JP4123815B2 - 内燃機関のシリンダヘッドの組立方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッド構造およびシリンダヘッド組立方法に関し、特に、シリンダヘッドがシリンダブロック側とカムシャフト側とに分割した分割型のシリンダヘッド構造およびシリンダヘッド組付け方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から内燃機関のシリンダヘッドをシリンダブロック側とカムシャフト側とに分割した分割型のシリンダヘッド構造は知られており、例えば、特開平9−189259号公報に記載されたものがある。
【0003】
これは、吸排気弁を直接カムにより開閉駆動する直動式の動弁機構を備えたシリンダヘッドにおいて、吸排気弁により開閉される吸排気通路をシリンダブロック側の下部シリンダヘッドに収容し、バルブリフタから上方を上部シリンダヘッドに収容するよう構成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、シリンダヘッドがバルブリフタのガイド穴を開口させる位置で分割され、バルブリフタをガイド穴内に留める構成がないため、上下シリンダヘッドを組合わせた後にバルブリフタをガイド穴に挿入することとなる。従って、バルブリフタを上部シリンダヘッドの組立工程において組付けることができず、シリンダヘッドの組立作業性の向上を阻害していた。
【0005】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、組立作業性を向上可能な内燃機関のシリンダヘッドの組立方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、バルブリフタを収容する上部シリンダヘッドのガイド穴の端部にバルブリフタの前記ガイド穴よりの抜け出しを防止するストッパ突起を設け、前記ガイド穴にバルブリフタを挿入してストッパ突起に係止させた状態で、吸気弁用および排気弁用のカムシャフトを組付けてサブアセンブリ状態の上部シリンダヘッドを構成し、前記サブアセンブリ状態の上部シリンダヘッドを、吸排気弁を組付けたサブアセンブリ状態の下部シリンダヘッドと一体化してシリンダヘッドを構成するようにした。
【0007】
第2の発明は、第1の発明のストッパ突起を、シリンダヘッドの機械加工時のカッタの先端形状により形成した。
【0010】
【発明の効果】
したがって、第1の発明では、バルブリフタを収容する上部シリンダヘッドのガイド穴の端部にバルブリフタの前記ガイド穴よりの抜け出しを防止するストッパ突起を設け、前記ガイド穴にバルブリフタを挿入してストッパ突起に係止させた状態で、吸気弁用および排気弁用のカムシャフトを組付けてサブアセンブリ状態の上部シリンダヘッドを構成し、前記サブアセンブリ状態の上部シリンダヘッドを、吸排気弁を組付けたサブアセンブリ状態の下部シリンダヘッドと一体化してシリンダヘッドを構成するため、上部シリンダヘッドおよび下部シリンダヘッドを夫々独立して組立てることができ、組立作業性が向上する。
【0013】
第2の発明では、第1の発明のストッパ突起を機械加工のカッタ形状により形成するため、ストッパ突起形成のための追加部品を必要とすることなく簡単に形成することができる。
【0016】
【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。
【0017】
図1は、本発明を適用した第1の実施形態の内燃機関のシリンダヘッド構造の一例を示し、吸排弁および弁バネ機構を取り除いた状態の上部シリンダヘッド、下部シリンダヘッド、および、カム機構が図示されている。
【0018】
