(57)【要約】【課題】クランク軸とカム軸とを連結する無端部材が取り付けられる内燃機関の前端部において、無端部材を覆うフロンカバーが取り付けられる面のシール性を向上させる。【解決手段】カムキャリア６の前端をシリンダヘッド４の前端よりも前方まで延ばす。シリンダヘッド４の前面に取り付けたチェーンカバー１０の上端をカムキャリア６の下面によって密閉する。チェーンカバー１０とカムキャリア６及びシリンダヘッド４との各合わせ面のシールには液状ガスケットを用いることができる。また、カムキャリア６はシリンダヘッド４とは熱膨張係数の異なる材料で形成することができる。【選択図】図１
2008019781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸とカム軸とを連結する無端部材を覆うフロントカバーと、シリンダヘッド上に取り付けられて前記カム軸を収容するカム軸収容体と、を備える内燃機関において、
前記カム軸収容体の前端は前記シリンダヘッドの前端よりも前方まで延び、前記フロントカバーは前記シリンダヘッドの前面に取り付けられてその上端を前記カム軸収容体の下面によって密閉されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記カム軸収容体は、前記シリンダヘッド上に取り付けられて前記カム軸を支持するカムキャリアと、前記カムキャリア上に取り付けられて前記カム軸を覆うヘッドカバーとからなることを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
【請求項３】
前記ヘッドカバーは、前記カムキャリアとともに前記カム軸の軸受けを構成していることを特徴とする請求項２記載の内燃機関。
【請求項４】
前記カム軸収容体は、前記シリンダヘッド上に取り付けられて前記カム軸を覆うヘッドカバーであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関。
【請求項５】
前記ヘッドカバーには前記カム軸を支持するカムキャリアが一体化されていることを特徴とする請求項４記載の内燃機関。
【請求項６】
前記フロントカバーは、前記シリンダヘッド及び前記カム軸収容体との各合わせ面を液状ガスケットによってシールされていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項７】
前記カム軸収容体は、前記シリンダヘッドとは熱膨張係数の異なる材料で形成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の内燃機関。
【請求項８】
クランク軸とカム軸とを連結する無端部材を覆うフロントカバーと、シリンダヘッド上に取り付けられて前記カム軸を支持するカムキャリアと、前記カムキャリア上に取り付けられて前記カム軸を覆うヘッドカバーと、を備える内燃機関において、
前記ヘッドカバーの前端は前記カムキャリアの前端よりも前方まで延び、前記フロントカバーは前記シリンダヘッド及び前記カムキャリアの前面に取り付けられてその上端を前記ヘッドカバーの下面によって密閉されていることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に関し、詳しくは、クランク軸とカム軸とを連結する無端部材が取り付けられる内燃機関の前端部の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２は従来の内燃機関の構造の一例を模式的に示す図である。内燃機関のシリンダブロック１０２にはクランク軸１２０が支持されている。シリンダブロック１０２にはシリンダヘッド１０４が取り付けられ、シリンダヘッド１０４の上部にはカムキャリア１０６が取り付けられている。カムキャリア１０６はカム軸１２４を支持している。カムキャリア１０６の上部にはカム軸１２４を覆うようにヘッドカバー１０８が取り付けられている。
【０００３】
クランク軸１２０とカム軸１２４とは、無端部材であるチェーン１２８によって連結されている。クランク軸１２０はシリンダブロック１０２の前面から外側に延び、その先端にスプロケット１２２が取り付けられている。また、カム軸１２４はカムキャリア１０６の前面から外側に延び、その先端にスプロケット１２６が取り付けられている。チェーン１２８はこれらスプロケット１２２、１２６に巻き掛けられている。
【０００４】
