JP4333750B2 - 内燃機関のシリンダヘッド組立体 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に関し、詳しくは、各気筒のロッカアームをロッカシャフトによって支持する構造の内燃機関に関する。

特許文献１には、従来の内燃機関におけるカムシャフト周辺の構造の一例が開示されている。特許文献１に開示された構造では、シリンダヘッドの上部にカムキャリア（カムホルダ）が取り付けられ、カムシャフトはこのカムキャリアによって支持されている。シリンダヘッドの上部にはシリンダヘッドをシリンダブロックに組み付けるためのヘッドボルトが突き出ているため、カムキャリアはヘッドボルトとの干渉を回避するように取り付けられている。

一方、特許文献２には、カムシャフトの軸受けの上側部分をヘッドカバーと一体に形成した構造が開示されている。この構造では、カムシャフトはヘッドカバーとヘッドカバーに取り付けられる軸受け下側部分とによって支持される。この構造によれば、シリンダヘッド上にカムキャリアを取り付ける構造に比較して、ヘッドボルトとの干渉を回避するために必要となる設計上の制約は少なくてすむ。

また、カムシャフトの回転をバルブに伝達する動弁機構としては、カムによってバルブリフタを直接駆動する直動式のものと、ロッカアームを介してバルブを駆動するロッカアーム式のものとが知られている。さらに、ロッカアーム式の動弁機構には、大別して二つの形式が存在する。１つの形式は、特許文献１に開示されているように、複数のロッカアームのそれぞれをラッシュアジャスタによって個別に支持する構造のものである。そして、もう１つの形式は、特許文献３に開示されているように、複数のロッカアームを一本のロッカシャフトによって支持する構造のものである。特許文献３に開示された構造では、ロッカシャフトはシリンダヘッド上に組みつけられている。
特開２００３−１５５９０４号公報 特開平７−１６６９５６号公報 特開２００５−１５５３３２号公報

前述のように、シリンダヘッド上にはヘッドボルトが突き出ている。このため、ロッカシャフトをシリンダヘッド上に組み付ける場合、ロッカシャフトやロッカシャフトを支持するための支持部材がヘッドボルトと干渉しないように設計することが求められる。しかしながら、シリンダヘッド上のスペースは限られており、その限られたスペースの中でロッカシャフトや支持部材がヘッドボルトと干渉しないように設計することは容易ではなかった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ロッカシャフトを用いる内燃機関において、シリンダヘッドとヘッドカバーとの間の限られたスペース内でのロッカシャフトの配置を容易にすることを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、シリンダヘッドとヘッドカバーとの間にカムシャフト及びロッカシャフトが収容される内燃機関において、
前記ヘッドカバーに前記カムシャフト及び前記ロッカシャフトが取り付けられていることを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、
前記カムシャフトは前記ヘッドカバーの内側に形成された複数のジャーナル部と前記複数のジャーナル部のそれぞれに取り付けられたカムキャップとで構成される軸受けによって支持され、
前記ロッカシャフトは前記カムキャップに形成された貫通穴によって支持されていることを特徴としている。

第３の発明は、第１の発明において、
前記カムシャフトは前記ヘッドカバーの内側に形成された複数のジャーナル部と前記複数のジャーナル部のそれぞれに取り付けられたカムキャップとで構成される軸受けによって支持され、
前記ロッカシャフトは前記ジャーナル部に形成された貫通穴によって支持されていることを特徴としている。

第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記ヘッドカバーは、マグネシウム合金で形成されていることを特徴としている。

第５の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記ヘッドカバーは、樹脂複合材で形成されていることを特徴としている。

第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記ロッカシャフトには複数のロッカアームが回転自在に支持され、前記複数のロッカアームのそれぞれに貫通穴が形成されていることを特徴としている。

第７の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記ロッカシャフトには複数のロッカアームが回転自在に支持され、前記ヘッドカバーの側面には前記複数のロッカアームを下から支える棒状部材を通すための穴が形成されていることを特徴としている。

