JP2013124598A - 内燃機関のヘッドカバー - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易で剛性に優れた新規なヘッドカバーを提供する。
【解決手段】下面周縁部でシリンダヘッド１の上面周縁部に接合される合成樹脂製のカバー本体２１に、オイルミストセパレータ室１１，１２の下面を構成するバッフルプレート２２を一体的に形成する。カバー本体２１の上面に、別体のセパレータ上部構成体２３を接合し、このセパレータ上部構成体２３とバッフルプレート２２とによって、オイルミストセパレータ室１１，１２を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダヘッドの上部に取り付けられる内燃機関のヘッドカバーの改良に関する。

自動車用内燃機関のシリンダヘッドの上部に取り付けられるヘッドカバーには、シリンダとピストンとの隙間からクランクケース内に吹き抜けたブローバイガス中のオイルミストを分離・除去するためのオイルミストセパレータ室が形成されている。

このようなヘッドカバーは、特許文献１及び特許文献２等に記載されているように、一般的には、下面周縁部でシリンダヘッドの上面に接合されるカバー本体の下面側に、オイルミストセパレータ室の下面を構成するバッフルプレートが接合されており、このバッフルプレートとカバー本体とによってオイルミストセパレータ室が構成されている。

特開２００３−２９３８５３号公報 特開２０１１−１２２４７８号公報

しかしながら、このようにカバー本体の下面開口部に別体のバッフルプレートを接合する構造のヘッドカバーでは、下記のような問題点がある。第１に、下面側でシリンダヘッドに接合されるカバー本体の下面側にバッフルプレートを接合する構造であるために、バッフルプレートはカバー本体の周縁部よりも内側に配置される。従って、例えばヘッドカバーの周縁部にブローバイガス導入口を設けるような場合に、このブローバイガス導入口を合成樹脂製のカバー本体のみに設ける必要があり、カバー本体が離型のできないアンダーカットを生じる複雑な形状となり、型成形時にスライド等の治具を用いる必要が生じるために、製造工程が煩雑となって生産性が低下する。

第２に、機関幅方向に並設された２列のオイルミストセパレータ室の間に、点火プラグが差し込まれるプラグ孔をカバー本体のみに貫通形成する構造の場合、プラグ孔の途中に駄肉が発生する形状となり、製品重量が増加する。第３に、２列のオイルミストセパレータ室が機関幅方向に並設されているヘッドカバーでは、成形時に機関幅方向の両側部分が内側に反るような変形を生じ易い。しかしながら、カバー本体の下面側に別体のバッフルプレートを接合する構造の場合、バッフルプレートの下方部分に補強用のリブをカバー本体に設けることができないために、上述した成形時の変形を防ぐことが困難である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、上記の問題点の少なくとも一つを抑制もしくは解消し得る新規な内燃機関のヘッドカバーを提供することを目的としている。

そこで本発明は、内燃機関のシリンダヘッドの上部に取り付けられ、ガス中のオイルミストを分離するためのオイルミストセパレータ室が設けられた内燃機関のヘッドカバーにおいて、下面周縁部で上記シリンダヘッドの上面周縁部に接合される合成樹脂製のカバー本体に、上記オイルミストセパレータ室の下面を構成するバッフルプレートを一体的に形成するとともに、上記カバー本体の上面に、上記バッフルプレートとともに上記オイルミストセパレータ室を構成するセパレータ上部構成体が接合されていることを特徴としている。

好ましくは、２列の上記オイルミストセパレータ室が機関幅方向に並設されているとともに、これら２列のオイルミストセパレータ室の間に、点火プラグが差し込まれるプラグ孔が、上記カバー本体と上記セパレータ上部構成体の双方にわたって貫通形成されており、上記カバー本体と上記セパレータ上部構成体との合わせ面を横切る上記プラグ孔のプラグ軸方向の中央部に、部分的に径方向外方へ窪んだ凹部が形成されている。

また好ましくは、上記バッフルプレートの下部に、上記カバー本体の機関幅方向両側の側壁に架け渡されるリブが設けられている。

更に好ましくは、２列の上記オイルミストセパレータ室が機関幅方向に並設されており、これら２列のオイルミストセパレータ室の間のカバー中央部では、上記カバー本体と上記セパレータ上部構成体とが接合される合わせ面部が、中空部を有する閉断面構造をなしている。

また、上記セパレータ上部構成体に形成された開口孔から上記中空部内に雨水等が侵入するおそれのある場合、好ましくは、侵入した雨水等を外部へ排出するための水抜き溝が上記カバー本体に形成されている。

