(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路（８８７）と、排気通路（８８９）と、ヘッド側ウォータージャケット（８３）と、燃料噴射器孔（８７６）と、吸気バルブステム孔（８８１２）と、排気バルブステム孔（８８２２）とを備える水冷式内燃機関のシリンダヘッドであって、
別々に製造された上側シリンダヘッド（８７）と下側シリンダヘッド（８８）とによって構成され、
前記燃料噴射器孔（８７６）、前記吸気バルブステム孔（８８１２）および前記排気バルブステム孔（８８２２）は、それぞれ前記上側シリンダヘッド（８７）に形成される燃料噴射器孔上側シリンダヘッド部、吸気バルブステム孔上側シリンダヘッド部および排気バルブステム孔上側シリンダヘッド部と、前記下側シリンダヘッド（８８）に形成される燃料噴射器孔下側シリンダヘッド部、吸気バルブステム孔下側シリンダヘッド部および排気バルブステム孔下側シリンダヘッド部とによって構成され、
前記吸気通路（８８７）と前記排気通路（８８９）は、前記下側シリンダヘッド（８８）に形成され、
前記ヘッド側ウォータージャケット（８３）は、前記上側シリンダヘッド（８７）に形成されるウォータージャケット上側シリンダヘッド部と、前記下側シリンダヘッド（８８）に形成されるウォータージャケット下側シリンダヘッド部とによって構成され、または、前記下側シリンダヘッド（８８）に一体的に形成され、
前記上側シリンダヘッド（８７）と前記下側シリンダヘッド（８８）との接合面の全周に、シール材を使用することなく溶接によって接続および密封を実現し、
前記上側シリンダヘッド（８７）と前記下側シリンダヘッド（８８）とを接続する場合、前記下側シリンダヘッド（８８）に形成されるシリンダヘッドボルト穴（８８１）、燃料噴射器孔（８７６）、吸気バルブステム孔（８８１２）および排気バルブステム孔（８８２２）が、前記上側シリンダヘッド（８７）に形成されるシリンダヘッドボルト穴用貫通穴、燃料噴射器孔用貫通穴、吸気バルブステム孔用貫通穴および排気バルブステム孔用貫通穴をそれぞれ対応的に通過して上側シリンダヘッド（８７）の上面に露出し、
前記下側シリンダヘッド（８８）に形成される吸気通路（８８７）および排気通路（８８９）は、前記上側シリンダヘッド（８７）に形成される吸気通路貫通穴および排気通路貫通穴にそれぞれ対応的に近接し、
前記上側シリンダヘッド（８７）には、シリンダヘッドボルト穴（８８１）を周回するシリンダヘッドボルト穴溶接ビード（８０３５）と、燃料噴射器孔（８７６）を周回する燃料噴射器孔溶接ビード（８０３１）と、吸気バルブステム孔（８８１２）を周回する吸気バルブステム孔溶接ビード（８０３２）と、排気バルブステム孔（８８２２）を周回する排気バルブステム孔溶接ビード（８０３３）とが設けられ、かつ、前記上側シリンダヘッド（８７）には、吸気通路および排気通路貫通穴を周回する吸気通路および排気通路穴溶接ビード（８０３７）が設けられ、
前記上側シリンダヘッド（８７）の下部と前記下側シリンダヘッド（８８）の底部との接合面に、シリンダヘッドの外周を周回する溶接ビード（８０３０）が設けられ、
前記上側シリンダヘッド（８７）と前記下側シリンダヘッド（８８）とは、前記溶接ビード（８０３０）、前記燃料噴射器孔溶接ビード（８０３１）、前記吸気バルブステム孔溶接ビード（８０３２）、前記排気バルブステム孔溶接ビード（８０３３）、前記シリンダヘッドボルト穴溶接ビード（８０３５）および前記吸気通路および排気通路穴溶接ビード（８０３７）によって接続されてシリンダヘッド（８０）が構成されることを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項２】
吸気バルブステム孔（８８１２）および/または排気バルブステム孔（８８２２）に、吸気バルブステム孔導管（８８１１）および/または排気バルブステム孔導管（８８２１）が嵌入されていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダヘッド。
【請求項３】
カムシャフトプッシュロッド穴（８５）を備える請求項１に記載のシリンダヘッドであって、
別々に製造された上側シリンダヘッド（８７）と下側シリンダヘッド（８８）とによって構成され、
上側シリンダヘッド（８７）には、下側シリンダヘッド（８８）に一体的にダイカスト成形された燃料噴射器孔（８７６）、吸気バルブステム孔（８８１２）および排気バルブステム孔（８８２２）を通過させるための貫通穴が設けられ、
下側シリンダヘッド（８８）には、吸気通路（８８７）、排気通路（８８９）、ヘッド側ウォータージャケット（８３）、燃料噴射器孔（８７６）、吸気バルブステム孔（８８１２）および排気バルブステム孔（８８２２）が設けられ、
前記カムシャフトプッシュロッド穴（８５）は、前記上側シリンダヘッド（８７）に形成されたカムシャフトプッシュロッド穴上側シリンダヘッド部と、前記下側シリンダヘッド（８８）に形成されたカムシャフトプッシュロッド穴下側シリンダヘッド部とによって構成され、
上側シリンダヘッド（８７）と下側シリンダヘッド（８８）との外縁の接合面に、シリンダヘッドボルト穴用貫通穴の内側を周回する溶接ビード（８０３０）が形成され、
下側シリンダヘッド（８８）に一体的にダイカスト成形された燃料噴射器孔（８７６）の外周と上側シリンダヘッド（８７）の接続貫通穴に溶接ビード（８０３１）が設けられ、
下側シリンダヘッド（８８）に一体的にダイカスト成形された吸気バルブステム孔（８８１２）の外周と上側シリンダヘッド（８７）の接続貫通穴に溶接ビード（８０３２）が設けられ、
下側シリンダヘッド（８８）に一体的にダイカスト成形された排気バルブステム孔（８０２２）の外周と上側シリンダヘッド（８７）の接続貫通穴に溶接ビード（８０３３）が設けられ、
上側シリンダヘッド（８７）と下側シリンダヘッド（８８）との分割面において、カムシャフトプッシュロッド穴（８５）の接続穴の開口の周囲に溶接ビード（８０３４）が設けられ、
上側シリンダヘッド（８７）と下側シリンダヘッド（８８）とは、溶接ビード（８０３０）、溶接ビード（８０３１）、溶接ビード（８０３２）、溶接ビード（８０３２）および溶接ビード（８０３４）によって溶接されてシリンダヘッド（８０）が構成されることを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項４】
カムシャフトプッシュロッド穴（８５）を備える請求項１に記載のシリンダヘッドであって、
別々に製造された上側シリンダヘッド（８７）と下側シリンダヘッド（８８）とによって構成され、
上側シリンダヘッド（８７）には、下側シリンダヘッド（８８）に一体的にダイカスト成形された燃料噴射器孔（８７６）、吸気バルブステム孔（８８１２）、排気バルブステム孔（８８２２）およびシリンダヘッドボルト穴（８７１）を通過させるための貫通穴が設けられ、
下側シリンダヘッド（８８）には、吸気通路（８８７）、排気通路（８８９）、ヘッド側ウォータージャケット（８３）、燃料噴射器孔（８７６）、シリンダヘッドボルト穴（８７１）、吸気バルブステム孔（８８１２）および排気バルブステム孔（８８２２）が設けられ、
前記カムシャフトプッシュロッド穴（８５）は、前記上側シリンダヘッド（８７）に形成されたカムシャフトプッシュロッド穴上側シリンダヘッド部と、前記下側シリンダヘッド（８８）に形成されたカムシャフトプッシュロッド穴下側シリンダヘッド部とによって構成され、
上側シリンダヘッド（８７）と下側シリンダヘッド（８８）との接合面に、その外周を周回する溶接ビード（８０３０）が設けられ、下側シリンダヘッド（８８）に一体的にダイカスト成形された燃料噴射器孔（８７６）の外周と上側シリンダヘッド（８７）の接続貫通穴に溶接ビード（８０３１）が設けられ、
下側シリンダヘッド（８８）に一体的にダイカスト成形された吸気バルブステム孔（８８１２）の外周と上側シリンダヘッド（８７）の接続貫通穴に溶接ビード（８０３２）が設けられ、
下側シリンダヘッド（８８）に一体的にダイカスト成形された排気バルブステム孔（８８２２）の外周と上側シリンダヘッド（８７）の接続貫通穴に溶接ビード（８０３３）が設けられ、
上側シリンダヘッド（８７）と下側シリンダヘッド（８８）との分割面において、カムシャフトプッシュロッド穴（８５）の接続穴の開口の周囲に溶接ビード（８０３４）が設けられ、
上側シリンダヘッド（８７）と上側シリンダヘッドボルト穴（８７１）の接続穴の開口の周囲に溶接ビード（８０３５）が設けられ、上側シリンダヘッド（８７）と下側シリンダヘッド（８８）とは、溶接ビード（８０３０）、溶接ビード（８０３１）、溶接ビード（８０３２）、溶接ビード（８０３３）、溶接ビード（８０３４）および溶接ビード（８０３５）によって溶接されてシリンダヘッド（８０）が構成されることを特徴とするシリンダヘッド。
【請求項５】
シリンダヘッド（８０）の外壁には、燃料噴射器孔（８７６）、吸気通路（８８７）および/または排気通路（８８９）のそれぞれのダイカスト離型デッドゾーンに対応する中子引き抜き用貫通穴（８７６２）および封止栓（８７６３）が設けられていることを特徴とする請求項１、３または４に記載のシリンダヘッド。
【請求項６】
前記シリンダヘッドをダイカストするときに、燃料噴射器孔下側ダイカストデッドゾーンに嵌入された金型可動中子（８７６４）、排気管下側ダイカストデッドゾーンに嵌入された金型可動中子（８７６５）、および/または吸気管下側ダイカストデッドゾーンに嵌入された金型可動中子（８７６６）を使用し、前記燃料噴射器孔下側ダイカストデッドゾーンに嵌入された金型可動中子（８７６４）、排気管下側ダイカストデッドゾーンに嵌入された金型可動中子（８７６５）、および/または吸気管下側ダイカストデッドゾーンに嵌入された金型可動中子（８７６６）が、離型時にそれぞれ外側へ抽出され、
燃料噴射器孔における封止栓を嵌装するための段差状穴（８７６８）、排気管における封止栓を嵌装するための段差状穴（８７６９）および/または吸気管における封止栓を嵌装するための段差状穴（８７７０）には、各々の段差状穴の形状に対応する封止栓（８７６３）がそれぞれ嵌装されており、
封止栓と段差状穴との接続は、溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めなどの方式によって密封を実現することができることを特徴とする請求項１、３または４に記載のシリンダヘッド。
【請求項７】
別々に製造された上側シリンダヘッド（８７）と下側シリンダヘッド（８８）とによって構成され、
前記上側シリンダヘッド（８７）と前記下側シリンダヘッド（８８）とを接続する場合、下側シリンダヘッド（８８）に形成される燃料噴射器孔（８７６）、吸気バルブステム孔（８８１２）および排気バルブステム孔（８８２２）が、上側シリンダヘッド（８７）に形成される燃料噴射器孔用貫通穴、吸気バルブステム孔用貫通穴および排気バルブステム孔用貫通穴をそれぞれ対応的に通過して上側シリンダヘッド（８７）の上面に露出し、
前記上側シリンダヘッド（８７）の外縁には、前記下側シリンダヘッド（８８）における前記ヘッド側ウォータージャケット（８３）の外側を対応して周回する溶接ビード（８０３６）が設けられ、
前記上側シリンダヘッド（８７）には、燃料噴射器孔（８７６）を周回する燃料噴射器孔溶接ビード（８０３１）と、吸気バルブステム孔（８８１２）を周回する吸気バルブステム孔溶接ビード（８０３２）と、排気バルブステム孔（８８２２）を周回する排気バルブステム孔溶接ビード（８０３３）とがさらに設けられ、
前記上側シリンダヘッド（８７）と前記下側シリンダヘッド（８８）とは、前記溶接ビード（８０３６）、前記燃料噴射器孔溶接ビード（８０３１）、前記吸気バルブステム孔溶接ビード（８０３２）、および前記排気バルブステム孔溶接ビード（８０３３）によって接続されてシリンダヘッド（８０）が構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。
【請求項８】
