JP2019113009A - エンジン - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダブロックの外表面に形成される凹凸部の構造工夫により、強度や剛性を落とすことなくシリンダブロックの鋳造による歩留まりが改善されるエンジンを提供する。【解決手段】シリンダブロックのクランクケース１Ｂの外表面に、多数の凹部１９及び凸部２０でなる凹凸部Ａが形成され、凹凸部Ａにおける隅部ｓが円滑な丸みを帯びた形状に形成されている火花点火式エンジン又はディーゼルエンジン。凹凸部Ａにおける凹部１９は、外表面に対する遠近方向視において楕円形をなしている。【選択図】図１

Description

本発明は、ディーゼルエンジンなど、シリンダブロックの構造に工夫がなされたエンジンに関するものである。

エンジンにおけるシリンダブロックは、ピストンが収容されるシリンダとクランクシャフトを収容するクランクケースとが一体化された部品であり、十分な強度や剛性を必要とする構造体である。例えば、特許文献１においては、その図７や図８にシリンダブロック（１）が示されている。

シリンダブロックの外表面には、強度や剛性を向上させるためにリブなどの凹凸部が形成されていることが多く、特許文献１のものでも、その図８において、符記されていないが、クランクケース（１８）に縦横に複数のリブが形成されていることが理解できる。

また、シリンダブロックの肉厚を抑えつつ強度や剛性をより向上させるために、より多数のリブが縦横に一体形成されてなる凹凸部を設けた構造のシリンダブロックも知られている。（例えば、特許文献２の図１、図５などを参照）

特開２００６−２６６２２５号公報 特開２０１１−０６４０７４号公報

従来のシリンダブロックでは、そのクランクケースに、図５（ａ），（ｂ）に示されるように、外表面に形成される凹凸部Ａは、縦リブ２０と、横リブ２０と、それら縦横のリブ２０，２０で囲まれた部分である凹部１９とを有して構成されている。そして、それらリブの角部ｋや凹部の隅部ｓはほぼ直角に交わる箇所に形成されていて、凹凸が碁盤の目のように並べられた形状の凹凸部Ａに構成されていた。

前記凹凸部Ａを外表面に設けたことにより、クランクケース１Ｂの強度や剛性を大幅な重量増を招くことなく向上させることが可能となる利点がある。しかしながら、その反面、シリンダブロックを鋳造により作製した際には、凹部１９の隅部ｓに鋳砂が残りやすい傾向があり、従って歩留まりに悪影響を与え易いという問題があった。

本発明の目的は、シリンダブロックの外表面に形成される凹凸部の構造工夫により、強度や剛性を落とすことなくシリンダブロックの鋳造による歩留まりが改善されるエンジンを提供する点にある。

本発明は、エンジンにおいて、
シリンダブロック１の外表面に凹凸部Ａが形成され、前記凹凸部Ａにおける隅部ｓが円滑な丸みを帯びた形状に形成されていることを特徴とする。

第２の本発明は、本発明によるエンジンにおいて、
前記凹凸部Ａにおける凹部１９が、外表面に対する遠近方向視において円形又は楕円形をなしていることを特徴とする。

第３の本発明は、本発明又は第２の本発明によるエンジンにおいて、
前記凹部１９は凹んだ曲面からなるものに構成されていることを特徴とする。

第４の本発明は、本発明〜第３の本発明のいずれかによるエンジンにおいて、
前記凹凸部Ａが、シリンダブロック１におけるクランクケース１Ｂの外表面に形成されていることを特徴とする。

第５の本発明は、本発明〜第４の本発明によるエンジンにおいて、
前記シリンダブロック１はディーゼルエンジン用のものであることを特徴とする。

本発明によれば、クランクケースの外表面に形成される凹凸部を、その隅部が円滑な丸みを帯びた形状としてあるので、鋳造時の鋳砂の隅部からの離れ易さが、従来の尖った隅部の場合に比べて良くなり、隅部に鋳砂が残ることが殆どなくなるように改善される。歩留まりが良くなって生産性向上が図れ、ひいてはエンジンのコストダウンも可能になる。

その結果、クランクケースの外表面に形成される凹凸部の構造工夫により、強度や剛性を落とすことなくクランクケースの鋳造による歩留まりが改善されるエンジンを提供することができる。