本発明によれば、下面側でシリンダヘッドに接合されるカバー本体にバッフルプレートを一体的に形成し、このカバー本体の上面側に別体のセパレータ上部構成体を接合する構造としたことで、カバー本体やセパレータ上部構成体の形状やレイアウトの自由度が増し、上述した問題点の少なくとも一つを抑制もしくは解消することが可能となる。

本発明の一実施例に係る内燃機関のヘッドカバーを示す図３のＡ−Ａ線に沿う断面図。 本実施例のヘッドカバーのブローバイガス導入口の近傍を示す図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図。 上記ヘッドカバーを示す上面図。 上記ヘッドカバーのセパレータ上部構成体を単体で示す上面図。 上記ヘッドカバーのカバー本体を単体で示す上面図。 上記ヘッドカバーを示す下面図。 比較例に係る内燃機関のヘッドカバーを示す断面図。 比較例のヘッドカバーのブローバイガス導入口の近傍を示す断面図。 本発明に係るヘッドカバーの他の接合例を示す断面図。

以下、本発明に係るヘッドカバーを直列３気筒内燃機関に適用した実施例について、図面を参照して詳細に説明する。図１〜図６を参照して、ヘッドカバー１０は、シリンダヘッド１の上部に取り付けられるものであり、ブローバイガス中のオイルミストを分離するための２列の第１，第２オイルミストセパレータ室１１，１２が機関幅方向に並設されている。図３にも示すように、両オイルミストセパレータ室１１，１２の間のヘッド中央部には、点火プラグ（図示省略）と点火プラグの放電に必要な電圧を発生させるイグニッションコイル（図示省略）とが差し込まれる複数（この例では３つ）のプラグ孔１３がプラグ軸方向（図１の上下方向）に貫通形成されているとともに、各プラグ孔１３の近傍にイグニッションコイル固定用の取付孔１８が形成され、かつ、このヘッドカバー１０をシリンダヘッド１側へ固定するボルトが挿通する開口孔１９が形成されている。

図３の矢印で示すように、吸気通路のスロットル弁の上流側から新気入口１４を介して第１オイルミストセパレータ室１１へ導入された新気は、新気出口１５（図５，図６参照）を介してシリンダヘッド１及びシリンダブロック側へと供給される。この新気による機関内部の換気によって燃焼室からクランクケースに吹き抜けたブローバイガスは、ブローバイガス導入口１６を介して第２オイルミストセパレータ室１２へ導入され、この第２オイルミストセパレータ室１２内に設けられた遮蔽板等のオイルミスト分離部によってオイルミストが分離され、分離後のガスがガス出口１７及び図示せぬＰＣＶバルブを介して吸気通路のスロットル弁の下流側へ供給される一方、分離されたオイルがドレインパイプ（図示省略）を介してシリンダヘッド内部へと戻される。また、高負荷時には、シリンダヘッド１内のガスが新気出口１５から第１オイルミストセパレータ室１１へ導入され、この第１オイルミストセパレータ室１１内に設けられた遮蔽板等のオイルミスト分離部（図示省略）によってオイルミストが分離され、分離後のガスが新気入口１４を介して吸気通路へ供給されるとともに、分離されたオイルがシリンダヘッド内部へと戻される。

そして本実施例のヘッドカバー１０においては、下面周縁部でシリンダヘッド１の上面周縁部に接合される合成樹脂製のカバー本体２１に、オイルミストセパレータ室１１，１２の下面を構成するバッフルプレート２２を一体的に形成しており、このカバー本体２１の上面側に、バッフルプレート２２とともにオイルミストセパレータ室１１，１２を構成する合成樹脂製のセパレータ上部構成体２３が振動溶着により接合されている。

カバー本体２１は、四方の側壁２４がバッフルプレート２２から下方へ張り出した浅皿型をなしており、機関幅方向中央部に、上記プラグ孔１３の下部が貫通形成されている。セパレータ上部構成体２３は、カバー本体２１の上面側の周縁部に振動溶着により接合されるもので、機関幅方向両側にそれぞれオイルミストセパレータ室１１，１２の上部が設けられるとともに、機関幅方向中央部にプラグ孔１３の上部が貫通形成されている。

図７及び図８は、比較例に係るヘッドカバー１０Ｈを示している。なお、比較例の構成要素には、対応する本実施例の構成要素の後に「Ｈ」を付記している。この比較例のヘッドカバー１０Ｈでは、下面周縁部でシリンダヘッド１の上面に接合される合成樹脂製のカバー本体２１Ｈの下面開口部に、オイルミストセパレータ室１１Ｈ，１２Ｈの下面を構成する別体のバッフルプレート２２Ｈが接合されており、このバッフルプレート２２Ｈとカバー本体２１Ｈとによりオイルミストセパレータ室１１Ｈ，１２Ｈが構成されている。この比較例を参照して、本実施例の特徴的な構成及び作用効果について、以下に列記する。

