JP4635881B2 - Ｖ型エンジンのシリンダブロック - Google Patents

Description

この発明は、Ｖ字状に配置された両バンクの谷間部分に沿って潤滑油および冷却液の通路を設けたＶ型エンジンのシリンダブロックに関する。

一般にエンジンのシリンダブロック内部には、ピストン、クランクシャフト、カムシャフト等の摩擦が発生する部分に潤滑油を供給する潤滑油通路が形成されている。
特許文献１には、シリンダがＶ字状に配設されたいわゆるＶ型エンジンのシリンダブロックにおいて、両バンクの谷間部分の下方内部にシリンダの配設方向に沿って潤滑油主通路を形成するとともに、その谷間部分において潤滑油主通路の上方に冷却液通路を形成した構成が記載されている。このようにシリンダブロック内の潤滑油主通路と冷却液通路とを隣接させて設けることとすれば、冷却液と潤滑油との間で熱交換を行わせることによりオイルクーラを不要とすることができる。更に、冷却液は潤滑油主通路に沿って流れた後にラジエータに送られるため、潤滑油から熱を奪った冷却液は順次入れ替えられ効果的に潤滑油を冷却することができる。
特開平５−８６８５８号公報

ところで、車両用エンジンにおいては、燃費の改善や車両の運動性能向上を図る上でエンジンの軽量化が非常に有効であるため、シリンダブロックを薄肉化することによってその軽量化が図られている。しかし、シリンダブロックを薄肉化した場合には剛性が低下するため、変形によるシリンダのシール性の低下やボア変形及び軸受部分の変形による運転抵抗の増大等によって、エンジンの出力性能が低下するおそれがある。そこで、シリンダブロックを薄肉化するとともに適所にリブを設けることによってシリンダブロックを軽量化しながらもその剛性を確保することが図られている。特に、Ｖ型エンジンにおいては、両バンクの谷間部分にピストンの往復運動による応力が集中しやすいため、両バンクの谷間部分を連結するリブを形成することによって剛性の確保が図られている。

しかし、上記のように両バンクの谷間部分に冷却液通路を設けたシリンダブロックの場合、冷却液通路内に両バンクの谷間部分を連結するリブを形成すると冷却液の流れが阻害され、冷却液の循環が滞るため冷却効果が低減することとなる。

この発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｖ型エンジンの両バンクの谷間部分に沿って潤滑油および冷却液の通路を設けたシリンダブロックにおいて、冷却液通路内にリブを設ける場合であっても、潤滑油の冷却効果の低減を抑制しながら剛性を向上させることができるＶ型エンジンのシリンダブロックを提供することにある。

以下、上記目的を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、シリンダがＶ字状に配設されたＶ型エンジンのシリンダブロックにおいて、両バンクの谷間部分に沿って形成された冷却液通路と、前記谷間部分に沿って前記冷却液通路内に突出するように形成された潤滑油主通路と、前記潤滑油主通路と一方のバンクとを連結する第１のリブと、前記潤滑油主通路と他方のバンクとを連結する第２のリブとを備え、前記第１のリブの延長上に前記第２のリブが配置されるとともに、同第１のリブ及び同第２のリブの前記潤滑油主通路に連結される部分の高さが同潤滑油主通路の頂部の高さよりも低く設定されており、前記第１及び第２のリブは、前記第１のリブの前記一方のバンクに連結される部分の高さ及び前記第２のリブの前記他方のバンクに連結される部分の高さが、同第１のリブ及び同第２のリブの前記潤滑油主通路に連結される部分の高さよりも高くなるように形成されることをその要旨とする。
また、請求項２に記載の発明は、シリンダがＶ字状に配設されたＶ型エンジンのシリンダブロックにおいて、両バンクの谷間部分に沿って形成された冷却液通路と、前記谷間部分に沿って前記冷却液通路内に突出するように形成された潤滑油主通路と、前記潤滑油主通路と一方のバンクとを連結する第１のリブと、前記潤滑油主通路と他方のバンクとを連結する第２のリブとを備え、前記第１のリブの延長上に前記第２のリブが配置されるとともに、同第１のリブ及び同第２のリブの前記潤滑油主通路に連結される部分の高さが同潤滑油主通路の頂部の高さよりも低く設定されており、前記第１及び第２のリブは、その上面の形成する稜線が前記潤滑油主通路を最下点とする下に凸な放物線をなすように形成されることを要旨とする。