シリンダブロックの表面構造を示し、（ａ）は凹凸部の側面図、（ｂ）は凹部の断面図 シリンダブロック単品の平面図 火花点火式エンジンの側面図 火花点火式エンジンの正面図 従来のシリンダブロックを示し、（ａ）は凹凸部の側面図、（ｂ）は凹部の断面図

以下に、本発明によるエンジンの実施の形態を、産業用の火花点火式エンジンに適用した場合について図面を参照しながら説明する。

図３、図４に示されるように、産業用の火花点火式エンジンは、シリンダブロック１の上部にシリンダヘッド２が組付けられ、シリンダヘッド２の上部にシリンダヘッドカバー３が組付けられ、シリンダブロック１の下部にオイルパン４が組付けられている。シリンダブロック１の前端部に伝動ケース５が組付けられ、伝動ケース５の前部にエンジン冷却ファン６が配置され、シリンダブロック１の後部にフライホイール又はフライホイールハウジング７が配置されている。シリンダブロック１の上半部はシリンダ１Ａに、そして、下半部はクランクケース１Ｂにそれぞれ構成されている。

エンジンＥの前部に、駆動プーリ８、エンジン冷却ファン６の駆動用ファンプーリ９、及びダイナモ（オルタネータ）１０の受動プーリ１０ａに跨る伝動ベルト１１が配備されている。エンジンＥの左側には、排気マニホルド１２、スタータ１３などが装備されている。エンジンＥの右側にはオイルフィルタ１４、吸気マニホルド１５、ガスミキサ１６、ＥＣＵ１７などが装備され、上方には３つのイグニッションコイル１８が配置されている。

次に、シリンダブロック１のクランクケース１Ｂについて説明する。図１、図２に示されるように、クランクケース１Ｂの外表面に、多数の凹部１９及び凸部２０による凹凸部Ａが形成されている。凸部２０は、鋳造によりクランクケース１Ｂに一体にリブ出し形成された部分によりなり、凹部１９は、凸部２０によって囲まれた凹み部分によりなる。図１（ａ）は、クランクケース１Ｂの外表面を部分的に切り取った部分として凹凸部Ａを示したものである。

シリンダブロック１は、シリンダ１Ａの部位より、クランクケース１Ｂの部位の方が左右に広い形状をしている。従って、図２に示され凹凸部Ａは、クランクケース１Ｂにおける横に広がりながら下方に延びる傾斜状態の外表面の部分を示している。なお、図２における１ａは、シリンダ１Ａにおけるピストン（図示省略）が収容される部分であるシリンダボアである。凹凸部Ａは、シリンダブロック１の左右両面に形成されており、クランクケース１Ｂの外表面だけでなく、シリンダ１Ａの外表面に形成してもよい。

図１（ａ）に示されるように、凹部１９は、クランクケース１Ｂの外表面に対する遠近方向視（外表面に直交する方向視）で楕円形をなしており、かつ、図１（ｂ）に示されるように、楕円や円による曲線で滑らかに凹む状態のもの（ディンプル）に形成されている。つまり、凹部１９は、比較的小さな曲率による曲面でもって凹んだ箇所であり、凹部１９としての隅部ｓは凹凸部Ａにおける隅部ｓであって、円滑な丸みを帯びた形状に形成されている。そして、凹部１９と凸部２０との境目である角部ｋも、尖った角ではなく角Ｒが施された比較的曲率の大きい曲面に形成されている。

つまり、実施形態１による凹凸部Ａでは、凹部１９には、従来例（図５を参照）のような明確な側壁１９ａ及び底面１９ｂはなく、全て円滑な曲面で繋がった湾曲面で構成されている。従って、凹部１９には、隅部ｓが実質的に存在しない、或いは極めて曲率の小さいものとして存在する構成とされている。

クランクケース１Ｂの外表面には、エンジン冷却ファン６による冷却風Ｗが流れてくるのであり、図１（ａ），（ｂ）に仮想線で示されるように、曲率の小さい曲面で形成されている凹部１９の表面でも風は円滑に流れるようになる。故に、図１（ａ）に示されるように、冷却風Ｗはクランクケース１Ｂの外表面上を滞留や縮流なく滑らかに流れるので、減衰することなく無く或いは殆ど減衰せずに下流側に吹いていくようになり、空冷効率の改善が図れる利点がある。また、隅部ｓが無い或いは殆ど無いことにより、凹部１９内の渦流が生ぜず、風による騒音も減衰又は抑制されるようになる。

