JP2005325797A - エンジンの組立構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの組立構造の信頼性の向上、シリンダブロックのボア変形の低減、および、エンジンの組立作業の効率化を図ることが可能なエンジンの組立構造を提供する。
【解決手段】 シリンダブロック１０の締結用貫通孔１００内に配置されたカラー６０を用いて、シリンダヘッド２０およびクランクキャップ３０のシリンダブロック１０への締結組付けを行なう。
【選択図】 図１

Description

この発明は、エンジンに関し、シリンダブロックにシリンダヘッドおよびクランクキャップを組付けるエンジンの組立構造に関する。

図７および図８を参照して、シリンダブロックにシリンダヘッドおよびクランクキャップを組付けるエンジンの組立構造について説明する。図７の断面図に示すように、シリンダブロック１０のシリンダヘッド取り付け面１０Ａ側には、雌ネジ１１が形成されている。シリンダヘッド２０は、ガスケット４０を介在させた状態で、固定孔２１にシリンダヘッド固定ボルト４１を貫通させ、この固定ボルト４１を雌ネジ１１に螺合させることにより、シリンダヘッド２０のシリンダブロック１０への締結を実現させている。

同様に、シリンダブロック１０のクランクキャップ取り付け面１０Ｂ側には、雌ネジ１２が形成されている。クランクキャップ３０は、固定孔３１にクランクキャップ固定ボルト５１を貫通させ、この固定ボルト５１を雌ネジ１２に螺合させることにより、クランクキャップ３０のシリンダブロック１０への締結を実現させている。

また、他のエンジンの組立構造について説明する（特許文献１参照）。図８の断面図に示すように、シリンダブロック１０には、シリンダヘッド取り付け面１０Ａ側からクランクキャップ取り付け面１０Ｂ側に向けて貫通する貫通孔１３が形成されている。クランクキャップ３０には、貫通孔１３に対向する位置に、雌ネジ３２が形成されている。

シリンダヘッド２０の固定孔２１およびシリンダブロック１０の貫通孔１３に長尺の固定ボルト７０を貫通させ、この固定ボルト７０をクランクキャップ３０の雌ネジ３２に螺合させることにより、シリンダヘッド２０およびクランクキャップ３０のシリンダブロック１０への締結を実現させている。

ここで、近年、自動車等の内燃機関においては、燃焼効率の改善のために、燃焼圧が高く設定される。これにより、エンジンにおいて燃焼室を規定するシリンダヘッドには従来よりも高い燃焼圧が加わることとなるため、従来の締付け軸力のままでは、シリンダヘッドがシリンダブロックに対して横方向にずれるという問題が発生する。そこで、締付け軸力を高くすることにより、シリンダヘッドのシリンダブロックに対する横方向へのずれを解消している。

しかし、締付け軸力を高くした場合、図７に示す組立構造においては、雌ネジ１１に高い軸力が加わることになる。そのため、この雌ネジ１１の変形、亀裂が発生し、組付け後のエンジンの信頼性が低下するおそれがある。また、図８に示す組立構造においても、同様に雌ネジ３２の変形、亀裂が発生するおそれがある。また、シリンダブロック１０が高い軸力によりシリンダヘッド２０とクランクキャップ３０とのより挟み込まれるために、シリンダブロック１０のボアが変形し、燃焼効率を低下させてしまうおそれがある。

さらに、図８に示す組立構造におていは、シリンダブロック１０に対してシリンダヘッド２０とクランクキャップ３０とを同時に組付ける必要があること、固定ボルト７０が長尺であること等の理由から、組立の作業効率を低下させるおそれもある。また、ボルト７０の加工精度（同軸度）や燃焼荷重が作用した特の、ボルト７０の伸びが大きくなり、組付け後の信頼性が低下するおそれもある。
特開２０００−３３７２１１号公報

