JP4552832B2 - エンジン構造 - Google Patents

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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/006—Camshaft or pushrod housings
    • F02F2007/0063—Head bolts; Arrangements of cylinder head bolts

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Description

本発明はエンジンの構造に関し、詳しくはシリンダヘッドとシリンダブロックとベアリングキャップとを組み付けるエンジン構造に関するものである。
エンジンの組み付け方法については、従来は図６に示すように、シリンダヘッド３１とベアリングキャップ３３をそれぞれシリンダブロック３２にボルト３５、３６で固定する構造が用いられてきた。
しかし、このようなエンジン構造では、排気ガス規制や燃費向上要求に伴い上昇するシリンダ筒内圧に耐えうるエンジンの強度を確保できないという問題があったため、積層したシリンダヘッド、シリンダブロック及びベアリングキャップを貫通ボルトにより共締めする構造が提案されている。
例えば、特許文献１には、図７に示すように、ベアリングキャップ４３とシリンダブロック４２とを貫通する貫通ボルト４５を、シリンダヘッド４１に形成されたネジ穴４６にねじ込んで組み付けるエンジン構造が開示されている。
また、特許文献２や特許文献３には、図８に示すように、ベアリングキャップ５３とシリンダブロック５２とシリンダヘッド５１の３つを貫通する貫通ボルト５５を用いて、シリンダヘッド側に出た貫通ボルトの先端５５ａに締付ナット５６を螺合することにより組み付けるエンジン構造が開示されている。
特開昭６０−１４５４４４号公報 実開平４−１２７８４６号公報 特開平１０−２２０２７９号公報
しかし、上記の特許文献１〜３に記載のエンジン構造では、長尺の貫通ボルトを精度よく製作することが困難であるため、エンジンの製造コストの上昇を招くという問題があった。
また、貫通ボルトはその長さに比べて径が小さいため、エンジンの上下方向における強度の向上に限界があるという問題もあった。特に、特許文献２及び３の場合には、締付ナット部分に荷重が集中するため、エンジンが破損する可能性が高いという問題も生じていた。
更に、エンジン構造が従来よりも大きく変わるため、エンジンの組み立て手順を大幅に変更する必要があるという問題もあった。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、製造コストが低く、エンジンの上下方向の強度を向上することができ、なおかつ従来の作業手順で組み付けることができるエンジン構造を提供することを目的とするものである。
上記の目的を達成するための本発明のエンジン構造は、ベアリングキャップとシリンダブロックとを貫通する第１の貫通孔と、前記第１の貫通孔と同軸であってシリンダヘッドを貫通する第２の貫通孔と、からなる貫通孔をクランクシャフトの両脇にそれぞれ設け、両腕部のそれぞれの太さが前記第１の貫通孔に嵌合する大きさに形成され、先端に雌ネジ部を有するコ字状の補強部材を前記ベアリングキャップ側から前記ベアリングキャップと前記シリンダブロックの両方にわたって前記第１の貫通孔に嵌合させ、前記シリンダヘッド側から前記第２の貫通孔に挿入したボルトを前記雌ネジ部に螺合することにより、前記シリンダブロックを挟んで前記シリンダヘッドと前記ベアリングキャップとを組み付けたことを特徴とするエンジン構造である。
このような構成により、上下方向の強度が高いエンジンの組み付けを容易かつ低コストで行うことができる。
上記の構成においては、第１の貫通孔の内径は第２の貫通孔の内径よりも大きいほうがよく、内径を等しくする場合には補強部材の両腕部の先端をシリンダヘッド内の第２の貫通孔にも嵌合させるようにすることが望ましい。
上記の構成は、ベアリングキャップがラダーフレーム構造である場合にも適用できる。 また、上記の構成に用いるコ字状の補強部材の一例としては、一端部に雌ネジ部を有する２本の円柱状の棒材の他端部を薄板材の両端にそれぞれ立設してなるものがある。
本発明においては、シリンダヘッド、シリンダブロック及びベアリングキャップをコ字状の補強部材を用いて締結し、製作が困難な貫通ボルトを不要としたため、エンジン製造にかかるコストを低減することができる。
また、補強部材の径を貫通ボルトに比べて大きく取ることができ、締付ナットのような荷重が集中する部分がないため、エンジンの上下方向における強度を向上させることができる。
更に、補強部材の締め付けに用いるボルトに従来のヘッドボルトを用いることができるため、エンジンの組み立て手順を大幅に変更することなく製造を行うことができる。
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
本発明の実施形態を図１に示す。図１は、本発明にかかるエンジン構造の組立図である。
本実施の形態は、積層したシリンダヘッド１、シリンダブロック２及びベアリングキャップ３を、ベアリングキャップ３側から挿入した補強部材５とシリンダヘッド１側からのヘッドボルト８により締め付けて組み付けるエンジン構造である。
ベアリングキャップ３とシリンダブロック２には、クランクシャフト４の両脇の位置に補強部材５が貫通する貫通孔９及び貫通孔１０がそれぞれ設けられている。シリンダヘッド１は従来の構造（図５参照）をそのまま用いており、ヘッドボルト８が貫通する貫通孔１１が設けられている。３つの貫通孔９、１０、１１は互いに同軸となるように設けられるが、貫通孔９及び貫通孔１０の内径の大きさは等しく、かつ貫通孔１１よりも大きくなっている。
補強部材５は、２本の腕部６と底板７からなるコ字状の形状を有しており、ベアリングキャップ３側から貫通孔９に挿入される。
この補強部材５を図２に示す。図２は、補強部材５の構造を示す一部断面図である。
補強部材５は、一端部に雌ネジ部１２が形成された等しい長さの２本の円柱状の棒材の他端部を、それぞれ薄板上に立設して固定することにより構成される。従って、２本の腕部６の先端部６ａには、雌ネジ部１２がそれぞれ位置することになる。また、腕部６の長さはベアリングキャップ３とシリンダブロック２を積み重ねた高さよりもやや短く、その太さは貫通孔９及び貫通孔１０に嵌合する大きさである。
なお、腕部６と底板７の固定方法は、溶接によるものの他にネジ等による機械的な固定方法によるものでもよい。
このような補強部材５を用いて組み付けたエンジン構造を図３に示す。図３は、エンジンの構造を示す断面図である。
ベアリングキャップ３側から補強部材５の２本の腕部６を貫通孔９から貫通孔１０へとそれぞれ挿入し、その先端の雌ネジ部１２をシリンダヘッド１側から挿入したヘッドボルト８と螺合して締め付けることにより、ベアリングキャップ３、シリンダブロック２及びシリンダヘッド１を締結する。この補強部材５の腕部６の太さは、従来の貫通ボルト（図７、８参照）よりも大きく取ることにより、エンジンの上下方向の強度を向上させることができる。
また、従来の接合ナット（図８参照）のように荷重が集中する部分がないため、エンジンが破損する可能性は極めて低くなる。
荷重は底板７部分を通じてベアリングキャップ３全体へ分散して一様に加わるため、クランクシャフト４の支持剛性の向上及びシリンダブロック２との接合面圧の均一化を図ることができ、ついてはエンジンの騒音を低減することも可能である。
なお、第２の実施形態として、補強部材５の腕部６の長さを、シリンダヘッド１内まで届くようにすることもできる。
第２の実施形態に係るエンジン構造を図４に示す。図４は、エンジンの構造を示す断面図である。
本実施形態の場合には、腕部６の長さが長くなるためエンジンの上下方向の強度を更に向上することができるが、シリンダヘッド１に貫通孔９、１０と同じ大きさの貫通孔１１Ａを加工しなければならず、またその貫通孔１１Ａ用のヘッドボルト８Ａを新たに製造する必要がある。
以上に説明した２つの実施形態に係るエンジン構造は、ベアリングキャップ３がラダーフレーム構造である場合にも適用可能であることはもちろんである。
ベアリングキャップ３がラダーフレーム構造である場合のエンジン構造を図５に示す。図５は、図１におけるベアリングキャップ３がラダーフレーム構造である場合のエンジンの構造を示す組立図である。
補強部材５によるエンジンの組み付け方法はベアリングキャップ３の場合と同じであるが、ラダーフレーム１３の形状に応じて、シリンダブロック２との接合面を均一化するために補助ボルト１４を使用している。
本発明の実施の形態に係るエンジンの組立図である。 補強部材の一部断面図である。 本発明の実施の形態に係るエンジンの断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るエンジンの断面図である。 ラダーフレーム構造を有するエンジンの組立図である。 従来のエンジンの組立図である。 従来の貫通ボルトを用いたエンジンの組立図である。 従来の貫通ボルトと締付ナットを用いたエンジンの組立図である。
符号の説明
１、３１、４１、５１ シリンダヘッド
２、３２、４２、５２ シリンダブロック
３、３３、４３、５３ ベアリングキャップ
４、３４、４４、５４ クランクシャフト
５ 補強部材
６ 腕部
７ 底板
８ ヘッドボルト
９ ベアリングキャップの貫通孔
１０ シリンダブロックの貫通孔
１１、１１Ａ シリンダヘッドの貫通孔
１２ 雌ネジ部
１３ ラダーフレーム
１４ 補助ボルト
３５ ベアリングキャップボルト
３６ ヘッドボルト
４５、５５ 貫通ボルト
４６ ネジ穴
５６ 締付ナット

