JP5278155B2

JP5278155B2 - シリンダヘッドカバー

Info

Publication number: JP5278155B2
Application number: JP2009112732A
Authority: JP
Inventors: 正悟緒方; 竜也横越
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-05-07
Filing date: 2009-05-07
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2029-05-07
Also published as: JP2010261361A

Description

本発明は、エンジンのシリンダヘッドを覆うシリンダヘッドカバーに関する。

特許文献１には、エンジンのシリンダヘッドを覆うシリンダヘッドカバーに、カム軸の回転位相を検出するカム角センサを取り付ける場合に、カム角センサの取付フランジ部及びシリンダヘッドカバーの上壁部に接するようにセンサブラケットを配置し、このセンサブラケットとカム角センサとをセンサ固定ボルトにより締結固定すると共に、センサブラケットとシリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとを主固定ボルトにより共締めして固定することが開示されている。

特開２００７−１０７３８７号公報

しかしながら、特許文献１では、センサブラケットとカム角センサとをセンサ固定ボルトにより締結固定し、かつ、センサブラケットとシリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとを主固定ボルトにより共締め固定した後、すなわち、シリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとを締結固定した後でないと、シリンダヘッドカバーとカム角センサとの間の気液密性を確認するリークテストを実施することができない。このため、シリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとを締結固定した後に上記リークテストが実施されてシリンダヘッドカバーとカム角センサとの間の気液密性が不良であると判定された場合には、主固定ボルトを取り外してセンサブラケットとシリンダヘッドカバーとシリンダヘッドとを分離する等の工数の多い作業が必要になってしまう。

また、特許文献１では、カム軸に対するカム角センサの位置精度を確保するために、センサ取付ボルト及び主固定ボルトの双方の取付精度が要求されるので、カム軸に対するカム角センサの位置決めが容易ではない。

本発明は、このような問題に鑑み、シリンダヘッドへの取付前に、シリンダヘッドカバーとカム角センサとの間の気液密性を確認することが可能であり、かつ、シリンダヘッドへの取付時に、カム軸に対するカム角センサの位置決めを容易に行うことが可能なシリンダヘッドカバーを提供することを目的とする。

このため本発明では、カム軸を回転自在に支持するカム軸支持部材が上部に設けられてエンジンを構成するシリンダヘッドを上方から覆う樹脂製のシリンダヘッドカバーは、カム軸を回転自在に支持するカム軸支持部材が上部に設けられてエンジンを構成するシリンダヘッドを上方から覆う樹脂製のシリンダヘッドカバーであって、前記カム軸の回転位相を検出するカム角センサが挿入されるセンサ挿入孔と、前記センサ挿入孔に挿入された前記カム角センサを、前記センサ挿入孔の内周面と協働して抜止め保持する固定爪を有して構成されたセンサ保持部と、締結ボルトによって前記シリンダヘッドに締結固定される複数の締結固定部のうちの１つで、前記カム角センサを前記カム軸支持部材に共締めする共締め用締結固定部と、を備える。
また、上記構成のシリンダヘッドカバーであって、前記固定爪は、前記カム角センサのフランジ部が接触する前記シリンダヘッドカバー外壁面との間に該フランジ部を挟み込むことで、前記カム角センサを抜止めする、構成としても良い。

本発明によれば、シリンダヘッドカバーのセンサ保持部にてカム角センサを抜止め保持するので、シリンダヘッドカバーをシリンダヘッドに締結固定する前に、シリンダヘッドカバーとカム角センサとの間の気液密性を確認することができる。

また本発明によれば、シリンダヘッドカバーの共締め用締結固定部にてカム角センサをシリンダヘッド側のカム軸支持部材に共締めするので、カム軸支持部材へのシリンダヘッドカバーの取付と同時に、カム軸に対するカム角センサの位置決めを容易に行うことができる。

本発明の第１の実施形態を示すシリンダヘッドカバーのシリンダヘッド側への取付状態を示す縦断面図同上実施形態におけるシリンダヘッドカバーのサブアッシー状態を示す縦断面図図２のＡ−Ａ断面図参考例におけるシリンダヘッドカバーのサブアッシー状態を示す縦断面図図４のＢ−Ｂ断面図

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態におけるシリンダヘッドカバーのシリンダヘッド側への取付状態を示す。また、図２は、サブアッシー化されたシリンダヘッドカバーを示し、図３は、図２のＡ−Ａ断面を示す。

