JP7120159B2 - シリンダブロック組立体 - Google Patents

Description

本開示は、シリンダブロック組立体に関する。

一般に、内燃機関は、シリンダブロックと、シリンダブロックに固定される複数のクランクキャップとを備える、シリンダブロック組立体を有する。各クランクキャップ及びシリンダブロックにはクランクシャフトのクランクジャーナルを支持するクランク軸受が形成される（例えば、特許文献１）。

特開２０１２－２２５２３６号公報

ところで、内燃機関の運転中には、内燃機関のシリンダ内で爆発が生じると、クランクシャフトには大きな荷重が加わり、これに伴ってクランクジャーナルからクランク軸受にも大きな荷重が加わる。

また、クランクシャフトに大きな荷重が加わると、これに伴ってクランクシャフトが変形し、一部のクランクジャーナルはクランク軸受に対して傾いた状態となる。この結果、一部のクランクジャーナルでは、クランクジャーナルからクランク軸受へ加わる荷重が局所的に大きくなってクランクジャーナルとクランク軸受との間で摩擦が生じ、この摩擦に伴う摩擦損失が大きくなってしまっていた。

これに対して、本願の発明者らの研究により、クランクキャップに孔や溝を設ける機械加工を施してクランクシャフトから荷重を受けたときにクランクキャップが変形し易くなるようにすることで、摩擦損失を低減させることができることを見出した。しかしながら、クランクキャップに斯かる機械加工を施すとシリンダブロック組立体の製造コストや製造時間が増大する。

上記課題に鑑みて、本開示の目的は、製造コストや製造時間の増大を抑制しつつクランクジャーナルとクランク軸受との間の摩擦損失が低減されたシリンダブロック組立体を提供すること及び、製造コストや製造時間の増大を抑制しつつ斯かるシリンダブロック組立体を製造する製造方法を提供することにある。

本開示の要旨は以下のとおりである。

（１）一列に並んだ三つのシリンダを有するシリンダブロックと、前記シリンダの整列方向に一列にならんで前記シリンダブロックに固定される四つのクランクキャップとを備え、各クランクキャップ及び前記シリンダブロックにはクランクシャフトを回転可能に支持するクランク軸受が設けられ、前記クランクキャップは前記整列方向において各シリンダの両側に一つずつ配置され、一列に並んだ複数の前記クランクキャップのうち中間に位置する二つの中間クランクキャップは、両端に位置する二つの側方クランクキャップよりも、前記クランクシャフトから荷重を受けたときに変形し易くなるように、前記側方クランクキャップに対して一部が除去された除去部分を備える形状を有する、シリンダブロック組立体。

（２）前記除去部分は、前記クランクキャップを貫通して延びる孔部を含む、上記（１）に記載のシリンダブロック組立体。

（３）前記孔部は、一つの前記クランクキャップに複数個設けられる、上記（２）に記載のシリンダブロック組立体。

（４）一つの前記クランクキャップに設けられた複数個の前記孔部は、前記シリンダの整列方向及び前記クランクキャップの前記シリンダブロックへの取り付け方向に対して垂直な方向に並んで配置される、上記（３）に記載のシリンダブロック組立体。

（５）一つの前記クランクキャップに設けられた複数個の前記孔部は互いに同一形状を有する、上記（３）又は（４）に記載のシリンダブロック組立体。

（６）前記孔部は、前記シリンダの整列方向に延びるように形成される、上記（２）～（５）のいずれか１つに記載のシリンダブロック組立体。

（７）前記除去部分は、前記クランクキャップの前記シリンダの整列方向に位置する側面に形成された溝を含む、上記（１）～（６）のいずれか１つに記載のシリンダブロック組立体。

（８）前記溝は、前記クランクキャップの前記シリンダの整列方向に位置する二つの側面上に対称形状となるように形成される、上記（７）に記載のシリンダブロック組立体。

（９）前記除去部分の少なくとも一部は、前記シリンダブロックへの取付方向に見たときに前記クランクキャップの軸受と重なるように配置される、上記（１）～（８）のいずれか１つに記載のシリンダブロック組立体。

（１０）前記中間クランクキャップ同士は互いに同一形状を有する、上記（１）～（９）のいずれか１つに記載のシリンダブロック組立体。

（１１）前記側方クランクキャップ同士は互いに同一形状を有する、上記（１）～（１０）のいずれか１つに記載のシリンダブロック組立体。

（１２）一列に並んだ三つのシリンダを有するシリンダブロックと、前記シリンダの整列方向に一列に並んで前記シリンダブロックに固定されてクランクシャフトを回転可能に支持する四つのクランクキャップと、を備えるシリンダブロック組立体の製造方法であって、複数の同一形状のクランクキャップを製造する工程と、製造された前記クランクキャップのうち一部のクランクキャップに対して、前記クランクシャフトから荷重を受けたときに変形し易くなるように、一部を除去する除去加工を行う工程と、前記クランクシャフトの複数のクランクジャーナルのうち、中間に位置する二つの中間クランクジャーナルに対して前記除去加工が行われたクランクキャップを組み付ける工程と、前記複数のクランクジャーナルのうち両端に位置する側方クランクジャーナルに対して前記除去加工が行われていないクランクキャップを組み付ける工程とを備える、シリンダブロック組立体の製造方法。