第１の発明によれば、ロッカシャフトをカムシャフトとともにヘッドカバーに取り付けることで、シリンダヘッド上にはロッカシャフトやカムシャフトを支持するための支持部材を取り付ける必要がなく、ヘッドボルトとの干渉を回避するために必要となる設計上の制約は少なくてすむ。

第２の発明によれば、複数のカムキャップがロッカシャフトによって串刺しにされるので、ヘッドカバーにカムキャップを組み付ける際、複数のカムキャップがばらけることなくそれらを一体的に取り扱うことが可能になる。

第３の発明によれば、ロッカシャフトが貫通する貫通穴をヘッドカバーに形成されたジャーナル部に設けることで、ロッカシャフトを支持する部位の剛性を確保することができる。

第４の発明によれば、ヘッドカバーをマグネシウム合金とすることで、内燃機関の軽量化とともにロッカシャフトから発生する振動を低減することもできる。

第５の発明によれば、ヘッドカバーを樹脂複合材とすることで、内燃機関の軽量化とともにロッカシャフトから発生する振動を低減することもできる。

第６の発明によれば、ヘッドカバーをシリンダヘッドに取り付ける際、複数のロッカアームのそれぞれに形成れた貫通穴に一本の棒状部材を通すことで、複数のロッカアームが自重で個々に回転してしまうことを防止してヘッドカバーのシリンダヘッドへの取付けを容易にすることができる。

第７の発明によれば、ヘッドカバーをシリンダヘッドに取り付ける際、ヘッドカバーの側面に形成された穴に棒状部材を通し、この棒状部材で複数のロッカアームを下から支えることで、複数のロッカアームが自重で個々に回転してしまうことを防止してヘッドカバーのシリンダヘッドへの取付けを容易にすることができる。

以下、図を用いて本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態としての内燃機関のカムシャフト及びロッカシャフトの支持構造を示す図である。図１にはヘッドカバー２の一部の断面を示している。ヘッドカバー２は図示しないシリンダヘッドの上部に取り付けられ、その内部にカムシャフト１２及びロッカシャフト１４を収容する。ヘッドカバー２の材料にはマグネシウム合金が用いられている。

ヘッドカバー２の内側にはジャーナル部４が形成されている。このジャーナル部４とジャーナル部４に取り付けられるカムキャップ６とにより、カムシャフト１２を支持する軸受けが構成されている。カムキャップ６の材料にもマグネシウム合金が用いられている。カムキャップ６のジャーナル部４への取り付けには、カムキャップボルト８が用いられている。なお、ジャーナル部４はカムシャフト１２の軸方向に複数形成されている。そして、そのそれぞれにカムキャップ６が取り付けられている。各カムキャップ６には同位置に貫通穴１０が形成されている。ロッカシャフト１４はこの貫通穴１０を通り、この貫通穴１０によって支持されている。ロッカシャフト１４には複数のロッカアーム１６が回転自在に支持されている。

図１に示す構造では、ロッカシャフト１４はカムシャフト１２とともにヘッドカバー２に取り付けられている。この構造によれば、ロッカシャフト１４やカムシャフト１２を支持するための支持部材をシリンダヘッド上に取り付ける必要がない。したがって、この構造には、ヘッドボルトとの干渉を回避するために必要となる設計上の制約は少なくてすむという利点がある。また、カムキャップ６はロッカシャフト１４によって串刺しにされるので、ヘッドカバー２にカムキャップ６を組み付ける際、複数あるカムキャップ６がばらけることがなく、それらを一体的に取り扱うことができるという利点もある。

各ロッカアーム１６には、ロッカアーム１６をロッカシャフト１４の軸方向と同方向に貫通する穴１８が設けられている。この穴１８の使用方法は、図２及び図３を用いて説明することができる。図２に示すように、ロッカアーム１６に形成した穴１８は、一本の棒状部材であるサーベル２０を通すために用いられる。また、図３に示すように、ヘッドカバー２の側面にもサーベル２０を通すための穴２２が形成されている。ヘッドカバー２の穴２２の位置は、ロッカアーム１６の穴１８の位置に対応している。

