JP6844925B2 - 内燃機関の構造 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関におけるシリンダヘッドカバーとカムキャップとの油路の接続及びシールの構造に関する。

吸気カムシャフト及び排気カムシャフトをシリンダヘッドまたはカムハウジングに形成されたジャーナル軸受に保持するためのカムキャップとして、吸気カムシャフト用カムキャップ部と排気カムシャフト用カムキャップ部とを一体化したものが存在する。このカムキャップの上方にはシリンダヘッドカバーが配置され、シリンダヘッドカバーには油圧制御を担うオイルコントロールバルブが設けられる。

カムキャップ及びシリンダヘッドカバーにはそれぞれ、作動油（潤滑油でもある）を流通させる油路が形成されている。油路は、カムキャップ及びシリンダヘッドカバーの互いに接合する接合面に開口し、両者を連接することでカムキャップ内の油路がシリンダヘッドカバー内の油路に連通する。

オイルポンプが吐出する作動油は、シリンダヘッドやカムハウジングに向けて圧送され、タイミングチェーンの張力を維持するチェーンテンショナに供給されるとともに、カムキャップを経由してシリンダヘッドカバーへと至る。そして、オイルコントロールバルブにより圧力が調整された上で可変バルブタイミング機構に供給され、当該可変バルブタイミング機構においてベーンを駆動し所望のバルブタイミングを実現するために利用される（以上、下記特許文献を参照）。

特開２００８−０５７５１８号公報

タイミングチェーンを押圧するチェーンテンショナは、反作用としてタイミングチェーンからの振動を受ける。この振動が作動油に伝わり、カムキャップからシリンダヘッドカバーに向かう作動油の圧力または流量の脈動を生み、オイルコントロールバルブの近傍の箇所で異音を発生させることがあった。

本発明は、上述の問題に初めて着目してなされたものであり、カムキャップからシリンダヘッドカバーに向かう作動油若しくは潤滑油の脈動を抑制することを所期の目的とする。

本発明では、オイルコントロールバルブに向かう作動油若しくは潤滑油が流通する油路が接合面に開口しているシリンダヘッドカバーと、前記シリンダヘッドカバーの油路に連通し作動油若しくは潤滑油が流通する油路がシリンダヘッドカバーの接合面に当接または極近接する接合面に開口しているカムキャップと、前記シリンダヘッドカバーと前記カムキャップとの間に介在し、シリンダヘッドカバー及びカムキャップの互いに向かい合う油路の開口を取り巻く周縁部、及びこの周縁部に一体的に成形されシリンダヘッドカバーまたはカムキャップの油路に挿入されるとともに作動油若しくは潤滑油を通過させる通路を内包したボス部を有し、ボス部が周縁部に対し相対的に変位するように弾性変形し得るガスケットとを具備する内燃機関の構造とした。

前記ボス部における所定方向を向く外面と当該ボス部が挿入される油路の内面との間にクリアランスが設けられ、ボス部における前記所定方向と交差する方向を向く外面が当該ボス部が挿入される油路の内面に当接または圧接していれば、ガスケットのボス部が所定方向に変位することが許容される一方、当該所定方向と交差する方向には変位し難くなる。さすれば、ボス部の運動により潤滑油の脈動を低減させるダンピング効果を発揮しながらも、ガスケットの周縁部がボス部に引き摺られる（または、引き込まれる）ことは抑えられる。即ち、シリンダヘッドカバー及びカムキャップに係合する周縁部の位置が不当に偏倚してシール性が悪化することを回避できる。

本発明によれば、カムキャップからシリンダヘッドカバーに向かう作動油若しくは潤滑油の脈動を抑制することができる。

本発明の一実施形態の内燃機関のシリンダヘッドカバー及びカムハウジング及びシリンダヘッドカバーを示す正面図。 同実施形態の内燃機関のシリンダヘッドカバーを外した状態でのカムキャップ及びカムハウジングを示す背面図。 同実施形態の内燃機関のシリンダヘッドカバーを外した状態でのカムキャップ及びカムハウジングを示す平面図。 同実施形態の内燃機関のカムキャップの平面図。 同実施形態の内燃機関のガスケットの平面図。 同実施形態の内燃機関のシリンダヘッドカバー、カムキャップ及びガスケットを示すＡ−Ａ線断面。 同実施形態の内燃機関のシリンダヘッドカバー、カムキャップ及びガスケットを示すＢ−Ｂ線断面。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に示すように、本実施形態の内燃機関の上部においては、シリンダヘッドの上方に所在するカムハウジング３の上にシリンダヘッドカバー１を装着する。図２及び図３は、シリンダヘッドカバー１を取り外してカムキャップ２を露出させた状態を表している。図２に示すように、本実施形態の内燃機関におけるカムキャップ２は、排気カムシャフトの軸部（カムシャフトジャーナル）に係合する排気カムシャフト用カムキャップ部２２と、吸気カムシャフトの軸部に係合する吸気カムシャフト用カムキャップ部２３とを一体化した部材である。カムキャップ２は、例えば、アルミニウム合金等を材料とする金属鋳造体に研削加工を施すことで作製される。

