特開 2024-67071 内燃機関のシリンダヘッド構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024067071

(43)【公開日】2024-05-17

(54)【発明の名称】内燃機関のシリンダヘッド構造

(51)【国際特許分類】

   F02F 1/24 20060101AFI20240510BHJP

   F01M 11/03 20060101ALI20240510BHJP

   F01M 1/06 20060101ALI20240510BHJP

【ＦＩ】

F02F1/24 G

F01M11/03 E

F01M1/06 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022176876

(22)【出願日】2022-11-04

(71)【出願人】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(72)【発明者】

【氏名】吉田 龍太

(72)【発明者】

【氏名】小峠 敦朗

【テーマコード（参考）】

3G015

3G024

3G313

【Ｆターム（参考）】

3G015AA06

3G015BG01

3G015CA04

3G015CA19

3G015DA11

3G024AA05

3G024AA18

3G024BA23

3G024DA04

3G024DA10

3G024FA07

3G024FA14

3G024GA01

3G024GA11

3G024GA25

3G024HA07

3G313AA06

3G313BD16

3G313BD65

3G313FA02

(57)【要約】

【課題】シリンダヘッド１におけるオイルフィルタ装着孔６１をシリンダヘッド１の上面に対して傾斜した方向に形成し、オイル通路のレイアウトの自由度を高める。
【解決手段】シリンダヘッド１は、吸気側および排気側の双方に油圧ラッシュアジャスタを備える。カムキャリア２によって覆われるシリンダヘッド１上面中央部にオイル貯留部４６を有し、排気側ラッシュアジャスタ用オイルギャラリ４２に至る排気側オイル通路５１を有する。排気側オイル通路５１の入口側部分は、大径なオイルフィルタ装着孔６１として形成され、円筒形のオイルフィルタが装填される。オイル貯留部４６の側面４６ａはオイルフィルタ装着孔６１の中心軸線に直交する平面からなり、オイルフィルタ装着孔６１の機械加工を容易にしている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダヘッドと、
このシリンダヘッドの上面においてこの上面に対して傾斜した方向に設けられたオイルフィルタ装着孔と、
このオイルフィルタ装着孔に装填されたオイルフィルタと、
を備えた内燃機関のシリンダヘッド構造であって、
上記フィルタ装着孔の入口が面するように、シリンダヘッド上面に、上記入口よりも拡大した凹部が設けられており、
この凹部は、シリンダヘッド上面に取り付けられた蓋部材によって覆われている、
内燃機関のシリンダヘッド構造。

【請求項2】

上記凹部は、オイル貯留部を構成している、
請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド構造。

【請求項3】

上記入口が開口する上記凹部の壁面は、上記オイルフィルタ装着孔の中心軸線に対し直交した平面をなしている、
請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド構造。

【請求項4】

上記オイルフィルタは円筒形をなしている、
請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド構造。

【請求項5】

上記オイルフィルタ装着孔は、シリンダヘッドに配置された油圧ラッシュアジャスタに至るオイル通路に設けられている、
請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド構造。

【請求項6】

上記蓋部材は、シリンダヘッドの上部に固定されてカムシャフトを支持するカムキャリアであり、
オイル貯留部となる上記凹部は、上記カムキャリアの下面によって覆われている、
請求項２に記載の内燃機関のシリンダヘッド構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、油圧ラッシュアジャスタ等のためにシリンダヘッドのオイルフィルタ装着孔にオイルフィルタが装填される内燃機関のシリンダヘッド構造に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば内燃機関の吸気弁や排気弁の動弁機構において、バルブクリアランスを０に自動調整するために、油圧ラッシュアジャスタが知られている。この油圧ラッシュアジャスタのような油圧機器を備えたシリンダヘッドにあっては、油圧機器にオイルを供給するために、シリンダヘッドの内部にオイル通路が設けられている。そして、油圧機器への異物混入を防止するために、オイル通路の一部に径を拡大したオイルフィルタ装着孔を形成し、このオイルフィルタ装着孔にオイルフィルタを装填した構成が多く採用されている。

