JP3788437B2 - 内燃機関及びその一体型カムブラケット - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に関し、特に、2本のカムシャフトを回転可能に支持する一体型カムブラケットの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的なDOHC型内燃機関では、シリンダヘッド上に、吸気弁及び排気弁を駆動するための2本のカムシャフトが複数個のカムブラケットを用いて回転可能に支持されている。各カムブラケットは、一対のボルトによりシリンダヘッドに固定される。このように複数個のカムブラケットを用いる構成では、部品点数が多くなり、組付け作業も繁雑となる。
【0003】
特許文献1には、2本のサイドフレーム(ビーム部)間にカムシャフトを回転可能に支持する複数のベアリングビーム(キャップ部)を架け渡したラダーフレーム構造の一体型カムブラケット(ロッカシャフトキャップ)が開示されている。このような一体型カムブラケットを用いることにより、部品点数を削減し、組み付け作業を容易にすることができる。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−317110号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような一体型カムブラケットでは、気筒列方向に延びる両サイドフレームの中央部の剛性を確保するために、2本のサイドフレーム間に、気筒列方向に延びるセンタービームを設けることが望ましい。
【0006】
但し、センタービームを気筒列方向の全長にわたって延設すると、一体型カムブラケットがセンタービームと複数のベアリングビームとにより格子状(碁盤目状)に区画される形となり、エンジンの加工・組立時の作業に支障をきたすおそれがある。例えば、チェーンスプロケット固定時やカムシャフト位置合わせ時等にカムシャフトを仮固定するための工具を一体型カムブラケットの格子状の隙間を通すことが困難となる。また、一体型カムブラケットをシリンダヘッドに組み付けた状態で、中子砂だし用のコアホールにブラインドプラグを組み付けることが困難となる。
【0007】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、剛性の確保と作業性の向上とを有効に両立し得る内燃機関及びその一体型カムブラケットを提供することを主たる目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
互いに平行に気筒列方向へ延びる2本のカムシャフトを挟んでシリンダヘッドの上部に固定される一体型カムブラケットを備える。この一体型カムブラケットは、2本のサイドフレームと、これら2本のサイドフレームに架け渡されて、シリンダヘッド側のベアリングホルダとともに2本のカムシャフトを回転可能に狭持する複数のベアリングビームと、両サイドフレームの間をサイドフレームとほぼ平行に延びるセンタービームと、を有する。このセンタービームは隣り合う2つのベアリングビームに架け渡されている。上記一体型カムブラケットには、上記センタービームと同一線上に、センタービームが存在しない空隙部を、上記センタービームが設けられていない隣り合う2つのベアリングビームの間に形成する。
【0009】
【発明の効果】
複数のベアリングビームを有する一体型カムブラケットにおいて、両サイドフレームの間にセンタービームを設けたため、その剛性を向上することができ、かつ、このセンタービームと同一線上に空隙部を設けたため、一体型カムブラケットをシリンダヘッドに組み付けた状態でカムシャフトの仮固定やブラインドプラグの組付等の作業を容易に行うことが可能となり、作業性が向上する。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。図1〜図3は、本発明の一実施例に係る一体型カムブラケットを適用した内燃機関を示している。図1に示すように、この内燃機関は、直列4気筒DOHC型内燃機関であって、アルミニウム合金等により一体に鋳造されたシリンダブロック10とシリンダヘッド12とにより大略構成されている。シリンダヘッド12の上部には、本実施例の要部をなす一体型カムブラケット14が取り付けられる。これらシリンダヘッド12と一体型カムブラケット14との間に、吸・排気弁を駆動する2本のカムシャフト(図示省略)が回転可能に狭持・支持される。
【0011】
