JP3268922B2 - エンジンのシリンダブロック構造 - Google Patents

エンジンのシリンダブロック構造

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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases or frames
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C9/00Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/02Crankshaft bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、クランク軸を軸受す
る複数の軸受部を有するアルミニウム合金製のシリンダ
ブロックを備えたようなエンジンのシリンダブロック構
造に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、鋳鉄製シリンダブロックを軽量
化するために、鋳鉄に代えてアルミニウム合金によりシ
リンダブロックを構成することが知られている。このア
ルミニウム合金製のシリンダブロックにおいてもクラン
ク軸を軸受する複数の軸受部が設けられるが、全ての軸
受部を母材と同一のアルミニウム合金により一体形成し
た場合には、充分な軸受強度が得られない問題点があっ
た。
【0003】このような問題点を解決するために、従
来、例えば、特開昭60−219436号公報に記載の
如く、アルミニウム合金製のシリンダブロックにおいて
クランク軸を軸受する全ての軸受部を、シリンダブロッ
ク本体に鋳ぐるまれた鉄系インサート部材により構成し
たV型エンジンのシリンダブロック構造が既に発明され
ている。この従来構造によれば、充分な軸受強度を確保
することができる利点がある反面、シリンダブロックの
軽量化が阻害される問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明の請求項1記
載の発明(第1発明)は、クランク軸の両端にはクラン
クプーリおよびフライホイールが取付けられ、クランク
系のNVH抑制のため諸種の評価を試みた結果、クラン
ク軸両端部を硬度が高い軸受部で支持することにより、
NVHを低減できることが見出された評価結果に基づい
て、シリンダブロックのクランク軸方向両端部における
2つの軸受部のみをシリンダブロック本体に鋳ぐるまれ
た鉄系インサート部材により構成することで、シリンダ
ブロックの軽量化を図りつつ、NVH(Noise Vibratio
n & Harshness 、騒音,振動およびハーシュネス)性能
を良好に維持することができるエンジンのシリンダブロ
ック構造の提供を目的とする。
【0005】この発明の請求項2記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の目的と併せて、クランク軸方向両端
部の軸受部におけるクランク軸とのクリアランスを、他
の軸受部におけるそれに対して小さく設定することで、
クランクプーリおよびフライホイールの面振れを抑制す
ることができるエンジンのシリンダブロック構造の提供
を目的とする。
【0006】この発明の請求項3記載の発明は、上記請
求項1または2記載の発明の目的と併せて、中間部の軸
受部におけるシリンダブロック側壁との接続部に溝部を
形成することで、クランク軸の振動モードに対して中間
部の軸受部を追従させ、エンジン振動の加振源であるク
ランク系の振動低減を図ることができるエンジンのシリ
ダブロック構造の提供を目的とする。
【0007】この発明の請求項4記載の発明(第2発
明)は、シリンダブロック軽量化を図りつつ、NVH性
能を良好に維持することができ、かつクランクプーリお
よびフライホイールの面振れを抑制することができ、加
えてクランク系の振動低減を図ることができるエンジン
のシリンダブロック構造の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1記載
の発明(第1発明)は、クランク軸を軸受する複数の軸
受部を有するアルミニウム合金製のシリンダブロックを
