JP6586986B2

JP6586986B2 - エンジン

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Publication number: JP6586986B2
Application number: JP2017242756A
Authority: JP
Inventors: 和男市川; 芳尚乃生
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2019-10-09
Anticipated expiration: 2037-12-19
Also published as: DE112018005931B4; US20210215119A1; CN111492134B; WO2019123991A1; JP2019108850A; DE112018005931T5; US11248558B2; CN111492134A

Description

本発明は、エンジンに関し、特にシリンダヘッドとシリンダブロックとキャップ部とを共締めしてなるエンジンに関する。

車両等のエンジンでは、シリンダブロックの上方にシリンダヘッドが載置され、シリンダブロックの下方に、機関出力軸を挟む状態でキャップ部が取り付けられている。従来のエンジンでは、シリンダブロックとシリンダヘッドとは、シリンダヘッドの上面側から下向きに挿入されたヘッドボルトがシリンダヘッドを挿通し、シリンダブロックに設けられた雌ネジに螺結されることにより相互に締結され、一方、シリンダブロックとキャップ部とは、キャップ部の下面側から上向きに挿入されたキャップボルトがキャップ部を挿通し、シリンダブロックに設けられた雌ネジに螺結されることにより相互に締結されている。

ところで、近年においては、エンジンの軽量化が求められている。その一つの方策として、シリンダヘッドとシリンダブロックとキャップ部とを共締めした構成のエンジンが開発されている（特許文献１）。

特許文献１に開示されたエンジンでは、シリンダヘッドの上面側から挿入されたヘッドボルトが、シリンダヘッド及びシリンダブロックを挿通し、キャップ部に設けられた雌ネジに螺結されることにより、シリンダヘッドとシリンダブロックとキャップ部とが共締めされている。このようにシリンダヘッドとシリンダブロックとキャップ部とを共締めすることで、ボルトの本数を低減し、エンジンの軽量化を図ることができる。

特開平１１−２００９４３号公報

上記特許文献１で開示されたエンジンのように、シリンダヘッドとシリンダブロックとキャップ部とが共締めされた構造を採用する場合には、シリンダブロックがシリンダヘッドとキャップ部とで挟まれた状態となり、シリンダブロックには気筒軸方向に作用する圧縮応力（ボルトの締結による応力）によりシリンダブロックとシリンダヘッドとの間の高いシール性も確保するする必要がある。このため、このような構成を採用するエンジンにおいては、ボルト締結による圧縮応力に対して強度的に十分に耐えられる構造を採用することが必要となるが、シリンダブロックとキャップ部との合わせ面の面積を拡大することには限界がある。即ち、シリンダブロックとキャップ部との合わせ面の面積を拡大しようとすると、機関出力軸のカウンターウェイトの干渉が懸念される。

本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、シリンダヘッドとシリンダブロックとキャップ部とを共締めしてなる構成を採用する場合においても、シリンダブロックとキャップ部との合わせ面の面積の拡大を抑制しながら、シリンダブロックに作用する圧縮応力に対して強度的に十分に耐えることができるエンジンを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るエンジンは、前記エンジンの機関出力軸と、気筒を形成する気筒形成部と、それぞれが前記気筒形成部に対して、前記機関出力軸側で前記機関出力軸を支持する部位を有する複数の機関出力軸支持部と、を有し、前記機関出力軸に対して気筒軸方向の上方側に配設されるシリンダブロックと、前記シリンダブロックにおける気筒軸方向の上方に取り付けられるシリンダヘッドと、前記複数の機関出力軸支持部のそれぞれに対して前記気筒軸方向の下方側に取り付けられ、前記機関出力軸を支持する部位を有するキャップ部と、前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドと前記キャップ部とを共締めするヘッドボルトと、を備え、前記シリンダブロックは、前記機関出力軸が延びる方向である機関出力軸方向における、前記複数の機関出力軸支持部のそれぞれに対応する位置の、機関出力軸方向視における前記機関出力軸の径方向外側を前記気筒軸方向に貫通し、前記ヘッドボルトが挿通された２つのヘッドボルト孔を有し、前記複数の機関出力軸支持部の内の少なくとも１つの前記機関出力軸支持部を前記機関出力軸方向から見るとき、当該少なくとも１つの機関出力軸支持部の外壁面は、前記機関出力軸の支持部分から前記２つのヘッドボルト孔の一方に向けて斜め方向に延びる第１リブを有し、前記キャップ部は、前記機関出力軸方向視において、前記機関出力軸の径方向外側を前記気筒軸方向に貫通し、前記ヘッドボルトと螺結する２つのネジ孔を有し、前記キャップ部を前記機関出力軸方向視するとき、当該キャップ部の外壁面は、前記機関出力軸の支持部分から前記２つのネジ孔の一方に向けて斜め方向に延びる第３リブを有する。

上記態様に係るエンジンでは、少なくとも１つの機関出力軸支持部の外壁面に第１リブを設け、当該第１リブがヘッドボルト孔に向けて斜め方向に延びる構成を採用しているので、シリンダブロックにおけるキャップ部との合わせ面に対して共締めによる圧縮応力を、第１リブが延びる範囲で分散させることができる。よって、上記態様に係るエンジンでは、共締めによる圧縮応力が、ヘッドボルト孔の周辺だけに局所的に作用するのを抑制することができ、シリンダブロックとキャップ部との相互の合わせ面の面積の拡大を抑制しながら、圧縮応力に対して強度的に十分に耐える構造とすることができる。

