JP7132039B2 - 内燃機関のシリンダヘッド用ヘッドカバー - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のシリンダヘッド用ヘッドカバーに関する。

チャンバと、チャンバ内に連通するレゾネータを設け、さらにレゾネータに、ヘッドカバーの内部に開口するように通孔を設けた、内燃機関におけるシリンダヘッド用ヘッドカバーの消音装置が知られている（特許文献１参照）。このような構成により、ヘルムホルツの共鳴の原理によって、ヘッドカバー内部において、動弁気孔などから発生する騒音を減衰している。

特開平３－１２４９２０号公報

内燃機関のシリンダヘッド用ヘッドカバーは、シリンダヘッドに近接して配置される。シリンダヘッドには、作動部品の円滑な動作のため通常オイルが用いられており、作動部品の作動によってヘッドカバーにオイルが飛散する場合がある。上述の特許文献１に記載された構成では、通孔がオイルに曝され、オイルの付着によって通孔の開口面積が減少する可能性がある。通孔の開口面積が減少すると、ヘルムホルツの共鳴の原理による音の減衰効果を適切に得ることが困難となる。

そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ヘルムホルツの共鳴の原理による音の減衰効果へのオイルによる影響を低減し、シリンダヘッドから放出される音を継続的に抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る、内燃機関のシリンダヘッドの上面の少なくとも一部を覆うヘッドカバーは、シリンダヘッドから空気を伝播する音を抑制するチャンバを形成するチャンバ形成部を有し、チャンバ形成部は、チャンバをシリンダヘッド側の空間から仕切る仕切り部を有し、仕切り部は、チャンバ内に突出する凸部を有し、凸部に、シリンダヘッド側の空間からチャンバに通じる貫通孔が設けられている。

この態様によれば、たとえ貫通孔からオイルがチャンバに流入しても、そのオイルは凸部の側面上を流れ落ちるため、貫通孔にオイルが留まることを抑制することができる。したがって、オイルによって貫通孔の開口面積が減少することを回避でき、シリンダヘッドで発生しメインカバーから放出される音を継続的に低減することができる。

貫通孔は、凸部の最上部に設けられていてもよい。この態様によれば、貫通孔にオイルが留まることをさらに抑制することができる。

仕切り部は、凸部の下端に、貫通孔からチャンバに流入したオイルを案内する案内路を有し、案内路は、ヘッドカバーがシリンダヘッドを覆うように取り付けられた状態で傾斜していてもよい。この態様によれば、貫通孔から流入したオイルを適切に案内することができる。

チャンバ形成部は、案内路に案内されたオイルをチャンバから排出する排出孔を有していてもよい。この態様によれば、案内路によって案内されたオイルがチャンバ内に溜まることを抑制することができる。

貫通孔は、内面に外向きに凹む角部を有していてもよい。この態様によれば、たとえオイルが貫通孔に付着した場合であっても、貫通孔内面への表面張力によりオイルを角部に集め、オイルを角部に付着させることができるため、音の抑制に必要な径の丸孔の面積を適切に確保することができる。

本発明によれば、ヘルムホルツの共鳴の原理による音の減衰効果へのオイルによる影響を低減し、シリンダヘッドで発生しメインカバーから放出される音を継続的に抑制することができる。

第１の実施形態に係るヘッドカバー１０の上面図である。 図１のＡ－Ａ断面図である。 （ａ）は、図２の領域Ｂの拡大図であり、（ｂ）は、（ａ）の斜視図である。 （ａ）は、図３（ａ）を視点Ｃから見た図であり、（ｂ）は、（ａ）の斜視図である。 第２の実施形態に係るメインカバーの凹部の底部４０を示す図である。 （ａ）～（ｃ）は、凸部に設けられる貫通孔の変形例を示す図である。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るヘッドカバー１０の上面図である。ヘッドカバー１０は、メインカバー１２及びサブカバー１４を有する。メインカバー１２は、上方から見て概ね矩形の外形を有するシンク状に形成されている。サブカバー１４は、上方から見てコ字状に形成されており、平行に伸びる２つの直線部分が、他の１つの直線部分よりも長く且つ幅が広く形成されている。以下、このサブカバー１４のこの２つの直線部分の延在方向、即ち、図１における矢印１６の方向を、「長手方向」という。

