专利名称：内燃机的气缸盖及其制造方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的气缸盖及其制造方法，特别是，涉及在气门传动系中具有间隙调节器的内燃机的气缸盖及其制造方法。
背景技术：
在内燃机的气缸盖中，对各气缸分别设置进气门和排气门，而且气缸盖具有用于以规定的定时对各气门进行打开关闭驱动的气门传动系。在内燃机中，进气门和排气门的至少一者设置有多个。而且，一般地，为了提高向气缸内的混合气的吸入率，如此设定进气门和排气门的头部直径，即进气门的直径比排气门的大。而且，在气门传动系中，为了支承由凸轮推压的摇臂的一端，设有气门间隙调节器(简单地称作间隙调节器)。在这种气门传动系中，间隙调节器安装在形成于气缸盖中的间隙调节器孔内，但是，在装配气门传动系时，如果在间隙调节器和间隙调节器孔之间封入空气，则会出现如下问题，即将间隙调节器插入间隙调节器孔中的动作因封入其间的空气而变得困难。因此，如专利文献1所公开的那样，现有技术是在间隙调节器孔的内部底面附近形成开口的空气排出孔。
可是，当以如下方式形成空气排出孔时，即空气排出孔的中心轴线位于包含插入气门的孔及与其对应的间隙调节器孔的中心轴线的平面上时，在内燃机运转期间，间隙调节器孔由于滚子摇臂(ロ一ラロツカ)的动作而承受载荷，从而在空气排出孔的周围出现裂纹。因此，在现有技术中，如图6所示，空气排出孔3inA′、3inB′、3exA′、3exB′沿避开包含气门导管孔(导引孔)2inA、2inB、2exA、2exB和与其对应的间隙调节器孔1inA、1inB、1exA、1exB的中心轴线的平面CFin、Cfex上的方向形成，即向间隙调节器孔1inA、1inB、1exA、1exB的轴线周围偏移(偏置)规定角度的相位。而且，如此构成的气缸盖通过铸造成形为规定的形状后，必须分别单独地进行间隙调节器孔的形成工序和空气排出孔的形成工序。更具体地说，在现有技术中，如图7所示，对于通过铸造成形为规定形状的气缸盖，进行合计六项工序，它们为开设成为排气侧的空隙调节器孔1exA、1exB的下孔(EXHLA下孔)的工序ST11；开设进气侧的空隙调节器孔1inA、1inB的空气排出孔3inA′、3inB′(INHLA空气排出孔)的工序ST12；开设成为进气侧的间隙调节器孔1inA、1inB的下孔(INHLA下孔)的工序ST13；开设排气侧的空隙调节器孔1exA、1exB的空气排出孔3exA′、3exB′(EXHLA空气排出孔)的工序ST14；精加工排气侧的空隙调节器孔1exA、1exB(EXHLA孔)的下孔的工序ST15；和精加工进气侧的空隙调节器孔1inA、1inB(INHLA孔)的下孔的工序ST16。
专利文献1特开平11-166422号公报。
在如图6所示的使空气排出孔3inA′、3inB′、3exA′、3exB′向间隙调节器孔1inA、1inB、1exA、1exB的轴线周围偏移规定角度而形成的上述现有技术中，必须进行图7所示的6项工序ST11～ST16，而不能将这些工序集中起来使其减少，从而存在花费工夫和时间的问题。而且，由于所述问题，不能使内燃机的制造成本降低。
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种结构上易于制造的内燃机气缸盖。而且，本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于还提供一种能以少的工序容易地制造内燃机气缸盖的方法。
