JP3087106B2 - クランクケース一体型シリンダブロック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエンジンのシリンダ
ブロックに関し、より詳しくは、クランクケース部をシ
リンダ部と一体鋳造したクランクケース一体型シリンダ
ブロックに関する。

【０００２】

【発明の背景】１つのシリンダを備えたシリンダ部とク
ランクケース部を一体鋳造したクランクケース一体型シ
リンダブロックを使用したエンジンには図１に示すよう
なものがある。図１はエンジンの主要部品の分解斜視図
であり、このエンジンは、シリンダ部２とクランクケー
ス部３とを一体鋳造したケース状シリンダブロック４
と、ヘッドガスケット６２を介してケース状シリンダブ
ロック１に固定されるシリンダヘッド６３と、クランク
ケースガスケット６を介してケース状シリンダブロック
４の取付部７に固定されるクランクケースカバー５とか
ら構成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、エンジンの小形
軽量化の要求が強く、エンジンの軽量化を達成するに
は、ケース状シリンダブロック４、クランクケースカバ
ー５の鋳造壁の肉厚を薄くすることが最も簡単な方法で
ある。しかしながら、ケース状シリンダブロック４、ク
ランクケースカバー５の鋳造壁の肉厚を一律に薄くする
と、以下に記述するような問題点が発生する。 鋳造壁の肉厚を一律に薄肉化すると、ケース状シリン
ダブロック４、クランクケースカバー５の強度が低下す
るので、内部応力が高くなる箇所の耐久性が低下する。 鋳造壁の肉厚を一律に薄肉化すると、振動を抑制する
ことができず騒音が大きくなる問題がある。

【０００４】上記、の問題を解決するために、近年
では有限要素法などによるコンピュータ演算を用いて、
運動エネルギーや応力の分担が低い部分は薄肉化により
軽量化し、逆に運動エネルギーや応力の分担が高い部分
は薄肉化を行わないことで、剛性の向上を図り、シリン
ダブロック構造の最適化を行うようにしている。この場
合、最適化を行うためには、薄肉化を行う前の静的強度
解析結果と薄肉化を行った後の静的強度解析結果を比較
することが必要であるから、薄肉化を行う箇所を適宜選
択して、繰り返して比較を行う必要がある。特に図１に
示すようなクランクケース部３を一体型したクランクケ
ース一体型シリンダブロック４においては、シリンダ部
２の強度とクランクケース部３の強度を個別に分解して
解析することができないので、膨大な量の計算を行う必
要があり、結果的に製造コストが高くなるという問題が
ある。

