JP4640262B2 - 多気筒エンジンのクランクケース - Google Patents

Description

本発明は、各気筒に対応して複数のクランク室がクランク軸方向に配列され、隣接するクランク室の間を仕切る仕切壁を備える多気筒エンジンのクランクケースに関し、特に、クランク室同士を連通させるよう仕切壁に設ける通気用連通孔の形成に好適な多気筒エンジンのクランクケースに関するものである。

従来から多気筒エンジンのクランクケースにおいては、各気筒に対応して複数のクランク室がクランク軸方向に配列され、隣接するクランク室間を仕切る仕切壁には、高速回転するにつれて、ピストンの往復動作によるクランク室の内圧変動が大きくなり、その結果、フリクションロスが大きくなることを解消するために、クランク室同士を連通させるよう通気用の連通孔が設けられている（特許文献１参照）。

これは、多気筒エンジンの連通孔に十分大きな開口面積を確保するため、仕切壁に穿孔される連通孔の中心は、隣の仕切壁に形成されている連通孔の中心に対して、偏心してずれることによりオイル通路及びネジ穴を逃げる。これにより、オイル通路を複雑にしたり、ネジ穴を短くすることなく、連通孔の穴径をフリクションロスを軽減するに足る程度に十分大きくしている。
特開２０００−１３６７５２号公報

ところで、多気筒エンジンのシリンダブロックにおいては、各シリンダボアを、そのシリンダ壁の一部を隣接のシリンダボアとの間において共通とするようにサアミーズシリンダとすることが一般的である。このため、各シリンダボア間におけるシリンダ壁の厚さは、前記クランクケース内に設けた前記仕切壁の厚さよりも薄くなっている。これがため、連通穴が形成される領域には、シリンダボアに連なるホーニング逃げ部における仕切壁に対して段付を介して厚肉の仕切壁が下方に連なっている。

したがって、十分に大きい連通孔を、鋳造後のシリンダブロックに対してクランクシャフトの中心軸線と平行する方向から機械加工により各仕切壁に対して一度に形成する場合には、ホーニング逃げ部の仕切壁のみならず、前記段付面を超えた領域も含めて、穴あけ加工する必要があり、加工工具が厚肉の仕切壁の領域に片当たりして、連通孔の加工精度を低下させる等、歩留りを低下させる一方、前記段付面とホーニング逃げ部の仕切壁との境界部分がエッジ部となり、応力集中による亀裂が生じ易く、設ける連通孔の大きさも制限されるものであった。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、応力集中が緩和され且つ加工歩留りのよい多気筒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、多気筒エンジンの各気筒に対応するクランク室をクランク軸の軸方向に沿って配列し、前記クランク軸を軸受けするとともに各クランク室を区画する仕切壁を備え、各仕切壁はシリンダボアに連ねてクランク室内の空間の断面積を拡張させたホーニング逃げ部とホーニング逃げ部に対して段付をもって厚肉寸法に形成され、隣接するクランク室同士を連通する連通孔が前記ホーニング逃げ部を構成する領域と厚肉寸法部分の領域とに跨って設けられる多気筒エンジンのクランクケースにおいて、前記厚肉寸法部分の段付面にクランク軸の軸方向と平行に厚肉寸法部分の側面から前記ホーニング逃げ部を構成する仕切壁の表面近傍に至る逃げ溝が形成され、前記ホーニング逃げ部を構成する領域と逃げ溝のクランク軸方向の底面とに跨って前記連通孔を設けるようにした。

