JP5549454B2 - 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部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、ピストンの下降行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）。

一方、エンジンの軽量化を目的として、クランクケース一体型シリンダブロックはアルミニウム合金を素材に用い、鋳造によって成形される。この場合、ピストンとの摺動面であり、シリンダボアを形成するシリンダ内壁面は、ピストンとの凝着摩耗を防ぐためにニッケルなどの金属めっきを施される。

このシリンダ内壁面をめっきする方法には、クランクケース一体型シリンダブロック全体を処理槽に浸漬させて行われる所謂ドブ漬け方式の他に、シリンダボアのクランク室側端部を治具で閉塞し、シリンダボアのシリンダヘッド側からめっき処理液を流通させて行われる方式がある（例えば、特許文献２参照）。このように、シリンダボアの一端部を閉塞させて行われる方式は、所謂ドブ漬け方式と比較して各種のめっき処理液の消費量が少なく済み、処理時間が短縮されるなどの利点がある。

特開２００５−６９１７０号公報 特開平８−２６１０５５号公報

特許文献２に記載されたシリンダボアの一端部を閉塞させてシリンダ内壁面をめっきする方式は、所謂ドブ漬け方式の場合には必要が無かったシール面を必要とする。このシール面は、シリンダボアのクランク室側端部を閉塞する治具を当接させる面であり、各種のめっき処理液がシリンダボアから漏洩しないようにシリンダボア内の液密を保つためのシール面である。

ところで、クランクケース一体型シリンダブロックは、シリンダボアのクランク室側端部に連続させてシリンダボアよりも拡径されたホーニングリリース面を有するホーニングリリース部を備える。ホーニングリリース面は、シリンダボアのホーニング加工の際にホーニング加工機のホーニング刃をリリースするためのものであり、シリンダ内壁面のめっき処理の際にはシール面として利用される。

一方、クランクケース一体型シリンダブロックは、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、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よりもクランク室側によせてシリンダボアとクランク室との境界部分、すなわちホーニングリリース面の近傍に配置される。

このため、ポンプ損失や攪拌抵抗をより一層低減させるために連通孔の開口径を単純に増加させると、連通孔によってホーニングリリース面が分断されてしまい、シリンダボアの一端部を閉塞させてシリンダ内壁面をめっきする方式が適用できなくなる。

そこで、本発明は、シリンダボアに連続させて形成されるホーニングリリース面を分断させることなく、シリンダボアおよびクランク室を仕切る隔壁に開口面積を極力大型化させた連通孔を形成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、前記シリンダボアに連続させて前記上部クランクケースおよび前記隔壁に形成された円筒面形状のホーニングリリース面を有するホーニングリリース部と、を備え、前記ホーニングリリース面は、前記シリンダボアよりも大径に形成されるとともに前記隔壁に弧状の凹没部を形成し、前記隔壁は、シリンダ軸芯に対して略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と、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と、前記シリンダ軸芯に対して略平行に延びて第一開口縁および第二開口縁の間を繋ぐ第三開口縁と、を有して前記シリンダボアから前記凹没部に渡って形成され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を有し、前記シリンダ軸芯に対して略直交する方向における前記連通孔の最大開口幅は前記凹没部の幅よりも大きく、前記シリンダボア側から前記凹没部に渡って前記第二開口縁を形成させて前記ホーニングリリース面の分断を抑制させたことを特徴とする。

本発明によれば、シリンダボアに連続させて形成されるホーニングリリース面を分断させることなく、シリンダボアおよびクランク室を仕切る隔壁に開口面積を極力大型化させた連通孔を形成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の連通孔部位を示した斜視断面図。 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の連通孔部位を示した拡大斜視図。 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シリンダボアと隔壁との関係を示した底面図。 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のシリンダボアと隔壁との関係を示した斜視図。

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１０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。

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示した断面図である。

図７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示した斜視断面図である。

図８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示した拡大斜視図である。

図９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シリンダボアと隔壁との関係を示した底面図である。

図１０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シリンダボアと隔壁との関係を示した斜視図である。

図６から図１０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。シリンダボア２１を形成するシリンダ内壁面４７は、ピストン２６との摺動面であり、ピストン２６との凝着摩耗を防ぐためにニッケルなどの金属めっきが施される。

また、クランクケース一体型シリンダブロック１は、シリンダボア２１に連続させて上部クランクケース６および上部隔壁２３に形成された円筒面形状のホーニングリリース面４８ａを有するホーニングリリース部４８を備える。ホーニングリリース面４８ａは、シリンダボア２１よりも大径に形成されるとともに上部隔壁２３に弧状の凹没部４９を形成する。