［１］図８に示すように、ブローバイガス導入口１６Ｈは、シリンダヘッド１の側壁に設けられたブローバイガス通路２と第２オイルミストセパレータ室１２Ｈとを連通するもので、下面側でブローバイガス通路２に連通する縦通路２５Ｈと、一端がオイルミストセパレータ室１２Ｈの内部に臨んだ横通路２６Ｈと、が略Ｌ字状に接続する通路形状をなしている。図８の比較例の構造では、下面周縁部でシリンダヘッド１に接合されるカバー本体２１Ｈの下面側に別体のバッフルプレート２２Ｈを接合する構造であるために、バッフルプレート２２Ｈがブローバイガス導入口１６Ｈの縦通路２５Ｈよりも内側に位置することとなり、略Ｌ字状の通路形状をなすブローバイガス導入口１６Ｈをカバー本体２１Ｈのみによって形成する必要がある。このため、カバー本体２１Ｈが、型抜き方向（図８の上下方向）に離型のできないアンダーカットを生じる複雑な形状となり、成形時に横通路２６Ｈを形成するためのスライド等の治具２７を用いる必要があり、製造工程が煩雑となって生産性が低下する。

これに対して本実施例では、図２に示すように、下面側でシリンダヘッド１に接合されるカバー本体２１の上面側に別体のセパレータ上部構成体２３を接合する構造であるために、カバー本体２１の上面側に接合されるセパレータ上部構成体２３の形状やレイアウトの自由度が増し、両者の接合位置を、上記のブローバイガス導入口１６の縦通路２５よりも外側の、ヘッドカバー１０の周縁部に設定することができる。従って、ブローバイガス導入口１６をカバー本体２１とセパレータ上部構成体２３の２部品により構成することができ、図２に示すように、縦通路２５をカバー本体２１に形成する一方、横通路２６をカバー本体２１とセパレータ上部構成体２３とにより分割して形成することで、カバー本体２１とセパレータ上部構成体２３の双方を、アンダーカットを生じることのない簡素な形状とすることができる。この結果、スライド等の治具２７（図８参照）を用いることなくカバー本体２１やセパレータ上部構成体２３を型成形することが可能となり、製造が容易となって、生産性が向上する。

［２］図７に示すように、比較例では、機関幅方向に並設された２列のオイルミストセパレータ室１１Ｈ，１２Ｈの間に、点火プラグが差し込まれるプラグ孔１３Ｈをカバー本体２１Ｈのみに貫通形成している。ここで、プラグ孔１３Ｈは、少なくとも上端部と下端部とで点火プラグと実質的に隙間なく嵌合するように、シール部２８Ｈが形成された上端部と、シリンダヘッド１の上面に接合される下端部と、が規定の内径寸法に設定されている。なお、プラグ孔１３の下端部には、シール部材が嵌合するシール溝２９Ｈが形成されている。従って、アンダーカットを生じることのないように、プラグ孔１３Ｈはプラグ軸方向のほぼ全長にわたって同一の内径とされ、途中に駄肉が発生する厚肉な形状となり、製品重量が増加する。

これに対して本実施例では、図１に示すように、プラグ孔１３をカバー本体２１とセパレータ上部構成体２３の２部品にわたって軸方向に貫通形成しており、つまり２部品に分けてプラグ孔１３を形成している。そして、カバー本体２１とセパレータ上部構成体２３との合わせ面３０を横切るプラグ孔１３のプラグ軸方向の中央部に、部分的に径方向外方へ窪んだ凹部３１を形成している。これによって、プラグ孔１３の上端部と下端部とで規定の径方向寸法を確保しつつ、凹部３１の駄肉を省略して軽量化を図ることができる。また、凹部３１の部分に合わせ面３０を設けることで、凹部３１を設けているにもかかわらず、カバー本体２１とセパレータ上部構成体２３の双方を、アンダーカットの生じることのない形状とすることが可能で、型成形が容易で生産性に優れている。

［３］図１に示すように、プラグ孔１３を挟んで２列のオイルミストセパレータ室１１，１２が機関幅方向に並設されているヘッドカバー１０では、矢印Ｙ１に示すように、ヘッドカバー２１の型成形時に機関幅方向の両側部分が内側に反るような変形を生じ易い。しかしながら、図７に示すように、カバー本体２１Ｈの下面側に別体のバッフルプレート２２Ｈを接合する比較例の構造の場合、バッフルプレート２２Ｈの下方部分に補強用のリブをカバー本体２１Ｈ側に一体的に設けることができないために、上述した成形時の変形を防ぐことが困難である。

