(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッド本体の頂面に、バルブタペットを支持するブロック部を設けると共に、そのブロック部を囲繞するようにシリンダヘッドボルトの頭部が着座する着座部を設けたシリンダヘッド構造であって、
上記ブロック部はその頂面が上記シリンダヘッド本体の頂面と同一の高さとなるように形成し、上記着座部はその着座面の高さが上記ブロック部の頂面よりも低くなるように高さ方向に分離して形成し、且つ上記ブロック部の頂面と上記着座部の着座面とを接続する壁に切欠部を設けたことを特徴とするシリンダヘッド構造。
【請求項２】
上記シリンダヘッド本体が、アルミ母材からなる請求項１記載のシリンダヘッド構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのシリンダヘッド構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、４弁式センタノズルタイプのディーゼルエンジンのシリンダヘッドの平面図である。図示するように、シリンダヘッド本体ａには、バルブタペットを支持するブロック部ｂと、シリンダヘッドボルトの頭部が着座する着座部ｃとが、各気筒ごとに設けられている。
【０００３】
各ブロック部ｂには、１気筒当たり４個のバルブタペットのガイド穴ｄがシリンダヘッド本体ａの頂面ｅ（図中斜線で示す）に対して凹設されていると共に、それらの中央に燃料噴射ノズルの収容穴ｆが凹設されている。上記ガイド穴ｄには、円柱状のバルブタペットが弁軸方向に移動自在に収容される。バルブタペットは、その上面がカム軸のカム山に当接し、下面が各吸排気弁の弁軸の頂部に当接し、カム軸の回転に応じて弁軸を押し下げて各弁を開閉するものである。
【０００４】
各着座部ｃには、シリンダヘッドボルトが挿通されるボルト穴ｇが形成されている。ボルト穴ｇには、シリンダヘッド本体ａの頂面ｅ側からシリンダヘッドボルトが挿通され、そのボルト軸部がシリンダボディーのネジ穴にネジ込まれ、ボルト頭部が着座部ｃの着座面ｈに着座される。かかるヘッドボルトによって、シリンダヘッド本体ａがシリンダボディーに締結される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記シリンダヘッドボルトの着座面ｈは、上記ブロック部ｂの頂面ｉに繋がるようにしてヘッド本体ａの頂面ｅと面一に、しかも各気筒のブロックｂを囲繞してシリンダボアの周方向に所定間隔を隔てて複数（図例では１気筒当たり６個）配置されている。
【０００６】
このため、各着座面ｈのボルト穴ｇにヘッドボルトを挿通してシリンダボディーに締め付け、そのボルト軸力がボルト頭部を介して着座面ｈを押し下げるように作用すると、各着座面ｈに囲繞されたブロック部ｂの頂面ｉに図５に矢印で示すような径方向外方への引張力Ｆが生じる。また、各気筒の筒内燃焼圧力を受けるシリンダヘッド本体ａが、上記ボルト頭部および着座面ｈを介して押えられるので、それによっても同様にブロック部ｂの頂面ｉに引張力Ｆが生じる。
【０００７】
上記引張力Ｆは、ブロック部ｂの頂面ｉおよび頂面ｉから極浅い深さの部分に集中して生じる。このようにブロック部ｂの頂面ｉに各気筒ごとに引張力Ｆが生じると、ガイド穴ｄと収容穴ｆとの間を仕切る部分ｊ（最も細い部分）にその引張力Ｆが集中して作用し、その部分の頂面に亀裂ｋが生じる可能性がある。かかる亀裂ｋは、軽量化のためにシリンダヘッド本体をアルミ製とした場合には、特に起こり易くなる。
【０００８】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、ブロック部の頂面に生じる引張力に基づいて発生する亀裂を抑えることができるシリンダヘッド構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係るシリンダヘッド構造は、シリンダヘッド本体の頂面に、バルブタペットを支持するブロック部を設けると共に、そのブロック部を囲繞するようにシリンダヘッドボルトの頭部が着座する着座部を設けたシリンダヘッド構造であって、上記ブロック部はその頂面が上記シリンダヘッド本体の頂面と同一の高さとなるように形成し、上記着座部はその着座面の高さが上記ブロック部の頂面よりも低くなるように高さ方向に分離して形成し、且つ上記ブロック部の頂面と上記着座部の着座面とを接続する壁に切欠部を設けたものである。
