(57)【要約】  本発明は、ウォータージャケット内に設けられるＥＧＲガス通路をシリンダヘッドに固定する際に、必要な固定強度並びにシール性を確保することが可能な技術を提供することを課題とする。本発明のシリンダヘッドに備わるＥＧＲガス通路は、ウォータージャケット内に配置され、ＥＧＲガスが内部を流通する中空管と、前記中空管の端部を挿入可能及び固定可能な挿入口を有する端部部材と、を具備する。前記端部部材は、前記挿入口が設けられる底部と、前記底部と連続して設けられる側壁部と、前記側壁部の外側面から外方へ突出して設けられ、かつ、シリンダヘッドの壁面と対向するとともに前記ＥＧＲガスの流れ方向に対して傾斜するテーパ面を有する楔部とを有する。前記ＥＧＲガス通路は、シリンダヘッドに締結される締結部材と前記シリンダヘッドの壁面とによって、前記端部部材の楔部を挟むことによりシリンダヘッドに固定される。
2012042584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォータージャケット内にＥＧＲガス通路を有するシリンダヘッドであって、
前記ＥＧＲガス通路は、
前記ウォータージャケット内に配置され、ＥＧＲガスが内部を流通する中空管と、
前記中空管の端部を挿入可能及び固定可能な挿入口を有する端部部材と、を具備し、
前記端部部材は、
前記挿入口が設けられる底部と、
前記底部と連続して設けられる側壁部と、
前記側壁部の外側面から外方へ突出して設けられ、かつ、シリンダヘッドの壁面と対向するとともに前記ＥＧＲガスの流れ方向に対して傾斜するテーパ面を有する楔部とを有し、
前記ＥＧＲガス通路は、シリンダヘッドに締結される締結部材と前記シリンダヘッドの壁面とによって、前記端部部材の楔部を挟むことによりシリンダヘッドに固定されるシリンダヘッド。
【請求項２】
前記側壁部は、前記ＥＧＲガスの流れ方向に対して傾斜する傾斜部を含む請求項１に記載のシリンダヘッド。
【請求項３】
前記側壁部の傾斜部は、前記側壁部を該側壁部の外周部から内周側に向けて鋭角に折り曲げることによって形成される請求項２に記載のシリンダヘッド。
【請求項４】
前記側壁部の傾斜部は、シリンダヘッドの内方側から外方側に向けて徐々に拡径するテーパ状に形成される請求項２又は３に記載のシリンダヘッド。
【請求項５】
前記中空管は、前記ＥＧＲガスの流れ方向に対して傾斜する傾斜部を含む請求項１から４の何れか一項に記載のシリンダヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダヘッドに関し、より詳細には、ウォータージャケット内にＥＧＲガス通路を有するシリンダヘッドにおいて、ＥＧＲガス通路をシリンダヘッドに固定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンでは、排気ガスの一部を吸気側に還流する排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置が広く用いられている。
また、ＥＧＲ装置によって還流されるＥＧＲガスの通路をシリンダヘッドのウォータージャケット内に配置し、冷却する技術が公知となっている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１は、ウォータージャケット内にＥＧＲガス通路を配置し、その両端をシリンダヘッドの対向する二壁面に設けられる貫通孔に固定する技術を開示している。
