JP3722118B2 - エンジンのシリンダヘッド構造 - 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し、エンジンの本体上部構造を改良する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両に搭載されるエンジンの本体上部構造を提供するシリンダヘッドの構造として、特許文献１に記載のものは、３つの吸気弁と２つの排気弁とを有する多気筒ＤＯＨＣエンジンにおいて、カムシャフトを回転自在に支持するカムジャーナル支持部材（本明細書においてカムジャーナル支持部材というときは、後述するように、カムシャフトのジャーナル部を協働して支持する、下部のカムホルダ部材と、上部のカムキャップ部材とを併せていうものとする）が、シリンダヘッドとは別部材とされ、シリンダヘッドにボルトで締結されている。これによれば、ヘッドボルトを締結した後にカムキャップ部材を取り付けることができるため、ヘッドボルト位置とカムキャップ部材の位置の干渉を気にすることなくシリンダヘッドの設計が行なえ、シリンダヘッドをコンパクトに設計できる。
【０００３】
また、上記カムジャーナル支持部材は、シリンダヘッドの端部及び各気筒間部に位置するヘッドボルト孔の上方において、シリンダヘッドにボルト締結されている。したがって、シリンダヘッドにおいて、カムジャーナル支持部材の締結部位には、ヘッドボルト締結作業空間が形成されて、カムジャーナル支持部材は、該作業空間を隔てて、シリンダヘッドにボルト締結されている。これによれば、シリンダヘッドをシリンダブロックにヘッドボルトで締結する際に、ヘッドボルトの上方に締結作業空間が確保されるから、シリンダヘッドの締結作業性が改善する。
【０００４】
なお、上記カムジャーナル支持部材には、吸気弁又は排気弁のタペットを摺動自在に保持するタペットホールと、ヘッド幅方向の側部側に位置して気筒列方向に延びるカムジャーナル潤滑用のオイルギャラリとが一体に形成されている。
【０００５】
一方、特許文献２には、２つの吸気弁と２つの排気弁とを有する多気筒ＤＯＨＣエンジンにおいて、吸気カムシャフト側のカムジャーナル支持部材と排気カムシャフト側のカムジャーナル支持部材とが一体に結合されたシリンダヘッド構造が記載されている（詳しくは、カムジャーナル支持部材の下部を構成するカムホルダ部材同士が一体に結合されている）。この一体化されたカムジャーナル支持部材には、特許文献１と同様、タペットホールとオイルギャラリとが一体に形成されているうえ、さらに、各気筒中央部で立設する点火栓取付け孔壁も一体に形成されている。
【０００６】
なお、上記オイルギャラリは、タペットホール内のタペットに組み込まれた油圧作動式の可変動弁機構への油圧供給路であり、ヘッド幅方向の中央側に位置して気筒列方向に延びている。
【０００７】
さらに、特許文献３には、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの一端部に、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相角を変更する油圧作動式の弁位相可変機構がそれぞれ配設されたエンジンにおいて、該機構に最も近接位置する吸気カムシャフト側のカムジャーナル支持部材及び排気カムシャフト側のカムジャーナル支持部材が一体に結合されたシリンダヘッド構造が記載されている（詳しくは、カムジャーナル支持部材の下部を構成するカムホルダ部材同士が一体に結合されている）。ただし、それ以外のカムジャーナル支持部材の構成は明らかではなく、カムジャーナル支持部材に気筒列方向に延びるオイルギャラリが一体に形成されているかどうかも明らかではない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−１４６８２２号公報（第２図、第２２図）
【特許文献２】
特開２００２−５４４１３号公報（第３図）
【特許文献３】
特開平１１−１４８４２６号公報（第３図、第４図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のシリンダヘッド構造では、カムジャーナル支持部材には、前述したように、気筒列方向に並ぶタペットホールや、気筒列方向に延びるオイルギャラリが一体に形成されている。また、特許文献２に記載のシリンダヘッド構造では、カムジャーナル支持部材には、前述したように、さらに、点火栓を取り付けるための点火栓取付け孔壁が一体に形成されている。したがって、これらの特許文献１や２に開示の技術では、カムジャーナル支持部材が複雑化・大型化し、該カムジャーナル支持部材を生産するための設備投資ないしコストが増大する。
【００１０】
この問題に対処するためには、タペットホールやオイルギャラリあるいは点火栓取付け孔壁等を、カムジャーナル支持部材ではなく、シリンダヘッドに形成することが考えられる。そうすれば、カムジャーナル支持部材の複雑化・大型化が回避され、その生産のための設備投資ないしコストの増大が抑制される。
【００１１】
しかし、そうすると、シリンダヘッドに形成したオイルギャラリ、ないし該オイルギャラリを構成するオイルギャラリ壁の剛性の低下が懸念される。というのは、該オイルギャラリは気筒列方向に細く長く延びるうえ、シリンダヘッドにはカムジャーナル支持部材が形成されていないので、カムジャーナル支持部材が形成されている場合に比べて、シリンダヘッド自体の剛性が低下しているからである。
【００１２】
特に、前述したように、カムジャーナル支持部材の締結部位がヘッドボルト孔の上方にあるために、シリンダヘッドにヘッドボルト締結作業空間が形成されるような場合には、シリンダヘッドの剛性の低下がより一層懸念される。
【００１３】
そして、カムジャーナル支持部材をシリンダヘッドにボルト締結する際には、該カムジャーナル支持部材の締結部位において、シリンダヘッドに局部的に荷重が作用するため、オイルギャラリが、容易に撓んだり曲がったりして、破損する心配がある。
【００１４】
そこで、本発明では、カムジャーナル支持部材の構造を簡素化し、かつ、シリンダヘッド及びオイルギャラリの剛性を向上したエンジンのシリンダヘッド構造を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【００１６】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、シリンダヘッドの端部及び各気筒間部に位置するヘッドボルト孔の上方に、該ヘッドとは別部材のカムジャーナル支持部材が、ヘッドボルト締結作業空間を隔ててボルト締結される構成の多気筒ＤＯＨＣエンジンのシリンダヘッド構造であって、上記カムジャーナル支持部材を締結するための２つのボルトボスのうち、ヘッド幅方向の側部側に位置する第１のボルトボスが、ヘッド側壁と一体に設けられていると共に、気筒列方向に延びる第１のオイルギャラリを構成するオイルギャラリ壁が、ヘッド幅方向の中央側に位置する第２のボルトボスと、各気筒中央部に設けられた点火栓又はインジェクタ取付け孔壁とを連結して、かつ下方のウォータジャケット上壁との間に空隙を有して配設されており、かつ、上記第２のボルトボスの下方において、上記オイルギャラリ壁とウォータジャケット上壁とを連結する柱状ボスが立設され、上記第１のオイルギャラリ及び柱状ボスは、吸気カムシャフト側及び排気カムシャフト側にそれぞれ設けられており、上記柱状ボスは、ヘッド幅方向の両側部側でウォータジャケット上壁に開口するヘッドボルト孔に近接位置し、上記ウォータジャケット上壁に、上記吸気カムシャフト側及び排気カムシャフト側の両柱状ボス及び両ヘッドボルト孔を連結するリブが設けられていることを特徴とする。
【００１７】
この発明によると、まず、カムジャーナル部材のみをシリンダヘッド本体とは別部材とすることによって、ヘッドボルト孔上方にヘッドボルト締結作業空間を確保することができ、ヘッドボルト締結作業を容易に行うことができる。さらに、カムジャーナル部材をコンパクトに形成することができるから、組み付け作業性も向上する。また、カムジャーナル部材締結用の２つのボルトボスのうちのヘッド幅方向の側部側に位置するボルトボスを該ヘッド側壁と一体で設けたことによって、側部側のボルトボス部の剛性を向上することができる。その結果、カムジャーナル部材の支持剛性が向上する。そして、中央側のボルトボスと単独で剛性の高い部位である点火栓又はインジェクタ取付け孔壁とを気筒列方向に延びる中空上の柱で形成される第１のオイルギャラリを相互に連結することで、それぞれの部位同士が格子状に繋がることになる。したがって、シリンダヘッド全体に、剛性の高い部位同士を結ぶ格子構造が形成される。特に、中央側のボルトボスは上下方向の剛性を増し、カムジャーナル支持剛性を向上することができる。また、オイルギャラリ壁とウォータジャケット上壁との間には空隙が形成されている。したがって、中央側のボルトボスの上下方向の剛性が低く、その結果、カムジャーナル支持剛性が低くなっている。そこで、オイルギャラリ壁とウォータジャケット上壁との間を連結する柱状ボスを設けることによって、オイルギャラリ壁の剛性が向上すると共に、中央側のボルトボスの剛性が増し、カムジャーナル支持剛性が向上する。
【００１８】
以上のように、ボルトボスの剛性を増し、カムジャーナル支持剛性を向上したことによって、カムジャーナル部材をシリンダヘッドに締結するときに中央側のボルトボスの下方向に力が加わり、ボルトボスが破損することを防止できる。さらに、ボルトボスの剛性を向上することで、カムジャーナル部材がシリンダヘッドに強固に組み込まれることになるので、カムシャフトの回転が安定するという利点もある。さらに、上記吸気カムシャフト側及び排気カムシャフト側の両柱状ボス及び両ヘッドボルト孔を連結するリブを設けたことにより、柱状ボスの剛性、第２のボルトボスの剛性が増す。その結果、カムジャーナル部材の支持剛性が向上し、第１のオイルギャラリの特に幅方向の剛性が増す。したがって、カムジャーナル締結作業時に掛かるボルトボスへの負荷によるボルトボスの破損が防止できる。さらに、カムジャーナル支持剛性が向上したことによって、カムシャフトの回転が安定する。
【００１９】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、各気筒に対して２つの吸気弁及び２つの排気弁が備えられていると共に、これらの弁のタペットを保持するタペットホールが設けられている構成において、該タペットホールを構成するタペットホール壁が、ヘッド側壁とオイルギャラリ壁とを連結するように配設されていることを特徴とする。
【００２０】
この発明によると、タペットホール壁を、ヘッド側壁とオイルギャラリ壁とを連結して設けることによってオイルギャラリ壁の剛性を向上することができる。さらに、上記のように各気筒に対して２つのタペットホールを有するエンジンの場合、オイルギャラリ壁は特に強固にタペットホール壁と連結することができる。また、タペットホールをヘッド側に一体に設けることで、カムジャーナル部材の構成が簡素化する。そのため、カムジャーナル部材の生産のための設備投資ないしコストが削減できる。また、カムジャーナル部材を小型化することができるので、重量が軽減し、作業性も良くなる。
【００２１】
次に、請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載の発明において、第１のボルトボスに近接して気筒列方向に延びるカムジャーナル潤滑用の第２のオイルギャラリが配設され、該オイルギャラリを構成するオイルギャラリ壁が、タペットホール壁と一体に設けられていると共に、カムジャーナル支持部材が、下部を構成するカムホルダ部材と、上部を構成するカムキャップ部材とを含み、上記第２のオイルギャラリから分岐してシリンダヘッドに形成された分岐油路と、上記カムホルダ部材に形成された接続油路とにより、第２のオイルギャラリからカムジャーナルへの潤滑油供給油路が構成されていることを特徴とする。
