JPH08284748A - 内燃機関のクランクシャフト支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関のクランクシャフト支持構造におい
て、クランクシャフトの支持剛性を高めて、オイルパン
等から発生する放射音を抑える。 【構成】 ラダーフレーム１は、ベアリングキャップ部
６とクランクケース側壁部７の上部を連結する上部連結
リブ１５と、各ベアリングキャップ部６を梯子型に連結
し、クランクシャフトと平行方向に延びる左右のビーム
部９と、クランクシャフトと直交する気筒中心面に沿っ
てビーム部９とクランクケース側壁部７の下部を連結す
る下部連結リブ１０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のクランクシ
ャフト支持構造の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車用機関等にあっては、クランクシ
ャフトの支持剛性を高めるために、各ベアリングキャッ
プを梯子型に連結する梁部材を備えたラダーフレーム構
造が用いられる。

【０００３】従来の内燃機関のクランクシャフト支持構
造として、例えば図８、図９に示すようなものがある
(実開平４−６８２１５号公報、実開平５−３０４４７
号公報、参照)。

【０００４】これについて説明すると、軽合金製のラダ
ーフレーム８１に、４つのベアリングキャップ８６が鋳
込まれる。各ベアリングキャップ８６は、気筒端または
各気筒間に位置してクランクシャフトを回転可能に支持
する。

【０００５】ラダーフレーム８１は、クランクシャフト
と平行方向に延びてクランク室を画成する左右のクラン
クケース側壁部８７と、各クランクケース側壁部８７に
ベアリングキャップ８６を連結する各中央連結リブ８９
を有し、これらが鋳造により一体形成される。

【０００６】ラダーフレーム８１の下端にはオイルパン
が接合するオイルパンレール部９０が一体形成される。

【０００７】ラダーフレーム８１およびベアリングキャ
ップ８６は図示しないボルトを介してシリンダブロック
に締結される。

【０００８】各ベアリングキャップ８６を梯子型のラダ
ーフレーム８１に鋳込むことにより、クランクシャフト
の支持剛性を高めるようになっている。

【０００９】各中央連結リブ８９はラダーフレーム８１
の中央部に限定して形成され、各中央連結リブ８９の下
方にベアリングキャップ８６とクランクケース側壁部８
７を隔てる谷部８８が形成される。

【００１０】機関運転時、ピストンの受ける燃焼圧力が
コンロッドを介してベアリングキャップ８６に作用し、
ベアリングキャップ８６はその中央部が下方に撓む変形
をし、これに伴ってラダーフレーム１の各クランクケー
ス側壁部８７のオイルパンレール部９０が外側に広がろ
うとするが、谷部８８によってベアリングキャップ８６
とクランクケース側壁部８７が切り離された構造のた
め、ラダーフレーム８１の変形によってクランクケース
側壁部８７が外側に広がることを抑制している。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関のクランクシャフト支持構造にあっ
ては、ベアリングキャップ８６とクランクケース側壁部
８７を結ぶ中央連結リブ８９がラダーフレーム８１の中
央部に限定して形成されているため、ラダーフレーム８
１の剛性をベアリングキャップ８６を介して十分に高め
ることができず、燃焼圧力による加振入力がクランクケ
ース側壁部８７を介してオイルパンに伝わり、クランク
ケース側壁部８７やオイルパンから発生する放射音を十
分に抑えられないという問題点が考えられる。

【００１２】本発明は上記の問題点を解消し、内燃機関
のクランクシャフト支持構造において、クランクシャフ
トの支持剛性を高めて、オイルパン等から発生する放射
音を抑えることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の内燃機
関のクランクシャフト支持構造は、ピストンを収装する
シリンダブロックと、シリンダブロックとの間にクラン
クシャフトを回転可能に支持するラダーフレームと、ラ
ダーフレームに連結された潤滑油を回収するオイルパン
と、を備える内燃機関のクランクシャフト支持構造にお
いて、前記ラダーフレームは、気筒端または各気筒間に
位置してクランクシャフトを回転可能に支持する複数の
ベアリングキャップ部と、クランク室を画成するように
クランクシャフトと平行方向に延びるクランクケース側
壁部と、ベアリングキャップ部とクランクケース側壁部
の上部を連結する上部連結リブと、各ベアリングキャッ
プ部を梯子型に連結してクランクシャフトと平行方向に
延びるビーム部と、クランクシャフトと直交する気筒中
心面に沿ってビーム部とクランクケース側壁部の下部を
連結する下部連結リブと、を備える。