一体型カムブラケット14は、アルミニウム合金等の金属により各部一体的に形成されている。すなわち、一体型カムブラケット14には、2本のサイドフレーム18と、両サイドフレーム18の前端同士を連結するフロントフレーム20と、両サイドフレーム18の後端同士を連結するリアフレーム22と、が形成されている。これらのサイドフレーム18,18とフロントフレーム20とリアフレーム22とは、一体型カムブラケット14の四辺・外枠を構成しており、複数のブラケット固定ボルト(図示省略)によりシリンダヘッド12上面周縁に形成されるフランジ面24に共締め固定される。一体型カムブラケット14には、上記のブラケット固定ボルトが貫通する複数のボルト孔26,27が形成され、シリンダヘッド12には、上記のブラケット固定ボルトが螺合するボルト孔28,29が形成されている。
【0012】
一体型カムブラケット14の上部には、ロッカーカバー(図示省略)がカバー取付ボルトにより共締め固定される。一体型カムブラケット14には、上記のカバー取付ボルトが螺合する複数のカバー取付用ボルト孔30,31が形成されている。フロントフレーム20には、ロッカーカバーの前壁として機能するカバー側壁32が一体的に形成されている。エンジン組立後の状態では、一体型カムブラケット14がロッカーカバーとシリンダヘッド12とに狭まれた構造となる。
【0013】
一体型カムブラケット14には、両サイドフレーム18に架け渡されて、シリンダヘッド12に形成されるベアリングホルダ34とともに2本のカムシャフトを回転可能に狭持・支持する複数のベアリングビーム36と、両サイドフレーム18の中間をサイドフレーム18に沿って延び、2つのベアリングビーム36に架け渡されるセンタービーム38と、が一体的に形成されている。センタービーム38は、気筒列方向に延びる気筒列中心線L(図3参照)に沿って形成されている。そして、一体型カムブラケット14には、センタービーム38と同一線上に、センタービーム38が存在しない空間としての空隙部40が形成されている。言い換えると、センタービーム38の一部を切り欠くように空隙部40が形成されている。
【0014】
ベアリングビーム36は、4つの気筒上にそれぞれ配設され、つまり、各気筒の中央部を横断するように配設されており、気筒列方向にほぼ等間隔に配設されている。センタービーム38は、気筒列方向のほぼ中央に配設され、隣り合う#2気筒のベアリングビーム36(#2)と#3気筒のベアリングビーム36(#3)とに架け渡されている。空隙部40は、センタービーム38の両側2カ所、すなわち、隣り合う#1気筒のベアリングビーム36(#1)と#2気筒のベアリングビーム36(#2)との間に設けられるとともに、隣り合う#3気筒のベアリングビーム36(#3)と#4気筒のベアリングビーム36(#4)との間に設けられている。このように、センタービーム38と空隙部40とは、剛性やシール面圧が気筒列方向でほぼ均一となるように、気筒毎に互い違いに配設され、かつ、気筒列方向中央部(図1で#2気筒と#3気筒の中間のボルト孔31付近)を基準としてほぼ対称に配置されている。
【0015】
また、一体型カムブラケット14には、更に剛性・シール性を高めるために、両側の#1,#4気筒のベアリングビーム36と前後のフレーム20,22とに架け渡されるサブセンタービーム42が一体的に形成されている。
【0016】
センタービーム38,42と空隙部40とが交差・接続する接続部分は、各気筒のほぼ中央に位置しており、ここに、燃焼室のほぼ中央へ臨む点火プラグが挿通するブラケット側点火プラグ取付ボス44が形成されている。このブラケット側点火プラグ取付ボス44に対応して、シリンダヘッド12には、点火プラグが挿通するヘッド側点火プラグ取付ボス46が形成されている。
【0017】
ブラケット側点火プラグ取付ボス44は、空隙部40に臨んだセンタービーム38,42の端部に位置している。各ブラケット側点火プラグ取付ボス44には、空隙部40側へ張り出したブラケット側ボルトボス47が一体的に形成されている。このブラケット側ボルトボス47に対応して、ヘッド側点火プラグ取付ボス46には、ヘッド側ボルトボス48が一体的に形成されている。これらのボス47,48に、上記のブラケット固定ボルトが挿通するボルト孔27,29が形成されている。
【0018】
図3にも示すように、空隙部40を挟んで対向する2つのブラケット側ボルトボス47は、気筒列中心線に沿うセンタービーム38の長手方向Lに対して、互いに異なる方向(図3の上下方向)へオフセットしている。つまり、センタービーム38の長手方向Lに対し、互いに逆向きとなるように傾斜して張り出している。同様に、ヘッド側ボルトボス48も長手方向Lに対して互いに異なる方向へ張り出している。
【0019】
