JP4228964B2 - エンジンのシリンダブロック構造 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのシリンダブロック構造に関する。

一般に、エンジン（内燃機関）のシリンダブロックの下部のいわゆるスカート部には、クランクシャフトを収納するクランクケースが形成されている。
例えば、図８は従来技術のエンジン（ここでは、Ｖ型エンジン）のシリンダブロックをクランクシャフトの軸線方向から見た模式的な構造図である。図８に示すように、シリンダブロック１のスカート部２の内部にクランクシャフト３が配置される。クランクシャフト３は、シリンダブロック１に形成された軸受部４にベアリング（軸受けメタル、図示略）を介して装備されるが、軸受部４の下方にはクランクシャフト３のベアリングを固定するベアリングキャップ５が装着される。なお、軸受部４は、エンジンの両端部のほか、中間部にも適宜配設され、各軸受部４にベアリングキャップ５が装着される。

このベアリングキャップ５をシリンダブロック１に固定するために、ベアリングキャップ５とは別体のビーム６が装着される。この別体ビーム６は、シリンダブロック１のスカート部２に、エンジンの幅方向（クランクシャフト３と直交する方向）に延びるように、各ベアリングキャップ５に対応して個々に配設される。ビーム６は、その両端部においてボルト７を通じてスカート部２に固定され、その中間部において長尺ボルト８を通じてベアリングキャップ５とともに軸受部４に固定される。

また、図示しないが、このようなシリンダブロック１のスカート部２の下方（ビーム６の下方）には、シリンダブロック１内等の潤滑に用いられて滴下するエンジンオイルを貯留するオイルパンがそなえられる。さらに、オイルパンの上方でビーム６の下方には、バッフルプレートが設けられている。
なお、このようなシリンダブロックのスカート部に関する技術として、例えば、特許文献１には、クランク軸の回転軌跡に沿う形状に形成され、補強用のリブが設けられたバッフルプレートを、シリンダブロックの下部に取り付けた構造が開示されている。
実公平６−２７７７０号公報

しかしながら、図８に記載の構造では、ビーム６がシリンダブロック１内のクランクシャフト３のクランク部やカウンタウェイト部等の回転軌跡９を外れるように、ビーム６が回転軌跡９よりも下方に配設され、これに応じて、ベアリングキャップ５もクランクシャフトの軸線レベルから回転軌跡９よりも下方までにわたって高さ寸法（縦寸法）Ｈbcを大きく設定されている。同様に、シリンダブロック１のスカート部２の高さも大きくなっている。

したがって、シリンダブロック１自体の高さも大きくなり、シリンダブロック１の大型化及び重量増を招いている。シリンダブロック１の大型化は、シリンダブロック１の剛性低下を招くほか、特に、アルミダイキャストで製造する場合などには、製造が難しくなるという課題もある。もちろん、シリンダブロック１の厚みを増せば剛性低下を防げるが、それでは、シリンダブロック１の重量が一層増大してしまう。

さらに、図８に記載の構造では、クランクケース内の空間形状が角形等であるため、クランクシャフト３の回転に伴って生じる、エンジンオイルのミストを含んだ空気がスムーズに回転できず、クランクシャフト回転のフリクションとなってしまう。
なお、特許文献１の技術では、バッフルプレートが、シリンダブロックのみに取り付けられているため、シリンダブロックの剛性を十分に向上させることはできない。

本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、クランクシャフトの回転に伴うフリクションを低減できるようにしながら、シリンダブロックの剛性を向上させることができるようにした、エンジンのシリンダブロック構造を提供することを目的とする。

上記目標を達成するため、本発明のエンジンのシリンダブロック構造は、複数の気筒をもつエンジンのシリンダブロックと、前記シリンダブロックとともにクランクシャフトを支持するベアリングキャップと、前記シリンダブロックの下部に設けられ前記ベアリングキャップを支持する前記ベアリングキャップとは別体のベアリングキャップビームと、前記ベアリングキャップと前記ベアリングキャップビームのビーム本体とを前記シリンダブロックに共締めするキャップボルトと、前記ビーム本体を前記シリンダブロックのスカート部に固定するビームボルトと、前記ベアリングキャップビームに設けられ、クランクケース内の前記ベアリングキャップで仕切られた空間毎に、各気筒における前記クランクシャフトの回転軌跡に沿う形状に前記ビーム本体から前記キャップボルトよりも下方に膨出して形成されるバッフル部と、前記ベアリングキャップに設けられ、前記ベアリングキャップの下方に沿って前記ビーム本体と前記バッフル部とを上下方向に接続する縦壁部とを備え、前記縦壁部には、前記キャップボルトの下方で、前記空間の隣接するもの同士を連通するとともに、前記空間とオイルパンのオイルだまりとを連通する連通孔が形成されることを特徴としている（請求項１）。