この発明が解決しようとする課題は、シリンダブロックへのシリンダヘッドの締付け軸力の上昇に起因する、組付け後のエンジンの組立構造の信頼性の低下、および組付け作業効率の低下にある。したがって、この発明の第１の目的は、シリンダヘッドのシリンダブロックへの組付け後の、エンジンの組立構造の信頼性の向上を可能とする、エンジンの組立構造を提供することにある。また、第２の目的は、シリンダブロックのボア変形を生じさせないエンジンの組立構造を提供することにある。さらに、第３の目的は、エンジンの組立作業の効率化を図ることが可能なエンジンの組立構造を提供することにある。

この発明に基づいたエンジンの組立構造においては、シリンダヘッド取り付け面およびクランクキャップ取り付け面を有するシリンダブロックに対して、シリンダヘッドおよびクランクキャップを組付けるエンジンの組立構造であって、以下の構造を有する。

上記シリンダブロックは、上記シリンダヘッド取り付け面から上記クランクキャップ取り付け面に向かって貫通する締結用貫通孔が設けられるとともに、上記締結用貫通孔内に配置され、内面に雌ネジが刻設されたカラーを有し、上記シリンダヘッドを、このシリンダヘッドに設けられた固定孔にシリンダヘッド固定ボルトを貫通させて、上記締結用貫通孔内に配置された上記カラーの一方端側の上記雌ネジに上記シリンダヘッド固定ボルトを螺合させる。

また、上記クランクキャップを、このクランクキャップに設けられた固定孔にクランクキャップ固定ボルトを貫通させて、上記締結用貫通孔内に配置された上記カラーの他方端側の上記雌ネジに上記シリンダヘッド固定ボルトを螺合させることにより、上記シリンダブロックに対して、上記シリンダヘッドおよび上記クランクキャップを組付ける。

また、上記発明の他の形態においては、上記シリンダブロックに設けられる上記締結用貫通孔は、上記シリンダヘッド取り付け面または上記クランクキャップ取り付け面から、上記締結用貫通孔内に上記カラーを挿入するための拡張孔領域が設けられ、上記拡張孔領域は、上記カラーを上記締結用貫通孔に位置決めするための当接部を有する。

また、上記発明の他の形態においては、上記カラーは、上記シリンダブロックに設けられる上記締結用貫通孔に鋳包みまたは圧入により内包されている。

上記構成からなるエンジンの組立構造によれば、シリンダブロックの締結用貫通孔内に配置されたカラーを用いて、シリンダヘッドおよびクランクキャップのシリンダブロックへの締結組付けを行なっている。

この組立構造により、締結時におけるシリンダヘッド固定ボルトおよびクランクキャップ固定ボルトに生じる軸力、および、内燃機関の燃焼時に生じる燃焼圧によって生じる軸力は、カラーに作用することとなるが、シリンダヘッド固定ボルトとクランクキャップ固定ボルトとに作用する軸力は、反対方向であるため、軸力を相殺させることが可能となる。その結果、シリンダブロックおよびクランクキャップに直接雌ネジを刻設する場合に比べ、雌ネジに生じる荷重を低減させることが可能になり、締結状態の信頼性を向上させることが可能になる。

また、シリンダブロック内にカラーを配置することから、このカラーが、シリンダブロックの補強部材としての役割を有し、シリンダブロックのボア変形を低減させることが可能となる。

さらに、シリンダブロックに対して、クランクキャップおよびシリンダヘッドを個々に組付けることが可能であるため、組立作業の効率化を図ることも可能となる。

また、締結用貫通孔にカラー位置決めするための当接部、または、カラーを締結用貫通孔に鋳包みまたは圧入により内包することで、シリンダブロックへのクランクキャップおよびシリンダヘッドの固定ボルトによる締結作業の効率化を図ることが可能になる。

以下、この発明に基づいたエンジンの組立構造の各実施の形態について、図を参照しながら説明する。なお、各実施の形態において同一または相当部分については、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さないこととする。

