JP2016102450A - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は内燃機関に関するもので、特に、シリンダヘッドとシリンダブロックとクランクキャップとの固定構造(締結構造)に特徴を有するものである。 The present invention relates to an internal combustion engine, and particularly has a feature in a fixing structure (fastening structure) of a cylinder head, a cylinder block, and a crank cap.
レシプロ式の内燃機関では、シリンダブロックの上面にシリンダヘッドがヘッドボルトで固定されている一方、シリンダブロックの下面部(軸受け凹所)には、クランク軸を回転自在に保持するクランクキャップがキャップボルトによって固定されている。 In a reciprocating internal combustion engine, a cylinder head is fixed to the upper surface of a cylinder block with a head bolt, while a crank cap that rotatably holds a crankshaft is a cap bolt on the lower surface portion (bearing recess) of the cylinder block. It is fixed by.
この場合、ヘッドボルトについて見ると、シリンダヘッドの締結力を全体にわたって均等化するために、ヘッドボルトは、クランク軸線方向視においてシンリダボアの左右対称位置に配置している。 In this case, when looking at the head bolt, in order to equalize the fastening force of the cylinder head over the whole, the head bolt is disposed at a symmetrical position of the cylinder bore as viewed in the crank axis direction.
同様に、キャップボルトも、クランクキャップの締結力を全体にわたって均等化してクランク軸の偏磨耗を防止するためには、クランク軸線方向視において、キャップボルトをシンリダボアの左右対称位置に配置するのが好ましい。特に、アルミ製のシリンダブロックは変形しやすいため、シリンダヘッドやクランクキャップに均等な締結力がかかるように配慮する必要性が高い。 Similarly, in order to equalize the tightening force of the crank cap and prevent uneven wear of the crankshaft, it is preferable to dispose the cap bolt at a symmetrical position of the cylinder bore as viewed in the direction of the crankshaft axis. . In particular, since the cylinder block made of aluminum is easily deformed, it is highly necessary to consider that a uniform fastening force is applied to the cylinder head and the crank cap.
そこで、特許文献1では、ヘッドボルトはシンリダボアの軸心を挟んだ対称位置に設けて、キャップボルトは、クランク軸の軸心を挟んで左右対称の位置に配置している。また、特許文献1では、クランク軸線方向視において片側に位置したヘッドボルトとキャップボルトとの間の高さ位置に、メインオイルギャラリーを形成している。メインオイルギャラリーは、ヘッドボルト及びキャップボルトの軸心から左右外側にずれるように形成されている。
Therefore, in
さて、内燃機関において、膨張行程でのピストンの力をクランク軸に効率良く伝えたり、シリンダブロックの高さを低くする等のために、クランク軸の軸心をシンリダボアの軸心に対して、クランク軸線方向視において左又は右にオフセットする(ずらす)ことが行われている。 Now, in an internal combustion engine, in order to efficiently transmit the piston force during the expansion stroke to the crankshaft, to reduce the height of the cylinder block, etc., the crankshaft is centered with respect to the cylinder bore shaft. Offsetting (shifting) to the left or right when viewed in the axial direction is performed.
従って、特許文献1のように、ヘッドボルトはシンリダボアの軸心を挟んだ両側に左右対称に配置して、キャップボルトをクランク軸の両側に対称に配置すると、オフセットタイプの内燃機関では、ヘッドボルトとキャップボルトとが左右にずれることになり、すると、ヘッドボルトとキャップボルトとによる引っ張り方向がずれることで、シリンダブロックにひずみが発生しやすくなり、これを防止するためには、シリンダブロックの肉厚を厚くしたり補強リブを設けるといった補強手段を講じなければならず、すると、コストアップや重量増大(結果としての燃費悪化)といった新たな問題が生じてくる。
Therefore, as in
また、特許文献1では、シンリダボアとクランク軸とを同心に配置して、ヘッドボルト及びキャップボルトを左右対称に配置しており、その状態で、メインオイルギャラリーが片側のヘッドボルトとキャップボルトとの間の高さ位置に形成されているため、シンリダボアの軸心を挟んだ両側で上下方向の引っ張り応力が異なる状態になっている。その結果、クランクキャップの締結強度が左右で異なって、クランク軸に偏磨耗が発生するおそれが懸念される。
Further, in
本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。 The present invention has been made to improve the current situation.
