(57)【要約】【課題】ラダーフレームの強度を確保しつつ潤滑油の油面を安定化させるためのラダーフレームを提供する。【解決手段】上面がシリンダブロック２下面に締結され、下面がオイルパン４上面に締結される、エンジン１のラダーフレーム７において、前記ラダーフレーム７の内側であって、気筒間を分離する隔壁５０を、クランク軸１０と直角方向に横架して設け、該隔壁５０の長手方向中央下部に、逆Ｕ状の切欠５０ｄを形成した。また、前記切欠５０ｄを、シリンダ内圧作用時及びボルト締め付け時に該切欠５０ｄに圧縮応力が発生する形状にした。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面がシリンダブロック下面に締結され、下面がオイルパン上面に締結される、エンジンのラダーフレームにおいて、前記ラダーフレームの内側であって、気筒間を分離する隔壁を、クランク軸と直角方向に横架して設け、該隔壁の長手方向中央下部に、逆Ｕ状の切欠を形成したことを特徴とするラダーフレーム。
【請求項２】
前記切欠を、
シリンダ内圧作用時及びボルト締め付け時に該切欠に圧縮応力が発生する形状にしたことを特徴とする請求項１に記載のラダーフレーム。
【請求項３】
上面がシリンダブロック下面に締結され、下面がオイルパン上面に締結される、エンジンのラダーフレームにおいて、ラダーフレームの下端内周部から内側水平方向に向かってプレートを延設したことを特徴とするラダーフレーム。
【請求項４】
前記プレートの内側端を、クランク軸の最外回転軌跡の外側まで延設したことを特徴とする請求項３に記載のラダーフレーム。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックとオイルパンの間に配置される間座（以下ラダーフレーム）の技術に関し、特にラダーフレームの強度を向上させ、シリンダの列と平行に設けた隔壁の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンのシリンダブロック底面にラダーフレームを固定し、該ラダーフレームの底面とオイルパンの上面との間に液体パッキンを介して固設する技術が公知となっている。前記ラダーフレームにはシリンダの列と平行に隔壁が設けられており、該隔壁には上部長手方向中央にクランク軸を支持するための軸受部が設けられている。
一方、一の気筒のピストン下降時（シリンダ内圧作用時）に、その気筒のクランク室内の空気が圧縮された場合、クランク室内に内圧差が生じる。そこで、従来はシリンダブロック上部に隣接する燃焼室を連通する空気孔を穿設し、圧縮空気を逃がすことにより、内圧を一定にしていた。
【特許文献１】特開平９−１９５８５２号公報
【特許文献２】特開２００１−２９５６９５号公報
【特許文献３】特開２００３−３１４３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、クランク室上部の空気孔は強度を保つために寸法上最大面積が制限される。
また、空気孔が十分な面積を持っていなければ、オイルパンに潤滑油が充填されている場合、クランク軸の回転により発生するクランク室内の旋回気流により潤滑油がクランク室壁面に押し上げられて潤滑油吸入口上の油面が下がった状態となる。
【０００４】
そこで、本発明はかかる課題に鑑み、ラダーフレームの強度を確保しつつ潤滑油の油面を安定化させるためのラダーフレームを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００６】
即ち、請求項１においては、上面がシリンダブロック下面に締結され、下面がオイルパン上面に締結される、エンジンのラダーフレームにおいて、前記ラダーフレームの内側であって、気筒間を分離する隔壁を、クランク軸と直角方向に横架して設け、該隔壁の長手方向中央下部に、逆Ｕ状の切欠を形成したものである。
【０００７】
請求項２においては、前記切欠を、シリンダ内圧作用時及びボルト締め付け時に該切欠に圧縮応力が発生する形状にしたものである。
【０００８】
請求項３においては、上面がシリンダブロック下面に締結され、下面がオイルパン上面に締結される、エンジンのラダーフレームにおいて、ラダーフレームの下端内周部から内側水平方向に向かってプレートを延設したものである。
【０００９】
請求項４においては、前記プレートの内側端を、クランク軸の最外回転軌跡の外側まで延設したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１１】