上記各構成によれば、谷間部分に沿って冷却液通路内に突出するように形成された潤滑油主通路と、潤滑油主通路と一方のバンクとを連結する第１のリブと、潤滑油主通路と他方のバンクとを連結する第２のリブとを備え、第１のリブの延長上に第２のリブが配置される。そのため、第１のリブと第２のリブとの間を潤滑油主通路が補完することによって、両バンクの谷間部分を連続したリブで連結した場合と同様の剛性を確保することができる。更に、第１のリブ及び第２のリブの潤滑油主通路に連結される部分の高さが潤滑油主通路の頂部の高さよりも低く設定されるため、少なくとも潤滑油主通路の頂部においては第１及び第２のリブによって阻害されることなく冷却液を流通させることができる。その結果、冷却液通路内にリブを設ける場合であっても、潤滑油の冷却効果の低減を極力抑制しながら剛性を向上させることができる。
また、上記請求項１に記載の構成によれば、第１及び第２のリブは、第１のリブの一方のバンクに連結される部分の高さ及び第２のリブの他方のバンクに連結される部分の高さが、第１のリブ及び第２のリブの潤滑油主通路に連結される部分の高さよりも高くなるように形成される。そのため、バンクのできるだけ上方までリブを形成して剛性を高めつつ、冷却水の流通を極力阻害しないようにすることができる。
また、上記請求項２に記載の構成によれば、第１及び第２のリブは、その上面の形成する稜線が潤滑油主通路を最下点とする下に凸な放物線をなすように形成される。そのため、バンクのできるだけ上方までリブを形成して剛性を高めつつ、冷却水の流通を極力阻害しないようにすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のＶ型エンジンのシリンダブロックにおいて、前記潤滑油主通路は、前記冷却液通路内に突出する部分に潤滑油の流通部分を形成する空間が全て含まれるように形成されていることをその要旨とする。

上記構成によれば、潤滑油主通路は、冷却液通路内に突出する部分に潤滑油の流通部分を形成する空間が全て含まれるように形成されているため、潤滑油主通路はその底面を除いた略全周が冷却液通路内に形成されることになり、循環する潤滑油と冷却液との熱交換をより広い範囲で行わせることができる。

以下、この発明をＶ型８気筒ガソリンエンジンのシリンダブロックに具体化した実施形態について図１〜５を参照して説明する。
はじめに、図１〜３を参照して、このシリンダブロックの概要について説明する。図１は、この実施形態におけるシリンダブロックをクランクシャフト軸方向から見た断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は同シリンダブロックの平面図である。

このシリンダブロックはアルミニウム合金よりなり、図１において二点鎖線で示したクランクシャフト１２を覆うクランクケース１３を備えている。クランクケース１３内の中央部には、図示しないベアリングキャップとともにクランクシャフト１２のクランクジャーナルを回転自在に支持する複数の軸受部１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ，１５ｅが形成されている。また、各軸受部１５ａ〜１５ｅには、クランクジャーナルとの間に潤滑油を供給する供給孔１４が形成されている。クランクケース１３には各軸受部１５ａ〜１５ｅに対応して前記メインオイル通路４０から下方に延びる油供給路としてのクランク用オイル通路４１ａ〜４１ｅがそれぞれ形成され、同クランク用オイル通路４１ａ〜４１ｅを介して各軸受部１５ａ〜１５ｅに対して潤滑油が供給されるようになっている。

