JPH0830444B2 - エンジンのシリンダヘツド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンのシリンダヘッドに関するもの
で、特に、上部外周に上方に突出する周壁が設けられて
いるシリンダヘッドに関するものである。

（従来の技術） オーバヘッドカム式エンジンにおいては、シリンダヘ
ッドの上方にカムケースが設けられる。そこで、そのシ
リンダヘッドには、シリンダヘッド本体の外周部から上
方に突出する上部周壁を設け、その上部周壁によってカ
ムケースの下部を形成するようにしている。多気筒エン
ジンの場合には、そのような上部周壁の、シリンダヘッ
ドの長手方向に沿う部分は、ほぼ平面状の板となる。

ところで、エンジンにおいては、軽量化を進めるため
に、一般部の肉厚を更に小さくする努力が払われてい
る。したがって、上述のようなシリンダヘッドの上部周
壁にも、その肉厚を薄くすることが求められている。し
かしながら、その上部周壁には、その上端面にシリンダ
ヘッドカバーが締め付けらてシールされるので、ある程
度の剛性が必要である。また、その上部周壁がカムケー
スの周壁を構成する場合には、動弁機構の振動に共振し
て騒音を発することのないようにしなければならない。
そのために、特にその平面壁部分の剛性を高めることが
必要となっている。

そこで、従来は、シリンダヘッドの上部周壁の外面に
リブを設け、それによって、上部周壁の肉厚を小さくし
ながらその剛性を確保するようにしていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、シリンダヘッド本体の長手方向に沿う
側面には、吸気マニホルドや排気マニホルドなどの他部
材を取り付けるための取付面をフライス加工する必要が
ある。そのために、シリンダヘッドの上部周壁の外面に
リブを設けようとしても、そのリブを上部周壁の上端か
らシリンダヘッド本体部にまで連続して延びるものとす
ることができない場合が多い。そのような場合には、上
部周壁の剛性はその肉厚によって確保せざるを得ない。

また、シリンダヘッドは、一般に鋳造によって成形さ
れている。その場合、溶湯は、シリンダヘッドの吸気側
の下面に対応する位置に設けられる湯口から注入される
のが普通である。したがって、シリンダヘッドの上部周
壁部分は溶湯の回りにくい箇所となっている。そのため
に、上部周壁の肉厚を小さくすると、鋳造不良が生じや
すくなってしまう。上部周壁の外面にリブを設けたとし
ても、その湯回りを改善することは難しい。

このようなことから、従来のシリンダヘッドでは、上
部周壁の肉厚を十分に小さくすることはできないことと
なっていた。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであ
って、その目的は、シリンダヘッドの鋳造及び機械加工
に影響が及ぼされることのないようにしながら、その上
部周壁の肉厚を十分に小さくすることができるようにす
ることである。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明では、シリンダヘ
ッド本体には、シリンダヘッドとシリンダブロックとを
締結するためのヘッドボルトの挿通孔を有するヘッドボ
ルトボス部や、排気マニホルドを取り付けるための締付
ボス部が設けられ、それらのボス部が厚肉とされること
に着目して、シリンダヘッドの上部周壁の内面に、それ
らのボス部から連なるリブを設けるようにしている。そ
のリブは、ヘッドボルトボス部から上部周壁の上端まで
上方に延びる第１の縦リブと、排気マニホルド取り付け
用の締付ボス部から上部周壁の上端まで上方に延びる第
２の縦リブと、上部周壁の上端部近傍において水平方向
に延び、それらの縦リブ間を連結するリブとによって構
成されている。ヘッドボルトボス部は、シリンダヘッド
本体の隣り合う燃焼室間の側方に設けられている。ま
た、排気マニホルド取り付け用の締付ボス部は、各燃焼
室の中心部側方で、ヘッドボルトボス部の上端面よりも
上方に設けられている。

（作用） このように、上部周壁の内面にリブを設けるようにす
ることにより、そのリブのために吸気あるいは排気マニ
ホルド等の他部材取付面のフライス加工等が妨げられる
ことがなくなる。したがって、その縦リブは、上部周壁
の上端からシリンダヘッド本体部にまで連続して延びる
ものとすることが可能となる。

また、ヘッドボルトボス部と排気マニホルド取り付け
用の締付ボス部とは、シリンダヘッドの長手方向にほぼ
等間隔を置いて配設されるので、それらのボス部から延
出する縦リブ間の間隔もほぼ等間隔となる。そして、そ
れらの縦リブが、上部周壁の上端部近傍に設けられる横
リブによって互いに連結されるので、上部周壁の平面状
部分、特にその上端部が効果的に補強される。しかも、
排気マニホルド取り付け用の締付ボス部はヘッドボルト
ボス部よりも横リブに近い位置に設けられるので、その
ボス部から延出する第２の縦リブと横リブとの交差部の
剛性がより向上する。したがって、リブの剛性を高める
ためにヘッドボルトを長くする必要はなくなる。

