JP3879441B2 - クランクケース - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のクランクケースに関し、特に、クランクケースにシリンダヘッドを取り付けるためのヘッドボルトの締め付け時のシリンダボアの変形を抑えるようにしたクランクケースに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両等に搭載される多気筒内燃機関のクランクケースはその長手方向に直列に複数の燃焼室を所定間隔を介し配設し、各燃焼室を形成する各シリンダボアをその外側のクランクケース外壁に対し上下端の上下連結壁を介し一体的に結合した構成を採る。
この内、上連結壁はウォータジャケットの冷却水を循環させるための冷却水貫通口を複数形成され、しかも、その近傍にはボルトボスやオイル通路が相互に干渉することが無いように形成されている。
【０００３】
このようなクランクケースの上部にはシリンダヘッドが重ねられ、両者はシリンダヘッドを貫通したヘッドボルトが上連結壁のボルトボスのボルト穴に螺着されることで一体的に締め付け結合される。この場合、各シリンダボアの周りには同数のボルト穴が形成されたボルトボスが同様のパターンで配設され、同数のヘッドボルトで同等の締め付け力でシリンダヘッドと締め付け結合される。
ところが、クランクケースにシリンダヘッドを取り付けるためのヘッドボルトが締め付けられた場合、両者間のガスケットの厚さの影響、締め付け力の大小のばらつき、あるいは上連結壁とシリンダヘッドとの当たり具合や接合面の傾きやボルト穴の配置及び形状等により、クランクケースの締め付け部近傍が傾き変位する。
【０００４】
そこで、特開平８−６１１３９号公報のセミオープンデッキ構造のシリンダブロックでは、各シリンダライナの廻りに同一パターンでボルトボスを設けるが、この場合、シリンダブロック外壁側にボルトボスを設け、シリンダブロック外壁側の各ボルトボスとの対向位置とシリンダボア側とを上部及び中間部の各リブを用いそれぞれ連結している。これにより、シリンダブロックにシリンダヘッドを取り付けるためのヘッドボルトが締め付けられた場合において、各ボルトボスの変位が両連結用のリブを介して各シリンダライナ側に分散され、全体剛性の強化されたシリンダヘッド外壁及びシリンダライナの変位量を抑えている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、クランクケース外壁の形状がクランクケースの長手方向において異なリ剛性がばらついている場合、例えば、クランクケース外壁にオイルクーラの取付け用のリブが形成されているような場合、クランクケースの長手方向に長い横リブのみが形成されている中間部の外壁やその内側のシリンダボアに対し、縦リブが形成されるクランクケースの長手方向の両端に位置する外壁やその内側のシリンダボアの剛性が相対的に大きくなる。
このため、同一の締め付け力でヘッドボルトを締め付けた場合でも、クランクケースの長手方向における中間部のシリンダボアやその回りのクランクケース外壁が比較的大きく変形する。
【０００６】
このように、各気筒のシリンダボア及び外壁の変形量がクランクケースの長手方向においてばらつき、気筒間のボア変形量差、気筒間のクランクケース外壁の変形量差が大きくなり、応力がばらつくことより、エンジン駆動時にオイル消費量の増加、ピストン打音の増加、偏磨耗の増加による耐久性の低下が生じ、これらの改善が望まれている。
なお、特開平８−６１１３９号公報のセミオープンデッキ構造のシリンダブロックでは、各気筒間の外壁部の剛性が相違した場合については全く言及せず、その解決策は開示されない。
【０００７】
