JPH11510876A - 多気筒内燃機関用エンジンブロック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １．多気筒内燃機関用シリンダブロックであって、何個所も支承されたクランク軸と、シリンダ（３）を取り囲んでいる冷却ジャケット（４）と、支持面（１０）に当接しかつこの支持面（１０）に結合している基礎枠（１１）とを備え、冷却ジャケットの下方へ延ばされた外壁（６）はクランク軸受（８）の略ピッチ平面（７）にまで延びておりかつその環状の自由縁（９）は支持面（１０）を形成し、基礎枠上にはクランク軸受（８）が配設されており、その取り外し可能な軸受カバー（１４）は基礎枠（１１）のシリンダ（３）の側に配設されていることを特徴とするシリンダブロック。

Description

【発明の詳細な説明】 多気筒内燃機関用エンジンブロック 特に乗用車用多気筒内燃機関では、重量を一層減少させることが意図される。 従ってシリンダブロックを軽金属からつくることに移行した、しかしこのことは ２つの相異なる材料が、即ちシリンダブロック用として軽金属が、シリンダを形 成するブッシュ用としては相応したねずみ鋳鉄品質が使用されなければならない 結果となった。従って構造的措置によって、相応した高い形状剛性ではねずみ鋳 鉄からも製造可能であるシリンダブロックを案出しようとした。そのようなシリ ンダブロックは国際出願ＷＯ ９４／０７０１７に記載されている。相応したね ずみ鋳鉄品質、例えばコンパクト−グラフィト−グス（ＣＣＧ）の使用の際、壁 厚さの薄いシリンダブロックも製造することが可能である。それぞれ２つの隣接 したシリンダの間のピッチ平面の領域で冷却ジャケットの外側にＵ形の補強リブ を配設すること及び下方から当てられたクランク軸受の軸受カバーの固定ねじと シリンダヘッドねじを同一線上に配列するによってシリンダヘッドとクランク軸 受との間の特定された直線の力作用線が生じる。このことは充分な精度の強度計 算を可能にし、その結果シリンダブロックの残りの、一層偏平かつジャケットと して使用される部分の寸法では壁厚さは実際的に完璧な鋳造可能性のみを考慮し て決定される。しかし公知のシリンダブロックは、軸受シェルの軸受端部を形成 する部分がそれぞれ２つのシリンダの間のピッチ平面において相応したウエブを 介して鋳造されるように構成されている。 本発明は、一層重量減少を可能にするシリンダブロックを案出することを課題 の基礎とする。 本発明はこの課題を、多気筒内燃機関用シリンダブロックであって、何個所も 支承されたクランク軸と、シリンダを取り囲み、その下方へ延びる外壁がクラン ク軸受の略ピッチ平面にまで延びておりかつその環状の自由縁が支持面を形成し ている冷却ジャケットと、この支持面に当接しかつこの支持面に結合している基 礎枠とを備え、基礎枠上にはクランク軸受が配設されており、その取り外し可能 な軸受カバーは基礎枠のシリンダに面した側に配設されていることを特徴とする シリンダブロックによって解決する。この構成は、シリンダブロックをその上方 で閉鎖するシリンダヘッドとクランク軸受との間で支持されるべき力がクランク 軸受の基礎枠に付設された部分を介して直接支持され、その結果所属の軸受カバ ーとその固定ねじは相応した小さい力を支持し従って相応した薄い壁厚さに設計 されることができるという利点を有する。基礎枠は同時に冷却ジャケットの下方 へ延びる外壁の自由縁の著しい強化を提供し、その結果小さい壁厚さにもかかわ らず、ブロック全体の高い形状剛性が生じる。少なくともシリンダブロックが、 引張り力による高い深絞り可能性と振動応力の際の高い固有減衰とを有するフェ ルミキュラーグス〔Ｖｅｒｍｉｃｕｌａｒ−Ｇｕｓｓ（ＧＧＶ、有利にＧＧＶ ４０）〕からつくられ、その結果比較的薄い壁にもかかわらず「反響（Ｄｒｏｅ ｈｎｅｎ）」が一層抑制される場合に有利である。本発明による構造の他の利点 は、クランク軸受が基礎枠で完全に組つけられ、それから初めてシリンダブロッ クとの結合が行われることにある。 