【００２２】
この発明によると、第２のオイルギャラリ壁をタペットホール壁と一体に設けることによって該ギャラリ壁の剛性が増す。また、第２のオイルギャラリは該ギャラリから分岐してシリンダヘッドに形成された分岐油路及びカムホルダ部材に形成された接続油路を介してカムジャーナルに潤滑油を供給し、良好に潤滑する。
【００２５】
次に、請求項４に記載の発明は、上記請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、第１のオイルギャラリ壁に、下方に垂下し、気筒列方向に並ぶ柱状ボス同士を連結する、補強垂下壁が形成されていることを特徴とする。
【００２６】
この発明によると、第１のオイルギャラリに補強垂下壁を設けることにより、該補強垂下壁は柱状ボスを連結し、第１のオイルギャラリの特に上下方向の剛性を高めることができる。また、補強垂下壁は柱状ボスを連結して延びるので柱状ボスの剛性がさらに増し、その結果、カムジャーナル部材締結時に柱状ボスに掛かる上からの力が補強垂下壁に分散されるので、締結作業をさらに安定して行うことができる共に、カムシャフトの回転が安定する。
【００２７】
次に、請求項５に記載の発明は、上記請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明において、タペットは複数に分割され、該タペットに各分割タペットを運転状態に応じて係合離脱させる油圧作動式の可変動弁機構が組み込まれていると共に、第１のオイルギャラリは、上記可変動弁機構への油圧供給路であることを特徴とする。
【００２８】
この発明は、油圧作動式の可変動弁機構を関心事とする。該可変動弁機構について説明すると、タペットは、カムシャフトに設けられた小リフト量の低速カム及び大リフト量の高速カムにそれぞれ対応する低速タペットと高速タペットとに分割され、これらの分割タペットをエンジンの運転状態に応じて係合離脱させることにより、弁動作特性が低速時の小リフト特性と高速時の大リフト特性とに切り換えられる。
【００２９】
この発明によると、可変動弁機構に油圧を供給するために設けられるの第１オイルギャラリが、シリンダヘッドの剛性向上の効果も併せ持つという効果がある。
【００３０】
次に、請求項６に記載の発明は、上記請求項１から請求項５のいずれかに記載の発明において、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの一端部に、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相角を変更する油圧作動式の弁位相可変機構がそれぞれ配設され、該機構に最も近接位置する吸気カムシャフト側のカムジャーナル支持部材及び排気カムシャフト側のカムジャーナル支持部材が一体に結合され、この一体化されたカムジャーナル支持部材に、上記吸気側弁位相可変機構用の油圧制御弁、排気側弁位相可変機構用の油圧制御弁、及び可変動弁機構用の油圧制御弁が組み付けられ、かつ、これらの弁に制御元圧を供給する単一の元圧供給油路と、可変動弁機構用の油圧制御弁から第１のオイルギャラリに向けて延びる制御圧油路とが形成されている一方、上記一体化カムジャーナル支持部材が締結されるシリンダヘッドの端部には、上記制御圧油路を第１のオイルギャラリに連絡する連絡油路と、第１のボルトボスに近接して気筒列方向に延びるカムジャーナル潤滑用の第２のオイルギャラリに潤滑油を供給する潤滑油供給油路とが形成されていることを特徴とする。
【００３１】
この発明は、可変動弁機構に加えて油圧作動式の弁位相可変機構を関心事とする。該油圧作動式の弁位相可変機構について説明すると、一般に、排気行程から吸気行程に移行するピストン上死点近傍において、吸・排気バルブ共に開いている状態をバルブ開期間のオーバーラップというが、例えばアイドリング時などの低負荷時は、オーバーラップが大きいと、エンジンの回転が不安定になるなどの弊害が生じる。そこで、油圧作動式弁位相可変機構を搭載することによってオーバーラップを狭くして排気通路からの排気の吸い戻しを防止する。一方、加速時などの高負荷時は、オーバーラップを大きくして、吸気充填効率の向上などを図ることができる。
【００３２】
可変動弁機構及び弁位相可変機構は油圧を制御するための油圧制御弁がそれぞれ必要である。この発明によると、これらの油圧制御弁を弁位相可変機構に最も近いカムホルダ部材及びカムキャップ部材が幅方向に一体に形成されたカムジャーナル部材の幅方向に並べて立設する。そして、各油圧制御弁の油圧を供給するため元圧供給油路がカムキャップ幅方向に穿設されている。吸気側弁位相可変機構用の油圧制御弁に備えられた進角・遅角用油路はカムキャップ内の油路を介して吸気カムシャフト内部に設けられている油路に連通し、吸気位相可変機構に通じている。同様に、排気側弁位相可変機構用の油圧制御弁に備えられた進角・遅角用油路もカムキャップ部材内の油路を介して排気カムシャフト内部に連通し、排気位相可変機構に通じている。一方、可変動弁機構は両カムシャフトの中間位置のカムホルダ部材及びカムキャップ部材に立設され、元圧供給油路から油圧が供給される。そして、可変動弁機構用の油圧制御弁から第１のオイルギャラリに向けて伸びる制御圧油路及びシリンダヘッドの上端部に設けられた制御圧油路を第１のオイルギャラリに連絡する連絡油路を介して、可変動弁機構に油圧が供給される。
【００３３】
このように、各油圧制御弁を同一のカムキャップ部材にシリンダヘッド幅方向に並べて設けたことによって、一本の元圧供給油路で各油圧制御弁に元圧を供給することができるので、油路が簡素化される。
【００３４】
一方、シリンダヘッドの弁位相可変機構側の端部には幅方向に延びる潤滑油供給油路が設けられている。該潤滑油供給油路はヘッド側壁に穿設された第２オイルギャラリに連通している。第２のオイルギャラリはジャーナル部の潤滑用の油路であり、第２のオイルギャラリに潤滑油を供給する潤滑油供給油路を共通の油路としたことによって油路の構成が簡素化される。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施の形態に係るエンジン１の本体上部の要部断面図である。図中、「ＩＮ」とあるのは吸気側を示し、「ＥＸ」とあるのは排気側を示す。このエンジン１の本体１ａは、シリンダブロック２、シリンダヘッド３、及びヘッドカバー４によって全体形状が構成されている。このエンジン１はＤＯＨＣエンジンであり、タペット５…５駆動式の動弁装置６を備えている。すなわち、シリンダ２ａ軸線に対して傾斜配置された吸気弁７及び排気弁８は、該弁７，８上方に配置された吸気カムシャフト９及び排気カムシャフト１０によって、タペット５，５を介して開閉駆動される。吸気カムシャフト９及び排気カムシャフト１０は、シリンダブロック２下方に配置したクランクシャフト（図示せず）と連動してα方向に回転する。吸気弁７及び排気弁８の各ステムエンド１１，１１にタペット５，５が当接し、カムシャフト９，１０が回転すると、上記タペット５，５が吸気カム１２及び排気カム１３で押し下げられて、吸気弁７及び排気弁８をリフトして開かせる。タペット５，５は、シリンダヘッド３に形成されたタペットホール１４，１４に、上下に摺動自在に収容されている。ここでタペットホール１４，１４を構成する該ホール１４，１４の周囲の壁部をタペットホール壁３０，３０（例えば図３参照）という。
【００３６】
次に、上記タペット５の構成を図１及び図２を参照して説明する。図２は、図１の矢視アに沿う拡大断面図である。ここでは吸気側を例に取り説明するが、排気側も同様である。まず、カムシャフト９には、１つの弁７に対して、３枚のカム２０，２１，２２が軸方向に並設されている（図２参照）。ここで「吸気カム１２」や「排気カム１３」という呼称は、これら３枚のカム２０，２１，２２の総称とする。これらのカム２０〜２２のうち、両端のカム２０，２２同士はプロフィルが同一に設定され、中央のカム２１はこれらとプロフィルが異なって設定されている。特に両端のカム２０，２２はリフト量が小さく、中央のカム２１はリフト量が大きく設定されている。そして、タペット５は、上記２つの小リフト量のカム２０，２２と当接する当接面２３，２４をそれぞれ有する２つの低速タペット２５，２６と、上記大リフト量のカム２１と当接する当接面２７を有する１つの高速タペット２８とに分割されている。ここで「タペット５」という呼称は、これら３つに分割されたタペット２５，２６，２８の総称とする。
【００３７】
低速タペット２５，２６の外周面及び高速タペット２８の外周面はそれぞれタペットホール壁３０の内周面に摺接し、タペット５の下部に吸気弁７のステムエンド１１が当接している。ステムエンド１１には、シリンダヘッドウォータジャケット上壁３１（図１参照）との間に介装されたバルブスプリング３２を受けるスプリング受け３３や、該スプリング受け３３とステムエンド１１との連結を図るバルブコッタ３４等の部材が備えられている。低速タペット２５，２６は、基本的には、タペットホール壁３０に対接する円柱状の部材であるが、上面がタペット５の円筒中心軸を含んで径方向に切り欠かれて、径のほぼ３分の１の幅の溝部３５が形成されている。これにより、低速タペット２５，２６の上面は、上記溝部３５を挟んで概ね半円形状の二つの領域に分割され、それぞれタペット５の両端に位置して、各小リフト量カム２０，２２と当接する当接面２３，２４を提供する（この２つの低速タペット２５，２６同士の連結体を、便宜上、タペット本体３６と称する）。
【００３８】
この低速タペット２５，２６に対し、高速タペット２８は、タペット５の往復運動方向に相対移動自在に設けられている。すなわち、高速タペット２８は、タペット５の径方向に延びる細長い形状で、タペット本体３６の溝部３５に、しっくりと、かつ上下方向に摺動自在に嵌合されている。高速タペット２８は、タペット本体３６との間に介装されたスプリング３７によって、常時、上方に付勢されている。高速タペット２８の上面は、低速タペット２５，２６の二つの当接面２３，２４で挟まれてタペット５の径方向に延び、タペット５の中央に位置して、大リフト量カム２１と当接する当接面２７を提供する。高速タペット２８は、図示しない規制部（例えば段部）により、該高速タペット２８の当接面２７の高さが低速タペット２５，２６の当接面２３，２４の高さを超えて上方に位置することが規制されている。
【００３９】
次に、上記分割タペット２５，２６，２８を運転状態に応じて係合離脱させて弁動作特性を変更する油圧作動式の可変動弁機構４０について説明する。この可変動弁機構４０は、タペット５に内蔵されたロックピン４１，４２を有し、油圧が供給又は排出されることにより、該ロックピン４１，４２が進退移動して、低速タペット２５，２６及び高速タペット２８同士を連結（係合）又は解放（離脱）させる機構である。
【００４０】
すなわち、低速タペット２５，２６及び高速タペット２８に、相互に軸心が一致するように横穴４３，４４，４５が設けられ、該横穴４４，４５に、それぞれロックピン４１，４２が摺動自在に収容されている。低速タペット２６の横穴４５には、油口４６及び油室４７が形成され、該油口４６を介して油室４７に油圧が供給されると、該油圧により、低速タペット２６のロックピン４２が高速タペット２８の横穴４４に突入し、低速タペット２６と高速タペット２８とが係合する。同時に、高速タペット２８のロックピン４１が低速タペット２６のロックピン４２で押されて、もう一方の低速タペット２５の横穴４３に突入し、ここでも低速タペット２５と高速タペット２８とが係合する。このように、タペット５の軸心を挟んで、両側で、低速タペット２５，２６と高速タペット２８との係合部が形成されることにより、２つの低速タペット２５，２６と１つの高速タペット２８とがバランスよく一体化する。