前記上側シリンダヘッド（８７）に形成されたカムシャフトプッシュロッド穴上側シリンダヘッド部と前記下側シリンダヘッド（８８）に形成されたカムシャフトプッシュロッド穴下側シリンダヘッド部とからなるカムシャフトプッシュロッド穴（８５）をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のシリンダヘッド。
【請求項９】
本体（７０）と、前記本体（７０）に取り付けられる請求項１〜８のいずれか１項に記載のシリンダヘッド（８０）とを備えることを特徴とする水冷式内燃機関。
【請求項１０】
水冷式内燃機関が取り付けられる機械装置であって、前記機械装置に取り付けられる水冷式内燃機関は、請求項９に記載の水冷式内燃機関であることを特徴とする機械装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水冷式内燃機関のシリンダヘッドおよびこのシリンダヘッドを備える水冷式内燃機関、ならびに上記シリンダヘッドを備える水冷式内燃機関が取り付けられた機械装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、冷却ウォータージャケットを有する水冷式内燃機関のシリンダヘッドが知られている。例えば、中国特許ＺＬ２００７２０１３９３９９.７およびＺＬ２００４１００８２５１３.８の明細書および図面には、一種の横型水冷式単気筒ディーゼルエンジンが公開された。上記特許の図面における水冷式シリンダヘッドの断面図に示すように、シリンダヘッドの冷却ウォータージャケットが燃料噴射器取付穴の外壁、吸気通路の外壁、および排気通路の外壁を囲んでおり、ウォータージャケットの形状が複雑であり、ウォータージャケット用の砂中子によって水冷式シリンダヘッドを鋳造する必要がある。砂中子の製造には砂と接着剤とを使用する必要があり、砂中子のダスト清掃および鋳造によって環境が汚染されることがある。さらに、従来の水冷式シリンダヘッドの構造が複雑であり、ダイカスト金型の離型および中子引き抜きが困難であるため、ダイカストプロセスによって製造することができない。また、中国特許ＺＬ９４１９４８１９.６の明細書および図面には、一種のダイカストによって製造された風冷式単気筒ディーゼルエンジンのシリンダヘッドが公開され、複雑な螺旋状の吸気通路を段階的に中子引き抜きを行うことによってダイカスト成形することを初めて実現した。出願番号が２００４８００４２１７５.３の中国特許出願の明細書および図面には、風冷式ディーゼルエンジンのシリンダヘッド全体のダイカスト方法および当該方法に用いられるダイカスト金型がさらに公開された。従来、水冷・風冷式内燃機関の本体、風冷式内燃機関のシリンダヘッドが共にアルミ合金によってダイカスト製造されることが多いため、水冷式内燃機関のシリンダヘッドとしての機能を満足した上に、水冷式シリンダヘッドのダイカスト成形が容易であるとともに、プロセスが簡単で信頼性が高く、実用性および経済性に優れ、エネルギー節約および環境保護が可能となり、大量の生産および使用が容易になるような新たな水冷式シリンダヘッドの構造を発明することが切に要求されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の水冷式シリンダヘッドのウォータージャケットにおける燃料噴射器孔、吸気通路穴および排気通路穴のそれぞれの形状が複雑であり、シリンダヘッドの胴体がウォータージャケットを囲んでおり、吸気通路および排気通路がウォータージャケット内に収容されるため、ダイカスト金型の設計が困難であり、離型および中子引き抜きのダイカストプロセスによって水冷式シリンダヘッドを製造することができない。
【０００４】
本発明は、通常の離型および中子引き抜きのダイカストプロセスによって水冷式シリンダヘッドを製造し、ダイカストプロセスによって形状が湾曲した螺旋状の複雑な吸気通路、排気通路を製造することができ、特に各種の水冷式多気筒内燃機関における形状が湾曲した螺旋状の複雑な吸気通路および排気通路をダイカストすることができるために、一体的な水冷式シリンダヘッドを２以上の異なるシリンダヘッド体に分割して製造した後、一体的な水冷式シリンダヘッドに接続するという技術方案を提供し、従来のダイカスト、押圧、ダイ鍛造、プラス、溶接、接着、ねじ接続、リベット締めなどの各種のプロセスを組み合わせて使用することができ、加工が容易であり、品質が良く、経済性が良く、エネルギーを節約でき、環境にやさしいとともに、大量の生産および使用が容易である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、その技術問題を解決するために用いられる技術方案として、水冷式シリンダヘッドを２つの異なるシリンダヘッド体に分割して製造し、吸気通路８８７と、排気通路８８９と、ウォータージャケット８３と、燃料噴射器孔８７６と、吸気バルブステム孔８８１２と、排気バルブステム孔８８２２とを備えるシリンダヘッド８０であって、別々に製造される上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とによって構成され、そのうち、前記燃料噴射器孔８７６、前記吸気バルブステム孔８８１２および前記排気バルブステム孔８８２２は、それぞれ前記上側シリンダヘッド８７に形成される燃料噴射器孔上側シリンダヘッド部、吸気バルブステム孔上側シリンダヘッド部および排気バルブステム孔上側シリンダヘッド部と、前記下側シリンダヘッド８８に形成される燃料噴射器孔下側シリンダヘッド部、吸気バルブステム孔下側シリンダヘッド部および排気バルブステム孔下側シリンダヘッド部とによって構成され、前記吸気通路８８７と前記排気通路８８９は、前記下側シリンダヘッド８８に形成され、前記ヘッド側ウォータージャケット８３は、前記上側シリンダヘッド８７に形成されるウォータージャケット上側シリンダヘッド部と、前記下側シリンダヘッド８８に形成されるウォータージャケット下側シリンダヘッド部とによって構成され、または、前記下側シリンダヘッド８８に一体的に形成される。
【０００６】
上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とは、溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めによって接続されてシリンダヘッド８０が構成される。
【０００７】
上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとの接合面に全周にわたって溶接が採用されることによって、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とが溶接されて一体的なシリンダヘッド８０が構成される技術方案では、溶接ビードによって上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとの接続および密封を実現し、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との溶接箇所にシール材を使用する必要が無くなる。
【０００８】
上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとの接合面に接着、ねじ接続およびリベット締めが採用されることによって、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とが接続されて一体的なシリンダヘッド８０が構成される技術方案では、接着、ねじ接続およびリベット締めによって上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとの接続を実現し、前記上側シリンダヘッド８７と前記下側シリンダヘッド８８との接合面にシール材を使用することによって密封する。また、溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めを組み合わせて使用するによって上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとを接続する技術方案では、溶接ビードが存在する箇所の一部にシール材を使用する必要がなくなる。
【０００９】
溶接によって接続される技術方案としては、例えば、燃料噴射器孔上側シリンダヘッド部および/または燃料噴射器孔下側シリンダヘッド部の対応する接合面の開口の周囲に、燃料噴射器孔側Ｏリング溝８８５が形成され、吸気バルブステム孔上側シリンダヘッド部、排気バルブステム孔上側シリンダヘッド部および/または吸気バルブステム孔下側シリンダヘッド部、排気バルブステム孔下側シリンダヘッド部の対応する接合面の開口の周囲に、それぞれ吸気バルブステム孔側Ｏリング溝８７２、排気バルブステム孔側Ｏリング溝８７３が設けられ、前記上側シリンダヘッド８７には、上側シリンダヘッドボルト穴８７１が設けられ、前記下側シリンダヘッド８８には、下側シリンダヘッドボルト穴８８１が設けられ、前記上側シリンダヘッドボルト穴８７１および/または前記シリンダヘッドボルト穴８８１の対応する接合面の開口よりも内側に、ヘッド側ウォータージャケット８３の外周を周回するウォータージャケット用シールリング溝８８３が設けられ、燃料噴射器孔側Ｏリング溝８８５、吸気バルブステム孔側Ｏリング溝８７２、排気バルブステム孔側Ｏリング溝８７３およびウォータージャケット用シールリング溝８８３に、それぞれシールリングが嵌装されており、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との接合面の外側に、この接合面を周回する溶接ビード８０３が設けられ、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とが前記溶接ビード８０３によって溶接されてシリンダヘッド８０が構成される。
【００１０】
接着によって接続される技術方案としては、例えば、燃料噴射器孔上側シリンダヘッド部および燃料噴射器孔下側シリンダヘッド部の対応する接合面の開口の周囲に、接着シール材が塗布され、吸気バルブステム孔上側シリンダヘッド部、排気バルブステム孔上側シリンダヘッド部および吸気バルブステム孔下側シリンダヘッド部、排気バルブステム孔下側シリンダヘッド部の対応する接合面の開口の周囲に、それぞれ接着シール材が塗布され、前記上側シリンダヘッド８７には、上側シリンダヘッドボルト穴８７１が設けられ、前記下側シリンダヘッド８８には、下側シリンダヘッドボルト穴８８１が設けられ、上側シリンダヘッドボルト穴８７１および前記シリンダヘッドボルト穴８８１の対応する接合面の開口の周囲に接着シール材が塗布され、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との対応する接合面に、ヘッド側ウォータージャケット８３の接合面を周回するように接着シール材が塗布されており、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とが接着シール材によって接着されてシリンダヘッド８０が構成される。
【００１１】
ねじ接続によって接続される技術方案としては、例えば、燃料噴射器孔上側シリンダヘッド部および/または燃料噴射器孔下側シリンダヘッド部の対応する接合面の開口の周囲に、燃料噴射器孔側Ｏリング溝８８５が設けられ、吸気バルブステム孔上側シリンダヘッド部、排気バルブステム孔上側シリンダヘッド部および/または吸気バルブステム孔下側シリンダヘッド部、排気バルブステム孔下側シリンダヘッド部の対応する接合面の開口の周囲に、それぞれ吸気バルブステム孔側Ｏリング溝８７２、排気バルブステム孔側Ｏリング溝８７３が設けられ、前記上側シリンダヘッド８７には、上側シリンダヘッドボルト穴８７１が設けられ、前記下側シリンダヘッド８８には、下側シリンダヘッドボルト穴８８１が設けられ、上側シリンダヘッドボルト穴８７１および/またはシリンダヘッドボルト穴８８１の対応する接合面の開口よりも内側に、ヘッド側ウォータージャケット８３の外周を周回するウォータージャケット用シールリング溝８８３が設けられ、燃料噴射器孔側Ｏリング溝８８５、吸気バルブステム孔側Ｏリング溝８７２、排気バルブステム孔側Ｏリング溝８７３およびウォータージャケット用シールリング溝８８３に、それぞれシールリングが嵌装されており、上側シリンダヘッド８７にボルト８７１０を通過可能な皿穴８７１３が設けられ、下側シリンダヘッドボルト穴８８１の開口に貫通穴付ボルト８７１０を螺入させるための雌ねじが設けられ、貫通穴付ボルト８７１０の軸方向中心にシリンダヘッドボルト７４を通過させるボルト貫通穴８７１１が設けられ、貫通穴付ボルト８７１０は、皿穴８７１３を通過して下側シリンダヘッドボルト穴８８１の開口における雌ねじに螺入され、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とが貫通穴付ボルト８７１０および/またはねじによってねじ接続されてシリンダヘッド８０が構成される。