（１３）前記除去加工は、前記クランクキャップを貫通する孔部を形成する加工又は前記クランクキャップの前記シリンダの整列方向に位置する側面に溝を形成する加工を含む、上記（１２）に記載のシリンダブロック組立体の製造方法。

本開示によれば、製造コストや製造時間の増大を抑制しつつクランクジャーナルとクランク軸受との間の摩擦抵抗が低減されたシリンダブロック組立体が提供されると共に、製造コストや製造時間の増大を抑制しつつ斯かるシリンダブロック組立体を製造する製造方法が提供される。

図１は、一つの実施形態に係るシリンダブロック組立体の分解斜視図である。 図２は、一つの実施形態に係るシリンダブロック組立体を備えた内燃機関の部分的な概略断面図である。 図３は、中間クランクキャップの構成を示す図である。 図４は、側方クランクキャップの構成を示す図である。 図５は、１番ジャーナルと１番クランクキャップのクランク軸受との間に生じる摩擦損失の推移を示す図である。 図６は、２番ジャーナルと２番クランクキャップのクランク軸受との間に生じる摩擦損失の推移を示す図である。 図７は、３番ジャーナルと３番クランクキャップのクランク軸受との間に生じる摩擦損失の推移を示す図である。 図８は、４番ジャーナルと４番クランクキャップのクランク軸受との間に生じる摩擦損失の推移を示す図である。 図９は、第１変形例に係る中間クランクキャップの構成を示す図である。 図１０は、第２変形例に係る中間クランクキャップの構成を示す図である。 図１１は、第３変形例に係る中間クランクキャップの構成を示す図である。 図１２は、第４変形例に係る中間クランクキャップの構成を示す図である。 図１３は、第５変形例に係る中間クランクキャップの構成を示す図である。 図１４は、図３及び図４に示したキャップを備えるシリンダブロック組立体の製造手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同様な構成要素には同一の参照番号を付す。

＜内燃機関の構成＞
図１及び図２を参照して、本実施形態に係るシリンダブロック組立体を備える内燃機関の構成について説明する。図１は、本実施形態に係るシリンダブロック組立体の分解斜視図である。図２は、本実施形態に係るシリンダブロック組立体を備えた内燃機関１の部分的な概略断面図である。特に、図２は、図１の面ＩＩ－ＩＩに沿ってシリンダブロック組立体を見たときの内燃機関１の断面図を示している。

なお、本明細書では、便宜上、クランクシャフトの軸線方向、すなわちシリンダの整列方向を「前後方向」と称する。また、シリンダブロックに対するクランクキャップの取り付け方向（本実施形態ではシリンダの軸線方向でもある）を「上下方向」と称する。特に、「上下方向」において、相対的にクランクキャップに対してシリンダブロックが位置する側を上方、相対的にシリンダブロックに対してクランクキャップが位置する側を下方と称する。加えて、これら「前後方向」及び「上下方向」に対して垂直な方向を「横方向」と称する。なお、これら「前後方向」、「上下方向」及び「横方向」は必ずしもシリンダブロック組立体の設置される向きを特定するものではない。したがって、シリンダブロック組立体の設置態様によっては、例えば、「上下方向」が水平方向を意味する場合もある。

本実施形態に係る内燃機関は、直列４気筒の内燃機関である。図２に示したように、内燃機関１は、シリンダブロック組立体２、クランクシャフト３、ピストン４及びコンロッド５を備える。図１及び図２に示したように、シリンダブロック組立体２は、シリンダブロック１０と、複数のクランクキャップ（以下、単に「キャップ」ともいう）２０と、キャップ２０をシリンダブロック１０に取り付けるための複数のキャップボルト２８と、を備える。

シリンダブロック組立体２のシリンダブロック１０は、複数のシリンダ１１を備える。本実施形態では、シリンダブロック１０には三つのシリンダ１１が設けられる。シリンダ１１は、クランクシャフト３の軸線方向に一列に並んで、シリンダ１１の軸線が互いに平行になるようにシリンダブロック１０に形成される。本明細書では、一列に並んだ三つのシリンダ１１を、一方の端から他方の端に向かって、順に、１番シリンダ１１＃１、２番シリンダ１１＃２、３番シリンダ１１＃３と称する。

シリンダブロック１０の下面には、複数の半円状の凹部１２が形成され、この凹部１２にクランクシャフト３を回転可能に支持するためのクランク軸受１３が設けられる。凹部１２及びクランク軸受１３は、クランクシャフト３の軸線方向において一列に並んで配置されると共に、上下方向に見たときに、クランクシャフト３の軸線方向において各シリンダ１１の両側に一つずつ配置される。したがって、本実施形態では、シリンダブロック１０には四つの凹部１２が形成され、且つ四つのクランク軸受１３が設けられる。横方向においてシリンダブロック１０のクランク軸受１３の両側には、キャップボルト２８を受容するためのボルト孔（図示せず）が設けられる。

