JP2012127433A - 構造体の応力集中緩和構造 - Google Patents

Abstract

【課題】構造体に取り付けられる部品の形状変更を不要とした、構造体の応力集中緩和構造を提供する。
【解決手段】直列的に連結する３つの連結面４４ａ、４４ｂ、４４ｃにおいて、隣接する２面が凸角をなす取付部４４を有するベアリングキャップ４０に対し、シリンダブロック１０は、取付部４４の形状に倣って切欠形成される切欠部３６を備え、その切欠部３６にベアリングキャップ４０の取付部４４が取り付けられる。ベアリングキャップ４０の連結面のうち、中間の面４４ｂと当接する切欠底面３６ｂと、その他の面４４ａ及び４４ｃと夫々当接する切欠側面３６ａ及び３６ｃと、が交わる交線４８の両側に、断面円弧状の溝部５０を少なくとも１つずつ、交線４８を残しつつ陥凹形成する。これにより、切欠底面３６ｂ及び切欠側面３６ａ、３６ｃの少なくとも一方に外力が作用したときに、交線４８近傍に集中する応力を溝部５０に分散させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、構造体の応力集中緩和構造に関する。

構造体として、例えば、エンジンにおけるシリンダブロックは、その下部とオイルパンとの間に形成されるクランク室にクランクシャフトを収納することが周知である。ここで、シリンダブロックのスカート部内には、シリンダブロックをシリンダ側に切り欠いた切欠部に、それとの間でベアリングを挟持するベアリングキャップを嵌合固定し、このベアリングを介してクランクシャフトを回転自在に軸支する構造が実用化されている。

ところで、切欠部が切欠底面と１対の切欠側面で形成されている場合、クランクシャフトの回転振動はベアリングキャップを介して両切欠側面に外力として伝達されるため、各切欠面の交線近傍において応力集中が発生することが知られている。
このため、特許文献１に記載されるように、各切欠面の交線を中心にその両側に断面円弧状の肉盛部を連続形成して応力集中部の断面積を増加させ、交線近傍での応力集中を緩和する技術が提案されている。

特開２００５−１４０３２２号公報

しかしながら、このような肉盛部は各切欠面から突出しており、既存のベアリングキャップを取り付けたときに干渉する場合があるため、肉盛部を回避した外形のベアリングキャップを新たに生産する必要がある。これは、ベアリングキャップ及びシリンダブロックにおける加工工程及び寸法管理工数の増加を招き、ひいてはエンジンの生産コストを増大させるおそれがある。

そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、構造体の切欠部に取り付けられる部品の形状変更を不要とした、構造体の応力集中緩和構造を提供することを目的とする。

このため、本発明に係る構造体の応力集中緩和構造は、隣接する２面が凸角をなす取付部を有する第１の構造体に対し、取付部の形状に倣って切欠形成される切欠部を備え、切欠部に第１の構造体の取付部が取付固定される第２の構造体において、第１の構造体の隣接する２面と当接する、第１の面及び第２の面の交線の両側に、断面円弧状の溝部を少なくとも１つずつ、交線を残しつつ陥凹形成し、第１の面及び第２の面の少なくとも一方に外力が作用したときに、交線近傍に集中する応力を溝部に分散させることを特徴とする。

本発明の構造体の応力集中緩和構造によれば、構造体の切欠部に既存の部品を取り付け可能としつつ、構造体の切欠部における応力集中を緩和できる。

車両エンジンの外観斜視図 図１のＡ−Ａ断面説明図 図１のＢ−Ｂ部分断面分解図 ウォータージャケットを備えた場合における図１のＢ−Ｂ部分断面説明図 別の実施形態についての断面説明図

以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１及び図２は、応力集中緩和構造を適用した構造体の一例としてのシリンダブロック１０を含むエンジンの一部を示す。
シリンダヘッド（図示せず）の下端面が当接する、シリンダブロック１０の上端面１２には、長手方向に複数整列して円柱状にシリンダ１４が形成され、その内部にピストン１６が上下動自在に嵌入される。

シリンダブロック１０は、その長手方向に平行な１対の外壁１８が、夫々、シリンダ１４の底面に隣接する面２０からシリンダ１４と反対方向において、外方に膨出しつつ延出したスカート部２２を有する。また、その延出端２４は、オイルパン（図示せず）の開口端面と接続固定される。そして、シリンダ１４の底面（及びその隣接面２０）、スカート部２２、並びにオイルパンにより、クランクシャフト２６をシリンダブロック１０の長手方向に収容するクランク室２８が形成される。クランク室２８はシリンダ１４と連通し、各シリンダ１４内のピストン１６に回動自在に取り付けられたコネクティングロッド３０が、クランク室２８内のクランクシャフト２６と回転自在に接続される。クランクシャフト２６は、ピストン１６の上下動を、コネクティングロッド３０を介して回転運動に変換する。

クランク室２８のシリンダ１４側の部分のうち、各シリンダ１４の間、及び長手方向の両端部からは、シリンダ１４と反対方向に突出する板状の突出壁３２が、両スカート部２２間を接続して、シリンダブロック１０と一体的に複数設けられる。各突出壁３２には、その突出端面３４をシリンダ１４側に切欠形成した切欠部３６が設けられる。

