JP4396390B2 - シリンダブロック構造及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ジャーナル壁に連通孔を設けたシリンダブロック構造及びその製造方法に関する。

図４〜図６に示すように、エンジン（Ｖ型６気筒エンジン）１のシリンダブロック構造として、クランクケース２の内部に、ケース２内を仕切るようにクランク軸３を軸支するためのジャーナル壁５’を形成したものが知られている。ジャーナル壁５’は、クランク軸３の軸方向に所定間隔を隔てて配置されており、１番２番気筒、３番４番気筒、５番６番気筒を、二気筒ずつひと纏まりの空間Ａとして、クランクケース２内にて仕切っている。

ジャーナル壁５’には、隣り合う空間Ａ同士を連通する連通孔６’が形成されている。連通孔６’は、シリンダボア７内に収容されたピストンの往復運動に伴う各空間Ａの容積変化により各空間Ａ内に生じる圧力変動を緩和し、オイルパン８内のエンジンオイル９の油面の安定化を図るものである。

即ち、上記連通孔６’を設けることで、連通孔６’を通して隣接する空間Ａ同士にて空気の行き来が可能となるため、ジャーナル壁５’の下部の軸受部４に取り付けられたベアリングキャップ１０の下方のスペースＳにおけるピストンの往復運動に伴う空気流動量が少なくなり、その結果、オイル９の油面が安定する。

この種のシリンダブロック構造として、特許文献１、２に記載されたものが知られている。

特開２００２−１６８１０８号公報 特開２００２−１６８１４６号公報

ところで、上記連通孔６’は、ジャーナル壁５’にクランク軸３と平行に形成されている。よって、燃焼室内で生じた爆発力がピストン、コンロッド及びクランク軸３を介してジャーナル壁５’に伝達されるときの力の方向（ジャーナル荷重方向）Ｘに対し、連通孔６’が略直交して横切るように配置されることになる。

この結果、荷重方向Ｘに沿ったジャーナル壁５’の断面積（荷重支持面積）が連通孔６’の部分で小さくなり、その部分の強度が他の部分よりも低下するため、連通孔６’の部分に応力集中が発生する。このように連通孔６’の部分に応力集中が発生するため、エンジンの最大出力Ｐmax に対して耐え得るシリンダブロック構造のポテンシャル（Ｐmax ポテンシャル）を向上させることが制限されていた。

また、上記連通孔６’は、クランク軸３と平行に形成されているため、特許文献１、２に記載されているようにドリルによってクランクケース２の前方又は後方から切削加工するか、又は特殊な中子等を用いた鋳造を行わなければ形成することができない。よって、上記連通孔６’を形成することは、製造コストの上昇を招いていた。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、連通孔を設けたことによるＰmax ポテンシャルの低下を抑制でき、連通孔を低コストで形成することが可能なシリンダブロック構造を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、多気筒エンジンのクランクケース内に、ケース内を仕切るようにクランク軸を軸支するためのジャーナル壁を設け、該ジャーナル壁にジャーナル壁の左右を連通する連通孔を設けたシリンダブロック構造であって、上記ジャーナル壁に対してシリンダボアをオフセットすることで、上記ジャーナル壁に、上記シリンダボアに向けて棚状に形成された上面部と、上記クランク軸に対向するように形成された下面部と、上記上面部に繋げて上記クランク軸に対して垂直に形成された前側面部と、上記下面部に繋げて上記クランク軸に対して垂直に形成された後側面部とを有する段差状のオフセット部を形成し、該オフセット部の上記上面部と上記下面部とを連通させて上記連通孔を形成し、上記連通孔の向きを上記ジャーナル壁に生じるジャーナル荷重方向に向けて上記クランク軸に対して略直角近くまで立てたものである。

また、多気筒エンジンは、一方のバンク内のシリンダボアと他方のバンク内のシリンダボアとがクランク軸の軸方向に位相をずらして配置されたＶ型エンジンであり、上記オフセット部を、一方のバンク内の隣接するシリンダボア同士の間、他方のバンク内の隣接するシリンダボア同士の間にそれぞれ段差状に形成し、且つ、これらオフセット部は、一方のバンク内のシリンダボア同士の間のものと、他方のバンク内のシリンダボア同士の間のものとで、その段差形状が逆向きに形成することが好ましい。

上記連通孔を、ダイキャストの型によって引き抜いて形成するようにしてもよい。

本発明によれば、連通孔の向きをジャーナル荷重方向に向けてクランク軸に対して略直角近くまで立てているので、ジャーナル荷重方向に沿ったジャーナル壁の断面積の変化が従来例よりも小さくなる。よって、連通孔の部分における応力集中が緩和され、連通孔を設けたことによるＰmaxポテンシャルの低下を抑制できる。