【0003】

特許文献１は、シリンダヘッドの上面に垂直にオイルフィルタ装着孔を形成し、円筒状のオイルフィルタを装填した構成を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－８７５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示されているように、円筒状のオイルフィルタを収容するためのオイルフィルタ装着孔は、一般にドリル等の機械加工によって形成されるため、加工の都合上、多くの場合、シリンダヘッドの上面に垂直に設けられる。そのため、シリンダヘッドにおけるオイル通路の設計の自由度が少なく、オイル通路のレイアウトが制約される。仮にシリンダヘッド上面に、当該上面に対し傾斜した姿勢でオイルフィルタ装着孔を加工しようとすると、加工工具がシリンダヘッド上面に斜めに当たるので、加工工具の曲がりを生じ、加工精度が低くなる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明は、
シリンダヘッドと、
このシリンダヘッドの上面においてこの上面に対して傾斜した方向に設けられたオイルフィルタ装着孔と、
このオイルフィルタ装着孔に装填されたオイルフィルタと、
を備えた内燃機関のシリンダヘッド構造であって、
上記フィルタ装着孔の入口が面するように、シリンダヘッド上面に、上記入口よりも拡大した凹部が設けられており、
この凹部は、シリンダヘッド上面に取り付けられた蓋部材によって覆われている。

【発明の効果】

【0007】

この発明では、凹部の中に傾斜方向のオイルフィルタ装着孔が加工されるので、シリンダヘッド上面に対する角度に制約されずに加工工具の片当たりを抑制することが容易となる。このようにシリンダヘッド上面に対し傾斜した方向にオイルフィルタ装着孔を形成することで、オイル通路の設計の自由度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】カムキャリアを備えたシリンダヘッドの正面図。

【図2】カムキャリアを備えたシリンダヘッドの断面図。

【図3】シリンダヘッドの前端部付近の断面に沿った断面図。

【図4】オイルフィルタを備えたオイルフィルタ装着孔付近の拡大図。

【図5】動弁機構の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明に係る内燃機関のシリンダヘッド１をカムキャリア２とともに示した正面図である。シリンダヘッド１は、金属材料例えばアルミニウム合金を用いて一体に鋳造されたものであり、シリンダブロック３の上面に取り付けられている。実施例の内燃機関は、直列３気筒の火花点火式内燃機関いわゆるガソリン機関であって、車両の前部にいわゆる横置き姿勢で搭載される。車両搭載状態では、シリンダ中心軸線は、概ね垂直となっており、従って、図１は概ね車両搭載状態での姿勢に対応している。

【0010】

また、実施例の内燃機関は、燃焼室中央部に点火プラグと燃料噴射弁とを備えたペントルーフ型燃焼室を有しており、各気筒に対し、一対の吸気弁と一対の排気弁とを備えている。

【0011】

シリンダヘッド１は、吸気弁用の吸気カムシャフト５と、排気弁用の排気カムシャフト６と、を備えている。カムキャリア２は、シリンダヘッド１の上面開口を覆うカバー状に構成されており、シリンダヘッド１の上面に液体ガスケット等の適当なシール部材を介して接合され、かつ固定されている。カムキャリア２は、下面へ向かう略半円形をなす吸気側カムシャフト軸受部１１および排気側カムシャフト軸受部１２を有し、これらのカムシャフト軸受部１１，１２に対向して取り付けられるカムブラケット１３，１４との間で、吸気カムシャフト５および排気カムシャフト６をそれぞれ回転可能に支持している。

