JP2015117628A

JP2015117628A - エンジン

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Publication number: JP2015117628A
Application number: JP2013261717A
Authority: JP
Inventors: 昌之池谷; Masayuki Iketani; 慶忠伊東; Yoshitada Ito; 松本　浩一; Koichi Matsumoto; 浩一松本
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2015-06-25

Abstract

【課題】エンジンに関し、クランクジャーナルの支持剛性を高めつつ、シリンダブロックを小型化，軽量化する。
【解決手段】エンジン１０のシリンダブロック１においてクランク軸２よりも下方へスカート壁１Ａを垂設する。また、クランク軸２をシリンダブロック１との間で支持する複数のベアリングキャップ４Ａを設ける。さらに、複数のベアリングキャップ４Ａを一体に連結し、はしご状の支持構造を形成するビーム４Ｂを設ける。ここで、ビーム４Ｂに固定部６を設け、スカート壁１Ａの下端面１Ｂに当接させて固定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、クランクシャフトがはしご状の支持構造で支持されるエンジンに関する。

従来、エンジンのクランクシャフトの支持構造として、複数のベアリングキャップを一体化したものが知られている。すなわち、ベアリングキャップをベアリングビームで連結したはしご状の支持構造を形成し、これとシリンダブロック下面との間にクランクジャーナルを支持させたものである。はしご状の支持構造を形成することで、クランクジャーナルの支持剛性が向上し、エンジンの燃焼起振力によって発生しうる騒音，振動が抑制される。

クランクジャーナルの支持剛性は、クランクジャーナルを支持するベアリングキャップやシリンダブロックの剛性を高めることで向上する。そこで、ベアリングキャップの剛性を高めた構造を採用することが検討されている。例えば、シリンダブロックのスカート部をクランクジャーナルよりも下方に延設し、そのスカート部の内側にベアリングキャップを当接させることが考えられる。このような構造により、ベアリングキャップの剛性が高まり、クランクジャーナルの支持剛性が向上する（例えば、特許文献１参照）。

特許第4492548号公報

ところで、ベアリングキャップ及びシリンダブロック下面のそれぞれには、クランクジャーナルの外径に対応した凹曲面が設けられ、これらを締結固定することで中空円筒状のすべり軸受け面が形成される。凹曲面はほぼ半円筒状とされ、クランクジャーナルの半周分をカバーする形状とされる。したがって、ベアリングキャップとシリンダブロック下面との締結面は、クランクセンター（クランクジャーナルの軸心）を通る平面状とされる。

クランクジャーナルからすべり軸受けに入力される上下方向の荷重は、ベアリングキャップとバルクヘッドとの間の締結面に分散されて、シリンダブロックに伝達される。このとき、締結面の接触面積が大きいほど、単位面積当たりに伝達される荷重が小さくなり、強度，剛性の面では有利となる。

しかしながら、締結面の接触面積を増大させれば、バルクヘッド下面，ベアリングキャップ上面の面積が大きくなり、クランクジャーナルを支持するためのスペースが増大する。これにより、シリンダブロックを小型化しにくくなり、エンジンの軽量化，ダウンサイジングが困難となる。一方、エンジンを小型化すべく締結面の接触面積を減少させれば、クランクジャーナルからすべり軸受けに入力される上下方向の荷重を分散させることができず、クランクジャーナルの支持剛性が低下しうる。

本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、クランクジャーナルの支持剛性を高めつつ、シリンダブロックを小型化，軽量化できるようにしたエンジンを提供することである。なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。

（１）ここで開示するエンジンは、エンジンのシリンダブロックにおいてクランク軸よりも下方へ垂設されたスカート壁と、前記クランク軸を前記シリンダブロックとの間で支持する複数のベアリングキャップと、備える。また、前記複数のベアリングキャップを一体に連結し、はしご状の支持構造を形成するビームと、前記ビームに設けられ、前記スカート壁の下端面に当接して固定される固定部と、を備える。

ここで、前記ベアリングキャップと前記シリンダブロック（例えばバルクヘッドの下端部）との当接面のことを「当接面Ａ」とし、前記ビームと前記スカート壁の下端部との当接面のことを「当接面Ｂ」とする。「当接面Ｂ」は、「当接面Ａ」と同様に、クランク軸から入力される上下方向の荷重を受ける。一方、「当接面Ｂ」は、前記スカート壁の下端部に当接する位置に配置される。したがって、「当接面Ｂ」は、「当接面Ａ」から離れた位置（「当接面Ａ」よりも下方）に配置される。

（２）前記スカート壁の下端面が、前記ベアリングキャップと前記シリンダブロックとの当接面に対して平行に形成されることが好ましい。
つまり、「当接面Ａ」と「当接面Ｂ」とが平行に設けられることが好ましい。なお、ここでいう「平行」には、加工誤差や施工精度に由来する非平行の状態が含まれる。

（３）前記固定部が、シリンダボアの中心から前記ビームの連結方向にオフセットした位置に配置されることが好ましい。
この場合、前記ベアリングキャップが、前記ビームの連結方向に前記シリンダボアを挟んで配置されることが好ましい。つまり、前記固定部は、少なくとも二つの前記ベアリングキャップの間を繋ぐように配置された前記ビームに設けられる（言い換えれば、二つの前記ベアリングキャップの間に設けられる）ことが好ましい。

（４）複数のシリンダボアが列設された前記シリンダブロックを備えた前記エンジンにおいて、前記固定部が、少なくとも列設方向端部に位置する端部シリンダにおけるボア中心から列設方向内側にオフセットした位置に配置されることが好ましい。
つまり、少なくとも端部シリンダの直下方に配置される前記固定部は、オフセット配置されることが好ましい。一方、これ以外の前記固定部（端部シリンダ以外のシリンダの直下方に配置される前記固定部）は、オフセット配置されなくてもよい。