本発明は、以上のような課題に基づき、クランクケース外壁のクランクケースの長手方向において剛性が変化しているとしても各気筒間のクランクケース外壁の剛性を調整し、変形量差を均一化してオイル消費量の低減等を図れるクランクケースを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、クランクケース長手方向に沿って所定間隔を保って配列された各シリンダボアと、同各シリンダボアをウォータジャケットを介して覆うクランクケース外壁とを備え、同クランクケース外壁にオイルクーラ室を形成する縦横のリブからなるクーラリブを設けたクランクケースにおいて、上記クーラリブを有する側の上記クランクケース外壁と上記シリンダボアとの間の上記ウォータジャケットを横切り両者を連結する連結部材を設け、同連結部材は両端のシリンダボアを排除し中間部のシリンダボアとクランクケース長手方向に延びる上記横リブのみが形成されたクランクケース外壁とを連結し、且つ、上記連結部材の断面形状が縦向きの小判型を成すように形成されていることを特徴とする。
このように、ウォータジャケットを横切るよう配備された連結部材がリブを有する側のクランクケース外壁とシリンダボアを連結するので、クランクケース外壁とシリンダボアの各リブ連結部の近傍部位の剛性を共に強化できる。特に、比較的剛性の低い中間部のシリンダボアと横リブのみが形成されたクランクケース外壁とが連結部材で相互に連結され、中間部のシリンダボアの剛性が強化されるので、クランクケース長手方向に配列された各シリンダボア間のボア変形量が均一化し、応力も均一化してくることよりボア変形によるオイル消費量の低減、ピストン打音低減、偏磨耗による耐久性の低下を防止できる。しかも、連結部材の断面が縦向きの小判型を成すので、ウォータジャケットを上下方向に流動する冷却水の流動抵抗を低減させることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載のクランクケースにおいて、上記リブの無い側の上記クランクケース外壁と上記シリンダボアとの間にウォータジャケットを横切り両者を連結する対向側連結部材を設け、同対向側連結部材は上記連結部材よりも小さく形成されたことを特徴とする。
このように、上記リブの無い側の上記クランクケース外壁と上記シリンダボアとの間をリブ側の連結部材より小さい対向側連結部材で連結したので、流路抵抗増を抑えた上で、上記リブの無い側のクランクケース外壁及びシリンダボアの剛性を強化し、ヘッドボルトの締め付け時のボア変形が低減すると共に気筒間の変形差が均一化し、応力も均一化して耐久性の低下を防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１には本発明の一実施形態としてのクランクケース１が示される。このクランクケース１は直列６気筒エンジン（図示せず）の主要部を成し、その上部にシリンダヘッド２、ヘッドカバー３を順に重ね一体結合し、下部に図示しないオイルパンが一体結合される。
クランクケース１はその長手方向Ｘに沿って配列されたそれぞれ縦向き円筒状の６つのシリンダボア４と、これらシリンダボア４を覆うクランクケース外壁５とを備える。クランクケース外壁５はクランクケース１の長手方向Ｘに沿って直列配備された６つのシリンダボア４を所定間隔を保って覆う略矩形箱状のクランクケース外壁上部（以後単にクランクケース外壁５と記す）と上部よりスカート状に下方に延出する下部５ｂとを有する。
【００１２】
６つのシリンダボア４の上下端とクランクケース外壁５の上下端とは上下連結壁７、８で互いに一体結合され、これにより、クランクケース外壁５と各シリンダボア４の間で上下連結壁７，８間にウォータジャケット９が形成される。
クランクケース外壁下部５ｂの内側にはクランクケース１の長手方向Ｘ（図２では紙面垂直方向）に沿って所定間隔で複数のベアリングケース部１１が形成される。各ベアリングケース部１１はクランクケース外壁下部５ｂの内壁面に隔壁１２を介し一体結合されている。各ベアリングケース部１１には図示しない下部ベアリングケース部が締め付け結合され、これにより図示しないコンロッドを枢支可能に形成されている。
【００１３】
