JPS62189355A - エンジンヘツドカバ− - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、樹脂製、プレス製、鋳造層のエンジンヘッド
カバーに利用でき、低騒音を図ることができるエンジン
ヘッドカバーに関するものである。

（従来の技術） 従来の自動車用エンジンのへラドカバー１は、第１３図
及び第１４図に示すように、オイル注入孔２及びブロー
バイガス取出口３を有する一体成形の金属製カバーであ
り、オイルシール又はガスケットを介しシリンダに、ボ
ルト孔４を利用して固定されるようになっている。従っ
てエンジンで発生する振動は、シリンダヘッドから伝わ
り、ヘンドカバー１を振動させる。このためへラドカバ
−１から発生する騒音は、ヘッドカバー自体の振動によ
って放射される音が大部分を占めていた。

従来はエンジンヘッドカバーからの騒音の低減は、ヘッ
ドカバー自体の振動の低減を図ることを主眼としていた
。一般的にはヘンドカバーの振動レベルを下げるために
、カバーに補強用のリブを設けることで行なっていたが
、この場合にはカバーの重量増加、製造コストの増大を
招く欠点があった。

この他に従来提案されているエンジンヘッドカバーの騒
音低減手段としては、カバー表面に樹脂を貼付する（特
開昭５５−１５３８３９号公報）、カバーを二重構造と
して内部に吸音材を詰める（特開昭５７−３５１４３号
公報、特開昭５５−１６９４１号公報）、カバーの外に
骨組を設けると共に、カバー自体をゴムなどで形成する
（実開昭５５−１２５９３９号公報）などのものがある
が、何れも製造工程が複雑であり、かつコスト高を招く
欠点があった。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、従来のエンジンヘッドカバーから放射される
騒音の問題点を解決すると共に、軽量でコストの低減を
図ることができるエンジンヘッドカバーを提供しようと
するものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） このため本発明は、ヘッドカバー頂面に逆位相の振動モ
ードを形成する一定の面積を有する薄肉の平坦部を隣接
して複数設けてなるもので、これを問題点解決のための
手段とするものである。

（作用） エンジンシリンダに強固に固定されたエンジンヘッドカ
バーの頂面の隣接する平坦部から放射される音は、隣接
する平坦部からのものが相互に干渉し合って相殺され、
カバー頂面から放射される騒音は低減される。

（実施態様の説明） 以下本発明の実施態様を図面を用いてその原理と共に詳
細に説明する。

本実施態様は、具体的にはヘッドカバーの板厚をコント
ロールして、望ましい振動モード形態を得る。以下その
基本原理を、２つの点音源からの放射音について説明し
た後、実際の板厚を求める考え方について説明する。

先ず２つの点音源からの放射音について説明すると、振
動する平板から放射される騒音は、第９図に示すように
振動の腹の位置に分布する点音源が発生する音圧の和と
して表現できる。

そこで最も簡単な振動パターンとして、２つの点音源を
考えてみる。

いま同一周波数で、互いに逆位相で振動する２つの点音
源が存在するものとする。２つの点音源が単独で存在す
る場合の音響出力の合計と、それらが同時に存在する場
合の音響出力の比Ｒは、以下の関係式で与えられる。

ｄ ここでｋは音の波数で、音の円振動数ωと音速ｃ　　（
ｗ　／　５ｅｃ）との比（ω／Ｃ）で定義される。

またｄは音源間の距離で、これを振動の半波長とみなせ
ば、振動の波数に、はｄ／πとなるので、音と振動の夫
々の波数の比γは となる。

第１０ｙ！Ｊは波数比と音響出力比Ｒの関係を示すもの
である。１ＪＳ１０図において、波数比１以下では夫々
の音源は互いに音を打ち消し合い、Ｒは１より小さくな
るこ及が分る。即ち、点音源を振動源とみなせば、波数
比を１以下にすれば振動レベルは同一であっても音の発
生を少なくできる。このような条件を満たすために、周
波数が同一であれば音源間の距離を短くすればよいこと
になる。