備えたエンジンのシリンダブロック構造であって、上記
シリンダブロックのクランク軸方向両端部における2つ
の軸受部は、シリンダブロック本体に鋳ぐるまれた鉄系
インサート部材により構成され、他の中間部の軸受部は
母材により一体形成されたエンジンのシリンダブロック
構造であることを特徴とする。
【0009】この発明の請求項2記載の発明は、上記請
求項1記載の発明の構成と併せて、上記両端部の2つの
軸受部におけるクランク軸とのクリアランスを、他の中
間部の軸受部におけるクランク軸とのクリアランスに対
して小さく設定したエンジンのシリンダブロック構造で
あることを特徴とする。
【0010】この発明の請求項3記載の発明は、上記請
求項1または2記載の発明の構成と併せて、上記中間部
の軸受部におけるシリンダブロック側壁との接続部に溝
部を形成したエンジンのシリンダブロック構造であるこ
とを特徴とする。
【0011】この発明の請求項4記載の発明(第2発
明)は、クランク軸を軸受する複数の軸受部を有するア
ルミニウム合金製のシリンダブロックを備えたエンジン
のシリンダブロック構造であって、上記シリンダブロッ
クのクランク軸方向両端部における2つの軸受部は、シ
リンダブロック本体に鋳ぐるまれた鉄系インサート部材
により構成され、他の中間部の軸受部は母材により一体
形成され、上記両端部の2つの軸受部におけるクランク
軸とのクリアランスを、他の中間部の軸受部におけるク
ランク軸とのクリアランスに対して小さく設定する一
方、上記中間部の軸受部におけるシリンダブロック側壁
との接続部に溝部を形成したエンジンのシリンダブロッ
ク構造であることを特徴とする。
【0012】
【発明の効果】この発明の請求項1記載の発明(第1発
明)によれば、アルミニウム合金製シリンダブロックの
クランク軸方向両端部における2つの軸受部のみを、シ
リンダブロック本体に鋳ぐるまれた鉄系インサート部材
により構成する一方、他の軸受部は母材(アルミニウム
合金)により一体形成したので、シリンダブロックの軽
量化を図りつつ、NVH性能を良好に維持することがで
きる効果がある。
【0013】この発明の請求項2記載の発明によれば、
上記請求項1記載の発明の効果と併せて、上記両端部の
2つの軸受部におけるクランク軸とのクリアランスを、
他の中間部の軸受部におけるそれに対して小さく設定し
たので、クリアランスが小さい両端部の鉄系インサート
部材製の軸受部により、クランクプーリおよびフライホ
イールの面振れを抑制することができる効果がある。つ
まり、クランク軸の両端部を上記鉄系インサート部材か
らなる対応部の軸受部により支持することで、中間部の
他の軸受部はアルミニウム合金(母材)であっても、充
分な性能が得られる。
【0014】この発明の請求項3記載の発明によれば、
上記請求項1または2記載の発明の効果と併せて、上記
中間部の軸受部におけるシリンダブロック側壁との接続
部に溝部を形成したので、クランク軸の振動モードに対
して上述の中間部の軸受部を追従させることができ、こ
の結果、エンジン振動の加振源であるクランク系の振動
低減を図ることができる効果がある。
【0015】この発明の請求項4記載の発明(第2発
明)によれば、アルミニウム合金製シリンダブロックの
クランク軸方向両端部における2つの軸受部のみを、シ
リンダブロック本体に鋳ぐるまれた鉄系インサート部材
により構成する一方、他の軸受部は母材により一体形成
したので、シリンダブロックの軽量化を図りつつ、NV
H性能を良好に維持することができる効果がある。
【0016】また、上記両端部の2つの軸受部における
クランク軸とのクリアランスを、他の中間部の軸受部に
おけるクランク軸とのクリアランスに対して小さく設定
したので、クリアランスが小さい両端部の鉄系インサー
ト部材製の軸受部により、クランクプーリおよびフライ
ホイールの面振れを抑制することができる効果がある。
【0017】さらに、上記中間部の軸受部におけるシリ
ンダブロック側壁との接続部に溝部を形成したので、ク
ランク軸の振動モードに対して上述の中間部の軸受部を
追従させることができ、この結果、エンジン振動の加振
源であるクランク系の振動低減を図ることができる効果
がある。
【0018】