本願発明の内燃機関は、シリンダブロックの上面に、シリンダヘッドがヘッドボルトの群によって固定されている一方、前記シリンダブロックの下面部には、クランク軸を回転自在に保持するクランクキャップがキャップボルトで固定されており、前記ヘッドボルトとキャップボルトとは、クランク軸線方向視で左右に一対ずつ配置されており、かつ、クランク軸線方向視において、前記シンリダボアの軸心に対してクランク軸の軸心が左又は右の片側にオフセットされている、という基本構成である。 In the internal combustion engine of the present invention, the cylinder head is fixed to the upper surface of the cylinder block by a group of head bolts. On the lower surface of the cylinder block, a crank cap that rotatably holds the crankshaft is a cap bolt. The head bolt and the cap bolt are arranged in pairs on the left and right as viewed in the crank axis direction, and the center axis of the crank shaft is aligned with respect to the axis of the cylinder bore in the crank axis direction view. This is a basic configuration that is offset to the left or right side.
そして、前記左右一対のヘッドボルトは、クランク軸線視において前記シンリダボアの軸心を挟んだ左右対称の位置に設けている一方、
前記一対のキャップボルトは、前記クランク軸がオフセットされている側に位置した一方のキャップボルトが他方のキャップボルトよりもクランク軸に近くなるように、クランク軸の軸心から非対称の位置に配置されており、
かつ、前記一方のキャップボルトとその上に位置したヘッドボルトとの間に、クランク軸線方向に長く延びるメインオイルギャラリーを形成している。
The pair of left and right head bolts are provided at symmetrical positions across the axis of the cylinder bore in the crank axis view,
The pair of cap bolts are arranged at asymmetric positions from the axis of the crankshaft so that one cap bolt located on the side where the crankshaft is offset is closer to the crankshaft than the other cap bolt. And
In addition, a main oil gallery extending in the crank axis direction is formed between the one cap bolt and the head bolt positioned thereon.
本願発明において、クランク軸線方向視において左側に位置したヘッドボルトとキャップボルトとの対、及び、右側に位置したヘッドボルトとキャップボルトとの対は、それぞれクランク軸線方向視において芯ずれしていることも可能であるが、ヘッドボルトとキャップボルトとを同心に配置するのが好ましい。また、メインオイルギャラリーも、その軸心をヘッドボルト及びキャップボルトの軸心にできるだけ近づけるのが好ましい。三者を同心に配置すると、特に好適である。 In the present invention, the head bolt and cap bolt pair located on the left side in the crank axis direction view and the head bolt and cap bolt pair located on the right side are misaligned in the crank axis direction view, respectively. However, it is preferable to arrange the head bolt and the cap bolt concentrically. Also, it is preferable that the main oil gallery has its axis as close as possible to the head bolt and cap bolt. It is particularly preferred if the three are arranged concentrically.
本願発明では、左右のキャップボルトはクランク軸の軸心に対して左右非対称に配置されているため、何らの対策を講じない場合は、クランクキャップは、クランク軸から離れたキャップボルトで固定されている部分の固定強度よりも、クランク軸に近いキャップボルトで固定されている部分の固定強度が大きくなっている。従って、クランク軸の押さえ力が左右において相違し、その結果、クランク軸や軸受け部材に偏磨耗が発生しやすくなる。 In the present invention, since the left and right cap bolts are arranged asymmetrically with respect to the axis of the crankshaft, if no measures are taken, the crank cap is fixed with cap bolts separated from the crankshaft. The fixing strength of the portion fixed by the cap bolt close to the crankshaft is larger than the fixing strength of the portion where it is. Accordingly, the holding force of the crankshaft is different between the right and left, and as a result, uneven wear is likely to occur in the crankshaft and the bearing member.
しかし、本願発明は、クランク軸に近い一方のキャップボルトの上側にメインオイルギャラリーが存在しているため、シリンダブロックは、一方のキャップボルトの上側の箇所が他方のキャップボルトの上側の箇所よりも強度が弱くなっており、このため、一方のキャップボルトによるクランクキャップの締結強度が弱くなって、左右のキャップボルトの押さえ力を均等化できる。 However, in the present invention, since the main oil gallery is present above one cap bolt close to the crankshaft, the cylinder block has a location above one cap bolt higher than a location above the other cap bolt. Since the strength is weakened, the fastening strength of the crank cap by one of the cap bolts is weakened, and the pressing force of the left and right cap bolts can be equalized.
