JP6156412B2 - 内燃機関 - Google Patents

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Description

本発明は、締結ボルトによってチェーンカバーがシリンダヘッドに固定されている内燃機関に関する。
特許文献1には、締結ボルトによってチェーンカバーがシリンダヘッドに固定されている内燃機関の一例が記載されている。こうした内燃機関にあっては、シリンダヘッドとチェーンカバーとの間に形成した空間に、クランク軸の回転をカム軸に伝達するためのチェーンが配置されている。
また、内燃機関としては、第1のチェーンカバーと第2のチェーンカバーとが締結ボルトによってシリンダヘッドに固定されている内燃機関も知られている。例えば、第1のチェーンカバーはシリンダヘッドに取り付けられ、第2のチェーンカバーは第1のチェーンカバーに取り付けられる。そして、第1のチェーンカバーと第2のチェーンカバーとの間に形成した空間に、チェーンが配置されている。
こうした内燃機関では、第1のチェーンカバーとシリンダヘッドとの間に、FIPGなどの液状ガスケットが設けられていることがある。「FIPG」とは、「Formed in Place Gasket」の略記である。
具体的には、第1のチェーンカバーには、シリンダヘッドから軸方向に突出しているカム軸との接触を避けるように切り欠きが設けられている。このように第1のチェーンカバーに切り欠きを設けたことにより、第1のチェーンカバーの周縁の一部が、クランク軸とカム軸との間に位置するようになる。そして、第1のチェーンカバーの周縁においてクランク軸とカム軸との間に位置する部位を「特定の縁部」とした場合、第1のチェーンカバーの特定の縁部及びシリンダヘッドにおける特定の縁部との対向部分の双方にフランジが設けられており、これら両フランジの間に上記液状ガスケットが介在するようになっている。こうした液状ガスケットを両フランジに密着させることによって、当該部分でのシール性を高めている。
なお、締結ボルトによって各チェーンカバーがシリンダヘッドに固定されている場合、第1のチェーンカバーの周縁において、上記切り欠きを同第1のチェーンカバーに設けることによって形成された縁部以外の他の縁部は、第2のチェーンカバーの周縁によってシリンダヘッド側に押し付けられているものの、第1のチェーンカバーの特定の縁部は、第2のチェーンカバーによってシリンダヘッド側に押し付けられない。このため、上記の両フランジによって液状ガスケットを挟持する力がそれほど大きくならないため、フランジと液状ガスケットとの密着度合いが高くなりにくく、当該部分のシール性が高くなりにくい。
そこで、当該部分でのシール性を高めるためには、締結ボルトの軸部が挿通されるボスを、フランジに近設させることが望ましい。これにより、締結ボルトの締結によって発生した軸力が液状ガスケットに伝達されるようになり、上記の両フランジによって液状ガスケットを挟持する力が大きくなる。その結果、液状ガスケットとフランジとの密着度合いが高まり、当該部分でのシール性を高めることが可能となる。
特開2012−137044号公報
ここで、シリンダヘッドに各チェーンカバーを固定する際の工程について説明する。まず、第1の工程では、第1のチェーンカバーのフランジ及びシリンダヘッドのフランジのうち少なくとも一方には硬化する前の液状ガスケットが塗布され、第1のチェーンカバーがシリンダヘッドに取り付けられる。続いて、第2の工程では、クランク軸及びカム軸にチェーンが掛装され、次の第3の工程では、第2のチェーンカバーが第1のチェーンカバーに取り付けられる。そして、第4の工程では、締結ボルトによる締結によって、各チェーンカバーがシリンダヘッドに固定される。
ところで、こうした複数の工程でシリンダヘッドに各チェーンカバーを固定する場合、液状ガスケットがフランジに塗布された時点からある程度の時間が経過した後に、締結ボルトによって各チェーンカバーがシリンダヘッドに固定されることとなる。すなわち、第1の工程でフランジに塗布された液状ガスケットが硬化し始めてから、第4の工程で締結ボルトによって各チェーンカバーがシリンダヘッドに固定されることがある。この場合、硬質の液状ガスケットに対して上記軸力が伝達されることとなる。そして、上記のようにボスをフランジに近設させた場合、液状ガスケットに伝達される軸力が大きくなりすぎ、同液状ガスケットの耐久性が低下するおそれがある。