前記下部シリンダヘッド1は、図示しないシリンダブロック上にガスケットを介して固定されるものであり、シリンダブロックの各シリンダに対応して燃焼室の一部を構成する複数の燃焼室壁面2を備え、各燃焼室壁面2に開口して燃料ガスを供給する吸気ポート3および燃焼ガスを排気する排気ポート4とを夫々備える。各吸排気ポート3、4の燃焼室壁面2への開口端には弁座3A、4Aが配置され、弁座3A、4Aと同軸上にステムガイド5をその一端を吸排気ポート3、4に臨ませて配置している。ステムガイド5の他端は下部シリンダヘッド1を貫通して下部シリンダヘッド1の上面に臨んでいる。
【0019】
前記上部シリンダヘッド6は、下部シリンダヘッド1に下面の周縁部が図示しないシール材を介して固定される。上部シリンダヘッド6は、また、前記ステムガイド5の軸心と同軸上に夫々ガイド穴7を備え、夫々のガイド穴7内にはカップ状のバルブリフタが摺動自在に挿入される。各ガイド穴7の下部シリンダヘッド1側の端部には、ガイド穴7の内方に突出させてストッパ突起8を設ける。ストッパ突起8はガイド穴7の円周方向複数箇所に単独に配置した突起であっても、円周方向に連なった環状突起であってもよい。ストッパ突起8は、ガイド穴7内を摺動するバルブリフタの下方への抜け出しを防止する。
【0020】
図2は、ストッパ突起8の構成例の一例を示すものであり、シリンダヘッドを機械加工する際にガイド穴7加工時に形成するようにしたものである。
【0021】
即ち、ガイド穴7を機械加工する際に用いる粗加工用カッタの外径と仕上げ加工用カッタの外径とに差を設け、仕上げ加工用カッタの先端を段付を持って先細に形成する。仕上げ加工後のガイド穴7は、その縁がガイド穴7内方へ突出する。この結果、前記段付の量に相当する高さのストッパ突起8を形成することができる。仕上げ加工の工程は、一般に行われるものであり、ガイド穴7の加工工程を増加させることはない。
【0022】
夫々のガイド穴7の延長上には、吸気弁用および排気弁用のカムシャフト9、10が配置される。カムシャフト9、10は、上部シリンダヘッド6の軸受け面と上部シリンダヘッド6にボルト11で固定されたカムキャップ12に設けた軸受け面とで回転自在に支持される。カムシャフト9、10の前記ガイド穴7の延長上には、図示しないが、吸排気弁を開閉駆動するカムを配置している。上部シリンダヘッド6の上部には、上部シリンダヘッド6の周縁にシール材を介して図示しないロッカカバーを配置する。
【0023】
前記上部シリンダヘッド6と下部シリンダヘッド1との間には、空洞が形成され、潤滑油を流通させてステムガイド5と吸排気弁の弁ステムとの摺動部の潤滑や上部シリンダヘッド6のガイド穴7とバルブリフタとの摺動部の潤滑を行う。上部シリンダヘッド6のガイド穴7とバルブリフタとの摺動部の潤滑は、上部シリンダヘッド6の上部に流通する潤滑油によっても行う。
【0024】
図3に示すように、前記夫々の弁座3A、4A、ステムガイド5、ガイド穴7は、同一軸上に配置している。ステムガイド5に弁ステム13を摺動自在に支持し、弁座3A、4Aに弁14を着座可能とする。ステムガイド5を貫通した弁ステム13の上部には、弁バネ受け15、17で挟まれた弁バネ16を配置し、図示しないコッタで弁ステム13と弁バネ受け17とを固定し、吸排気弁14を弁バネ16により閉弁方向に付勢し、弁バネ16を収縮させることで開弁するよう構成する。バルブリフタ18はガイド穴7に摺動保持され、弁バネ16および弁バネ受け17を内方に収容して弁ステム13端部に当接させて配置している。従って、バルブリフタ18を図示しないカムで押し込むことで各吸排気弁は開弁される。
【0025】
図3では、上部シリンダヘッド6と下部シリンダヘッド1とを分離して、その組立手順を示したものであり、上部シリンダヘッド6と下部シリンダヘッド1とは、夫々のサブ組立ラインにおいてサブアセンブリされる。以下、組立手順を説明する。
【0026】
下部シリンダヘッド1の組立は、先ず、吸排気弁14の弁ステム13を対応するステムガイド5に挿入貫通させ、その弁ステム13端をステムガイド5から突出させる。各弁14は対応する弁座3A、4Aに着座可能とされる。
