JP5549446B2 - クランクケース一体型シリンダブロック - Google Patents

Description

本発明は、多気筒エンジンを構成するクランクケース一体型シリンダブロックに関する。

多気筒エンジン、特に自動二輪車に搭載される多気筒４サイクルエンジンにおいて、部品点数や組立工数の低減を図るために、シリンダボアを有するシリンダブロックおよびクランク室の上半分を形成する上部クランクケースを一体成形したクランクケース一体型シリンダブロックを備えた多気筒エンジンが知られている。

このようなクランクケース一体型シリンダブロックを備えた多気筒エンジンは、隣接するシリンダボアおよびクランク室を仕切る隔壁を備え、この隔壁は隣接するクランク室間を連通させる連通孔を有する。この連通孔は、ピストンの下降工程においてクランク室内の空気が圧縮されることによって生じるポンプ損失や、クランク室内に飛沫して空気と混ざり合ったオイルによって生じる攪拌抵抗を低減させる（例えば、特許文献１参照）。

また、この隔壁はクランク軸を軸支するジャーナル軸受部を構成する軸受半部を有し、エンジンは隔壁の軸受半部とともにジャーナル軸受を構成するベアリングキャップを備える。このベアリングキャップは、隔壁に形成された締結穴にボルトなどの締結部材を締結させて固定される。この締結穴は、所謂ボルト穴であり、雌ネジ部を有するとともに軸受半部に隣接させて配置される。

特開２００５−６９１７０号公報

シリンダ軸芯に直交する方向、すなわちシリンダボアを形成する円筒面の円周方向へ延びた角丸長方形状の連通孔を有するクランクケース一体型シリンダブロックが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

このようにシリンダ軸芯に直交する方向に延びた連通孔は、隔壁にベアリングキャップを締結させる締結穴もしくはその下穴と連通孔の開口縁とが接近してしまい、この締結穴や下穴を起点とした破損に対する強度および耐久性の低下を招く虞があった。

そこで、本発明は、ベアリングキャップを締結させる締結穴もしくはその下穴と連通孔の開口縁とを十分に離間させて、この締結穴や下穴を起点とした破損に対する強度および耐久性を向上させたクランクケース一体型シリンダブロックを提案する。

前記の課題を解決するため本発明に係るクランクケース一体型シリンダブロックは、複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、下部クランクケースとともに前記シリンダボアのそれぞれに対応させた複数のクランク室を形成する上部クランクケースと、相互に隣接する前記シリンダボアおよび前記クランク室を仕切る隔壁と、を備え、前記シリンダブロックは、前記上部クランクケースの合面に対して直立させたシリンダ軸芯を有し、前記隔壁は、前記シリンダ軸芯に対して直交する方向に延びている前記シリンダボア側の第一開口縁および前記シリンダボアから遠ざかるに連れて開口幅が狭まる前記クランク室側の第二開口縁を有して相互に隣接する前記シリンダボアおよび前記クランク室を連通させる連通孔と、前記下部クランクケースとの合面にクランク軸を軸支するジャーナル軸受を構成する軸受半部と、前記軸受半部とともにジャーナル軸受を構成するベアリングキャップを前記隔壁に締結させる締結部材の締結穴の下穴と、を有し、前記シリンダ軸芯方向における前記連通孔の最大開口幅を直径とし、前記シリンダ軸芯方向において前記最大開口幅の中央、かつ前記クランク軸の回転中心線方向視において前記シリンダ軸芯上に中心を有する円と前記下穴との離間距離よりも前記連通孔と前記下穴との離間距離の方が大きく、前記連通孔は、前記円の中心よりも前記シリンダボア側において前記円の面積の半分よりも大きい開口面積を有し、前記円の中心よりも前記クランク室側において前記円の面積の半分よりも小さい開口面積を有することを特徴とする。

本発明によれば、ベアリングキャップを締結させる締結穴もしくはその下穴と連通孔の開口縁とを十分に離間させて、この締結穴や下穴を起点とした破損に対する強度および耐久性を向上させたクランクケース一体型シリンダブロックを提案できる。

本発明の実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロックを適用したエンジンを示した斜視図。 本発明の実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロックを適用したエンジンを示した斜視図。 本発明の実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロックを適用したエンジンのシリンダブロックおよびクランクケースを示した断面図。 本発明の実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロックを示した斜視図。 本発明の実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロックを示した斜視図。 本発明の実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロックの連通孔部位を拡大して示した断面図。

