JP2008025451A - エンジンのヘッド部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダヘッドの半円形状の凹部をしっかりと塞いでシールする。
【解決手段】ピストン４が挿入されるシリンダ室１３が形成されたシリンダブロック５と、シリンダブロック５の上にシリンダ室の開口を覆って取り付けられ、上方に開口したカムチェーンチャンバ１４を有したシリンダヘッド１０と、シリンダヘッド１０の上面側端面上にカムチェーンチャンバを覆って取り付けられたヘッドカバー８と、シリンダヘッド１０とヘッドカバー８との間に挟持されて両者の接合部をシールするシール部材５０とを有してエンジンのヘッド部構造が構成される。シリンダヘッド１０の上面側端面にカムシャフト３１の軸受け部を加工するための凹部１０ｂが形成されており、シール部材５０は凹部１０ｂを塞ぐ弾性部材からなる突状シール部５２を一体に有し、突状シール部５２は金属製の補強部材５５を有して構成される。
【選択図】図３

Description

本発明は、エンジンのシリンダヘッド部の構造に関し、さらに詳しくは、オーバーヘッドカム式のエンジンであってシリンダヘッドの上面側にカムチェーンチャンバを有する構成のヘッド部構造に関する。

オーバーヘッドカム式のエンジンにおいては、エンジンの吸排気バルブを開閉するためのカム機構がシリンダヘッドに設けられる。このため、シリンダヘッドにカムシャフトが回転自在に保持され、且つエンジンのクランクシャフト回転をカムシャフトに伝達するためのチェーン機構や、カムシャフトの回転に応じて吸排気バルブを開閉作動するためのカム機構等を配設するためのカムチェーンチャンバが形成されており、これらカムチェーン機構が配設されたカムチェーンチャンバを覆ってヘッドカバーが取り付けられる。

このような構成においては、シリンダヘッドの上面側においてカムシャフトを回転自在に支持するための軸穴を加工するために、シリンダヘッドのカム軸方向の端部壁面に半円形状に窪んだ凹部が形成される。このため、シリンダヘッドにヘッドカバーを取り付けるときに、両者の接合面のみならずこの半円形状の凹部もシールする必要があり、従来から、両者の接合面間に挟持される平面状シール部材（平面ガスケット）に加えて、この凹部を塞ぐ側面視半円形状のシール部材を挟持する構成が採用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

実用新案登録第２５１５０５４号公報 実開平７−１７９３６号公報 特開２００３−３４３３７２号公報

これら従来の構成は、シリンダヘッドとヘッドカバーの接合面の間に挟持される平面状シール部材と、凹部を塞ぐ半円形状シール部材によって構成され、半円状のシール部材は弾性体単体で構成されており、且つ、シール部材は外部に露出して外部からの力を受けやすい構造であったため、シール部材の保持力が低くなったり、シール性能が低下したりするおそれがあるという問題があった。

本発明はこのような問題に鑑み、シリンダヘッドの半円形状の凹部をしっかりと塞いでシールすることができるような構成を有したエンジンのヘッド部構造を提供することを目的とする。

本発明に係るエンジンのヘッド部構造は、ピストンが挿入されるシリンダ室が形成されたシリンダブロックと、前記シリンダブロックの上にピストンヘッドと対向する側の前記シリンダ室の開口を覆って取り付けられ、上方に開口したカムチェーンチャンバを有したシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドの上面側端面上に前記カムチェーンチャンバを覆って取り付けられたヘッドカバーと、前記シリンダヘッドの前記上面側端面と前記ヘッドカバーとの間に挟持されて両者の接合部をシールするシール部材とを有して構成され、前記シリンダヘッドの前記上面側端面にカムシャフトの軸受け部を加工するための凹部が形成されており、前記シール部材は前記凹部を塞ぐ弾性部材からなる突状シール部を一体に有し、前記突状シール部は金属製の補強部材を有して構成される。

このヘッド部構造において、前記凹部は側面視において半円形状に形成され、前記突状シール部は前記凹部に嵌合する半円形状の弾性部材から構成され、前記補強部材が前記突状シール部の形状に対応した半円形状に形成されているのが好ましい。

