内燃機関のシリンダヘッド組立体
【課題】 部品点数が少なくて製造コストが安価なシリンダヘッド組立体を提供する。
【解決手段】 本発明のシリンダヘッド組立体は、吸気弁および排気弁を保持するシリンダヘッド２と、ヘッドカバー組立体とを具備する。ヘッドカバー組立体は、シリンダヘッド上に取付けられるヘッドカバー本体３と、このヘッドカバー本体に取付けられると共に吸気弁および排気弁を駆動するカムシャフト１４、１５のうち少なくとも一つを支持するシャフト支持部材１７とを有する。
【解決手段】 本発明のシリンダヘッド組立体は、吸気弁および排気弁を保持するシリンダヘッド２と、ヘッドカバー組立体とを具備する。ヘッドカバー組立体は、シリンダヘッド上に取付けられるヘッドカバー本体３と、このヘッドカバー本体に取付けられると共に吸気弁および排気弁を駆動するカムシャフト１４、１５のうち少なくとも一つを支持するシャフト支持部材１７とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッド組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダヘッドには吸気ポートおよび排気ポートをそれぞれ開閉するための吸気弁および排気弁が設けられ、これら吸気弁および排気弁は、クランクシャフトに同期して回転せしめられるカムシャフトに一体的に形成された吸気カムおよび排気カムによって駆動せしめられる。多くの内燃機関では、カムシャフトはシリンダヘッドに形成された軸受部によって支持される。
【０００３】
カムシャフトを支持するための軸受部をシリンダヘッドに形成する場合、軸受部は吸気弁（または排気弁）を駆動するためのカムの間に配置される。したがって、これら軸受部は、隣り合った気筒に対応する吸気弁を駆動するカムの間に配置されるか、または１気筒あたり複数の吸気弁が設けられる場合には各気筒に対応する複数の吸気弁を駆動するカムの間に配置される。一方、多くの内燃機関では、カムシャフトの下方にシリンダヘッドをシリンダブロックに取付けるためのヘッドボルトが配置されることになる。このため、シリンダヘッドに対して軸受部を配置する位置は、ヘッドボルトを配置する位置に応じて制限されることとなり、カムシャフトを支持するための軸受部の位置についての設計自由度は低いものとなっていた。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載のシリンダヘッド構造では、シリンダヘッド本体に上記軸受部を配置せず、カムシャフトを支持するためのカムキャリアをシリンダヘッドと別体として形成し、このカムキャリアをシリンダヘッドに取付けるようにしている。カムシャフトを支持するためのカムキャリアはヘッドボルトの位置による制限を受けずに任意の位置に配置することができるため、特許文献１に記載のシリンダヘッド構造によればカムシャフトを支持するためのカムキャリアの設計自由度は高いものとされる。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１４６８２２号公報
【特許文献２】特開２００３−２２７３２１号公報
【特許文献３】特開平１１−２４７７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、シリンダヘッドと別体としてカムキャリアを設ける場合、シリンダヘッドに軸受部を形成する場合と比べて部品点数が多くなる。特に、カムキャリアが一部品として増えるだけでなく、カムキャリアをシリンダヘッドに取付けるためのボルトが必要となる。このため、シリンダヘッド組立体の構造が複雑になると共に必要な製造工程が多くなり、結果として製造コストの増大という結果を招いていた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、部品点数が少なくて製造コストが安価なシリンダヘッド組立体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、第１の発明では、吸気弁および排気弁を保持するシリンダヘッドと、ヘッドカバー組立体とを具備し、上記ヘッドカバー組立体は、上記シリンダヘッド上に取付けられるヘッドカバー本体と、上記吸気弁および排気弁を駆動するカムシャフトのうち少なくとも一つを上記ヘッドカバー本体に支持させるシャフト支持手段とを有する内燃機関のシリンダヘッド組立体が提供される。
第１の発明によれば、シャフト支持手段により、カムシャフトはシリンダヘッドではなく、ヘッドカバー本体に支持される。このため、シリンダヘッドには、カムシャフトを支持するための軸受部やカムキャリアを設ける必要がなく、ヘッドボルトの取付け場所のみを確保すればよい。したがって、第１の発明によれば、シリンダヘッドにはヘッドボルトの取付け場所のみを確保すればよいためシリンダヘッドの設計自由度を高く維持することができると共に、カムキャリアおよびそれに付属する取付ボルトが不要になるため、部品点数を削減することができる。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明において、上記ヘッドカバー組立体がアルミニウムよりも軽量な材料で製造される。
多くの内燃機関では、一般に、シリンダヘッドはアルミニウムまたはアルミニウム合金で製造されている。したがって、従来から、カムキャリア等、カムシャフトを支持するための構成要素も同様にアルミニウム等で製造されている。第２の発明によれば、ヘッドカバー組立体、特にシャフト支持手段がシリンダヘッドよりも軽量な材料で形成される。すなわち、カムシャフトを支持するための構成要素が軽量な材料で形成されており、結果として機関本体（エンジン）全体の重量を低減することができる。
【００１０】
第３の発明では、第１または第２の発明において、上記ヘッドカバー本体には上記カムシャフトを支持する軸受部が形成され、上記シャフト支持部材は上記カムシャフトを上記軸受部上に位置決めしつつ該カムシャフトを支持するカムキャップを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、カムキャリアおよびそれに付属する取付ボルトが不要になるため、部品点数を削減することができ、よって製造コストが安価なシリンダヘッド組立体が提供される。
【００１２】
第２の発明によれば、カムシャフトを支持するための構成要素が軽量な材料で形成されるため、機関本体全体の重量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の内燃機関のシリンダヘッド組立体について説明する。図１〜図４は、本発明のシリンダヘッド組立体の実施形態を示しており、本実施形態では本発明のシリンダヘッド組立体が３気筒の内燃機関に用いられる場合について説明するが、本発明のシリンダヘッド組立体は３気筒の内燃機関に限られず、４気筒、Ｖ型８気筒等、さまざまな内燃機関に用いることができる。図１は、シリンダヘッド組立体の側面図であり、図２および図３はそれぞれ図１の断面線ＩＩ−ＩＩおよび断面線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って見たシリンダヘッド組立体の断面図である。また、図４は、シリンダヘッド組立体を下方から見た分解斜視図である。なお、本明細書では、図１の矢印Ａの方向を上、矢印Ａと反対向きの方向を下として説明するが、実際には矢印Ａの方向が鉛直方向上向きでなくてもよく、例えば水平方向等であってもよい。