なお、前記ベアリングキャップと前記ベアリングキャップビームとの間に、前記空間の隣接するもの同士を連通する連通部を設けられることが好ましい（請求項２）。
また、前記キャップボルトと前記ビームボルトは前記クランクシャフトと直交する方向に略一列に配置されることが好ましい（請求項３）。

本発明のエンジンのシリンダブロック構造によれば、ベアリングキャップビームと一体にバッフル部を形成したことにより、ベアリングキャップビームの剛性が向上し、シリンダブロックの剛性を向上させることができる。また、バッフル部がクランクシャフトの回転軌跡に沿った形状に形成されるため、クランクシャフトとともに回転する空気とオイルミストとがスムーズに回転でき、クランクシャフトの回転フリクションを低減することができる。

また、縦壁部に、クランクケース内のベアリングキャップで仕切られた空間の隣接するもの同士を連通するとともに、その空間とオイルパンのオイルだまりとを連通する連通孔を形成することにより、クランクシャフトとともに回転する空気やオイルミストがオイルパンのオイルだまりへ抜けるため、クランクシャフト回転のフリクションを減少させることができる（請求項１）。
さらに、バッフル部を設けると、クランクケース内がバッフル部で囲まれて閉空間となって、ピストンの運動による変動した空気の逃げ場がなくなってしまい、クランクシャフトの回転のフリクションとなるが、ベアリングキャップとベアリングキャップビームとの間に、前記空間の隣接するもの同士を連通する連通部を設けることによって、ピストンの運動による変動した空気の逃げ場ができ、フリクションを減少させることができる。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図７は本発明の一実施形態に係るエンジンのシリンダブロック構造を示すもので、これらの図に基づいて説明する。
図１は本実施形態にかかるエンジンのシリンダブロックをクランクシャフトの軸線方向から見た模式的な構造図である。図１に示すように、シリンダブロック１１のスカート部１２の内部には、軸受部１４が設けられ、この軸受部１４の軸孔１１ａ（図２参照）にクランクシャフト３がベアリング（図示略）を介して装備される。軸受部１４の下方にはクランクシャフト３のベアリングを固定するベアリングキャップ１５が装着される。

なお、軸受部１４は、エンジンの両端部（クランクシャフト３の軸方向両端部）のほか、中間部（クランクシャフト３の中間部）にも適宜配設され、各軸受部１４にそれぞれベアリングキャップ１５が装着される。このベアリングキャップ１５をシリンダブロック１１に固定するために、ベアリングキャップ１５とは別体のビーム（ベアリングキャップビーム）１６が装着される。

ところで、本構造の場合、ビーム１６は、図１に示すように、軸端方向から見て、シリンダブロック１１内のクランクシャフト３のクランク部やカウンタウェイト部といった偏心部材の回転軌跡９と重なる位置に配設されている。もちろん、各軸受部１４とこれらにそれぞれ対応するビーム１６のビーム部（ビーム本体）１６ａは、いずれも、回転軌跡９のように回転するクランクシャフト３の偏心部材の設けられた箇所とは異なる部位に位置するので、ビーム１６のビーム部１６ａがクランクシャフト３の回転部分に干渉することはない。

つまり、図２（シリンダブロック１１の要部を切り出して示す模式的な斜視図），図４（ビーム１６の上面斜視図）及び図５（ビーム１６の平面図，断面図）に示すように、ビーム１６は、シリンダブロック１の両端部（クランクシャフト３の軸方向両端部）及び中間部（クランクシャフト３の中間部）にそれぞれ設けられた各軸受部１４に対応して複数（ここでは４つ）設けられた上記のビーム部１６ａと、各ビーム部１６ａ間を接続するとともにビーム部１６ａから下方に膨出して形成されたバッフル部（バッフルプレートに相当する部位）１６ｂとをそなえている。

各バッフル部１６ｂは、クランクシャフト３の回転によって下方のオイルパン２０（図６，図７参照）内のエンジンオイル油面が変動しないようにするバッフルプレートとして機能するもので、略円弧形状の断面を有し回転軌跡９に対して一定のクリアランスを形成するようにように配設される。
なお、この各バッフル部１６ｂと回転軌跡９とのクリアランスは、バッフル部１６ｂによってクランクシャフト３の回転に伴って生じるエンジンオイルのミストを含んだ空気の流れを整流してこの流れを円滑にできるように設定することが好ましい。つまり、このクリアランスが大きすぎると、クランクシャフト３による空気流を整流することが困難になり、流れを円滑にすることができず、逆に、クリアランスが小さすぎると、却ってクランクシャフト３の回転時の抵抗になる。このため、これらを考慮してクリアランスを適切に設定することが望ましい。

