JPH0648175Y2 - Integrated bearing cap for internal combustion engine - Google Patents

Integrated bearing cap for internal combustion engine

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JPH0648175Y2
JPH0648175Y2 JP15609787U JP15609787U JPH0648175Y2 JP H0648175 Y2 JPH0648175 Y2 JP H0648175Y2 JP 15609787 U JP15609787 U JP 15609787U JP 15609787 U JP15609787 U JP 15609787U JP H0648175 Y2 JPH0648175 Y2 JP H0648175Y2
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JP
Japan
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bearing cap
cylinder block
thermal expansion
cast iron
aluminum alloy
Prior art date
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JPH0160016U (en
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悦夫 大上
隆 柳沢
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 [考案の目的] (産業上の利用分野) この考案は、シリンダブロック下面に取付けられクラン
クシャフトを回転支持する複数のベアリングキャップ部
と、この各ベアリングキャップ部を連結するビーム部と
を備えた内燃機関の一体型ベアリングキャップに関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial field of application) The present invention connects a plurality of bearing caps mounted on the lower surface of a cylinder block to rotatably support a crankshaft and the bearing caps. And an integrated bearing cap for an internal combustion engine having a beam portion.

(従来の技術) 従来のこの種の一体型ベアリングキャップは、例えば実
開昭57−71742号公報に示すようなものがある。この公
報記載のものは、キャップ部およびビーム部を同一材料
の比較的強度的に有利な鋳鉄で一体鋳鉄している。
(Prior Art) A conventional integrated bearing cap of this type is disclosed in, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-71742. In the device described in this publication, the cap portion and the beam portion are integrally cast with cast iron made of the same material and relatively advantageous in terms of strength.

一方、近年ではシリンダブロック、シリンダヘッド等機
関構成部品をアルミニウム合金化して機関の軽量化を図
っている。このようなアルミニウム合金製シリンダブロ
ックに、鋳鉄製のベアリングキャップを使用した場合に
は、両者の材料の間で熱膨張係数が大きく異なるため、
特にシリンダブロックの長手方向の熱膨張に対しベアリ
ングキャップのビーム部が対応しきれず、機関の運転
中、ベアリングキャップが取付けられるシリンダブロッ
クのバルクヘッド部やビーム部に歪が生じ、軸受メタル
の片当たりや偏摩耗が発生し、機関寿命が低下する。
On the other hand, in recent years, engine components such as cylinder blocks and cylinder heads are made of aluminum alloy to reduce the weight of the engine. When a cast iron bearing cap is used for such an aluminum alloy cylinder block, the coefficient of thermal expansion differs greatly between the two materials.
In particular, the beam portion of the bearing cap cannot fully support the thermal expansion in the longitudinal direction of the cylinder block, and during operation of the engine, the bulk head portion and beam portion of the cylinder block to which the bearing cap is attached are distorted, which causes uneven bearing metal bearing contact. And uneven wear occur, which shortens the engine life.

これに対し、ベアリングキャップをシリンダブロックと
同様にアルミニウム合金製にすると、充分な剛性、強度
を得るためには必然的に外形寸法が大きくなり、機関の
コンパクト化への障害となる。また、アルミニウム合金
は熱膨張係数が大きいので、クランクシャフトを支持し
ているジャーナル孔の内径が熱膨張により拡大する結
果、メタクリアランスが大きく拡がり機関の振動、騒音
特性が悪化する。
On the other hand, if the bearing cap is made of an aluminum alloy like the cylinder block, the outer dimensions are inevitably large in order to obtain sufficient rigidity and strength, which is an obstacle to making the engine compact. Further, since the aluminum alloy has a large coefficient of thermal expansion, the inner diameter of the journal hole supporting the crankshaft expands due to the thermal expansion, resulting in a large expansion of the meta clearance and deterioration of the vibration and noise characteristics of the engine.

