JP3591278B2 - Cylinder head structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのシリンダヘッド構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
図5は、4弁式センタノズルタイプのディーゼルエンジンのシリンダヘッドの平面図である。図示するように、シリンダヘッド本体aには、バルブタペットを支持するブロック部bと、シリンダヘッドボルトの頭部が着座する着座部cとが、各気筒ごとに設けられている。
【0003】
各ブロック部bには、1気筒当たり4個のバルブタペットのガイド穴dがシリンダヘッド本体aの頂面e(図中斜線で示す)に対して凹設されていると共に、それらの中央に燃料噴射ノズルの収容穴fが凹設されている。上記ガイド穴dには、円柱状のバルブタペットが弁軸方向に移動自在に収容される。バルブタペットは、その上面がカム軸のカム山に当接し、下面が各吸排気弁の弁軸の頂部に当接し、カム軸の回転に応じて弁軸を押し下げて各弁を開閉するものである。
【0004】
各着座部cには、シリンダヘッドボルトが挿通されるボルト穴gが形成されている。ボルト穴gには、シリンダヘッド本体aの頂面e側からシリンダヘッドボルトが挿通され、そのボルト軸部がシリンダボディーのネジ穴にネジ込まれ、ボルト頭部が着座部cの着座面hに着座される。かかるヘッドボルトによって、シリンダヘッド本体aがシリンダボディーに締結される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記シリンダヘッドボルトの着座面hは、上記ブロック部bの頂面iに繋がるようにしてヘッド本体aの頂面eと面一に、しかも各気筒のブロックbを囲繞してシリンダボアの周方向に所定間隔を隔てて複数(図例では1気筒当たり6個)配置されている。
【0006】
このため、各着座面hのボルト穴gにヘッドボルトを挿通してシリンダボディーに締め付け、そのボルト軸力がボルト頭部を介して着座面hを押し下げるように作用すると、各着座面hに囲繞されたブロック部bの頂面iに図5に矢印で示すような径方向外方への引張力Fが生じる。また、各気筒の筒内燃焼圧力を受けるシリンダヘッド本体aが、上記ボルト頭部および着座面hを介して押えられるので、それによっても同様にブロック部bの頂面iに引張力Fが生じる。
【0007】
上記引張力Fは、ブロック部bの頂面iおよび頂面iから極浅い深さの部分に集中して生じる。このようにブロック部bの頂面iに各気筒ごとに引張力Fが生じると、ガイド穴dと収容穴fとの間を仕切る部分j(最も細い部分)にその引張力Fが集中して作用し、その部分の頂面に亀裂kが生じる可能性がある。かかる亀裂kは、軽量化のためにシリンダヘッド本体をアルミ製とした場合には、特に起こり易くなる。
【0008】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、ブロック部の頂面に生じる引張力に基づいて発生する亀裂を抑えることができるシリンダヘッド構造を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係るシリンダヘッド構造は、シリンダヘッド本体の頂面に、バルブタペットを支持するブロック部を設けると共に、そのブロック部を囲繞するようにシリンダヘッドボルトの頭部が着座する着座部を設けたシリンダヘッド構造であって、上記ブロック部はその頂面が上記シリンダヘッド本体の頂面と同一の高さとなるように形成し、上記着座部はその着座面の高さが上記ブロック部の頂面よりも低くなるように高さ方向に分離して形成し、且つ上記ブロック部の頂面と上記着座部の着座面とを接続する壁に切欠部を設けたものである。
【0010】
本発明によれば、シリンダヘッドボルトのボルト頭部が着座面を押し下げるように作用する力は、切欠部によって力の伝達経路の一部が削除された壁を介してブロック部の頂面に伝達するので、ブロック部の頂面に作用しずらくなる。よって、ブロック部の頂面に引張力が生じずらくなり、亀裂が抑制される。
【0013】
なお、本発明によれば、上記シリンダヘッド本体が機械的強度の弱いアルミ母材からなっていても、着座面を押し下げるように作用する力がブロック部の頂面に作用しなく又はし難くなるため、上記亀裂を抑制できる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0015】
図1は本実施形態に係るシリンダヘッドの部分斜視図であり、図2はそのシリンダヘッドの平面図であり、図3は図2の III−III線断面図である。
【0016】
図示するように、シリンダヘッド本体1は、アルミを母材として略直方体状に形成されており、その頂面2(図1及び図2で斜線で示す)がフラットな平面状になっている。シリンダヘッド本体1には、バルブタペットを支持するブロック部3と、シリンダヘッドボルトの頭部が着座する着座部4とが、各気筒ごとに設けられている。
【0017】
各ブロック部3は、その頂面5がシリンダヘッド本体1の頂面2と同一の高さとなるように形成されている。各ブロック部3の頂面5には、1気筒当たり4個のバルブタペットのガイド穴6が、凹設されている。各ガイド穴6には、円柱状のバルブタペットが弁軸方向に移動自在に収容される。
【0018】
バルブタペットは、その上面がカム軸のカム山に当接し、下面が各吸排気弁の弁軸の頂部に当接し、カム軸の回転に応じて弁軸を押し下げて各弁を開閉するものである。図3中、7は吸気弁の弁軸を挿通支持する穴、8は排気弁の弁軸を挿通支持する穴、9は吸気ポート、10は排気ポートである。