なお、締結ボルトによる締結力を小さくすることにより、両フランジによって挟持されている液状ガスケットに伝達される上記軸力を小さくすることは可能である。しかしながら、この場合、液状ガスケットの耐久性の低下は抑制することはできるものの、各チェーンカバーをシリンダヘッドに固定する力が小さくなってしまう。
本発明の目的は、締結ボルトによる締結力を小さくしなくても、液状ガスケットの耐久性の低下を抑制することができる内燃機関を提供することにある。
上記課題を解決するための内燃機関は、第1のチェーンカバーと第2のチェーンカバーとによって形成される空間内に、クランク軸、吸気用のカム軸及び排気用のカム軸に掛装されているチェーンが配置され、締結ボルトによって各チェーンカバーがシリンダヘッドに固定されている機関である。また、上記内燃機関は、第1のチェーンカバーに切り欠きを設けたことにより、同切り欠きの内側の空間内に各カム軸が位置しているとともに、同第1のチェーンカバーの周縁の一部が、クランク軸と各カム軸との間に位置する特定の縁部となっている機関である。また、上記内燃機関において、第1のチェーンカバーには、上記特定の縁部に位置する第1のフランジと、同第1のフランジとはクランク軸側で隣り合い、締結ボルトの軸部が挿通される第1のボスとが設けられている。また、上記内燃機関において、シリンダヘッドには、第1のフランジとともに液状ガスケットを挟持する第2のフランジと、第1のボスと同軸に配置され、締結ボルトの軸部が挿通される第2のボスとが設けられている。そして、この内燃機関において、第1のフランジと第1のボスとの間、及び、第2のフランジと第2のボスとの間の少なくとも一方には、溝が設けられている。
上記構成によれば、第1のチェーンカバー、チェーン及び第2のチェーンカバーをシリンダヘッドに取り付ける際、まず始めに、第1のフランジ及び第2のフランジの少なくとも一方には硬化前の液状ガスケットが塗布され、第1のチェーンカバーがシリンダヘッドに取り付けられる。このように第1のチェーンカバーをシリンダヘッドに取り付けても、同第1のチェーンカバーには切り欠きが設けられているため、シリンダヘッドから突出している各カム軸が第1のチェーンカバーに当接することはない。また、第1のフランジ及び第2のフランジの少なくとも一方に塗布された液状ガスケットが、第1のフランジ及び第2のフランジによって挟持されるようになる。続いて、クランク軸及び各カム軸にチェーンが掛装され、この状態で第2のチェーンカバーが第1のチェーンカバーに取り付けられる。そして、締結ボルトによって、各チェーンカバーがシリンダヘッドに固定されることとなる。
この場合、締結ボルトによって各チェーンカバーをシリンダヘッドに固定する前段階で、各フランジの間に介在している液状ガスケットが既に硬化し始めていることがある。この状態で締結ボルトを組み付けた場合、硬質の液状ガスケットに加わる軸力が大きすぎると、同液状ガスケットの耐久性が低下するおそれがある。
この点、上記構成では、第1のボスが第1のフランジの直近に位置し、第2のボスが第2のフランジの直近に位置しているものの、第1のフランジと第1のボスとの間、及び、第2のフランジと第2のボスとの間の少なくとも一方には、溝が設けられている。そのため、締結ボルトの軸部が各ボス内に挿通されて軸力が発生するようになっても、当該軸力の液状ガスケットへの伝達が、上記溝によって制限される。すなわち、液状ガスケットに伝達される軸力が大きくなりすぎることが抑制され、同液状ガスケットがダメージを受けにくくなる。したがって、締結ボルトによる締結力を小さくしなくても、同液状ガスケットの耐久性の低下を抑制することができるようになる。
なお、上記内燃機関では、吸気用のカム軸と排気用のカム軸とが並ぶ方向において同各カム軸の間に、各ボスを配置することが好ましい。この構成によれば、締結ボルトの締結によって発生した軸力を、第1のフランジと第2のフランジとの間に位置する液状ブラケットに満遍なく伝達することができる。したがって、各フランジ及び液状ブラケットによるシール性を確保しやすくなる。
例えば、上記溝の幅を、ボスの周壁の幅よりも狭くすることにより、締結ボルトの締結によって発生した軸力によって、フランジと液状ガスケットとの密着性を高めることができる。
