JP2009293574A - Upper structure of engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多気筒エンジンであって、エンジン本体の上部を覆うヘッドカバーにエンジン本体の前端側を覆うフロントカバーの上部が接合締結され、フロントカバーの上部に重量物である電動モータ等のアクチュエータが設けられるエンジンの上部構造に関する。 The present invention is a multi-cylinder engine in which an upper part of a front cover that covers the front end side of the engine body is joined and fastened to a head cover that covers the upper part of the engine body, and an actuator such as an electric motor that is a heavy object is attached to the upper part of the front cover. The present invention relates to an upper structure of an engine provided.
例えば自動車に搭載されるエンジンは、多気筒エンジンで、一般的にはシリンダブロックとシリンダヘッドとからなるエンジン本体の上部、すなわちシリンダヘッドの上部あるいは、シリンダヘッドがシリンダヘッド本体の上にカム軸を支持するカムキャリアを別体として有する場合はカムキャリアを含むシリンダヘッドの上部をヘッドカバーで覆うとともに、エンジン本体の気筒列方向の前端側をヘッドカバーと並ぶ高さまでタイミングベルトカバーあるいはチェーンカバー等のフロントカバーで覆い、フロントカバーの上部後側を縦方向の合わせ面でヘッドカバーの前部に接合締結している(例えば、特許文献1参照。)。
ところで、エンジン本体の上部を覆うヘッドカバーは、軽量化のためには樹脂製であるのが望ましい。しかし、車両用等のエンジンでは、上述のようにエンジン本体の前側には金属鋳造製のフロントカバーが設けられ、そのフロントカバーの上部後側が縦方向の合わせ面でヘッドカバーの前部に締結されるのが一般的で、その場合、フロントカバーの荷重振動が締結部分を介してヘッドカバーに作用する。ヘッドカバーにはフロントカバーを介するそうした荷重や振動に耐えるための強度が必要である。 By the way, it is desirable that the head cover covering the upper part of the engine body is made of resin for weight reduction. However, in a vehicle engine or the like, a front cover made of metal casting is provided on the front side of the engine body as described above, and the upper rear side of the front cover is fastened to the front part of the head cover with a vertical mating surface. In such a case, load vibration of the front cover acts on the head cover via the fastening portion. The head cover must be strong enough to withstand such loads and vibrations through the front cover.
また、特に最近のエンジンでは、バルブタイミング可変装置(VVT)として、従来の油圧式VVTが冷間時に作動性が悪いということから、油圧に代えてモータを駆動源する電動式VVTの採用が考えられており、そのような電動式VVTを採用する場合に、VVTの位相可変機構を構成する本体部分はカム軸の前端部に組み付けられるが、駆動源である電動モータはフロントカバーに取り付けられる。つまり、フロントカバーの上部に重量物である電動モータが取り付けられる。そのため、フロントカバーの変形ならびに荷重振動が増大し、それがヘッドカバーにまで影響する。樹脂製のヘッドカバーでは、フロントカバー側からのそうした変位や荷重振動に対し強度的に限度がある。 In particular, in recent engines, as a variable valve timing device (VVT), the conventional hydraulic VVT has poor operability when cold, so it is considered to adopt an electric VVT that drives the motor instead of the hydraulic pressure. When such an electric VVT is employed, the main body constituting the phase varying mechanism of the VVT is assembled to the front end portion of the camshaft, but the electric motor as a drive source is attached to the front cover. That is, a heavy electric motor is attached to the top of the front cover. Therefore, deformation of the front cover and load vibration increase, which affects the head cover. Resin head covers are limited in strength against such displacement and load vibration from the front cover side.
