JP5310643B2 - cylinder head - Google Patents
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Description
本発明は、ヘッドボルトボスに近接した支柱構造を持つシリンダヘッドに関する。 The present invention relates to a cylinder head having a support structure close to a head bolt boss.
エンジンのシリンダヘッド構造の一例を特許文献1に示す。この特許文献1では、シンダヘッドをシリンダブロックに組み付けるヘッドボルトは、気筒の爆発応力を均等に受けてシリンダヘッドをシリンダブロックに安定に固定するために、相隣接する気筒の略中間位置に配置され、そして、上記ヘッドボルトの締め付け作業の容易のためにカムシャフト支持壁(横壁部)に空隙を設け、カムジャーナルを上記ヘッドボルトの斜め上方外側に配置していた(段落[0048])。カムジャーナルは上記ヘッドボルトの軸線上には配置されていなかった。 An example of an engine cylinder head structure is shown in Patent Document 1. In Patent Document 1, a head bolt for assembling a cinder head to a cylinder block is disposed at a substantially intermediate position between adjacent cylinders in order to receive the explosion stress of the cylinder evenly and stably fix the cylinder head to the cylinder block. In order to facilitate the tightening operation of the head bolt, a gap is provided in the camshaft support wall (lateral wall portion), and the cam journal is disposed obliquely above and outside the head bolt (paragraph [0048]). The cam journal was not arranged on the axis of the head bolt.
本発明は、上記特許文献1に鑑みてなされたものであり、ヘッドボルトの軸線上にカムジャーナルを配置することにより、コンパクト化を図ったシリンダヘッドを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、ヘッドボルトが貫通するヘッドボルトボスに近接した位置に、カムシャフト支持部(横壁部)を支持する支柱を設け、この支柱にカムジャーナルに対してオイルを供給する油路を設けて、更なるコンパクト化を図ったシリンダヘッドを提供するにある。
The present invention has been made in view of the above Patent Document 1, and an object thereof is to provide a compact cylinder head by arranging a cam journal on the axis of a head bolt.
Another object of the present invention is to provide a column supporting a camshaft support (lateral wall) at a position close to a head bolt boss through which the head bolt penetrates, and to supply oil to the cam journal to the column. The object is to provide a cylinder head which is provided with a path to achieve further compactness.
上記課題を解決する本発明の請求項1に係るシリンダヘッドは、シリンダブロックにヘッドボルトにより取り付けられる基部と、前記基部の縁部からシリンダブロックと反対側に延び動弁手段の駆動空間を形成する周壁部と、前記駆動空間を吸気側と排気側に区画し前記周壁部に連結する縦壁部と、カムシャフトのカムジャーナルが前記ヘッドボルトの軸線上に位置し、前記基部と離隔して前記周壁部と縦壁部とに掛け渡される横壁部と、前記ボルト近傍の前記基部と前記横壁部とを連結する支柱と、前記基部に形成されるオイルギャラリから前記支柱を通って前記カムジャーナルにオイルを供給する油路とを備え、前記油路は、前記ヘッドボルトの軸線と平行に形成され、前記横壁部には前記カムシャフトを挟んで前記横壁部と共同して前記カムジャーナルを形成するカムキャップを取り付けるボルトボスが形成され、前記油路は、前記ヘッドボルトと前記ボルトボスを結ぶ線から、前記カムシャフトの軸線方向に変位することを特徴とする。 A cylinder head according to claim 1 of the present invention for solving the above-mentioned problems forms a base portion attached to a cylinder block by a head bolt, and a drive space for valve operating means extending from an edge of the base portion to the opposite side of the cylinder block. A peripheral wall portion, a vertical wall portion that divides the drive space into an intake side and an exhaust side and is connected to the peripheral wall portion, and a cam journal of a camshaft is positioned on an axis of the head bolt, and is separated from the base portion A horizontal wall portion spanned between the peripheral wall portion and the vertical wall portion, a support column connecting the base portion and the horizontal wall portion in the vicinity of the bolt, and an oil gallery formed on the base portion to the cam journal through the support column and a fluid passage for supplying the oil, the oil passage, the formed parallel to the axis of the head bolt, wherein the lateral wall portion before in cooperation with the lateral wall across the camshaft It is formed bolt boss for mounting the cam cap which forms a cam journal, the oil passage from the line connecting the said head bolt bolt boss, characterized by axial displacement of the camshaft.