【0027】
次いで、ステムガイド5を貫通した弁ステム13を囲んで下部シリンダヘッド1に当接させて下部弁バネ受け15、弁バネ16、および、上部弁バネ受け17を配置する。
【0028】
次に、弁ステム13と上部弁バネ受け17との間に、両者を固定するコッタを介在させて上部弁バネ受け17と弁ステム13とを固定する。この状態では、弁ステム13は、弁バネ16により弁14が弁座3A、4Aに着座するよう付勢され、各弁14は閉弁状態となる。さらに、下部シリンダヘッド1に付随する部品を組付けることにより下部シリンダヘッド1がサブアセンブリ状態で組立られる。
【0029】
上部シリンダヘッド6の組立は、先ず、各ガイド穴7にバルブリフタ18を挿入する。各ガイド穴7の下部シリンダヘッド1側の縁には、ストッパ突起8が配置されているため、バルブリフタ18はガイド穴7から抜け出ることを阻止され、各バルブリフタ18はストッパ突起8に当接して位置する。
【0030】
次いで、上部シリンダヘッド6の軸受け面に軸受けジャーナルを接触させて吸気弁用および排気弁用のカムシャフト9、10を配置し、同じく軸受け部をカムシャフト9、10の軸受けジャーナルに当接させてカムキャップ12を配置し、ボルト11により固定する。引き続き、その他の上部シリンダヘッド6に付随する部品を組付けることで上部シリンダヘッド6がサブアセンブリ状態で組立られる。
【0031】
次いで、サブ組立された下部シリンダヘッド1に、同じくサブ組立された上部シリンダヘッド6を、図示の位置関係から矢印方向に接近させる。下部シリンダヘッド1の各吸排気弁14の弁ステム13、弁バネ受け17、および、弁バネ16は上部シリンダヘッド6のバルブリフタ18内に挿入され、バルブリフタ18をガイド穴7内において上方へ押し上げる。上下のシリンダヘッド1、6がその周面に配置したガスケットを介して当接すると、バルブリフタ18は給排気用カムシャフト9、10のカムに先端を当接させる。カムが閉弁位置にある場合には、バルブリフタ18と当接するのみで押し下げはなく、カムが開弁位置にある場合には、バルブリフタ18を押し下げて対応する弁14を弁座3A、4Aから離脱させた状態となる。この状態で、上下シリンダヘッド1、6を、図示しない締結ボルトにより固定してシリンダヘッド組立体が完成する。
【0032】
図4は、内燃機関のシリンダヘッド構造の変形例を示し、図1〜3では上下シリンダヘッドを上下方向に正立状態で組立る組立方法に適用するものであるのに代えて本変形例においては上下シリンダヘッドが上下方向に倒立状態で組立る組立方法に適用したものである。
【0033】
図4において、下部シリンダヘッド1は図3に示す方法でサブアセンブリラインから総組立ラインに投入される。
【0034】
上部シリンダヘッド6はカムシャフト9、10が下方に位置する上下方向に倒立して配置され、そのガイド穴7内には、カムシャフト9、10が配置される側の端部にストッパ突起8Aが配置される。カムシャフト9、10は、図示状態のように下方からカムキャップ12により組付けるか、若しくは、図2に示すように、正立状態において組付けた後に上部シリンダブロック6を上下反転して、図示状態とする。バルブリフタ18は、前者の場合には、カムシャフト9、10の組付けに先立つ時点からガイド穴7のストッパ突起8が下方に位置しているため、上部シリンダヘッド6に組付けることが可能である。他方、後者の場合には、カムシャフト9、10の組付け後の反転時点において、ガイド穴7のストッパ突起8が下方に位置し、上部シリンダヘッド6に組付けることができる。
【0035】
次いで、ベースとなる上部シリンダヘッド6に下部シリンダヘッド1を組付けると、下部シリンダヘッド1の吸排気弁の弁ステム13、弁バネ16、弁バネ受け17が上部シリンダヘッド6のバルブリフタ18内に挿入されて当接する。この時点で上下シリンダヘッド1、6をガスケットを介して固定することにより、一体のシリンダヘッドを構成することができる。