本発明は、そのような多気筒エンジンで、エンジン本体の上部を覆うヘッドカバーにエンジン本体の前端側を覆うフロントカバーの上部が接合締結され、フロントカバーの上部に重量物である電動モータ等のアクチュエータが設けられるエンジンにおいて、ヘッドカバーの軽量化を図りつつ、フロントカバーの変位や荷重振動に対する強度を確保できるエンジンの上部構造を提供することを目的とする。 According to the present invention, in such a multi-cylinder engine, an upper part of a front cover that covers the front end side of the engine body is joined and fastened to a head cover that covers the upper part of the engine body, and an actuator such as an electric motor that is heavy on the upper part of the front cover It is an object of the present invention to provide an engine upper structure capable of ensuring the strength against displacement of the front cover and load vibration while reducing the weight of the head cover.
本発明のエンジンの上部構造は、多気筒エンジンのシリンダヘッドを有するエンジン本体の上部をヘッドカバーで覆い、エンジン本体の気筒列方向の前端側をエンジン本体よりも上方まで延ばしたフロントカバーで覆い、フロントカバーの上部後側をヘッドカバーの前部に接合締結するエンジンの上部構造であって、フロントカバーは金属鋳造製であって上部に動弁用のカム軸に関連するアクチュエータが設けられ、ヘッドカバーが、フロントカバーの上部が接合される前縁部材とヘッドカバー本体部材との分割体で、前縁部材が金属鋳造製である一方、ヘッドカバー本体部材が樹脂成形製であり、前縁部材が、フロントカバーに対接する前方フランジ部と、エンジン本体の幅方向両側の側壁部に対接する左右両側の側方フランジ部と、左右両側の側方フランジ部からアーチ状に立ち上がったシール面部と、エンジン本体の上面に支持されるステー部とを有し、ヘッドカバー本体部材が前縁側に前縁部材のシール面部に重なるシール面部を有し、該ヘッドカバー本体部材のシール面部がシール部材を介して前縁部材のシール面部に接合されていることを特徴とする。 The upper structure of the engine of the present invention is such that the upper part of an engine body having a cylinder head of a multi-cylinder engine is covered with a head cover, and the front end side in the cylinder row direction of the engine body is covered with a front cover extending upward from the engine body. An engine upper structure in which the upper rear side of the cover is joined and fastened to the front part of the head cover, the front cover is made of metal casting, and an actuator related to a camshaft for valve actuation is provided on the upper part. The front cover is divided into a front edge member and a head cover body member to which the upper part of the front cover is joined. The front edge member is made of metal casting, while the head cover body member is made of resin molding, and the front edge member is attached to the front cover. The front flange part that makes contact, the side flange parts that make contact with the side wall parts on both sides in the width direction of the engine body, and the left and right parts A seal surface portion that rises in an arch shape from the side flange portion on the side, and a stay portion that is supported on the upper surface of the engine body, and the head cover body member has a seal surface portion that overlaps the seal surface portion of the front edge member on the front edge side. In addition, the seal surface portion of the head cover main body member is joined to the seal surface portion of the front edge member via the seal member.
この場合、ヘッドカバーは主体部分がヘッドカバー本体部材で、それが樹脂成形製であるため、全体として軽量化を図ることができ、また、アクチュエータによるフロントカバーの変位や荷重振動の伝達は金属鋳造製で強度を確保できる前縁部材により効果的に低減し、ヘッドカバーの主体部分であるヘッドカバー本体部材への影響を抑制することができる。 In this case, the main part of the head cover is a head cover main body member, which is made of resin molding, so that the overall weight can be reduced, and the displacement of the front cover and the transmission of load vibration by the actuator are made of metal casting. The front edge member that can ensure the strength can be effectively reduced, and the influence on the head cover main body member that is the main portion of the head cover can be suppressed.
そして、このエンジンの上部構造は、ステー部がエンジン本体の幅方向の中間部位に締結されるようにするのがよい。そうすることで前縁部材を効果的に支持できる。 In the upper structure of the engine, the stay portion is preferably fastened to an intermediate portion in the width direction of the engine body. By doing so, the leading edge member can be effectively supported.