【００１２】
リベット締めによって接続される技術方案としては、例えば、燃料噴射器孔上側シリンダヘッド部および/または燃料噴射器孔下側シリンダヘッド部の対応する接合面の開口の周囲に、燃料噴射器孔側Ｏリング溝８８５が設けられ、吸気バルブステム孔上側シリンダヘッド部、排気バルブステム孔上側シリンダヘッド部および/または吸気バルブステム孔下側シリンダヘッド部、排気バルブステム孔下側シリンダヘッド部の対応する接合面の開口の周囲に、それぞれ吸気バルブステム孔側Ｏリング溝８７２、排気バルブステム孔側Ｏリング溝８７３が設けられ、前記上側シリンダヘッド８７には、上側シリンダヘッドボルト穴８７１が設けられ、前記下側シリンダヘッド８８には、下側シリンダヘッドボルト穴８８１が設けられ、前記上側シリンダヘッドボルト穴８７１および/または前記シリンダヘッドボルト穴８８１の対応する接合面の開口よりも内側に、ヘッド側ウォータージャケット８３の外周を周回するウォータージャケット用シールリング溝８８３が設けられ、燃料噴射器孔側Ｏリング溝８８５、吸気バルブステム孔側Ｏリング溝８７２、排気バルブステム孔側Ｏリング溝８７３およびウォータージャケット用シールリング溝８８３に、それぞれシールリングが嵌装されており、上側シリンダヘッドボルト穴８７１と下側シリンダヘッドボルト穴８８１を貫通するリベット管８０１が設けられ、リベット管８０１の軸方向中心にシリンダヘッドボルト７４を通過させる貫通穴８０５が設けられ、このリベット管８０１の両端につば出し加工を実施してリベット締めを行うことによって、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とがリベット管８０１によってリベット締めされてシリンダヘッド８０が構成される。
【００１３】
また、本発明は、カムシャフトプッシュロッドが取り付けられる水冷式内燃機関のシリンダヘッドにも適用することができる。この場合、前記シリンダヘッド８０は、カムシャフトプッシュロッド穴８５をさらに備え、前記カムシャフトプッシュロッド穴８５は、カムシャフトプッシュロッド穴８５をさらに備え、前記カムシャフトプッシュロッド穴８５は、上側シリンダヘッド８７に形成されるカムシャフトプッシュロッド穴上側シリンダヘッド部と、下側シリンダヘッド８８に形成されたカムシャフトプッシュロッド穴下側シリンダヘッド部とによって構成され、または、下側シリンダヘッド８８に一体的に製造され、上側シリンダヘッド８７の外縁の内側にカムシャフトプッシュロッド穴８５が設けられていない。
【００１４】
また、下側シリンダヘッド８８における吸気通路８８７および排気通路８８９と下側シリンダヘッド８８の底部との間により良い冷却水の流動空間を形成するために、本発明の水冷式シリンダヘッドは、さらに３つの異なる部分に分割して製造することができる。例えば、以下のような技術方案を採用することができる。すなわち、下側シリンダヘッド８８は、別々に製造された下側シリンダヘッド上部８８１９と下側シリンダヘッド下部８８１８との２つの部分によって構成され、前記下側シリンダヘッド上部８８１９と前記下側シリンダヘッド下部８８１８とは、下側シリンダヘッド分割面ｘ８によって分割され、前記吸気通路８８７は、軸方向が前記下側シリンダヘッド分割面ｘ８と平行となる吸気通路平行部と、軸方向が前記下側シリンダヘッド分割面ｘ８に垂直する吸気通路垂直部とを備え、前記排気通路８８９は、前記下側シリンダヘッド分割面ｘ８と平行となる排気通路平行部と、軸方向が前記下側シリンダヘッド分割面ｘ８に垂直する排気通路垂直部とを備え、前記下側シリンダヘッド分割面ｘ８は、前記吸気通路垂直部と前記排気通路垂直部とのみを切断させ、吸気通路８８７の吸気ポートと排気通路８８９の排気ポートとが全体的に下側シリンダヘッド上部８８１９に設けられ、下側シリンダヘッド下部８８１８には、吸気バルブステム孔８８１２と軸方向で対応する吸気バルブライン８８１０が形成され、下側シリンダヘッド下部８８１８には、排気バルブステム孔８８２２と軸方向で対応する排気バルブライン８８２０が形成され、下側シリンダヘッド下部８８１８には、燃料噴射器開口８８６が形成され、下側シリンダヘッド上部８８１９と下側シリンダヘッド下部８８１８との接合面に、シールリングおよび/または接着シール材が設けられ、下側シリンダヘッド上部８８１９と下側シリンダヘッド下部８８１８とは、溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めによって接続されて下側シリンダヘッド８８が構成される。
【００１５】
さらに、水冷式シリンダヘッドは、さらに４つの異なるシリンダヘッド体に分割して製造することができる。例えば、ダイカスト方法によって各種のダイカスト金型の中子引き抜きが不可能な湾曲した螺旋状の吸気通路および排気通路を製造することができるために、以下のような技術方案を採用することができる。すなわち、下側シリンダヘッド８８は、別々に製造された下側シリンダヘッド下部８８１８、下側シリンダヘッド中部８８１７および下側シリンダヘッド上部８８１６の３つの部分によって構成され、前記下側シリンダヘッド上部８８１６と前記下側シリンダヘッド中部８８１７とは、下側シリンダヘッドにおける第１の分割面ｘ６によって分割され、前記下側シリンダヘッド中部８８１７と前記下側シリンダヘッド下部８８１８とは、下側シリンダヘッドにおける第２の分割面ｘ７によって分割され、前記吸気通路８８７は、軸方向が前記下側シリンダヘッドにおける第１の分割面ｘ６および前記下側シリンダヘッドにおける第２の分割面ｘ７と平行となる吸気通路平行部と、軸方向が前記下側シリンダヘッドにおける第１の分割面ｘ６および前記下側シリンダヘッドにおける第２の分割面ｘ７に垂直する吸気通路垂直部とを備え、前記排気通路８８９は、前記下側シリンダヘッドにおける第１の分割面ｘ６および前記下側シリンダヘッドにおける第２の分割面ｘ７と平行となる排気通路平行部と、軸方向が前記下側シリンダヘッドにおける第１の分割面ｘ６および前記下側シリンダヘッドにおける第２の分割面ｘ７に垂直する排気通路垂直部とを備え、前記下側シリンダヘッドにおける第１の分割面ｘ６は、前記吸気通路８８７の吸気通路平行部および前記排気通路８８９の排気通路平行部を半割りさせ、前記下側シリンダヘッドにおける第２の分割面ｘ７は、前記吸気通路垂直部と前記排気通路垂直部とのみを切断させ、下側シリンダヘッド下部８８１８には、吸気バルブステム孔８８１２と軸方向で対応する吸気バルブライン８８１０が形成され、下側シリンダヘッド下部８８１８には、排気バルブステム孔８８２２と軸方向で対応する排気バルブライン８８２０が形成され、下側シリンダヘッド下部８８１８には、燃料噴射器開口８８６が形成され、前記下側シリンダヘッドにおける第１の分割面ｘ６および前記下側シリンダヘッドにおける第２の分割ｘ７における吸気通路８８７と排気通路８８９との接合面には、それぞれシールリングおよび/または接着シール材が設けられ、下側シリンダヘッド上部８８１６、下側シリンダヘッド中部８８１７および下側シリンダヘッド下部８８１８同士は、それぞれ溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めによって接続されて下側シリンダヘッド８８が構成される。
【００１６】
そして、上側シリンダヘッド８７を複数の部分に分割して製造することもできる。また、下側シリンダヘッド８８は、５つ、６つまたはそれ以上のシリンダヘッド体に分割して製造し、さらに溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めによって接続してシリンダヘッド８０を構成することもできる。接着シール材についての技術の発展に伴い、接着シール材には金属粉末を添加してもよく、別々に製造されたシリンダヘッド体の接合面に対して切削加工を行うことなく、溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めによって別々に製造された複数のシリンダヘッド体を接続してシリンダヘッド８０を構成することができる。
【００１７】
シリンダヘッドボルト穴に貫通穴付ボルト８７１０および/またはリベット管８０１の収納空間を増加することができないようにコンパクトに設計される場合であっても、別々に製造されたシリンダヘッド体を締め付け接続することができるために、シリンダヘッドボルト穴８７１、８８１およびカムシャフトプッシュロッド穴８５以外の位置にねじ穴８８８と貫通穴８８２を設けて締め付け接続し、かつ貫通穴を設けて通常のソリッドリベットでリベット締めするようにしてもよい。シリンダヘッドボルトによる締め付けの均一性および確実性に優れたため、漏れ試験に合格した別々に製造されたシリンダヘッド体を接続してなるシリンダヘッドを内燃機関に取り付けた後、別々に製造されたシリンダヘッド体を締め付けるためのねじまたはリベットが緩んでも、シリンダヘッドは、漏れが発生することなく確実に使用することができる。
【００１８】
上記の溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めなどの接続方式は、同じセットのシリンダヘッド８０に組み合わせて使用してもよく、例えば、同じセットの上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８の接続プロセスにおいて、複数の部分にそれぞれ溶接、接着、ねじ接続、リベット締めを採用してもよい。また、接着にねじ接続および/またはリベット締めを加えても良く、接着剤が硬化する前に溶接を行ってもよく、各々のシリンダヘッドの分割面の接合面に接着シール材とシールリングとを同時に使用して接続および密封を実施してもよい。
【００１９】
シリンダヘッドを本体に締め付けるためのシリンダヘッドボルト穴に上記ねじ接続、リベット締めを実施することができ、上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとを一体的なシリンダヘッドに締め付けるための専用ボルト、専用リベット管に中心貫通穴が形成され、シリンダヘッドを本体に取り付ける場合、シリンダヘッドを容易に冷却するために、従来の一体的なシリンダヘッドと同様に、シリンダヘッドボルトが中心貫通穴を通過するようにして、比較的大きいウォータージャケットをできるだけ保留する。あるシリンダヘッドボルトの間隔が大きくなると、上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとを締め付けて一体的なシリンダヘッドを構成するときの密封を実現するために、シリンダヘッドボルト穴の間にねじ接続、リベット締め用の穴を増加し、またはねじ接続、リベット締め用の接続穴としてシリンダヘッドボルト穴を選択しなくてもよい。
【００２０】
吸気バルブステム孔８８１２および/または排気バルブステム孔８８２２に、吸気バルブステム孔導管８８１１および/または排気バルブステム孔導管８８２１が嵌入されるようにしてもよく、さらに、吸気バルブステム孔および排気バルブステム孔に同時にバルブステム孔導管が嵌入されると、上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとの接続時の位置決めおよび締め付け時の密封に有利である。