各カムキャップ部２２、２３にはそれぞれ、下方に開放する正面視半円筒状をなす軸受面２４が形成される。カムキャップ２は、内燃機関のシリンダヘッドの上方に所在するカムハウジング３、またはシリンダヘッドに締結される。カムキャップ２の軸受面２４は、カムハウジング３に形成される軸受面３１との間で、排気カムシャフト及び吸気カムシャフトの軸部を挟み込み、これらカムシャフトを回動可能に支持する。

図２ないし図４、図６及び図７に示すように、各カムキャップ部２２、２３の上部には、上方に突き出した接続部２１が設けられている。接続部２１は、カムハウジング３及びカムキャップ２に上方から覆い被さるシリンダヘッドカバー１と接合する部位である。カムキャップ２の内部には、内燃機関の各所を潤滑する潤滑油を兼ねた作動油が流通する油路２０が形成されており、その油路２０の終端が接続部２１の頂面、換言すればシリンダヘッドカバー１との接合面に開口する。

他方、図６及び図７に示すように、シリンダヘッドカバー１の下面側には、下方に垂下する接続部１１が設けられている。接続部１１は、カムキャップ２の接続部２１と接合する部位である。シリンダヘッドカバー１の内部にも、作動油が流通する油路１０が形成され、その油路１０の始端が接続部１１の下面、換言すればカムキャップ２との接合面に開口している。シリンダヘッドカバー１がカムハウジング３またはシリンダヘッドに締結された状態で、シリンダヘッドカバー１側の接合面における油路１０の開口１０１と、カムキャップ２側の接合面における油路２０の開口２０１とは、平面視少なくとも一部が重なり合う。そして、シリンダヘッドカバー１側の油路１０にカムキャップ２側の油路２０が連通することとなる。

内燃機関に付随するオイルポンプ（図示せず）は、同内燃機関のシリンダブロックの下方に設けられたオイルパンに貯留している作動油を吸引して吐出する。その作動油は、シリンダブロック及びシリンダヘッドに向けて圧送され、クランクシャフト、ピストン及びシリンダボア等を潤滑する。さらに、作動油は、クランクシャフトとカムシャフトとを連動させる巻掛伝動装置の要素であるタイミングチェーンの張力を維持するためのチェーンテンショナに供給されるとともに、カムハウジング３からカムキャップ２に流入し、接続部２１、１１内の油路２０、１０を通じてシリンダヘッドカバー１へと至る。シリンダヘッドカバー１には、油圧制御弁であるオイルコントロールバルブ（図示せず）が設置されており、シリンダヘッドカバー１に流入した作動油は、オイルコントロールバルブを介して吸気バルブ及び／排気バルブの開閉タイミングを調節する可変バルブタイミング機構に供給される。

シリンダヘッドカバー１の接続部１１とカムキャップ２の接続部２１との間にはガスケット４を配し、このガスケット４によりシリンダヘッドカバー１側の油路１０とカムキャップ２側の油路２０との連接箇所をシールする。なお、図４では、左方の接続部２１にガスケット４を装着し、右方の接続部２１にはガスケット４を装着していない状態を表している。図４及び図５に示すように、ガスケット４は、シリンダヘッドカバー１及びカムキャップ２の互いに向かい合う油路１０、２０の開口１０１、２０１を取り巻く環状の周縁部４１と、周縁部４１の内側にあって下方に突出しカムキャップ２の油路２０の開口に挿入されるボス部４２と、ボス部４２を周縁部４１に接続する支持片部４３とを一体成形してなるものである。ガスケット４は、例えばゴム等の弾性変形可能な材料を用いて作製される。