Claims (5)

  1. ベアリングキャップとシリンダブロックとを貫通する第１の貫通孔と、
    前記第１の貫通孔と同軸であってシリンダヘッドを貫通する第２の貫通孔と、からなる貫通孔をクランクシャフトの両脇にそれぞれ設け、
    両腕部のそれぞれの太さが前記第１の貫通孔に嵌合する大きさに形成され、先端に雌ネジ部を有するコ字状の補強部材を前記ベアリングキャップ側から前記ベアリングキャップと前記シリンダブロックの両方にわたって前記第１の貫通孔に嵌合させ、
    前記シリンダヘッド側から前記第２の貫通孔に挿入したボルトを前記雌ネジ部に螺合することにより、前記シリンダブロックを挟んで前記シリンダヘッドと前記ベアリングキャップとを組み付けたことを特徴とするエンジン構造。
  2. 前記第１の貫通孔の内径は前記第２の貫通孔の内径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のエンジン構造。
  3. 前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔との内径が等しく、前記両腕部の先端を前記シリンダヘッド内の前記第２の貫通孔にも嵌合させたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン構造。
  4. 前記コ字状の補強部材は、一端部に雌ネジ部を有する２本の円柱状の棒材の他端部を薄板材の両端にそれぞれ立設してなるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン構造。
  5. 前記ベアリングキャップはラダーフレーム構造であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジン構造。
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