シリンダヘッド12には、各気筒毎に一対の吸気弁及び排気弁が設けられ、かつ、各吸・排気弁のバルブリフタをガイドするリフタ側壁50(図2参照)が形成されている。図2に示すように、このようなリフタ側壁50の一つに、上記のヘッド側ボルトボス48が一体的に接続している。つまり、リフタ側壁50から連続的に延び、ヘッド側ボルトボス38に接続する側壁延長部51が設けられている。上述したようにヘッド側ボルトボス48を気筒列中心線Lに対してオフセットさせているので、ヘッド側ボルトボス48とリフタ側壁50とが比較的近接しており、両者を容易に接続することができる。
【0020】
図3に示すように、シリンダヘッド12には、中子砂抜き用のコアホール52が#1気筒と#2気筒の間及び#3気筒と#4気筒の間の2カ所に形成されており、各コアホール52に対応して、上記の空隙部40が形成されている。つまり、一体型カムブラケット14を組み付けた状態で、コアホール52にブラインドプラグ(図示省略)を取り付けることができるように、空隙部40がコアホール52の上方を開放するように形成されている。また、上述したようにボルトボス部47,48を気筒列中心線Lに対してオフセットさせているため、空隙部40を大きく確保して、コアホール52の上部を大きく開放し易い。
【0021】
次に、本実施例の作用効果について列記する。
(1)外枠をなすフレーム18,20,22とフレーム内に架け渡されるビーム36,38,42によりラダーフレーム構造をなす一体型カムブラケット14において、両サイドフレーム18に架け渡され、かつ、隣り合うベアリングビーム36を架橋するセンタービーム38を設けたため、エンジン幅方向(吸−排気方向・図3の上下方向)中央部の剛性を有効に向上することができ、かつ、このセンタービーム38と同一線上に空隙部40を設けたため、エンジン加工・組立時の作業性が向上する。例えば、エンジン組立作業時に、一体型カムブラケット14をシリンダヘッド12の上部に組み付けたままの状態で、チェーンスプロケットの固定やカムシャフトの位置合わせ等のために、工具を用いてカムシャフトを所定の回転位置に保持する場合に、空隙部40及びその周囲の空間を利用して上記工具の出し入れを容易に行うことができ、その作業性が向上する。このように、作業性を損なうことなく支持剛性を向上することができる。
【0022】
(2)センタービーム38,42の端部に位置するブラケット側点火プラグ取付ボス44にボルトボス47を付帯形成し、この位置47で一体型カムブラケット14をシリンダヘッド12へ固定しているため、高いシール面圧が要求されるヘッド幅方向中央部の点火プラグ周りのシール面圧を確保し易い。
【0023】
(3)エンジン組立時には、一体型カムブラケット14をシリンダヘッド12に組み付けた状態で、ベアリングビーム36やベアリングホルダ34等に形成されるカムジャーナル穴の加工を行い、その後、切粉除去のために最終洗浄を行う。切粉除去を確実に行うために、コアホール52へのブラインドプラグの取付は最終洗浄後に行う。このブラインドプラグの取付による変形を考慮して、カムジャーナル穴の計測はブラインドプラグの取付後に行う。本実施例によれば、コアホール52に対応して空隙部40が形成されており、一体型カムブラケット14をシリンダヘッド12へ組み付けたままの状態で、コアホール52にブラインドプラグを取り付けることができ、上述した一連の作業を一体型カムブラケット14を取り外すことなく行うことができるため、その作業性が向上する。
【0024】
(4)センタービーム38や空隙部40が気筒列方向に対してほぼ対称に配置されているため、気筒列方向での剛性やシール面圧のばらつきを低減・回避することができる。
【0025】
(5)気筒列方向中央部にセンタービーム38を残し、このセンタービーム38の中央部に、ロッカーカバーの固定点となるカバー固定用ボルト孔の一つ31を形成しているため、ロッカーカバーと一体型カムブラケット14とのシール面圧を適切に均一化できる。
【0026】
(6)空隙部40に臨んだセンタービーム38,42の端部にシリンダヘッド12との固定点となるボルトボス47を設けているため、空隙部40の形成による剛性の低下を補い、かつ、一体型カムブラケット14とシリンダヘッド12との合わせ面のシール面圧を適切に確保することができる。
【0027】
(7)空隙部40を挟んで向かい合うボルトボス47を、互いに異なる方向へオフセットさせているため、上述したように、ブラインドプラグの組付作業性やカムシャフトの固定工具の挿入作業性が向上し、かつ、一体型カムブラケット14の固定力のバランスが向上する。
【0028】
