JP5881238B2 - 内燃機関のシリンダヘッドカバー装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の動弁機構部を覆うシリンダヘッドカバー装置に関するものである。

内燃機関を構成するシリンダヘッドには、動弁機構部を覆うシリンダヘッドカバー装置を取り付けている。このシリンダヘッドカバーはカバー本体を有しており、カバー本体の締結手段としては、その外周部にフランジ状の締結部を多数形成し、このフランジ状締結部をボルトでシリンダヘッドに固定している。また、カバー本体の内部に平板状のバッフルプレートが配置されており、カバー本体とバッフルプレートとで囲われた空間をブローバイガス通路と成すことにより、ブローバイガスに含まれたオイルミストを補集している（例えば特許文献１，２）。

また、シリンダヘッドカバーには、点火プラグの取り付け・取り外しのため、ソケットレンチのような工具を挿入できる点火プラグ脱着用筒部が形成されているが、多気筒（複数気筒）内燃機関の場合、点火プラグ脱着用筒部は気筒の数だけあってクランク軸の軸線方向に並んでいる。当然ながら、点火プラグ脱着用筒部はバッフルプレートに貫通している。

実開平５−９２４５３号のＣＤ−ＲＯＭ 実開昭６３−１６４５４０号のマイクロフィルム

さて、特許文献１，２において、シリンダヘッドカバーはその周縁部のみをボルトで締結しているが、高い締結強度を確保するには、内側の部位においてもシリンダヘッドに締結するのが好ましい。カバー本体は一般に樹脂の成形品であるが、このように内側部分もシリンダヘッドに締結することにより、薄肉化によって軽量化やコストダウンに貢献可能となる。そして、カバー本体はシリンダヘッドに向いて開口した箱状の形態を成しているため、内側の部位において締結するためには、シリンダヘッドに向いて延びる締結用筒部（足部）を設けて、この締結用筒部に挿入したボルトをシリンダヘッドにねじ込むことになる。

他方、ブローバイガス通路はある程度の断面積（横断面積）が必要であるが、シリンダヘッドカバーの内側部位に締結用筒部を設けると、締結用筒部がブローバイガス通路を通る状態になるため、締結用筒部の箇所においてブローバイガス通路の横断面積が減少し、その結果、ブローバイガスの流れが悪くなってオイルミストの補集機能や換気性能が低下するおそれがある。

更に述べると、シリンダヘッドカバーを安定的に固定するには、締結用筒部はシリンダヘッドカバーのうちなるべく中心線に近い部位に設けるのが好ましく、従って、多気筒（複数気筒）内燃機関の場合は、締結用筒部は、隣り合った点火プラグ脱着用筒部の部位かその近傍部に設けるのが好ましいが、ブローバイガス通路は、隣り合った点火プラグ脱着用筒部の部位を通過する横断部を有している場合があり、この場合、横断部でブローバイガスの流れが特に悪くなると言える。つまり、シリンダヘッドカバーを高い強度で締結することと、ブローバイガスの適切な流れを確保することとが相反するのであった。

この点については、点火プラグ脱着用筒部の間隔を広げればよいと言えるが、かくするとシリンダボアの間隔が広がるため、エンジンの大型化やこれに伴う燃費低下といった新たな問題が発生する。

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本願発明は内燃機関のシリンダヘッドカバー装置に係り、このシリンダヘッドカバー装置は、外周部がシリンダヘッドにファスナ（締結具）で固定される樹脂製のカバー本体と、前記カバー本体の内部に配置された樹脂製のバッフルプレートとを備えており、前記カバー本体とバッフルプレートとで囲われた空間をブローバイガス通路と成していると共に、前記カバー本体には、点火プラグ脱着用筒部がクランク軸の軸線方向に並んで複数個形成されている、という基本構成になっている。