したがって、本発明では、仕切壁の厚肉寸法部分の段付面にクランク軸の軸方向と平行に、厚肉寸法部分の側面から前記ホーニング逃げ部を構成する仕切壁の表面近傍に至る逃げ溝が形成され、前記ホーニング逃げ部を構成する領域と逃げ溝のクランク軸方向の底面とに跨って穴あけ加工により前記連通孔を設けるようにしたため、穴あけ工具の片当たりが解消され且つ加工長さが短縮され、工具寿命の向上および加工サイクルタイムの短縮化が図れ、連通孔の加工精度が向上でき、製品歩留りを向上できる。また、連通孔を逃げ溝による厚肉寸法部分が取囲む状態となって、通路抵抗を低減するのに十分な大きさの連通孔を設ける場合においても、応力集中が緩和できるとともに、連通孔の長さ寸法を短縮でき、それだけ通路抵抗を低減できる。

以下、本発明の多気筒エンジンのクランクケースの一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は本発明を適用した第１実施形態における多気筒エンジンのクランクケースを含むシリンダブロックのクランク軸に直交する面による断面図、図２は同じくシリンダブロックのクランク軸に沿う面による断面図、図３はシリンダブロックのトップデッキよりの平面図、図４は仕切壁に設けた連通孔を臨むトップデッキよりの斜視図、図５は連通孔に係る要部拡大図である。なお、シリンダブロックのトップデッキ位置とクランクシャフト位置とは、エンジンのレイアウトや形式等により上下の方向が変化するが、以下では、シリンダブロックのトップデッキ側が上側となり、クランクシャフト側が下側となるものとして説明する。

図１〜図４において、多気筒エンジンのクランクケース１は、アルミニウム合金等の軽合金のダイキャスト鋳造により、シリンダボア１０を含むシリンダブロック２と一体に形成される。このシリンダブロック２には、その上部に、冷却ジャケット１１にて囲われた複数個のシリンダボア１０をＶ字状であり且つ図示しないクランク軸の軸方向に配列して備え、その下部に、前記クランク軸を収容するクランクケース１を一体に備えている。

前記クランクケース１内には、各シリンダボア１０間の部位に、各シリンダボア１０毎のクランク室３にクランクケース１内を区画する仕切壁４（バルクヘッドとも称される）が一体的に設けられている。前記Ｖ字状の各バンクに配列されたシリンダボア１０同士は、互いにクランク軸方向にオフセットして配列されており、これがために、シリンダボア１０間のシリンダ壁１２も両バンクではクランク軸方向にオフセットされることとなる。したがって、前記仕切壁４も両バンクのシリンダボア１０間のシリンダ壁１２にクランク軸方向に夫々オフセットした状態で連なるよう形成される。このため、仕切壁４のシリンダボア１０に臨む（後述する円弧状のホーニング逃げ面と仕切壁４の一方の縁とで囲まれる）段付面５は、図３に示すように、シリンダボア１０の片側において露出した状態となる。

前記仕切壁４には、前記クランク軸のクランクジャーナルを軸受メタルを介在させて支持する半円状の溝６が夫々形成されている。また、この仕切壁４のシリンダボア１０側には、シリンダボア１０の下端に連ねて断面積を拡大させたホーニング逃げ部７が形成され、仕切壁４はその段付面５の側方から前記ホーニング逃げ部７を回り込んでシリンダボア１０間のシリンダ壁１２に下方から繋がっている。

前記各仕切壁４の段付面５には、その中央部においてクランク軸方向に延びる断面が円弧状の逃げ溝８が夫々形成されている。前記逃げ溝８の表面と、前記段付面５との縁部分および仕切壁４の側面との縁部分は、夫々滑らかなアール（Ｒ）により繋がるように形成する。また逃げ溝８のクランク軸方向の底部９は滑らかにホーニング逃げ部７の表面に繋がるように、この縁にも滑らかなアール（Ｒ）が付けられる。このように、滑らかな面により段付面５、側面、および、ホーニング逃げ面７に繋がるようにすることにより、逃げ溝８の形成による応力集中が低減できる。

