JPH07642Y2

JPH07642Y2 - 内燃機関のシリンダヘツド構造

Info

Publication number: JPH07642Y2
Application number: JP1987033459U
Authority: JP
Inventors: 重夫村中; 雄二北; 茂亀ヶ谷
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1987-03-06
Filing date: 1987-03-06
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2002-03-06
Also published as: JPS63140104U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、自動車等車両における内燃機関のシリンダヘ
ッド構造に関する。

（従来の技術）一般に、内燃機関のシリンダヘッド構造はシリンダヘッ
ドに配設された動弁装置によってその大部分のレイアウ
トが決定される。近時は高性能要求から、シリンダヘッ
ドに１気筒あたり吸・排気弁を各々２個ずつ備え、吸・
排気弁をそれぞれ独立した２本のカムシャフトで駆動す
る４バルブのツインカム式（DOHC）の動弁装置を配設し
たものが注目されている。この方式は２バルブ式に比べ
バルブ面積が大きく、かつ、点火プラグを燃焼室の中心
に配置できるため、吸・排気効率および燃焼効率が高
く、高出力、低燃費が得られるものである。

従来のこの種の内燃機関のシリンダヘッド構造として
は、例えば特開昭60−178911号公報、実開昭60−167112
号公報に記載されたものがあり、第７〜９図のように示
される。

同図において、１はエンジンであり、エンジン１はシリ
ンダ２の形成されたシリンダブロック３を有している。
シリンダブロック３の上端部（第７、８図中上方）には
シリンダヘッド４が装着され、シリンダブロック３とシ
リンダヘッド４はシリンダ２の放射外方に配置された複
数のシリンダヘッドボルト５によって固定されている。
シリンダヘッド４には点火プラグ６が取り付けられてお
り、点火プラグ６はシリンダ２の略中央部に臨むように
位置している。シリンダヘッドボルト５の側方（第９図
中上下方向）にはカムシャフト７、８が平行して配設さ
れている。カムシャフト７、８のジャーナル7a、8aは複
数のカムブラケット９によって回転自在に支持されてい
る。各カムブラケットはカムシャフト７、８の軸直角方
向で、かつ、シリンダヘッドボルト５と略同一線上に位
置しており、各々２本ずつカムシャフト７、８を挟むよ
うに設けられたカムブラケットボルト10によって固定さ
れている。一方、カムシャフト７、８にはスプロケット
7b、8bがそれぞれ設けられ、カムシャフト７、８はスプ
ロケット7b、8bに掛けられた２段掛けのカムチェーン11
によって駆動される。

（考案が解決しようとする問題点）しかしながら、このような従来の内燃機関のシリンダヘ
ッド構造にあっては、シリンダヘッドボルト５の側方に
カムシャフト７、８を配設し、カムブラケット９および
カムブラケットボルト10をシリンダヘッドボルト５の側
方で、かつ、略同一線上に配設する構成となっていたた
め、次のような問題点があった。

（Ｉ）シリンダヘッドボルト５に対してカムシャフト
７、８、カムブラケット９およびカムブラケットボルト
10を、互いに干渉しない位置に設置しなければならず、
カムシャフト７、８の間隔を狭くすることが困難であ
る。そのため、シリンダヘッドの幅が増加し、シリンダ
ヘッドの重量が増加するとともに製造コストが増加す
る。

（II）カムシャフト７、８の間隔が広いので、カムチェ
ーンの伸びを少なくするためにカムチェーンを２段にし
なければならず、エンジンの全長が伸びる。そのため、
シリンダヘッドの幅の増加と相俟ってエンジンが大型化
し、重量も増加する。

（III）カムシャフト７、８の間隔が広く吸・排気弁の
バルブ交角が大きいので、燃焼室をコンパクト化するこ
とが難しい。そのため、燃焼効率および耐ノック性を向
上させることが困難であり、燃費および出力を向上させ
難い。

（考案の目的）そこで本考案は、一つのカムブラケットボルトを固定す
る複数のカムブラケットボルトの間のシリンダヘッドの
内部にシリンダヘッドボルトを設けるとともに、カムブ
ラケットのシリンダヘッドボルト直上部に所定の貫通孔
を設けることにより、シリンダヘッドボルトとカムシャ
フト、カムブラケットおよびカムブラケットボルトの干
渉なくカムシャフトの間隔を狭くして、エンジンを軽量
化、小型化しつつ、コストの低減および燃費、出力の向
上を図ることを目的としている。