内燃機関の一実施形態を模式的に示す側面図。 同内燃機関の正面図。 (a)は第1のチェーンカバーを模式的に示す平面図、(b)は図3(a)における3−3線矢視端面図。 (a)はシリンダヘッドにおいて第1のチェーンカバーが取り付けられる取付面を模式的に示す平面図、(b)は図4(a)の一部を拡大した図。 第2のチェーンカバーを模式的に示す平面図。 同内燃機関を、ヘッドカバーを省略した状態で上側から見た場合の模式図。 同内燃機関において、締結ボルトによって各チェーンカバーがシリンダヘッドに固定されている状態の一部を示す断面図。
以下、内燃機関を具体化した一実施形態を図1〜図7に従って説明する。
図1及び図2に示すように、内燃機関10は、シリンダブロック11と、このシリンダブロック11の図中上部に固定されているシリンダヘッド12と、シリンダヘッド12の図中上部を覆うシリンダヘッドカバー13とを備えている。また、内燃機関10には、シリンダブロック11に回転可能に支持されているクランク軸14と、シリンダヘッド12に回転可能に支持されている吸気用のカム軸15及び排気用のカム軸16とが設けられている。そして、クランク軸14及び各カム軸15,16には、シリンダブロック11よりも図1における右側で、無端状のチェーン17が掛装されている。これにより、クランク軸14の回転が、チェーン17を通じて各カム軸15,16に伝達されるようになっている。
また、内燃機関10には、シリンダヘッド12及びシリンダブロック11に取り付けられている第1のチェーンカバー18と、第1のチェーンカバー18に取り付けられている第2のチェーンカバー19とが設けられている。これら各チェーンカバー18,19は、締結ボルト20によってシリンダヘッド12に固定されている。そして、こうした各チェーンカバー18,19によって形成された空間内に、チェーン17が配置されている。
なお、第2のチェーンカバー19を挟んで第1のチェーンカバー18の反対側には、マウントブラケット21が設けられている。そして、マウントブラケット21を貫通した締結ボルト20の軸部201の先端がシリンダヘッド12に達することにより、各チェーンカバー18,19がシリンダヘッド12に固定されている。このとき、締結ボルト20の頭部202は、マウントブラケット21に係止されている。そして、締結ボルト20による締結力によって、第2のチェーンカバー19が第1のチェーンカバー18に押し付けられ、第1のチェーンカバー18がシリンダヘッド12に押し付けられている。
次に、図3を参照し、第1のチェーンカバー18について説明する。図3(a)には、第1のチェーンカバー18において、シリンダブロック11やシリンダヘッド12との対向面である内側面31が図示されている。
図3(a)に示すように、第1のチェーンカバー18においてシリンダブロック11に取り付けられる部位である図中下部には、クランク軸14が挿通する貫通孔32が設けられている。また、第1のチェーンカバー18の図中下部の内側面31には、環状をなすブロック用のフランジ33が設けられている。このブロック用のフランジ33の先端には、液状ブラケットの一例であるFIPGが設けられるようになっている。「FIPG」とは、「Formed in Place Gasket」の略記である。そして、第1のチェーンカバー18がシリンダブロック11及びシリンダヘッド12に取り付けられた場合、FIPGの塗布されたブロック用のフランジ33が、シリンダブロック11に押し付けられるようになっている。
また、シリンダヘッド12に取り付けられる部位である図中上部には、各カム軸15,16との接触を避けるための切り欠き34が設けられている。この切り欠き34は、第1のチェーンカバー18の図中上部の中央に位置している。そして、第1のチェーンカバー18がシリンダブロック11及びシリンダヘッド12に取り付けられた状態では、切り欠き34の内側の空間341内に各カム軸15,16が位置している。
また、このように第1のチェーンカバー18に切り欠き34を設けたことにより、第1のチェーンカバー18の周縁の一部が、クランク軸14と各カム軸15,16との間に位置するようになる。本明細書では、第1のチェーンカバー18の周縁のうち、第1のチェーンカバー18に切り欠き34を設けたことにより同第1のチェーンカバー18に形成された縁部を、単に「縁部35」というものとする。そして、この場合、この縁部35のうち、クランク軸14と各カム軸15,16との間を横切っている部位が、「特定の縁部35A」に相当する。