前記逃げ溝８は、ダイカスト鋳造されたシリンダブロック２の仕切壁４の段付面５に対して、ダイキャスト鋳造により形成することができる。即ち、前記逃げ溝８は、ダイキャスト金型のキャビティのホーニング逃げ部７を形成する金型面の一部に、円弧状断面となる突条を一体に設けることにより、ダイキャスト鋳造による鋳抜き成形により形成する。このように鋳抜きにより逃げ溝８を形成する場合には、段付面５、側面、および、ホーニング逃げ面７への滑らかな繋がりがダイキャスト金型により形成できることから、比較的容易に製作することができ、また、鋳造時の引け巣の発生も抑制することができる。

前記各逃げ溝８のクランク軸方向の底部９の仕切壁４と前記各仕切壁４のホーニング逃げ部７を回り込んだ部分の仕切壁４とに跨って、夫々連通孔２０が形成されている。前記連通孔２０は、図６、７に示すように、ドリル等の切削加工工具をクランクケース１のクランク軸方向の端部側からクランク軸と平行に送り込み、各仕切壁４を貫通させて穴あけ加工することにより形成する。

この穴あけ加工においては、ドリルの貫通方向に略直交するよう配置された各逃げ溝８のクランク軸方向の底部９の仕切壁４と前記各仕切壁４のホーニング逃げ部７を回り込んだ部分の仕切壁４とに穴あけ加工を行うものであるため、加工工具の片当たりによるズレが防止でき、形状精度のよい連通孔２０を形成することができ、且つ片当たりによる工具寿命の低下も抑制できる。また、予め逃げ溝８が形成されているため、仕切壁４の段付面５を含めて穴あけ加工する場合に比較して、加工取代を低減でき、工具寿命の向上が可能となる。

以上の構成の多気筒エンジンのクランクケース１においては、ダイカスト鋳造時に、金型により仕切壁４の段付面５に逃げ溝８を形成し、逃げ溝８の軸方向底部９とホーニング逃げ部７とによる比較的加工方向に直交するよう配置された仕切壁４に加工工具により貫通穴を形成して連通孔２０とするものであるため、連通孔２０は逃げ溝８を介して肉厚が増加された仕切壁４部分に取囲まれた状態とでき、応力集中を低減させることができる。このことは、逃げ溝８の内径を大きくすれば、それに対応して連通孔２０の径も比較的大きくできることを意味し、孔径の大きい連通孔２０を形成することを可能とし、連通孔２０の通路抵抗をそれだけ低減できる。また、連通孔２０は逃げ溝８によりその通路長さを短くできることからも、クランク室３間の通路抵抗を低減できる。

なお、上記実施形態において、シリンダブロックとして、Ｖ型多気筒エンジンを対象とするものについて説明したが、直列多気筒エンジンのシリンダブロックにも適用できる。即ち、図８に示すように、直列多気筒エンジンのシリンダブロックにおいては、クランク室３間の仕切壁３０はシリンダボア１０間のシリンダ壁１２とクランク軸方向にオフセットされない配置とできる。その場合においても、各シリンダボア１０を、そのシリンダ壁１２の一部を隣接のシリンダボア１０との間において共通とするようにサアミーズシリンダとされていることから、当該シリンダ壁１２よりも仕切壁３０の肉厚寸法が大きく形成され、シリンダボア１０下部に連ねてホーニング逃げ部７を設ける必要があることから、仕切壁３０の両側にシリンダボア１０に臨む段付面５を形成する必要がある。この場合においても、ダイキャスト鋳造により各段付面５に、逃げ溝８を形成することにより、連通孔２０回りに逃げ溝８による肉厚となった壁を形成でき、上記した場合と同様の効果を発揮させることができる。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）多気筒エンジンの各気筒に対応するクランク室３をクランク軸の軸方向に沿って配列し、前記クランク軸を軸受けするとともに各クランク室３を区画する仕切壁４を備え、各仕切壁４はシリンダボア１０に連ねて断面積を拡張させたホーニング逃げ部７とホーニング逃げ部７に対して段付をもって厚肉寸法に形成され、隣接するクランク室３同士を連通する連通孔２０が前記ホーニング逃げ部７を構成する領域と厚肉寸法部分の領域とに跨って設けられる多気筒エンジンのクランクケース１において、前記厚肉寸法部分の段付面５にクランク軸の軸方向と平行に、厚肉寸法部分の側面から前記ホーニング逃げ部７を構成する仕切壁４の表面近傍に至る逃げ溝８が形成され、前記ホーニング逃げ部７を構成する領域と逃げ溝８のクランク軸方向の底面９とに跨って穴あけ加工により前記連通孔２０を設けるようにした。このため、穴あけ工具の片当たりが解消され且つ加工長さが短縮され、工具寿命の向上および加工サイクルタイムの短縮化が図れ、連通孔２０の加工精度が向上でき、製品歩留りを向上できる。また、連通孔２０を逃げ溝８による厚肉寸法部分が取囲む状態となって、通路抵抗を低減するのに十分な大きさの連通孔２０を設ける場合においても、応力集中が緩和できるとともに、連通孔２０の長さ寸法を短縮でき、それだけ通路抵抗を低減できる。