クランクケース外壁５はクランクケース１の長手方向Ｘに向ってその一側にオイルクーラ１３を装着している。図１乃至図４及び図９に示すように、オイルクーラ１３はクランクケース外壁５より外方向に突き出す正面視で矩形のクーラリブ１４と同クーラリブ１４の先端に重合され、クーラリブ１４内の収容室１５を覆う蓋部材１６とを備える。なお、収容室１５にはクーラ本体１３１が装着され、蓋部材１６の外側のフィルタ取付け部１６１には図示しないフィルタカートリッジが装着される。この場合、図示しないポンプよりの圧油がフィルタカートリッジ通過後にクーラ本体１３１に流入され、収容室１５の冷却水で冷却された上でメインギャラリｍに送出されている。なお、符号ｇは鋳造用の砂抜き穴を示す。この穴ｇはシーリングキャップでふさがれている。
【００１４】
クランクケース外壁５の矩形のクーラリブ１４はクランクケースの長手方向Ｘに延びる上下の横リブ１４ｖと上下の横リブの前後端を結ぶ前後の縦リブ１４ｈとで形成される。この内、前後の縦リブ１４ｈはクランクケース外壁５であって、第１、第６シリンダボア４との対向位置に突出し形成される。上下の横リブ１４ｖはクランクケース外壁５であって、第１乃至第６シリンダボア４との対向部全域に連続して形成される。
このため、クランクケース外壁５の一側、即ち、クーラリブ１４を有する側のクランクケース外壁５（図１で手前側）は全体としてリブ１４により剛性強化されるが、シリンダボア４の長手方向である上下方向Ｚにおける曲げ剛性は縦リブ１４ｈを有した第１、第６シリンダボア４と対向する部位のみが強化され、第２乃至第５シリンダボア４と対向する部位の上下方向Ｚにおける曲げ剛性は比較的小さいものとなっている。
【００１５】
６つのシリンダボア４の上端とクランクケース外壁の上端とを一体結合する上連結壁７はシリンダヘッド２の下面ｆ０と重合する上重合面ｆ１を形成され、クランクケース１にシリンダヘッド２を取り付けるためのヘッドボルト１７の締め付け時にこれら下面ｆ０と上重合面ｆ１とを圧接させるように形成される。
上重合面ｆ１にはヘッドボルト１７が螺着するボルト穴１８と、上下に延びるオイル通路の一部を成すオイル穴１９と、クランクケース１のウォータジャケット９とシリンダヘッド側の図示しないウォータジャケット９を連通させる冷却水口２１とが互いに干渉しない状態で分散配設される。
【００１６】
ここで、直列配備される６つのシリンダボア４に対しボルト穴１８は同様のパターンで分散して設けられる。図５（ｂ）に示すように、ここで一つのシリンダボア４には、その周囲に合計６つのボルト穴１８が配設され、その内、隣り合う左右のシリンダボア４との間に２つずつ、計４つのボルト穴が相互に共用された状態で配設される。なお、上記一つのシリンダボア４に対し６つのボルト穴が配設されるが、これら６つのボルト穴１８はシリンダボア４の中心点Ｏ１に対して点対称状態で配備され、これによりヘッドボルトの締め付け時に締め付け力がシリンダボア４の上面にほぼ均一に加わるように配慮されている。
各ボルト穴１８を中央に形成されたボルトボスｖは、図２に示すように、クランクケース外壁５及び上連結壁７の重合部に肉厚ボス状に形成される。このため、ボルトボスｖはクランクケース外壁５及び上連結壁７との連結剛性を十分に確保すると共にボルト穴１８にヘッドボルト１７が螺着された際に、締め付け力を容易に周囲に分散できるよう構成される。
【００１７】
ここで、図３、図５（ａ）に示すように、上記一つのシリンダボア４は隣り合う前後のシリンダボア４との間にボア間連結ボス２２を配備し、相互のシリンダボア４間隔の変位を防止している。更に、第２乃至第５シリンダボア４は、リブ１４を有する側のクランクケース外壁５との間を主連結部材２３で連結される。この主連結部材は、図２に示すように、シリンダボア４の上下方向Ｚでの中間位置であって、ウォータジャケット９を横切るように配備される。
ボア間連結ボス２２及び主連結部材２３はウォータジャケット９を上下方向に流動する冷却水の流動抵抗を低減させるよう、過度に大きく形成することを抑え、しかも、ここではその断面が縦向きの小判型を成すように形成されている。