【００１４】
図１に示したように、シリンダヘッド組立体１はシリンダヘッド本体２とヘッドカバー本体３とを有する。シリンダヘッド本体２は、ピストンが往復運動する複数のシリンダを有するシリンダブロック（図示せず）上にガスケットまたはシールを介して取付けられる。ヘッドカバー本体３は、シリンダヘッド本体２の上方に、シリンダヘッド本体２の上面を覆うように配置される。シリンダヘッド本体２とヘッドカバー本体３との間の接触面にはガスケットまたはシール（図示せず）が配置される。
【００１５】
図２に示したように、シリンダヘッド本体２には、シリンダブロックに形成されるシリンダ（図示せず）内に吸気ガスを流入されるための吸気ポート５と、シリンダ内から排気ガスを流出させるための排気ポート６とが設けられる。さらに、シリンダヘッド本体２には、吸気ポート５を開閉するための吸気弁７と、排気ポート６を開閉するための排気弁８とが設けられる。本実施形態では、各シリンダあたり二つの吸気弁７および二つの排気弁８が設けられるが、各シリンダあたりの弁の数はこれとは異なる数であってもよい。
【００１６】
吸気弁７および排気弁８はバルブスプリング９により閉弁方向に付勢され、それぞれロッカーアーム１０を介して吸気カム１１および排気カム１２により開弁方向に駆動せしめられる。ロッカーアーム１０の一方の端部は吸気弁７または排気弁８と係合し、他方の端部はラッシュアジャスタ１３と係合しており、またロッカーアーム１０の中央部はカム１１、１２と接触している。ロッカーアーム１０は、吸気カム１１および排気カム１２との接触部にローラが用いられており、ロッカーアーム１０とこれらカム１１、１２との間の摩擦を低減することができる。また、ラッシュアジャスタ１３により、ロッカーアーム１０とカム１１、１２との隙間は常に零に保たれる。
【００１７】
吸気カム１１および排気カム１２は、吸気カムシャフト１４および排気カムシャフト１５にそれぞれ固定されており、これらカムシャフト１４、１５の回転に伴って回転せしめられる。カムシャフト１４、１５は、タイミングベルト（図示せず）によりクランクシャフト（図示せず）に同期して回転せしめられる。カムシャフト１４、１５は、ヘッドカバー組立体に形成された軸受孔１６に回転可能に支持される（図３参照）。
【００１８】
図３に示したように、ヘッドカバー組立体は、ヘッドカバー本体３とカムキャップ１７とを有する。ヘッドカバー本体３は、シリンダヘッド組立体がシリンダブロック上に載置された際にシリンダの並ぶ方向（以下、「シリンダ整列方向」と称す）に対して垂直方向に延びる壁状部分１８を有し、これら壁状部分１８は吸気ポート５側（図３において右側）と排気ポート６側（図３において左側）とにおいてそれぞれシリンダ整列方向に等間隔に複数個配置される。各ポート５、６側に配置される各壁状部材１８は、隣り合う二つのシリンダの間の領域に対応するヘッドカバー本体３上の領域および両端のシリンダの外側の領域に対応するヘッドカバー本体３上の領域に配置され、すなわち隣り合う二つの壁状部材１８の間の領域にシリンダが位置するように配置せしめられる。本実施形態では、３気筒の内燃機関が用いられているため、ヘッドカバー本体３には各ポート５、６側について４つの壁状部材１８が設けられる。
【００１９】
各カムキャップ１７は、各壁状部材１８の下面に配置され、二つのキャップ用ボルト１９によって壁状部材１８に繋止される。壁状部材１８にはカムキャップ１７と対面する側に半円筒状の軸受部２０が形成され、カムキャップ１７には壁状部材１８と対面する側に、壁状部材１８に形成された軸受部２０と整列するように半円筒状の軸受部２１が形成される。これら軸受部２０、２１は、カムシャフト１４、１５を回転可能に支持するための軸受孔１６を画成する。したがって、吸気カムシャフト１４および排気カムシャフト１５は、壁状部材１８が配置された位置において、すなわちそれぞれ隣り合う二つのシリンダの間の領域および両端のシリンダの外側の領域において支持される。また、図４から分かるように、カムシャフト１４、１５と対面する軸受部２０、２１の面上にはメタルベアリング２２が配置され、カムシャフト１４、１５と軸受部２０、２１との間の摩擦を低減している。
【００２０】
また、シリンダヘッド本体２にヘッドカバー本体３が取付けられた場合に、壁状部材１８およびカムキャップ１７によって形成される軸受孔１６の下方には、シリンダヘッド本体２をシリンダブロックに締結するためのヘッドボルト（図示せず）を挿入するためのボルト孔２３が配置される。したがって、本実施形態では、シリンダヘッド本体２をヘッドボルトによりシリンダブロックに締結した後に、カムシャフト１４、１５を支持するヘッドカバー組立体がシリンダヘッド本体２に取付けられる。
【００２１】
本実施形態では、ヘッドカバー組立体、すなわちヘッドカバー本体３およびカムキャップ１７は、マグネシウムまたはマグネシウム合金で製造される。しかしながら、ヘッドカバー組立体の材料はこれに限られず、通常シリンダヘッド本体２を構成するアルミニウムまたはアルミニウム合金よりも軽量であれば、如何なる非鉄金属（チタン等）または樹脂材料（ＦＲＰ等）で製造されてもよい。
【００２２】
ところで、本発明では、カムシャフトがヘッドカバー組立体に支持されているが、従来のシリンダヘッド組立体ではカムシャフトは、例えば、シリンダヘッドとは別体として形成され且つシリンダヘッドに取付けられたカムキャリアに支持されている。このように、カムシャフトをシリンダヘッドに直接形成された軸受部によって支持せずに、シリンダヘッドとは別体のカムキャリアによって支持している理由は、例えば、シリンダヘッドに軸受部を直接形成することによる設計自由度の低下を防止することにある。すなわち、カムシャフトの軸受部を配置するのに最適な場所と、シリンダヘッドをシリンダブロックに締結するためのヘッドボルト用のボルト孔を配置するのに最適な場所とがシリンダヘッドのほぼ同一の場所であるため、これらを共に最適に配置するためのシリンダヘッドの設計は限られたものとなってしまうので、このような事態を回避するためである。
【００２３】
ところが、このようにシリンダヘッドとは別体のカムキャリアをシリンダヘッドに配置する構成では、シリンダヘッドの設計自由度を確保することができるようになる反面、カムキャリア自体に加えてカムキャリアをシリンダヘッドに締結するためのボルト等が必要となるため、シリンダヘッド組立体を構成する部品点数が多くなる。すなわち、この構成では、カムキャリアおよびその締結用ボルトと、カムキャリアと協動して軸受孔を画成するカムキャップおよびその締結用ボルトとが必要である。このため、シリンダヘッド組立体の構造が複雑になると共に、シリンダヘッド組立体の製造に必要な工程が多くなり、結果として製造コストの増大という結果を招いていた。
