JP2019100266A - シリンダヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダヘッドにおける共振を抑制する。
【解決手段】カムシャフトハウジング４０は、カムシャフトの軸線方向に沿って延びている一対の縦フレーム４２と、一対の縦フレーム４２の間に架け渡されている複数の横フレーム５０とを備えている。各横フレーム５０においては、カムシャフトを回転可能に支持する軸受部５２が窪んでいる。各横フレーム５０における軸受部５２よりも横フレーム５０の延設方向外側においては、カムシャフトハウジング４０をシリンダヘッド本体に固定するためのボルトが挿通されるボルト孔５４が貫通している。縦フレーム４２は、当該縦フレーム４２の延設方向に直交する断面積が当該縦フレーム４２の延設方向において徐々に変化する振動抑制部６０を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリンダヘッドに関する。

特許文献１には、シリンダブロックの上側に配置されるシリンダヘッドが開示されている。このシリンダヘッドは、シリンダブロックの上面に固定されるシリンダヘッド本体と、当該シリンダヘッド本体の上面に固定されるカムシャフトハウジングとを備えている。カムシャフトハウジングの内部には、吸気弁や排気弁を開閉駆動するためのカムシャフトが収納されている。

特許文献１のシリンダヘッドにおいてカムシャフトハウジングは、カムシャフトの軸線方向に延びる一対の縦フレームを備えている。一対の縦フレームの間には、複数の横フレームが架け渡されている。複数の横フレームは、カムシャフトの軸線方向において等間隔毎に配置されているとともに、互いに平行に延びている。各横フレームの上面においては、下側に向かって半円状に軸受部が窪んでいる。この軸受部にカムシャフトが回転可能に支持されている。また、各横フレームの延設方向両端部においては、ボルト孔が上下方向に貫通している。このボルト孔に挿通されるボルトによって、カムシャフトハウジングがシリンダヘッド本体に固定される。

特開２００８−５７４２７号公報

特許文献１のシリンダヘッドには、内燃機関の駆動に伴う振動や車両の走行に伴う振動等が伝達される。仮に、シリンダヘッドに伝達される振動が、当該シリンダヘッドを構成する縦フレームや横フレームにおける固有周波数に一致すると、これらフレームが共振してしまうことがある。そして、このようなシリンダヘッドにおける共振は、騒音や破損の原因となり得るため、好ましくない。

上記課題を解決するためのシリンダヘッドは、シリンダブロックの上面に固定されるシリンダヘッド本体と、当該シリンダヘッド本体の上面に固定されているとともに内部にカムシャフトが収容されているカムシャフトハウジングとを備えたシリンダヘッドであって、前記カムシャフトハウジングは、前記カムシャフトの軸線方向に沿って延びている一対の縦フレームと、前記一対の縦フレームの間に架け渡されている複数の横フレームとを備え、前記各横フレームの上面においては、前記カムシャフトを回転可能に支持する軸受部が窪んでおり、前記各横フレームにおける前記軸受部よりも前記横フレームの延設方向の外側においては、前記カムシャフトハウジングを前記シリンダヘッド本体に固定するためのボルトが挿通されるボルト孔が貫通しており、前記縦フレームは、当該縦フレームにおける隣り合う前記横フレームの接続箇所の間において、当該縦フレームの延設方向に直交する断面積が当該縦フレームの延設方向において徐々に変化する振動抑制部を備えている。

上記構成によれば、縦フレームは、当該縦フレームの延設方向において断面積が徐々に変化する振動抑制部を有している。そして、このように断面積が変化する振動抑制部においては、はっきりとした固有周波数を有さず、共振が生じにくい。したがって、縦フレームにおける共振を抑制することができるとともに、縦フレームの共振に起因する騒音や破損の発生も抑制できる。

シリンダヘッドにおいて、前記振動抑制部は、前記縦フレームにおける隣り合う前記横フレームの接続箇所の間において、少なくとも一方の前記接続箇所から隣り合う２つの前記接続箇所の中間にまで至っていてもよい。

上記構成において、横フレームはボルトで固定されており、その横フレームに縦フレームが接続されているため、縦フレームにおいて横フレームとの接続箇所は、比較的に振動が生じにくい。その一方で、縦フレームにおける隣り合う２つの接続箇所の中間部分は振動が生じやすい。すなわち、縦フレームは、横フレームとの接続箇所を振動の節、隣り合う２つの接続箇所の中間部分を振動の腹として振動しやすい。仮に、このような縦フレームの振動の固有周波数と、カムシャフトハウジングの外部から伝達される振動の周波数とが一致すると、縦フレームが共振して過度に大きく振動してしまうことがある。

上記構成では、振動抑制部が、振動の節である接続箇所から振動の腹である隣り合う２つの接続箇所の中間まで至っている。このように振動抑制部を振動の節から腹までに連続して設けることで、縦フレームにおける共振を極めて効果的に抑制できる。

シリンダヘッドにおいて、前記振動抑制部は、隣り合う２つの前記接続箇所の中間に向かうほど下側に位置するように窪んだ円弧状の曲面と、隣り合う２つの前記接続箇所の中間に向かうほど、前記横フレームの延設方向における外側に位置するように窪んだ円弧状の曲面とを備えていてもよい。