そして、前記カバー本体のうち隣り合った点火プラグ脱着用筒部の間か又はその近傍部に、当該カバー本体をその内側部分においても前記シリンダヘッドにファスナで締結するための締結用筒部が、前記バッフルプレートを貫通した状態で形成されている一方、
前記ブローバイガス通路は、前記点火プラグ脱着用筒部の軸心を結ぶ長手中心線を挟んだ両側に位置した一対の縦断部と、前記両縦断部に連通すると共に前記隣り合った点火プラグ脱着用筒部の間の部位を横切って延びる横断部とを有しており、
前記バッフルプレートのうち前記横断部の箇所に、前記シリンダヘッドに向いて突出した膨出部を設けており、
かつ、前記ブローバイガス通路の一部は、前記点火プラグ脱着用筒部及び締結用筒部を囲うように形成した壁板によっても形成されており、前記壁板とバッフルプレートとが溶着によって固定されている。

本願発明は様々な構成を含んでいる。例えば、第１の具体的態様として、バッフルプレートをシリンダヘッドに向けて下向きに収束した逆山形として、この逆山形の膨出部の下端にオイル落とし穴を設けることができる。更に、第２の具体的態様として、オイル落とし穴を設けることに加えて又はこれに代えて、膨出部にブローバイガスが衝突するオイル切り壁を設けることができる。オイル落とし穴とオイル切り壁とを設ける場合の好適な第３の具体的態様として、オイル切り壁は平面視でオイル落とし穴を横切るように配置することができる。

また、第４の具体的態様として、ダブルオーバーヘッドカムシャフト方式の場合、膨出部は、２本のカムシャフトの間に位置すると共に、カムシャフトの軸線方向から見て左右両側が傾斜した下向き凸の山形の形態とすることができる。更に、第５の具体的態様として、３つ以上の点火プラグ脱着用筒部を有していて、隣り合った点火プラグ脱着用筒部の各々の近傍部に締結用筒部を設けるにおいて、これら複数の締結用筒部を、長手中心線を挟んだ両側に交互に配置することが可能である。

本願発明のカバー本体は、その内側の部位においてもシリンダヘッドに固定されるため、厚さを厚くすることなく高い締結強度を確保できる。特に、締結用筒部は、隣り合った点火プラグ脱着用筒部の間に形成されているため（カバー本体のうち、なるべく内側に寄った部位に形成されているため）、カバー本体の安定性を一層向上できる。

そして、本願発明では、バッフルプレートのうち前記横断部の箇所に膨出部を設けているため、締結用筒部を設けたことに起因して横断部の横断面積が過度に小さくなることを防止できるのであり、これにより、カバー本体の大型化や内燃機関の大型化を招来することなく、ブローバイガスの円滑な流れを確保できる。その結果、換気性能やオイルミスト補集性能を低下させたりエンジンの大型化や燃費悪化を招来したりすることなく、カバー本体の締結強度を向上できる。また、膨出部がリブ機能を発揮することによってバッフルプレートの剛性できるため、カバー本体との密着性を高めて、ブローバイガス通路のシール性を向上することも可能になる。

第１の具体的態様を採用すると、オイルミストがブローバイガスに付着したままになる状態を防止又は著しく抑制できるため、オイルの劣化抑制に貢献できる。また、第２の具体的態様を採用すると、オイルミストの補集機能をアップできる利点がある。この場合、第３の具体的態様を採用すると、オイル切り壁に付着したオイルミストはオイル落とし穴に直ちに滴下するため、オイル補集効果を一層助長できる。

第４の具体的態様を採用すると、膨出部は、動弁機構を構成するカムシャフトやカムとの干渉を回避しつつ、ブローバイガスのスムースな流れをガイドできる。また、オイルミストは膨出部の底に溜まるため、オイルミストの補集性にも優れている。更に、第５の具体的態様を採用すると、カバー本体の内側部分は中心線を挟んだ両側の部位がシリンダヘッドに固定されるため、締結強度アップに一層貢献できる。