エンジンの吸気弁又は排気弁を開閉するカム軸１は、エンジンのシリンダヘッドの上部に設けられたカムハウジング２と、シリンダヘッドを覆う樹脂製のシリンダヘッドカバー３が締結固定されるカムキャップ４と、により挟まれつつ回転自在に支持されている。詳しくは、カムハウジング２の上面に形成された下側の半割の軸受部と、カムハウジング２に固定されるカムキャップ４の下面に形成された上側の半割の軸受部と、の間に、カム軸１が回転自在に支持されている。ここで、カムハウジング２及びカムキャップ４は、本発明におけるカム軸支持部材に対応する。

カムキャップ４は、その上部に、シリンダヘッドカバー３が締結固定される締結固定部４ａを備えている。この締結固定部４ａには、後述するカム角センサ取付ボルト７に対応したねじ孔４ｂが形成されている。

シリンダヘッドカバー３にはセンサ挿入孔３１が形成されており、このセンサ挿入孔３１に、カム軸１の回転位相を検出するカム角センサ５がシリンダヘッドカバー３外側より挿入される。

カム角センサ５は、具体的には、カム軸１の一端部に設けられたセンサロータ１ａの回転位相を、センサロータ１ａに設けられた歯等の凸部の通過タイミングに基づいて検出しており、例えば気筒の行程状態を検出する気筒判別センサとして点火時期制御等に用いられる。また、クランク軸に対するカム軸１の回転位相を制御することによりバルブタイミングを制御する可変バルブタイミング機構を備える場合は、バルブタイミングのフィードバック制御のため、実バルブタイミングの検出に用いられる。カム角センサ５は、シリンダヘッドカバー３のセンサ挿入孔３１の内周面に接する円筒部５１と、シリンダヘッドカバー３の外壁面に接するフランジ部５２と、を含んで構成される。

カム角センサ５の円筒部５１の外周面には、Ｏリング６ａを収容するＯリング収容溝５１ａが予め形成されている。Ｏリング６ａ付きのカム角センサ５がシリンダヘッドカバー３のセンサ挿入孔３１に挿入されると、Ｏリング６ａの緊迫力によって、シリンダヘッドカバー３にカム角センサ５が気液密に保持される。

また、シリンダヘッドカバー３は、カム角センサ５のフランジ部５２を抜止め保持する一対の固定爪３２を備えている。ここで、固定爪３２と、Ｏリング６ａが接触するセンサ挿入孔３１の内周面と、が協働して、本発明におけるセンサ保持部として機能する。固定爪３２は、シリンダヘッドカバー３のセンサ挿入孔３１の開口部周りからカム角センサ５の挿入方向と反対方向に延びる可撓性を有する支持部３２ａと、支持部３２ａの先端から内方に突出する爪部３２ｂとから構成され、爪部３２ｂの先端側の面は、カム角センサ５の挿入を可能にするように傾斜し、その背面は、カム角センサ５のフランジ部５２を抜け止めするように直角に立上がる形状をしている。このような形状を有する一対の固定爪３２でカム角センサ５のフランジ部５２を挟み込むことにより、シリンダヘッドカバー３に対するカム角センサ５の相対移動を抑止することができる。

更に、シリンダヘッドカバー３は、カム角センサ取付ボルト７を用いてカム角センサ５のフランジ部５２をカムキャップ４の締結固定部４ａに共締めする共締め用締結固定部３３を備えている。ここで、共締め用締結固定部３３は、シリンダヘッドカバー３において、締結ボルトによってシリンダヘッドに締結固定される複数の締結固定部のうちの１つである。共締め用締結固定部３３は、カム角センサ５側の外壁面とシリンダヘッド側の内壁面とを貫通する貫通孔３４と、貫通孔３４にインサート成形等により挿入固定される金属製で円筒状のカラー３５と、を含んで構成される。カラー３５は、その一端側が、カム角センサ５のフランジ部５２に予め形成されたカム角センサ取付ボルト７挿入用の挿入孔５２ａに対応して開口すると共に、他端側が、カムキャップ４の締結固定部４ａのねじ孔４ｂに対応して開口する。座金付のカム角センサ取付ボルト７は、カム角センサ５のフランジ部５２の挿入孔５２ａと、カラー３５とを介して、カムキャップ４の締結固定部４ａのねじ孔４ｂに締結される。ここで、シリンダヘッドカバー３の貫通孔３４に金属製のカラー３５が挿入固定されていることにより、カム角センサ５のフランジ部５２と、カムキャップ４の締結固定部４ａとが、メタルタッチでボルト締結されるので、シリンダヘッドカバー３の樹脂の膨張等によるカム角センサ５の位置ずれを防ぐことができる。尚、シリンダヘッドカバー３の貫通孔３４のシリンダヘッド側開口部には円環状のガスケット収容溝３４ａが予め形成されており、このガスケット収容溝３４ａに円環状のガスケット８が収容されることによって、シリンダヘッドカバー３とカムキャップ４との間の気液密性が確保されている。

