JP3780878B2

JP3780878B2 - 自動車用内燃機関

Info

Publication number: JP3780878B2
Application number: JP2001192445A
Authority: JP
Inventors: 彰秀中村; 浩一吉泉
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2021-06-26
Also published as: JP2003003906A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用の内燃機関、特に、そのシリンダブロック構造の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、自動車用内燃機関のシリンダブロックは、アルミニウム合金や鋳鉄を用いて一体に鋳造されているが、このシリンダブロックの後端には、クランクシャフト後端のリングギアの外周側付近に達するように外側へ張り出したフランジ部が形成されており、ここに、変速機側のハウジングが連結されるようになっている。具体的には、例えばＦＲ（フロントエンジン・リヤドライブ）型自動車では、内燃機関が車両にいわゆる縦置き（クランクシャフトが車両前後方向に沿う姿勢）に搭載されるようになっており、上記フランジ部に、縦置き用のトランスミッションが連結され、プロペラシャフトを介して後輪を駆動している。これに対し、ＦＦ（フロントエンジン・フロントドライブ）型自動車では、一般に内燃機関が車両にいわゆる横置き（クランクシャフトが車両幅方向に沿う姿勢）に搭載されるようになっており、上記フランジ部にトランスアクスルが連結されている。このトランスアクスルは、駆動輪となるドライブシャフトを一体に備えた構成であって、クランクシャフトに接続される入力軸と平行にドライブシャフトが配置されている。なお、この横置き内燃機関用のトランスアクスルは、広義のトランスミッションに含まれるとも言えるが、本願明細書では、ドライブシャフトを備えた横置き用の変速機を特に「トランスアクスル」と呼び、縦置き内燃機関と組み合わされて直列に延びる変速機を特に「トランスミッション」と呼んで、両者を区別するものとする。また、四輪駆動（４ＷＤ）型自動車は、一般に上記のいずれかの形式を基本として、変形ないしは発展させたものとなっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来から、同一型式の内燃機関が、ＦＲ型自動車およびＦＦ型自動車の双方に利用される場合がある。しかしながら、このような場合に、シリンダブロックの端部にトランスミッションないしはトランスアクスルが結合されるフランジ部を一体で備えている内燃機関では、シリンダブロックの基本的な構造は同一であるものの、上記フランジ部の形状は、縦置き用内燃機関と横置き用内燃機関とで、異なる形状となっていた。
【０００４】
図８は、従来の内燃機関におけるそれぞれのフランジ部の形状を対比して示したものであり、同図（Ａ）がトランスミッションに結合される縦置き用つまりＦＲ型自動車用のフランジ部形状を示し、同図（Ｂ）がトランスアクスルが結合される横置き用つまりＦＦ型自動車用のフランジ部形状を示している。
【０００５】
（Ａ）に示すように、ＦＲ型自動車用の内燃機関では、フランジ部の一側部に、スタータモータ５１との干渉を回避するための凹部５２が形成されており、これよりも下方の部分がアーム部５３として側方へ延びた形状をなしている。これに対し、ＦＦ型自動車用のフランジ部は、（Ｂ）に示すように、ドライブシャフト５４との干渉を避ける必要があることから、上記のアーム部５３の位置付近が凹部５５となっており、これよりも上方の位置に、スタータモータ５１が貫通する円形の開口部５６が形成されている。なお、いずれの場合も、スタータモータ５１自体は、図示せぬトランスミッションないしはトランスアクスル側に固定されており、シリンダブロックの側方に延びている。
【０００６】
このような形状の差異は、上述したトランスアクスルのドライブシャフト５４との干渉を回避しつつ、それぞれの場合で、トランスミッションないしはトランスアクスルと結合するボルトが配置される結合点５７を、可及的に外側に配置しようとしているためである。