【0036】
本実施の形態においては、下記に記載した効果を奏することができる。
【0037】
バルブリフタ18を収容するガイド穴7の端部にバルブリフタ18の抜け出しを防止するストッパ突起8を設けたので、ガイド穴7を備える分割シリンダヘッドに組付けたバルブリフタ18が落下することがない。
【0038】
このため、組立時にガイド穴7を備える側の分割シリンダヘッドに予め組付けてモジュール化することができる。
【0039】
従来のバルブリフタを組付けの際においては、事前に弁バネを組付け後にバルブリフタとカムシャフトを挿入および締結する工程を取らざるを得ないものであった。
【0040】
また、バルブリフタ18の頭部に対向するカムシャフト9、10の分割シリンダヘッドへの組付けも容易となる。
【0041】
ストッパ突起8を機械加工のカッタ形状により形成するため、ストッパ突起形成のための追加部品を必要とすることなく簡単に形成することができる。
【0042】
バルブリフタ18が組付けられて上部シリンダヘッド6は、サブアセンブリするため、上部シリンダヘッド6をモジュール化して下部シリンダヘッド1に組付けが可能となり作業性が向上する。
【0043】
上部シリンダヘッド6にカムシャフト9、10の組付け後に下部シリンダヘッド1と一体化されるため、カムシャフト9、10も上部シリンダヘッド6にモジュール化でき、更なる組み付け作業性が向上する。
【0044】
図4に示す例では、上部シリンダヘッド6が倒立した状態で組立られる場合、および、上部および下部のシリンダヘッド1、6が倒立した合体される場合に、ストッバ突起8Aをカムシャフト9、10が存在する側のガイド穴7の端部に設けたので、バルブリフタ18が落下することを防止することは勿論、カムシャフト9、10とバルブリフタ18の組付け順序が互に拘束されない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す内燃機関のシリンダヘッド構造を示す概略断面図。
【図2】上部シリンダヘッドのガイド穴の詳細を示す断面図。
【図3】上下に分割したシリンダヘッド構造を示す分解図。
【図4】本発明の内燃機関のシリンダヘッド構造の変形例を示す分解図。
【符号の説明】
1 下部シリンダヘッド
3 吸気ポート
4 排気ポート
5 ステムガイド
6 上部シリンダヘッド
7 ガイド穴
8、8A ストッパ突起
9、10 カムシャフト
13 弁ステム
14 吸排気弁
15、17 弁バネ受け
16 弁バネ
18 バルブリフタ
Claims (2)
- 吸排気用カムシャフトの軸心と吸排気弁およびバルブリフタの軸心とが交差しカムシャフトに設けたカムによりバルブリフタを介して吸排気弁を開閉駆動する動弁機構を備え、バルブリフタを摺動自在に収容するガイド穴を開口させる分割面により上部シリンダヘッドおよび下部シリンダヘッドに分割した内燃機関のシリンダヘッドの組立方法において、
バルブリフタを収容する上部シリンダヘッドのガイド穴の端部にバルブリフタの前記ガイド穴よりの抜け出しを防止するストッパ突起を設け、
前記ガイド穴にバルブリフタを挿入してストッパ突起に係止させた状態で、吸気弁用および排気弁用のカムシャフトを組付けてサブアセンブリ状態の上部シリンダヘッドを構成し、
前記サブアセンブリ状態の上部シリンダヘッドを、吸排気弁を組付けたサブアセンブリ状態の下部シリンダヘッドと一体化してシリンダヘッドを構成することを特徴とする内燃機関のシリンダヘッドの組立方法。 - 前記ストッパ突起は、ガイド穴を機械加工するカッタの先端径を小径とすることにより形成したことを特徴とする請求項1に記載の内燃機関のシリンダヘッドの組立方法。
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