JP2009180210A - 内燃機関およびこれを搭載した車両 - Google Patents

Abstract

【課題】ベアリングキャップとベアリングキャップブリッジとの組み付けが容易で、且つ縦寸法を小さく抑えたエンジンを提供する。
【解決手段】４つのクランクジャーナル７ｄを有するクランクケース７と、クランクジャーナルとともにクランクシャフト６を保持する４つのベアリングキャップ１１と、４つのベアリングキャップの下部を連結するベアリングキャップブリッジ１２と、ベアリングキャップブリッジの下方に位置するオイルパン１５とを備えたディーゼルエンジンＥにおいて、ベアリングキャップを、下面中央部１１ｂと下面中央部１１ｂよりもクランクジャーナル側に位置する下面両側部１１ｃとを有する段付き形状に形成し、下面両側部に形成したボルト挿通孔２２に挿通するボルト２４でクランクケース７に締結し、ベアリングキャップブリッジ１２を下面中央部に当接した状態でベアリングキャップに締結する。
【選択図】図３

Description

本発明は内燃機関に関し、特に、ベアリングキャップの下部をベアリングキャップブリッジで連結したディーゼルエンジンに好適な内燃機関に関する。

圧縮比の高いディーゼルエンジンでは、クランクシャフトの支持剛性を高めるために、クランクジャーナルとともにクランクシャフトを保持するベアリングキャップの下端をベベアリングキャップブリッジで連結した形態のものが広く利用されている。このベアリングキャップブリッジのベアリングキャップへの取り付け方法として、例えば、ベアリングキャップブリッジをベアリングキャップと共にシリンダケースにボルトで共締めするものが知られている（例えば、引用文献１）。

また、ベアリングキャップブリッジを備えたエンジンにおいて、クランクシャフトの支持剛性を更に高めるために、ベアリングキャップの下端面中央部を下方に突出させてクランクシャフトとベアリングキャップブリッジとの距離を大きくとったものが提案されている（引用文献２）。

一方、自動車はエンジンルームという限られた空間内に、エンジンおよびエンジン補機の他、操舵装置や冷却装置、減速装置等、エンジン以外の車両用装置も配置しなければならないため、エンジン自体をできる限り小型化することが望まれる。このような課題を解決し得るエンジンとして、エンジン下部に位置するオイルパンの底部の一部分を浅底に形成したものが知られている（例えば、特許文献３）。また、引用文献３に記載のエンジンでは、部品点数および組立作業工数を削減できるように、ベアリングキャップ構成部材にエンジンのオイル通路を形成している。

特開２０００−１０４７２６号公報 実公昭６１−２０２７９号公報 特開２００３−３８１５号公報

しかしながら、引用文献１に記載のエンジンでは、クランクシャフトを組み付ける際に、ベアリングキャップとベアリングキャップブリッジとを同時に組み付けなければならないため、組立作業が困難であるとともに、ベアリングキャップブリッジのみを取り外すことができず、修理時等にも不便を伴う。

また、引用文献２に記載のエンジンでは、ベアリングキャップブリッジの位置が低くなるため、オイルパンの底面をそれ以上に低く配置しなければならず、エンジンの縦寸法の長大化を招いてしまう。

更に、引用文献３に記載のエンジンでは、エンジンのオイル配管部材を省くことはできるが、全てのベアリングキャップを１つのベアリングキャップブリッジで連結することが困難である他、オイル通路をオイルパンの浅底側に設けることも困難であった。

本発明は、このような背景に鑑みなされたもので、ベアリングキャップとベアリングキャップブリッジとの組み付けが容易で、且つ縦寸法を小さく抑えたエンジンを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、複数のクランクジャーナルを有するクランクケースと、該クランクジャーナルとともにクランクシャフトを保持する複数のベアリングキャップと、該複数のベアリングキャップの下部を連結するベアリングキャップブリッジと、該ベアリングキャップブリッジの下方に位置するオイルパンとを備えた内燃機関において、前記ベアリングキャップを、前記クランクジャーナルとの取付面に対向する第１の締結座面と、該第１の締結座面よりも該クランクジャーナル側に位置する第２の締結座面とを有するように構成しするとともに、該第２の締結座面に形成された挿通孔に挿通された締結手段によって前記クランクケースに締結し、前記ベアリングキャップブリッジを、前記第１の締結座面に当接した状態で前記ベアリングキャップに締結する構成とする。