シリンダブロック１０２、シリンダヘッド１０４、カムキャリア１０６及びヘッドカバー１０８の各前面は互いに面一に形成されている。従来の内燃機関では、この面一に形成された面にチェーンカバー（フロントカバー）１１０が取り付けられている。チェーン１２８はこのチェーンカバー１１０によって覆われている。チェーンカバー１１０とシリンダブロック１０２、シリンダヘッド１０４、カムキャリア１０６及びヘッドカバー１０８との各合わせ面は、液状ガスケット（ＦＩＰＧ）によってシールされている。
【０００５】
なお、従来の内燃機関には、図２に示す構造とは別の例として、シリンダヘッドにヘッドカバーが直接取り付けられたものもある。この場合、カム軸はシリンダヘッドによって直接支持されるか、或いは、ヘッドカバーに一体化されたカムキャリアによって支持される。何れにしても、カム軸のスプロケットはヘッドカバーの外側に配置され、スプロケットとそれに巻きかけられるチェーンを覆うようにチェーンカバーが取り付けられている。
【特許文献１】特開平１１−２８０５４２号公報
【特許文献２】特開２００４−１２４７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、昨今の内燃機関では、その重量の軽量化のために種々の材料が試されている。例えば、鉄よりも軽量なアルミニウムは、シリンダブロック１０２、シリンダヘッド１０４、カムキャリア１０６及びヘッドカバー１０８の材料として一般的に用いられている。また、カムキャリア１０６及びヘッドカバー１０８に関しては、アルミニウムよりもさらに軽量なマグネシウムや樹脂をその材料として使用することが検討されている。
【０００７】
しかしながら、内燃機関において材料の異なる部品を組合せる場合には、材料間の熱膨張係数の差について留意する必要がある。例えば、アルミニウムとマグネシウムとでは、熱膨張係数はマグネシウムのほうが大きい。このため、シリンダブロック１０２及びシリンダヘッド１０４にはアルミニウムを使用し、カムキャリア１０６及びヘッドカバー１０８にはマグネシウムを使用する場合には、隣接するシリンダヘッド１０４とカムキャリア１０６との間において運転時の熱膨張量に差が生じることになる。
【０００８】
シリンダヘッド１０４とカムキャリア１０６との間の熱膨張量の差は、軸方向における前端部において特に著しくなる。内燃機関の前端部は加熱や冷却の影響を強く受けるためである。カムキャリア１０６の熱膨張量はシリンダヘッド１０４のそれよりも大きいため、シリンダヘッド１０４及びカムキャリア１０６の前面に取り付けられているチェーンカバー１１０は、カムキャリア１０６によって軸方向に押される。このときの押圧力があまりにも大きいと、チェーンカバー１１０とカムキャリア１０６との合わせ面をシールしている液状ガスケットが圧壊するおそれがある。液状ガスケットは一度圧壊してしまうと元の形には復元し難い。このため、チェーンカバー１１０とカムキャリア１０６との合わせ面に隙間が生じ、その隙間からチェーンカバー１１０内のオイルが漏れ出してしまうおそれがあった。
【０００９】
なお、シリンダヘッド１０４とカムキャリア１０６との間の熱膨張量の差によって生じるチェーンカバー１１０の合わせ面からのオイル漏れは、合わせ面のシールに液状ガスケット以外のガスケットを使用する場合にも生じる課題である。例えば、液状ガスケットの代わりに金属ガスケットを使用したとしても、熱膨張量の差によってカムキャリア１０６の合わせ面とシリンダヘッド１０４の合わせ面との間には段差ができるため、その段差によって生じる隙間からオイルが漏れるおそれがある。
【００１０】
また、上記の説明では、シリンダヘッド１０４とカムキャリア１０６との熱膨張係数に差が有る場合を例に挙げたが、カムキャリア１０６にはシリンダヘッド１０４と同じくアルミニウムを使用し、ヘッドカバー１０８にはマグネシウムを使用する場合も有りうる。その場合は、ヘッドカバー１０８とカムキャリア１０６との間において運転時の熱膨張量に差が生じ、それに起因してチェーンカバー１１０とヘッドカバー１０８との間のシール性が低下するおそれがある。
【００１１】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、クランク軸とカム軸とを連結する無端部材が取り付けられる内燃機関の前端部において、無端部材を覆うフロンカバーが取り付けられる面のシール性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、クランク軸とカム軸とを連結する無端部材を覆うフロントカバーと、シリンダヘッド上に取り付けられて前記カム軸を収容するカム軸収容体と、を備える内燃機関において、