【００１４】請求項２に記載の内燃機関のクランクシャ
フト支持構造は、請求項１に記載の発明において、前記
ベアリングキャップ部とクランクケース側壁部および上
部連結リブとの間に、クランク室の隣り合う気筒直下空
間を連通する連通路を画成する。

【００１５】請求項３に記載の内燃機関のクランクシャ
フト支持構造は、請求項１または２に記載の発明におい
て、前記クランクケース側壁部の下部にオイルパンに接
合するオイルパンレール部を形成する。

【００１６】請求項４に記載の内燃機関のクランクシャ
フト支持構造は、請求項１から３のいずれか一つに記載
の発明において、前記クランクケース側壁部をオイルパ
ンと共にシリンダブロックに締結するボルトを備え、こ
のボルトを下部連結リブの延長上に配置する。

【００１７】

【作用】請求項１に記載の内燃機関のクランクシャフト
支持構造において、機関運転時、クランクシャフトには
ピストンの受ける燃焼圧力がコンロッドを介して作用
し、このクランクシャフトからベアリングキャップ部に
はクランクシャフトと直交方向の荷重Ｆｒと、クランク
シャフトと平行方向の荷重Ｆｓとの合成された力が働
く。

【００１８】上記クランクシャフトと直交方向に作用す
る荷重Ｆｒによって、ラダーフレームはベアリングキャ
ップ部の中央部が下方に撓み、ビーム部が外側に広がる
変形をする。本発明によるラダーフレームは、上部連結
リブの下方でビーム部とクランクケース側壁部が切り離
された構造のため、このビーム部の変形によってクラン
クケース側壁部が外側に広がることを抑制する。この結
果、クランクケース側壁部を介してオイルパンが振動す
ることを抑制して、オイルパンから発生する放射音を低
減することができる。

【００１９】上記クランクシャフトと平行方向に作用す
る荷重Ｆｓによって、ラダーフレームはベアリングキャ
ップ部の中央部が前後方向に撓む変形をする。本発明に
よるラダーフレームは、下部連結リブによって各ビーム
部を梯子状に連結する構造のため、ベアリングキャップ
部の中央部が前後方向に撓む変形に対するラダーフレー
ムの剛性を高めて、燃焼圧力による加振入力をクランク
ケース側壁部を介してオイルパンに伝えることを抑制し
て、クランクケース側壁部やオイルパンから発生する放
射音を低減することができる。

【００２０】上記クランクシャフトと直交方向に作用す
る荷重Ｆｒによって、ビーム部が外側に広がる変形をす
る一方、上記クランクシャフトと平行方向に作用する荷
重Ｆｓによって、ビーム部は内側に撓む変形をするた
め、ビーム部はクランクシャフトに直交する気筒中心面
に近接する部位が燃焼圧力による撓み量の最も少ない不
動の点となる。

【００２１】したがって、ビーム部が下部連結リブを介
してクランクケース側壁部に連結されても、燃焼圧力に
よる加振入力をクランクケース側壁部を介してオイルパ
ンに伝えることを抑制して、クランクケース側壁部やオ
イルパンから発生する放射音を低減することができる。