次に減音効果を、実際のヘッドカバーで得るための板厚
の満たすべき条件について説明すると、ヘッドカバーの
表面の中で音を放射する部分は、第１１図に示すような
周辺単純支持平板でモデル化することができる。この平
板の（ｔａ　＋ｎ）次の共振振動数（Ｈｚ）は、 となる、ここにａ、ｂ、ｈは平板の縦、横、厚さの寸法
（ｗ）、Ｅは材料のヤング率（ｋｇ／ｍ２）る。この場
合の振動の波数は で与えられる。（３）（４）式から共振振動数と、波数
との関係は次のようになる。

一方音の波数は Ｃ で与えられる。　（５）　（６）式を周波数に対してま
とめると、第１２図のようになる。なお、図中で音の波
数と振動の波数が一致する周波数を臨界周波数ｆｃと呼
ぶ、この図から分るように、臨界周波数以下の周波数で
は、振動の波数比は音の波数比よりも大きく、即ち波数
比は１以下となる。

また臨界周波数ｆｃ（Ｈｚ）は、（５）　（６）式より
ｆｃＷ＝□　・−−一−−−・・−・（７）で与えられ
る。この臨界周波数を問題となるエンジンの騒音の周波
数（５ＫＨｚ）より高（とれば、振動により発生する音
は互いに打ち消し合うため、騒音を小さくすることがで
きる。そのためには平板部、すなわち平坦部の板厚ｈ（
ｗ）は ｈ〈　□　・・、・・−−−−−−＋８１を満たすよう
に決めればよい。

次にこうした逆位相の振動モードを形成する薄肉の平坦
部の面積について説明すると、（７）式と（３）式から
　ｍ＝ｌ、ｎ−１、ａ−ｂとすれば、は ａ〉８５■ が必要であり、このような正方形が２つ以上存在すれば
、打ち消し効果が起きる。よって必要な面積は Ｓ　＞　２　ａ　２ｍ　１５０　ｄ　　・＝−−−−−
−−−−ｍ＝−＝−１（１となる。

ここでシリンダへラドカバーの頂面の平坦部面積が１５
０−以上の場合は、打ち消し効果により低騒音化を達成
するために、 ｈく□・−−一−−−−−−−−・（１１）により板厚
（鶴）を決める。

平坦部面積が１５０−以下の場合は、逆位相振動による
打ち消し効果は発生しない、そこで騒音レベルを下げる
場合には、剛性を上げ、振動レベルを下げることにする
。そこで、平坦部面積が１５０ｄ以下の場合には、 となる板厚（ｔｍ）を採用する。

通常のへラドカバーに於いては、平坦部が１５０ｄ以上
となる部分は、ヘッドカバー頂面で、それ以外の側壁部
は平坦部が１５０ｄ以下となる。

そのため、ヘッドカバー頂面ば式（＋１）により、それ
以外のヘッドカバー側壁、その他は式０乃により板厚を
決めることになる。

エンジンに実装されるヘッドカバーでは、オイルとガス
を密封する機能を必要とするため、シリンダ取付部は剛
性を確保する必要がある。

弐〇１）で決まる板厚は、従来の板厚に比べて薄い条件
となるが、シリンダ取付部の剛性を支配する側壁部の板
厚は、式（噂により決まるため、従来品と同程度の剛性
を確保できるため、密封性が損われることはない。

〔実施例〕

２１図〜第７図は、本発明のエンジンヘッドカバーを種
々の材質、製法で作成した場合の実施例である。

第１図〜第４図はアルミ鋳造品の場合で、第１図、第２
図は乗用車用４気筒エンジンのエンジンヘッドの取り付
は穴５をカバー中央に設けたもので、第３図、第４図は
同大をカバー周辺部に設けたものである。カバー頂面６
は面積が１５０ｄ以上となるため、式（ＩＩ）にて板厚
を決め、従来品に比べて薄くなっている。また鋳造の場
合は、渦流れを良好にするために、頂面６に格子状のリ
ブ７が形成されている。尚、リブが逆相の振動を妨げな
い様に、リブの間隔は式（９）で決まる８５ｍｍ以上と
する。また側壁部は面積が１５０ｃｆｉ！以下であるた
め、式Ｏ乃にて板厚を決め頂面に比べ厚くなっている。

以上のような肉厚の条件は、従来の肉厚に比べて薄い条
件となる。実際のヘッドカバーでは、オイルとガスを密
封する機能を必要とするので、シリンダ取付部は剛性を
アップする必要がある。