本発明の請求項1に係るシリンダヘッドによれば、ヘッドボルトとカムジャーナルを重なる位置に配置してシリンダヘッドをコンパクト化したシリンダヘッドであって、カムジャーナルが形成される横壁部を支持する支柱にカムジャーナルにオイルを供給する油路を形成したため、更なるコンパクト化が図れる。 The cylinder head according to claim 1 of the present invention is a cylinder head in which the head bolt and the cam journal are arranged at overlapping positions to make the cylinder head compact, and supports the horizontal wall portion on which the cam journal is formed. Since an oil passage for supplying oil to the cam journal is formed, further downsizing can be achieved.
本発明の請求項2に係るシリンダヘッドによれば、油路をボルト軸線と平行とすることにより、油路をヘッドボルト即ちボルト軸線上にあるカムジャーナルに近づけることができる。 According to the cylinder head of the present invention, the oil passage can be brought close to the head bolt, that is, the cam journal on the bolt axis by making the oil passage parallel to the bolt axis.
本発明の請求項3に係るシリンダヘッドによれば、ボルトと油路との距離を確保することにより剛性を高める。 According to the cylinder head of the present invention, the rigidity is increased by securing the distance between the bolt and the oil passage.
以下、本発明を実施するための形態について、実施例に基づいて説明する。 Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described based on examples.
本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドを、図1及び図2に示す。 A cylinder head according to an embodiment of the present invention is shown in FIGS.
図1に示すように、シリンダブロック10上にはシリンダヘッド20がガスケットなどのシール部材(図示省略)を介して配置される。
As shown in FIG. 1, a
シリンダヘッド20は、シリンダブロック10にヘッドボルト30により取り付けられる底壁部(基部)21と、この底壁部21の縁部からシリンダブロック10と反対側(図中上側)に延び、動弁手段の駆動空間を形成する周壁部22と、この駆動空間を吸気側と排気側に区画し周壁部22に連続する縦壁部23とを有する。
The
底壁部21には、ヘッドボルト30を挿入するためのヘッドボルトボス31が複数形成されている。
A plurality of
周壁部22は、燃焼室の並ぶ方向(以下、前後方向と言う)に略沿う縦周壁部221と、燃焼室の並ぶ方向を横切る方向(以下、幅方向と言う)に略沿う横周壁部222とを有している。
The
縦壁部23は、シリンダヘッド20の幅方向略中央に配置されるとともに、前後方向に沿って延びている。縦壁部23は、底壁部21と一体に形成され上下方向に立ち上がるとともに、前後方向の両端が横周壁部222に一体に形成されている。つまり、底壁部21と周壁部22と縦壁部23とは、一体に形成されている。
The
シリンダヘッド20には、吸気バルブ(図示省略)及び排気バルブ(図示省略)を開閉するための動弁機構を構成する吸気用カムシャフト40および排気用カムシャフト50が組み付けられている。
The
吸気用カムシャフト40は、縦壁部23を挟んで吸気側(図中左側)に配置されており、排気用カムシャフト50は、排気側(図中右側)に配置されている。
The
まず、排気用カムシャフト50を支持する構造を説明する。シリンダヘッド20の排気側には、排気用カムシャフト50を支持する複数の排気側横壁部24が等間隔に離間して配置されている。排気側横壁部24は、縦壁部23と排気側に配置される縦周壁部221とに掛け渡されて形成されており、幅方向に延びている。
First, a structure for supporting the
排気側横壁部24の両端部近傍は、底壁部21に一体に形成され、それ以外の部分は底壁部21と離隔してている。つまり、排気側横壁部24において、両端部以外の部位と底壁部21の上端面との間には、隙間が形成されている。
The vicinity of both end portions of the exhaust side
