JP6948249B2 - engine - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼルエンジンなど、シリンダブロックの構造に工夫がなされたエンジンに関するものである。 The present invention relates to an engine such as a diesel engine in which the structure of a cylinder block is devised.

エンジンにおけるシリンダブロックは、ピストンが収容されるシリンダとクランクシャフトを収容するクランクケースとが一体化された部品であり、十分な強度や剛性を必要とする構造体である。例えば、特許文献１においては、その図７や図８にシリンダブロック（１）が示されている。 The cylinder block in an engine is a component in which a cylinder accommodating a piston and a crankcase accommodating a crankshaft are integrated, and is a structure that requires sufficient strength and rigidity. For example, in Patent Document 1, the cylinder block (1) is shown in FIGS. 7 and 8.

シリンダブロックの外表面には、強度や剛性を向上させるためにリブなどの凹凸部が形成されていることが多く、特許文献１のものでも、その図８において、符記されていないが、クランクケース（１８）に縦横に複数のリブが形成されていることが理解できる。 Concavo-convex portions such as ribs are often formed on the outer surface of the cylinder block in order to improve strength and rigidity, and even in Patent Document 1, although not marked in FIG. 8, the crank It can be understood that a plurality of ribs are formed vertically and horizontally in the case (18).

また、シリンダブロックの肉厚を抑えつつ強度や剛性をより向上させるために、より多数のリブが縦横に一体形成されてなる凹凸部を設けた構造のシリンダブロックも知られている。（例えば、特許文献２の図１、図５などを参照） Further, in order to further improve the strength and rigidity while suppressing the wall thickness of the cylinder block, a cylinder block having a structure in which a larger number of ribs are integrally formed in the vertical and horizontal directions is also known. (See, for example, FIGS. 1, 5 and 5 of Patent Document 2).

特開２００６−２６６２２５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-266225 特開２０１１−０６４０７４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-064074

従来のシリンダブロックでは、そのクランクケースに、図５（ａ），（ｂ）に示されるように、外表面に形成される凹凸部Ａは、縦リブ２０と、横リブ２０と、それら縦横のリブ２０，２０で囲まれた部分である凹部１９とを有して構成されている。そして、それらリブの角部ｋや凹部の隅部ｓはほぼ直角に交わる箇所に形成されていて、凹凸が碁盤の目のように並べられた形状の凹凸部Ａに構成されていた。 In the conventional cylinder block, as shown in FIGS. 5A and 5B, the uneven portion A formed on the outer surface of the crankcase has a vertical rib 20, a horizontal rib 20, and the vertical and horizontal ribs 20. It is configured to have a recess 19 which is a portion surrounded by ribs 20 and 20. The corners k of the ribs and the corners s of the recesses are formed at points where they intersect at substantially right angles, and the irregularities are formed in the concave-convex portions A having a shape arranged like a grid.

前記凹凸部Ａを外表面に設けたことにより、クランクケース１Ｂの強度や剛性を大幅な重量増を招くことなく向上させることが可能となる利点がある。しかしながら、その反面、シリンダブロックを鋳造により作製した際には、凹部１９の隅部ｓに鋳砂が残りやすい傾向があり、従って歩留まりに悪影響を与え易いという問題があった。 By providing the uneven portion A on the outer surface, there is an advantage that the strength and rigidity of the crankcase 1B can be improved without causing a significant increase in weight. However, on the other hand, when the cylinder block is manufactured by casting, there is a tendency that cast sand tends to remain in the corners s of the recess 19, and therefore there is a problem that the yield is easily adversely affected.

本発明の目的は、シリンダブロックの外表面に形成される凹凸部の構造工夫により、強度や剛性を落とすことなくシリンダブロックの鋳造による歩留まりが改善されるエンジンを提供する点にある。 An object of the present invention is to provide an engine in which the yield by casting the cylinder block is improved without lowering the strength and rigidity by devising the structure of the uneven portion formed on the outer surface of the cylinder block.