図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。理解が容易になるように、図２では、図１のＡ－Ａ断面図を９０度回転して横長に表している。ヘッドカバー１０は、開口部が下方のシリンダヘッド２０に向くように、シリンダヘッド２０の上方に配置される。こうしてヘッドカバー１０は、内燃機関のシリンダヘッド２０の上面の少なくとも一部を覆う。ヘッドカバー１０は、ボルトボス１２ｃに挿入されたボルトなどの締結具によってシリンダヘッド２０に取り付けられる。

メインカバー１２は、本体部１２ａ及び凹部１２ｂを有する。本体部１２ａは、メインカバー１２の外形を概ね決定しており、上方から見て概ね矩形の外形を有する、シンク状に形成されている。

凹部１２ｂは、上方から見て、サブカバー１４と概ね同じ外形を有している。すなわち、凹部１２ｂは、上方から見てコ字状に形成されており、平行に伸びる２つの直線部分が、他の１つの直線部分よりも長く且つ幅が広く形成されている。凹部１２ｂは、メインカバー１２がシリンダヘッド２０の上部を覆うように取り付けられた状態で、コ字状の全部分において、上方から下方に凹むように形成されている。メインカバー１２には、隔壁１２ｅが形成されている。隔壁１２ｅは、板状に形成されており、凹部１２ｂの上面から鉛直上方に延在している。隔壁１２ｅは、メインカバー１２の長手方向全域に亘って延在している。

サブカバー１４は、凹部１２ｂを覆うようにメインカバー１２の上面に振動溶着によって取り付けられる。サブカバー１４は、椀状部１４ａ及び隔壁１４ｂを有する。椀状部１４ａは、メインカバー１２に取り付けられた状態で、コ字状の全部分において、下方から上方に膨らむように形成されている。隔壁１４ｂは、板状に形成されており、椀状部１４ａの内面から鉛直下方に延在している。隔壁１４ｂは、サブカバー１４の長手方向全域に亘って延在している。

サブカバー１４がメインカバー１２に取り付けられると、サブカバー１４の隔壁１４ｂの下端がメインカバー１２の隔壁１２ｅの上端に当接する。これにより、サブカバー１４の椀状部１４ａ及び隔壁１４ｂ、メインカバー１２の凹部１２ｂ及び隔壁１２ｅは、延在方向に延びる一方の直線部分に第１チャンバ２２及び第１オイルミストセパレータ室２４を形成し、延在方向に延びる他方の直線部分に第２チャンバ２６及び第２オイルミストセパレータ室２８を形成する。この２つの直線部分を繋ぐ残る一つの直線部分において、第１チャンバ２２と第２チャンバ２６、第１オイルミストセパレータ室２４と第２オイルミストセパレータ室２８が互いに接続されている。なお、この残る一つの直線部分において、第１チャンバ２２と第２チャンバ２６、及び第１オイルミストセパレータ室２４と第２オイルミストセパレータ室２８の一方の組または双方の組が互いに分離されていてもよい。

具体的には、サブカバー１４の椀状部１４ａは、第１チャンバ２２、第１オイルミストセパレータ室２４、第２チャンバ２６、及び第２オイルミストセパレータ室２８を、ヘッドカバー１０の上方の外部空間から仕切る仕切り部として機能する。凹部１２ｂは、第１チャンバ２２、第１オイルミストセパレータ室２４、第２チャンバ２６、及び第２オイルミストセパレータ室２８を、ヘッドカバー１０側の空間、すなわちヘッドカバー１０とシリンダヘッド２０との間の内部空間から仕切る仕切り部として機能する。サブカバー１４の隔壁１４ｂおよびメインカバー１２の隔壁１２ｅは、第１チャンバ２２と第１オイルミストセパレータ室２４とを仕切り、第２チャンバ２６と第２オイルミストセパレータ室２８とを仕切る仕切り部として機能する。