上記構成によれば、振動抑制部において、横フレームの延設方向における共振も、上下方向の共振も抑制することができる。しかも、隣り合う２つの接続箇所の中間に向かうほど下側に位置するように窪んだ面、及び隣り合う２つの接続箇所の中間に向かうほど横フレームの延設方向外側に位置するように窪んだ面はいずれも曲面であり、角部が存在しない。そのため、角部を起点として振動抑制部が変形するように振動することもない。

シリンダヘッドにおいて、前記振動抑制部は、隣り合う２つの前記接続箇所の間の全域に亘って設けられており、前記振動抑制部は、隣り合う２つの前記接続箇所の中間において、前記縦フレームに直交する断面積が最も小さくなっていてもよい。

上記構成によれば、縦フレームにおける隣り合う２つの接続箇所の間の全域に亘って共振が抑制されるため、振動を抑制するために過度に太くて剛性の高い縦フレームを採用する必要がない。そして、隣り合う２つの接続箇所の中間において、縦フレームに直交する断面積が最も小さくなっているため、例えば延設方向全体に亘って断面積が同じ太い縦フレームを採用する場合よりも、縦フレームの軽量化に寄与する。その一方で、縦フレームにおける２つの接続箇所の中間部分は、ボルトの締結力が作用しにくい箇所であるため、縦フレームにおける２つの接続箇所の中間部分における断面積が小さくとも、縦フレームに求められる強度は確保できる。

シリンダヘッドにおいて、前記カムシャフトハウジングの材質は、前記シリンダヘッド本体の材質と同一であり、前記カムシャフトハウジングと前記シリンダヘッド本体の間には液体ガスケットが介在されていてもよい。

上記構成において、シリンダヘッドが加熱されて、カムシャフトハウジングとシリンダヘッド本体とが熱膨張したとする。この場合、カムシャフトハウジングの膨張量とシリンダヘッド本体の膨張量との間に差があると、固化した状態の液体ガスケットが破断して、必要な密閉性を確保できないおそれがある。

この点、上記構成によれば、カムシャフトハウジングとシリンダヘッド本体との材質が同じで熱膨張係数も同じであるため、両者の膨張量を同じにしやすい。しかも、上記構成によれば、縦フレームにおける２つの接続箇所の中間部分における断面積が小さくて縦フレームの体積が比較的に小さいので、カムシャフトハウジングをシリンダヘッド本体から伝わる熱やエンジンルーム内の熱で温めやすく、両者の温度差を少なくできる。このこともカムシャフトハウジングの膨張量とシリンダヘッド本体の膨張量との差を小さくすることに寄与する。

シリンダヘッドの分解斜視図。 カムシャフトハウジングの斜視図。 カムシャフトハウジング及びカムシャフトの上面図。 図３の４−４矢視方向において、シリンダヘッド本体とカムシャフトハウジングとカムキャップとの結合状態を表した断面図。 図３の５−５矢視方向の断面図。 図５の６−６矢視方向の断面図。

以下、シリンダヘッドの一実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、シリンダヘッド１０は、図示しないシリンダブロックの上面に固定されるシリンダヘッド本体２０と、当該シリンダヘッド本体２０の上面に固定されるカムシャフトハウジング４０とを備えている。カムシャフトハウジング４０の内部には、シリンダヘッド本体２０に取り付けられる図示しない吸気弁や排気弁を開閉駆動するためのカムシャフト１００が収納されている。このカムシャフト１００は、クランクシャフトの回転に連動して回転する。なお、図１では、カムシャフト１００を２点鎖線で概略的に示している。

図１及び図３に示すように、カムシャフト１００は、管状のシャフト本体１０２を備えている。また、カムシャフト１００には、シャフト本体１０２の軸線方向に等間隔で配置された３組のカムピース対１０４が固定されている。カムピース対１０４は、２つの略楕円形板状のカムピース１０６が厚み方向に対向して配置された構成となっている。３組のカムピース対１０４は、その各々のカムピース１０６が厚み方向にシャフト本体１０２で貫通されている。各カムピース１０６は、シャフト本体１０２の回転運動を、直線運動に変換して排気弁や吸気弁に伝達する。なお、カムシャフト１００は２本あり、互いに平行に延びている。一方のカムシャフト１００は、吸気弁を動作させるための吸気用カムシャフト１００Ａである。他方のカムシャフト１００は、排気弁を動作させるための排気用カムシャフト１００Ｂである。

図１に示すように、シリンダヘッド本体２０は、全体として、直方体形状の外形になっている。シリンダヘッド本体２０の下面からは上側に向かって３つの燃焼室２２が窪んでいる。各燃焼室２２は、平面視で円形状になっている。各燃焼室２２は、シリンダヘッド本体２０の長手方向（カムシャフト１００の軸線方向）に等間隔で並んでいるとともに、シリンダヘッド本体２０の短手方向の中央に位置している。シリンダヘッド本体２０をシリンダブロックに取り付けた状態では、シリンダヘッド本体２０の燃焼室２２がシリンダブロック内に区画された気筒と対向して配置される。なお、図１では、燃焼室２２の開口を破線で図示している。