請求項１においては、一の気筒のピストン下降時（シリンダ内圧作用時）に、その気筒のクランク室内の空気が圧縮されても、隣接する気筒のクランク室内へと切欠を介して逃がすことができる。これによって、クランク室内の内圧変動を抑制して、油面が波打つことを防止することができる。つまり、吸入管に空気が吸い込まれることを防いで、油圧が低下することを防止しつつ、ラダーフレーム自体の軽量化も実現することができるのである。
【００１２】
請求項２においては、ラダーフレームの危険箇所であるジャーナル下部に圧縮応力がかかり易く（引っ張り応力がかかり難く）なったため、ジャーナル下部の安全率を向上させることができる。ＦＣ材の疲労強度は圧縮応力に対して強く、引っ張り応力に弱いからである。
【００１３】
請求項３においては、油面の上下動を前記プレートが制限することによって、エンジンが傾斜しても潤滑油面が傾き難くなり、クランクの回転によるクランク室内の回転流によって潤滑油面に高低差が発生し難くなる。つまり、油面の波打ちを防止することができ、吸入管に空気が吸い込まれることを防いで、油圧が低下することを防止することができる。また、プレートによってラダーフレーム自体のねじり剛性が向上し、騒音低減も実現できる。
【００１４】
請求項４においては、クランク軸と干渉することなく、クランク軸の回転により生じる油面の上下動を前記プレートにより制限することができる。つまり、油面の波打ちを防止することができ、吸入管に空気が吸い込まれることを防いで、油圧が低下することを防止することができる。また、プレートをできる限り大きくすることが可能となり、ラダーフレーム自体のねじり剛性が向上し、騒音低減も実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明に係るラジエータを有するエンジンの左側面図、図２はエンジンの正面図、図３はラダーフレーム及びオイルパンを示す正面一部断面図である。図４はラダーフレームを示す斜視図、図５はラダーフレームを示す底面図、図６は図５におけるＡ−Ａ断面図、図７は内圧作用時のラダーフレームの応力分布を表した斜視図、図８はボルト締め付け時のラダーフレームの応力分布を表した斜視図、図９はＦＣ材の疲労強度を表したグラフ図、図１０は内圧作用時の従来のラダーフレームの応力分布を表した斜視図、図１１はボルト締め付け時の従来のラダーフレームの応力分布を表した斜視図である。
【実施例１】
【００１６】
まず、本発明の一実施例に係るラジエータ３０を有するエンジン１の概略構成について図１を用いて説明する。以下では、図１右側を前方とし、手前側を右方として説明する。
エンジン１は中央部にシリンダブロック２が位置し、該シリンダブロック２上側にはシリンダヘッド３が載置固定され、該シリンダブロック２下側にはラダーフレーム（間座）７を介してオイルパン４が配設されている。該シリンダブロック２の一側方（本実施形態においては右方）には、燃料噴射ポンプ２２や図示しないクランクケース内で使用されるオイルを濾過するためのフィルター５等が配設されている。また、エンジン１のクランク軸１０の後端部（図１における左側端部）には図示せぬフライホイルが一体的に固設されており、該フライホイルがフライホイルカバー１６にて覆われている。
【００１７】
前記エンジン１本体の前面には、燃料噴射ポンプ２２の駆動を担うカム機構等を内包するギアケース８が取り付けられて、その前面はギアケースカバー６により覆われている。該ギアケースカバー６の前方において、前記クランク軸１０前端部には一体的に駆動プーリ１１が固設されている。該駆動プーリ１１の上方には従動プーリ１２が回動自在に枢支され、該従動プーリ１２の回動軸１７の前端部には一体的にラジエータファン３１が固設されている。該従動プーリ１２と前記駆動プーリ１１の左方にはテンションプーリ１３が枢支されている。これらのプーリ１１・１２・１３にはＶベルト等で構成されたベルト１５が巻回されており、該ベルト１５を介して駆動プーリ１１の駆動力が従動プーリ１２及びテンションプーリ１３へと伝達されて、該従動プーリ１２の回動軸１７に固設されている前記ラジエータファン３１が駆動される構成になっている。
【００１８】