【０００５】

【発明の目的】本発明は上記課題に鑑みてなされたもの
であり、強度低下、騒音の増大を起こすことなく、エン
ジンを軽量化できるとともに、最適化に要するコストを
低減できる、クランクケース一体型シリンダブロックの
薄肉化構造を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、１気筒のクラ
ンクケース一体型シリンダブロックを各種演算法により
最適化して決定する場合において、クランクケースカバ
ー、ケース状シリンダブロックに形成される軸受ボス、
ボスリブを含む厚肉部の形状をあらかじめ特定すること
で、各種エンジンに適用されるクランクケース一体型シ
リンダブロックの最適化の演算量が著しく低減されるこ
とを見い出したことにより完成されたものである。上記
の本発明の目的を達成するための請求項１のクランクケ
ース一体型シリンダブロックを、例えば、図１〜図５を
参照して説明すれば、１つのシリンダ８を備えたシリン
ダ部２とクランクケース部３を一体鋳造したケース状シ
リンダブロック４に、クランクケースカバー５をガスケ
ット６を介して固定する構造となっており、クランクケ
ースカバー５の略中央部に第１軸受ボス２２を内向きに
突設するとともに、その第１軸受ボス２２にクランク軸
を軸支する第１軸受孔２３を開口し、第１軸受孔２３に
対向するケース状シリンダブロック背面壁１０の対応す
る位置に第２軸受孔１２を有する第２軸受ボス１１を内
向きに突設したクランクケース一体型シリンダブロック
において、第１軸受ボス２２から上開き状に延びる一対
の上部ボスリブ２４，２５と第１軸受ボス２２から下開
き状に延びる一対の下部ボスリブ２６，２７とを形成
し、クランクケースカバー５の上側リブ６７と上部ボス
リブ２４，２５と第１軸受ボス２２の上周面とで囲まれ
た上部台形領域２８、クランクケースカバー５の下側リ
ブ６８と下部ボスリブ２６，２７と第１軸受ボス２２の
下周面とで囲まれた下部台形領域２９、および下部台形
領域２９につながる下側領域３１（カバー下側領域３
１）を除いて、クランクケースカバー５の壁厚を薄肉化
し、第２軸受ボス１１から上開き状に延びる一対の上部
ボスリブ１３，１４と第２軸受ボス１１から下開き状に
延びる一対の下部ボスリブ１７，１８とを形成し、クラ
ンクケース部３の上側リブ６５と上部ボスリブ１３，１
４と第２軸受ボス１１の上周面で囲まれた上部台形領域
２０、クランクケース部３の下側リブ６６と下部ボスリ
ブ１７，１８と軸受ボス１１の下周面で囲まれた下部台
形領域２１および下部台形領域２１につながる下側領域
３２（ケース背面下側領域３２）を除いて、ケース状シ
リンダブロック背面壁１０の壁厚を薄肉化し、クランク
ケース右側壁３５の外面に一対の縦リブ４１，４２を形
成し、両縦リブ４１，４２の間の縦長領域４３と、縦長
領域４３につながる下側領域３３（ケース右壁下側領域
３３）を除いてクランクケースカバーの右側壁３５の壁
厚を薄肉化し、クランクケース左側壁３６の外面に一対
の縦リブ４５，４６を形成し、両縦リブ４５，４６の間
の縦長領域４７と、縦長領域４７につながる下側領域３
４（ケース左壁下側領域３４）を除いてクランクケース
カバーの左側壁３６の壁厚を薄肉化したことを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】請求項１のクランクケース一体型シリンダブロ
ックによれば、図５（Ｂ）に示すようにクランクケース
カバー５のカバー下側領域３１とクランクケース部３の
帯状肉厚部（ケース右壁下側領域３３、ケース背面下側
領域３２、ケース左壁下側領域３４）により、クランク
ケース一体型シリンダブロックの取付足部４８，４９を
補強する構成になるので、曲げ方向、ねじり方向の変形
を抑制することができる。 また、上部台形領域２０，
下部台形領域２１および上部台形領域２８，下部台形領
域２９により軸受ボス１１，２２を鼓状に支持する構成
となっているので、垂直方向の力が下部台形領域２１，
２９を介して帯状厚肉部、カバー下側領域３１に係る構
造となり、重量が大幅に増えることなく、シリンダブロ
ックの剛性を向上させることができる。さらに、ケース
状シリンダブロック４の左右側壁３５，３６には、それ
ぞれ一対の縦リブ４０，４１、４５，４６が形成され、
縦長領域４３とケース右壁下側領域３３とで逆Ｔ字状厚
肉部が形成され、縦長領域４７とケース左壁下側領域３
４とで逆Ｔ字状厚肉部が形成されるので、側壁の変形を
大幅に低減することができる。

【０００８】

【発明の効果】上記作用において説明したように、請求
項１の発明によれば、強度低下、騒音の増大を起こすこ
となく、エンジンを軽量化できる、クランクケース一体
型シリンダブロックの薄肉化構造を低コストで提供する
ことできるという特有の効果を奏する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、実施形態を示す
添付図面によって詳細に説明する。図１は本発明に係
る、クランクケース一体型シリンダブロックの第１実施
形態を説明するための概略分解斜視図、図２（Ａ）はケ
ース状シリンダブロックの正面図、図２（Ｂ）は左側面
図、図２（Ｃ）は右側面図、図２（Ｄ）は底面図、図３
（Ａ）はケース状シリンダブロックの背面図、図３
（Ｂ）はクランクケースカバーを内側から見た図、図４
はオイルレベルセンサーの取付方法を示す概略斜視図で
ある。

【００１０】このクランクケース一体型シリンダブロッ
ク１は、シリンダ部２とクランクケース部３を一体鋳造
したケース状シリンダブロック４にクランクケースカバ
ー５をクランクケースガスケット６を介して固定する構
造となっている。ケース状シリンダブロック４は、図１
に示すようにクランクケースカバー５を固定する取付部
７を正面壁面に備えた鋳造品である。シリンダ部２は１
つのシリンダ８の外周部に冷却フィン９が設けられた構
成となっている。図２（Ａ）に示すようにクランクケー
ス部３には背面壁１０の上側寄に第２軸受ボス１１を内
向きに突設し、この第２軸受ボス１１の第２軸受孔１２
にボールベアリング（図示せず）を挿嵌し、クランク軸
のジャーナルを回転自在に軸支するように構成してあ
る。

