JP2006348859A - 内燃機関のシリンダブロック - Google Patents

Abstract

【課題】 製造・加工が容易であり、振動を効果的に抑制することのできる内燃機関のシリンダブロックを提供すること。
【解決手段】 本発明による内燃機関１０のシリンダブロック１２は、シリンダ２４と、クランクシャフト１８を支持する軸受部２０を有するクランクケース２６とを備え、軸受部２０のそれぞれが個々独立のクランクキャップ３２により構成されるものであり、クランクキャップ３２の下縁に沿って固定される第１部分３８ａと、隣合う第１部分３８ａ間で延び、中間部３８ｂｃがクランクケース２６に固定される第２部分２８ｂとを有する補強部材３８を備えることを特徴とする。この構成によれば、クランクケース２６の下部が補強部材３８の第２部分３８ｂにより拘束され。振動が抑制されることとなる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関のシリンダブロックに関し、特に、シリンダブロックのボトムレール部の振動を抑制するための技術に関する。

ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関におけるシリンダブロックは、ピストンが摺動可能に配置されるシリンダと、その下側に位置しクランクシャフトを収容するクランクケースとから構成されている。また、クランクケースには、クランクシャフトを回転可能に支持する軸受部が設けられている。軸受部は、多気筒型内燃機関の場合、クランクケースの端部壁及びクランクケース内の隔壁のそれぞれにクランクキャップ（ベアリングキャップとも称される）を結合して構成されている。

このようなシリンダブロックは、周期的に変化するガス圧や、運動部分（ピストン、コネクティングロッド、クランクアーム等）から異なるタイミングで力を受けるため、クランクケースにおいて振動が生じやすい。

かかる不具合に対しては、クランクケースの肉厚を増して剛性を高めることが考えられるが、内燃機関の軽量化の要請に反する。このため、従来においては、例えば下記の特許文献１や特許文献２に記載のように、クランクケースを上下２体から構成し、下部のクランクケースにクランクキャップを一体成型して剛性を高めたもの、いわゆるベッドプレート構造としたものが考えられている。

また、特許文献３に記載されているように、クランクキャップの左右の各端部に縦ビームを一体化するとともに、クランクキャップの下縁に横ビームを設けることで、クランクキャップの応力低減や倒れ剛性向上等を図り、シリンダブロックの振動を抑制するという構成が知られている。

或いはまた、シリンダブロックの一部を示す概略底面図である図６に示すように、横ビーム１をクランクキャップ２の端部よりも延長してクランクケース３の内壁に設けられた突部４にボルト５により固定した構成も知られている。
特開平７−１１９５４５号公報 特開平８−２００１５４号公報 特開平８−２８４７４９号公報

しかしながら、特許文献１，２に開示されているようなベッドプレート構造のシリンダブロックを、一般的な鋳造により製造することとした場合、精度上、製造・加工が困難であり、コストも高くなるという問題点がある。

また、横ビーム又は縦ビームで補強する構造では、製造や加工が容易であるものの、クランクケースの下部、いわゆるスカート部において振動が十分に抑えられないという問題がある。

そこで、本発明の目的は、製造・加工が容易であり、振動を効果的に抑制することのできる内燃機関のシリンダブロックを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明による内燃機関のシリンダブロックは、ベッドプレート構造ではないもの、すなわち、シリンダと、クランクシャフトを支持する軸受部を有するクランクケースとを備え、軸受部のそれぞれが個々独立のクランクキャップにより構成されるものであり、クランクキャップの自由縁に沿って固定される第１部分と、隣合う第１部分間で延び、中間部がクランクケースに固定される第２部分とを有する補強部材を備えることを特徴としている。

上記構成によれば、クランクケースの下部が補強部材の第２部分により拘束される。特に、隣合う軸受部間の領域に位置するクランクケース下部の部分は振動しやすいが、補強部材の第２部分により拘束されるため、振動が抑制されることとなる。

また、補強部材の第２部分は、隣合う第１部分の一方から斜めに延びる斜辺部分と、他方の第１部分から斜めに延びる斜辺部分とからなる山形形状とし、両斜辺部分が交差する頂点部をクランクケースに固定することが好適である。第２部分が、第１部分に対して斜めの部分を有することにより、斜め方向の強度が向上し、シリンダブロック下面の平行四辺形状の変形やねじれを抑えることができる。