（５）前記固定部がオフセットした方向に位置する前記ベアリングキャップと前記ビームとの連結部を肉盛りしてなる補強部を備えることが好ましい。
（６）前記固定部のオフセット量が、前記シリンダボアの半径の寸法未満であることが好ましい。

（７）前記エンジンが、列設順に一番気筒，二番気筒，三番気筒，四番気筒を有する直列四気筒エンジンであることが好ましい。この場合、前記固定部が、前記一番気筒のボア中心から中央寄りにオフセットした位置に配置された第一固定部と、前記二番気筒のボア中心と前記三番気筒のボア中心との中間に配置された第二固定部と、前記四番気筒のボア中心から中央寄りにオフセットした位置に配置された第三固定部と、を有することが好ましい。

開示のエンジンによれば、ベアリングキャップとビームとが一体に形成された支持構造において、エンジンの上下方向の入力に対するシリンダブロックとの締結面が二箇所に分離して設けられる。したがって、上下方向の入力に対する強度，剛性を高めることができる。特に、スカート壁の下端面にビーム及びベアリングキャップが押圧固定されるため、上下方向の荷重をスカート壁に負担させることができ、クランクジャーナルの支持剛性を向上させることができる。

また、ベアリングキャップとシリンダブロックとの当接面の面積を減少させることができ、ベアリングキャップまわりの構造を簡素化することができる。例えば、ジャーナル壁の下端部におけるエンジンの幅を狭くすることができ、シリンダブロックを小型化，軽量化することができる。

一実施形態に係るエンジンの分解斜視図である。ビームキャップの斜視図である。ビームキャップを示す図であり、（Ａ）は上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は下面図である。なお、（Ｄ）は比較例としてのビームキャップの下面図である。シリンダブロックの下面図である。ビームキャップが取り付けられたシリンダブロックの斜視図である。ビームキャップが取り付けられたシリンダブロックの模式的な断面図である。比較例としてのシリンダブロックの断面図である。（Ａ），（Ｂ）は、変形例としてのビームキャップを示す下面図である。

図面を参照して、車両に適用されたエンジンについて説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。

［１．エンジン構成］
図１は、本実施形態のエンジン１０の分解斜視図である。このエンジン１０は、直列四気筒のエンジンである。エンジン１０のフロント側（図１中の左下方向）には、エンジン１０の補機類や動力伝達用のプーリ（クランクプーリ，タイミングプーリ，スプロケット等）が設けられる。一方、エンジン１０のリア側（図１中の右上方向）にはドライブプレート，フライホイールが設けられ、パワートレーンの下流側の各種装置（例えば、変速機，回転電機等）に接続される。

エンジン１０のシリンダブロック１には、中空円筒状のシリンダボア９が列設され、それぞれのシリンダボア９内にピストンが設けられる。以下、シリンダボア９が列状に並べられた方向（列設方向）をシリンダ列方向Ｌという。各々のピストンは、ピストンピンを介してコネクティングロッドの上端に連結されて、コネクティングロッドに対して回転自在に支持される。また、コネクティングロッドの下端は、クランクシャフト２（クランク軸）に連結される。

シリンダブロック１の上方には、シリンダヘッドが取り付けられる。シリンダヘッドの内部には、各シリンダボア９に接続される吸気ポート，排気ポートが形成される。以下の説明では、シリンダブロック１に対してシリンダヘッドが取り付けられる側を上方とし、その逆側を下方とする。また、シリンダブロック１の側面のうち、吸気ポートの上流端開口が位置する側のことを吸気側と呼び、その反対側のことを排気側と呼ぶ。

クランクシャフト２は、ピストンの往復運動を回転運動に変換する構造を有する主軸である。クランクシャフト２には、図１に示すように、クランクジャーナル２Ａ，クランクピン２Ｂ，クランクウェブ２Ｃ，バランスウェイト２Ｄが設けられる。クランクジャーナル２Ａは、シリンダブロック１に支持される軸状の部位である。また、クランクピン２Ｂは、コネクティングロッドの下端に連結される軸状の部位であり、その軸心はクランクジャーナル２Ａの軸心と平行に配置される。

シリンダボア９の中心の直下方には、コネクティングロッドやクランクピン２Ｂが配置される。したがって、クランクジャーナル２Ａは、エンジン１０の上面視において、シリンダボア９の中心を避けた位置に配置される。本実施形態のクランクジャーナル２Ａは、隣り合うシリンダボア９に挟まれた気筒間部と、クランクシャフト２の両端部とに配置される。したがって、クランクジャーナル２Ａの箇所数は五箇所であり、これらの配置間隔はエンジン１０の上面視でおおむね等間隔である。

クランクジャーナル２Ａとクランクピン２Ｂとの間は、クランクウェブ２Ｃで接続される。これにより、ピストンの往復運動に伴ってクランクピン２Ｂがクランクジャーナル２Ａの軸心まわりに回転する。各々のクランクピン２Ｂは、クランクジャーナル２Ａの軸心に対して位相角が180°単位で互いに相違するように配置される。なお、バランスウェイト２Ｄは、エンジン１０の振動特性やアンバランス量等に応じた形状及び質量を有してクランクウェブ２Ｃに固定される。

