JPH08261056A - 内燃機関のシリンダヘッド構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラグポストを別体で形成したシリンダヘッ
ド構造の耐久性を高める。 【構成】 シリンダヘッド１に点火栓を収装するプラグ
ポスト５を別体で設ける内燃機関のシリンダヘッド構造
において、プラグポスト５がアッパデッキ１５を貫通
し、プラグポスト５とアッパデッキ１５の接合部分をレ
ーザービーム溶接により固着した固着部１８を設け、プ
ラグポスト５の下端部５ｂを燃焼室壁１２の上壁面に接
合し、プラグポスト５の下端部５ｂと燃焼室壁１２の接
合部分をレーザービーム溶接により固着した固着部１９
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のシリンダヘ
ッド構造の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シリンダヘッドにおける点火栓のまわり
は燃焼ガスに晒されて熱的に厳しい環境下にある。

【０００３】従来の内燃機関のシリンダヘッド構造とし
て、例えば図９に示すようなものがある(実開平１−１
３００４８号公報、参照)。

【０００４】これについて説明すると、シリンダヘッド
１には、吸・排気ポート３，４に囲まれる中央部にプラ
グポスト５５が別体で設けられる。プラグポスト５５の
内部に図示しない点火栓が装着される。

【０００５】シリンダヘッド１は、燃焼室２を画成する
燃焼室壁１２と、燃焼室壁１２との間にウォータジャケ
ット９を画成するアッパデッキ１５等が鋳造により一体
形成される。

【０００６】プラグポスト５５の下端部は、燃焼室２に
臨む。プラグポスト５５の下端部を燃焼室壁１２に対し
て溶接により固着する固着部５６が設けられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】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、
固着部５６が燃焼室２における燃焼ガスに晒されるた
め、固着部５６は熱的に厳しい環境下にあり、固着部５
６の耐久性を維持することが難しいという問題点が考え
られる。

【０００８】また、従来の内燃機関のシリンダヘッド構
造として、例えば図１０に示すようなものがある(実開
平１−１７６７３２号公報、参照)。

【０００９】これについて説明すると、シリンダヘッド
１の中央部にプラグポスト６５が別体で設けられる。プ
ラグポスト６５の内部に図示しない点火栓が装着され
る。

【００１０】プラグポスト６５とシリンダヘッド１の間
にウォータジャケット９が画成される。

【００１１】プラグポスト６５の下端部６５ａは、シリ
ンダヘッド１の内部に接合し、燃焼室２に臨むことな
い。

【００１２】プラグポスト６５の上端部とシリンダヘッ
ド１の間にはシールリング６６が介装される。

【００１３】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、シールリング６６の
劣化によりウォータジャケット９の密封性が損なわれる
可能性がある。

【００１４】本発明は上記の問題点に解消し、プラグポ
ストを別体で形成したシリンダヘッド構造の耐久性を高
めることを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の内燃機
関のシリンダヘッド構造は、シリンダヘッドに燃焼室と
ウォータジャケットとを仕切る燃焼室壁を一体形成し、
シリンダヘッドにウォータジャケットと動弁室とを仕切
るアッパデッキを一体形成し、シリンダヘッドに点火栓
を収装するプラグポストを別体で設ける内燃機関のシリ
ンダヘッド構造において、プラグポストがアッパデッキ
を貫通し、プラグポストとアッパデッキの接合部分をレ
ーザービーム溶接により固着し、プラグポストの下端部
を燃焼室壁の上壁面に接合し、プラグポストの下端部と
燃焼室壁の接合部分をレーザービーム溶接により固着す
る。

【００１６】請求項２に記載の内燃機関のシリンダヘッ
ド構造は、請求項１に記載の発明において、プラグポス
トの下端部を円錐面状に形成し、シリンダヘッドのプラ
グポストの下端部に対する接合面を円錐面状に形成す
る。

【００１７】請求項３に記載の内燃機関のシリンダヘッ
ド構造は、請求項１または２に記載の発明において、ア
ッパデッキにプラグポストの外周面を嵌合させる嵌合穴
を形成し、プラグポストの外周面とアッパデッキの嵌合
穴の接合部分をレーザービーム溶接により固着する。