【００４１】
一方、上記油口４６を介して油室４７から油圧が排出されると、リターンスプリング４８の付勢力により、両ロックピン４１，４２は、それぞれ高速タペット２８の横穴４４及び低速タペット２６の横穴４５に後退し、これにより、低速タペット２５，２６と高速タペット２８とが分離し、別体となる。この状態では、高速タペット２８が大リフト量カム２１で押圧されても、その押圧力はスプリング３７に吸収されるのみで、低速タペット２５，２６、つまりタペット本体３６に伝達されない。したがって、タペット５及び弁７の動きは常に低速タペット２５，２６を押圧する小リフト量カム２０，２２によって支配される。
【００４２】
一方、ロックピン４１，４２が低速タペット２５，２６と高速タペット２８とを跨いで位置して、両者２５，２６及び２８を一体に連結している状態では、高速タペット２８が大リフト量カム２１で押圧されたときには、その押圧力はロックピン４１，４２を介して低速タペット２５，２６、つまりタペット本体３６に伝達される。このとき、低速タペット２５，２６を押圧する小リフト量カム２０，２２は、低速タペット２５，２６の当接面２３，２４から浮き上がる。したがって、タペット５及び弁７の動きは、高速タペット２８を押圧する大リフト量カム２１によって支配される。このようにして、この可変動弁機構４０は、油圧の給排により、低速タペット２５，２６が作動する低速時の小リフト特性と、高速タペット２８が作動する高速時の大リフト特性とが切換可能に構成されている。
【００４３】
なお、後述するように、上記油口４６は、タペットホール壁３０に設けられた分岐油路９７（図１参照）を介して、第１のオイルギャラリ７０に連通している。その場合に、図４に示したように、上下動するタペット５の上記油口４６にいつでも油圧を供給できるように、上記油口４６と常に接続し、分岐油路９７が開口する長溝４６ａが、タペットホール壁３０の内周面に上下に延びて形成されている。また、図２に示したように、タペット５の軸心周りの回転を規制する目的で、タペット５の外周面からボール部材４９が突出し、またタペットホール壁３０の内周面に該ボール部材４９が嵌合する縦凹溝５０が形成されている。
【００４４】
次に、本実施の形態におけるエンジンに備えられた油圧作動式の弁位相可変機構５１，５２について説明すると、図３に示したように、吸気カムシャフト９及び排気カムシャフト１０のスプロケット側の端部にそれぞれ設けられた吸気側及び排気側の弁位相可変機構５１，５２は、クランクシャフトに対するこれらのカムシャフト９，１０の回転位相角（すなわちクランクシャフトに対する吸気バルブ７及び排気バルブ８の開閉時期の位相角）をそれぞれ独立して変更する。このとき、該弁位相可変機構５１，５２の内部に設けられた図示しない進角用油圧室及び遅角用油圧室に油圧を供給・排出することで、上記回転位相角は変更される。そして、油圧を制御する吸気側の油圧制御弁５３及び排気側の油圧制御弁５４があり、両位相可変機構５１，５２は、エンジン１の運転状態に応じて、相互に独立して、個別に制御される。
【００４５】
次に、シリンダヘッド３の構成について図１、図３〜図６を参照して説明する。本実施の形態のエンジン１は、１気筒あたり、２つの吸気ポートＰｉｎ，Ｐｉｎ及び吸気弁７，７、並びに２つの排気ポートＰｅｘ，Ｐｅｘ及び排気弁８，８が設けられた、４弁式の、４気筒１６バルブエンジンである。シリンダヘッド３は、ウォータジャケット上壁３１と、該ウォータジャケット上壁３１のほぼ全周縁部から立設されて相互に連続する側壁部６０（排気側の側壁部），６１（吸気側の側壁部），６２（背面側の側壁部）とを有する。
【００４６】
シリンダヘッド３の幅方向の中央部に、複数の（図例では４つの）、点火栓ホール壁６３…６３が、各気筒に対応して、気筒列方向に並んで、立設されている。また、シリンダヘッド３の端部及び各気筒間部に複数の（図例では吸気側及び排気側にそれぞれ４つの）カムシャフト支持壁６４が、シリンダヘッド３幅方向に延びて、気筒列方向に並んで、形成されている。ただし、このシリンダヘッド３は、カムシャフト９，１０のジャーナル部６５（図５参照）の下半分を回転自在に支持するカムホルダ部材６６及び該ジャーナル部６５の上半分を回転自在に支持するカムキャップ部材６７から成るカムジャーナル部材６８が別体とされているので、カムシャフト支持壁６４には、該カムジャーナル部材６８の組付けに使用されるシリンダヘッド３側部側の第１ボルトボス６９及びシリンダヘッド３中央側の第２ボルトボス７０が形成されている。
【００４７】
また、このシリンダヘッド３には、シリンダヘッド３幅方向において、上記点火栓ホール壁６３…６３と側壁部６０，６１との間に位置し、かつ、気筒列方向において、上記カムシャフト支持壁６４…６４間に位置する、複数の（図例では吸気側及び排気側にそれぞれ８つの）、タペットホール１４…１４が、気筒列方向に並んで、形成されている。タペットホール１４…１４は、上記タペット５…５を摺動自在に収容して案内する。さらに、シリンダヘッド３は、タペットホール壁３０…３０と側壁部６０，６１との間に形成された空隙に凹成されたオイル溜まり７１…７１を有し、また、気筒列方向に延びるように穿設された複数のオイルギャラリ７２，７２，７３，７３を備える。
【００４８】
シリンダヘッド３は、ウォータジャケットＷの幅方向両側を貫通してシリンダブロック２に突入するヘッドボルト７４…７４によりシリンダブロック２に組み付けられている（図５参照）。その場合に、ヘッドボルト７４…７４は、気筒の爆発応力を均等に受けてシリンダヘッド３をシリンダブロック２に安定に固定するために、相隣接する気筒の略中間位置に配置されている。なお、このシリンダヘッド３では、上記ヘッドボルト７４…７４の位置と、上記カムジャーナル部材６８…６８の位置とが、上下に重なり合っているので、上記ヘッドボルト７４…７４の締め付け作業の容易のために、上記カムシャフト支持壁６４…６４には空隙７５…７５が設けられている。それゆえ、カムジャーナル部材６８…６８は、上記空隙７５…７５を跨いで、シリンダヘッド３幅方向側部側及び中央側に備えられたボルトボス６９，６９，７０，７０を介してシリンダヘッド３に組み付けられる（図４参照）。また、側部側のボルトボス６９，６９は第２のオイルギャラリ７３，７３に近接して位置するので、第２のオイルギャラリ７３，７３を構成するオイルギャラリ壁７６，７６とヘッド側壁６０，６１とがタペットホール壁３０，３０と一体に設けられている。
【００４９】
図４〜６に示したように、シリンダヘッド３にはシリンダヘッド３幅方向中央側のボルトボス７０，７０の下方において、第１のオイルギャラリ壁７７，７７とウォータジャケット上壁３１を連結する柱状ボス７８，７８が立設されている。また、柱状ボス７８…７８は気筒列方向に複数並んでいる。一方、図５によく表れているように、シリンダヘッド３はウォータジャケット上壁３１に開口するヘッド３幅方向両側のヘッドボルト孔７９，７９を連結するリブ８０を有し、該リブ８０は幅方向両側の柱状ボス７８，７８同士を連結している。
【００５０】
なお、ヘッドカバー４は、シリンダヘッド３の側壁部６０，６１，６２の上端面、及び点火栓ホール壁６３…６３の上端面において、シリンダヘッド３に接し、パッキン８１，８１で組み付けられている（図１、図７参照）。
【００５１】
次に、オイルギャラリ７２，７２，７３，７３について詳しく説明する。シリンダヘッド３には、上記油圧作動式の可変動弁機構４０に油圧を供給するオイルギャラリ（以下、第１オイルギャラリ７２，７２と称する。図例では吸気側及び排気側にそれぞれ１本づつ計２本）と、カムシャフト９，１０のジャーナル部６５，６５を支持するカムジャーナル支持部９０，９０（図５参照）に潤滑油を供給するオイルギャラリ（以下、第２オイルギャラリ７３，７３と称する。同じく吸気側及び排気側にそれぞれ１本づつ計２本）とが備えられている。図３において、シリンダヘッド３の左端の壁部に、シリンダヘッド３の外部の図示しない油圧源に接続される潤滑油供給油路９１が、シリンダヘッド３の幅方向に延びるように穿設されている（図７参照）。この潤滑油供給油路９１は、第２オイルギャラリ７３，７３と連通している。第２オイルギャラリ７３，７３の、図３における右端部は、閉ざされている。一方、第１オイルギャラリ７２，７２は、図３におけるシリンダヘッド３の左端のカムジャーナル部材９２を形成するカムキャップ９３の幅方向に図示しない油圧源に通じる元圧供給油路９４が穿設されており、後述する可変動弁機構４０の油圧制御弁９５を介して第１オイルギャラリ７２，７２に連通している（図８参照）。
【００５２】
図４によく表れているように、第１オイルギャラリ７２，７２を形成する第１オイルギャラリ壁７７，７７には、下方に向けて延びかつ各気筒の柱状ボス７８，７８を連結する補強垂下壁９６，９６が形成されている。タペットホール１４…１４のヘッド３幅方向中央側において、タペットホール壁３０…３０及び幅方向中央側のボルトボス７０，７０と一体に、気筒列方向に穿設されている。また、第１オイルギャラリ７２，７２は、各気筒の中央上方に立設された点火栓ホール壁６３…６３と、シリンダヘッド３の端部及び各気筒間部に設けられたカムシャフト支持壁６４…６４とを連結しながら、気筒列方向に延びている。そして、第１オイルギャラリ７２，７２には、前述した油圧作動式の可変動弁機構４０への分岐油路９７，９７が設けられている。
【００５３】
一方、第２オイルギャラリ７３，７３を形成する第２オイルギャラリ壁７６，７６も、同じくタペットホール１４…１４のヘッド３幅方向側壁側において、タペットホール壁３０…３０と一体に、気筒列方向に穿設されている。また、第２オイルギャラリ壁７６，７６は、各タペットホール壁３０…３０のシリンダヘッド側壁部６０，６１とを連結しながら、気筒列方向に延びている。そして、図５によく表れているように、第２オイルギャラリ７３，７３は、上記カムシャフト支持壁６４…６４の位置で、上方に分岐し、開口する、潤滑用の分岐油路９８，９８が形成されている。この分岐油路９８，９８は、カムシャフト支持壁６４，６４に組み付けられるカムジャーナル支持部材６８，８６に穿設された接続油路９９，９９に接続し、該接続油路９９，９９を介して、第２オイルギャラリ７３，７３から、カムジャーナル支持部９０，９０に、潤滑油が供給される。なお、上記オイル溜まり７１，７１は、第２オイルギャラリ７３，７３の上方に形成されている（図１参照）。
【００５４】
次に、図３におけるシリンダヘッド３左端部周辺について図７、図８を用いて説明すると、シリンダヘッド３に締結されたカムジャーナル部材６８…６８のうち、図３の左端部のカムジャーナル部材９２だけ吸・排気側が一体になってボルト１００…１００でシリンダヘッド３に締結されている。このとき、カムキャップ部材９３とカムホルダ部材は別部材である。該カムジャーナル部材９２には油圧作動式の可変動弁機構４０のための１つの油圧制御弁９５及び吸・排気側の油圧作動式位相可変機構５１，５２に供給する油圧を制御するための２つの油圧制御弁５３，５４が配設されている。３つの油圧制御弁９５，５３，５４ののうち中央が可変動弁機構４０用の油圧制御弁９５で、幅方向両側に弁位相可変機構用の油圧制御弁５３，５４が並んでいる。図８は該カムジャーナル部材９２の背面図である。これによると、上記の３つの油圧制御弁９５，５３，５４に油圧を供給する元圧供給油路９４がカムキャップ部材９３幅方向に穿設されている。そして、可変動弁機構４０用の油圧制御弁９５からカムキャップ部材９３及びカムホルダ部材１０１に設けられて、第１オイルギャラリ７２，７２に向かって延びる油路とカムホルダ部材１０１の底面に形成された溝とで形成される制御圧油路１０２及び上端部に設けられた制御圧油路１０２を第１オイルギャラリ７２，７２に連絡する連絡油路１０３，１０３を介して、可変動弁機構４０に油圧が供給される 一方、吸気側弁位相可変機構５１用の油圧制御弁５３は、元圧供給油路９４から油圧が供給され、カムキャップ部材９３内に形成された図示しない油路を介して、カムシャフト９内の図示しない油路に連通し、吸気側弁位相可変機構５１に油路を通じている。排気側弁位相可変機構５２の油圧制御弁５４も同様に、元圧供給油路９４から油圧が供給されて、カムキャップ部材９３及びカムシャフト９内の油路を介して排気側弁位相可変機構５２に油圧を供給する。