更に、上記内燃機関において、前記オイルパンの内部に配置されたオイルストレーナとオイルポンプとを接続するオイル配管が更に含まれ、該オイル配管は前記第２の締結座面の下方に配置されるように構成すると良く、前記オイルパンは、深さが浅い浅底部を有するように構成すると良い。

また、上記課題を解決するために本発明は、複数のクランクジャーナルを有するクランクケースと、該クランクジャーナルとともにクランクシャフトを保持する複数のベアリングキャップと、該複数のベアリングキャップの下部を連結するベアリングキャップブリッジと、該ベアリングキャップブリッジの下方に位置するオイルパンとを有する内燃機関を搭載した車両において、前記ベアリングキャップを、前記クランクジャーナルとの取付面に対向する第１の締結座面と、該第１の締結座面よりも該クランクジャーナル側に位置する第２の締結座面とを有するように構成するとともに、該第２の締結座面に形成された挿通孔に挿通された締結手段によって前記クランクケースに締結し、前記ベアリングキャップブリッジを、前記第１の締結座面に当接した状態で前記ベアリングキャップに締結し、前記オイルパンは、深さが浅い浅底部を有し、車両用装置またはエンジン補機が前記浅底部の下方に配置されるように構成する。このような構成の車両において、前記車両用装置をステアリングギヤボックスとしても良い。

本発明の内燃機関によれば、クランクシャフトの組み付けが容易な上、ベアリングキャップブリッジによってクランクシャフトの支持剛性が高まり、且つエンジンの高さ寸法が小さく抑えられる。

また、オイル配管を第２の締結座面の下方に配置することにより、第２の締結座面の凹みによって形成された空間を利用してオイル配管を配置し、オイル配管の第１の締結座面から下方への突出量を小さくし、内燃機関を小型化することができる。更に、オイルパンが浅底部を有することにより、浅底部の下方に形成された空間にエンジン補機やその他の装置を配置することが可能となる。

一方、本発明の車両によれば、操舵装置や冷却装置、減速装置等の車両用装置、またはオイルポンプやオルタネータ等のエンジン補機がオイルパンの浅底部の下方に配置可能となることにより、車両自体の小型化を図ることができる。また、浅底部の下方にステアリングギヤボックスを配置することにより、特に、内燃機関を縦置きに配置し、クランクシャフト延在方向の一方にオイルパンの浅底部を設ける等、エンジンルームの有効利用によって車両の小型化を実現できる。

≪実施形態の構成≫
以下、本発明に係る車両および内燃機関の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明にあたり、各部材について方向または位置を示す場合には、自動車Ｖの進行方向に対する前後左右として記すものとする。

図１は車体を透視して示す自動車前部の斜視図である。図示するように、フロントエンジン・リヤドライブ方式の自動車Ｖは、ボディ１の前部に設けられたエンジンルーム２内に４サイクルＶ型６気筒のディーゼルエンジンＥを縦置きに搭載している。また自動車Ｖには、前輪４を転舵するパワーステアリング機能を備えた前輪操舵装置３１が設けられている。

ディーゼルエンジンＥは、所定のバンク角を有する一対のシリンダブロック５を上部に備え、クランクシャフト６を内包するクランクケース７と、各シリンダブロック５の上部に連結され、吸排気バルブや動弁系が内装された一対のシリンダヘッド８と、クランクケース７の下方に配置されたオイルパン１５と、クランクシャフト６の前端に嵌着されたクランクプーリ９、クランクプーリ９側のカムチェーンカバー１０内に設けられ、クランクシャフト６に巻き掛けられたチェーンによって駆動される薄型トロコイド式のエンジンオイルポンプ３０等とから構成されている。

一方、前輪操舵装置３１は、車室３内に設置されたステアリングホイール３２と、ステアリングホイール３２に対する運転者の入力に応じて前輪４の転舵をアシストするバルブボディユニット３３を備え、左右の前輪４を連結するように車幅方向に延在するステアリングギヤボックス３４と、バルブボディユニット３３とステアリングホイール３２とをユニバーサルジョイントを介して連結するステアリングコラム３５等とから構成されている。

次に、図２〜図５を参照して実施形態に係るディーゼルエンジンＥについて説明する。図２はディーゼルエンジンＥの下部を示す側面図、すなわちクランクシャフト６の軸線方向と直角方向から見た図であり、図３は図２中のIII-III矢視図であり、図４はオイルパン１５を透視して示すディーゼルエンジンＥの下部側面図であり、図５はクランクケース７の底面図である。