次に、本実施形態におけるシリンダヘッドカバーの組付手順の一例を、図１〜図３を用いて説明する。

この例では、シリンダヘッドカバーをサブアッシー化するサブ組付ラインと、サブアッシー化したシリンダヘッドカバーをシリンダヘッドに組み付けるメイン組付ラインと、を用いて、シリンダヘッドカバーの組付を行っている。

サブ組付ラインでは、まず組付工程にて、Ｏリング６ａ付きのカム角センサ５をシリンダヘッドカバー３のセンサ挿入孔３１に挿入すると共にカム角センサ５のフランジ部５２をシリンダヘッドカバー３の固定爪３２に抜止め保持させて、シリンダヘッドカバー３をサブアッシー化する（図２及び図３参照）。

次にリークテスト工程にて、図２に点線で示すマスキング９を用いて、シリンダヘッドカバー３とカム角センサ５との間の気液密性を確認する。マスキング９は、シリンダヘッドカバー３の下端開口部を全体的に気液密に覆うマスキング本体９１と、シリンダヘッドカバー３の貫通孔３４のシリンダヘッド側開口部を気液密に覆いつつマスキング本体９１に接続する貫通孔マスキング部９２と、マスキング本体９１に貫通形成されたエアー注入口９３と、を含んで構成される。リークテスト工程では、まず、カム角センサ５を備えたシリンダヘッドカバー３にマスキング９をセットする。次に、シリンダヘッドカバー３とマスキング９とにより形成される空間にマスキング９のエアー注入口９３よりエアーを注入してシリンダヘッドカバー３に内圧をかける。そして、シリンダヘッドカバー３とカム角センサ５との間のエアー漏れを検出することにより、シリンダヘッドカバー３とカム角センサ５との間の気液密性を確認する。

一方、メイン組付ラインでは、サブ組付ラインのリークテスト工程にてリーク保証されたシリンダヘッドカバーサブアッシーを、締付工程にて、シリンダヘッドカバー×カムハウジング自動締付機を用いて、締結ボルトによってシリンダヘッドに締結固定する。この際、シリンダヘッドカバー３の共締め用締結固定部３３は、この他の締結固定部がシリンダヘッドに締結固定されるのと同様に、カムキャップ４に締結固定される（図１参照）。ここにおいて、カム角センサ５とセンサロータ１ａとの間の位置精度（ギャップ精度）は、カム角センサ５のフランジ部５２が、金属製のカラー３５を介してカムキャップ４の締結固定部４ａにボルト締結されることによって確保される。

本実施形態によれば、固定爪３２と、Ｏリング６ａが接触するセンサ挿入孔３１の内周面と、が協働して、カム角センサ５を抜止め保持するので、シリンダヘッドカバー３をシリンダヘッドに締結固定する前に、シリンダヘッドカバー３とカム角センサ５との間の気液密性を確認することができ、シリンダヘッドカバーサブアッシーとしてリーク等の品質保証が可能となる。これにより、シリンダヘッドカバー３をシリンダヘッドに締結固定する締付工程は、サブ組付ラインでは不要となり、メイン組付ラインのシリンダヘッドカバー×カムハウジング自動締付機に集約可能となるので、シリンダヘッドカバー３の組付工数を低減することができる。

また本実施形態によれば、シリンダヘッドカバー３の共締め用締結固定部３３にてカム角センサ５をカムキャップ４に共締めするので、カムキャップ４へのシリンダヘッドカバー３の取付と同時に、カム角センサ５の挿入方向と直角な面内でのカム角センサ５の位置決めを容易に行うことができる。

図４は、参考例におけるサブアッシー化されたシリンダヘッドカバーを示し、図５は、図４のＢ−Ｂ断面を示す。なお、以下の説明で「本実施形態」とあるのは、「参考例」と読み替えるものとする。