そして、第１及び第２の縦リブがヘッドボルトボス部
あるいは締付ボス部から連なるものとされることによ
り、鋳造時、溶湯が厚肉のボス部からそのリブ部分を通
しても上部周壁に導かれるようになる。したがって、薄
肉の周壁であっても、鋳造不良の発生が低減されるよう
になる。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図は本発明によるシリンダヘッドの一実施例を示すも
ので、第１図はその平面図であり、第2,3図はその断面
図である。

第１図から明らかなように、このシリンダヘッド１
は、オーバヘッドカム式直列４気筒エンジンのシリンダ
ヘッドであり、その本体1aの下面には、第２図に示され
ているようなルーフ形の燃焼室２が４個、シリンダヘッ
ド１の長手方向に沿って直列に設けられている。また、
シリンダヘッド１の上部には、特に第３図から明らかな
ように、その本体1aの外周部から斜め上方に延びる薄肉
の上部周壁1bが設けられており、その上部周壁1bとその
上端面にガスケットを介して締め付けられるシリンダヘ
ッドカバー（図示せず）とによって、シリンダヘッド本
体1aの上方にカムケースが形成されるようになってい
る。その上部周壁1bのシリンダヘッド長手方向に沿う部
分は平面壁となっている。

各燃焼室２には２個の排気ポート３（第２図）と２個
の排気ポート４とが開口するようにされており、各排気
ポート３及び排気ポート４がそれぞれ吸気弁及び排気弁
（図示せず）によって開閉されるようになっている。そ
の吸気弁及び排気弁は、カムケース内に設けられる１本
のカムシャフト（図示せず）によって駆動されるように
なっている。したがって、シリンダヘッド本体1aには、
各燃焼室２の上方位置に、それぞれ一対の吸気弁用バル
ブガイド5,5及び排気弁用バルブガイド6,6が取り付けら
れている。

カムシャフトは、シリンダヘッド本体1aの長手方向両
端部に設けられたカムシャフト軸受７、及びその中間部
に等間隔に設けられた４個のカムシャフト軸受８によっ
て支持されるようになっている。中間部のカムシャフト
軸受８は、各燃焼室２の横方向中心線上に設けられてお
り、燃焼室２の中心に装着される点火プラグ（図示せ
ず）の挿入口９が、そのカムシャフト軸受８に一体に形
成されている。その中間部のカムシャフト軸受８に締結
されるカムホルダ（図示せず）は、プラグ挿入口９に連
なる挿入口を有し、更に図で右側、すなわち吸気側に延
びるものとされている。そして、そのカムホルダの右側
端部は、シリンダヘッド本体1aから上方に突出して設け
られるカムホルダ締付ボス10に締め付けられるようにな
っている。その締付ボス10は、シリンダヘッド１の上部
周壁1bの吸気側の内面に一体に連結されている。

シリンダヘッドカバーは、中間部両端のカムシャト軸
受8,8の、図で左側のねじ孔8aに締め付けられるボルト
と、シリンダヘッド上部周壁1bの吸気側の内面に設けら
れているねじ孔11に締め付けられるボルトとによって、
シリンダヘッド１に固着されるようになっている。その
ねじ孔11は、第１図で上下各一対のカムホルダ締付ボス
10,10間の中央部に設けられている。

シリンダヘッド本体1aには、長手方向両端部及び隣り
合う各燃焼室2,2,…間の左右両側方に、シリンダヘッド
１の長手方向に等間隔を置いて、それぞれヘッドボルト
挿通孔12,13を有するヘッドボルトボス部14,15が設けら
れている。このボス部14,15は、その挿通孔12,13に挿通
されるヘッドボルト（図示せず）によってシリンダヘッ
ド１をシリンダブロックに締結するためのもので、その
肉厚は十分に大きくされている。そして、そのボス部1
4,15の上端面は、シリンダヘッド本体1aの上面よりわず
かに上方に突出するものとされている。シリンダヘッド
１の上部周壁1bは、そのボス部14,15の上端面よりも上
方に突出している。