前記カム軸収容体の前端は前記シリンダヘッドの前端よりも前方まで延び、前記フロントカバーは前記シリンダヘッドの前面に取り付けられてその上端を前記カム軸収容体の下面によって密閉されていることを特徴としている。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、
前記カム軸収容体は、前記シリンダヘッド上に取り付けられて前記カム軸を支持するカムキャリアと、前記カムキャリア上に取り付けられて前記カム軸を覆うヘッドカバーとからなることを特徴としている。
【００１４】
第３の発明は、第２の発明において、
前記ヘッドカバーは、前記カムキャリアとともに前記カム軸の軸受けを構成していることを特徴としている。
【００１５】
第４の発明は、第１の発明において、
前記カム軸収容体は、前記シリンダヘッド上に取り付けられて前記カム軸を覆うヘッドカバーであることを特徴としている。
【００１６】
第５の発明は、第４の発明において、
前記ヘッドカバーには前記カム軸を支持するカムキャリアが一体化されていることを特徴としている。
【００１７】
第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記フロントカバーは、前記シリンダヘッド及び前記カム軸収容体との各合わせ面を液状ガスケットによってシールされていることを特徴としている。
【００１８】
第７の発明は、第１乃至第６の何れか１つの発明において、
前記カム軸収容体は、前記シリンダヘッドとは熱膨張係数の異なる材料で形成されていることを特徴としている。
【００１９】
また、第８の発明は、上記の目的を達成するため、クランク軸とカム軸とを連結する無端部材を覆うフロントカバーと、シリンダヘッド上に取り付けられて前記カム軸を支持するカムキャリアと、前記カムキャリア上に取り付けられて前記カム軸を覆うヘッドカバーと、を備える内燃機関において、
前記ヘッドカバーの前端は前記カムキャリアの前端よりも前方まで延び、前記フロントカバーは前記シリンダヘッド及び前記カムキャリアの前面に取り付けられてその上端を前記ヘッドカバーの下面によって密閉されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、フロントカバーはシリンダヘッドに対してはその前面に取り付けられ、カム軸収容体に対してはその下面に取り付けられているので、カム軸収容体とシリンダヘッドとの間の熱膨張量の差によってシリンダヘッドの前端に対するカム軸収容体の前端の位置が変化したとしても、フロントカバーとカム軸収容体との間、及び、フロントカバーとシリンダヘッドとの間のシール性が影響を受けることはない。
【００２１】
特に、第２の発明によれば、ヘッドカバーとフロントカバーとの間には合わせ面が無いため、ヘッドカバーの熱膨張がフロントカバーのシール性に影響を与えることはない。また、ヘッドカバーの着脱がフロントカバーのシール性に影響を与えることはないため、カムキャリアからヘッドカバーを取り外してのカム軸周辺のメンテナンスも容易である。さらに、この場合、必然的にカムキャリアの前端は閉じた構造になるので、カムキャリアの剛性が高まるという利点もある。
【００２２】
第３の発明によれば、ヘッドカバーの薄型化が可能になり、また、カム軸周辺のメンテナンス性もさらに向上する。
【００２３】
第４の発明によれば、必然的にヘッドカバーの前端は閉じた構造になるので、ヘッドカバーの剛性が高まるという利点もある。
【００２４】
第５の発明によれば、ヘッドカバーにカムキャリアが一体化されることで、ヘッドカバーの剛性がさらに高まるという利点もある。
【００２５】
第６の発明によれば、液状ガスケットの使用によってフロンカバーが取り付けられる面のシールを容易に且つ確実に行うことができる。カム軸収容体とシリンダヘッドとの間の熱膨張量の差によってシリンダヘッドの前端に対するカム軸収容体の前端の位置が変化したとしても、フロンカバーとシリンダヘッド及びカム軸収容体との各合わせ面には力が作用しないため、合わせ面をシールしている液状ガスケットが圧壊してしまう心配はない。
【００２６】
