(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドの上側に設けられるヘッドカバーの構造であって、
前記ヘッドカバーの内壁面と離間して対向する上面を有するバッフルプレートと、
前記内壁面と前記上面の一方面から延設され、他方の面と振動溶着された仕切壁を有し、
前記仕切壁の側端部には、前記仕切壁の厚みより大きな厚みを有する円柱状部が形成されたことを特徴とするヘッドカバー構造。
【請求項２】
シリンダヘッドの上側に設けられるヘッドカバーの構造であって、
前記ヘッドカバーの内壁面と離間して対向する上面を有するバッフルプレートと、
前記内壁面と前記上面の一方面から延設され、他方の面と振動溶着された仕切壁を有し、
前記仕切壁の側端部には、前記仕切壁の厚みより大きな厚みを有する柱状部が形成され、前記他方の面には、前記仕切壁の両面に対向する縦壁を有する溝形状が設けられ、前記柱状部の延設端は、前記他方の面と前記縦壁の高さ以下の隙間を有することを特徴とするヘッドカバー構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロック、シリンダヘッド、ヘッドカバーを部材とするエンジン（内燃機関）のヘッドカバーの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、特に４サイクルエンジンでは、クランク室内にブローバイガスが発生する。このブローバイガスは、シリンダヘッドの上部に導かれる。ブローバイガスはオイルを多く含むガスなので、シリンダヘッドの上部でオイル分離のための空間を設け、この空間を通過させた後、エンジンから排出し、吸気側に還流させる。オイル分離のための空間は、ヘッドカバーの内壁と、内壁から垂設された仕切壁と、ヘッドカバーとは別部材となるバッフルプレートによって形成される。
【０００３】
特許文献１には、ヘッドカバーの内壁から垂設された溶着リブの下端部と仕切部材を溶着することで形成されたブローバイガス分離空間が開示されている。ここでは、ブローバイガス分離空間を形成するために、ヘッドカバーの内壁に対向する平面を有する仕切部材を用い、ヘッドカバー内壁と仕切部材の間には、ヘッドカバー内壁から突出する溶着リブを介在させている。この溶着リブの下端部は仕切部材の平面と振動溶着されている。もちろんこの場合、仕切部材とヘッドカバーはともに樹脂製である。
【０００４】
一方、特許文献２では、ヘッドカバーに対してカバー体を用意し、このカバー体とヘッドカバーの内壁を振動溶着している。ここでは、ヘッドカバーの内壁に対して垂直方向の部材は、カバー体の方で用意されている。すなわち、樋構造のカバー体をヘッドカバーの内壁に接合することで、ヘッドカバーに空間を形成する。
【０００５】
ここで、ヘッドカバー内壁には、所定の高さを有する縦壁で構成される突起収容部が延設されている。また、カバー体の方には、側壁の上端に溶着用突起が側壁に沿って形成されている。ヘッドカバー内壁とカバー体の接合は、溶着用突起を突起収容部に収容した状態でヘッドカバーとカバー体を押圧し、振動溶着を行う。ここで、ヘッドカバーとカバー体はともに樹脂製である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−０３８７６０号公報
【特許文献２】特開２００９−２０９６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ヘッドカバー内に形成される空間は、閉じた空間ではなく、入口と出口を有する空間である。空間を形成する目的が例えば、ブローバイガス中のオイルを分離させるために通過させる空間であるからである。また、この空間の中には、流路を長くしオイルを分離しやすくするために、障壁を形成する場合も多い。
【０００８】
すると、必然的に、ヘッドカバー内に空間を形成するために、ヘッドカバー内壁と、それに対向する平面との間の縦壁になる部分は、片持ちとなる部分が生じる。
【０００９】