【００２１】
シリンダヘッドと本体との間のシリンダヘッドガスケットは、シリンダ内の気体を密封する以外に、シリンダヘッドボルトが締め付けられた状態における肉厚安定性が内燃機関の燃焼効率に影響を与えるため、下側シリンダヘッド８８における下側シリンダヘッドボルト穴８８１の開口にボス８８１５がさらに設けられ、かつボス８８１５の平面がシリンダヘッドガスケットを挟んで本体の平面に押し付けられ、ボスの高さがシリンダヘッドガスケットの厚さよりも小さくなり、この差により、シリンダヘッドボルトが締め付けられた状態におけるシリンダヘッドガスケットの弾性変形を最適な設計数値範囲内に確保するようにしてもよい。
【００２２】
下側シリンダヘッドの底面におけるリベット管８０１の貫通穴８０５の開口にリベット締め用ボス８８１４が設けられ、下側シリンダヘッドの底面を切削加工した後、下側シリンダヘッドと上側シリンダヘッドとをリベット締めさせ、リベット締め用ボス８８１４によっても、シリンダヘッドボルトが締め付けられた状態におけるシリンダヘッドガスケットの弾性変形を最適な設計数値範囲内に確保することができる。
【００２３】
下側シリンダヘッド８８の底面に、ヘッド側ウォータージャケット８３に直接連通する通水孔８３０とヘッド側ウォータージャケット８３に直接連通しない止まり穴８４０が設けられ、下側シリンダヘッド８８の底面に通水孔８３０と止まり穴８４０とを連通するための溝８５０が設けられるようにしてもよい。
【００２４】
下側シリンダヘッド８８の底面に、通水孔８１、通水孔８３０および止まり穴８４０を周回する溝８５０がさらに設けられ、シリンダーライナーを周回するシリンダヘッドガスケットの一部に水を接触させて冷却するようにしてもよい。
【００２５】
吸気通路８８７、排気通路８８９の下部と下側シリンダヘッド８８の底面との間の通水孔は、ヘッド側ウォータージャケット８３と部分的に連通するような構造を採用してもよく、この場合、下側シリンダヘッド８８の底面とシリンダヘッドガスケットとの間に環状の水流路が存在するような構造を実現することができ、シリンダヘッドとシリンダヘッドガスケットとをより良好に水冷させることができる。
【００２６】
また、シリンダヘッド全体の強度を向上させ、製造コストを低下させるため、金属板、特に鋼板によって上側シリンダヘッドを製造してもよい。この場合、前記ヘッド側ウォータージャケット８３の全体が前記下側シリンダヘッド８８に形成されるようになる。シリンダヘッドの異なる位置における部分が別々に製造されるため、各々の部分に異なる材料を使用することができ、コストをさらに低下させることができる。
【００２７】
本発明における別々に製造されたシリンダヘッド体を接続してなるシリンダヘッドを内燃機関の本体に取り付けた後、本体に螺入してシリンダヘッドを締め付けるためのシリンダヘッドボルトの締め付けトルクが安定するため、上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとの密封接続を長時期にわたって保証することができる。また、上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとの締め付け接続面に、シリンダヘッドと本体との取付接続穴が設けられていなく、シリンダヘッドボルトが上側シリンダヘッドに接触することなく下側シリンダヘッドを本体に直接締め付ける場合、溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めによって上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとを接続して一体的なシリンダヘッドを構成することもできる。しかしながら、上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとの密封接続効果を長時期にわたって保証することから、シリンダヘッドボルトによってシリンダヘッドを本体に締め付け接続するための締め付け力の均一性および確実性に対する要求が高く、各種のシリンダヘッドボルト穴の設計位置の均一性および妥当性に優れる必要があるため、シリンダヘッドボルト穴にねじ接続またはリベット締めを実施することは合理的な選択であり、かつシリンダヘッドにおけるほかの機能の設計空間に影響を与えない。
【００２８】
また、本発明の水冷式内燃機関は、本体７０とピストン２０とを備える水冷式内燃機関であって、本体７０には、上記各種の技術方案のいずれか１つに記載のシリンダヘッド８０が取り付けられていることを特徴とする。
【００２９】
さらに、本発明の水冷式内燃機関が取り付けられた機械装置は、水冷式内燃機関の本体７０とピストン２０とを備える機械装置であって、前記水冷式内燃機関の本体７０に上記の各種の技術方案のいずれか１つに記載のシリンダヘッド８０が取り付けられていることを特徴とする。
【００３０】
さらに、本発明の１つの実施形態における水冷式内燃機関のシリンダヘッドによれば、前記シリンダヘッド８０は、吸気通路８８７、排気通路８８９、ヘッド側ウォータージャケット８３、燃料噴射器孔８７６、吸気バルブステム孔８８１２、排気バルブステム孔８８２２、カムシャフトプッシュロッド穴８５を備え、前記シリンダヘッド８０は、別々に製造された上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とによって構成され、上側シリンダヘッド８７には、下側シリンダヘッド８８に一体的にダイカスト成形された燃料噴射器孔８７６、吸気バルブステム孔８８１２および排気バルブステム孔８８２２を通過させるための貫通穴が設けられ、下側シリンダヘッド８８には、吸気通路８８７、排気通路８８９、ヘッド側ウォータージャケット８３、燃料噴射器孔８７６、吸気バルブステム孔８８１２および排気バルブステム孔８８２２が設けられ、前記カムシャフトプッシュロッド穴８５は、前記上側シリンダヘッド８７に形成されたカムシャフトプッシュロッド穴上側シリンダヘッド部と、前記下側シリンダヘッド８８に形成されたカムシャフトプッシュロッド穴下側シリンダヘッド部とによって構成され、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との外縁の接合面に、シリンダヘッドボルト穴用貫通穴の内側を周回する溶接ビード（８０３０）が形成され、下側シリンダヘッド８８に一体的にダイカスト成形された燃料噴射器孔８７６の外周と上側シリンダヘッド８７の接続貫通穴に溶接ビード８０３１が設けられ、下側シリンダヘッド８８に一体的にダイカスト成形された吸気バルブステム孔８８１２の外周と上側シリンダヘッド８７の接続貫通穴に溶接ビード８０３２が設けられ、下側シリンダヘッド８８に一体的にダイカスト成形された排気バルブステム孔８８２２の外周と上側シリンダヘッド８７の接続貫通穴に溶接ビード８０３３が設けられ、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との分割面において、カムシャフトプッシュロッド穴８５の接続穴の開口の周囲に溶接ビード８０３４が設けられ、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とは、溶接ビード８０３０、溶接ビード８０３１、溶接ビード８０３２、溶接ビード８０３２および溶接ビード８０３４によって溶接されてシリンダヘッド８０が構成される。
【００３１】
またさらに、本発明の１つの実施形態の水冷式内燃機関のシリンダヘッドによれば、吸気通路８８７、排気通路８８９、ヘッド側ウォータージャケット８３、燃料噴射器孔８７６、吸気バルブステム孔８８１２、排気バルブステム孔８８２２、およびカムシャフトプッシュロッド穴８５を備えるシリンダヘッド８０であって、前記シリンダヘッド８０は、別々に製造された上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とによって構成され、上側シリンダヘッド８７には、下側シリンダヘッド８８に一体的にダイカスト成形された燃料噴射器孔８７６、吸気バルブステム孔８８１２、排気バルブステム孔８８２２およびシリンダヘッドボルト穴８７１を通過させるための貫通穴が設けられ、下側シリンダヘッド８８には、吸気通路８８７、排気通路８８９、ヘッド側ウォータージャケット８３、燃料噴射器孔８７６、シリンダヘッドボルト穴８７１、吸気バルブステム孔８８１２および排気バルブステム孔８８２２が設けられ、前記カムシャフトプッシュロッド穴８５は、前記上側シリンダヘッド８７に形成されたカムシャフトプッシュロッド穴上側シリンダヘッド部と、前記下側シリンダヘッド８８に形成されたカムシャフトプッシュロッド穴下側シリンダヘッド部とによって構成され、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との接合面に、その外周を周回する溶接ビード８０３が設けられ、下側シリンダヘッド８８に一体的にダイカスト成形された燃料噴射器孔８７６の外周と上側シリンダヘッド８７の接続貫通穴に溶接ビード８０３１が設けられ、下側シリンダヘッド８８に一体的にダイカスト成形された吸気バルブステム孔８８１２の外周と上側シリンダヘッド８７の接続貫通穴に溶接ビード８０３２が設けられ、下側シリンダヘッド８８に一体的にダイカスト成形された排気バルブステム孔８８２２の外周と上側シリンダヘッド８７の接続貫通穴に溶接ビード８０３３が設けられ、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との分割面において、カムシャフトプッシュロッド穴８５の接続穴の開口の周囲に溶接ビード８０３４が設けられ、上側シリンダヘッド８７と上側シリンダヘッドボルト穴８７１の接続穴の開口の周囲に溶接ビード８０３５が設けられ、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とは、溶接ビード８０３、溶接ビード８０３１、溶接ビード８０３２、溶接ビード８０３３、溶接ビード８０３４および溶接ビード８０３５によって溶接されてシリンダヘッド８０が構成される。
【００３２】
さらに、前記シリンダヘッド（８０）の外壁には、燃料噴射器孔８７６、吸気通路８８７および/または排気通路８８９のぞれぞれのダイカスト離型デッドゾーンに対応する中子引き抜き用貫通穴８７６２および封止栓８７６３が設けられている。
【００３３】
本発明の１つの実施形態の水冷式内燃機関によれば、本体７０と前記本体７０に取り付けられる上記の実施形態のうちのいずれか１つに記載のシリンダヘッド８０とを備える。
【発明の効果】
【００３４】
本発明は、単気筒または多気筒水冷式内燃機関のシリンダヘッドおよびこのシリンダヘッドを備える水冷式内燃機関、ならびに横型または縦型の水冷式内燃機関のシリンダヘッドおよびこのシリンダヘッドを備える水冷式内燃機関に適用することができ、以下のような有益な効果を達成できる。すなわち、シリンダヘッドを上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドに分割し、または、下側シリンダヘッドおよび/または上側シリンダヘッドをさらに複数の部分に分割して別々に製造した後、上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとを接続して内燃機関のシリンダヘッドを構成する（上側シリンダヘッドおよび/または下側シリンダヘッドがさらに複数の部分に分割される場合、先ず、前記複数の部分をそれぞれ接続して上側シリンダヘッドおよび/または下側シリンダヘッドを構成する）ことによって、ダイカスト金型の順調な離型および多方向への中子引き抜きを実現することができ、内燃機関のシリンダヘッドのダイカスト成形を実現することができる。また、吸気通路と排気通路とを半割りにして別々にダイカストする場合、湾曲した螺旋状の複雑な吸気通路と排気通路を容易にダイカストすることができ、別々にダイカストされたシリンダヘッドの品質が良く、プロセスが簡単であり、組立てが容易であるとともに経済性に優れたという目的を達成できる。さらに、シリンダヘッドの底面とシリンダヘッドガスケットとの間に環状の水流路が設けられるという構造を採用することによって、シリンダヘッドとシリンダヘッドガスケットに対する水冷効果がより良くなる。本発明によれば、シリンダヘッドを分割してダイカストした後、一体的なシリンダヘッドに組み立てることができるため、従来技術における砂中子、砂型によるダイカストプロセスが必要なくなり、環境汚染を低減させることができる。さらに、ダイカスト成形を採用しているため、より軽量な金属材料を選択してシリンダヘッドの重量を低減させることができ、エンジン全体の重量を低減させることができるため、燃料などのエネルギーを節約することができ、環境保護に有利である。