【００２２】請求項２に記載の内燃機関のクランクシャ
フト支持構造において、ピストンの往復動に伴って隣り
合う気筒直下空間の間で移動するガス流は、ベアリング
キャップ部とクランクケース側壁部および上部連結リブ
との間に画成された連通路を通って速やかに流通して、
各気筒直下空間の圧力変動を小さく抑え、オイルパンに
貯溜された潤滑油が動揺することを防止するとともに、
機関のポンピングロスを低減できる。この結果、燃焼加
振力が直接的に作用するシリンダブロックのバルク部等
にガス流を流通させる開口部を形成する必要がなく、シ
リンダブロックの剛性が低下することを避けられる。

【００２３】請求項３に記載の内燃機関のクランクシャ
フト支持構造において、オイルパンレール部は、下部連
結リブを介してビーム部と協同してラダーフレームの剛
性を有効に高めて、燃焼圧力による加振入力をオイルパ
ンレール部を介してオイルパンに伝えることを抑制し
て、クランクケース側壁部やオイルパンから発生する放
射音を低減することができる。

【００２４】請求項４に記載の内燃機関のクランクシャ
フト支持構造において、クランクケース側壁部は下部連
結リブの延長上でボルトを介してオイルパンと共にシリ
ンダブロックに締結される構造により、下部連結リブを
介してビーム部と協同してラダーフレームの剛性を有効
に高めて、燃焼圧力による加振入力をクランクケース側
壁部を介してオイルパンに伝えることを抑制して、クラ
ンクケース側壁部やオイルパンから発生する放射音を低
減することができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００２６】図５に示すように、ラダーフレーム１はシ
リンダブロック２とオイルパン４の間に設けられる。ラ
ダーフレーム１は、複数の軸受ボルト３を介してシリン
ダブロック２に締結されるとともに、複数のボルト５を
介して板金製オイルパン４と共にシリンダブロック２に
締結される。

【００２７】図１に示すように、４気筒機関に備えられ
るラダーフレーム１は、５つのベアリングキャップ部６
と、各ベアリングキャップ部６の両側方下部を連結して
クランクシャフトと平行方向に延びる左右のビーム部９
と、クランクシャフトを収装するクランク室を画成する
左右のクランクケース側壁部７等を有し、これらがアル
ミ合金等を材質として鋳造により一体形成される。

【００２８】ラダーフレーム１の後端には図示しないト
ランスミッションケースに対する接合フランジ部２０が
一体形成されている。

【００２９】シリンダブロック２は、図示しないシリン
ダヘッドに接合するデッキ部２３にウォータジャケット
２５が開口したオップンデッキ型とし、その鋳造時に中
子を用いることなく、上下の鋳型を用いてダイキャスト
製法により形成される。

【００３０】図４にも示すように、ベアリングキャップ
部６は軸受面１１が円弧形に湾曲して形成される。この
軸受面１１に接合して介装される図示しない軸受メタル
を介してクランクシャフトのジャーナル部が回転可能に
支持される。

【００３１】各ベアリングキャップ部６には、各軸受面
１１の両端側方部に位置して各ボルト穴１２が形成され
る。各軸受ボルト３は各ボルト穴１２を貫通して、シリ
ンダブロック２のバルク部２１に形成されたネジ穴１３
に螺合することにより、各ベアリングキャップ部６をシ
リンダブロック２に締結するようになっている。

【００３２】図３にも示すように、左右のクランクケー
ス側壁部７には各ボルト穴１４が形成される。各ボルト
５は各ボルト穴１４を貫通して、シリンダブロック２に
形成された図示しないネジ穴に螺合することにより、各
クランクケース側壁部７をオイルパン４と共にシリンダ
ブロック２に締結するようになっている。

【００３３】オイルパン４のクランク室に対する開口部
には板金製バッフルプレート２８が取付けられる。バッ
フルプレート２８はオイルパン４に貯溜された潤滑油の
揺れや振動を抑えるようになっている。

【００３４】図２にも示すように、左右のクランクケー
ス側壁部７はクランクシャフトと平行に延びる梁状に形
成される。各クランクケース側壁部７は、その上部にシ
リンダブロック２のクランクケース側壁部に接合するフ
ランジ部１８を有し、その下部にオイルパン４に接合す
るオイルパンレール部１９を有する、コの字形の断面を
もって形成される。