（イ）逃げ溝８を、クランクケース１を鋳造する金型のキャビティに設けた突条により、クランクケース１の鋳造時に形成するため、粗材料が減少され重量の低減が図れると共に、厚肉寸法部分の鋳造容積が減少でき、引け巣の発生が低減でき、鋳造品質の向上が期待できる。

（ウ）逃げ溝８と厚肉寸法部分の側面および段付面５との間には面取りアールが形成されていることにより、連通孔２０周りの空気の流れ抵抗が改善され、フリクション低減が期待できる。

本発明の一実施形態を示す多気筒エンジンのクランクケースを含むシリンダブロックのクランク軸に直交する面による断面図。 同じくシリンダブロックのクランク軸に沿う面による断面図。 シリンダブロックのトップデッキよりの平面図。 仕切壁に設けた連通孔を臨むトップデッキよりの斜視図。 連通孔に係る要部拡大図。 穴あけ工具による穴あけ方向を示す断面図。 同じく穴あけ工具による穴あけ方向を示すトップデッキよりの斜視図。 直列多気筒エンジンに適用した場合の仕切壁の要部断面図。

符号の説明

１ クランクケース
２ シリンダブロック
３ クランク室
４、３０ 仕切壁
５ 段付面
６ 溝
７ ホーニング逃げ部、ホーニング逃げ面
８ 逃げ溝
９ 底部
１０ シリンダボア
２０ 連通孔

Claims (3)

1. 多気筒エンジンの各気筒に対応するクランク室をクランク軸の軸方向に沿って配列し、前記クランク軸を軸受けするとともに各クランク室を区画する仕切壁を備え、各仕切壁はシリンダボアに連ねてクランク室内の空間の断面積を拡張させたホーニング逃げ部とホーニング逃げ部に対して段付をもって厚肉寸法に形成され、隣接するクランク室同士を連通する連通孔が前記ホーニング逃げ部を構成する領域と厚肉寸法部分の領域とに跨って設けられる多気筒エンジンのクランクケースにおいて、
   前記厚肉寸法部分の段付面にクランク軸の軸方向と平行に、厚肉寸法部分の側面から前記ホーニング逃げ部を構成する仕切壁の表面近傍に至る逃げ溝が形成され、
   前記ホーニング逃げ部を構成する領域と逃げ溝のクランク軸方向の底面とに跨って穴あけ加工により前記連通孔が設けられていることを特徴とする多気筒エンジンのクランクケース。
2. 前記逃げ溝は、クランクケースを鋳造する金型のキャビティに設けた突条により、クランクケースの鋳造時に形成されることを特徴とする請求項１に記載の多気筒エンジンのクランクケース。
3. 前記逃げ溝と厚肉寸法部分の側面および段付面との間には面取りアールが形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多気筒エンジンのクランクケース。