【００２４】
これに対して、本発明のシリンダヘッド組立体では、カムシャフト１４、１５はシリンダヘッド本体２ではなくヘッドカバー本体３によって支持されている。さらに、本発明では、ヘッドカバー本体３に形成された軸受部２０によってカムシャフト１４、１５が支持されており、カムキャリアに対応する部品が不要である。このため、シリンダヘッド組立体を構成する部品点数も少なく、よって製造コストの増大という問題も解決される。
【００２５】
また、従来のシリンダヘッド組立体では、カムシャフトを支持するための構成要素（例えば、カムキャップ、カムキャリア、軸受部を形成するシリンダヘッドの部分）は、シリンダヘッドの材料と同一の材料、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されている。これに対して、本発明のシリンダヘッド組立体では、カムシャフト１４、１５を支持するための構成要素（すなわち、カムキャップ１７および壁状部分１８）は、シリンダヘッド本体２を形成するアルミニウム等よりも軽量な材料で形成されている。したがって、本発明のシリンダヘッド組立体は、従来のシリンダヘッド組立体よりも軽量であり、ひいては内燃機関全体および車両重量全体を軽量化することができる。
【００２６】
図２および図３を参照すると、吸気カムシャフト１４および排気カムシャフト１５は、共に中空であり、これらカムシャフト１４、１５の軸線方向に延びるオイル通路（以下、「軸線オイル通路」と称す）２５、２６をそれぞれ有する。また、これらカムシャフト１４、１５は、軸線オイル通路２５、２６に対して垂直に延びるオイル通路（以下、「垂直オイル通路」と称す）２７、２８をそれぞれ有する。垂直オイル通路２７、２８の一方の端部は、軸線オイル通路２５、２６に連通しており、他方の端部はカムシャフト１４、１５の外面に連通している。また、垂直オイル通路２５、２６は、カムシャフト１４、１５が軸受部２０、２１によって支持される位置に配置されており、従って、垂直オイル通路２５、２６の上記他方の端部はカムシャフト１４、１５と軸受部２０、２１との間の接触部に連通している。これにより、カムシャフト１４、１５と軸受部２０、２１との間に潤滑油が供給されるようになる。
【００２７】
また、カムキャップ１７の軸受部２１の軸受面およびこの軸受面上に載置されるメタルベアリングには貫通孔（図示せず）が設けられており、この貫通孔はカムキャップ１７の外面に配置された小孔２９に連通している。小孔２９は、カムキャップ１７に隣接するカム１１、１２とロッカーアーム１０のローラとの間の接触部に向けられており、したがって、カムシャフト１４、１５の垂直オイル通路２７、２８を通った潤滑油の多くは上記貫通孔および小孔２９を介してカム１１、１２とロッカーアーム１０との間の接触部に向けて噴射される。これにより、この接触部にも潤滑油が供給されるようになる。
【００２８】
したがって、本実施形態のシリンダヘッド組立体では、オイルポンプ（図示せず）により加圧された潤滑油が軸線オイル通路２５、２６に供給され、この軸線オイル通路２５、２６を介して各垂直オイル通路２７、２８に流入せしめられ、該通路２７、２８を径方向外側へ向かって流れる。そして、垂直オイル通路２７、２８から流出した潤滑油の一部はカムシャフト１４、１５と軸受部２０、２１との間に供給され、これによりこれらの間の摩擦が低減される。また、垂直オイル通路２７、２８から流出した潤滑油の残りは、貫通孔および小孔２９を介してカム１１、１２とロッカーアーム１０との間の接触部に向けて噴射され、これによりこれらの間の摩擦が低減される。
【００２９】
ところで、カムとロッカーアームとの間の接触部に潤滑油を供給するにあたっては、従来、潤滑油供給用パイプがカムシャフト等とは別体としてヘッドカバー等に取付けられている。また、このような潤滑油供給用パイプはカムとロッカーアームとの間の接触部から離れて配置されており、目標とした領域に正確に潤滑油を供給するのが困難であった。このため、上記接触部における油膜切れによる摩擦の増大や、潤滑油供給用パイプから広範囲に渡って潤滑油を噴射することによるオイルポンプの負荷増大等を招いていた。
【００３０】
これに対して、本発明では、潤滑油はカムシャフト１４、１５内を通って供給されるため、潤滑油供給用パイプを別体として設ける必要がなく、よってシリンダヘッド組立体を構成する部品点数を低減することができ、シリンダヘッド組立体の製造に必要な工程を減少させることができる。また、本発明では、カムキャップ１７に形成された小孔２９からカム１１、１２とロッカーアーム１０との間の接触部までの距離は短く、よってこの接触部に潤滑油を正確に供給することができるようになる。このため、上記接触部における摩擦の増大やオイルポンプの負荷増大を防止することができる。
【００３１】
図５は、図１の断面線Ｖ−Ｖに沿って見たシリンダヘッド組立体の断面図である。図から分かるように、ヘッドカバー本体３の一方の端部にはオイルコントロールバルブ（油圧アクチュエータ。以下、ＯＣＶと称す）３０および油圧ポート３１ａ〜３１ｅが配置されている。
【００３２】
ところで、吸気弁または排気弁の位相角を連続的に変更する位相角変更機構を有する場合、吸気弁または排気弁の位相角は後述するようにＯＣＶによって制御される。位相角変更機構は後述するようにカムシャフトの端部に取付けられる。このため、従来のシリンダヘッド組立体においては、カムシャフトがシリンダヘッド本体に支持される関係上、位相角変更機構も同様にシリンダヘッド本体に取付けられていた。
【００３３】
これに対して、本発明では、カムシャフト１４、１５がヘッドカバー組立体に支持されており、ＯＣＶ３０がヘッドカバー本体３に取付けられている。このため、ＯＣＶ３０のスプール３１を受容するＯＣＶ用開口３２はヘッドカバー本体３によって画成される。上述したように、本実施形態では、ヘッドカバー本体３はマグネシウム合金等により製造されており、シリンダヘッド本体２よりも軽量であるため、ＯＣＶがシリンダヘッド本体に配置される場合に比べてシリンダヘッド組立体全体の重量を軽減することができ、ひいては機関本体の重量を軽減することができる。
【００３４】
以下、図６を用いて本実施形態で用いられる位相角変更機構について説明する。図６中、３５は位相角変更機構、３６は油圧ポンプである。
【００３５】
位相角変更機構３５は、いわゆるベーン式位相角変更機構であり、内燃機関のクランクシャフト（図示せず）からベルトにより回転駆動されるタイミングプーリ３７と、そのタイミングプーリ３７と一体になって回転駆動されるハウジング３８と、このハウジング３８内に回動可能に配置され、ハウジング３８内に進角油圧室３９と遅角油圧室４０とを区画形成する、カムシャフト１４、１５に連結されたベーン体４１とを備える。ベーン式位相角変更機構３５では、上記進角油圧室３９と遅角油圧室４０とに作動油を供給することにより、ハウジング３８とベーン体４１とを相対的に回動させてクランクシャフトとカムシャフトとの回転位相を変化させて吸気弁７等の位相角を変更する。すなわち、進角油圧室３９に作動油を供給するとともに遅角油圧室４０から作動油を排出することにより、ベーン体４１をハウジング３８に対して位相角が進角する側に相対回動させ、遅角油圧室４０に作動油を供給し進角油圧室３９から作動油を排出することにより、ベーン体４１をハウジング３８に対して位相角が遅角する方向に相対回動させる。