【００３５】
以下、本発明について図面と実施例とを結合してさらに説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】一種の水冷式単気筒内燃機関の構造を示す断面図である。
【図２】本発明の１つの実施例に係るシリンダヘッドを備える水冷式単気筒内燃機関を図１におけるＦ方向から見たときの構造を示す断面図であり、シリンダヘッドの分割面ｋ-ｋが示されている。
【図３】本発明の水冷式単気筒内燃機関を図１におけるＥ方向から見たときの図面である。
【図４】本発明の水冷式単気筒内燃機関のシリンダヘッドを図１におけるＥ方向から見たときの図面である。
【図５】本発明の水冷式単気筒内燃機関のシリンダヘッドを図１におけるＥ方向から見たときの図面である。
【図６】本発明の水冷式単気筒内燃機関のシリンダヘッドを図１におけるＧ方向から見たときの図面であり、そのうち、下側シリンダヘッド８８の底面に通水孔８３０と止まり穴８４０とを連通するための溝８５０が設けられている。
【図７】上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとが溶接および/または接着によって接続されてシリンダヘッドが構成される実施例の構造を示すものである。
【図８】上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとがねじ接続および/またはリベット締めによって接続されてシリンダヘッドが構成される実施例の構造を示すものである。
【図９】シールリングがシールリング溝に嵌入された状態を示す断面図である。
【図１０】上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとの接続分割面が曲面である実施例を示す断面図である。
【図１１】１つの実施例におけるシリンダヘッドの分割面を図２におけるＫ方向から見たときの断面図である。
【図１２】図４に示すシリンダヘッドの１つの実施例のＡ-Ａ断面図である。
【図１３】図４に示すシリンダヘッドの上記実施例のＢ-Ｂ断面図である。
【図１４】一種の水冷式四気筒内燃機関のシリンダヘッドを側上方から見たときの斜視図である。
【図１５】図１４に示す水冷式四気筒内燃機関のシリンダヘッドを側下方から見たときの斜視図である。
【図１６】図１４における水冷式四気筒内燃機関のシリンダヘッドの右側断面図であり、このシリンダヘッドを上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとに分割し、さらに、下側シリンダヘッドを下側シリンダヘッド上部と下側シリンダヘッド下部とに分割した実施例を示すものである。
【図１７】図１４に示す水冷式四気筒内燃機関の半割り吸気通路および排気通路の底面図である。
【図１８】図１４に示す水冷式四気筒内燃機関の半割り吸気通路および排気通路の平面図である。
【図１９】図４に示すシリンダヘッドの別の実施例のＡ-Ａ断面図である。
【図２０】図１９に示すシリンダヘッドを図１におけるＥ方向から見たときの図面である。
【図２１】シリンダヘッド体に多方向から挿入された金型可動中子によって燃料噴射器孔下側ダイカストデッドゾーン、排気管下側ダイカストデッドゾーンおよび吸気管下側ダイカストデッドゾーンに通水空間が直接ダイカストされる実施例を示すものである。
【図２２】図２１のＡ-Ａ断面図である。
【図２３】図２１のＢ-Ｂ断面図である。
【図２４】上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との接合面に全周にわたって溶接を採用する実施例を示す平面図である。
【図２５】図２４のＡ-Ａ断面図である。
【図２６】図２４のＣ-Ｃ断面図である。
【図２７】同一の分割式シリンダヘッドの実施例においてシールリング溝、接着シール材および接着性を有しないシール材を組み合わせて使用する場合の断面図である。
【図２８】上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との接合面に全周にわたって溶接を採用する別の実施例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明について図面を参照しながら説明する。
図１は、一種の水冷式単気筒内燃機関の構造を示す断面図である。図１に示すように、前記内燃機関は、本体７０と、この本体７０に取り付けられるシリンダヘッド８０とを備える。破線で示されるシリンダヘッドにおける通水孔８３０は、本体における通水孔７３に対応的に連通している。シリンダヘッド８０のヘッド側ウォータージャケット８３は、その形状が複雑であり、周囲に胴体が存在しているため、従来では砂中子によって鋳造する必要がある。
【００３８】
図２は、水冷式単気筒内燃機関を図１におけるＦ方向から見たときの構造を示す断面図である。図２に示すように、シリンダヘッド８０は、ヘッド側ウォータージャケット８３と、吸気通路８８７と、排気通路８８９とを備える。図３は、本発明の水冷式単気筒内燃機関を図１におけるＥ方向から見たときの図面である。図３に示すように、単気筒内燃機関のシリンダヘッド８０は、シリンダヘッドボルト７４によって内燃機関の本体７０に締め付けられている。
【００３９】
図２から明らかなように、シリンダヘッド８０のヘッド側ウォータージャケット８３は、吸気通路８８７と排気通路８８９とを囲んでいるとともに、その形状が複雑であり、本分野の従来観点によるとダイカスト離型を実現することができないため、ダイカストによって製造することができなく、シリンダヘッドを一体的に鋳造して、砂中子によってウォータージャケットを鋳造する必要がある。しかし、本発明者が研究したところ、これが一種の伝統的な偏見である。本発明によれば、図２に示すように、例えば、シリンダヘッドをｋ-ｋ分割面で上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとに分割して製造し、形状が複雑なヘッド側ウォータージャケットを、ダイカスト離型および中子引き抜きを可能とした、上側シリンダヘッドに形成されるウォータージャケット上側シリンダヘッド部と、下側シリンダヘッドに形成されるウォータージャケット下側シリンダヘッド部とに分割させることによって、上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドのダイカスト成形をそれぞれ実現することができ、かつ、ウォータージャケット、吸気通路、排気通路および燃料噴射器孔を一回でダイカスト成形することができる。
【００４０】
図４および図５は、図１におけるＥ方向から見たときの図面であり、上側シリンダヘッド８７を示すためのものである。図６は、図１におけるＧ方向から見たときの図面であり、下側シリンダヘッド８８を示すためのものである。上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とは、溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めによって接続されてシリンダヘッド８０が構成される。
【００４１】
図４に示すように、上側シリンダヘッド８７には、上側シリンダヘッド８７を下側シリンダヘッド８８に締め付けるためのねじ穴８８８が設けられている。図５に示すように、上側シリンダヘッド８７には、弁揺り腕支えを接続するためのねじ穴８７７がさらに設けられている。
【００４２】
図６に示すように、下側シリンダヘッド８８には、ウォータージャケット８３を周回するウォータージャケット用シールリング溝８８３が設けられ、かつ、下側シリンダヘッド８８に設けられる通水孔８３０、止まり穴８４０および通水孔８１によって、本体側ウォータージャケット７２とヘッド側ウォータージャケット８３とが連通され、通水孔８３０と止まり穴８４０と通水孔８１との間には、それらを連通させる溝８５０が設けられる。また、ダイカストによる溝の製造は非常に容易であり、位置決め精度が高く、溝８５０を介して止まり穴８４０と通水孔８３０とを連通させることができる。
【００４３】
図７は、上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとが溶接および/または接着によって接続されてシリンダヘッドが構成される実施例を示すものである。図７には、符号８０３は溶接ビード、符号８０２は接着シール材を示している。図７には、理解の便宜のために、溶接ビード８０３と接着シール材８０２とが同時に示されているが、上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとの接続は、溶接方式または接着方式を単独で採用しても良く、２種の方式を同時に採用してもよいと理解すべきである。図７には、分割面において燃料噴射器孔８７６の周囲に形成される燃料噴射器孔側Ｏリング溝８８５と、ヘッド側ウォータージャケットの周囲に形成されるウォータージャケット側Ｏリング溝８８３とがさらに示されており、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とを組み立てる場合、燃料噴射器孔とウォータージャケットとを密封するために、燃料噴射器孔側Ｏリング溝８８５とウォータージャケット側Ｏリング溝８８３とにそれぞれＯリングが取り付けられる。また、接着によって上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とを接続する場合、より良い密封効果を得るために、Ｏリング溝による密封構造を同時に採用してもよいが、接着シール材も密封効果を有するため、Ｏリング溝による密封構造を省略させてもよい。また、図７に示すように、シリンダヘッド８０を本体７０に固定するためのシリンダヘッドボルト穴は、上側シリンダヘッド８７に形成される上側シリンダヘッドボルト穴８７１と、下側シリンダヘッド８８に形成される下側シリンダヘッドボルト穴８８１とに分割され、燃料噴射器孔８７６は、上側シリンダヘッド８７に形成される燃料噴射器孔上側シリンダヘッド部と燃料噴射器孔下側シリンダヘッド部とに分割される。
【００４４】