従って、上記態様に係るエンジンでは、シリンダヘッドとシリンダブロックとキャップ部とを共締めしてなる構成を採用する場合においても、シリンダブロックとキャップ部との合わせ面の面積の拡大を抑制しながら、シリンダブロックに作用する圧縮力に対して強度的に十分に耐えることができる。
また、上記態様に係るエンジンでは、キャップ部の外壁面にも斜め方向に延びる第３リブが設けられているので、共締めによる圧縮応力がキャップ部においても第３リブが延びる範囲で分散される。よって、上記態様に係るエンジンでは、キャップ部とシリンダブロックとの合わせ面において、共締めによる圧縮応力が局所的に作用するのを更に確実に抑制することができる。

なお、上記態様では、気筒におけるピストンの往復動に係る方向を基準として上下方向を規定している。これについては、以下の態様において同様である。

本発明の別態様に係るエンジンは、上記態様であって、前記少なくとも１つの機関出力軸支持部を前記機関出力軸方向視するとき、当該少なくとも１つの機関出力軸支持部の外壁面は、それぞれが円柱リブ状の２つのヘッドボルト孔形成部を有し、前記２つのヘッドボルト孔のそれぞれは、前記ヘッドボルト孔形成部の内方に設けられており、前記第１リブは、前記シリンダブロックにおける前記シリンダヘッドとの合わせ面よりも前記気筒軸方向の下方の箇所で、前記ヘッドボルト孔形成部に接続されている。

上記態様に係るエンジンでは、シリンダブロックとシリンダヘッドとの合わせ面よりも下方の箇所で、第１リブがヘッドボルト孔形成部に接続されているので、共締めによる圧縮応力がシリンダヘッドとシリンダブロックとの合わせ面に対して局所的に作用することも抑制される。このため、上記態様に係るエンジンでは、シリンダブロックとシリンダヘッドとの合わせ面における高いシール性を確保することもできる。

本発明の別態様に係るエンジンは、上記態様であって、前記少なくとも１つの機関出力軸支持部を前記機関出力軸方向視するとき、当該少なくとも１つの機関出力軸支持部の外壁面は、前記機関出力軸の支持部分から、前記２つのヘッドボルト孔の他方に向けて斜め方向に延びる第２リブを有する。

上記態様に係るエンジンでは、上記機関出力軸支持部の外壁面に、他方のヘッドボルト孔に向けて斜め方向に延設された第２リブも有するので、シリンダブロックとキャップ部との合わせ面に対して共締めによる圧縮応力を、第２リブが延びる範囲でも分散させることができる。よって、上記態様に係るエンジンでは、共締めによる圧縮応力が、ヘッドボルト孔の周辺だけに局所的に作用するのを更に確実に抑制することができる。

本発明の別態様に係るエンジンは、上記態様であって、前記機関出力軸支持部を前記機関出力軸方向視するとき、前記第１リブと前記第２リブとの間隔は、前記気筒軸方向の下方から上方へと行くのに従って漸次拡がっている。

上記態様に係るエンジンでは、第１リブと第２リブとの間隔が、下方から上方へと行くのに従って漸次拡がるように構成しているので、共締めによる圧縮応力がより均一に分散される。

本発明の別態様に係るエンジンは、上記態様であって、前記少なくとも１つの機関出力軸支持部を前記機関出力軸方向視するとき、前記第１リブと前記第２リブとは、前記気筒の中心軸に対して線対称の関係を以って形成されている。

上記態様に係るエンジンでは、機関出力軸方向視（正面視）において、第１リブと第２リブとが気筒の中心軸に対して線対称（左右対称）の関係を以って形成されているので、共締めによる圧縮応力を左右方向により均一に分散させることができる。

本発明の別態様に係るエンジンは、上記態様であって、前記少なくとも１つの機関出力軸支持部は、前記複数の機関出力軸支持部の内の、前記機関出力軸方向における両端に位置する端部機関出力軸支持部である。

上記態様に係るエンジンでは、第１リブを有する機関出力軸支持部を端部機関出力軸支持部としているので、第１リブが機関出力軸の各部（例えば、カウンターウェイトなど）と干渉するのを回避することができる。

本発明の別態様に係るエンジンは、上記態様であって、前記キャップ部を前記機関出力軸方向視するとき、当該キャップ部の外壁面は、前記機関出力軸の支持部分から前記２つのネジ孔の他方に向けて斜め方向に延びる第４リブを有する。

上記態様に係るエンジンでは、キャップ部の外壁面に、他方のネジ孔が設けられた部分に向けて斜め方向に延びる第４リブも有するので、共締めによる圧縮応力を、第４リブが延びる範囲でも分散させることができる。よって、上記態様に係るエンジンでは、共締めによる圧縮応力が、キャップ部のネジ孔の周辺だけに局所的に作用するのを更に確実に抑制することができる。

本発明の別態様に係るエンジンは、上記態様であって、前記シリンダブロックは、前記気筒形成部と前記機関出力軸支持部と前記キャップ部とを外方から囲繞するシリンダブロック外壁を更に有し、前記気筒形成部と前記機関出力軸支持部とは、金属材料を用い一体形成されており、前記シリンダブロック外壁は、樹脂材料を用い形成されている。

上記態様に係る多気筒エンジンでは、樹脂材料を用い形成されたシリンダブロック外壁を備えるので、シリンダブロック全体を金属材料を用い形成する場合に比べて、エンジンの重量軽減を図ることができる。また、このように樹脂材料からなるシリンダブロック外壁を用いて軽量化を図りながら、シリンダヘッドとシリンダブロックとキャップ部とを共締めしてなる構成を採用する場合においても、上記のように機関出力軸支持部の外壁面に第１リブを形成することにより高い強度を確保することができる。