ベアリングキャップ１５は、図１，図３（シリンダブロック１１の分解斜視図）及び図６（シリンダブロック１１の横断面図），図７（シリンダブロック１１の縦断面図）に示すように、その上端面をシリンダブロック１１の軸受部１４下面に当接させ、その下端面をビーム部１６ａの上面に当接させて取り付けられるが、上述のように、ビーム１６はクランクシャフト３の軸線に接近した位置に配置されるので、ベアリングキャップ１５の高さ方向の寸法Ｈbcはその分だけ小さくなっている。

なお、ビーム部１６ａの上面には窪み１６ｃが形成され、ベアリングキャップ１５取付時に各気筒のクランク室を相互に連通する連通部となる。さらに、ビーム部１６ａの上面からバッフル部１６ｂにわたる縦壁部１６ｄには連通孔１６ｅが形成され、バッフル部１６ｂにも連通孔１６ｆが形成されている。連通部としての窪み１６ｃは、クランクケース内の軸受部１４及びベアリングキャップ１５等で仕切られた空間１９の隣接するものどうしを連通し、また、連通孔１６ｅは、空間１９の隣接するものどうしを連通するとともに空間１９と端部外方のオイルパン２０内のオイル貯留空間（オイルだまり）２１とを連通し、また、連通孔１６ｆは、空間１９と下方のオイルパン２０内のオイル貯留空間２１とを連通する。

このようなビーム１６は、各ビーム部１６ａの両端（エンジン幅方向両端）をビームボルト１７によってシリンダブロック１１に締結され固定されるが、これと同時に、各ベアリングキャップ１５は、キャップボルト１８によって、ビーム１６とともにシリンダブロック１１の軸受部１４に共締めされ固定される。特に、キャップボルト１８は、各ベアリングキャップ１５の幅方向両端部にそれぞれ複数（ここでは２つずつ）が、クランクシャフトの軸線と直交する一直線上に並んで配置されている。

このように、各ベアリングキャップ１５の締結に関し、幅方向両端部にそれぞれ複数のキャップボルト１８を用いるのは、エンジン作動時に、クランクシャフト３の回転に伴って各ベアリングキャップ１５には大きな負荷が加わるので、このような負荷に対して十分な剛性を確保するためのものである。
シリンダブロック１１の幅方向寸法及びクランクシャフト３の軸支される部分の外径と、使用すべきボルト径とから、ビーム１６をシリンダブロック１１に取り付ける際にエンジン幅方向（クランクシャフト３の軸線と直角な左右方向）に並べて用いることのできるボルトの数は自ずと決まり、ここでは、左右それぞれ３本ずつ使用可能となっている。

そこで、上述のように、ビーム１６の幅方向両端部にそれぞれ３本ずつのボルトを使用し、そのうち２本は、各ベアリングキャップ１５とビーム１６との共締めに用いているが、可能であれば、ビーム１６の幅方向両端部にそれぞれ４本ずつのボルトを使用するなど、ボルトの本数は限定されない。４本ずつのボルトを使用する場合、そのうち２本又は３本を、各ベアリングキャップ１５とビーム１６との共締めに用いることができるが、上述のように、共締めに多くを用いるほうが好ましく、この場合、３本を共締めに用いることが好ましい。もちろん、左右それぞれ２本ずつしか使用可能でなければ共締めボルトは左右各１本になってしまう。

また、各ビーム部１６ａの両端それぞれにおいて、ビームボルト１７を最外端として、ビームボルト１７及びキャップボルト１８，１８が並んで配置されるが、これらは可能な限り接近するように配置されている。もちろん、各ボルト１７，１８，１８の締結作業に支障がない範囲で、各ボルト１７，１８，１８の頭部は接近している。これらのボルト１７，１８，１８は互いに略等間隔に配設されているため、シリンダブロック１１の剛性が効率よく向上する。

本発明の一実施形態にかかるエンジンのシリンダブロック構造は上述のように構成されており、ベアリングキャップ１５とビーム１６とをシリンダブロック１１に共締めするキャップボルト１８と、ビーム１６をシリンダブロック１１のスカート部１２に固定するビームボルト１７とが近接配置されているので、シリンダブロック１１の剛性を向上させることができ、ベアリングキャップ１５のクランク軸方向への倒れも抑制されやすくなる。

また、各ボルト１７，１８，１８は、互いに隣接するものどうしの距離が略同一になるように設定されている（換言すると、ビームボルト１７に最も近いキャップボルト１８とそのビームボルト１７との距離が、複数ずつ配置されたキャップボルト１８，１８の隣接する相互間の距離と略同一である）ので、シリンダブロック１１の剛性が一層向上する。
さらに、ビーム１６にバッフルプレート（バッフル部）１６ｂが設けられるので、ビーム１６の剛性が向上し、この結果、シリンダブロック１１の剛性が一層向上する。特に、バッフル部１６ｂはビーム部１６ａから下方に膨出して形成された断面が円弧状のプレートであるので、ビーム１６の剛性を効率良く向上させることができる。