（Ａ）は本願発明に係るカバー本体を上から見た斜視図、（Ｂ）は本願発明に係るバッフルプレートを上から見た斜視図である。 （Ａ）はバッフルプレートを裏返した状態での斜視図、（Ｂ）はカバー本体及びバッフルプレートを裏返した状態での分離斜視図である。 （Ａ）はカバー本体を上から見た斜視図、（Ｂ）はカバー本体を裏返した状態での斜視図である。 バッフルプレートを装着したカバー本体の底面図である。 図４の V-V視断面図である。 図４のVI-VI 視断面図である。 バッフルプレートを装着したカバー本体の底面図であって、本来は隠れているリブを平行斜線で示したものである。 バッフルプレートを図７の VIII-VIII視方向から見た断面図である。 バッフルプレートを図７のIX-IX 視方向から見た断面図である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図５，６は図４と左右が逆の関係になっており、図８，９は図７と左右が逆の関係になっている。

例えば図１，２に示すように、シリンダヘッドカバー装置は、下向きに開口した樹脂製のカバー本体１と、その内部に配置される樹脂製のバッフルプレート２とで構成されている。本実施形態は３気筒内燃機関に適用しており、このためカバー本体１とバッフルプレート２は、クランク軸の軸線方向に長い長方形に近い平面視形状になっている。また、カバー本体１は天板３と周壁４とを有しており、下向きに開口した箱状（或いは深いトレー状）の外観を呈している。

(1).カバー本体
例えば図１〜３に示すように、カバー本体１のうち１つのコーナー部は対角方向に突出した張り出し部１ａになっており、この張り出し部１ａの箇所にオイル供給口５を設けている。また、カバー本体１には、シリンダヘッドに装着した点火プラグを取り付け・取り外しするため、第１〜第３の点火プラグ脱着用筒部６，７，８を下向きに突設している（便宜的に、オイル供給口５に近いのものから順に、第１〜第３と呼ぶこととする。）。

点火プラグ脱着用筒部６，７，８は上下に開口している。点火プラグ脱着用筒部６，７，８の下端は、シリンダヘッドの上面に当接するように設定している。本実施形態を適用した内燃機関の動弁機構はダブルオーバーヘッドカム方式であり、２本のカムシャフトは、点火プラグ脱着用筒部６，７，８の列を挟んだ両側に配置される。

図１（Ａ）や図２（Ａ）から明らかなとおり、カバー本体１の上面（天面）のうち、各点火プラグ脱着用筒部６，７，８の軸心を通る長手中心線９に沿った部位は、オイル供給口５を設けた端部を除いて凹所１０になっている。換言すると、点火プラグ脱着用筒部６，７，８は凹所１０に形成されている（なお、長手中心線９は、必ずしもカバー本体１の中心線と一致するわけではない。）。また、カバー本体１を構成する周壁２の下端部（すなわち、カバー本体１の開口部）には外向きのフランジ１１を形成しており、このフランジ１１の箇所に、シリンダヘッドにボルト（図示せず）で締結するための取り付け穴（ボルト締結部）１２を飛び飛びで多数形成している。

また、図２や図３に示すように、カバー本体１のうち隣り合った点火プラグ脱着用筒部６，７，８の間の近傍部に、カバー本体１をその内部においてもシリンダヘッドにボルト１３（図６参照）で締結するための締結用筒部１４，１５が形成されている。正確に述べると、第１点火プラグ脱着用筒部６と第２点火プラグ脱着用筒部７との間の近傍部に第１締結用筒部１４を設け、第２点火プラグ脱着用筒部７と第３点火プラグ脱着用筒部８との間の近傍部に第２締結用筒部１５を設けている。

なお、カバー本体１をシリンダヘッドに固定するボルトはファスナの一例であり、シリンダヘッドのうち、カバー本体１の取り付け穴１２及び締結用筒部１４，１５の箇所にはタップ穴を設けているが、ファスナとしてスタッドボルトとナットとの組み合わせを採用し、シリンダヘッドに植設したスタッドボルトにナットをねじ込んでカバー本体１を締結することも可能である。

そして、第１締結用筒部１４は、長手中心線９を挟んでオイル供給口５と反対側のエリアに形成されて、第２締結用筒部１５は、長手中心線９を挟んでオイル供給口５に近いエリアに形成されている。このように、２つの締結用筒部１４，１５を長手中心線９の両側に振り分けて設けることにより、カバー本体１の締結位置を均等化して、カバー本体１を厚肉化することなく（或いは従来より薄肉化して）、できるだけ少ない本数のボルトで強固かつ安定的に締結することができる。