なお、前記突状シール部および前記補強部材に、内側および外側端部において上方に突出するつば部が形成されており、前記突状シール部が前記凹部に挿入されるとともに前記シール部材が前記シリンダヘッドの上面側端面と前記ヘッドカバーとの間に挟持されたときに、前記内側および外側つば部が前記ヘッドカバーを内側および外側から挟んで位置するように構成されているのが好ましい。

また、前記突状シール部に形成された前記つば部が前記ヘッドカバーの外側に位置し、前記補強部材に形成された前記つば部が前記ヘッドカバーの内側に位置するようになっているのが好ましい。

さらに、前記突状シール部に形成された前記つば部は、前記補強部材に形成された前記つば部より上方への突出量が大きくなる形状を有しているのが好ましい。

上記のように構成された本発明に係るエンジンのヘッド部構造によれば、シリンダヘッドとヘッドカバーとの接合部をシールするシール部材が凹部を塞ぐ弾性部材からなる突状シール部を一体に有するとともに、弾性部材からなる凸状シール部が金属製の補強部材により補強されているため、突状シール部に外部（もしくは内部）からの力が加わったような場合でもこれが変形しにくく、シール性能を向上させることができるとともに、突状シール部の脱落を効果的に防止することができる。

この構成において、突状シール部を半円形状の凹部に嵌合する半円形状の弾性部材から構成し、補強部材がをこの形状に対応した半円形状に形成すればその加工が簡単であり、且つ弾性部材からなる突状シール部を効果的に補強することができる。

なお、突状シール部および補強部材に、内側および外側端部において上方に突出するつば部を形成し、これらがシリンダヘッドとヘッドカバーとの間に挟持されたときに、内側および外側つば部がヘッドカバーを内側および外側から挟む構成とすれば、突状シール部がヘッドカバーに対して相対移動することを防止してシール部の外れを確実に防止し、シール性能を高めることができる。

また、突状シール部に形成されたつば部がヘッドカバーの外側に位置し、補強部材に形成されたつば部がヘッドカバーの内側に位置するように構成すれば、カムチェーンチャンバの内圧を受けて突状シール部が外方に押し出されるような作用に対して、補強部材により突状シール部をしっかりと保持することができる。

さらに、突状シール部に形成されたつば部が補強部材に形成されたつば部より上方への突出量が大きくなるようにすれば、弾性部材からなる突状シール部を外に開くように弾性変形させてヘッドカバーを組み付ける作業が可能であり、突状シール部がカムチェーンチャンバ内に入り込むのを防止しつつ、ヘッドカバーの組み付け作業を容易に行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。本発明の実施形態に係るヘッド部構造を備えたエンジンＥについて、図１〜図４を参照して説明する。

エンジンＥは、クランクシャフト２が配設保持されたクランクケース１と、クランクケース１の上端に接合配設されたシリンダブロック５と、シリンダブロック５の上端に接合配設されたシリンダヘッド１０と、シリンダヘッド１０の上端に接合配設されたヘッドカバー８とを備え、その内部に各種エンジン構成部材を配設してなる。シリンダブロック５内にはシリンダライナー６が挿入されて設けられており、シリンダライナー６内に形成される円筒状のシリンダ孔６ａ内に軸方向に移動自在にピストン４が配設されている。ピストン４は連結ロッド３を介してクランクシャフト２のクランク部２ａに連結されている。

シリンダヘッド１０は下面に燃焼室形成用凹部１３が形成されており、この凹部１３に開口する排気ポート１１ａを有した排気通路１１と、吸気ポート１２ａを有した吸気通路１２とがシリンダヘッド１０に形成されている。これら排気および吸気ポート１１ａ，１２ａを下端バルブ部２１，２６が開閉自在に塞ぐようにして、排気バルブ２０および吸気バルブ２５がシリンダヘッド１０に図１に示すように取り付けられている。これら排気バルブ２０および吸気バルブ２５はバルブスプリング２３，２８により閉止方向に付勢されており、外力が作用しない状態ではこれらバルブスプリング２３，２８の付勢によりバルブ部２１，２６が排気および吸気ポート１１ａ，１２ａを閉塞する。また、図３に示すように、燃焼室形成用凹部１３内に先端プラグ部が突出して点火プラグ２９がシリンダヘッド１０に取り付けられている。