シリンダヘッド本体２０の４つの側面のうち、当該シリンダヘッド本体２０の長手方向に沿って延びる側面の１つからは、略四角筒状の吸気ポート２３が３つ突出している。各吸気ポート２３は、シリンダヘッド本体２０の長手方向に等間隔で並んでいる。吸気ポート２３の内部空間は、シリンダヘッド本体２０の下側に区画されている燃焼室２２にまで延びている。この吸気ポート２３を介して、燃焼室２２内（シリンダブロックの気筒内）に外気が供給される。なお、シリンダヘッド本体２０の４つの側面のうち、吸気ポート２３が設けられている側面とは反対側の側面からは、上記吸気ポート２３と同様の形状の排気ポートが突出している。この排気ポートを介して、燃焼室２２内（シリンダブロックの気筒内）からの排気が排出される。

シリンダヘッド本体２０の上面においては、上面視で四角形状に凹部２４が窪んでいる。その結果として、シリンダヘッド本体２０の上側の部分は、長手方向に延びる一対の長壁部２４ａと短手方向に延びる一対の短壁部２４ｂとを備えた四角形枠状になっている。長壁部２４ａと短壁部２４ｂの上端面は、シリンダヘッド本体２０の上端面２１を構成している。凹部２４の内部においては、シリンダヘッド本体２０の長手方向に取付構造部２５が延びている。取付構造部２５は、一方の短壁部２４ｂの内面から他方の短壁部２４ｂの内面まで長手方向に延びている。また、取付構造部２５は、シリンダヘッド本体２０の短手方向の中央に位置している。換言すると、取付構造部２５は、燃焼室２２の上側に位置している。

取付構造部２５においては、燃焼室２２内で点火を行う点火プラグを取り付けるためのプラグ取付孔２７が上下方向に貫通している。プラグ取付孔２７の下端は、燃焼室２２内に向けて開口している。また、取付構造部２５においては、吸気弁や排気弁を取り付けるためのバルブ取付孔２８が略上下方向に貫通している。バルブ取付孔２８の下端は、燃焼室２２内に向けて開口している。この実施形態では、燃焼室２２毎に、プラグ取付孔２７が１つ、バルブ取付孔２８が４つ設けられていて、これらが燃焼室２２に応じて３組設けられている。なお、図１では、一組のプラグ取付孔２７及びバルブ取付孔２８にのみ符号を付している。

取付構造部２５の上面からは、ボルトを挿通するための円筒状のボス部２６が上側に向かって突出している。ボス部２６の軸線方向は、上下方向に沿っている。ボス部２６の上面は、長壁部２４ａ及び短壁部２４ｂの上端面と同一平面上に位置している。取付構造部２５から突出するボス部２６は、シリンダヘッド本体２０の長手方向に沿って等間隔に４つ設けられている。また、ボス部２６は、シリンダヘッド本体２０の短手方向の中央に位置している。

また、各長壁部２４ａの内面からは、円筒状のボス部２６が膨出している。ボス部２６の軸線方向は、上下方向に沿っている。ボス部２６の上面は、長壁部２４ａ及び短壁部２４ｂの上端面と面一になっている。ボス部２６は、１つの長壁部２４ａにつき、シリンダヘッド本体２０の長手方向に等間隔毎に４つ設けられている。また、シリンダヘッド本体２０の短手方向において、一対の長壁部２４ａから膨出するボス部２６と取付構造部２５の上面から突出するボス部２６とが、同じ位置に配置されている。換言すると、各長壁部２４ａの２つのボス部２６と取付構造部２５の１つのボス部２６とは、シリンダヘッド本体２０の短手方向に延びる同一直線上に位置している。

図２及び図３に示すように、カムシャフトハウジング４０は、互いに平行に延びている一対の棒状の縦フレーム４２を備えている。一対の縦フレーム４２の間には、４つの棒状の横フレーム５０と、１つの棒状の外フレーム４４とが架け渡されている。４つの横フレーム５０と、外フレーム４４は、縦フレーム４２の延設方向に直交する方向に延びている。

外フレーム４４と、各横フレーム５０と、一対の縦フレーム４２の上下方向の寸法は一致しており、外フレーム４４と、各横フレーム５０と、一対の縦フレーム４２の上面は面一になっている。同様に、外フレーム４４と、各横フレーム５０と、一対の縦フレーム４２の下面も面一になっている。

４つの横フレーム５０のうち、縦フレーム４２の延設方向一方側の横フレーム５０は、縦フレーム４２の延設方向一方側の端部同士を繋ぐように架け渡されている。そして、４つの横フレーム５０は、縦フレーム４２の延設方向に略等間隔毎に並んでいる。なお、各横フレーム５０は、シリンダヘッド本体２０の短手方向に並んでいる３つのボス部２６の上側に位置している。外フレーム４４は、４つの横フレーム５０よりも、縦フレーム４２の延設方向他方側に位置している。外フレーム４４と、当該外フレーム４４に隣り合っている横フレーム５０との間隔は、横フレーム５０同士の間隔よりも狭くなっている。

