JPS6319576Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本件考案は中大形の内燃機関のシリンダーブロ
ツクを薄くし、かつ、小形に形成すると共に、更
に剛性を向上させることを目的とするものであ
る。

従来のシリンダーブロツクは、該シリンダーブ
ロツクの各部の細部にわたりどの程度の応力が流
れているのか明確に知る方法もなく、かつ、測定
も不可能であつたので、経験と従来の破壊個所の
点検による積み重ねで弱い部分を鋳物の厚みを増
して補強してゆく方法で設計されていた。その
為、必要以上の強度を持つ部分の肉厚を薄くする
ことは危険であり、シリンダーブロツクが徐々に
厚く大きくなつてゆく傾向にあつた。

本件考案では応力解析によりシリンダーブロツ
ク各部の応力の分布と克明に計算し、応力の流れ
を知り、従来、タブーとして肉厚を薄くしたり、
形状を変更することができなかつた部分を独特の
形状とし、シリンダーブロツク全体を小形に軽量
にしたものである。

本件考案はそのうちシリンダーブロツク１のシ
リンダーライナー孔１ｒの間の壁１ａからアーチ
１ｂ、リブ１ｄ，１ｃに至る形状に関する考案で
ある。シリンダーライナー孔１ｒと１ｒとの間の
壁１ａは、その下端でアーチ１ｂ状に形成され、
シリンダーヘツドボルトから螺子孔１ｘを経て伝
わつてきた応力の８割を受けている。アーチ１ｂ
の形状はクランクシヤフト７の軸受のメタルキヤ
ツプを抜き出す時に邪魔にならないようにその形
状を構成しており、アーチ１ｂの上部でもリブ１
ｃ，１ｄの下端でも同じ応力を受けられるように
その断面積を構成する必要がある。又、壁１ａの
厚さをできるだけ薄くすることにより、シリンダ
ーブロツクの全長を短かくすることができるの
で、シリンダーライナーの孔加工時にバイトが当
らない程度に壁１ａを薄くする方が効果的であ
る。これらの要求から、アーチ１ｂよりリブ１
ｃ，１ｄへ流れてゆくに従がい、底面視において
広がるハの字形とし、後面視においては狭まる逆
ハの字形に構成し、断面積は上も下も略同じと
し、壁１ａからアーチ１ｂへ、更に、リブ１ｃ，
１ｄに、そして螺子孔１ｇにて応力集中すべく構
成し、応力の流れをスムースに無理のないものに
したものである。

アーチ１ｂの内側のリブ１ｃの内側の形状は、
クランクシヤフト７の主軸受のメタルキヤツプの
抜け出し寸法から決定され、リブ１ｃの外側の形
状はシリンダーヘツドボルト２１の螺子孔１ｘか
ら流れてくる力を内側螺子孔１ｇへスムースに流
す径路によつて決まるので、結局側面視で逆ハの
字形の形状となるのである。本件考案は以上の如
くシリンダーブロツク１の壁１ａ、アーチ１ｂ及
びリブ１ｃ，１ｄを構成して応力の流れをスムー
スにしたものである。

従来は第６図，第７図に示す如く、作りやすさ
図面の書きやすさ、又、破壊しない部分はそのま
まで、割れ等のあつた部分のみ鋳物の肉厚を厚く
ゆく設計の結果アーチ１ｂ部及び、リブ１ｃは底
面視において平行に構成され、結果としてシリン
ダーピツチが大きくなつていたのである。

本件考案の目的は以上の如くであり、添付の図
面に示した実施例の構成に基づいて本件考案の構
成を説明すると。

第１図は内燃機関のうちデイーゼル機関の前面
断面図である。

台板２上にシリンダーブロツク１を載置し、シ
リンダーブロツク１の上端にシリンダーヘツド３
を載置し、シリンダーヘツド３の上部に弁腕室４
を覆蓋している。弁腕室４内には弁腕１７が上下
回動可能に設けられ、該弁腕１７をカム軸１１の
カムに連接されたタペツト介挿してプツシユロツ
ド１８が周期的に突き上げている。弁腕１７の他
端は吸排気弁１６の上端に接当されており、吸排
気弁１６はシリンダーヘツド３内を上下し、燃焼
室内へ給気したり、燃焼ガスを排気したりする。
吸排気弁１６の中央部に燃料噴射弁１５が固設さ
れ、カム軸１１のカムにより駆動される燃料噴射
ポンプ１２から送られる圧油を燃焼室内へ噴射す
る。燃焼室はシリンダーライナー１０とピストン
９及びシリンダーヘツド３の底面より構成され、
シリンダーライナー１０はシリンダーブロツク１
に嵌入固定されている。

ピストン９は連接棒８にてクランクシヤフト７
の連接棒軸受部に軸受メタルを介して連結されて
いる。クランクシヤフト７の軸受部は台板２より
突設されている。該軸受部にクランクシヤフトを
載置し、メタルキヤツプを覆蓋し、締めつけてク
ランクシヤフト７の軸受部を構成している。台板
２の底面には潤滑油ストレーナー１９が固設さ
れ、潤滑油パイプ２０にクランクシヤフト７の各
軸受部の潤滑油を集中させている。