【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図面はV型6気筒エンジンのシリンダブロック
構造を示し、図1において、このV型6気筒エンジンの
シリンダブロックは、一方側バック1に3気筒分のシリ
ンダボア2…を有し、他方側バンク3にも同様に3気筒
分のシリンダボア4…を有するアッパブロック5(シリ
ンダブロックアッパ)と、このアッパブロック5の下部
に連結されて、クランク軸6の合計4つのジャーナル部
7…(図5、図6参照)を軸受する合計4個の軸受部
8,9,10,11を有するアルミニウム合金製(具体
的にはJIS規格ADC12製)のロアブロック12
(シリンダブロックロア)との2部品から構成されてい
る。
【0019】ここで、上述のJIS規格ADC12のA
l合金は、標準組成においてSi(ケイ素)が11%、
Cu(銅)が2.5%、残部Al(アルミニウム)のア
ルミニウム合金ダイカストで、鋳造用アルミニウム合金
の1つである。
【0020】図2、図3、図4に示す如く、上述のロア
ブロック12のクランク軸6長手方向両端部における2
つの軸受部8,11(エンジンを縦置きにした時、前後
両端に位置する軸受部)は、ロアブロック本体13に鋳
ぐるまれた鉄系インサート部材、詳しくは鋳鉄インサー
ト部材により構成され、その硬さはロックウェルB硬さ
B=93以上に設定される一方、中間部の他の2つ
の軸受部9,10は母材(アルミニウム合金)により一
体形成されている。なお、上述の鋳鉄インサート部材は
鋳造時に予め150〜250℃にインサート加熱され
る。
【0021】また、図5、図6に示すように、上述の両
端部の2つの鋳鉄インサート部材よりなる軸受部8,1
1における半円状の軸受面と、クランク軸6のジャーナ
ル部7外周面との間の第1クリアランスCL1を、他の
中間部の2つのアルミニウム合金製の軸受部9,10に
おける半円状の軸受面と、クランク軸6のジャーナル部
7外周面との間の第2クリアランスCL2に対して小さ
く設定している。すなわち、CL1<CL2の関係式が
成立するように構成している。この実施例では上述の第
1クリアランスCL1(図6参照)を28μmに設定
し、上述の第2クリアランスCL2(図5参照)を42
μmに設定している。
【0022】さらに、図2、図3に示すように、上述の
2つの中間部のアルミニウム合金製の軸受部9,10に
おけるロアブロック側壁内面14との接続部には、断面
形状が略U字状の溝部15…を形成している。
【0023】このように、アルミニウム合金製のロアブ
ロック12のクランク軸6長手方向両端部における2つ
の軸受部8,11のみを、ロアブロック本体13に鋳ぐ
るまれた鋳鉄インサート部材により構成し、残り2つの
軸受部9,10は母材(アルミニウム合金)により一体
形成したので、ロアブロック12の軽量化を図りつつ、
NVH性能を良好に維持することができる効果がある。
【0024】また上述の両端部の2つの鋳鉄インサート
部材製の軸受部8,11におけるクランク軸6のジャー
ナル部7との間の第1クリアランス(CL=28μm)
を、他の2つの中間部のアルクニウム合金製の軸受部
9,10におけるクランク軸6のジャーナル部7との間
の第2クリアランス(CL=42μm)に対して小さく
設定したので、クリアランスが小さい両端部の鋳鉄イン
サート部材製の軸受部8,11により、クランク軸6の
両端部にそれぞれ連結されるクランクプーリ16および
フライホイール17(図7参照)のクランク軸6の振動
モード(1次曲げモード)に対する面振れを抑制して、
衝突打音の低減を図ることができる効果がある。つま
り、図7に示すようにクランク軸6の両端部分6a,6
bを対応部に位置する上述の鋳鉄インサート部材からな
る軸受部8,11で支持することにより、中間部の他の
2つの軸受部9,10はアルミニウム合金(母材)製で
あっても、充分な性能が得られる。
【0025】さらに、上述の中間部の2つのアルミニウ
ム合金製の軸受部9,10におけるロアブロック側壁内
面14との接続部に溝部15…を形成したので、クラン
ク軸6の振動モードに対して上述の中間部の2つの軸受
部9,10を図7に矢印で示す如く追従させて、クラン
クの衝突力低減を図ることができる。この結果、エンジ
ン振動の加振源であるクランク系の振動低減を図ること
