(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸排気用カムシャフトの軸心と吸排気弁およびバルブリフタの軸心とが交差しカムシャフトに設けたカムによりバルブリフタを介して吸排気弁を開閉駆動する動弁機構を備え、バルブリフタを摺動自在に収容するガイド穴を開口させる分割面により上部シリンダヘッドおよび下部シリンダヘッドに分割した内燃機関のシリンダヘッドの組立方法において、
バルブリフタを収容する上部シリンダヘッドのガイド穴の端部にバルブリフタの前記ガイド穴よりの抜け出しを防止するストッパ突起を設け、
前記ガイド穴にバルブリフタを挿入してストッパ突起に係止させた状態で、吸気弁用および排気弁用のカムシャフトを組付けてサブアセンブリ状態の上部シリンダヘッドを構成し、
前記サブアセンブリ状態の上部シリンダヘッドを、吸排気弁を組付けたサブアセンブリ状態の下部シリンダヘッドと一体化してシリンダヘッドを構成することを特徴とする内燃機関のシリンダヘッドの組立方法。
【請求項２】
前記ストッパ突起は、ガイド穴を機械加工するカッタの先端径を小径とすることにより形成したことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッドの組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッド構造およびシリンダヘッド組立方法に関し、特に、シリンダヘッドがシリンダブロック側とカムシャフト側とに分割した分割型のシリンダヘッド構造およびシリンダヘッド組付け方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から内燃機関のシリンダヘッドをシリンダブロック側とカムシャフト側とに分割した分割型のシリンダヘッド構造は知られており、例えば、特開平９−１８９２５９号公報に記載されたものがある。
【０００３】
これは、吸排気弁を直接カムにより開閉駆動する直動式の動弁機構を備えたシリンダヘッドにおいて、吸排気弁により開閉される吸排気通路をシリンダブロック側の下部シリンダヘッドに収容し、バルブリフタから上方を上部シリンダヘッドに収容するよう構成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、シリンダヘッドがバルブリフタのガイド穴を開口させる位置で分割され、バルブリフタをガイド穴内に留める構成がないため、上下シリンダヘッドを組合わせた後にバルブリフタをガイド穴に挿入することとなる。従って、バルブリフタを上部シリンダヘッドの組立工程において組付けることができず、シリンダヘッドの組立作業性の向上を阻害していた。
【０００５】
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、組立作業性を向上可能な内燃機関のシリンダヘッドの組立方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、バルブリフタを収容する上部シリンダヘッドのガイド穴の端部にバルブリフタの前記ガイド穴よりの抜け出しを防止するストッパ突起を設け、前記ガイド穴にバルブリフタを挿入してストッパ突起に係止させた状態で、吸気弁用および排気弁用のカムシャフトを組付けてサブアセンブリ状態の上部シリンダヘッドを構成し、前記サブアセンブリ状態の上部シリンダヘッドを、吸排気弁を組付けたサブアセンブリ状態の下部シリンダヘッドと一体化してシリンダヘッドを構成するようにした。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明のストッパ突起を、シリンダヘッドの機械加工時のカッタの先端形状により形成した。
【００１０】
【発明の効果】