図８は、上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとがねじ接続および/またはリベット締めによって接続されてシリンダヘッドが構成される実施例を示すものである。図８に示すように、シリンダヘッドにおける上側シリンダヘッドボルト穴８７１と下側シリンダヘッドボルト穴８８１とを改良して、貫通穴付ボルト８７１０を螺入させることによって、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とが一体的に締め付けられてシリンダヘッド８０が構成される。この場合、シリンダヘッドボルトが貫通穴付ボルト８７１０に形成されるボルト貫通穴８７１１を通過することができ、一体的なシリンダヘッド８０を本体７０に締め付けることができる。さらに、吸気バルブステム孔側Ｏリング溝８７２、排気バルブステム孔側Ｏリング溝８７３およびウォータージャケット用シールリング溝８８３にシールリング８００を嵌入させることによって密封を実現する。一方、例えば金属製のリベット管８０１によって上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とを締め付けて一体的なシリンダヘッド８０を構成してもよい。リベット管８０１は、空間を節約するために、その肉厚が比較的薄く設けられる。図８において、リベット管８０１にボス８８１４が設けられているが、リベット管８０１にボスが設けられなく、このリベット管８０１の両端のリベット端面を上側シリンダヘッド８７の上面および下側シリンダヘッド８８の底面に一致させるようにしても良い。リベット管によって上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとを組み立てる場合、多気筒内燃機関における複数のリベット管のリベット締めを同時に行うことができるため、効率が高く、コストが低いという利点を有する。シリンダヘッドの従来デザインの座標系における穴位置を変化することなく、シリンダヘッドボルト穴へのリベット管の挿入のみによって、別々に製造して一体的なシリンダヘッドに組み立てることを実現することができる。同様に、図８には、理解の便宜のために、１つのシリンダヘッド構造においてねじ接続およびリベット締めの２種の接続方式が同時に示されているが、上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとの接続は、ねじ接続またはリベット締めを単独で採用してもよく、この２種の接続方式を同時に採用してもよい。
【００４５】
さらに、シリンダヘッドの接続については、溶接、接着、ねじ接続およびリベット締めなどの接続方式のうちのいずれか一種を選択してもよく、または、これらの接続方式を任意に組み合わせて使用してもよい。そして、シールリング溝へのシールリングの嵌入または接着シール材の塗布を単独で採用してもよく、この２種の密封方式を同時に採用してもよい。
【００４６】
図１１は、図２に示すシリンダヘッドのＫ方向の断面図である。図１１において、止まり穴８４０は、吸気通路８８７または排気通路８８９によって遮蔽されるため、破線で示されている。この図の右上方における１つの通水孔８３０は、その上半部分が吸気通路８８７によって遮蔽されていないため、ヘッド側ウォータージャケット８３と直接連通することができ、ここでは、この通水孔８３０を半貫通ホールと称する。また、図１１において、吸気バルブステム孔８８１２と排気バルブステム孔８８２２とがさらに示されている。吸気バルブステム孔８８１２と排気バルブステム孔８８２２の周囲には、吸気バルブステム側Ｏリング溝８７２と排気バルブステム側Ｏリング溝８７３とがそれぞれ設けられる。
【００４７】
図９において、吸気バルブステム側Ｏリング溝８７２にシールリング８００が嵌入される場合を例に示しており、シールリング８００が押し付けられたときに変形量ｘ１が発生して、エラストマシールを実現することができる。図示しないが、排気バルブステム側Ｏリング溝８７３にもシールリングが嵌入されると理解すべきである。
【００４８】
上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との接続分割面は、接続及び密封を容易にさせるために平面に形成することができる。また、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との接続分割面は、互いに対応する曲面、段差面、鋸歯面などのような接続および密封が可能な形状に形成されてもよく、例えば、図１０に示すように、下側シリンダヘッドにおいて吸気通路８８７の周囲に凸形状の曲面が形成され、上側シリンダヘッド８７には、この凸形状の曲面と対応する凹形状の曲面が形成され、吸気通路８８７は上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との接続面内に上方に向かって突出している。また、図示していないが、排気通路８８９は、同様に上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との接続面内に上方に向かって突出するように配置されてもよい。
【００４９】
さらに、図１２は、燃料噴射器孔８７６が下側シリンダヘッド８８に一体的に製造される実施例を示すものであり、図中において燃料噴射器孔８７６が示されており、この燃料噴射器孔８７６の前端には、燃料噴射器開口８８６が形成されている。図１２に示す実施例は、図７に示す実施例と比べて、燃料噴射器孔８７６が下側シリンダヘッド８８に一体的に形成される点で異なっている。図１２に示すように、ダイカスト離型を実施し難い部位にインサート８７６１を配置し、かつダイカストする前にインサートを金型に放置し、ダイカストが完了した後にインサートを除去することによって、燃料噴射器孔８７６が下側シリンダヘッド８８に一体的に形成されることができる。
【００５０】
図１３に示すように、一体的な下側シリンダヘッド８８を製造するときに、ダイカストする前に、金型にインサート８８９１を放置し、インサート８８９１の形状が吸気通路、排気通路と下側シリンダヘッド８８の底部との間にあるヘッド側ウォータージャケット８３の形状と対応し、ダイカストが完了した後にインサート８８９１を取り外す。インサート８８９１が必要であり、かつ、ダイカスト前の金型へのインサート８８９１の放置およびダイカスト後の金型からのインサート８８９１の取り外しのための時間、人工が必要となるので、コストダウンおよび生産効率の向上に不利である。そのため、好ましくは、下側シリンダヘッド８８が別々に製造された下側シリンダヘッド上部と下側シリンダヘッド下部とによって構成され、下側シリンダヘッド上部と下側シリンダヘッド下部とのシリンダヘッド分割面ｘ８が下側シリンダヘッド８８のヘッド側ウォータージャケット８３内に位置し、下側シリンダヘッド上部と下側シリンダヘッド下部との接合面にもシールリング８００および/または接着シール材８０２が設けられ、これにより、インサート８８９１を必要としなくなる。上側シリンダヘッド８７、下側シリンダヘッド上部および下側シリンダヘッド下部を別々にダイカスト成形した後、さらに溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めによって接続されてシリンダヘッド８０が構成される。
【００５１】
本発明は、水冷式単気筒内燃機関だけではなく、水冷式多気筒内燃機関にも応用することができる。
【００５２】
例えば、図１４には、一種の水冷式四気筒内燃機関のシリンダヘッドが示されており、各々の４弁式燃焼室は、それぞれ２つの吸気弁と２つの排気弁とを備え、吸気通路および排気通路の形状が湾曲した螺旋状となっており、８つの吸気通路８８７を接続する主吸気通路をさらに備え、吸気通路および排気通路のキャビティーは、その形状が複雑であるので、伝統的なプロセスでは中子引き抜きを行うことができないため、側面方向に中子を引き抜くというプロセスによって直接ダイカストされる。
【００５３】
図１５は、図１４に示す水冷式四気筒内燃機関を側下方から見た斜視図であり、冷却水流動口８１０が排気通路８８９の側上方に設けられている。
【００５４】
図１６は、図１４に示す水冷式四気筒内燃機関の右側断面図であり、単気筒および/または多気筒水冷式内燃機関の下側シリンダヘッド８８をさらに分割して製造することを解決するための技術方案を示しており、吸気通路および排気通路の外壁全体およびヘッド側ウォータージャケット８３がシリンダヘッド分割面ｘ５の下部に設けられる。また、下側シリンダヘッドにおける第１の分割面ｘ６によって吸気通路および排気通路を半割りにさせるため、形状が湾曲した螺旋状である吸気通路および排気通路は、中子引き抜きを行うことなくダイカストによって製造することができる。さらに、下側シリンダヘッドにおける第２の分割面ｘ７によって、吸気通路８８７および排気通路８８９とシリンダヘッド８８の底部との間にあるヘッド側ウォータージャケット８３を切断させるため、インサート８８９１および複雑な砂中子の使用を回避できる。また、下側シリンダヘッド上部８８１６、下側シリンダヘッド中部８８１７および下側シリンダヘッド下部８８１８は、溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めによって接続されて下側シリンダヘッド８８が構成され、上側シリンダヘッド８７、下側シリンダヘッド上部８８１６、下側シリンダヘッド中部８８１７および下側シリンダヘッド下部８８１８は、溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めによって接続されてシリンダヘッド８０が構成される。図１６に示す実施例によれば、湾曲した螺旋状となる複雑な空気通路を容易に直接ダイカストすることができる。上述した実施例に基づいて、内燃機関のシリンダヘッドを分割式に設計する場合、各々の穴の元の位置を変化することなく、ウォータージャケット内に各々の穴を接続するための補強リブを増加することができ、対応する分割面の接合面にシールリング８００および/または接着シール材８０２が設けられ、シリンダヘッドボルト穴に配置される肉厚の薄いリベット管によって、シリンダヘッドの各々の分割体をリベット締めして一体的なシリンダヘッド８０を構成し、複数の穴におけるリベット管によるシリンダヘッドの分轄体のリベット締めを一回で容易に行うことができ、元のシリンダヘッドの設計要求を満足でき、コストが低く、製品の一致性を容易に保証することができる。
【００５５】
図１７は、図１４における水冷式四気筒内燃機関の半割り吸気通路および半割り排気通路の底面図であり、切断面に接着シール材８０２を塗布した後、対応する半割り吸気通路および半割り排気通路を締め付け接続して一体的なシリンダヘッド８０を構成し、従来の接着シール材によって容易にシーリングすることができる。
【００５６】
図１８は、図１４における水冷式四気筒内燃機関の半割り吸気通路および半割り排気通路の平面図である。半割り吸気通路および半割り排気通路の半割面をダイカスト金型の分割面とし、その後、別々にダイカスト成形された各々のシリンダヘッド体の接合面にシールリング８００および/または接着シール材８０２を設置し、溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めによってシリンダヘッド８０を構成する。また、本発明では、水冷式内燃機関のシリンダヘッドの吸気通路および排気通路を、中子引き抜きを行うことなく直接ダイカスト成形することを初めて実現し、吸気通路および排気通路の精度がより良く、ダイカスト効率がより高くなる。また、本発明における分割式シリンダヘッドの接合面に、耐高温、耐老化および高強度などの特性を有する接着シール材を適用することができ、従来技術による精密なダイカスト表面に対して切削加工を行うことなく、耐高温、耐老化および高強度などの特性を有する接着シール材を塗布し、単気筒または多気筒水冷式内燃機関のシリンダヘッドの分割体を大量で自動的に一体的なシリンダヘッドに組み立てることができる。
【００５７】
さらに、例えば図７、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、図１８および/または図２７に示す内燃機関のシリンダヘッドの分割面において、シリンダヘッド分割面ｘ５、下側シリンダヘッドにおける第１の分割面ｘ６、下側シリンダヘッドにおける第２の分割面ｘ７および/または下側シリンダヘッド分割面ｘ８の両側におけるシリンダヘッドの接合面の溶接は、以下のような溶接方式を採用することができる。
【００５８】
１.シリンダヘッド分割面ｘ５、下側シリンダヘッドにおける第１の分割面ｘ６、下側シリンダヘッドにおける第２の分割面ｘ７および/または下側シリンダヘッド分割面ｘ８の両側におけるシリンダヘッドの接合面に、分割面の両側におけるシリンダヘッドの接合面を完全に覆うように電極プレートを配置し、分割面の両側におけるシリンダヘッドの接合面を共に電極プレートに近接させ、電極プレートに通電することによって発生した高温が両側のシリンダヘッドの接合面に伝達され、両側のシリンダヘッドの接合面が溶融状態となったときに、電極プレートを抽出させて両側のシリンダヘッドの接合面を接触させることによって一体的なシリンダヘッド８０に溶接させる。
