JP4228991B2 - シリンダブロックの軸受構造 - Google Patents

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本発明は、シリンダブロックの軸受構造に関する。
内燃機関における従来のシリンダブロックの軸受構造の一例を図4に示す。この図に示すように、クランクシャフト(図示せず)は、複数の気筒を有するシリンダブロック20の気筒間および気筒外側端で、上下方向に延びるバルクヘッド21の下部に取付ボルト22で締結されるベアリングキャップ23を介して回動可能に支持される。バルクヘッド21の下部には、ベアリングキャップ23の両側面部23aと当接する一対の側壁部21a、およびベアリングキャップ23の上面23bと当接する当接面21bとからなる挿入部24が形成されている。ベアリングキャップ23の上端角部には、図5に示すように、面取りした面取り部23cが形成されている。挿入部24の当接面21bと側壁部21aとが交わる交差部には、円弧状の凹部25が形成されている。なお、シリンダブロック20の下部には、図4に示すように、空間をあけてロアケース26がボルト27により固定される。
従来のシリンダブロックの軸受構造の他の例として、下記特許文献1にはピストンエンジンにおけるシリンダブロックの軸受構造が記載されている。このシリンダブロックの軸受構造では、上側に配置される上ベアリングハウジング部分と、下側に配置される下ベアリングハウジング部分とにより、クランクシャフトが支持される。上ベアリングハウジング部分の側壁部と、その下部に形成される分割面とが交わる角部に対応する下ベアリングハウジング部分に円弧状の凹部が形成されている。
特開平6−330933号公報
上述した図4に示すシリンダブロックの軸受構造では、クランクシャフトの回転が上昇すると、この回転上昇に伴い、ベアリングキャップ23からバルクヘッド21にかかる荷重が増える。したがって、ベアリングキャップ23の面取り部23cと上面23bとが交わる角部23dに上記荷重が集中するため、角部23dがバルクヘッド21にクラックを発生させる起点となり得るおそれがある。
なお、上記特許文献1に記載のシリンダブロックの軸受構造では、クランクシャフトの回転により生じる荷重が上記上ベアリングハウジング部分に集中して作用することを回避することができるものの、該凹部が角部よりシリンダブロック本体内部に設けられていることによって、上記下ベアリングハウジング部分の形状は、凹部を設ける型部材の取外しができず、鋳造では成形できない。結果的に切削加工により形成する必要があり、鋳造により成形されたものに比べて強度が低下してしまう。その上、切削加工するため製造コストが増加してしまう。
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、強度を低下させずに、応力の集中を避けるようにしたシリンダブロックの軸受構造を提供することを目的とする。
上述した課題を解決する第1の発明に係るシリンダブロックの軸受構造は、
バルクヘッドの下部にベアリングキャップの両側面部と当接する一対の側壁部及び該ベアリングキャップの上面と当接する当接面からなる挿入部を形成し、該挿入部の一対の側壁部間に上記ベアリングキャップの上面が上記当接面と当接するように上記ベアリングキャップを挿入し、取付ボルトにより上記ベアリングキャップと上記バルクヘッドとを締結することによって、クランクシャフトを回動可能に支持するシリンダブロックの軸受構造において、
上記ベアリングキャップの上端角部に面取り部を形成すると共に、上記挿入部の当接面と側壁部とが交わる交差部に円弧状の凹部を形成し、
上記ベアリングキャップの上面及び面取り部が交差する角部に対応する上記当接面に、上記クランクシャフトの軸方向に沿う断面円弧状の凹溝を形成し、
上記凹溝の断面円弧の曲率半径が、上記凹部の円弧の曲率半径以上であり、
上記凹溝の当接面及び凹部に跨る円弧長さを、該凹溝を設けない状態の上記凹部の円弧長さよりも短くする
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第の発明に係るシリンダブロックの軸受構造は、
の発明のシリンダブロックの軸受構造であって、
上記凹溝の曲率半径の中心が該ベアリングキャップ側に位置する