（実施の形態１）
まず、図１から図４を参照して、実施の形態１におけるエンジンの組立構造について説明する。なお、図１は、本実施の形態におけるエンジンの組立構造を模式的に示す縦断面図であり、図２は、図１中ＩＩで囲まれる領域の部分拡大断面図である。また、図３および図４は、後述のカラーの構造を示す全体斜視図である。なお、本願発明の特徴を明確にするため、ピストン等のエンジンにとっては主要部品であるが、本発明の理解に関与しない部品の図示およびその説明は省略する。

（エンジンの組立構造）
まず、図１〜図３を参照して、シリンダブロック１０には、シリンダヘッド取り付け面１０Ａ側からクランクキャップ取り付け面１０Ｂ側に向けて貫通する締結用貫通孔１００が形成されている。この締結用貫通孔１００は、シリンダヘッド取り付け面１０Ａから、締結用貫通孔１００内にカラー６０（後述）を挿入するため、シリンダヘッド取り付け面１０Ａから所定深さの領域まで設けられた拡張孔領域１１０と、クランクキャップ取り付け面１０Ｂにまで達し、クランクキャップ固定ボルト５１（後述）を貫通させる貫通孔１１１とから構成されている。さらに、拡張孔領域１１０は貫通孔１１１の直径よりも大きく設けられているが、拡張孔領域１１０は、カラー６０（後述）の外径よりも若干大きく設けられた拡張穴部１１０ａと、この拡張穴部１１０ａと貫通孔１１１とを連結する傾斜孔部１１０ｂとから構成されている。

カラー６０は、図３に示すように、円柱形状部材６１からなり、中心部に、軸長方向に貫通するように、雌ネジ６３が刻設されている。なお、本実施の形態においては、全ての領域に雌ネジ６３を刻設した場合を図示しているが、雄ネジが螺合する両端部にのみ雌ネジを刻設することも可能である。円柱形状部材６１の一端面には、一文字上の凹部溝６４が形成され、他端面には、先端側に向かうにしたがって径が徐々に小さくなるテーパ６２が形成されている。

カラー６０をシリンダヘッド取り付け面１０Ａから拡張孔領域１１０の挿入した場合、カラー６０のテーパ６２が、傾斜孔部１１０ｂに当接して、カラー６０の拡張孔領域１１０内での位置決めを可能としている。なお、テーパ６２および傾斜孔部１１０ｂを設けるようにしたのは、ボルトの締付け時における応力集中の緩和のためである。したがって、応力集中が問題にならない場合には、平坦な当接面とすることも可能である。

（組立手順）
次に、このエンジンの組立構造の組立手順について説明する。まず、シリンダブロック１０の締結用貫通孔１００内にカラー６０を挿入する。次に、シリンダブロック１０のクランクキャップ取り付け面１０Ｂにクランクキャップ３０を当接させる。次に、クランクキャップ３０の固定孔３１およびシリンダブロック１０の貫通孔１１１に、クランクキャップ固定ボルト５１を貫通させ、カラー６０の雌ネジ６３にクランクキャップ固定ボルト５１を螺合させ、所定の締付けトルクにより、クランクキャップ３０のシリンダブロック１０への締結を行なう。

このとき、カラー６０の周り止めのために、シリンダヘッド取り付け面１０Ａ側の拡張孔領域１１０から、マイナスドライバ等を挿入し、カラー６０の凹部溝６４に係合させる。

次に、シリンダブロック１０のシリンダヘッド取り付け面１０Ａにガスケット４０を介在させた状態で、シリンダヘッド２０を当接させる。次に、シリンダヘッド２０の固定孔２１およびシリンダブロック１０の拡張孔領域１１０に、シリンダヘッド固定ボルト４１を貫通させ、カラー６０の雌ネジ６３にシリンダヘッド固定ボルト４１を螺合させ、所定の締付けトルクににより、シリンダヘッド２０のシリンダブロック１０への締結を行なう。これにより、図１に示す、エンジンの組立構造が完成する。