しかしながら、シリンダヘッドに設けられる貫通孔の加工誤差によって、二つの貫通孔間に芯ずれが生じる可能性がある。この芯ずれによってＥＧＲガス通路と貫通孔との固定部に隙間が残存することとなり、固定強度並びにシール性が不十分であるという課題を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−４９６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、ウォータージャケット内に設けられるＥＧＲガス通路をシリンダヘッドに固定する際に、必要な固定強度並びにシール性を確保することが可能な技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のシリンダヘッドは、ウォータージャケット内にＥＧＲガス通路を有するシリンダヘッドであって、前記ＥＧＲガス通路は、前記ウォータージャケット内に配置され、ＥＧＲガスが内部を流通する中空管と、前記中空管の端部を挿入可能及び固定可能な挿入口を有する端部部材と、を具備する。前記端部部材は、前記挿入口が設けられる底部と、前記底部と連続して設けられる側壁部と、前記側壁部の外側面から外方へ突出して設けられ、かつ、シリンダヘッドの壁面と対向するとともに前記ＥＧＲガスの流れ方向に対して傾斜するテーパ面を有する楔部とを有する。前記ＥＧＲガス通路は、シリンダヘッドに締結される締結部材と前記シリンダヘッドの壁面とによって、前記端部部材の楔部を挟むことによりシリンダヘッドに固定される。【０００７】
前記側壁部は、前記ＥＧＲガスの流れ方向に対して傾斜する傾斜部を含むことが好ましい。【０００８】
前記側壁部の傾斜部は、前記側壁部を該側壁部の外周部から内周側に向けて鋭角に折り曲げることによって形成されることが好ましい。【０００９】
前記側壁部の傾斜部は、シリンダヘッドの内方側から外方側に向けて徐々に拡径するテーパ状に形成されることが好ましい。【００１０】
前記中空管は、前記ＥＧＲガスの流れ方向に対して傾斜する傾斜部を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ウォータージャケット内に設けられるＥＧＲガス通路をシリンダヘッドに固定する際に、必要な固定強度並びにシール性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】シリンダヘッドを示す図である。
【図２】ＥＧＲガス通路を示す図である。
【図３】ＥＧＲガス通路をシリンダヘッドに固定する際に発生する締結力を示す図である。
【図４】円筒カップの別形態を示す図である。
【図５】円筒カップの別形態を示す図である。
【図６】パイプの別形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係るシリンダヘッドの一実施形態であるシリンダヘッド１について説明する。
【００１４】
図１に示すように、シリンダヘッド１は、内部に冷却水が流通するウォータージャケット２を具備する。また、シリンダヘッド１は、ウォータージャケット２内にＥＧＲガスが流通するＥＧＲガス通路１０を具備する。
ＥＧＲガス通路１０は、シリンダヘッド１を一方向に貫通するガス通路であり、その両端部はシリンダヘッド１の壁面の締結孔３・３に固定される。締結孔３・３は、シリンダヘッド１の対向する二つの壁面に同心上に設けられる。
【００１５】
以下、図２を参照して、ＥＧＲガス通路１０について説明する。
図２に示すように、ＥＧＲガス通路１０は、パイプ２０、円筒カップ３０・３０を具備し、ガスねじ４０・４０によって、シリンダヘッド１に固定される。
【００１６】
パイプ２０は、薄肉の中空管であり、その内部をＥＧＲガスが流通する。パイプ２０は、ウォータージャケット２内に配置され、シリンダヘッド１を横断して設けられる。すなわち、ウォータージャケット２内の冷却水によって、パイプ２０内を通過するＥＧＲガスが冷却される。
【００１７】
円筒カップ３０・３０は、ＥＧＲガス通路１０の端部を構成する部材であり、パイプ２０の両端部に取り付けられる。例えば、円筒カップ３０・３０は溶接によってパイプ２０と接合される。円筒カップ３０は、有底の円筒状に形成される。円筒カップ３０の外形形状は、シリンダヘッド１の締結孔３の形状に応じて設定され、円筒カップ３０は締結孔３に嵌合可能に構成される。
円筒カップ３０は、パイプ２０と同軸状に配置される。円筒カップ３０の内部は、シリンダヘッド１の外側にてガスねじ４０の内部と連通される。
【００１８】
