JPH077522Y2 - シリンダヘツド構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案はシリンダヘッド構造に係り、特にカムとロッ
カアームとでインジェクタを開閉するようにしたシリン
ダヘッド構造において、シリンダヘッドの剛性と冷却性
能を向上させたシリンダヘッド構造に関する。

［従来の技術］ シリンダヘッド上部にカムシャフトを備えて吸・排気弁
を開閉し、且つ、ピストンの燃焼室内へ直接燃料を噴射
させるインジェクタを、カムとロッカアームとで開閉す
るようにした装置としては、本出願人が先に提案してい
る「インジェクタの開閉装置」（実願昭61-183712号）
がある。

この提案は第３図に示してあるように、シリンダヘッド
ａの上部室ｂ内に、吸・排気弁c,dの列方向を挟んで、
インジェクタｅの開閉部ｆを動作する従動ロッカアーム
ｇとカムシャフトの揺動カムｈにより駆動される主動ロ
ッカアームｉとを同一平面内で回動可能に配設し、上記
従動ロッカアームｇの力点部ｊと上記主動ロッカアーム
ｉの作用点部ｋとをプッシュロッドｌを介して関節接続
して構成される。

［考案が解決しようとする問題点］ 上記提案は、主動ロッカアームｉと従動ロッカアームｇ
とをブッシュロッドｌで関節接続したことによって従動
ロッカアームの小形，軽量化を図り、フリクションを低
減させると共にコンパクトなシリンダヘッドを提供でき
るように構成してある。

ところが、上記提案で採用されるインジェクタの燃料噴
射圧（＝開弁圧）が1000〜1500kg/cm²であるために、主
動ロッカアームを駆動するカムシャフトに大きな力（図
中矢印方向が特に大きい）が加わり、結果としてそのカ
ムシャフトを軸支する部分のシリンダヘッドに高い剛性
が必要であることがわかった。

しかし、上記提案ではカムシャフトの直下には、このカ
ムシャフトを潤滑・冷却するために、カムの軌道上に窪
ませたオイル溜ｍが形成されること、そのオイル溜ｍの
直下に、順にウォータージャケットn,排気ポートｐが形
成されること、さらにシリンダヘッドの高さをできるだ
けで低く抑えることなど数々の制限条件を満足しなけれ
ばならない上に、排気マニホールドｑの輻射熱で上記オ
イル溜ｍのオイル及びウォータージャケットｎの冷却水
の熱損失を極力抑制できることの条件が付加され、これ
らがシリンダヘッドを構成する上で大きな問題点になっ
ていた。

オイルの温度上昇はオイルの劣化やオイルが必要以上に
軟かくなり、潤滑効果が低下し問題となる。

［問題点を解決するための手段］ この考案は上記問題点を解決すべく、シリンダヘッドの
上部室内に吸・排気弁の列方向を中心にしてその一方側
に吸・排気弁を駆動するために用いられる第１ロッカア
ームシャフトを、その他方側にインジェクタの開閉部を
開閉させるために用いられる第２ロッカアームシャフト
を互いに並行に設け、第１ロッカアームシャフトに、吸
気弁用ロッカアームと排気弁用ロッカアームを回動可能
に設けると共にこれら吸気弁用ロッカアームと排気弁用
ロッカアームとの間に位置させて主動ロッカアームを回
動可能に設け、第２ロッカアームシャフトに、上記イン
ジェクタの開閉部を開閉させるための従動ロッカアーム
を回動可能に設け、この従動ロッカアームの力点部と上
記主動ロッカアームの作用点部とを吸・排気弁間の間を
通るプッシュロッドにより関節接続し、上記上部室の一
方側に、吸気弁用ロッカアーム、排気弁用ロッカアーム
及び主動ロッカアームを開閉させるためのカムシャフト
を設け、上記シリンダヘッドの一方側の一側をこれとシ
リンダヘッドの下面との交点を中心としてシリンダヘッ
ドの外側に転倒させて下向きに傾斜させると共に、シリ
ンダヘッドの下面からシリンダヘッドの一方側の一側に
開口させて設けられる排気ポートの出口部をシリンダヘ
ッド下面側を中心として下向きに湾曲させて形成するこ
とにより、シリンダヘッドにそのカムシャフトと排気ポ
ートの出口部との間にカムシャフトの荷重に耐え得る剛
性をもつ厚肉部分を形成したものである。