（問題点を解決するための手段）本考案による内燃機関のシリンダヘッド構造は上記目的
達成のため、シリンダの形成されたシリンダブロック
と、シリンダブロックの端部に設けられ、シリンダに開
口する吸入ポートおよび排気ポートの形成されたシリン
ダヘッドと、シリンダの外方に位置し、シリンダヘッド
をシリンダブロックに固定するシリンダヘッドボルト
と、シリンダヘッドボルトの側方に配設され、吸気ポー
トおよび排気ポートを開閉する吸気弁および排気弁を駆
動するカムおよびカムジャーナルを有するカムシャフト
と、カムシャフトのジャーナルを跨ぐように設けられ、
カムシャフトをシリンダヘッドに回転自在に支持するカ
ムブラケットと、カムシャフトを狭むように設けられ、
カムブラケットをシリンダヘッドに固定する複数のカム
ブラケットボルトと、を備えた内燃機関のシリンダヘッ
ド構造において、前記のカムブラケットを固定する複数
のカムブラケットボルトの間で、かつ、前記シリンダヘ
ッド内に六角穴付きのシリンダヘッドボルトを設けると
ともに、前記カムブラケットのシリンダヘッドボルト直
上部に、シリンダヘッドボルトの頭部の外径よりも小さ
い径を有し、かつシリンダヘッドボルトの六角穴の外径
よりも大きい径を有する貫通孔を設けている。

（作用）本考案では、シリンダヘッドボルトがカムシャフト、カ
ムブラケットおよびカムブラケットボルトと干渉しない
位置に配置され、カムブラケットに形成された貫通孔か
ら工具を挿入してシリンダヘッドボルトが脱着可能とな
る。したがって、カムシャフトの間隔が狭くなり、エン
ジンを軽量化、小型化しつつ、コストの低減および燃
費、出力の向上が図られる。

さらに、カムブラケットボルトを締結したままでシリン
ダヘッドボルトを取り外した場合、シリンダヘッドボル
トがカムブラケットの貫通穴を通って外に出てしまうこ
とがないため、シリンダヘッドとカムブラケットとの間
に構成される空間内に保持される。したがってシリンダ
ヘッドボルトの紛失を防止することができる。さらに脱
着時にシリンダヘッドボルトを手によって保持する必要
がなく、かつ取付け時に再度シリンダヘッドボルトを穴
に入れ直す作業がなくなり、作業性を大巾に向上するこ
とができる。

（実施例）以下、本考案を図面に基づいて説明する。

第１〜３図は本考案の第１実施例を示す図であり、本考
案を４バルブツインカムエンジンに適用した例である。

まず、構成を説明する。第１図において、21はエンジン
であり、エンジン21の図中下方にはシリンダブロック22
が配設される。シリンダブロック22には断面が略円形の
シリンダ23が形成され、シリンダ23にはピストン24が摺
動自在に収納されている。また、シリンダ23の放射外方
にはウォータジャケット25が形成され、ウォータジャケ
ット25内には冷却水が充填されている。シリンダブロッ
ク22の端部（図中上方）にはシリンダヘッド26が配設さ
れており、シリンダブロック22とシリンダヘッド26は第
３図に示すようにシリンダヘッドボルト27、ワッシャ28
によって固定されている。シリンダヘッドボルト27およ
びワッシャ28はシリンダヘッド26に形成されたボルト穴
26aから挿入され、穴26b内に埋設される。シリンダヘッ
ドボルト27はウォータージャケット25の外方にウォータ
ジャケット25の幅とシリンダヘッドボルト27の螺合する
ネジ部を考慮しシリンダ23の中心に極力近接して設けら
れ、ボルトの種類としては、六角穴付きボルト等が用い
られる。

一方、シリンダヘッド26には吸気通路29および排気通路
30が対向して設けられ、吸気通路29および排気通路30に
は吸気ポート31および排気ポート32がそれぞれ連続して
設けられている。なお、第１図では各部がオーバーラッ
プしているため２組の吸気系および排気系のうち片側１
組のみを図示している。吸気ポート31および排気ポート
32には吸気弁33および排気弁34がそれぞれ配設されてお
り、吸気弁33および排気弁34はバルブスプリング35、36
によって常時閉弁方向に付勢されている。なお、吸気
側、排気側とも同様の構成のため、以下の説明では吸気
側を符号ｉを添えて説明し、同様の機能を有する排気側
部材には符号ｅを添えた同一符号を付すものとする。