ところで、特許文献１や２に示されたように、ヘッドカバーおよび空間を形成する部材は樹脂製の場合が多い。軽量で加工も容易であるからである。そして、それらの部材同士の接着には振動溶着が用いられる。振動溶着は、接合したい部材同士を押圧し、超音波振動を与えることで、接触部分の温度を上昇させ溶着する技術である。すなわち、接着される部材は押圧された状態で微小に振動する必要がある。
【００１０】
しかし、上記のように、片持ちとなった部分の近傍においては、側端部は拘束されていないため、動きやすく微小な振動になりにくい。すると、接触部分では振動によって、ある程度温度が上がっても、部材が溶着するまでには至らない場合が生じる。与えられた振動エネルギーが熱エネルギーとならずに、振動運動になってしまうからである。
【００１１】
結果、片持ちとなった部分およびその近傍では、溶着が不十分になり、経年的に溶着部分が剥離するという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みて想到された発明であり、ヘッドカバー内に仕切られた空間を形成する際に、ヘッドカバーとバッフルプレート等の別部材間の溶着を確実に行えるヘッドカバー構造を提供する。
【００１３】
より具体的に本発明のヘッドカバー構造は、
シリンダヘッドの上側に設けられるヘッドカバーの構造であって、
前記ヘッドカバーの内壁面と離間して対向する上面を有するバッフルプレートと、
前記内壁面と前記上面の一方面から延設され、他方の面と振動溶着された仕切壁を有し、
前記仕切壁の側端部には、前記仕切壁の厚みより大きな厚みを有する円柱状部が形成されたことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のヘッドカバー構造は、さらに
シリンダヘッドの上側に設けられるヘッドカバーの構造であって、
前記ヘッドカバーの内壁面と離間して対向する上面を有するバッフルプレートと、
前記内壁面と前記上面の一方面から延設され、他方の面と振動溶着された仕切壁を有し、
前記仕切壁の側端部には、前記仕切壁の厚みより大きな厚みを有する柱状部が形成され、
前記他方の面には、前記仕切壁の両面に対向する縦壁を有する溝形状が設けられ、前記柱状部の延設端は、前記他方の面と前記縦壁の高さ以下の隙間を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のヘッドカバー構造は、ヘッドカバーの内壁とそれに対向する面を有する部材との間の連結壁となる仕切壁を有し、仕切壁の片持ちとなる部分の側端部に仕切壁の厚みより大きな厚みを有する柱状部を有するので、剛性が高まり振動溶着の際にはこの側端部が固定され、柱状部の近傍まで確実に振動溶着することができる。
【００１６】
また、溶着される側の面には、仕切壁の延設端を受ける溝形状が設けられていて、柱状部の部分では、溶着される側の面と溝形状の縦壁の高さ以下の隙間を有しているので、柱状部は、溶着されず、柱状部では溶着不良が生じない。柱状部は、厚みが厚いため、振動溶着しにくく、柱状部の延設端と溶着される面は溶着しにくくなる場合がある。そこで、柱状部の延設端だけは、予め溶着しないように溶着される面から離隔しておき、柱状部の近傍への固定効果だけ発揮させるためである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のヘッドカバー構造を示す図である。
【図２】仕切壁の側端部を示す拡大図である。
【図３】振動溶着の様子を説明する図である。
【図４】バッフルプレート上に形成した溝形状の断面および側端部に対応する溝形状の斜視図を示す図である。
【図５】側端部の仕切壁とバッフルプレートの側面図である。
【図６】側端部のガスの流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に図面を用いて本発明のヘッドカバー構造について説明する。なお、以下の説明は本発明の一実施形態を例示するものであり、本発明の趣旨から外れない範囲内で、下記の実施形態を変更しても、本発明の技術的範囲に含まれるのは言うまでもない。
【００１９】