（作用・効果）
以上、本実施の形態における組立構造によれば、シリンダブロック１０の締結用貫通孔１００内に配置されたカラー６０を用いて、シリンダヘッド１０およびクランクキャップ３０のシリンダブロック１０への締結組付けを行なっている。これにより、締結時におけるシリンダヘッド固定ボルト４１およびクランクキャップ固定ボルト５１に生じる軸力、および、エンジンの燃焼時に生じる燃焼圧によって生じる軸力は、カラー６０に作用することとなるが、シリンダヘッド固定ボルト４１とクランクキャップ固定ボルト５１とに作用する軸力は、反対方向であるため、軸力を相殺させることができる。その結果、シリンダブロック１０およびクランクキャップ３０に直接雌ネジを刻設する場合に比べ、雌ネジに生じる荷重を低減させることが可能になり、締結状態の信頼性を向上させることが可能になる。

クランクキャップ３０の締付け時には、カラー６０は、傾斜孔部１１０ｂ側に向けて締付けられることになるが、シリンダヘッド固定ボルト４１を締付けることにより、カラー６０は、シリンダヘッド取り付け面１０Ａ側に引き戻されることになる。その結果、カラー６０を起点としたシリンダブロック１０の破壊の発生を防止することもできる。

また、シリンダブロック１０内にカラー６０を配置することから、このカラー６０が、シリンダブロック１０の補強部材としての役割を有することでシリンダブロック１０の剛性が高められ、シリンダブロック１０のボア変形を低減させることが可能となる。さらに、シリンダブロック１０に対して、クランクキャップ３０およびシリンダヘッド２０を個々に組付けることが可能であるため、組立作業の効率化を図ることも可能となる。

なお、カラー６０の周り止めとして、マイナスドライバ等を挿入してカラー６０に係合させるために、一文字の凹部溝６４をカラー６０に設けた場合を図３に示しているが、図４に示すように、六角レンチを係合させるために、内壁面形状が六角形の凹部領域６５を設けることも可能である。また、カラー６０の他の周り止めとして、拡張孔領域１１０の断面形状を六角形等の多角形とし、カラー６０の断面形状も、拡張孔領域１１０の断面形状に対応する形状とすることも可能である。また、あらかじめ、カラー６０を締結用貫通孔１００に鋳包みまたは圧入により内包させておくことも可能である。

（実施の形態２）
次に、図５を参照して、実施の形態２におけるエンジンの組立構造について説明する。なお、図５は、本実施の形態におけるエンジンの組立構造を模式的に示す縦断面図である。

本実施の形態におけるエンジンの組立構造は、上記実施の形態１と比較した場合、カラー６０の長さを締結用貫通孔１００の拡張孔領域１１０の長さに略等しいくらいにまで長くし、シリンダヘッド固定ボルト４１およびクランクキャップ固定ボルト５１を短くするようにしたものである。組立手順は、上記実施の形態１の場合と同じである。

（作用・効果）
以上、この実施の形態においても、上記実施の形態１の場合と同様の作用効果を得ることができる。さらに、カラー６０の長さを長くしていることから、シリンダブロックの補強部材としての役割の効果が大きくなることでシリンダブロック１０の剛性がさらに高められ、シリンダブロック１０のボア変形を効果的に低減させることができる。また、固定ボルトを短くすることで、締結の作業性の向上を図ることが可能になる。

（実施の形態３）
次に、図６を参照して、実施の形態３におけるエンジンの組立構造について説明する。なお、図６は、本実施の形態におけるエンジンの組立構造を模式的に示す縦断面図である。

本実施の形態におけるエンジンの組立構造は、上記実施の形態１と比較した場合、締結用貫通孔１００においてシリンダヘッド取り付け面１０Ａ側に貫通孔１１１、クランクキャップ取り付け面１０Ｂ側に拡張孔領域１１０を設けるようにしたものである。その他の構成は、実施の形態１の場合と同じである。