また、図１に示すように、シリンダブロックには、クランクケース１３から上方に突出形成されるとともに、クランクシャフトを中心としてＶ字状に分岐された一対のバンク２１ａ，２１ｂが設けられている。各バンク２１ａ，２１ｂの上端面には、図示しないガスケットを介して図示しないシリンダヘッド、ヘッドカバー等が取り付けられるようになっている。

図１及び図３に示すように、一対のバンク２１ａ，２１ｂには、図示しないピストンを収容するシリンダボア２２がバンク２１ａ，２１ｂに対してそれぞれ４つずつ合計８つ形成されている。また、図１に示すように両バンク２１ａ，２１ｂ内において、各シリンダボア２２の周囲には、ウォータジャケット２３が形成されている。そして、このウォータジャケット２３内に冷却水を循環させることにより、両バンク２１ａ，２１ｂが冷却されるようになっている。

両バンク２１ａ，２１ｂ間のＶ字状の谷部２４には段部２５が一体形成されており、同段部２５には複数のねじ穴２６が形成されている。そして、段部２５の上面にはアルミニウム合金製の蓋板２７が載置されている。この蓋板２７には、段部２５に形成されたねじ穴２６と対応する位置に図示しない複数の透孔が形成されている。そして、図１及び２に示すように、この蓋板２７の上から各透孔及び各ねじ穴２６を通してボルト２８を締付けることにより、蓋板２７が両バンク２１ａ，２１ｂの段部２５に固定され、蓋板２７と段部２５との間は密封されるとともに、蓋板２７によって閉塞された谷部２４の空間により冷却水通路２９が形成されている。なお、図３はシリンダブロックの蓋板２７を取り外した状態を示している。

上記のように形成された冷却水通路２９内には、クランクシャフト軸方向に沿って谷部２４から突出して延びる突出部４３が形成されている。そして、突出部４３内には冷却水通路２９に沿って延びる潤滑油通路としての上記メインオイル通路４０が形成されている。図３に示すように、シリンダブロックにはメインオイル通路４０から各バンク２１ａ，２１ｂに対応して上方に延びる２つのヘッド用オイル通路４２が形成され、それらの開口４２ａ，４２ｂが各バンク２１ａ，２１ｂの上端面に位置している。そして、開口４２ａ，４２ｂからシリンダヘッド内部の通路を介して図示しないカムシャフトのジャーナル面へ潤滑油が供給されるようになっている。更に冷却水通路２９内には、剛性を確保するために複数のリブ５０ａ，５０ｂが設けられている。このリブ５０ａ，５０ｂは、バンク２１ａと突出部４３とを連結するリブ５０ａと、バンク２１ｂと突出部４３とを連結するリブ５０ｂとが、双方の延長上に配置されリブ５０ａとリブ５０ｂとの間を突出部４３が補完することによって、両バンク２１ａ，２１ｂ間の谷部２４を連結している。より具体的には、リブ５０ａ及びリブ５０ｂは突出部４３の延びる方向に対して垂直に均一の幅で形成されており、これによりシリンダブロックは必要な剛性が確保されている。

図２に示すように、シリンダブロックの一端（図２の右側端部）には、図示しないラジエータの出口部から延びるウォータインレット３０が接続されており、その内部は前記冷却水通路２９に連通されている。そして、ラジエータから圧送される冷却水は、このウォータインレット３０を介して冷却水通路２９内に導入され、同冷却水通路２９内を図２の左方に流れるようになっている。また、シリンダブロックの他端（図２の左側端部）には、冷却水通路２９に連通するウォータポンプ室３１が形成されるとともに、同ウォータポンプ室３１を覆うようにしてウォータポンプ３２が設けられている。このウォータポンプ３２はケーシング３３内にて回転可能に支持された駆動軸３４と、同駆動軸３４の一端に一体回転可能に取着され、冷却水を遠心力によって外方に圧送するインペラ３５とを備えている。また、駆動軸３４の他端には、プーリ３６が設けられ、そのプーリ３６は図示しないベルトを介してクランクシャフトに駆動連結されている。そして、クランクシャフトの回転に連動してプーリ３６が回転駆動されることによってウォータポンプ３２が駆動されるようになっている。

