(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダヘッド上に取り付けられるヘッドカバーと、このヘッドカバー上に密閉状態で取り付けられるユニットカバーを含む配電板ユニットと、を有し、
上記ヘッドカバーの上壁に所定の間隔をあけて対向するユニットカバーの下面側に、電気部品が予め取り付けられる取付部と、上記電気部品の配線回路を含む配電板と、が設けられ、
上記電気部品をユニットカバーの下面に沿って取付部へ差し込むことにより、この電気部品が取付部へ固定されるとともに、この電気部品が配線回路へ接続され、
上記取付部が、
上記電気部品の差込方向前面に電気的に接続するコネクト端子と、
上記電気部品を差込方向に沿って移動可能に支持するガイド手段と、
上記電気部品を、上記コネクト端子に接続する差込方向位置に保持するストッパと、を有する内燃機関のヘッドカバー組立体。
【請求項２】
上記ユニットカバーの下面側よりヘッドカバー側へ張り出した機能部品構造物を有し、この機能部品構造物の側壁を利用して、上記取付部が形成されている請求項１に記載の内燃機関のヘッドカバー組立体。
【請求項３】
上記電気部品が、内燃機関の気筒毎に設けられた複数のイグニッションコイルを含んでいる請求項１又は２に記載の内燃機関のヘッドカバー組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のヘッドカバー上に取り付けられ、イグニッションコイルのような電気部品及びその配線回路が予め実装された配電板ユニットを有するヘッドカバー組立体の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用の内燃機関には、従来より数多くの電気部品が配設されている。例えば火花点火式の内燃機関においては、点火プラグへ高電圧を供給するイグニッションコイルが各気筒毎にそれぞれ設けられる。これら複数の電気部品をそれぞれワイヤーハーネスによりエンジン制御部と電気的に接続すると、配線作業が非常に煩雑となり、接続状態が不完全となり易い。
【０００３】
そこで、電気部品の配線作業を簡略化するための様々な提案が従来よりなされている。例えば、特開平９−３１７５５６号公報では、シリンダヘッド上に取り付けられるヘッドカバーに電気部品を予め組み付けるとともに、このヘッドカバーの壁部に、電気部品の配線回路を一体的に延設している。特開平１０−３２５３３５号公報では、ヘッドカバーの内部に、複数の電気部品に接続するワイヤーハーネスがユニット化した状態で内蔵されている。特開２００１−７３８２９号公報では、ヘッドカバーのカバー下部体の上に、電気部品及びその回路基板を取り付け、これら電気部品及び回路基板を覆うように、カバー上部体をカバー下部体へ取り付けている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ヘッドカバーの内側は潤滑油の雰囲気下にあり、ヘッドカバーの外側は水や埃等にさらされるため、上記特開平９−３１７５５６号公報や特開平１０−３２５３３５号公報のように、配線回路（ワイヤーハーネス）を内蔵するヘッドカバーに電気部品を組み付ける構造では、これら電気部品のコネクト端子のシール性を確保することが難しい。電気部品のコネクト端子を防水仕様とすると、部品単価が高価となり、コストの増加を招いてしまう。
【０００５】
本発明は、電気部品及びその配線回路を配電板ユニットへ実装してモジュール化し、電気部品の配線作業及び組立作業を簡略化しつつ、コストの増加を招くことなく電気部品周りのシール性を確保し、かつ、電気部品の配電板ユニットへの組付作業性及び結線作業性を向上することを主たる目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る内燃機関のヘッドカバー組立体は、内燃機関のシリンダヘッド上に取り付けられるヘッドカバーと、このヘッドカバー上に密閉状態で取り付けられるユニットカバーを含む配電板ユニットと、を有している。ヘッドカバーの上壁に所定の間隔をあけて対向するユニットカバーの下面側には、電気部品が予め取り付けられる取付部と、上記電気部品の配線回路を含む配電板と、が設けられている。すなわち、配電板ユニットは、そのユニットカバーに様々な電気部品及びその配線回路等を実装し、１つの部品としてモジュール化したものである。上記取付部は、上記電気部品をユニットカバーの下面に沿って差し込むことにより、この電気部品を固定可能なスナップフィット式の固定構造となっており、かつ、固定と同時に電気部品が配線回路へ接続されるようになっている。更に、上記取付部が、上記電気部品の差込方向前面に電気的に接続するコネクト端子と、上記電気部品を差込方向に沿って移動可能に支持するガイド手段と、上記電気部品を、上記コネクト端子に接続する差込方向位置に保持するストッパと、を有している。