各キャップ２０は、その上部に半円状の凹部２１を備え、この凹部２１にはクランクシャフト３を回転可能に支持するためのクランク軸受２２が設けられる。各キャップ２０は、そのクランク軸受２２がシリンダブロック１０に設けられたクランク軸受１３の一つと対向するように配置される。したがって、本実施形態では、シリンダブロック組立体２は、シリンダ１１の整列方向に一列に並んだ四つのキャップ２０を備え、これらキャップ２０は上下方向に見たときに、クランクシャフト３の軸線方向（シリンダ１１の整列方向）において各シリンダ１１の両側に一つずつ配置される。

本明細書では、一列に並んだ四つのキャップ２０を、１番シリンダ１１＃１側の端から３番シリンダ１１＃３側の端に向かって、順に、１番キャップ２０＃１、２番キャップ２０＃２、３番キャップ２０＃３、４番キャップ２０＃４と称する。したがって、図２に示したように、１番シリンダ１１＃１の両側には、１番キャップ２０＃１と２番キャップ２０＃２とが配置される。

加えて、本明細書では、一列に並んだ四つのキャップ２０のうち中間に位置するキャップ（すなわち、２番キャップ２０＃２及び３番キャップ２０＃３）を中間キャップとも称する。また、一列に並んだ四つのキャップ２０のうち両端に位置するキャップ２０（すなわち、１番キャップ２０＃１及び４番キャップ２０＃４）を側方キャップとも称する。

また、各キャップ２０は、キャップボルト２８を挿入するための二つの貫通孔２３を備える。貫通孔２３は、上下方向に延びると共に横方向において凹部２１（クランク軸受２２）の両側に設けられる。

キャップボルト２８は、キャップ２０をシリンダブロック１０に固定するために用いられる。キャップボルト２８は、キャップ２０の貫通孔２３を通ってシリンダブロック１０のボルト孔に螺合される。

クランクシャフト３は、シリンダブロック組立体２に回転可能に支持されると共に、クランクジャーナル（以下、単に「ジャーナル」という）３１と、クランクピン３２と、クランクアーム３３と、カウンタウェイト３４とを備える。本実施形態では、クランクシャフト３の３番シリンダ１１＃３側の端部にフライホイール（図示せず）が設けられ、クランクシャフト３の１番シリンダ１１＃１側の端部には内燃機関１の補機類を駆動するためのプーリ（図示せず）が設けられる。

ジャーナル３１は、クランクシャフト３の回転軸線Ｘ上に、この回転軸線Ｘ方向に延びるように位置する。各ジャーナル３１は、シリンダブロック１０に設けられたクランク軸受１３と、キャップ２０に設けられたクランク軸受２２とに、回転可能に支持される。したがって、本実施形態では、クランクシャフト３は、四つのジャーナル３１を備える。

本明細書では、一列に並んだ四つのジャーナル３１を、１番シリンダ１１＃１側の端から３番シリンダ１１＃３側の端に向かって、順に、１番ジャーナル３１＃１、２番ジャーナル３１＃２、３番ジャーナル３１＃３、４番ジャーナル３１＃４と称する。したがって、図２に示したように、１番ジャーナル３１は、１番キャップ２０＃１のクランク軸受２２に支持される。

加えて、本明細書では、一列に並んだ四つのジャーナル３１のうち中間に位置するジャーナル（すなわち、２番ジャーナル３１＃２及び３番ジャーナル３１＃３）を中間ジャーナルとも称する。また、一列に並んだ四つのジャーナル３１のうち両端に位置するジャーナル３１（すなわち、１番ジャーナル３１＃１及び４番ジャーナル３１＃４）を側方ジャーナルとも称する。

クランクピン３２は、クランクシャフト３の回転軸線Ｘから偏心してこの回転軸線Ｘに平行に延びるように配置される。各クランクピン３２は、隣り合うジャーナル３１の間に配置される。本実施形態では、一部の隣り合うクランクピン３２同士は、互いに対して回転軸線Ｘから１２０°偏心して配置される。クランクピン３２は、コンロッド５に回動可能に支持される。

本明細書では、コンロッド５を介して１番シリンダ１１＃１内のピストン４と連結されるクランクピンを１番クランクピン３２＃１と称する。同様に、コンロッド５を介して２番シリンダ１１＃２内のピストン４と連結されるクランクピンを２番クランクピン３２＃２と、コンロッド５を介して３番シリンダ１１＃３内のピストン４と連結されるクランクピンを３番クランクピン３２＃３と称する。

クランクアーム３３は、隣り合うジャーナル３１とクランクピン３２とを結合する。カウンタウェイト３４は、ジャーナル３１から、クランクアーム３３が延びる方向とは反対方向に延びるように配置される。

ピストン４は、各シリンダの軸線方向に摺動可能に各シリンダ１１内に配置される。ピストン４は、ピストンピン（図示せず）を介してクランクシャフト３に連結され、クランクシャフト３の回転に伴って各シリンダ１１内で上下に往復運動する。