図４は、シリンダブロックの正面図である。図４に示すように、シリンダブロックのウォータポンプ３２が設けられる端部には、ウォータポンプ室３１に連通する一対の吐出ポート３７及び同吐出ポート３７から両バンク２１ａ，２１ｂのウォータジャケット２３内に連通する一対の開口部３８が形成されている。また、シリンダブロックのウォータポンプが設けられる端部には、図示しないオイルポンプに接続されたオイル供給通路３９が形成されている。

次に、図５を参照して、両バンク２１ａ，２１ｂの谷部２４に形成される補強用のリブ５０ａ，５０ｂの形状について詳しく説明する。図５は、図１における冷却水通路２９及びメインオイル通路４０近傍を示す部分拡大断面図である。

図５に示すように、リブ５０ａ，５０ｂが突出部４３と連結する部分は、メインオイル通路４０の中心の高さまで形成されている。また、図５に二点鎖線で示したように、一対のリブ５０ａ，５０ｂは両バンク２１ａ，２１ｂから突出部４３に向かって形成されており、リブ５０ａ，５０ｂの上面の形成する稜線がメインオイル通路４０内にその最下点がある下に凸な放物線形状をなしている。なお、メインオイル通路４０は、冷却水通路２９内に突出する突出部４３に全て含まれるように形成されている。

次に上記のように構成されたこの実施形態におけるシリンダブロックの作用について説明する。
図２において、図示しないラジエータの出口部から圧送された冷却水が、ウォータインレット３０を介してシリンダブロックの冷却水通路２９に導入される。そして、冷却水は冷却水通路２９内を図中左方向へ流れた後、ウォータポンプ室３１に導入される。その冷却水はウォータポンプ３２に設けられたインペラ３５の回転による遠心力によって外方へ圧送され、前記吐出ポート３７から開口部３８を経て前記ウォータジャケット２３へと圧送される。冷却水はウォータジャケット２３を循環して各バンク２１ａ，２１ｂを冷却した後、ラジエータ内に戻される。

一方、図示しないオイルポンプから圧送された潤滑油は前記オイル供給通路３９を介してメインオイル通路４０に導入され、図２において、同メインオイル通路４０内を図中右方向に流れる。この際、潤滑油はメインオイル通路４０に隣接している冷却水通路２９を流れる冷却水によって冷却される。

また、潤滑油はメインオイル通路４０から分岐してクランク用オイル通路４１ａ〜４１ｅ及びヘッド用オイル通路４２内へと導入される。そして、クランク用オイル通路４１ａ〜４１ｅに導入された潤滑油は、クランクケース１３の軸受部１５ａ〜１５ｅからクランクシャフトのクランクジャーナルに供給され、各ジャーナル面の潤滑に供される。また、ヘッド用オイル通路４２に導入された潤滑油は、その開口４２ａ，４２ｂからシリンダヘッド内部の通路を通じてカムシャフトのジャーナルに供給され、そのジャーナル面の潤滑に供される。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）この実施形態によれば、メインオイル通路４０を冷却水通路２９に沿って設け、メインオイル通路４０内の潤滑油を冷却水通路２９内の冷却水によって冷却するようにしたため、潤滑油を冷却するためのオイルクーラ等の冷却装置や冷却用の配管を別途設ける必要がない。従って、エンジン潤滑系における省スペース化或いは低コスト化を図ることができる。

（２）この実施形態によれば、突出部４３は谷部２４に沿って冷却水通路２９内に突出するように形成されている。そして、突出部４３とバンク２１ａとを連結するリブ５０ａと、突出部４３とバンク２１ｂとを連結するリブ５０ｂとが、双方の延長上に配置されている。そのため、リブ５０ａとリブ５０ｂとの間を突出部４３が補完することによって、両バンク２１ａ，２１ｂの谷部２４を連続したリブで連結した場合と同様の剛性を確保することができる。

