JP5912736B2 - 内燃機関 - Google Patents

Description

本願発明は、クランクシャフトのジャーナルを回転自在に保持する複数個のクランクキャップが補強体で連結されている内燃機関に関するものである。

多気筒内燃機関のクランクシャフトは、その両端部に位置した一対のサイドジャーナルと、サイドジャーナルの間に位置した１つ又は複数の中間ジャーナルとを有しており、各ジャーナルは、その半周はシリンダブロックの軸受け部に嵌まって、残りの半周はクランクキャップで覆われており、クランクキャップは、ジャーナルを挟んで両側に位置した一対のボルトでシリンダブロックに締結されている。

然るに、クランクシャフトの各ジャーナルは爆発行程においてピストンで強く押されるため、各クランクキャップには、シリンダブロックの軸受け部から離反させるような強い力が作用する。特に、中間ジャーナルにはピストンの押圧力が曲げモーメントとして作用するため、中間軸受け部から離反させる力は特に強いものとなる。そこで、各クランクキャップを補強体で一体に連結することで、各クランクキャップの支持強度をアップさせることが行われている（例えば特許文献１）。

特許文献１では、補強体（連結フレーム）は各クランクキャップと一体に構成（鋳造）されており、隣り合ったクランクキャップの間には、クランクアーム及びクランクピンの運動を許容するための逃がし穴が空いている。また、補強体が一体化されたクランクキャップはボルトでシリンダブロックに締結されるが、特許文献１では、補強体の下面に制振鋼板をボルトで固定し、オイルパンの内部でのオイルの波立ちを制振鋼板で抑制している。

特開平８−６１０８３号公報

さて、シリンダブロックの下面にはオイルパンを取り付けている一方、各クランクキャップを含む面積（すなわち、シリンダボアの軸方向から見て補強体の外周で囲われた面積）はかなりの大きさになるため、補強体を板状の形態にしてこれをオイルパンの油面近くに配置すると、特許文献１のように制振鋼板を設けなくとも、補強体自体でオイルの跳ね上がりを防止できる利点がある。すなわち、補強体をオイルパン用バッフルプレートに兼用することが可能になる。

他方、オイルパンの内部にはオイルを浄化して吸引するオイルストレーナが配置されているが、補強体と干渉しないようにオイルストレーナを配置しようとすると、例えば、オイルストレーナを寝かせた状態で配置して、オイルパンの内面と補強体との間の隙間からパイプを立ち上げるといった構成にせねばならないため、オイルストレーナの配置や配管に関する設計が面倒になるという問題がある。また、オイルストレーナを補強体の下方に寝かせて配置すると、オイルストレーナの交換も非常に厄介になる。

本願発明は、このような現状を改善すべく成されたものである。

本願発明の内燃機関は、複数のシリンダボアを列状に設けたシリンダブロックと、前記各シリンダボアに摺動自在に嵌め入れられたピストンと、左右一対のサイドジャーナルの間に中間ジャーナルと複数のクランクピンとが設けられたクランクシャフトと、前記シリンダボアの下方に配置したオイルパンとを有している。

更に、前記シリンダブロックには、前記各サイドジャーナルが半周分だけ嵌まるサイド軸受け部と、前記中間ジャーナルが半周分だけ嵌まる中間軸受け部とが形成されており、前記サイドジャーナルにはサイドクランクキャップが被さって、前記サイドクランクキャップは、前記サイドジャーナルを挟んで両側に位置した一方のボルトと他方のボルトとから成る一対のボルトでシリンダブロックに固定されており、前記中間ジャーナルには中間クランクキャップが被さって、前記中間クランクキャップは、前記中間ジャーナルを挟んで両側に位置した一対のボルトで前記シリンダブロックに固定されている。

そして、前記各クランクキャップの下方には、当該各クランクキャップを一体的に連結する補強体が配置されており、
前記補強体は、１つのサイドクランクキャップを固定する一対のボルトのうち一方のボルトに対応した部位が切欠き部になっていて、前記切欠き部の近傍部に、前記オイルパンからオイルを吸引するためのオイルストレーナを配置しており、
かつ、前記補強体と前記１つのサイドクランクキャップとは、前記一対のボルトのうち他方のボルトで前記シリンダブロックに共締めされて、前記補強体と他のサイドクランクキャップ及び中間クランクキャップとは、それぞれ前記一対ずつのボルトでシリンダブロックに共締めされている。

なお、本願発明でいう「一対のボルト」には、クランクキャップがジャーナルを挟んだ両側において１本ずつのボルトで締結されている場合のみでなく、ジャーナルを挟んだ両側がそれぞれ複数本ずつのボルトで締結されている場合も含まれる。

既述のように、クランクシャフトのうち中間クランクキャップには爆発行程で特に強い力が掛かるが、サイドクランクキャップに作用する力は、中間クランクキャップに作用する力に比べて相対的に小さい。この点に着目して本願発明者たちが計測したところ、補強体のうちサイドジャーナルの１本のボルトの周辺部を切欠いても（すなわち、サイドクランクキャップのうち、サイドジャーナルを挟んだ片側のみに補強体を固定しても）、クランクキャップの群全体としての支持強度には目立った低下は見られなかった。