第１オイルミストセパレータ室２４、及び第２オイルミストセパレータ室２８は、ヘッドカバー１０の内部空間に霧状に存在するオイルを再凝縮して回収する。オイルミストセパレータ室の機能は公知であるため、その説明を省略する。

第１チャンバ２２及び第２チャンバ２６は、ヘルムホルツの共鳴の原理によって、シリンダヘッド２０から空気を伝播する音を抑制する。ヘルムホルツの共鳴の原理によって音を減衰し抑制する技術は公知であるため、その説明は省略する。サブカバー１４の椀状部１４ａ及び隔壁１４ｂ、メインカバー１２の凹部１２ｂ及び隔壁１２ｅは、シリンダヘッド２０から空気を伝播する音を抑制する第１チャンバ２２及び第２チャンバ２６を形成するチャンバ形成部として機能する。

なお、サブカバー１４の椀状部１４ａ、メインカバー１２の凹部１２ｂのいずれか一方がなく、メインカバー１２及びサブカバー１４の一方が平坦に形成されていてもよい。この場合でも、第１チャンバ２２及び第２チャンバ２６を形成することができる。

メインカバー１２の凹部１２ｂは、底部１２ｆを有する。底部１２ｆは、第１チャンバ２２及び第２チャンバ２６をシリンダヘッド２０側の空間から仕切る仕切り部として機能する。この底部１２ｆには、後述するように貫通孔が設けられている。この貫通孔は、第１チャンバ２２及び第２チャンバ２６において、ヘルムホルツの共鳴の原理によって、シリンダヘッド２０から空気を伝播する音を抑制するために設けられている。

しかしながら、図２に示されるように、メインカバー１２は、シリンダヘッド２０に近接して配置される。シリンダヘッド２０は作動部品を有しており、その作動部品の作動によってメインカバー１２にオイルが飛散する場合がある。第１の実施形態では、底部１２ｆは、シリンダヘッド２０からのオイルの飛散量が比較的低い箇所に配置される。それでも、貫通孔が設けられた底部１２ｆへオイルが飛散する可能性は残る。底部１２ｆへオイルが飛散することにより貫通孔の開口面積がオイルの付着によって減少すると、ヘルムホルツの共鳴の原理による音の減衰効果が適切に得られない可能性がある。

図３（ａ）は、図２の領域Ｂの拡大図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）の斜視図である。底部１２ｆは、第１チャンバ２２及び第２チャンバ２６内に突出する複数の凸部１２ｇを有する。各々の凸部１２ｇには、シリンダヘッド２０側の空間から第１チャンバ２２及び第２チャンバ２６に通じる複数の貫通孔１２ｋが設けられている。

各々の凸部１２ｇは、頂面１２ｉ及び４つの側面１２ｊを有する。頂面１２ｉは、凸部１２ｇの最上部であり、水平な平面状に形成されている。側面１２ｊは、下方に進むに従って凸部１２ｇの幅が大きくなるように傾斜している。

このように凸部１２ｇに貫通孔１２ｋが設けられていることにより、たとえ貫通孔１２ｋからオイルが第１チャンバ２２または第２チャンバ２６に流入しても、そのオイルは凸部１２ｇの側面１２ｊ上を流れ落ちるため、貫通孔１２ｋにオイルが留まることを抑制することができる。したがって、オイルによって貫通孔１２ｋの開口面積が減少することを回避することができ、シリンダヘッド２０で発生しメインカバー１２から放出される音を継続的に低減することができる。なお、貫通孔１２ｋは、凸部１２ｇの頂面１２ｉに設けられている。これにより、貫通孔１２ｋにオイルが留まることをさらに抑制することができる。