以下、本発明に係るクランクケース一体型シリンダブロックの実施の形態について、図１から図６を参照して説明する。

図１および図２は、本発明の実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロックを適用したエンジンを示した斜視図である。

図１および図２に示すように、本実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロック１を適用したエンジン３は、４サイクルの多気筒エンジンであり、具体的には４つの気筒を直列に並べた直列４気筒エンジンである。なお、エンジン３は、４気筒以外に２気筒以上の複数の気筒を有するものであればよい。

エンジン３は、シリンダブロック５と上部クランクケース６と上部ミッションケース７とが一体に形成されたクランクケース一体型シリンダブロック１と、シリンダブロック５の上面に設けられたシリンダヘッド８と、シリンダヘッド８の上面に設けられたヘッドカバー９と、上部クランクケース６の下面に設けられた下部クランクケース１１と、上部ミッションケース７の下面に設けられるとともに下部クランクケース１１に一体に形成された下部ミッションケース１２を備える。

上部クランクケース６と下部クランクケース１１とはクランクケース１３を構成する。

図３は、本発明の実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロックを適用したエンジンのシリンダブロックおよびクランクケースを示した断面図である。

図４および図５は、本発明の実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロックを示した斜視図である。

図３から図５に示すように、本実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロック１は、シリンダブロック５と上部クランクケース６とを一体に鋳造したものであり、複数のシリンダボア２１（ここでは４つのシリンダボア２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）を有するシリンダブロック５と、下部クランクケース１１とともにシリンダボア２１のそれぞれに対応させた複数のクランク室２２（ここでは４つのクランク室２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ）を形成する上部クランクケース６と、シリンダボア２１およびクランク室２２を仕切る上部隔壁２３（隔壁）と、を備える。

上部クランクケース６に組み合わされる下部クランクケース１１は、上部クランクケース６とともにクランク室２２を形成する。下部クランクケース１１は、上部クランクケース６の上部隔壁２３のそれぞれに対向させた下部隔壁２５を備える。

そして、エンジン３は、シリンダボア２１内に往復動自在に挿入された複数のピストン２６（ここでは４つのピストン２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ）と、クランク室２２内に軸支されたクランク軸２７と、ピストン２６の往復運動をクランク軸２７の回転運動に変換させる複数のコネクティングロッド２８（ここでは４つのコネクティングロッド２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ）と、備える。

クランク軸２７は、ピストン２６に対応させた複数の偏心軸であるクランクピン３１（ここでは４つのクランクピン３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）と、クランク軸２７のメイン軸であり、それぞれのクランクピン３１の両脇に配置された複数のクランクジャーナル３２（ここでは、５つのクランクジャーナル３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ）と、クランクピン３１とクランクジャーナル３２とを繋げるクランクウェブ３３と、を備える。

コネクティングロッド２８は、ピストン２６に設けられたピストンピン３５に軸支された小端部３６と、クランクピン３１に軸支された大端部３７と、を備え、ピストン２６とクランク軸２７とを連接させる。

他方、上部クランクケース６の上部隔壁２３および下部クランクケース１１の下部隔壁２５は、相互に隣接するシリンダボア２１およびクランク室２２を仕切るとともに、端部に配置されたシリンダボア２１およびクランク室２２を外部から仕切り、気筒数よりも１つ多く設けられる（ここでは、５つの上部隔壁２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅおよび５つの下部隔壁２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ）。

上部隔壁２３は、相互に隣接するシリンダボア２１およびクランク室２２を連通させる連通孔３８を有する。連通孔３８は、下死点におけるピストン２６の最下段のピストンリング（図示省略）またはピストンスカートの下端よりもクランク室２２側によせてシリンダボア２１とクランク室２２との境界部分に配置される。各連通孔３８は、クランク軸２７の回転軸芯に対して略平行かつ一直線に配置される。

端部に配置されたシリンダボア２１およびクランク室２２を外部から仕切る上部隔壁２３のいずれか一方（ここでは、上部隔壁２３ａ）は、連通孔３８と同形状かつ同一直線上に配置された開口３９を有する。

また、上部隔壁２３は、下部クランクケース１１との合面にクランク軸２７を軸支するジャーナル軸受４１を構成する軸受上半部４２（軸受半部）を有する。他方、下部隔壁２５は軸受上半部４２とともにジャーナル軸受４１を構成するベアリングキャップとしての軸受下半部４３を有する。軸受上半部４２および軸受下半部４３は、それぞれ上部隔壁２３または下部隔壁２５に形成された半円弧状の溝である。