本発明は、エンジンにおいて、
シリンダブロック１の外表面に凹部１９及び凸部２０による凹凸部Ａが形成され、前記凹凸部Ａにおける隅部ｓが円滑な丸みを帯びた形状に形成され、
前記凸部２０は、前記シリンダブロック１に一体にリブ出し形成された部分によりなり、前記凹部１９は、前記凸部２０によって囲まれた凹み部分によりなり、
前記凸部２０は、その根元側が太くなる中実断面を有し、
前記凹部１９は、前記シリンダブロック１の外表面に対する遠近方向視で円形又は楕円形をなし、かつ、滑らかな曲面でもって凹んだディンプルに形成されていることを特徴とする。 The present invention relates to an engine.
A concave-convex portion A formed by a concave portion 19 and a convex portion 20 is formed on the outer surface of the cylinder block 1, and a corner portion s of the concave-convex portion A is formed into a smooth rounded shape.
The convex portion 20 is formed of a portion integrally ribbed with the cylinder block 1, and the concave portion 19 is formed of a concave portion surrounded by the convex portion 20.
The convex portion 20 has a solid cross section in which the root side thereof becomes thicker .
The recess 19 is circular or elliptical in perspective with respect to the outer surface of the cylinder block 1, and is formed into recessed dimples with a smooth curved surface .

第２の本発明は、本発明によるエンジンにおいて、
前記凹凸部Ａが、シリンダブロック１におけるクランクケース１Ｂの外表面に形成されていることを特徴とする。 A second aspect of the present invention is the engine according to the present invention.
The uneven portion A is formed on the outer surface of the crankcase 1B in the cylinder block 1 .

第３の本発明は、本発明又は第２の本発明によるエンジンにおいて、
前記シリンダブロック１はディーゼルエンジン用のものであることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the engine according to the present invention or the second aspect of the present invention.
The cylinder block 1 is for a diesel engine .

本発明によれば、クランクケースの外表面に形成される凹凸部を、その隅部が円滑な丸みを帯びた形状としてあるので、鋳造時の鋳砂の隅部からの離れ易さが、従来の尖った隅部の場合に比べて良くなり、隅部に鋳砂が残ることが殆どなくなるように改善される。歩留まりが良くなって生産性向上が図れ、ひいてはエンジンのコストダウンも可能になる。 According to the present invention, since the uneven portion formed on the outer surface of the crankcase has a shape in which the corner portion has a smooth rounded shape, the ease of separation from the corner portion of the cast sand during casting has been conventionally improved. It is better than the case of sharp corners, and it is improved so that there is almost no cast sand left in the corners. Yield will be improved, productivity will be improved, and engine cost will be reduced.

その結果、クランクケースの外表面に形成される凹凸部の構造工夫により、強度や剛性を落とすことなくクランクケースの鋳造による歩留まりが改善されるエンジンを提供することができる。 As a result, it is possible to provide an engine in which the yield by casting the crankcase is improved without reducing the strength and rigidity by devising the structure of the uneven portion formed on the outer surface of the crankcase.

シリンダブロックの表面構造を示し、（ａ）は凹凸部の側面図、（ｂ）は凹部の断面図The surface structure of the cylinder block is shown, (a) is a side view of the uneven portion, and (b) is a cross-sectional view of the concave portion. シリンダブロック単品の平面図Plan view of a single cylinder block 火花点火式エンジンの側面図Side view of spark-ignition engine 火花点火式エンジンの正面図Front view of spark-ignition engine 従来のシリンダブロックを示し、（ａ）は凹凸部の側面図、（ｂ）は凹部の断面図A conventional cylinder block is shown, (a) is a side view of an uneven portion, and (b) is a cross-sectional view of a concave portion.

以下に、本発明によるエンジンの実施の形態を、産業用の火花点火式エンジンに適用した場合について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of the engine according to the present invention will be described with reference to the drawings when applied to an industrial spark-ignition engine.