クランクジャーナル２Ａの外周には、ジャーナルベアリング３が取り付けられる。ジャーナルベアリング３は、クランクジャーナル２Ａを支持するすべり軸受けとなる部材である。クランクジャーナル２Ａのすべり軸受けは、クランクジャーナル２Ａの外周面に対応する円筒面状に形成される。本実施形態では、半円筒面状の曲面を有する二つのジャーナルベアリング３が組み合わされて、円筒面状のすべり軸受けが形成される。二つのジャーナルベアリング３のうち、上方に配置されるものを上側ジャーナルベアリング３Ａと呼び、下方に配置されるものを下側ジャーナルベアリング３Ｂと呼ぶ。

ここで、ピストンの往復運動方向に対して垂直な平面であって、クランクジャーナル２Ａの軸心を通る平面のことを「分割平面Ｐ」と呼ぶ。上側ジャーナルベアリング３Ａ及び下側ジャーナルベアリング３Ｂのそれぞれは、クランクジャーナル２Ａの外周面を「分割平面Ｐ」で分割した筒面に対応する曲面を有する。つまり、ピストンの往復運動方向を基準として、上側ジャーナルベアリング３Ａはおもにクランクジャーナル２Ａの上半分に作用する荷重を負担し、下側ジャーナルベアリング３Ｂはおもにクランクジャーナル２Ａの下半分に作用する荷重を負担する。

シリンダブロック１の側方には、クランクシャフト２の側方を囲むように配置されたスカート壁１Ａが設けられる。スカート壁１Ａは、図１に示すように、シリンダブロック１の吸気側及び排気側において、クランクシャフト２よりも下方へ垂設される。また、スカート壁１Ａの下端には、シリンダブロック１の外側に向かって突出するフランジ部が形成される。フランジ部の下端面１Ｂは、上記の「分割平面Ｐ」と平行な平面状に形成されるとともに、「分割平面Ｐ」よりも下方に配置される。

クランクジャーナル２Ａの上面側は、上側ジャーナルベアリング３Ａを介して、シリンダブロック１に支持される。一方、クランクジャーナル２Ａの下面側は、下側ジャーナルベアリング３Ｂを介して、ビームキャップ４に支持される。以下、ビームキャップ４の構造について詳述する。

［２．ビームキャップ］
ビームキャップ４は、シリンダブロック１との間に、ジャーナルベアリング３を介してクランクジャーナル２Ａを支持するものであり、タイボルト，ボルト，ナット等の締結具１５（固定具）でシリンダブロック１に固定される。なお、以下の説明では便宜的に、各種部材の締結固定に使用される締結具に符号１５を付して説明する。
図２，図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ビームキャップ４には、ベアリングキャップ４Ａ，サイドビーム４Ｂ，クロスビーム４Ｃ，固定部６が設けられる。

ベアリングキャップ４Ａは、クランクジャーナル２Ａの下側を支持する部位であり、クランクジャーナル２Ａの軸心方向に所定の間隔を空けて、複数箇所に配置される。ベアリングキャップ４Ａの箇所数は、クランクジャーナル２Ａの数と同じ五箇所である。これらのベアリングキャップ４Ａは、シリンダ列方向Ｌにシリンダボア９を挟んで配置される。また、それぞれのベアリングキャップ４Ａの向きは、シリンダ列方向Ｌに対して垂直な方向とされる。

ベアリングキャップ４Ａの上面５には、下側ジャーナルベアリング３Ｂの外表面に対応する半円筒状の凹曲面５Ａが設けられ、この内側に下側ジャーナルベアリング３Ｂが固定される。したがって、ビームキャップ４がシリンダブロック１に固定された状態での凹曲面５Ａの配設位置は、クランクジャーナル２Ａの直下方となる。

また、ベアリングキャップ４Ａの上面５には、上記の「分割平面Ｐ」の一部をなす平面部５Ｂ（当接面Ａ）が設けられる。この平面部５Ｂは、凹曲面５Ａを挟んでエンジン１０の吸気側及び排気側の両方に一つずつ配置される。また、それぞれの平面部５Ｂには、締結具１５が挿通される取付穴５Ｃが設けられる。取付穴５Ｃは、ベアリングキャップ４Ａを上下方向に貫通して穿孔される。各々の取付穴５Ｃに取り付けられる締結具１５は、平面部５Ｂに対する直交方向に延在し、クランクジャーナル２Ａの左右に対をなして配置される。

サイドビーム４Ｂ及びクロスビーム４Ｃは、上記の複数のベアリングキャップ４Ａを一体に連結する、はしご状の構造部材である。サイドビーム４Ｂは、はしご状の構造のうち、シリンダ列方向Ｌと平行な方向にベアリングキャップ４Ａを連結する部位である。一方、クロスビーム４Ｃは、各ベアリングキャップ４Ａの下方でサイドビーム４Ｂ間を複数箇所で連結する部位であり、シリンダ列方向Ｌと垂直な方向に配設される。

図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、サイドビーム４Ｂは、各ベアリングキャップ４Ａの両端のそれぞれを直線状に接続するように一対設けられる。サイドビーム４Ｂの下面は、その全体が平坦な平面状とされる。一方、クロスビーム４Ｃは、少なくともサイドビーム４Ｂの下面よりは上方に配置される。また、クロスビーム４Ｃが掛け渡される箇所数は、ベアリングキャップ４Ａの箇所数と同じ五箇所である。ベアリングキャップ４Ａの剛性が十分であれば、そのベアリングキャップ４Ａの下方に配置されるクロスビーム４Ｃを省略することができる。この場合、一対のサイドビーム４Ｂが各ベアリングキャップ４Ａの両端を接続する梁部材となり、ベアリングキャップ４Ａがサイドビーム４Ｂ間に掛け渡される横架材となる。