また、吸気弁33、排気弁34の上方にはバルブリフタ36
i、36eが設けられ、バルブリフタ36i、36eはカムシャフ
ト37i、37eのカム38i、38eに当接している。カムシャフ
ト37i、37eはシリンダ23の中心に極力寄せて設けられ、
シリンダヘッドボルト27に近接している。カムシャフト
37i、37eにはカムジャーナル39i、39eが一体的に形成さ
れ、カムジャーナル39i、39eはカムブラケット40i、40e
によってシリンダヘッド26に支持され、カムシャフト37
i、37eはカムブラケット40i、40eによって回転自在に支
持されている。カムブラケット40i、40eはカムジャーナ
ル39i、39eを跨ぐように形成されており、両端部は各々
２本ずつ設けられたカムブラケットボルト41i、41eによ
って固定されている。すなわち、各々２本のカムブラケ
ットボルト41i、41eはカムシャフト37i、37eを挟むよう
に設けられ、また、各々２本のカムブラケットボルト41
i、41eの間には第３図に示すようにシリンダヘッドボル
ト27が位置するようになっている。また、第２、３図に
示すようにカムブラケット40i、40eのワッシャ28直上部
には貫通孔42i、42eが設けられ、貫通孔42i、42eはシリ
ンダヘッドボルト27を脱着する工具が挿入可能な大きさ
で形成されている。本実施例ではワッシャ28に六角穴付
きボルトを用いており、貫通孔42i、42eは六角レンチ70
が挿入可能であればよい。

再び第１図において、シリンダ23、ピストン24およびシ
リンダヘッド26は燃焼室43を画成しており、燃焼室43に
は吸気ポート31および排気ポート32が開口している。ま
た、シリンダヘッド26には燃焼室43に臨むように点火プ
ラグ44が設けられ、点火プラグ44は燃焼室43の中心に位
置している。一方、シリンダヘッド26の第１図上方には
ロッカカバー45が設けられ、ロッカカバー45はシリンダ
ヘッド26のカムシャフト37i、37eの装着部分を覆ってい
る。

次に作用を説明する。

エンジン１が回転すると、この回転駆動力が図外のカム
チェーンおよびスプロケットを介してカムシャフト37
i、37eが駆動され、カム38i、38eの回転によってバルブ
リフタ36i、36eを介して吸気弁33および排気弁34がそれ
ぞれ開閉され、吸気弁33および排気弁34の開閉に合わせ
てピストン24がシリンダ23内を摺動する。そして、ピス
トン24が下降（第１図中下方に移動）し吸気ポート31が
開口すると、燃焼室43内の負圧によって吸気管29から燃
焼室43内に混合気が導かれ、ピストン24の上昇によって
圧縮され、所定のタイミングで点火プラグ44によって着
火される。混合気の燃焼によってピストン24が押し下げ
られエンジン１が回転し、また、ピストン24の上昇とと
もに排気ポート32の開口によって排気が排気管30を介し
て排出される。

ここで、シリンダヘッドの構造について考察する。従来
は、シリンダヘッドボルトの側方にカムシャフトを配設
し、カムブラケットおよびカムブラケットボルトをシリ
ンダヘッドボルトの側方で、かつ、略同一線上に配設し
ていたため、シリンダヘッドボルトとカムシャフト、カ
ムブラケット、カムブラケットボルトが干渉し、シリン
ダヘッドの幅を減少させることが困難であった。そこ
で、本実施例ではシリンダヘッドボルト27を各々２本ず
つ設けられたカムブラケットボルト41i、41eの間で、か
つ、シリンダヘッド26内に設け、さらに、ピストン24の
中心に極力寄せているので、シリンダヘッドボルト27と
カムシャフト37i、37e、カムブラケット40i、40e、カム
ブラケットボルト41i、41eが干渉することはない。これ
によってカムシャフト37iと37eの間隔が減少してシリン
ダヘッド26の幅（第１図中左右方向）が狭くなる。