(8)ヘッド側ボルトボス48をリフタ側壁50に接続しており、既存のリフト側壁50を利用してボルトボス48を設けることができるため、ボルトボス48を設けることによる重量増加を抑制することができる。仮にリフト側壁50から離れた位置にボルトボスを設ける場合、シリンダヘッドのアッパーデッキ面からボルトボスを立ち上げる必要があり、かなりの重量増加となる。
【0029】
以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変形・変更を含むものである。例えば、4気筒の内燃機関に限らず、V型6気筒の内燃機関等に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る内燃機関(ロッカーカバーを除く)を示す分解斜視図。
【図2】上記内燃機関の要部を拡大して示す斜視図。
【図3】上記内燃機関の上面図。
【符号の説明】
12…シリンダヘッド
14…一体型カムブラケット
18…サイドフレーム18
34…ベアリングホルダ
36…ベアリングビーム
38…センタービーム
40…空隙部
Claims (12)
- 互いに平行に気筒列方向へ延びる2本のカムシャフトを挟んでシリンダヘッドの上部に固定される一体型カムブラケットを備え、
この一体型カムブラケットは、2本のサイドフレームと、これら2本のサイドフレームに架け渡されて、シリンダヘッド側のベアリングホルダとともに2本のカムシャフトを回転可能に狭持する複数のベアリングビームと、両サイドフレームの間をサイドフレームとほぼ平行に延びるセンタービームと、を有し、このセンタービームは隣り合う2つのベアリングビームに架け渡されており、
かつ、上記一体型カムブラケットには、上記センタービームと同一線上に、センタービームが存在しない空隙部が、上記センタービームが設けられていない隣り合う2つのベアリングビームの間に形成されている内燃機関。 - 上記シリンダヘッドに、シリンダヘッド上面に開口する中子砂抜き用のコアホールが形成され、
このコアホールに対応する位置に、上記空隙部が形成されている請求項1に記載の内燃機関。 - 上記ベアリングビームが各気筒上に設けられ、
上記センタービームが隣り合う2つのベアリングビームに架け渡され、
上記空隙部が隣り合う2つのベアリングビーム間に形成され、
上記センタービームと空隙部とが気筒列方向で交互に設けられている請求項1または2に記載の内燃機関。 - 上記センタービームと空隙部とは、気筒列方向の中央を基準としてほぼ対称に設けられている請求項3に記載の内燃機関。
- 4つの気筒からなる気筒列を備え、
上記センタービームが#2気筒と#3気筒の間に設けられ、上記空隙部が#1気筒と#2気筒の間と、#3気筒と#4気筒の間と、に設けられる請求項3に記載の内燃機関。 - 上記一体型カムブラケットに形成されたブラケット側ボルトボスと、
上記シリンダヘッドに形成されたヘッド側ボルトボスと、
上記ブラケット側ボルトボスとヘッド側ボルトボスとに嵌合して両者を締結するブラケット固定ボルトと、を有し、
上記ブラケット側ボルトボスが、上記センタービームの端部から空隙部側へ張り出している請求項1〜5のいずれかに記載の内燃機関。 - 上記ベアリングビームとセンタービームとの接続部分に、ブラケット側点火プラグ取付ボスが設けられ、このブラケット側点火プラグ取付ボスに、上記ブラケット側ボルトボスが付帯形成されている請求項6に記載の内燃機関。
- 上記シリンダヘッドに形成され、バルブリフタの周囲を囲うリフタ側壁を有し、このリフタ側壁が上記ヘッド側ボルトボスに接続している請求項6または7に記載の内燃機関。
- 上記空隙部を挟んで向かい合う2つのブラケット側ボルトボスが、上記センタービームの長手方向に対し、互いに逆方向にオフセットしている請求項6〜8のいずれかに記載の内燃機関。
- 上記一体型カムブラケットの上部に取り付けられるロッカーカバーを有する請求項1〜9のいずれかに記載の内燃機関。
- 2本のサイドフレームの端部を連結するフロントフレーム及びリアフレームを有する請求項1〜9のいずれかに記載の内燃機関。
- 互いに平行に気筒列方向へ延びる2本のカムシャフトを挟んで内燃機関のシリンダヘッドの上部に固定される一体型カムブラケットであって、
2本のサイドフレームと、両サイドフレームに架け渡されて、シリンダヘッド側のベアリングホルダとともに2本のカムシャフトを回転可能に狭持する複数のベアリングビームと、サイドフレームとほぼ平行に延びるセンタービームと、を有し、
かつ、上記センタービームと同一線上に、センタービームが存在しない空隙部が形成されている一体型カムブラケット。
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