JPS642779B2 - - Google Patents

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JPS642779B2
JPS642779B2 JP55175512A JP17551280A JPS642779B2 JP S642779 B2 JPS642779 B2 JP S642779B2 JP 55175512 A JP55175512 A JP 55175512A JP 17551280 A JP17551280 A JP 17551280A JP S642779 B2 JPS642779 B2 JP S642779B2
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JP
Japan
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bearing
bearing cap
vibration
cylinder block
axis
Prior art date
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JP55175512A
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English (en)
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JPS5799248A (en
Inventor
Naoki Ogawa
Toshiaki Abe
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Priority to EP81110253A priority patent/EP0054246B1/en
Priority to DE8181110253T priority patent/DE3170201D1/de
Priority to US06/329,508 priority patent/US4445472A/en
Publication of JPS5799248A publication Critical patent/JPS5799248A/ja
Publication of JPS642779B2 publication Critical patent/JPS642779B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0065—Shape of casings for other machine parts and purposes, e.g. utilisation purposes, safety
    • F02F7/008—Sound insulation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0043—Arrangements of mechanical drive elements
    • F02F7/0053—Crankshaft bearings fitted in the crankcase
    • F02F2007/0056—Crankshaft bearings fitted in the crankcase using bearing beams, i.e. bearings interconnected by a beam or multiple beams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/02—Light metals
    • F05C2201/021—Aluminium

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Mounting Of Bearings Or Others (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主として自動車用エンジンにおいて、
クランクシヤフトを支持するベアリングビームに
関する。
自動車用エンジンの騒音の一原因として、シリ
ンダブロツクの振動にもとづくブロツクスカート
部やオイルパンからの振動騒音がある。
この振動騒音を低減するには、シリンダブロツ
クの剛性をアツプしてクランクシヤフトが受ける
爆発トルクによる振動を抑制すればよいのだが、
そのためにはシリンダブロツクの厚肉化など大幅
な重量増を招き、燃費効率の悪化という新たな問
題をひき起こしてしまう。
したがつて、シリンダブロツクの重量の増加を
抑えつつ効果的に剛性を高めるための種々の提案
がされているが、そのなかでも、クランクシヤフ
トを直接支持しているにもかかわらず相互に結合
されないベアリングキヤツプの強化をはかつた、
ベアリングビームが注目されており、このような
ものとしては例えば「自動車公害防止技術に関す
る第２次報告」（昭和55年５月環境庁）にて紹介
されているものがある。
これは、第１図〜第３図に示すように、シリン
ダブロツク１のベアリング部２と対をなすベアリ
