JP4270313B2 - シリンダヘッド - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのシリンダヘッドに関する。

エンジンのシリンダヘッドは、一般に、シリンダブロックの上側に組み付けられてヘッドボルトで固定されており、燃焼室の吸気ポートを開閉する吸気バルブ、排気ポートを開閉する排気バルブ、これら吸排気ポートを開閉駆動するためのカムシャフトやロッカアーム、ロッカアームを支持するロッカシャフト等が設けられている。カムシャフトには、クランクシャフトの回転が、タイミングギヤやタイミングベルトを介して伝達される。

シリンダヘッドには、カムシャフトを回転可能に支持するカムシャフト支持部と、ロッカシャフトを回転可能に支持するロッカシャフト支持部とが複数設けられている。具体的には、これらカムシャフト支持部とロッカシャフト支持部とは、シャフト及びそのジャーナルを収容して支持する凹部状（半月状）に形成されている。このようなシャフト支持部は、シャフトとの軸心線方向に沿って複数配置される。

一方、シリンダヘッドは、上述したように、ヘッドボルトによってシリンダブロックに固定される。シリンダヘッドの底壁部上面には、このヘッドボルトを挿通する位置に、ヘッドボルト用ボス部が複数形成される。

ところで、ヘッドボルト用ボス部の周囲には、ヘッドボルトを締め付ける際の工具を差し込むためのスペースが必要である。それゆえ、ヘッドボルト用ボス部の周囲には、比較的広いスペースが確保されている。

このように、シリンダヘッドは、その内部にカムシャフト支持部とロッカシャフト支持部とヘッドボルト用ボス部等が形成されるともに、ヘッドボルト用ボス部周囲にスペースを確保する必要があるために、大型化する傾向にある。しかし、エンジン全体の小型化の観点からは、シャフト支持部やヘッドボルト用ボス部等をより適切に配置して、シリンダヘッドの大型化を抑制することが求められる。

シリンダヘッドの小型化を実現し得る構造としては、例えば特許文献１を挙げることができる。特許文献１では、カムシャフトの支持構造とヘッドボルトとの位置関係に工夫が施されている。

特許文献１では、シリンダヘッド上面に立設された左右の支持壁上間に下側軸受部材が設置されている。下側軸受部材上にはカムキャップが設置されており、下側軸受部材とカムキャップとの間にカムシャフトが支持されている。ヘッドボルトは、支持壁間に配置されているとともに、ヘッドボルトと支持壁との間には、ヘッドボルトを挿脱できるスペースが確保されている。ヘッドボルトを用いてシリンダヘッドとシリンダブロックとを結合させた後に、支持壁上間に下側軸受部材が組み付けられる。

特許文献１に開示される構造では、下側軸受部材とヘッドボルトとが高さ方向に重なる。このことによって、シリンダヘッドの小型化が図られる。

一方、シリンダヘッドには、小型化のみならず充分な剛性を確保することも求められるが、そのためにリブなどの補強部を設けることが行われている。しかしながら、特許文献１に開示される構造に高剛性化を求めると、シリンダヘッド内には、ヘッドボルトの挿脱用スペースを考慮して配置される支持壁とは別途に、リブなどの補強部が配置されることになる。このことによって、エンジンを充分に小型化することは難しくなると考えられる。

なお、シリンダヘッドにおいてカムシャフトを支持する構造は、シリンダヘッドの底壁から一体に立設するため、これ自体がシリンダヘッドを高剛性にするべく補強部として機能することも考えられる。しかしながら、特許文献１で開示されるカムシャフトを支持する構造は、支持壁と下側軸受部材とが別部品となる構造であるので、一体構造に比べて強度が劣り、シリンダヘッドの補強部としての機能が低下する。