外フレーム４４は、縦フレーム４２の延設方向他方側の端部同士を繋ぐように架け渡されている。その結果として、外フレーム４４と、横フレーム５０の１つと、一対の縦フレーム４２とが、四角形の枠状に繋がっている。この枠の外周寸法は、シリンダヘッド本体２０の上端面２１の外周寸法と略一致している。

図２に示すように、各縦フレーム４２における上端部は、横フレーム５０の延設方向外側へ張り出したフランジ状の張出部Ｆとなっている。張出部Ｆは、縦フレーム４２の延設方向の全域に亘って設けられている。

図１〜図３に示すように、各横フレーム５０の上面においては、半円状の軸受部５２が下側へ窪んでいる。軸受部５２は、横フレーム５０における延設方向の中央を挟んだ両側に１つずつ設けられている。なお、図１では、一部の軸受部５２にのみ符号を付している。

図２及び図３に示すように、各横フレーム５０においては、ボルト孔５４が上下方向に貫通している。ボルト孔５４は、２つの軸受部５２の間に１つ、また、２つの軸受部５２よりも横フレーム５０の延設方向外側に１つずつ、計３つ設けられている。２つの軸受部５２の間に位置しているボルト孔５４は、横フレーム５０における延設方向のほぼ中央に位置している。このボルト孔５４の軸線は、シリンダヘッド本体２０の取付構造部２５から突出しているボス部２６の円筒の軸線と一致している。一方、軸受部５２よりも横フレーム５０の延設方向外側に位置しているボルト孔５４は、横フレーム５０と縦フレーム４２との接続箇所近傍に位置している。このボルト孔５４の軸線は、シリンダヘッド本体２０における長壁部２４ａの内面から膨出しているボス部２６の円筒の軸線と一致している。

図１に示すように、枠状のカムシャフトハウジング４０の下面は、シリンダヘッド本体２０の上端面２１と、液体ガスケットを介して当接している。具体的には、カムシャフトハウジング４０における縦フレーム４２の下面は、シリンダヘッド本体２０の長壁部２４ａの上端面に当接している。そして、カムシャフトハウジング４０における端側の横フレーム５０の下面及び外フレーム４４の下面は、シリンダヘッド本体２０における短壁部２４ｂの上端面に当接している。なお、カムシャフトハウジング４０がシリンダヘッド本体２０に固定されて、シリンダヘッド１０として構成されている状態では、液体ガスケットは、固化した状態にある。

図１に示すように、各横フレーム５０の上面には、横フレーム５０の延設方向に延びている棒状のカムキャップ３０が固定されている。カムキャップ３０の長手方向及び短手方向の寸法（長さ及び幅）は、横フレーム５０の長手方向及び短手方向の寸法（長さ及び幅）とほぼ一致している。カムキャップ３０の下面には、半円状の軸受部３２が上側へ窪んでいる。軸受部３２は、カムキャップ３０の延設方向の中央を挟んで両側に１つずつ設けられている。軸受部３２は、横フレーム５０の軸受部５２と対向した位置に配置されている。なお、図１では、一部のカムキャップ３０の軸受部３２にのみ符号を付している。

横フレーム５０の軸受部５２とカムキャップ３０の軸受部３２との間には、吸気用カムシャフト１００Ａ及び排気用カムシャフト１００Ｂのそれぞれのシャフト本体１０２が回転可能に支持されている。具体的には、横フレーム５０におけるその延設方向一方側に位置している軸受部５２と、当該軸受部５２に対向しているカムキャップ３０の軸受部３２との間に、吸気用カムシャフト１００Ａのシャフト本体１０２が挟み込まれている。また、横フレーム５０におけるその延設方向他方側に位置している軸受部５２と、当該軸受部５２に対向しているカムキャップ３０の軸受部３２との間に、排気用カムシャフト１００Ｂのシャフト本体１０２が挟み込まれている。図３に示すように、吸気用カムシャフト１００Ａ及び排気用カムシャフト１００Ｂのそれぞれのカムピース１０６は、横フレーム５０同士の間に位置している。なお、吸気用カムシャフト１００Ａ及び排気用カムシャフト１００Ｂのそれぞれのシャフト本体１０２の一端は、外フレーム４４と、当該外フレーム４４に隣り合っている横フレーム５０との間に位置している。一方、シャフト本体１０２の他端は、カムシャフトハウジング４０の外部に位置している。

図１に示すように、各カムキャップ３０には、キャップボルト孔３４が上下方向に貫通している。キャップボルト孔３４は、カムキャップ３０における２つの軸受部３２の間に１つ、また、２つの軸受部３２よりもカムキャップ３０の延設方向外側に１つずつ、計３つ設けられている。なお、図１では、一部のカムキャップ３０のキャップボルト孔３４にのみ符号を付している。

図１及び図４に示すように、カムキャップ３０の延設方向外側に位置しているキャップボルト孔３４の軸線は、横フレーム５０におけるその延設方向外側のボルト孔５４の軸線、及びシリンダヘッド本体２０における長壁部２４ａの内面から膨出しているボス部２６の円筒の軸線と一致している。このキャップボルト孔３４には、上側からボルトＢが貫通している。ボルトＢは、横フレーム５０のボルト孔５４を貫通し、シリンダヘッド本体２０のボス部２６に締結されている。