【００３６】
このような各油圧室３９、４０内の作動油圧力の制御、すなわちこれら油圧室３９、４０への作動油の供給制御はＯＣＶ３０によって行われる。ＯＣＶ３０は、スプール３１を有するスプール弁であり、進角油圧室３９に通じる油圧ポート３１ａ、遅角油圧室４０へ通じる油圧ポート３１ｂ、機関出力軸に駆動される油圧ポンプ３６に接続されたポート３１ｃ及び２つのドレーンポート３１ｄ、３１ｅを備えている。ＯＣＶ３０のスプール３１はポート３１ａと３１ｂのうちの何れかをポート３１ｃに連通し、他方をドレーンポートに接続するように動作する。
【００３７】
すなわち、図６においてスプール４０が右方向に移動すると、進角油圧室３９に連通するポート３１ａはポート３１ｃを介して油圧ポンプ３６に接続され、ドレーンポート３１ｄは閉鎖される。また、この時同時に遅角油圧室４０に通じるポート３１ｂはドレーンポート３１ｅに連通する。このため、位相角変更機構３５の進角油圧室３９には、油圧ポンプ３６から作動油が流入し、進角油圧室３９内の油圧を上昇させてベーン体４１を図６の矢印Ｒ方向（進角方向）に押動する。また、この時遅角油圧室４０内の作動油はＯＣＶ５２のポート３１ｂを通りドレーンポート３１ｅから排出される。このため、ベーン体４１はハウジング３８に対して図６のＲ方向に回動する。
【００３８】
また、図６において逆にスプール４０が左方向に移動すると、ポート４０ｂはポート４０ｃに接続され、ポート４０ａはドレーンポート４０ｄに接続される。これにより、遅角油圧室４０には作動油が流入し、進角油圧室３９からは作動油が排出されるため、ベーン体４１はハウジング３８に対して図６の矢印Ｒとは逆の方向に回動する。
【００３９】
スプール３１はリニアソレノイドアクチュエータ６１により駆動される。リニアソレノイドアクチュエータ４２は電子制御ユニット４３からの制御パルス信号を入力し、この制御パルス信号に応じてスプール３１を移動させることにより、ベーン体４１の位置、すなわち位相角を変更する。
【００４０】
図７は、図１の断面線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って見たシリンダヘッド組立体の断面図である。図から分かるように、ヘッドカバー本体３の上記ＯＣＶ３０が取付けられた端部とは反対側の端部には高圧燃料ポンプ５０を取付けるための取付け座５１が設けられており、この取付け座５１には高圧燃料ポンプ５０が配置されている。この高圧燃料ポンプ５０は、ボルト（図示せず）等によりヘッドカバー本体３に取付けられている。高圧燃料ポンプ５０はプッシュロッド５２を有しており、このプッシュロッド５２を上下動させることにより燃料をポンピングし、加圧するものである。
【００４１】
一方、排気カムシャフト１５の端部には、偏心カム（例えば、図７に示したようなほぼ三角形状のカム）５３が一体的に形成されており、この偏心カム５３は高圧燃料ポンプ５０のプッシュロッド５２の先端と接するように配置される。このため、排気カムシャフト１５が回転すると偏心カム５３が回転し、これにより偏心カム５３と接しているプッシュロッド５２が上下動せしめられ、燃料のポンピングが行われる。
【００４２】
このように、本発明では、高圧燃料ポンプ５０を取付けるための取付け座５１がヘッドカバー本体３に形成される。上述したように、ヘッドカバー本体３はマグネシウム合金等の軽量材料で製造されるため、高圧燃料ポンプ用の取付け座をシリンダヘッド本体に形成した場合に比べてシリンダヘッド組立体全体を軽量化することができ、その結果、機関本体の重量を低減することができる。
【００４３】
また、ヘッドカバー本体３の下方にはカムキャップ１７’が設けられている。このカムキャップ１７’はヘッドカバー本体３と共にカムシャフト用の軸受孔１６を画成すると共に、偏心カム５３の下方に位置する油受け部５４を有する。油受け部５４は、排気カムシャフト１５を中心とした円弧状の部材であり、排気カムシャフト１５が回転しても偏心カム５３の頂部が油受け部５４と接触しない範囲内で最も排気カムシャフト１５に近接して配置される。油受け部５４には潤滑油が溜まるため、偏心カム５３が回転することにより偏心カム５３の表面上に潤滑油が付着せしめられる。このため、偏心カム５３の表面上には常に潤滑油が付着せしめられた状態となっており、これにより偏心カム５３と高圧燃料ポンプ５０のプッシュロッド５２との間の摩擦が低減せしめられる。なお、偏心カムは吸気カムシャフト１４に一体的に形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のシリンダヘッド組立体の側面図である。
【図２】図１の断面線ＩＩ−ＩＩに沿って見たシリンダヘッド組立体の断面図である。
【図３】図１の断面線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って見たシリンダヘッド組立体の断面図である。
【図４】シリンダヘッド組立体を下方から見た分解斜視図である。
【図５】図１の断面線Ｖ−Ｖに沿って見たシリンダヘッド組立体の断面図であり、シリンダヘッド本体が省略されている。
【図６】位相角変更機構の概略図である。
【図７】図１の断面線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って見たシリンダヘッド組立体の断面図であり、シリンダヘッド本体が省略されている。
【符号の説明】
【００４５】
１ シリンダヘッド組立体
２ シリンダヘッド本体
３ ヘッドカバー本体
５ 吸気ポート
６ 排気ポート
７ 吸気弁
８ 排気弁
１０ ロッカーアーム
１１ 吸気カム
１２ 排気カム
１４ 吸気カムシャフト
１５ 排気カムシャフト
１７ カムキャップ
１８ 壁状部分
２０、２１ 軸受部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダヘッド組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダヘッドには吸気ポートおよび排気ポートをそれぞれ開閉するための吸気弁および排気弁が設けられ、これら吸気弁および排気弁は、クランクシャフトに同期して回転せしめられるカムシャフトに一体的に形成された吸気カムおよび排気カムによって駆動せしめられる。多くの内燃機関では、カムシャフトはシリンダヘッドに形成された軸受部によって支持される。
【０００３】