シリンダヘッド１０の上面側には、図３に示すように、上面側に開口した凹部からなるカムチェーンチャンバ１４が形成されており、ここにオーバーヘッドタイプのカム機構３０が配設されている。カムチェーンチャンバ１４は、図３における右側内部を上下に貫通してシリンダブロック５の側部に上下に貫通して形成されたカムチェーン配設空間５ａと繋がっており、ここにカムチェーン機構３５を構成するドリブンスプロケット３６およびチェーン３７が配設されている。なお、シリンダヘッド１０単体での正面図を図５に示しており、この図から分かるように、カム機構３０を取り付けるためのマウント部１５がヘッドカバー空間内において上方に突出して（ヘッドカバー８との接合面１０ａより上方に突出して）設けられている。

カム機構３０は、上記マウント部１５に回転自在に保持されたカムシャフト３１と、カムシャフト３１により揺動される排気用および吸気用ロッカーアーム３２，３３を備えて構成される。カムシャフト３１は外周二カ所に排気用および吸気用カム部３１ａ，３１ｂが形成されており、シャフト先端部がマウント部１５に形成された取付孔１５ｂに回転自在に挿入され、シャフト中間部が取付孔１５ａにベアリング１５ｃを介して回転自在に支持されてマウント部１５に取り付けられている。排気用および吸気用ロッカーアーム３２，３３は、中央部３２ａ，３３ａがマウント部１５に枢結されて揺動自在に取り付けられ、一端部に設けられたカムフォロア３２ｂ，３３ｂが排気用および吸気用カム部３１ａ，３１ｂに当接し、他端部に設けられた押圧部３２ｃ，３３ｃが排気バルブ２０および吸気バルブ２５の上端当接部２２，２７と当接する。

このような構成のカム機構３０により、カムシャフト３１が回転されると、排気用および吸気用カム部３１ａ，３１ｂが所定のタイミングでカムフォロア３２ｂ，３３ｂを押し上げて排気用および吸気用ロッカーアーム３２，３３を揺動させ、押圧部３２ｃ，３３ｃが排気バルブ２０および吸気バルブ２５の上端当接部２２，２７と当接してこれを押し下げて、バルブ部２１，２６が排気および吸気ポート１１ａ，１２ａを開放する。

排気および吸気ポート１１ａ，１２ａの開放は、クランクシャフト２の回転によるピストン４の往復動とタイミングを合わせて行われる。このため、クランクシャフト２に取り付けられた駆動スプロケット（図示せず）にチェーン３７が掛け回されており、このチェーン３７がカムシャフト３１の端部に取り付けられた従動スプロケット３６に掛け回されており、クランクシャフト２の回転に同期してカムシャフト３１が回転駆動されるようになっている。

ヘッドカバー８は、カム機構３０が取り付けられた状態のシリンダヘッド１０を上面側から覆うようにしてシリンダヘッド１０の上に取り付けられる。なお、このとき、両者の間に後述するシール部材５０が挟持され、この部分が密封され、内部のオイル等が外部に漏れ出ないようにしている。

ところで図５に示すように、シリンダヘッド１０ののマウント部１５はヘッドカバー８との接合面１０ａより上方に突出しているが、その突出量をできる限り小さくしてエンジンをコンパクトに構成することが望まれる。このため、シリンダヘッド１０の接合面１０ａの一側端に半円形状の凹部１０ｂを形成し、この凹部１０ｂを通して工具を挿入してカムシャフト３１を取り付けるための取付孔１５ａ，１５ｂを機械加工するようになっている。このように構成することにより、カムシャフト３１の位置を低くしてエンジンの高さを抑えてコンパクト化を図ることができるのであるが、この凹部１０ｂを塞いでシールする必要がある。