ができる効果がある。
【0026】この発明の構成と、上述の実施例との対応
において、この発明のシリンダブロックは、実施例のV
型6気筒エンジンのシリンダブロックにおけるロアブロ
ック12に対応し、以下同様に、シリンダブロック本体
は、ロアブロック本体13に対応し、シリンダブロック
側壁は、ロアブロック側壁に対応し、クリアランスは、
第1クリアランスCL1および第2クリアランスCL2
に対応し、アルミニウム合金は、JIS規格ADC12
のAl合金に対応し、鉄系インサート部材は、鋳鉄イン
サート部材に対応するも、この発明は、上述の実施例の
構成のみに限定されるものではない。
【0027】例えば、上記実施例においてはV型6気筒
エンジンにおけるシリンダブロック構造を例示したが、
この発明を他のV型多気筒エンジンおよび直列多気筒エ
ンジンのシリンダブロック構造に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエンジンのシリンダブロック構造を示
す概略分解斜視図。
【図2】ロアブロックの平面図。
【図3】図2のA−A線矢視断面図。
【図4】図2のB−B線矢視断面図。
【図5】中間軸受部とクランク軸ジャーナル部との間の
クリアランスを示す概略断面図。
【図6】両端軸受部とクランク軸ジャーナル部との間の
クリアランスを示す概略断面図。
【図7】シリンダブロック構造の作用を説明するための
模式図。
【符号の説明】
6…クランク軸 8,9,10,11…軸受部 12…ロアブロック 13…ロアブロック本体 15…溝部 CL1,CL2…クリアランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細本 強 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−19346(JP,A) 特開 昭60−1360(JP,A) 実開 昭64−8554(JP,U) 実開 平3−80118(JP,U) 実開 昭61−94615(JP,U) 実開 平4−17507(JP,U) 実開 昭57−168748(JP,U) 実開 昭52−29309(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02F 7/00 F16C 9/02

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クランク軸を軸受する複数の軸受部を有す
    るアルミニウム合金製のシリンダブロックを備えたエン
    ジンのシリンダブロック構造であって、上記シリンダブ
    ロックのクランク軸方向両端部における2つの軸受部
    は、シリンダブロック本体に鋳ぐるまれた鉄系インサー
    ト部材により構成され、他の中間部の軸受部は母材によ
    り一体形成されたエンジンのシリンダブロック構造。
  2. 【請求項2】上記両端部の2つの軸受部におけるクラン
    ク軸とのクリアランスを、他の中間部の軸受部における
    クランク軸とのクリアランスに対して小さく設定した請
    求項1記載のエンジンのシリンダブロック構造。
  3. 【請求項3】上記中間部の軸受部におけるシリンダブロ
    ック側壁との接続部に溝部を形成した請求項1または請
    求項2記載のエンジンのシリンダブロック構造。
  4. 【請求項4】クランク軸を軸受する複数の軸受部を有す
    るアルミニウム合金製のシリンダブロックを備えたエン
    ジンのシリンダブロック構造であって、上記シリンダブ
    ロックのクランク軸方向両端部における2つの軸受部
    は、シリンダブロック本体に鋳ぐるまれた鉄系インサー
    ト部材により構成され、他の中間部の軸受部は母材によ
    り一体形成され、上記両端部の2つの軸受部におけるク
    ランク軸とのクリアランスを、他の中間部の軸受部にお
    けるクランク軸とのクリアランスに対して小さく設定す
    る一方、上記中間部の軸受部におけるシリンダブロック
    側壁との接続部に溝部を形成したエンジンのシリンダブ
    ロック構造。
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