排気側横壁部24には、排気用カムシャフト50を支持する排気用カムシャフト支持部24aが形成されている。排気用カムシャフト支持部24aは、断面が半円状に切り欠かれる凹部状である。排気用カムシャフト支持部24aには、吸気用カムシャフト40を間に挟んで、断面が半円状に切り欠かれたカムキャップ(図示省略)が取り付けられてカムジャーナルが形成される。カムキャップを取り付ける2つのボルト穴24b,24bが排気側横壁部24の上面に形成されている。これら2つのボルト穴24b,24bとヘッドボルトボス31を結ぶ方向は、ヘッドボルトボス31間を結ぶ方向と平行、即ち、幅方向となっている。
An exhaust camshaft support 24 a that supports the
つぎに、吸気用カムシャフト40の支持構造を説明する。シリンダヘッド20の吸気側には、幅方向に沿って直線状に延びる吸気側横壁部25が等間隔に離間して配置される。
吸気側横壁部25は、縦壁部23と吸気側に配置される縦周壁部221とに掛け渡されて形成されており、幅方向に直線状に延びている。
Next, a support structure for the
The intake side
吸気側横壁部25は、吸気用カムシャフト40を支持する吸気用カムシャフト支持部25aを有している。吸気用カムシャフト支持部25aは、断面が半円状に切り欠かれる凹部状である。吸気用カムシャフト支持部25aは、吸気用カムシャフト50を間に挟んで、断面が半円状に切り欠かれたカムキャップ(図示省略)が取り付けられてカムジャーナルを形成するものである。カムキャップを取り付ける2つのボルト穴25b,25bが吸気側横壁部25の上面に形成されている。これら2つのボルト穴25b,25bとヘッドボルトボス31を結ぶ方向は、ヘッドボルトボス31間を結ぶ方向と平行、即ち、幅方向となっている。
The intake side
なお、縦壁部23と吸気側の縦周壁部221との間にはロッカアーム機構が配置されるが、図中では、ロッカアーム機構は省略されている。
A rocker arm mechanism is disposed between the
つぎに、シリンダブロック10とシリンダヘッド20との固定構造について、具体的に説明する。シリンダヘッド20は、ヘッドボルト30によって、シリンダブロック10に固定されている。底壁部21には、ヘッドボルト30が貫通するヘッドボルトボス31が複数形成されている。
Next, a fixing structure between the
排気側に配置されるヘッドボルトボス31は、前後方向に隣り合う排気側横壁部24間に1つずつ配置されている。このため、ヘッドボルトボス31の周囲には、ヘッドボルト30をヘッドボルトボス31に挿入するなどの作業スペースが十分確保される。
The
吸気側に配置されるヘッドボルトボス31は、吸気側横壁部25に形成される吸気用カムシャフト支持部25aの直下に配置されている。つまり、ヘッドボルト30の軸線上に吸気用カムシャフト支持部25aが位置することになる。そのため、ヘッドボルト30とカムジャーナルを重なる位置に配置することができ、カムジャーナルをヘッドボルトの斜め上方外側に配置していた特許文献1に比較し、シリンダヘッドをコンパクト化することができる。
The
吸気側横壁部25に形成される吸気用カムシャフト支持部25aは、上方から見た場合に、吸気側横壁部25において吸気用カムシャフト支持部25a以外の部位よりも前後方向に幅広形成されている。また、吸気用カムシャフト支持部25aの前後方向に両端縁部間には、ヘッドボルトボス31に達する挿通孔25cが形成されている。従って、吸気側のヘッドボルトボス31は、挿通孔25cを通して上方からアクセス可能に露出している。
The
挿通孔25cは、ヘッドボルト30およびヘッドボルト30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ボス31の周囲には、ヘッドボルト30を組み付ける際のスペースが確保される。
The
なお、排気側横壁部24及び吸気側横壁部25とは、シリンダヘッド20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21と縦壁部23と周壁部22と一体になっている。
The exhaust side
更に、吸気側横壁部25の下方に配置されるヘッドボルトボス31近傍には、図1及び図2では吸気側横壁部25等により隠れて見えていないが、底壁部21と吸気側横壁部25とを連結する支柱26が立設されている。この支柱26は、吸気側横壁部25を支持する補強材である。吸気用カムシャフト40の位置による制約上、支柱26とヘッドボルトボス31との間隔が狭くなっている。支柱26の断面は長円形である。
Further, in the vicinity of the
この支柱26には、底壁部21に形成されたオイルギャラリから吸気用カムシャフト支持部25aに対してオイル(潤滑油)を供給する油路27が形成されている。この油路27は、ヘッドボルト30の軸線と平行となっている。従って、油路27をヘッドボルト30の軸線上にある吸気用カムシャフト支持部25aに近づけることができる。
この支柱26とヘッドボルトボス31との配置関係を図3及び図4に示す。図3及び図4においては、支柱26とヘッドボルトボス31以外の構造物について捨象して描いている。
An
FIG. 3 and FIG. 4 show the positional relationship between the
図3(b)は、吸気側ヘッドボルトボス31と排気側ヘッドボルトボス31との間の中心線上に支柱26を配置した配置例1を示すものである。図3(c)は、図3(b)中のA-A線断面図である。
