JP4532430B2 - エンジンのクランクケース - Google Patents

Description

本発明は、エンジンのクランクケースに関し、特に、クランクケースの壁面の構造に関する。

周知のように、シリンダの燃焼室内で発生した爆発力により、シリンダヘッド方向への力と、ピストン方向への反力とが発生する。シリンダヘッド方向への力は、クランクケースに対して、シリンダヘッド、シリンダヘッドボルトを介しシリンダヘッド方向へ牽引する力として作用する。一方、ピストン方向への反力は、クランクケースに対して、コネクティングロッド、クランクシャフト、ベアリングケースを介し下方に牽引する力として作用する。従って、クランクケースには、耐久性等の観点から、高い剛性が要求される。

その一方で、近年、エンジンにおいては軽量化が強く求められており、このような軽量化を効率的に実現するためには、重量部材であるクランクケース等の肉厚を薄肉化させることが望ましい。

これらの要求に対処し、例えば、特許文献１には、クランクケースのスカート部を湾曲形状とするとともに、スカート部の内外面にクランクシャフトの軸方向に延びる横リブとクランクシャフトに直交する方向に延びる縦リブとを格子状に設けた技術が開示されている。
特開２００２−２４２７５５号公報

しかしながら、上述の特許文献１に開示された技術のように、たとえ横リブと縦リブとを格子状に設けて剛性の向上を図ったとしても、上述のクランクケースに作用する力に対し、剛性向上に実質的に大きく寄与しているのは横リブのみである。この場合、横リブに対して上下方向に曲げ力が作用するため、横リブが湾曲変形していた。従って、クランクケースの剛性を十分に確保しつつ軽量化を図るには限界があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、要求される剛性を確保しつつ効率のよい軽量化を実現することができるエンジンのクランクケースを提供することを目的とする。

本発明は、シリンダ内で進退移動するピストンにコネクティングロッドを介して連結されるクランクシャフトを回転自在に収容するエンジンのクランクケースであって、シリンダ内で進退移動するピストンにコネクティングロッドを介して連結されるクランクシャフトを回転自在に収容するエンジンのクランクケースであって、上記クランクケースのスカート部は、上記クランクシャフトを軸支するベアリングカバーとの締結部を側部に有し、上記クランクシャフトの周方向に形成された上記スカート部の壁面に、上記クランクシャフトの軸方向に対して所定の角度で傾斜して延在する補剛リブを設け、上記補剛リブの端部を上記締結部と一致する位置に設定したことを特徴とする。

本発明のエンジンのクランクケースによれば、要求される剛性を確保しつつ効率のよい軽量化を実現することができる。

以下、図面を参照して本発明の形態を説明する。各図面は、本発明の一形態に係わり、図１はベアリングカバーを外した状態のクランクケースを示す構成図、図２はベアリングカバーを装着した状態のクランクケースを示す上面図、図３はベアリングカバーを装着した状態のクランクケースを示す一側面図、図４はピストン、コネクティングロッド、及びクランクシャフトの動きに対するクランクケースの作用を説明するための図、図５（ａ）はエンジンに作用する力の説明図であり、（ｂ）はリブを通じた力の伝達状態を示すスカート部の展開図である。

尚、本実施の形態のエンジンは、例えば、発電機、作業機、スノーモービルなどの各種用途に用いられる単気筒４サイクルの汎用エンジンである。

図１に示すように、エンジン１は、アルミニウムや鉄等の金属によってシリンダ６とクランクケース７とが一体鋳造されたシリンダブロック５を有する。

シリンダ６の内部には、シリンダライナ１０が一体的に鋳込まれており、このシリンダライナ１０にはピストン１１が摺動自在に嵌挿されている。また、シリンダ６の上部にはシリンダヘッド１５が冠設され、このシリンダヘッド１５とピストン１１との間には燃焼室１２が画成されている。さらに、シリンダヘッド１５の上部には、ロッカカバー１６が冠設されている。ここで、図示しないが、これらシリンダヘッド１５とロッカカバー１６との間にはロッカ室が形成され、このロッカ室内に収容される動弁機構によって吸、排気バルブが駆動されることにより、燃焼室１２は所定のタイミングで開閉される。