カムシャフトを支持するための軸受部をシリンダヘッドに形成する場合、軸受部は吸気弁（または排気弁）を駆動するためのカムの間に配置される。したがって、これら軸受部は、隣り合った気筒に対応する吸気弁を駆動するカムの間に配置されるか、または１気筒あたり複数の吸気弁が設けられる場合には各気筒に対応する複数の吸気弁を駆動するカムの間に配置される。一方、多くの内燃機関では、カムシャフトの下方にシリンダヘッドをシリンダブロックに取付けるためのヘッドボルトが配置されることになる。このため、シリンダヘッドに対して軸受部を配置する位置は、ヘッドボルトを配置する位置に応じて制限されることとなり、カムシャフトを支持するための軸受部の位置についての設計自由度は低いものとなっていた。
【０００４】
そこで、特許文献１に記載のシリンダヘッド構造では、シリンダヘッド本体に上記軸受部を配置せず、カムシャフトを支持するためのカムキャリアをシリンダヘッドと別体として形成し、このカムキャリアをシリンダヘッドに取付けるようにしている。カムシャフトを支持するためのカムキャリアはヘッドボルトの位置による制限を受けずに任意の位置に配置することができるため、特許文献１に記載のシリンダヘッド構造によればカムシャフトを支持するためのカムキャリアの設計自由度は高いものとされる。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１４６８２２号公報
【特許文献２】特開２００３−２２７３２１号公報
【特許文献３】特開平１１−２４７７１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、シリンダヘッドと別体としてカムキャリアを設ける場合、シリンダヘッドに軸受部を形成する場合と比べて部品点数が多くなる。特に、カムキャリアが一部品として増えるだけでなく、カムキャリアをシリンダヘッドに取付けるためのボルトが必要となる。このため、シリンダヘッド組立体の構造が複雑になると共に必要な製造工程が多くなり、結果として製造コストの増大という結果を招いていた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、部品点数が少なくて製造コストが安価なシリンダヘッド組立体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、第１の発明では、吸気弁および排気弁を保持するシリンダヘッドと、ヘッドカバー組立体とを具備し、上記ヘッドカバー組立体は、上記シリンダヘッド上に取付けられるヘッドカバー本体と、上記吸気弁および排気弁を駆動するカムシャフトのうち少なくとも一つを上記ヘッドカバー本体に支持させるシャフト支持手段とを有する内燃機関のシリンダヘッド組立体が提供される。
第１の発明によれば、シャフト支持手段により、カムシャフトはシリンダヘッドではなく、ヘッドカバー本体に支持される。このため、シリンダヘッドには、カムシャフトを支持するための軸受部やカムキャリアを設ける必要がなく、ヘッドボルトの取付け場所のみを確保すればよい。したがって、第１の発明によれば、シリンダヘッドにはヘッドボルトの取付け場所のみを確保すればよいためシリンダヘッドの設計自由度を高く維持することができると共に、カムキャリアおよびそれに付属する取付ボルトが不要になるため、部品点数を削減することができる。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明において、上記ヘッドカバー組立体がアルミニウムよりも軽量な材料で製造される。
多くの内燃機関では、一般に、シリンダヘッドはアルミニウムまたはアルミニウム合金で製造されている。したがって、従来から、カムキャリア等、カムシャフトを支持するための構成要素も同様にアルミニウム等で製造されている。第２の発明によれば、ヘッドカバー組立体、特にシャフト支持手段がシリンダヘッドよりも軽量な材料で形成される。すなわち、カムシャフトを支持するための構成要素が軽量な材料で形成されており、結果として機関本体（エンジン）全体の重量を低減することができる。
【００１０】
第３の発明では、第１または第２の発明において、上記ヘッドカバー本体には上記カムシャフトを支持する軸受部が形成され、上記シャフト支持部材は上記カムシャフトを上記軸受部上に位置決めしつつ該カムシャフトを支持するカムキャップを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、カムキャリアおよびそれに付属する取付ボルトが不要になるため、部品点数を削減することができ、よって製造コストが安価なシリンダヘッド組立体が提供される。
【００１２】
第２の発明によれば、カムシャフトを支持するための構成要素が軽量な材料で形成されるため、機関本体全体の重量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の内燃機関のシリンダヘッド組立体について説明する。図１〜図４は、本発明のシリンダヘッド組立体の実施形態を示しており、本実施形態では本発明のシリンダヘッド組立体が３気筒の内燃機関に用いられる場合について説明するが、本発明のシリンダヘッド組立体は３気筒の内燃機関に限られず、４気筒、Ｖ型８気筒等、さまざまな内燃機関に用いることができる。図１は、シリンダヘッド組立体の側面図であり、図２および図３はそれぞれ図１の断面線ＩＩ−ＩＩおよび断面線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って見たシリンダヘッド組立体の断面図である。また、図４は、シリンダヘッド組立体を下方から見た分解斜視図である。なお、本明細書では、図１の矢印Ａの方向を上、矢印Ａと反対向きの方向を下として説明するが、実際には矢印Ａの方向が鉛直方向上向きでなくてもよく、例えば水平方向等であってもよい。
【００１４】
図１に示したように、シリンダヘッド組立体１はシリンダヘッド本体２とヘッドカバー本体３とを有する。シリンダヘッド本体２は、ピストンが往復運動する複数のシリンダを有するシリンダブロック（図示せず）上にガスケットまたはシールを介して取付けられる。ヘッドカバー本体３は、シリンダヘッド本体２の上方に、シリンダヘッド本体２の上面を覆うように配置される。シリンダヘッド本体２とヘッドカバー本体３との間の接触面にはガスケットまたはシール（図示せず）が配置される。
【００１５】
図２に示したように、シリンダヘッド本体２には、シリンダブロックに形成されるシリンダ（図示せず）内に吸気ガスを流入されるための吸気ポート５と、シリンダ内から排気ガスを流出させるための排気ポート６とが設けられる。さらに、シリンダヘッド本体２には、吸気ポート５を開閉するための吸気弁７と、排気ポート６を開閉するための排気弁８とが設けられる。本実施形態では、各シリンダあたり二つの吸気弁７および二つの排気弁８が設けられるが、各シリンダあたりの弁の数はこれとは異なる数であってもよい。
【００１６】