ガスケット４の周縁部４１は、平面視シリンダヘッドカバー１及びカムキャップ２の各々の油路１０、２０の開口１０１、２０１の外周を縁取るような形状をなす。図４に示しているように、本実施形態では、一つの接続部１１、２１に三つの開口１０、２０が形成されており、そのうちの一つが他の二つよりも大きくなっている。これに対応して、各接続部２１に嵌め付けられるガスケット４も三つの環状の周縁部４１を備え、そのうちの一つが他の二つよりも拡大している。

カムキャップ２の接続部２１の頂面には、下方に凹む凹溝２１１が、平面視接続部２１の頂面に開口する油路２０の開口２０１のすぐ外側をなぞるように形成される。換言すれば、油路２０の開口２０１の縁は、ちょうど凹溝２１１に対する堤防のように、凹溝２１１の底面よりも上方に高く迫り上がっている。図６及び図７に示すように、この凹溝２１１には、ガスケット４の周縁部４１が上方から嵌まる。

ガスケット４の周縁部４１の上下の厚みは、カムキャップ２の接続部２１に彫られた凹溝２１１の深さよりも大きくなっており、凹溝２１１に嵌め込まれたガスケット４の周縁部４１はシリンダヘッドカバー１及びカムキャップ２の両接続部１１、２１により上下から挟圧される。

また、ガスケット４の周縁部４１の内面には、内側方に向かって突き出す突起４１１が成形されている。ガスケット４の周縁部４１の外面から突起４１１の内側端までの距離は、カムキャップ２の接続部２１に形成された凹溝２１１の開口幅よりも若干大きくなっている。この突起４１１の存在により、ガスケット４の周縁部４１が凹溝２１１の内壁に圧着するように凹溝２１１内に圧入されて、その位置が固定される。

ガスケット４のボス部４２は、その中央に上下方向に貫通した通路４２１を有する筒状の部位である。本実施形態では、ボス部４２の外周が平面視方形状をなしている。ボス部４２は、カムキャップ２の接続部２１に形成された、他の二つの油路２０よりも大きく開口した油路２０に上方から挿入される。

ボス部４２が挿入される油路２０の開口２０１は、内燃機関の前後方向（内燃機関が備える複数の気筒が並ぶ方向、吸気カムシャフト及び排気カムシャフトが伸びる方向）に沿った開口幅が、内燃機関の左右方向（前後方向とは直交する方向）に沿った開口幅よりも大きくなっている。これに対し、ガスケット４のボス部４２は、内燃機関の左右方向に沿った外寸は当該油路２０の開口幅に略等しいものの、内燃機関の前後方向に沿った外寸は当該油路２０の開口幅よりも小さい。加えて、ボス部４２における左右方向を向く外面４２３には、若干ながら外側方に向かって突き出した突起４２２を設けている。突起４２２は、上下方向に沿って延伸するリブ状をなす。従って、ボス部４２を油路２０の開口２０１に挿入したとき、図６のＡ−Ａ線断面図に示すように、ボス部４２の左右方向を向く外面４２３が開口２０１の左右方向を向く内面と（突起４２２とともに、または突起４２２を介して）密着する一方で、図７のＢ−Ｂ線断面図に示すように、ボス部４２の前後方向を向く外面４２４と開口２０１の前後方向を向く内面との間にはクリアランス５が設けられる。開口２０１の内面に密接するボス部４２の外面４２３は、シールラインである凹溝２１１及び周縁部４１に近接している。それと比較して、クリアランス５を介して開口２０１の内面から離反しているボス部４２の外面４２４は、凹溝２１１及び周縁部４１からより遠く離れている。

ガスケット４の支持片部４３は、ボス部４２の上端部から外側方に向かって拡張し、周縁部４１の内面に接続する薄板状をなす。図５に示しているように、支持片部４３は周縁部４１の全周に亘って連接しているわけではなく、四方に両者が連接せず空隙となっている欠損部４４が成形されている。欠損部４４は、支持片部４３を上下方向に貫通する。

本実施形態にあって、ガスケット４は、その周縁部４１、ボス部４２及び支持片部４３が一体成形されたものである。既に述べた通り、ガスケット４は、ゴム等の弾性変形容易な材料を用いて作製されている。シリンダヘッドカバー１の接続部２１とカムキャップ２の接続部２１とは、それら両者の間にガスケット４を介在させた上で接合される。カムキャップ２の接続部２１内の油路２０からシリンダヘッドカバー１の接続部１１内の油路１０に向かって流通（上昇）する作動油は、ガスケット４のボス部４２内の通路４２１を経由する。その際、ガスケット４の弾性変形により、ボス部４２が周縁部４１及び油路２０に対して内燃機関の前後方向及び／または左右方向に沿って相対変位する。これにより、ダンピング作用が営まれ、カムキャップ２からシリンダヘッドカバー１に流入する作動油の脈動が減衰する。

