(57)【要約】【課題】シリンダブロックの製作効率及びシリンダヘッドの組付時の作業効率を低下させることなく、シリンダヘッドを締結する複数本のボルトの軸力を適正化する。【解決手段】シリンダヘッド２を締結する複数本のボルト７ａ、７ｂ、７ｃのうち、排気ポート１４近傍部を締結するボルト７ａを、他のボルト７ｂ、７ｃより、同一の締付トルクで軸力が低くなるような硬度の低い材質のボルトとする。【選択図】図２
2010090763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダブロックにシリンダヘッドを複数本のボルトで締結するシリンダヘッドの締結構造において、
前記複数本のボルトは、締結位置に応じて硬度の異なる材質により形成されることを特徴とするシリンダヘッドの締結構造。
【請求項２】
前記複数本のボルトのうち、前記シリンダヘッドに形成された排気ポートの近傍部を締結するボルトは、前記排気ポートの近傍部以外の部位を締結するボルトより、同一の締付トルクで軸力が低くなる材質により形成されることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッドの締結構造。
【請求項３】
前記エンジンは排気弁を複数備え、前記排気ポートは前記排気弁により開閉される複数の弁孔から延びて合流しＹ字状に形成されるとともに、
前記排気ポートの近傍部を締結するボルトは、前記Ｙ字状に形成された排気ポートの間に挟まれた位置に配置されることを特徴とする請求項２に記載のシリンダヘッドの締結構造。
【請求項４】
前記複数本のボルトが全て塑性域ボルトであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシリンダヘッドの締結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジンのシリンダヘッドの締結構造に係り、詳しくは複数本のボルトによりシリンダブロックにシリンダヘッドを締結する構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのシリンダヘッドは、シリンダブロックの上部にガスケットを挟んで載置され、複数本のボルトによってシリンダブロックに締結されている。このボルトは、燃焼室の周囲に適宜間隔をおいて配置され、通常は全て同一のものが使用され、同一の締付トルクで締め付けられていた。
ところで、エンジンの運転により機関温度が上昇することで、シリンダヘッドは硬度が低下する。特に排気ポートの近傍部がその他の部位より大きく温度上昇して硬度が低下するため排気ポート近傍をボルトで締結するシリンダヘッドの座面の許容面圧が低下する。したがって、上記のようにシリンダヘッドを締結するボルトが全て同一であり同一の締付トルクで締め付けると、排気ポート近傍部ではシリンダヘッドの座面の許容面圧が低下してシリンダヘッドに座屈や脆性破壊が生じる虞がある。一方、このような座屈や脆性破壊を回避するため、全てのボルトの軸力を低くした場合は、ガスケットのシール性の確保が困難となる虞がある。
【０００３】
そこで、排気ポート近傍部とそれ以外の部位とで異なる軸径のボルトを用いることで、各ボルトの軸力を適正化する技術が開発されている。この技術では、排気ポート側のボルトを比較的細くして軸力を抑え座面の面圧の上昇を抑える一方、吸気ポート側のボルトを比較的太くして軸力を確保しガスケットのシール性を確保している（特許文献１）。
【特許文献１】特開平６−３４６７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の技術では、異なる軸径のボルトが用いられるので、シリンダブロックに異なる径のねじ孔を形成しなければならず、シリンダブロックの製作効率が低下してしまう。また、ボルト締付時にも同一の工具を用いることができず、異なる工程でボルトを締め付けなければならないので、組付時の作業効率が低下してしまうといった問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、シリンダブロックの製作効率及びシリンダヘッドの組付時の作業効率を低下させることなく、シリンダヘッドを締結する複数本のボルトの軸力を適正化できるシリンダヘッドの締結構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、エンジンのシリンダブロックにシリンダヘッドを複数本のボルトで締結するシリンダヘッドの締結構造において、前記複数本のボルトは、締結位置に応じて硬度の異なる材質により形成されることを特徴とする。