カムキャップ３０において、２つの軸受部３２の間に位置しているキャップボルト孔３４の軸線は、横フレーム５０におけるその延設方向の中央のボルト孔５４の軸線、及びシリンダヘッド本体２０の取付構造部２５から突出しているボス部２６の円筒の軸線と一致している。そして、このキャップボルト孔３４に上側からボルトＢが貫通している。ボルトＢは、横フレーム５０のボルト孔５４を貫通し、シリンダヘッド本体２０のボス部２６に締結されている。こうして、ボルトＢによってカムキャップ３０とカムシャフトハウジング４０とシリンダヘッド本体２０とが一体に固定されている。なお、図１では、ボルトＢを１つのみ示している。

図３に示すように、縦フレーム４２は、当該縦フレーム４２の延設方向において４箇所の横フレーム５０との接続箇所Ｐを有している。接続箇所Ｐは、縦フレーム４２における横フレーム５０の短手方向の寸法（幅）分に相当する部位である。縦フレーム４２における、隣り合う２つの接続箇所Ｐ間の全域は、当該縦フレーム４２の振動を抑制する振動抑制部６０となっている。

図５に示すように、縦フレーム４２の延設方向に直交する断面視（以下、直交断面視と称する。）において、振動抑制部６０の外形は、概略的には、多角形柱状となっている。具体的には、振動抑制部６０は、当該振動抑制部６０における横フレーム５０の延設方向外側に位置しているとともに上側を向いた平面である外側上面６２を備えている。外側上面６２のうちの横フレーム５０の延設方向外側の一部は、張出部Ｆの上面を構成している。外側上面６２における横フレーム５０の延設方向内側の縁からは、横フレーム５０の延設方向内側に向かうほど下側に位置するように湾曲した円弧状の内側上面７０が続いている。内側上面７０の下縁からは、横フレーム５０の延設方向内側を向いた平面である内向き面７２が下側へ続いている。内向き面７２の下縁からは、横フレーム５０の延設方向外側へ向けて延設された平面である下面６４が続いている。下面６４における横フレーム５０の延設方向外側の縁は、外側上面６２における横フレーム５０の延設方向外側の縁よりも横フレーム５０の延設方向内側に位置している。下面６４における横フレーム５０の延設方向外側の縁からは、横フレーム５０の延設方向外側に向かうほど上側に位置する外向き面６６が続いている。外向き面６６の上端部は、当該外向き面６６の他の部位よりも、横フレーム５０の延設方向外側に張り出した張出部Ｆの外側面を構成している。

図４に示すように、振動抑制部６０を横フレーム５０の延設方向内側から視た場合の断面（以下、内側断面視と称する。）において、内側上面７０は、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間に向かうほど下側に位置するように窪んだ円弧状の曲面となっている。ここで、図５の２点鎖線は、接続箇所Ｐ近傍における振動抑制部６０の外形を示している。図５に示すように、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間における内側上面７０の位置（実線）と、接続箇所Ｐ近傍における内側上面７０の位置（２点鎖線）とを、横フレーム５０の延設方向の同位置で比較した場合、前者は後者よりも下側に位置している。

図６に示すように、振動抑制部６０を上側から視た場合の断面（以下、上側断面視と称する。）において、内側上面７０は、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間に向かうほど、横フレーム５０の延設方向外側に位置するように窪んだ円弧状の曲面になっている。なお、図６の２点鎖線は、内側上面７０における横フレーム５０の延設方向外側の縁７０ａの位置を示している。内側上面７０における上側の部位は、当該内側上面７０における下側の部位よりも、横フレーム５０の延設方向外側まで窪んでいる。上記した内側上面７０の曲面形状を反映して、図５に示すように、直交断面視では、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間における内側上面７０の位置（実線）は、接続箇所Ｐ近傍における内側上面７０の位置（２点鎖線）よりも、横フレーム５０の延設方向外側となっている。このように、本実施形態では、内側上面７０は、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間に向かうほど、下側にも横フレーム５０の延設方向外側にも窪んだ曲面となっている。

図６に示すように、上側断面視において、内向き面７２は、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間に向かうほど、横フレーム５０の延設方向外側に位置するように窪んだ円弧状の曲面になっている。上記した内向き面７２の曲面形状を反映して、図５に示すように、直交断面視では、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間における内向き面７２の位置（実線）は、接続箇所Ｐ近傍における内向き面７２の位置（２点鎖線）よりも、横フレーム５０の延設方向外側となっている。

上側断面視及び内側断面視における曲面形状を反映して、振動抑制部６０では、図５に示すように、直交断面視での断面積が縦フレーム４２の延設方向において徐々に変化している。具体的には、振動抑制部６０は、接続箇所Ｐから隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間に向かうほど直交断面視での断面積が徐々に小さくなっていき、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間において、直交断面視での断面積が最も小さくなっている。