【００５５】
なお、左端部のカムホルダ部材１０１及びカムキャップ部材９３をシリンダヘッド３に締結する際、締結ボルト１００…１００４本のうち２本のボルト孔１１０，１１０のシリンダヘッド３とカムホルダ部材１０１との間のチューブラピン１１１，１１１及びカムホルダ部材１０１とカムキャップ部材９３との間チューブラピン１１２，１１２が備えられて上下の部材連結している。
【００５６】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００５７】
まず、カムジャーナル部材６８，６８のみをシリンダヘッド１ａ本体とは別部材とすることによって、ヘッドボルト孔７９，７９上方にヘッドボルト７４，７４締結作業空間を確保することができ、ヘッドボルト７４，７４締結作業を容易に行うことができる。さらにカムジャーナル部材６８，６８をコンパクトに形成することができるから、組み付け作業性も向上する。また、カムジャーナル部材６８，６８締結用の２つのボルトボス６９，７０のうちのヘッド幅方向の側部側に位置する第１のボルトボス６９を該ヘッド側壁６０，６１と一体で設けたことによって、第１のボルトボス６９の剛性を向上することができる。その結果、カムジャーナル部材６８，６８の支持剛性が向上する。
【００５８】
また、中央側の第２のボルトボス７０と単独で剛性の高い部位である点火栓又はインジェクタ取付け孔壁とを気筒列方向に延びる中空上の柱で形成される第１オイルギャラリ７２，７２を相互に連結することで、それぞれの部位同士が格子状に繋がることになる。したがって、シリンダヘッド３全体に、剛性の高い部位同士を結ぶ格子構造が形成される。特に、第２のボルトボス７０は上下方向の剛性を増し、カムジャーナル支持剛性を向上することができる。また、第１オイルギャラリ壁７７とウォータジャケット上壁３１との間には空隙が形成されている。したがって、第２のボルトボス７０の上下方向の剛性が低く、その結果、カムジャーナル支持剛性が低くなっている。そこで、オイルギャラリ壁７７とウォータジャケット上壁３１との間を連結する柱状ボス７８を設けることによって、オイルギャラリ壁７７の剛性が向上すると共に、第２のボルトボス７０の剛性が増し、カムジャーナル支持剛性が向上する。
【００５９】
以上のように、ボルトボス６９，７０の剛性を増し、カムジャーナル支持剛性を向上したことによって、カムジャーナル部材６８，６８をシリンダヘッド３に締結するときに第２のボルトボス７０の下方向に力が加わり、ボルトボス６９，７０が破損することを防止できる。さらに、ボルトボス６９，７０の剛性を向上することで、カムジャーナル部材６８，６８がシリンダヘッド３に強固に組み込まれることになるので、カムシャフト９，１０の回転が安定するという利点もある。
【００６０】
また、、タペットホール壁３０…３０を、ヘッド側壁６０，６１と第２オイルギャラリ壁７６，７６とを連結して設けることによってオイルギャラリ壁７６，７６の剛性を向上することができる。さらに、本実施の形態におけるエンジン１のように各気筒に対して２つのタペットホール１４，１４を有するエンジン１の場合、オイルギャラリ壁７６…７６は特に強固にタペットホール壁３０…３０と連結することができる。また、タペットホール１４…１４をシリンダヘッド３側に一体で設けることで、カムジャーナル部材の構成が簡素化する。そのため、カムジャーナル部材の生産のための設備投資ないしコストが削減できる。また、カムジャーナル部材を小型化することができるので、重量が軽減し、作業性も良くなる。
【００６１】
第２のオイルギャラリ壁７６，７６をタペットホール壁３０…３０と一体に設けることによって該ギャラリ壁７６，７６の剛性が増す。また、第２オイルギャラリ７３，７３は該ギャラリ７３，７３から分岐してシリンダヘッド３に形成された分岐油路９８及びカムホルダ部材６６に形成された接続油路９９，９９を介してカムジャーナル９０，９０に潤滑油を供給し、良好に潤滑する。
【００６２】
また、上記吸気カムシャフト９側及び排気カムシャフト１０側の両柱状ボス７８，７８び両ヘッドボルト孔７９，７９を連結するリブ８０を設けたことにより、柱状ボス７８，７８の剛性、第２のボルトボス７０，７０の剛性が増す。その結果、カムジャーナル部材６８，６８の支持剛性が向上し、第１オイルギャラリ７２，７２の特に幅方向の剛性が増す。したがって、カムジャーナル締結作業時に掛かるボルトボス６９，７０への負荷によるボルトボス６９，７０の破損が防止できる。さらに、カムジャーナル支持剛性が向上したことによって、カムシャフト９，１０の回転が安定する。
【００６３】
一方、本実施の形態に係るエンジン１は、可変動弁機構４０及び弁位相可変機構５１，５２の油圧を制御するための油圧制御弁９５，５３，５４がそれぞれ必要である。これらの油圧制御弁９５，５３，５４を弁位相可変機構５１，５２に最も近いカムホルダ部材１０１及びカムキャップ部材９３が幅方向一体に形成されたカムジャーナル部材９２に幅方向に並べて立設する。そして、各油圧制御弁９５，５３，５４の油圧を供給するため元圧供給油路９４がヘッド幅方向に穿設されている。吸気側弁位相可変機構５１用の油圧制御弁５３に備えられた図示しない進角・遅角用油路はカムキャップ部材９３内の油路を介して吸気カムシャフト９内部に設けられている油路に連通し、吸気位相可変機構５１に通じている。同様に、排気側弁位相可変機構５２用の油圧制御弁５４に備えられた図示しない進角・遅角用油路もカムキャップ９３内の油路を介して排気カムシャフト９内部に連通し、排気位相可変機構５２に通じている。一方、可変動弁機構４０は両カムシャフト９，１０の中間位置のカムホルダ部材１０１及びカムキャップ部材９３に立設され、油圧制御弁９５には元圧供給油路９４から油圧が供給される。そして、可変動弁機構４０用の油圧制御弁９５から第１オイルギャラリ７２，７２に向けて伸びる制御圧油路１０２及びシリンダヘッド３の上端部に設けられた制御圧油路１０２を第１オイルギャラリ７２，７２に連絡する連絡油路１０３，１０３を介して、可変動弁機構４０に油圧が供給される。
【００６４】
このように、各油圧制御弁９５，５３，５４を同一のカムキャップ部材９３にシリンダヘッド３幅方向に並べて設けたことによって、一本の元圧供給油路で各油圧制御弁に元圧を供給することができるので、油路が簡素化される。
【００６５】
一方、シリンダヘッド３の弁位相可変機構５１，５２側の端部には幅方向に延びる潤滑油供給油路９１が設けられている。該潤滑油供給油路９１はヘッド側壁６０，６１に穿設された第２オイルギャラリ７３，７３に連通している。第２オイルギャラリ７３，７３はジャーナル部６５，６５の潤滑用の油路であり、第２オイルギャラリ７３，７３に潤滑油を供給する潤滑油供給油路９１を共通の油路としたことによって油路の構成が簡素化される。
【００６６】
なお、上記実施形態における点火栓ホール及び同ホール壁６３…６３に代えて、燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）を組み付けるためのインジェクタホール及び同ホール壁であってもよい（例えば自己着火式のディーゼルエンジン等の場合）。
【００６７】
【発明の効果】
以上、最善の実施形態を挙げて詳しく説明したように、本発明によれば、タペット駆動式の動弁装置を備えたエンジンのシリンダヘッド構造において、カムジャーナル部材の構造を簡素化し、かつ、シリンダヘッド及びオイルギャラリの剛性を向上したエンジンのシリンダヘッド構造を提供することができる。本発明は、自動車等の車両に搭載されるエンジン一般に用いて好適であり、エンジンに関する技術分野において幅広い産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るエンジンのシリンダヘッドの要部断面図である。
【図２】 油圧作動式可変動弁機構を内蔵したタペットの気筒列方向に沿う拡大縦断面図であって、図１の矢視アに沿うものである。
【図３】 シリンダヘッドの平面図である。
【図４】 図３のＡ−Ａ線による縦断面図である。
【図５】 図４のＢ−Ｂ線による要部断面図である。
【図６】 図５のＣ−Ｃ線による要部断面図である。
【図７】 図３のＤ−Ｄ線による縦断面図にカムジャーナル部材等を組付けた図である。
【図８】 図７のカムジャーナル部材周辺の背面図である。
【符号の説明】
１ エンジン
３ シリンダヘッド
５ タペット
７ 吸気弁
８ 排気弁
９ 吸気カムシャフト
１０ 排気カムシャフト
１４ タペットホール
３０ タペットホール壁
３１ ウォータジャケット上壁
４０ 可変動弁機構
５１，５２ 弁位相可変機構
５３，５４ 油圧制御弁（弁位相可変機構用）
６０，６１，６２ ヘッド側壁
６６ カムホルダ部材
６７ カムキャップ部材
６８ カムジャーナル支持部材
６９ 第１のボルトボス（側部側）
７０ 第２のボルトボス（中央側）
７２ 第１オイルギャラリ
７３ 第２オイルギャラリ
７５ ヘッドボルト締結作業空間
７８ 柱状ボス
７９ ヘッドボルト孔
８０ リブ
９１ 潤滑油供給油路
９２ 一体化カムジャーナル支持部材
９４ 元圧供給油路
９５ 油圧制御弁（可変動弁機構用）
９６ 補強垂下壁
９８ 分岐油路
９９ 接続油路
１０２ 制御圧油路
１０３ 連絡油路
【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し、エンジンの本体上部構造を改良する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両に搭載されるエンジンの本体上部構造を提供するシリンダヘッドの構造として、特許文献１に記載のものは、３つの吸気弁と２つの排気弁とを有する多気筒ＤＯＨＣエンジンにおいて、カムシャフトを回転自在に支持するカムジャーナル支持部材（本明細書においてカムジャーナル支持部材というときは、後述するように、カムシャフトのジャーナル部を協働して支持する、下部のカムホルダ部材と、上部のカムキャップ部材とを併せていうものとする）が、シリンダヘッドとは別部材とされ、シリンダヘッドにボルトで締結されている。これによれば、ヘッドボルトを締結した後にカムキャップ部材を取り付けることができるため、ヘッドボルト位置とカムキャップ部材の位置の干渉を気にすることなくシリンダヘッドの設計が行なえ、シリンダヘッドをコンパクトに設計できる。
【０００３】
また、上記カムジャーナル支持部材は、シリンダヘッドの端部及び各気筒間部に位置するヘッドボルト孔の上方において、シリンダヘッドにボルト締結されている。したがって、シリンダヘッドにおいて、カムジャーナル支持部材の締結部位には、ヘッドボルト締結作業空間が形成されて、カムジャーナル支持部材は、該作業空間を隔てて、シリンダヘッドにボルト締結されている。これによれば、シリンダヘッドをシリンダブロックにヘッドボルトで締結する際に、ヘッドボルトの上方に締結作業空間が確保されるから、シリンダヘッドの締結作業性が改善する。
【０００４】
なお、上記カムジャーナル支持部材には、吸気弁又は排気弁のタペットを摺動自在に保持するタペットホールと、ヘッド幅方向の側部側に位置して気筒列方向に延びるカムジャーナル潤滑用のオイルギャラリとが一体に形成されている。
【０００５】