前記テンションプーリ１３はエンジン補機の一つであるオルタネータ２０の駆動軸２０ａに一体的に固定されており、該オルタネータ２０はそのカバーの一部をテンションプーリ１３の支持部とする取付フランジ２０ｂとして、その下部が前記ギアケースカバー６に設けた支持部にボルト等の取付支点２１によって支持されている。
【００１９】
次に、オイルパン４のエンジン１への取り付け構造について、詳しくはオイルパン４のシリンダブロック２下方のラダーフレーム７への取り付け構造について説明する。
図１に示すように、シリンダブロック２の下方にはオイルパン４が設けられており、該オイルパン４内には潤滑油が貯溜されている。詳しくは、ボルト等によってシリンダブロック２下部にラダーフレーム７が固設され、同じくボルト等によって該ラダーフレーム７下部にオイルパン４が固設されている。該ラダーフレーム７はシリンダブロック２後端下方からギアケースカバー６下方まで延設されており、該シリンダブロック２前部に取り付けられるギアケース８はラダーフレーム７とも連結されている。
【００２０】
詳しくは、オイルパン４には、平面視における外周に図示しないボルト孔が形成されており、該ボルト孔にボルトを螺挿することにより、液体パッキンを介してオイルパン４をラダーフレーム７に固設する構成になっている。該オイルパン４は平面視において略長方形の形状を有し、上部が開口された容器に形成されており、冷間圧延鋼板等を鋳型形成することによって製造されるものである。
オイルパン４には、後面視において右下部にドレン２３が設けられており、一定期間が経過して不純物が混ざったり、酸化してしまった潤滑油をオイルパン４から排出できるようになっている。
【００２１】
ラダーフレーム７には、平面視における外周にボルト孔５０ａが形成されており、そのさらに外側にオイルパン用のボルト孔５０ｂが形成されている。そして、該ボルト孔下方よりボルトを螺挿して、ラダーフレーム７をシリンダーブロック２に固定し、オイルパン４に形成された前記ボルト孔をラダーフレーム７に形成された前記オイルパン用ボルト孔に合わせてオイルパン４の外周をラダーフレーム７の外周に密着させた状態で下方からボルトを螺挿する構成となっている。
【００２２】
図１及び図２に示すように、エンジン１（シリンダブロック２若しくはラダーフレーム７）前下部の側面には、ボルト等によって支持脚３８・３８が固設されている。詳しくは、該支持脚３８・３８は側面視略「く」字状に形成される鋼製部材であって、その後部がエンジン１前下部にボルト等に固設されることにより、エンジン１前下部から前下方に向けて互いに平行に延設されている。
【００２３】
次に、ラダーフレーム７の構造について図３乃至図６を用いて説明する。
該ラダーフレーム７は図３に示すようにシリンダブロック２の下部にボルトによって取り付けられており、クランク軸１０を支持するための空間（クランク室５１）を確保する構成となっている。図３に示すようにクランク軸１０は連接棒７０と連結しており、ピストンの上下運動を回転運動へと変換し出力を取り出す構成となっている。前記ラダーフレーム７の内側には、図４に示すようにシリンダの列と平行にクランク軸１０を支持するための複数の隔壁５０が設けられており、該隔壁５０には、シリンダブロック下部に同じく設けられた図示せぬ隔壁と締結するためのボルトを挿入する複数のボルト孔５０ａが設けられている。一方、ラダーフレーム７下面にはオイルパン４を固設するためのボルトを挿入するための複数のボルト孔５０ｂが設けられている。
【００２４】
また、該ラダーフレーム７の隔壁５０には、図４及び図６に示すように、上部長手方向中央にクランク軸１０を支えるための軸受部５０ｃが設けられており、該軸受部５０ｃ及び前記シリンダブロック２下面に設けられた図示せぬ隔壁（軸受部）によってクランク軸１０のジャーナルを支持する構成となっている。また、隔壁５０によってクランク室５１が気筒ごとに区切られる構成となっている。
一方、前記ラダーフレーム７の隔壁５０には、図３及び図４に示すように、隔壁５０の長手方向中央下部に略半楕円形状の切欠部５０ｄが設けられている。該切欠部５０ｄの上端位置はオイルパン４に潤滑油を充填したときの上限位置よりも高い位置とされる。図３に示すように該切欠部５０ｄを設けることにより、ある気筒のクランク室５１内が圧縮されたときの、その圧縮空気を隣接する気筒のクランク室５１内へと切欠部５０ｄを介して逃がすことができる。このように構成することにより、一の気筒のピストン下降時（シリンダ内圧作用時）に、その気筒のクランク室５１内の空気が圧縮されても、隣接する気筒のクランク室５１内へと切欠部５０ｄを介して逃がすことができる。これによって、クランク室５１内の内圧変動を抑制して、油面が波打つことを防止することができる。つまり、内圧の増加で油面が下がり、吸入管に空気が吸い込まれることを防いで、油圧が低下することを防止しつつ、ラダーフレーム７自体の軽量化も実現することができるのである。