上記のように構成されたシリンダヘッド本体２０の材質、カムシャフトハウジング４０の材質、及びカムキャップ３０の材質は、全て同じである。この実施形態では、これら各部材の材質として、アルミニウム合金を採用している。ここでいうアルミニウム合金とは、アルミニウムを主成分とする合金であって、耐食アルミニウム、ジュラルミン、超ジュラルミン、超々ジュラルミン等と呼称されるものである。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。
（１）本実施形態では、カムシャフトハウジング４０を構成する縦フレーム４２、外フレーム４４、及び横フレーム５０のうち、外フレーム４４及び横フレーム５０は比較的に長さが短い。その上、外フレーム４４及び横フレーム５０は、ボルトＢを介してシリンダヘッド本体２０に固定されている。したがって、これら外フレーム４４及び横フレーム５０は、撓みなどの変形が生じにくい。その一方で、本実施形態では、縦フレーム４２は、外フレーム４４及び横フレーム５０に比べて長く、且つ、当該縦フレーム４２は、直接的にはボルトＢでシリンダヘッド本体２０に固定されていない。したがって、シリンダヘッド１０に振動が伝わった際には、縦フレーム４２が撓むように振動することがある。

ここで、縦フレーム４２は、横フレーム５０に接続されているため、縦フレーム４２における横フレーム５０との接続箇所Ｐは、比較的に振動が生じにくい。その一方で、縦フレーム４２における隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間部分は振動が生じやすい。すなわち、縦フレーム４２は、横フレーム５０との接続箇所Ｐを振動の節、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間部分を振動の腹として振動しやすい。仮に、このような縦フレーム４２の振動の固有周波数と、カムシャフトハウジング４０の外部から伝達される振動の周波数とが一致すると、縦フレーム４２が共振して過度に大きく振動してしまうことがある。

本実施形態によれば、縦フレーム４２における、隣り合う２つの接続箇所Ｐ間の全域は、当該縦フレーム４２の延設方向において断面積が徐々に変化する振動抑制部６０となっている。このように断面積が変化する振動抑制部６０においては、はっきりとした固有周波数を有さず、共振が生じにくい。そして、上記構成のように、縦フレーム４２における隣り合う２つの接続箇所Ｐ間の全域が振動抑制部６０となっている場合、隣り合う接続箇所Ｐ間の全域に亘って共振が生じにくい。

ここで、振動抑制部６０における内側上面７０は、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間に向かうほど下側に位置するように窪んだ円弧状の曲面になっている。こうした円弧状の曲面形状であれば、振動抑制部６０は、上下方向の振動に関して、はっきりとした固有振動数を有さない。そのため、振動抑制部６０は、上下方向の振動に関して、共振が生じにくい。また、振動抑制部６０における内側上面７０は、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間に向かうほど、横フレーム５０の延設方向外側に位置するように窪んだ円弧状の曲面となっている。こうした円弧状の曲面形状であれば、振動抑制部６０は、横フレーム５０の延設方向の振動に関して、はっきりとした固有振動数を有さない。そのため、振動抑制部６０は、横フレーム５０の延設方向の振動に関して、共振が生じにくい。さらに、振動抑制部６０における内向き面７２は、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間に向かうほど、横フレーム５０の延設方向外側に位置するように窪んだ円弧状の曲面となっている。こうした円弧状の曲面形状であれば、振動抑制部６０は、横フレーム５０の延設方向の振動に関して、はっきりとした固有振動数を有さない。そのため、振動抑制部６０は、横フレーム５０の延設方向の振動に関して、共振が生じにくい。

また、本実施形態のように、振動抑制部６０の内側上面７０及び内向き面７２が隣り合う２つの接続箇所Ｐ間の全域に亘って連続する曲面となっている場合、内側上面７０及び内向き面７２には角部がない。そのため、振動抑制部６０は、角部を起点として変形するように振動してしまうことがない。

さらに、本実施形態では、縦フレーム４２におけるその延設方向の全域に亘って張出部Ｆが設けられている。そのため、張出部Ｆによって、縦フレーム４２の曲げに対する強度を向上させることができる。したがって、振動抑制部６０の振動を抑制できる。

（２）縦フレーム４２は、隣り合う２つの接続箇所Ｐ間の全域に亘って共振が抑制されるため、共振を抑制するために過度に太くて剛性の高い縦フレームを採用する必要がない。また、縦フレーム４２における隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間部分は、ボルトＢの締結力が作用しにくい箇所であるため、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間部分における断面積が小さくとも、縦フレーム４２においては求められる強度を確保できる。そのため、本実施形態の振動抑制部６０の構成によれば、縦フレーム４２を、直交断面視での断面積が接続箇所Ｐ近傍の断面積のまま当該縦フレーム４２の延設方向において一定となるように構成した場合に比べて、縦フレーム４２における隣り合う２つの接続箇所Ｐの断面積を相応に小さくできる。その結果、縦フレーム４２を含めたカムシャフトハウジング４０の体積を小さくして、当該カムシャフトハウジング４０の軽量化を実現できる。