コンロッド５は、その一方の端部においてピストンピンを介してピストン４に連結されると共に、その他方の端部においてクランクシャフト３のクランクピン３２に連結される。コンロッド５は、ピストン４の往復運動をクランクシャフト３の回転運動に変換するように作用する。

＜クランクキャップの構成＞
次に、図３及び図４を参照して、クランクキャップ２０の構成について具体的に説明する。図３は、中間キャップ（すなわち、２番キャップ２０＃２及び３番キャップ２０＃３）の構成を示す図である。図３（Ａ）は、中間キャップの側面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の線Ｂ－Ｂに沿って見た断面平面図である。

本実施形態では、中間キャップ（２０＃２、２０＃３）は互いに同一形状を有する。図３（Ａ）に示したように、中間キャップの各々は、凹部２１の下方、すなわちクランク軸受２２の下方（キャップ２０のシリンダブロック１０への取り付け方向とは反対側）に複数の孔部６０を備える。特に、本実施形態では、中間キャップ（２０＃２、２０＃３）の各々は、第１孔部６１、第２孔部６２及び第３孔部６３の三つの孔部を備える。

図３（Ｂ）に示したように、これら三つの孔部６０は、いずれも、中間キャップ（２０＃２、２０＃３）内で前後方向（シリンダ１１の整列方向）に且つ互いに平行に延び、これらキャップを貫通する。また、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示したように、これら三つの孔部６０は横方向に並んで配置される。特に、本実施形態では、図３（Ｂ）に示したように、これら三つの孔部６０は、上下方向に対して垂直な断面において、同一平面上に位置するように配置される。加えて、本実施形態では、これら三つの孔部６０は、上下方向に見たときに、いずれも凹部２１の横方向における両端（すなわち、クランク軸受２２の横方向における両端）の内側に配置される（すなわち、図３（Ａ）における領域Ｙ内に配置される）。換言すると、各クランクキャップに設けられたこれら三つの孔部６０は、上下方向に見たときに、いずれもそのクランクキャップの凹部２１（すなわちクランク軸受２２）と重なるように配置される。

横方向において両側に位置する第１孔部６１及び第３孔部６３は、前後方向に対して垂直な断面において、同一の円形の断面形状を有する。また、横方向において中央に位置する第２孔部６２は、前後方向に対して垂直な断面において、長軸が横方向に延び且つ短軸が上下方向に延びるほぼ長円形（または、楕円形）の断面形状を有する。これら孔部６０は、キャップの横方向において中央の平面Ｚに対して対称になるように形成される。

図４は、側方キャップ（すなわち、１番キャップ２０＃１及び４番キャップ２０＃４）の構成を示す図である。図４（Ａ）は、側方キャップの側面図であり、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の線Ｂ－Ｂに沿って見た断面図である。本実施形態では、複数の側方キャップ（２０＃１、２０＃４）同士は互いに同一形状を有する。図４からわかるように、本実施形態では、側方キャップには、中間キャップ（２０＃２、２０＃３）に設けられているような孔部が設けられていない。しかしながら、側方キャップは、孔部が設けられていないことを除いて、中間キャップと同一の構成とされる。

本実施形態では、このようにキャップ２０に孔部６０が形成された結果、中間キャップ（２０＃２、２０＃３）は、側方キャップ（２０＃１、２０＃４）よりも、クランクシャフト３から荷重を受けたときに変形し易い。換言すると、本実施形態では、中間キャップ（２０＃２、２０＃３）は、クランクシャフト３から荷重を受けたときに、側方キャップ（２０＃１、２０＃４）よりも変形し易くなるように孔部６０を有する。

＜作用・効果＞
ところで、クランクシャフト３の回転中には、ジャーナル３１とキャップ２０のクランク軸受２２との間に薄い油膜が形成される。この結果、クランクシャフト３が回転しても、ジャーナル３１とクランク軸受２２との間に生じる摩擦抵抗に伴う摩擦損失は小さい。

ところが、ジャーナル３１からクランク軸受２２への荷重が局所的に大きくなると、ジャーナル３１とクランク軸受２２との間に形成されていた油膜が部分的に破壊される。この結果、ジャーナル３１とクランク軸受２２とはクランクシャフト３の回転中に一部において互いに接触する（或いは、間の油膜が極めて薄くなる）ことになり、ジャーナル３１には部分的な接触に伴って大きな摩擦損失が生じる。

図５～図８は、クランクシャフト３が２回転（１サイクル）する間において、ジャーナル３１とキャップ２０のクランク軸受２２との間に生じる摩擦損失の推移を示す図である。図中、実線は、本実施形態のように２番、３番のキャップ２０のみに孔部６０が設けられている場合の推移を、破線は、全てのキャップ２０に孔部６０が設けられていない場合の推移をそれぞれ示している。また、二点鎖線は、全てのキャップ２０に孔部６０が設けられている場合の推移を、一点鎖線は、１番、４番のキャップ２０のみに孔部６０が設けられている場合の推移をそれぞれ示している。加えて、図中の＃１、＃２、＃３は、１番シリンダ１１＃１での爆発時期、２番シリンダ１１＃２での爆発時期、３番シリンダ１１＃３での爆発時期での爆発時期をそれぞれ示している。