【００３５】ラダーフレーム１は、ビーム部９の上部と
クランクケース側壁部７の上部を結ぶ上部連結リブ１５
を有する。上部連結リブ１５はシリンダブロック２に一
体形成される。

【００３６】各上部連結リブ１５はラダーフレーム１の
上部に限定して形成され、各上部連結リブ１５の下方に
ビーム部９とクランクケース側壁部７を隔てる谷部１６
が形成される。各谷部１６はクランクシャフトと平行に
延びる凹状に形成され、ラダーフレーム１の下面に開口
している。

【００３７】ラダーフレーム１は、各谷部１６がラダー
フレーム１の下面に開口している構造のため、鋳造時に
中子を用いることなく、上下の鋳型を用いてダイキャス
ト製法により形成される。

【００３８】クランクシャフトを収装するクランク室
は、シリンダブロック２のバルク部２１と、ラダーフレ
ーム１のベアリングキャップ部６とビーム部９とクラン
クケース側壁部７および上部連結リブ１５によって気筒
の直下に位置する気筒直下空間３０が気筒毎に仕切られ
る。各谷部１６は隣り合う気筒直下空間３０どうしを連
通する連通路３１を画成する。

【００３９】図３にも示すように、ラダーフレーム１
は、各気筒の中心部の両側方部に位置して、各ビーム部
９と各クランクケース側壁部７の下部を結ぶ下部連結リ
ブ１０を有する。各下部連結リブ１０は、気筒中心線を
含む平面を気筒中心面とすると、各下部連結リブ１０は
クランクシャフトに直交する気筒中心面について、対称
的に延びるリブ状に形成される。

【００４０】各ボルト穴１４もクランクシャフトに直交
する気筒中心線に沿って形成され、各下部連結リブ１０
の延長上に位置して開口している。

【００４１】図３に示すように、各クランクケース側壁
部７と各下部連結リブ１０およびビーム部９のクランク
シャフトに対峙する壁面はクランクシャフトの直下に向
けて傾斜して形成され、図示しないコンロッド等に干渉
しないようになっている。

【００４２】以上のように構成され、次に作用について
説明する。

【００４３】機関運転時、クランクシャフトには図示し
ないピストンの受ける燃焼圧力がコンロッドを介して作
用し、このクランクシャフトから各ベアリングキャップ
部６には図６に白抜き矢印で示すようにクランクシャフ
トと直交方向の荷重Ｆｒと、図７に白抜き矢印で示すよ
うにクランクシャフトと平行方向の荷重Ｆｓとの合成さ
れた力が働き、ラダーフレーム１は各図に破線で示すよ
うに変形する。なお、図示した各部の寸法差は、便宜上
実際よりも誇張して大きくしてあるが、実際はこれより
かなり小さいものである。

【００４４】上記クランクシャフトと直交方向に作用す
る荷重Ｆｒによって、ラダーフレーム１は図６に破線で
示すようにベアリングキャップ部６の中央部が下方に撓
み、各ビーム部９が図６に黒矢印で示すように外側に広
がる変形をする。本発明によるラダーフレーム１は、各
谷部１６によって、上部連結リブ１５の下方でビーム部
９とクランクケース側壁部７が切り離された構造のた
め、この各ビーム部９の変形によって各オイルパンレー
ル部１９が外側に広がることを抑制できる。この結果、
オイルパンレール部１９に連結されるオイルパン４が振
動することを抑制して、オイルパン４から発生する放射
音を低減することができる。

【００４５】上記クランクシャフトと平行方向に作用す
る荷重Ｆｓによって、ラダーフレーム１は図７に破線で
示すようにベアリングキャップ部６の中央部が前後方向
に撓む変形をする。 上記クランクシャフトと平行方向
に作用する荷重Ｆｓによって、ラダーフレーム１は図７
に破線で示すようにベアリングキャップ部６の中央部が
前後方向に撓み、左右のビーム部９が図７に黒矢印で示
すように内側に撓む変形をする。