【００１０】
本発明によれば、シリンダヘッドボルトのボルト頭部が着座面を押し下げるように作用する力は、切欠部によって力の伝達経路の一部が削除された壁を介してブロック部の頂面に伝達するので、ブロック部の頂面に作用しずらくなる。よって、ブロック部の頂面に引張力が生じずらくなり、亀裂が抑制される。
【００１３】
なお、本発明によれば、上記シリンダヘッド本体が機械的強度の弱いアルミ母材からなっていても、着座面を押し下げるように作用する力がブロック部の頂面に作用しなく又はし難くなるため、上記亀裂を抑制できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本実施形態に係るシリンダヘッドの部分斜視図であり、図２はそのシリンダヘッドの平面図であり、図３は図２の  ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００１６】
図示するように、シリンダヘッド本体１は、アルミを母材として略直方体状に形成されており、その頂面２（図１及び図２で斜線で示す）がフラットな平面状になっている。シリンダヘッド本体１には、バルブタペットを支持するブロック部３と、シリンダヘッドボルトの頭部が着座する着座部４とが、各気筒ごとに設けられている。
【００１７】
各ブロック部３は、その頂面５がシリンダヘッド本体１の頂面２と同一の高さとなるように形成されている。各ブロック部３の頂面５には、１気筒当たり４個のバルブタペットのガイド穴６が、凹設されている。各ガイド穴６には、円柱状のバルブタペットが弁軸方向に移動自在に収容される。
【００１８】
バルブタペットは、その上面がカム軸のカム山に当接し、下面が各吸排気弁の弁軸の頂部に当接し、カム軸の回転に応じて弁軸を押し下げて各弁を開閉するものである。図３中、７は吸気弁の弁軸を挿通支持する穴、８は排気弁の弁軸を挿通支持する穴、９は吸気ポート、１０は排気ポートである。
【００１９】
また、各ブロック部３の頂面５には、４個のガイド穴６の中央に位置させて、燃料噴射ノズルの収容穴１１が凹設されている。すなわち、本エンジンは、直噴式４弁センタノズルディーゼルエンジンとなる。なお、本発明は、上記収容穴１１に点火プラグを取り付けて４弁式のガソリンエンジンとしたものにも、適用できる。
【００２０】
他方、各着座部４は、各気筒のブロック部３を囲繞するように、各シリンダボアの周方向に所定間隔を隔てて複数設けられる。また、各着座部４は、その着座面１２の高さがブロック部３の頂面５（すなわちシリンダヘッド本体１の頂面２）よりも低くなるように、高さ方向に分離して形成されている。
【００２１】
着座部４の着座面１２とブロック部３の頂面５との高さ差を接続する壁１３には、図１および図２に示すように、切欠部１４が形成されている。切欠部１４は、着座面１２に作用するヘッドボルトの軸力（押付力）が上記壁１３を介してブロック部３の頂面５に伝達する際、当該切欠部１４の分だけ伝達経路の面積を少なくして伝達力を弱める機能を発揮する。
【００２２】
各着座部４には、ヘッドボルト穴１５が設けられている。各ヘッドボルト穴１５には、ヘッドボルトがシリンダヘッド本体１の頂面２側から挿通され、そのボルトネジ部がシリンダボディーのネジ穴にネジ込まれ、ボルト頭部がヘッド本体１の着座面１２に着座する。これによって、シリンダヘッド本体１がシリンダボディーに締結される。
【００２３】
以上の構成からなる本実施形態の作用について述べる。
【００２４】
本実施形態によれば、前述（「発明が解決しようとする課題」の欄および図５参照）したように、シリンダヘッドボルトのボルト頭部が着座面１２を押し下げるように作用する力（ボルト軸力等による押付力）は、切欠部１４によって力の伝達経路の一部が削除された壁１３を介してブロック部３の頂面５に伝達するので、切欠部１４の面積分だけブロック部３の頂面５に作用しずらくなる。