図１に本発明のヘッドカバー構造１の概観斜視図を示す。本発明のヘッドカバー構造１は、ヘッドカバー２と、バッフルプレート３からなる。図１では、バッフルプレート３とヘッドカバー２を別個に示したが、一点鎖線に沿って、バッフルプレート３とヘッドカバー２は合わされて、溶着される。ヘッドカバー２は樹脂製で、概観は平面と平面の端から垂下して形成された縁２ａを有する蓋構造であるが、特にこの形状に限定されるものではない。また、点火プラグを装着するための貫通孔２ｈなど、適宜必要に応じて孔や突起が形成されてよい。また、縁２ａにはシリンダヘッドへ取り付けるための連結孔を有するフランジ２ｂが形成される。
【００２０】
ヘッドカバー２の内側には、ブローバイガスのオイル落としのための通路を形成するための仕切壁４が形成されている。仕切壁４は、ヘッドカバー２の内壁面２ｉからシリンダヘッド側（符号５の矢印側）に延設された壁である。図２は図１の一部拡大図である。図２を参照して、仕切壁４の厚さ４ｔは、特に限定されるものではないが、成形しやすい範囲で薄く形成される。振動溶着することが予定されており、振動溶着のためには、仕切壁４の溶着部分は薄い方が、熱拡散が少なくなり局部的に温度を上昇させやすく、溶着しやすいからである。
【００２１】
仕切壁４の高さ４ｈも特に限定されるものではないが、仕切壁４の延設端６が振動溶着されることを考えると、仕切壁４の延設端６は１の（同一の）平面上に形成されているのが好ましい。振動溶着は相手部材と押圧状態で振動するので、延設端６および相手側部材がそれぞれ平面に形成されているのが押圧しやすいからである。なお、仕切壁４と溶着相手部材との溶着を点で行う場合は、延設端６は１の平面上になくてもよい。
【００２２】
延設端６も特に形状として限定されるものではない。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示す。通常は断面が、平行な仕切壁４の両側面４ｓａ、４ｓｂに直角な端面６ａからなる形状が形成しやすく好ましい。また、この形状に加えて、端面６ａの下方（延設端６からヘッドカバー２の内壁面２ｉ側）へ所定距離だけ離れた部分に鍔状部７を形成してもよい。
【００２３】
図１に戻って、仕切壁４のパターンは特に限定されない。点火プラグの取り付け用貫通孔２ｈなど、ヘッドカバー２の内側に盛り込む機能に応じて変形することができる。しかし、通路を形成するためには、少なくとも入口および出口の部分に片持ちとなる側端部８が生じる。また、ブローバイガスの通路に障壁９を配置し、オイルが落ちやすいようにすることもよく行われる。すると、障壁９は通路を形成する壁から突設されるので、やはり片持ちの側端部８を有することとなる。
【００２４】
本発明のヘッドカバー構造１では、仕切壁４の片持ちとなる側端部８の少なくとも１箇所以上に、仕切壁４の厚さ４ｔより厚さの厚い柱状部１０が形成される。柱状部１０は仕切壁４が振動溶着される際に、側端部８近傍の仕切壁４の剛性を高め振動を抑えるために設けられる。従って、断面形状は特に限定されない。例えば、円柱、角柱のみならず、断面が楕円であったり、多角形であってもよい。
【００２５】
柱状部１０を形成する箇所は、特に限定されないが、振動溶着される際に振動方向と直角な方向に振動成分を有する関係となる片持ちの側端部８に配置するのが効果的である。言い換えると、振動溶着する際の振動方向の直交若しくは斜交する側端部である。
【００２６】
図３には、ヘッドカバー２の内壁面２ｉから延設された側端部８とバッフルプレート３の上面３ａとの接触状態の模式図を示す。振動溶着の際の振動方向２０ｘに平行となる側端部８ｘは、片持ちであっても、仕切壁４に沿った振動を受ける。この方向は仕切壁４の面に平行な方向の振動であるので、そもそも剛性が高く振動しにくく、効果的に溶着することができる。図３（ａ）では振動幅を符号２２ｘで示した。
【００２７】
一方、図３（ｂ）に示すように、振動方向に直交若しくは斜交する側端部８ｚは片持ちであると振動を抑えにくい。したがって、仕切壁４に直角な方向の振動２０ｚでは振動幅２２ｚと、図３（ａ）の場合より大きく振動する。
【００２８】