［作用］ カムシャフトが回転駆動されると、主動ロッカアームを
作動するカムのリフト量に応じて主動ロッカアームが揺
動される。この主動ロッカアームが揺動されるとプッシ
ュロッドを介して従動ロッカアームが揺動されインジェ
クタの開閉部が開作動される。主動ロッカアームを作動
するカムのリフト量が最小となると、開閉部により従動
ロッカアームが押し戻され、プッシュロッド、主動ロッ
カアームは元位置に復帰する。吸気弁は、吸気弁用ロッ
カアームにより、排気弁は、排気弁用ロッカアームによ
りそれぞれ開閉される。厚肉部分はカムシャフトの荷重
に耐え、また、排気ポートと接続される排気マニホール
ドの輻射熱を受けることがない。

［実施例］ 以下にこの考案のシリンダヘッド構造の好適一実施例を
添付図面に基づいて説明する。

第１図に示す１はシリンダヘッドであり、このシリンダ
ヘッド１の上部には、これを包囲して覆い内部に部屋を
形成するシリンダヘッドカバー２が一体的に接合されて
いる。

このシリンダヘッド１内には、その両側よりそれぞれ開
口されて、シリンダ（図示せず）またはピストンの燃焼
室（図示せず）内の、中心軸Ｏを挟んでその近傍を臨む
吸・排気ポート3,4が形成されている。これら吸・排気
ポート3,4のそれぞれには、上記シリンダヘッド１内に
往復動自在に収容されてシリンダ側の吸・排気ポート3,
4をそれぞれ開閉する吸・排気弁5,6が設けられている。
また、シリンダヘッド１内には燃料を霧化して供給する
噴口（図示せず）を備えたノズル部７を上記シリンダ側
の吸・排気ポート3,4に近接させて且つそれらポート3,4
間に位置させてインジェクタ８が収容され固着されてい
る。このインジェクタ８の後端部９はシリンダヘッド１
の他側10側に位置するように設けられている。

したがって、このインジェクタ８はシリンダの軸方向に
対して傾斜状態で上記燃焼室内に臨んで配設される。

11は吸・排気弁5,6のそれぞれに設けられたスプリング
リテーナで、12はインナスプリング、13はアウタスプリ
ングである。

次にカム機構の構成を説明する。

シリンダヘッド１とシリンダヘッドカバー２とで区画形
成された上部室15内には、シリンダヘッド１の一側18側
に、上記吸・排気弁5,6の列方向に対して並行させてカ
ムシャフト16が設けられており、また、吸・排気弁5,6
とそのカムシャフト16との間の上部室15内には、そのカ
ムシャフト16に対して並行させてロッカアームシャフト
（第１ロッカアームシャフト）17が設けられている。さ
らに、吸・排気弁5,6とシリンダヘッド１の他側10側に
は、上記カムシャフト16に対して並行させて従動ロッカ
アームシャフト（第２ロッカアームシャフト）19が設け
られている。ここで、カムシャフト16はギヤトレーン
（図示せず）または他の動力伝達手段を介してクランク
軸（図示せず）に連結され、シリンダヘッド１またはシ
リンダヘッドカバー２に対して回転自在に支持される。
ロッカアームシャフト17及び従動ロッカアームシャフト
19はシリンダヘッド１またはシリンダヘッドカバー２に
対して両端が固着される。

ロッカアームシャフト17には、第２にも示されるよう
に、そのロッカアームシャフト17の軸方向に沿って順に
吸気弁用ロッカアーム20,主動ロッカアーム21,排気弁用
ロッカアーム22が回転自在に設けられている。これに対
してカムシャフト16には、そのカムシャフト16の軸方向
に沿って順に、吸気カム23,揺動カム24,排気カム25が一
体的に設けられている。これら各カム23,24,25の形状
は、基礎円上にカム山を形成した円カムとなっている。

一方、従動ロッカアームシャフト19には、従動ロッカア
ーム26が回転自在に設けられている。

次に、上記したロッカアームについて第１図，第２図に
基づいて説明する。

吸気弁用ロッカアーム20は、半径方向にそれぞれ反対方
向へ延びるアーム20a,20bを有し、一方のアーム20aが吸
気カム23のカム面23aに接し、摺動するようになってお
り、他方のアーム20bが上記吸気弁５のステムエンド5a
に当接するようになっている。

排気弁用ロッカアーム22は、半径方向にそれぞれ反対方
向へ延びるアーム22a,22bを有し、一方のアーム22aが排
気カム25のカム面25aに接し、摺動するようになってお
り、他方のアーム22bが排気弁６のステムエンド6aに当
接するようになっている。