一方、特許文献２には、２つの吸気弁と２つの排気弁とを有する多気筒ＤＯＨＣエンジンにおいて、吸気カムシャフト側のカムジャーナル支持部材と排気カムシャフト側のカムジャーナル支持部材とが一体に結合されたシリンダヘッド構造が記載されている（詳しくは、カムジャーナル支持部材の下部を構成するカムホルダ部材同士が一体に結合されている）。この一体化されたカムジャーナル支持部材には、特許文献１と同様、タペットホールとオイルギャラリとが一体に形成されているうえ、さらに、各気筒中央部で立設する点火栓取付け孔壁も一体に形成されている。
【０００６】
なお、上記オイルギャラリは、タペットホール内のタペットに組み込まれた油圧作動式の可変動弁機構への油圧供給路であり、ヘッド幅方向の中央側に位置して気筒列方向に延びている。
【０００７】
さらに、特許文献３には、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの一端部に、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相角を変更する油圧作動式の弁位相可変機構がそれぞれ配設されたエンジンにおいて、該機構に最も近接位置する吸気カムシャフト側のカムジャーナル支持部材及び排気カムシャフト側のカムジャーナル支持部材が一体に結合されたシリンダヘッド構造が記載されている（詳しくは、カムジャーナル支持部材の下部を構成するカムホルダ部材同士が一体に結合されている）。ただし、それ以外のカムジャーナル支持部材の構成は明らかではなく、カムジャーナル支持部材に気筒列方向に延びるオイルギャラリが一体に形成されているかどうかも明らかではない。
【０００８】
【特許文献１】
特開平６−１４６８２２号公報（第２図、第２２図）
【特許文献２】
特開２００２−５４４１３号公報（第３図）
【特許文献３】
特開平１１−１４８４２６号公報（第３図、第４図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載のシリンダヘッド構造では、カムジャーナル支持部材には、前述したように、気筒列方向に並ぶタペットホールや、気筒列方向に延びるオイルギャラリが一体に形成されている。また、特許文献２に記載のシリンダヘッド構造では、カムジャーナル支持部材には、前述したように、さらに、点火栓を取り付けるための点火栓取付け孔壁が一体に形成されている。したがって、これらの特許文献１や２に開示の技術では、カムジャーナル支持部材が複雑化・大型化し、該カムジャーナル支持部材を生産するための設備投資ないしコストが増大する。
【００１０】
この問題に対処するためには、タペットホールやオイルギャラリあるいは点火栓取付け孔壁等を、カムジャーナル支持部材ではなく、シリンダヘッドに形成することが考えられる。そうすれば、カムジャーナル支持部材の複雑化・大型化が回避され、その生産のための設備投資ないしコストの増大が抑制される。
【００１１】
しかし、そうすると、シリンダヘッドに形成したオイルギャラリ、ないし該オイルギャラリを構成するオイルギャラリ壁の剛性の低下が懸念される。というのは、該オイルギャラリは気筒列方向に細く長く延びるうえ、シリンダヘッドにはカムジャーナル支持部材が形成されていないので、カムジャーナル支持部材が形成されている場合に比べて、シリンダヘッド自体の剛性が低下しているからである。
【００１２】
特に、前述したように、カムジャーナル支持部材の締結部位がヘッドボルト孔の上方にあるために、シリンダヘッドにヘッドボルト締結作業空間が形成されるような場合には、シリンダヘッドの剛性の低下がより一層懸念される。
【００１３】
そして、カムジャーナル支持部材をシリンダヘッドにボルト締結する際には、該カムジャーナル支持部材の締結部位において、シリンダヘッドに局部的に荷重が作用するため、オイルギャラリが、容易に撓んだり曲がったりして、破損する心配がある。
【００１４】
そこで、本発明では、カムジャーナル支持部材の構造を簡素化し、かつ、シリンダヘッド及びオイルギャラリの剛性を向上したエンジンのシリンダヘッド構造を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【００１６】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、シリンダヘッドの端部及び各気筒間部に位置するヘッドボルト孔の上方に、該ヘッドとは別部材のカムジャーナル支持部材が、ヘッドボルト締結作業空間を隔ててボルト締結される構成の多気筒ＤＯＨＣエンジンのシリンダヘッド構造であって、上記カムジャーナル支持部材を締結するための２つのボルトボスのうち、ヘッド幅方向の側部側に位置する第１のボルトボスが、ヘッド側壁と一体に設けられていると共に、気筒列方向に延びる第１のオイルギャラリを構成するオイルギャラリ壁が、ヘッド幅方向の中央側に位置する第２のボルトボスと、各気筒中央部に設けられた点火栓又はインジェクタ取付け孔壁とを連結して、かつ下方のウォータジャケット上壁との間に空隙を有して配設されており、かつ、上記第２のボルトボスの下方において、上記オイルギャラリ壁とウォータジャケット上壁とを連結する柱状ボスが立設され、上記第１のオイルギャラリ及び柱状ボスは、吸気カムシャフト側及び排気カムシャフト側にそれぞれ設けられており、上記柱状ボスは、ヘッド幅方向の両側部側でウォータジャケット上壁に開口するヘッドボルト孔に近接位置し、上記ウォータジャケット上壁に、上記吸気カムシャフト側及び排気カムシャフト側の両柱状ボス及び両ヘッドボルト孔を連結するリブが設けられていることを特徴とする。
【００１７】
この発明によると、まず、カムジャーナル部材のみをシリンダヘッド本体とは別部材とすることによって、ヘッドボルト孔上方にヘッドボルト締結作業空間を確保することができ、ヘッドボルト締結作業を容易に行うことができる。さらに、カムジャーナル部材をコンパクトに形成することができるから、組み付け作業性も向上する。また、カムジャーナル部材締結用の２つのボルトボスのうちのヘッド幅方向の側部側に位置するボルトボスを該ヘッド側壁と一体で設けたことによって、側部側のボルトボス部の剛性を向上することができる。その結果、カムジャーナル部材の支持剛性が向上する。そして、中央側のボルトボスと単独で剛性の高い部位である点火栓又はインジェクタ取付け孔壁とを気筒列方向に延びる中空上の柱で形成される第１のオイルギャラリを相互に連結することで、それぞれの部位同士が格子状に繋がることになる。したがって、シリンダヘッド全体に、剛性の高い部位同士を結ぶ格子構造が形成される。特に、中央側のボルトボスは上下方向の剛性を増し、カムジャーナル支持剛性を向上することができる。また、オイルギャラリ壁とウォータジャケット上壁との間には空隙が形成されている。したがって、中央側のボルトボスの上下方向の剛性が低く、その結果、カムジャーナル支持剛性が低くなっている。そこで、オイルギャラリ壁とウォータジャケット上壁との間を連結する柱状ボスを設けることによって、オイルギャラリ壁の剛性が向上すると共に、中央側のボルトボスの剛性が増し、カムジャーナル支持剛性が向上する。
【００１８】
以上のように、ボルトボスの剛性を増し、カムジャーナル支持剛性を向上したことによって、カムジャーナル部材をシリンダヘッドに締結するときに中央側のボルトボスの下方向に力が加わり、ボルトボスが破損することを防止できる。さらに、ボルトボスの剛性を向上することで、カムジャーナル部材がシリンダヘッドに強固に組み込まれることになるので、カムシャフトの回転が安定するという利点もある。さらに、上記吸気カムシャフト側及び排気カムシャフト側の両柱状ボス及び両ヘッドボルト孔を連結するリブを設けたことにより、柱状ボスの剛性、第２のボルトボスの剛性が増す。その結果、カムジャーナル部材の支持剛性が向上し、第１のオイルギャラリの特に幅方向の剛性が増す。したがって、カムジャーナル締結作業時に掛かるボルトボスへの負荷によるボルトボスの破損が防止できる。さらに、カムジャーナル支持剛性が向上したことによって、カムシャフトの回転が安定する。
【００１９】
次に、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の発明において、各気筒に対して２つの吸気弁及び２つの排気弁が備えられていると共に、これらの弁のタペットを保持するタペットホールが設けられている構成において、該タペットホールを構成するタペットホール壁が、ヘッド側壁とオイルギャラリ壁とを連結するように配設されていることを特徴とする。
【００２０】
この発明によると、タペットホール壁を、ヘッド側壁とオイルギャラリ壁とを連結して設けることによってオイルギャラリ壁の剛性を向上することができる。さらに、上記のように各気筒に対して２つのタペットホールを有するエンジンの場合、オイルギャラリ壁は特に強固にタペットホール壁と連結することができる。また、タペットホールをヘッド側に一体に設けることで、カムジャーナル部材の構成が簡素化する。そのため、カムジャーナル部材の生産のための設備投資ないしコストが削減できる。また、カムジャーナル部材を小型化することができるので、重量が軽減し、作業性も良くなる。
【００２１】
次に、請求項３に記載の発明は、上記請求項２に記載の発明において、第１のボルトボスに近接して気筒列方向に延びるカムジャーナル潤滑用の第２のオイルギャラリが配設され、該オイルギャラリを構成するオイルギャラリ壁が、タペットホール壁と一体に設けられていると共に、カムジャーナル支持部材が、下部を構成するカムホルダ部材と、上部を構成するカムキャップ部材とを含み、上記第２のオイルギャラリから分岐してシリンダヘッドに形成された分岐油路と、上記カムホルダ部材に形成された接続油路とにより、第２のオイルギャラリからカムジャーナルへの潤滑油供給油路が構成されていることを特徴とする。
【００２２】
この発明によると、第２のオイルギャラリ壁をタペットホール壁と一体に設けることによって該ギャラリ壁の剛性が増す。また、第２のオイルギャラリは該ギャラリから分岐してシリンダヘッドに形成された分岐油路及びカムホルダ部材に形成された接続油路を介してカムジャーナルに潤滑油を供給し、良好に潤滑する。
【００２５】
次に、請求項４に記載の発明は、上記請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、第１のオイルギャラリ壁に、下方に垂下し、気筒列方向に並ぶ柱状ボス同士を連結する、補強垂下壁が形成されていることを特徴とする。
【００２６】
この発明によると、第１のオイルギャラリに補強垂下壁を設けることにより、該補強垂下壁は柱状ボスを連結し、第１のオイルギャラリの特に上下方向の剛性を高めることができる。また、補強垂下壁は柱状ボスを連結して延びるので柱状ボスの剛性がさらに増し、その結果、カムジャーナル部材締結時に柱状ボスに掛かる上からの力が補強垂下壁に分散されるので、締結作業をさらに安定して行うことができる共に、カムシャフトの回転が安定する。
【００２７】
次に、請求項５に記載の発明は、上記請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明において、タペットは複数に分割され、該タペットに各分割タペットを運転状態に応じて係合離脱させる油圧作動式の可変動弁機構が組み込まれていると共に、第１のオイルギャラリは、上記可変動弁機構への油圧供給路であることを特徴とする。
【００２８】
この発明は、油圧作動式の可変動弁機構を関心事とする。該可変動弁機構について説明すると、タペットは、カムシャフトに設けられた小リフト量の低速カム及び大リフト量の高速カムにそれぞれ対応する低速タペットと高速タペットとに分割され、これらの分割タペットをエンジンの運転状態に応じて係合離脱させることにより、弁動作特性が低速時の小リフト特性と高速時の大リフト特性とに切り換えられる。
【００２９】