図６は、本発明の実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロックの連通孔部位を拡大して示した断面図である。

図６に示すように、本実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロック１は、上部クランクケース６の合面に対して略直立させたシリンダ軸芯Ｃを有する。

クランクケース一体型シリンダブロック１の連通孔３８は、シリンダ軸芯Ｃに対して略直交する方向に延びているシリンダボア２１側の開口縁４５ａ（第一開口縁）と、シリンダボア２１から遠ざかるに連れて開口幅が狭まるクランク室２２側の開口縁４５ｂ（第二開口縁）と、シリンダ軸芯Ｃに対して略平行に延びて開口縁４５ａおよび開口縁４５ｂの間を繋ぐ開口縁４５ｃと、を有する。また、連通孔３８は、シリンダボア２１側の開口縁４５ａと開口縁４５ｃとの間を滑らかに繋げる円弧形状の開口縁を有する。

開口縁４５ｂは、シリンダボア２１側へ開いたＶ字形状に形成された開口縁であり、Ｖ字形状の根本は適宜の曲率を有する滑らかな円弧状に形成される。

また、連通孔３８は、シリンダ軸芯Ｃ方向における連通孔３８の最大開口幅Ｗを直径とする円Ｒの中心Ｒｃよりもシリンダボア２１側において円Ｒの面積の半分よりも大きい開口面積を有し、円Ｒの中心Ｒｃよりもクランク室２２側において円Ｒの面積の半分よりも小さい開口面積を有する。さらに、連通孔３８は、円Ｒの面積よりも大きい開口面積を有する。

一方、上部隔壁２３は、連通孔３８の他に、軸受上半部４２とともにジャーナル軸受４１を構成するベアリングキャップとしての軸受下半部４３を上部隔壁２３に締結させる締結部材（図示省略）の締結穴４６と、シリンダブロック５を冷却する冷却水または冷却油を循環させる冷却流路としてのウォータージャケット４７と、を有する。

締結穴４６は、上部隔壁２３に穿孔された下穴４８に雌ネジ部４６ａを形成したものであり、所謂ボルト穴である。締結穴４６および下穴４８は、軸受上半部４２と軸受下半部４３とを確実に一体的に固定するために、軸受上半部４２および軸受下半部４３（すなわち、ジャーナル軸受４１）に近づけて配置される。

そして、クランクケース一体型シリンダブロック１は、連通孔３８と下穴４８との関係において、シリンダ軸芯Ｃ方向における連通孔３８の最大開口幅Ｗを直径とする円Ｒと下穴４８との離間距離Ｌ１よりも連通孔３８と下穴４８との離間距離ｌ１の方が大きい。また、クランクケース一体型シリンダブロック１は、連通孔３８と雌ネジ部４６ａとの関係において、円Ｒと雌ネジ部４６ａとの離間距離Ｌ２よりも連通孔３８と雌ネジ部４６ａとの離間距離ｌ２のほうが大きい。

一般に、クランク室を仕切る隔壁に連通孔を有するクランクケース一体型シリンダブロックにおいて、連通孔のシリンダボア側の開口縁の位置は、下死点におけるピストンの最下段のピストンリングまたはピストンスカートの下端の位置から決まる。そこで、従来のクランクケース一体型シリンダブロックは、連通孔の開口面積をより大きくするためにシリンダ軸芯に直交する方向に延びた連通孔を有する。このような構成を有する従来のクランクケース一体型シリンダブロックは、連通孔とベアリングキャップの締結に用いられるボルト穴との距離が近く、強度上不利であった。

そこで、本実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロック１によれば、シリンダ軸芯Ｃに対して略直交する方向に延びているシリンダボア２１側の開口縁４５ａ（第一開口縁）とシリンダボア２１から遠ざかるに連れて開口幅が狭まるクランク室２２側の開口縁４５ｂ（第二開口縁）とを有する連通孔３８の開口形状を設定したことによって、下穴４８または締結穴４６（より詳しくは、雌ネジ部４６ａ）と連通孔３８の開口縁（特に、開口縁４５ｂ）との離間距離を確保しつつ、かつ連通孔３８の開口面積を極力大きくできる。これによって、クランクケース一体型シリンダブロック１は、下穴４８または締結穴４６を起点とした破損の防止効果や、クランク軸２７の回転にともなうポンプ損失および攪拌抵抗の低減効果を両立できる。