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第の発明に係るシリンダブロックの軸受構造は、
第1の発明のシリンダブロックの軸受構造であって、
上記バルクヘッドが、上記シリンダブロックのクランクシャフトの軸方向における気筒間及び気筒外側端を連結する複数のバルクヘッドからなり、
上記凹溝が、該複数のバルクヘッド中の少なくとも最大荷重を受けるバルクヘッドの当接面に設けられる
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第の発明に係るシリンダブロックの軸受構造は、
バルクヘッドの下部にベアリングキャップの両側面部と当接する一対の側壁部及び該ベアリングキャップの上面と当接する当接面からなる挿入部を形成し、該挿入部の一対の側壁部間に上記ベアリングキャップの上面が上記当接面と当接するように上記ベアリングキャップを挿入し、取付ボルトにより上記ベアリングキャップと上記バルクヘッドとを締結することによって、クランクシャフトを回動可能に支持するシリンダブロックの軸受構造において、
上記ベアリングキャップの上端角部に面取り部を形成すると共に、上記挿入部の当接面と側壁部とが交わる交差部に円弧状の凹部を形成し、
上記ベアリングキャップの上面及び面取り部が交差する角部に対応する上記当接面に、上記クランクシャフトの軸方向に沿う断面円弧状の凹溝を設け、
更に、上記凹溝の断面円弧の曲率半径が、上記凹部の円弧の曲率半径以上であり、且つ上記凹溝の当接面及び凹部に跨る円弧長さを、該凹溝を設けない状態の上記凹部の円弧長さよりも短くする
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第の発明に係るシリンダブロックの軸受構造は、
第1乃至第の何れか一つの発明のシリンダブロックの軸受構造であって、
上記凹溝を上記シリンダブロックの素材製造段階で設ける
ことを特徴とする。
第1の発明に係るシリンダブロックの軸受構造によれば、バルクヘッドの下部にベアリングキャップの両側面部と当接する一対の側壁部及び該ベアリングキャップの上面と当接する当接面からなる挿入部を形成し、該挿入部の一対の側壁部間に上記ベアリングキャップの上面が上記当接面と当接するように上記ベアリングキャップを挿入し、取付ボルトにより上記ベアリングキャップと上記バルクヘッドとを締結することによって、クランクシャフトを回動可能に支持するシリンダブロックの軸受構造において、上記ベアリングキャップの上端角部に面取り部を形成すると共に、上記挿入部の当接面と側壁部とが交わる交差部に円弧状の凹部を形成し、上記ベアリングキャップの上面及び面取り部が交差する角部に対応する上記当接面に、上記クランクシャフトの軸方向に沿う断面円弧状の凹溝を形成したので、上記ベアリングキャップの角部と上記挿入部の当接面との接触が回避され、上記クランクシャフトの回転により生じる荷重が上記ベアリングキャップの角部から上記バルクヘッドに伝わらないようになる。
上記凹溝の断面円弧の曲率半径が、上記凹部の円弧の曲率半径以上であることにより、上記凹溝と上記挿入部の当接面とが交わる角部の形状が滑らかになるので、上記クランクシャフトの回転により生じる荷重が上記ベアリングキャップから上記バルクヘッドに伝わるときに、上記荷重の上記バルクヘッドの角部への集中が緩和される。
上記凹溝の当接面及び凹部に跨る円弧長さを、該凹溝を設けない状態の上記凹部の円弧長さよりも短くすることより、上記当接面及び凹部に跨る上記凹溝の円弧長さを短くでき、上記当接面と上記ベアリングキャップの上面との接触面積を確保することができる。その結果、クランク軸方向と直交する方向における上記ベアリングキャップの幅を長くする必要がなくなるので、又はこの幅の延長を少なくすることができるので、エンジンの大型化を回避することができる。さらに、上記凹溝と上記挿入部の当接面とが交わる角部の形状が滑らかになるので、上記クランクシャフトの回転により生じる荷重が上記ベアリングキャップから上記バルクヘッドに伝わるときに、上記荷重の上記バルクヘッドの角部への集中が緩和される。