【００２５】
前記切欠部５０ｄは図４に示すように正面視逆Ｕ字状に形成している。このように構成することにより、シリンダ内圧作用時及びボルト締め付け時に該切欠部５０ｄ周囲に平均的に圧縮応力が発生し、かつ、応力集中がないようにしている。前記ラダーフレーム７はＦＣ材（鋳鉄）で構成されており、図９に示すように、ＦＣ材は圧縮応力に対する疲労強度は高いが、引張応力に対する疲労強度は低い。そこで、引張応力が発生せずにラダーフレーム７にできるだけ圧縮応力を発生させる形状が求められている。
【００２６】
本発明にかかるラダーフレーム７の隔壁５０に切欠部５０ｄを設けた場合の応力分布における効果について説明する。
まず、従来の隔壁の形状における内圧作用時及びボルト締め付け時の応力分布を図１０及び図１１に示す。図１０及び図１１において、斜線部は引張応力、墨付き部分は圧縮応力を受けた部分を表している。
従来の隔壁１５０の形状においては、上部長手方向中央にクランク軸１０を支えるための軸受部１５０ｃが設けられているが、下部長手方向中央に切欠部が設けられておらず、隔壁１５０下部は直線状に形成されている。図１０に示すように、該隔壁１５０を有するラダーフレーム１０７は、内圧作用時には隔壁１５０とラダーフレーム１０７周囲の接合部で圧縮応力が発生しているものの、隔壁１５０には全体的に引張応力が働いている。また、図１１に示すように、ボルト締め付け時においてはボルト孔１５０ａ周辺で圧縮応力がかかっている箇所が確認できるものの、隔壁１５０の大部分には引張応力が働いており、ラダーフレーム１０７を構成するＦＣ材が金属疲労を起す可能性が高い。
【００２７】
一方、図７及び図８は、切欠部５０ｄを設けた場合の内圧作用時及びボルト締め付け時の応力分布を示した図である。図７及び図８において、斜線部は引張応力、墨付き部分は圧縮応力を受けた部分を表している。
図７に示すように、内圧作用時にはラダーフレーム７の外周部はほとんど圧縮応力を受けており、隔壁５０の底面側も圧縮応力を受けている。一方、図８に示すようにボルト締め付け時には、引張応力を受けている部分が多い。しかし、ボルト孔５０ａ周辺及びクランク軸１０のジャーナルを支持する軸受部５０ｃ周辺に圧縮応力を受ける部分が存在している。すなわちボルトの締め付けによる圧縮応力が、切欠部を逆Ｕ字形状に構成したことにより隔壁５０の上部長手方向中央の軸受部付近にまで働いているものと解される。
このように構成することにより、ラダーフレーム７のジャーナル下部にあたる軸受部付近にまで圧縮応力がかかるように（引張応力がかかり難く）なったため、ジャーナル下部の安全率を向上させることができる。
【００２８】
また、図５及び図６に示すように、前記ラダーフレーム７下部の隔壁５０と隔壁５０の間にはプレート５２が左右（隔壁５０の長手方向）両側から中央方向に向かって延出して設けられている。つまり、ラダーフレーム７の前後両側の側面の内側と隔壁５０の間の左右両側内周面から、及び、隔壁５０と隔壁５０の間の左右両側内周面からプレート５２が中央側に延出され、その内側端は前記切欠部５０ｄの両端位置とし、平面視で略円弧状としている。言い換えれば、クランク軸１０に軸支されるコンロッド下部の回転と干渉しない位置までプレート５２が延出されている。該プレート５２はラダーフレーム７下端内周部から内側水平方向に向かって延設されている。前記プレート５２を延設した箇所はプレート５２の厚みによって、前記ラダーフレーム７の底面より高い面を形成し、潤滑油を充填した時の上限位置近傍としている。該プレート５２は前記ラダーフレーム７と共に鋳型によって形成する。このように構成することにより、ピストンの昇降やエンジン１本体の傾斜等により油面が上下動しても前記プレート５２に油面があたりその変動を制限することになり、潤滑油面に高低差が発生し難くなる。つまり、油面の波打ちを防止することができ、吸入管に空気が吸い込まれることを防いで、油圧が低下することを防止することができる。
【００２９】