そこで、ベアリングキャップのビーム部をシリンダブロ
ックと同様なアルミニウム合金製として両者間の歪を防
止する一方、ベアリングキャップ部を鋳鉄製としてジャ
ーナル孔内径の拡大化を防止し、両者をボルトにより締
結したものが実開昭61−94615号公報に記載されてい
る。
Therefore, the beam part of the bearing cap is made of an aluminum alloy similar to the cylinder block to prevent distortion between them, while the bearing cap part is made of cast iron to prevent the inner diameter of the journal hole from expanding and fastened with bolts. Is disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 61-94615.

(考案が解決しようとする問題点) ところが、このようなベアリングキャップは、熱膨張差
による歪の発生は防止できるものの、ベアリングキャッ
プ部とビーム部とがボルトにより結合されているため、
両者を一体鋳造したものに、比べて剛性の面で劣り、バ
ルクヘッド回りの振動が大きなものとなる上、ビーム部
については依然としてアルミニウム合金製であるので、
充分な剛性、強度を得るにはベアリングキャップ部とビ
ーム部とをアルミニウム合金で一体化したものと同様、
ベアリングキャップの外形寸法を大きくせざるを得な
い。
(Problems to be solved by the invention) However, in such a bearing cap, although the distortion due to the difference in thermal expansion can be prevented, since the bearing cap portion and the beam portion are connected by bolts,
Compared to the one that is cast integrally, it is inferior in terms of rigidity, the vibration around the bulkhead becomes large, and the beam part is still made of aluminum alloy,
In order to obtain sufficient rigidity and strength, the bearing cap and beam are made of aluminum alloy,
There is no choice but to increase the outer dimensions of the bearing cap.

この考案は上記のような問題点に着目してなされたもの
で、ベアリングキャップ部とビーム部とを結合する構造
でありながら充分な剛性が得られ、しかも機関騒音の低
減、コンパクト化をも可能な内燃機関の一体型ベアリン
グキャップの提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has sufficient rigidity even though it has a structure in which the bearing cap portion and the beam portion are coupled with each other, and it is also possible to reduce engine noise and make it compact. It is an object of the present invention to provide an integrated bearing cap for a simple internal combustion engine.

[考案の構成] (問題点を解決するための手段) 前述した問題点を解決するためにこの考案は、ベアリン
グキャップ部をアルミニウム合金からなるシリンダブロ
ックの略半分の熱膨張係数を有する普通鋳鉄またはダク
タイル鋳鉄で構成する一方、ビーム部をアルミニウム合
金と略同等の熱膨張係数を有する高強度の特殊鋳鉄で構
成するとともに、ビーム部のベアリングキャップ部に対
する各接合部の一部位のみを溶接接合した。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, the present invention proposes that the bearing cap portion has a coefficient of thermal expansion of approximately half that of a cylinder block made of an aluminum alloy. While the beam part was made of ductile cast iron, the beam part was made of high-strength special cast iron having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of aluminum alloy, and only one part of each joint part of the beam part was welded to the bearing cap part.

(作用) ベアリングキャップ部はアルミニウム合金製シリンダブ
ロックより小さい熱膨張係数を有する鋳鉄から構成され
ているので、クランクシャフトのジャーナル孔内径の熱
膨張による拡大が抑制され機関騒音を低下させる、一
方、ビーム部は前記シリンダブロックと略同等の熱膨張
係数を有する特殊鋳鉄から構成されているので、シリン
ダブロックの長手方向の熱膨張変形に対応でき、シリン
ダブロックやベアリングキャップの歪を抑制する。ま
た、ベアリングキャップ部とビーム部とは溶接による接
合であるため、両者間の結合剛性は高い。更に、ベアリ
ングキャップ部、ビーム部共にアルミニウム合金を使用
せず鋳鉄製であるので、外形寸法を大きくなることなく
充分な強度が得られる。
(Operation) Since the bearing cap is made of cast iron having a coefficient of thermal expansion smaller than that of the aluminum alloy cylinder block, expansion of the inner diameter of the journal hole of the crankshaft due to thermal expansion is suppressed and engine noise is reduced. Since the portion is made of special cast iron having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the cylinder block, it can cope with thermal expansion deformation of the cylinder block in the longitudinal direction and suppresses distortion of the cylinder block and the bearing cap. Further, since the bearing cap portion and the beam portion are joined by welding, the joint rigidity between them is high. Further, since the bearing cap portion and the beam portion are made of cast iron without using aluminum alloy, sufficient strength can be obtained without increasing the outer dimension.