さらに、特許文献１の構造のように、支持壁と下側軸受部材とが別部品であると、部品点数の増加等によるコスト高を引き起こす。
特許第３２６３１１８号

本発明は、剛性を向上しつつ、コンパクトにできるシリンダヘッドを提供することである。

本発明のシリンダヘッドは、底壁部と、外周壁部と、縦壁部と、横壁部と、カムシャフト支持部と、ロッカシャフト支持部と、ヘッドボルト用ボス部とを備えている。前記底壁部は、シリンダブロック側に配置されて基部をなす。前記外周壁部は、前記底壁部の周囲から立ち上げて形成され、その内側に、燃焼室を開閉する開閉バルブと、該開閉バルブに当接するロッカアームと、該ロッカアームを駆動するカムシャフトと前記ロッカアームを支持するロッカシャフトが配置される配置スペースを区画する。前記縦壁部は、前記配置スペース内で、前記カムシャフトに沿って延び、両端が前記外周壁部に連結されて一体に形成される。前記横壁部は、前記配置スペース内で一端が前記縦壁部に連結されて一体に形成され、他端が前記外周壁部の前記縦壁部と対向する部位に連結されて一体に形成される。前記カムシャフト支持部は、前記横壁部に形成され、前記カムシャフトを支持する。前記ロッカシャフト支持部は、前記横壁部に形成され、前記ロッカシャフトの前記底壁部からの高さ位置を、前記カムシャフトの前記底壁部からの高さ位置とずれた位置に位置決めて該ロッカシャフトを支持する。前記ヘッドボルト用ボス部は、前記底壁部において前記横壁部の下方であってかつ当該横壁部と前記底壁部からの高さ方向から見て重なる位置に形成され、前記底壁部を前記シリンダブロックに対向させた状態で固定するヘッドボルトを内側に挿通する。前記横壁部において前記底壁部からの高さ方向に前記ヘッドボルト用ボス部と重なる部位には、前記ヘッドボルト用ボス部へ前記ヘッドボルトを通す挿通部が形成されている。

この構造によれば、縦壁部は、横壁を支持するともに、シリンダヘッドの補強部としても機能する。カムシャフト支持部が横壁部に形成されていることで、シャフト支持部材がシリンダヘッドと別体に構成されているものに比べて、コスト高を抑制しつつ充分な強度を確保することができる。また、高さ方向に、ロッカシャフトとカムシャフトとがずれることによって、ロッカアームの配置など動弁系に係る部品を、カムシャフトと高さ方向に重ねて配置することができる。また、横壁部とヘッドボルト用ボス部とが同一平面上に位置しなくなる。これにより、シリンダヘッドの小型化が図られる。

本発明の好ましい形態では、前記ロッカシャフト支持部は、前記カムシャフト支持部よりも前記底壁部からの高さ方向の下方に形成されている。

この構造によれば、ロッカシャフトよりも高さ方向の下方にずれた位置にカムシャフトを配置し、ロッカアームなどロッカシャフトに組み付けられる部品を低い位置に配置することができるようになる。

本発明の好ましい形態では、前記縦壁部の一部には、前記燃焼室内に燃料を供給するインジェクタを保持するインジェクタ保持部が形成されている。

この構造によれば、縦壁部を利用してインジェクタ保持部が形成されるので、シリンダヘッド内に、インジェクタ保持部用のスペースを新たに設ける必要がなくなる。

本発明の好ましい形態では、前記ヘッドボルト用ボス部は、前記底壁部からの高さ方向から見て前記カムシャフト支持部と重なる位置に配置される。前記カムシャフト支持部は、前記横壁部の他の部位よりも幅広に形成される。前記挿通部は、前記カムシャフト支持部の幅方向両端縁部の間に形成されている。

この構造によれば、カムシャフト支持部は、その幅広の両端（挿通部の両側部）でカムシャフトを支持するようになるので、カムシャフトが安定して支持されるようになる。そして、カムシャフト支持部の上方から挿通部にベッドボルトを挿通し、カムシャフト支持部の上方で工具を操作してベッドボルトを締め付けることができるので、シリンダヘッド内側の配置スペースにヘッドボルト挿脱用の工具スペース等を確保しなくて済み、これによってもシリンダヘッド全体の小型化に寄与することができる。

本発明によれば、剛性を向上しつつ、コンパクトにできるシリンダヘッドを提供できる。

本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドを、図１〜６を用いて説明する。図１は、本実施形態のシリンダヘッド３０を備えるエンジン１０を概略的に示す斜視図である。

図１に示すように、エンジン１０は、例えば直列４気筒のディーゼルエンジンである。エンジン１０は、シリンダブロック２０と、シリンダヘッド３０とを備えている。 図５は、シリンダブロック２０の内部を概略的に示す断面図である。図５に示すように、シリンダブロック２０内には、シリンダ２２が形成されている。シリンダ２２内には、ピストン２３が収容されている。各ピストン２３にはそれぞれ図示しないコンロッドが連結されており、これらコンロッドは、図示しないクランクシャフトに連結されている。

各ピストン２３と後述されるシリンダヘッド３０との間に燃焼室２４が形成されている。燃焼室２４内での爆発のエネルギによって、ピストン２３が運動し、当該運動がコンロッドによってクランクシャフトに伝達される。この結果、クランクシャフトが回転する。

図１に示すように、シリンダヘッド３０は、シリンダブロック２０においてシリンダ２２が開口するデッキ面２１上に配置されている。シリンダブロック２０とシリンダヘッド３０との間には、図示しないガスケットなどのシール部材が介装されている。

シリンダヘッド３０は、図中右端に示されるヘッドボルト９０によって、シリンダブロック２０に固定されている。シリンダブロック２０とシリンダヘッド３０との、ヘッドボルト９０を用いた固定構造については、後で詳細に説明する。