（３）シリンダヘッド１０が加熱されて、カムシャフトハウジング４０とシリンダヘッド本体２０とが熱膨張したとする。この場合、カムシャフトハウジング４０の膨張量とシリンダヘッド本体２０の膨張量との間に差があると、固化した状態の液体ガスケットが破断して、必要な密閉性を確保できないおそれがある。

上記構成では、カムシャフトハウジング４０の材質は、シリンダヘッド本体２０の材質と同一となっている。そのため、カムシャフトハウジング４０の熱膨張係数と、シリンダヘッド本体２０の熱膨張係数は同じであり、カムシャフトハウジング４０とシリンダヘッド本体２０の温度が同じであれば、両者の膨張量がほぼ同じになる。このことに加え、上述のとおり、縦フレーム４２における隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間部分では、当該縦フレーム４２の直交断面視での断面積が小さくて当該縦フレーム４２の体積が比較的に小さい。そのため、縦フレーム４２を、シリンダヘッド本体２０から伝わる熱やエンジンルーム内の熱で温めやすく、縦フレーム４２と、シリンダヘッド本体２０の温度差を少なくできる。したがって、カムシャフトハウジング４０の膨張量とシリンダヘッド本体２０の膨張量との差を小さくできる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・振動抑制部６０は、直交断面視での断面積が、縦フレーム４２の延設方向において徐々に変化するようになっていることを条件に、その形状を適宜変更可能である。例えば、内側上面７０は、上側断面視において、当該内側上面７０における横フレームの延設方向外側への窪みの深さが最大となる位置が、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間から外れた位置になるような円弧状の曲面でもよい。内向き面７２についても同様である。

また、内側上面７０及び内向き面７２は、上記条件を満たしていれば平面で構成してもよい。上側断面視において、内側上面７０が、隣り合う２つの接続箇所Ｐ間で横フレーム５０の延設方向外側へＶ字状に窪んでいてもよい。内向き面７２についても同様である。

さらに、内側上面７０及び内向き面７２は、曲面と平面とを組み合わせた形状でもよい。内側上面７０と内向き面７２のいずれか一方のみを窪ませた形状とし、他方を窪みのない形状としてもよい。また、上記条件を満たしていれば、振動抑制部６０における内側上面７０と内向き面７２以外の箇所の形状を上記実施形態に示した構成から変更してもよい。例えば、上側断面視で、外向き面６６が、隣り合う２つの接続箇所Ｐ間で横フレーム５０の延設方向内側へ窪んでいてもよい。さらに、上記条件を満たしていれば、振動抑制部６０を構成している面が、隣り合う２つの接続箇所Ｐ間で膨出していてもよい。例えば、上側断面視で、内向き面７２が、隣り合う２つの接続箇所Ｐ間で横フレーム５０の延設方向内側へ膨出していてもよい。振動抑制部６０が上記条件を満たした構成であれば、当該振動抑制部６０の形状を変更しても、縦フレーム４２の振動を抑制する効果は得られる。

・上述した振動抑制部６０の形状の変更との兼ね合いで、当該振動抑制部６０はその直交断面視での断面積が、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間で最小になっていなくてもよい。換言すると、振動抑制部６０はその直交断面視での断面積が、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間から外れた位置で最小になっていてもよい。振動抑制部６０はその直交断面視での断面積が、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間に向かうほど大きくなっていてもよい。なお、振動抑制部６０における接続箇所Ｐ近傍の部位には、ボルトＢの締結力が作用しやすい。そのため、当該接続箇所Ｐ近傍の部位には、ボルトＢの締結力を受け止めるための強度が求められる。したがって、当該接続箇所Ｐ近傍の部位は、直交断面視での断面積としてある程度の断面積が確保されていることが好ましい。

・振動抑制部６０は、縦フレーム４２における隣り合う２つの接続箇所Ｐ間の一部にのみ設けられていてもよい。ところで、カムシャフトハウジングにおいては縦フレームからボルト等が挿入されるボス部等が突出しており、このようなボス部の基端側の一部が曲面形状になっていることもある。しかし、このように極々限られた領域が曲面形状になっていても、振動抑制部６０としての機能はほとんど期待できない。そういった観点では、例えば、振動抑制部６０は、隣り合う２つの接続箇所Ｐ間における４分の１以上の領域や、３分の１以上の領域といったように相応の領域に亘って設けられていることが好ましい。

・上記の変更例のように縦フレーム４２における一部の領域に振動抑制部６０が設けられる場合、振動抑制部６０は、一方の接続箇所Ｐから連続して設けられていてもよいし、接続箇所Ｐから離れた領域に設けられていてもよい。ただし、振動抑制部６０は、縦フレーム４２における隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間部分に設けられていることが好ましく、隣り合う２つの接続箇所Ｐ間において、一方の接続箇所Ｐから連続して、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間にまで至っていることがさらに好ましい。縦フレーム４２における隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間部分は、振動の腹となり得る。したがって、振動抑制部６０が、隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間に設けられていれば、振動の腹となる部分の共振を好適に抑制できる。さらに、振動抑制部６０が、振動の節となる接続箇所から振動の腹となる隣り合う２つの接続箇所Ｐの中間部分にまで至っていれば、共振全体を抑制できるため縦フレーム４２の共振を極めて効果的に抑制できる。