の発明に係るシリンダブロックの軸受構造によれば、第の発明のシリンダブロックの軸受構造であって、上記凹溝の曲率半径の中心が該ベアリングキャップ側に位置することにより、上記当接面及び凹部に跨る上記凹溝の円弧長さを短くでき、上記当接面と上記ベアリングキャップの上面とが接触する面積を確保することができる。その結果、クランク軸方向と直交する方向における上記ベアリングキャップの幅を長くする必要がなくなるので、又はこの幅の延長を少なくすることができるので、エンジンの大型化を回避することができる。
の発明に係るシリンダブロックの軸受構造によれば、第1の発明のシリンダブロックの軸受構造であって、上記バルクヘッドが、上記シリンダブロックのクランクシャフトの軸方向における気筒間及び気筒外側端を連結する複数のバルクヘッドからなり、上記凹溝を、該複数のバルクヘッド中の少なくとも最大荷重を受けるバルクヘッドの当接面に設けることにより、素材製造段階で設ける凹溝の数が少なくなり、シリンダブロックの型製作費のコストを低減することができる。
の発明に係るシリンダブロックの軸受構造によれば、バルクヘッドの下部にベアリングキャップの両側面部と当接する一対の側壁部及び該ベアリングキャップの上面と当接する当接面からなる挿入部を形成し、該挿入部の一対の側壁部間に上記ベアリングキャップの上面が上記当接面と当接するように上記ベアリングキャップを挿入し、取付ボルトにより上記ベアリングキャップと上記バルクヘッドとを締結することによって、クランクシャフトを回動可能に支持するシリンダブロックの軸受構造において、上記ベアリングキャップの上端角部に面取り部を形成すると共に、上記挿入部の当接面と側壁部とが交わる交差部に円弧状の凹部を形成し、上記ベアリングキャップの上面及び面取り部が交差する角部に対応する上記当接面に、上記クランクシャフトの軸方向に沿う断面円弧状の凹溝を設け、更に、上記凹溝の断面円弧の曲率半径が、上記凹部の円弧の曲率半径以上であり、且つ上記凹溝の当接面及び凹部に跨る円弧長さを、該凹溝を設けない状態の上記凹部の円弧長さよりも短くすることにより、上記ベアリングキャップの角部と上記バルクヘッドの当接面との接触が回避され、上記クランクシャフトの回転により生じる荷重が上記ベアリングキャップの角部から上記バルクヘッドに伝わらないようになる。また、上記凹溝と上記バルクヘッドの当接面とが交わる角部の形状が滑らかになるので、上記クランクシャフトの回転により生じる荷重が上記ベアリングキャップから上記バルクヘッドに伝わるときに、上記荷重の上記バルクヘッドの角部への集中が緩和される。また、上記当接面及び凹部に跨る上記凹溝の円弧長さを短くでき、上記バルクヘッドの当接面と上記ベアリングキャップの上面との接触面積を確保することができる。その結果、クランク軸方向と直交する方向におけるベアリングキャップの幅を長くする必要がなくなるので、又はこの幅の延長を少なくすることができるので、エンジンの大型化を回避することができる。
の発明に係るシリンダブロックの軸受構造によれば、第1乃至第の何れか一つの発明のシリンダブロックの軸受構造であって、上記凹溝を上記シリンダブロックの素材製造段階で設けることにより、切削加工などにより上記凹溝を形成する加工を行うときに比べて上記バルクヘッドの強度が向上する。
以下に、本発明に係るシリンダブロックの軸受構造を実施するための最良の形態を実施例に基づき具体的に説明する。
図1は、本発明の第1の実施例に係るシリンダブロックの軸受構造の断面図であり、図2は、そのバルクヘッドとベアリングキャップとの接触箇所の拡大図であり、図1における囲み線IIに相当する。
本発明の第1の実施例に係るシリンダブロックの軸受構造のバルクヘッドは、複数の気筒を有する内燃機関のシリンダブロックにおいて、気筒間に連結し、上下方向に延びて形成されると共に、外側に配置される気筒の外側端で上下方向に延びて形成されている。
図1および図2に示す様に、バルクヘッド1の下部には、ベアリングキャップ2の両側面部2aと当接する一対の側壁部1b、及びベアリングキャップ2の上面2bと当接する当接面1cからなる凹状の挿入部11が形成されている。
ベアリングキャップ2を挿入部11に対応して位置された後に、ベアリングキャップ2の上面2bと挿入部11の当接面1cとが当接するようにベアリングキャップ2を挿入(圧入)し、取付ボルト4によりベアリングキャップ2とバルクヘッド1とを締結することにより、クランクシャフト(図示せず)が回動可能に支持される。シリンダブロック10は、例えばアルミニウムなどで鋳造されている。ベアリングキャップ2は、例えばダクタイル鋳鉄などで作られている。