第７の発明によれば、熱膨張係数に拘束されることなく、要求される性能に応じた材料を部品毎に選択することができる。熱膨張係数の異なる材料の使用によりカム軸収容体とシリンダヘッドとの間の熱膨張量の差が拡大することとなっても、フロントカバーとカム軸収容体との間、及び、フロントカバーとシリンダヘッドとの間のシール性が影響を受けることはない。
【００２７】
また、第８の発明によれば、フロントカバーはシリンダヘッド及びカムキャリアに対してはその前面に取り付けられ、ヘッドカバーに対してはその下面に取り付けられているので、ヘッドカバーとシリンダヘッド及びカムキャリアとの間の熱膨張量の差によってシリンダヘッド及びカムキャリアの前端に対するヘッドカバーの前端の位置が変化したとしても、フロントカバーとヘッドカバーとの間、及び、フロントカバーとシリンダヘッド及びカムキャリアとの間のシール性が影響を受けることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図を用いて本発明の実施の形態について説明する。
【００２９】
［内燃機関の構造の説明］
図１は本発明の実施の形態としての内燃機関の構造を模式的に示す図である。この図に示すように、内燃機関のシリンダブロック２にはクランク軸２０が支持されている。シリンダブロック２にはシリンダヘッド４が取り付けられ、シリンダヘッド４の上部にはカムキャリア６が取り付けられている。カムキャリア６はカム軸２４を支持している。カムキャリア６の上部にはカム軸２４を覆うようにヘッドカバー８が取り付けられている。ヘッドカバー８はカムキャリア６とともにカム軸２４の軸受けを構成している。シリンダブロック２及びシリンダヘッド４はその材料としてアルミニウムが用いられているのに対し、カムキャリア６及びヘッドカバー８はその材料としてマグネシウムが用いられている。
【００３０】
カムキャリア６はシリンダヘッド４の前端よりも前方に延び、その前面は完全に閉じている。つまり、カムキャリア６はその下面と上面のみが開いた構造になっている。ヘッドカバー８は下面のみが開いた構造であり、ヘッドカバー８をカムキャリア６の上面に装着することで、カム軸２４はカムキャリア６及びヘッドカバー８からなるカム軸収容体内に完全に収容される。カム軸２４の先端に取り付けられるスプロケット２６も、このカム軸収容体内に収容されている。
【００３１】
クランク軸２０はシリンダブロック１０２の前面から外側に延び、その先端にスプロケット２２が取り付けられている。スプロケット２２、２６に無端部材であるチェーン２８が巻き掛けられることで、カム軸２４はクランク軸２０に連結されてクランク軸２０と同期して回転するようになる。
【００３２】
シリンダブロック２とシリンダヘッド４の各前面は互いに面一に形成されている。この面一に形成された面にはチェーンカバー（フロントカバー）１０が取り付けられている。チェーンカバー１０は上端が開いた構造になっており、その開口部はカムキャリア６の下面によって密閉されている。カムキャリア６の下面の開口部がシリンダヘッド４とチェーンカバー１０とによって密閉されているとも言える。チェーン２８はこのチェーンカバー１０によって覆われている。チェーンカバー１０とシリンダブロック２、シリンダヘッド４及びカムキャリア６との各合わせ面は、液状ガスケット（ＦＩＰＧ）によってシールされている。
【００３３】
［上記構造による効果の説明］
カムキャリア６の材料として使用するマグネシウムは、シリンダヘッド４の材料として使用するアルミニウムに比較して軽量ではあるが、熱膨張係数が大きいという特徴がある。このため、内燃機関の運転時には、シリンダヘッド４に比較してカムキャリア６の方が大きく熱膨張することになる。しかし、図１に示す構造によれば、チェーンカバー１０はシリンダヘッド４に対してはその前面に取り付けられるが、カムキャリア６に対してはその下面に取り付けられる。このため、カムキャリア６とシリンダヘッド４との間の熱膨張量の差によってシリンダヘッド４の前端に対するカムキャリア６の前端の位置が変化したとしても、チェーンカバー１０とシリンダヘッド４及びカムキャリア６との各合わせ面には力が作用しないため、合わせ面をシールしている液状ガスケットが圧壊してしまう心配はない。つまり、チェーンカバー１０とカムキャリア６との間、及び、チェーンカバー１０とシリンダヘッド４との間のシール性が影響を受けることはない。
【００３４】