固定部６は、サイドビーム４Ｂよりもはしごの外側（エンジン１０の上面視でサイドビーム４Ｂを基準として、ベアリングキャップ４Ａが配置される側とは反対側）に突出して設けられた部位である。固定部６は、一方のサイドビーム４Ｂに対して三箇所に配置され、一つのビームキャップ４に対して合計六箇所に設けられる。固定部６の下面側は、サイドビーム４Ｂの下面と同一平面状に形成される。一方、固定部６の上面側は、サイドビーム４Ｂの上面よりも下方に設けられる。

それぞれの固定部６には、図２，図３（Ａ）に示すように、第二平面部６Ａと第二取付穴６Ｂとが設けられる。第二平面部６Ａ（当接面Ｂ）は、ベアリングキャップ４Ａの平面部５Ｂに対して平行に形成された平面状の部位であり、スカート壁１Ａの下端面１Ｂに当接した状態で固定される。この第二平面部６Ａには、締結具１５が挿通される第二取付穴６Ｂが設けられる。第二取付穴６Ｂは、固定部６を上下方向に貫通して穿孔される。各々の第二取付穴６Ｂに取り付けられる締結具１５は、第二平面部６Ａに対する直交方向に延在し、クランクジャーナル２Ａの左右に対をなして配置される。また、第二取付穴６Ｂに取り付けられる締結具１５は、取付穴５Ｃに取り付けられる締結具１５と平行に配置される。

ここで、五箇所に設けられたベアリングキャップ４Ａのそれぞれについて、エンジン１０のフロント側から順にキャップＡ，キャップＢ，キャップＣ，キャップＤ，キャップＥと呼ぶ。また、エンジン１０の上面視におけるキャップＣ（＃２気筒と＃３気筒との気筒間部に配置されたベアリングキャップ４Ａ）の中心線Ｃ₁を、図３（Ａ）中に示す。この中心線Ｃ₁上の任意の点は、エンジン１０の上面視で＃２気筒のボア中心までの距離と＃３気筒のボア中心までの距離とが等距離となる。シリンダ列方向Ｌについての固定部６のレイアウトは、中心線Ｃ₁についてほぼ線対称の配置とされる。ここで、図３（Ａ）中に示された六つの固定部６をそのシリンダ列方向Ｌの位置に基づいて分類し、図中左側から順に、第一固定部２１，第二固定部２２，第三固定部２３と呼ぶ。

第二固定部２２は、図３（Ａ）に示すように、中心線Ｃ₁の上に配置される。すなわち、第二固定部２２は、＃２気筒のボア中心と＃３気筒のボア中心とに対する等距離線上に配置される。一方、第一固定部２１は、シリンダボア９の中心からサイドビーム４Ｂの連結方向にオフセットした位置に配置される。第一固定部２１は、シリンダ列方向Ｌの端部に位置する＃１気筒（端部シリンダの一つ）のボア中心よりも、＃２気筒側（列設方向内側）にオフセットした位置に配置される。第一固定部２１のオフセット量は、図３（Ａ）に示すように、W₁である。

第一固定部２１のオフセット量W₁は、少なくともシリンダボア９の半径の寸法R未満に設定される。本実施形態のオフセット量W₁は、＃１気筒のボア中心からキャップＢの側面までの距離W_A以下の値に設定される（すなわち、0＜W₁≦W_A＜Rである）。つまり、第一固定部２１は、サイドビーム４Ｂのうち、キャップＡとキャップＢとに挟まれる範囲内に配置される。

第三固定部２３も、第一固定部２１と同様に、シリンダボア９の中心からサイドビーム４Ｂの連結方向にオフセットした位置に配置される。第三固定部２３は、シリンダ列方向Ｌの端部に位置する＃４気筒（端部シリンダの一つ）のボア中心よりも、＃３気筒側（列設方向内側）にオフセットした位置に配置される。第三固定部２３のオフセット量はW₂である。また、第三固定部２３は、サイドビーム４Ｂのうち、キャップＤとキャップＥとに挟まれる範囲内に配置される。したがって、第三固定部２３のオフセット量の範囲は、少なくともシリンダボア９の半径R未満であって、＃４気筒のボア中心からキャップＤの側面までの距離W_B以下である（すなわち、0＜W₂≦W_B＜Rである）。第三固定部２３のオフセット量W₂は、第一固定部２１のオフセット量W₁と同一でなくてもよい。

図２，図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、キャップＢ，キャップＤとサイドビーム４Ｂとの連結部には、サイドビーム４Ｂをその高さ方向，幅方向に肉盛りしてなる補強部１２が形成される。つまり、上記の第一固定部２１，第三固定部２３が配置されたサイドビーム４Ｂは、その梁の両端部のうちエンジン１０の内側に位置する基端部が補強部１２によって補強される。一方、キャップＡ，キャップＣ，キャップＥとサイドビーム４Ｂとの連結部には、このような補強部１２が設けられず、あるいは、これらの補強部１２よりも肉盛り寸法が小さく設定される。

サイドビーム４Ｂのうち、補強部１２によって肉盛りされた範囲を、図３（Ｂ）中に「範囲Ｚ」として示す。第一固定部２１，第三固定部２３は、サイドビーム４Ｂのうち、範囲Ｚの内側に配置される。これにより、第一固定部２１，第三固定部２３の剛性，取り付け強度が向上するとともに、これらの固定部６よりも外側に延在するサイドビーム４Ｂの剛性も向上する。