すなわち、本願発明は、メインオイルギャラリーを利用してシリンダブロックの強度を調節することで、キャップボルトをクランク軸に対して非対称にしたことによる締結強度の非均等化を解消又は抑制できるのであり、これにより、シンリダボアの軸心とクランク軸の軸芯とをオフセットしたタイプの内燃機関でありながら、コストアップや重量増大を回避しつつ、クランク軸の偏磨耗を防止又は大幅に抑制できるのである。 That is, the present invention can eliminate or suppress non-uniform fastening strength due to asymmetrical cap bolts with respect to the crankshaft by adjusting the strength of the cylinder block using the main oil gallery, As a result, even though the shaft center of the cylinder bore and the axis of the crankshaft are offset, an internal combustion engine can prevent or greatly suppress uneven wear of the crankshaft while avoiding an increase in cost and weight.
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図1に示す実施形態を説明する。なお、以下の説明で方向を特定するために「左右」の文言を使用するが、これは、クランク軸線方向から見た左右を意味している。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the embodiment shown in FIG. 1 will be described. In the following description, the term “left and right” is used to specify the direction, which means left and right viewed from the crank axis direction.
内燃機関の基本構造は従来と同様であり、複数のシンリダボア1を有するシリンダブロック2と、シリンダブロック2の上面にヘッドボルト3の群で固定されたシリンダヘッド4とを備えている。シリンダブロック2及びシリンダヘッド4はアルミの鋳造品である。図1はボア間部の断面図であり、従って、シンリダボア1は点線で表示している。シンリダボア1にはピストン5が摺動自在に嵌まっており、ピストン5の往復動は、仮想線で示すコンロッド6により、クランク軸7の回転に変換される。
The basic structure of the internal combustion engine is the same as that of the prior art, and includes a
クランク軸7は、ボア間部2a及びボア群の外側に位置した複数のクランクジャーナル8を備えており、各クランクジャーナル8は、上半分はシリンダブロック2の下部凹所9に形成した軸受け部10に嵌まって、下半分はクランクキャップ11に嵌まっており、クランクキャップ11は、左右一対のキャップボルト12により、シリンダブロック2の下部凹所9に固定(締結)されている。軸受け部10とクランクキャップ11とには、上下分割式のメタル軸受け13が嵌まっている。
The
クランク軸7は図示しないクランクアームを備えており、クランクアームの先端に設けたクランクピン15とピストンピン16とがコンロッド6で連結されている。クランクピン15の回転軌跡を符号17で示している。
The
ヘッドボルト3は、ボア間部2a及びボア群の外側に左右一対ずつ配置されており、左右のヘッドボルト3は、シンリダボアの軸心20を挟んだ対称位置に設けている。すなわち、左右のヘッドボルト3は、シンリダボア1の軸心20から等しい寸法L1だけ離れた箇所に対称に配置されている。ヘッドボルト3とキャップボルト12とはリーマボルトであり、ヘッドボルト3及びキャップボルト12とボルト穴21,22とのクリアランスはごく僅かである。
The
クランク軸7の軸心23は、シンリダボア1の軸心20から若干の寸法eだけ左側にオフセットされている(ずれている。右側にずらしてもよい。)。そして、左右のキャップボルト12は、それぞれヘッドボルト3と同心に配置している。このため、左右キャップボルト12とクランク軸7の軸心23との間隔L2,L3は、シンリダボア1の軸心20に対してオフセットされた左側の寸法L3が、オフセット側と反対側の寸法L3よりも小さくなっている。
The
すなわち、左側のキャップボルト12(一方のキャップボルト)が、右側のキャップボルト12(他方のキャップボルト)よりも、クランク軸7に近く配置されている。正確には、L3はL1よりもeだけ大きい寸法になって、L2はL1よりもeだけ小さい寸法になっている。
That is, the left cap bolt 12 (one cap bolt) is arranged closer to the
そして、シンリダボア1の軸心20に対してオフセットされた側に位置したキャップボルト12とヘッドボルト3との間に、潤滑油が通るメインオイルギャラリー26を形成している。メインオイルギャラリー26はクランク軸線方向に長く延びる姿勢であり、メインオイルギャラリー26からは、各メタル軸受け13の箇所に延びる枝オイル通路27が分岐している。また、図示は省略するが、メインオイルギャラリー26からは、ピストン5の下面に向けて潤滑油を噴射するためのオイルジェット通路なども分岐している。
A
本実施形態では、メインオイルギャラリー26はヘッドボルト3及びキャップボルト12と同心に配置されている。また、キャップボルト12とメインオイルギャラリー26との上下間隔は、キャップボルト12とメインオイルギャラリー26との上下間隔と略同じに設定している(これら上下間隔寸法は任意に設定できる。)。
In the present embodiment, the