第１の実施形態では、各々の凸部１２ｇは、長手方向に延在しており、且つ、長手方向と垂直な方向に並んで配置されている。各々の凸部１２ｇの最上部には、複数の貫通孔１２ｋが一直線上に並んで配置されている。なお、凸部１２ｇの形状がこのような形状に限られないことはもちろんである。

図４（ａ）は、図３（ａ）を視点Ｃから見た図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の斜視図である。メインカバー１２の底部１２ｆは、案内路１２ｈを有する。案内路１２ｈは、凸部１２ｇの下端に設けられ、貫通孔１２ｋから第１チャンバ２２及び第２チャンバ２６に流入したオイルを案内する。具体的には、案内路１２ｈは、ヘッドカバー１０がシリンダヘッド２０を覆うように取り付けられた状態で、図４（ａ）の矢印３２、図４（ｂ）の矢印３２、矢印３４の方向に進むに従って下るように傾斜している。さらに、メインカバー１２の底部１２ｆは、案内路１２ｈに案内されたオイルをチャンバから排出する排出孔１２ｍを有する。これにより、貫通孔１２ｋから第１チャンバ２２または第２チャンバ２６に流入したオイルを、案内路１２ｈで案内し、排出孔１２ｍから適切に第１チャンバ２２または第２チャンバ２６の外部に排出することができる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係るメインカバーの凹部の底部４０を示す図である。第２の実施形態に係るヘッドカバーは、底部１２ｆに代わって底部４０が形成されている以外は、第１の実施形態に係るヘッドカバー１０と同様である。

底部４０は、複数の凸部４０ａ及び案内路４０ｂを有する。第２の実施形態では、複数の凸部４０ａの各々に、１つの貫通孔４０ｅが設けられている。凸部４０ａは、頂面４０ｃ及び４つの側面４０ｄを有する。第２の実施形態においても、頂面４０ｃは、凸部４０ａの最上部であり、水平な平面状に形成されている。側面４０ｄは、下方に進むに従って凸部４０ａの幅が大きくなるように傾斜している。第２の実施形態では、頂面４０ｃはほぼ正方形に形成されており、側面４０ｄは、ほぼ同一の台形に形成されている。

このように、複数の凸部４０ａの各々に一つの貫通孔４０ｅを設けることにより、貫通孔４０ｅから流入したオイルが多くの側面４０ｄ上を流れ落ちることができる。このため、貫通孔４０ｅからオイルが流れ落ちることをより促すことができ、オイルによる貫通孔４０ｅの開口面積の減少を抑制することができる。案内路４０ｂが、凸部４０ａの下端に設けられ、貫通孔４０ｅから第１チャンバ２２及び第２チャンバ２６に流入したオイルを案内する点は、第１の実施形態と同様である。

（変形例）
図６（ａ）～図６（ｃ）は、凸部に設けられる貫通孔の変形例を示す図である。これらの変形例では、凸部に設けられる貫通孔は、ヘルムホルツの共鳴の原理から音の抑制に必要な径の丸孔（以下、「標準孔」という）を収容し、且つ内面に外向きに凹む角部を有するように形成されている。標準孔の径は、第１チャンバ２２、第２チャンバ２６の大きさや形状などに応じて実験により、または解析により得られる。

ある変形例では、図６（ａ）に示されるように、凸部に設けられる貫通孔４２は、標準孔４４を収容し、且つ４つの角部を有するように形成されている。４つの角部は、標準孔４４を中心に４方向に放射状に延在して先細る三角形状の先端に形成されている。すなわち、貫通孔４２は、刃数が４つの手裏剣形に形成されている。