図５は、１番ジャーナル３１＃１と１番キャップ２０＃１のクランク軸受２２との間に生じる摩擦損失の推移を示している。図５において、実線と一点鎖線と二点鎖線とはほぼ重なっている（図中には実線のみが表れている）。図５からわかるように、１番ジャーナル３１＃１では、１番シリンダ１１＃１で爆発が生じたときに最も大きな摩擦損失が生じる。このとき生じる摩擦損失は、全てのキャップ２０の孔部６０が設けられていない場合（破線）に比べて、少なくとも一部のキャップ２０に孔部６０が設けられている場合（実線、一点鎖線、二点鎖線）の方が小さいことがわかる。すなわち、２番、３番キャップ２０のみに孔部６０が設けられている場合又は全てのキャップ２０に孔部６０が設けられている場合に摩擦損失の増大を抑制することができる。

図６は、２番ジャーナル３１＃２と２番キャップ２０＃２のクランク軸受２２との間に生じる摩擦損失の推移を示している。図６において、破線と一点鎖線とはほぼ重なっており（図中には破線のみが表れている）、実線と二点鎖線とはほぼ重なっている（図中には実線のみが表れている）。図６からわかるように、２番ジャーナル３１＃２では、１番シリンダ１１＃１及び２番シリンダ１１＃２において爆発が生じると大きな摩擦損失が生じる。このとき生じる摩擦損失は、全てのキャップ２０の孔部６０が設けられていない場合（破線）及び１番、４番キャップ２０のみに孔部６０が設けられている場合（一点鎖線）に比べて、２番、３番キャップ２０のみに孔部６０が設けられている場合（実線）又は全てのキャップ２０に孔部６０が設けられている場合（二点鎖線）の方が小さいことがわかる。すなわち、２番、３番キャップ２０のみに孔部６０が設けられている場合又は全てのキャップ２０に孔部６０が設けられている場合に摩擦損失の増大を抑制することができる。

図７は、３番ジャーナル３１＃３と３番キャップ２０＃３のクランク軸受２２との間に生じる摩擦損失の推移を示している。図７において、破線と一点鎖線とはほぼ重なっており（図中には破線のみが表れている）、実線と二点鎖線とはほぼ重なっている（図中には実線のみが表れている）。図７からわかるように、３番ジャーナル３１＃３では、２番シリンダ１１＃２及び３番シリンダ１１＃３で爆発が生じたときに最も大きな摩擦損失が生じる。３番ジャーナル３１＃３では、２番ジャーナル３１＃１と同様に、全てのキャップ２０の孔部６０が設けられていない場合（破線）及び１番、４番キャップ２０のみに孔部６０が設けられている場合（一点鎖線）に比べて、２番、３番キャップ２０のみに孔部６０が設けられている場合（実線）又は全てのキャップ２０に孔部６０が設けられている場合（二点鎖線）の方が、摩擦損失が小さいことがわかる。

図８は、４番ジャーナル３１＃４と４番キャップ２０＃４のクランク軸受２２との間に生じる摩擦損失の推移を示している。図８において、実線、破線、一点鎖線及び二点鎖線はほぼ重なっており、図中には実線のみが表れている。図８からわかるように、４番ジャーナル３１＃２では、３番シリンダ１１＃３において爆発が生じると大きな摩擦損失が生じる。しかしながら、図８からわかるように、４番ジャーナル３１＃４では、キャップ２０に孔部６０が設けられているか否かによっては摩擦損失は変化しない。

以上より、本実施形態のように全てのキャップ２０又は２番及び３番キャップ２０のみに孔部６０を設けることにより、主に２番ジャーナル３１＃２及び３番ジャーナル３１＃３における摩擦損失を低減することができ、よってクランクシャフト３全体において摩擦損失を低減することができる。

また、本実施形態では、２番及び３番のキャップ２０のみに孔部６０が設けられており、１番及び４番のキャップ２０には孔部６０が設けられていない。この結果、シリンダブロック組立体の製造コストや製造時間を低減することができる。以下、この理由について説明する。

キャップを製造するにあたっては、切削加工によってキャップを製造することが考えられる。この場合、最初に孔部６０の設けられていないキャップを切削加工によって製造すると共に、その後、一部のキャップについては孔開け加工によって孔部６０を設けることになる。したがって、孔部６０が設けられるキャップは、孔部６０が設けられないキャップに対して一つ多くの製造工程が必要になる。

このため、孔部６０が設けられたキャップに必要な製造コストや製造時間は、孔部６０が設けられていないキャップに必要な製造コストや製造時間よりも多い。したがって、キャップ全体の製造コストや製造時間を考えた場合、孔部６０が設けられるキャップの数は少ない方が好ましい。