上記の各態様に係るエンジンでは、シリンダヘッドとシリンダブロックとキャップ部とを共締めしてなる構成を採用する場合においても、シリンダブロックとキャップ部との合わせ面の面積の拡大を抑制しながら、シリンダブロックに作用する圧縮力に対して強度的に十分に耐えることができる。

実施形態に係るエンジンの概略構成を示す模式斜視図である。エンジンの概略構成を示す模式側面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す図であって、シリンダヘッドとブロックコアとベアリングキャップとの取り付け構成を示す模式断面図である。ブロックコア及びベアリングキャップの構成を示す模式斜視図である。Ｘ方向端部における気筒形成部、シャフト支持部、及びベアリングキャップの構成を示す模式斜視図である。Ｘ方向端部における気筒形成部、シャフト支持部、及びベアリングキャップの構成を示す模式正面図である。ヘッドボルトによる共締めによりブロックコアに作用する圧縮応力の作用を説明するための模式図である。

以下では、本発明の実施形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で説明の形態は、本発明の一態様であって、本発明は、その本質的な構成を除き何ら以下の形態に限定を受けるものではない。

なお、以下の説明で用いる各図においては、Ｘ方向が機関出力軸方向であり、Ｙ方向が吸排気方向であり、Ｚ方向が気筒軸方向である。

［実施形態］
１．エンジン１の概略構成
エンジン１の概略構成について、図１及び図２を用い説明する。

本実施形態に係るエンジン１は、４気筒のガソリンエンジンを一例として採用しており、図１に示すように、シリンダブロック１０と、シリンダヘッド１３と、ヘッドカバ１４と、ベアリングキャップ（キャップ部）１５と、クランクシャフト（機関出力軸）１６と、オイルパン１７と、を備える。

シリンダブロック１０は、金属材料を用い形成されたブロックコア１１と、樹脂材料を用い形成されたシリンダブロック外壁１２と、を有する。ブロックコア１１の詳細な構成については、後述する。

シリンダブロック外壁１２は、ブロックコア１１と、ベアリングキャップ１５とクランクシャフト１６の一部と、を外方から囲むように形成されており、−Ｚ側にオイルパン１７が接続されている。なお、図１では、詳細な図示を省略するが、シリンダブロック外壁１２には、冷却液が流通する経路であるウォータージャケットが形成されている。

シリンダヘッド１３は、シリンダブロック１０の＋Ｚ側に取り付けられている。図１では図示を省略するが、シリンダヘッド１３には、カムシャフト、吸排気バルブ、及び吸排気マニホールドなどが設けられている。

ヘッドカバ１４は、シリンダヘッド１３の＋Ｚ側に取り付けられており、シリンダヘッド１３の＋Ｚ側開口部を塞いでいる。

ベアリングキャップ（キャップ部）１５は、ブロックコア１１の−Ｚ側に取り付けられており、ブロックコア１１とでクランクシャフト１６を回転自在の状態で支持している。

図２に示すように、クランクシャフト１６は、Ｘ方向に沿って延びている。クランクシャフト１６は、ブロックコア１１とベアリングキャップ１５とで支持されたクランクジャーナル１６ａと、Ｘ方向に隣り合うクランクジャーナル１６ａ同士の間に設けられたクランクアーム１６ｂと、Ｘ方向に隣り合い互いに対をなすクランクアーム１６ｂ同士の間に設けられたクランクピン１６ｃと、各クランクアーム１６ｂに連続形成されたカウンターウェイト１６ｄと、を有する。

各クランクピン１６ｃには、回転自在の状態でコンロッド（コネクティングロッド）１８が取り付けられており、コンロッド１８の他端にピストン１９が取り付けられている。ピストン１９は、各気筒内をＺ方向に往復動自在となっている。そして、クランクシャフト１６は、ピストン１９の往復動に伴い、回転する。

２．シリンダヘッド１３とブロックコア１１とベアリングキャップ１５との取り付け構成
シリンダヘッド１３とブロックコア１１とベアリングキャップ１５との取り付け構成について、図３を用い説明する。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す模式断面図である。

図３に示すように、ブロックコア１１には、複数のヘッドボルト孔１１ａが設けられている。複数のヘッドボルト孔１１ａは、Ｙ方向に対をなす状態で設けられており、クランクシャフト１６が挿通する軸受部１１ｂのＹ方向両脇部分（径方向外側部分）を、それぞれがＺ方向に貫通した状態で設けられている。

シリンダヘッド１３にも、複数のヘッドボルト孔１３ａが設けられている。シリンダヘッド１３の複数のヘッドボルト孔１３ａは、それぞれがブロックコア１１のヘッドボルト孔１１ａに連続するように設けられている。そして、複数のヘッドボルト孔１３ａも、それぞれがＺ方向に貫通した状態で設けられている。

ベアリングキャップ１５には、クランクシャフト１６が挿通する軸受部１５ｂのＹ方向両脇部分（径方向外側部分）に、それぞれがブロックコア１１のヘッドボルト孔１１ａに連続する複数のネジ孔１５ａが設けられている。複数のネジ孔１５ａは、それぞれがＺ方向に貫通した状態で設けられている。

エンジン１では、シリンダヘッド１３の＋Ｚ側より複数のヘッドボルト２０が、それぞれヘッドボルト孔１３ａ及びヘッドボルト孔１１ａに挿入され、−Ｚ側の先端部分に設けられたネジ部２０ｂがベアリングキャップ１５のネジ孔１５ａの雌ネジと螺結されている。

