JP2015117629A

JP2015117629A - エンジン

Info

Publication number: JP2015117629A
Application number: JP2013261718A
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からクランク軸２の下方へスカート壁１Ａを垂設し、クランク軸２をシリンダブロック１との間でベアリングキャップ４Ａに支持させる。また、複数のベアリングキャップ４Ａをビーム４Ｂで一体に連結してはしご状の支持構造を形成し、その固定部６をスカート壁１Ａの下端面１Ｂに当接させて固定する。
固定部６は、シリンダボア９の中心からビーム４Ｂの連結方向にオフセットした位置に配置するとともに、ベアリングキャップ４Ａを挟んで対角状に配置する。
【選択図】図３

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、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からクランク軸の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、を備える。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。さらに、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とともに、前記エンジンの下面視で前記ベアリングキャップを挟んで対角状に配置される。

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。

上記の「対角状」とは、前記ベアリングキャップに支持されるクランクジャーナルを前記エンジンの下面側から見たときの形状を矩形に見立てて、少なくとも一対の前記固定部がその矩形の対角線をなすように前記クランクジャーナルの一側及び他側に配置されるさまを表現したものである。例えば、前記固定部は、前記エンジンの下面視で、前記ベアリングキャップの中心点に対して点対称配置とされることが好ましい。

前記スカート壁の下端面は、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。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。
また、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。

（２）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。

（３）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。
（４）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。

（５）前記エンジンが、列設順に一番気筒，二番気筒，三番気筒を有する直列三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前記二番気筒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から前記一番気筒寄りにオフセットした位置に配置された第二固定部と、前記二番気筒のボア中心から前記三番気筒寄りにオフセットした位置に配置された第三固定部と、前記三番気筒のボア中心から前記二番気筒寄りにオフセットした位置に配置された第四固定部と、を有することが好ましい。

（６）なお、前記第一固定部及び前記第四固定部が、前記エンジンの吸気側に配置され、前記第二固定部及び前記第三固定部が、前記エンジンの排気側に配置されることが好ましい。

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をスカート壁の下端面に負担させることができ、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とともに、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、ビームとシリンダブロックとの固定部が、シリンダボアの中心からオフセットした位置で、ベアリングキャップを挟んで対角状に配置されるため、クランクシャフトとの干渉を防止しつつビーム及びベアリングキャップの歪み変形を抑制することができ、クランクジャーナルの支持剛性をさらに向上させることができる。

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、直列三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の箇所数は四箇所であり、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120°（四ストロークエンジンの一サイクルに相当する720°の1/3である240°）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全ての締結具に符号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の数と同じ四箇所である。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の箇所数と同じ四箇所である。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に対して二箇所に配置され、一つのビームキャップ４に対して合計四箇所に設けられる。これらの固定部６のレイアウトは、エンジン１０の下面視で台形の頂点配置（ハの字配置）に準えることができる。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、四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と呼ぶ。また、エンジン１０の上面視におけるキャップＢ（＃１気筒と＃２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＃１気筒のボア中心までの距離と＃１気筒のボア中心までの距離とが等距離となる。図３（Ａ）中に示された四つの固定部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，第四固定部２４と呼ぶ。

第一固定部２１は、図３（Ａ）に示すように、エンジン１０の吸気側において中心線Ｃ₁の上に配置される。すなわち、第一固定部２１は、＃１気筒のボア中心と＃２気筒のボア中心とに対する等距離線上に配置される。なお、＃１気筒のボア中心を基準にすれば、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。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。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の中心線までの距離と同一の値に設定されているが、これよりも小さい値に設定してもよい。好ましくは、シリンダボア９の半径の寸法R未満に設定される。

一方、第二固定部２２は、エンジン１０の排気側において、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。すなわち、第二固定部２２は、＃２気筒のボア中心よりも、＃１気筒側にオフセットした位置に配置される。第二固定部２２のオフセット量は、図３（Ａ）に示すように、W₂である。

第二固定部２２のオフセット量W₂は、好ましくはシリンダボア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W₂は、＃２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＜W₂≦W_A＜Rである）。つまり、第二固定部２２は、排気側のサイドビーム４Ｂのうち、キャップＢとキャップＣとに挟まれる範囲内に配置される。

第三固定部２３も、排気側のサイドビーム４Ｂのうち、キャップＢとキャップＣとに挟まれる範囲内に配置される。しかし、第三固定部２３は、エンジン１０の排気側において、＃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。第三固定部２３のオフセット量は、図３（Ａ）に示すように、W₃である。このオフセット量W₃は、好ましくはシリンダボア９の半径の寸法R未満に設定され、本実施形態では＃２気筒のボア中心からキャップＣの側面までの距離W_B以下の値に設定される（すなわち、0＜W₃≦W_B＜Rである）。