従って本発明の実施例を示すヘッドカバーの構成は、側
壁の剛性は従来と同程度であるが、音の放射が特に問題
となるヘッドカバー頂面の肉厚は薄い箱型形状となる。

上式に基づき、本実施例の各寸法は、以下の様になる０
例えば、材質がアルミニウムでその肉厚が２ｍ以下、格
子間隔は８５Ｗ以上にした場合、騒音低減率は第８図に
示す様に、低周波数域になる程その効果が顕著に現われ
、２　ＫＨｚで約４０％低減の効果がみられる。また、
重量と原材料については、共に２〜１０％の低減が可能
であります。

上述の構成より成る本実施例の鋳造品へ７ドカバーは、
次の様な作用効果を奏する。先ず、頂面平坦部から放射
される逆相関係の音が放射過程で相互に干渉し、結果的
に騒音を低減する。

次に、従来のヘッドカバーよりも肉厚を薄くするため、
軽量化を可能にするとともに、材料コストも低減する。

更に、制振手段として、特殊な材料や機構を使用しない
ため、製造コストも低減する。

後述する実施例も、同様の作用効果を奏する。

第５図及び第６図は、鋼板のプレス品の場合を示す。プ
レス品の場合は、場所によって板厚を変化させることが
困難なため、全体を式（１０で定まる板厚とする。本来
側壁部の板厚は式（１呻で決めるべきであるが、そうで
きないため、側壁の剛性を確保するために、第５図では
カバー側壁を波形にして、第６図ではボルト固定部５に
リング状の板９を取付けてオイル漏れ防止を図っている
。

ここで、第５図及び第６図における具体的寸法サイズを
示すと、Ｓ＝８０〜１５０ｗｅ、　ｍ　−３０〜４０ｍ
、ｎ−１０〜２５ｍ５Ｈ−３０〜６０鶴、Ｌ−３００〜
３５０ｗ、ｔ−１ｗ、Ｔ＃６〜１０ｆｉである。

第７図は、樹脂成形品の場合であり、この場合は、頂面
の板厚は式ｏｎで、側壁１０の板厚は式（１１で決める
。側壁１０は、頂面に対し１．５倍以上厚くして、剛性
を上げた。第７図に示したものは、−例としてガラス繊
維強化ナイロン樹脂製を採用した場合、Ｅは８．３ｘ　
１０亀ｋｇ　／　ｃｄ　。

ポアソン比は０．３２．密度は１．５ｇ／−であり、こ
の場合、頂面の板厚を計算した結果は、第８図に示す様
に、４ｗ以下で効果がある。尚、第８図中実線が４鰭に
相当し、破線が２鮪に相当する。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明した如く本発明は構成されているので、
エンジンから伝播された振動に基づきカバー頂面から放
射される音は、カバー頂面に形成した隣接する平坦部か
ら放射される音が放射過程において相殺され、結果とし
てカバー頂面から放射される騒音を低減する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第３図は本発明の実施例を示すヘッドカバー
の夫々異なる形状の平面図、第２図は第１図の側断面図
、第４図は第３図の側断面図、第５図は同プレス品の裏
面図、第６図は第５図と異なるプレス品の側断面図、第
７図は同樹脂成形品の側断面図、第８図は板の厚さに対
する音響放射効率を説明する線図、第９図は平板の振動
による点音源を示す説明図、第１０図は波数比と音響出
力比の関係を示す線図、第１１図は音を放射する部分を
モデル化して示す説明図、第１２図は周波数と波数の関
係を示す線図、第１３図は従来のへ７ドカバーを示す平
面図、第１４図は同側断面図である。 図の主要部分の説明 １・−・・ヘッドカバー ６−・・平坦部 特　許　出　願　人　アイシン精機株式会社同　　　　
　株式会社　豊田中央研究所見１図 箆３図 跳８図 周５ｇＩＩ！、（Ｋ）ｌｘ） 第９区 范１０図 減＠ｖＪ来のあう爬　　　　　波　　　３．　　　□。 第１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンヘッドカバーにおいて、カバー頂面に逆位相の
   振動モードを形成する一定の面積を有する薄肉の平坦部
   を隣接して複数設けたことを特徴とするエンジンヘッド
   カバー。