つまり、補強体をサイドクランクキャップの個所で部分的に切欠いても、クランクシャフトの支持機能が低下することはないのである。そして、補強体の切欠き部の箇所にオイルストレーナを配置できるため、オイルストレーナは例えば吸引パイプを略縦向きにした姿勢で配置するといったことも容易であって、配置と配管の自由性を向上できると共に、オイルストレーナの交換も簡単に行える。また、軽量化にも貢献できる。

なお、補強体を板状に構成すると共にカラーを介してオイルパンの内部に入り込むように配置すると、補強体を、オイルの揺動・波立ちを抑制するバッフルプレートとして機能させることができて、特に好適である。

実施形態に係る内燃機関をクランクシャフトの軸線と直交した方向から見た縦断側面図である。 シリンダブロックの底面図である。 図１及び図２のIII-III 視断面図である。

次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本願発明は、車両用の２気筒内燃機関に適用している。以下では方向を特定するため便宜的に「前後」「左右」の文言を使用するが、クランクシャフトの長手方向を左右方向として、クランクシャフト及びシリンダボアとの軸線と直交した方向を前後方向としている。

内燃機関はシリンダブロック１を有しており、シリンダブロック１には、２つのシリンダボア２が左右に並んで直列に形成されている。両シリンダボア２にはピストン３が摺動自在に嵌まっており、各ピストン３は、コンロッド４を介してクランクシャフト５に相対動自在に連結されている。なお、図面ではシリンダボア２を鉛直姿勢に描いているが、クランクシャフト５の軸線方向から見て、シリンダボア２を鉛直線に対して傾斜させること（スラント型に構成すること）もあり得る。

クランクシャフト５は、左右のサイドジャーナル６と、その間に位置した１つの中間ジャーナル７と、左右一対ずつのクランクアーム８を介してサイドジャーナル６及び中間ジャーナル７に固定された２本のクランクピン９とを有しており、クランクピン９がコンロッド４で抱持されている。敢えて述べる必要はないが、コンロッド４のうちクランクピン９を抱持する部分は２つ割状になっている。

クランクシャフト５のうち一方のサイドジャーナル６の外側に位置した一端部には、動力を取り出す出力ギア１０が固定されており、他方のサイドジャーナル６の外側に位置した他端部には、補機駆動用プーリ１１が固定されている。補機駆動用プーリ１１には補機駆動ベルト１２が巻き掛けられており、発電機、ウォータポンプ、オイルポンプは補機駆動ベルト１２で駆動される。

シリンダブロック１には、サイドジャーナル６の上半周分が嵌まる下向き開口の左右サイド軸受け部１４と、中間ジャーナル７の上半周部が嵌まる下向き開口の１つの中間軸受け部１５とが形成されており、サイド軸受け部１４には、サイドジャーナル６の下半周分に下方から嵌まる上向き開口のサイドクランクキャップ１６が重なっており、中間軸受け部１５には、中間ジャーナル７の下半周分に下方から嵌まる上向き開口の中間クランクキャップ１７が重なっている。各ジャーナル６，７は、２つ割式のベアリング１８を介して軸受け部１４，１５及びクランクキャップ１６，１７で回転自在に保持されている。

シリンダボア２の軸線方向から見て各クランクキャップ１６，１７を含むエリアの下方には、クランクシャフト５の軸方向に長い長方形で平板状の補強体１９が配置されている。補強体１９は、基本的には各クランクキャップ１６，１７の前後巾寸法と同じ程度の前後巾を有する左右横長の長方形であるが、図２に示すように、補機駆動プーリ１１に近い側の１つのコーナーを切除することで、１つの切欠き部２０が形成されている。

そして、各クランクキャップ１６，１７は、ジャーナル６，７を挟んだ前後両端部がそれぞれ前後一対ずつのボルト２１でシリンダブロック１に締結されているが、補機駆動プーリ１１の側に位置した他方のサイドクランクキャップ１６は、補強体１9 の切欠き部２０に対応した一端部の個所では、前後一対のボルトのうち一方のボルト２１で直接にシリンダブロック１に締結されて、補強体１９の切欠き部２０に対応していない他端部の個所では、筒状のカラー（スペーサ）２２を介して補強体１９と一緒に他方のボルト２１でシリンダブロック１のサイド軸受け部１４に共締めされている。
また、一方のクランクキャップ１６及び中間クランクキャップ１７は、それぞれ筒状のカラー（スペーサ）２２を介して補強体１9 と一緒に前後一対ずつのボルト２１でシリンダブロック１の軸受け部１４，１５に共締めされている。

すなわち、補強体１9 は、切欠き部２０の箇所を除いた５カ所ではカラー２２を介してクランクキャップ１６，１７と一緒にボルト２１でシリンダブロック１に共締めされており、切欠き部２０の箇所では、他方のサイドジャーナル６の前後一端部がボルト２１で直接にシリンダブロック１に締結されている。