本発明の有利な構成において、基礎枠はねじを介して冷却ジャケットの外壁の 自由縁と結合されており、その際それぞれ２つのねじがクランク軸受の中央平面 にあるようになっている。こうして、力作用線がシリンダヘッドの固定ねじと基 礎枠の固定ねじとの間の一平面に位置することが保証される。こうして更に１つ のシリンダについてシリンダヘッドの４つの固定ねじに対して相応して基礎枠の ための４つの固定ねじが設けられることが行われる。 本発明の特に有利な構成において、クランク軸受の中央平面に配設されている 基礎枠の固定用のねじはシリンダヘッドの固定用のねじと略一線上に位置するこ とが行われる。基礎枠の配列によって実現されるシリンダブロックの形状剛性の 改良に基づいて、基礎枠用の固定ねじがこの領域でできるかぎりクランク軸受の 近くに配設されていることで充分である。このことは公知のシリンダブロックで も設けられているような、正確に一線上に位置させることは、本発明による概念 では必要ない。 本発明の他の有利な構成において、基礎枠がクランク軸受の中央平面に配設さ れているねじに加えて冷却ジャケットの外壁の縁とそれぞれ２つの他のねじを介 して結合され、そのねじはそれぞれシリンダ軸線を通る平行平面内に配設されて いる。こうして、冷却ジャケットの外壁にその下方領域において、水平断面で見 て、形状剛性の増大に繋がる軸構造を与えかつその上ベルミキュラー−ねずみ鋳 鉄の改良された引張り強度の利用の下に冷却ジャケットの外壁のこの部分を一方 ではシリンダヘッドと他方では基礎枠との間の力伝達に利用することも可能であ る。このことは、シリンダヘッドのそれぞれ４つの固定ねじに１つのシリンダ当 たり基礎枠の所属の領域においてそれぞれ６つの固定ねじが付設されることを意 味する。 本発明の他の有利な構成において、シリンダブロックの冷却ジャケットの下方 へ延びる外壁によって取り囲まれた領域にシリンダの下方の自由縁がクランク軸 縦方向に通る自由空間に対して境界平面を形成することが行われる。こうしてク ランク軸受が支持ウエブを介してそれぞれ２つの隣接したシリンダの間のピッチ 平面の領域に配設される公知の概念に対して著しい重量減少を可能にする。 本発明の他の有利な構成において、更に、冷却ジャケットの外壁はそれぞれ、 ２つのシリンダの間のピッチ平面内を経過し、外方へ向いた少なくとも1 つの引 張りリブを備え、引張りリブはシリンダブロックねじの収容孔の領域と同一の平 面に位置する基礎枠用の固定ねじの収容孔との間に延びる。ここでは冷却ジャケ ットの外壁の強く引き込まれた領域を経過する引張りリブの配列によって、シリ ンダブロックと基礎枠との間に作用しかつシリンダブロックによって収容される へき力は第１にこれらの引張りリブを介して収容されることができ、その結果シ リンダヘッドと基礎枠との間の所望の、特定された、できる限り真っ直ぐの力作 用線が尚改良される。 本発明の他の有利な構成において、更に、基礎枠が少なくとも１つの縦側にお いて少なくとも１つの縦に延びる油ダクトを備え、油ダクトからそれぞれクラン ク軸受の中央平面にそれぞれ１つの側ダクトが分岐し、側ダクトはそれぞれこの 側で平面内を経過する基礎枠用の固定ねじの収容孔内を突き抜けかつ軸受カバー に注ぐことが行われる。油ダクトが尚冷却ジャケットの壁に形成された公知のシ リンダブロックに対して、本発明による解決は、油ダクトが今や基礎枠の比較的 厚い壁厚さに形成される領域に配設されているという利点を有する。基礎枠はそ の幾何学的に非常に簡単な構造において加工に容易に適合されるので、縦に経過 する油ダクトもこれから分岐した側ダクトの加工も簡単な孔あけ加工、場合によ ってはクランプのみで実現されることができる。ここでは基礎枠の固定ねじ用の 収容孔と軸受カバーとがそれぞれ側ダクトによって突き抜けられた領域に大きな 直径を有する場合に合理的である。この構成は、側ダクトの案内のために基礎枠 に追加の材料付与が行われる必要がないという利点を有する。側ダクトは多分そ れぞれクランク軸受の中央平面に案内されることができる。