【００１８】請求項４に記載の内燃機関のシリンダヘッ
ド構造は、請求項１または２に記載の発明において、ア
ッパデッキにプラグポストの外周面を隙間を持って挿通
させる挿通穴を形成し、プラグポストの外周面とアッパ
デッキの挿通穴の間に環状をしたリングを介装し、リン
グの内外周に対するアッパデッキの挿通穴およびプラグ
ポストの外周面の接合部分をレーザービーム溶接により
固着する。

【００１９】

【作用】請求項１に記載の内燃機関のシリンダヘッド構
造において、プラグポストをシリンダヘッドと別体で設
ける構造により、シリンダヘッドの鋳造時に用いられる
ウォータジャケットを形成する中子の形状を簡素化する
ことが可能となり、生産性を高められる。

【００２０】プラグポストがレーザービーム溶接により
アッパデッキと燃焼室壁に固着される構造のため、シリ
ンダヘッドの剛性を高められるとともに、ウォータジャ
ケットの密封が確実に行われる。

【００２１】また、プラグポストをシリンダヘッドと別
体で設ける構造により、燃焼室壁はプラグポストに対す
る接合部分の形状を簡素化して、プラグポストのまわり
に駄肉を形成することなく、その肉厚を最小限に設定す
ることが可能となり、ウォータジャケットの断面積を拡
大して、燃焼室壁の冷却性を高められる。この結果、燃
焼室壁の冷却性を十分に確保することが可能となり、そ
の耐熱性を高められるとともに、ノッキング等の発生を
抑えられる。

【００２２】プラグポストの下端部は燃焼室壁の上壁面
に接合する構造により、レーザービーム溶接による固着
部が燃焼室における燃焼ガスに晒されることがなく、固
着部の熱負荷を低減して、固着部に亀裂等が発生するこ
とを防止し、燃焼ガスがウォータジャケットに漏れ出す
ことを回避できる。

【００２３】請求項２に記載の内燃機関のシリンダヘッ
ド構造において、プラグポストの下端部の断面はテーパ
状に尖っているため、レーザービーム溶接時のレーザ出
力を低くして溶接を行うことが可能となり、生産性を高
められる。

【００２４】請求項３に記載の内燃機関のシリンダヘッ
ド構造において、プラグポストの外周面とアッパデッキ
の嵌合穴の接合部分をレーザービーム溶接により固着す
ることにより、ウォータジャケットの密封が確実に行わ
れるとともに、シリンダヘッドの剛性を高められる。

【００２５】請求項４に記載の内燃機関のシリンダヘッ
ド構造において、リングの内外周に対するアッパデッキ
の挿通穴およびプラグポストの外周面に対する接合部分
をレーザービーム溶接により固着することにより、ウォ
ータジャケットの密封が確実に行われるとともに、シリ
ンダヘッドの剛性が高められる。

【００２６】燃焼室壁に対するプラグポストの下端部の
接合部分をレーザービーム溶接する場合、レーザービー
ムを挿通穴とプラグポストの間を通して照射することが
可能となり、生産性を高められる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００２８】図１、図２に示すように、シリンダヘッド
１には、１つの燃焼室２に吸気を導入する２つの吸気ポ
ート３と、燃焼室２から排気ガスを排出する２つの排気
ポート４が一体形成される。

【００２９】シリンダヘッド１には、各吸・排気ポート
３，４に囲まれる中央部にプラグポスト５が別体で設け
られる。プラグポスト５の内部に図示しない点火栓が装
着される。

【００３０】図３にも示すように、シリンダヘッド１
は、燃焼室２とウォータジャケット９を仕切る燃焼室壁
（ロアデッキ）１２と、ウォータジャケット９と動弁室
６を仕切るアッパデッキ１５と、アッパデッキ１５上か
ら筒状に突出するボス部１６等を有する。

【００３１】シリンダヘッド１は、燃焼室壁１２、アッ
パデッキ１５、ボス部１６等が鋳造により一体形成され
る。

【００３２】燃焼室壁１２には、点火栓を燃焼室２に臨
ませる点火栓装着穴１７が機械加工により形成される。
点火栓装着穴１７には点火栓を螺合させる雌ネジが刻ま
れる。