図２、図３に示すように、アルミ合金で鋳造されたディープスカートのクランクケース７は、クランクシャフト６に略平行な左右のスカート部７ａ，７ｂの下端にフランジ部７ｃをそれぞれ有しており、その下面は略平滑な単一平面とされている。左右のスカート部７ａ，７ｂの間には、４つのクランクジャーナル７ｄがクランクシャフト６の軸線方向と直交するように一体形成されている。

各クランクジャーナル７ｄは、その下面がクランクシャフト６の軸線Ａを通る単一平面とされているとともに、その中央部に半円形状の軸受部７ｅが形成されている。同様に、各クランクジャーナル７ｄの下面に取付けられる４つのベアリングキャップ１１にも、略平滑な上面１１ａ（クランクジャーナル７ｄとの取付面）の中央部に半円形状の軸受部１１ｅが形成されている。そしてベアリングキャップ１１がクランクジャーナル７ｄに締結されることによって、２つ割のベアリングを介してクランクシャフト６のジャーナル部６ａが回転自在に保持される。

なお、クランクシャフト６は、互いに隣接する２つ１組のクランクピンを３組と、これら３組のクランクピンを挟むように配置された４つのジャーナル部６ａとを有しており、これらジャーナル部６ａはクランクプーリ９からの距離が近いほど大径となるようにされている。したがって、４つのクランクジャーナル７ｄおよびベアリングキャップ１１に形成された軸受部７ｅ，１１ｅは、それぞれ対応するジャーナル部６ａの径に合わせた大きさとされている。

各ベアリングキャップ１１は、クランクジャーナル７ｄとの取付面に対向する面、すなわち下面において、下面中央部１１ｂ（第１の締結座面）がクランクケース７のスカート部７ａ，７ｂの下端面と一致する高さとされているとともに、下面両側部１１ｃ（第２の締結座面）が下面中央部１１ｂよりもクランクジャーナル７ｄ側に位置している。換言すれば、ベアリングキャップ１１は、下面両側部１１ｃの高さが下面中央部１１ｂよりも小さな段付き形状とされている。そして、下面中央部１１ｂの両端付近には、上面１１ａに達するボルト挿通孔２１が穿設されており、下面両側部１１ｃの中央付近にも同様に、上面１１ａに達するボルト挿通孔２２が穿設されている。

一方、クランクジャーナル７ｄの下面、すなわちベアリングキャップ１１が取付けられる面には、ボルト挿通孔２１，２２と整合する位置に４つのボルト孔２３が形成されている。ベアリングキャップ１１をクランクジャーナル７ｄに取付ける際には、１つのベアリングキャップ１１につき、ボルト挿通孔２２に挿通される２本のボルト２４が使用され、下面両側部１１ｃがベアリングキャップ１１を締結するボルト２４の頭部の座面として機能する。

各ベアリングキャップ１１の下面中央部１１ｂには、略平板状を呈するベアリングキャップブリッジ１２が取付けられており、４つのベアリングキャップ１１の下端が相互に連結されている。この際、ベアリングキャップブリッジ１２は下面中央部１１ｂに当接した状態で締結され、下面中央部１１ｂがベアリングキャップブリッジ１２の締結座面として機能する。このように各ベアリングキャップ１１の下端が相互に連結されることにより、ディーゼルエンジンＥにおける燃焼ガス力によりベアリングキャップ１１が前後方向に倒れ或いは変形して軸受のアライメントがずれることが防止される。

図３、図５に示すように、ベアリングキャップブリッジ１２には、ベアリングキャップ１１に締結されるベアリングキャップ締結部位におけるボルト挿通孔２１と整合する位置と、ベアリングキャップ間において側方に延出したスカート締結部位におけるフランジ部７ｃのボルト孔と整合する位置とにボルト挿通孔が形成されている。ベアリングキャップブリッジ１２は、ベアリングキャップ締結部位に挿入される８本のボルト２５によってベアリングキャップ１１とともにクランクジャーナル７ｄに締結され、スカート締結部位に挿入される６本のボルト２６によって両スカート部７ａ，７ｂに締結される。

ベアリングキャップブリッジ１２には、クランクシャフト６やコンロッド、ピストン等の潤滑に供されたエンジンオイルが下方のオイルパン１５に回収されるように、複数のスリット１４ａと複数のオイル通過孔１４ｂとが形成されている。これらスリット１４ａおよびオイル通過孔１４ｂは、ベアリングキャップ１１の下面と重ならない位置にそれぞれ設けられている。このように、ベアリングキャップブリッジ１２のクランクシャフト直角方向中央部に大きな開口が設けられていないため、走行時における自動車Ｖの振動や加減速等によって油面が波立ったり傾斜したりした場合であっても、ベアリングキャップブリッジ１２がバッフルプレートとして機能し、クランクピンやバランスウェイトがエンジンオイルを飛散させることが防止される。