また、このエンジンの上部構造は、前縁部材が、エンジン本体に対して、左右両側の側方フランジ部とステー部との3点で締結されているものとするのがよい。そうすることにより前縁部材を少ない締結要素でバランスよく支持できる。 In the upper structure of the engine, the front edge member is preferably fastened to the engine main body at three points, that is, a side flange portion and a stay portion on both the left and right sides. By doing so, the leading edge member can be supported in a balanced manner with a small number of fastening elements.
このエンジンの上部構造は、特に、アクチュエータが、カム軸に連結された位相可変機構を操作する電動モータである場合に好適である。 This superstructure of the engine is particularly suitable when the actuator is an electric motor that operates a phase variable mechanism connected to a camshaft.
このように、本発明によれば、多気筒エンジンで、エンジン本体の上部を覆うヘッドカバーにエンジン本体の前端側を覆うフロントカバーの上部が接合締結され、フロントカバーの上部に重量物である電動モータ等のアクチュエータが設けられるエンジンにおいて、ヘッドカバーの軽量化を図りつつ、フロントカバーの変位や荷重振動に対する強度を確保することができる。 Thus, according to the present invention, in a multi-cylinder engine, the upper part of the front cover that covers the front end side of the engine body is joined and fastened to the head cover that covers the upper part of the engine body, and the electric motor that is a heavy object on the upper part of the front cover In an engine provided with an actuator such as the above, it is possible to ensure strength against displacement of the front cover and load vibration while reducing the weight of the head cover.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1〜図20は本発明の実施形態の一例を示している。図1はエンジンの上部の正面図、図2はエンジンの上部の吸気カム軸心部位での縦断面図、図3はエンジンのヘッドカバー部位の平面図、図4は図3のA−A断面図、図5は図3のB−B断面図、図6は図3のC−C断面図、図7はヘッドカバー本体部材の平面図、図8は図7のD−D断面図、図9はヘッドカバー本体部材の正面図、図10はヘッドカバー本体部材の底面図、図11はヘッドカバー前縁部材の平面図、図12はヘッドカバー前縁部材の正面図、図13はヘッドカバー前縁部材の背面図、図14はヘッドカバー前縁部材の底面図、図15は図11のE−E断面図、図16は図11のF−F断面図、図17は図11のG−G断面図、図18はヘッドカバー前縁部材に取り付けるチェーンガイドの斜視図、図19はヘッドカバー前縁部材のチェーンガイドを取り付けた状態の正面図、図20はヘッドカバー前縁部材のチェーンガイドを取り付けた状態の底面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 20 show an example of an embodiment of the present invention. 1 is a front view of the upper part of the engine, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an intake cam shaft center part of the upper part of the engine, FIG. 3 is a plan view of a head cover part of the engine, and FIG. 5 is a sectional view taken along the line BB in FIG. 3, FIG. 6 is a sectional view taken along the line CC in FIG. 3, FIG. 7 is a plan view of the head cover body member, FIG. FIG. 10 is a bottom view of the head cover main body member, FIG. 11 is a plan view of the head cover front edge member, FIG. 12 is a front view of the head cover front edge member, and FIG. 13 is a rear view of the head cover front edge member. 14 is a bottom view of the head cover leading edge member, FIG. 15 is a sectional view taken along line EE in FIG. 11, FIG. 16 is a sectional view taken along line FF in FIG. 19 is a perspective view of the chain guide attached to the head cover front edge member. FIG. 19 shows the front of the head cover. Front view of a state of attaching the chain guide member, FIG. 20 is a bottom view of a state of attaching the chain guide of the head cover leading edge member.