本実施形態では、オイルコントロールバルブに向かう作動油若しくは潤滑油が流通する油路１０が接合面に開口しているシリンダヘッドカバー１と、前記シリンダヘッドカバー１の油路１０に連通し作動油若しくは潤滑油が流通する油路２０がシリンダヘッドカバー１の接合面に当接または極近接する接合面に開口しているカムキャップ２と、前記シリンダヘッドカバー１と前記カムキャップ２との間に介在し、シリンダヘッドカバー１及びカムキャップ２の互いに向かい合う油路１０、２０の開口を取り巻く周縁部４１、及びこの周縁部４１に一体的に成形されカムキャップ２の油路２０に挿入されるとともに作動油若しくは潤滑油を通過させる通路４２１を内包したボス部４２を有し、ボス部４２が周縁部４１に対し相対的に変位するように弾性変形し得るガスケット４とを具備する内燃機関の構造を構成した。

本実施形態によれば、カムキャップ２からシリンダヘッドカバー１に向かう作動油若しくは潤滑油の脈動を抑制または緩和することができる。ひいては、オイルコントロールバルブの近辺での異音の発生を防止することが可能となる。

加えて、本実施形態では、前記ボス部４２における所定方向（内燃機関の前後方向）を向く外面４２４と当該ボス部４２が挿入される油路２０の内面との間にクリアランス５が設けられる一方で、ボス部４２における前記所定方向と交差する方向（内燃機関の左右方向）を向く外面４２３が当該ボス部４２が挿入される油路２０の内面に当接または圧接しているため、ガスケット４のボス部４２の所定方向への変位は許容されつつ、当該所定方向と交差する方向への変位は抑止される。従って、ボス部４２の運動により潤滑油の脈動を低減させるダンピング効果を発揮しながらも、ガスケット４の周縁部４１がボス部４２に引き摺られて内側方に引き込まれることは抑えられる。即ち、カムキャップ２の凹溝２１１に係合する周縁部４１の位置が不当に偏倚してシール性が悪化することを回避できる。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態には限られない。例えば、上記実施形態では、ガスケット４のボス部４２が下方に突出し、そのボス部４２がカムキャップ２の接続部２１に形成された油路２０の開口２０１に上方から挿入されていたが、ガスケット４のボス部が上方に突出して、そのボス部がシリンダヘッドカバー１の接続部１１に形成された油路１０の開口１０１に下方から挿入される構造をとることを妨げない。この場合にも、ボス部における所定方向を向く外面と当該ボス部が挿入される油路１０の内面との間にクリアランスが設けられる一方で、ボス部における前記所定方向と交差する方向を向く外面が当該ボス部が挿入される油路１０の内面に当接または圧接することが好ましい。

その他、各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、車両等に搭載される内燃機関に適用することができる。

１…シリンダヘッドカバー
１０…油路
２…カムキャップ
２０…油路
４…ガスケット
４１…周縁部
４２…ボス部
４２１…通路
５…ガスケット

Claims (1)

1. オイルコントロールバルブに向かう作動油若しくは潤滑油が流通する油路が接合面に開口しているシリンダヘッドカバーと、
   前記シリンダヘッドカバーの油路に連通し作動油若しくは潤滑油が流通する油路がシリンダヘッドカバーの接合面に当接または極近接する接合面に開口しているカムキャップと、
   前記シリンダヘッドカバーと前記カムキャップとの間に介在し、シリンダヘッドカバー及びカムキャップの互いに向かい合う油路の開口を取り巻く周縁部、及びこの周縁部に一体的に成形されシリンダヘッドカバーまたはカムキャップの油路に挿入されるとともに作動油若しくは潤滑油を通過させる通路を内包したボス部を有し、ボス部が周縁部に対し相対的に変位するように弾性変形し得るガスケットとを具備し、
   前記ボス部における所定方向を向く外面と当該ボス部が挿入される油路の内面との間にクリアランスが設けられる一方、ボス部における前記所定方向と交差する方向を向く外面が当該ボス部が挿入される油路の内面に当接または圧接する内燃機関の構造。

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