そして、第1のチェーンカバー18の内側面31には、特定の縁部35Aを含む縁部35に第1のフランジ36が配設されている。この第1のフランジ36は、上記ブロック用のフランジ33とは異なり環状をなしていない。
また、図3(a),(b)に示すように、第1のチェーンカバー18の内側面31には、第1のチェーンカバー18とシリンダヘッド12との位置合わせを行う際に用いられる位置決め用ボルト22の挿通される複数の挿通部37が突設されている。こうした各挿通部37は第1のフランジ36と一体となっており、各挿通部37の先端面は第1のフランジ36の先端面と面一となっている。
また、図3(a),(b)に示すように、第1のチェーンカバー18の内側面31には、上記締結ボルト20の軸部201の挿通される第1のボス38が設けられている。この第1のボス38の先端面は、第1のフランジ36の先端面と面一になっている。吸気用のカム軸15と排気用のカム軸16とが並ぶ方向を規定方向とした場合、こうした第1のボス38は、規定方向における各カム軸15,16の間に位置しているとともに、特定の縁部35Aの第1のフランジ36とは図中下側となるクランク軸14側で隣り合っている。そして、第1のフランジ36と第1のボス38との間には、第1の溝39が設けられている。この第1の溝39の幅H1は、非常に狭く、第1のボス38の周壁381の幅H2よりも狭くなっている。したがって、この第1のボス38は、第1のフランジ36に近設しているということができる。
なお、こうした第1のチェーンカバー18をシリンダヘッド12に取り付ける際、例えば、第1のフランジ36の先端面に、硬化する前のFIPG23が塗布される。このFIPG23が、「液状ブラケット」の一例として機能することとなる。FIPGは、塗布時には液状であり、塗布後に時間が経過すると硬化する材料である。そして、FIPGを塗布することで、同FIPGが塗布された部分の接着及び密着が可能となる。
次に、図4を参照し、シリンダヘッド12において第1のチェーンカバー18が取り付けられる取付面51について説明する。
図4(a)に示すように、シリンダヘッド12の取付面51には、第1のチェーンカバー18の第1のフランジ36と対向する第2のフランジ52が設けられている。すなわち、シリンダヘッド12に第1のチェーンカバー18が取り付けられた場合、第2のフランジ52は、第1のフランジ36とともにFIPG23を挟持することとなる。また、取付面51には、第1のチェーンカバー18の挿通部37と同軸配置されている挿通部53が設けられている。この挿通部53は第2のフランジ52と一体となっており、挿通部53の先端面は第2のフランジ52の先端面と面一となっている。そして、取付面51の挿通部53内には、上記位置決め用ボルト22の先端が挿通されるようになっている。
また、図4(a),(b)に示すように、取付面51において第2のフランジ52の近傍には、第2のボス54が設けられている。この第2のボス54は、第2のフランジ52と隣り合っているとともに、第1のチェーンカバー18の第1のボス38と同軸配置されている。そして、この第2のボス54内を締結ボルト20の軸部201が挿通している。なお、第2のボス54の周壁541の幅H3は、第1のボス38の周壁381の幅H2と等しい。
そして、本実施形態では、第2のフランジ52と第2のボス54との間には、第2の溝55が設けられている。この第2の溝55の幅H3は、第1の溝39の幅H1とほぼ等しい。そして、シリンダヘッド12に第1のチェーンカバー18を取り付けた場合、第2の溝55内と第1の溝39内とが互いに連通するようになっている。
次に、図5を参照し、第2のチェーンカバー19について説明する。図5には、第2のチェーンカバー19において、第1のチェーンカバー18との対向面である内側面61が図示されている。
図5に示すように、第2のチェーンカバー19には、クランク軸14が挿通される貫通孔62と、吸気用のカム軸15用の貫通孔63と、排気用のカム軸16用の貫通孔64とが設けられている。また、第2のチェーンカバー19の内側面61には、第2のチェーンカバー19の周縁のうち、図中上部の縁部以外の縁部に第3のフランジ65が設けられている。第2のチェーンカバー19を第1のチェーンカバー18に取り付けた場合、第3のフランジ65は、第1のチェーンカバー18の周縁のうち上記縁部35以外の他の縁部に当接するようになっている。すなわち、第2のチェーンカバー19には、上記第1のチェーンカバー18の縁部35に当接するようなフランジが設けられていない。