したがって、第１の発明では、バルブリフタを収容する上部シリンダヘッドのガイド穴の端部にバルブリフタの前記ガイド穴よりの抜け出しを防止するストッパ突起を設け、前記ガイド穴にバルブリフタを挿入してストッパ突起に係止させた状態で、吸気弁用および排気弁用のカムシャフトを組付けてサブアセンブリ状態の上部シリンダヘッドを構成し、前記サブアセンブリ状態の上部シリンダヘッドを、吸排気弁を組付けたサブアセンブリ状態の下部シリンダヘッドと一体化してシリンダヘッドを構成するため、上部シリンダヘッドおよび下部シリンダヘッドを夫々独立して組立てることができ、組立作業性が向上する。
【００１３】
第２の発明では、第１の発明のストッパ突起を機械加工のカッタ形状により形成するため、ストッパ突起形成のための追加部品を必要とすることなく簡単に形成することができる。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１は、本発明を適用した第１の実施形態の内燃機関のシリンダヘッド構造の一例を示し、吸排弁および弁バネ機構を取り除いた状態の上部シリンダヘッド、下部シリンダヘッド、および、カム機構が図示されている。
【００１８】
前記下部シリンダヘッド１は、図示しないシリンダブロック上にガスケットを介して固定されるものであり、シリンダブロックの各シリンダに対応して燃焼室の一部を構成する複数の燃焼室壁面２を備え、各燃焼室壁面２に開口して燃料ガスを供給する吸気ポート３および燃焼ガスを排気する排気ポート４とを夫々備える。各吸排気ポート３、４の燃焼室壁面２への開口端には弁座３Ａ、４Ａが配置され、弁座３Ａ、４Ａと同軸上にステムガイド５をその一端を吸排気ポート３、４に臨ませて配置している。ステムガイド５の他端は下部シリンダヘッド１を貫通して下部シリンダヘッド１の上面に臨んでいる。
【００１９】
前記上部シリンダヘッド６は、下部シリンダヘッド１に下面の周縁部が図示しないシール材を介して固定される。上部シリンダヘッド６は、また、前記ステムガイド５の軸心と同軸上に夫々ガイド穴７を備え、夫々のガイド穴７内にはカップ状のバルブリフタが摺動自在に挿入される。各ガイド穴７の下部シリンダヘッド１側の端部には、ガイド穴７の内方に突出させてストッパ突起８を設ける。ストッパ突起８はガイド穴７の円周方向複数箇所に単独に配置した突起であっても、円周方向に連なった環状突起であってもよい。ストッパ突起８は、ガイド穴７内を摺動するバルブリフタの下方への抜け出しを防止する。
【００２０】
図２は、ストッパ突起８の構成例の一例を示すものであり、シリンダヘッドを機械加工する際にガイド穴７加工時に形成するようにしたものである。
【００２１】
即ち、ガイド穴７を機械加工する際に用いる粗加工用カッタの外径と仕上げ加工用カッタの外径とに差を設け、仕上げ加工用カッタの先端を段付を持って先細に形成する。仕上げ加工後のガイド穴７は、その縁がガイド穴７内方へ突出する。この結果、前記段付の量に相当する高さのストッパ突起８を形成することができる。仕上げ加工の工程は、一般に行われるものであり、ガイド穴７の加工工程を増加させることはない。
【００２２】
夫々のガイド穴７の延長上には、吸気弁用および排気弁用のカムシャフト９、１０が配置される。カムシャフト９、１０は、上部シリンダヘッド６の軸受け面と上部シリンダヘッド６にボルト１１で固定されたカムキャップ１２に設けた軸受け面とで回転自在に支持される。カムシャフト９、１０の前記ガイド穴７の延長上には、図示しないが、吸排気弁を開閉駆動するカムを配置している。上部シリンダヘッド６の上部には、上部シリンダヘッド６の周縁にシール材を介して図示しないロッカカバーを配置する。
【００２３】
前記上部シリンダヘッド６と下部シリンダヘッド１との間には、空洞が形成され、潤滑油を流通させてステムガイド５と吸排気弁の弁ステムとの摺動部の潤滑や上部シリンダヘッド６のガイド穴７とバルブリフタとの摺動部の潤滑を行う。上部シリンダヘッド６のガイド穴７とバルブリフタとの摺動部の潤滑は、上部シリンダヘッド６の上部に流通する潤滑油によっても行う。
【００２４】