［３．シリンダブロック下面］
図４は、上記のビームキャップ４が固定されるシリンダブロック１の下面側を示す図である。スカート壁１Ａの下端面１Ｂには、シリンダブロック１の下方にオイルパンを取り付けるための固定穴１６が複数箇所に設けられる。また、シリンダブロック１には、シリンダ列方向Ｌに間隔を空けて、複数のジャーナル壁１１（バルクヘッド）が設けられる。ジャーナル壁１１は、クランクジャーナル２Ａの上側を支持する部位であり、一対のスカート壁１Ａの間を接続して配置される。ジャーナル壁１１の数は、クランクジャーナル２Ａの数と同じく五個である。

ジャーナル壁１１の下面７には、上側ジャーナルベアリング３Ａの外表面に対応する半円筒状の凹曲面７Ａが設けられ、この内側に上側ジャーナルベアリング３Ａが固定される。したがって、凹曲面７Ａの配設位置は、クランクジャーナル２Ａの直上方となる。図４中に示す上側ジャーナルベアリング３Ａは、その内表面にクランクジャーナル２Ａの潤滑用の油路が刻設されている。

また、ジャーナル壁１１の下面７には、上記の「分割平面Ｐ」の一部をなす第三平面部７Ｂが設けられる。第三平面部７Ｂは、凹曲面７Ａを挟んでエンジン１０の吸気側及び排気側の両方に一つずつ配置される。なお、ビームキャップ４がシリンダブロック１に取り付けられると、この第三平面部７Ｂがベアリングキャップ４Ａの平面部５Ｂと面接触した状態となる。また、それぞれの第三平面部７Ｂには、締結具１５が挿通される第三取付穴７Ｃが設けられる。ベアリングキャップ４Ａの取付穴５Ｃに挿通された締結具１５の先端は、第三取付穴７Ｃに締結される。

ここで、五箇所に設けられたジャーナル壁１１のそれぞれについて、エンジン１０のフロント側から順にジャーナル壁Ａ，ジャーナル壁Ｂ，ジャーナル壁Ｃ，ジャーナル壁Ｄ，ジャーナル壁Ｅと呼ぶ。ジャーナル壁Ｂ及びジャーナル壁Ｄにおける排気側の端部には、オイル落とし穴１３が形成される。このオイル落とし穴１３は、例えばシリンダヘッド側から落下してくるエンジンオイルの出口となる部位である。オイル落とし穴１３を介してクランク室内に導入されたオイルは、クランクシャフト２に供給され、あるいはシリンダブロック１の下部に取り付けられるオイルパンで回収される。また、ジャーナル壁Ｂ及びジャーナル壁Ｄにおける吸気側の端部には、エンジン１０の組み付けに使用される仮止めボルト用のボス１４が設けられるとともに、その内部にボス穴１４Ａが設けられる。ボス１４の表面は、スカート壁１Ａの下端面１Ｂと同一平面をなすように形成される。

一方、ビームキャップ４の固定部６の受け座となるシリンダブロック１側の固定部８は、ビームキャップ４の固定部６に対応するレイアウトで、上記のオイル落とし穴１３及びボス１４を避けた位置に配置される。すなわち、第二固定部２２に対応する固定部８は、＃２気筒と＃３気筒との間に配置されるジャーナル壁１１の中心線上に配置される。一方、第一固定部２１，第三固定部２３に対応する固定部８は、＃１気筒，＃４気筒のボア中心よりもエンジン１０の中心側にオフセットした位置に配置される。これにより、固定部８とオイル落とし穴１３及びボス１４との干渉が防止される。また、図５に示すように、ビームキャップ４の固定部６が固定されるのは、これらの固定部８である。したがって、固定部６とオイル落とし穴１３及びボス１４との干渉も防止される。

それぞれの固定部８には、図４に示すように、第四平面部８Ａと第四取付穴８Ｂとが設けられる。第四平面部８Ａは、シリンダブロック１の下面７における第三平面部７Ｂに対して平行に形成された平面状の部位であり、スカート壁１Ａの下端面１Ｂと同一平面をなすように形成される。また、第四平面部８Ａには、締結具１５が取り付けられる第四取付穴８Ｂが設けられる。これにより、第四平面部８Ａは、ビームキャップ４の固定部６がその第二平面部６Ａと面接触した状態で締結固定される。

［４．作用］
［４−１．荷重の分散性］
上記のビームキャップ４がシリンダブロック１に取り付けられた状態の断面構造を、図６に例示する。ベアリングキャップ４Ａの取付穴５Ｃとシリンダブロック１の第三取付穴７Ｃとを位置合わせして締結具１５で締結すると、ベアリングキャップ４Ａの平面部５Ｂとジャーナル壁１１の第三平面部７Ｂとが面接触した状態で固定される。また、ビームキャップ４の第二取付穴６Ｂとシリンダブロック１の第四取付穴８Ｂとを位置合わせして締結具１５で固定すると、固定部６の第二平面部６Ａと固定部８の第四平面部８Ａとが面接触した状態で固定される。

これにより、クランクシャフト２からビームキャップ４側に伝達される上下方向の荷重が、分割平面Ｐだけでなく、これによりも下方に位置するスカート壁１Ａの下端面１Ｂでも支持される。スカート壁１Ａの下端面１Ｂは、図６に示すように、分割平面Ｐと平行な平面であることから、上下方向の荷重は、ベアリングキャップ４Ａの平面部５Ｂ（当接面Ａ）と固定部６の第二平面部６Ａ（当接面Ｂ）との両方で負担される。したがって、ベアリングキャップ４Ａの周辺での局所的な応力集中が回避されるとともに、荷重の分散性が向上する。