また、連通孔の向きがクランク軸に対して略直角近くまで立てられているので、連通孔をダイキャストの型によって引き抜いて形成することが可能となり、連通孔を低コストで形成できる。

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１〜図３は、本発明をＶ型６気筒エンジン（Ｖ６エンジン）１のシリンダブロック構造に適用した例を示す説明図である。

Ｖ型エンジン１は、各気筒のシリンダボア７が一方のバンクＢ１と他方のバンクＢ２とでクランク軸３の軸方向に位相をずらして配置されている。各シリンダボア７内に収容されるピストンのコンロッドを、一方のバンクＢ１と他方のバンクＢ２とでクランク軸３に軸方向に位相をずらして連結するためである。この位相のずれを鑑みて、各シリンダボア７を、クランクケース２内を仕切るジャーナル壁５に対して、クランク軸３の軸方向にオフセットして配置し、ジャーナル壁５に、段差状に形成されたオフセット部１１を設けている。

ジャーナル壁５は、Ｖ６エンジン１のクランクケース２内にクランク軸３の軸方向に所定間隔を隔てて配置されており、一方のバンクＢ１内の一の気筒とこれに隣接する他方のバンクＢ２内の一の気筒とをひと纏めにして二気筒ずつ仕切るように形成されている。図例のＶ６エンジン１では、１番２番気筒、３番４番気筒、５番６番気筒が、二気筒ずつひと纏まりの空間Ａとして、ジャーナル壁５によりクランクケース２内にて仕切られている。各ジャーナル壁５の下端には軸受部４が設けられており、軸受部４にはクランク軸３を挟んでベアリングキャップ１０がボルト１２によって装着される。クランク軸３にはコンロッドを介してピストンが連結され、ピストンはシリンダボア７内に収容される。

さて、本実施形態の特徴は、上述のようにシリンダボア７をジャーナル壁５に対してオフセットすることでジャーナル壁５に段差状のオフセット部１１を形成すると共に、オフセット部１１に、ジャーナル壁５によって仕切られた隣り合う空間Ａ同士を連通する連通孔６を形成し、且つ連通孔６の向きをジャーナル壁５に生じるジャーナル荷重方向Ｘに向けてクランク軸３に対して略直角近くまで立てた点にある。

この点、詳述すると、オフセット部１１は、一方のバンクＢ１内の隣接する気筒同士（２番４番、４番６番）の間、他方のバンクＢ２内の隣接する気筒同士（１番３番、３番５番）の間に、それぞれ段差状に形成されている。これらオフセット部１１は、一方のバンクＢ１内の気筒同士の間のものと、他方のバンクＢ２内の気筒同士の間のものとで、その段差形状が逆向きに形成されている。一方のバンクＢ１内の２、４、６番気筒のシリンダボア７と、他方のバンクＢ２内の１、３、５番気筒のシリンダボア７とのクランク軸３の軸方向のずれを、双方のバンクＢ１、Ｂ２で均等に吸収するためである。

オフセット部１１は、シリンダボア７に向けて棚状に形成された上面部１１ａと、クランク軸３に対向するように形成された下面部１１ｂと、上面部１１ａに繋げてクランク軸３に対して垂直に形成された前側面部１１ｃと、下面部１１ｂに繋げてクランク軸３に対して垂直に形成された後側面部１１ｄとを有する。

オフセット部１１には、図１〜図３に示すシリンダブロック構造では、上面部１１ａと後側面部１１ｄとに開口を有する連通孔６が、ジャーナル荷重方向Ｘに向けてクランク軸３の軸方向に対して傾斜されて直線状に形成されているが、これは本実施形態を説明するための前提の構造であり、本実施形態に係るシリンダブロック構造では、オフセット部１１の段差形状を大きくし、連通孔６をオフセット部１１の上面部１１ａと下面部１１ｂとを連通して形成し、連通孔６のクランク軸３に対する傾斜角度を略直角近くまで立てている。すなわち、ジャーナル壁５にはベアリングキャップ１０によってクランク軸３が軸支されているため、クランク軸３の回転に伴うシリンダボア７内のピストンの往復運動によって、ジャーナル壁５には燃焼室での爆発力やクランク軸３のバランスウェイトの慣性力等によりピストンの往復方向に沿った荷重の変動が生じるが、連通孔６の向きはこの方向（ジャーナル荷重方向）Ｘに向けて設定されている。