(実施例) 以下、図面に基づきこの考案の一実施例を説明する。(Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図に示す4気筒内燃機関のクランクシャフト1を回
転支持し、アルミニウム合金製シリンダブロック3のバ
ルクヘッド5の下面に取付けられるベアリングキャップ
7を第3図および第4図に示す。ベアリングキャップ7
は、バルクヘッド5側とでクランクシャフト1のジャー
ナル部を回転支持するジャーナル孔9を形成するベアリ
ングキャップ部11と、ベアリングキャップ部11の下面に
装着されるビーム部13とから構成されている。
FIGS. 3 and 4 show a bearing cap 7 that rotatably supports the crankshaft 1 of the four-cylinder internal combustion engine shown in FIG. 1 and is attached to the lower surface of the bulkhead 5 of the aluminum alloy cylinder block 3. Bearing cap 7
Comprises a bearing cap portion 11 forming a journal hole 9 for rotatably supporting the journal portion of the crankshaft 1 on the bulkhead 5 side, and a beam portion 13 mounted on the lower surface of the bearing cap portion 11.

ベアリングキャップ部11は、シリンダブロック3を構成
するアルミニウム合金の熱膨張係数(20〜22×10-6)の
略半分の熱膨張係数(11×10-6)を有する普通鋳鉄また
はダクタイル鋳鉄から構成されている。一方、ビーム部
13は、アルミニウム合金と略同等の熱膨張係数(18×10
-6以上)を有し高剛性、高強度の特殊鋳鉄から構成さ
れ、シリンダブロック3の前後方向に延長される左右の
ビーム13a,13bの両端部が連結部13c,13dにて連結され一
体となっている。
The bearing cap portion 11 is made of ordinary cast iron or ductile cast iron having a coefficient of thermal expansion (11 × 10 −6 ) which is approximately half the coefficient of thermal expansion (20 to 22 × 10 −6 ) of the aluminum alloy forming the cylinder block 3. Has been done. On the other hand, the beam section
13 is a thermal expansion coefficient (18 × 10
-6 or more) and made of high-strength, high-strength special cast iron, both ends of the left and right beams 13a, 13b extending in the front-rear direction of the cylinder block 3 are connected by connecting portions 13c, 13d to be integrated. Has become.

複数のベアリングキャップ部11とビーム部13とは、第3
図の矢印で示す部位、すなわち各接合部共に外方側の一
辺部位のみ溶接接合する。(実際には第3a図のようにA,
B,CおよびDの何れか一辺部位でよい。)溶接接合によ
り一体となったベアリングキャップ7は、第2図に示す
ボルト15により、シリンダブロック3のバルクヘッド5
の下面に取付けられる。
The plurality of bearing cap portions 11 and the beam portion 13 are
Only the part indicated by the arrow in the figure, that is, the one side part on the outer side of each joint is welded. (Actually, as shown in Figure 3a, A,
It may be any one side portion of B, C and D. ) The bearing cap 7 integrated by welding is mounted on the bulkhead 5 of the cylinder block 3 by the bolt 15 shown in FIG.
Is attached to the underside of.