サーベル２０をヘッドカバー２の穴２２に通し、さらに各ロッカアーム１６の穴１８に順に通していくことで、各ロッカアーム１６のロッカシャフト１４を軸とする回転を拘束することができる。これによれば、ヘッドカバー２をシリンダヘッドに取り付ける際、複数のロッカアーム１６が自重で個々に回転してしまうことを防止することができ、ヘッドカバー２の取り付け作業を容易にすることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。

上記実施の形態では、ロッカアーム１６に形成した穴１８にサーベル２０を通しているが、図４に示すようにサーベル２０によってロッカアーム１６を下から支えるだけでもよい。ただし、図３に示すようにヘッドカバー２には穴２２を設けておき、サーベル２０はこの穴２２に通して固定する。サーベル２０でロッカアーム１６を下から支えることで、ヘッドカバー２をシリンダヘッドに取り付ける際、ロッカアーム１６が自重で個々に回転してしまうことを防止することができる。

図５に示すように、ジャーナル部４にロッカシャフト１４を支持するための貫通穴２４を設けてもよい。ジャーナル部４はヘッドカバー２と一体であるので、図５に示す構造によれば、ロッカシャフト１４を支持する部位の剛性を高めることができる。

また、ヘッドカバー２及びカムキャップ６の材料としては樹脂複合材やアルミニウム合金を用いてもよい。これら部品の材料としてマグネシウム合金や樹脂複合材或いはアルミニウム合を用いることで、内燃機関の軽量化とともにロッカシャフトから発生する振動を低減することもできる。

本発明の実施の形態としてのカムシャフト及びロッカシャフトの支持構造を示す図である。 ロッカアームにサーベルを差し込んだ状態を示す図である。 ヘッドカバーにサーベルを差し込んだ状態を示す図である。 ロッカアームをサーベルで下から支えた状態を示す図である。 カムシャフト及びロッカシャフトの支持構造の変形例を示す図である。

符号の説明

２ ヘッドカバー
４ ジャーナル部
６ カムキャップ
８ キャップボルト
１０ 貫通穴
１２ カムシャフト
１４ ロッカシャフト
１６ ロッカアーム
１８ サーベル通し穴
２０ サーベル
２２ サーベル通し穴
２４ 貫通穴

Claims (2)

1. シリンダヘッドとヘッドカバーとの間にカムシャフト及びロッカシャフトが収容される内燃機関のシリンダヘッド組立体において、
   前記カムシャフトは、前記ヘッドカバーの内側に直接取り付けられた複数のジャーナル部と、前記複数のジャーナル部のそれぞれに取り付けられたカムキャップとで構成される軸受けによって支持され、
   前記ロッカシャフトは、前記ジャーナル部に形成された貫通穴によって支持されており、
   前記ロッカシャフトには複数のロッカアームが回転自在に支持され、前記複数のロッカアームのそれぞれに前記ロッカアームを支える棒状部材を通すための貫通穴が形成されていることを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド組立体。
2. シリンダヘッドとヘッドカバーとの間にカムシャフト及びロッカシャフトが収容される内燃機関のシリンダヘッド組立体において、
   前記カムシャフトは、前記ヘッドカバーの内側に直接取り付けられた複数のジャーナル部と、前記複数のジャーナル部のそれぞれに取り付けられたカムキャップとで構成される軸受けによって支持され、
   前記ロッカシャフトは前記ジャーナル部に形成された貫通穴によって支持されており、
   前記ロッカシャフトには複数のロッカアームが回転自在に支持され、前記ヘッドカバーの側面には前記複数のロッカアームを下から支える棒状部材を通すための穴が形成されていることを特徴とする内燃機関のシリンダヘッド組立体。

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