【００５９】
２.シリンダヘッド分割面ｘ５、下側シリンダヘッドにおける第１の分割面ｘ６、下側シリンダヘッドにおける第２の分割面ｘ７および/または下側シリンダヘッド分割面ｘ８の両側におけるシリンダヘッドの接合面の延長線の一側に、長さが分割面の両側におけるシリンダヘッドの接合面の長さまたは幅と等しくまたは超える長尺形の電極を配置し、分割面の両側におけるシリンダヘッドの接合面を対応的に密着固定させ、一側に配置される長尺形の電極に通電することによって高温を発生する。また、径方向中心が両側のシリンダヘッドの密着接合面に合わせるとともに、軸方向がシリンダヘッドの分割面と平行となった後、長尺形の電極をシリンダヘッドに向かって移動させ、長尺形の電極への通電による高温によって、進行方向におけるシリンダヘッド材料が溶解され、溶解されたシリンダヘッド材料が長尺形の電極の径方向に沿う進行方向の後方に融合して、両側のシリンダヘッドを一体的に溶接させる。より好ましくは、シリンダヘッドの分割面が垂直に配置されかつ対応的に密着固定され、長尺形の電極を、径方向が両側のシリンダヘッドの密着接合面にあわせるとともに、軸方向がシリンダヘッドの分割面と平行となるように下方から上方に向かって移動させ、高温によって溶解されたシリンダヘッドの材料が重力により長尺形の電極の径方向の表面を流れて長尺形の電極の径方向に沿う進行方向の後方に融合して、両側のシリンダヘッドを一体的に溶接させる。
【００６０】
３.シリンダヘッド分割面ｘ５、下側シリンダヘッドにおける第１の分割面ｘ６、下側シリンダヘッドにおける第２の分割面ｘ７および/または下側シリンダヘッド分割面ｘ８の両側におけるシリンダヘッドの接合面の延長線の一側に、長さが分割面の両側におけるシリンダヘッドの接合面の長さまたは幅と等しくまたは超える高速回転が可能な円形状の金属棒を配置し、かつ、径方向中心が両側のシリンダヘッドの密着接合面にあわせるとともに、軸方向がシリンダヘッドの分割面と平行となった後、円形状の金属棒をシリンダヘッドに向かって移動させ、高速で回転する円形状の金属棒が分割面の両側におけるシリンダヘッドの接合面に接触すると、摩擦によって高温を発生し、高速で回転する円形状の金属棒が発生した高温によって溶解されたシリンダヘッド材料が、高速で回転する円形状の金属棒の径方向に沿う進行方向の後方に融合して、両側のシリンダヘッドを一体的に溶接させる。より好ましくは、シリンダヘッドの分割面が垂直に配置されかつ対応的に密着固定され、円形状の金属棒を、径方向が両側のシリンダヘッドの密着接合面にあわせるとともに、軸方向がシリンダヘッドの分割面と平行となるように下方から上方に向かって移動させ、高温によって溶解されたシリンダヘッドの材料が重力により高速で回転する円形状の金属棒の径方向の表面を流れて長尺形の電極の径方向に沿う進行方向の後方に融合して、両側のシリンダヘッドを一体的に溶接させる。
【００６１】
４.シリンダヘッド分割面ｘ５、下側シリンダヘッドにおける第１の分割面ｘ６、下側シリンダヘッドにおける第２の分割面ｘ７および/または下側シリンダヘッド分割面ｘ８の両側におけるシリンダヘッド接合面の延長線の一側に、レーザーを配置し、レーザービームの径方向中心が両側のシリンダヘッドの密着接合面にあわせるとともに、軸方向がシリンダヘッドの分割面と平行となった後、レーザーをシリンダヘッドに向かって移動させ、レーザービームが発生した高温によってレーザービームの進行方向におけるシリンダヘッド材料が溶解され、溶解されたシリンダヘッド材料がレーザービームの径方向に沿う進行方向の後方に融合して、両側のシリンダヘッドを一体的に溶接させる。より好ましくは、シリンダヘッドの分割面が垂直に配置されかつ対応的に密着固定され、レーザーを、レーザービームの径方向が両側のシリンダヘッドの密着接合面にあわせるとともに、レーザービームの軸方向がシリンダヘッドの分割面と平行となるように、下方から上方に向かって移動し、高温によって溶解されたシリンダヘッドの材料が重力によりレーザービームの径方向に沿う進行方向の後方に流れて融合して、両側のシリンダヘッドを一体的に溶接させる。
【００６２】
本発明は、カムシャフトプッシュロッドを有する内燃機関のシリンダヘッドにも応用することができる。
【００６３】
例えば、図１９において、燃料噴射器孔８７６の全体が下側シリンダヘッド８８に一体的にダイカストされ、上側シリンダヘッド８７には、燃料噴射器孔８７６を通過させる貫通穴がダイカストされており、溶接ビード８０３１によって燃料噴射器孔８７６と下側シリンダヘッド８８とを一体的に溶接させる。また、吸気バルブステム孔８８１２、排気バルブステム孔８８２２およびカムシャフトプッシュロッド穴８５と上側シリンダヘッド８７との溶接も、上記の構造によって実現することができる。溶接ビード８０３０は、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との接合面の外周を周回している。中子引き抜き用貫通穴８７６２が、燃料噴射器孔８７６、吸気通路８８７および/または排気通路８８９のダイカスト離型デッドゾーンに対応し、インサート８７６１、８８９１の代わりにダイカスト金型の可動中子を使用することによって、ウォータージャケット内の冷却水の流動が順調になるとともにダイ鋳物の肉厚が均一になる。中子引き抜き用貫通穴８７６２は、封止栓８７６３によって封止される。カムシャフトプッシュロッドのオイル通路８５１を介してカムシャフトプッシュロッド穴８５の間の潤滑油を導通させ、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８の分割面におけるカムシャフトプッシュロッド穴８５の接続穴の開口の周囲に溶接ビード８０３４が設けられている。
【００６４】
図２０は、一種の実施例を示すものであり、そのうち、シリンダヘッドボルト穴８７１は、外側に向かってＵ形状となるように開口しているため、溶接ビード８０３０が上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との接合面の外周を周回することが容易となる。シリンダヘッドボルト穴８７１の外側に向かうＵ形状の開口が上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との接合面の外周における溶接ビード８０３０の周回位置のみに設けられ、シリンダヘッド８０の両端面の間のシリンダヘッドボルト穴８７１、８８１が依然として円形状の貫通穴に形成されることができるため、その強度が高くなる。燃料噴射器孔８７６、吸気バルブステム孔８８１２、排気バルブステム孔８８２２およびカムシャフトプッシュロッド穴８５は、溶接ビード８０３１、溶接ビード８０３２、溶接ビード８０３３および溶接ビード８０３４によって上側シリンダヘッド８７に一体的に溶接される。カムシャフトプッシュロッド穴８５は、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とを貫通する。
【００６５】
図２０に示す実施例の別の変形例によれば、シリンダヘッドボルト貫通穴がこの図２０の左上方に示すような上側シリンダヘッドボルト穴８７１であり、下側シリンダヘッド８８に一体的にダイカストされた上側シリンダヘッドボルト穴８７１が、上側シリンダヘッド８７に予め形成される接続貫通穴を対応的に通過した後、溶接ビード８０３５によって上側シリンダヘッド８７に一体的に溶接される。上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とは、シリンダヘッドの外周を周回する溶接ビード８０３によって溶接されてシリンダヘッド８０が構成される。
【００６６】
この図２０に示す上記の２つの実施例における分割式シリンダヘッドの対応する接合面には、何れも、シールリング８００および/または接着シール材８０２を使用する必要が無くなり、溶接ビードの表面がシリンダヘッドと他の部品との接続面より低くなるため、研磨または切削加工を行う必要が無く、溶接による水冷式内燃機関の分割式シリンダヘッドの接続を大量で自動的に行うことに適する。さらに、図２１には、シリンダヘッド体に複数の方向から挿入される金型可動中子によって、燃料噴射器孔下側ダイカストデッドゾーン、排気管下側ダイカストデッドゾーンおよび吸気管下側ダイカストデッドゾーンに通水空間が直接ダイカストされる実施例を示しており、図中において、燃料噴射器孔下側ダイカストデッドゾーンに嵌入された金型可動中子８７６４、排気管下側ダイカストデッドゾーンに嵌入された金型可動中子８７６５、および/または吸気管下側ダイカストデッドゾーンに嵌入された金型可動中子８７６６が、それぞれ離型時に外側へ抽出され、燃料噴射器孔における封止栓を嵌装するための段差状穴８７６８、排気管における封止栓を嵌装するための段差状穴８７６９および/または吸気管における封止栓を嵌装するための段差状穴８７７０には、各々の段差状穴の形状に対応する封止栓８７６３がそれぞれ嵌装されており、封止栓と段差状穴との接続は、溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めなどの方式によって密封を実現することができる。また、ねじ接続および/またはリベット締めを使用する場合、封止栓と段差状穴との接合面にシール材が配置されている。
【００６７】
図２２は、図２１のＡ-Ａ断面図である。この図に示すように、燃料噴射器孔下側ダイカストデッドゾーンに嵌入された金型可動中子８７６４がダイカスト離型時に外側へ抽出され、燃料噴射器孔における封止栓を嵌装するための段差状穴８７６８に封止栓８７６３を嵌装することによって、密封を実現することができる。
【００６８】
図２３は、図２１のＢ-Ｂ断面図である。この図に示すように、下側シリンダヘッドにおける金型凸体８７６７が排気管下側ダイカストデッドゾーンに嵌入された金型可動中子８７６５に密着した状態でダイカストを行い、ダイカストの保圧が完了して離型するときに、排気管下側ダイカストデッドゾーンに嵌入された金型可動中子８７６５が抽出されることによって、通水孔８３０がヘッド側ウォータージャケット８３と連通するようになり、冷却水が吸気管および排気管とシリンダヘッドの底部との間の高温領域に順調に流動することができる。
【００６９】
図２４、図２５および図２６は、上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとの接合面にシール材を塗布することなく、溶接によって分割式シリンダヘッドを接続して一体的なシリンダヘッド８０を構成するさらに別の実施例を示すものである。
【００７０】
図２４において、上側シリンダヘッド８７の外縁に、下側シリンダヘッド８８のヘッド側ウォータージャケット８３の外縁を対応的に周回する溶接ビード８０３６が設けられ、下側シリンダヘッド８８における燃料噴射器孔８７６、吸気バルブステム孔８８１２および排気バルブステム孔８８２２は、上側シリンダヘッド８７における燃料噴射器孔用貫通穴、吸気バルブステム孔用貫通穴および排気バルブステム用貫通穴をそれぞれ対応的に通過して上側シリンダヘッド８７に露出し、上側シリンダヘッド８７には、燃料噴射器孔８７６を周回する燃料噴射器孔溶接ビード８０３１と、吸気バルブステム孔８８１２を周回する吸気バルブステム孔溶接ビード８０３２と、排気バルブステム孔８８２２を周回する排気バルブステム孔溶接ビード８０３３とが設けられ、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とは、前記溶接ビード８０３６、８０３１、溶接ビード８０３２、溶接ビード８０３３によって接続されてシリンダヘッド８０が構成される。また、本実施例では、ヘッド側ウォータージャケット８３の外側に位置するシリンダヘッドボルト穴８８１およびカムシャフトプッシュロッド穴８５は、上側シリンダヘッド８７の外縁よりも外側かつヘッド側ウォータージャケット８３の外周を周回する溶接ビード８０３６の外側に形成される。
【００７１】