このため、このエンジンＥにおいては、図６〜図８に示す構成のシール部材５０を、シリンダヘッド１０とヘッドカバー８との間に挟持して、凹部１０ｂを含む両者の間を確実にシールするようにしている。このシール部材５０は、シリンダヘッド接合面１０ａの上にカムチェーンチャンバ１４を囲んで取り付けられ、ヘッドカバー８の下端面との間に挟持される平面シール部５１と、凹部１０ｂ内に嵌合して配設される突状シール部５２とから一体に構成される。

平面シール部５１は弾性材料から平板状に形成されるとともに上面に長手方向に延びる線状の突起５１ａが形成されており、この突起５１ａがヘッドカバー８の下端面に形成された線状の受容溝（図示せず）に入り込むようになっている。なお、突状シール部５２の上面シール面５３は平面シール部５１の上面と同一面上に延びてつながり、この上に形成された線状の突起５３ａは突起５１ａに繋がり、平面シール部５１と上面シール面５３とが一体に繋がってシリンダヘッド１０の接合面１０ａの上に位置してカムチェーンチャンバ１４の周囲を囲んでいる。

突状シール部５２は、シリンダヘッド１０の凹部１０ｂの形状に対応する側面視半円形状に形成されて上面シール面５３から下方に突出している。突状シール部５２の外面側および上下両面は、平面シール部５１と同一の弾性材料から作られ、内面側に側面視半円形状の金属補強板５５が一体に設けられている。突状シール部５２の上面シール面５３の外側に位置して上方に延びる舌片状の第１つば部５４ａが形成され、突状シール部５２の半円筒状外周面５２ａの内側および外側に外方に延びたフランジ状の第２および第３つば部５４ｂ，５４ｃが形成されている。なお、半円筒状外周面５２ａには複数のリンク状小突起５２ｂが形成されており、突状シール部５２が凹部１０ｂ内に挿入されたときにこれら小突起５２ｂが凹部１０ｂの内周面に当接して良好なシール性能を発揮するように構成されている。

一方、補強板５５は上端部が内方に折り曲げられるとともに、上面シール面５３の内側端の二カ所において上方に突出する第４つば部５５ｂ，５５ｂが形成されている。同様に補強板５５の下端部も内方に折り曲げられるとともに半円筒状外周面５２ａの内側端において下方に突出する第５つば部５５ａが形成されている。

以上の構成のシール部材５０を取り付ける作業について説明する。シール部材５０は、平面シール部５１をシリンダヘッド接合面１０ａの上に載置し、且つ突状シール部５２を凹部１０ｂ内に嵌入させて載置する。このとき、フランジ状の第２および第３つば部５４ｂ，５４ｃがシリンダヘッド１０の凹部１０ｂを形成する壁面を内外両側から挟みこみ、突状シール部５２が凹部１０の上にしっかりと取り付けられる。さらにこのとき、補強板５５の第５つば部５５ａはシリンダヘッド１０の凹部１０ｂの壁面の内側面に対向当接する位置に位置する。

このようにしてシール部材５０をシリンダヘッド１０の接合面１０ａおよび凹部１０ｂの上に取り付けた後、ヘットカバー８をこの上に載置する。このとき、作業者は弾性材料からなる第１つば部５４ａを外側に引っ張って押し広げた状態とすることにより、ヘットカバー８をシリンダヘッド１０の上に載置する作業を簡単に行うことができる。このようにしてヘッドカバー８を載置すると、シール部材５０の上面の線状の突起５１ａ，５３ａがヘッドカバー８の下端面に形成された線状の受容溝（図示せず）に入り込む。さらに、第４つば部５５ｂ，５５ｂがヘットカバー８の内壁面と対向当接し、第１つば部５４ａが外壁面と対向当接する。すなわち、第１つば部５４ａと第４つば部５５ｂ，５５ｂとによりヘッドカバー８の壁部を内側および外側から挟んで位置する。