図３は、突出壁３２における切欠部３６の詳細を示す。
切欠部３６には、それとの間で円筒状のベアリング３８を挟持するブロック状のベアリングキャップ４０が、ボルト４２などにより取付固定される。
ベアリングキャップ４０は、直列的に連結する３つの連結面４４ａ、４４ｂ、４４ｃにおいて、隣接する２面のなす角が凸角（０°より大きく１８０°より小さい角）として構成される取付部４４を有する。一方、切欠部３６は、ベアリングキャップ４０の取付部４４の形状に倣って切欠形成され、切欠底面３６ｂと、１対の切欠側面３６ａ、３６ｃと、を含んで構成される。取付部４４の連結面のうち、中間の面４４ｂは切欠部３６の切欠底面３６ｂと、その他の面４４ａ、４４ｃは切欠部３６の切欠側面３６ａ、３６ｃと夫々当接する。

切欠部３６の切欠底面３６ｂ、及び、これに当接するベアリングキャップ４０の面４４ｂには、夫々、円筒状のベアリング３８をその外周で挟持すべく、断面半円状の切欠面４６が更に切欠形成される。円筒状のベアリング３８には、その中空部にクランクシャフト２６が挿嵌され、切欠部３６及びベアリングキャップ４０は、ベアリング３８を介してクランクシャフト２６を回転自在に軸支する。なお、少なくともクランクシャフト２６の両端以外で挟持される円筒状のベアリング３８は、クランクシャフト２６への取り付けを可能とすべく、軸心を含む平面で分割可能であってもよい。

切欠部３６において、切欠底面３６ｂと切欠側面３６ａ、３６ｃとが交わる交線４８の両側には、断面略円弧状の溝部５０が少なくとも１つずつ、交線４８を残しつつ陥凹形成される。
このような構造体の応力集中緩和構造によれば、例えば、クランクシャフト２６の回転振動などが、ベアリングキャップ４０を通して、切欠底面３６ｂ、又は切欠側面３６ａ、３６ｃに外力として伝達した場合、切欠底面３６ｂと切欠側面３６ａ、３６ｃとの交線４８に生ずる応力集中を、各溝部５０に分散して緩和できる。また、かかる応力集中緩和構造をシリンダブロック１０に施しても、各溝部５０が、切欠底面３６ｂ及び切欠側面３６ａ、３６ｃから突出していないため、既存のベアリングキャップ４０を継続して使用できる。したがって、ベアリングキャップ４０における加工工程及び寸法管理工数の増加を抑制し、ひいては、応力緩和構造の追加以外の面におけるエンジンの生産コストを低減できる。

なお、図４に示されるように、切欠側面３６ａ又は３６ｃに外力が作用した場合に、切欠側面３６ａ、３６ｃに形成された溝部５０ａの陥凹量を、その溝部５０ａに発生する応力（溝部が複数設けられる場合には合応力）と、交線４８近傍に発生する応力と、が略等しくなるように調整し、切欠底面３６ｂに形成された溝部５０ｂの陥凹量を切欠側面３６ａ、３６ｃに形成された溝部５０ａの陥凹量より大きくしてもよい。これにより、切欠側面３６ａ、３６ｃ近傍に、例えば、ウォータージャケット５２などが設けられる場合には、切欠側面３６ａ、３６ｃに形成される溝部５０ａとウォータージャケット５８との間隔を強度的に問題のない距離に保つことができる。

図５に示されるように、前記の構造体の応力集中緩和構造は、隣接する２面が凸角をなす２つの連結面５２ａ、５２ｂから構成された取付部５２を有する第１の構造体５４に対し、その取付部５２の形状に倣って切欠形成された切欠部５６を備え、その切欠部５６に第１の構造体５４の取付部５２が取付固定される第２の構造体５８にも適用される。これにより、第１の構造体５４から切欠部５６に外力Ｆが作用しても、切欠部５６に陥凹形成された溝部６０で応力集中が緩和されるとともに、かかる応力集中緩和構造の採用に伴い、第１の構造体５４の形状を変更する必要がない。

１０ シリンダブロック
３６ 切欠部
３６ａ、３６ｃ 切欠側面
３６ｂ 切欠底面
４０ ベアリングキャップ
４４ 取付部
４４ａ、４４ｂ、４４ｃ 取付部の面
４８ 切欠底面と切欠側面との交線
５０ 溝部

Claims (2)

1. 隣接する２面が凸角をなす取付部を有する第１の構造体に対し、前記取付部の形状に倣って切欠形成される切欠部を備え、前記切欠部に前記第１の構造体の前記取付部が取付固定される第２の構造体において、前記第１の構造体の隣接する２面と当接する、第１の面及び第２の面の交線の両側に、断面円弧状の溝部を少なくとも１つずつ、前記交線を残しつつ陥凹形成し、前記第１の面及び前記第２の面の少なくとも一方に外力が作用したときに、前記交線近傍に集中する応力を前記溝部に分散させることを特徴とする構造体の応力集中緩和構造。
2. 前記第１の面及び前記第２の面のいずれか一方に外力が作用した場合であって、外力の作用する面に形成された一方の溝部の陥凹量を、前記一方の溝部に発生する応力又は合応力と前記交線近傍に発生する応力とが略等しくなるように調整し、他方の溝部の陥凹量を前記一方の溝部の陥凹量よりも大きくすることを特徴とする請求項１に記載の構造体の応力集中緩和構造。