【００１８】
このように上記一つのシリンダボア４は上下連結壁７、８によりクランクケース外壁５に上下２箇所で連結され、しかも、ウォータジャケット９で覆われたシリンダボア４の上下方向Ｚでの中間位置であって隣り合う前後のシリンダボア４とボア間連結ボス２２で連結される。更に、第２乃至第５シリンダボア４は、クーラリブ１４を有する側のクランクケース外壁５と主連結部材２３で連結され、第１、第６シリンダボア４（前後の縦リブ１４ｈとの対向位置のシリンダボア）は主連結部材２３での連結を排除される。
このように構成されたクランクケース１の上重合面ｆ１に図示しないガスケットを介装した上で、シリンダヘッド２の下面ｆ０が重ねられる。次いで、シリンダヘッド２の図示しないボルト穴に嵌挿されたヘッドボルト１７が対向するクランクケース１のボルト穴１８に螺着され、所定の締め付けトルクで締め付け処理される。このようなクランクケース１にシリンダヘッド２を取り付けるためのヘッドボルト１７の締め付け処理が全てなされたとする。
【００１９】
ここで、ヘッドボルト１７の締め付け処理の完了時におけるクランクケース１が受ける横方向の変位を、図６を用い、第一実施例の場合（ａ）と従来例（ｂ）とに分けて比較表示した。なお、符号ｃはシリンダボア中心線を示す。
ここで、図６（ａ）の第一実施例のクランクケース１ではシリンダボア４が上下連結壁７、８によりクランクケース外壁５に上下２箇所で連結され、シリンダボア４の上下方向Ｚでの中間位置が隣り合う前後のシリンダボア４とボア間連結ボス２２で連結され、しかも、第２乃至第５シリンダボア４がクーラリブ１４を有する側のクランクケース外壁５とウォータジャケット９を横切る状態の主連結部材２３で連結されている。
【００２０】
ここで明らかなように、図６（ｃ）の締め付け前の状態より、クランクケース１とシリンダヘッド２が締め付けられた場合には、図６（ａ）の状態に変位する。即ち、締め付けにより、図示しないガスケットのグロメット厚さ分の影響でボルトボスｖが傾くが、この変位はクランクケース外壁５の上端部、上連結壁７、シリンダボア４の上端部へと分散して伝達され、しかも、この場合、比較的剛性の低い第２乃至第５シリンダボア４及び横リブ１４ｖが形成されたクランクケース外壁５とが主連結部材２３で相互に連結され、剛性が強化されているので、各気筒のボア変形量が低減する。特に、前後の縦リブ１４ｈ（図４参照）で剛性強化された第１、第６シリンダボア４と異なり、第２乃至第５シリンダボア４はその剛性が比較的低いにもかかわらず、ここでは主連結部材２３で剛性強化された結果、第１乃至第６シリンダボア４間のボア変形量が均一化し、応力も均一化してくる。このため、エンジン駆動時において、オイル消費量の低減、ピストン打音低減、偏磨耗による耐久性の低下を防止できる。
【００２１】
これに対し、図６（ｂ）の従来例のクランクケース１’は図１の第一実施形態と比較して主連結部材２３を装備しない。この場合、ボルトボスｖが傾くと、剛性強化された図示しない第１、第６シリンダボア４と異なり、比較的剛性の低い図６（ｂ）に示す第２乃至第５シリンダボア４が大きく変位（符号J）し、多気筒間でのボア変形量が大きくばらつき、応力もばらつき、エンジン駆動時におけるボア変形によるオイル消費量の増加、ピストン打音増、偏磨耗による耐久性の低下を招く。
【００２２】
上述のところにおいて、クランクケース１は各シリンダボア４がヘッドボルト１７の締め付けを可能としたボルト穴１８を６個有し、第２乃至第５シリンダボア４は主連結部材２３を１つ有していたが、これに代えて、図７（ａ）、（ｂ）に示すようにクランクケース１ａを構成しても良い。クランクケース１ａはクランクケース１と比較して、ボルト穴１８ａを８個有し、第２乃至第５シリンダボア４がそれぞれ２つの主連結部材２３ａ，２３ｂを有している点のみが相違し、その他の構成は同様であるので、重複説明を略す。
【００２３】