なお、図７に示すような従来のビームキャップ構造では、クランクシャフト２からビームキャップ４側に伝達される上下方向の荷重が、分割平面Ｐのみで支持される。すなわち、ビームキャップ４のうち、シリンダブロック１の下面７の第三平面部７Ｂと接触する部位のみが上下方向の荷重を負担する。したがって、ベアリングキャップ４Ａの周辺で局所的な応力集中が生じやすい。

このような応力集中は、第三平面部７Ｂの面積を増大させることで抑制される。しかし、第三平面部７Ｂを広くするほどジャーナル壁１１の下面７が大きくなり、第三取付穴７Ｃからスカート壁１Ａまでの寸法（例えば、クランク室の内法寸法）や、スカート壁１Ａの外法寸法（例えば、シリンダブロック１の幅寸法）が増大する。これにより、シリンダブロック１の小型化，軽量化が困難となる。さらに、図７中のビームキャップ４をスカート壁１Ａの内面に締結固定したとしても、上下方向の荷重が締結面でせん断方向に作用するため、特殊な締結具を使用しなければ荷重を十分に支えることができない。

これに対し、本実施形態のエンジン１０では、図６に示すように、上下方向の荷重がビームキャップ４の平面部５Ｂだけでなく、固定部６の第二平面部６Ａにも分散される。このことから、図７に示す構造と同一の接触面積を確保しつつ、第三平面部７Ｂの面積を削減することが容易となる。例えば、図６に示すように、シリンダブロック１の幅寸法を小さくすることが可能となり、シリンダブロック１の小型化，軽量化が可能となる。

［４−２．固定箇所の適正化］
サイドビーム４Ｂに設けられた固定部６は、クランクシャフト２からビームキャップ４に入力される荷重をスカート壁１Ａに伝達する役割を担う。クランクシャフト２からの荷重は、各ベアリングキャップ４Ａを介して入力される。そこで、図３（Ｄ）に示すように、各ベアリングキャップ４Ａの両端部に固定部６を配置することが考えられる。一方、ビームキャップ４に上下方向の荷重が入力されるタイミングは、気筒毎に相違し、全ての固定部６が常に大きな荷重を伝達しているわけではない。そのため、図３（Ｄ）に示すような固定部６のレイアウトでは、ビームキャップ４が負担する荷重に対する固定部６の箇所数が過剰であり、その分ビームキャップ４の重量が重くなってしまう。

これに対し、本実施形態のエンジン１０では、図３（Ａ），（Ｃ）に示すように、荷重変動の大きいキャップＣの両端部に第二固定部２２が配置される。また、キャップＣよりも荷重変動の小さい二つのキャップＡ，Ｂからの荷重は第一固定部２１が負担し、キャップＤ，Ｅからの荷重は第三固定部２３が負担するレイアウトとなっている。これにより、ビームキャップ４が負担する荷重に対する固定部６の箇所数が削減され、ビームキャップ４が軽量化される。

また、第一固定部２１は、＃１気筒のボア中心よりも＃２気筒側にオフセットした位置に配置される。これにより、図４に示すように、第一固定部２１に対応するシリンダブロック１の固定部８がジャーナル壁Ｂの近くに配置されることになり、＃１気筒，＃２気筒に係るバランスウェイト２Ｄと固定部８との干渉が防止される。さらに、第一固定部２１のオフセット量は、＃１気筒のボア中心からキャップＢまでの距離W_A以下の値に設定される。したがって、図４に示すように、ジャーナル壁Ｂとスカート壁１Ａとの接合部近傍に配置されるオイル落とし穴１３，ボス１４と固定部８との干渉も回避される。

第三固定部２３についても同様であり、＃４気筒のボア中心よりも＃３気筒側にオフセットした位置に配置されるため、＃３気筒，＃４気筒に係るバランスウェイト２Ｄの可動範囲が確保されるとともに、オイル落とし穴１３，ボス１４との干渉が回避される。

［５．効果］
（１）本実施形態のビームキャップ４は、ベアリングキャップ４Ａ，サイドビーム４Ｂ及びクロスビーム４Ｃが一体に形成されており、クランクシャフト２はこのビームキャップ４とシリンダブロック１との間に支持される。このようなクランクシャフト２の支持構造において、エンジン１０の上下方向の入力に対するシリンダブロック１との締結面が、二箇所（例えば、当接面Ａ，当接面Ｂ）に分離して設けられる。したがって、上下方向の入力に対する強度，剛性を高めることができる。特に、スカート壁１Ａの下端面１Ｂにビームキャップ４が押圧固定されるため、上下方向の荷重をスカート壁１Ａに負担させることができ、クランクジャーナル２Ａの支持剛性を向上させることができる。

また、締結面が二箇所に分離して設けられることから、ベアリングキャップ４Ａとシリンダブロック１との当接面（当接面Ａ）の面積を減少させることができ、ベアリングキャップ４Ａまわりの構造を簡素化することができる。例えば、図６，図７に示すように、従来の構造と比較してジャーナル壁１１の下面７の面積を縮小することができ、シリンダブロック１を小型化，軽量化することができる。

（２）上記のエンジン１０では、スカート壁１Ａの下端面１Ｂが、ベアリングキャップ４Ａとシリンダブロック１との当接面Ａ（平面部５Ｂ）に対して平行に形成される。つまり、スカート壁１Ａの下端面１Ｂに面接触する当接面Ｂ（第二平面部６Ａ）が、当接面Ａに対して平行に設けられる。これにより、上下方向の荷重が二つの当接面Ａ，Ｂに支えられることになり、ベアリングキャップ４Ａの周辺での局所的な応力集中を回避できるとともに、荷重の分散性を向上させることができる。また、クランクシャフト２からの荷重がベアリングキャップ４Ａの各所に分散することから、上下方向の荷重に対するベアリングキャップ４Ａの強度，剛性を高めることができ、エンジン１０の信頼性を向上させることができる。