図３、図４に示されるように、産業用の火花点火式エンジンは、シリンダブロック１の上部にシリンダヘッド２が組付けられ、シリンダヘッド２の上部にシリンダヘッドカバー３が組付けられ、シリンダブロック１の下部にオイルパン４が組付けられている。シリンダブロック１の前端部に伝動ケース５が組付けられ、伝動ケース５の前部にエンジン冷却ファン６が配置され、シリンダブロック１の後部にフライホイール又はフライホイールハウジング７が配置されている。シリンダブロック１の上半部はシリンダ１Ａに、そして、下半部はクランクケース１Ｂにそれぞれ構成されている。 As shown in FIGS. 3 and 4, in the industrial spark ignition type engine, the cylinder head 2 is assembled on the upper part of the cylinder block 1, the cylinder head cover 3 is assembled on the upper part of the cylinder head 2, and the cylinder block. An oil pan 4 is attached to the lower part of 1. A transmission case 5 is assembled at the front end of the cylinder block 1, an engine cooling fan 6 is arranged at the front of the transmission case 5, and a flywheel or a flywheel housing 7 is arranged at the rear of the cylinder block 1. The upper half of the cylinder block 1 is formed in the cylinder 1A, and the lower half is formed in the crankcase 1B.

エンジンＥの前部に、駆動プーリ８、エンジン冷却ファン６の駆動用ファンプーリ９、及びダイナモ（オルタネータ）１０の受動プーリ１０ａに跨る伝動ベルト１１が配備されている。エンジンＥの左側には、排気マニホルド１２、スタータ１３などが装備されている。エンジンＥの右側にはオイルフィルタ１４、吸気マニホルド１５、ガスミキサ１６、ＥＣＵ１７などが装備され、上方には３つのイグニッションコイル１８が配置されている。 At the front of the engine E, a drive pulley 8, a drive fan pulley 9 for the engine cooling fan 6, and a transmission belt 11 straddling the passive pulley 10a of the dynamo (alternator) 10 are provided. The left side of the engine E is equipped with an exhaust manifold 12, a starter 13, and the like. An oil filter 14, an intake manifold 15, a gas mixer 16, an ECU 17, and the like are mounted on the right side of the engine E, and three ignition coils 18 are arranged above.

次に、シリンダブロック１のクランクケース１Ｂについて説明する。図１、図２に示されるように、クランクケース１Ｂの外表面に、多数の凹部１９及び凸部２０による凹凸部Ａが形成されている。凸部２０は、鋳造によりクランクケース１Ｂに一体にリブ出し形成された部分によりなり、凹部１９は、凸部２０によって囲まれた凹み部分によりなる。図１（ａ）は、クランクケース１Ｂの外表面を部分的に切り取った部分として凹凸部Ａを示したものである。 Next, the crankcase 1B of the cylinder block 1 will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, uneven portions A formed by a large number of concave portions 19 and convex portions 20 are formed on the outer surface of the crankcase 1B. The convex portion 20 is formed of a portion integrally ribbed and formed in the crankcase 1B by casting, and the concave portion 19 is formed of a concave portion surrounded by the convex portion 20. FIG. 1A shows the uneven portion A as a portion where the outer surface of the crankcase 1B is partially cut off.

シリンダブロック１は、シリンダ１Ａの部位より、クランクケース１Ｂの部位の方が左右に広い形状をしている。従って、図２に示され凹凸部Ａは、クランクケース１Ｂにおける横に広がりながら下方に延びる傾斜状態の外表面の部分を示している。なお、図２における１ａは、シリンダ１Ａにおけるピストン（図示省略）が収容される部分であるシリンダボアである。凹凸部Ａは、シリンダブロック１の左右両面に形成されており、クランクケース１Ｂの外表面だけでなく、シリンダ１Ａの外表面に形成してもよい。 The cylinder block 1 has a shape in which the portion of the crankcase 1B is wider to the left and right than the portion of the cylinder 1A. Therefore, the uneven portion A shown in FIG. 2 shows a portion of the outer surface of the crankcase 1B in an inclined state that extends laterally and extends downward. Note that 1a in FIG. 2 is a cylinder bore in which a piston (not shown) is housed in the cylinder 1A. The uneven portions A are formed on both the left and right sides of the cylinder block 1, and may be formed not only on the outer surface of the crankcase 1B but also on the outer surface of the cylinder 1A.