【0019】
また、各ブロック部3の頂面5には、4個のガイド穴6の中央に位置させて、燃料噴射ノズルの収容穴11が凹設されている。すなわち、本エンジンは、直噴式4弁センタノズルディーゼルエンジンとなる。なお、本発明は、上記収容穴11に点火プラグを取り付けて4弁式のガソリンエンジンとしたものにも、適用できる。
【0020】
他方、各着座部4は、各気筒のブロック部3を囲繞するように、各シリンダボアの周方向に所定間隔を隔てて複数設けられる。また、各着座部4は、その着座面12の高さがブロック部3の頂面5(すなわちシリンダヘッド本体1の頂面2)よりも低くなるように、高さ方向に分離して形成されている。
【0021】
着座部4の着座面12とブロック部3の頂面5との高さ差を接続する壁13には、図1および図2に示すように、切欠部14が形成されている。切欠部14は、着座面12に作用するヘッドボルトの軸力(押付力)が上記壁13を介してブロック部3の頂面5に伝達する際、当該切欠部14の分だけ伝達経路の面積を少なくして伝達力を弱める機能を発揮する。
【0022】
各着座部4には、ヘッドボルト穴15が設けられている。各ヘッドボルト穴15には、ヘッドボルトがシリンダヘッド本体1の頂面2側から挿通され、そのボルトネジ部がシリンダボディーのネジ穴にネジ込まれ、ボルト頭部がヘッド本体1の着座面12に着座する。これによって、シリンダヘッド本体1がシリンダボディーに締結される。
【0023】
以上の構成からなる本実施形態の作用について述べる。
【0024】
本実施形態によれば、前述(「発明が解決しようとする課題」の欄および図5参照)したように、シリンダヘッドボルトのボルト頭部が着座面12を押し下げるように作用する力(ボルト軸力等による押付力)は、切欠部14によって力の伝達経路の一部が削除された壁13を介してブロック部3の頂面5に伝達するので、切欠部14の面積分だけブロック部3の頂面5に作用しずらくなる。
【0025】
この結果、ブロック部3の頂面5に上記力に基づく引張力F(図5参照)が生じずらくなり、引張力による亀裂が抑制される。すなわち、本実施形態によれば、図5に示すように従来問題となっていたガイド穴d、6と収容穴f、11の間を仕切る部分j、16に生じる亀裂kが抑制される。かかる亀裂防止効果は、本実施形態のようにシリンダヘッド本体1を機械的強度の弱いアルミ製としたときであっても、着座面12を押し下げるように作用する力がブロック部3の頂面5に作用し難くなることにより、遺憾なく発揮することができる。
【0026】
また、本実施形態では、ブロック部3の頂面5の各ガイド穴6同士を仕切る部分17に、上記収容穴11を囲むようにして切欠溝18を凹設しているので、ブロック部3の頂面5に多少の引張力Fが生じたとしても、かかる引張力Fは上記切欠溝18によって分断され、亀裂が発生し易い収容穴11の周囲の部分16に作用しなくなる。よって、本実施形態では、この切欠溝18の効果とも相俟って、上記亀裂を確実に防止できる。
【0027】
上記引張力Fによる亀裂の発生を防止できる他のシリンダヘッドの構造を図4に示す。
【0028】
このシリンダヘッド構造は、ブロック部3の頂面5と着座部4の着座面12とを、上面から見て完全に分離して形成したものである。すなわち、ブロック部3と着座部4とは、それぞれの下部が鋳造等によってシリンダヘッド本体1に一体的に取り付けられており、頂面5と着座面12とは完全に分離した状態となっている。なお、このシリンダヘッド構造では、着座部4の着座面12をブロック部3の頂面5より低くしているが、これらを同じ高さとしてもよい。
【0029】
かかるシリンダヘッド構造においても、シリンダヘッドボルトのボルト頭部が着座面12を押し下げるように作用する力は、着座面12がブロック部3の頂面5から分離されているので、ブロック部3の頂面5に作用しなくなる。よって、上述した本発明の一実施形態と同様に、ブロック部3の頂面5に上記力に基づく引張力が生じることはなく、その引張力による亀裂が防止される。
【0030】
なお、上述した本発明の一実施形態は、直列4気筒エンジンなのでブロック部3が直列に4個設けられているが、本発明はこれに限られるものではない。また、ガイド穴6は、図例のように4弁エンジンではなく、2弁3弁5弁エンジン等の場合には、それぞれ2個3個5個凹設されることになる。また、着座部4は、1気筒当たり6個設けられ、その内隣接する気筒の2個は共通のボルト穴15となっているが、本発明はこれに限られるものではない。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るシリンダヘッド構造によれば、着座部の着座面をブロック部の頂面よりも低くなるように高さ方向に分離して形成し、ブロック部の頂面と着座部の着座面とを接続する壁に切欠部を設けたので、シリンダヘッドボルトによって着座面を押し下げるように作用する力がブロック部の頂面に作用し難くなり、ブロック部の頂面に上記力に基づいて生じる引張力が抑制され、その引張力による亀裂を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドを示す部分斜視図である。
【図2】上記シリンダヘッドの平面図である。
【図3】図2の III−III線断面図である。
【図4】亀裂の発生を防止できるシリンダヘッドの平面図である。
【図5】従来例を示すシリンダヘッドの平面図である。
【符号の説明】
1 シリンダヘッド本体
3 ブロック部
4 着座部
5 頂面
12 着座面
13 壁
14 切欠部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a cylinder head structure of an engine.