【００１１】なお、ケース状シリンダブロック４、クラ
ンクケースカバー５はともに後述する厚肉部を残して、
鋳造壁の厚さを薄肉化することにより、クランクケース
一体型シリンダブロック１の軽量化を達成している。図
２において、背面壁１０の第２軸受ボス１１から内向き
に一対の上部ボスリブ１３，１４を上開き状に突設し、
水平ボスリブ１５を左右方向に突設し、垂下ボスリブ１
６を下方に突設し、垂下ボスリブ１６を挟んで左右に一
対の下部ボスリブ１７，１８を下開き状に突設してい
る。したがって、これらのボスリブ１３〜１８は第２軸
受ボス１１から放射状に延出されていることになる。

【００１２】シリンダ部２とクランクケース部３とを区
画するクランクケース部上側リブ６５と一対の上部ボス
リブ１３，１４と第２軸受ボス１１の上周面とで囲まれ
た上部台形領域２０及びクランクケース部下側リブ６６
と一対の下部ボスリブ１７，１８と第２軸受ボス１１の
下周面で囲まれた下部台形領域２１の肉厚は、従来のシ
リンダブロックの所定肉厚に保持することにより厚肉部
とされ、その他の背面壁１０の領域の肉厚は従来の肉厚
に比べて薄く設定している。

【００１３】なお、図３（Ｂ）に示すようにクランクケ
ースカバー５にも対応する位置に内向きに第１軸受ボス
２２、第１軸受孔２３、一対の上部ボスリブ２４，２
５、一対の下部ボスリブ２６，２７が形成され、クラン
クケースカバー上側リブ６７と一対の上部ボスリブ２
４，２５と第１軸受ボス２２の上周面で囲まれた上部台
形領域２８及びクランクケースカバー下側リブ６８と一
対の下部ボスリブ２６，２７と第１軸受ボス２２の下周
面で囲まれた下部台形領域２９も厚肉部に形成されてい
る。

【００１４】また、クランクケースカバー５のカバー下
側領域３１、ケース状シリンダブロック４のクランクケ
ース部３の背面壁１０のケース背面下側領域３２、クラ
ンクケース部３の右側壁３５のケース右壁下側領域３
３、クランクケース部３の左側壁３６のケース左壁下側
領域３４はそれぞれ厚肉部とされ、ケース右壁下側領域
３３、ケース背面下側領域３２、ケース左壁下側領域３
４で、クランクケース部３下部を帯状に囲むような肉厚
部となっている。

【００１５】ケース状シリンダブロック４の右外側面は
図２（Ｃ）に示すように、ガバナ装置固定用の３つのボ
スネジ部３８，３９，４０を備え、ボスネジ部３８，３
９に連設した縦リブ４１と、ボスネジ部４０に連設した
縦リブ４２とが２本並列状に右側壁３５の外側中央部に
設けられている。縦リブ４０と縦リブ４１の間の領域
で、クランクケース部３の高さ位置までの縦長領域４３
の肉厚は他の右側壁３５の肉厚に比べて厚く形成されて
いる。よって、ケース右壁下側領域３３と縦長領域４３
とで逆Ｔ字状の厚肉部が右側壁３５に形成されているこ
とになる。

【００１６】ケース状シリンダブロック４の左外側面は
図２（Ｂ）に示すように、縦方向に延びる２つの縦リブ
４５，４６を左側壁３６の外側中央部に並設し、縦リブ
４５と縦リブ４６の間の領域で、クランクケース部３の
高さ位置までの縦長領域４７の肉厚は他の左側壁３６の
肉厚に比べて厚く形成されている。よって、ケース左壁
下側領域３４と縦長領域４７とで逆Ｔ字状の厚肉部が左
側壁３６に形成されていることになる。