収容孔の比較的大き な領域の配列によってクランク軸受の潤滑のために供給される油はそれぞれこの 領域において固定ねじの周りを流れることができる。 本発明の他の有利な構成において、基礎枠はクランク軸受の軸受カバーと共に 機能ユニットとして鋳造されかつ加工され、その際軸受カバーは運転機能におい て基礎枠に形成されかつ後で分離されることが行われる。この構成は、基礎枠が そのクランク軸受と共に所属の軸受カバーを含めてユニットとして加工され、そ の際基礎枠の底面も基礎枠の冷却ジャケットの支持面に付設された支持面も、固 定ねじ用のねじ孔、油ダクトの孔及び側ダクトのように実現されるという利点を 有する。軸受カバーはその際基礎枠の第１のステップにおいて分離されるか軸受 カバー用の座面は基礎枠の相応した面と共に加工されることができる。しかし先 ず面の全ての機械加工を実施し、続いて完全な加工後軸受カバーを基礎枠から切 断することが合理的であり、その際有利に鋳鉄材料の破壊挙動が利用される。 ドイツ国特許明細書第３７３７２１１から、鋳造された軸受スリーブを備えた エンジンブロックに所属の軸受カバーと共に鋳造しかつ加工後に切断することが 公知である。しかし軸受カバーはエンジンブロックと共に鋳造されるので、軸受 カバーは、所属の軸受スリーブと同様な方法で整向されており、その際軸受ブロ ックと軸受カバーとの結合のために非常に安定した結合ウエブが設けられねばな らず、結合ウエブは続いて分断され、しかしその材料はエンジンブロックに残り かつ仕上げられたエンジンにとって各機能に無用の追加の重量増大に繋がる。 本発明を多気筒内燃機関用シリンダブロックの図式的図に基づき説明する。 図１は、シリンダヘッドが取り外されたシリンダブロックの上面図、 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う垂直断面図、 図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う垂直断面図、 図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿う冷却ジャケットの水平断面図、 図５は冷却ジャケットの長くされた外壁の支持面の図２矢印Ｖ方向に見た図、 図６は、基礎枠の設置面の図２の矢印ＩＶ方向に見た図である。 図１に上面図で表された多気筒内燃機関用エンジンブロック１は、ここではシ リンダヘッドを取り外した状態で表されており、付設のシール面２が認められる 。上面図から更に分るように、個々のシリンダ３は材料一体的に結合しており従 ってエンジンブロック１と一体の部分である。この際シリンダ３は、その貫通開 口５が同様に取外されたシリンダヘッドの領域に認められる冷却ジャケット４に よって取り囲まれている。シリンダヘッドはそれぞれ２つのシリンダの間のピッ チ平面の領域で２つのシリンダヘッドねじを介して結合可能であり、ここではね じ孔２．１によって認められ、その結果各シリンダ当たり合わせて４つの固定ね じが存在する。冷却ジャケット４は内側に対して各シリンダによってかつ外側に 対しては外壁６によって区画されている。 図２に表された、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う垂直断面図はここでは基本構造を 示す。既に図１に基づいて記載された構成部分は同一の図中符号を備え、その結 果その構成部分は、図２の図中符号に基づいて直接確認されることができる。 断面図から分るように、冷却ジャケット４の外壁６はクランク軸受８のピッチ 平面７の領域にまで延びている。その環状の自由縁９には長くなっている外壁６ が支持面１０を備え、支持面１０には基礎枠１１が当接しかつ固定ねじを介して 固定されており、その際固定ねじはここでは付設の貫通孔及びねじ孔によっての み表されている。図示の簡単化のためにここではこれらの固定ねじ用の貫通孔及 び又はねじ孔１２．１のみが表されている。 基礎枠１１のクランク軸受８は、基礎枠１１にある軸受シェル部分１３がシリ ンダ３の方向に向きその結果付設の軸受カバー１４が基礎枠１１のシリンダ３に 面した側に配設されるように構成されている。 