ここで、本実施形態では、２番及び３番のキャップ２０のみに孔部６０が設けられており、１番及び４番のキャップ２０には孔部６０が設けられていない。このため、孔部６０が設けられるキャップの数を減らすことができ、よってシリンダブロック組立体の製造コストや製造時間を低減することができる。以上より、本実施形態によれば、クラックジャーナルとクランク軸受との間の摩擦損失を低減しつつ、シリンダブロック組立体の製造コストや製造時間を低減することができる。

また、本実施形態では、一つのキャップ２０に複数の孔部６０が設けられる。このため、隣り合う孔部６０の間（例えば、第１孔部６１と第２孔部６２との間）には、実質的に上下に延びる梁が形成されることになる。この結果、キャップ２０の横方向において広い範囲で変形し易い領域を形成しつつ、キャップ２０の孔部６０周りの部分が必要以上に大きく変形してしまうことが抑制される。

＜変形例＞
次に、図９～図１３を参照して、上記実施形態の変形例について説明する。下記の変形例では、上記実施形態に対して、キャップ２０の構成、特にキャップ２０に形成された孔部の構成が異なっている。

図９は、第１変形例に係る中間キャップの構成を示す図である。図９（Ａ）は、中間キャップの側面図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）の線Ｂ－Ｂに沿って見た断面平面図である。

図９からわかるように、第１変形例では、中間キャップ（２０＃２、２０＃３）は、上記実施形態と同様に、第１孔部６１’、第２孔部６２’及び第３孔部６３’の三つの孔部６０’を備える。これら三つの孔部６１’、６２’、６３’は、全て、前後方向に対して垂直な断面において、同一の円形の断面形状を有する。したがって、一つのキャップ２０に設けられたこれら三つの孔部６１’、６２’、６３’は、互いに同一形状を有する。

第１変形例によれば、三つの孔部６０’は同一の円形の断面形状を有するため、キャップに孔部６０’を形成するに当たって一つのドリルを用いて全ての孔部６０’を穴開け加工することができる。したがって、第１変形例によれば、キャップ２０の製造を容易にすることができる。

図１０は、第２変形例に係る中間キャップ（２０＃２、２０＃３）の構成を示す図である。図１０（Ａ）は、中間キャップの側面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）の線Ｂ－Ｂに沿って見た断面平面図である。

図１０からわかるように、第２変形例では、中間キャップ（２０＃２、２０＃３）は、それぞれ一つの孔部６４を備える。孔部６４は、中間キャップを貫通するように前後方向に延びる。

また、第２変形例における孔部６４は、前後方向に対して垂直な断面において、長辺が横方向に延び且つ短辺が上下方向に延びるほぼ矩形の断面形状を有する。第２変形例における孔部６４は、上下方向に見たときに、凹部２１の横方向における両端の内側に位置するように配置される（すなわち、図１０（Ａ）における領域Ｙ内に配置される）。特に、第２変形例における孔部６４は、キャップ２０の横方向において中央の平面Ｚに対して対称になるように形成される。

上記第１変形例及び第２変形例に示したように、中間キャップ（２０＃２、２０＃３）は、一つの孔部のみを有していてもよいし、三つの孔部を有していてもよい。或いは、中間キャップは、三つ以外の複数個（二つ、四つ、五つ等）の孔部を有していてもよい。

ただし、これらキャップ２０に設けられた孔部の個数に関わらず、これら孔部は、上記前後方向に延びるように形成されることが好ましく、また、キャップ２０を貫通して延びるように形成されることが好ましい。このように孔部を形成することにより、穴開け加工が行い易くなる。加えて、キャップ２０に複数個の孔部が設けられる場合には、これら孔部は上記前後方向に並んで配置されることが好ましい。

また、前後方向に対して垂直な断面において、孔部は、円形、長円形、楕円形又は矩形以外の断面形状を有していてもよい。また、キャップ２０に複数個の孔部が設けられる場合には、前後方向に対して垂直な断面におけるこれら孔部の断面形状は互いに同一形状であることが好ましい。

いずれにせよ、各キャップ２０に設けられる孔部の個数、形状及び位置に応じてキャップ２０の変形し易さが変化する。したがって、各キャップ２０に設けられる孔部の個数、形状及び位置は、クランクシャフト３に爆発荷重が加わったときに、対応するジャーナル３１が変形により傾く程度等に基づいて設計される。したがって、クランクシャフト３に爆発荷重が加わったときに、対応するジャーナル３１が変形により傾く程度がジャーナル３１毎に異なっていれば、各キャップ２０に設けられる孔部の個数、形状及び位置は、キャップ２０毎に異なるように設計されてもよい。

図１１は、第３変形例に係る中間キャップ（２０＃２、２０＃３）の構成を示す図である。図１１（Ａ）は、中間キャップの側面図であり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の線Ｂ－Ｂに沿って見た断面平面図である。

図１１からわかるように、第３変形例では、中間キャップ（２０＃２、２０＃３）は、溝７０を備える。溝７０は、キャップ２０の前後方向に位置する二つの側面にそれぞれ一つずつ設けられる。各溝７０は、横方向に延びるように形成される。特に、本実施形態では、各溝７０は、凹部２１から離れて凹部２１の外周に沿うように湾曲している。また、本実施形態では、溝７０は全体に亘って同じ深さになるように形成される。