主動ロッカアーム21は半径方向に延びる一本のアーム21
aを有し、このアーム21aの回転方向の一側31には、上記
揺動カム24のカム面24aに接して回転するローラ33が設
けられている。回転方向の他側30には、球面状または円
弧状の枢支部34が形成されている。

従動ロッカアーム26は、半径方向にそれぞれ反対側に延
びるアーム26a,26bを有し、一方のアーム26aが上記イン
ジェクタ８の開閉部41に当接されている。また、他方の
アーム26bには、上記主動ロッカアーム21の枢支部34と
同形状の枢支部35が形成されている。

主動ロッカアーム21の枢支部（作用点部）34と従動ロッ
カアーム26の枢支部（力点部）35とには、これらを連結
するプッシュロッド36の端部37,38がそれぞれ嵌合され
ている。各端部37,38は各枢支部34,35に対して回動自在
に嵌合されると共に、ロッカアームシャフト17及び従動
ロッカアームシャフト19に対して軸方向の移動を阻止さ
れて設けられる。また、プッシュロッド36の位置は、そ
れらロッカアームシャフト17及び従動ロッカアームシャ
フト19の上方に且つそれらロッカアームシャフト17及び
従動ロッカアームシャフト19に出来るだけ近接させて設
けられる。さらに、ロッカアームシャフト17及び従動ロ
ッカアームシャフト19に対してプッシュロッド36の軸方
向は接線方向と一致するようになっている。

ところで、シリンダヘッド１のカムシャフト16の支持部
に充分な剛性をもたせるためには、第３図に二点鎖線で
示すように、排気マニホールドｑの取付面となるシリン
ダヘッドａの一側ｒを巾方向外方に平行移動させて排気
ポートｐ直上に厚肉部分を形成することによって一応解
決できる。しかし、このようにすると排気ポートｐの長
さの増加に応じてシリンダヘッドａへの受熱量が増大す
ることになるから、排気ポートｐの直上に形成するウォ
ータージャケットｓの容量を増加させなければならな
い。これは、冷却水の熱損失を増加させ、エンジンの暖
気性能を低下させることになり好ましくない。

そこで、この考案の実施例にあってのシリンダヘッド１
は次のように形成される。

シリンダヘッド１は、第１図に示すようにその一側18
が、これとシリンダヘッド下面43の一側側端縁44との交
点を中心としてシリンダヘッドの外側に転倒されて下向
きに傾斜されている。

また、この一側18の傾斜方向は、上記カム機構の一つを
構成するカムシャフト16が、そのカムシャフト16のカム
23,24,25から最大負荷を与えられるとき、即ち、この考
案の実施例では、主動ロッカアーム21が最大リフト位置
まで動作されたときに生じる負荷に対して、必要最小限
の断面積を得るために、このときの揺動カム24の力の作
用線に対して上記一側18が直角方向に傾斜させて形成さ
れる。このようにカムの力の作用線に直交するように一
側18を傾斜させて形成することは、排気ポート４の長さ
を必要以上に長くすることなく、カムシャフト16からの
負荷に対して充分な剛性をもつ厚肉部分45を形成するこ
とができる。

排気ポート４は、その一側18側、即ち排気マニホールド
取付面側に向うに連れて順次下方へ屈曲されて形成さ
れ、その出口46は上記傾斜された一側18に対して直交方
向に開口される。したがって排気ポート４の直上には、
ウォータージャケット47の冷却水容量を増加させること
ができ、且つカムシャフト16の支持に対して充分な剛性
をもつことのできる必要最小限の厚肉部分45が形成され
たことになる。ウォータージャケット47はカムシャフト
16の直下の床部48に窪んで形成されたオイル溜49の直下
まで延出されてその容量が拡大される。この拡大容量
は、出来るだけ最小限に抑えられるもので、シリンダヘ
ッド１の高さ方向，巾方向を適当に調節して異形断面の
ウォータージャケット47を形成する。この場合、ウォー
タージャケット47はオイル溜49の壁部分に沿って形成さ
れるが、この部分の通路断面は他の部分の通路断面より
小さくとも良い。

排気マニホールド50は、一側18が傾斜されたことによっ
てその取付基部が上記オイル溜49より離れた位置に取り
付けられることになるから、シリンダヘッド１を介して
オイル溜49に過大な熱影響を及ぼすことがない。

さらに、シリンダヘッド１のオイル溜49に対して排気マ
ニホールド50は下方に屈曲されて形成してあるため、こ
の排気マニホールド50の輻射熱が直接的に上記オイル溜
49を加熱することがなくなる。