【０００７】
配電板ユニットに予め実装される電気部品としては、点火プラグへ高電圧を供給するイグニッションコイル、ＥＧＲ用のＥＧＲバルブやエバポレータ用のパージコントロールバルブのような各種ソレノイドバルブ、空燃比センサ等の各種センサの他、配線回路を構成するリレー、コンデンサなどが挙げられる。また、これら電気部品の間隙を利用して、配電板ユニットにバキュームタンクやオイルミストセパレータのような機能部品を実装しても良い。
【０００８】
【発明の効果】
本発明によれば、配電板ユニットに電気部品及びその配線回路を予め実装しておくことにより、車両組立時に個々の電気部品の組付作業及び配線作業が不要となり、その作業能率を格段に向上することができる。また、配電板ユニットのユニットカバーがヘッドカバーへ密閉状態で取り付けられるため、ユニットカバーの下面側に実装される電気部品のそれぞれのコネクト端子を敢えて防水仕様とする必要がなく、従って、シール性能が大幅に向上するとともに、大幅なコスト低下を図ることができる。更に、電気部品を取付部に差し込むことにより、この電気部品を取付部に固定できるとともに、電気部品を配線回路へ同時に接続することができ、この電気部品の固定作業及び結線作業が著しく簡素化、迅速化される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ヘッドカバー組立体は、内燃機関のシリンダヘッド上に取り付けられるヘッドカバー１０と、このヘッドカバー１０上に密閉状態で取り付けられるユニットカバー２０を含む配電板ユニット１１と、により構成される。図１は、配電板ユニット１１を単体で下面側より見た斜視図、図２は、ヘッドカバー１０単体の斜視図、図３は、配電板ユニット１１をヘッドカバー１０へ組み付けた状態を示す斜視図である。
【００１０】
図２に示すように、ヘッドカバー１０の上壁１２には、合計４つのプラグ挿通孔１３が開口形成されているとともに、配電板ユニット１１の四方を囲むように、上壁１２より上方へ起立する起立壁１４が形成されている。
【００１１】
図１に示すように、ユニットカバー２０は、ヘッドカバー１０の上壁１２を覆うように、その周縁が起立壁１４の上縁に取り付けられる平板状をなしている。配電板ユニット１１は、ヘッドカバー１０の上壁１２に所定の間隙をあけて対向するユニットカバー２０の下面２０ａ側に、電気部品としての合計４つのイグニッションコイル２１、２つのソレノイドバルブ２２、コンデンサ２３、これら電気部品２１，２２，２３の配線回路がプリント配線された配電板２４の他、ソレノイドバルブ２２が接続するバキュームタンク２５及びオイルミストセパレータ２６のような機能部品を予め固定又は一体形成し、一つの部品としてモジュール化したものである。このようなモジュール化により、車両組付時における配線作業及び組立作業が簡略化され、作業能率を著しく向上することができる。
【００１２】
イグニッションコイル２１は、ヘッドカバー１０のプラグ挿通孔１３（図２）を貫通する筒部２１ａを介して、対応する気筒の点火プラグへ高電圧を供給する。ソレノイドバルブ２２は、バキュームタンク２５から取り出される負圧を制御するものであり、この実施例ではソレノイドバルブ２２の一方２２ａがＥＧＲバルブ、他方２２ｂがエバポレータ制御用のパージコントロールバルブである。
【００１３】
配電板２４は、ユニットカバー２０に固定又は一体的に形成されており、一束のハーネス２７を介して、外部のエンジン制御ユニット等と電気的に接続される。この配電板２４は、取り込み可能な分岐回路の接点を内蔵しており、例えば外部配線により分岐回路接点を設けるものに比して、配線の簡素化及び低コスト化が図られている。
【００１４】
オイルミストセパレータ２６は、ブローバイガス還元装置のＰＣＶバルブに接続するＰＣＶ側室２６ａと、新気が導入される新気側室２６ｂと、により構成され、各室内に導入されるオイルミストを分離する。
【００１５】