シリンダーブロツク側面の集中冷却水管１４よ
り冷却水がシリンダーブロツク１とシリンダーラ
イナー１０の外周間の間隙が構成する冷却水ジヤ
ケツト内に入り、シリンダーライナー１０、シリ
ンダーヘツド３を冷却した後、冷却水出口集合管
１３より冷却装置へ至る。５は給気集中管、５は
排気マニホールド、２１はシリンダーヘツド３を
シリンダーブロツク１の上部に固設する為のシリ
ンダーヘツドボルトである。このような内燃機関
において本件考案は、シリンダーブロツク１を小
形、軽量でかつ、剛性の高いものにしようとする
ものである。

第２図は本件考案の要部であるシリンダーブロ
ツク１の後面断面図、第３図も同じく後面断面図
第４図は第３図のＡ−Ａ断面矢視図、第５図は本
件考案のシリンダーブロツク１の底面図である。

シリンダーブロツク１の上面にシリンダーヘツ
ド３が載置され、シリンダーヘツド３の重量や、
燃焼室の爆発の反力がシリンダーヘツドボルト２
１より、シリンダーブロツク１のシリンダーヘツ
ドボルトの螺子孔１ｘに伝わる。螺子孔１ｘより
壁１ｖを伝わつてくる応力の流れは、その大部分
はアーチ１ｂのリブ１ｃとカム軸１ｉの直下のリ
ブ１ｅより、内側螺子孔１ｇへ流れる。この壁１
ｖからリブ１ｅ，１ｃへの流れが80％程度であ
り、後の残りがカム軸孔１ｉ上の壁１ｌへ流れる
のである。壁１ｌに流れた応力は外側の壁１ｐよ
りシリンダーブロツク１下面の外側螺子孔１ｈへ
至る。このことからシリンダーブロツク１の中心
より左側の応力の流れだけをみると、内側螺子孔
１ｇに80％が支持され、外側螺子孔１ｈは残りの
20％が支持されているのである。

同じくシリンダーブロツク１中心より右側の応
力の流れを解析すると。壁１ｗより流れる応力は
アーチ１ｂの右側のリブ１ｄと壁１ｇに流れ、壁
１ｇを流れた応力は途中から垂直のリブ１ｆに流
れて、リブ１ｄと１ｆより内側螺子孔１ｇに流れ
る応力がやはり80％で、壁１ｑから壁１ｚへ流れ
最終的に外側螺子孔１ｈにて支持されるのは約20
％にすぎないのである。これらの応力解析の結果
からアーチ１ｂのリブ１ｃ，１ｄと壁１ｐ，１ｇ
との間に直線状で内側螺子孔１ｇの外側に至るリ
ブ１ｅ，１ｆを設けて、内側螺子孔１ｇを、左側
においては、リブ１ｅと１ｃではさむ如く、右側
においては、リブ１ｄとリブ１ｆではさむ如く構
成し内側螺子孔１ｇのボルトに応力を集中させた
のである。

このようにリブ１ｃ，１ｅを中心に応力を受け
させることにより、リブ１ｃとリブ１ｅの間の連
結壁１ｕの厚さや、リブ１ｅと壁１ｐの間の連結
壁１ｔの肉厚を鋳物が鋳造可能な最低限の厚さに
することができるのである。

又、右側においては、リブ１u′やリブ１t′の肉
厚を最低限の厚さに構成することができるのであ
る。

又、応力解析の結果から、シリンダーブロツク
１にかかる応力の流れはシリンダーライナー１０
の嵌合孔１ｓ，１ｒ部の壁１ｖ，１ｗより左側は
リブ１ｃ，１ｅへ、右側はリブ１ｄ，１ｆへその
80％が流れることがわかつたので、シリンダーラ
イナー孔１ｓ，１ｒと次の気筒のシリンダーライ
ナー孔との間の壁１ａの下部のアーチ１ｂの厚み
を薄くすることが可能となつたのである。

アーチ１ｂ部は壁１ａの応力をリブ１ｃ，１ｄ
へスムースに流す役割を持つており、徐々に応力
を集中し、リブ１ｃ，１ｄを流すべくアーチ形に
構成されている。又、アーチ１ｂの形状はクラン
クシヤフト７の軸受部のメタルキヤツプが組立て
分解時に挿入可能とされる形状に構成している。

この２つの役割を果たせば良く、それを満足す
る最低限の形状とすべく、第５図のシリンダーブ
ロツク１の底面図に示す如く壁１ａをシリンダー
ライナー挿入孔１ｒの最接近部において極薄に、
かつ、内側螺子孔１ｇ，１ｇに至るに従がい幅広
となる形の形状に構成している。又、第２図の後
面断面図にみられる如く後面視においては、壁ａ
の応力を徐々に集中されるべくリブ１ｃに至つて
徐々に幅狭に逆ハの字形に構成し、底面視のハの
字形の形状と後面視の逆ハの字形の構成と相まつ
てアーチ１ｂから内側螺子孔１ｇに至るリブを断
面積を略一定にしている。