吸気弁７および排気弁８はバルブスプリング９により閉弁方向に付勢され、それぞれロッカーアーム１０を介して吸気カム１１および排気カム１２により開弁方向に駆動せしめられる。ロッカーアーム１０の一方の端部は吸気弁７または排気弁８と係合し、他方の端部はラッシュアジャスタ１３と係合しており、またロッカーアーム１０の中央部はカム１１、１２と接触している。ロッカーアーム１０は、吸気カム１１および排気カム１２との接触部にローラが用いられており、ロッカーアーム１０とこれらカム１１、１２との間の摩擦を低減することができる。また、ラッシュアジャスタ１３により、ロッカーアーム１０とカム１１、１２との隙間は常に零に保たれる。
【００１７】
吸気カム１１および排気カム１２は、吸気カムシャフト１４および排気カムシャフト１５にそれぞれ固定されており、これらカムシャフト１４、１５の回転に伴って回転せしめられる。カムシャフト１４、１５は、タイミングベルト（図示せず）によりクランクシャフト（図示せず）に同期して回転せしめられる。カムシャフト１４、１５は、ヘッドカバー組立体に形成された軸受孔１６に回転可能に支持される（図３参照）。
【００１８】
図３に示したように、ヘッドカバー組立体は、ヘッドカバー本体３とカムキャップ１７とを有する。ヘッドカバー本体３は、シリンダヘッド組立体がシリンダブロック上に載置された際にシリンダの並ぶ方向（以下、「シリンダ整列方向」と称す）に対して垂直方向に延びる壁状部分１８を有し、これら壁状部分１８は吸気ポート５側（図３において右側）と排気ポート６側（図３において左側）とにおいてそれぞれシリンダ整列方向に等間隔に複数個配置される。各ポート５、６側に配置される各壁状部材１８は、隣り合う二つのシリンダの間の領域に対応するヘッドカバー本体３上の領域および両端のシリンダの外側の領域に対応するヘッドカバー本体３上の領域に配置され、すなわち隣り合う二つの壁状部材１８の間の領域にシリンダが位置するように配置せしめられる。本実施形態では、３気筒の内燃機関が用いられているため、ヘッドカバー本体３には各ポート５、６側について４つの壁状部材１８が設けられる。
【００１９】
各カムキャップ１７は、各壁状部材１８の下面に配置され、二つのキャップ用ボルト１９によって壁状部材１８に繋止される。壁状部材１８にはカムキャップ１７と対面する側に半円筒状の軸受部２０が形成され、カムキャップ１７には壁状部材１８と対面する側に、壁状部材１８に形成された軸受部２０と整列するように半円筒状の軸受部２１が形成される。これら軸受部２０、２１は、カムシャフト１４、１５を回転可能に支持するための軸受孔１６を画成する。したがって、吸気カムシャフト１４および排気カムシャフト１５は、壁状部材１８が配置された位置において、すなわちそれぞれ隣り合う二つのシリンダの間の領域および両端のシリンダの外側の領域において支持される。また、図４から分かるように、カムシャフト１４、１５と対面する軸受部２０、２１の面上にはメタルベアリング２２が配置され、カムシャフト１４、１５と軸受部２０、２１との間の摩擦を低減している。
【００２０】
また、シリンダヘッド本体２にヘッドカバー本体３が取付けられた場合に、壁状部材１８およびカムキャップ１７によって形成される軸受孔１６の下方には、シリンダヘッド本体２をシリンダブロックに締結するためのヘッドボルト（図示せず）を挿入するためのボルト孔２３が配置される。したがって、本実施形態では、シリンダヘッド本体２をヘッドボルトによりシリンダブロックに締結した後に、カムシャフト１４、１５を支持するヘッドカバー組立体がシリンダヘッド本体２に取付けられる。
【００２１】
本実施形態では、ヘッドカバー組立体、すなわちヘッドカバー本体３およびカムキャップ１７は、マグネシウムまたはマグネシウム合金で製造される。しかしながら、ヘッドカバー組立体の材料はこれに限られず、通常シリンダヘッド本体２を構成するアルミニウムまたはアルミニウム合金よりも軽量であれば、如何なる非鉄金属（チタン等）または樹脂材料（ＦＲＰ等）で製造されてもよい。
【００２２】
ところで、本発明では、カムシャフトがヘッドカバー組立体に支持されているが、従来のシリンダヘッド組立体ではカムシャフトは、例えば、シリンダヘッドとは別体として形成され且つシリンダヘッドに取付けられたカムキャリアに支持されている。このように、カムシャフトをシリンダヘッドに直接形成された軸受部によって支持せずに、シリンダヘッドとは別体のカムキャリアによって支持している理由は、例えば、シリンダヘッドに軸受部を直接形成することによる設計自由度の低下を防止することにある。すなわち、カムシャフトの軸受部を配置するのに最適な場所と、シリンダヘッドをシリンダブロックに締結するためのヘッドボルト用のボルト孔を配置するのに最適な場所とがシリンダヘッドのほぼ同一の場所であるため、これらを共に最適に配置するためのシリンダヘッドの設計は限られたものとなってしまうので、このような事態を回避するためである。
【００２３】
ところが、このようにシリンダヘッドとは別体のカムキャリアをシリンダヘッドに配置する構成では、シリンダヘッドの設計自由度を確保することができるようになる反面、カムキャリア自体に加えてカムキャリアをシリンダヘッドに締結するためのボルト等が必要となるため、シリンダヘッド組立体を構成する部品点数が多くなる。すなわち、この構成では、カムキャリアおよびその締結用ボルトと、カムキャリアと協動して軸受孔を画成するカムキャップおよびその締結用ボルトとが必要である。このため、シリンダヘッド組立体の構造が複雑になると共に、シリンダヘッド組立体の製造に必要な工程が多くなり、結果として製造コストの増大という結果を招いていた。
【００２４】
これに対して、本発明のシリンダヘッド組立体では、カムシャフト１４、１５はシリンダヘッド本体２ではなくヘッドカバー本体３によって支持されている。さらに、本発明では、ヘッドカバー本体３に形成された軸受部２０によってカムシャフト１４、１５が支持されており、カムキャリアに対応する部品が不要である。このため、シリンダヘッド組立体を構成する部品点数も少なく、よって製造コストの増大という問題も解決される。
【００２５】
また、従来のシリンダヘッド組立体では、カムシャフトを支持するための構成要素（例えば、カムキャップ、カムキャリア、軸受部を形成するシリンダヘッドの部分）は、シリンダヘッドの材料と同一の材料、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されている。これに対して、本発明のシリンダヘッド組立体では、カムシャフト１４、１５を支持するための構成要素（すなわち、カムキャップ１７および壁状部分１８）は、シリンダヘッド本体２を形成するアルミニウム等よりも軽量な材料で形成されている。したがって、本発明のシリンダヘッド組立体は、従来のシリンダヘッド組立体よりも軽量であり、ひいては内燃機関全体および車両重量全体を軽量化することができる。
【００２６】