ガスねじ４０は、シリンダヘッド１の締結孔３に嵌合された円筒カップ３０に締結力を付与し、円筒カップ３０をシリンダヘッド１の締結孔３に固定する締結部材である。パイプ２０の両端部に取り付けられた状態の円筒カップ３０が締結孔３に嵌合され、締結孔３に嵌合された円筒カップ３０をガスねじ４０により締結することで、ＥＧＲガス通路１０がシリンダヘッド１に固定される。
ガスねじ４０の回転軸は、パイプ２０及び円筒カップ３０の軸と同軸上に配置される。ガスねじ４０は、外周部におねじを有する管用平行ねじであり、締結孔３の内周に設けられるめねじ３ａと螺合する。ガスねじ４０をめねじ３ａと螺合させて締結する際に、円筒カップ３０に軸力として締結力を付与する。
ガスねじ４０は中空形状を有し、その内部空間は、円筒カップ３０の内部空間と連通する。このように、ＥＧＲガス通路１０は、上流側及び下流側でガスねじ４０の内部と連通することによって、シリンダヘッド１を横断して配置されている。
【００１９】
図２に示すように、円筒カップ３０は、底部３１及び側壁部３２を有し、さらに側壁部３２の外周面から径方向外側へ向けて突出する楔部３３を有する。
底部３１には、パイプ２０と接続可能な挿入口３１ａが形成され、挿入口３１ａにパイプ２０の端部が挿入されて固定される。底部３１は、円筒カップ３０の軸に対して直交する壁面によって構成され、挿入口３１ａはその中心に形成される。
側壁部３２は、底部３１から連続する内周面を形成する。側壁部３２は、円筒カップ３０の軸と平行な壁面によって構成され、底部３１の外周から連続する壁面として形成される。側壁部３２は、円筒カップ３０の先端部から基端部にかけて形成されている。
【００２０】
楔部３３は、側壁部３２の外側面から外方に突出する部位であり、側壁部３２の外周全周に亘って設けられている。楔部３３は、シリンダヘッド１の内方側、つまり底部３１側にテーパ面３４を有する。
テーパ面３４は、円筒カップ３０の軸に対して所定角度の傾斜を有する傾斜面であり、楔部３３の全周に亘って形成される。テーパ面３４は、シリンダヘッド１の内側から外側に向けて徐々に拡径する傾斜面として形成される。テーパ面３４の傾斜角度（楔角度）は、シリンダヘッド１の締結孔３に形成されるテーパ面４と係合するように設定される。
【００２１】
テーパ面４は、締結孔３におけるシリンダヘッド１の内方側の内周面に形成される傾斜面であり、シリンダヘッド１の壁面の一部である。テーパ面４の外径は、シリンダヘッド１の内側から外側に向けて徐々に拡大する。テーパ面４は、円筒カップ３０のテーパ面３４よりも大きい面積となるように形成されている。このように、テーパ面４のテーパ面３４に対する許容範囲を大きく取ることによって、円筒カップ３０をシリンダヘッド１に設置する際の調整代として残している。
テーパ面４は、円筒カップ３０をシリンダヘッド１に締結する際の円筒カップ３０（テーパ面３４）からシリンダヘッド１への押圧力の受圧面として形成され、締結時のシール面として機能する。
【００２２】
また、楔部３３は、シリンダヘッド１の外方側にテーパ面３５を有する。テーパ面３５は、円筒カップ３０の軸に対して所定角度の傾斜を有する傾斜面であり、楔部３３の全周に亘って形成される。テーパ面３５は、シリンダヘッド１の内側から外側に向けて徐々に縮径する傾斜面として形成される。テーパ面３５は、ガスねじ４０の先端に形成されるテーパ部４１と係合する。
テーパ部４１は、シリンダヘッド１の内側から外側に向けて徐々に縮径する傾斜部として形成され、かつ、円筒カップ３０をシリンダヘッド１に締結する際の円筒カップ３０（テーパ面３５）への押圧部として形成される。
【００２３】
以下、図３を参照して、ガスねじ４０を用いてＥＧＲガス通路１０をシリンダヘッド１に固定する形態について説明する。
ガスねじ４０とめねじ３ａとを螺合させて締結することによって、ガスねじ４０の軸方向に軸力Ｆ１が付与される。軸力Ｆ１は、テーパ部４１からテーパ面３５に締結力Ｆ２として伝達され、さらにテーパ面３４からテーパ面４に締結力Ｆ３として伝達される。このように、ガスねじ４０とシリンダヘッド１とで円筒カップ３０の楔部３３を挟み込むことによって、円筒カップ３０がシリンダヘッド１の締結孔３に固定される。