図１（ａ）に示されるように、凹部１９は、クランクケース１Ｂの外表面に対する遠近方向視（外表面に直交する方向視）で楕円形をなしており、かつ、図１（ｂ）に示されるように、楕円や円による曲線で滑らかに凹む状態のもの（ディンプル）に形成されている。つまり、凹部１９は、比較的小さな曲率による曲面でもって凹んだ箇所であり、凹部１９としての隅部ｓは凹凸部Ａにおける隅部ｓであって、円滑な丸みを帯びた形状に形成されている。そして、凹部１９と凸部２０との境目である角部ｋも、尖った角ではなく角Ｒが施された比較的曲率の大きい曲面に形成されている。 As shown in FIG. 1 (a), the recess 19 has an elliptical shape in perspective (direction orthogonal to the outer surface) with respect to the outer surface of the crankcase 1B, and is shown in FIG. 1 (b). As shown, it is formed into an elliptical or circular curve that is smoothly recessed (dimples). That is, the concave portion 19 is a portion recessed by a curved surface having a relatively small curvature, and the corner portion s as the concave portion 19 is a corner portion s in the uneven portion A, and is formed in a smooth rounded shape. There is. The corner portion k, which is the boundary between the concave portion 19 and the convex portion 20, is also formed on a curved surface having a relatively large curvature and having an angle R instead of a sharp angle.

つまり、実施形態１による凹凸部Ａでは、凹部１９には、従来例（図５を参照）のような明確な側壁１９ａ及び底面１９ｂはなく、全て円滑な曲面で繋がった湾曲面で構成されている。従って、凹部１９には、隅部ｓが実質的に存在しない、或いは極めて曲率の小さいものとして存在する構成とされている。 That is, in the concave-convex portion A according to the first embodiment, the concave portion 19 does not have a clear side wall 19a and a bottom surface 19b as in the conventional example (see FIG. 5), and all are composed of curved surfaces connected by a smooth curved surface. There is. Therefore, the recess 19 has a configuration in which the corner s does not substantially exist or exists as having an extremely small curvature.

クランクケース１Ｂの外表面には、エンジン冷却ファン６による冷却風Ｗが流れてくるのであり、図１（ａ），（ｂ）に仮想線で示されるように、曲率の小さい曲面で形成されている凹部１９の表面でも風は円滑に流れるようになる。故に、図１（ａ）に示されるように、冷却風Ｗはクランクケース１Ｂの外表面上を滞留や縮流なく滑らかに流れるので、減衰することなく無く或いは殆ど減衰せずに下流側に吹いていくようになり、空冷効率の改善が図れる利点がある。また、隅部ｓが無い或いは殆ど無いことにより、凹部１９内の渦流が生ぜず、風による騒音も減衰又は抑制されるようになる。 Cooling air W from the engine cooling fan 6 flows on the outer surface of the crankcase 1B, and is formed by a curved surface having a small curvature as shown by virtual lines in FIGS. 1 (a) and 1 (b). The wind flows smoothly even on the surface of the recess 19. Therefore, as shown in FIG. 1A, the cooling air W flows smoothly on the outer surface of the crankcase 1B without stagnation or contraction, and therefore blows to the downstream side with no or almost no attenuation. There is an advantage that the air cooling efficiency can be improved. Further, since the corner s is absent or almost absent, the eddy current in the recess 19 is not generated, and the noise due to the wind is also attenuated or suppressed.