【００３３】筒状をしたプラグポスト５はボス部１６を
貫通して燃焼室壁１２に接合する。プラグポスト５は、
その外周面５ａによって冷却水が循環するウォータジャ
ケット９を画成する。すなわち、ウォータジャケット９
は、燃焼室壁１２と、アッパデッキ１５およびプラグポ
スト５の外周面５ａの間に画成される。ウォータジャケ
ット９には図示しないウォータポンプから送られる冷却
水が循環して、シリンダヘッド１の熱を持ち去るように
なっている。

【００３４】プラグポスト５は、その外周面５ａがボス
部１６に接合し、その下端部５ｂが燃焼室壁１２の上壁
面に接合する。

【００３５】シリンダヘッド１に対してプラグポスト５
の上端部５ｃと下端部５ｂをそれぞれレーザービーム溶
接により固着する固着部１８，１９が設けられる。

【００３６】この実施例では、図５にも示すように、プ
ラグポスト５の下端部５ｂは、プラグポスト５の中心線
に対して直交する平面状に形成される。燃焼室壁１２の
プラグポスト５の下端部５ｂに対する接合面１２ｂもプ
ラグポスト５の中心線に対して直交する平面状に形成さ
れる。

【００３７】図４に示すように、燃焼室壁１２に対する
プラグポスト５の下端部５ｂの固着部１９を溶接する場
合、プラグポスト５の中心線上に配設された一対の反射
鏡２１を介してレーザービーム２０をプラグポスト５内
に通し、反射鏡２２を介して燃焼室壁１２とプラグポス
ト５の下端部５ｂの接合部分に照射しながら、シリンダ
ヘッド１をレーザービーム２０に対して相対回転させ
る。これにより、燃焼室壁１２に対するプラグポスト５
の下端部５ｂの固着部１９は、全周に渡ってレーザービ
ーム溶接により固着される。

【００３８】ボス部１６に対するプラグポスト５の上端
部５ｃの固着部１８を溶接する場合、ボス部１６とプラ
グポスト５の接合部分に対して上方からレーザービーム
を照射しながら、シリンダヘッド１をレーザービーム２
０に対して相対回転させる。これにより、ボス部１６に
対するプラグポスト５の上端部５ｃの固着部１８は、全
周に渡ってレーザービーム溶接により固着される。

【００３９】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００４０】プラグポスト５をシリンダヘッド１と別体
で設ける構造により、シリンダヘッド１の形状を簡素化
することができる。これにより、シリンダヘッド１を鋳
造する際に用いられるウォータジャケット９を形成する
中子の形状を簡素化することが可能となり、生産性を高
められる。

【００４１】また、プラグポスト５をシリンダヘッド１
と別体で設ける構造により、燃焼室壁１２はプラグポス
ト５に対する接合部分の形状を簡素化して、プラグポス
ト５のまわりに駄肉を形成することなく、その肉厚を最
小限に設定することが可能となり、ウォータジャケット
９の断面積を拡大し、燃焼室壁１２の冷却性を高められ
る。燃焼室壁１２の冷却性を十分に確保することによ
り、その耐熱性を高められるとともに、ノッキング等の
発生を抑えられる。

【００４２】プラグポスト５の下端部５ｂは燃焼室壁１
２の上壁面に接合する構造により、レーザービーム溶接
によるプラグポスト５の下端部５ｂと燃焼室壁１２の接
合面１２ｂとの固着部１９が燃焼室２における燃焼ガス
に晒されることがなく、固着部１９の熱負荷を低減し
て、固着部１９に亀裂等が発生することを防止し、燃焼
ガスがウォータジャケット９に漏れ出すことを回避でき
る。

【００４３】プラグポスト５はその上下端部５ｃ，５ｂ
がレーザービーム溶接により全周に渡って固着される構
造のため、ウォータジャケット９の密封が確実に行われ
るとともに、シリンダヘッド１の剛性を高められる。

【００４４】次に、図６に示した他の実施例について説
明する。なお、図１等との対応部分には同一符号を用い
て説明する。

【００４５】プラグポスト５の下端部５ｂは、プラグポ
スト５の中心線に対して傾斜する円錐面状に形成され
る。

【００４６】燃焼室壁１２のプラグポスト５の下端部５
ｂに対する接合面１２ｂもプラグポスト５の中心線に対
して傾斜する円錐状に形成される。

【００４７】プラグポスト５の下端部５ｂは燃焼室壁１
２に対してレーザービーム溶接により全周に渡って固着
され、環状をした固着部１９が設けられる。

【００４８】この場合、プラグポスト５の下端部５ｂの
断面はテーパ状に尖っているため、レーザービーム溶接
時のレーザ出力を低くして溶接を行うことが可能とな
り、生産性を高められる。