図３は、それぞれ２つの隣接したシリンダの間のピッチ平面を通る、図１のＩ ＩＩ−ＩＩＩ線に沿う垂直断面を示す。図１による上面図並びに図２及び図３の 断面図から分るように、長くされた外壁６は冷却ジャケット４の領域のみならず 、その延長部のピッチ平面７の領域においても水平断面で軸構造を有し、その際 それぞれ「軸頂点」は断面平面ＩＩ−ＩＩの領域にそして「軸谷」は断面平面Ｉ ＩＩ−ＩＩＩの領域に位置する。このことは図５に表された、冷却ジャケット４ の長くされた外壁６の支持面１０の逆方向に向けられた下方からの図にも認めら れる。基礎枠の固定用のねじ用のねじ孔１２．１、１２．２は各シリンダに対す るその幾何学的な配列において認められる。このことを次に詳しく説明する。 図６中同様に基礎枠１１を下方から見た図が表されている。図から分るように 、基礎枠１１は外方の取り囲んでいる枠部分１１．１を有し、枠部分１１．１は ここでは示唆のみされたそれぞれ２つの隣接するシリンダ３の間のピッチ平面の 領域に、横ウエブ１１．２を備える。これらの横ウエブ１１．２上にそれぞれク ランク軸受８が配設されている。 この図においてもそれぞれ基礎枠１１の結合のための固定ねじ用のねじ孔１２ ．１が冷却ジャケットの長くされた外壁６の自由縁９に認められる。個々のクラ ンク軸受８の軸受カバー１４の固定ねじ１５の配置は図６中にその縦軸線の指示 によって同様に明らかである。 図２、３、５及び６から明らかなように、基礎枠１１の固定用の固定ねじ用の 貫通孔は、それぞれ貫通孔１２．１がそれぞれ冷却ジャケット４の外壁６の軸構 造の「軸谷」にあり、一方他の貫通孔１２．２は「軸頂点」の領域にそれぞれあ るように配設されている。基礎枠１１は各シリンダ当たり６つのねじで固定され 、一方シリンダヘッドは図１による上面図に示されるように、シリンダ当たりそ れぞれ４つのねじによって固定されている。この際その配置は、貫通孔１２．１ がシリンダヘッドねじ孔２．１と殆ど一致するように行われ、その結果運転中そ れぞれ作業行程及び圧縮行程の際に発生する引張り力がシリンダヘッドの領域に おいて４つのねじによってかつ基礎枠１１の領域においてはそれぞれ６つのねじ によって支持される。この際、クランク軸受８に作用する力がそれぞれウエブ１ １．２を介して支持され、その結果それぞれ軸受カバー１４の固定ねじ１５はそ れぞれ僅かな負荷にさらされかつ相応して固定ねじ１５も軸受カバー１４も非常 に壁厚さの薄いかつ従って重量減少されて構成されることができる。それぞれ「 軸谷」に位置する基礎枠１１用の貫通孔１２．１に入る構造要素は殆ど貫通孔２ ．１に入るシリンダヘッドねじと一線上に配設されているので、ここでは一方で はシリンダヘッドと他方では基礎枠１１の間の引張り力の実際に直線状の伝達が 行われる。 冷却ジャケット４の外壁６の材料の引張り強度の増大のために、図４による水 平断面図と図３による垂直断面図とから明らかなように、それぞれ２つのシリン ダ３の間のピッチ平面にそれぞれ外方に向いた引張りリブ１６が設けられている 。しかし構想を変更して、引張りリブ１６の代わりに、図４中一点鎖線の円Ａで 囲んで指示されて特徴づけられた領域によって示唆されるように、２つの平行な 引張りリブを設けることが行われる。 図４に更にその中心軸線によって自由縁９での貫通孔及び又はねじ孔１２．１ 並びに貫通孔に入るシリンダヘッドねじの位置が表されている。 前記のように、クランク軸受８は基礎枠１１の領域に配設されており、基礎枠 １１は少なくともウエブ１１．２の領域に枠構造として形成されることができる 。それぞれその上方に位置する空間領域は解放されていてかつそれぞれ上方へ向 かって冷却ジャケット４の境界壁１７によってのみ区画されており、このことが 図３中で分るように、各シリンダの下端３．１のみがこの空間に進入している。 さもなければクランク軸受のウエブのための通常の材料集積は必要ない。 個々のクランク軸受８への油供給は、基礎枠１１の片側で長手方向に経過する 油ダクト１８が配設されており、油ダクト１８からそれぞれウエブ１１．