また、前記プレート５２の内側端を図６に示すように、二点鎖線で表したクランク軸１０の最外回転軌跡よりも外側に位置するように構成する。このように構成することにより、前記プレート内側端がクランク軸１０と干渉することがないため、クランク軸１０の回転により油面が上下動しようとしても前記プレート５２とクランク軸との間から流通し難くなり油面の変化を制限することができる。つまり、油面の波打ちを防止することができ、吸入管に空気が吸い込まれることを防いで、油圧が低下することを防止することができる。また、プレート５２をできる限り大きくすることが可能となり、ラダーフレーム７自体のねじり剛性が向上し、騒音低減も実現できる。
【００３０】
以上のように、本発明にかかるラダーフレーム７は、上面がシリンダブロック２下面に締結され、下面がオイルパン４上面に締結される、エンジン１のラダーフレーム７において、前記ラダーフレーム７の内側であって、気筒間を分離する隔壁５０を、クランク軸１０と直角方向に横架して設け、該隔壁５０の長手方向中央下部に、逆Ｕ状の切欠５０ｄを形成したものである。このように構成することにより、一の気筒のピストン下降時（シリンダ内圧作用時）に、その気筒のクランク室内の空気が圧縮されても、隣接する気筒のクランク室内へと切欠を介して逃がすことができる。これによって、クランク室内の内圧変動を抑制して、油面が波打つことを防止することができる。つまり、吸入管に空気が吸い込まれることを防いで、油圧が低下することを防止しつつ、ラダーフレーム自体の軽量化も実現することができるのである。
【００３１】
また、前記切欠５０ｄを、シリンダ内圧作用時及びボルト締め付け時に該切欠５０ｄに圧縮応力が発生する形状にしたものである。このように構成することにより、ラダーフレームの危険箇所であるジャーナル下部に圧縮応力がかかり易く（引っ張り応力がかかり難く）なったため、ジャーナル下部の安全率を向上させることができる。ＦＣ材の疲労強度は圧縮応力に対して強く、引っ張り応力に弱いからである。
【００３２】
また、上面がシリンダブロック２下面に締結され、下面がオイルパン４上面に締結される、エンジン１のラダーフレーム７において、ラダーフレーム７の下端内周部から内側水平方向に向かってプレート５２を延設したものである。このように構成することにより、油面の上下動を前記プレートが制限することによって、エンジンが傾斜しても潤滑油面が傾き難くなり、クランクの回転によるクランク室内の回転流によって潤滑油面に高低差が発生し難くなる。つまり、油面の波打ちを防止することができ、吸入管に空気が吸い込まれることを防いで、油圧が低下することを防止することができる。また、プレートによってラダーフレーム自体のねじり剛性が向上し、騒音低減も実現できる。
【００３３】
また、前記プレートの内側端を、クランク軸の最外回転軌跡の外側まで延設したものである。このように構成することにより、クランク軸と干渉することなく、クランク軸の回転により生じる油面の上下動を前記プレートにより制限することができる。つまり、油面の波打ちを防止することができ、吸入管に空気が吸い込まれることを防いで、油圧が低下することを防止することができる。また、プレートをできる限り大きくすることが可能となり、ラダーフレーム自体のねじり剛性が向上し、騒音低減も実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るラジエータを有するエンジンの左側面図。
【図２】エンジンの正面図。
【図３】ラダーフレーム及びオイルパンを示す正面一部断面図。
【図４】ラダーフレームを示す斜視図。
【図５】ラダーフレームを示す底面図。
【図６】図５におけるＡ−Ａ断面図。
【図７】内圧作用時のラダーフレームの応力分布を表した斜視図。
【図８】ボルト締め付け時のラダーフレームの応力分布を表した斜視図。
【図９】ＦＣ材の疲労強度を表したグラフ図。
【図１０】内圧作用時の従来のラダーフレームの応力分布を表した斜視図。
【図１１】ボルト締め付け時の従来のラダーフレームの応力分布を表した斜視図。
【符号の説明】
【００３５】
１    エンジン
２    シリンダブロック
４    オイルパン
７    ラダーフレーム
５０    隔壁
５０ａ    ボルト孔
５０ｃ    軸受部
５０ｄ    切欠部
５１    クランク室
５２    プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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