为了实现上述目的，根据本发明第1方面的内燃机气缸盖为这样一种内燃机气缸盖，其中用于安装间隙调节器的间隙调节器孔与气门对应地分别形成在进气侧和排气侧，在各间隙调节器孔上形成有空气排出孔，其特征在于所述空气排出孔以其中心轴线被包含在一平面中的方式形成，所述平面从包含所述气门和间隙调节器孔的各中心轴线的平面偏移并和该平面平行。
为了实现上述目的，根据本发明第2方面的内燃机气缸盖的特征在于在本发明第1方面记载的发明中，所述进气侧和排气侧的一方的空气排出孔和另一方的间隙调节器孔分别平行地形成。
而且，为了实现上述目的，根据本发明第3方面的内燃机气缸盖的制造方法为这样一种内燃机气缸盖的制造方法，其中将安装间隙调节器的间隙调节器孔与气门对应地分别形成在进气侧和排气侧，同时在各间隙调节器孔中形成空气排出孔，其特征在于在从包含所述气门和间隙调节器孔的各中心轴线的平面偏移的位置，使所述进气侧和排气侧的一方的空气排出孔和另一方的间隙调节器孔平行地形成。
本发明第4方面的内燃机气缸盖的制造方法的特征在于在本发明第3方面记载的发明中，使所述进气侧和排气侧中一方的空气排出孔和另一方的间隙调节器孔同时形成。
在本发明的第1方面，由于以其中心轴线被包含在一平面中的方式形成前述空气排出孔，其中所述平面从包含前述气门和间隙调节器孔的各中心轴线的平面偏移并和该平面平行，所以能避免在内燃机运转期间，间隙调节器孔由于滚子摇臂的动作而承受载荷、从而在空气排出孔的周围出现裂纹的情况，而且不用改变气缸盖相对于孔形成工具的相对姿势，只需使其移动，就可以容易地形成空气排出孔。
在本发明的第2方面，由于在本发明第1方面记载的发明中，前述进气侧和排气侧一方的空气排出孔和另一方的间隙调节器孔的中心轴线分别平行地形成，所以可以由多轴(钻头)装置等同时成形一方的空气排出孔和另一方的间隙调节器孔，从而能集中工序。
在本发明的第3方面，由于在从包含前述气门和间隙调节器孔的各中心轴线的平面偏移的位置，使前述进气侧和排气侧一方的空气排出孔和另一方的间隙调节器孔分别平行地形成，所以不用改变气缸盖相对于孔形成工具的相对姿势，只需使其移动，就可以容易地在短时间内制造气缸盖。
在本发明的第4方面，由于通过多轴装置等同时形成相互平行的前述进气侧及排气侧一方的空气排出孔和另一方的间隙调节器孔，所以能使工序数集中，另外能在短时间内可靠地制造气缸盖。
根据本发明的第1方面，可以提供一种能容易地形成空气排出孔，而不会在其周围出现裂纹的结构的内燃机气缸盖。
根据本发明的第2方面，可以提供一种能通过集中工序而在较短的时间内容易地制造的结构的内燃机气缸盖。
根据本发明的第3方面，可以提供一种能避免在空气排出孔的周围出现裂纹，而且能在短时间内容易地制造内燃机气缸盖的方法。
根据本发明的第4方面，可以提供一种能通过集中到较少的工序而进一步在短时间内可靠地制造气缸盖的方法。
图1为用于说明气缸盖的一实施例的平面图；图2为气缸盖的剖面图；图3为用于说明本发明的气缸盖的局部放大平面图；图4为用于说明根据本发明的工序的方框图；图5为用于说明本发明的方法的示意图；图6为用于说明现有的气缸盖的局部放大平面图；图7为用于说明现有工序的方框图。
符号说明1inA进气侧第一间隙调节器孔，1inB进气侧第二间隙调节器孔，1exA排气侧第一间隙调节器孔，1exB排气侧第二间隙调节器孔，2inA进气侧第一气门导管孔，2inB进气侧第二气门导管孔，2exA排气侧第一气门导管孔，2exB排气侧第二气门导管孔，3inA进气侧第一空气排出孔，3inB进气侧第二空气排出孔，3exA排气侧第一空气排出孔，3exB排气侧第二空气排出孔，CFin包含进气侧的气门导管孔和间隙调节器孔的中心轴线的平面，CFex包含排气侧的气门导管孔和间隙调节器孔的中心轴线的平面。