また、第2,3図に示されているように、シリンダヘッ
ド本体1aの右側の側面及び左側の側面には、それぞれ吸
気マニホルド取付面16及び排気マニホルド取付面17が形
成されている。吸気マニホルド及び排気マニホルドは、
これらの取付面16,17に植え込まれるスタッドボルト
（図示せず）によって締め付けられるようになってい
る。排気マニホルドを固着するスタッドボルトの一部
は、排気マニホルド取付面17の上部の、各燃焼室２の横
方向中心線上に設けられている締付ボス部18に締め付け
られるようになっている。その締付ボス部18は肉厚が十
分に大きいもので、その内端部は、シリンダヘッド本体
1aの上面の、ヘッドボルトボス部14,15の上端面よりも
上方に露出している。第１図から明らかなように、その
締付ボス部18の配設位置は、ヘッドボルトボス部15,15,
…間の中間位置となっている。こうして、シリンダヘッ
ド１の排気側には、ヘッドボルトボス部15,15,…と排気
マニホルド取り付け用の締付ボス部18,18,…とが、シリ
ンダヘッド１の長手方向にほぼ等間隔を置いて配設され
ている。

第1,3図から明らかなように、シリンダヘッド１の上
部周壁1bには、その長手方向中央部の平面壁部の内面
に、ヘッドボルトボス部14,15から連なり上部周壁1bの
上端にまで上方に延びる第１の縦リブ19,20が設けられ
ている。吸気側の上部周壁1bの上端部近傍内面には、更
にその縦リブ19とその両側のカムホルダ締付ボス10,10
とを連結する水平方向の横リブ21が設けられている。ま
た、第1,2図に示されているように、各カムホルダ締付
ボス10の内面側にも傾斜リブ22が設けられている。

一方、排気側の上部周壁1bの内面には、第１の縦リブ
20,20間に位置する排気マニホルド取り付け用の締付ボ
ス部18上面から連なり上部周壁1bの上端にまで上方に延
びる第２の縦リブ23が形成されている。また、その上部
周壁1b内面の上端部近傍には、第２の縦リブ23と交差し
て水平方向に延びる横リブ24が形成されている。そし
て、その横リブ24によって、第１の縦リブ20,20どうし
が連結されている。

このように構成されたシリンダヘッド１においては、
最も剛性が小さくなる上部周壁1bの長手方向中間部の平
面壁部が、吸気側では縦横のリブ19,21及びカムホルダ
締付ボス10によって補強され、排気側では縦リブ20,23
及び横リブ24によって補強されるので、上部周壁1b全体
の剛性が高められる。しかも、それら上下方向の縦リブ
19,20,23が水平方向の横リブ21,24によって連結される
ので、上部周壁1bの補強は効果的に行われる。そして、
それらの横リブ21,24は上部周壁1bの上端部近傍に設け
られるので、特にその上部周壁1bの上端面の剛性が著し
く増大する。したがって、上部周壁1bの肉厚を小さくし
ても、シリンダヘッドカバーの締め付け荷重や動弁機構
の振動等に耐え得るだけの剛性を確保することができ
る。

また、特に排気側では、ヘッドボルトボス部15,15に
連なる第１の縦リブ20,20間に、更に排気マニホルド取
り付け用の締付ボス部18に連なる第２の縦リブ23が設け
られ、その縦リブ23が延出する締付ボス部18が横リブ24
に近い位置に設けられるので、それらのリブ23,24の交
差部の剛性が大幅に向上する。したがって、高熱を受け
る排気マニホルドの取り付け側であっても、その熱によ
って上部周壁1bが変形することが防止されるようにな
り、シリンダヘッド１とシリンダヘッドカバーとの間の
シール性を十分に確保することができる。

そして、それらのリブ19,20,21,23,24は上部周壁1bの
内面に形成されるので、それらが吸気マニホルド取付面
16及び排気マニホルド取付面17のフライス加工の支障と
なることがない。したがって、上下方向の縦リブ19,20,
23は、上部周壁1bの上端から基部のシリンダヘッド本体
1aまで連続するものとすることができる。

また、上述のような配置により、上下方向の縦リブ1
9,20,22,23は、各吸気弁及び排気弁を駆動するロッカア
ーム間にそれぞれ位置することになるので、それらを上
部周壁1bの内面側に設けても、動弁機構の作動の支障と
なることがない。

このシリンダヘッド１を鋳造するときには、本体1aの
吸気側の下面に対応する位置に、長手方向に沿って４個
の湯口が設けられ、その湯口から溶湯が注がれる。その
溶湯は、シリンダヘッド本体1aから上部周壁1bへと流れ
る。その場合、その溶湯通路は上下方向の縦リブ19,20,
23によって断面積の大きいものとされているので、溶湯
の流れはスムーズとなる。しかも、その溶湯通路は、溶
湯の集まりやすい肉厚部であるボス部14,15,18等から連
なるので、薄肉の上部周壁1bであっても、溶湯が確実に
導かれるようになる。したがって、鋳造欠陥が軽減され
る。