さらに、本実施形態では、中間キャップ（２０＃２、２０＃３）の二つの側面に設けられた二つの溝７０は、前後方向に対して垂直な平面に対して対称形状となるように形成される。加えて、各溝７０は、キャップ２０の横方向において中央の平面Ｚに対して対称になるように形成される。

また、各溝７０の少なくとも一部（好ましくは全部）は、上下方向に見たときに、凹部２１の横方向における両端の内側に配置される（すなわち、図３（Ａ）における領域Ｙ内に配置される）。換言すると、これら溝７０の少なくとも一部（好ましくは全部）は、上下方向に見たときに、いずれもそのクランクキャップの凹部２１（すなわちクランク軸受２２）と重なるように配置される。

第３変形例では、溝７０は横方向においてある程度の長さに亘って同じ深さで延びている。したがって、本変形例のキャップ２０は、溝７０が延びている範囲に亘って均等に変形し易くなる。

また、第３変形例では、溝７０は凹部２１から離れて配置される。したがって、溝７０を設けることによって凹部２１を形成する表面積が小さくなってしまうことはない。凹部２１を形成する表面積が小さくなるとクランクシャフト３を支持する表面積が小さくなって凹部２１の表面に加わる応力が大きくなるところ、本変形例によればこのように応力が大きくなることが抑制される。

加えて、第３変形例では、二つの溝７０は互いに対して対称形状に形成される。また、各溝７０は平面Ｚに対して対称になるように形成される。このため、キャップ２０の変形し易さは前後方向及び横方向において対称的となっている。この結果、キャップ２０に加わる応力が偏ることが抑制される。

なお、第３変形例では、溝７０の深さは全体に亘って一定である。しかしながら、溝７０の深さは、領域毎に異なっていてもよい。これにより、キャップ２０の変形し易さを領域毎に調整することができる。また、第３変形例では、キャップ２０の各側面に一つの溝７０のみが設けられている。しかしながら、キャップ２０の各側面に複数の溝が設けられてもよい。

図１２は、第４変形例に係る中間キャップ（２０＃２、２０＃３）の構成を示す図である。図１２（Ａ）は、中間キャップの側面図であり、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の線Ｂ－Ｂに沿って見た断面平面図である。

図１２からわかるように、第４変形例では、中間キャップ（２０＃２、２０＃３）は、第３変形例と同様に溝７１を備える。ただし、第４変形例では、溝７１は、第３変形例の溝７０とは異なり、キャップ２０の下面まで続くように延びている。その他の点では、第４変形例の溝７１は、第３変形例の溝７０と同様な構成である。

図１３は、第５変形例に係る中間キャップ（２０＃２、２０＃３）の構成を示す図である。図１３（Ａ）は、中間キャップの側面図であり、図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の線Ｂ－Ｂに沿って見た断面平面図である。

図１３からわかるように、第５変形例では、中間キャップ（２０＃２、２０＃３）は、溝７２及び一つの円形断面の孔部７３を備える。溝７２は、第４変形例の溝７１と同様に形成される。また、孔部７３は、溝７２と凹部２１との間に設けられる。

なお、第５変形例では、キャップ２０の各側面に一つの溝７０が設けられているが、複数の溝が設けられてもよい。また、第５変形例のキャップ２０では、円形断面の孔部７３が一つのみ設けられているが、複数の任意の断面形状の孔部が設けられてもよい。加えて、第５変形例のキャップ２０では、溝７２と凹部２１との間に孔部７３が設けられているが、溝７２と孔部７３とは任意の位置関係で配置されてよい。

上記実施形態及び変形例をまとめると、中間キャップ（２０＃２、２０＃３）は、クランクシャフトから荷重を受けたときに側方キャップ（２０＃１、２０＃４）よりも変形し易くなるように、側方キャップの形状に対して一部が除去された除去部分（すなわち、孔部や溝）を備える形状を有するように構成されているといえる。

特に、上記実施形態及び変形例では、除去部分は凹部２１から離れて配置される。したがって、除去部分を設けることによって凹部２１を形成する表面積が小さくなってしまうことが抑制され、よって凹部２１を形成する表面に加わる応力が大きくなることが抑制される。

＜シリンダブロック組立体の製造方法＞
次に、図１４を参照して、シリンダブロック組立体の製造方法について説明する。図１４は、図３及び図４に示したキャップ２０を備えるシリンダブロック組立体の製造手順を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１１において、孔部６０（又は溝７０）が設けられていないキャップが製造される。具体的には、例えば、直方体のブランクの外周を切削加工することによって、孔部６０が設けられていなキャップ（以下、斯かるキャップを「未加工キャップ」ともいう）が製造される。

次いで、ステップＳ１２において、ステップＳ１１で製造された未加工キャップのうち一部に対して孔開け加工が行われ、これによって未加工キャップを貫通する孔部６０が未加工キャップに形成される。この結果、孔開け加工が行われたキャップ（以下、「加工済みキャップ」ともいう）は、未加工キャップに比べて、シリンダブロック１０への組み付け後にクランクシャフト３から荷重を受けたときに変形し易くなる。