したがって、シリンダヘッド１の高さを高くすることな
く剛性が高く、排気ガスの輻射熱に対して有利なシリン
ダヘッド構造が得られることになる。

次にカム機構の作用を説明する。

第１図，第２図に示されるようにクランク軸（図示せ
ず）によりカムシャフト16が駆動されると、吸気カム2
3,排気カム25,揺動カム24が一体となって回転されるか
ら、それぞれの吸・排気カム23,25のリフト量に応じて
吸・排気弁5,6が開閉動作される。

揺動カム24が回転されるとその揺動カム24のリフト量に
応じて主動ロッカアーム21が回動されるから、揺動自在
なプッシュロッド36を介して従動ロッカアーム26が回動
される。従動ロッカアーム26が回動されると、一方のア
ーム26aがこれに設けられた調節用のアジャストスクリ
ュー40を介してインジェクタ８の開閉部41をシリンダ側
へ下げ、これにより噴口が開放されて霧化燃料が燃焼室
内へ供給される。

揺動カム24のリフト量が最小となる位置に回動される
と、インジェクタ８の開閉部41のリターンスプリング力
により従動ロッカアーム26が押し戻され、揺動カム24の
１回転あたりの燃料噴射が終了する。

［考案の効果］ 以上説明したことから明らかなようにこの考案のシリン
ダヘッド構造によれば次の如き優れた効果を発揮でき
る。

（１）カムシャフトの荷重に耐え得るシリンダヘッド構
造を提供することができる。

（２）軽量でコンパクトなシリンダヘッド構造を提供で
きる。

（３）カムシャフトに潤滑に適した温度のオイルを提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案のシリンダヘッド構造の好適一実施例
を示す縦断面図、第２図は第１図のII-II線矢視図、第
３図は関連技術としてのインジェクタの開閉装置を示す
縦断面図である。 図中、１はシリンダヘッド、２はシリンダヘッドカバ
ー、３は吸気ポート、４は排気ポート、５は吸気弁、６
は排気弁、７はノズル部、８はインジェクタ、16はカム
シャフト、17はロッカアームシャフト、18は一側、19は
従動ロッカアームシャフト、21は主動ロッカアーム、24
は揺動カム、26は従動ロッカアーム、36はプッシュロッ
ド、41は開閉部、46は排気ポートの出口、50は排気マニ
ホールドである。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッドの上部室内に吸・排気弁の
   列方向を中心にしてその一方側に吸・排気弁を駆動する
   ために用いられる第１ロッカアームシャフトを、その他
   方側にインジェクタの開閉部を開閉させるために用いら
   れる第２ロッカアームシャフトを互いに並行に設け、第
   １ロッカアームシャフトに、吸気弁用ロッカアームと排
   気弁用ロッカアームを回動可能に設けると共にこれら吸
   気弁用ロッカアームと排気弁用ロッカアームとの間に位
   置させて主動ロッカアームを回動可能に設け、第２ロッ
   カアームシャフトに、上記インジェクタの開閉部を開閉
   させるための従動ロッカアームを回動可能に設け、該従
   動ロッカアームの力点部と上記主動ロッカアームの作用
   点部とを吸・排気弁間の間を通るプッシュロッドにより
   関節接続し、上記上部室の一方側に、吸気弁用ロッカア
   ーム、排気弁用ロッカアーム及び主動ロッカアームを開
   閉させるためのカムシャフトを設け、上記シリンダヘッ
   ドの一方側の一側をこれとシリンダヘッドの下面との交
   点を中心としてシリンダヘッドの外側に転倒させて下向
   きに傾斜させると共に、シリンダヘッドの下面からシリ
   ンダヘッドの一方側の一側に開口させて設けられる排気
   ポートの出口部をシリンダヘッド下面側を中心として下
   向きに湾曲させて形成することにより、シリンダヘッド
   にそのカムシャフトと排気ポートの出口部との間にカム
   シャフトの荷重に耐え得る剛性をもつ厚肉部分を形成し
   たことを特徴とするシリンダヘッド構造。
2. 【請求項２】上記厚肉部分が、そのカムシャフト側にカ
   ムシャフトに潤滑油を掻き取らせるための窪ませられた
   オイル溜を有し、該オイル溜と排気ポートの出口部との
   間にそのオイル溜のオイルを冷却するためのウォータジ
   ャケットを有している上記実用新案登録請求の範囲第１
   項記載のシリンダヘッド構造。