再び図１を参照して、柱状部１０の断面は、側端部８の近傍が確実に振動溶着できる程度に固定できるだけの質量から決められる。例えば、少なくとも、仕切壁４の厚さ４ｔの２倍以上あれば望ましい。また、この柱状部１０は、ヘッドカバー２を樹脂成型する際に離型用のイジェクトピンとしても利用することができる。したがって、イジェクトピンとして利用できる程度の断面を有していてもよい。
【００２９】
一方、バッフルプレート３は、ヘッドカバー２の内壁面２ｉに対向する上面３ａを有する略平面部材である。バッフルプレート３の大きさも特に限定されるものではなく、ヘッドカバー２内に収まる範囲で、適宜大きさを決めることができる。また、上面３ａ側は１つの平面である必要はなく、段差を有する平面や曲面を有していても良い。しかし、振動溶着する場合は、押圧しながら行われ、ヘッドカバー２側は、外面が平面でないことを考慮すると、バッフルプレート３側は、少なくとも振動溶着する部分は平面で構成されているのが好ましい。
【００３０】
バッフルプレート３のヘッドカバー２の内壁面２ｉと対向する上面３ａには、仕切壁４の延設端６に対応した溝形状１３が形成される。図４には、溝形状１３の断面図を示す。溝形状１３の幅１３ａは、仕切壁４の厚さ４ｔより幅広で、仕切壁４に対向する縦壁１３ｗを有する。縦壁１３ｗの形成方法としては、上面３ａの一部を凹ませて形成した溝（図３（ａ））であってもよいし、上面３ａの一部を隆起させて形成した樋（図３（ｂ））であってもよい。
【００３１】
従って、本発明でいう溝形状１３は、溝の底面１３ｂは、上面３ａとの高さ関係では制限されない。すなわち、本発明の溝形状１３の底面１３ｂは、上面３ａより低くてもよいし、同一面でもよいし、高くてもよい。したがって、本発明の溝形状１３を言い換えると、延設端６の端面６ａと接合する底面１３ｂと、延設端６の両側面４ｓａ、４ｓｂ（これは仕切壁４の両側面である）に対向する縦壁１３ｗを有する形状といえる。
【００３２】
縦壁１３ｗは、振動溶着時にバリが生じた場合に、バリが溶接部分より広がらないようにする防波堤の役目も有する。また、縦壁１３ｗが仕切壁４の側面４ｓａ、４ｓｂと接すると、溶着部分に伝える振動に損失が生じる。従って、縦壁１３ｗは、仕切壁４の側面４ｓａ、４ｓｂから適度に離間して形成され、また、溶着によってバリが生じた際にこれの拡大を阻止できる程度の高さ１３ｈを有するのが望ましい。従って、仕切壁４の厚さや使用する材質によって適宜設計されてよい。
【００３３】
本発明の仕切壁４の側端部８には柱状部１０が形成されているが、バッフルプレート３側では、その柱状部１０の断面を囲うように溝形状１３ｘ（図４（ｃ）参照）が形成されていてもよい。柱状部１０近傍の仕切壁４の溶着部からバリが進行するおそれもあるからである。
【００３４】
本発明のヘッドカバー構造１では、柱状部１０は、仕切壁４より厚く、質量的にも大きな質量を有している。従って、局部的に温度を上昇させにくく、そもそも振動溶着しにくくなっている。従って、この柱状部１０を振動溶着で相手側部材であるバッフルプレート３に接合するのは容易ではない。柱状部１０は、仕切壁４の側端部８近傍を溶着できるように剛性を高めることができれば十分であり、柱状部１０の延設端１０ｅ（図２参照）も溶着しなくてもよい。そこで、本発明では、柱状部１０と相手側部材との間には隙間１４を形成する。
【００３５】
図５には、図４（ｃ）の側面拡大図を示す。隙間１４は、柱状部１０の延設端１０ｅを短くしてもよいし、溝形状１３の底面１３ｂを凹ませてもよい。しかし、溝形状１３の底面１３ｂを凹ませると、仕切壁４の溶着部分が柱状部１０に、どの程度近傍まで近づくかという点を設計時に公差として扱わなければならず、製造上容易でなくなる。その点、柱状部１０の延設端１０ｅを短くすると柱状部１０直前までの仕切壁４の延設端６ｆが溶着することができるので、製造が容易になる。
【００３６】