（３）この実施形態によれば、リブ５０ａ，５０ｂが突出部４３と連結する部分は、オイルメイン通路の中心よりも高い位置には形成されていないため、リブ５０ａ，５０ｂが形成されていない突出部４３の外周部分においてはリブ５０ａ，５０ｂによって阻害されることなく冷却液を流通させることができる。その結果、冷却水通路２９内に両バンク２１ａ，２１ｂの谷部２４を連結するようにリブ５０ａ，５０ｂを設ける場合であっても、潤滑油の冷却効果の低減を極力抑制しながら剛性を向上させることができる。

（４）この実施形態によれば、メインオイル通路４０は、冷却水通路２９内に突出する突出部４３に全て含まれるように形成されているため、メインオイル通路４０はその底面を除いた略全周が冷却水通路２９と隣接して形成されることになり、循環する潤滑油と冷却水との熱交換をより広い範囲で行わせることができる。

（５）この実施形態によれば、一対のリブ５０ａ，５０ｂは両バンク２１ａ，２１ｂから突出部４３に向かって形成されており、リブ５０ａ，５０ｂの上面の形成する稜線がメインオイル通路４０内にその最下点がある下に凸な放物線形状をなしている。そのため、バンク２１ａ，２１ｂのできるだけ上方までリブ５０ａ，５０ｂを形成して剛性を高めつつ、冷却水の流通を極力阻害しないようにすることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することもできる。
・上記実施形態では図５に二点鎖線で示したように、一対のリブ５０ａ，５０ｂの上面の形成する稜線がメインオイル通路４０内にその最下点がある下に凸な放物線形状となるように形成されているが、リブ５０ａ，５０ｂの上面によって形成される稜線が必ずしも放物線形状とならなくてもよい。しかし、リブ５０ａ，５０ｂの上面が形成する稜線が幾何学的に不連続な場合、例えば切り欠きや凹部がある場合には、応力集中が起こりリブ５０ａ，５０ｂを設けた場合であってもその剛性は急激に低下してしまう。また、リブ５０ａ，５０ｂの上面に凸部がある場合には、凸部が冷却水の流れを阻害するため、潤滑油の冷却効果を低減させてしまう。そのため、リブ５０ａ，５０ｂの上面には切り欠きや凸部がなく、リブ５０ａ，５０ｂが形成する稜線はなだらかに突出部４３とバンク２１ａ，２１ｂとを連結する幾何学的に連続な形状をなしていることが望ましい。

・上記実施形態では、リブ５０ａ及びリブ５０ｂを突出部４３の延びる方向に対して垂直に均一の幅で形成するようにしたが、リブ５０ａ及びリブ５０ｂを突出部４３の延びる方向に対して斜めに形成してもよく、リブ５０ａ及びリブ５０ｂの幅を不均一としてもよい。要するに、リブ５０ａとリブ５０ｂとが双方の延長上に配置され、リブ５０ａとリブ５０ｂとの間を突出部４３が補完する構造であればよい。

・上記実施形態では、リブ５０ａ，５０ｂが突出部４３と連結する部分は、メインオイル通路４０の中心の高さまで形成されることとしたが、リブ５０ａ，５０ｂの高さはメインオイル通路４０の中心の高さと異なっていてもよい。この場合、リブ５０ａ，５０ｂの突出部４３に連結される部分の高さを突出部４３の頂部の高さよりも低く設定することとすれば、少なくとも突出部４３の頂部においてはリブ５０ａ，５０ｂによって阻害されることなく冷却液を流通させることができる。

・上記実施形態では、メインオイル通路４０の全体が冷却水通路２９内に突出する突出部４３に含まれるように形成したが、メインオイル通路４０の一部が突出部４３に含まれるように形成してもよい。