【００４９】次に、図７に示した他の実施例について説
明する。なお、図１等との対応部分には同一符号を用い
て説明する。

【００５０】前記実施例におけるボス部１６を廃止し、
アッパデッキ１５にプラグポスト５を貫通させる嵌合穴
３１が形成される。

【００５１】嵌合穴３１に対してプラグポスト５の外周
面５ａをレーザービーム溶接により固着する固着部３３
が設けられる。

【００５２】嵌合穴３１とプラグポスト５の外周面５ａ
の固着部３３を溶接する場合、嵌合穴３１とプラグポス
ト５の接合部分に対して上方からレーザービームを照射
しながら、シリンダヘッド１をレーザービームに対して
相対回転させる。これにより、嵌合穴３１に対するプラ
グポスト５の外周面５ａの固着部３３は、全周に渡って
レーザービーム溶接により固着され、ウォータジャケッ
ト９の密封が確実に行われる。

【００５３】シリンダヘッド１は前記実施例におけるボ
ス部１６が廃止される構造により、シリンダヘッド１の
形状を簡素化し、生産性を高められる。

【００５４】次に、図８に示した他の実施例について説
明する。なお、図１等との対応部分には同一符号を用い
て説明する。

【００５５】前記実施例におけるボス部１６を廃止し、
アッパデッキ１５にプラグポスト５を貫通させる挿通穴
４１が形成される。挿通穴４１とプラグポスト５の間に
環状をしたリング４２が介装される。

【００５６】挿通穴４１に対してリング４２の外周部を
レーザービーム溶接により固着する固着部４３が設けら
れるとともに、リング４２の内周部をプラグポスト５の
外周面５ａをレーザービーム溶接により固着する固着部
４４が設けられる。

【００５７】この実施例では、燃焼室壁１２に対するプ
ラグポスト５の下端部５ｂの固着部１９をレーザービー
ム溶接する場合、レーザービームを挿通穴４１とプラグ
ポスト５の間を通して、燃焼室壁１２とプラグポスト５
の下端部５ｂの接合部分に照射しながら、シリンダヘッ
ド１をレーザービーム２０に対して相対回転させる。こ
れにより、燃焼室壁１２に対するプラグポスト５の下端
部５ｂの固着部１９は、全周に渡ってレーザービーム溶
接により固着される。この場合、前記実施例に比べてレ
ーザービーム溶接時にプラグポスト５内に反射鏡を設置
する必要が無く、生産性を高められる。

【００５８】固着部１９を溶接した後、挿通穴４１とリ
ング４２間の固着部４３、リング４２とプラグポスト５
間の固着部４４のレーザービーム溶接が行われる。

【００５９】この場合も、シリンダヘッド１は前記実施
例におけるボス部１６が廃止される構造により、シリン
ダヘッド１の形状を簡素化し、生産性を高められる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の内
燃機関のシリンダヘッド構造は、シリンダヘッドに燃焼
室とウォータジャケットとを仕切る燃焼室壁を一体形成
し、シリンダヘッドにウォータジャケットと動弁室とを
仕切るアッパデッキを一体形成し、シリンダヘッドに点
火栓を収装するプラグポストを別体で設ける内燃機関の
シリンダヘッド構造において、プラグポストがアッパデ
ッキを貫通し、プラグポストとアッパデッキの接合部分
をレーザービーム溶接により固着し、プラグポストの下
端部を燃焼室壁の上壁面に接合し、プラグポストの下端
部と燃焼室壁の接合部分をレーザービーム溶接により固
着したため、ウォータジャケットの密封が確実に行われ
るとともに、シリンダヘッドの剛性を高められる。ま
た、レーザービーム溶接による固着部が燃焼室における
燃焼ガスに晒されることがなく、固着部の熱負荷を低減
して、固着部に亀裂等が発生することを防止し、燃焼ガ
スがウォータジャケットに漏れ出すことを回避できる。

【００６１】請求項２に記載の内燃機関のシリンダヘッ
ド構造は、請求項１に記載の発明において、プラグポス
トの下端部を円錐面状に形成し、シリンダヘッドのプラ
グポストの下端部に対する接合面を円錐面状に形成した
ため、レーザービーム溶接時のレーザ出力を低くして溶
接を行うことが可能となり、生産性を高められる。