【0012】

図１に示すように、シリンダ中心軸線に沿った高さ位置として、排気カムシャフト６に比較して吸気カムシャフト５の方が相対的に低い位置に配置されている。これに対応して、各々のカムシャフト５，６の上方を覆うカムキャリア２の上縁部分の高さ位置も、吸気カムシャフト５側の方が排気カムシャフト６側よりも低くなるように構成されている。一実施例の内燃機関は、吸気カムシャフト５側が車両前方となり排気カムシャフト６側が車両後方となるような向きで車両前部のエンジンルーム内に搭載される。従って、前端部が低い位置となるように傾斜した車両のエンジンフード（仮想線Ｌで示す）との間のクリアランスが、吸気カムシャフト５側と排気カムシャフト６側との双方で適切なものとなる。

【0013】

図２は、図１に示したシリンダヘッド１およびカムキャリア２を吸気弁および排気弁の中心を通る断面に沿って切断した断面図である。前述したようにペントルーフ型の燃焼室３１を有し、吸気ポート３２および排気ポート３３が接続されている。図２では、動弁機構は図示省略されているが、当業者には周知のように、ステムガイド取付孔３４，３５にそれぞれ円筒状のステムガイドが取り付けられ、ポペットバルブ型の吸気側および排気弁がバルブスプリングとともに組み付けられるようになっている。

【0014】

図５は、図２に示されていない動弁機構の概略を示した説明図であり、油圧ラッシュアジャスタ３６に一端が支持されたロッカアーム１０１が吸気カムシャフト５のカム作用によって揺動し、吸気弁１０３を開閉する。同様に、油圧ラッシュアジャスタ３７に一端が支持されたロッカアーム１０２が排気カムシャフト６のカム作用によって揺動し、排気弁１０４を開閉する。１０５は燃料噴射弁を、１０６は点火プラグを、それぞれ示している。油圧ラッシュアジャスタ自体は公知の構成であるので、その詳細な説明は省略するが、略円筒形をなし、内部のスプリングによってバルブクリアランスを０とするように伸長するとともに、バルブリフト時の反力を内部に充満するオイルによって支承する構成となっている。なお、図５は、機構の説明図であり、各部の厳密な配置を示したものではない。

【0015】

図２において、線Ｍ１は吸気弁のバルブステムの中心線を示し、線Ｍ２は排気弁のバルブステムの中心線を示す。図２に示すように、吸気弁中心線Ｍ１は吸気カムシャフト５の中心Ｏ１よりもシリンダヘッド１の幅方向（図２の左右方向）で内側を通過する。他方、排気弁中心線Ｍ２は排気カムシャフト６の中心Ｏ２よりもシリンダヘッド１の幅方向で外側を通過する。

【0016】

吸気弁および排気弁の各々に対し、油圧ラッシュアジャスタ３６，３７が設けられている。これらの油圧ラッシュアジャスタ３６，３７は、シリンダヘッド１に設けられた円筒形のラッシュアジャスタ装着孔３８，３９に装填されて油圧供給を受ける。

【0017】

吸気側の油圧ラッシュアジャスタ３６は、吸気弁中心線Ｍ１よりもシリンダヘッド１の幅方向外側に位置し、図示例では、吸気カムシャフト５の概ね直下の位置に配置されている。排気側の油圧ラッシュアジャスタ３７は、排気弁中心線Ｍ２よりもシリンダヘッド１の幅方向内側に位置し、図示例では、吸気側油圧ラッシュアジャスタ３６よりも相対的に高い位置に設けられている。

【0018】

直列３気筒のシリンダヘッド１全体では、６個の吸気側油圧ラッシュアジャスタ３６と６個の排気側油圧ラッシュアジャスタ３７とを備えている。ラッシュアジャスタ装着孔３８，３９は、それぞれ、気筒列方向に延びたラッシュアジャスタ用オイルギャラリ４１，４２に連通している。ラッシュアジャスタ用オイルギャラリ４１，４２は、例えば、気筒列方向に沿ってドリル加工されたものであり、図１に描かれているラッシュアジャスタ用オイルギャラリ４１，４２の端部はプラグによって閉塞されている。