一方、組立、分解時においては、シリンダヘッドボルト
27を脱着する工具が貫通孔42i、42eおよびボルト穴26a
から挿入可能となっているので、シリンダヘッド26から
カムシャフト37i、37e等をはずすことなくシリンダブロ
ック22とシリンダヘッド26を分離可能となる。さらに、
カムブラケットボルト41i、41eを締結したままでシリン
ダヘッドボルト27を取り外した場合、シリンダヘッドボ
ルト27がカムブラケット40i、40eの貫通穴を通って外に
出てしまうことがないため、シリンダヘッド26とカムブ
ラケット40i、40eとの間に構成される空間内に保持され
る。したがってシリンダヘッドボルト41i、41eの紛失を
防止することができる。さらに脱着時にシリンダヘッド
ボルト41i、41eを手によって保持する必要がなく、かつ
組付け時に再度シリンダヘッドボルト27を穴に入れ直す
作業がなくなり、作業性を大巾に向上することができ
る。また、第１図において、シリンダヘッド26の穴26b
の上面とワッシャ28の上面の距離L₁よりシリンダヘッド
ボルト27のネジ部の長さL₂を大きくすることによりシリ
ンダヘッドボルト27の脱着時にシリンダヘッドボルトの
頭部がボルト穴26a内に位置するため、シリンダヘッド
ボルト27の脱着が容易となる。さらに、シリンダヘッド
ボルト27の脱着が容易になるとボルト穴26aの内径を小
さくできるため、シリンダヘッド26の肉厚の減少が少な
くてすみ、シリンダヘッド26の強度が向上する。

以上のことから、従来の問題点が次のように解決され
る。

（Ａ）カムシャフト37iとカムシャフト37eの幅を狭くす
ることができるので、シリンダヘッド26の幅を狭くする
ことができ、シリンダヘッド26の重量および製造コスト
を減少させることができる。これは、前記問題点（Ｉ）
の解決を意味する。

（Ｂ）シリンダヘッド26の幅を狭くカムシャフト37i、3
7eを駆動するためのカムチェーンの伸びが少なくなるの
で、カムチェーンが１段で良くエンジン１の全長を短く
することができ、前記（Ｂ）と相俟ってエンジン１を小
型化および軽量化することができる。これは、前記問題
点（II）の解決を意味する。

（Ｃ）カムシャフト37iと37eの間隔が狭くなり、吸気弁
33と排気弁34の交角を小さくすることができるので、燃
焼室43をコンパクト化することができ、燃焼効率および
耐ノック性が向上して、燃焼および出力を向上させるこ
とができる。これは、前記問題点（III）の解決を意味
している。

次に、シリンダヘッドの構造について他の好ましい例を
以下に示す。

第４〜６図は本考案の第２実施例を示す図であり、本実
施例は本考案をスイングアームによる動弁機構を備えた
４バルブツインカムエンジンに適用した例である。

なお、本実施例では第１実施例と同一部材については同
一符号を付してその説明を省略する。

第４〜６図において、１はシリンダヘッド51であり、シ
リンダヘッド51は図示は省略されているが、第１実施例
同様にシリンダブロック22にシリンダヘッドボルト27、
ワッシャ28によって固定されている。シリンダヘッド51
内に配設された吸気弁33、排気弁34の上方にはカムシャ
フト52i、52eが第１実施例のものよりシリンダ23の中心
に寄せて設けられ、カムシャフト52i、52eには各弁駆動
用のカム53i、53eが形成されている。また、カムシャフ
ト52i、52eにはカムジャーナル54i、54eが形成され、カ
ムジャーナル54i、54eはカムブラケット40i、40eによっ
て回転自在に支持されている。カムジャーナル54i、54e
には第６図（ａ）に詳示するように略円弧状の切欠部55
i、55eが形成され、切欠部55i、55eはシリンダヘッドボ
ルト27の脱着用工具56が干渉しないようにしたものであ
る。また、切欠部55i、55eは第６図（ｂ）に示すように
軸方向の断面が略三日月状になっており、連続した滑ら
かな形状としてカムシャフト52の剛性の低下を抑えてい
る。すなわち、カムシャフト52i、カムシャフト52eの間
隔を小さくするためにカムジャーナル54i、54eに切欠部
55i、55eを形成してカムジャーナル54i、54eと脱着用工
具56の干渉をなくしている。