柱状部１０の延設端１０ｅを短くする場合は、短くしすぎると仕切壁４の側端部８近傍の延設端６ｆの溶着が十分でなくなるおそれがある。従って、溝形状１３の底面１３ｂと接しない程度の隙間１４が確保できる程度に短くすればよい。この場合、柱状部１０の延設端１０ｅは仕切壁４の延設端６の端面６ａと平行な平面で形成されてなくてもよい。つまり、仕切壁４の延設端６ｆから傾斜した面１０ｆで溝形状１３の底面１３ｂと隙間１４を形成してもよい（図５（ｂ）参照）。このように柱状部１０の延設端１０ｅが仕切壁４の延設端６の端面６ａから傾斜面（１０ｆ）で形成されると、仕切壁４の側端部８はより固定されるので、延設端１０ｅと比較してより確実に振動溶着することができる。
【００３７】
バッフルプレート３側に柱状部１０の周囲を囲む溝形状１３ｘを形成する場合は、溝形状１３の縦壁１３ｗの高さ１３ｈ以下の隙間１４をあけるのが望ましい。溶着部分からのバリが広がっても、縦壁１３ｗによって広がりを阻止できるからである。また、縦壁１３ｗの高さ１３ｈが隙間１４より高ければ、この部分はラビリンス構造を形成するので、ブローバイガスを扱うための空間の仕切としてのシール性が低下することがないからである。
【００３８】
なお、本実施の形態では、ヘッドカバー２の内壁面２ｉから仕切壁４を延設させたが、仕切壁４はバッフルプレート３側から延設させてもよい。ただし、ヘッドカバー２の内壁面２ｉは平面に形成されているとは限らず、振動溶着する際に十分に溶着部分を押圧しにくくなるおそれがある。
【００３９】
また、振動溶着は溶着部分の振動による摩擦熱によって局部的に温度を上昇させ、溶着するものなので、ヘッドカバー２側に溶着部分を配置すると、質量の大きなヘッドカバー２の表面の温度を上昇させなければならない。すると質量の大きなヘッドカバー２の表面からは、内部に向けて容易に熱が逃げるので、溶着するのは容易ではない。したがって、本実施の形態のように、ヘッドカバー２の内壁面２ｉから仕切壁４を延設させ、バッフルプレート３側に溶着部分を形成するのが好ましい。バッフルプレート３は空間を区切ることができればよいので、適宜薄く形成してもよいからである。
【００４０】
なお、仕切壁４の片持ちされる部分に柱状部１０を設けることで、ガスの流れにも効果的な影響が生じる。図６には、仕切壁４が互い違いに配設された部分の平面断面図を示す。図６（ａ）は、柱状部１０がない場合、図６（ｂ）は柱状部１０がある場合を示している。仕切壁４に柱状部１０が配置されてない（図６（ａ））と、仕切壁４の側端部８でガスの流れ２２ａの剥離が生じ、ガスの流れの絞りが生じる。ガスの流れの絞りが生じると、ガスの流れの長さが短くなり、オイル切りの効果が小さくなる。
【００４１】
一方、仕切壁４の側端部８に柱状部１０があると、ガスの流れ２２ｂがスムースになり、流れの長さが長くなって、オイル切りの効果が高まる。以上のように、仕切壁４の片持ちの側端部８に柱状部１０を設けることにより、溶着強度の向上とガスの流れの整流化という効果を同時に得る事ができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は内燃機関のヘッドカバー内に仕切られた空間を形成する際に、振動溶着で別部材をヘッドカバーに溶着する際に好適に利用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１  ヘッドカバー構造
２  ヘッドカバー
２ａ  縁
２ｂ  フランジ
２ｈ  貫通孔
２ｉ  内壁面
３  バッフルプレート
３ａ  上面
４  仕切壁
４ｈ  仕切壁の高さ
４ｓａ、４ｓｂ  仕切壁の側面
４ｔ  仕切壁の厚さ
５  シリンダヘッド側を示す矢印
６  仕切壁の延設端
６ａ  仕切壁の端面
６ｆ  柱状部直前の仕切壁の延設端
７  鍔状部
８  仕切壁の側端部
９  障壁
１０  柱状部
１０ｆ  傾斜面
１３  溝形状
１３ａ  溝形状の幅
１３ｂ  底面
１３ｈ  高さ
１３ｗ  縦壁
１３ｘ  柱状部に対応する溝形状
１４  隙間
２２ａ、２２ｂ  ガスの流れ
【図１】
0005743607.tif 000002
【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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