特に、ビーム１６を、クランクシャフト３の回転軌跡９の下端よりもクランクシャフト３の軸線に接近した位置でベアリングキャップ１５を下方から固定するように配置しているので、ベアリングキャップ１５の高さ寸法Ｈbcを小さくでき、シリンダブロック１１の小型化や軽量化を促進でき、シリンダブロック１１の剛性向上の上でも有利となる。
また、バッフル部１６ｂがクランクシャフト３の回転軌跡９に沿った形状に形成されるため、クランクシャフト３とともに回転する、エンジンオイルのオイルミストを含んだ空気がスムーズに回転でき、クランクシャフト３の回転フリクションを低減することができる。

また、縦壁部１６ｄにオイルバン２０のオイルだまり２１と連通する連通孔１６ｅを形成することにより、クランクシャフト３とともに回転する空気やオイルミストがオイルパン２０のオイルだまり２１へ抜け、これによっても、クランクシャフト３の回転フリクションを減少させることができる。同様に、バッフル部１６ｂに形成された連通孔１６ｆを通じても、クランクシャフト３とともに回転する空気やオイルミストがオイルパン２０のオイルだまり２１へ抜け、これによっても、クランクシャフト３の回転フリクションを減少させることができる。

さらに、バッフル部１６ｂを設けると、クランクケース内がバッフル部１６ｂで囲まれて閉空間となって、ピストンの運動による変動した空気の逃げ場がなくなってしまい、クランクシャフト３の回転のフリクションとなるが、ベアリングキャップ１５とビーム１６との間に、隣接する気筒と連通する連通部１６ｃを設けているので、ピストンの運動による変動した空気の逃げ場ができ、フリクションを減少させることができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一実施形態にかかるエンジンのシリンダブロックをクランクシャフトの軸線方向から見た模式的な構造図である。 本発明の一実施形態にかかるエンジンのシリンダブロックの要部を切り出して示す模式的な斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるエンジンのシリンダブロックを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるビームを示す上面斜視図である。 本発明の一実施形態にかかるビームを示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその断面図［図５（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図］である。 本発明の一実施形態にかかるエンジンのシリンダブロックをより詳細に示す横断面図である。 本発明の一実施形態にかかるエンジンのシリンダブロックを示す縦断面図である。 従来技術にかかるエンジンのシリンダブロックをクランクシャフトの軸線方向から見た模式的な構造図である。

符号の説明

３ クランクシャフト
９ クランクシャフト３の回転軌跡
１１ シリンダブロック
１２ スカート部
１４ シリンダブロック１１の軸受部
１５ ベアリングキャップ
１６ ビーム（ベアリングキャップビーム）
１６ａ ビーム１６のビーム部（ビーム本体）
１６ｂ ビーム１６のバッフル部（バッフルプレート）
１６ｃ 窪み（連通部）
１６ｄ 縦壁部
１６ｅ，１６ｆ 連通孔
１７ ビームボルト
１８ キャップボルト
２０ オイルパン

Claims (3)

1. 複数の気筒をもつエンジンのシリンダブロックと、
   前記シリンダブロックとともにクランクシャフトを支持するベアリングキャップと、
   前記シリンダブロックの下部に設けられ前記ベアリングキャップを支持する前記ベアリングキャップとは別体のベアリングキャップビームと、
   前記ベアリングキャップと前記ベアリングキャップビームのビーム本体とを前記シリンダブロックに共締めするキャップボルトと、
   前記ビーム本体を前記シリンダブロックのスカート部に固定するビームボルトと、
   前記ベアリングキャップビームに設けられ、クランクケース内の前記ベアリングキャップで仕切られた空間毎に、各気筒における前記クランクシャフトの回転軌跡に沿う形状に前記ビーム本体から前記キャップボルトよりも下方に膨出して形成されるバッフル部と、
   前記ベアリングキャップビームに設けられ、前記ベアリングキャップの下方に沿って前記ビーム本体と前記バッフル部とを上下方向に接続する縦壁部とを備え、
   前記縦壁部には、前記キャップボルトの下方で、前記空間の隣接するもの同士を連通するとともに、前記空間とオイルパンのオイルだまりとを連通する連通孔が形成される
   ことを特徴とする、エンジンのシリンダブロック構造。
2. 前記ベアリングキャップと前記ベアリングキャップビームとの間に、前記空間の隣接するもの同士を連通する連通部が設けられる
   ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンのシリンダブロック構造。
3. 前記キャップボルト及び前記ビームボルトは前記クランクシャフトと直交する方向に略一列に配置される
   ことを特徴とする、請求項１又は２記載のエンジンのシリンダブロック構造。

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