一方、図3(a)は、吸気側ヘッドボルトボス31と排気側ヘッドボルトボス31との間の中心線から角度φだけ支柱26をオフセットして配置した配置例2を示すものである。
FIG. 3B shows an arrangement example 1 in which the
On the other hand, FIG. 3A shows an arrangement example 2 in which the
但し、図3(a)に示す配置例2において、支柱26は、底壁部21と吸気側横壁部25とを連結する必要のため、吸気側ヘッドボルトボス31と排気側ヘッドボルトボス31との間の中心線上に一部が残るように回転させた。
また、吸気側ヘッドボルトボス31の中心と支柱26内の油路27との幅方向の距離Cは、オイルライン設置限度以下としてある。オイルライン設置限度とは、底壁部21に設けられるオイルギャラリに対して油路27を接続可能な限度という意味である。
However, in the arrangement example 2 shown in FIG. 3A, the
Further, the distance C in the width direction between the center of the intake-side
上記距離Cは、オイルライン設置限度以下とするためには、あまり長くできないが、ヘッドボルトボス31と支柱26との間の距離が短くなるほど、ヘッドボルトボス31と支柱26の根元との間の湾曲面は曲率半径が小さくなり、応力集中が起こりやすいという問題がある。
The distance C cannot be made too long in order to make it less than the oil line installation limit. However, as the distance between the
ここで、図3(b)に示す配置例1においては、吸気側ヘッドボルトボス31の中心と支柱26外表面間との距離はaであるのに対し、図3(a)に示す配置例2においては、吸気側ヘッドボルトボス31の中心と支柱26外表面間との距離bは、下式に示す通りとなる。
b=a/cosφ
b−a=a(1/cosφ−1)
つまり、図3(a)に示す配置例2は、図3(b)に示す配置例1に比較し、吸気側ヘッドボルトボス31の中心と支柱26外表面間の距離を、a(1/cosφ−1)だけ増やすことができる。
Here, in the arrangement example 1 shown in FIG. 3B, the distance between the center of the intake-side
b = a / cosφ
b−a = a (1 / cosφ−1)
That is, in the arrangement example 2 shown in FIG. 3A, compared to the arrangement example 1 shown in FIG. 3B, the distance between the center of the intake-side
一般的に、ヘッドボルトボス31と支柱26の根元との間は、応力集中を避けるために湾曲面(いわゆるRが付けられている)となっているが、ヘッドボルトボス31の中心と支柱26外表面間の距離が狭いと、図4(b)に示すように、ヘッドボルトボス31と支柱26の根元との間の湾曲面は曲率半径が小さいのに対し、ヘッドボルトボス31の中心と支柱26外表面間の距離が広いと、図4(a)に示すように、ヘッドボルトボス31と支柱26の根元との間の湾曲面は曲率半径が大きくなり、応力集中が起こりにくくなる利点がある。
In general, a curved surface (so-called R is attached) is provided between the
加えて、ヘッドボルト30の軸力の発生により、断面A−Aでヘッドボルトボス31が、図4(c)中一点鎖腺で示すように沈み込みながら外側への倒れこむため(図中では誇張して描いている)、支柱26の根元に引っ張り応力が発生すると同時に、反対側のヘッドボルトボス31も同様に倒れこむ。
そのため、図3(b)に示す配置例1では、ヘッドボルトボス31間中心線上の支柱26は、2つのボス31間で引っ張られることになり、引っ張り応力がより大きくなるのに対し、図3(a)に示す配置例2では、支柱26の最近接部をa×tanφ分だけカムシャフトの軸線方向に変位(オフセット)することにより、反対側のボスによる引っ張りの影響を低減させることができる。
In addition, the generation of the axial force of the
Therefore, in the arrangement example 1 shown in FIG. 3B, the
上述した通り、図3(b)に示す配置例1及び図3(a)に示す配置例2においては、何れも、吸気側横壁部25を支持する支柱26に油路27を形成したため、油路を備えた別個の構造体を設ける場合に比較して更なるコンパクト化が図れる。
また、吸気用カムシャフト40の位置による制約上、ヘッドボルトボス31に対して支柱26を近接して設けなけれならないため、支柱26とヘッドボルトボス31間の距離が広く設定できなかったが、図3(a)に示す配置例2では、ヘッドボルトボス31に近接した支柱26をヘッドボルト間中心線よりオフセットさせることにより、
(1)支柱根元の応力集中の低減
(2)高サイクル疲労(シリンダ内での爆発による高周波振動による金属疲労)寿命向上