図２および図３を参照すると、吸気カムシャフト１４および排気カムシャフト１５は、共に中空であり、これらカムシャフト１４、１５の軸線方向に延びるオイル通路（以下、「軸線オイル通路」と称す）２５、２６をそれぞれ有する。また、これらカムシャフト１４、１５は、軸線オイル通路２５、２６に対して垂直に延びるオイル通路（以下、「垂直オイル通路」と称す）２７、２８をそれぞれ有する。垂直オイル通路２７、２８の一方の端部は、軸線オイル通路２５、２６に連通しており、他方の端部はカムシャフト１４、１５の外面に連通している。また、垂直オイル通路２５、２６は、カムシャフト１４、１５が軸受部２０、２１によって支持される位置に配置されており、従って、垂直オイル通路２５、２６の上記他方の端部はカムシャフト１４、１５と軸受部２０、２１との間の接触部に連通している。これにより、カムシャフト１４、１５と軸受部２０、２１との間に潤滑油が供給されるようになる。
【００２７】
また、カムキャップ１７の軸受部２１の軸受面およびこの軸受面上に載置されるメタルベアリングには貫通孔（図示せず）が設けられており、この貫通孔はカムキャップ１７の外面に配置された小孔２９に連通している。小孔２９は、カムキャップ１７に隣接するカム１１、１２とロッカーアーム１０のローラとの間の接触部に向けられており、したがって、カムシャフト１４、１５の垂直オイル通路２７、２８を通った潤滑油の多くは上記貫通孔および小孔２９を介してカム１１、１２とロッカーアーム１０との間の接触部に向けて噴射される。これにより、この接触部にも潤滑油が供給されるようになる。
【００２８】
したがって、本実施形態のシリンダヘッド組立体では、オイルポンプ（図示せず）により加圧された潤滑油が軸線オイル通路２５、２６に供給され、この軸線オイル通路２５、２６を介して各垂直オイル通路２７、２８に流入せしめられ、該通路２７、２８を径方向外側へ向かって流れる。そして、垂直オイル通路２７、２８から流出した潤滑油の一部はカムシャフト１４、１５と軸受部２０、２１との間に供給され、これによりこれらの間の摩擦が低減される。また、垂直オイル通路２７、２８から流出した潤滑油の残りは、貫通孔および小孔２９を介してカム１１、１２とロッカーアーム１０との間の接触部に向けて噴射され、これによりこれらの間の摩擦が低減される。
【００２９】
ところで、カムとロッカーアームとの間の接触部に潤滑油を供給するにあたっては、従来、潤滑油供給用パイプがカムシャフト等とは別体としてヘッドカバー等に取付けられている。また、このような潤滑油供給用パイプはカムとロッカーアームとの間の接触部から離れて配置されており、目標とした領域に正確に潤滑油を供給するのが困難であった。このため、上記接触部における油膜切れによる摩擦の増大や、潤滑油供給用パイプから広範囲に渡って潤滑油を噴射することによるオイルポンプの負荷増大等を招いていた。
【００３０】
これに対して、本発明では、潤滑油はカムシャフト１４、１５内を通って供給されるため、潤滑油供給用パイプを別体として設ける必要がなく、よってシリンダヘッド組立体を構成する部品点数を低減することができ、シリンダヘッド組立体の製造に必要な工程を減少させることができる。また、本発明では、カムキャップ１７に形成された小孔２９からカム１１、１２とロッカーアーム１０との間の接触部までの距離は短く、よってこの接触部に潤滑油を正確に供給することができるようになる。このため、上記接触部における摩擦の増大やオイルポンプの負荷増大を防止することができる。
【００３１】
図５は、図１の断面線Ｖ−Ｖに沿って見たシリンダヘッド組立体の断面図である。図から分かるように、ヘッドカバー本体３の一方の端部にはオイルコントロールバルブ（油圧アクチュエータ。以下、ＯＣＶと称す）３０および油圧ポート３１ａ〜３１ｅが配置されている。
【００３２】
ところで、吸気弁または排気弁の位相角を連続的に変更する位相角変更機構を有する場合、吸気弁または排気弁の位相角は後述するようにＯＣＶによって制御される。位相角変更機構は後述するようにカムシャフトの端部に取付けられる。このため、従来のシリンダヘッド組立体においては、カムシャフトがシリンダヘッド本体に支持される関係上、位相角変更機構も同様にシリンダヘッド本体に取付けられていた。
【００３３】
これに対して、本発明では、カムシャフト１４、１５がヘッドカバー組立体に支持されており、ＯＣＶ３０がヘッドカバー本体３に取付けられている。このため、ＯＣＶ３０のスプール３１を受容するＯＣＶ用開口３２はヘッドカバー本体３によって画成される。上述したように、本実施形態では、ヘッドカバー本体３はマグネシウム合金等により製造されており、シリンダヘッド本体２よりも軽量であるため、ＯＣＶがシリンダヘッド本体に配置される場合に比べてシリンダヘッド組立体全体の重量を軽減することができ、ひいては機関本体の重量を軽減することができる。
【００３４】
以下、図６を用いて本実施形態で用いられる位相角変更機構について説明する。図６中、３５は位相角変更機構、３６は油圧ポンプである。
【００３５】
位相角変更機構３５は、いわゆるベーン式位相角変更機構であり、内燃機関のクランクシャフト（図示せず）からベルトにより回転駆動されるタイミングプーリ３７と、そのタイミングプーリ３７と一体になって回転駆動されるハウジング３８と、このハウジング３８内に回動可能に配置され、ハウジング３８内に進角油圧室３９と遅角油圧室４０とを区画形成する、カムシャフト１４、１５に連結されたベーン体４１とを備える。ベーン式位相角変更機構３５では、上記進角油圧室３９と遅角油圧室４０とに作動油を供給することにより、ハウジング３８とベーン体４１とを相対的に回動させてクランクシャフトとカムシャフトとの回転位相を変化させて吸気弁７等の位相角を変更する。すなわち、進角油圧室３９に作動油を供給するとともに遅角油圧室４０から作動油を排出することにより、ベーン体４１をハウジング３８に対して位相角が進角する側に相対回動させ、遅角油圧室４０に作動油を供給し進角油圧室３９から作動油を排出することにより、ベーン体４１をハウジング３８に対して位相角が遅角する方向に相対回動させる。
【００３６】
このような各油圧室３９、４０内の作動油圧力の制御、すなわちこれら油圧室３９、４０への作動油の供給制御はＯＣＶ３０によって行われる。ＯＣＶ３０は、スプール３１を有するスプール弁であり、進角油圧室３９に通じる油圧ポート３１ａ、遅角油圧室４０へ通じる油圧ポート３１ｂ、機関出力軸に駆動される油圧ポンプ３６に接続されたポート３１ｃ及び２つのドレーンポート３１ｄ、３１ｅを備えている。ＯＣＶ３０のスプール３１はポート３１ａと３１ｂのうちの何れかをポート３１ｃに連通し、他方をドレーンポートに接続するように動作する。
【００３７】
すなわち、図６においてスプール４０が右方向に移動すると、進角油圧室３９に連通するポート３１ａはポート３１ｃを介して油圧ポンプ３６に接続され、ドレーンポート３１ｄは閉鎖される。また、この時同時に遅角油圧室４０に通じるポート３１ｂはドレーンポート３１ｅに連通する。このため、位相角変更機構３５の進角油圧室３９には、油圧ポンプ３６から作動油が流入し、進角油圧室３９内の油圧を上昇させてベーン体４１を図６の矢印Ｒ方向（進角方向）に押動する。また、この時遅角油圧室４０内の作動油はＯＣＶ５２のポート３１ｂを通りドレーンポート３１ｅから排出される。このため、ベーン体４１はハウジング３８に対して図６のＲ方向に回動する。