（組立手順）
このエンジンの組立構造の組立手順は、実施の形態１の場合と逆になり、シリンダヘッド２０をシリンダブロック１０に締結した後に、クランクキャップ３０をシリンダブロック１０に締結することとなる。

（作用・効果）
以上、この実施の形態においても、上記実施の形態１の場合と同様の作用効果を得ることができる。また、クランクキャップ３０よりも先に、シリンダヘッド２０をシリンダブロック１０に締結することができるため、比較的高い軸力によりシリンダヘッド２０の締付けが可能となり、シリンダブロック１０とシリンダヘッド２０との間のシール性能を向上させることが可能になる。

なお、クランクキャップ３０よりも先に、シリンダヘッド２０をシリンダブロック１０に締結する構造は、上記実施の形態２の構造に対しても適用することが可能である。

したがって、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるのではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

この発明に基づいた実施の形態１におけるエンジンの組立構造を模式的に示す縦断面図である。 図１中ＩＩで囲まれる領域の部分拡大断面図である。 この発明に基づいた実施の形態１におけるカラーの構造を示す全体斜視図である。 この発明に基づいた実施の形態１におけるカラーの他の構造を示す全体斜視図である。 この発明に基づいた実施の形態２におけるエンジンの組立構造を模式的に示す縦断面図である。 この発明に基づいた実施の形態３におけるエンジンの組立構造を模式的に示す縦断面図である。 背景技術におけるエンジンの組立構造を模式的に示す第１縦断面図である。 背景技術におけるエンジンの組立構造を模式的に示す第２縦断面図である。

符号の説明

１０ シリンダブロック、１０Ａ シリンダヘッド取り付け面、１０Ｂ クランクキャップ取り付け面、２１ 固定孔、３０ クランクキャップ、３１ 固定孔、４０ ガスケット、４１ シリンダヘッド固定ボルト、５１ クランクキャップ固定ボルト、６０ カラー、６１ 円柱形状部材、６２ テーパ、６３ 雌ネジ、６４ 凹部溝、６５ 凹部領域、１００ 締結用貫通孔、１１０ 拡張孔領域、１１０ａ 拡張穴部、１１０ｂ 傾斜孔部、１１１ 貫通孔。

Claims (3)

1. シリンダヘッド取り付け面およびクランクキャップ取り付け面を有するシリンダブロックに対して、シリンダヘッドおよびクランクキャップを組付けるエンジンの組立構造であって、
   前記シリンダブロックは、
   前記シリンダヘッド取り付け面から前記クランクキャップ取り付け面に向かって貫通する締結用貫通孔が設けられるとともに、前記締結用貫通孔内に配置され、内面に雌ネジが刻設されたカラーを有し、
   前記シリンダヘッドを、このシリンダヘッドに設けられた固定孔にシリンダヘッド固定ボルトを貫通させて、前記締結用貫通孔内に配置された前記カラーの一方端側の前記雌ネジに前記シリンダヘッド固定ボルトを螺合させるとともに、前記クランクキャップを、このクランクキャップに設けられた固定孔にクランクキャップ固定ボルトを貫通させて、前記締結用貫通孔内に配置された前記カラーの他方端側の前記雌ネジに前記シリンダヘッド固定ボルトを螺合させることにより、前記シリンダブロックに対して、前記シリンダヘッドおよび前記クランクキャップを組付ける、エンジンの組立構造。
2. 前記シリンダブロックに設けられる前記締結用貫通孔は、前記シリンダヘッド取り付け面または前記クランクキャップ取り付け面から、前記締結用貫通孔内に前記カラーを挿入するための拡張孔領域が設けられ、前記拡張孔領域は、前記カラーを前記締結用貫通孔に位置決めするための当接部を有する、請求項１に記載のエンジンの組立構造。
3. 前記カラーは、前記シリンダブロックに設けられる前記締結用貫通孔に鋳包みまたは圧入により内包されている、請求項１に記載のエンジンの組立構造。

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