具体实施例方式
首先，参照图1～图3，通过在三个气缸的各气缸中、分别在进气侧和排气侧各设置两个气门的所谓四气门发动机的情况，详细说明实施本发明的内燃机气缸盖的最佳形式。而且，在附图中，相同的符号表示同样的部分或相应的部分。
本发明的内燃机的气缸盖大致为如下结构，即安装间隙调节器7用的间隙调节器孔1inA、1inB、1exA、1exB，与安装气门8用的气门导管孔2inA、2inB、2exA、2exB相对应，分别形成在进气侧in和排气侧ex，而且，在各间隙调节器孔1inA、1inB、1exA、1exB上分别形成空气排出孔3inA、3inB、3exA、3exB。如图3所示，进气侧的空气排出孔3inA、3inB及排气侧的空气排出孔3exA、3exB以其中心轴线被包含在一平面中的方式分别形成，所述平面位于从包含进气侧的气门导管孔2inA、2inB和间隙调节器孔1inA、1inB的中心轴线的平面CFin、及包含排气侧的气门导管孔2exA、2exB和间隙调节器孔1exA、1exB的中心轴线的平面CFex分别偏移的位置上，并和前述平面CFin及CFex平行。另外，如图2所示，进气侧的空气排出孔3inA、3inB和排气侧的间隙调节器孔1exA、1exB，以及，排气侧的空气排出孔3exA、3exB和进气侧的间隙调节器孔1inA、1inB分别以相同的角度平行地形成。
如图2所示，内燃机的气缸盖的气门传动系为这样一种结构，其中由各凸轮5推压的滚子摇臂6的一端分别和被插入(插配)保持在间隙调节器孔1inA、1inB、1exA、1exB中的间隙调节器7接触，另一端和被同心地插入保持在气门导管孔2inA、2inB、2exA、2exB中并由弹簧9向关闭方向推压/施力的气门8接触。
在该实施例中，对于气缸盖，在每个气缸中，由于在进气侧in和排气侧ex分别成对设置共计四个气门8，所以用于插入各气门8的进气侧第一气门导管孔2inA和进气侧第二气门导管孔2inB、排气侧第一气门导管孔2exA和排气侧第二气门导管孔2exB，以及，进气侧第一间隙调节器孔1inA和进气侧第二间隙调节器孔1inB、排气侧第一间隙调节器孔1exA和排气侧第二间隙调节器孔1exB在各气缸的进气侧in和排气侧ex形成一对。如图1所示，相互邻接的气缸上的包含进气侧第一气门导管孔2inA和进气侧第一间隙调节器孔1inA之中心轴线的平面CFin彼此间的间隔，以及相互邻接的气缸上的包含进气侧第二气门导管孔2inB和进气侧第二间隙调节器孔1inB之中心轴线的平面CFin彼此间的间隔被设定为相等的间距Pin。而且，相互邻接的气缸上的包含排气侧第一气门导管孔2exA和排气侧第一间隙调节器孔1exA之中心轴线的平面CFex彼此间的间隔，以及相互邻接的气缸上的包含排气侧第二气门导管孔2exB和排气侧第二间隙调节器孔1exB之中心轴线的平面CFex彼此间的间隔被设定为相等的间距Pex。而且，为了使朝向气缸内的混合气吸入率较好，如此设定气门8，即进气侧in的气门的直径比排气侧ex的气门的直径大。因此，如图3所示，包含同一气缸的进气侧的气门导管孔2inA、2inB和间隙调节器孔1inA、1inB的中心轴线的平面间的间隔Lin，设定得比包含排气侧的气门导管孔2exA、2exB和间隙调节器孔1exA、1exB的中心轴线的平面间的间隔Lex稍大。所以，包含进气侧的气门导管孔2inA、2inB和间隙调节器孔1inA、1inB的中心轴线的平面CFin，与包含排气侧的气门导管孔2exA、2exB和间隙调节器孔1exA、1exB的中心轴线的平面CFex不是位于同一平面上，而且具有平行地偏离的位置关系。