【0019】

次に、本発明の要部の構成について、図３を参照して説明する。図３は、シリンダヘッド１の前端部付近における断面図である。この図３には、ラッシュアジャスタ用オイルギャラリ４１，４２にオイルを供給するためのオイル通路のレイアウトが示されている。ラッシュアジャスタ用オイルギャラリ４１，４２と同様に、これらのオイル通路は、直線的なドリル加工の組み合わせによって構成され、不要な開口端部がプラグによって閉塞されている。なお、図示したオイル通路の一部は図３とは異なる断面にあり、これらの部分は図３において破線で示されている。

【0020】

シリンダヘッド１の幅方向の略中央部、換言すればシリンダ軸方向に見たときに吸気カムシャフト５と排気カムシャフト６との間となる位置に、上下方向に延びたオイル元圧通路４５が形成されている。このオイル元圧通路４５の下端部は、シリンダブロック３の図示しないメインオイルギャラリに連通する。従って、オイルポンプで加圧されたオイルがこのオイル元圧通路４５に供給される。

【0021】

オイル元圧通路４５の上端は、シリンダヘッド１の上部に形成されたオイル貯留部４６の下面に開口している。オイル貯留部４６は、吸気カムシャフト５と排気カムシャフト６との間となる位置において、カムキャリア２との接合面にバスタブ状の凹部として形成されおり、カムキャリア２下面によって覆われることで閉空間として形成されている。オイル貯留部４６の周囲におけるシリンダヘッド１とカムキャリア２との間の接合面４７は、上述した液体ガスケット等の適当なシール部材によってシールされている。このオイル貯留部４６が請求項における「凹部」に相当する。

【0022】

オイル貯留部４６の排気カムシャフト６側の側面４６ａは図３に示すように傾斜面として形成されており、この側面４６ａの中央部に、排気側オイル通路５１の一端が開口している。排気側オイル通路５１は、接合面４７（換言すればシリンダヘッド１上面）に対し例えば４０～５０°程度傾いた直線状に形成されており、先端が排気側のラッシュアジャスタ用オイルギャラリ４２に連通している。つまり、排気側のラッシュアジャスタ装着孔３９には、オイル貯留部４６から排気側オイル通路５１およびラッシュアジャスタ用オイルギャラリ４２を介してオイルが供給される。

【0023】

排気側オイル通路５１の入口側部分つまりオイル貯留部４６寄りの部分は、下流側部分（ラッシュアジャスタ用オイルギャラリ４２寄りの部分）よりも大径に形成されており、円筒形のオイルフィルタ装着孔６１として構成されている。このオイルフィルタ装着孔６１は、排気側オイル通路５１の一部として下流側部分と直線状に整列している。従って、オイルフィルタ装着孔６１の中心軸線は、シリンダヘッド１上面に対し例えば４０～５０°程度傾いている。オイルフィルタ装着孔６１の入口６１ａは、オイル貯留部４６に面しており、オイル貯留部４６の側面４６ａのほぼ中央に開口している。一実施例では、オイル貯留部４６の側面４６ａは、オイルフィルタ装着孔６１の中心軸線に対し直交した平面をなしている。

【0024】

一方、カムキャリア２には、オイル貯留部４６から吸気側のラッシュアジャスタ用オイルギャラリ４１に至るオイル通路の一部として、カムキャリア２の内部を通過するように、複数の直線区間を接続してなるカムキャリア内部通路５２が形成されている。そして、カムキャリア内部通路５２の出口部と接続するように、シリンダヘッド１内部に、吸気側オイル通路５３が形成されている。従って、吸気側のラッシュアジャスタ用オイルギャラリ４１に対しては、オイル貯留部４６からカムキャリア内部通路５２および吸気側オイル通路５３を介してオイルが供給される。

【0025】

図４は、オイルフィルタ装着孔６１付近の拡大図であり、この図４に示すように、オイルフィルタ装着孔６１には、異物を除去するためのオイルフィルタ６２が装填されている。オイルフィルタ６２は、金属ないし硬質合成樹脂からなるスケルトン状の有底円筒形のフレームによって金網等のメッシュ部材が支持された一般的な構成のものであり、オイルフィルタ装着孔６１の入口６１ａ側から軸方向に挿入することでオイルフィルタ装着孔６１内に取り付けられている。