上述したように、本発明による内燃機関のシリンダブロックは、ベッドプレート構造のようにクランクキャップを一体化する構造ではなく、且つ、比較的単純な形状の補強部材を固定するだけの構成であるので、製造・加工が容易であり、コストアップを防止することができる。

また、振動が生じやすいクランクケースの部分を拘束することができるため、振動が抑制され、ひいては騒音の低減を図ることも可能となる。

以下、図面を参照して本発明による内燃機関のシリンダブロックの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当部分には同一符号を付すこととする。

図１は、本発明によるシリンダブロックが適用された内燃機関としての４気筒ガソリンエンジン１０を概略的に示す縦断面図である。図示するように、このエンジン１０は、シリンダブロック１２と、シリンダブロック１２の上部に固定されたシリンダヘッド１４と、シリンダブロック１２の下部に固定されたオイルパン１６とから基本的に構成されている。シリンダブロック１２内には、クランクシャフト１８が収容され、シリンダブロック１２の軸受部２０により回転可能に支持されている。

図示実施形態に係るシリンダブロック１２は、ピストン２２が摺動可能に配置されるシリンダ２４が直列に配列されており、その下部にクランクケース２６が一体的に設けられている。クランクケース２６に、クランクシャフト１８を支持する軸受部２０が形成されている。

クランクケース２６の内部は、気筒数と同じ数の空間に隔壁２８により仕切られており、各空間は対応のシリンダ２４の内部と連通している。この空間に、クランクシャフト１８のクランクアーム１８ａやクランクピン１８ｂ、及びコネクティングロッド３０等が配置される。また、シリンダブロック１２のみを示す図１のII−II線に沿っての断面図である図２に示すように、各隔壁２８の下部には、１枚板状のクランクキャップ３２がボルト３４により個々独立に固定されている。隔壁２８の下縁中央及びクランクキャップ３２の上縁中央にはそれぞれ半円形の凹部が形成されており、隔壁２８とクランクキャップ３２とを結合させることで、円形の穴がクランクシャフト１８を支持する軸受部２０として形成される。なお、クランクケース２６の両端の端部壁３６ａ，３６ｂにおいても、同様に、クランクキャップ３２によって軸受部２０が形成されている。

更に、図示実施形態に係るシリンダブロック１２は、クランクケース２６の下部を補強し剛性を高めるための補強部材３８を備えている。この補強部材３８は、加工が容易であり剛性が高い材料、例えば鋼製であることが好ましく、図２、及びシリンダブロック１２の底面図である図３に示すように、各クランクキャップ３２の自由縁（下縁）に沿って配置された第１部分３８ａと、隣合う１対の第１部分３８ａの同側の端部同士を連結する第２部分３８ｂとから構成された一体化物である。

補強部材３８の第１部分３８ａは、クランクキャップ３２をクランクケース２６の隔壁２８又は端部壁３６ａ，３６ｂに固定するためのボルト３４によって共締めされている。

補強部材３８の第２部分３８ｂは、隣合う１対の第１部分３８ａの一方から斜めに延びる斜辺部分３８ｂａと、他方の第１部分３８ａから斜めに延びる斜辺部分３８ｂｂとからなる山形形状をなしており、その頂点部３８ｂｃ、すなわち両斜辺部分３８ｂａ，３８ｂｂが公差する第２部分３８ｂの中間部が、クランクケース２６の下縁にボルト４０により固定されている。本実施形態では、クランクケース２６の下縁に設けられた外向きフランジ（いわゆるボトムレール）４２にオイルパン１６が取り付けられるため、その障害とならないよう、クランクケース２６の内周面に一体形成された突部４４に第２部分３８ｂの頂点部３８ｂｃがボルト４０により固定されている。

ガソリンエンジン１０の駆動中、ピストン２２やクランクシャフト１８等の運動部分からの力が様々な方向に伝搬すると共に、シリンダブロック１２のクランクケース２６内にシリンダ２４からのガス圧が作用するが、上述したような構成においては、補強部材３８の第１部分３８ａによりクランクキャップ３２の下縁に沿う方向（図２及び図３で矢印Ａで示す方向）における剛性が向上することで、この方向におけるクランクキャップ３２を媒介とした振動の伝搬を抑制することができる。