凹凸部Ａにおいては、従来に比べて、凸部２０の根元側が太くなっているので、リブ補強効果が向上して、応力集中し難くなってクランクケース１Ｂの強度や剛性が改善され、クランクケースの振動や騒音の低減にも寄与できるようになっている。この作用効果は、エンジンがディーゼルエンジンの場合にはより顕著に得ることができる。そして、クランクケース１Ｂの表面からの放熱性が向上するので、エンジンがオーバーヒートし難くなり、またピストンリング（図示省略）とシリンダ１Ａのシリンダライナー（図示省略）の磨耗が軽減され、エンジンの耐久性が向上するという利点もある。 In the uneven portion A, since the root side of the convex portion 20 is thicker than in the conventional case, the rib reinforcement effect is improved, stress concentration is less likely to occur, the strength and rigidity of the crankcase 1B are improved, and the crankcase is improved. It can also contribute to the reduction of vibration and noise. This effect can be obtained more remarkably when the engine is a diesel engine. Since the heat dissipation from the surface of the crankcase 1B is improved, the engine is less likely to overheat, and the wear of the piston ring (not shown) and the cylinder liner of the cylinder 1A (not shown) is reduced, and the durability of the engine is reduced. There is also the advantage of improving.

凹部１９が、遠近方向視において円形又は楕円形に形成されているので、凹部１９の存在による乱流（滞留や縮流による）が冷却風Ｗに及ぼす影響が大きく軽減され、この形状設定の点からも円滑な空気の流れの実現に寄与できる利点がある。角部ｋの曲率をより小さくすれば、凹部１９から凸部２０に流れる風に与える影響がより少なくなる可能性が考えられる。 Since the recess 19 is formed in a circular or elliptical shape in perspective, the influence of turbulence (due to retention or contraction) due to the presence of the recess 19 on the cooling air W is greatly reduced, and this shape setting point. It also has the advantage of contributing to the realization of a smooth air flow. If the curvature of the corner portion k is made smaller, it is possible that the influence on the wind flowing from the concave portion 19 to the convex portion 20 becomes smaller.

凹部１９の深さは、凸部２０の最狭幅部分の幅の７０〜１００％が望ましく、凹部１９の前後方向幅（短辺）に対しては２５〜４５％が望ましい。一例として、凹部１９の長辺が２８ｍｍ、短辺が１４ｍｍ、凹部１９の深さが５ｍｍ、凸部２０の最狭幅部分の幅が６ｍｍに設定されている。 The depth of the concave portion 19 is preferably 70 to 100% of the width of the narrowest portion of the convex portion 20, and is preferably 25 to 45% with respect to the width (short side) in the front-rear direction of the concave portion 19. As an example, the long side of the concave portion 19 is set to 28 mm, the short side is set to 14 mm, the depth of the concave portion 19 is set to 5 mm, and the width of the narrowest portion of the convex portion 20 is set to 6 mm.

〔従来の凹凸部について〕
図５（ａ），（ｂ）に示されるように、従来のクランクケース１Ｂにおける凹凸部Ａは、縦横のリブ状の凸部２０と、それら凸部２０で囲まれた場所である矩形形状の凹部１９とにより形成されていた。凸部２０は直線的な形状のリブとしてに縦横に配置されており、従って、凹部１９は、クランクケース１Ｂの外表面に対する遠近方向視（外表面に直交する方向視）で矩形を呈している。 [About conventional uneven parts]
As shown in FIGS. 5A and 5B, the concave-convex portion A in the conventional crankcase 1B has a rectangular shape which is a place surrounded by the vertical and horizontal rib-shaped convex portions 20 and the convex portions 20. It was formed by the recess 19. The convex portions 20 are arranged vertically and horizontally as ribs having a linear shape, and therefore, the concave portions 19 are rectangular in perspective (direction orthogonal to the outer surface) with respect to the outer surface of the crankcase 1B. ..

また、凹部１９の側壁（凸部２０の側壁でもある）１９ａと底面１９ｂとの境目に形成された隅部ｓ、及び凸部２０における側壁１９ａとの境目である角部ｋは、共にＲ（アール：曲線）の殆どなく尖ったような、換言すれば急激に形状が変化する状態の隅及び角に形成されていた。 Further, the corner portion s formed at the boundary between the side wall (which is also the side wall of the convex portion 20) 19a of the concave portion 19 and the bottom surface 19b, and the corner portion k which is the boundary between the side wall 19a at the convex portion 20 are both R ( Earl: It was formed in the corners and corners that were sharp with almost no curve, in other words, in a state where the shape changed rapidly.