このようなベアリングキャップ7は、ベアリングキャッ
プ部11がアルミニウム製シリンダブロック3の略半分の
熱膨張係数を有する普通鋳鉄またはダクタイル鋳鉄で構
成されているため、機関の運転中、クランクシャフト1
を回転支持するジャーナル孔9の内径の熱膨張によるメ
タルクリアランスの拡がり過ぎが防止され、機関の振
動、騒音が低減する。一方、ビーム部13は、ユルミニウ
ム合金と略等しい熱膨張係数を有する高剛性、高強度の
特殊鋳鉄で構成されているので、シリンダブロック3の
長手方向の熱膨張に対して、対応可能であり、したがっ
てシリンダブロック3のバルクヘッド5やビーム部13の
歪変形は防止され、これらの前後方向の倒れ振動が抑制
され機関の振動、騒音が防止される。
In such a bearing cap 7, since the bearing cap portion 11 is made of ordinary cast iron or ductile cast iron having a coefficient of thermal expansion approximately half that of the aluminum cylinder block 3, the crankshaft 1 is in operation during engine operation.
The excessive expansion of the metal clearance due to the thermal expansion of the inner diameter of the journal hole 9 for rotating and supporting is prevented, and the vibration and noise of the engine are reduced. On the other hand, since the beam portion 13 is made of high-rigidity and high-strength special cast iron having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of the luminium alloy, it is possible to cope with thermal expansion in the longitudinal direction of the cylinder block 3. Therefore, distortion deformation of the bulkhead 5 and the beam portion 13 of the cylinder block 3 is prevented, the tilt vibration in the front-back direction is suppressed, and the vibration and noise of the engine are prevented.

また、ベアリングキャップ部11とビーム部13とは溶接に
より接合して一体化しているので、両者をボルト締めし
たものと比べ結合剛性は高く、ベアリングキャップ7の
振動抑制効果は更に高いものとなる。なお、複数のベア
リングキャップ部11とビーム部13との各溶接部は、何れ
も外方側の一辺部位のみでスポット的に行なっている
が、これは二辺以上溶接すると、熱を与える部分が極め
て近い場所に2つ以上できることとなり、熱応力による
残留応力が生じ易くなり、この残留応力により歪が生
じ、この状態で主運動系から力が加わると、歪を生じた
部位に割れが発生する恐れがあるからである。これに対
し、この実施例のように一辺部位のみの溶接であると、
熱を加える部分が1つだけなので、他の部位で熱応力を
充分吸収でき、歪は生じにくい。また、たとえ歪が生じ
たとしても割れまで発展する恐れはない。
Further, since the bearing cap portion 11 and the beam portion 13 are joined and integrated by welding, the joint rigidity is high and the vibration suppressing effect of the bearing cap 7 is further enhanced as compared with the case where both are bolted. Each of the welded portions of the plurality of bearing cap portions 11 and the beam portion 13 is spot-wise performed only on one side portion on the outer side, but when this is welded on two or more sides, the portion that gives heat is Since it is possible to form two or more in extremely close places, residual stress due to thermal stress is likely to occur, strain is generated by this residual stress, and if a force is applied from the main motion system in this state, cracks will occur in the strained portion. Because there is a fear. On the other hand, when welding is performed only on one side as in this embodiment,
Since there is only one part to which heat is applied, other parts can sufficiently absorb thermal stress, and strain is unlikely to occur. Moreover, even if strain occurs, there is no fear of developing cracks.

ベアリングキャップ7はベアリングキャップ部11および
ビーム部13共に、アルミニウム合金を使っておらず、鋳
鉄を使用しているので、充分な剛性、強度を得るために
大型化する必要はなく機関のコンパクト化に寄与でき
る。
Since both the bearing cap 11 and the beam 13 of the bearing cap 7 are made of cast iron without using an aluminum alloy, it is not necessary to increase the size to obtain sufficient rigidity and strength, and to make the engine compact. Can contribute.