図７（ｂ）に示すように、クランクケース１ａのシリンダボア４ａの上端とクランクケース外壁５の上端とを連結する上連結壁７ａの上重合面ｆ１には図示しないヘッドボルトが螺着するボルト穴１８ａと、クランクケース側のウォータジャケット９ａとシリンダヘッド２（図１参照）側の図示しないウォータジャケットを連通させる冷却水口２１ａとが互いに干渉しない状態で分散配設される。ここでのシリンダボア４ａには、その周囲に合計８つのボルト穴１８ａが配設され、その内、隣り合う左右のシリンダボア４ａとの間に２つずつ、計４つのボルト穴１８ａが相互に共用された状態で配設される。更に、図７（ａ）に示すように、シリンダボア４ａは隣り合う前後（図７（ａ）では左右）のシリンダボア４ａとの間にボア間連結ボス２２ａを配備し、相互のシリンダボア４ａ間隔の変位を防止している。更に、第２乃至第５シリンダボア４ａは、クーラリブ１４ａを有する側のクランクケース外壁５との間を２つの主連結部材２３ａ，２３ｂで連結している。２つの主連結部材２３ａ，２３ｂは、図２で説明したと同様に、シリンダボア４ａの上下方向Ｚでの中間位置であって、ウォータジャケット９ａを横切る状態で形成される。
【００２４】
このような構成の第二実施形態のクランクケース１ａが図示しないシリンダヘッドに締め付け処理された場合、第２乃至第５シリンダボア４ａがクーラリブ１４ａを有する側のクランクケース外壁５とウォータジャケット９ａを横切る状態の２つの主連結部材２３ａ、２３ｂで連結されているので、第一実施形態の場合よりより確実に各気筒のボア変形が低減する。しかも、第２乃至第５シリンダボア４はその剛性が本来比較的低いにもかかわらず、ここでは主連結部材２３ａ，２３ｂで強化されたため、第１乃至第６シリンダボア４間のボア変形量が均一化し、応力も均一化することより、エンジン駆動時において、オイル消費量の低減、ピストン打音低減、偏磨耗による耐久性の低下を防止できる。
【００２５】
上述のところに於いて、第２乃至第５シリンダボア４ａは、クーラリブ１４ａを有する側のクランクケース外壁５との間を主連結部材２３ａで連結していたが、これに加え、図８（ａ）に示すように、クーラリブ１４ａの無い側のクランクケース外壁５とシリンダボア４との間をクーラリブ１４ａ側の主連結部材２３ａより小さい対向側連結部材２４で連結した構成を採っても良い。この場合、上下幅がｄＨだけ相違している小さい方の対向側連結部材２４でクランクケース外壁５とシリンダボア４ａとの間を連結したので、ウォータジャケット９ａの冷却水の流路抵抗増を確実に防止した上で、クーラリブ１４ａの無い側のクランクケース外壁５及びシリンダボア４ａの剛性を強化できる。特に、図示しないヘッドボルトの締め付け時のシリンダボア４ａ全周の変形が低減すると共に気筒間の変形差が均一化し、応力も均一化して耐久性の低下を防止できる。
【００２６】
ここで、図８（ｂ）に示すように、クーラリブ１４ａのある側の連結部材２３ａに対してクーラリブ１４ａの無い側の連結部材２３ａの位置を上下（高さｄｈのずれを示した）にずらしても良い。この上下位置調整により、図示しないヘッドボルトの締め付け時のシリンダボア４ａ全周の変形をより確実に低減し、気筒間の変形差をより確実に均一化し、応力も均一化するこどで耐久性の低下を抑制できる。
上述のところにおいて、連結部材２３は、図２に示したように、ボルトボスｖの直下近傍に配備されていたが、これに代えて、クランクケース１にシリンダヘッド２を取り付ける複数のヘッドボルト１７の内で互いに隣り合う一対のヘッドボルトの中間位置の直下近傍に連結部材２３が位置するように設けられてもよい。この場合、ヘッドボルト１７の締め付け変位を効率よく分散でき、よりボア変形を防止可能である。
【００２７】