このとき、テーパ面３５及びテーパ部４１の間に発生する締結力Ｆ２、及び、テーパ面３４及びテーパ面４の間に発生する締結力Ｆ３は、軸力Ｆ１に対してそれぞれの傾斜角度に応じたくさび力が作用し、くさび効果によって増大している。
【００２４】
以上のように、ガスねじ４０によって締結する際に、楔部３３のテーパ面３４と締結孔３のテーパ面４とがくさび効果によって大きな力で圧着することによって、円筒カップ３０とシリンダヘッド１との間のシール性及び固定強度を向上している。
また、この圧着力によってシリンダヘッド１及び円筒カップ３０の表面の細かい凹凸を押し潰すことによってより強固なシール性を実現している。さらには、ガスねじ４０と円筒カップ３０との間についても同様にくさび効果によってシール性及び固定強度が確保されているため、二重のシール構造が実現され、ウォータージャケット２内の冷却水の漏れが防止される。
【００２５】
なお、本実施形態では楔部３３を円筒カップ３０の一部として一体に構成しているが、円筒カップ３０と別体としても良い。楔部３３を円筒カップ３０と別体とすることによって、円筒カップ３０の形状をシンプルにできるとともに、円筒カップ３０及び楔部３３の加工を容易にできるという効果を奏する。
また、楔部３３を側壁部３２の外周部から突出するように形成しているが、側壁部３２において、楔部３３に対応する部位を折り曲げてテーパ状に形成しても良い。つまり、楔部３３のように部分的に厚肉部位とすることなく、均一な厚みを持つ壁面として形成しても良い。この場合、折り曲げ部をばね成分として利用することができ、締結時のガスねじ４０、円筒カップ３０及び締結孔３の位置関係の微調整に寄与する。
【００２６】
本実施形態では、円筒カップ３０を円筒状に形成している、つまり、円筒カップ３０の外周形状を円形状としているが、円筒カップ３０の外周形状は、楕円形状、三角形状、四角形状、多角形状等でも良い。
【００２７】
以下、図４を参照して、円筒カップ３０の好ましい他の形態について説明する。
図４に示す円筒カップ３０では、側壁部３２の一部が底部３１から連続する傾斜状に形成されている。つまり、側壁部３２は、ＥＧＲガスの流れ方向に対して傾斜する傾斜部３２ａを含む。
傾斜部３２ａは、パイプ２０及び円筒カップ３０の軸方向に対して傾斜し、かつ、その軸に対して直交でない方向に沿って形成される。傾斜部３２ａは、側壁部３２の先端側、つまりシリンダヘッド１の内方側に形成され、側壁部３２と底部３１とが接続される部位に形成されている。また、傾斜部３２ａは、締結孔３の内周面とは接触しておらず、シリンダヘッド１の内側面から内側へ延出している。
【００２８】
このように、側壁部３２の一部を傾斜部３２ａとして形成することによって、側壁部３２にばね特性を持たせることが可能となる。すなわち、側壁部３２の一部をパイプ２０及び円筒カップ３０の軸方向に対して傾斜させることによって、パイプ２０をフローティングさせた状態で支持し、パイプ２０が円筒カップ３０に対してその軸方向と直交する方向へ移動することを許容している。
これにより、シリンダヘッド１に設けられる二つの締結孔３・３に芯ずれがある場合でも、傾斜部３２ａのばね特性によって芯ずれを吸収できる。従って、ＥＧＲガス通路１０をシリンダヘッド１に精度良く設置でき、さらに、ＥＧＲガス通路１０を締結孔３・３に固定する際、パイプ２０に余分な力がかからず破損することがない。
また、ＥＧＲガスが通過することにより発生する凝縮水は、傾斜部３２ａの傾斜に沿ってパイプ２０及び円筒カップ３０の外部に排出されるので、凝縮水の滞留に起因する不具合の発生を防止できる。
【００２９】
また、図４に示すように、底部３１は、パイプ２０の軸と同一方向に形成されており、挿入口３１ａとパイプ２０との接触長さを長く取ることによって溶接等による接合長さを長くしている。
これにより、円筒カップ３０とパイプ２０との接合面積を大きく取ることができ、接合強度を大きくとることが可能となる。
【００３０】
以下、図５を参照して、傾斜部３２ａの別形態について説明する。