[0002]
[Prior art]
FIG. 5 is a plan view of a cylinder head of a four-valve center nozzle type diesel engine. As shown in the figure, a block portion b for supporting a valve tappet and a seating portion c on which the head of a cylinder head bolt is seated are provided for each cylinder in the cylinder head main body a.
[0003]
In each block portion b, guide holes d of four valve tappets per cylinder are recessed with respect to the top surface e (shown by oblique lines in the figure) of the cylinder head body a, and the fuel is provided at the center thereof. The receiving hole f of the injection nozzle is recessed. A cylindrical valve tappet is accommodated in the guide hole d so as to be movable in the valve axis direction. The valve tappet has an upper surface in contact with the cam ridge of the camshaft, a lower surface in contact with the top of the valve shaft of each intake / exhaust valve, and opens and closes each valve by pushing down the valve shaft in accordance with the rotation of the camshaft. is there.
[0004]
A bolt hole g into which the cylinder head bolt is inserted is formed in each seat c. A cylinder head bolt is inserted into the bolt hole g from the top surface e side of the cylinder head body a, the bolt shaft portion is screwed into the screw hole of the cylinder body, and the bolt head is inserted into the seating surface h of the seating portion c. Be seated. The cylinder head body a is fastened to the cylinder body by the head bolt.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The seating surface h of the cylinder head bolt is flush with the top surface e of the head body a so as to be connected to the top surface i of the block portion b, and surrounds the block b of each cylinder. A plurality (six per cylinder in the illustrated example) are arranged at predetermined intervals in the direction.
[0006]
For this reason, when the head bolt is inserted into the bolt hole g of each seating surface h and fastened to the cylinder body, and the bolt's axial force acts to push down the seating surface h via the bolt head, each seating surface h is surrounded. A radially outward tensile force F as shown by an arrow in FIG. Further, since the cylinder head main body a receiving the in-cylinder combustion pressure of each cylinder is pressed through the bolt head and the seating surface h, a tensile force F is similarly generated on the top surface i of the block portion b. .