【０００７】
しかしながら、このように同一型式の内燃機関で、ＦＲ型自動車のように縦置きにする場合とＦＦ型自動車のように横置きにする場合とで、仮に、スタータモータ５１やドライブシャフト５４をそれぞれ個別に逃げた凹部を共用のフランジ部に設けると、トランスミッションないしはトランスアクスルとの結合剛性が低下する。かといって上記従来のように縦置きの場合と横置きの場合とでフランジ部形状が異なるものとすると、シリンダブロックの鋳造の段階から別工程となってしまい、生産管理の煩雑化や、コストの上昇を招く、という不具合がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る自動車用内燃機関は、シリンダブロックの一端にフランジ部を一体に備え、このフランジ部にトランスアクスルが結合された状態で車両に横置きに搭載される使用態様と、このフランジ部にトランスミッションが結合された状態で車両に縦置きに搭載される使用態様と、を有し、それぞれの態様で上記フランジ部の外縁形状が同一であることを特徴としている。
【０００９】
より具体的には、上記トランスアクスルのドライブシャフトと干渉しないように上記フランジ部の外縁の一部に凹部が切欠形成されており、上記トランスミッションに結合した状態では、上記凹部によって、トランスミッション側に固定したスタータモータとの干渉が回避されるように構成されている。
【００１０】
すなわち、同じ凹部が、横置き用としてはドライブシャフトとの干渉回避に利用され、縦置き用としてはスタータモータとの干渉回避に利用される。
【００１１】
この請求項１の発明をさらに具体化した請求項２の発明は、上記トランスアクスルに結合された使用態様では、該トランスアクスルのフランジ部に端部を固定したスタータモータが、シリンダブロックと反対側に延びるように配置されており、上記トランスミッションに結合された使用態様では、該トランスミッションのフランジ部に端部を固定したスタータモータが、上記凹部を通してシリンダブロック側に延びるように配置されていることを特徴としている。
【００１２】
車両に縦置きに搭載された態様では、トランスミッションがダッシュパネルの位置よりも後方つまり車室側へ延びている。そのため、仮に、スタータモータが、シリンダブロックと反対側つまりトランスミッション側へ延びるように配置されていると、ダッシュパネル付近におけるフロアのトンネル部の断面を大きくする必要が生じ、それだけ車室内の空間を狭めてしまう。上記のようにスタータモータがシリンダブロック側に延びるように配置してあれば、スタータモータがエンジンルーム内に位置することになり、車室内の空間を制約しない。
【００１３】
【発明の効果】
この発明に係る自動車用内燃機関においては、縦置き用と横置き用とで、フランジ部の外縁形状を同一としたので、シリンダブロックを共用することが可能となり、生産管理の容易化、コストの低減が可能となる。
【００１４】
特に、同じ凹部が、横置き用の場合のドライブシャフトとの干渉回避と、縦置き用の場合のスタータモータとの干渉回避とに利用されるので、トランスミッションないしはトランスアクスルとの結合点を可及的に外側に配置しつつ、それぞれの十分に実用的なレイアウトが可能となる。
【００１５】
さらに請求項２の構成によれば、縦置き搭載において問題となるスタータモータによる車室内の空間を狭めることがなく、かつ同時に、横置き用として、ドライブシャフトとの干渉回避とスタータモータの配置とを両立させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、車両に縦置きに搭載されるＦＲ型自動車用の構成を示している。図示するように、内燃機関１は、直列４気筒機関であって、例えばアルミニウム合金もしくは鋳鉄によって一体に鋳造されたシリンダブロック２を主体とし、その後端に一体に形成されたフランジ部３に、トランスミッション４のハウジングが複数本のボルト６によって固定されている。具体的には、図示せぬトルクコンバータが収容されるベルマウス状部分の開口端に設けられたフランジ部７が、上記フランジ部３に結合されている。また、上記シリンダブロック２の下面には、オイルパン５が取り付けられている。
【００１８】