・上記実施形態では、シリンダボア２２が８つＶ字状に配設されたＶ型８気筒エンジンについてこの発明を適用したが、この発明はＶ型８気筒エンジンに限られたものではなく、Ｖ型１０気筒、Ｖ型６気筒エンジン等気筒数によらずＶ型エンジンであればこの発明を適用することができる。

・上記実施形態では、アルミニウム合金製のシリンダブロック及び蓋板２７を用いたが、鋳鉄製のシリンダブロック又は鋳鉄製、ステンレス製の蓋板を用いる等、他の素材を用いて構成してもよい。

・上記実施形態では、この発明をガソリンエンジンについて適用したが、ディーゼルエンジンに適用することもできる。

この発明に係るシリンダブロックの断面図。 図１におけるＡ−Ａ線断面図。 同シリンダブロックの平面図。 同シリンダブロックの正面図。 冷却水通路及びメインオイル通路近傍を示す部分拡大断面図。

符号の説明

１２…クランクシャフト、１３…クランクケース、１４…供給孔、１５ａ〜１５ｅ…軸受部、２１ａ，２１ｂ…バンク、２２…シリンダボア、２３…ウォータジャケット、２４…谷部、２５…段部、２６…ねじ穴、２７…蓋板、２８…ボルト、２９…冷却水通路、３０…ウォータインレット、３１…ウォータポンプ室、３２…ウォータポンプ、３３…ケーシング、３４…駆動軸、３５…インペラ、３６…プーリ、３７…吐出ポート、３８…開口部、３９…オイル供給通路、４０…メインオイル通路、４１ａ〜４１ｅ…クランク用オイル通路、４２…ヘッド用オイル通路、４２ａ，４２ｂ…開口、４３…突出部、５０ａ，５０ｂ…リブ。

Claims (3)

1. シリンダがＶ字状に配設されたＶ型エンジンのシリンダブロックにおいて、
   両バンクの谷間部分に沿って形成された冷却液通路と、前記谷間部分に沿って前記冷却液通路内に突出するように形成された潤滑油主通路と、前記潤滑油主通路と一方のバンクとを連結する第１のリブと、前記潤滑油主通路と他方のバンクとを連結する第２のリブとを備え、
   前記第１のリブの延長上に前記第２のリブが配置されるとともに、同第１のリブ及び同第２のリブの前記潤滑油主通路に連結される部分の高さが同潤滑油主通路の頂部の高さよりも低く設定されており、
   前記第１及び第２のリブは、前記第１のリブの前記一方のバンクに連結される部分の高さ及び前記第２のリブの前記他方のバンクに連結される部分の高さが、同第１のリブ及び同第２のリブの前記潤滑油主通路に連結される部分の高さよりも高くなるように形成される
   ことを特徴とするＶ型エンジンのシリンダブロック。
2. シリンダがＶ字状に配設されたＶ型エンジンのシリンダブロックにおいて、
   両バンクの谷間部分に沿って形成された冷却液通路と、前記谷間部分に沿って前記冷却液通路内に突出するように形成された潤滑油主通路と、前記潤滑油主通路と一方のバンクとを連結する第１のリブと、前記潤滑油主通路と他方のバンクとを連結する第２のリブとを備え、
   前記第１のリブの延長上に前記第２のリブが配置されるとともに、同第１のリブ及び同第２のリブの前記潤滑油主通路に連結される部分の高さが同潤滑油主通路の頂部の高さよりも低く設定されており、
   前記第１及び第２のリブは、その上面の形成する稜線が前記潤滑油主通路を最下点とする下に凸な放物線をなすように形成される
   ことを特徴とするＶ型エンジンのシリンダブロック。
3. 請求項１又は２に記載のＶ型エンジンのシリンダブロックにおいて、
   前記潤滑油主通路は、前記冷却液通路内に突出する部分に潤滑油の流通部分を形成する空間が全て含まれるように形成されている
   ことを特徴とするＶ型エンジンのシリンダブロック。

Images