従来のクランクケース１Ｂにおいて、冷却風Ｗが凹凸部Ａに差し掛かると、図５（ｂ）に示されるように、凹部１９の隅部ｓが空気の溜まり場となって風の滞留や縮流を引き起こし、放熱も淀むようになる。従って、冷却風Ｗが凹凸部Ａを通過すると、図５（ａ）に示されるように、冷却風Ｗ→減衰した冷却風Ｗｓ→さらに減衰した冷却風ｗ、という具合に冷却風Ｗを弱めてしまう作用が生じ易かったのである。 In the conventional crankcase 1B, when the cooling air W approaches the uneven portion A, as shown in FIG. 5B, the corner s of the concave portion 19 becomes an air collecting place to cause air retention and contraction. It causes, and heat dissipation also becomes stagnant. Therefore, when the cooling air W passes through the uneven portion A, as shown in FIG. 5A, the cooling air W is weakened in the order of cooling air W → attenuated cooling air Ws → further attenuated cooling air w. It was easy for the effect to occur.

このように、本発明によるエンジンでは、凹部１９の箇所でも空気の流れが滑らかなもとなるので、クランクケース１Ｂの外表面に形成されている凹凸部Ａの傍を減衰することなく冷却風Ｗが流れていくように改善されている。 As described above, in the engine according to the present invention, the air flow is smooth even at the concave portion 19, so that the cooling air W without attenuating the side of the uneven portion A formed on the outer surface of the crankcase 1B. Has been improved to flow.

〔別実施例〕
凹部１９は、前記遠近方向視で円形や瓢箪形、長円形をなすものでもよく、また、少し平らな底面〔図５（ｂ）の１９ｂを参照〕を有するものでもよい。凹凸部２４は、シリンダブロック１のシリンダ１Ａの外表面に形成されてもよい。ディーゼルエンジンのシリンダブロックに本発明を適用してもよい。 [Another Example]
The recess 19 may have a circular shape, a gourd shape, or an oval shape in perspective, or may have a slightly flat bottom surface [see 19b in FIG. 5 (b)]. The uneven portion 24 may be formed on the outer surface of the cylinder 1A of the cylinder block 1. The present invention may be applied to the cylinder block of a diesel engine.

１ シリンダブロック
１Ｂ クランクケース
１９ 凹部
２０ 凸部
Ａ 凹凸部
ｓ 隅部 1 Cylinder block 1B Crankcase 19 Concave 20 Convex A Concavo-convex s Corner

Claims (3)

シリンダブロックの外表面に凹部及び凸部による凹凸部が形成され、前記凹凸部における隅部が円滑な丸みを帯びた形状に形成され、
前記凸部は、前記シリンダブロックに一体にリブ出し形成された部分によりなり、前記凹部は、前記凸部によって囲まれた凹み部分によりなり、
前記凸部は、その根元側が太くなる中実断面を有し、
前記凹部は、前記シリンダブロックの外表面に対する遠近方向視で円形又は楕円形をなし、かつ、滑らかな曲面でもって凹んだディンプルに形成されているエンジン。 Concavo-convex portions due to concave and convex portions are formed on the outer surface of the cylinder block, and the corners of the concavo-convex portions are formed into a smooth rounded shape.
The convex portion is formed of a portion integrally ribbed with the cylinder block, and the concave portion is formed of a concave portion surrounded by the convex portion.
The convex portion has a solid cross section in which the root side thereof becomes thicker .
An engine in which the recess is circular or elliptical in perspective with respect to the outer surface of the cylinder block, and is formed into recessed dimples with a smooth curved surface. 前記凹凸部が、シリンダブロックにおけるクランクケースの外表面に形成されている請求項１に記載のエンジン。 The engine according to claim 1, wherein the uneven portion is formed on an outer surface of a crankcase in a cylinder block. 前記シリンダブロックはディーゼルエンジン用のものである請求項１又は２に記載のエンジン。 The engine according to claim 1 or 2, wherein the cylinder block is for a diesel engine.

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