また、図１に示す構造では、カムキャリア６はその前端が閉じた構造になっている。マグネシウムはアルミニウムに比較して低剛性の材料であるが、前端を閉じた構造とすることで、剛性の低下を招くことなくマグネシウムをカムキャリア６の材料に使用することができる。同様に、ヘッドカバー８も前端が閉じた構造であるので、材料にマグネシウムを用いながらも高い剛性を確保することができる。
【００３５】
また、図１に示す構造によれば、ヘッドカバー８とチェーンカバー１０との間には合わせ面が無いため、ヘッドカバー８の熱膨張がチェーンカバー１０のシール性に影響を与えることはない。また、ヘッドカバー８の着脱がフロントカバー１０のシール性に影響を与えることはないため、カムキャリア６からヘッドカバー８を取り外してのカム軸２４周辺のメンテナンスも容易である。ヘッドカバー８がカム軸２４の軸受けを構成していることも、カム軸２４周辺のメンテナンス性の向上に効いている。
【００３６】
［その他］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【００３７】
カムキャリア６及びヘッドカバー８の材料としては樹脂を用いてもよい。樹脂はマグネシウムと同様、軽量ではあるが熱膨張係数が大きく剛性も低いという特徴がある。カムキャリア６とヘッドカバー８の何れか一方を樹脂で形成してもよい。マグネシウムや樹脂以外の材料を使用することも勿論可能である。図１に示す構造によれば、部品４、６、８間の熱膨張係数の差に拘束されることなく、要求される性能に応じた材料を部品４、６、８毎に選択することができる。つまり、各部品４、６、８に使用する材料には限定はない。
【００３８】
また、合わせ面のシールには液状ガスケットの代わりに金属ガスケットを使用することもできる。図１に示す構造によれば、金属ガスケットを使用する場合でも、チェーンカバー１０とカムキャリア６との間、及び、チェーンカバー１０とシリンダヘッド４との間のシール性が熱膨張の影響を受けることはない。
【００３９】
カムキャリアはヘッドカバーに一体化されていてもよい。つまり、シリンダヘッドにヘッドカバーが直接取り付けられ、カム軸はシリンダヘッドによって支持される構造であってもよい。この場合はヘッドカバーが本発明にかかるカム軸収容体となる。ヘッドカバーの前端はシリンダヘッドの前端よりも前方まで延び、チェーンカバーの上端はヘッドカバーの下面によって密閉される。この構造によれば、必然的にヘッドカバーの前端は閉じた構造になるので、マグネシウム等の低剛性材料を用いる場合でも高い剛性を確保することができる。
【００４０】
カムキャリア上にヘッドカバーが取り付けられる構造において、カムキャリアはシリンダヘッドと同材質（例えばアルミニウム）で形成し、ヘッドカバーはカムキャリアよりも熱膨張係数の大きい材料（例えばマグネシウムや樹脂）で形成することもできる。この場合、図１に示す構造の他、カムキャリアの前面はシリンダヘッドの前面と面一に形成し、ヘッドカバーの前端をカムキャリアの前端よりも前方まで延ばした構造を採ることもできる。つまり、カムキャリアの構造は図２に示すような従来構造とし、ヘッドカバーの構造を図１に示すような構造とする。この場合、フロントカバーはシリンダヘッド及びカムキャリアの前面に取り付けられ、その上端をヘッドカバーの下面によって密閉される。この構造によれば、ヘッドカバーの熱膨張の影響を受けることなく、チェーンカバーとヘッドカバーとの間、及び、チェーンカバーとシリンダヘッド及びカムキャリアとの間のシール性を高く保つことができる。
【００４１】
カム軸とクランク軸とを連結する無端部材としては、チェーンの他にタイミングベルトを用いることもできる。この場合、タイミングベルトを収容するベルトカバーが本発明にかかるフロントカバーとなる。ベルトカバーはシリンダヘッドの前面に取り付けられ、その上端をカム軸収容体によって密閉される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態としての内燃機関の構造を模式的に示す図である。
【図２】従来の内燃機関の構造を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
２、１０２  シリンダブロック
４、１０４  シリンダヘッド
６、１０６  カムキャリア
８、１０８  ヘッドカバー
１０、１１０  チェーンカバー
２０、１２０  クランク軸
２２、１２２  スプロケット
２４、１２４  カム軸
２６、１２６  スプロケット
２８、１２８  チェーン
【図１】
2008019781.tif 000003
【図２】
2008019781.tif 000004