図１〜図３で示した第１の実施形態と異なる点について説明する。

図４及び図５において、カム角センサ５のリング収容溝５１ａに収容されるＯリング６ｂは、前述したＯリング６ａに比べて緊迫力が大きく、この緊迫力によって、シリンダヘッドカバー３にカム角センサ５が気液密に保持されている。また、Ｏリング６ｂの緊迫力は、シリンダヘッドカバー３が何れの姿勢であってもカム角センサ５を抜止め保持できるように設定されている。ここで、Ｏリング６ｂが接触するセンサ挿入孔３１の内周面が、本発明におけるセンサ保持部として機能する。

また、図４及び図５では、シリンダヘッドカバー３は、カム角センサ５が適切な挿入方向でセンサ挿入孔３１に挿入されるようにカム角センサ５を案内する一対の半円筒状の挿入ガイド部材３６を備えている。一対の挿入ガイド部材３６は、それぞれ、シリンダヘッドカバー３のセンサ挿入孔３１の開口部周りからカム角センサ５の挿入方向と反対方向に延び、カム角センサ５の挿入方向と直角な方向でカム角センサ５を介して対向するように配置されている。

本実施形態におけるサブ組付ラインでは、組付工程にて、Ｏリング６ｂ付きのカム角センサ５をシリンダヘッドカバー３のセンサ挿入孔３１に挿入して、Ｏリング６ｂの緊迫力によって、シリンダヘッドカバー３にカム角センサ５を保持させて、シリンダヘッドカバー３をサブアッシー化する（図４及び図５参照）。

特に本実施形態によれば、シリンダヘッドカバー３が挿入ガイド部材３６を備えることにより、カム角センサ５を適切な挿入方向に案内しつつセンサ挿入孔３１に挿入することができるので、カム角センサ５が適切な挿入方向に対して斜めに挿入されること（いわゆる斜め入り挿入）を防止することができる。

また本実施形態によれば、シリンダヘッドカバー３が挿入ガイド部材３６を備えるので、カム角センサ５のフランジ部５２の下面がシリンダヘッドカバー３の外壁面に接触していること、すなわち、カム角センサ５が挿入端まで入っていることを、カム角センサ５の高さと挿入ガイド部材３６の高さとを比較することにより確認することが可能である。

尚、前述の可変バルブタイミング機構が、カム軸１とこれを駆動するカム軸駆動用スプロケットとの間に設けられ、これへの油圧を制御するオイルコントロールバルブ（ＯＣＶ）をシリンダヘッドカバー３に保持させる場合に、シリンダヘッドカバー３は、ＯＣＶが挿入されるＯＣＶ挿入孔と、このＯＣＶ挿入孔に挿入されたＯＣＶを抜止め保持するＯＣＶ保持部（例えば、固定爪、及び、Ｏリングが接触するＯＣＶ挿入孔の内周面）と、ＯＣＶをカム軸支持部材に共締めする共締め用締結固定部と、を備えることが可能である。

１カム軸
２カムハウジング
３シリンダヘッドカバー
４カムキャップ
４ａ締結固定部
４ｂねじ孔
５カム角センサ
６ａ，６ｂＯリング
７カム角センサ取付ボルト
８ガスケット
９マスキング
３１センサ挿入孔
３２固定爪
３２ａ支持部
３２ｂ爪部
３３共締め用締結固定部
３４貫通孔
３５カラー
３６挿入ガイド部材
５１円筒部
５２フランジ部
５２ａ挿入孔

Claims

カム軸を回転自在に支持するカム軸支持部材が上部に設けられてエンジンを構成するシリンダヘッドを上方から覆う樹脂製のシリンダヘッドカバーであって、
前記カム軸の回転位相を検出するカム角センサが挿入されるセンサ挿入孔と、
前記センサ挿入孔に挿入された前記カム角センサを、前記センサ挿入孔の内周面と協働して抜止め保持する固定爪を有して構成されたセンサ保持部と、
締結ボルトによって前記シリンダヘッドに締結固定される複数の締結固定部のうちの１つで、前記カム角センサを前記カム軸支持部材に共締めする共締め用締結固定部と、
を備えることを特徴とするシリンダヘッドカバー。
請求項１に記載のシリンダヘッドカバーであって、
前記固定爪は、前記カム角センサのフランジ部が接触する前記シリンダヘッドカバー外壁面との間に該フランジ部を挟み込むことで、前記カム角センサを抜止めすることを特徴とするシリンダヘッドカバー。