凹凸部Ａにおいては、従来に比べて、凸部２０の根元側が太くなっているので、リブ補強効果が向上して、応力集中し難くなってクランクケース１Ｂの強度や剛性が改善され、クランクケースの振動や騒音の低減にも寄与できるようになっている。この作用効果は、エンジンがディーゼルエンジンの場合にはより顕著に得ることができる。そして、クランクケース１Ｂの表面からの放熱性が向上するので、エンジンがオーバーヒートし難くなり、またピストンリング（図示省略）とシリンダ１Ａのシリンダライナー（図示省略）の磨耗が軽減され、エンジンの耐久性が向上するという利点もある。

凹部１９が、遠近方向視において円形又は楕円形に形成されているので、凹部１９の存在による乱流（滞留や縮流による）が冷却風Ｗに及ぼす影響が大きく軽減され、この形状設定の点からも円滑な空気の流れの実現に寄与できる利点がある。角部ｋの曲率をより小さくすれば、凹部１９から凸部２０に流れる風に与える影響がより少なくなる可能性が考えられる。

凹部１９の深さは、凸部２０の最狭幅部分の幅の７０〜１００％が望ましく、凹部１９の前後方向幅（短辺）に対しては２５〜４５％が望ましい。一例として、凹部１９の長辺が２８ｍｍ、短辺が１４ｍｍ、凹部１９の深さが５ｍｍ、凸部２０の最狭幅部分の幅が６ｍｍに設定されている。

〔従来の凹凸部について〕
図５（ａ），（ｂ）に示されるように、従来のクランクケース１Ｂにおける凹凸部Ａは、縦横のリブ状の凸部２０と、それら凸部２０で囲まれた場所である矩形形状の凹部１９とにより形成されていた。凸部２０は直線的な形状のリブとしてに縦横に配置されており、従って、凹部１９は、クランクケース１Ｂの外表面に対する遠近方向視（外表面に直交する方向視）で矩形を呈している。

また、凹部１９の側壁（凸部２０の側壁でもある）１９ａと底面１９ｂとの境目に形成された隅部ｓ、及び凸部２０における側壁１９ａとの境目である角部ｋは、共にＲ（アール：曲線）の殆どなく尖ったような、換言すれば急激に形状が変化する状態の隅及び角に形成されていた。

従来のクランクケース１Ｂにおいて、冷却風Ｗが凹凸部Ａに差し掛かると、図５（ｂ）に示されるように、凹部１９の隅部ｓが空気の溜まり場となって風の滞留や縮流を引き起こし、放熱も淀むようになる。従って、冷却風Ｗが凹凸部Ａを通過すると、図５（ａ）に示されるように、冷却風Ｗ→減衰した冷却風Ｗｓ→さらに減衰した冷却風ｗ、という具合に冷却風Ｗを弱めてしまう作用が生じ易かったのである。

このように、本発明によるエンジンでは、凹部１９の箇所でも空気の流れが滑らかなもとなるので、クランクケース１Ｂの外表面に形成されている凹凸部Ａの傍を減衰することなく冷却風Ｗが流れていくように改善されている。

〔別実施例〕
凹部１９は、前記遠近方向視で円形や瓢箪形、長円形をなすものでもよく、また、少し平らな底面〔図５（ｂ）の１９ｂを参照〕を有するものでもよい。凹凸部２４は、シリンダブロック１のシリンダ１Ａの外表面に形成されてもよい。ディーゼルエンジンのシリンダブロックに本発明を適用してもよい。

１ シリンダブロック
１Ｂ クランクケース
１９ 凹部
Ａ 凹凸部
ｓ 隅部

Claims (5)

1. シリンダブロックの外表面に凹凸部が形成され、前記凹凸部における隅部が円滑な丸みを帯びた形状に形成されているエンジン。
2. 前記凹凸部における凹部が、外表面に対する遠近方向視において円形又は楕円形をなしている請求項１に記載のエンジン。
3. 前記凹部は凹んだ曲面からなるものに構成されている請求項１又は２に記載のエンジン。
4. 前記凹凸部Ａが、シリンダブロックにおけるクランクケースの外表面に形成されている請求項１〜３の何れか一項に記載のエンジン。
5. 前記シリンダブロックはディーゼルエンジン用のものである請求項１〜４の何れか一項に記載のエンジン。

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