（３）上記のエンジン１０では、第一固定部２１，第三固定部２３のそれぞれが、シリンダボア９のボア中心よりもサイドビーム４Ｂの連結方向にオフセットした位置に配置される。これらの第一固定部２１，第三固定部２３の位置をボア中心からオフセットさせることで、これらに固定されるシリンダブロック１側の固定部８の位置もボア中心からオフセットすることになる。したがって、図４に示すように、クランクウェブ２Ｃやバランスウェイト２Ｄの可動範囲を確保しやすくすることができる。これにより、例えばバランスウェイト２Ｄの可動範囲に干渉しない範囲で、一対のスカート壁１Ａの間隔を限界まで狭めることができ、シリンダブロック１を小型化，軽量化することができる。

（４）特に、上記のエンジン１０では、第一固定部２１，第三固定部２３のそれぞれが、端部シリンダである＃１気筒，＃４気筒のそれぞれにおけるボア中心から列設方向内側にオフセットした位置に配置される。このような第一固定部２１，第三固定部２３のレイアウトにより、荷重変動が比較的小さい部位の荷重伝達をこれらの第一固定部２１，第三固定部２３で賄うことができ、クランクシャフト２からビームキャップ４に入力される荷重を支えることができる。したがって、固定部６の箇所数を削減することができ、シリンダブロック１をさらに小型化，軽量化することができる。

（５）上記のエンジン１０では、第一固定部２１がサイドビーム４Ｂの延在方向に沿って列設方向内側にオフセットした結果、固定部２１よりも列設方向外側の部分が、片持ち支持される部位となる。一方、第一固定部２１がオフセットした方向に位置するベアリングキャップ４Ａ（キャップＢ）とサイドビーム４Ｂとの連結部は、補強部１２で肉盛り補強される。第三固定部２３についても同様であり、第三固定部２３がオフセットした方向に位置するベアリングキャップ４Ａ（キャップＤ）とサイドビーム４Ｂとの連結部が、補強部１２で肉盛り補強される。
これにより、サイドビーム４Ｂの片持ち支持部分の基部剛性を高めることができ、ビームキャップ４の剛性を向上させることができる。したがって、固定部６の箇所数を削減しつつ、クランクジャーナル２Ａの支持剛性を向上させることができる。

（６）図４に示すように、シリンダブロック１の気筒間部には、オイル落とし穴１３やボス１４が配置される場合がある。これらの配設位置は、シリンダブロック１が小さくなるに連れて制限されやすく、気筒間部がその配置スペースとして利用されやすい。
一方、上記のエンジン１０では、第一固定部２１，第三固定部２３のオフセット量W₁，W₂が、シリンダボア９の半径の寸法R未満に設定される。このようなオフセット量の範囲設定により、ビームキャップ４の固定部６とオイル落とし穴１３，ボス１４との干渉を防止することができる。特に、上記のエンジン１０では、オフセット量がボア中心からベアリングキャップ４Ａまでの距離W_A，W_B以下の値に設定されるため、固定部６とオイル落とし穴１３，ボス１４との干渉をより確実に回避することができる。

（７）上記のエンジン１０では、第一固定部２１が＃１気筒のボア中心からエンジン１０の中央よりに配置され、第三固定部２３が＃４気筒のボア中心からエンジン１０の中央寄りに配置される。一方、第二固定部２２は、図３（Ａ）に示すように、＃２気筒のボア中心と＃３気筒のボア中心とに対する等距離線上（中心線Ｃ₁の線上）に配置される。このように、クランクシャフト２からの入力荷重が大きく、その荷重変動も大きい中央のキャップＣの両端部に第二固定部２２を配置することで、クランクシャフト２の支持安定性，強度，剛性を確保することができる。一方、キャップＣよりも入力荷重が小さく、あるいは荷重変動の小さい他のキャップＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅに対しては第一固定部２１，第三固定部２３を設け、それぞれを二つのキャップ間（Ａ，Ｂ間、及び、Ｃ，Ｄ間）でオフセット配置することで、固定部６の箇所数を削減しつつ、クランクシャフト２の支持安定性，強度，剛性を満足させることができる。

［６．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。

クランクジャーナル２Ａの支持構造に関して、上述の実施形態では、クランクジャーナル２Ａの周面に上側ジャーナルベアリング３Ａと下側ジャーナルベアリング３Ｂとを取り付け、その外側をジャーナル壁１１の凹曲面７Ａとビームキャップ４の凹曲面５Ａとで囲った構造を示したが、すべり軸受けの構造はこれに限定されない。例えば、二つのジャーナルベアリング３Ａ，３Ｂをジャーナル壁１１，ビームキャップ４のそれぞれに鋳込んで形成してもよい。

また、ビームキャップ４とシリンダブロック１との当接面に関して、上述の実施形態では、当接面Ａ（平面部５Ｂ）と当接面Ｂ（第二平面部６Ａ）とが平行に形成されたものを例示したが、これらの当接面Ａ，Ｂを非平行に形成することも考えられる。例えば、当接面Ｂをシリンダブロック１の外側に向けて傾斜させてもよい。このような構造により、スカート壁１Ａの口開き変形をビームキャップ４で外側から押さえ込むことができ、シリンダブロック１の変形や振動をより効果的に抑制することができる。