【００４６】ラダーフレーム１は、各ビーム部９によっ
て各ベアリングキャップ部６を梯子状に連結する構造の
ため、ベアリングキャップ部６の中央部が前後方向に撓
む変形に対するラダーフレーム１の剛性を高められる。

【００４７】ラダーフレーム１は、下部連結リブ１０に
よってクランクシャフトに直交する気筒中心面に沿って
各ビーム部９と各クランクケース側壁部７の下部を連結
する構造のため、ビーム部９が図７に黒矢印で示すよう
に内側に撓む変形に対するラダーフレーム１の剛性を高
められる。

【００４８】各クランクケース側壁部７は、下部連結リ
ブ１０の延長上で各ボルト５を介してオイルパン４と共
にシリンダブロック２に締結される構造により、下部連
結リブ１０を介してビーム部９と協同してラダーフレー
ム１の剛性を有効に高める。

【００４９】こうして各下部連結リブ１０を介してラダ
ーフレーム１の剛性を有効に高めることにより、オイル
パンレール部１９に連結されるオイルパン４が振動する
ことを抑制して、オイルパン４から発生する放射音を低
減することができる。

【００５０】上記クランクシャフトと直交方向に作用す
る荷重Ｆｒによって、各ビーム部９が図６に黒矢印で示
すように外側に広がる変形をする一方、上記クランクシ
ャフトと平行方向に作用する荷重Ｆｓによって、左右の
ビーム部９は図７に黒矢印で示すように内側に撓む変形
をするため、左右のビーム部９はクランクシャフトに直
交する気筒中心面に近接する部位が燃焼圧力による撓み
量の最も少ない不動の点となる。

【００５１】したがって、各ビーム部９が下部連結リブ
１０を介してクランクケース側壁部７に連結されても、
燃焼圧力による加振入力をクランクケース側壁部７のオ
イルパンレール部１９を介してオイルパン４に伝えるこ
とを抑制して、クランクケース側壁部７やオイルパン４
から発生する放射音を低減することができる。

【００５２】ところで、この４気筒を備える４サイクル
機関の場合、第１気筒のピストンが圧縮行程で上昇する
とき、第２気筒のピストンが吸気行程で下降する。クラ
ンクシャフトを収装するクランク室は、シリンダブロッ
ク２のバルク部２１と、ラダーフレーム１のベアリング
キャップ部６とビーム部９とクランクケース側壁部７お
よび上部連結リブ１５によって気筒の直下に位置する気
筒直下空間３０が気筒毎に仕切られているため、隣り合
う気筒直下空間３０どうしを連通する連通路３１がない
と、ピストンの往復動に伴って各気筒直下空間３０の圧
力が大きく変動し、オイルパン４に貯溜された潤滑油を
動揺させたり、機関のポンピングロスを増大させる。

【００５３】各谷部１６は隣り合う気筒直下空間３０ど
うしを連通する連通路３１を画成しているため、ピスト
ンの往復動に伴って隣り合う気筒直下空間３０の間で移
動するガス流は連通路３１を通って速やかに流通して、
各気筒直下空間３０の圧力変動を小さく抑え、オイルパ
ン４に貯溜された潤滑油を動揺させることがなく、機関
のポンピングロスを低減できる。

【００５４】この結果、燃焼加振力が直接的に作用する
シリンダブロック２のバルク部２１等にブローバイガス
流を流通させる開口部を形成する必要がなく、シリンダ
ブロック２の剛性を低下させることが避けられる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の内
燃機関のクランクシャフト支持構造は、ラダーフレーム
は、ベアリングキャップ部とクランクケース側壁部の上
部を連結する上部連結リブと、クランクシャフトと直交
する気筒中心面に沿ってビーム部とクランクケース側壁
部の下部を連結する下部連結リブとを備えたため、ラダ
ーフレームによってクランクシャフトの支持剛性を有効
に高めて、オイルパン等から発生する放射音を抑えるこ
とができる。