図３に示すように、前記夫々の弁座３Ａ、４Ａ、ステムガイド５、ガイド穴７は、同一軸上に配置している。ステムガイド５に弁ステム１３を摺動自在に支持し、弁座３Ａ、４Ａに弁１４を着座可能とする。ステムガイド５を貫通した弁ステム１３の上部には、弁バネ受け１５、１７で挟まれた弁バネ１６を配置し、図示しないコッタで弁ステム１３と弁バネ受け１７とを固定し、吸排気弁１４を弁バネ１６により閉弁方向に付勢し、弁バネ１６を収縮させることで開弁するよう構成する。バルブリフタ１８はガイド穴７に摺動保持され、弁バネ１６および弁バネ受け１７を内方に収容して弁ステム１３端部に当接させて配置している。従って、バルブリフタ１８を図示しないカムで押し込むことで各吸排気弁は開弁される。
【００２５】
図３では、上部シリンダヘッド６と下部シリンダヘッド１とを分離して、その組立手順を示したものであり、上部シリンダヘッド６と下部シリンダヘッド１とは、夫々のサブ組立ラインにおいてサブアセンブリされる。以下、組立手順を説明する。
【００２６】
下部シリンダヘッド１の組立は、先ず、吸排気弁１４の弁ステム１３を対応するステムガイド５に挿入貫通させ、その弁ステム１３端をステムガイド５から突出させる。各弁１４は対応する弁座３Ａ、４Ａに着座可能とされる。
【００２７】
次いで、ステムガイド５を貫通した弁ステム１３を囲んで下部シリンダヘッド１に当接させて下部弁バネ受け１５、弁バネ１６、および、上部弁バネ受け１７を配置する。
【００２８】
次に、弁ステム１３と上部弁バネ受け１７との間に、両者を固定するコッタを介在させて上部弁バネ受け１７と弁ステム１３とを固定する。この状態では、弁ステム１３は、弁バネ１６により弁１４が弁座３Ａ、４Ａに着座するよう付勢され、各弁１４は閉弁状態となる。さらに、下部シリンダヘッド１に付随する部品を組付けることにより下部シリンダヘッド１がサブアセンブリ状態で組立られる。
【００２９】
上部シリンダヘッド６の組立は、先ず、各ガイド穴７にバルブリフタ１８を挿入する。各ガイド穴７の下部シリンダヘッド１側の縁には、ストッパ突起８が配置されているため、バルブリフタ１８はガイド穴７から抜け出ることを阻止され、各バルブリフタ１８はストッパ突起８に当接して位置する。
【００３０】
次いで、上部シリンダヘッド６の軸受け面に軸受けジャーナルを接触させて吸気弁用および排気弁用のカムシャフト９、１０を配置し、同じく軸受け部をカムシャフト９、１０の軸受けジャーナルに当接させてカムキャップ１２を配置し、ボルト１１により固定する。引き続き、その他の上部シリンダヘッド６に付随する部品を組付けることで上部シリンダヘッド６がサブアセンブリ状態で組立られる。
【００３１】
次いで、サブ組立された下部シリンダヘッド１に、同じくサブ組立された上部シリンダヘッド６を、図示の位置関係から矢印方向に接近させる。下部シリンダヘッド１の各吸排気弁１４の弁ステム１３、弁バネ受け１７、および、弁バネ１６は上部シリンダヘッド６のバルブリフタ１８内に挿入され、バルブリフタ１８をガイド穴７内において上方へ押し上げる。上下のシリンダヘッド１、６がその周面に配置したガスケットを介して当接すると、バルブリフタ１８は給排気用カムシャフト９、１０のカムに先端を当接させる。カムが閉弁位置にある場合には、バルブリフタ１８と当接するのみで押し下げはなく、カムが開弁位置にある場合には、バルブリフタ１８を押し下げて対応する弁１４を弁座３Ａ、４Ａから離脱させた状態となる。この状態で、上下シリンダヘッド１、６を、図示しない締結ボルトにより固定してシリンダヘッド組立体が完成する。
【００３２】
図４は、内燃機関のシリンダヘッド構造の変形例を示し、図１〜３では上下シリンダヘッドを上下方向に正立状態で組立る組立方法に適用するものであるのに代えて本変形例においては上下シリンダヘッドが上下方向に倒立状態で組立る組立方法に適用したものである。
【００３３】
図４において、下部シリンダヘッド１は図３に示す方法でサブアセンブリラインから総組立ラインに投入される。
【００３４】