この発明によると、可変動弁機構に油圧を供給するために設けられるの第１オイルギャラリが、シリンダヘッドの剛性向上の効果も併せ持つという効果がある。
【００３０】
次に、請求項６に記載の発明は、上記請求項１から請求項５のいずれかに記載の発明において、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの一端部に、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相角を変更する油圧作動式の弁位相可変機構がそれぞれ配設され、該機構に最も近接位置する吸気カムシャフト側のカムジャーナル支持部材及び排気カムシャフト側のカムジャーナル支持部材が一体に結合され、この一体化されたカムジャーナル支持部材に、上記吸気側弁位相可変機構用の油圧制御弁、排気側弁位相可変機構用の油圧制御弁、及び可変動弁機構用の油圧制御弁が組み付けられ、かつ、これらの弁に制御元圧を供給する単一の元圧供給油路と、可変動弁機構用の油圧制御弁から第１のオイルギャラリに向けて延びる制御圧油路とが形成されている一方、上記一体化カムジャーナル支持部材が締結されるシリンダヘッドの端部には、上記制御圧油路を第１のオイルギャラリに連絡する連絡油路と、第１のボルトボスに近接して気筒列方向に延びるカムジャーナル潤滑用の第２のオイルギャラリに潤滑油を供給する潤滑油供給油路とが形成されていることを特徴とする。
【００３１】
この発明は、可変動弁機構に加えて油圧作動式の弁位相可変機構を関心事とする。該油圧作動式の弁位相可変機構について説明すると、一般に、排気行程から吸気行程に移行するピストン上死点近傍において、吸・排気バルブ共に開いている状態をバルブ開期間のオーバーラップというが、例えばアイドリング時などの低負荷時は、オーバーラップが大きいと、エンジンの回転が不安定になるなどの弊害が生じる。そこで、油圧作動式弁位相可変機構を搭載することによってオーバーラップを狭くして排気通路からの排気の吸い戻しを防止する。一方、加速時などの高負荷時は、オーバーラップを大きくして、吸気充填効率の向上などを図ることができる。
【００３２】
可変動弁機構及び弁位相可変機構は油圧を制御するための油圧制御弁がそれぞれ必要である。この発明によると、これらの油圧制御弁を弁位相可変機構に最も近いカムホルダ部材及びカムキャップ部材が幅方向に一体に形成されたカムジャーナル部材の幅方向に並べて立設する。そして、各油圧制御弁の油圧を供給するため元圧供給油路がカムキャップ幅方向に穿設されている。吸気側弁位相可変機構用の油圧制御弁に備えられた進角・遅角用油路はカムキャップ内の油路を介して吸気カムシャフト内部に設けられている油路に連通し、吸気位相可変機構に通じている。同様に、排気側弁位相可変機構用の油圧制御弁に備えられた進角・遅角用油路もカムキャップ部材内の油路を介して排気カムシャフト内部に連通し、排気位相可変機構に通じている。一方、可変動弁機構は両カムシャフトの中間位置のカムホルダ部材及びカムキャップ部材に立設され、元圧供給油路から油圧が供給される。そして、可変動弁機構用の油圧制御弁から第１のオイルギャラリに向けて伸びる制御圧油路及びシリンダヘッドの上端部に設けられた制御圧油路を第１のオイルギャラリに連絡する連絡油路を介して、可変動弁機構に油圧が供給される。
【００３３】
このように、各油圧制御弁を同一のカムキャップ部材にシリンダヘッド幅方向に並べて設けたことによって、一本の元圧供給油路で各油圧制御弁に元圧を供給することができるので、油路が簡素化される。
【００３４】
一方、シリンダヘッドの弁位相可変機構側の端部には幅方向に延びる潤滑油供給油路が設けられている。該潤滑油供給油路はヘッド側壁に穿設された第２オイルギャラリに連通している。第２のオイルギャラリはジャーナル部の潤滑用の油路であり、第２のオイルギャラリに潤滑油を供給する潤滑油供給油路を共通の油路としたことによって油路の構成が簡素化される。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図１は、本実施の形態に係るエンジン１の本体上部の要部断面図である。図中、「ＩＮ」とあるのは吸気側を示し、「ＥＸ」とあるのは排気側を示す。このエンジン１の本体１ａは、シリンダブロック２、シリンダヘッド３、及びヘッドカバー４によって全体形状が構成されている。このエンジン１はＤＯＨＣエンジンであり、タペット５…５駆動式の動弁装置６を備えている。すなわち、シリンダ２ａ軸線に対して傾斜配置された吸気弁７及び排気弁８は、該弁７，８上方に配置された吸気カムシャフト９及び排気カムシャフト１０によって、タペット５，５を介して開閉駆動される。吸気カムシャフト９及び排気カムシャフト１０は、シリンダブロック２下方に配置したクランクシャフト（図示せず）と連動してα方向に回転する。吸気弁７及び排気弁８の各ステムエンド１１，１１にタペット５，５が当接し、カムシャフト９，１０が回転すると、上記タペット５，５が吸気カム１２及び排気カム１３で押し下げられて、吸気弁７及び排気弁８をリフトして開かせる。タペット５，５は、シリンダヘッド３に形成されたタペットホール１４，１４に、上下に摺動自在に収容されている。ここでタペットホール１４，１４を構成する該ホール１４，１４の周囲の壁部をタペットホール壁３０，３０（例えば図３参照）という。
【００３６】
次に、上記タペット５の構成を図１及び図２を参照して説明する。図２は、図１の矢視アに沿う拡大断面図である。ここでは吸気側を例に取り説明するが、排気側も同様である。まず、カムシャフト９には、１つの弁７に対して、３枚のカム２０，２１，２２が軸方向に並設されている（図２参照）。ここで「吸気カム１２」や「排気カム１３」という呼称は、これら３枚のカム２０，２１，２２の総称とする。これらのカム２０〜２２のうち、両端のカム２０，２２同士はプロフィルが同一に設定され、中央のカム２１はこれらとプロフィルが異なって設定されている。特に両端のカム２０，２２はリフト量が小さく、中央のカム２１はリフト量が大きく設定されている。そして、タペット５は、上記２つの小リフト量のカム２０，２２と当接する当接面２３，２４をそれぞれ有する２つの低速タペット２５，２６と、上記大リフト量のカム２１と当接する当接面２７を有する１つの高速タペット２８とに分割されている。ここで「タペット５」という呼称は、これら３つに分割されたタペット２５，２６，２８の総称とする。
【００３７】
低速タペット２５，２６の外周面及び高速タペット２８の外周面はそれぞれタペットホール壁３０の内周面に摺接し、タペット５の下部に吸気弁７のステムエンド１１が当接している。ステムエンド１１には、シリンダヘッドウォータジャケット上壁３１（図１参照）との間に介装されたバルブスプリング３２を受けるスプリング受け３３や、該スプリング受け３３とステムエンド１１との連結を図るバルブコッタ３４等の部材が備えられている。低速タペット２５，２６は、基本的には、タペットホール壁３０に対接する円柱状の部材であるが、上面がタペット５の円筒中心軸を含んで径方向に切り欠かれて、径のほぼ３分の１の幅の溝部３５が形成されている。これにより、低速タペット２５，２６の上面は、上記溝部３５を挟んで概ね半円形状の二つの領域に分割され、それぞれタペット５の両端に位置して、各小リフト量カム２０，２２と当接する当接面２３，２４を提供する（この２つの低速タペット２５，２６同士の連結体を、便宜上、タペット本体３６と称する）。
【００３８】
この低速タペット２５，２６に対し、高速タペット２８は、タペット５の往復運動方向に相対移動自在に設けられている。すなわち、高速タペット２８は、タペット５の径方向に延びる細長い形状で、タペット本体３６の溝部３５に、しっくりと、かつ上下方向に摺動自在に嵌合されている。高速タペット２８は、タペット本体３６との間に介装されたスプリング３７によって、常時、上方に付勢されている。高速タペット２８の上面は、低速タペット２５，２６の二つの当接面２３，２４で挟まれてタペット５の径方向に延び、タペット５の中央に位置して、大リフト量カム２１と当接する当接面２７を提供する。高速タペット２８は、図示しない規制部（例えば段部）により、該高速タペット２８の当接面２７の高さが低速タペット２５，２６の当接面２３，２４の高さを超えて上方に位置することが規制されている。
【００３９】
次に、上記分割タペット２５，２６，２８を運転状態に応じて係合離脱させて弁動作特性を変更する油圧作動式の可変動弁機構４０について説明する。この可変動弁機構４０は、タペット５に内蔵されたロックピン４１，４２を有し、油圧が供給又は排出されることにより、該ロックピン４１，４２が進退移動して、低速タペット２５，２６及び高速タペット２８同士を連結（係合）又は解放（離脱）させる機構である。
【００４０】
すなわち、低速タペット２５，２６及び高速タペット２８に、相互に軸心が一致するように横穴４３，４４，４５が設けられ、該横穴４４，４５に、それぞれロックピン４１，４２が摺動自在に収容されている。低速タペット２６の横穴４５には、油口４６及び油室４７が形成され、該油口４６を介して油室４７に油圧が供給されると、該油圧により、低速タペット２６のロックピン４２が高速タペット２８の横穴４４に突入し、低速タペット２６と高速タペット２８とが係合する。同時に、高速タペット２８のロックピン４１が低速タペット２６のロックピン４２で押されて、もう一方の低速タペット２５の横穴４３に突入し、ここでも低速タペット２５と高速タペット２８とが係合する。このように、タペット５の軸心を挟んで、両側で、低速タペット２５，２６と高速タペット２８との係合部が形成されることにより、２つの低速タペット２５，２６と１つの高速タペット２８とがバランスよく一体化する。
【００４１】
一方、上記油口４６を介して油室４７から油圧が排出されると、リターンスプリング４８の付勢力により、両ロックピン４１，４２は、それぞれ高速タペット２８の横穴４４及び低速タペット２６の横穴４５に後退し、これにより、低速タペット２５，２６と高速タペット２８とが分離し、別体となる。この状態では、高速タペット２８が大リフト量カム２１で押圧されても、その押圧力はスプリング３７に吸収されるのみで、低速タペット２５，２６、つまりタペット本体３６に伝達されない。したがって、タペット５及び弁７の動きは常に低速タペット２５，２６を押圧する小リフト量カム２０，２２によって支配される。
【００４２】
一方、ロックピン４１，４２が低速タペット２５，２６と高速タペット２８とを跨いで位置して、両者２５，２６及び２８を一体に連結している状態では、高速タペット２８が大リフト量カム２１で押圧されたときには、その押圧力はロックピン４１，４２を介して低速タペット２５，２６、つまりタペット本体３６に伝達される。このとき、低速タペット２５，２６を押圧する小リフト量カム２０，２２は、低速タペット２５，２６の当接面２３，２４から浮き上がる。したがって、タペット５及び弁７の動きは、高速タペット２８を押圧する大リフト量カム２１によって支配される。このようにして、この可変動弁機構４０は、油圧の給排により、低速タペット２５，２６が作動する低速時の小リフト特性と、高速タペット２８が作動する高速時の大リフト特性とが切換可能に構成されている。
【００４３】
なお、後述するように、上記油口４６は、タペットホール壁３０に設けられた分岐油路９７（図１参照）を介して、第１のオイルギャラリ７０に連通している。その場合に、図４に示したように、上下動するタペット５の上記油口４６にいつでも油圧を供給できるように、上記油口４６と常に接続し、分岐油路９７が開口する長溝４６ａが、タペットホール壁３０の内周面に上下に延びて形成されている。また、図２に示したように、タペット５の軸心周りの回転を規制する目的で、タペット５の外周面からボール部材４９が突出し、またタペットホール壁３０の内周面に該ボール部材４９が嵌合する縦凹溝５０が形成されている。