また、第2のチェーンカバー19の内側面61には、上記の締結ボルト20の軸部201が挿通される第3のボス66が設けられている。この第3のボス66は、第1のチェーンカバー18の第1のボス38と同軸配置されている。
次に、図6及び図7を参照し、シリンダヘッド12に各チェーンカバー18,19を固定させる際の作用について説明する。
まず始めに、第1のチェーンカバー18の第1のフランジ36、及び、シリンダヘッド12の第2のフランジ52の少なくとも一方に硬化前のFIPG23が塗布される。そして、この状態で第1のチェーンカバー18がシリンダヘッド12に取り付けられる。このとき、位置決め用ボルト22が、第1のチェーンカバー18の挿通部37内及びシリンダヘッド12の挿通部53内に挿通される。この場合、第1のフランジ36と第2のフランジ52とによって挟まれているFIPG23は未だ硬化していないため、位置決め用ボルト22が締結されても、このFIPG23はダメージをほとんど受けない。
続いて、クランク軸14及び各カム軸15,16にチェーン17が掛装される。そして次に、こうしたチェーン17を覆い隠すように、第1のチェーンカバー18に第2のチェーンカバー19が取り付けられる。
その後、図6に示すように、締結ボルト20によって、各チェーンカバー18,19がシリンダヘッド12に固定される。この場合、締結ボルト20の頭部202はマウントブラケット21に係止されているため、第2のチェーンカバー19はマウントブラケット21によって第1のチェーンカバー18側に押し付けられる。この状態では、第1のチェーンカバー18の周縁の大部分、すなわち上記縁部35以外の部分は、第2のチェーンカバー19の周縁によってシリンダヘッド12側に押し付けられている。
また、図7に示すように、第1のチェーンカバー18の縁部35の内側面31には、第1のフランジ36が設けられており、この第1のフランジ36は、シリンダヘッド12の第2のフランジ52とはFIPG23を挟んで対峙している。そして、こうした第1のフランジ36及び第2のフランジ52に近設した第1のボス38及び第2のボス54内に、締結ボルト20の軸部201が挿通されている。そのため、第1のフランジ36及び第2のフランジ52に挟持されているFIPG23には、締結ボルト20の締結によって発生した軸力が伝達される。
ここで、FIPGは、時間が経過すると硬化し始めるという性質を有している。そのため、締結ボルト20による締結が行われた時点では、第1のフランジ36と第2のフランジ52との間に位置するFIPG23の硬化が既に開始しているおそれがある。そして、このようにFIPG23が硬化している状況下で締結ボルト20による締結が行われた場合、FIPG23に伝達される軸力が大きすぎると、第1のフランジ36と第2のフランジ52との挟み込みによってFIPG23が受けるダメージが大きくなり、FIPG23の耐久性が低下するおそれがある。
この点、本実施形態では、第1のフランジ36と第1のボス38との間に第1の溝39が設けられているとともに、第2のフランジ52と第2のボス54との間に第2の溝55が設けられている。そのため、第1のフランジ36と第1のボス38との間の剛性、及び、第2のフランジ52と第2のボス54との間の剛性がともに低下している。これにより、FIPG23が硬化している状況下で締結ボルト20による締結が行われた場合であっても、締結ボルト20の締結によって発生した軸力がFIPG23に伝達されにくくなる。その結果、FIPG23に伝達される軸力が大きすぎることが抑制され、FIPG23がダメージを受けにくくなる。
以上、上記構成及び作用によれば、以下に示す効果を得ることができる。
(1)締結ボルト20の軸部201が各ボス38,54内に挿通されて軸力が発生するようになっても、当該軸力のFIPG23への伝達が、溝39,55によって制限される。その結果、FIPG23に過大な軸力が伝達されることが抑制される。すなわち、ボス38,54をフランジ36,52の近くに設けても、FIPG23には適度な軸力が伝達され、フランジ36,52にFIPG23を密着させることができる。したがって、締結ボルト20による締結力を小さくしなくても、フランジ36,52及びFIPG23によるシール性を確保しつつ、同FIPG23の耐久性の低下を抑制することができる。