また、ベアリングキャップブリッジ１２は、平面形状が略同一な２枚の略平板状のブリッジ構成部材１２ａ，１２ｂから構成されており、上側のブリッジ構成部材１２ａと下側のブリッジ構成部材１２ｂとを重ね合わせた状態でベアリングキャップ１１等に締結される。ベアリングキャップブリッジ１２における左側前部のスカート部７ａとの締結部近傍には、上側のブリッジ構成部材１２ａが上方に膨出した膨出部１３ａと下側のブリッジ構成部材１２ｂが下方に膨出した膨出部１３ｂとが形成されており、上下両膨出部１３ａ，１３ｂを合わせることにより、後述するオイル配管２７の水平直線部を挟持するクランプ部１３が構成される。

図２、図３に示すように、オイルパン１５は、クランクケース７のフランジ部７ｃにボルトで締結されるアルミ合金製の上部オイルパン部材１５ａと、プレス成型した薄鋼板からなり、上部オイルパン部材１５ａの下面にボルトで締結される下部オイルパン部材１５ｂとから構成されている。上部オイルパン部材１５ａは、浅底部１６の底面１６ａがその前部に形成されている一方、中間部の深底部１７においては下部オイルパン部材１５ｂの取付面に整合する開口が形成されている。下部オイルパン部材１５ｂはお椀形状を呈しており、その底面が深底部１７の底面１７ａを構成している。このように、オイルパン１５の前部に浅底部１６が形成されることにより、浅底部１６の底面１６ａの下方に空間Ｓが生まれ、その空間Ｓにステアリングギヤボックス３４を配置することが可能となっている。

図４、図５に示すように、オイルパン１５の内部にはエンジンオイルに含まれる埃や錆等を分離するオイルストレーナ２８が配置されている。オイルストレーナ２８は、エンジンオイルポンプ３０へのオイル通路を形成するオイル配管２７とステー２９とによって深底部１７の底面１７ａ付近に固定されている。そして、オイル配管２７は、オイルストレーナ２８から曲線部を介して略垂直に伸びる垂直直線部と、該直線部の上端から曲線部を介して略水平（クランクケース７の底面と平行）に伸び、エンジンオイルポンプ３０に接続する水平直線部とを有している。水平直線部がクランプ部１３に保持されることにより、オイル配管２７はベアリングキャップブリッジ１２に固定される。

≪実施形態の作用効果≫
以下、本実施形態の作用を説明する。本実施形態に係るディーゼルエンジンＥは、上記構成を有することにより、クランクシャフト６を組み付ける際に、各ベアリングキャップ１１を２本のボルト２４で締結するだけでクランクケース７に組み付けることが可能である。そして、クランクシャフト６および各ベアリングキャップ１１を組み付けた後、ベアリングキャップブリッジ１２を取み付けるに際しては、各ベアリングキャップ１１の下面中央部１１ｂに対しては２本のボルト２５を、クランクケース７のスカート部７ａ，７ｂに対しては合計６本のボルト２６を締め付ければよいため、これら各部材の組み付けが容易である上、各ベアリングキャップ１１と左右のスカート部７ａ，７ｂとを相互に連結するベアリングキャップブリッジ１２によってクランクシャフト６の支持剛性が著しく高められている。

このように、ベアリングキャップブリッジ１２は、ベアリングキャップ１１の組み付け後に組み付けられるが、ベアリングキャップ１１のクランクジャーナル７ｄから下面両側部１１ｃまでの高さが、下面中央部１１ｂまでの高さよりも小さくされているため、ベアリングキャップ１１の組み付けに用いられたボルト２４の頭部がベアリングキャップブリッジ１２に干渉することはない。また、下面両側部１１ｃによる段付き形状がベアリングキャップ１１の下面両端に形成されているため、クランクシャフト６の支持剛性の不足を招くこともない。その上、下面両側部１１ｃの段付き形状によって形成された空間を利用することにより、エンジンのオイル配管２７の水平直線部を通常よりも高い位置に設置することが可能となっている。これらにより、クランクシャフト６の軸線Ａからベアリングキャップブリッジ１２の底面までの高さ寸法が縮減される。