上述のところに於いて、クランクケース１の長手方向Ｘにおける剛性のばらつきは、オイルクーラで生じているものとして説明したが、これ以外のエンジン補機の取付け部がクランクケース１の外壁に形成され、その長手方向Ｘにおける剛性のばらつきが生じた場合においても本発明を適用でき、同様の作用効果が得られる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明では、ウォータジャケットを横切るよう配備された連結部材がリブを有する側のクランクケース外壁とシリンダボアを連結するので、クランクケース外壁とシリンダボアの各リブ連結部の近傍部位の剛性を強化できる。特に、比較的剛性の低い中間部のシリンダボアと横リブのみが形成されたクランクケース外壁とが連結部材で相互に連結され、中間部のシリンダボアの剛性が強化されるので、クランクケース長手方向に配列された各シリンダボア間のボア変形量が均一化し、応力も均一化してくることよりボア変形によるオイル消費量の低減、ピストン打音低減、偏磨耗による耐久性の低下を防止できる。しかも、連結部材の断面が縦向きの小判型を成すので、ウォータジャケットを上下方向に流動する冷却水の流動抵抗を低減させることができる。
【００３０】
請求項２の発明は、特に、上記リブの無い側の上記クランクケース外壁と上記シリンダボアとの間をリブ側の連結部材より小さい対向側連結部材で連結したので、流路抵抗増を防止した上で、上記リブの無い側のクランクケース外壁及びシリンダボアの剛性を強化し、ヘッドボルトの締め付け時のボア変形が低減すると共に気筒間の変形差が均一化し、応力も均一化して耐久性の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのクランクケースの側面図である。
【図２】図１のクランクケースの要部縦断面図である。
【図３】図１のクランクケースの平面断面図である。
【図４】図１のクランクケースの要部切欠斜視図である。
【図５】図１のクランクケースの切欠状態での平面視であり、（ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は図２のＢ視平面図である。
【図６】図１のクランクケースのヘッドボルト締め付け時の変位を比較説明する図であり、（ａ）は図１のクランクケースの変位を、（ｂ）は従来例の変位を、（ｃ）はヘッドボルト締め付け前の状態を示す。
【図７】本発明の他の実施形態例としてのクランクケースの切欠図であり、（ａ）は図２のＡ−Ａ線断面位置相当の平断面図、（ｂ）は図２のＢ視相当の平面図である。
【図８】本発明の他の実施形態例としてのクランクケースのヘッドボルト締め付け時の変位を説明する図であり、（ａ）は第1変形例を、（ｂ）は第２変形例を示す。
【図９】図１のクランクケースに装着されるオイルクーラの要部分解斜視図である。
【符号の説明】
１，１ａ クランクケース
４，４ａ シリンダボア
５ クランクケース外壁
９，９ａ ウォータジャケット
１４ クーラリブ
１４ｈ 縦リブ
１４ｖ 横リブ
１５ オイルクーラ室
２３、２３ａ 主連結部材
２４ 対向側連結部材
Ｘ クランクケースの長手方向

Claims (2)

1. クランクケース長手方向に沿って所定間隔を保って配列された各シリンダボアと、同各シリンダボアをウォータジャケットを介して覆うクランクケース外壁とを備え、同クランクケース外壁にオイルクーラ室を形成する縦横のリブからなるクーラリブを設けたクランクケースにおいて、上記クーラリブを有する側の上記クランクケース外壁と上記シリンダボアとの間の上記ウォータジャケットを横切り両者を連結する連結部材を設け、同連結部材は両端のシリンダボアを排除し中間部のシリンダボアとクランクケース長手方向に延びる上記横リブのみが形成されたクランクケース外壁とを連結し、且つ、上記連結部材の断面形状が縦向きの小判型を成すように形成されていることを特徴とするクランクケース。
2. 請求項１記載のクランクケースにおいて、
   上記クーラリブの無い側の上記クランクケース外壁と上記シリンダボアとの間にウォータジャケットを横切り両者を連結する対向側連結部材を設け、同対向側連結部材は上記連結部材よりも小さく形成されたことを特徴とするクランクケース。

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