この実施形態のエンジンは、自動車用の直列4気筒エンジンで、シリンダヘッド1(シリンダヘッド本体)の上面をシリンダヘッド1とは別体でそれ自体一体構造のカムキャリア(ロアキャリア)2が覆い(図2参照)、排気弁駆動用のカム軸3と吸気弁駆動用のカム軸4が、カムキャリア2とその上面に組み付けられたアッパキャリア5A,5Bとで構成される軸受部に回転自在に軸支されている(図4〜図6参照)。
The engine of this embodiment is an in-line four-cylinder engine for automobiles, and the upper surface of the cylinder head 1 (cylinder head body) is separated from the
そして、カムキャリア2の上面には、エンジン本体の上部を覆うヘッドカバー6が締結され(図2、図4〜図6参照)、エンジン本体の気筒列方向の前端側は、ヘッドカバー6と並ぶ高さまでチェーンカバー7(フロントカバー)で覆われている(図1、図2参照)。そして、チェーンカバー7は、上部後側が縦方向の合わせ面でヘッドカバー6の前部に接合締結されている(図2、図4〜図6参照)。
A
チェーンカバー7は金属鋳造製(例えばアルミ合金製)で、その上部には、排気側にバキュームポンプ8が取り付けられ、吸気側に電動式VVT(バルブタイミング可変装置)の電動モータ9が取り付けられている(図1参照)。電動式VVTは、例えば、特開2008−38886号公報に記載されているようなそれ自体公知のものであって、その位相可変機構を有する装置本体10が、タイミングチェーン(図示せず)を巻き掛ける吸気側のドライブスプロケット11とのユニットになって吸気側のカム軸4の前端部に組み付けられている(図2参照)。
The
ヘッドカバー6は、チェーンカバー7の上部が接合される前縁部材(ヘッドカバー前縁部材)20とヘッドカバー本体部材30との分割体である(図2、図3参照)。そして、前縁部材20は金属鋳造製(例えばアルミ合金製)であり、ヘッドカバー本体部材30は樹脂成形製である。
The
この実施形態のエンジンは4気筒で、1気筒に対してセンタプラグ41(図6参照)およびサイドプラグ(図示せず)の2個の点火プラグを有し、また、気筒毎に筒内燃焼室42の中の圧力を検出する筒内圧力センサ43(図5参照)を有している。そして、エンジン本体の上部には、各センタプラグ41に連結された点火コイルユニット44と各サイドプラグに連結された点火コイルユニット45がヘッドカバー6(ヘッドカバー本体部材30)の上方に突出する配置で設けられている(図2、図3〜図6参照)。また、各気筒の筒内圧力センサ43もまた。ヘッドカバー6(ヘッドカバー本体部材30)の上方に突出している(図2、図5参照)。
The engine of this embodiment has four cylinders, and has two spark plugs of a center plug 41 (see FIG. 6) and a side plug (not shown) for each cylinder, and an in-cylinder combustion chamber for each cylinder. In-cylinder pressure sensor 43 (see FIG. 5) for detecting the pressure in 42 is provided. An
センタプラグ41とサイドプラグ(図示せず)と筒内圧力センサ43は、各気筒毎に、センタプラグ41を中心としてサイドプラグと筒内圧力センサ43
が気筒列方向の両側に並ぶ配置であり、気筒列方向の前端側(図2で左端側、図3で下端側)に位置する気筒(第1気筒)に対してはサイドプラグが後側で筒内圧力センサ43が前側に並び、第1気筒の後側に位置する気筒(第2気筒)に対してはサイドプラグが前側で筒内圧力センサ43が後側に並び、以下、順次
隣接する2気筒の間でサイドプラグと筒内圧力センサ43の位置関係が逆で、隣接する2気筒の間で気筒間の境を中心に線対称になっている(図3参照)。
The
Are arranged on both sides in the cylinder row direction, and the side plug is located on the rear side of the cylinder (first cylinder) located on the front end side in the cylinder row direction (the left end side in FIG. 2 and the lower end side in FIG. 3). The in-
ヘッドカバー6は、それら4気筒の各センタプラグ41に連結された点火コイルユニット44および各サイドプラグに連結された点火コイルユニット45と各筒内圧力センサ43が位置する領域よりも前側のチェーンカバー7が締結される前縁部分だけが剛性の高い金属鋳造製の前縁部材20として、本来のヘッドカバー領域に位置する樹脂成形製で軽量のヘッドカバー本体部材30から分割されている(図2、図3参照)。
The