バキュームタンク２５及びオイルミストセパレータ２６は、合成樹脂製のユニットカバー２０と一体的に形成されており、ヘッドカバー１０の上壁１２との間隙を埋めるように、ほぼ同じ高さに設定されている。特に、バキュームタンク２５は、隣り合うイグニッションコイル２１の間のデッドスペースを埋めるように、合計３箇所に設けられている。図示していないが、ユニットカバー２０の内部には、バキュームタンク２５に接続するバキューム配管が配索されており、このバキューム配管の出入口部２８がユニットカバー２０の一側より突出している。
【００１６】
バキュームタンク２５及びオイルミストセパレータ２６の側壁２９は、ユニットカバー２０の下面２０ａからほぼ直角に起立しており、これら側壁２９の一部を利用して、イグニッションコイル２１が取り付けられるコイル取付部３０と、コンデンサ２３が取り付けられるコンデンサ取付部３１と、が形成されている。言い換えると、形状の自由度が高いバキュームタンク２５やオイルミストセパレータ２６のような機能部品構造物の一部を窪ませることによって、コイル取付部３０及びコンデンサ取付部３１を形成しており、部品の集約度を高め、スペース効率を向上させている。
【００１７】
コイル取付部３０は、イグニッションコイル２１をユニットカバー２０の下面２０ａに沿って差し込むことにより固定可能なスナップフィット式の固定構造で、かつ、固定と同時にイグニッションコイル２１と配電板２４とを電気的に接続するようになっており、イグニッションコイル２１の固定作業及び結線作業の大幅な簡略化が図られている。
【００１８】
図４及び図５を参照して詳述すると、コイル取付部３０は、ユニットカバー２０の下面２０ａに沿う差込方向に沿って移動可能にイグニッションコイル２１を案内・支持するガイド手段としての一対のガイド壁３２と、イグニッションコイル２１の差込方向前面２１ｂに電気的に接続するコネクト端子３３のプラグ部３３ａと、イグニッションコイル２１をコネクト端子３３のジャック部３３ｂに接続する差込方向位置に保持するストッパ３４と、を有している。
【００１９】
ガイド壁３２は、ユニットカバー２０の下面２０ａより立設し、イグニッションコイル２１を左右両側より挟み込むように互いに対向する第１壁部３２ａと、ユニットカバー２０の下面２０ａとの間でイグニッションコイル２１を上下に挟み込むように、第１壁部３２ａから折曲する第２壁部３２ｂと、を有している。第１壁部３２ａの大半は、上記の側壁２９によって形成されている。コネクト端子３３のジャック部３３ｂは、配電板２４の一部を構成するもので、上記の側壁２９上に配設されている。なお、コネクト端子３３のプラグ部３３ａ及びジャック部３３ｂは、イグニッションコイル２１の差込方向前面２１ｂあるいは側壁２９のどちらに設けられていても良い。このように、側壁２９の一部がガイド壁３２を兼用しており、かつ、側壁２９の一部にコネクト端子３３のジャック部３３ｂ（又はプラグ部３３ａ）が配設されているため、更に部品の集約度が高められ、スペース効率が向上する。ストッパ３４は、ユニットカバー２０の下面２０ａから突出形成されており、差込方向へ向けて徐々に高くなるテーパ面３４ａと、イグニッションコイル２１の差込方向後面２１ｃに突き当てられるストッパ面３４ｂと、を有している。
【００２０】
図５（ａ）に示すように、イグニッションコイル２１をガイド壁３２に沿ってスライドさせているときには、イグニッションコイル２１の底面がストッパ３４のテーパ面３４ａ上を摺動し、図５（ｂ）に示すように、イグニッションコイル２１がストッパ３４を完全に乗り越えて、その後面２１ｃがストッパ面３４ｂに突き当てられると、イグニッションコイル２１の前面２１ｂにあるコネクト端子３３のプラグ部３３ａがジャック部３３ｂに挿入されて、コネクト端子３３の接続が完了し、かつ、ストッパ３４によりイグニッションコイル２１の反差込方向（図５の左方向）への移動が阻止されて、イグニッションコイル２１が固定される。
【００２１】
なお、ここでは詳述しないが、コンデンサ取付部３１も、コイル取付部３０とほぼ同様のスナップフィット式の固定構造を有している。更に、ソレノイドバルブ２２も同様の固定構造としても良い。
【００２２】
次に図６〜９を参照して、ヘッドカバー組立体のシール構造及び冷却構造を説明する。なお、図６及び図７は、ヘッドカバーの断面対応図及び斜視対応図であり、図８及び図９は、ヘッドカバー組立体の断面斜視図及び断面図である。なお、これら図６〜９において、図１〜図７と実質的に同じ構成要素には同じ参照符号を付してある。
【００２３】