なお、上記実施例においては、縦横のリブ19,20,21,2
3,24が上部周壁1bのシリンダヘッド長手方向中間部にの
み設けられるものとしているが、長手方向両端部におい
ても剛性が不足するような場合には、同様なリブを両端
部にも設けるようにすればよい。

また、上記実施例においては、上部周壁1bの吸気側の
部分が、カムホルダ締付ボス10によっても補強されるも
のとしているが、そのようなボス10を必要としないシリ
ンダヘッドの場合には、その吸気側の部分も排気側の部
分と同様にリブのみによって補強されるようにすること
ができる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、シ
リンダヘッドの上部周壁の内面に、ヘッドボルトボス部
から上部周壁の上端まで上方に延びる第１の縦リブと、
そのヘッドボルトボス部よりも上方に配設される排気マ
ニホルド取り付け用の締付ボス部から上部周壁の上端ま
で上方に延びる第２の縦リブとをほぼ等間隔に設け、そ
れらの縦リブを、上部周壁の上端部近傍に設けられる横
リブによって連結するようにしているので、その上部周
壁、特にその上端面の剛性を効果的に高めることができ
る。したがって、上部周壁の肉厚を小さくしても、シリ
ンダヘッドカバーの締め付け荷重や動弁機構の振動等に
耐え得るものとすることができる。また、高熱を受ける
排気マニホルドの取り付け側であっても上部周壁の熱変
形が防止されるようになるので、シリンダヘッドカバー
との間のシール性を確保することができる。

そして、その縦リブが、シリンダヘッド本体に設けら
れる厚肉のボス部から連なるようにされるので、シリン
ダヘッドの鋳造時における上部周壁への溶湯の流れを良
好にすることができ、鋳造欠陥を低減させることができ
る。

こうして、シリンダヘッド上部周壁の肉厚を小さくす
ることができるようになり、エンジンの軽量化を図るこ
とが可能となる。

更に、第１の縦リブが、ヘッドボルトボス部に連なる
ものとされることにより、そのボス部も補強されるよう
になるので、ヘッドボルトの締結剛性を向上させること
ができる。しかも、排気マニホルド取り付け用の締付ボ
ス部がそのヘッドボルトボス部よりも上方に設けられ、
その締付ボス部によってリブ交差部の剛性が高められる
ようになるので、ヘッドボルトボス部の上端面を高くす
る必要がない。したがって、ヘッドボルトとしては必要
最小限の長さのものを用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるシリンダヘッドの一実施例を示
す平面図、 第２図は、第１図のII−II線に沿うそのシリンダヘッド
の断面図、 第３図は、第１図のIII−III線に沿うそのシリンダヘッ
ドの断面図である。 １……シリンダヘッド 1a……シリンダヘッド本体 1b……シリンダヘッド上部周壁 ２……燃焼室 12,13……ヘッドボルト挿通孔 14,15……ヘッドボルトボス部 18……排気マニホルド取り付け用の締付ボス部 19,20……第１の縦リブ、23……第２の縦リブ 21,24……横リブ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−124651（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−160944（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−16334（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−15948（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−72437（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭54−15092（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッド本体の、隣り合う燃焼室間
   の側方に、それぞれ、シリンダヘッドをシリンダブロッ
   クに締結するヘッドボルトの挿通孔を有する厚肉のヘッ
   ドボルトボス部が配設されており、そのシリンダヘッド
   本体の外周部に、前記ヘッドボルトボス部の上端面より
   も上方に突出する上部周壁が設けられていて、その上部
   周壁の上端面にシリンダヘッドカバーが取り付けられる
   エンジンのシリンダヘッドにおいて； 前記シリンダヘッド本体の、前記各燃焼室の中心部側方
   で、かつ前記ヘッドボルトボス部の上端面よりも上方
   に、排気マニホルド取り付け用の厚肉の締付ボス部が設
   けられており、 前記上部周壁の内面に、前記各ヘッドボルトボス部から
   連なって前記上部周壁の上端まで上方に延びる第１の縦
   リブと、前記締付ボス部から前記上部周壁の上端まで上
   方に延びる第２の縦リブと、前記上部周壁の上端部近傍
   において前記第２の縦リブと交差して水平方向に延び、
   前記第１の縦リブどうしを連結する横リブと、が形成さ
   れていることを特徴とする、 エンジンのシリンダヘッド。