一方、カム53i、53eは略Ｙ字状のスイングアーム57i、5
7eのローラ58i、58eに当接している。スイングアーム57
i、57eの一端側はそれぞれ吸気弁33、排気弁34に当接し
ており、他端側は油圧リフタ59i、59eに支持されてい
る。なお、油圧リフタ59i、59eは油通路60から供給され
た油によってカム53i、53eとローラ58i、58eの間隙を常
時０になるよう自動的に調節する。そして、カムシャフ
ト52i、52eの回転によってカム53i、53eがローラ58i、5
8eを介してスイングアーム57i、57eを揺動させ、吸気弁
33、排気弁34をそれぞれ駆動して吸気ポート31、排気ポ
ート32を開閉する。したがって、本実施例では第１実施
例よりもカム53iと53eの間隔を狭くし、カムジャーナル
54i、54eと脱着用工具56の干渉を切欠部55i、55eを設け
ることによってなくしているので、シリンダヘッド51の
幅をより一層狭くでき、第１実施例の（Ａ）〜（Ｃ）の
各項目をより効果的に行うことができる。また、切欠部
55i、55eによってカムの角度が判別しやすくなり、カム
角度のセットが容易となる。なお、切欠部55i、55eが滑
らかな形状となっているので、カム53i、53eの回転にと
もなって、カムブラケット40i、40eと切欠部55i、55eの
間にオイルや空気が封入されても異音の発生は抑えられ
る。

（効果）本考案によれば、一つのカムブラケットボルトを固定す
る複数のカムブラケットボルトの間のシリンダヘッドの
内部にシリンダヘッドボルトを設けるとともに、カムブ
ラケットのシリンダヘッドボルトの直上部に所定の貫通
孔を設けているので、シリンダヘッドボルトとカムシャ
フト、カムブラケットおよびカムブラケットボルトの干
渉なくカムシャフトの間隔を狭くでき、エンジンを軽量
化、小型化しつつ、コストの低減および燃費、出力の向
上を図ることができる。

また、カムブラケットボルトを締結したままでシリンダ
ヘッドボルトを取り外した場合、シリンダヘッドボルト
はカムブラケットの貫通穴を通って外に出てしまうこと
がなく、シリンダヘッドとカムブラケットとの間に構成
される空間内に保持される。したがってシリンダヘッド
ボルトの紛失を防止することができる。さらに脱着時に
シリンダヘッドボルトを手によって保持する必要がな
く、かつ組付け時に再度シリンダヘッドボルトを穴に入
れ直す作業がなくなり、作業性を大巾に向上することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本考案に係る内燃機関のシリンダヘッド構
造の第１実施例を示す図であり、第１図はその正面断面
図、第２図はそのカムシャフト部分の平面図、第３図は
第２図のIII−III線断面図、第４〜６図は本考案に係る
内燃機関のシリンダヘッド構造の第２実施例を示す図で
あり、第４図はその正面断面図、第５図はそのカムシャ
フト部分の平面図、第６図（ａ）はそのジャーナル部分
の平面図、第６図（ｂ）は第６図（ａ）のVI−VI線断面
図、第７〜９図は従来の内燃機関のシリンダヘッド構造
を示す図であり、第７図はその横断面図、第８図はその
縦断面図、第９図はそのシリンダヘッド部を示す平面図
である。 22……シリンダブロック、23……シリンダ、26……シリ
ンダヘッド、27……シリンダヘッドボルト、31……吸気
ポート、32……排気ポート、33……吸気弁、34……排気
弁、37i、37e……カムシャフト、38i、38e……カム、39
i、39e……カムジャーナル、40i、40e……カムブラケッ
ト、41i、41e……カムブラケットボルト、42i、42e……
貫通孔。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】シリンダの形成されたシリンダブロック
と、シリンダブロックの端部に設けられ、シリンダに開
口する吸入ポートおよび排気ポートの形成されたシリン
ダヘッドと、シリンダの外方に位置し、シリンダヘッド
をシリンダブロックに固定するシリンダヘッドボルト
と、シリンダヘッドボルトの側方に配設され、吸気ポー
トおよび排気ポートを開閉する吸気弁および排気弁を駆
動するカムおよびカムジャーナルを有するカムシャフト
と、カムシャフトのジャーナルを跨ぐように設けられ、
カムシャフトをシリンダヘッドに回動自在に支持するカ
ムブラケットと、カムシャフトを挟むように設けられ、
カムブラケットをシリンダヘッドに固定する複数のカム
ブラケットボルトと、を備えた内燃機関のシリンダヘッ
ド構造において、前記カムブラケットを固定する複数の
カムブラケットボルトの間で、かつ、前記シリンダヘッ
ド内に六角穴付きのシリンダヘッドボルトを設けるとと
もに、前記カムブラケットのシリンダヘッドボルト直上
部に、シリンダヘッドボルトの頭部の外径よりも小さい
径を有し、かつシリンダヘッドボルトの六角穴の外径よ
りも大きい径を有する貫通孔を設けたことを特徴とする
内燃機関のシリンダヘッド構造。