ングキヤツプ３を、相互にビーム部材４によつて
連結して剛性を向上させるものであり、シリンダ
ブロツク１に発生する想像線で示すような前後方
向に対する曲げ強度や、ベアリングキヤツプ３の
同じく前後方向への倒れ強度を高めることを目的
とする。
このために、第３図のように、ビーム部材４は
ベアリングキヤツプ３の下部中央を相互に連結す
るのであるが、これにより確かに上記した目的は
達成されるにもかかわらず、昭和55年５月に環境
庁から発行された「自動車公害防止技術に関する
第２次報告」にもある通り、振動騒音の低減は思
つたほど改善されていないのである。
シリンダブロツク１から放出される振動騒音が
問題となるのは、通常の自動車用エンジンの実測
データによると、ほぼ150Hz〜1500Hzの振動周波
数域である。
ところが、上記のようにベアリングビームで補
強してシリンダブロツク１の前後方向に対する曲
げ（クランク軸線と平行な軸に対するたわみ）剛
性が高まつても、実際には振動が問題とならない
1800Hz付近のシリンダブロツク共振周波数が僅か
に上がるに過ぎないため、ほとんど振動抑制に実
効性を発揮しないのであり、さらにベアリングキ
ヤツプ３の前後方向の倒れのみを防いでも、ブロ
ツクスカート部５の開閉振動の抑制は困難で、ス
カート部５やこの下面に結合される薄板のオイル
パンからの発音防止には効めがほとんどないこと
が分かつた。
本発明者の実験によると、ブロツクスカート部
５の開閉振動を誘発するのは、ベアリングキヤツ
プ３及びこれが結合するベアリング部２（バルク
ヘツド）の、クランク軸線を中心とする捩れ振動
や平面的にみて左右の曲げ（第３図の実線矢印方
向）にもとづく振動であり、これらが合成されて
800Hz〜1250Hz付近の振動周波数でブロツクスカ
ート部５やオイルパンを励振しているのである。
この振動に対しては、従来のベアリングビーム
の構造では制振力が低く、そのため、上記報告書
にもある通り、重量の増加する割には振動低減が
はかれなかつたのである。
本発明はこのような従来の問題点を解消するこ
とを目的としている。
このために本発明では、シリンダブロツクの各
気筒間に配設されたクランクシヤフト支持用のベ
アリング部と対をなし、締付ボルトを介して該ベ
アリング部に結合されるベアリングキヤツプを設
け、これらベアリングキヤツプをビーム部材で互
いに一体的に連結したベアリングビームを前提と
して、各ベアリングキヤツプを底部が拡大された
略台形状に形成し、これらベアリングキヤツプの
底部両隅をクランクシヤフト軸方向に延びるとと
もに、断面形状がクランク回転軌跡の外包絡線に
沿つた内側面と外側の凸面とからなる略三角形状
のビーム部材でそれぞれ互いに連結し、かつ各ビ
ーム部材はベアリングキヤツプの締付ボルトより
も外側に位置して設けた構成とした。
これにより、ベアリングキヤツプ部に作用する
捩りや左右の曲げに対する剛性が重量増や上下左
右方向の寸法増大などを伴わずに効果的に高めら
れ、振動及び騒音が減少する。
以下、本発明の実施例を説明するが、第４図〜
第６図の第１実施例において、第１図〜第３図と
実質的に同一部分には同一符号を用いることにす
る。
シリンダブロツク１の前後端及び各気筒間に位
置してその下部に締付ボルト７を介して取付けら
れるベアリングキヤツプ３は、下部が等脚台形状
に拡大され、その底部両隅を互に２本のビーム部
材４Ａ，４Ｂで連結される。
ビーム部材４Ａ，４Ｂはクランク回転軌跡の外
包絡線Ｍの外側に位置して、クランクシヤフト８
の回転中心に対して互に対称的に配設され、シリ
ンダブロツク１の前端から後端までのベアリング
キヤツプ３を一体的に結合する。
換言すると、２本のビーム部材４Ａ，４Ｂは、
クランクシヤフト中心を原点として、シリンダボ
ア中心軸をｙ軸、このｙ軸に直交する軸をｘ軸と
するｘ−ｙ座標面において、それぞれ第３象限と
第４象限とに分割して配置されるのである。
そして、ビーム部材４Ａ，４Ｂの中心と原点０
とを結ぶ線が、ｙ軸に対して20゜〜70゜の範囲の交
角をもつように配設されることが望ましく、この
範囲でオイルパン９の下面や内側面と干渉しない
ようにして位置を決める。
ビーム部材４Ａ，４Ｂはその断面形状を、前記
外包絡線Ｍに沿つた内側向きの凹面６Ａと、その
外側の凸面６Ｂとからなる略三角形に形成する。
このとき、とくにビーム部材４Ａ，４Ｂの上端を
外包絡線Ｍの最下端よりも上方に位置させて、で
きる限り互いに離れた部分に位置させることによ
り、ベアリングビームの左右方向の断面二次モー
メント（シリンダボア中心軸回りの剛性）を向上
させることができる。
なお、ベアリングキヤツプ３に形成する締付ボ
ルト７の取付穴７Ａよりも、ビーム部材４Ａ，４
Ｂを外側に配置するので、ベアリングキヤツプ３
の組付性を良好にできる。
このようにして、本発明は２本のビーム部材４
Ａ，４Ｂで各ベアリングキヤツプ３を相互に結合
するようにしたので、ベアリングキヤツプ３のク
ランクシヤフト軸方向への倒れ強度を高めると同
時に、クランク回転中心に対する捩れ強度が著し
く向上し、さらにシリンダボア軸線回りの曲げ強
度が高められる。
この結果、ベアリングキヤツプ３と一体のベア
リング部２（バルクヘツド）の捩れ、曲げ振動