【００２５】
この結果、ブロック部３の頂面５に上記力に基づく引張力Ｆ（図５参照）が生じずらくなり、引張力による亀裂が抑制される。すなわち、本実施形態によれば、図５に示すように従来問題となっていたガイド穴ｄ、６と収容穴ｆ、１１の間を仕切る部分ｊ、１６に生じる亀裂ｋが抑制される。かかる亀裂防止効果は、本実施形態のようにシリンダヘッド本体１を機械的強度の弱いアルミ製としたときであっても、着座面１２を押し下げるように作用する力がブロック部３の頂面５に作用し難くなることにより、遺憾なく発揮することができる。
【００２６】
また、本実施形態では、ブロック部３の頂面５の各ガイド穴６同士を仕切る部分１７に、上記収容穴１１を囲むようにして切欠溝１８を凹設しているので、ブロック部３の頂面５に多少の引張力Ｆが生じたとしても、かかる引張力Ｆは上記切欠溝１８によって分断され、亀裂が発生し易い収容穴１１の周囲の部分１６に作用しなくなる。よって、本実施形態では、この切欠溝１８の効果とも相俟って、上記亀裂を確実に防止できる。
【００２７】
上記引張力Ｆによる亀裂の発生を防止できる他のシリンダヘッドの構造を図４に示す。
【００２８】
このシリンダヘッド構造は、ブロック部３の頂面５と着座部４の着座面１２とを、上面から見て完全に分離して形成したものである。すなわち、ブロック部３と着座部４とは、それぞれの下部が鋳造等によってシリンダヘッド本体１に一体的に取り付けられており、頂面５と着座面１２とは完全に分離した状態となっている。なお、このシリンダヘッド構造では、着座部４の着座面１２をブロック部３の頂面５より低くしているが、これらを同じ高さとしてもよい。
【００２９】
かかるシリンダヘッド構造においても、シリンダヘッドボルトのボルト頭部が着座面１２を押し下げるように作用する力は、着座面１２がブロック部３の頂面５から分離されているので、ブロック部３の頂面５に作用しなくなる。よって、上述した本発明の一実施形態と同様に、ブロック部３の頂面５に上記力に基づく引張力が生じることはなく、その引張力による亀裂が防止される。
【００３０】
なお、上述した本発明の一実施形態は、直列４気筒エンジンなのでブロック部３が直列に４個設けられているが、本発明はこれに限られるものではない。また、ガイド穴６は、図例のように４弁エンジンではなく、２弁３弁５弁エンジン等の場合には、それぞれ２個３個５個凹設されることになる。また、着座部４は、１気筒当たり６個設けられ、その内隣接する気筒の２個は共通のボルト穴１５となっているが、本発明はこれに限られるものではない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るシリンダヘッド構造によれば、着座部の着座面をブロック部の頂面よりも低くなるように高さ方向に分離して形成し、ブロック部の頂面と着座部の着座面とを接続する壁に切欠部を設けたので、シリンダヘッドボルトによって着座面を押し下げるように作用する力がブロック部の頂面に作用し難くなり、ブロック部の頂面に上記力に基づいて生じる引張力が抑制され、その引張力による亀裂を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るシリンダヘッドを示す部分斜視図である。
【図２】上記シリンダヘッドの平面図である。
【図３】図２の  ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】亀裂の発生を防止できるシリンダヘッドの平面図である。
【図５】従来例を示すシリンダヘッドの平面図である。
【符号の説明】
１  シリンダヘッド本体
３  ブロック部
４  着座部
５  頂面
１２  着座面
１３  壁
１４  切欠部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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