【００４４】
次に、本実施の形態におけるエンジンに備えられた油圧作動式の弁位相可変機構５１，５２について説明すると、図３に示したように、吸気カムシャフト９及び排気カムシャフト１０のスプロケット側の端部にそれぞれ設けられた吸気側及び排気側の弁位相可変機構５１，５２は、クランクシャフトに対するこれらのカムシャフト９，１０の回転位相角（すなわちクランクシャフトに対する吸気バルブ７及び排気バルブ８の開閉時期の位相角）をそれぞれ独立して変更する。このとき、該弁位相可変機構５１，５２の内部に設けられた図示しない進角用油圧室及び遅角用油圧室に油圧を供給・排出することで、上記回転位相角は変更される。そして、油圧を制御する吸気側の油圧制御弁５３及び排気側の油圧制御弁５４があり、両位相可変機構５１，５２は、エンジン１の運転状態に応じて、相互に独立して、個別に制御される。
【００４５】
次に、シリンダヘッド３の構成について図１、図３〜図６を参照して説明する。本実施の形態のエンジン１は、１気筒あたり、２つの吸気ポートＰｉｎ，Ｐｉｎ及び吸気弁７，７、並びに２つの排気ポートＰｅｘ，Ｐｅｘ及び排気弁８，８が設けられた、４弁式の、４気筒１６バルブエンジンである。シリンダヘッド３は、ウォータジャケット上壁３１と、該ウォータジャケット上壁３１のほぼ全周縁部から立設されて相互に連続する側壁部６０（排気側の側壁部），６１（吸気側の側壁部），６２（背面側の側壁部）とを有する。
【００４６】
シリンダヘッド３の幅方向の中央部に、複数の（図例では４つの）、点火栓ホール壁６３…６３が、各気筒に対応して、気筒列方向に並んで、立設されている。また、シリンダヘッド３の端部及び各気筒間部に複数の（図例では吸気側及び排気側にそれぞれ４つの）カムシャフト支持壁６４が、シリンダヘッド３幅方向に延びて、気筒列方向に並んで、形成されている。ただし、このシリンダヘッド３は、カムシャフト９，１０のジャーナル部６５（図５参照）の下半分を回転自在に支持するカムホルダ部材６６及び該ジャーナル部６５の上半分を回転自在に支持するカムキャップ部材６７から成るカムジャーナル部材６８が別体とされているので、カムシャフト支持壁６４には、該カムジャーナル部材６８の組付けに使用されるシリンダヘッド３側部側の第１ボルトボス６９及びシリンダヘッド３中央側の第２ボルトボス７０が形成されている。
【００４７】
また、このシリンダヘッド３には、シリンダヘッド３幅方向において、上記点火栓ホール壁６３…６３と側壁部６０，６１との間に位置し、かつ、気筒列方向において、上記カムシャフト支持壁６４…６４間に位置する、複数の（図例では吸気側及び排気側にそれぞれ８つの）、タペットホール１４…１４が、気筒列方向に並んで、形成されている。タペットホール１４…１４は、上記タペット５…５を摺動自在に収容して案内する。さらに、シリンダヘッド３は、タペットホール壁３０…３０と側壁部６０，６１との間に形成された空隙に凹成されたオイル溜まり７１…７１を有し、また、気筒列方向に延びるように穿設された複数のオイルギャラリ７２，７２，７３，７３を備える。
【００４８】
シリンダヘッド３は、ウォータジャケットＷの幅方向両側を貫通してシリンダブロック２に突入するヘッドボルト７４…７４によりシリンダブロック２に組み付けられている（図５参照）。その場合に、ヘッドボルト７４…７４は、気筒の爆発応力を均等に受けてシリンダヘッド３をシリンダブロック２に安定に固定するために、相隣接する気筒の略中間位置に配置されている。なお、このシリンダヘッド３では、上記ヘッドボルト７４…７４の位置と、上記カムジャーナル部材６８…６８の位置とが、上下に重なり合っているので、上記ヘッドボルト７４…７４の締め付け作業の容易のために、上記カムシャフト支持壁６４…６４には空隙７５…７５が設けられている。それゆえ、カムジャーナル部材６８…６８は、上記空隙７５…７５を跨いで、シリンダヘッド３幅方向側部側及び中央側に備えられたボルトボス６９，６９，７０，７０を介してシリンダヘッド３に組み付けられる（図４参照）。また、側部側のボルトボス６９，６９は第２のオイルギャラリ７３，７３に近接して位置するので、第２のオイルギャラリ７３，７３を構成するオイルギャラリ壁７６，７６とヘッド側壁６０，６１とがタペットホール壁３０，３０と一体に設けられている。
【００４９】
図４〜６に示したように、シリンダヘッド３にはシリンダヘッド３幅方向中央側のボルトボス７０，７０の下方において、第１のオイルギャラリ壁７７，７７とウォータジャケット上壁３１を連結する柱状ボス７８，７８が立設されている。また、柱状ボス７８…７８は気筒列方向に複数並んでいる。一方、図５によく表れているように、シリンダヘッド３はウォータジャケット上壁３１に開口するヘッド３幅方向両側のヘッドボルト孔７９，７９を連結するリブ８０を有し、該リブ８０は幅方向両側の柱状ボス７８，７８同士を連結している。
【００５０】
なお、ヘッドカバー４は、シリンダヘッド３の側壁部６０，６１，６２の上端面、及び点火栓ホール壁６３…６３の上端面において、シリンダヘッド３に接し、パッキン８１，８１で組み付けられている（図１、図７参照）。
【００５１】
次に、オイルギャラリ７２，７２，７３，７３について詳しく説明する。シリンダヘッド３には、上記油圧作動式の可変動弁機構４０に油圧を供給するオイルギャラリ（以下、第１オイルギャラリ７２，７２と称する。図例では吸気側及び排気側にそれぞれ１本づつ計２本）と、カムシャフト９，１０のジャーナル部６５，６５を支持するカムジャーナル支持部９０，９０（図５参照）に潤滑油を供給するオイルギャラリ（以下、第２オイルギャラリ７３，７３と称する。同じく吸気側及び排気側にそれぞれ１本づつ計２本）とが備えられている。図３において、シリンダヘッド３の左端の壁部に、シリンダヘッド３の外部の図示しない油圧源に接続される潤滑油供給油路９１が、シリンダヘッド３の幅方向に延びるように穿設されている（図７参照）。この潤滑油供給油路９１は、第２オイルギャラリ７３，７３と連通している。第２オイルギャラリ７３，７３の、図３における右端部は、閉ざされている。一方、第１オイルギャラリ７２，７２は、図３におけるシリンダヘッド３の左端のカムジャーナル部材９２を形成するカムキャップ９３の幅方向に図示しない油圧源に通じる元圧供給油路９４が穿設されており、後述する可変動弁機構４０の油圧制御弁９５を介して第１オイルギャラリ７２，７２に連通している（図８参照）。
【００５２】
図４によく表れているように、第１オイルギャラリ７２，７２を形成する第１オイルギャラリ壁７７，７７には、下方に向けて延びかつ各気筒の柱状ボス７８，７８を連結する補強垂下壁９６，９６が形成されている。タペットホール１４…１４のヘッド３幅方向中央側において、タペットホール壁３０…３０及び幅方向中央側のボルトボス７０，７０と一体に、気筒列方向に穿設されている。また、第１オイルギャラリ７２，７２は、各気筒の中央上方に立設された点火栓ホール壁６３…６３と、シリンダヘッド３の端部及び各気筒間部に設けられたカムシャフト支持壁６４…６４とを連結しながら、気筒列方向に延びている。そして、第１オイルギャラリ７２，７２には、前述した油圧作動式の可変動弁機構４０への分岐油路９７，９７が設けられている。
【００５３】
一方、第２オイルギャラリ７３，７３を形成する第２オイルギャラリ壁７６，７６も、同じくタペットホール１４…１４のヘッド３幅方向側壁側において、タペットホール壁３０…３０と一体に、気筒列方向に穿設されている。また、第２オイルギャラリ壁７６，７６は、各タペットホール壁３０…３０のシリンダヘッド側壁部６０，６１とを連結しながら、気筒列方向に延びている。そして、図５によく表れているように、第２オイルギャラリ７３，７３は、上記カムシャフト支持壁６４…６４の位置で、上方に分岐し、開口する、潤滑用の分岐油路９８，９８が形成されている。この分岐油路９８，９８は、カムシャフト支持壁６４，６４に組み付けられるカムジャーナル支持部材６８，８６に穿設された接続油路９９，９９に接続し、該接続油路９９，９９を介して、第２オイルギャラリ７３，７３から、カムジャーナル支持部９０，９０に、潤滑油が供給される。なお、上記オイル溜まり７１，７１は、第２オイルギャラリ７３，７３の上方に形成されている（図１参照）。
【００５４】
次に、図３におけるシリンダヘッド３左端部周辺について図７、図８を用いて説明すると、シリンダヘッド３に締結されたカムジャーナル部材６８…６８のうち、図３の左端部のカムジャーナル部材９２だけ吸・排気側が一体になってボルト１００…１００でシリンダヘッド３に締結されている。このとき、カムキャップ部材９３とカムホルダ部材は別部材である。該カムジャーナル部材９２には油圧作動式の可変動弁機構４０のための１つの油圧制御弁９５及び吸・排気側の油圧作動式位相可変機構５１，５２に供給する油圧を制御するための２つの油圧制御弁５３，５４が配設されている。３つの油圧制御弁９５，５３，５４ののうち中央が可変動弁機構４０用の油圧制御弁９５で、幅方向両側に弁位相可変機構用の油圧制御弁５３，５４が並んでいる。図８は該カムジャーナル部材９２の背面図である。これによると、上記の３つの油圧制御弁９５，５３，５４に油圧を供給する元圧供給油路９４がカムキャップ部材９３幅方向に穿設されている。そして、可変動弁機構４０用の油圧制御弁９５からカムキャップ部材９３及びカムホルダ部材１０１に設けられて、第１オイルギャラリ７２，７２に向かって延びる油路とカムホルダ部材１０１の底面に形成された溝とで形成される制御圧油路１０２及び上端部に設けられた制御圧油路１０２を第１オイルギャラリ７２，７２に連絡する連絡油路１０３，１０３を介して、可変動弁機構４０に油圧が供給される 一方、吸気側弁位相可変機構５１用の油圧制御弁５３は、元圧供給油路９４から油圧が供給され、カムキャップ部材９３内に形成された図示しない油路を介して、カムシャフト９内の図示しない油路に連通し、吸気側弁位相可変機構５１に油路を通じている。排気側弁位相可変機構５２の油圧制御弁５４も同様に、元圧供給油路９４から油圧が供給されて、カムキャップ部材９３及びカムシャフト９内の油路を介して排気側弁位相可変機構５２に油圧を供給する。
【００５５】
なお、左端部のカムホルダ部材１０１及びカムキャップ部材９３をシリンダヘッド３に締結する際、締結ボルト１００…１００４本のうち２本のボルト孔１１０，１１０のシリンダヘッド３とカムホルダ部材１０１との間のチューブラピン１１１，１１１及びカムホルダ部材１０１とカムキャップ部材９３との間チューブラピン１１２，１１２が備えられて上下の部材連結している。
【００５６】
次に、本実施の形態の作用について説明する。
【００５７】
まず、カムジャーナル部材６８，６８のみをシリンダヘッド１ａ本体とは別部材とすることによって、ヘッドボルト孔７９，７９上方にヘッドボルト７４，７４締結作業空間を確保することができ、ヘッドボルト７４，７４締結作業を容易に行うことができる。さらにカムジャーナル部材６８，６８をコンパクトに形成することができるから、組み付け作業性も向上する。また、カムジャーナル部材６８，６８締結用の２つのボルトボス６９，７０のうちのヘッド幅方向の側部側に位置する第１のボルトボス６９を該ヘッド側壁６０，６１と一体で設けたことによって、第１のボルトボス６９の剛性を向上することができる。その結果、カムジャーナル部材６８，６８の支持剛性が向上する。
【００５８】