（第６図に点線で示す）を大幅に抑制するので、
このベアリング部２の延長上に結合され、これを
節とするブロツクスカート部５の開閉振動（膜振
動）が効果的に防止されるようになり、ブロツク
スカート部５やオイルパン９からの振動による騒
音の放射を著しく低減することができるのであ
る。
次に、第７図、第８図の実施例を説明すると、
これはベアリングビームを軽合金などを主体とし
て鋳造で成形するときに、補強枠１０を鋳ぐるむ
ようにしたもので、これによりベアリングビーム
の共振周波数を増加して重力剛性を高めている。
補強枠１０はベアリングキヤツプ３とビーム部
材４Ａ，４Ｂの中にそつくり埋込まれるような格
子形状に、鋼板などをプレス加工して形成する。
締付ボルト７の締付時に座金として機能させる
ように、補強枠１０のボルト穴１１を設けた部分
を露出させた状態で鋳ぐるむ。
このようにすると、とくに高周波数域でのビー
ム部材４Ａ，４Ｂやベアリング部２のピツチング
（うねり）や左右方向の曲げ振動を抑制でき、ベ
アリングビームの軽量化がはかれる。
なお、第９図や第１０図のように、ビーム部材
４Ａ，４Ｂの後端底部や前端側部に傾斜面１５，
１６を設ければ、ベアリングビームとしての強度
をほとんど下げることなくオイルパンとの干渉を
回避することができ、エンジンレイアウト上有効
にスペースを活用できる。第１１図は本発明装置
と従来装置の音響パワーレベルの比較性能図であ
り４気筒エンジンを4000r・ｐ・ｍ全開出力、最
良点火時期で試験したもので、〇印の従来装置よ
り・印の本発明装置が数デシベルも発音レベルが
低下し、騒音が少くなつていることが分る。
以上のように本発明は、各ベアリングキヤツプ
を底部が拡大された略台形状に形成し、これらベ
アリングキヤツプの底部両隅をクランクシヤフト
軸方向に延びるとともに、断面形状がクランク回
転軌跡の外包絡線に沿つた内側面と外側の凸面と
からなる略三角形状のビーム部材でそれぞれ互い
に連結し、かつ各ビーム部材はベアリングキヤツ
プの締付ボルトよりも外側に位置して設けた。
これにより、クランク回転軌跡の外包絡線と干
渉することなく各ビーム部材の底部とベアリング
部（バルクヘツド）との距離を短縮することがで
きると共に、ビーム部材の下方及び側方への寸法
増大を抑えつつビーム部材底部の幅及び断面積を
拡大することが可能となり、クランクシヤフト軸
線を原点としてシリンダボア中心軸及びこの軸に
直交する軸回りの変形に対抗すべく断面二次モー
メントを増大させることができるため、ベアリン
グキヤツプのクランクシヤフト軸方向への倒れ剛
性を高められると同時に、クランク回転中心に対
する捩れ剛性及び上下左右方向の曲げ剛性が共に
効果的に高められ、この結果シリンダブロツクス
カート部の開閉振動を確実に抑制して、低周波域
から高周波域にわたり振動・騒音の発生量を著し
く減少させることができるという効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来装置の正面図、第２図は第１図の
−線断面図、第３図は同じく斜視図である。
第４図は本発明の実施例を示す正面図、第５図は
その−線断面図、第６図はベアリングビーム
の底面図である。第７図は他の実施例の要部断面
図、第８図は同じく斜視図である。第９図はさら
に他の実施例の要部正面図、第１０図は同じく底
面図である。第１１図は音響パワーレベルの試験
成積図を示す。 １……シリンダブロツク、２……ベアリング部
（バルクヘツド）、３……ベアリングキヤツプ、４
Ａ，４Ｂ……ビーム部材、５……ブロツクスカー
ト部、８……クランクシヤフト、１０……補強
枠。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ シリンダブロツクの各気筒間に配設されたク
    ランクシヤフト支持用のベアリング部と対をな
    し、締付ボルトを介して該ベアリング部に結合さ
    れるベアリングキヤツプを設け、これらベアリン
    グキヤツプをビーム部材で互いに一体的に連結し
    たベアリングビームにおいて、各ベアリングキヤ
    ツプを底部が拡大された略台形状に形成し、これ
    らベアリングキヤツプの底部両隅をクランクシヤ
    フト軸方向に延びるとともに、断面形状がクラン
    ク回転軌跡の外包絡線に沿つた内側面と外側の凸
    面とからなる略三角形状に形成されたビーム部材
    でそれぞれ互いに連結し、かつ各ビーム部材はベ
    アリングキヤツプの締付ボルトよりも外側に位置
    して設けられていることを特徴とするベアリング
    ビーム。
JP55175512A 1980-12-12 1980-12-12 Bearing beam Granted JPS5799248A (en)

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EP0054246B1 (en) 1985-04-24
US4445472A (en) 1984-05-01
JPS5799248A (en) 1982-06-19
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