(2).バッフルプレート・通路
バッフルプレート２は、例えば図１（Ｂ）から理解できるように、概ねカバー本体１の平面視形状に近い形態であるが、図５に示すように、カバー本体１の内周面との間に若干の間隔が空く大きさになっている。また、バッフルプレート２のうちカバー本体１のオイル供給口５に近い部位には切欠き部１７が形成されており、この切欠き部１７に繋がった状態で、長手中心線の方向に突出した突出部１８が形成されている。

また、バッフルプレート２には、第１及び第２の点火プラグ脱着用筒部６，７と第１締結用筒部１４とが嵌まる平面視略くの字形の第１逃がし穴１９と、第３点火プラグ脱着用筒部８と第２締結用筒部１５が嵌まる第２逃がし穴２０とが形成されている。また、例えば図２に示すように、バッフルプレート２には多数のオイル落とし穴２２を設けている。

例えば図１（Ｂ）に示すように、バッフルプレート２の上面には、ブローバイガス通路２３と新気通路２４とを規定するためのリブ２５を多数形成している。他方、図２（Ｂ）、図３（Ｂ）、図５，６，８に示すように、カバー本体１には、バッフルプレート２のリブ２５に対応した壁板２６が多数形成されており、リブ２５と壁板２６とでブローバイガス通路２３及び新気通路２４が形成されている。バッフルプレート２のリブ２５は、第１及び第２の逃がし穴１９，２０を囲うようにも形成されている一方、カバー本体１の壁板２６も、逃がし穴１９，２０の内周縁に沿うように形成されており、従って、図３（Ｂ）や図５から理解できるように、カバー本体１の壁板２６には、第１及び第２の点火プラグ脱着用筒部６，７と第１締結用筒部１４とを囲うものと、第３点火プラグ脱着用筒部８及び第２締結用筒部１５を囲うものとが含まれている。
バッフルプレート２とカバー本体の壁板２６の頂面とは、互いに重なっている個所が高周波や超音波等によって溶着されている。これにより、バッフルプレート２をカバー本体１に固定していると共に、カバー本体１とバッフルプレート２との間に、ブローバイガス通路２３と新気通路２４とを形成している。なお、カバー本体１の内周には段部２７（例えば図５参照）が形成されており、バッフルプレート２の外周のリブ２５は、この段部２７に重なっている。

図１（Ｂ）及び図７に示すように、ブローバイガスは、バッフルプレート２の突出部１８の箇所からブローバイガス通路２３に流入する。すなわち、突出部１８の箇所が流入部２３ａになっている。そして、図７に矢印で示すように、ブローバイガス通路２３は、バッフルプレート２の第１逃がし穴１９を挟んだ両側に位置した第１及び第２の縦断部２３ｂ，２３ｃと、第２点火プラグ脱着用筒部７と第３点火プラグ脱着用筒部８との間を通って２つの縦断部２３ｂ，２３ｃに連続した横断部２３ｄとを有している。

第１縦断部２３ｂは長手中心線９を挟んでオイル供給口５と反対側に位置しており、第２縦断部２３ｃは長手中心線９を挟んでオイル供給口５の側に位置している。第２縦断部２３ｃの終端はオイル供給口５の近くまで延びており、この終端がブローバイガス通路２３の出口２３ｅになっている。従って、ブローバイガス通路２３は、おおよそ、第１点火プラグ脱着用筒部６及び第２点火プラグ脱着用筒部７の群を囲う形態になっている。

(3).膨出部・新気通路
さて、第２点火プラグ脱着用筒部７と第３点火プラグ脱着用筒部８との間の近傍部には第２締結用筒部１５が存在するため、ブローバイガス通路２３の横断部２３ｄには、底面視（或いは平面視）で細幅の隘路が存在しており、何等の対策を講じないとブローバイガスの流れが阻害される。そこで、図２や図８に示すように、バッフルプレート２のうち横断部２３ｄの箇所を下向きに突出した膨出部２８と成しており、これにより、横断部２３ｄには、ブローバイガスをスムースに流し得る横断面積が確保されている。