上部シリンダヘッド６はカムシャフト９、１０が下方に位置する上下方向に倒立して配置され、そのガイド穴７内には、カムシャフト９、１０が配置される側の端部にストッパ突起８Ａが配置される。カムシャフト９、１０は、図示状態のように下方からカムキャップ１２により組付けるか、若しくは、図２に示すように、正立状態において組付けた後に上部シリンダブロック６を上下反転して、図示状態とする。バルブリフタ１８は、前者の場合には、カムシャフト９、１０の組付けに先立つ時点からガイド穴７のストッパ突起８が下方に位置しているため、上部シリンダヘッド６に組付けることが可能である。他方、後者の場合には、カムシャフト９、１０の組付け後の反転時点において、ガイド穴７のストッパ突起８が下方に位置し、上部シリンダヘッド６に組付けることができる。
【００３５】
次いで、ベースとなる上部シリンダヘッド６に下部シリンダヘッド１を組付けると、下部シリンダヘッド１の吸排気弁の弁ステム１３、弁バネ１６、弁バネ受け１７が上部シリンダヘッド６のバルブリフタ１８内に挿入されて当接する。この時点で上下シリンダヘッド１、６をガスケットを介して固定することにより、一体のシリンダヘッドを構成することができる。
【００３６】
本実施の形態においては、下記に記載した効果を奏することができる。
【００３７】
バルブリフタ１８を収容するガイド穴７の端部にバルブリフタ１８の抜け出しを防止するストッパ突起８を設けたので、ガイド穴７を備える分割シリンダヘッドに組付けたバルブリフタ１８が落下することがない。
【００３８】
このため、組立時にガイド穴７を備える側の分割シリンダヘッドに予め組付けてモジュール化することができる。
【００３９】
従来のバルブリフタを組付けの際においては、事前に弁バネを組付け後にバルブリフタとカムシャフトを挿入および締結する工程を取らざるを得ないものであった。
【００４０】
また、バルブリフタ１８の頭部に対向するカムシャフト９、１０の分割シリンダヘッドへの組付けも容易となる。
【００４１】
ストッパ突起８を機械加工のカッタ形状により形成するため、ストッパ突起形成のための追加部品を必要とすることなく簡単に形成することができる。
【００４２】
バルブリフタ１８が組付けられて上部シリンダヘッド６は、サブアセンブリするため、上部シリンダヘッド６をモジュール化して下部シリンダヘッド１に組付けが可能となり作業性が向上する。
【００４３】
上部シリンダヘッド６にカムシャフト９、１０の組付け後に下部シリンダヘッド１と一体化されるため、カムシャフト９、１０も上部シリンダヘッド６にモジュール化でき、更なる組み付け作業性が向上する。
【００４４】
図４に示す例では、上部シリンダヘッド６が倒立した状態で組立られる場合、および、上部および下部のシリンダヘッド１、６が倒立した合体される場合に、ストッバ突起８Ａをカムシャフト９、１０が存在する側のガイド穴７の端部に設けたので、バルブリフタ１８が落下することを防止することは勿論、カムシャフト９、１０とバルブリフタ１８の組付け順序が互に拘束されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す内燃機関のシリンダヘッド構造を示す概略断面図。
【図２】上部シリンダヘッドのガイド穴の詳細を示す断面図。
【図３】上下に分割したシリンダヘッド構造を示す分解図。
【図４】本発明の内燃機関のシリンダヘッド構造の変形例を示す分解図。
【符号の説明】
１  下部シリンダヘッド
３  吸気ポート
４  排気ポート
５  ステムガイド
６  上部シリンダヘッド
７  ガイド穴
８、８Ａ  ストッパ突起
９、１０  カムシャフト
１３  弁ステム
１４  吸排気弁
１５、１７  弁バネ受け
１６  弁バネ
１８  バルブリフタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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