また、中央側の第２のボルトボス７０と単独で剛性の高い部位である点火栓又はインジェクタ取付け孔壁とを気筒列方向に延びる中空上の柱で形成される第１オイルギャラリ７２，７２を相互に連結することで、それぞれの部位同士が格子状に繋がることになる。したがって、シリンダヘッド３全体に、剛性の高い部位同士を結ぶ格子構造が形成される。特に、第２のボルトボス７０は上下方向の剛性を増し、カムジャーナル支持剛性を向上することができる。また、第１オイルギャラリ壁７７とウォータジャケット上壁３１との間には空隙が形成されている。したがって、第２のボルトボス７０の上下方向の剛性が低く、その結果、カムジャーナル支持剛性が低くなっている。そこで、オイルギャラリ壁７７とウォータジャケット上壁３１との間を連結する柱状ボス７８を設けることによって、オイルギャラリ壁７７の剛性が向上すると共に、第２のボルトボス７０の剛性が増し、カムジャーナル支持剛性が向上する。
【００５９】
以上のように、ボルトボス６９，７０の剛性を増し、カムジャーナル支持剛性を向上したことによって、カムジャーナル部材６８，６８をシリンダヘッド３に締結するときに第２のボルトボス７０の下方向に力が加わり、ボルトボス６９，７０が破損することを防止できる。さらに、ボルトボス６９，７０の剛性を向上することで、カムジャーナル部材６８，６８がシリンダヘッド３に強固に組み込まれることになるので、カムシャフト９，１０の回転が安定するという利点もある。
【００６０】
また、、タペットホール壁３０…３０を、ヘッド側壁６０，６１と第２オイルギャラリ壁７６，７６とを連結して設けることによってオイルギャラリ壁７６，７６の剛性を向上することができる。さらに、本実施の形態におけるエンジン１のように各気筒に対して２つのタペットホール１４，１４を有するエンジン１の場合、オイルギャラリ壁７６…７６は特に強固にタペットホール壁３０…３０と連結することができる。また、タペットホール１４…１４をシリンダヘッド３側に一体で設けることで、カムジャーナル部材の構成が簡素化する。そのため、カムジャーナル部材の生産のための設備投資ないしコストが削減できる。また、カムジャーナル部材を小型化することができるので、重量が軽減し、作業性も良くなる。
【００６１】
第２のオイルギャラリ壁７６，７６をタペットホール壁３０…３０と一体に設けることによって該ギャラリ壁７６，７６の剛性が増す。また、第２オイルギャラリ７３，７３は該ギャラリ７３，７３から分岐してシリンダヘッド３に形成された分岐油路９８及びカムホルダ部材６６に形成された接続油路９９，９９を介してカムジャーナル９０，９０に潤滑油を供給し、良好に潤滑する。
【００６２】
また、上記吸気カムシャフト９側及び排気カムシャフト１０側の両柱状ボス７８，７８び両ヘッドボルト孔７９，７９を連結するリブ８０を設けたことにより、柱状ボス７８，７８の剛性、第２のボルトボス７０，７０の剛性が増す。その結果、カムジャーナル部材６８，６８の支持剛性が向上し、第１オイルギャラリ７２，７２の特に幅方向の剛性が増す。したがって、カムジャーナル締結作業時に掛かるボルトボス６９，７０への負荷によるボルトボス６９，７０の破損が防止できる。さらに、カムジャーナル支持剛性が向上したことによって、カムシャフト９，１０の回転が安定する。
【００６３】
一方、本実施の形態に係るエンジン１は、可変動弁機構４０及び弁位相可変機構５１，５２の油圧を制御するための油圧制御弁９５，５３，５４がそれぞれ必要である。これらの油圧制御弁９５，５３，５４を弁位相可変機構５１，５２に最も近いカムホルダ部材１０１及びカムキャップ部材９３が幅方向一体に形成されたカムジャーナル部材９２に幅方向に並べて立設する。そして、各油圧制御弁９５，５３，５４の油圧を供給するため元圧供給油路９４がヘッド幅方向に穿設されている。吸気側弁位相可変機構５１用の油圧制御弁５３に備えられた図示しない進角・遅角用油路はカムキャップ部材９３内の油路を介して吸気カムシャフト９内部に設けられている油路に連通し、吸気位相可変機構５１に通じている。同様に、排気側弁位相可変機構５２用の油圧制御弁５４に備えられた図示しない進角・遅角用油路もカムキャップ９３内の油路を介して排気カムシャフト９内部に連通し、排気位相可変機構５２に通じている。一方、可変動弁機構４０は両カムシャフト９，１０の中間位置のカムホルダ部材１０１及びカムキャップ部材９３に立設され、油圧制御弁９５には元圧供給油路９４から油圧が供給される。そして、可変動弁機構４０用の油圧制御弁９５から第１オイルギャラリ７２，７２に向けて伸びる制御圧油路１０２及びシリンダヘッド３の上端部に設けられた制御圧油路１０２を第１オイルギャラリ７２，７２に連絡する連絡油路１０３，１０３を介して、可変動弁機構４０に油圧が供給される。
【００６４】
このように、各油圧制御弁９５，５３，５４を同一のカムキャップ部材９３にシリンダヘッド３幅方向に並べて設けたことによって、一本の元圧供給油路で各油圧制御弁に元圧を供給することができるので、油路が簡素化される。
【００６５】
一方、シリンダヘッド３の弁位相可変機構５１，５２側の端部には幅方向に延びる潤滑油供給油路９１が設けられている。該潤滑油供給油路９１はヘッド側壁６０，６１に穿設された第２オイルギャラリ７３，７３に連通している。第２オイルギャラリ７３，７３はジャーナル部６５，６５の潤滑用の油路であり、第２オイルギャラリ７３，７３に潤滑油を供給する潤滑油供給油路９１を共通の油路としたことによって油路の構成が簡素化される。
【００６６】
なお、上記実施形態における点火栓ホール及び同ホール壁６３…６３に代えて、燃焼室に直接燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）を組み付けるためのインジェクタホール及び同ホール壁であってもよい（例えば自己着火式のディーゼルエンジン等の場合）。
【００６７】
【発明の効果】
以上、最善の実施形態を挙げて詳しく説明したように、本発明によれば、タペット駆動式の動弁装置を備えたエンジンのシリンダヘッド構造において、カムジャーナル部材の構造を簡素化し、かつ、シリンダヘッド及びオイルギャラリの剛性を向上したエンジンのシリンダヘッド構造を提供することができる。本発明は、自動車等の車両に搭載されるエンジン一般に用いて好適であり、エンジンに関する技術分野において幅広い産業上の利用可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るエンジンのシリンダヘッドの要部断面図である。
【図２】 油圧作動式可変動弁機構を内蔵したタペットの気筒列方向に沿う拡大縦断面図であって、図１の矢視アに沿うものである。
【図３】 シリンダヘッドの平面図である。
【図４】 図３のＡ−Ａ線による縦断面図である。
【図５】 図４のＢ−Ｂ線による要部断面図である。
【図６】 図５のＣ−Ｃ線による要部断面図である。
【図７】 図３のＤ−Ｄ線による縦断面図にカムジャーナル部材等を組付けた図である。
【図８】 図７のカムジャーナル部材周辺の背面図である。
【符号の説明】
１ エンジン
３ シリンダヘッド
５ タペット
７ 吸気弁
８ 排気弁
９ 吸気カムシャフト
１０ 排気カムシャフト
１４ タペットホール
３０ タペットホール壁
３１ ウォータジャケット上壁
４０ 可変動弁機構
５１，５２ 弁位相可変機構
５３，５４ 油圧制御弁（弁位相可変機構用）
６０，６１，６２ ヘッド側壁
６６ カムホルダ部材
６７ カムキャップ部材
６８ カムジャーナル支持部材
６９ 第１のボルトボス（側部側）
７０ 第２のボルトボス（中央側）
７２ 第１オイルギャラリ
７３ 第２オイルギャラリ
７５ ヘッドボルト締結作業空間
７８ 柱状ボス
７９ ヘッドボルト孔
８０ リブ
９１ 潤滑油供給油路
９２ 一体化カムジャーナル支持部材
９４ 元圧供給油路
９５ 油圧制御弁（可変動弁機構用）
９６ 補強垂下壁
９８ 分岐油路
９９ 接続油路
１０２ 制御圧油路
１０３ 連絡油路
Claims (6)
- シリンダヘッドの端部及び各気筒間部に位置するヘッドボルト孔の上方に、該ヘッドとは別部材のカムジャーナル支持部材が、ヘッドボルト締結作業空間を隔ててボルト締結される構成の多気筒ＤＯＨＣエンジンのシリンダヘッド構造であって、上記カムジャーナル支持部材を締結するための２つのボルトボスのうち、ヘッド幅方向の側部側に位置する第１のボルトボスが、ヘッド側壁と一体に設けられていると共に、気筒列方向に延びる第１のオイルギャラリを構成するオイルギャラリ壁が、ヘッド幅方向の中央側に位置する第２のボルトボスと、各気筒中央部に設けられた点火栓又はインジェクタ取付け孔壁とを連結して、かつ下方のウォータジャケット上壁との間に空隙を有して配設されており、かつ、上記第２のボルトボスの下方において、上記オイルギャラリ壁とウォータジャケット上壁とを連結する柱状ボスが立設され、上記第１のオイルギャラリ及び柱状ボスは、吸気カムシャフト側及び排気カムシャフト側にそれぞれ設けられており、上記柱状ボスは、ヘッド幅方向の両側部側でウォータジャケット上壁に開口するヘッドボルト孔に近接位置し、上記ウォータジャケット上壁に、上記吸気カムシャフト側及び排気カムシャフト側の両柱状ボス及び両ヘッドボルト孔を連結するリブが設けられていることを特徴とするエンジンのシリンダヘッド構造。
- 各気筒に対して２つの吸気弁及び２つの排気弁が備えられていると共に、これらの弁のタペットを保持するタペットホールが設けられている構成において、該タペットホールを構成するタペットホール壁が、ヘッド側壁とオイルギャラリ壁とを連結するように配設されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンのシリンダヘッド構造。
- 第１のボルトボスに近接して気筒列方向に延びるカムジャーナル潤滑用の第２のオイルギャラリが配設され、該オイルギャラリを構成するオイルギャラリ壁が、タペットホール壁と一体に設けられていると共に、カムジャーナル支持部材が、下部を構成するカムホルダ部材と、上部を構成するカムキャップ部材とを含み、上記第２のオイルギャラリから分岐してシリンダヘッドに形成された分岐油路と、上記カムホルダ部材に形成された接続油路とにより、第２のオイルギャラリからカムジャーナルへの潤滑油供給油路が構成されていることを特徴とする請求項２に記載のエンジンのシリンダヘッド構造。
- 第１のオイルギャラリ壁に、下方に垂下し、気筒列方向に並ぶ柱状ボス同士を連結する、補強垂下壁が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のエンジンのシリンダヘッド構造。
- タペットは複数に分割され、該タペットに各分割タペットを運転状態に応じて係合離脱させる油圧作動式の可変動弁機構が組み込まれていると共に、第１のオイルギャラリは、上記可変動弁機構への油圧供給路であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のエンジンのシリンダヘッド構造。
- 吸気カムシャフト及び排気カムシャフトの一端部に、クランクシャフトに対するカムシャフトの回転位相角を変更する油圧作動式の弁位相可変機構がそれぞれ配設され、該機構に最も近接位置する吸気カムシャフト側のカムジャーナル支持部材及び排気カムシャフト側のカムジャーナル支持部材が一体に結合され、この一体化されたカムジャーナル支持部材に、上記吸気側弁位相可変機構用の油圧制御弁、排気側弁位相可変機構用の油圧制御弁、及び可変動弁機構用の油圧制御弁が組み付けられ、かつ、これらの弁に制御元圧を供給する単一の元圧供給油路と、可変動弁機構用の油圧制御弁から第１のオイルギャラリに向けて延びる制御圧油路とが形成されている一方、上記一体化カムジャーナル支持部材が締結されるシリンダヘッドの端部には、上記制御圧油路を第１のオイルギャラリに連絡する連絡油路と、第１のボルトボスに近接して気筒列方向に延びるカムジャーナル潤滑用の第２のオイルギャラリに潤滑油を供給する潤滑油供給油路とが形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のエンジンのシリンダヘッド構造。
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