図５に示す傾斜部３２ａは、側壁部３２の基端側、つまりシリンダヘッド１の外方側から底部３１に延びて形成される。また、傾斜部３２ａは、側壁部３２の基端側から底部３１側へ向かうにつれて、円筒カップ３０の外周側から内周側へ延出するように傾斜している。
すなわち、円筒カップ３０は、側壁部３２を側壁部３２の基端部から内周側へ向けて鋭角に折り曲げることによって形成される傾斜部３２ａを含む。
これにより、傾斜部３２ａは、傾斜形状によって得られるばね特性に加えて、折り曲げ部分によってばね特性を得られるので、円筒カップ３０のばね特性を向上でき、芯ずれに対する許容度を大きくすることができる。
【００３１】
以下、図６を参照して、パイプ２０の別形態について説明する。
図６に示すパイプ２０は、矩形状断面を有する角パイプ２１を複数積層することによって得られる。言い換えれば、このパイプ２０は、角パイプ２１・２１・・・の集合体として構成される。角パイプ２１は、一方向（より詳細には、シリンダヘッド１内に設置される際に重力が作用する方向）を短辺とし、その短辺方向に複数積層されている。積層された角パイプ２１・２１・・・は接合されて、円筒カップ３０の挿入口３１ａに挿入され、接合される。この場合、挿入口３１ａは、角型に形成される。
また、それぞれの角パイプ２１は、その両端部、つまり円筒カップ３０・３０との接合部近傍に階段状に屈曲して形成される段差部２２・２２を含む。段差部２２は、角パイプ２１の長手方向に沿った複数の段として形成される。例えば、段差部２２は、角パイプ２１を長手方向に沿って偶数回折り曲げることによって形成される。
【００３２】
このように、段差部２２・２２をそれぞれの角パイプ２１に形成することによって、パイプ２０にばね特性を付与することができる。言い換えれば、段差部２２を形成することによって、パイプ２０自体にＥＧＲガスの流れ方向に対する傾斜部分を含ませることができる。
このばね特性によれば、パイプ２０の長手方向と直交する二方向についての自由度が増す。すなわち、角パイプ２１の短辺方向及び長辺方向に関する曲げ剛性を向上でき、二方向についての動きを許容できる。
従って、パイプ２０を有するＥＧＲガス通路１０をシリンダヘッド１に固定する場合、パイプ２０のばね特性によって、締結孔３・３の芯ずれを吸収することができる。
【００３３】
なお、図６（ｂ）に示すように、角パイプ２１における段差部２２は、角パイプ２１の中央部から端部にかけてなだらかに傾斜していることが好ましい。これによれば、ＥＧＲガスに起因する凝縮水を良好にＥＧＲガス通路１０の外に排出できる。
また、円筒カップ３０にばね特性を付与するとともに、パイプ２０にもばね特性を付与する構成としても良い。これによれば、締結孔３・３の芯ずれに対するロバスト性を向上することができ、ＥＧＲガス通路１０をシリンダヘッド１に締結する際に生じ得る破損をより確実に防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、ウォータージャケット内にＥＧＲガス通路を有するシリンダヘッドに良好に適用可能である。
【符号の説明】
【００３５】
１      シリンダヘッド
２      ウォータージャケット
３      締結孔
１０    ＥＧＲガス通路
２０    パイプ（中空管）
３０    円筒カップ（端部部材）
４０    ガスねじ（締結部材）
【図１】
2012042584.tif 000003
【図２】
2012042584.tif 000004
【図３】
2012042584.tif 000005
【図４】
2012042584.tif 000006
【図５】
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【図６】
2012042584.tif 000008
【国際調査報告】
2012042584.tif 000009
2012042584.tif 000010
2012042584.tif 000011
2012042584.tif 000012