(2)各カム軸15,16の並ぶ方向を規定方向とした場合、第1のボス38及び第2のボス54は、規定方向における第1のフランジ36の中央付近に配置されている。そのため、締結ボルト20の締結によって発生した軸力を、第1のフランジ36と第2のフランジ52との間に位置するFIPG23に満遍なく伝達することができる。したがって、フランジ36,52及びFIPG23によるシール性を確保しやすくなる。
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・第1のフランジ36と第1のボス38との間に第1の溝39が設けられているのであれば、第2のフランジ52と第2のボス54との間に第2の溝55を設けなくてもよい。この場合であっても、第1のフランジ36と第1のボス38との間、及び、第2のフランジ52と第2のボス54との間の双方に溝が設けられていない場合と比較して、FIPG23に軸力が伝達されにくくなる。したがって、フランジ36,52及びFIPG23によるシール性を確保しつつ、同FIPG23の耐久性の低下を抑制することができる。
・第2のフランジ52と第2のボス54との間に第2の溝55が設けられているのであれば、第1のフランジ36と第1のボス38との間に第1の溝39を設けなくてもよい。この場合であっても、第1のフランジ36と第1のボス38との間、及び、第2のフランジ52と第2のボス54との間の双方に溝が設けられていない場合と比較して、FIPG23に軸力が伝達されにくくなる。したがって、フランジ36,52及びFIPG23によるシール性を確保しつつ、同FIPG23の耐久性の低下を抑制することができる。
・上記実施形態では、液状ガスケットとしてFIPGを採用している。しかし、これに限らず、塗布時には液状であり、塗布後に時間が経過すると硬化する材料であって、且つ塗布した部分の接着及び密着が可能となる材料であれば、FIPG以外の他の材料を液状ガスケットとして採用してもよい。
10…内燃機関、12…シリンダヘッド、14…クランク軸、15,16…カム軸、17…チェーン、18…第1のチェーンカバー、19…第2のチェーンカバー、20…締結ボルト、201…軸部、23…FIPG、34…切り欠き、341…内側の空間、35…縁部、35A…特定の縁部、36…第1のフランジ、38…第1のボス、381…周壁、39…第1の溝、52…第2のフランジ、54…第2のボス、55…第2の溝。

Claims (3)

  1. 第1のチェーンカバーと第2のチェーンカバーとによって形成される空間内に、クランク軸、吸気用のカム軸及び排気用のカム軸に掛装されているチェーンが配置され、締結ボルトによって前記各チェーンカバーがシリンダヘッドに固定され、
    前記第1のチェーンカバーに切り欠きを設けたことにより、同切り欠きの内側の空間内に前記各カム軸が位置しているとともに、同第1のチェーンカバーの周縁の一部が、前記クランク軸と前記各カム軸との間に位置する特定の縁部となっており、
    前記第1のチェーンカバーには、前記特定の縁部に位置する第1のフランジと、同第1のフランジとは前記クランク軸側で隣り合い、前記締結ボルトの軸部が挿通される第1のボスとが設けられ、
    前記シリンダヘッドには、前記第1のフランジとともに液状ガスケットを挟持する第2のフランジと、前記第1のボスと同軸に配置され、前記締結ボルトの軸部が挿通される第2のボスとが設けられている内燃機関において、
    前記第1のフランジと前記第1のボスとの間、及び、前記第2のフランジと前記第2のボスとの間の少なくとも一方には、溝が設けられている
    ことを特徴とする内燃機関。
  2. 前記吸気用のカム軸と前記排気用のカム軸とが並ぶ方向において同各カム軸の間に、前記各ボスが位置している
    請求項1に記載の内燃機関。
  3. 前記溝の幅は、前記ボスの周壁の幅よりも狭い
    請求項1又は請求項2に記載の内燃機関。
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