各间隙调节器孔1inA、1inB、1exA、1exB分别形成连通内部底面附近和外部的空气排出孔3inA、3inB、3exA、3exB，以便在将间隙调节器7分别插入到它们内部时，不会在其内部封入空气而防碍安装。而且，在本发明中，如图3所示，进气侧的间隙调节器孔1inA、1inB的空气排出孔3inA、3inB被如此形成，即其中心轴线位于包含排气侧的气门导管孔2exA、2exB和间隙调节器孔1exA、1exB的中心轴线的平面CFex上；而且，排气侧的间隙调节器孔1exA、1exB的空气排出孔3exA、3exB被如此形成，即其中心轴线位于包含进气侧的气门导管孔2inA、2inB和间隙调节器孔1inA、1inB的中心轴线的平面CFin上。因此，间隙调节器孔1inA和1inB、1exA和1exB的空气排出孔3inA和3inB、3exA和3exB，在从包含所述间隙调节器孔1inA和1inB、1exA和1exB及与其对应的气门导管孔2inA和2inB、2exA和2exB的相应中心轴线的平面CFin、CFex偏移的位置处被如此形成，以便其中心轴线位于和所述平面CFin、CFex平行的平面CFex、CFin上，其中平面CFex、CFin相对进气侧in、排气侧ex位于相反侧。而且，如图2所示，进气侧的间隙调节器孔1inA、1inB的空气排出孔3inA、3inB被如此形成，以使得其中心轴线和排气侧的间隙调节器孔1exA、1exB的中心轴线平行；排气侧的间隙调节器孔1exA、1exB的空气排出孔3exA、3exB被如此形成，以使得其中心轴线和进气侧的间隙调节器孔1inA、1inB的中心轴线平行。因此，通过具有多个钻孔器等的穿孔工具的多轴装置能容易地同时形成进气侧的空气排出孔3inA、3inB和排气侧的间隙调节器孔1exA、1exB，以及排气侧的空气排出孔3exA、3exB和进气侧的间隙调节器孔1inA、1inB，而且，即使在内燃机运转时、间隙调节器孔1inA、1inB、1exA、1exB由于滚子摇臂的动作而承受载荷，也能可靠地避免在空气排出孔3inA、3inB、3exA、3exB的周围出现裂纹。
下面，参照图1～图5，通过制造如上所述那样的所谓四气门发动机的气缸盖的情况，详细说明本发明的内燃机气缸盖的制造方法，其中所述发动机在三个气缸的各气缸中、分别在进气侧和排气侧各设置两个气门。而且，在附图中，相同的符号表示同样的部分或相应的部分。
本发明的内燃机的制造方法大致如下，即，分别安装着间隙调节器7的间隙调节器孔1inA、1inB、1exA、1exB与分别用于安装气门8的气门导管孔2inA、2inB、2exA、2exB对应地分别形成在进气侧in和排气侧ex，而且，在各间隙调节器孔1inA、1inB、1exA、1exB中分别形成空气排出孔3inA、3inB、3exA、3exB。所以，如图3所示，在从包含进气侧的气门导管孔2inA、2inB和间隙调节器孔1inA、1inB，以及排气侧的气门导管孔2exA、2exB和间隙调节器孔1exA、1exB的各中心轴线的平面CFin、Cfex上分别偏移的位置，如图2所示，进气侧的空气排出孔3inA、3inB和排气侧的间隙调节器孔1exA、1exB，以及排气侧的空气排出孔3exA、3exB和进气侧的间隙调节器孔1inA、1inB分别以相同的角度平行地形成。而且，同时形成所述平行的进气侧的空气排出孔3inA、3inB和排气侧的间隙调节器孔1exA、1exB，以及同时形成排气侧的空气排出孔3exA、3exB和进气侧的间隙调节器孔1inA、1inB。