クランクケース７は、シリンダ６の下部に連結するスカート部２０と、このスカート部２０の一側を閉塞する側壁２１と、これらスカート部２０及び側壁２１の下部に連結するベース２２とを有して要部が構成されている。

また、スカート部２０の他側には、後述のクランクシャフト３１等を収容するための開口部２０ａが開口されている。この開口部２０ａに沿って、スカート部２０及びベース２２の他側部には、一連の当接面２５が環状に形成され、さらに、この当接面２５の要所には、雌ネジ穴２６ａが穿設された複数の締結部２６が設けられている。そして、開口部２０ａを閉塞するベアリングカバー２７（図２，３参照）が当接面２５に当接され、ボルト２８を介して各締結部２６で締結固定されることにより、クランクケース７の内部には、クランク室３０が形成される。

また、側壁２１及びベアリングカバー２７の略中央部には一対のベアリング２１ａ，２７ａが互いに正対して設けられ、これらのベアリング２１ａ，２７ａを介して、クランク室３０内に収容されたクランクシャフト３１の両端部が回動自在に軸支されている。また、クランク室３０内において、クランクシャフト３１には、ピストン１１に連結するコネクティングロッド３２の大端部３２ａが回動自在に連結され、さらに、このコネクティングロッド３２の両側に、一対のバランサ３３が保持されている。なお、コネクティングロッド３２の大端部３２ａにはスクレーパ３４が固設されており、エンジン１が稼働すると、このスクレーパ３４によりクランク室３０に貯留されているオイルが掻き上げられて、シリンダライナ１０、クランクシャフト３１、図示しないカム軸等の要潤滑部が潤滑される。

図２，３に示すように、このようなエンジン１において、クランクシャフト３１の周方向（すなわち、クランクシャフト３１と略直交する方向）に形成されるクランクケース７のスカート部２０の外壁面には、クランクシャフト３１の軸方向に対して所定角度で傾斜して延在する複数の補剛リブ３６，３７が設けられている。

具体的に説明すると、本実施形態において、各補剛リブ３６は、クランクシャフト３１の軸方向に対して、例えば、４５度の仰角を有してスカート部２０の一側から他側へと等間隔毎に延設されている。一方、各補剛リブ３７は、クランクシャフト３１の軸方向に対して例えば、４５度の俯角を有してスカート部２０の一側から他側へと等間隔毎に延設されている。すなわち、図４に示すように、本実施形態において、各補剛リブ３６，３７は、クランクシャフト３１の回転軸Ｙ、及びピストン１１の移動軸Ｘに対し、その延設方向が４５度（或いは１２５度）傾けられて格子状に配列されている。なお、これら各補剛リブ３６，３７をスカート部２０の内壁面に設けることも可能である。

その際、図３に示すように、ベアリングカバー２７が接合されるスカート部２０の他側部において、補剛リブ３６或いは補剛リブ３７の少なくとも何れか一方の端部が締結部２６と一致する位置に設定されていることが望ましい。さらに、より望ましくは、補剛リブ３６及び補剛リブ３７の端部の交点が締結部２６と一致する位置に設定されていることが望ましい。

このような構成において、例えば、図５（ａ）に示すように、燃焼室１２内で発生する爆発力によって、エンジン１のシリンダヘッド１５方向への力Ｆ１とピストン１１方向への反力Ｆ２とが発生すると、力Ｆ１はシリンダ６等を介して上方からスカート部２０に伝達される。一方、力Ｆ２の一部はクランクシャフト３１から側壁２１及びベアリングカバー２７を介して左右側方からスカート部２０に力Ｆ２Ｌ、Ｆ２Ｒとして伝達される。そして、スカート部２０に伝達された各力Ｆ１、Ｆ２Ｌ、Ｆ２Ｒは、主にリブ３６、３７を介して全面に分散されるが、このとき、各リブ３６、３７はクランクシャフト３１に対して傾斜されているため、各リブ３６、３７の幅方向に作用する成分が低減され、各リブ３６，３７の延設方向に沿って効率よく分散される。従って、すべてのリブ３６、３７によって各力Ｆ１、Ｆ２Ｌ、Ｆ２Ｒを受けることにより、スカート部２０に湾曲変形が生じない。なお、図５（ａ）には、リブ３７に作用する力の一例について示しているが、リブ３６についても同様である。