シリンダブロック１の下面にはオイルパン２３が固定されており、補強体１9 は油面の近くに配置されている。更に、オイルパン２３にはオイルストレーナ２４を配置している。オイルストレーナ２４はオイルパン２３の内部のうち補機駆動プーリ１１に寄った部位に配置されており、シリンダボア２の軸線に対して傾斜してはいるものの、概ね吸い込み筒２５が上下方向に延びる姿勢になっている。つまり、オイルストレーナ２４は、その吸い込み筒の先端がオイルパン２３のできるだけ中央部に向かうように傾斜しているが、基本的には、オイルが下から上に吸い上げられる縦型になっている。

オイルストレーナ２４の上部には吸い込み筒２５の外側に張り出した取り付け部２６を有しており、取り付け部２６がシリンダブロック１の側面に直接に又はブラケットを介して固定されるが、取り付け部２６を補強体１9 の切欠き部２０の近傍に位置させている。このため、オイルストレーナ２４は、補強体１9 との干渉を回避しつつシリンダブロック１の側面に簡単に取り付けることができ、また、交換に際しては、一々補強体１9 を取り外す必要はなく、オイルストレーナ２４のみを脱着できる。

なお、内燃機関をそのクランクシャフト５が左右横長となる横置き姿勢で車両に搭載した場合、図１は車両の後ろ側から見た状態になっており、この状態では、シリンダブロック１の上面に固定したシリンダヘッドに設けた吸気バルブ及び排気バルブは、吸気バルブが紙面に向かって手前側に位置して、排気バルブが紙面に向かって奥側に位置している。従って、オイルストレーナ２４はシリンダブロック１の前面部に固定されている。

上記の実施形態は２気筒内燃機関に適用した場合であったが、本願発明は３気筒以上の内燃機関にも適用できることは云うまでもない。また、上記の実施形態では切欠き部はコーナー部を面取り状にカットして形成しているが、切欠き部の形状は必要に応じて任意に設定できる。例えば外向き凹状に形成することも可能である。

上記の実施形態では、各クランクキャップ１６，１７と補強体１9 とカラー２２とを別部材に構成しているが、各クランクキャップ１６，１７と各カラー２２とを一体品として製造したり、各カラー２２と補強体１9 とを一体品として製造したりすることも可能である。補強体１9 は、切欠き部２０の箇所を除いて、各クランクキャップ１６，１７の前後両側にはみ出す形態と成すことも可能である。

オイルパン２３に専用のバッフルプレートを設ける場合のように、補強体１9 にオイルルのバッフル機能が必要でない場合は、補強体１9 は、上下に開口した枠状形態と成してもよい。

本願発明は実際に内燃機関に適用できる。従って、産業上利用できる。

１ シリンダブロック
２ シリンダボア
３ ピストン
４ コンロッド
５ クランクシャフト
６ サイドジャーナル
７ 中間ジャーナル
８ クランクアーム
９ クランクピン
１４ サイド軸受け部
１５ 中間軸受け部
１６ サイドクランクキャップ
１７ 中間クランクキャップ
１９ 補強体
２０ 切欠き部
２１ ボルト
２２ カラー
２３ オイルパン
２４ オイルストレーナ

Claims (1)

1. 複数のシリンダボアを列状に設けたシリンダブロックと、前記各シリンダボアに摺動自在に嵌め入れられたピストンと、左右一対のサイドジャーナルの間に中間ジャーナルと複数のクランクピンとが設けられたクランクシャフトと、前記シリンダボアの下方に配置したオイルパンとを有しており、
   前記シリンダブロックには、前記各サイドジャーナルが半周分だけ嵌まるサイド軸受け部と、前記中間ジャーナルが半周分だけ嵌まる中間軸受け部とが形成されており、前記サイドジャーナルにはサイドクランクキャップが被さって、前記サイドクランクキャップは、前記サイドジャーナルを挟んで両側に位置した一方のボルトと他方のボルトとから成る一対のボルトでシリンダブロックに固定されており、前記中間ジャーナルには中間クランクキャップが被さって、前記中間クランクキャップは、前記中間ジャーナルを挟んで両側に位置した一対のボルトで前記シリンダブロックに固定されており、
   更に、前記各クランクキャップの下方には、当該各クランクキャップを一体的に連結する補強体が配置されている構成であって、
   前記補強体は、１つのサイドクランクキャップを固定する一対のボルトのうち一方のボルトに対応した部位が切欠き部になっていて、前記切欠き部の近傍部に、前記オイルパンからオイルを吸引するためのオイルストレーナを配置しており、
   かつ、前記補強体と前記１つのサイドクランクキャップとは、前記一対のボルトのうち他方のボルトで前記シリンダブロックに共締めされて、前記補強体と他のサイドクランクキャップ及び中間クランクキャップとは、それぞれ前記一対ずつのボルトでシリンダブロックに共締めされている、
   内燃機関。

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