本実施例では、以上で説明したようにシール材を使用する必要がないが、本実施例における上側シリンダヘッド８７に対して溶接を行うことなく、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との接合面にシール材を設置し、ねじ穴８８８によって上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とを締め付けて一体的なシリンダヘッド８０を構成するようにしてもよい。または、上記の締め付けねじの代わりにリベットによって接続してもよい。さらに、締め付け部材を使用することなく、接着シール材によって上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とを接続して一体的なシリンダヘッド８０を構成するようにしてもよい。本実施例における上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとの接合面において、溶接、接着、ねじ接続および/またはリベット締めを組み合わせて使用するによって、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とを接続して一体的なシリンダヘッド８０を構成するようにしてもよい。
【００７２】
図２５は、図２４のＡ-Ａ断面図であり、下側シリンダヘッド８８に一体的に製造される燃料噴射器孔８７６は、上側シリンダヘッド８７における貫通穴を通過して上側シリンダヘッド８７に露出し、燃料噴射器孔８７６を周回する燃料噴射器孔溶接ビード８０３１と、下側シリンダヘッド８８のヘッド側ウォータージャケット８３の外周を対応的に周回する溶接ビード８０３６とによって、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とを接続して一体的なシリンダヘッド８０を構成する。
【００７３】
図２６は、図２４のＣ-Ｃ断面図であり、下側シリンダヘッド８８に一体的に製造された排気バルブステム孔８８２２は、上側シリンダヘッド８７における貫通穴を通過して上側シリンダヘッド８７に露出し、排気バルブステム孔８８２２を周回する排気バルブステム孔溶接ビード８０３３と、下側シリンダヘッド８８のヘッド側ウォータージャケット８３の外周を対応的に周回する溶接ビード８０３６とによって、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とを接続して一体的なシリンダヘッド８０を構成する。吸気バルブステム孔８８１２を周回する吸気バルブステム孔溶接ビード８０３２については、この図に示す構造と同様に配置することができる。
【００７４】
図２４、図２５および図２６における上側シリンダヘッド８７には、他の実施例における上側シリンダヘッドが含まれており、また、平板によって製造することもできる。平板によって上側シリンダヘッド８７を製造する場合、前記ヘッド側ウォータージャケット８３全体が前記下側シリンダヘッド８８に形成される。
【００７５】
図２７は、各種のシール材を組み合わせて使用する実施例を示すものであり、そのうち、下側シリンダヘッド下部８８１８と下側シリンダヘッド上部８８１９との接合面に接着性を有しないシール材８０６が使用されており、締め付け接続時の押圧によって密封を実現することもできる。また、ねじ穴８８８と貫通穴８８２との接合面に接着シール材８０２が使用されており、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド上部８８１９との接合面にシールリング溝８８３が使用されている。
【００７６】
図２８において、下側シリンダヘッド８８に形成されるシリンダヘッドボルト穴８８１、燃料噴射器孔８７６、吸気バルブステム孔８８１２および排気バルブステム孔８８２２は、上側シリンダヘッド８７に形成されるシリンダヘッドボルト穴用貫通穴、燃料噴射器孔用貫通穴、吸気バルブステム孔用貫通穴および排気バルブステム孔用貫通穴をそれぞれ対応的に通過して上側シリンダヘッド８７の上面に露出し、下側シリンダヘッド８８に形成される吸気通路８８７および排気通路８８９は、上側シリンダヘッド８７に形成される吸気通路貫通穴および排気通路貫通穴にそれぞれ対応的に近接し、上側シリンダヘッド８７には、シリンダヘッドボルト穴８８１を周回するシリンダヘッドボルト穴溶接ビード８０３５と、燃料噴射器孔８７６を周回する燃料噴射器孔溶接ビード８０３１と、吸気バルブステム孔８８１２を周回する吸気バルブステム孔溶接ビード８０３２と、排気バルブステム孔８８２２を周回する排気バルブステム孔溶接ビード８０３３とが設けられ、さらに、上側シリンダヘッド８７には、吸気通路および排気通路用貫通穴を周回する吸気通路および排気通路穴溶接ビード８０３７が設けられ、上側シリンダヘッド８７の下部と下側シリンダヘッド８８の底部との接合面に、シリンダヘッドの外周を周回する溶接ビード８０３０が設けられ、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とは、前記溶接ビード８０３０、溶接ビード８０３１、溶接ビード８０３２、溶接ビード８０３３、溶接ビード８０３５および溶接ビード８０３７によって接続されてシリンダヘッド８０が構成される。また、離型勾配ａは、下側シリンダヘッド８８における吸気通路穴および排気通路穴を上側シリンダヘッド８７における各々の吸気通路穴および排気通路穴用貫通穴に対応的に近接させて溶接ビード８０３７を形成することを容易にさせる。また、上記構造に基づいて下側シリンダヘッド８８をダイカストする場合、吸気通路、排気通路、燃料噴射器孔、シリンダヘッドボルト穴がいずれもヘッド側ウォータージャケット８３の底部よりも上方に露出するため、ダイカスト離型および多方向への中子引き抜きがより容易となり、吸気通路および排気通路とシリンダヘッドの底部との間の接合面が溶接ビード８０３０によって密封されるため、封止栓８７６３を使用する必要が無くなり、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との接続の一体性、美観度が向上される。排気通路と吸気通路とが対応的に配置され、同じ構造によって接続することができるため、図中において、下側シリンダヘッドにおける吸気通路８８７の開口と上側シリンダヘッド８７における対応する貫通穴との接合面が溶接ビード８０３７によって溶接される断面図を示しており、排気通路についての断面図を省略している。シリンダヘッドボルト穴、燃料噴射器孔、吸気通路および排気通路が共に下側シリンダヘッドに一体的に製造されるため、下側シリンダヘッドお８８は、シリンダヘッドボルトの締め付け力および高温を耐えると共に耐振動性を有するなどの設計要求を満足することができ、本実施例における上側シリンダヘッド８７は、プレス成形品を選択して使用することができる。また、本実施例をカムシャフトプッシュロッド穴を有するシリンダヘッドに応用する場合、下側シリンダヘッドに一体的に製造されるカムシャフトプッシュロッド穴も、本実施例におけるシリンダヘッドボルト穴と同様な構造によって上側シリンダヘッドに接続することができる。
【００７７】
さらに、上述した上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８との接合面に、シール材を使用することなく溶接によって密封を実現する実施例では、接着シール材によって上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とを接続して一体的なシリンダヘッド８０を構成するようにしてもよく、または、そのうちの一部に溶接、他の部分に接着を使用することによって、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８を一体的なシリンダヘッド８０に接続させるようにしてもよい。さらに、ねじ接続、リベット締め、溶接および/または接着の組み合わせによって、上側シリンダヘッド８７と下側シリンダヘッド８８とを一体的なシリンダヘッド８０に接続させるようにしても良い。また、本発明は、水冷式単気筒内燃機関および水冷式多気筒内燃機関に適用することができ、いずれも本発明の保護範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７８】
１０…燃料噴射器、２０…ピストン、２９…エアクリーナー、３０…マフラー、４０…シリンダライナー、５０…水タンク、６０…燃料タンク、７０…本体、７２…本体側ウォータージャケット、７３…本体とシリンダヘッドの通水孔、７４…シリンダヘッドボルト、７５…燃料噴射器、７６…シリンダヘッドカバー、８０…シリンダヘッド、８１…シリンダヘッドと本体の通水孔、８３…ヘッド側ウォータージャケット、８４…シリンダヘッドの排水ポート、８５…カムシャフトプッシュロッド穴、８６…カムシャフトプッシュロッド、８７…上側シリンダヘッド、８８…下側シリンダヘッド、９０…シリンダカバー、２０１…ピストン輪郭線、８００…シールリング、８０１…リベット管、８０２…接着シール材、８０３…溶接ビード、８０３０…上側シリンダヘッドと下側シリンダヘッドとの接合面の外周を周回する溶接ビード、８０３１…燃料噴射器孔溶接ビード、８０３２…吸気バルブステム孔溶接ビード、８０３３…排気バルブステム孔溶接ビード、８０３４…カムシャフトプッシュロッド穴溶接ビード、８０３５…シリンダヘッドボルト穴溶接ビード、８０３６…上側シリンダヘッドの外縁におけるウォータージャケットの外縁を対応的に周回する溶接ビード、８０３７…上側シリンダヘッドにおける吸気通路および排気通路用貫通穴と下側シリンダヘッドにおける吸気通路および排気通路用貫通穴の開口を周回する溶接ビード、８０４…リベット締め用窪み、８０５…貫通穴、８０６…接着性を有しないシール材、８１０…冷却水流動口、８３０…通水孔、８４０…止まり穴、８５０…溝、８７１…上側シリンダヘッドボルト穴、８７２…吸気バルブステム孔側Ｏリング溝、８７３…排気バルブステム孔側Ｏリング溝、８７５…燃料噴射器の締め付け穴、８７６…燃料噴射器孔、８７７…弁揺り腕支えを接続するためのねじ穴、８７１０…貫通穴付ボルト、８７１１…ボルト貫通穴、８７１２…ボルトにおけるねじ山、８７１３…皿穴、８７６１…インサート、８７６２…中子引き抜き用貫通穴、８７６３…封止栓、８７６４…燃料噴射器孔下側ダイカストデッドゾーンに嵌入された金型可動中子、８７６５…排気管下側ダイカストデッドゾーンに嵌入された金型可動中子、８７６６…吸気管下側ダイカストデッドゾーンに嵌入された金型可動中子、８７６７…下側シリンダヘッドの金型凸体、８７６８…燃料噴射器孔に封止栓を嵌装するための段差状穴、８７６９…排気管に封止栓を嵌装するための段差状穴、８７７０…吸気管に封止栓を嵌装するための段差状穴、８８１…下側シリンダヘッドボルト穴、８８２…ねじ接続用の貫通穴、８８３…ウォータージャケット用シールリング溝、８８５…燃料噴射器孔側Ｏリング溝、８８６…燃料噴射器開口、８８７…吸気通路、８８８…ねじ穴、８８９…排気通路、８８０９…ねじ接続用の貫通穴、８８１０…吸気バルブライン、８８１１…吸気バルブステム孔導管、８８１２…吸気バルブステム孔、８８１３…吸気バルブステム、８８１４…リベット締め用ボス、８８１５…ボス、８８１６…下側シリンダヘッド上部、８８１７…下側シリンダヘッド中部、８８１８…下側シリンダヘッド下部、８８１９…下側シリンダヘッド上部、８８２０…排気バルブライン、８８２１…排気バルブステム孔導管、８８２２…排気バルブステム孔、８８２３…排気バルブステム、８８９１…インサート、ｘ１…シールリングの押付変形量、ｘ２…ボスの高度、ｘ３…シリンダヘッドガスケットの厚さ、ｘ４…シリンダヘッドガスケットの締め付けた後の圧縮変形量、ｘ５…シリンダヘッド分割面、ｘ６…下側シリンダヘッドにおける第１の分割面、ｘ７…下側シリンダヘッドにおける第２の分割面、ｘ８…下側シリンダヘッド分割面、ａ…離型勾配
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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