図３に示すように、本実施形態に係るエンジン１では、シリンダヘッド１３とブロックコア１１とベアリングキャップ１５とがヘッドボルト２０により共締めされている。このため、エンジン１において、シリンダヘッド１３とブロックコア１１とが、ヘッドボルト２０のボルト頭２０ａと、ネジ部２０ｂとベアリングキャップ１５のネジ孔１５ａとの螺結箇所と、の間で挟持された状態となっている。さらに詳細には、ブロックコア１１は、シリンダブロック１３とベアリングキャップ１５とでＺ方向に挟持された状態となっている。

なお、図３では、エンジン１の一断面（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面）を一例として図示したが、ヘッドボルト２０による他の締結箇所も同様の構成となっている。

３．ブロックコア１１及びベアリングキャップ１５の構成
ブロックコア１１及びベアリングキャップ１５の構成について、図４を用い説明する。図４は、ブロックコア１１及びベアリングキャップ１５の構成を示す模式斜視図である。

図４に示すように、シリンダブロック１０におけるブロックコア１１は、４つの気筒形成部１１１〜１１４と、３つの接続部１１５〜１１７と、５つのシャフト支持部（機関出力軸支持部）１１８〜１２２と、を有する。ブロックコア１１において、４つの気筒形成部１１１〜１１４と、３つの接続部１１５〜１１７と、５つのシャフト支持部１１８〜１２２と、は金属材料を用いて一体形成されている。

４つの気筒形成部１１１〜１１４のそれぞれは、気筒１２３〜１２６を有する。気筒１２３〜１２６は、Ｘ方向に配列されている。ブロックコア１１では、複数のヘッドボルト孔１２７〜１３６がＺ方向に貫通するように設けられている。そして、複数のヘッドボルト孔１２７〜１３６の内、ヘッドボルト孔１２７，１２９，１３１，１３３，１３５は、ブロックコア１１の＋Ｙ側の側壁に設けられており、ヘッドボルト孔１２８，１３０，１３２，１３４，１３６は、ブロックコア１１の−Ｙ側の側壁に設けられている。

また、ヘッドボルト孔１２９〜１３４は、Ｘ方向において、隣り合う気筒１２３〜１２６同士の間の部分に設けられており、ヘッドボルト孔１２７，１２８，１３５，１３６は、Ｘ方向において、気筒１２３，１２６の両端となる箇所に設けられている。

なお、Ｙ方向において、ヘッドボルト孔１２７とヘッドボルト孔１２８とが対をなし、ヘッドボルト孔１２９とヘッドボルト孔１３０とが対をなし、ヘッドボルト孔１３１とヘッドボルト孔１３２とが対をなし、ヘッドボルト１３３とヘッドボルト１３４とが対をなし、ヘッドボルト１３５とヘッドボルト１３６とが対をなしている。

接続部１１５は、Ｘ方向における気筒形成部１１１と気筒形成部１１２との隣接部分（接続部分）の−Ｚ側の部分に設けられ、接続部１１６は、Ｘ方向における気筒形成部１１２と気筒形成部１１３との隣接部分（接続部分）の−Ｚ側の部分に設けられ、接続部１１７は、Ｘ方向における気筒形成部１１３と気筒形成部１１４との隣接部分（接続部分）の−Ｚ側の部分に設けられている。

なお、図４では、ブロックコア１１における−Ｙ側の側壁面だけを図示しているが、反対側となる＋Ｙ側についても、同様の構成を以って接続部が形成されている。

シャフト支持部１１９〜１２１は、それぞれ接続部１１５〜１１７の−Ｚ側部分から、−Ｚ側に延びるように形成されている。

一方、シャフト支持部１１８，１２２は、Ｘ方向において、気筒形成部１１１，１１４の両外側から−Ｚ側に延びるように形成されている。本実施形態において、シャフト支持部１１８，１２２を端部シャフト支持部と記載する場合があり、当該端部シャフト支持部１１８，１２２が端部機関出力軸支持部に相当する。

シャフト支持部１１８〜１２２のそれぞれは、Ｘ方向の厚みが、Ｙ方向の幅及びＺ方向の高さに比べて小さい、板形状を以って構成されている。

図４に示すように、シャフト支持部１１８〜１２２のそれぞれの−Ｚ側の部分には、ベアリングキャップ１５１〜１５５が取り付けられている。これらベアリングキャップ１５１〜１５５を纏めて、「ベアリングキャップ１５」と記載する場合がある。

シャフト支持部１１８〜１２２に対するベアリングキャップ１５１〜１５５の取り付けは、図３を用い説明したようにヘッドボルト２０との締結による。ここで、ヘッドボルト２０とベアリングキャップ１５（ベアリングキャップ１５１〜１５５）のネジ孔１５ａとの締結により生じる圧縮応力は、ブロックコア１１に対してＺ方向に作用する。

４．気筒形成部１１１，１１４、端部シャフト支持部１１８，１２２、及びベアリングキャップ１５１，１５５の構成
端部シャフト支持部１１８，１２２及びベアリングキャップ１５１，１５５の構成について、図５及び図６を用い説明する。図５は、気筒形成部１１１、端部シャフト支持部１１８、及びベアリングキャップ１５１の構成を示す模式斜視図であり、図６は、気筒形成部１１１、端部シャフト支持部１１８、及びベアリングキャップ１５１の構成を示す模式正面図である。なお、図５及び図６では、気筒形成部１１４、端部シャフト支持部１２２、及びベアリングキャップ１５５の図示を省略しているが、気筒形成部１１１、端部シャフト支持部１１８、及びベアリングキャップ１５１と同様の構成を有する。