図２は、図１中に示されるＦ２−Ｆ２線に沿って示すエンジンの断面図である。図２は、クランクシャフトを横切る方向にエンジン１０を断面している。なお、図２中、シリンダブロック２０は、外形のみ２点鎖線で示している。また、後述される吸・排気用カムシャフト３９，４０とロッカアーム機構５０とは、省略されている。

図１，２に示すように、シリンダヘッド３０は、シリンダブロック２０と反対側端が開口する形状である。シリンダヘッド３０の開口には、例えば図示しないヘッドカバーが設置される。図１，２に示すように、シリンダヘッド３０は、底壁部３１と、外周壁部３２と、縦壁部３３とを有している。

図２に示すように、底壁部３１は、シリンダヘッド３０においてシリンダブロック２０のデッキ面２１に側に配置されており、シリンダヘッド３０の基部をなしている。

図１に矢印で示すように、各燃焼室が並ぶ方向つまりクランクシャフトが延びる方向を、エンジン１０の前後方向Ａとし、各燃焼室が並ぶ方向を横切る方向を、幅方向Ｂとする。シリンダブロック２０とシリンダヘッド３０とが並ぶ方向（シリンダブロック２０と底壁部３１とが並ぶ方向）を上下方向Ｃとし、シリンダブロック２０に対してシリンダヘッド３０側を上側とする。なお、本実施形態では、上下方向Ｃは、底壁部３１からの高さ方向と平行である。それゆえ、上下方向Ｃは、本発明で言う高さ方向である。

外周壁部３２は、底壁部３１の周縁部から例えば略上下方向に立ち上がっており、周方向に連続している。外周壁部３２は、シリンダヘッド３０の内と外とを区画しており、前後方向Ａに略沿う外縦壁部３５と、幅方向Ｂに略沿う外横壁部３６とを有している。外縦壁部３５は、本発明で言う縦壁部（後述される）と対向する部位の一例である。

縦壁部３３は、シリンダヘッド３０の幅方向Ｂの略中央に配置されるとともに、前後方向Ａに沿って延びている。また、縦壁部３３は、底壁部３１と一体に形成されて略上下方向Ｃに立ち上がるとともに、前後方向Ａの両端が外横壁部３６に一体に形成されている。

図１に示すように、縦壁部３３には、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ３７（図５に示す）を保持するインジェクタ保持用ボス部３８が複数形成されている。インジェクタ保持用ボス部３８は、燃焼室毎に形成されている。底壁部３１と外周壁部３２と縦壁部３３とは、一体に形成されている。

シリンダヘッド３０内には、吸気バルブ３４（図５に一部示す）と、排気バルブと、クランクシャフトの回転が伝達されて駆動する吸気用カムシャフト３９および排気用カムシャフト４０と、ロッカアーム機構５０（図４に一部示す）となどが組み付けられる。なお、これら、吸気バルブ３４と、排気バルブと、吸・排気用カムシャフト３９，４０と、ロッカアーム機構５０と、上記されたインジェクタ３７とは、シリンダヘッド３０に組み付けられる部品の一例である。

燃焼室２４に連通する吸気ポートには、吸気バルブ３４が設けられている。燃焼室２４に連通する排気ポートには、排気バルブ（図示せず）が設けられている。

図１に示すように、吸気用カムシャフト３９と排気用カムシャフト４０とは、クランクシャフトの回転が伝達されて、吸気バルブ３４と排気バルブとを駆動すべく回転する。吸気用カムシャフト３９は、エンジン１０の吸気側（図中右側）に配置されており、ロッカアーム機構５０を駆動する。排気用カムシャフト４０は、排気側（図中左側）に配置されており、排気バルブを駆動する。なお、図１中、吸・排気用カムシャフト３９，４０とは、その概略が図示されている。

シリンダヘッド３０には、吸・排気用カムシャフト３９，４０とロッカアーム機構５０とを支持するための支持構造が設けられている。支持構造について、具体的に説明する。

まず、排気用カムシャフト４０を支持する構造を説明する。シリンダヘッド３０の排気側には、排気用カムシャフト４０を支持する複数の排気側横壁部４１が形成されている。排気側横壁部４１は、縦壁部３３と排気側に配置される外縦壁部３５（図中左側に配置される外縦壁部３５）とに渡って形成されており、幅方向Ｂに延びている。排気側横壁部４１は、インジェクタ保持用ボス部３８と隣り合う位置に配置されており、一端が縦壁部３３に一体に形成され、他端が外縦壁部３５に一体に形成されている。

図２に示す断面図では、排気側横壁部４１は、断面されておらず、正面から見た状態が示されている。また、図３は、図１中に示されるＦ３−Ｆ３線で切断されたエンジン１０を示す斜視図である。なお、図中、シリンダブロック２０は、２点鎖線で外形のみ図示されている。また、吸・排気用カムシャフト３９，４０とロッカアーム機構５０とは省略されている。