なお、孔部６０の代わりに図１１に示したような溝７０を設ける場合には、ステップＳ１２において切削加工が行われ、これによって未加工キャップの側面（特に、シリンダブロック１０に組み付けたときに前後方向に位置する側面）に溝７０が形成される。したがって、これらをまとめて表現すると、ステップＳ１２では、一部の未加工キャップに対して、クランクシャフト３から荷重を受けたときに変形し易くなるように、一部を除去する除去加工が行われる。

次いで、ステップＳ１３において、未加工キャップ及び加工済みキャップがシリンダブロックに組み付けられる。具体的には、クランクシャフト３の複数のジャーナル３１のうち中間ジャーナル（３１＃２、３１＃３）に対して除去加工が行われた加工済みキャップが組み付けられる。また、複数のクランクジャーナル３１のうち側方ジャーナル（３１＃１、３１＃４）に対して除去加工が行われていない未加工キャップが組み付けられる。

以上、本開示に係る好適な実施形態を説明したが、本開示はこれら実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載内で様々な修正及び変更を施すことができる。

１ 内燃機関
２ シリンダブロック組立体
３ クランクシャフト
４ ピストン
５ コンロッド
１０ シリンダブロック
１１ シリンダ
１３ クランク軸受
２０ クランクキャップ
２２ クランク軸受
３１ クランクジャーナル
６０、６４ 孔部

Claims (13)

1. 一列に並んだ三つのシリンダを有するシリンダブロックと、前記シリンダの整列方向に一列にならんで前記シリンダブロックに固定される四つのクランクキャップとを備え、
   各クランクキャップ及び前記シリンダブロックにはクランクシャフトを回転可能に支持するクランク軸受が設けられ、
   前記クランクキャップは前記整列方向において各シリンダの両側に一つずつ配置され、
   一列に並んだ複数の前記クランクキャップのうち中間に位置する二つの中間クランクキャップは、両端に位置する二つの側方クランクキャップよりも、前記クランクシャフトから荷重を受けたときに変形し易くなるように、前記側方クランクキャップに対して一部が除去された除去部分を備える形状を有する、シリンダブロック組立体。
2. 前記除去部分は、前記クランクキャップを貫通して延びる孔部を含む、請求項１に記載のシリンダブロック組立体。
3. 前記孔部は、一つの前記クランクキャップに複数個設けられる、請求項２に記載のシリンダブロック組立体。
4. 一つの前記クランクキャップに設けられた複数個の前記孔部は、前記シリンダの整列方向及び前記クランクキャップの前記シリンダブロックへの取り付け方向に対して垂直な方向に並んで配置される、請求項３に記載のシリンダブロック組立体。
5. 一つの前記クランクキャップに設けられた複数個の前記孔部は互いに同一形状を有する、請求項３又は４に記載のシリンダブロック組立体。
6. 前記孔部は、前記シリンダの整列方向に延びるように形成される、請求項２～５のいずれか１項に記載のシリンダブロック組立体。
7. 前記除去部分は、前記クランクキャップの前記シリンダの整列方向に位置する側面に形成された溝を含む、請求項１～６のいずれか１項に記載のシリンダブロック組立体。
8. 前記溝は、前記クランクキャップの前記シリンダの整列方向に位置する二つの側面上に対称形状となるように形成される、請求項７に記載のシリンダブロック組立体。
9. 前記除去部分の少なくとも一部は、前記シリンダブロックへの取付方向に見たときに前記クランクキャップの軸受と重なるように配置される、請求項１～８のいずれか１項に記載のシリンダブロック組立体。
10. 前記中間クランクキャップ同士は互いに同一形状を有する、請求項１～９のいずれか１項に記載のシリンダブロック組立体。
11. 前記側方クランクキャップ同士は互いに同一形状を有する、請求項１～１０のいずれか１項に記載のシリンダブロック組立体。
12. 一列に並んだ三つのシリンダを有するシリンダブロックと、前記シリンダの整列方向に一列に並んで前記シリンダブロックに固定されてクランクシャフトを回転可能に支持する四つのクランクキャップと、を備えるシリンダブロック組立体の製造方法であって、
    複数の同一形状のクランクキャップを製造する工程と、
    製造された前記クランクキャップのうち一部のクランクキャップに対して、前記クランクシャフトから荷重を受けたときに変形し易くなるように、一部を除去する除去加工を行う工程と、
    前記クランクシャフトの複数のクランクジャーナルのうち、中間に位置する二つの中間クランクジャーナルに対して前記除去加工が行われたクランクキャップを組み付ける工程と、
    前記複数のクランクジャーナルのうち両端に位置する側方クランクジャーナルに対して前記除去加工が行われていないクランクキャップを組み付ける工程とを備える、シリンダブロック組立体の製造方法。
13. 前記除去加工は、前記クランクキャップを貫通する孔部を形成する加工又は前記クランクキャップの前記シリンダの整列方向に位置する側面に溝を形成する加工を含む、請求項１２に記載のシリンダブロック組立体の製造方法。

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