一方、ピストン２６の往復運動にともなって連通孔３８を介してクランク室２２を往来するガスの流れは、連通孔３８の形状に大きく影響される。

そこで、本実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロック１は、シリンダ軸芯Ｃ方向における連通孔３８の最大開口幅Ｗを直径とする円Ｒの中心Ｒｃよりもシリンダボア２１側において円Ｒの面積の半分よりも大きい開口面積を有し、円Ｒの中心Ｒｃよりもクランク室２２側において円Ｒの面積の半分よりも小さい開口面積を有する。これによって、クランクケース一体型シリンダブロック１は、連通孔３８のうちシリンダボア２１側（すなわち、よりピストン２６に近い部分）のガスの流れをスムーズにし、かつクランク室２２側の開口部分を含めて所要の開口面積を確保しつつ、下穴４８または締結穴４６を起点とした破損の防止効果を両立させる。しかも、本実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロック１は、このような構成によって連通孔３８の開口面積を円Ｒの面積よりも大きくすることができる。

したがって、本実施形態に係るクランクケース一体型シリンダブロック１によれば、ベアリングキャップとしての軸受下半部４３を締結させる締結穴４６もしくはその下穴４８と連通孔３８の開口縁とを十分に離間させて、この締結穴４６や下穴４８を起点とした破損に対する強度および耐久性を向上できる。

１ クランクケース一体型シリンダブロック
３ エンジン
５ シリンダブロック
６ 上部クランクケース
７ 上部ミッションケース
８ シリンダヘッド
９ ヘッドカバー
１１ 下部クランクケース
１２ 下部ミッションケース
１３ クランクケース
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ シリンダボア
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ クランク室
２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ 上部隔壁
２５、２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ、２５ｅ 下部隔壁
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ ピストン
２７ クランク軸
２８、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ コネクティングロッド
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ クランクピン
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｅ クランクジャーナル
３３ クランクウェブ
３５ ピストンピン
３６ 小端部
３７ 大端部
３８ 連通孔
３９ 開口
４１ ジャーナル軸受
４２ 軸受上半部
４３ 軸受下半部
４５ａ 開口縁
４５ｂ 開口縁
４５ｃ 開口縁
４６ 締結穴
４６ａ 雌ネジ部
４７ ウォータージャケット
４８ 下穴

Claims (3)

1. 複数のシリンダボアを有するシリンダブロックと、
   下部クランクケースとともに前記シリンダボアのそれぞれに対応させた複数のクランク室を形成する上部クランクケースと、
   相互に隣接する前記シリンダボアおよび前記クランク室を仕切る隔壁と、を備え、
   前記シリンダブロックは、前記上部クランクケースの合面に対して直立させたシリンダ軸芯を有し、
   前記隔壁は、
   前記シリンダ軸芯に対して直交する方向に延びている前記シリンダボア側の第一開口縁および前記シリンダボアから遠ざかるに連れて開口幅が狭まる前記クランク室側の第二開口縁を有して相互に隣接する前記シリンダボアおよび前記クランク室を連通させる連通孔と、
   前記下部クランクケースとの合面にクランク軸を軸支するジャーナル軸受を構成する軸受半部と、
   前記軸受半部とともにジャーナル軸受を構成するベアリングキャップを前記隔壁に締結させる締結部材の締結穴の下穴と、を有し、
   前記シリンダ軸芯方向における前記連通孔の最大開口幅を直径とし、前記シリンダ軸芯方向において前記最大開口幅の中央、かつ前記クランク軸の回転中心線方向視において前記シリンダ軸芯上に中心を有する円と前記下穴との離間距離よりも前記連通孔と前記下穴との離間距離の方が大きく、
   前記連通孔は、前記円の中心よりも前記シリンダボア側において前記円の面積の半分よりも大きい開口面積を有し、前記円の中心よりも前記クランク室側において前記円の面積の半分よりも小さい開口面積を有することを特徴とするクランクケース一体型シリンダブロック。
2. 前記締結穴は雌ネジ部を有し、
   前記円と前記雌ネジ部との離間距離よりも前記連通孔と前記雌ネジ部との離間距離のほうが大きいことを特徴とする請求項１に記載のクランクケース一体型シリンダブロック。
3. 前記連通孔は、前記円の面積よりも大きい開口面積を有することを特徴とする請求項１または２に記載のクランクケース一体型シリンダブロック。

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