また、第四固定部２４は、エンジン１０の吸気側において、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。すなわち、第四固定部２４は、＃３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。第四固定部２４のオフセット量は、図３（Ａ）に示すように、W₄である。このオフセット量W₄は、好ましくはシリンダボア９の半径の寸法R未満に設定され、本実施形態では＃３気筒のボア中心からキャップＣの側面までの距離W_C以下の値に設定される（すなわち、0＜W₄≦W_C＜Rである）。

ここで、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）に着目すると、キャップＣの両端部のうちの排気側では、第三固定部２３が＃２気筒側にオフセット配置され、吸気側では、第四固定部２４が＃３気筒側にオフセット配置される。つまり、これらの第三固定部２３及び第四固定部２４は、エンジン１０の下面視でキャップＣを挟んで対角状に配置される。本実施形態では、第三固定部２３のオフセット量W₃と第四固定部２４のオフセット量W₄とがほぼ同一の値に設定される。つまり、図３（Ａ）中に示すキャップＣの中心点Ｑに対して、第三固定部２３及び第四固定部２４が点対称配置となる。これにより、キャップＣの歪み変形が抑制され、クランクジャーナル２Ａの支持剛性が向上する。

図２，図３（Ａ），（Ｂ）に示すように、キャップＢ，キャップＣ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〜第四固定部２４が配置されたサイドビーム４Ｂは、その梁の両端部のうち、少なくともエンジン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Ｄ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〜第四固定部２４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〜第四固定部２４の剛性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の数と同じく四個である。

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には、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、四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と呼ぶ。ジャーナル壁Ｂ及びジャーナル壁Ｃ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、あるいはオイルパンで回収される。また、ジャーナル壁Ａ及びジャーナル壁Ｃ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、第一固定部２１に対応する固定部８は、ジャーナル壁Ｂの中心線上における吸気側の端部に配置される。また、第二固定部２２に対応する固定部８は、ジャーナル壁Ｂとジャーナル壁Ｃとの間の排気側において、＃２気筒のボア中心よりも＃１気筒側にオフセットした位置に配置される。同様に、第三固定部２３に対応する固定部８は、ジャーナル壁Ｂとジャーナル壁Ｃとの間の排気側において、＃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。

さらに、第四固定部２４に対応する固定部８は、ジャーナル壁Ｃとジャーナル壁Ｄとの間の吸気側において、＃３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、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。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であることから、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。また、第三固定部２３及び第四固定部２４に対応する一対の固定部８は、ジャーナル壁Ｃを挟んで対角状に配置される。これにより、ジャーナル壁Ｃの歪み変形が抑制され、クランクジャーナル２Ａの支持剛性が向上する。

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５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５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６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うる。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６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５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６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５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（Ｃ）に示すように、固定部６の箇所数が削減されたレイアウトが採用されている。すなわち、荷重変動が比較的大きいキャップＢ，キャップＣに対して固定部６が離れすぎず、かつ、負荷変動が比較的小さいキャップＡ，キャップＤに対して固定部６が適度な距離となりように、各々の固定部６の配置が設定されている。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、第三固定部２３及び第四固定部２４は、エンジン１０の下面視でキャップＣを挟んで対角状に配置される。これにより、例えばキャップＣの両端部に作用するシリンダ列方向Ｌへの荷重に対して、キャップＣが歪み変形を起こしにくくなり、キャップＣの剛性が向上する。なおキャップＣは、はしご状の構造の横架材であることから、キャップＢ，キャップＤ等の隣接する横架材も変形しにくくなり、ビームキャップ４全体の剛性が向上する。

また、第二固定部２２〜第四固定部２４は、＃２気筒，＃３気筒のボア中心よりも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、これらの固定部２２〜２４に対応するシリンダブロック１側の固定部８が、ジャーナル壁Ｂ及びジャーナル壁Ｃの近くに配置されることになり、＃２気筒，＃３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、第二固定部２２，第三固定部２３のオフセット量W₂，W₃は、＃２気筒のボア中心からキャップＢ，Ｃまでの距離W_A，W_B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，Ｃ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と固定部８との干渉も回避される。第四固定部２４についても同様であり、＃３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ため、＃３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、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では、図３（Ａ）に示すように、ビームキャップ４とシリンダブロック１とを固定するための固定部６がシリンダボア９の中心からオフセットした位置に配置されるため、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。

また、例えばキャップＣの両端部近傍に配置される第三固定部２３及び第四固定部２４は、キャップＣを挟んで対角状に配置されるため、キャップＣの歪み変形を抑制することができ、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。特に、サイドビーム４Ｂの連結方向（シリンダ列方向Ｌ）に作用する荷重に対するビームキャップ４の剛性を向上させることができる。

また、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５，図６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。

また、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。

（２）上記のエンジン１０では、第一固定部２１，第四固定部２４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，第四固定部２４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，第四固定部２４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。