これに対して本実施例では、図１及び図６に示すように、バッフルプレート２２の下部に、カバー本体２１の機関幅方向両側の側壁２４に架け渡される複数のリブ３２が設けられている。リブ３２は、カバー本体２１の成型時に一体的に形成されるものであり、上面がバッフルプレート２２を含むカバー本体２１の下面側に一体的に接続するとともに、プラグ孔１３を横切って機関幅方向に延在し、その両側縁がカバー本体２１の機関幅方向の両側壁２４の内面に一体的に接続している。このようなリブ３２を設けることで、カバー本体２１の剛性を向上し、特に、カバー成型時の内反りの発生を有効に抑制・回避することができる。しかも、図１及び図６に示すように、リブ３２をプラグ孔１３の周囲の部分にも一体的に接続させることで、プラグ孔１３の周囲の剛性を向上することができる。

［４］プラグ孔１３に上述した凹部３１を設けることで、プラグ孔１３の剛性が低下するおそれがある。そこで本実施例では、図１にも示すように、２列のオイルミストセパレータ室１１，１２の間のカバー中央部では、カバー本体２１とセパレータ上部構成体２３とが接合される合わせ面部を、中空部３３を有する閉断面構造として、剛性を向上させている。具体的には、中空部３３を形成するように、カバー本体２１の上面側やセパレータ上部構成体２３の下面側に、帯状をなす複数の補助リブ３４（図５参照）を立設している。

［５］セパレータ上部構成体２３には、上述したように、ヘッドカバー１０をシリンダヘッド１へ固定するためのボルトが挿通する開口孔１９が貫通形成されており、この開口孔１９を通して中空部３３内に雨水等が侵入するおそれがある。そこで本実施例では、図５にも示すように、カバー本体２１側に、開口孔１９が形成された中空部３３に侵入した雨水等を排出するための水抜き溝３６が形成されている。この水抜き溝３６は、一端が開口孔１９（図３，図４参照）が形成される部分の中空部３３に連通するとともに、他端がセパレータ上部構成体２３の外部へ表出するように、カバー本体２１の上面側に沿って延長形成されており、この水抜き溝３６を通して中空部３３内に溜まった雨水等が外部へ排出されるように構成されている。

以上のように本発明を具体的な実施例に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形・変更を含むものである。例えば、セパレータ上部構成体２３とカバー本体２１との接合方法としては、上記実施例のような振動溶着に限らず、図９に示すように、タッピングねじ４０を用いた接合であっても良く、あるいはボルト・ナット、スナップフィットによる接合であっても良い。

１…シリンダヘッド
２…ブローバイガス通路
１０…ヘッドカバー
１１，１２…オイルミストセパレータ室
１３…プラグ孔
１６…ブローバイガス導入口
２１…カバー本体
２２…バッフルプレート
２３…セパレータ上部構成体
３０…合わせ面
３１…凹部
３５…開口孔
３６…水抜き溝

Claims (5)

1. 内燃機関のシリンダヘッドの上部に取り付けられ、ガス中のオイルミストを分離するためのオイルミストセパレータ室が設けられた内燃機関のヘッドカバーにおいて、
   下面周縁部で上記シリンダヘッドの上面に接合される合成樹脂製のカバー本体に、上記オイルミストセパレータ室の下面を構成するバッフルプレートを一体的に形成するとともに、
   上記カバー本体の上面に、上記バッフルプレートとともに上記オイルミストセパレータ室を構成するセパレータ上部構成体が接合されていることを特徴とする内燃機関のヘッドカバー。
2. ２列の上記オイルミストセパレータ室が機関幅方向に並設されているとともに、これら２列のオイルミストセパレータ室の間に、点火プラグが差し込まれるプラグ孔が、上記カバー本体と上記セパレータ上部構成体の双方にわたって貫通形成されており、
   上記カバー本体と上記セパレータ上部構成体との合わせ面を横切る上記プラグ孔のプラグ軸方向の中央部に、部分的に径方向外方へ窪んだ凹部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のヘッドカバー。
3. 上記バッフルプレートの下部に、上記カバー本体の機関幅方向両側の側壁に架け渡されるリブが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のヘッドカバー。
4. ２列の上記オイルミストセパレータ室が機関幅方向に並設されており、
   これら２列のオイルミストセパレータ室の間のカバー中央部では、上記カバー本体と上記セパレータ上部構成体とが接合される合わせ面部が、中空部を有する閉断面構造をなしていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のヘッドカバー。
5. 上記セパレータ上部構成体に形成された開口孔から上記中空部内に侵入した雨水等を外部へ排出するための水抜き溝が上記カバー本体に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の内燃機関のヘッドカバー。

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