また、上記のビームキャップ４は、直列四気筒エンジン以外のエンジン（例えば直列三気筒エンジンやＶ型六気筒エンジンなど）にも適用可能である。直列六気筒エンジンでは、図８（Ａ），（Ｂ）に示すようなビームキャップ４を用いることが考えられる。ここで、七箇所に設けられたベアリングキャップ４Ａのそれぞれについて、エンジン１０のフロント側から順にキャップＡ，キャップＢ，…キャップＧと呼ぶ。

図８（Ａ）に示すビームキャップ４は、キャップＡとキャップＢとの間のサイドビーム４Ｂに第一固定部３１が設けられ、キャップＣとキャップＤとの間のサイドビーム４Ｂに第二固定部３２が設けられたものである。これらの固定部３１，３２は、図８（Ａ）中でキャップＤの右側にも同様に設けられ、そのレイアウトは、例えばエンジン１０の上面視におけるキャップＤの中心線Ｃ₂についてほぼ線対称の配置とされる。図８（Ａ）中には、四つの固定部３１〜３４を示す。

第一固定部３１は、シリンダ列方向Ｌの端部に位置する＃１気筒（端部シリンダの一つ）のボア中心よりも、＃２気筒側（列設方向内側）にオフセットした位置に配置される。一方、第二固定部３２は、＃３気筒のボア中心よりも、＃２気筒側（列設方向外側）にオフセットした位置に配置される。このような配置により、各ベアリングキャップ４Ａに入力される荷重をサイドビーム４Ｂの連結方向に分散することができ、局所的な応力集中を緩和できる。なお、四つのオフセット量W₁〜W₄の具体的な値は同一でなくてもよい。

図８（Ｂ）に示すビームキャップ４は、キャップＡとキャップＢとの間のサイドビーム４Ｂに第一固定部４１が設けられ、キャップＢとキャップＣとの間のサイドビーム４Ｂに第二固定部４２が設けられるとともに、キャップＤの両端部に第三固定部４３が設けられたものである。上記の固定部４１，４２は、図８（Ｂ）中でキャップＤの右側にも同様に設けられ、そのレイアウトはキャップＤの中心線Ｃ₂についてほぼ線対称の配置とされる。図８（Ｂ）中には、五つの固定部４１〜４５を示す。

第一固定部４１は、＃１気筒のボア中心よりも＃２気筒側にオフセットした位置に配置される。また、第二固定部４２も、＃２気筒のボア中心よりも＃３気筒側にオフセットした位置に配置される。このような配置により、サイドビーム４Ｂのうち、荷重変動の大きい中央部分を確実に支持しつつ、その左右両側の荷重分散性を向上させることができる。また、図８（Ａ），（Ｂ）の何れにおいても、全てのキャップＡ〜Ｇの両端部に固定部を設けた場合と比較して、固定箇所数を削減することができる。

なお、上記のビームキャップ４は、ガソリン以外を燃料とするエンジン（例えば、ディーゼルエンジン）に適用することも可能である。少なくとも、クランクシャフト２をシリンダブロック１との間に支持すする構造を持ったエンジンであれば、どのような種類のエンジンにも適用することができる。

１シリンダブロック
１Ａスカート壁
１Ｂ下端面
２クランクシャフト
２Ａクランクジャーナル
４ビームキャップ
４Ａベアリングキャップ
４Ｂサイドビーム（ビーム）
５上面
５Ａ凹曲面
５Ｂ平面部
５Ｃ取付穴
６固定部
７下面
７Ａ凹曲面
７Ｂ第三平面部
７Ｃ第三取付穴
８固定部
１１ジャーナル壁
１２補強部
１５締結具（固定具）
２１第一固定部
２２第二固定部
２３第三固定部

Claims

エンジンのシリンダブロックにおいてクランク軸よりも下方へ垂設されたスカート壁と、
前記クランク軸を前記シリンダブロックとの間で支持する複数のベアリングキャップと、
前記複数のベアリングキャップを一体に連結し、はしご状の支持構造を形成するビームと、
前記ビームに設けられ、前記スカート壁の下端面に当接して固定される固定部と、
を備えたことを特徴とする、エンジン。
前記スカート壁の下端面が、前記ベアリングキャップと前記シリンダブロックとの当接面に対して平行に形成される
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジン。
前記固定部が、シリンダボアの中心から前記ビームの連結方向にオフセットした位置に配置される
ことを特徴とする、請求項１又は２記載のエンジン。
複数のシリンダボアが列設された前記シリンダブロックを備えた前記エンジンにおいて、
前記固定部が、少なくとも列設方向端部に位置する端部シリンダにおけるボア中心から列設方向内側にオフセットした位置に配置される
ことを特徴とする、請求項３記載のエンジン。
前記固定部がオフセットした方向に位置する前記ベアリングキャップと前記ビームとの連結部を肉盛りしてなる補強部を備える
ことを特徴とする、請求項３又は４記載のエンジン。
前記固定部のオフセット量が、前記シリンダボアの半径の寸法未満である
ことを特徴とする、請求項３〜５の何れか１項に記載のエンジン。
前記エンジンが、列設順に一番気筒，二番気筒，三番気筒，四番気筒を有する直列四気筒エンジンであって、
前記固定部が、
前記一番気筒のボア中心から中央寄りにオフセットした位置に配置された第一固定部と、
前記二番気筒のボア中心と前記三番気筒のボア中心との中間に配置された第二固定部と、
前記四番気筒のボア中心から中央寄りにオフセットした位置に配置された第三固定部と、を有する
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載のエンジン。