【００６２】請求項３に記載の内燃機関のシリンダヘッ
ド構造は、請求項１または２に記載の発明において、ア
ッパデッキにプラグポストの外周面を嵌合させる嵌合穴
を形成し、プラグポストの外周面とアッパデッキの嵌合
穴の接合部分をレーザービーム溶接により固着したた
め、ウォータジャケットの密封が確実に行われるととも
に、シリンダヘッドの剛性を高められる。

【００６３】請求項４に記載の内燃機関のシリンダヘッ
ド構造は、請求項１または２に記載の発明において、ア
ッパデッキにプラグポストの外周面を隙間を持って挿通
させる挿通穴を形成し、プラグポストの外周面とアッパ
デッキの挿通穴の間に環状をしたリングを介装し、リン
グの内外周に対するアッパデッキの挿通穴およびプラグ
ポストの外周面の接合部分をレーザービーム溶接により
固着したため、ウォータジャケットの密封が確実に行わ
れるとともに、シリンダヘッドの剛性を高められる。ま
た、燃焼室壁に対するプラグポストの下端部の接合部分
をレーザービーム溶接する場合、レーザービームを挿通
穴とプラグポストの間を通して照射することが可能とな
り、生産性を高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すシリンダヘッド等の断面
図。

【図２】同じく図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図３】同じく鋳造後のシリンダヘッドを示す断面図。

【図４】同じくレーザービーム溶接時の説明図。

【図５】同じく燃焼室壁とプラグポストの固着部の断面
図。

【図６】他の実施例を示し、燃焼室壁とプラグポストの
固着部の断面図。

【図７】さらに他の実施例を示すシリンダヘッド等の断
面図。

【図８】さらに他の実施例を示すシリンダヘッド等の断
面図。

【図９】従来例を示すシリンダヘッド等の断面図。

【図１０】さらに他の従来例を示すシリンダヘッド等の
断面図。

【符号の説明】

１ シリンダヘッド ２ 燃焼室 ３ 吸気ポート ４ 排気ポート ５ プラグポスト ５ａプラグポスト外周面 ５ｂプラグポスト下端部 ５ｃプラグポスト上端部 ６ 動弁室 ９ ウォータジャケット １２ 燃焼室壁 １２ｂ接合面 １５ アッパデッキ １６ ボス部 １８ 固着部 １９ 固着部 ３１ 嵌合穴 ３３ 固着部 ４１ 挿通穴 ４２ リング ４３ 固着部 ４４ 固着部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダヘッドに燃焼室とウォータジャケ
   ットとを仕切る燃焼室壁を一体形成し、 シリンダヘッドにウォータジャケットと動弁室とを仕切
   るアッパデッキを一体形成し、 シリンダヘッドに点火栓を収装するプラグポストを別体
   で設ける内燃機関のシリンダヘッド構造において、 プラグポストがアッパデッキを貫通し、 プラグポストとアッパデッキの接合部分をレーザービー
   ム溶接により固着し、 プラグポストの下端部を燃焼室壁の上壁面に接合し、 プラグポストと燃焼室壁の接合部分をレーザービーム溶
   接により固着したことを特徴とする内燃機関のシリンダ
   ヘッド構造。
2. 【請求項２】プラグポストの下端部を円錐面状に形成
   し、 シリンダヘッドのプラグポストの下端部に対する接合面
   を円錐面状に形成したことを特徴とする請求項１に記載
   の内燃機関のシリンダヘッド構造。
3. 【請求項３】アッパデッキにプラグポストの外周面を嵌
   合させる嵌合穴を形成し、 プラグポストの外周面とアッパデッキの嵌合穴の接合部
   分をレーザービーム溶接により固着したことを特徴とす
   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
   構造。
4. 【請求項４】アッパデッキにプラグポストの外周面を隙
   間を持って挿通させる挿通穴を形成し、 プラグポストの外周面とアッパデッキの挿通穴の間に環
   状をしたリングを介装し、 リングの内外周に対するアッパデッキの挿通穴およびプ
   ラグポストの外周面の接合部をレーザービーム溶接によ
   り固着したことを特徴とする請求項１または２に記載の
   内燃機関のシリンダヘッド構造。