となり、耐久信頼性の効果を得ることができる。
As described above, in the arrangement example 1 shown in FIG. 3B and the arrangement example 2 shown in FIG. 3A, the
Further, because of the restriction due to the position of the
(1) Reduction of stress concentration at the base of the column (2) High cycle fatigue (metal fatigue due to high-frequency vibration caused by explosion in the cylinder) and improved life, and the effect of durability reliability can be obtained.
本発明は、ヘッドボルトボスに近接した支柱構造を持つシリンダヘッドとして広く産業上利用可能なものである。 The present invention can be widely used industrially as a cylinder head having a support structure close to a head bolt boss.
10 シリンダブロック
20 シリンダヘッド
21 底壁部
22 周壁部
221 縦周壁部
222 横周壁部
23 縦壁部
24 排気用横壁部
25 吸気用横壁部
26 支柱
27 油路
30 ヘッドボルト
31 ヘッドボルトボス
40 吸気用カムシャフト
50 排気用カムシャフト
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記基部の縁部からシリンダブロックと反対側に延び動弁手段の駆動空間を形成する周壁部と、
前記駆動空間を吸気側と排気側に区画し前記周壁部に連結する縦壁部と、
カムシャフトのカムジャーナルが前記ヘッドボルトの軸線上に位置し、前記基部と離隔して前記周壁部と縦壁部とに掛け渡される横壁部と、
前記ボルト近傍の前記基部と前記横壁部とを連結する支柱と、
前記基部に形成されるオイルギャラリから前記支柱を通って前記カムジャーナルにオイルを供給する油路とを備え、
前記油路は、前記ヘッドボルトの軸線と平行に形成され、
前記横壁部には前記カムシャフトを挟んで前記横壁部と共同して前記カムジャーナルを形成するカムキャップを取り付けるボルトボスが形成され、
前記油路は、前記ヘッドボルトと前記ボルトボスを結ぶ線から、前記カムシャフトの軸線方向に変位する
ことを特徴とするシリンダヘッド。 A base attached to the cylinder block with a head bolt;
A peripheral wall portion extending from the edge of the base portion to the opposite side of the cylinder block to form a drive space of the valve operating means;
A vertical wall section that divides the drive space into an intake side and an exhaust side and is connected to the peripheral wall section;
A cam journal of a camshaft is located on the axis of the head bolt, and is spaced apart from the base, and a lateral wall portion spanned between the peripheral wall portion and the vertical wall portion;
A strut connecting the base and the lateral wall near the bolt;
An oil passage that supplies oil to the cam journal from the oil gallery formed in the base through the support column ;
The oil passage is formed in parallel with the axis of the head bolt,
A bolt boss for attaching a cam cap that forms the cam journal in cooperation with the lateral wall portion across the cam shaft is formed on the lateral wall portion,
The cylinder head according to claim 1, wherein the oil passage is displaced in an axial direction of the camshaft from a line connecting the head bolt and the bolt boss .
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