ヘッドカバー本体部材30は、エンジン本体(カムキャリア2)の後端側および幅方向両側の側壁部に対接する周縁フランジ部31と、各気筒のセンタプラグ41(点火コイルユニット44)、サイドプラグ(点火コイルユニット45)および筒内圧力センサ43を上方に突出させ、且つ、カムキャリア2の上面にヘッドカバー6を締結した状態で、各気筒のセンタプラグ41(点火コイルユニット44)、サイドプラグ(点火コイルユニット45)および筒内圧力センサ43を着脱できるようにする円形および長円形のボス穴32,33を備えた、エンジン本体(カムキャリア2)の上面に支持される支持ボス部34と、前端側にて周縁フランジ部31の両側からアーチ状に立ち上がって内向きのシール面(図10に格子斜線を引いた領域)を形成するシール面部35を有する(図7〜図9参照)。また、ヘッドカバー本体部材30の周縁フランジ部31の下面には、シール部材(ラバーシール)を装着するためのシール溝36が形成され、支持ボス部34の下面周縁部にも同様のシール溝37が形成されている(図10参照)。
The head cover
前縁部材20は、チェーンカバー7に対接するアーチ状の前方フランジ部21と、エンジン本体(カムキャリア2)の幅方向両側の側壁部に対接する左右両側の側方フランジ部22,23と、左右両側の側方フランジ部22,23からアーチ状に立ち上がって外向きのシール面(図11に格子斜線を引いた領域)を形成するシール面部24と、エンジン本体(カムキャリア2)の上面に支持されるステー部25とを有している(図11〜図17参照)。
The
また、前縁部材20には、チェーンカバー7に対接する前方フランジ部21の上部中央の下方に隣接して、チェーンカバー7側のフランジ部の下方に入り込むように前方に突出する棚状のチェーンガイド支持部28が設けられている(図11、図12、図14〜図17)。そして、チェーンガイド支持部28の下面には、中央部後方側にチェーンガイド係止用の凹部29が設けられている(図14参照)。
Further, the
チェーンガイド支持部28には、吸気側および排気側のドライブスプロケット間でタイミングチェーンを押さえるためのチェーンガイド60(図18参照)が取り付けられる(図19、図20参照)。 A chain guide 60 (see FIG. 18) for holding the timing chain between the intake-side and exhaust-side drive sprockets is attached to the chain guide support portion 28 (see FIGS. 19 and 20).
チェーンガイド60は、板状で、下面がガイド面を構成し、上面側の左右両端にチェーンガイド支持部28を嵌まり込ませて保持させる保持部61,62を有し、上面の中央部後端側には、チェーンガイド支持部28の凹部29に嵌まり込む係止突起63を有している(図18参照)。チェーンガイド60は、板状のガイド本体を下にして左右の保持部61,62との間にチェーンガイド支持部28を嵌まり込ませるように装着し、係止突起63をチェーンガイド支持部28の凹部29に係合させて固定する(図19、図20参照)。
The
前縁部材20は、エンジン本体(カムキャリア2)に対して、左右両側の側方フランジ部22,23とステー部25の一段下がった部分との3点に設けられたボルト穴26(図11、図14参照)を通してボルト51で締結される(図3、図4、図11、図14、図17参照)。また、前縁部材20には、ステー部25の基部でシール面部24のシール面と重なる部分に、ヘッドカバー本体部材30との締結のためのネジ穴27が形成されている(図11参照)。
The
そして、ヘッドカバー本体部材30は、前縁側の内向きのシール面を形成するシール面部35が、シール部材(ラバーシール)36を介して前縁部材のシール面部24の上に重ねられ、周縁フランジ部31に設けられたボルト穴36を通してボルト52でエンジン本体(カムキャリア2)に締結されるとともに、シール面部35に設けられたボルト穴37を通して、ボルト53で前縁部材20のステー部25のシール面部24のシール面と重なる部分のネジ穴27に締結されている(図2、図3、図5、図6参照)。
In the head cover
この実施形態によれば、チェーンカバー7が電動モータ9の重量などによりヘッドカバー6側に荷重と振動の影響を与えたとしても、前縁部材20がヘッドカバー6と同様に金属鋳造製で、シリンダヘッド1にステー部25を含む3点で取り付けられていることから、樹脂成形製のヘッドカバー本体部材30にその影響を与えることが有効に抑制される。
According to this embodiment, even if the
以上、実施形態の一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、カムキャリアを有しないエンジンや、フロントカバーに電動モータ以外のアクチュエータが取り付けられるエンジンにも適用でき、その他、様々な態様で実施可能である。 As mentioned above, although an example of an embodiment was explained, the present invention is not limited to this, and can be applied to an engine that does not have a cam carrier, an engine in which an actuator other than an electric motor is attached to the front cover, It can be implemented in various ways.