図５に示すように、端部シャフト支持部１１８には、Ｙ方向の両側部から＋Ｙ側及び−Ｙ側に突出する縦リブ１４６，１４７が設けられている。縦リブ１４６，１４７は、薄板状又はヒレ状の形状を有する。

ベアリングキャップ１５１には、Ｙ方向の両側部から＋Ｙ側及び−Ｙ側に突出する縦リブ１５６，１５７が設けられている。縦リブ１５６，１５７は、＋Ｚ側で縦リブ１４６，１４７に対して当接し、縦リブ１４６，１４７と同様に、薄板状又はヒレ状の形状を有する。

図５及び図６に示すように、気筒形成部１１１における−Ｘ側の端壁面（外壁面）１１１ａには、ヘッドボルト孔形成部１４４，１４５が設けられている。ヘッドボルト孔形成部１４４は、＋Ｙ側の端部に設けられ、ヘッドボルト孔形成部１４５は、−Ｙ側の端部に設けられている。

図５に示すように、ヘッドボルト孔形成部１４４，１４５は、ヘッドボルト孔１２７，１２８の各ボルト孔中心軸Ａｘ_１２７，Ａｘ_１２８から−Ｘ側に突出する円柱リブ状の構成を有する。ヘッドボルト孔１２７は、ヘッドボルト孔形成部１４４に設けられ、ヘッドボルト孔１２８は、ヘッドボルト孔形成部１４５に設けられている。

図５及び図６に示すように、端部シャフト支持部１１８における−Ｘ側の端壁面（外壁面）１１８ａには、軸受部１１ｂの外縁部から＋Ｙ側であって＋Ｚ側に斜め方向に延びる端壁補強リブ（第１リブ）１４８と、軸受部１１ｂの外縁部から−Ｙ側であって＋Ｚ側に斜め方向に延びる端壁補強リブ（第２リブ）１４９と、が設けられている。

図５に示すように、端壁補強リブ１４８，１４９は、−Ｘ側に突出する半円柱リブ状の構成を有する。そして、図５及び図６に示すように、端壁補強リブ１４８は、＋Ｚ側の端部がヘッドボルト孔形成部１４４に接続されており、端壁補強リブ１４９は、＋Ｚ側の端部がヘッドボルト孔形成部１４５に接続されている。

図６に示すように、端壁補強リブ１４８のリブ中心軸Ａｘ_１４８とヘッドボルト孔形成部１４４のボルト孔中心軸Ａｘ_１２７とは、ブロックコア１１におけるシリンダヘッド１３との合わせ面１１ｃよりも距離Ｈ_１だけ−Ｚ側の箇所である接続箇所Ｐ_１で接続されている。

同様に、端壁補強リブ１４９のリブ中心軸Ａｘ_１４９とヘッドボルト孔形成部１４５のボルト孔中心軸Ａｘ_１２８とは、ブロックコア１１におけるシリンダヘッド１３との合わせ面１１ｃよりも距離Ｈ_１だけ−Ｚ側の箇所である接続箇所Ｐ_２で接続されている。

端壁補強リブ１４８と端壁補強リブ１４９とは、−Ｚ側から＋Ｚ側へと行くのに従って、間隔が漸増するようになっている。具体的には、＋Ｚ側の箇所での端壁補強リブ１４８と端壁補強リブ１４９との間隔Ｇ_２は、−Ｚ側の箇所での端壁補強リブ１４８と端壁補強リブ１４９との間隔Ｇ_１よりも広くなっている。

なお、図６に示すように、端壁補強リブ１４８と端壁補強リブ１４９とは、下端部（−Ｚ側の端部）においても、互いに接続しないように構成されている。

図５及び図６に示すように、ベアリングキャップ１５１における−Ｘ側の端壁面（外壁面）１５１ｂには、軸受部１５ｂの外縁部から＋Ｙ側であって−Ｚ側に斜め方向に延びる端壁補強リブ（第３リブ）１５８と、軸受部１５ｂの外縁部から−Ｙ側であって−Ｚ側に斜め方向に延びる端壁補強リブ（第４リブ）１５９と、が設けられている。

端壁補強リブ１５８，１５９は、−Ｘ側に突出する半円柱リブ状の構成を有する。そして、端壁補強リブ１５８と端壁補強リブ１５９とは、Ｙ方向における互いに間に空洞部１５１ａを挟む状態で設けられている。

図６に示すように、端壁補強リブ１５８のリブ中心軸Ａｘ_１５８とボルト孔中心軸Ａｘ_１２７とは、ベアリングキャップ１５１における下端部（−Ｚ側の端部）の近傍箇所で接続されている。同様に、端壁補強リブ１５９のリブ中心軸Ａｘ_１５９とボルト孔中心軸Ａｘ_１２８とは、ベアリングキャップ１５１における下端部（−Ｚ側の端部）の近傍箇所で接続されている。

５．ヘッドボルト２０の共締めによりブロックコア１１に作用する圧縮応力
ヘッドボルト２０の共締めによりブロックコア１１に作用する圧縮応力について、図７を用い説明する。図７は、ヘッドボルト２０の共締めによりブロックコア１１に作用する圧縮応力Ｓｃ_１，Ｓｃ_２，Ｓｃ_７，Ｓｃ_８の作用を説明するための模式図である。