また、ベアリングキャップブリッジ１２の底面から下方へのオイル配管２７の突出量が小さくなることにより、オイルパン１５の浅底部１６の底面位置を更にクランクシャフト６側へ近づけることが可能となり、ディーゼルエンジンＥの高さ寸法が小さく抑えられることに加え、大きくなった浅底部１６下方の空間Ｓにステアリングギヤボックス３４を配置してもエンジンルーム２の高さ寸法の増大を抑制することができる。更に、オイル配管２７が垂直直線部と水平直線部とを有し、水平直線部がクランプ部１３によってベアリングキャップブリッジ１２と略同じ高さに保持されるため、オイルパン１５の浅底部１６をクランクプーリ９側に配置することも可能となっている。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、上記実施形態では本発明の内燃機関としてＶ型６気筒のディーゼルエンジンを採用しているが、直列、水平対向型等、他の形式のエンジンやガソリンエンジン等を採用してもよく、気筒数もこれに限定されるものではない。また、上記実施形態では、ベアリングキャップの第２の締結面は下面の両側部に形成されているが、両端に切り欠き状に形成するのではなく、下面の中間位置に凹陥状に形成してもよい。更に上記実施形態では、ベアリングキャップブリッジのベアリングキャップへの締結用に共締め用のボルト挿通孔が形成されているが、ベアリングキャップにボルト締結孔を設け、直接ベアリングキャップにボルト締結する形態としてもよい。

更に、オイルパンの浅底部の下方に配置される装置は、ステアリングギヤボックスに限定されるものではなく、エンジンルーム内のレイアウトに応じて操舵装置や冷却装置、減速装置等、エンジン以外の他の装置や、オイルポンプやオルタネータ等のエンジン補機を配置してもよい。更にこれら変更の他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

車体を透視して示す自動車前部の斜視図 ディーゼルエンジン下部を示す側面図 図２中のIII-III矢視図 オイルパンを透視して示すディーゼルエンジン下部側面図 クランクケースの底面図

符号の説明

６ クランクシャフト
７ クランクケース
１１ ベアリングキャップ
１１ａ 下面中央部（第１の締結座面）
１１ｂ 下面両側部（第２の締結座面）
１２ ベアリングキャップブリッジ
１３ クランプ部
１５ オイルパン
１６ 浅底部
１７ 深底部
２１，２２ ボルト挿通孔
２３ ボルト孔
２４，２５，２６ ボルト
２７ オイル配管
２８ オイルストレーナ
３０ エンジンオイルポンプ
３１ 前輪操舵装置
３４ ステアリングギヤボックス
Ｖ 自動車
Ｅ ディーゼルエンジン
Ａ クランクシャフトの軸線

Claims (5)

1. 複数のクランクジャーナルを有するクランクケースと、該クランクジャーナルとともにクランクシャフトを保持する複数のベアリングキャップと、該複数のベアリングキャップの下部を連結するベアリングキャップブリッジと、該ベアリングキャップブリッジの下方に位置するオイルパンとを備えた内燃機関であって、
   前記ベアリングキャップは、前記クランクジャーナルとの取付面に対向する第１の締結座面と、該第１の締結座面よりも該クランクジャーナル側に位置する第２の締結座面とを有するとともに、該第２の締結座面に形成された挿通孔に挿通された締結手段によって前記クランクケースに締結され、
   前記ベアリングキャップブリッジは、前記第１の締結座面に当接した状態で前記ベアリングキャップに締結されたことを特徴とする内燃機関。
2. 前記オイルパンの内部に配置されたオイルストレーナとオイルポンプとを接続するオイル配管を更に含み、
   前記オイル配管は前記第２の締結座面の下方に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
3. 前記オイルパンは、深さが浅い浅底部を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関。
4. 複数のクランクジャーナルを有するクランクケースと、該クランクジャーナルとともにクランクシャフトを保持する複数のベアリングキャップと、該複数のベアリングキャップの下部を連結するベアリングキャップブリッジと、該ベアリングキャップブリッジの下方に位置するオイルパンとを有する内燃機関を搭載した車両であって、
   前記ベアリングキャップは、前記クランクジャーナルとの取付面に対向する第１の締結座面と、該第１の締結座面よりも該クランクジャーナル側に位置する第２の締結座面とを有するとともに、該第２の締結座面に形成された挿通孔に挿通された締結手段によって前記クランクケースに締結され、
   前記ベアリングキャップブリッジは、前記第１の締結座面に当接した状態で前記ベアリングキャップに締結され、
   前記オイルパンは、深さが浅い浅底部を有し、
   車両用装置またはエンジン補機が前記浅底部の下方に配置されたことを特徴とする車両。
5. 前記車両用装置はステアリングギヤボックスであることを特徴とする請求項４に記載された車両。

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