ある別の変形例では、図６（ｂ）に示されるように、凸部に設けられる貫通孔４６は、標準孔４４を収容し、且つ５つの角部を有するように形成されている。５つの角部は、標準孔４４を中心に５方向に放射状に延在して先細る三角形状の先端に形成されている。すなわち、貫通孔４６は星形に形成されている。

ある別の変形例では、図６（ｃ）に示されるように、凸部に設けられる貫通孔４８は、標準孔４４を収容し、且つ６つの角部を有するように形成されている。６つの角部は、標準孔４４を中心に６方向に放射状に延在して先細る三角形状の先端に形成されている。すなわち、貫通孔４６は六芒星形に形成されている。

このように貫通孔が角部を有することにより、たとえオイルが貫通孔に付着した場合であっても、貫通孔内面への表面張力によりオイルを角部に集め、オイルを角部に付着させることができるため、標準孔４４がオイルで閉塞されることを回避して、標準孔４４の面積を適切に確保することができる。このため、貫通孔へオイルが付着することによって音の抑制効果が低減することを回避することができる。

別の変形例では、メインカバーが、第１の実施形態のメインカバー１２の凹部１２ｂ及び隔壁１２ｅを有しておらず、代わりに、サブカバー１４の椀状部１４ａ及び隔壁１４ｂを有している。また、サブカバーが、第１の実施形態のメインカバー１２の凹部１２ｂ及び隔壁１２ｅを有している。サブカバーは、メインカバーの椀状部を覆うように、メインカバーの下方から取り付けられる。この態様によっても、シリンダヘッド２０から空気を伝播する音を抑制するチャンバを形成することができる。

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

１０ ヘッドカバー，１２ メインカバー，１２ａ 本体部，１２ｂ 凹部，１２ｃ ボルトボス，１２ｄ 椀状部，１２ｅ 隔壁，１２ｆ 底部，１２ｇ 凸部，１２ｈ 案内路，１２ｉ 頂面，１２ｊ 側面，１２ｋ 貫通孔，１２ｍ 排出孔，１４ サブカバー，１４ａ 椀状部，１４ｂ 隔壁，２０ シリンダヘッド，２２ 第１チャンバ，２６ 第２チャンバ

Claims (4)

1. 内燃機関のシリンダヘッドの上面の少なくとも一部を覆うヘッドカバーであって、
   前記シリンダヘッドから空気を伝播する音を抑制するチャンバを形成するチャンバ形成部を有し、
   前記チャンバ形成部は、前記チャンバを前記シリンダヘッド側の空間から仕切る仕切り部を有し、
   前記仕切り部は、前記チャンバ内に突出する凸部を有し、前記凸部に、前記シリンダヘッド側の空間から前記チャンバに通じる貫通孔が設けられており、
   前記貫通孔は、前記凸部の最上部にのみ設けられていることを特徴とする、ヘッドカバー。
2. 内燃機関のシリンダヘッドの上面の少なくとも一部を覆うヘッドカバーであって、
   前記シリンダヘッドから空気を伝播する音を抑制するチャンバを形成するチャンバ形成部を有し、
   前記チャンバ形成部は、前記チャンバを前記シリンダヘッド側の空間から仕切る仕切り部を有し、
   前記仕切り部は、前記チャンバ内に突出する凸部を有し、前記凸部に、前記シリンダヘッド側の空間から前記チャンバに通じる貫通孔が設けられており、
   前記貫通孔は、内面に外向きに凹む角部を有することを特徴とする、ヘッドカバー。
3. 前記仕切り部は、前記凸部の下端に、前記貫通孔から前記チャンバに流入したオイルを案内する案内路を有し、
   前記案内路は、前記ヘッドカバーが前記シリンダヘッドを覆うように取り付けられた状態で傾斜していることを特徴とする、請求項１または２に記載のヘッドカバー。
4. 前記チャンバ形成部は、前記案内路に案内されたオイルを前記チャンバから排出する排出孔を有することを特徴とする、請求項３に記載のヘッドカバー。

Images