なお、シリンダブロック10の下部には、ロアケース3がベアリングキャップ2に対して空間を空けてボルト8により固定される。ロアケース3の下部には、オイルパン(図示せず)が設けられる。
ベアリングキャップ2の側面部2aと上面2bとが接する上端角部には、該上端角部を面取りした面取り部2cが形成されている。挿入部11の当接面1cと側壁部1bとが交わる交差部には、シリンダブロック10の鋳造時に円弧状に成形された後に、側壁部1b、当接面1cと共に円弧状の凹部5が切削加工などにより形成されている。なお、凹部5は、中心O1を中心として曲率半径R1として形成されている。
ベアリングキャップ2の上面2bと面取り部2cとが交差する角部2dに対応する当接面1c側に、クランクシャフトの軸方向に沿う断面円弧状の凹溝6が形成されている。このような位置に凹溝6を形成することにより、ベアリングキャップ2の角部2dとバルクヘッド1の当接面1cとの接触が回避され、上記クランクシャフトの回転により生じる荷重がベアリングキャップ2の角部2dからバルクヘッド1に伝わらないようになる。凹溝6は、鋳造するときに、つまり素材製造段階で形成される。このように素材製造段階で凹溝6を形成することにより、切削加工などによる凹溝の形成に比べて、バルクヘッド1の強度が向上する。
凹溝6の断面円弧の曲率半径R2は、凹部5の断面円弧の曲率半径R1と同じ大きさであり、凹溝6の曲率半径R2の中心O2は、ベアリングキャップ2側に位置する。凹溝6をこのような形状にすることにより、凹溝6の中心O2を上面2b近傍に位置させる場合に比較して、バルクヘッド1の当接面1cおよび凹部5に跨る凹溝6の円弧の長さl1を短くすることができ、挿入部11の当接面1cとベアリングキャップ2の上面2bとが接触する面積を確保することができる。その結果、クランク軸方向と直交する方向におけるベアリングキャップ2の幅を長くする必要がなくなるので、又はこの幅の延長を少なくすることができるので、エンジンの大型化を回避することができる。また、凹溝6の中心O2がベアリングキャップ2側に位置することで、凹溝6とバルクヘッド1の当接面1cとが交わる角部1dの形状が滑らかになるので、上記クランクシャフトの回転により生じる荷重のバルクヘッド1の角部1dへの集中が緩和される。
上述した凹溝6を、複数のバルクヘッドの当接面にそれぞれ設けても良いし、複数のバルクヘッド中の少なくとも最大荷重を受けるバルクヘッドの当接面、例えば、四つの気筒を有する内燃機関では中央に位置するバルクヘッドの当接面にだけ設けても良い。また、このように、凹溝6を、複数のバルクヘッド中の少なくとも最大荷重を受けるバルクヘッドの当接面にだけ設けることにより、素材製造段階で設ける凹溝の数が少なくなり、シリンダブロックの型製作費のコストを低減することができる。
以下に、本発明の第2の実施例に係るシリンダブロックの軸受構造について、図を用いて具体的に説明する。第2の実施例に係るシリンダブロックの軸受構造は、上述した第1の実施例に係るシリンダブロックの軸受構造10における断面円弧状の凹溝6の大きさおよびその中心位置O2を変えたものである。第2の実施例に係るシリンダブロックの軸受構造が適用されるバルクヘッドおよびベアリングキャップは、第1実施例に係るシリンダブロックの軸受構造が適用されるバルクヘッドおよびベアリングキャップと同じ構造を有するので、同一部材には同一符号を付記してその説明を省略する。図3は、本発明の第2の実施例に係るシリンダブロックの軸受構造におけるバルクヘッドとベアリングキャップとの接触箇所の拡大図である。
本発明の第2の実施例に係るシリンダブロックの軸受構造では、図3に示す様に、ベアリングキャップ2の上面2bおよび面取り部2cが交差する角部2dに対応する当接面1c側に、クランクシャフト(図示せず)の軸方向に沿う断面円弧状の凹溝7が形成されている。凹溝7の断面円弧の曲率半径R3は、例えば凹部5の断面円弧の曲率半径R1の1.5倍の大きさであり、凹溝7の曲率半径R3の中心O3は、ベアリングキャップ2側で且つ第1の実施例の凹溝6の中心O2より、更に下方に位置する。