図７に示すように、ヘッドボルト２０の共締めにより、ブロックコア１１には、圧縮応力Ｓｃ_１，Ｓｃ_２，Ｓｃ_７，Ｓｃ_８が作用する。圧縮応力Ｓｃ_１，Ｓｃ_２，Ｓｃ_７，Ｓｃ_８は、ヘッドボルト２０が挿通する領域（ヘッドボルト孔形成部１４４，１４５）とその近傍領域で強く作用する。

本実施形態に係るシリンダブロック１０では、ブロックコア１１におけるＸ方向端部の端部シャフト支持部１１８，１２２の端壁面１１８ａに端壁補強リブ１４８，１４９を形成している。このため、圧縮応力Ｓｃ_１，Ｓｃ_２の各一部は、端壁補強リブ１４８，１４９に沿う応力成分Ｓｃ_３，Ｓｃ_４へと分散される。圧縮応力Ｓｃ_１，Ｓｃ_２の残りの部分は、そのまま−Ｚ側に向かう応力成分Ｓｃ_５，Ｓｃ_６となる。

上記のように、ブロックコア１１では、端壁補強リブ１４８，１４９を設けることにより、ヘッドボルト２０の共締めによりブロックコア１１に作用する圧縮応力Ｓｃ_１，Ｓｃ_２を、軸受部１１ｂの外縁部における周方向内側部分にも作用させることができる。

また、図７に示すように、ベアリングキャップ１５１，１５５の端壁面１５１ｂには、端壁補強リブ１５８，１５９が設けられている。このため、ヘッドボルト２０の共締めによりブロックコア１１に作用する圧縮応力は、応力成分Ｓｃ_７，Ｓｃ_８と応力成分Ｓｃ_９，Ｓｃ_１０とに分散される。この内、応力成分Ｓｃ_７，Ｓｃ_８は、ブロックコア１１におけるベアリングキャップ１５１，１５５との合わせ面１１ｄに対して作用し、応力成分Ｓｃ_９，Ｓｃ_１０は、軸受部１５ｂの周方向内側部分に作用する。このように、ベアリングキャップ１５１，１５５においても、軸受部１５ｂの外縁部に分散された状態で応力が作用することとなる。

なお、ベアリングキャップ１５１，１５５には、空洞部１５１ａが設けられているので、圧縮応力の伝達経路が空洞部１５１ａを除く部分に制御される。

以上のように、ブロックコア１１のＸ方向端部の端部シャフト支持部１１８，１２２及びこれに対応するベアリングキャップ１５１，１５５に、端壁補強リブ１４８，１４９及び端壁補強リブ１５８，１５９を設けることにより、クランクシャフト１６を支持する軸受部１１ｂ，１５ｂに対して周方向により均一な状態で圧縮応力を作用させることができる。

６．効果
本実施形態に係るエンジン１では、端部シャフト支持部１１８，１２２の端壁面１１８ａに端壁補強リブ１４８，１４９を有し、当該端壁補強リブ１４８，１４９がヘッドボルト孔形成部１４４，１４５に向けて斜め方向に延びる構成を採用しているので、シリンダブロック１０におけるベアリングキャップ１５１，１５５との合わせ面１１ｄに対して共締めによる圧縮応力Ｓｃ_１，Ｓｃ_２を、端壁補強リブ１４８，１４９が延びる範囲で分散させることができる。よって、本実施形態に係るエンジン１では、ヘッドボルト２０の共締めによる圧縮応力Ｓｃ_１，Ｓｃ_２が、ヘッドボルト孔形成部１４４，１４５及びその周辺だけに局所的に作用するのを抑制することができ、シリンダブロック１０のブロックコア１１とベアリングキャップ１５との相互の合わせ面の面積の拡大を抑制しながら、圧縮応力Ｓｃ_１，Ｓｃ_２に対して強度的に十分に耐える構造とすることができる。

従って、本実施形態に係るエンジン１では、ヘッドボルト２０でシリンダヘッド１３とシリンダブロック１０のブロックコア１１とベアリングキャップ１５とを共締めしてなる構成を採用する場合においても、シリンダブロック１０のブロックコア１１とベアリングキャップ１５との当接面（合わせ面１１ｃ）の面積の拡大を抑制しながら、ブロックコア１１に作用する圧縮応力に対して強度的に十分に耐えることができる。

また、本実施形態に係るエンジン１では、シリンダブロック１０のブロックコア１１におけるシリンダヘッド１３との合わせ面１１ｃよりも距離Ｈ_１だけ下方の箇所（−Ｚ側の箇所）で、端壁補強リブ１４８，１４９がヘッドボルト孔形成部１４４，１４５に接続されているので、共締めによる圧縮応力Ｓｃ_１，Ｓｃ_２がブロックコア１１におけるシリンダヘッド１３との合わせ面１１ｃに対して局所的に作用することも抑制される。このため、エンジン１では、ブロックコア１１におけるシリンダヘッド１３との合わせ面１１ｃにおける高いシール性を確保することもできる。

また、本実施形態に係るエンジン１では、端部シャフト支持部１１８，１２２において、端壁補強リブ１４８と端壁補強リブ１４９との間隔（Ｇ_１，Ｇ_２）が、−Ｚ側から＋Ｚ側へと行くのに従って漸次拡がるように構成しているので、共締めによる圧縮応力Ｓｃ_１，Ｓｃ_２がより均一に分散される。