図２，３に示すように、排気側横壁部４１の両端部近傍は、底壁部３１に一体に形成されている。排気側横壁部４１において、両端部以外の部位と底壁部３１の上面との間には、隙間が形成されている。

図１に示すように、排気側横壁部４１には、排気用カムシャフト４０のジャーナル４０ａを支持する排気用カムシャフト支持部４２が形成されている。排気用カムシャフト支持部４２は、断面が半円状に切り欠かれる凹部状であって、内側に排気用カムシャフト４０のジャーナル４０ａを収容している。なお、図１中、排気用カムシャフト４０のジャーナル４０ａは、２点鎖線で示される部位である。

排気用カムシャフト４０は、ジャーナル４０ａが排気用カムシャフト支持部４２に支持されることによって、シリンダヘッド３０に支持される。排気側横壁部４１は、前後方向に複数（本実施形態では、４個）形成されており、それぞれが、排気用カムシャフト４０のジャーナル４０ａを１つずつ支持する。また、外横壁部３６にも排気用カムシャフト支持部４２が形成されており、排気用カムシャフト４０の端部が支持されている。

つぎに、吸気用カムシャフト３９とロッカアーム機構５０との支持構造を説明する。図１に示すように、シリンダヘッド３０の吸気側には、幅方向Ｂに沿って直線状に延びる第１の吸気側横壁部４３が形成されている。

図３は、第１の吸気側横壁部４３を切断しない斜視図である。図３に示すように、第１の吸気側横壁部４３は、縦壁部３３と吸気側に配置される外縦壁部３５（図中右側に配置される外縦壁部３５）とに渡って形成されている。

第１の吸気側横壁部４３は、複数形成されており、前後方向Ａに隣り合うインジェクタ保持用ボス部３８間の略中間の位置に１つずつ配置されている。本実施形態では、第１の吸気側横壁部４３は、４つ形成されている。第１の吸気側横壁部４３の一端は、縦壁部３３に連結されて一体に形成されており、他端は、外縦壁部３５に連結されて一体に形成されている。

第１の吸気側横壁部４３は、吸気用カムシャフト３９のジャーナル３９ａを支持する吸気用カムシャフト支持部４４を有している。吸気用カムシャフト支持部４４は、第１の吸気側横壁部４３の縦壁部３３側に形成されている。吸気用カムシャフト支持部４４は、断面が半円状に切り欠かれる凹部状であって、内側に吸気用カムシャフト３９のジャーナル３９ａを収容する。

上記のように、吸気用カムシャフト３９は、吸気用カムシャフト支持部４４内で支持されることによって、シリンダヘッド３０に支持される。なお、図１中、吸気用カムシャフト３９のジャーナル３９ａは、２点鎖線で示される部位である。第１の吸気側横壁部４３は、前後方向Ａに複数配置されており、それぞれが、吸気用カムシャフト３９のジャーナル３９ａを１つずつ支持する。また、外横壁部３６も同様に吸気用カムシャフト支持部４４が形成されており、吸気用カムシャフト３９の両端が支持されている。

図４は、図１中に示されるＦ４−Ｆ４線に沿って断面されるエンジン１０を示す斜視図である。図４は、排気側横壁部４１が断面されている。なお、図中、吸・排気用カムシャフト３９，４０とロッカアーム機構５０とは省略されている。また、シリンダブロック２０は、外形線のみ２点鎖線で示されている。

図４に示すように、縦壁部３３と吸気側の外縦壁部３５との間には、ロッカアーム機構５０が配置されている。ロッカアーム機構５０は、図中２点鎖線示されるように、第１の吸気側横壁部４３間に配置されている。

ロッカアーム機構５０は、エンジン１０の運転状態に応じて、吸気バルブ３４の駆動を変更できる可変式である。なお、吸気バルブ３４は、１つの燃焼室につき２つ用いられている。各吸気バルブ３４は、例えば前後方向Ａに並んでいる。吸気バルブ３４は、本発明で言う開閉バルブの一例である。

図４中には、ロッカアーム機構５０において１気筒に対応する部分を２点鎖線で囲む範囲Ｄに拡大して示している。この範囲Ｄに示すように、吸気用カムシャフト３９には、低速用カム４５と高速用カム４６とが形成されている。

低速用カム４５は、エンジン１０の低速運転に適した開閉タイミングで吸気バルブ３４を駆動するとともに、低速運転に適したバルブリフト量を提供できるカムフィルを有する。高速用カム４６は、エンジン１０の高速運転に適した開閉タイミングで吸気バルブ３４を駆動するとともに、高速運転に適したバルブリフト量を提供できるカムフィルを有する。

ロッカアーム機構５０は、ロッカシャフト５１と、低速用ロッカアーム５２と、高速用ロッカアーム５３とを備えている。図１に示すように、ロッカシャフト５１は、吸気側に配置されている。図１〜４に示すように、第１の吸気側横壁部４３には、ロッカシャフト５１を支持するロッカシャフト支持部５４が形成されている。第１の吸気側横壁部４３は、本発明で言う横壁である。