以上のようにしてシール部材をシリンダヘッド１０の上端面とヘッドカバー８の下端面との間に挟持した状態においては、凹部１０ｂが突状シール部５２により確実にシールされる。このとき、突状シール部５２は平面シール部５１と一体に構成されているため、突状シール部５２が外力を受けてもこれが脱落したり緩んだりするおそれがない。特に、補強板５５により形成された第４および第５つば部５５ｂ，５５ａはヘッドカバー８およびシリンダヘッド１０の内壁面と対向当接しているため、突状シール部５２がカムチェーンチャンバ１４の内圧を受けたとしてもこれが脱落したり、緩んだりするおそれがなく、高いシール性能を保持することかできる。

本発明の実施形態に係るヘッド部構造を有したエンジンの正面断面図である。 上記エンジンのヘッド部の正面外観図である。 上記エンジンのヘッド部の内部を示す側面断面図である。 上記エンジンのヘッド部の内部を示す正面断面図である。 上記ヘッド部構造を構成するシリンダヘッド単体での正面図である。 上記ヘッド部構造に用いられるシール部材の一部を示す平面図である。 上記ヘッド部構造に用いられるシール部材の一部を示す正面図である。 上記シール部材を、図７の矢印Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂに沿った断面図である。

符号の説明

Ｅ エンジン １ クランクケース
２ クランクシャフト ３ 連結ロッド
４ ピストン ５ シリンダブロック
６ シリンダライナー ８ ヘッドカバー
１０ シリンダヘッド １０ａ 接合面
１０ｂ 凹部 １４ カムチェーンチャンバ
１５ マウント部 １５ａ，１５ｂ 取付孔
２０ 排気バルブ ２５ 吸気バルブ
２９ 点火プラグ ３０ カム機構
３１ カムシャフト ３２，３３ ロッカーアーム
３５ カムチェーン機構 ３６ ドリブンスプロケット
３７ チェーン ５０ シール部材
５１ 平面シール部 ５２ 突状シール部
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ 第１、第２、第３つば部
５５ 補強板 ５５ｂ，５５ａ 第４、第５つば部

Claims (5)

1. ピストンが挿入されるシリンダ室が形成されたシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックの上にピストンヘッドと対向する側の前記シリンダ室の開口を覆って取り付けられ、上方に開口したカムチェーンチャンバを有したシリンダヘッドと、
   前記シリンダヘッドの上面側端面上に前記カムチェーンチャンバを覆って取り付けられたヘッドカバーと、
   前記シリンダヘッドの前記上面側端面と前記ヘッドカバーとの間に挟持されて両者の接合部をシールするシール部材とを有して構成されるエンジンにおいて、
   前記シリンダヘッドの前記上面側端面にカムシャフトの軸受け部を加工するための凹部が形成されており、
   前記シール部材は前記凹部を塞ぐ弾性部材からなる突状シール部を一体に有し、前記突状シール部は金属製の補強部材を有して構成されることを特徴とするエンジンのヘッド部構造。
2. 前記凹部は側面視において半円形状に形成され、前記突状シール部は前記凹部に嵌合する半円形状の弾性部材から構成され、前記補強部材が前記突状シール部の形状に対応した半円形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンのヘッド部構造。
3. 前記突状シール部および前記補強部材に、内側および外側端部において上方に突出するつば部が形成されており、
   前記突状シール部が前記凹部に挿入されるとともに前記シール部材が前記シリンダヘッドの上面側端面と前記ヘッドカバーとの間に挟持されたときに、前記内側および外側つば部が前記ヘッドカバーを内側および外側から挟んで位置するように構成されていることを特徴とする請求項１もしくは２に記載のエンジンのヘッド部構造。
4. 前記突状シール部に形成された前記つば部が前記ヘッドカバーの外側に位置し、前記補強部材に形成された前記つば部が前記ヘッドカバーの内側に位置することを特徴とする請求項３に記載のエンジンのヘッド部構造。
5. 前記突状シール部に形成された前記つば部は、前記補強部材に形成された前記つば部より上方への突出量が大きくなる形状を有していることを特徴とする請求項３もしくは４に記載のエンジンのヘッド部構造。

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