図２は、上記フランジ部３の形状を示している。図示するように、このフランジ部３は、その外縁が、クランクシャフト１１を中心とした略円弧形をなすようにシリンダブロック２後端を部分的に外側へ拡大した形状をなしている。また、オイルパン５の後端にも、同様に、円弧形をなすフランジ部１２が形成されており、シリンダブロック２のフランジ部３とオイルパン５のフランジ部１２とを合わせると、トランスミッション４側のフランジ部７に対応した略円形を呈するようになっている。換言すれば、トランスミッション４側のフランジ部７は、シリンダブロック２のフランジ部３とオイルパン５のフランジ部１２との双方に亘って固定されている。なお、図２に、トランスミッション４側のフランジ部７の形状を仮想線で示してあるが、その大部分は、上記フランジ部３，１２の外形線と重なっているため、図面上は現れていない。
【００１９】
シリンダブロック２は、いわゆるディープスカート型となっており、フランジ部３もクランクシャフト１１中心よりも下方まで延びているが、図示するように、その下縁の一側部に、約４５°の円弧をなす凹部８が切欠形成されている。また、これと組み合わされるように、オイルパン５のフランジ部１２にも円弧形の凹部１３が形成されている。これに対し、トランスミッション４側のフランジ部７は、これらの凹部８，１３を覆うように外側へ延びており、ここに、スタータモータ１４が取り付けられている。具体的には、スタータモータ１４は、略円筒状のモータ部１４ａにソレノイド部１４ｂが並んで設けられた形状をなし、かつ一端に、菱形ないしは小判型の取付フランジ１４ｃを有している。そして、この取付フランジ１４ｃが上記フランジ部７に一対のボルト１５（図１参照）によって固定されている。取付状態においては、上記取付フランジ１４ｃが凹部８および凹部１３に入り込んだレイアウトとなり、ここからシリンダブロック２の側面に沿って、上記モータ部１４ａが延びている。このようにスタータモータ１４がシリンダブロック２側に延びるように配置されていることから、車両搭載状態では、スタータモータ１４がエンジンルーム内に位置し、従って、ダッシュパネル近傍のフロアトンネル部を拡大する必要がない。シリンダブロック２のフランジ部３およびオイルパン５のフランジ部１２には、その全周に亘って、トランスミッション４側のフランジ部７とボルト結合するための複数のボルト孔９，１６が配置されているが、特に、上記凹部８，１３を挟んで、それぞれ頂部となる位置にボルト孔９，１６が設けられており、トランスミッション４側のフランジ部７との結合面を可及的に外側に確保している。
【００２０】
次に、図３は、車両に横置きに搭載されるＦＦ型自動車用の構成を示している。内燃機関１は、図１、図２のものと基本的に同一のものであって、特にシリンダブロック２は後端のフランジ部３を含め、変わりがない。但し、シリンダブロック２の下面に取り付けられるオイルパン５の構成は、ＦＲ型自動車用とは多少異なっている。
【００２１】
上記シリンダブロック２のフランジ部３には、前輪駆動用のドライブシャフト２２を備えたトランスアクスル２１のハウジングが複数本のボルト（図示せず）によって固定されている。具体的には、図示せぬトルクコンバータが収容されるベルマウス状部分の開口端に設けられたフランジ部２３が、上記フランジ部３に結合されている。そして、トランスアクスル２１のハウジングは、上記フランジ部２３から側方（車両後方）へ膨らんでおり、ここから内燃機関１の気筒列方向と略平行にドライブシャフト２２が延びている。
【００２２】
図４は、上記フランジ部３の形状をオイルパン５のフランジ部２４とともに示している。図示するように、シリンダブロック２のフランジ部３の形状はＦＲ型自動車用のものと全く変わりがなく、前述したように、その外縁の一部に凹部８が切欠形成されている。そして、この凹部８を上記ドライブシャフト２２が通過している。また、オイルパン５の後端のフランジ部２４は、やはり基本的にシリンダブロック２のフランジ部３と合わせて略円形を呈するように形成されており、かつその一側部に、上記ドライブシャフト２２との干渉を回避するための凹部２５が形成されている。なお、符号２６は、このオイルパン５のフランジ部２４に設けられたボルト孔を示している。
【００２３】