このような実施形態によれば、クランクシャフト３１の周方向に形成されたスカート部２０の壁面に、クランクシャフト３１の軸方向に対して所定の角度で傾斜して延在する複数の補剛リブ３６，３７を設けることにより、クランクケース７がクランクシャフト３１を介してピストン１２側から受ける爆発力の衝撃をスカート部２０で効率よく分散させることができ、クランクケース７の剛性を効率よく向上することができる。その結果、要求される剛性を確保しつつ、クランクケース７の肉厚を減少させることができ、軽量化を実現することができる。

この場合、特に、補剛リブ３６，３７を格子状に配列することにより、クランクケース７が受ける衝撃をより効果的に分散させることができ、クランクケース７の剛性をより向上させることができる。

さらに、補剛リブ３７，３８の端部を締結部２６と一致する位置に配設することにより、クランクシャフト３１からベアリングカバー２７を介してクランクケース７に伝達される衝撃を効果的に分散させることができる。

尚、本実施の形態の補剛リブ３６，３７は、クランクケース７に要求される剛性に基づいて、夫々の断面形状、突出量、及び幅寸法も自由に設定することができる。

以上の実施の形態に記載した発明は、これに限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

例えば、全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

ベアリングカバーを外した状態のクランクケースを示す構成図 ベアリングカバーを装着した状態のクランクケースを示す上面図 ベアリングカバーを装着した状態のクランクケースを示す一側面図 ピストン、コネクティングロッド、及びクランクシャフトの動きに対するクランクケースの作用を説明するための図 （ａ）はエンジンに作用する力の説明図であり、（ｂ）はリブを通じた力の伝達状態を示すスカート部の展開図

符号の説明

１ … エンジン
５ … シリンダブロック
６ … シリンダ
７ … クランクケース
１０ …シリンダライナ
１１ … ピストン
１２ … 燃焼室
１５ … シリンダヘッド
１６ … ロッカカバー
２０ … スカート部
２０ａ … 開口部
２１ … 側壁
２１ａ … ベアリング
２２ … ベース
２５ … 当接面
２６ … 締結部
２６ａ … 雌ネジ穴
２７ … ベアリングカバー
２７ａ … ベアリング
２８ … ボルト
３０ … クランク室
３１ … クランクシャフト
３２ … コネクティングロッド
３２ａ … 大端部
３３ … バランサ
３４ … スクレーパ
３６ … 補剛リブ
３７ … 補剛リブ

Claims (3)

1. シリンダ内で進退移動するピストンにコネクティングロッドを介して連結されるクランクシャフトを回転自在に収容するエンジンのクランクケースであって、
   上記クランクケースのスカート部は、上記クランクシャフトを軸支するベアリングカバーとの締結部を側部に有し、
   上記クランクシャフトの周方向に形成された上記スカート部の壁面に、上記クランクシャフトの軸方向に対して所定の角度で傾斜して延在する補剛リブを設け、
   上記補剛リブの端部を上記締結部と一致する位置に設定したことを特徴とするエンジンのクランクケース。
2. 上記スカート部の壁面に、上記クランクシャフトの軸方向に対して異なる２方向にそれぞれ延在する複数の上記補剛リブが格子状に配列されていることを特徴とする請求項１記載のエンジンのクランクケース。
3. 上記締結部と一致する位置に、格子状に配列する２つの上記補剛リブの端部の交点を設定したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンのクランクケース。

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