左右キャップボルト12がクランク軸7に対して非対称に配置されているため、メインオイルギャラリー26が存在しない場合は、左右のキャップボルト12を同じトルクで締め付けると、左側のキャップボルト12による締結強度が右側のキャップボルト12による締結強度よりも大きくなり、このため、クランクジャーナル8とメタル軸受け13とのクリアランスが、右半部よりも左半部において小さくなり、このため、クランクジャーナル8や軸受けメタル13に偏磨耗が発生しやすくなる。
Since the left and
しかし、本実施形態では、メインオイルギャラリー26の存在により、シリンダブロック2のうちメインオイルギャラリー26を設けた箇所の強度が弱くなっているため、左右のキャップボルト12を同じトルクで締め付けても、クランクキャップ11を左右同じ程度の力でシリンダブロック2に押さえることができる。これにより、クランクジャーナル8やメタル軸受け13の偏磨耗を防止できる。
However, in the present embodiment, due to the presence of the
図2に示す変形例では、キャップボルト12のうちクランク軸7の軸心23に対してオフセットされた左のキャップボルト12を、その上に位置した左のヘッドボルト3に対して、寸法eだけ左外側にオフセットしている。従って、L2とL3との差は、図1の場合よりも小さくなっている。
In the modification shown in FIG. 2, the
左右のキャップボルト12を左右ヘッドボルト3の外側(クランク軸から遠い側)に配置したり、左右キャップボルト12を左右ヘッドボルト3の内側(クランク軸に近い側)に配置したりすることも可能である。
The left and
本願発明は、実際に内燃機関に適用できる。従って、産業上利用できる。 The present invention is actually applicable to an internal combustion engine. Therefore, it can be used industrially.
1 シンリダボア
2 シリンダブロック
3 ヘッドボルト
4 シリンダヘッド
7 クランク軸
8 クランクジャーナル
9 シリンダブロックの軸受け凹所
10 シリンダブロックの軸受け部
11 クランクキャップ
12 キャップボルト
23 軸受けの一例としてのメタル軸受け
20 シンリダボアの軸心
21,22 ボルト穴
23 クランク軸の軸心
24,25 ボルトの軸心
26 メインオイルギャラリー
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記左右一対のヘッドボルトは、クランク軸線視において前記シンリダボアの軸心を挟んだ左右対称の位置に設けている一方、
前記一対のキャップボルトは、前記クランク軸がオフセットされている側に位置した一方のキャップボルトが他方のキャップボルトよりもクランク軸に近くなるように、クランク軸の軸心から非対称の位置に配置されており、
かつ、前記一方のキャップボルトとその上に位置したヘッドボルトとの間に、クランク軸線方向に長く延びるメインオイルギャラリーを形成している、
内燃機関。 A cylinder head is fixed to the upper surface of the cylinder block by a group of head bolts, while a crank cap that rotatably holds a crankshaft is fixed to the lower surface of the cylinder block with a cap bolt, and the head A pair of bolts and cap bolts are arranged on the left and right as viewed in the crank axis direction, and the axis of the crankshaft is offset to the left or right side with respect to the axis of the cylinder bore as viewed in the crank axis direction Is configured, and
The pair of left and right head bolts are provided at symmetrical positions sandwiching the axis of the cylinder bore in the crank axis view,
The pair of cap bolts are arranged at asymmetric positions from the axis of the crankshaft so that one cap bolt located on the side where the crankshaft is offset is closer to the crankshaft than the other cap bolt. And
And, a main oil gallery extending in the crank axis direction is formed between the one cap bolt and the head bolt located thereon,
Internal combustion engine.
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JP2014241205A JP2016102450A (en) | 2014-11-28 | 2014-11-28 | Internal combustion engine |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113187620A (en) * | 2020-01-10 | 2021-07-30 | 日本发动机股份有限公司 | Framework |
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2014
- 2014-11-28 JP JP2014241205A patent/JP2016102450A/en active Pending
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