また、請求項２の発明は、請求項１において、前記複数本のボルトのうち、シリンダヘッドに形成された排気ポートの近傍部を締結するボルトは、排気ポートの近傍部以外の部位を締結するボルトより、同一の締付トルクで軸力が低くなる材質により形成されることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３の発明は、請求項２において、エンジンは排気弁を複数備え、排気ポートは排気弁により開閉される複数の弁孔から延びて合流しＹ字状に形成されるとともに、排気ポートの近傍部を締結するボルトは、Ｙ字状に形成された排気ポートの間に挟まれた位置に配置されることを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかにおいて、複数本のボルトが全て塑性域ボルトであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１のシリンダヘッドの締結構造によれば、シリンダヘッドを締結する複数本のボルトについて、締結位置に応じて硬度の異なる材質より形成されているので、同一の締付トルクで全てのボルトが締め付けられても、締結位置に応じて軸力が異なるようにすることができる。したがって、シリンダヘッドの組付時の作業効率を低下させることなく、シリンダヘッドを締結する複数本のボルトの軸力を適正化することができる。また、ボルトを螺合させるためのねじ穴を同一径にすることができ、シリンダブロックの製作効率を向上させることができる。
【０００９】
請求項２の発明のシリンダヘッドの締結構造によれば、排気ポートの近傍部を締結するボルトを他の部位のボルトより軸力が低くなる材質にするので、排気ポートを通過する排気の温度によりシリンダヘッドの排気ポート近傍部の硬度が低下しても、ボルトの軸力を低く抑えていることから、座面の面圧を許容内に抑えることができる。
請求項３の発明のシリンダヘッドの締結構造によれば、Ｙ字状に形成された排気ポートの間に挟まれた位置のように冷却水路を配設し難く高温になり易い箇所において、軸力を低減した材質のボルトが採用されるので、効果的に座面の面圧の上昇を抑えることができる。
【００１０】
請求項４の発明のシリンダヘッドの締結構造によれば、ボルトの材質の設定によりシリンダヘッドを締結するボルトを全て塑性域まで締め付けることができるので、軸力のバラツキを抑制することができ、シリンダヘッドとシリンダブロックとのシール性をより安定させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を図面を用いて説明する。
図１は、本実施形態のエンジン１のシリンダヘッド２の組付状態を示す側面図。図２は、シリンダヘッド２の組付状態を示す平面図である。図３は、シリンダヘッド２の断面図であり、排気側のボルト７ａの締付位置での断面を示す。
本実施形態のエンジン１は、直列４気筒のエンジンであり、各気筒に吸気弁３が２個、排気弁４が２個設けられている。
【００１２】
図１に示すように、エンジン１のシリンダブロック５の上面には、ガスケット６を介してシリンダヘッド２が載置されている。シリンダヘッド２とシリンダブロック５とはボルト７により締結されており、シリンダブロック５にボルト７が螺合するねじ孔５ａが形成される一方、シリンダヘッド２にボルト７の軸が挿入可能なボルト孔２ａが形成されている。シリンダヘッド２に設けられたボルト孔２ａには、シリンダブロック５との当接面とは反対側にボルト７の頭部が埋没可能な座ぐり２ｂが施されている。
【００１３】
シリンダヘッド２の下面には、各気筒毎に燃焼室の上部を構成する凹部１０が形成されている。凹部１０には、吸気弁３によって開閉される２つの弁孔１１が図中左側に並んで設けられるとともに、排気弁４によって開閉される２つの弁孔１２が図中右側に並んで設けられている。
また、シリンダヘッド２には、各気筒毎に吸気ポート１３及び排気ポート１４が形成されている。吸気ポート１３は、２つの弁孔１１とシリンダヘッド２の左側面に開口した開口部１５とを連通する。排気ポート１４は、２つの弁孔１２とシリンダヘッド２の右側面に開口した１つの開口部１６とを連通しＹ字状に形成されている。シリンダヘッド２の左側面には開口部１５と連通して吸気マニホールド１７が固定される一方、シリンダヘッド２の右側面には開口部１６と連通して排気マニホールド１８が固定される。
【００１４】