【００１７】また、図４に示すようにケース状シリンダ
ブロック４の下端位置にはケース状シリンダブロック４
の左側取付足部４８，右側取付足部４９が設けられ、ケ
ース状シリンダブロック４の４隅位置に取付穴５０が開
口されているとともに、左側取付足部４８の前側寄にリ
ード線引き出し穴５５が開口されている。なお、４つの
取付穴５０に連結ボルトを通してケース状シリンダブロ
ック４を図示しないエンジン基台に取り付ける。

【００１８】図４および図２（Ｄ）に示すようにケース
状シリンダブロック４の底壁３７には、クランクケース
部３内の潤滑油の量を検出するオイルレベルセンサ５１
が挿嵌されるセンサ取付穴５２が設けられ、Ｏリング５
３を介してオイルレベルセンサ５１がセンサ取付穴５２
を貫通して潤滑油内に配置される。オイルレベルセンサ
５１の下側面からは潤滑油の高さ位置を示す信号を図示
しないオイルレベル検出装置に送るリード線５４が引き
出され、リード線引き出し穴５５を通して、エンジンの
上方に配置されたオイルレベル検出装置につながれる。

【００１９】上記構成のクランクケース一体型シリンダ
ブロックの作用について説明する。エンジン運転時の最
も支配的な励振力はクランク軸受に加えられる垂直方向
の力と水平方向の力である。クランク軸受にかかる垂直
方向の力はピストンにかかるガス圧力と慣性力の和にほ
ぼ等しい。水平方向の力はコンロッドの回転により、も
たらされるものである。これらの垂直力、水平力はクラ
ンクケース一体型シリンダブロック１を変形させ、図５
（Ａ）に示すようにクランクケース一体型シリンダブロ
ック１の膨縮方向の変形（矢印５８で示す）、曲げ方向
の変形（矢印５９で示す）、ねじり方向の変形（矢印６
０及び一点鎖線で示す）を引き起こす。

【００２０】ここで、図５（Ｂ）に簡略的に示すように
クランクケース一体型シリンダブロック１のクランクケ
ース部３の斜線部分、点部分を他のクランクケース部３
の部分よりも厚肉化することにより、膨縮方向の変形、
曲げ方向の変形、ねじり方向の変形を効果的に抑制する
ことができる。

【００２１】即ち、点で示す領域であるクランクケース
カバー５のカバー下側領域３１とクランクケース部３の
帯状肉厚部（ケース右壁下側領域３３、ケース背面下側
領域３２、ケース左壁下側領域３４）により、取付足部
４８，４９を補強する構成になるので、曲げ方向、ねじ
り方向の変形を抑制することができる。さらに、上部台
形領域２０，下部台形領域２１および上部台形領域２
８，下部台形領域２９により第２軸受ボス１１，２２を
鼓状に支持する構成となっているので、垂直方向の力が
下部台形領域２１，２９を介して帯状厚肉部、カバー下
側領域３１に係る構造となり、重量が大幅に増えること
なく、シリンダブロックの剛性を向上させることができ
る。

【００２２】また、右側壁３５、左側壁３６に逆Ｔ字形
状の厚肉部が形成されることにより、クランクケース部
３を縦方向に補強することができ、膨縮方向の変形、曲
げ方向の変形に対して、十分な抑制作用を発揮すること
ができる。なお、ケース状シリンダブロック４の取付足
部４８，４９にリード線引き出し穴５５を設けているの
で、オイルレベルセンサ５１からケース状リンダブロッ
ク４の底壁３７の下面を導いてリード線引き出し穴５５
からエンジンの上方に配置されたオイルレベル検出装置
にリード線５４を導くことができるので、従来のように
リード線クランプを省略できるとともに、リード線５４
の配線距離を短くすることができ、配線を簡潔化するこ
とができる。

【００２３】この発明は上記実施形態に限定されるもの
ではなく、この発明の要旨を変更しない範囲内において
種々の設計変更を施すことが可能である。例えば、本発
明は、前記図１、図２に示すような具体的なクランクケ
ース一体型シリンダブロック１に限定されるものではな
く、本発明の要旨を満たす、軸受ボス、ボスリブの構成
および厚肉化された領域を一部に含むクランクケース一
体型シリンダブロックならば、本発明の範囲内であるこ
とは明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るクランクケース一体型シリンダブ
ロックの第１実施形態を説明するための概略分解斜視図
である。