図８及び図９に示すように、配電板ユニット１１をヘッドカバー１０へ組み付ける際、シール部材としての複数のガスケット３５，３６，３７により配電板ユニット１１とヘッドカバー１０との間の隙間がシールされる。具体的には、ユニットカバー２０とヘッドカバー１０との間にはカバー用ガスケット３５が介装され、イグニッションコイル２１の筒部２１ａとヘッドカバー１０のプラグ挿通孔１３との間にはコイル用ガスケット３６が介装される。ヘッドカバー１０の上壁１２には、オイルミストセパレータ２６に一体形成された出入口パイプ３８が貫通するパイプ貫通孔３９が形成されており、これら出入口パイプ３８とパイプ貫通孔３９との間にパイプ用ガスケット３７が介装される。これらのガスケット３５〜３７により、配電板ユニット１１の内部空間が完全にシールされた密閉空間となり、この密閉空間に、電気部品であるイグニッションコイル２１、ソレノイドバルブ２２、及びコンデンサ２３のような電気部品及びその配電板２４が配設されている。従って、これら電気部品のコネクト端子を防水仕様とする必要がなく、部品コストを大幅に低減することができる。
【００２４】
上記のガスケット３５〜３７は、例えば周知の２色成形によりヘッドカバー１０又はユニットカバー２０と同時に成形することができる。
【００２５】
図６，図７及び図９に示すように、ヘッドカバー１０には、その上壁１２の下方に、合計３つの空気通路４０が形成されている。図６及び図７に示すように、各空気通路４０は、隣り合うプラグ挿通孔１３（図９の構造ではイグニッションコイル２１の筒部２１ａ）の間を通って、ヘッドカバー１０の側壁の両端に開口した開口部４１の一方側へ向かって、ヘッドカバー１０を幅方向に横断している。また、空気通路４０は、図９に示すように、ヘッドカバー１０の上壁１２と、この上壁の下方に延在する副上壁１２ａと、の間に形成されている。これらの空気通路４０内を車両走行風が流れることにより、点火プラグの周囲を効果的に冷却できることに加え、ヘッドカバー１０内にこもった熱が副上壁１２ａより放熱され、このヘッドカバー１０を上側より効果的に冷却することができるとともに、配電板ユニット１１内にこもった熱が上壁１２から放熱され、配電板ユニット１１を下側より効果的に冷却することができ、かつ、配電板ユニット１１とヘッドカバー１０との間の熱伝達を効果的に遮断することができ、冷却性能が著しく向上する。なお、このような空気通路４０は、必ずしも設ける必要はなく、内燃機関の出力の大小により必要に応じて適宜設けられる。
【００２６】
以上のように本発明を具体的な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、その要旨を逸脱することのない範囲で、種々の変形、変更を含むものである。例えば、電気部品としての各種センサを配電板ユニット内に実装させても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る配電板ユニットを示す下面斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に係るヘッドカバーを示す斜視図。
【図３】上記配電板ユニットをヘッドカバーへ組み付けた態様を示す斜視図。
【図４】図１の要部拡大図。
【図５】イグニッションコイルの固定手順を示す説明図で、（ａ）が差込中、（ｂ）が差込完了（固定）状態。
【図６】ヘッドカバー組立体の冷却構造を模式的に示すヘッドカバーの断面図。
【図７】ヘッドカバー組立体の冷却構造を模式的に示すヘッドカバーの斜視図。
【図８】ヘッドカバー組立体のシール構造を模式的に示す斜視対応図。
【図９】ヘッドカバー組立体のシール構造及び冷却構造を模式的に示す断面対応図。
【符号の説明】
１０…ヘッドカバー
１１…配電板ユニット
２０…ユニットカバー
２１…イグニッションコイル（電気部品）
２２…ソレノイドバルブ
２３…コンデンサ
２４…配電板
２５…バキュームタンク
２６…オイルミストセパレータ
３０…コイル取付部
３２…ガイド壁（ガイド手段）
３３…コネクト端子
３４…ストッパ
【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】
0004124602.tif 000008
【図８】
0004124602.tif 000009
【図９】
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