【００３８】
また、図６において逆にスプール４０が左方向に移動すると、ポート４０ｂはポート４０ｃに接続され、ポート４０ａはドレーンポート４０ｄに接続される。これにより、遅角油圧室４０には作動油が流入し、進角油圧室３９からは作動油が排出されるため、ベーン体４１はハウジング３８に対して図６の矢印Ｒとは逆の方向に回動する。
【００３９】
スプール３１はリニアソレノイドアクチュエータ６１により駆動される。リニアソレノイドアクチュエータ４２は電子制御ユニット４３からの制御パルス信号を入力し、この制御パルス信号に応じてスプール３１を移動させることにより、ベーン体４１の位置、すなわち位相角を変更する。
【００４０】
図７は、図１の断面線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って見たシリンダヘッド組立体の断面図である。図から分かるように、ヘッドカバー本体３の上記ＯＣＶ３０が取付けられた端部とは反対側の端部には高圧燃料ポンプ５０を取付けるための取付け座５１が設けられており、この取付け座５１には高圧燃料ポンプ５０が配置されている。この高圧燃料ポンプ５０は、ボルト（図示せず）等によりヘッドカバー本体３に取付けられている。高圧燃料ポンプ５０はプッシュロッド５２を有しており、このプッシュロッド５２を上下動させることにより燃料をポンピングし、加圧するものである。
【００４１】
一方、排気カムシャフト１５の端部には、偏心カム（例えば、図７に示したようなほぼ三角形状のカム）５３が一体的に形成されており、この偏心カム５３は高圧燃料ポンプ５０のプッシュロッド５２の先端と接するように配置される。このため、排気カムシャフト１５が回転すると偏心カム５３が回転し、これにより偏心カム５３と接しているプッシュロッド５２が上下動せしめられ、燃料のポンピングが行われる。
【００４２】
このように、本発明では、高圧燃料ポンプ５０を取付けるための取付け座５１がヘッドカバー本体３に形成される。上述したように、ヘッドカバー本体３はマグネシウム合金等の軽量材料で製造されるため、高圧燃料ポンプ用の取付け座をシリンダヘッド本体に形成した場合に比べてシリンダヘッド組立体全体を軽量化することができ、その結果、機関本体の重量を低減することができる。
【００４３】
また、ヘッドカバー本体３の下方にはカムキャップ１７’が設けられている。このカムキャップ１７’はヘッドカバー本体３と共にカムシャフト用の軸受孔１６を画成すると共に、偏心カム５３の下方に位置する油受け部５４を有する。油受け部５４は、排気カムシャフト１５を中心とした円弧状の部材であり、排気カムシャフト１５が回転しても偏心カム５３の頂部が油受け部５４と接触しない範囲内で最も排気カムシャフト１５に近接して配置される。油受け部５４には潤滑油が溜まるため、偏心カム５３が回転することにより偏心カム５３の表面上に潤滑油が付着せしめられる。このため、偏心カム５３の表面上には常に潤滑油が付着せしめられた状態となっており、これにより偏心カム５３と高圧燃料ポンプ５０のプッシュロッド５２との間の摩擦が低減せしめられる。なお、偏心カムは吸気カムシャフト１４に一体的に形成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明のシリンダヘッド組立体の側面図である。
【図２】図１の断面線ＩＩ−ＩＩに沿って見たシリンダヘッド組立体の断面図である。
【図３】図１の断面線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿って見たシリンダヘッド組立体の断面図である。
【図４】シリンダヘッド組立体を下方から見た分解斜視図である。
【図５】図１の断面線Ｖ−Ｖに沿って見たシリンダヘッド組立体の断面図であり、シリンダヘッド本体が省略されている。
【図６】位相角変更機構の概略図である。
【図７】図１の断面線ＶＩＩ−ＶＩＩに沿って見たシリンダヘッド組立体の断面図であり、シリンダヘッド本体が省略されている。
【符号の説明】
【００４５】
１ シリンダヘッド組立体
２ シリンダヘッド本体
３ ヘッドカバー本体
５ 吸気ポート
６ 排気ポート
７ 吸気弁
８ 排気弁
１０ ロッカーアーム
１１ 吸気カム
１２ 排気カム
１４ 吸気カムシャフト
１５ 排気カムシャフト
１７ カムキャップ
１８ 壁状部分
２０、２１ 軸受部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁および排気弁を保持するシリンダヘッドと、ヘッドカバー組立体とを具備し、
上記ヘッドカバー組立体は、上記シリンダヘッド上に取付けられるヘッドカバー本体と、該ヘッドカバー本体に取付けられると共に上記吸気弁および排気弁を駆動するカムシャフトのうち少なくとも一つを支持するシャフト支持部材とを有する内燃機関のシリンダヘッド組立体。
【請求項２】
上記ヘッドカバー組立体がアルミニウムよりも軽量な材料で製造される請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド組立体。
【請求項３】
上記ヘッドカバー本体には上記カムシャフトを支持する軸受部が形成され、上記シャフト支持部材は上記カムシャフトを上記軸受部上に位置決めしつつ該カムシャフトを支持するカムキャップを有する請求項１または２に記載の内燃機関のシリンダヘッド組立体。
【請求項１】
吸気弁および排気弁を保持するシリンダヘッドと、ヘッドカバー組立体とを具備し、
上記ヘッドカバー組立体は、上記シリンダヘッド上に取付けられるヘッドカバー本体と、該ヘッドカバー本体に取付けられると共に上記吸気弁および排気弁を駆動するカムシャフトのうち少なくとも一つを支持するシャフト支持部材とを有する内燃機関のシリンダヘッド組立体。
【請求項２】
上記ヘッドカバー組立体がアルミニウムよりも軽量な材料で製造される請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド組立体。
【請求項３】
上記ヘッドカバー本体には上記カムシャフトを支持する軸受部が形成され、上記シャフト支持部材は上記カムシャフトを上記軸受部上に位置決めしつつ該カムシャフトを支持するカムキャップを有する請求項１または２に記載の内燃機関のシリンダヘッド組立体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−７７７０５（Ｐ２００６−７７７０５Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６３７２１（Ｐ２００４−２６３７２１）
【出願日】平成１６年９月１０日（２００４．９．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１０日（２００４．９．１０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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