当接面1cおよび凹部5に跨る凹溝7の円弧の長さL1は、凹溝7を設けない状態における凹部5の円弧の長さL2よりも十分に短くなっている。凹溝7をこのような大きさにすることにより、挿入部11の当接面1cとベアリングキャップ2の上面2bとが接触する面積を確保することができる。その結果、クランク軸方向と直交する方向におけるベアリングキャップ2の幅を長くする必要がなくなるので、又はこの幅の延長を少なくすることができるので、エンジンの大型化を回避することができる。さらに、凹溝7と挿入部11の当接面1cとが交わる角部1eの形状が滑らかになるので、クランクシャフトの回転により生じる荷重のバルクヘッド1の角部1eへの集中は緩和される。本発明は、上記各実施例に限定されるものではない。即ち、凹溝の円弧の曲率半径が、凹部の曲率半径以上であれば、凹溝への応力集中を回避可能である。
本発明の第1の実施例に係るシリンダブロックの軸受構造の断面図である。 図2における囲み線IIの拡大図である。 本発明の第2の実施例に係るシリンダブロックの軸受構造におけるバルクヘッドとベアリングキャップとの接触箇所の拡大図である。 従来のシリンダブロックの軸受構造の断面図である。 図4における囲み線Vの拡大図である。
符号の説明
1 バルクヘッド
2 ベアリングキャップ
3 ロアケース
4 取付ボルト
5 凹部
6 凹溝

Claims (5)

  1. バルクヘッドの下部にベアリングキャップの両側面部と当接する一対の側壁部及び該ベアリングキャップの上面と当接する当接面からなる挿入部を形成し、該挿入部の一対の側壁部間に上記ベアリングキャップの上面が上記当接面と当接するように上記ベアリングキャップを挿入し、取付ボルトにより上記ベアリングキャップと上記バルクヘッドとを締結することによって、クランクシャフトを回動可能に支持するシリンダブロックの軸受構造において、
    上記ベアリングキャップの上端角部に面取り部を形成すると共に、上記挿入部の当接面と側壁部とが交わる交差部に円弧状の凹部を形成し、
    上記ベアリングキャップの上面及び面取り部が交差する角部に対応する上記当接面に、上記クランクシャフトの軸方向に沿う断面円弧状の凹溝を形成し、
    上記凹溝の断面円弧の曲率半径が、上記凹部の円弧の曲率半径以上であり、
    上記凹溝の当接面及び凹部に跨る円弧長さを、該凹溝を設けない状態の上記凹部の円弧長さよりも短くする
    ことを特徴とするシリンダブロックの軸受構造。
  2. 上記凹溝の曲率半径の中心が該ベアリングキャップ側に位置する
    ことを特徴とする請求項1に記載のシリンダブロックの軸受構造。
  3. 上記バルクヘッドが、上記シリンダブロックのクランクシャフトの軸方向における気筒間及び気筒外側端を連結する複数のバルクヘッドからなり、
    上記凹溝が、該複数のバルクヘッド中の少なくとも最大荷重を受けるバルクヘッドの当接面に設けられる
    ことを特徴とする請求項1に記載のシリンダブロックの軸受構造。
  4. バルクヘッドの下部にベアリングキャップの両側面部と当接する一対の側壁部及び該ベアリングキャップの上面と当接する当接面からなる挿入部を形成し、該挿入部の一対の側壁部間に上記ベアリングキャップの上面が上記当接面と当接するように上記ベアリングキャップを挿入し、取付ボルトにより上記ベアリングキャップと上記バルクヘッドとを締結することによって、クランクシャフトを回動可能に支持するシリンダブロックの軸受構造において、
    上記ベアリングキャップの上端角部に面取り部を形成すると共に、上記挿入部の当接面と側壁部とが交わる交差部に円弧状の凹部を形成し、
    上記ベアリングキャップの上面及び面取り部が交差する角部に対応する上記当接面に、上記クランクシャフトの軸方向に沿う断面円弧状の凹溝を設け、
    更に、上記凹溝の断面円弧の曲率半径が、上記凹部の円弧の曲率半径以上であり、且つ上記凹溝の当接面及び凹部に跨る円弧長さを、該凹溝を設けない状態の上記凹部の円弧長さよりも短くする
    ことを特徴とするシリンダブロックの軸受構造。
  5. 上記凹溝を上記シリンダブロックの素材製造段階で設ける
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項の何れか一項に記載のシリンダブロックの軸受構造。
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