如图1所示，对于内燃机的气缸盖而言，相互邻接的气缸上的进气侧第一间隙调节器孔1inA和第二间隙调节器孔1inB的间距Pin，以及，排气侧的第一间隙调节器孔1exA和第二间隙调节器孔1exB的间距Pex分别均等地设定。而且，如图3所示，各气缸上的进气侧第一间隙调节器孔1inA和进气侧第二间隙调节器孔1inB之间的间隔Lin设定得比排气侧第一间隙调节器孔1exA和排气侧第二间隙调节器孔1inB之间的间隔Lex稍大，所以，进气侧第一及第二间隙调节器孔1inA、1inB与排气侧第一及第二间隙调节器孔1exA、1exB之间的位置处于一种平行地偏移的位置关系。而且，如图2所示，进气侧的间隙调节器孔1inA、1inB与排气侧间隙调节器孔1exA、1exB的空气排出孔3exA、3exB被如此设定，即中心轴线分别平行；排气侧的间隙调节器孔1exA、1exB与进气侧间隙调节器孔1inA、1inB的空气排出孔3inA、3inB被如此设定，即中心轴线分别平行。即，如图5(a)所示，排气侧的间隙调节器孔1exA、1exB与进气侧间隙调节器孔1inA、1inB的空气排出孔3inA、3inB以相同的角度α形成，如图5(b)所示，进气侧的间隙调节器孔1inA、1inB与排气侧间隙调节器孔1exA、1exB的空气排出孔3exA、3exB以相同的角度β形成。
在实施本发明之前，内燃机的气缸盖通过铸造等成形为规定的形状。这时，在本实施例中，尚没有形成各间隙调节器孔1inA、1inB、1exA、1exB和空气排出孔3inA、3inB、3exA、3exB。因此，如图4和5所示，在所述实施例的情况中，首先，进行工序ST1，即通过多轴装置等同时形成作为排气侧的间隙调节器孔1exA、1exB中的一方(EXHLA)的下孔和与其对应的进气侧的间隙调节器孔1inA或1inB(INHLA)的空气排出孔3inA或3inB。其次，进行工序ST2，即通过多轴装置等同时形成作为进气侧的间隙调节器孔1inA或1inB(INHLA)的下孔和(与其对应的)排气侧的间隙调节器孔1exA或1exB(EXHLA)的空气排出孔3exA或3exB。之后，进行精加工排气侧的间隙调节器孔1exA或1exB(EXHLA)的工序ST3，进行精加工进气侧的间隙调节器孔1inA或1inB(INHLA)孔的工序ST4。本发明的方法可以通过如图4所示的四道工序实现，所以与现有技术中进行各孔穿设的六道工序(图7)相比，能集中工序，因此，能减少各孔穿设加工所用的设备，并能缩短穿设孔加工所必需的时间，从而能降低制造成本。另外，对于排气侧的间隙调节器孔1exA、1exB中的另一方和与其对应的进气侧间隙调节器孔1inA或1inB，以及，进气侧的间隙调节器孔1inB或1inA和排气侧的间隙调节器孔1exB或1exA，可以同样地进行上述工序ST1～ST4。
另外，在本发明中，在如图1所示那样的、多缸四气门发动机的情况中，通过具有多个孔形成工具(钻孔器等)的多轴设备同时形成各气缸上的各排气侧第一间隙调节器孔1exA、1exA、1exA、...和各进气侧第一间隙调节器孔1inA、1inA、1inA、...的各空气排出孔3inA、3inA、3inA、...，之后，通过具有多个孔形成工具(钻孔器等)的多轴设备同时形成各气缸上的各进气侧第二间隙调节器孔1inB、1inB、1inB、...和各排气侧第二间隙调节器孔1exB、1exB、1exB、...的各空气排出孔3exB、3exB、3exB、...。在这种情况中，能进一步减少各孔穿设加工所用的设备，同时能大幅度地缩短全部的孔穿设加工所必需的时间，从而能进一步降低制造成本。