（３）上記のエンジン１０では、第一固定部２１，第四固定部２４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、これらの固定部２１，２４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。また、キャップＣとサイドビーム４Ｂとの連結部にも同様に、補強部１２が設けられる。
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。

（４）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、第二固定部２２〜第四固定部２４のオフセット量W₂〜W₄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、これらの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_C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。

（５）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＃２気筒寄りの吸気側にオフセット配置され、第二固定部２２が＃２気筒のボア中心から＃１気筒寄りの排気側にオフセット配置される。また、第三固定部２３は＃２気筒のボア中心から＃３気筒寄りの排気側にオフセット配置され、第四固定部２４は＃３気筒のボア中心から＃２気筒寄りの吸気側にオフセット配置される。

このように、固定部６は、シリンダ列方向Ｌのレイアウトがほぼ左右対称配置とされるだけでなく、キャップＢ，キャップＣのそれぞれに対してほぼ対角配置とされる。このようなレイアウトにより、ビームキャップ４全体の剛性バランスを確保することができ、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。

また、ビームキャップ４に入力される上下方向の荷重が比較的大きい中央部分に第二固定部２２，第三固定部２３を近接して設けることで、クランクシャフト２の支持安定性，強度，剛性を高めつつ、クランクウェブ２Ｃやバランスウェイト２Ｄの可動範囲を確保することができる。一方、荷重が比較的小さい左右両端部に第一固定部２１，第四固定部２４を設け、それぞれをエンジン１０の中央寄りにオフセットさせることで、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）なお、上記のエンジン１０では、図３（Ａ）に示すように、エンジン１０の排気側と吸気側とのそれぞれに固定部６が二箇所ずつ設けられる。それぞれの固定部６の間隔は、エンジン１０の排気側で狭く、吸気側で広くなるように設定されている。このようなレイアウトにより、吸気側よりも高温になりやすく支持剛性が低下しやすい排気側中央部の剛性を確保することができ、クランクシャフト２の支持安定性，強度，剛性を高めることができる。

［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、直列三気筒エンジン以外のエンジン（例えば直列四気筒エンジンやＶ型六気筒エンジンなど）にも適用可能である。直列四気筒エンジンでは、図７（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、五箇所に設けられたベアリングキャップ４Ａのそれぞれを、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Ｅと呼ぶ。

図７（Ａ）に示すビームキャップ４は、キャップＡとキャップＢとの間を接続する排気側のサイドビーム４Ｂに第一固定部３１が設けられ、キャップＢとキャップＣとの間を接続する吸気側のサイドビーム４Ｂに第二固定部３２が設けられ、キャップＣの排気側の端部に第三固定部３３が設けられたものである。また、キャップＣの中心線Ｃ₂についてほぼ線対称となる位置には、第四固定部３４，第五固定部３５が設けられる。

これらの固定部６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。また、第一固定部３１及び第二固定部３２は、キャップＢを挟んで対角状に配置される。同様に、第四固定部３４及び第五固定部３５も、キャップＤを挟んで対角配置される。このような配置により、キャップＢ，キャップＤの歪み変形が抑制され、サイドビーム４Ｂの連結方向に作用する荷重に対するビームキャップ４の剛性が向上する。また、固定部６のレイアウトが中心線Ｃ₂に対してほぼ線対称配置となることから、各ベアリングキャップ４Ａに入力される荷重が左右方向にほぼ均等に分散され、局所的な応力集中が緩和される。このように、少ない固定部６の箇所数で十分な強度，剛性を期待することができ、上述の実施形態と同様の効果を奏するものとなる。

図７（Ｂ）に示すビームキャップ４は、図７（Ａ）に示すビームキャップ４における固定部６のレイアウトを、吸気側と排気側とで反転させたものである。この場合、排気側の固定部６がシリンダ列方向Ｌの中央部にやや集中したレイアウトとなり、上記の変形例による効果に加えて排気側中央部の剛性を確保しやすくすることができる。

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
２４第四固定部

Claims

エンジンのシリンダブロックからクランク軸の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、
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とともに、前記エンジンの下面視で前記ベアリングキャップを挟んで対角状に配置される
ことを特徴とする、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１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た
ことを特徴とする、請求項１又は２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１〜３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，三番気筒を有する直列三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前記二番気筒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から前記一番気筒寄りにオフセットした位置に配置された第二固定部と、
前記二番気筒のボア中心から前記三番気筒寄りにオフセットした位置に配置された第三固定部と、
前記三番気筒のボア中心から前記二番気筒寄りにオフセットした位置に配置された第四固定部と、を有する
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のエンジン。
前記第一固定部及び前記第四固定部が、前記エンジンの吸気側に配置され、
前記第二固定部及び前記第三固定部が、前記エンジンの排気側に配置される
ことを特徴とする、請求項５記載のエンジン。