２の領 域に側ダクト１９が分岐し、側ダクト１９は軸受カバー１４の領域まで延びてい る。側ダクト１９の所定の構成ではそれぞれ基礎枠の固定ねじ用の収容孔１２． １並びに軸受カバー１４の固定ねじ１５用の収容孔は突き抜けているので、この 領域における機構は、それぞれ側ダクト１９の貫通領域に孔１２．１及びねじ１ ５用の孔がそれぞれこの領域に拡大部１９．１及び図中符号をつけない拡大部を 有し、その結果組立状態において長手方向に延びる油ダクト１８から側ダクト１ ９を通って流れる油はこの領域に案内された固定ねじを循環しかつ軸受カバー１ ４の出口開口２０を介して所属のクランク軸受に供給されることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．多気筒内燃機関用シリンダブロックであって、何個所も支承されたクランク 軸と、シリンダ（３）を取り囲んでいる冷却ジャケット（４）と、支持面（１０ ）に当接しかつこの支持面（１０）に結合している基礎枠（１１）とを備え、冷 却ジャケットの下方へ向かって延ばされた外壁（６）はクランク軸受（８）の略 ピッチ平面（７）にまで延びておりかつその環状の自由縁（９）は支持面（１０ ）を形成し、基礎枠上にはクランク軸受（８）が配設されており、その取り外し 可能な軸受カバー（１４）は基礎枠（１１）のシリンダ（３）の側に配設されて いることを特徴とするシリンダブロック。 ２．基礎枠（１１）が冷却ジャケット（４）の外壁（６）の自由縁とねじ（１２ ）を介して結合されており、その際それぞれねじ（１２．１）に入る２つのねじ がクランク軸受（８）の中央平面を通る、請求項１記載のシリンダブロック。 ３．クランク軸受（８）の中央平面に配設されたねじ孔（１２．１）に入る基礎 枠（１１）の固定用のねじが、ねじ孔（２．１）に入るシリンダヘッドの固定用 のねじと略一直線上にある、請求項１又は２に記載のシリンダブロック。 ４．基礎枠（１１）が、クランク軸受（８）の中央平面に配設されているねじ孔 （１２．１）に入るねじに加えて冷却ジャケット（４）の外壁（６）の縁（９） と、シリンダ（３）に付設されたそれぞれ他のねじ孔（１２．２）に入る２つの ねじを介して結合しており、前記他のねじはそれぞれシリンダ軸線を通る平行平 面内に配設されている、請求項１から３までのうちのいずれか一項に記載のシリ ンダブロック。 ５．冷却ジャケット（４）の下方に向かって延びる外壁（６）によって取り囲ま れた領域に、シリンダ（３）の下方の自由縁（３．１）がクランク軸受中を通る 自由空間に対して境界平面を形成する、請求項１から４までのうちのいずれか一 項に記載のシリンダブロック。 ６．冷却ジャケット（４）の外壁（６）がそれぞれ２つのシリンダ（３）の間の ピッチ平面を通って外方へ向いた少なくとも１つの引張りリブ（１６）を備え、 この引張りリブはシリンダヘッドねじのねじ孔（２．１）の領域と基礎枠（１１ ）用の固定ねじの同一平面に位置するねじ孔（１２．２）の領域との間に延びて いる請求項１から５までのうちのいずれか一項に記載のシリンダブロック。 ７．基礎枠（１１）が少なくとも１つの縦側に長手方向に経過する少なくとも１ つの油ダクト（１８）を備え、油ダクトからそれぞれクランク軸受（８）の中央 平面に側ダクト（１９）が分岐し、側ダクトはそれぞれこの側で平面内に基礎枠 （１１）用の固定ねじ及び軸受カバー（１４）のねじ孔（１２．１）を突き抜け かつ軸受カバー（１４）内に通じている、請求項１から６までのうちのいずれか 一項に記載のシリンダブロック。 ８．基礎枠（１１）及び軸受カバー（１４）の固定ねじ用のねじ孔（１２．１） がそれぞれ側ダクト（１９）によって貫通される領域に拡大された直径（１９． １）を有する、請求項１から７までのうちのいずれか一項に記載のシリンダブロ ック。 ９．基礎枠（１１）がクランク軸受（８）の軸受カバー（１４）と機能一体に鋳 造されかつ加工され、その際軸受カバー（１４）は運転状態で基礎枠（１１）に 形成されかつ後で分離される、請求項１から８までのうちのいずれか一項に記載 のシリンダブロック。