そして、このＦＦ型自動車用の構成では、スタータモータ１４がトランスアクスル２１のフランジ部２３の上部に取り付けられている。具体的には、前述したように菱形ないしは小判型をなす取付フランジ１４ｃが一対のボルト（図示せず）によってフランジ部２３に固定されており、特に、前述したＦＲ型自動車の場合とは逆向きに、つまりフランジ部２３からシリンダブロック２とは反対側へ延びるように配置されている。横置きに搭載されるＦＦ型自動車の場合には、この位置は、エンジンルーム内であり、ＦＲ型自動車のようにフロアトンネル部による制約を受けることがない。なお、上記スタータモータ１４の具体的な形状は、前述したＦＲ型自動車用の場合のスタータモータ１４とは若干異なっているが、その基本的な構成は特に変わりがない。
【００２４】
図５および図６は、ＦＦ型自動車用の構成におけるスタータモータ１４の異なるレイアウトの例を示している。この実施例では、トランスアクスル２１のフランジ部２３の側部、特に、ドライブシャフト２２の位置と反対側となる箇所が、部分的に外側へ張り出しており、この位置に、スタータモータ１４が配置されている。つまり、クランクシャフト１１を挟んで、ドライブシャフト２２とスタータモータ１４とが略対称位置に配置されている。なお、上記スタータモータ１４は、やはりフランジ部２３からシリンダブロック２とは反対側に延びるように配置されている。
【００２５】
さらに、図７は、横置き型のＦＦ型レイアウトを発展させた４ＷＤ型自動車用の構成例を示している。この４ＷＤ型自動車用の構成では、トランスアクスル２１の側部に、さらに、後輪へ出力を伝達するトランスファ３１が設けられている。図示するように、シリンダブロック２のフランジ部３およびオイルパン５のフランジ部２４の形状は、前述したＦＦ型自動車用の構成と変わりがなく、凹部８および凹部２５によって、トランスファ３１と干渉しないようになっている。ドライブシャフト２２は、このトランスファ３１を貫通して、クランクシャフト１１と略平行に延びている。また、スタータモータ１４は、前述したＦＦ型自動車用の構成と同様に、トランスアクスル２１のフランジ部２３の上部もしくはドライブシャフト２２と反対側の側部に配置される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＦＲ型自動車用の内燃機関およびトランスミッションの構成を示す斜視図。
【図２】このＦＲ型自動車用の場合のフランジ部の形状を示す正面図。
【図３】ＦＦ型自動車用の内燃機関およびトランスアクスルの構成を示す斜視図。
【図４】このＦＦ型自動車用の場合のフランジ部の形状を示す正面図。
【図５】ＦＦ型自動車用のスタータモータ位置を変更した実施例を示す斜視図。
【図６】この実施例のフランジ部の形状を示す正面図。
【図７】４ＷＤ型自動車用のフランジ部の形状を示す正面図。
【図８】従来のＦＲ型自動車用のフランジ部の形状（Ａ）とＦＦ型自動車用のフランジ部の形状（Ｂ）とを対比して示す説明図。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…シリンダブロック
３…フランジ部
４…トランスミッション
５…オイルパン
１４…スタータモータ
２１…トランスアクスル
２２…ドライブシャフト

Claims

シリンダブロックの一端にフランジ部を一体に備え、このフランジ部にトランスアクスルが結合された状態で車両に横置きに搭載される使用態様と、このフランジ部にトランスミッションが結合された状態で車両に縦置きに搭載される使用態様と、を有し、それぞれの態様で上記フランジ部の外縁形状が同一である自動車用内燃機関であって、
上記トランスアクスルのドライブシャフトと干渉しないように上記フランジ部の外縁の一部に凹部が切欠形成されており、上記トランスミッションに結合した状態では、上記凹部によって、トランスミッション側に固定したスタータモータとの干渉が回避されるように構成されていることを特徴とする自動車用内燃機関。
上記トランスアクスルに結合された使用態様では、該トランスアクスルのフランジ部に端部を固定したスタータモータが、シリンダブロックと反対側に延びるように配置されており、上記トランスミッションに結合された使用態様では、該トランスミッションのフランジ部に端部を固定したスタータモータが、上記凹部を通してシリンダブロック側に延びるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用内燃機関。