【００５６】請求項２に記載の内燃機関のクランクシャ
フト支持構造は、ピストンの往復動に伴って隣り合う気
筒直下空間の間で移動するブローバイガス流は、ベアリ
ングキャップ部とクランクケース側壁部および上部連結
リブとの間に画成された連通路を通って流通することに
より、シリンダブロックのバルク部等にブローバイガス
流を流通させる開口部を形成する必要がなく、シリンダ
ブロックの剛性が低下することを避けられる。

【００５７】請求項３に記載の内燃機関のクランクシャ
フト支持構造は、オイルパンレール部が下部連結リブを
介してビーム部と協同してラダーフレームの剛性を有効
に高めることにより、燃焼圧力による加振入力をオイル
パンレール部を介してオイルパンに伝えることを抑制し
て、クランクケース側壁部やオイルパンから発生する放
射音を低減することができる。

【００５８】請求項４に記載の内燃機関のクランクシャ
フト支持構造は、クランクケース側壁部が下部連結リブ
の延長上でボルトを介してオイルパンと共にシリンダブ
ロックに締結される構造により、下部連結リブを介して
ビーム部と協同してラダーフレームの剛性を有効に高め
て、燃焼圧力による加振入力をオイルパンレール部を介
してオイルパンに伝えることを抑制して、クランクケー
ス側壁部やオイルパンから発生する放射音を低減するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すラダーフレームの平面
図。

【図２】同じく図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図３】同じく図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図４】同じく図１のＣ−Ｃ線に沿う断面図。

【図５】同じく機関の断面図。

【図６】同じくラダーフレームの変形状態を示す断面
図。

【図７】同じくラダーフレームの変形状態を示す平面
図。

【図８】従来例を示すラダーフレームの平面図。

【図９】同じく図８のＸ−Ｘ線に沿う断面図。

【符号の説明】

１ ラダーフレーム ２ シリンダブロック ３ ボルト ４ オイルパン ５ ボルト ６ ベアリングキャップ部 ７ クランクケース側壁部 ９ ビーム部 １０ 下部連結リブ １１ 軸受面 １２ ボルト穴 １４ ボルト穴 １５ 上部連結リブ １６ 谷部 １９ オイルパンレール部 ３０ 気筒直下空間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ピストンを収装するシリンダブロックと、 シリンダブロックとの間にクランクシャフトを回転可能
   に支持するラダーフレームと、 ラダーフレームに連結された潤滑油を回収するオイルパ
   ンと、 を備える内燃機関のクランクシャフト支持構造におい
   て、 前記ラダーフレームは、 気筒端または各気筒間に位置してクランクシャフトを回
   転可能に支持する複数のベアリングキャップ部と、 クランク室を画成するようにクランクシャフトと平行方
   向に延びるクランクケース側壁部と、 ベアリングキャップ部とクランクケース側壁部の上部を
   連結する上部連結リブと、 各ベアリングキャップ部を梯子型に連結してクランクシ
   ャフトと平行方向に延びるビーム部と、 クランクシャフトと直交する気筒中心面に沿ってビーム
   部とクランクケース側壁部の下部を連結する下部連結リ
   ブと、 を備えたことを特徴とする内燃機関のクランクシャフト
   支持構造。
2. 【請求項２】前記ベアリングキャップ部とクランクケー
   ス側壁部および上部連結リブとの間に、クランク室の隣
   り合う気筒直下空間を連通する連通路を画成したことを
   特徴とする請求項１に記載の内燃機関のクランクシャフ
   ト支持構造。
3. 【請求項３】前記クランクケース側壁部の下部にオイル
   パンに接合するオイルパンレール部を形成したことを特
   徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のクランク
   シャフト支持構造。
4. 【請求項４】前記クランクケース側壁部をオイルパンと
   共にシリンダブロックに締結するボルトを下部連結リブ
   の延長上に配置したことを特徴とする請求項１から３の
   いずれか一つに記載の内燃機関のクランクシャフト支持
   構造。