ロッカシャフト支持部５４は、第１の吸気側横壁部４３において吸気用カムシャフト支持部４４の隣であって外縦壁部３５側に配置されている。それゆえ、ロッカシャフト支持部５４は、吸気用カムシャフト支持部４４と幅方向Ｂに隣り合う位置に配置される。

ロッカシャフト支持部５４は、ロッカシャフト５１のジャーナル５１ａを収容する断面が半円状に切り欠かれる凹部状である。図中ジャーナル５１ａは、２点鎖線で示される部位である。ロッカシャフト支持部５４は、内側にロッカシャフト５１を収容する。ロッカシャフト５１は、ジャーナル５１ａがロッカシャフト支持部５４に支持されることによって、シリンダヘッド３０に支持される。ロッカシャフト支持部５４は、ロッカシャフト５１のジャーナル５１ａを１つずつ支持する。

また、ロッカシャフト支持部５４においてロッカシャフト５１を支持する受け面１００は、吸気用カムシャフト支持部４４において吸気用カムシャフト３９を支持する受け面１０１よりも下方に位置している。つまり、ロッカシャフト支持部５４は、吸気用カムシャフト支持部４４よりも下方（シリンダブロック２０側）に配置されている。

この点について具体的に説明する。図５は、図４に示されるシリンダヘッド３０に、吸気用カムシャフト３９とロッカアーム機構５０とが組み付けられた状態を示すエンジン１０の断面図である。また、図５は、図１中に示すＦ４−Ｆ４線に沿う断面図である。

図５に示すように、ロッカシャフト支持部５４は、ロッカシャフト５１を支持した状態において、ロッカシャフト５１が吸気用カムシャフト３９よりも下方に配置されるように（低速用カム４５と高速用カム４６とがロッカシャフト５に干渉しない位置）形成されている。

ロッカシャフト５１は、吸気用カムシャフト３９に対して下方にずれた位置に配置されることによって、低速用カム４５と高速用カム４６との干渉を防止しつつ、シリンダヘッド３０の内側（縦壁部３３側）に配置されている。

また、ロッカシャフト５１が吸気用カムシャフト３９の下方に配置されることによって、吸気用カムシャフト３９とロッカアーム機構５０との配置を、上下方向に重ねる配置構造とすることができる。

図３に示すように、第１の吸気側横壁部４３は、吸気用カムシャフト支持部４４と底壁部３１との間に隙間Ｓが形成されている。

図４では、２点鎖線で示す範囲Ｅにロッカアーム機構５０が分解された状態が図示されている。図４に示すように、低速用ロッカアーム５２は、低速用ボス部５５と、低速用アーム部５６とを有している。

低速用ボス部５５は、円筒状であって内側にロッカシャフト５１が挿通される。低速用ボス部５５は、ロッカシャフト５１に対して回動できるようになっている。低速用アーム部５６は、低速用ボス部５５に形成されており、低速用ボス部５５から吸気バルブ３４側に向かって延びている。

低速用アーム部５６の先端は、略Ｙ字状に分かれており、当該分かれた各々が吸気バルブ３４を１つずつ駆動する。なお、図５に示すように、吸気バルブ３４は、押し下げられることによって吸気ポートを開く構造であり、例えばコイルスプリング５７によって閉まる方向（押し上げられる方向）に常に付勢されている。

図４に示すように、低速用アーム部５６には、低速用ローラ部材５８が設けられている。低速用ローラ部材５８は、低速用カム４５の下方に配置されており、低速用カム４５が当接する。

低速用アーム部５６が吸気バルブ３４のコイルスプリング５７によって付勢されることによって（押し上げられることによって）、低速用ローラ部材５８は、低速用カム４５に常に当接するように付勢される。このため、低速用ローラ部材５８は、吸気用カムシャフト３９が回転すると、低速用カム４５のカムプロフィルに合わせて変位し、それゆえ、低速用ロッカアーム５２がロッカシャフト５１を支点にして回転駆動される。

高速用ロッカアーム５３は、ロッカシャフト５１に支持されるとともに、ロッカシャフト５１に沿って低速用ロッカアーム５２の隣りに配置されている。高速用ロッカアーム５３は、高速用ボス部５９と高速用ローラ部材６０とを備えている。

高速用ボス部５９は、低速用ボス部５５の隣りに配置されている。高速用ボス部５９は、円筒状であって内側にロッカシャフト５１が挿通される。高速用ボス部５９は、ロッカシャフト５１に対して回動自由である。

高速用ローラ部材６０は、高速用ボス部５９に設けられており、高速用カム４６の下方に配置されている。高速用カム４６は、高速用ローラ部材６０に当接している。高速用ロッカアーム５３の下端部には、当て部６１が形成されている。当て部６１は、下方に向かって突出する形状である。