・縦フレーム４２の張出部Ｆを、当該縦フレーム４２の延設方向の一部のみに設けてもよい。カムシャフトハウジング４０と他の部材（例えばヘッドカバー）との固定関係によっては、張出部Ｆを廃止してもよい。

・横フレーム５０の数は、シリンダブロックの気筒の数に合わせて適宜変更可能である。
・横フレーム５０に設けられるボルト孔５４の位置や数は、適宜変更可能である。ただし、縦フレーム４２の振動抑制部６０による効果を適切に得るためには、軸受部５２よりも横フレーム５０の延設方向外側にボルト孔５４が設けられている必要がある。

・外フレーム４４を廃止してもよい。
・シリンダヘッド本体２０の構成は、適宜変更可能である。例えば、燃焼室２２の数は、シリンダブロックの気筒の数に合わせて変更できる。また、上記実施形態における取付構造部２５の構成は、あくまでも概略的に例示したものであり、寸法や形状は適宜変更できる。さらに、ボス部２６の位置や数は、カムシャフトハウジング４０の横フレーム５０におけるボルト孔５４の位置や数に合わせて変更できる。なお、ボス部２６の位置を変更する場合でも、ボス部２６は、カムシャフトハウジング４０及びカムキャップ３０とともにボルトＢで締結される際の締結力を受け止めるのに十分な強度を有している必要がある。

・上記実施形態におけるカムキャップ３０の構成も、概略的に例示したものであり、カムキャップ３０の形状及び寸法は、適宜変更可能である。ただし、カムキャップ３０は、カムシャフトハウジング４０の上側に固定でき、かつ、横フレーム５０との間でカムシャフト１００のシャフト本体１０２を回転可能に支持できる形状である必要がある。

・シリンダヘッド本体２０の材質、カムシャフトハウジング４０の材質、及びカムキャップ３０の材質は、上記実施形態に示したものに限定されない。また、シリンダヘッド本体２０の材質、カムシャフトハウジング４０の材質、及びカムキャップ３０の材質は、互いに異なっていてもよいし、これらの３つのうちの２つのみが同じでもよい。

・カムシャフトハウジング４０とシリンダヘッド本体２０との間に液体ガスケットが介在されていることは必須ではない。例えば、両者の間に金属製のガスケットが介在されていてもよい。ただし、カムシャフトハウジング４０とシリンダヘッド本体２０との間の密閉性を高める上では、液体ガスケットが両者の間に介在していることが好ましい。

１０…シリンダヘッド、２０…シリンダヘッド本体、４０…カムシャフトハウジング、４２…縦フレーム、５０…横フレーム、５２…軸受部、５４…ボルト孔、６０…振動抑制部、１００…カムシャフト、Ｐ…接続箇所。

Claims (5)

1. シリンダブロックの上面に固定されるシリンダヘッド本体と、当該シリンダヘッド本体の上面に固定されているとともに内部にカムシャフトが収容されているカムシャフトハウジングとを備えたシリンダヘッドであって、
   前記カムシャフトハウジングは、前記カムシャフトの軸線方向に沿って延びている一対の縦フレームと、前記一対の縦フレームの間に架け渡されている複数の横フレームとを備え、
   前記各横フレームの上面においては、前記カムシャフトを回転可能に支持する軸受部が窪んでおり、
   前記各横フレームにおける前記軸受部よりも前記横フレームの延設方向の外側においては、前記カムシャフトハウジングを前記シリンダヘッド本体に固定するためのボルトが挿通されるボルト孔が貫通しており、
   前記縦フレームは、当該縦フレームにおける隣り合う前記横フレームの接続箇所の間において、当該縦フレームの延設方向に直交する断面積が当該縦フレームの延設方向において徐々に変化する振動抑制部を備えている
   シリンダヘッド。
2. 請求項１に記載のシリンダヘッドであって、
   前記振動抑制部は、前記縦フレームにおける隣り合う前記横フレームの接続箇所の間において、少なくとも一方の前記接続箇所から隣り合う２つの前記接続箇所の中間にまで至っている
   シリンダヘッド。
3. 請求項１又は２に記載のシリンダヘッドにおいて、
   前記振動抑制部は、隣り合う２つの前記接続箇所の中間に向かうほど下側に位置するように窪んだ円弧状の曲面と、隣り合う２つの前記接続箇所の中間に向かうほど、前記横フレームの延設方向における外側に位置するように窪んだ円弧状の曲面とを備えている
   シリンダヘッド。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリンダヘッドであって、
   前記振動抑制部は、隣り合う２つの前記接続箇所の間の全域に亘って設けられており、
   前記振動抑制部は、隣り合う２つの前記接続箇所の中間において、前記縦フレームに直交する断面積が最も小さくなっている
   シリンダヘッド。
5. 請求項４に記載のシリンダヘッドにおいて、
   前記カムシャフトハウジングの材質は、前記シリンダヘッド本体の材質と同一であり、
   前記カムシャフトハウジングと前記シリンダヘッド本体の間には液体ガスケットが介在されている
   シリンダヘッド。