また、補強部材３８の第２部分３８ｂが、クランクケース２６の下部の動きを拘束している。この拘束部分は軸受部２０（隔壁２８）と軸受部２０（隔壁２８又は端部壁３６ａ，３６ｂ）との間の位置しており、従来であれば何らの拘束手段が設けられていなかった部分であるため、当該拘束部分の振動、特に左右開きの動き（図２及び図３の矢印Ａ方向における動き）は第２部分３８ｂによって効果的に抑制される。これによって、シリンダブロック１２全体の振動が抑制、防止され、騒音等の不具合も改善されることになる。

更に、補強部材３８の第１部分３８ａの固定点（ボルト３４の位置）と第２部分３８ｂの固定点（ボルト４０の位置）との間が、クランクシャフト１８の回転軸線及び矢印Ａ方向に対して斜めとなっているため、斜め方向の構造も強化される。特に、本実施形態では、固定点３４，４０間には第２部分３８ｂの斜辺部分が存在するため、より強い構造となっている。これにより、シリンダブロック１２の下面が平行四辺形状に変形することを防止することができるとともに、シリンダブロック１２のねじり剛性を向上させることができる。

なお、隣合う第２部分３８ｂ間には谷部分が形成されるが、この部分に潤滑油通路４６を形成することが可能である。例えば図６に示す従来構成においては、この部分は横ビーム１が配置されるため、潤滑油通路４６はクランクケース２６の外面に設けられることとなっていたが、本実施形態では、当該部分を利用することで、シリンダブロック１２の外側寸法を小さくすることが可能となる。また、潤滑油通路４６をクランクケース２６の下縁まで延ばしているので、クランクケース２６の下部の剛性が向上し、振動抑制効果が更に向上する。

また、図３と図６とを比較して理解されるように、補強部材３８を固定するためのボルト数も少なくてすむという効果もある。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

例えば、クランクキャップ３２の中央部分の強度は本来高く作られているため、図４に示すように、第１部分３８ａの中間部を省略し、２つの補強部材３８Ａからなる構成としても上記と同様な効果を期待することができる。

また、隣合う軸受部２０間の領域に位置するクランクケース２６の下部の振動を抑制するためには、補強部材の第２部分の形状は山形である必要はなく、図５に示すように、第２部分３８ｂをＴ字形状とした補強部材３８Ｂ等、種々の形状が考えられる。なお、図５に示す補強部材３８Ｂは、第１部分３８ａの両端を延ばし、この部分をクランクケース２６の内壁に設けられた突部４８にボルト５０により固定することで、より一層、シリンダブロック１２の剛性を高めている。

更に、適用される内燃機関もガソリンエンジンに限られず、ディーゼルエンジンであってもよく、気筒数やシリンダの配列型式も上記のものに限られない。

本発明によるシリンダブロックが適用された内燃機関としてのガソリンエンジンを概略的に示す縦断面図である。 図１のII−II線に沿っての、シリンダブロックのみを示す断面図である。 図１のシリンダブロックの底面図である。 本発明によるシリンダブロックの変形態様を示す底面図である。 本発明によるシリンダブロックの更なる変形態様を示す底面図である。 従来におけるシリンダブロックの底面図である。

符号の説明

１０…ガソリンエンジン（内燃機関）、１２…シリンダブロック、１８…クランクシャフト、２０…軸受部、２４…シリンダ、２６…クランクケース、３２…クランクキャップ、３８，３８Ａ，３８Ｂ…補強部材、３８ａ…第１部分、３８ｂ…第２部分、３８ｂａ，３８ｂｂ…斜辺部分、３８ｂｃ…頂点部、４４…突部、４６…潤滑油通路。

Claims (2)

1. シリンダと、クランクシャフトを支持する軸受部を有するクランクケースとを備え、前記軸受部のそれぞれが個々独立のクランクキャップにより構成される、内燃機関のシリンダブロックにおいて、
   前記クランクキャップの自由縁に沿って固定される第１部分と、隣合う前記第１部分間で延び、中間部が前記クランクケースに固定される第２部分とを有する補強部材を備えることを特徴とする、内燃機関のシリンダブロック。
2. 前記第２部分が、隣合う前記第１部分の一方から斜めに延びる斜辺部分と、隣合う前記第１部分の他方から斜めに延びる斜辺部分とからなる山形形状であり、両斜辺部分が交差する頂点部が前記クランクケースに固定されることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関のシリンダブロック。
   

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