図５に示すように、当接部６１には、シリンダブロック２０側から、押し上げ部材６２が当接している。押し上げ部材６２は、全長が伸縮自在に形成されるとともにばね部材を内蔵する構造である。押し上げ部材６２の上端面６３がばね部材に付勢されることによって、上端面６３が当接部６１を上方に付勢している。

このため、高速用ローラ部材６０は、高速用カム４６に常に当接するようになるので、吸気用カムシャフト３９が回転すると、高速用カム４６のカムプロフィルに合わせて変位する。この結果、高速用ロッカアーム５３は、ロッカシャフト５１を支点にして回転駆動される。

押し上げ部材６２は、第２の吸気側横壁部７０に設けられている。図１，４に示すように、第２の吸気側横壁部７０は、縦壁部３３と吸気側の外縦壁部３５とに渡って形成されており、幅方向Ｂに沿って延びている。第２の吸気側横壁部７０の周囲は、縦壁部３３と底壁部３１と外縦壁部３５とに一体に形成されている。

第２の吸気側横壁部７０の上端面７１は、当て部６１の下方に位置している。第２の吸気側横壁部７０の上端面７１には、押し上げ部材６２を収容する収容穴７２が形成されている。

高速用ロッカアーム５３と低速用ロッカアーム５２との間には、高速用ロッカアーム５３の変位の吸気バルブ３４への伝達と、低速用ロッカアーム５２の変位の吸気バルブ３４への伝達とを切り替える切り替え機構７３が設けられている。切り替え機構７３は、格納筒部７４と、ピストン７５と、コイルスプリング７６と、伝達アーム７７と、図示しない油圧機構とを備えている。

格納筒部７４は、低速用ボス部５５に設けられている。格納筒部７４は、筒状である。格納筒部７４において吸気用カムシャフト３９と反対側に位置する背面部の一部には、切り欠かれることによって窓部７８が形成されている。格納筒部７４は、窓部７８を通して外部と連通している。

ピストン７５は、格納筒部７４に収容されている。図中に示すようにピストン７５の上端部分には、一部が切り欠かれることによって切欠部７９が形成されている。窓部７８は、格納筒部７４において低速用ボス部５５側（下方）に位置している。

切欠部７９は、ピストン７５が低速用ボス部５５側に位置しているときには、窓部７８を通して外部へ露出する。また、切欠部７９は、ピストン７５が格納筒部７４の上端側（低速用ボス部５５と反対側）に移動したときには、背面部において窓部７８以外に部位（壁の部分）に覆われる。

コイルスプリング７６は、格納筒部７４内に収容されるとともに、ピストン７５と格納筒部７４の上端との間に配置されている。このため、ピストン７５は、コイルスプリング７６によって、下方（低速用ボス部５５側）に付勢されている。それゆえ、切欠部７９は、常時は、窓部７８を通して外部へ露出するようになる。

伝達アーム７７は、高速用ボス部５９に形成されている。伝達アーム７７の先端８０は、高速用ロッカアーム５３の回転にともなって、窓部７８を通して格納筒部７４内に進入可能に形成されている。

このため、切欠部７９が窓部７８と対向している場合では、伝達アーム７７の先端８０は、窓部７８を通してピストン７５に当接することがなく、それゆえ、格納筒部７４内に進入可能である。それゆえ、高速用ロッカアーム５３は、空振り状態となるので、回転変位は、低速用ロッカアーム５２に伝達されない。

窓部７８がピストン７５（切欠部７９以外の部位）によって覆われる位置にある場合では、伝達アーム７７は、ピストン７５に当接可能となる。この結果、高速用ロッカアーム５３の回転変位がピストン７５を介して低速用ロッカアーム５２に伝達される。高速用カム４６による吸気バルブ３４のリフト量は、低速用カム４５によるリフト量よりも大きい。このため、高速用ロッカアーム５３の回転変位は、低速用ロッカアーム５２を介して吸気バルブ３４に伝達されるようになる。

油圧機構は、コイルスプリング７６の弾性力にあらがってピストン７５を押し上げる機能を有している。油圧機構は、エンジン１０の運転状態に応じて、ピストン７５の位置を切り替える。

油圧機構は、エンジン１０が低速運転状態であれば、ピストン７５を付勢しない。このため、切欠部７９が窓部７８と対向するので、高速用ロッカアーム５３の回転変位は、低速用ロッカアーム５２に伝達されなくなり、それゆえ、吸気バルブ３４は、低速用ロッカアーム５２によって駆動される。

エンジン１０が高速運転状態であれば、油圧機構は、ピストン７５を付勢する。このことによって、切欠部７９が窓部７８から外れるとともに窓部７８がピストン７５の切欠部７９以外の部位によって覆われるので、伝達アーム７７とピストン７５とを介して、高速用ロッカアーム５３の回転変位が低速用ロッカアーム５２に伝達される。この結果、吸気バルブ３４は、高速用ロッカアーム５３によって駆動される。