膨出部２８は、長手中心線９の方向から見て左右両側を傾斜面２８ａとした下向き凸の山形になっており、バルブ駆動用のカムが当たらないように配慮されている。膨出部２８の底部（下端）にはオイル落とし穴２９を設けている。このため、オイルミストが滞留して劣化することを防止できる。更に、膨出部２８には、オイル落とし穴２９を前後方向に横切る状態で上向きに突出したオイル切り壁３０を設けている。このオイル切り壁３０の存在により、オイルミストを効率良く補集できる。

他方、図７に点線矢印で示すように、新気通路２４は、第３点火プラグ脱着用筒部８の外側に位置した第１通路２４ａと、ブローバイガス通路２３における第２縦断部２３ｃの外側とに位置した第２通路２４ｂとを有している。図１（Ａ）や図３（Ａ）に示すように、カバー本体１のうちオイル供給口５と反対側の端部でかつ長手中心線９を挟んでオイル供給口５の側には、エアクリーナに接続される新気導入口３１を設けている。

新気導入口３１からカバー本体１の内部に送られた空気は、第１通路２４ａと第２通路２４ｂとに枝分かれして、カム室に放出される。この場合、第２通路２４ｂのうち、長手中心線９に沿って第３点火プラグ脱着用筒部８の外側の部位は幅が狭い隘路になっており、そこで、この部位を構成するバッフルプレート２に下向きに突出した補助膨出部３２を設けている（図２、図９参照）。このため、コンパクトながら高い換気性能を確保できる。この補助膨出部３２の底にもオイル落とし穴３３を設けている。

(4).その他
本願発明は、上記の実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、２気筒の内燃機関や４気筒以上の内燃機関にも適用できる。また、カバー本体やバッフルプレートの形態、或いはブローバイガス通路の具体的な形態は必要に応じて任意に設計できる。気筒数が多い場合は、横断部を複数設けて、各横断部にそれぞれ膨出部を設けることも可能である。

本願発明は、実際に内燃機関に適用できる。従って、産業上利用できる。

１ カバー本体
２ バッフルプレート
５ オイル供給口
６〜８ 点火プラグ脱着用筒部
１２ カバー本体の外周部に設けた取り付け穴
１４，１５ 締結用筒部
１９，２０ 逃がし穴
２３ ブローバイガス通路
２３ｂ，２３ｃ 縦断部
２３ｄ 横断部
２４ 新気通路
２５ バッフルプレートに設けたリブ
２６ カバー本体の壁板
２８ 膨出部
２８ａ 傾斜面
２９ オイル落とし穴
３０ オイル切り壁

Claims (1)

1. 外周部がシリンダヘッドにファスナで固定される樹脂製のカバー本体と、前記カバー本体の内部に配置された樹脂製のバッフルプレートとを備えており、前記カバー本体とバッフルプレートとで囲われた空間をブローバイガス通路と成していると共に、前記カバー本体には、点火プラグ脱着用筒部がクランク軸の軸線方向に並んで複数個形成されている構成であって、
   前記カバー本体のうち隣り合った点火プラグ脱着用筒部の間か又はその近傍部に、当該カバー本体をその内側部分においても前記シリンダヘッドにファスナで締結するための締結用筒部が、前記バッフルプレートを貫通した状態で形成されている一方、
   前記ブローバイガス通路は、前記点火プラグ脱着用筒部の軸心を結ぶ長手中心線を挟んだ両側に位置した一対の縦断部と、前記両縦断部に連通すると共に前記隣り合った点火プラグ脱着用筒部の間の部位を横切って延びる横断部とを有しており、
   前記バッフルプレートのうち前記横断部の箇所に、前記シリンダヘッドに向いて突出した膨出部を設けており、
   かつ、前記ブローバイガス通路の一部は、前記点火プラグ脱着用筒部及び締結用筒部を囲うように形成した壁板によっても形成されており、前記壁板とバッフルプレートとが溶着によって固定されている、
   内燃機関のシリンダヘッドカバー装置。

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