【0026】

このように、上記実施例の構成では、オイルフィルタ装着孔６１が排気側オイル通路５１とともにシリンダヘッド１の上面に対し傾斜した構成となっている。そのため、例えばオイルフィルタ装着孔６１を排気側オイル通路５１から屈曲させてシリンダヘッド１の上面に垂直に形成する場合に比較して、オイル通路のレイアウトが単純となる。換言すれば、オイルフィルタ装着孔６１をシリンダヘッド１の上面に垂直に形成する場合のようにオイル通路のレイアウトが制約を受けることがない。

【0027】

そして、オイルフィルタ装着孔６１の入口６１ａが面するように凹部（オイル貯留部４６）が設けられており、これによってオイルフィルタ装着孔６１は側面４６ａに対して垂直に形成されるので、ドリル等の加工工具を用いた機械加工が容易である。また、凹部（オイル貯留部４６）を設けることで、加工工具が入るスペースも確保されることとなり、加工が容易となる。

【0028】

なお、オイルフィルタ装着孔６１の中心軸線に沿ってドリル等で直線的に機械加工を行う場合には、オイルフィルタ装着孔６１の径に等しい仮想の円筒面を中心軸線に沿って延長したときにオイル貯留部４６の反対側の縁部４６ｂ（図４参照）と干渉することがないように、凹部つまりオイル貯留部４６の大きさを設定することが望ましい。図示例では、上記の仮想円筒面が縁部４６ｂと干渉しないように設定されており、従って、オイルフィルタ装着孔６１の加工時には、凹部（オイル貯留部４６）を斜めに横切るような直線的な加工が可能である。

【0029】

また、上記実施例では、オイルフィルタ装着孔６１の機械加工に有益な凹部が最終的にオイル貯留部４６として利用される。そのため、凹部がいわゆるデッドスペースとして残ることがなく、シリンダヘッド１の小型化を損なうことがない。そして、カムキャリア２が蓋部材として利用されるため、別の蓋部材は不要である。

【0030】

さらに、図４のようにオイル貯留部４６に一端が面するオイルフィルタ６２が傾斜状態に配置されているので、オイルフィルタ６２の内部空間に溜まった金属粉のような異物の一部が、オイルフィルタ６２の中からオイル貯留部４６側にこぼれ落ちやすくなる。そのため、オイルフィルタ６２の完全な目詰まりが生じにくい。なお、前述したように車両搭載状態での内燃機関の傾きは比較的小さく、従って、車両搭載状態におけるオイルフィルタ装着孔６１の重力方向に対する傾斜は、図３，図４に示したものと同様である。

【0031】

以上、この発明の一実施例を説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、オイルフィルタ装着孔６１の形成位置や傾斜角は種々の態様が可能である。また、カムキャリアとしては上記実施例のようなカバー状の構成に限られず、少なくとも１つのカムシャフト軸受部を有するものであればよい。シリンダヘッド１とカムキャリアとの間にカムシャフトが回転自在に支持される構成であってもよい。

【0032】

なお、オイルフィルタ装着孔６１の中心軸線と側面４６ａとの間の角度は、上記実施例のように互いに直交していることが好ましいが、必ずしもこれに限らず、シリンダヘッド１上面とオイルフィルタ装着孔６１の中心軸線とがなす傾斜角度よりも直角に近い角度であれば、機械加工の上で有利となる。

【符号の説明】

【0033】

１…シリンダヘッド
２…カムキャリア
５，６…カムシャフト
３６，３７…油圧ラッシュアジャスタ
４１，４２…ラッシュアジャスタ用オイルギャラリ
４５…オイル元圧通路
４６…オイル貯留部
５１…排気側オイル通路
６１…オイルフィルタ装着孔
６２…オイルフィルタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】