ホーニングリリース部４８は、シリンダボア２１のクランク室２２側の開口縁に形成される。また、ホーニングリリース部４８は、上部隔壁２３との境界部分に滑らかな円弧状の連接面５１（所謂、隅Ｒ）を有する。

他方、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、シリンダボア２１側から凹没部４９に渡って形成される。また、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（第三開口縁）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、開口縁４５ｂは、シリンダボア２１から凹没部４９に渡って形成される。

このように構成されたクランクケース一体型シリンダブロック１は、シリンダボア２１から凹没部４９に渡って形成された開口縁４５ｂによってホーニングリリース面４８ａの分断を抑制させて、環状に連続したホーニングリリース面４８ａを構成する。

一方、シリンダ軸芯Ｃに対して略直交する方向における連通孔３８の最大開口幅Ｄは、上部隔壁２３の凹没部４９の幅ｄよりも大きい。また、連通孔３８の最大開口幅Ｄを構成する開口縁４５ａおよび開口縁４５ｃは、シリンダボア２１側に配置される。

さらに、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。

ここで、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する。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。

しかも、このように開口された連通孔３８は、開口縁４５ｂによってホーニングリリース面４８ａの一部を構成する凹没部４９をＶ字形状に開口させるので、ホーニングリリース面４８ａの分断を抑制しつつ連通孔３８の総開口面積を十分に大きくすることができる。

なお、クランクケース一体型シリンダブロック１は、ホーニングリリース部４８の連接面５１（所謂、隅Ｒ）の曲率を大きくすることによって、ホーニングリリース面４８ａをクランク室２２の内側へと拡大させることができる（図８中の破線５１）。ホーニングリリース面４８ａの拡大部分は、シリンダボア２１とクランク室２２のとの境界部分であり、連通孔３８の開口面積を拡大させた場合にはホーニングリリース面４８ａが分断され易い箇所でもある。すなわち、クランクケース一体型シリンダブロック１は、連接面５１（所謂、隅Ｒ）の曲率拡大によってもホーニングリリース面４８ａの分断を抑制できる。

ただし、この場合には、ホーニングリリース面４８ａの拡大とともに連接面５１がクランク室２２の内側へ寄るので、クランク軸２７（特に、クランクウェブ３３）とホーニングリリース部４８との隙間を確実に確保する必要がある。そこで、クランク軸２７とホーニングリリース部４８との干渉が生じ得る場合には、シリンダボア２１のめっき処理後に干渉範囲を除去するための追加加工を行い、当該干渉部分を除去する必要がある。

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、シリンダボア２１側を大きく開口させつつ、シリンダボア２１と凹没部４９との境界においてシリンダボア２１から遠ざかるにつれて開口幅の狭まる連通孔３８によって、下死点におけるピストン２６直下の領域におけるガスの流れをスムーズにすることができるとともに、ホーニングリリース面４８ａの分断を抑制できる。すなわち、クランクケース一体型シリンダブロック１によれば、シリンダボア２１のクランク室２２側端部を閉塞させてシリンダ内壁面４７をめっきする方式の適用を可能としつつ、かつ連通孔３８の開口面積を大きく確保して、ピストン２６の下降行程で生じるポンプ損失や、クランク室２２内に飛沫して空気と混ざり合ったオイルによる攪拌抵抗を低減させることができる。

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、シリンダボア２１に連続させて形成されるホーニングリリース面４８ａを分断させることなく、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に開口面積を極力大型化させた連通孔３８を形成できる。

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
４７ シリンダ内壁面
４８ ホーニングリリース部
４８ａ ホーニングリリース面
４９ 凹没部
５１ 連接面

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、
   前記シリンダボアに連続させて前記上部クランクケースおよび前記隔壁に形成された円筒面形状のホーニングリリース面を有するホーニングリリース部と、を備え、
   前記ホーニングリリース面は、前記シリンダボアよりも大径に形成されるとともに前記隔壁に弧状の凹没部を形成し、
   前記隔壁は、シリンダ軸芯に対して略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と、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と、前記シリンダ軸芯に対して略平行に延びて第一開口縁および第二開口縁の間を繋ぐ第三開口縁と、を有して前記シリンダボアから前記凹没部に渡って形成され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を有し、
   前記シリンダ軸芯に対して略直交する方向における前記連通孔の最大開口幅は前記凹没部の幅よりも大きく、
   前記シリンダボア側から前記凹没部に渡って前記第二開口縁を形成させて前記ホーニングリリース面の分断を抑制させた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. 前記シリンダ軸芯は、前記上部クランクケースの合面に対して直立され、
   前記連通孔は、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の前記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. 前記第一開口縁および前記第三開口縁は前記シリンダボア側に配置された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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