシャフト（３）を支持するための軸受装置（２）を備えるシリンダヘッドカバー（１）であって、
   前記軸受装置（２）は、前記カムシャフト（３）を支持する少なくとも２つの軸受ブロック（４）と、１つの接続部品（５）とを備え、
   前記軸受ブロック（４）は、支持しようとする前記カムシャフト（３）が第１貫通開口部（６）に軸方向に通され、整列された位置で前記接続部品（５）を介して互いに固定され、
   前記軸受ブロック（４）は、前記接続部品（５）及び前記カムシャフト（３）と共に、予め組み立てられた組立品を形成し、
   前記シリンダヘッドカバー（１）が接合手段によって前記軸受装置（２）に接合可能であり、シリンダヘッドカバー（１）と軸受装置（２）とからなる前記ユニットが前記シリンダヘッドに取付可能であるシリンダヘッドカバー。
2. 請求項１に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
   前記軸受ブロック（４）の少なくとも１つは、金属又は軽金属、特に鋼又はアルミニウムで製造され、及び／又は、
   前記接続部品（５）は、金属で形成され、前記軸受ブロック（４）に溶接され、及び／又は、
   前記シリンダヘッドカバー（１）は、プラスチックで形成されていることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
3. 請求項１又は２に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
   少なくとも１つの軸受ブロック（４）には、前記カムシャフト（３）用の前記第１貫通開口部（６）に対して直角に延びる少なくとも１つの第２貫通開口部（８）が設けられ、
   前記第２貫通開口部（８）は、前記接続部品（５）に設けられた第３貫通開口部（９）及び前記シリンダヘッドカバー（１）に設けられた第４貫通開口部（１０）と一直線に並び、前記シリンダヘッドカバー（１）と前記カムシャフト（３）が取り付けられた前記軸受装置（２）とを前記シリンダヘッドに固定するボルト（１１）が挿入される孔を形成していることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
   前記接続部品（５）に少なくとも１つの第５貫通開口部（１２）が設けられ、
   前記第５貫通開口部（１２）は、構成要素、特にセンサーを収容するために形成されていることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
   前記接続部品（５）に、ラッチ部材（１４）及び／又はラッチ係合部（１３）が設けられ、
   前記軸受装置（２）は、前記ラッチ部材（１４）及び／又は前記ラッチ係合部（１３）を介して、前記カムシャフト（３）と共に前記シリンダヘッドカバー（１）に着脱可能に取り付けられ得ることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
   少なくとも１つの軸受ブロック（４）は、前記カムシャフト（３）を支持するニードルベアリング又はローラーベアリングを備え、
   前記カムシャフト（３）は、直接、すなわち軸受リングを用いずに少なくとも１つの軸受ブロック（４）に支持されていることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
   前記シリンダヘッドカバー（１）と、前記軸受装置（２）と、前記カムシャフト（３）とを前記シリンダヘッドに固定するねじ部品（１１）の少なくとも１つは、フランジ付きボルトであり、
   前記フランジ付きボルト（１１）のフランジ（２１）と前記シリンダヘッドカバー（１）との間に分離用部材（１５）が設けられていることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
8. 請求項７に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
   前記分離用部材（１５）は、シール部材として形成されていることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
9. 前記請求項１から８のいずれか１項に記載のシリンダヘッドカバーにおいて、
   前記接続部品（５）は、前記シリンダヘッドカバー（１）の一部として形成されていることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
10. 請求項１から９のいずれか１項に記載のシリンダヘッドカバー（１）を備える内燃機関。

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