【図２】図２（Ａ）はケース状シリンダブロックの正面
図、図２（Ｂ）は左側面図、図２（Ｃ）は右側面図、図
２（Ｄ）は底面図である。

【図３】図３（Ａ）はケース状シリンダブロックの背面
図、図３（Ｂ）はクランクケースカバーを内側から見た
図である。

【図４】オイルレベルセンサーの取付方法を示す概略斜
視図である。

【図５】図５（Ａ）はクランクケース一体型シリンダブ
ロックの変形の態様を示す斜視図、図５（Ｂ）はケース
状クランクケースのクランクケース部の概略模式図であ
る。

【符号の説明】

２…シリンダ部、３…クランクケース部、４…ケース状
シリンダブロック、５…クランクケースカバー、６…ク
ランクケースガスケット、８…シリンダ、１０…背面
壁、１１…第２軸受ボス、１２…第２軸受孔、１３，１
４…上部ボスリブ、１７，１８…下部ボスリブ、２０…
上部台形領域、２１…下部台形領域、２２…第１軸受ボ
ス、２３…第１軸受孔、２４，２５…上部ボスリブ、２
６，２７…下部ボスリブ、２８…上部台形領域、２９…
下部台形領域、３１…カバー下側領域、３２…ケース背
面下側領域、３３…ケース右壁下側領域、３４…ケース
左壁下側領域、３５…右側壁、３６…左側壁、４１，４
２…縦リブ、４３…縦長領域、４５，４６…縦リブ、４
７…縦長領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02F 1/00 - 7/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つのシリンダ（８）を備えたシリンダ
   部（２）とクランクケース部（３）を一体鋳造したケー
   ス状シリンダブロック（４）に、クランクケースカバー
   （５）をガスケット（６）を介して固定する構造となっ
   ており、クランクケースカバー（５）の略中央部に第１
   軸受ボス（２２）を内向きに突設するとともに、その第
   １軸受ボス（２２）にクランク軸を軸支する第１軸受孔
   （２３）を開口し、第１軸受孔（２３）に対向するケー
   ス状シリンダブロック背面壁（１０）の対応する位置に
   第２軸受孔（１２）を有する第２軸受ボス（１１）を内
   向きに突設したクランクケース一体型シリンダブロック
   において、 第１軸受ボス（２２）から上開き状に延びる一対の上部
   ボスリブ（２４，２５）と第１軸受ボス（２２）から下
   開き状に延びる一対の下部ボスリブ（２６，２７）とを
   形成し、クランクケースカバー（５）の上側リブ（６
   ７）と上部ボスリブ（２４，２５）と第１軸受ボス（２
   ２）の上周面とで囲まれた上部台形領域（２８）、クラ
   ンクケースカバー（５）の下側リブ（６８）と下部ボス
   リブ（２６，２７）と第１軸受ボス（２２）の下周面と
   で囲まれた下部台形領域（２９）、および下部台形領域
   （２９）につながる下側領域（３１）を除いて、クラン
   クケースカバー（５）の壁厚を薄肉化し、 第２軸受ボス（１１）から上開き状に延びる一対の上部
   ボスリブ（１３，１４）と第２軸受ボス（１１）から下
   開き状に延びる一対の下部ボスリブ（１７，１８）とを
   形成し、クランクケース部（３）の上側リブ（６５）と
   上部ボスリブ（１３，１４）と第２軸受ボス（１１）の
   上周面で囲まれた上部台形領域（２０）、クランクケー
   ス部（３）の下側リブ（６６）と下部ボスリブ（１７，
   １８）と軸受ボス（１１）の下周面で囲まれた下部台形
   領域（２１）および下部台形領域（２１）につながる下
   側領域（３２）を除いて、ケース状シリンダブロック背
   面壁（１０）の壁厚を薄肉化し、 クランクケース右側壁（３５）の外面に一対の縦リブ
   （４１，４２）を形成し、両縦リブ（４１，４２）の間
   の縦長領域（４３）と、縦長領域（４３）につながる下
   側領域（３３）を除いてクランクケースカバーの右側壁
   （３５）の壁厚を薄肉化し、 クランクケース左側壁（３６）の外面に一対の縦リブ
   （４５，４６）を形成し、両縦リブ（４５，４６）の間
   の縦長領域（４７）と、縦長領域（４７）につながる下
   側領域（３４）を除いてクランクケースカバーの左側壁
   （３６）の壁厚を薄肉化したことを特徴とする、クラン
   クケース一体型シリンダブロック。