つぎに、シリンダブロック２０とシリンダヘッド３０との固定構造について、具体的に説明する。図１に示すように、シリンダヘッド３０は、ヘッドボルト９０によって、シリンダブロック２０に固定されている。底壁部３１には、ヘッドボルト用ボス部９１が複数形成されている。

図６は、シリンダヘッド３０を示す平面図である。図６に示すように、排気側に配置されるヘッドボルト用ボス部９１は、前後方向Ａに隣り合う排気側横壁部４１間に１つずつ配置されている。このため、ヘッドボルト用ボス部９１の周囲には、ヘッドボルト９０をヘッドボルト用ボス部９１に挿入するなどの作業スペースが十分確保される。

ヘッドボルト用ボス部９１は、外横壁部３６に形成される排気用カムシャフト支持部４２の下方にも配置されている。外横壁部３６に形成される排気用カムシャフト支持部４２において、ヘッドボルト用ボス部９１と上下方向Ｃに重なる部分には、ヘッドボルト９０と作業に用いられる工具を挿通する挿通孔が形成されている。それゆえ、当該排気用カムシャフト支持部４２を通して上方からヘッドボルト９０および作業に用いられる工具を挿入することができる。

図２は、第１の吸気側横壁部４３を通る断面図である。図２，６に示すように、吸気側に配置されるヘッドボルト用ボス部９１は、第１の吸気側横壁部４３に形成される吸気用カムシャフト支持部４４の下方に配置されている。

図３，４，６に示すように、第１の吸気側横壁部４３に形成される吸気用カムシャフト支持部４４は、上方から見た場合に、第１の吸気側横壁部４３において吸気用カムシャフト支持部４４以外の部位よりも前後方向Ａに幅広形成されている。また、吸気用カムシャフト支持部４４の前後方向Ａに両端縁部４４ｂ間には、ヘッドボルト用ボス部９１に達する挿通孔４４ａが形成されている。吸気側のヘッドボルト用ボス部９１は、挿通孔４４ａを通して上方からアクセス可能に露出している。

挿通孔４４ａは、ヘッドボルト９０およびヘッドボルト９０を組み付ける際に用いられる工具が進入可能な大きさを有している。このため、吸気側のヘッドボルト用ボス部９１の周囲には、ヘッドボルト９０を組み付ける際のスペースが確保されるようになる。

また、一方の外横壁部３６に形成される吸気用カムシャフト支持部４４も、第１の吸気側横壁部４３に形成される吸気用カムシャフト支持部４４と同様に、挿通孔４４ａが形成される構造であり、ヘッドボルト９０と工具とを挿入可能になっている。挿通孔４４ａは、本発明で言う挿通部の一例である。

なお、排気側横壁部４１と第１，２の吸気側横壁部４３，７０とは、シリンダヘッド３０を鋳造などで形成する際に、一緒に形成されており、それゆえ、底壁部３１と縦壁部３３と外周壁部３２と一体になっている。

このように構成されるシリンダヘッド３０では、幅方向Ｂに延びる排気側横壁部４１と第１，２の吸気側横壁部４３，７０とを支持する縦壁部３３が前後方向Ａに延びて外周壁部３２に連結されるので、縦壁部３３がシリンダヘッド３０の補強用リブとして機能する。

このため、シリンダヘッド３０の剛性が向上する。さらに、縦壁部３３が補強用のリブとして機能することによって、別途の補強用のリブを設ける必要がなく、それゆえ、シリンダヘッド３０がコンパクトになる。

さらに、幅方向Ｂに延びる排気側横壁部４１と第１，２の吸気側横壁部４３，７０とが、補強用のリブとして機能することによって、シリンダヘッド３０の剛性が向上する。

さらに、ロッカシャフト５１が吸気用カムシャフト３９の下方に位置するとともにシリンダヘッド３０の内側に配置されることによって、シリンダヘッド３０を幅方向Ｂにコンパクトにすることができる。

さらに、ロッカシャフト５１が吸気用カムシャフト３９の下方に配置されることによって、吸気用カムシャフト３９とロッカアーム機構５０との配置を上下方向に重ねる配置構造とすることができるので、シリンダヘッド３０を幅方向Ｂにコンパクトにすることができる。

さらに、ヘッドボルト用ボス部９１を吸気用カムシャフト支持部４４と重なる位置（下方）に配置するとともに、挿通孔４４ａを通してヘッドボルト用ボス部９１にアクセス可能であることによって、シリンダヘッド３０をコンパクトにするとともに、吸気用カムシャフト支持部４４を別部品とすることに起因する剛性の低下を抑制することができる。