[0007]
The tensile force F is concentrated on the top surface i of the block portion b and on a portion having a very shallow depth from the top surface i. When a tensile force F is generated for each cylinder on the top surface i of the block portion b, the tensile force F concentrates on a portion j (the thinnest portion) that partitions between the guide hole d and the accommodation hole f. And a crack k may be formed on the top surface of the part. Such cracks k are particularly likely to occur when the cylinder head body is made of aluminum for weight reduction.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention, which has been made in view of the above circumstances, is to provide a cylinder head structure that can suppress a crack generated due to a tensile force generated on a top surface of a block portion.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a cylinder head structure according to the present invention is provided with a block portion for supporting a valve tappet on a top surface of a cylinder head body , and a head of a cylinder head bolt is seated so as to surround the block portion. A cylinder head structure provided with a seating portion , wherein the block portion is formed so that the top surface thereof is at the same height as the top surface of the cylinder head body, and the seating portion has a height of the seating surface thereof. The block is formed separately in the height direction so as to be lower than the top surface of the block portion, and a notch is provided in a wall connecting the top surface of the block portion and the seating surface of the seating portion. .
[0010]
According to the present invention, the force acting so that the bolt head of the cylinder head bolt pushes down the seating surface is transmitted to the top surface of the block portion via the wall in which a part of the force transmission path is removed by the notch. Therefore, it hardly acts on the top surface of the block portion. Therefore, it is difficult for a tensile force to be generated on the top surface of the block portion, and cracks are suppressed.
[0013]
According to the present invention, even if the cylinder head main body is made of an aluminum base material having low mechanical strength, the force acting to push down the seating surface does not act on the top surface of the block portion or becomes difficult. Therefore, the crack can be suppressed.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0015]
FIG. 1 is a partial perspective view of a cylinder head according to the present embodiment, FIG. 2 is a plan view of the cylinder head, and FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG.
[0016]
As shown in the figure, the cylinder head
[0017]
Each
[0018]
The valve tappet has an upper surface in contact with the cam ridge of the camshaft, a lower surface in contact with the top of the valve shaft of each intake / exhaust valve, and opens and closes each valve by pushing down the valve shaft in accordance with the rotation of the camshaft. is there. In FIG. 3,
[0019]
The
[0020]
On the other hand, a plurality of
[0021]
As shown in FIGS. 1 and 2, a
[0022]
Each
[0023]
The operation of the present embodiment having the above configuration will be described.
[0024]
According to the present embodiment, as described above (see the section “Problems to be Solved by the Invention” and FIG. 5), the force (the bolt shaft) that acts so that the bolt head of the cylinder head bolt pushes down the
[0025]
As a result, a tensile force F (see FIG. 5) based on the above-mentioned force is less likely to be generated on the
[0026]
Further, in the present embodiment, the
[0027]
FIG. 4 shows another cylinder head structure that can prevent the occurrence of cracks due to the tensile force F.
[0028]
In this cylinder head structure , the
[0029]
Also in such a cylinder head structure , the force that the bolt head of the cylinder head bolt acts to push down the
[0030]
Incidentally, an embodiment of the present invention described above, but since the series 4-cylinder
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the cylinder head structure of the present invention, the seating surface of the seating portion is formed in the height direction so as to be lower than the top surface of the block portion. Since the notch is provided in the wall connecting the seating surface of the block portion, the force acting to push down the seating surface by the cylinder head bolt is less likely to act on the top surface of the block portion, and the above force is applied to the top surface of the block portion. Is suppressed, and a crack due to the tensile force can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial perspective view showing a cylinder head according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the cylinder head.
FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III of FIG. 2;
FIG. 4 is a plan view of a cylinder head that can prevent occurrence of cracks.
FIG. 5 is a plan view of a cylinder head showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
上記ブロック部はその頂面が上記シリンダヘッド本体の頂面と同一の高さとなるように形成し、上記着座部はその着座面の高さが上記ブロック部の頂面よりも低くなるように高さ方向に分離して形成し、且つ上記ブロック部の頂面と上記着座部の着座面とを接続する壁に切欠部を設けたことを特徴とするシリンダヘッド構造。On the top surface of the cylinder head main body , a block portion for supporting the valve tappet is provided, and a cylinder head structure provided with a seating portion on which the head of the cylinder head bolt is seated so as to surround the block portion ,
The block portion is formed such that the top surface thereof is at the same height as the top surface of the cylinder head body, and the seating portion is formed so that the height of the seating surface is lower than the top surface of the block portion. A cylinder head structure which is formed separately in the vertical direction and has a notch provided in a wall connecting the top surface of the block portion and the seating surface of the seating portion .
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