[考案の効果] 以上説明してきたようにこの考案によれば、ベアリング
キャップ部をアルミニウム合金からなるシリンダブロッ
クより小さい熱膨張係数を有する鋳鉄で構成する一方、
ビーム部をアルミニウム合金と略同等の熱膨張係数を有
する高強度の特殊鋳鉄で構成したため、ベアリングキャ
ップ部のジャーナル孔内径の熱膨張による拡大が抑制さ
れると共に、ビーム部はシリンダブロックの長手方向の
熱膨張に対応できシリンダブロックやベアリングキャッ
プの歪が抑制され、この結果、機関騒音の低減、機関寿
命の向上等の効果が得られる。また、ビーム部の複数の
ベアリングキャップ部に対する各接合部の一部位を溶接
接合しているので、両者間の歪の発生が抑制され、且つ
結合剛性が向上する。更に、ベアリングキャップ部およ
びビーム部共に、鋳鉄を使用しているので、充分な剛性
強度を得るために大型化する必要はなく、機関のコンパ
クト化に寄与できる。
As described above, according to the present invention, the bearing cap portion is made of cast iron having a thermal expansion coefficient smaller than that of the cylinder block made of aluminum alloy,
Since the beam part is made of high-strength special cast iron having a thermal expansion coefficient almost equal to that of aluminum alloy, expansion of the inner diameter of the journal hole of the bearing cap part due to thermal expansion is suppressed, and the beam part extends in the longitudinal direction of the cylinder block. It is possible to cope with thermal expansion and suppress distortion of the cylinder block and the bearing cap, and as a result, effects such as reduction of engine noise and improvement of engine life can be obtained. Further, since one portion of each joint portion of the beam portion with respect to the plurality of bearing cap portions is welded and joined, the occurrence of strain between the both is suppressed, and the joint rigidity is improved. Furthermore, since cast iron is used for both the bearing cap portion and the beam portion, it is not necessary to increase the size to obtain sufficient rigidity, which can contribute to the compactness of the engine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

添付図面はこの考案の一実施例に係わり、第1図はシリ
ンダブロックとベアリングキャップとの結合状態を示す
側面図、第2図は同正面図、第3図はベアリングキャッ
プ部およびビーム部の分解斜視図、第3a図は溶接部の説
明図、第4図はビーム部の底面図である。 3……シリンダブロック 7……ベアリングキャップ 11……ベアリングキャップ部 13……ビーム部
The accompanying drawings relate to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a side view showing a coupled state of a cylinder block and a bearing cap, FIG. 2 is a front view of the same, and FIG. 3 is an exploded view of a bearing cap portion and a beam portion. FIG. 3 is a perspective view, FIG. 3a is an explanatory view of the welded portion, and FIG. 4 is a bottom view of the beam portion. 3 …… Cylinder block 7 …… Bearing cap 11 …… Bearing cap 13 …… Beam

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 【請求項1】アルミニウム合金製シリンダブロック下面
に取付けられる複数のベアリングキャップ部、各ベアリ
ングキャップ部を連結するビーム部、及びベアリングキ
ャップ部とビーム部をシリンダブロックに固定するボル
トを有する内燃機関の一体型ベアリングキャップにおい
て、前記ベアリングキャップ部をアルミニウム合金の略
半分の熱膨張係数を有する普通鋳鉄またはダクタイル鋳
鉄で構成する一方、前記ビーム部をアルミニウム合金と
略同等の熱膨張係数を有する高強度の特殊鋳鉄で構成す
るとともに、前記ビーム部のベアリングキャップ部に対
する各接合部の一部位のみを溶接接合したことを特徴と
する内燃機関の一体型ベアリングキャップ。
1. An internal combustion engine having a plurality of bearing caps mounted on the lower surface of an aluminum alloy cylinder block, a beam connecting the bearing caps, and a bolt for fixing the bearing cap and the beam to the cylinder block. In the body-shaped bearing cap, the bearing cap portion is made of ordinary cast iron or ductile cast iron having a thermal expansion coefficient approximately half that of an aluminum alloy, while the beam portion has a high-strength special material having a thermal expansion coefficient approximately equal to that of an aluminum alloy. An integrated bearing cap for an internal combustion engine, which is made of cast iron and is welded to only one portion of each joint of the beam portion to the bearing cap portion.
JP15609787U 1987-10-14 1987-10-14 Integrated bearing cap for internal combustion engine Expired - Lifetime JPH0648175Y2 (en)

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JPH0160016U JPH0160016U (en) 1989-04-17
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