また、本実施形態に係るエンジン１では、図６に示したように、Ｘ方向からの正面視において、端壁補強リブ１４８と端壁補強リブ１４９とが気筒１２３の中心軸Ａｘ_１２３に対して線対称（左右対称）の関係を以って形成されているので、共締めによる圧縮応力Ｓｃ_１，Ｓｃ_２を左右方向により均一に分散させることができる。

また、本実施形態に係るエンジン１では、ベアリングキャップ１５１，１５５の端壁面１５１ｂにも斜め方向に延びる端壁補強リブ１５８，１５９が設けられているので、共締めによる圧縮応力がベアリングキャップ１５１，１５５においても端壁補強リブ１５８，１５９が延びる範囲で分散される。よって、本実施形態に係るエンジン１では、ベアリングキャップ１５とブロックコア１１との合わせ面（ブロックコア１１におけるベアリングキャップ１５との合わせ面１１ｄ）において、共締めによる圧縮応力が局所的に作用するのを更に確実に抑制することができる。

また、本実施形態に係るエンジン１では、樹脂材料を用い形成されたシリンダブロック外壁１２を備えるので、シリンダブロック１０全体を金属材料を用い形成する場合に比べて、エンジン１の重量軽減を図ることができる。また、このように樹脂材料からなるシリンダブロック外壁１２を用いて軽量化を図りながら、シリンダヘッド１３とシリンダブロック１０とベアリングキャップ１５とを共締めしてなる構成を採用する場合においても、上記のように端部シャフト支持部１１８，１２２の端壁面（外壁面）１１８ａに端壁補強リブ１４８，１４９を形成し、ベアリングキャップ１５１，１５５の端壁面１５１ｂに端壁補強リブ１５８，１５９を形成することにより高い強度を確保することができる。

以上のように、本実施形態に係るエンジン１では、シリンダヘッド１３とシリンダブロック１０とベアリングキャップ１５とを共締めしてなる構成を採用する場合においても、ブロックコア１１におけるベアリングキャップ１５との合わせ面１１ｄの面積の拡大を抑制しながら、ブロックコア１１に作用する圧縮力に対して強度的に十分に耐えることができる。また、エンジン１では、合わせ面１１ｄの面積の拡大を抑制しながら、ブロックコア１１のシャフト支持部１１８〜１２２及びベアリングキャップ１５１〜１５５でクランクシャフト１６を確実に支持することができる。

［変形例］
上記実施形態に係るエンジン１では、ブロックコア１１における端部シャフト支持部１１８，１２２の各端壁面１１８ａに２つの端壁補強リブ１４８，１４９を設けることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、端壁補強リブ１４８，１４９の内の一方を省略することもできる。この場合にも、端壁の補強効果を得ることができる。

また、上記実施形態に係るエンジン１では、Ｘ方向の内側に配されたシャフト支持部１１９〜１２１には壁部を補強するリブを設けないこととしたが、クランクシャフト１６のカウンターウェイト１６ｄなどとの干渉が避けられる範囲で補強リブを設けることとしてもよい。

また、上記実施形態では、端壁補強リブ１４８と端壁補強リブ１４９とが接続されていない構成を採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、端壁補強リブ同士が接続あるいは交差する構成を採用することもできる。

上記実施形態に係るエンジン１では、ベアリングキャップ１５１，１５５の各端壁面１５１ｂにも端壁補強リブ１５８，１５９を設けることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、ベアリングキャップの端壁面に全く端壁補強リブを設けない構成を採用することもできるし、どちらか一方の端壁補強リブだけを設ける構成を採用することもできる。また、各端壁面に３本以上のリブを設けることを排除するものでもない。

上記実施形態に係るエンジン１では、端壁補強リブ１４８，１４９及び端壁補強リブ１５８，１５９の形態を半円柱リブ状としたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、多角形横断面を有するリブや、ヒレ状のリブなどを採用することもできる。

上記実施形態に係るエンジン１では、端壁補強リブ１４８が＋Ｚ側でヘッドボルト孔形成部１４４と接続され、端壁補強リブ１４９が＋Ｚ側でヘッドボルト孔形成部１４５に接続されている構成を採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。端壁補強リブ１４８とヘッドボルト孔形成部１４４とは必ずしも接続されていなくてもよく、端壁補強リブ１４９とヘッドボルト孔形成部１４５とについても必ずしも接続されていなくてもよい。

端壁補強リブの幅や高さについては、長手方向に一定であることは必ずしも必要ではない。−Ｚ側から＋Ｚ側に向けて、幅が漸増し、高さが漸減するようなリブや、逆に、幅が漸減し、高さが漸増するようなリブを採用することもできる。

また、端壁補強リブについては、必ずしも直伸するリブである必要はなく、端壁面で曲線を描くように設けられていてもよい。

上記実施形態に係るエンジン１では、ベアリングキャップ１５１〜１５５の下端部同士が接続されておらず、各下端部が自由端の状態となっていることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、ベアリングキャップの下端部同士をビーム状部材で相互に連結することとしてもよい。

また、上記実施形態では、ヘッドボルト２０をシリンダヘッド１３の上方から挿入し、シリンダヘッド１３及びブロックコア１１を挿通させ、ベアリングキャップ１５に設けたネジ孔１５ａの雌ネジに対して螺結させることとしたが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、ヘッドボルトを、ベアリングキャップの下方から挿入し、ベアリングキャップ及びブロックコアを挿通させ、シリンダヘッドに設けたネジ孔の雌ネジに螺結させる構成を採用することもできる。

上記実施形態に係るエンジン１では、シリンダヘッド１３とシリンダブロック１０との間への、ヘッドガスケットの介挿の有無については特に言及しなかったが、介挿することとしてもよい。