図２に示すように、ボルト７は、直列に前後方向に複数並んだ凹部１０、即ち各気筒の燃焼室の周囲に間隔をおいて設けられ、同一径のものが使用されている。詳しくは、一つの気筒につき図２中右側である排気側に１本（７ａ）、図２中左側である吸気側に１本（７ｂ）設けられるとともに、各気筒の前後に２本ずつ（７ｃ）、但し前後のボルト７ｃは隣り合う気筒で兼用するように設けられている。したがって、４気筒である本実施形態のエンジン１では、計１８本のボルト７が使用されている。図３に示すように、特に、排気側のボルト７ａは、Ｙ字状に形成された排気ポート１４の間に挟まれた位置に設けられている。
【００１５】
本実施形態では、排気側のボルト７ａとその他のボルト７ｂ、７ｃとは硬度の異なる材質のものを使用している。詳しくは、排気側のボルト７ａは、その他のボルト７ｂ、７ｃよりも、同一の締付トルクで締め付けたときに軸力が低くなるボルトが使用される。ボルト７ａの硬度の変更は、材質そのものの変更だけでなく熱処理によっても可能である。
シリンダヘッド２は排気ポート１４を通過する排気の熱により、排気ポート１４の近傍部がその他の部位、例えば吸気ポート１３の近傍部より大きく硬度低下する。したがって、排気ポート１４近傍で締結する排気側のボルト７ａの座面の許容面圧が、他の部位のボルト７ｂ、７ｃより大きく低下してしまう。しかしながら、上記のように排気ポート１４の近傍部で用いられるボルト７ａの硬度を変えることで、同一の締付トルクでも排気側のボルト７ａの軸力を他の部位のボルト７ｂ、７ｃより低下させて、排気側のボルト７ａの座面の面圧を抑えることができる。これにより、シリンダヘッド２のボルト７ａ締結部において、座面の許容面圧の低下による座屈や脆性破壊等を防止することができる。一方、その他のボルト７ｂ、７ｃでは軸力の低下が抑えられるので、シリンダヘッド２とシリンダブロック５との間に挟まれたガスケット６のシール性を確保することができる。
【００１６】
また、本実施形態では、材質を変えることで同一径のボルトを使用しても軸力が異なるように設定することができる。したがって、シリンダブロック５に形成されるねじ孔５ａを吸気側あるいは排気側といった位置に拘らず同一にすることができ、シリンダブロック５の製造性を向上させることができる。更に、同一の工具を使用して同一の条件で全てのボルト７ａ、７ｂ、７ｃを締め付けることができるので、シリンダヘッド２のシリンダブロック５への組付時の作業性を向上させることができる。
【００１７】
また、本実施形態では、Ｙ字状に形成された排気ポート１４の間に設けられたボルト７ａに対して軸力が抑えられる材質を採用している。Ｙ字状に形成された排気ポート１４の間には冷却水路が配設し難く特に高温となりやすいので、本実施形態のように軸力が低く抑えられたボルトを用いることで、座面の面圧を許容内に抑えるといった本願の効果を十分に発揮することができる。
【００１８】
また、ボルトの硬度を変えることで降伏点を下げることができるので、排気ポート近傍部のように面圧を抑制する必要のある箇所でも塑性域までボルトの締め付けを行うことができる。ボルトの軸力を抑える方法としては、単純にボルトの締付トルクを変更することでも可能であるが、この方法では弾性域でボルトを使用することとなる。また、従来技術のように軸径を細くしたりすることで可能であるが同一の条件での締め付けが難しくなり作業効率が悪化する虞がある。上記のように、ボルトの硬度を変えることで対応すれば、いずれのボルトも同一の締付トルクで塑性域まで締め付けることができるので、軸力のバラツキを抑制することができ、ガスケット６のシール性をより向上させることができる。
【００１９】
なお、本実施形態では、排気側のボルト７ａと他のボルト７ｂ、７ｃとで材質の異なるボルトを使用したが、本発明はこれに限定するものではなく、ボルトの締結位置でのシリンダヘッド２の昇温度合いに応じて、適宜材質を選択すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態のエンジンのシリンダヘッドの組付状態を示す概略構造図である。
【図２】シリンダヘッドの平面図である。
【図３】シリンダヘッドの断面図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    エンジン
２    シリンダヘッド
７（７ａ、７ｂ、７ｃ）  ボルト
１４    排気ポート
【図１】
2010090763.tif 000003
【図２】
2010090763.tif 000004
【図３】
2010090763.tif 000005