又、カム軸孔１ｉ側の応力の流れの解析から、
壁１ｖよりカム軸孔１ｉの上部の壁１ｌを経て壁
１ｐへ至る応力の流れは、左側の応力の流れの略
20％にすぎないことがわかつたので、壁１ｌを薄
くし、応力がスムースに壁１ｐに流れるべく外側
へ向つて下方へ傾斜状に、更に徐々に薄くなり、
応力が集中され乍ら壁１ｐに受けつがれるような
形状に形成している。このように形成することに
より、従来、必要以上に厚く形成されていたリブ
１ｍをも薄くすることができたのである。かつ、
この部分は吸排気弁タペツトのタペツト孔１ｙが
第５図の如く開孔されており、かつ、燃料噴射ポ
ンプ孔１ｊも開孔されており、これらの孔１ｊ，
１ｙから洩れてくる燃料油を受けるポケツト孔１
ｎが設けられているが、該ポケツト孔１ｎへの洩
れ油の集まり具合もよくなり、船体のピツチング
やローリングにてもポケツト孔の洩れ油をこぼす
ことのない構成とすることができたのである。

第６図，第７図は従来のシリンダーブロツク１
の側面図と底面図である。

シリンダーライナー孔１ｒと１ｒの間の壁１ａ
の下面のアーチ部１ｂは底面図に示す如く、全体
にわたつて平行に、かつ幅広に構成され、その結
果、シリンダーライナーとシリンダーライナーの
間のピツチが広くなり、６気筒の場合はその余分
の長さが６倍に拡大されていたのである。本件考
案においては、応力解析の結果、壁１ａ部からリ
ブ１ｃ，１ｄに至る応力の流れは小さいことが判
明したので、壁１ａをシリンダーライナーとシリ
ンダーライナーの最接近部において、シリンダー
ライナーの孔１ｒ加工用のバイトが当らない程度
の最低の範囲で薄くしたものである。

以上の如く本考案は、シリンダーヘツドボルト
の螺子孔１ｘよりの応力を、アーチ１ｂを介して
内側螺子孔１ｇへ支持すると共に、外側の壁１
ｐ，１ｑより外側螺子孔１ｈにより台板２に支持
する二重支持構造としたシリンダーブロツク１に
おいて、底面視において該シリンダーブロツク１
のシリンダーライナー嵌合孔１ｒが最接近するア
ーチ１ｂの壁１ａを最薄とし、該アーチ１ｂを壁
１ａからリブ１ｃ，１ｄを経て徐々に幅広となる
如く「ハ」の字型に構成し、該リブ１ｃ・１ｄの
部分を後面視において、逆「ハ」の字型に形成し
たので、次のような効果を奏するものである。

第１に、アーチ１ｂのシリンダーライナー嵌合
孔１ｒの最接近した部分の壁１ａを最薄とするこ
とにより、シリンダーのピツチを詰めることがで
き、シリンダーブロツク１の長さを短くして軽量
化につながり、軸受間の距離が短くなるので、慣
性重量が減少し、燃料消費量が少なくなり、クラ
ンクシヤフト長も短くなるので、振動が減少する
のである。

第２に、アーチ１ｂは底面視において「ハ」の
字型として、後面視において逆「ハ」の字型とし
たものであるから、上下において断面積は同じと
して、支持強度は十分に具備させることができ、
且つ後面視のアーチ１ｂの下端の拡がりを、クラ
ンクシヤフト７の軸受メタルキヤツプが取り出せ
る最低の幅とすることにより、シリンダーブロツ
ク１の幅をも小さくすることが出来たのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は内燃機関のうちデイーゼル機関の前面
断面図、第２図はシリンダーブロツク１の後面断
面図、第３図は同じく後面断面図、第４図は第３
図のＡ−Ａ断面矢視図、第５図は本考案のシリン
ダーブロツクの底面図、第６図は従来のシリンダ
ーブロツク１の側面図、第７図は同じく底面図で
ある。 １……シリンダーブロツク、２……台板、１ａ
……壁、１ｂ……アーチ、１ｃ，１ｄ，１ｅ，１
ｆ……リブ、１ｐ，１ｑ……壁。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シリンダーヘツドボルトの螺子孔１ｘよりの応
   力を、アーチ１ｂを介して内側螺子孔１ｇへ支持
   すると共に、外側の壁１ｐ，１ｑより外側螺子孔
   １ｈにより台板２に支持する二重支持構造とした
   シリンダーブロツク１において、底面視において
   該シリンダーブロツク１のシリンダーライナー嵌
   合孔１ｒが最接近するアーチ１ｂの壁１ａを最薄
   とし、該アーチ１ｂを壁１ａからリブ１ｃ，１ｄ
   を経て徐々に幅広となる如く「ハ」の字型に構成
   し、該リブ１ｃ，１ｄの部分を後面視において、
   逆「ハ」の字型に形成したことを特徴とする内燃
   機関のシリンダーブロツク構造。