上記実施形態では、エンジン１として４気筒のガソリンエンジンを一例として採用したが、本発明は、これに限定を受けるものではない。例えば、単気筒、２気筒、３気筒、あるいは５気筒以上のエンジンを採用することもできるし、ディーゼルエンジンを採用することもできる。

１エンジン
１０シリンダブロック
１１ブロックコア
１１ｂ軸受部
１２シリンダブロック外壁
１３シリンダヘッド
１５ベアリングキャップ（キャップ部）
１５ｂ軸受部
１６クランクシャフト（機関出力軸）
２０ヘッドボルト
１１１〜１１４気筒形成部
１１１ａ端壁面（外壁面）
１１８〜１２２シャフト支持部（機関出力軸支持部）
１２３〜１２６気筒
１２７〜１３６ヘッドボルト孔
１４４，１４５ヘッドボルト孔形成部
１４８端壁補強リブ（第１リブ）
１４９端壁補強リブ（第２リブ）
１５１〜１５５ベアリングキャップ（キャップ部）
１５１ｂ端壁面（外壁面）
１５８端壁補強リブ（第３リブ）
１５９端壁補強リブ（第４リブ）

Claims

エンジンにおいて、
前記エンジンの機関出力軸と、
気筒を形成する気筒形成部と、それぞれが前記気筒形成部に対して、前記機関出力軸側で前記機関出力軸を支持する部位を有する複数の機関出力軸支持部と、を有し、前記機関出力軸に対して気筒軸方向の上方側に配設されるシリンダブロックと、
前記シリンダブロックにおける気筒軸方向の上方に取り付けられるシリンダヘッドと、
前記複数の機関出力軸支持部のそれぞれに対して前記気筒軸方向の下方側に取り付けられ、前記機関出力軸を支持する部位を有するキャップ部と、
前記シリンダブロックと前記シリンダヘッドと前記キャップ部とを共締めするヘッドボルトと、
を備え、
前記シリンダブロックは、前記機関出力軸が延びる方向である機関出力軸方向における、前記複数の機関出力軸支持部のそれぞれに対応する位置の、機関出力軸方向視における前記機関出力軸の径方向外側を前記気筒軸方向に貫通し、前記ヘッドボルトが挿通された２つのヘッドボルト孔を有し、
前記複数の機関出力軸支持部の内の少なくとも１つの前記機関出力軸支持部を前記機関出力軸方向から見るとき、当該少なくとも１つの機関出力軸支持部の外壁面は、前記機関出力軸の支持部分から前記２つのヘッドボルト孔の一方に向けて斜め方向に延びる第１リブを有し、
前記キャップ部は、前記機関出力軸方向視において、前記機関出力軸の径方向外側を前記気筒軸方向に貫通し、前記ヘッドボルトと螺結する２つのネジ孔を有し、
前記キャップ部を前記機関出力軸方向視するとき、当該キャップ部の外壁面は、前記機関出力軸の支持部分から前記２つのネジ孔の一方に向けて斜め方向に延びる第３リブを有する、
エンジン。
請求項１に記載のエンジンであって、
前記少なくとも１つの機関出力軸支持部を前記機関出力軸方向視するとき、当該少なくとも１つの機関出力軸支持部の外壁面は、それぞれが円柱リブ状の２つのヘッドボルト孔形成部を有し、
前記２つのヘッドボルト孔のそれぞれは、前記ヘッドボルト孔形成部の内方に設けられており、
前記第１リブは、前記シリンダブロックにおける前記シリンダヘッドとの合わせ面よりも前記気筒軸方向の下方の箇所で、前記ヘッドボルト孔形成部に接続されている、
エンジン。
請求項１又は請求項２に記載のエンジンであって、
前記少なくとも１つの機関出力軸支持部を前記機関出力軸方向視するとき、当該少なくとも１つの機関出力軸支持部の外壁面は、前記機関出力軸の支持部分から、前記２つのヘッドボルト孔の他方に向けて斜め方向に延びる第２リブを有する、
エンジン。
請求項３に記載のエンジンであって、
前記機関出力軸支持部を前記機関出力軸方向視するとき、前記第１リブと前記第２リブとの間隔は、前記気筒軸方向の下方から上方へと行くのに従って漸次拡がっている、
エンジン。
請求項３又は請求項４に記載のエンジンであって、
前記少なくとも１つの機関出力軸支持部を前記機関出力軸方向視するとき、前記第１リブと前記第２リブとは、前記気筒の中心軸に対して線対称の関係を以って形成されている、
エンジン。
請求項１から請求項５の何れかに記載のエンジンであって、
前記少なくとも１つの機関出力軸支持部は、前記複数の機関出力軸支持部の内の、前記機関出力軸方向における両端に位置する端部機関出力軸支持部である、
エンジン。
請求項１から請求項６の何れかに記載のエンジンであって、
前記キャップ部を前記機関出力軸方向視するとき、当該キャップ部の外壁面は、前記機関出力軸の支持部分から前記２つのネジ孔の他方に向けて斜め方向に延びる第４リブを有する、
エンジン。
請求項１から請求項７の何れかに記載のエンジンであって、
前記シリンダブロックは、前記気筒形成部と前記機関出力軸支持部と前記キャップ部とを外方から囲繞するシリンダブロック外壁を更に有し、
前記気筒形成部と前記機関出力軸支持部とは、金属材料を用い一体形成されており、
前記シリンダブロック外壁は、樹脂材料を用い形成されている、
エンジン。