另外，本发明不限于上述实施例，只要是具有安装间隙调节器7用的孔1和形成在其上的空气排出孔3的气缸盖，就可以适用于多种内燃机，例如三缸之外的气缸数量的发动机，或者，直列或V型发动机，以及所谓四气门之外的发动机等。而且，本发明也可以在形成进气侧间隙调节器孔1in(A或B)和与其对应的排气侧间隙调节器孔1ex(A或B)的空气排出孔3ex(A或B)之后，形成对应的排气侧间隙调节器孔1ex(A或B)和进气侧间隙调节器孔1in(A或B)的空气排出孔3in(A或B)。另外，本发明包括下述情况，即不由多轴装置同时形成进气侧in和排气侧ex中一方的间隙调节器孔1in(A或B)或1ex(A或B)，和另一方的间隙调节器孔1ex(A或B)或1in(A或B)的空气排出孔3ex(A或B)或3in(A或B)，而是单独地形成。即使在这种情况下，由于一方的间隙调节器孔1in(A或B)或1ex(A或B)和另一方的空气排出孔3ex(A或B)或3in(A或B)平行，也可以通过一方的间隙调节器孔1in(A或B)或1ex(A或B)形成用的钻孔器等孔形成工具及另一方的空气排出孔3ex(A或B)或3in(A或B)形成用的钻孔器等孔形成工具，以仅使气缸盖移动的方式在相同的姿势下连续地加工气缸盖，从而不需要使气缸盖姿势改变的时间和设备，由此能以简单的设备在短时间内进行孔穿设加工，所以能使制造成本降低。
权利要求
1.一种内燃机气缸盖，其中用于安装间隙调节器的间隙调节器孔与气门对应地分别形成在进气侧和排气侧，在各间隙调节器孔上形成有空气排出孔，其特征在于所述空气排出孔以其中心轴线被包含在一平面中的方式形成，所述平面从包含所述气门和间隙调节器孔的各中心轴线的平面偏移并和该平面平行。
2.根据权利要求1所述的内燃机气缸盖，其特征在于所述进气侧和排气侧的一方的空气排出孔和另一方的间隙调节器孔分别平行地形成。
3.一种内燃机气缸盖的制造方法，其中将安装间隙调节器的间隙调节器孔与气门对应地分别形成在进气侧和排气侧，同时在各间隙调节器孔中形成空气排出孔，其特征在于在从包含所述气门和间隙调节器孔的各中心轴线的平面偏移的位置，使所述进气侧和排气侧的一方的空气排出孔和另一方的间隙调节器孔平行地形成。
4.根据权利要求3所述的内燃机气缸盖的制造方法，其特征在于使所述进气侧和排气侧中一方的空气排出孔和另一方的间隙调节器孔同时形成。
全文摘要
本发明提供了一种易于制造的结构的内燃机气缸盖，和一种能以少的工序容易地制造内燃机气缸盖的方法。间隙调节器孔(1inA、1inB、1exA、1exB)与气门导管孔(2inA、2inB、2exA、2exB)对应地分别形成在进气侧(in)和排气侧(ex)，而且，在各间隙调节器孔(1inA、1inB、1exA、1exB)中分别形成空气排出孔(3inA、3inB、3exA、3exB)。进气侧的空气排出孔(3inA、3inB)和排气侧的间隙调节器孔(1exA、1exB)，以及，排气侧的空气排出孔(3exA、3exB)和进气侧的间隙调节器孔(1inA、1inB)分别以相同的角度平行地形成。
文档编号F02F1/24GK1670340SQ20051005547
公开日2005年9月21日 申请日期2005年3月18日 优先权日2004年3月18日
发明者佐原秀治, 松下贤治 申请人:丰田自动车株式会社