1 シリンダヘッド
2 カムキャリア(ロアキャリア)
3 カム軸(排気側)
4 カム軸(吸気側)
5A、5B アッパキャリア
6 ヘッドカバー
7 チェーンカバー(フロントカバー)
9 電動式VVTの電動モータ
10 電動式VVTの装置本体(位相可変機構)
11 ドライブスプロケット
20 前縁部材
21 前方フランジ部
22、23 側方フランジ部
24 シール面部
25 ステー部
26 ボルト穴
30 ヘッドカバー本体部材
31 周縁フランジ部
34 支持ボス部
35 シール面部
1
3 Cam shaft (exhaust side)
4 Cam shaft (intake side)
5A,
9 Electric
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記フロントカバーは金属鋳造製であって上部に動弁用のカム軸に関連するアクチュエータが設けられ、
前記ヘッドカバーが、前記フロントカバーの上部が接合される前縁部材とヘッドカバー本体部材との分割体で、前記前縁部材が金属鋳造製である一方、前記ヘッドカバー本体部材が樹脂成形製であり、
前記前縁部材が、前記フロントカバーに対接する前方フランジ部と、前記エンジン本体の幅方向両側の側壁部に対接する左右両側の側方フランジ部と、前記左右両側の側方フランジ部からアーチ状に立ち上がったシール面部と、前記エンジン本体の上面に支持されるステー部とを有し、
前記ヘッドカバー本体部材が前縁側に前記前縁部材のシール面部に重なるシール面部を有し、該ヘッドカバー本体部材のシール面部がシール部材を介して前記前縁部材のシール面部に接合されていることを特徴とするエンジンの上部構造。 The upper part of the engine body having the cylinder head of the multi-cylinder engine is covered with a head cover, the front end side in the cylinder row direction of the engine body is covered with a front cover extending above the engine body, and the upper rear side of the front cover is covered. The upper structure of the engine joined and fastened to the front part of the head cover,
The front cover is made of metal casting, and an actuator related to a camshaft for valve actuation is provided on the upper part,
The head cover is a divided body of a front edge member and a head cover main body member to which the upper part of the front cover is joined, and the front edge member is made of metal casting, while the head cover main body member is made of resin molding,
The front edge member has an arch shape from the front flange portion that contacts the front cover, the left and right side flange portions that contact the side wall portions on both sides in the width direction of the engine body, and the left and right side flange portions. And a stay portion supported on the upper surface of the engine body,
The head cover main body member has a seal surface portion overlapping the seal surface portion of the front edge member on the front edge side, and the seal surface portion of the head cover main body member is joined to the seal surface portion of the front edge member via the seal member. The superstructure of the engine as a feature.
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