以上の効果より、シリンダヘッド３０は、剛性を向上しつつ、コンパクトになる。

また、インジェクタ保持用ボス部３８が縦壁部３３に形成されるので、シリンダヘッド３０内にインジェクタ保持用ボス部３８を新たに設けることがなくなる。このため、シリンダヘッド３０をコンパクトにすることができる。

また、吸気用カムシャフト支持部４４は、両縁部４４ｂで吸気用カムシャフト３９を支持する。このため、吸気用カムシャフト３９は、バランスよく保持される。

また、ヘッドボルト用ボス部９１を吸気用カムシャフト支持部４４の下方に配置して、ロッカシャフト支持部５４を吸気用カムシャフト支持部４４の下方に配置している。この結果、ロッカアーム機構５０を底壁部３１に対して高い位置に配置することが抑制されるので、エンジン１０の全高が大きくなることが抑制される。つまり、エンジン１０がコンパクトになる。

なお、本実施形態では、ロッカアーム機構５０は、吸気側に設けられており、排気側には設けられていない。しかしながら、例えば、ロッカアーム機構が排気側に設けられてもよい。この場合、排気側における、カムシャフトとロッカシャフトの位置関係、ヘッドボルト用ボス部９１の位置は、吸気側と同様であってよい。このようにすることによって、吸気側同様の構造が排気側に用いられた場合であっても、同様の効果が得られる。

また、本実施形態は、ディーゼルエンジンを用いたがこれに限定されない。本発明がガソリンエンジンに用いられても同様の効果が得られる。

本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドを備えるエンジンを概略的に示す斜視図。 図１中に示されるＦ２−Ｆ２線に沿って示すエンジンの断面図。 図１中に示されるＦ３−Ｆ３線に沿って切断されるエンジンを示す斜視図。 図１中に示されるＦ４−Ｆ４線に沿って切断されるエンジンを示す斜視図。 図４に示されたシリンダヘッドに吸気用カムシャフトとロッカアーム機構とが組み付けられた状態を示すエンジンの断面図。 図１に示されたシリンダヘッドを示す平面図。

符号の説明

２０…シリンダブロック、２４…燃焼室、３１…底壁部、３２…外周壁部、３３…縦壁部、３４…吸気バルブ（開閉バルブ）、３７…インジェクタ、３９…吸気用カムシャフト（カムシャフト）、３９ａ…ジャーナル、４３…第１の吸気側横壁部（横壁部）、４４…吸気カムシャフト支持部（カムシャフト支持部）、４４ａ…挿通孔、５２…低速用ロッカアーム（ロッカアーム）、５３…高速用ロッカアーム（ロッカアーム）、５４…ロッカシャフト支持部、９０…ヘッドボルト、９１…ヘッドボルト用ボス部。

Claims (4)

1. シリンダブロック側に配置されて基部をなす底壁部と、
   前記底壁部の周囲から立ち上げて形成され、その内側に、燃焼室を開閉する開閉バルブと、該開閉バルブに当接するロッカアームと、該ロッカアームを駆動するカムシャフトと、前記ロッカアームを支持するロッカシャフトが配置される配置スペースを区画する外周壁部と、
   前記配置スペース内で、前記カムシャフトに沿って延び、両端が前記外周壁部に連結されて一体に形成される縦壁部と、
   前記配置スペース内で、一端が前記縦壁部に連結されて一体に形成され、他端が前記外周壁部の前記縦壁部と対向する部位に連結されて一体に形成される横壁部と、
   前記横壁部に形成され、前記カムシャフトを支持するカムシャフト支持部と、
   前記横壁部に形成され、前記ロッカシャフトの前記底壁部からの高さ位置を、前記カムシャフトの前記底壁部からの高さ位置とずれた位置に位置決めて該ロッカシャフトを支持するロッカシャフト支持部と、
   前記底壁部において前記横壁部の下方であってかつ当該横壁部と前記底壁部からの高さ方向から見て重なる位置に形成され、前記底壁部を前記シリンダブロックに対向させた状態で固定するヘッドボルトを内側に挿通するヘッドボルト用ボス部と
   を具備し、
   前記横壁部において前記底壁部からの高さ方向に前記ヘッドボルト用ボス部と重なる部位には、前記ヘッドボルト用ボス部へ前記ヘッドボルトを通す挿通部が形成されていることを特徴とするシリンダヘッド。
2. 前記ロッカシャフト支持部は、前記カムシャフト支持部よりも前記底壁部からの高さ方向の下方に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド。
3. 前記縦壁部の一部には、前記燃焼室内に燃料を供給するインジェクタを保持するインジェクタ保持部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド。
4. 前記ヘッドボルト用ボス部は、前記底壁部からの高さ方向から見て前記カムシャフト支持部と重なる位置に配置され、
   前記カムシャフト支持部は、前記横壁部の他の部位よりも幅広に形成され、
   前記挿通部は、前記カムシャフト支持部の幅方向両端縁部の間に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド。

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