連通孔６は、ピストンの往復運動に伴う各空間Ａの容積変化により各空間Ａ内に生じる圧力変動を緩和し、オイルパン８内のエンジンオイル９の油面の安定化を図るものである。すなわち、上記連通孔６を設けることで、連通孔６を通して隣接する空間Ａ同士にて空気の行き来が可能となるため、ジャーナル壁５の下部に取り付けられたベアリングキャップ１０の下方のスペースＳにおけるピストンの往復運動に伴う空気流動量が少なくなり、その結果、油面が安定する。

本実施形態の作用を述べる。

図１〜図３に示すように、上記シリンダブロック構造によれば、連通孔６の向きをジャーナル荷重方向Ｘに向けているので、ジャーナル壁５はジャーナル荷重方向Ｘに沿った断面積の変化が図６に示す従来タイプよりも小さくなる。

すなわち、ジャーナル壁５にはピストンの往復方向に沿った荷重が生じるが、本実施形態はこの荷重の方向Ｘに向けて連通孔６を形成しているので、荷重方向Ｘに沿ったジャーナル壁５の断面積変化が図６に示すように荷重方向Ｘを横切るように連通孔６’を形成した従来タイプよりも小さくなる。よって、従来タイプのように連通孔６’の部分に応力が集中することはなく、応力集中に基づくジャーナル壁５の強度低下を抑制できる。この結果、図５に示す従来タイプよりもＰmax ポテンシャルが高まり、エンジンの高出力化に対応できる。

また、連通孔６の向きがクランク軸３に対して略直角近くまで立てられているので、連通孔６をダイキャストの型によって引き抜いて形成することが可能となり、連通孔６を低コストで形成できる。すなわち、オフセット部１１の段差形状を大きくして連通孔６のクランク軸３に対する傾斜角度を略直角近くまで立てることで、連通孔６をダイキャストの型によって下方のクランク軸３側に抜くことが容易となり、連通孔６を低コストで形成できる。

本発明は、上記実施形態に限定はされない。例えば、エンジン１は、Ｖ６エンジンに限られず、Ｖ４エンジンやＶ８エンジン以上の多気筒Ｖ型エンジンでもよい。また、直列の多気筒エンジンであっても本発明の適用は可能であり、この場合、オフセット部１１を設けることで本発明の適用が容易となる。

本発明の一実施形態を説明するためのＶ６エンジンの正面断面図である。 図１のII−II線断面図である。 図１のIII−III線断面図である。 従来例を示すＶ６エンジンの平面図である。 図４のV−V線断面図である。 図５のVI−VI線断面図である。

符号の説明

１ エンジン
２ クランクケース
３ クランク軸
５ ジャーナル壁
６ 連通孔
７ シリンダボア
１１ オフセット部
１１ａ 上面部
１１ｂ 下面部
１１ｃ 前側面部
１１ｄ 後側面部
Ｘ ジャーナル荷重方向
Ａ 空間

Claims (3)

1. 多気筒エンジンのクランクケース内に、ケース内を仕切るようにクランク軸を軸支するためのジャーナル壁を設け、該ジャーナル壁にジャーナル壁の左右を連通する連通孔を設けたシリンダブロック構造であって、
   上記ジャーナル壁に対してシリンダボアをオフセットすることで、上記ジャーナル壁に、上記シリンダボアに向けて棚状に形成された上面部と、上記クランク軸に対向するように形成された下面部と、上記上面部に繋げて上記クランク軸に対して垂直に形成された前側面部と、上記下面部に繋げて上記クランク軸に対して垂直に形成された後側面部とを有する段差状のオフセット部を形成し、
   該オフセット部の上記上面部と上記下面部とを連通させて上記連通孔を形成し、上記連通孔の向きを上記ジャーナル壁に生じるジャーナル荷重方向に向けて上記クランク軸に対して略直角近くまで立てたことを特徴とするシリンダブロック構造。
2. 上記多気筒エンジンは、一方のバンク内のシリンダボアと他方のバンク内のシリンダボアとがクランク軸の軸方向に位相をずらして配置されたＶ型エンジンであり、上記オフセット部を、一方のバンク内の隣接するシリンダボア同士の間、他方のバンク内の隣接するシリンダボア同士の間にそれぞれ段差状に形成し、且つ、これらオフセット部は、一方のバンク内のシリンダボア同士の間のものと、他方のバンク内のシリンダボア同士の間のものとで、その段差形状が逆向きに形成された請求項１記載のシリンダブロック構造。
3. 請求項１又は２に記載の連通孔を、ダイキャストの型によって引き抜いて形成するようにしたことを特徴とするシリンダブロック構造の製造方法。

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