(57)【要約】【課題】クランクキャップをシリンダブロックの隔壁にねじ部品で締結する際の締結部の強度を向上したシリンダブロックの締結構造を提供する。【解決手段】小径雄ねじ部１６ｂが小径雌ねじ部１７ａに螺合するようにして小径部１６が貫通穴１７に挿入することにより、ボルト６の雄ねじ部１４の先端部分にアルミ製のキャップ部１５が取り付けられている。小径部１６の先端１６ａ及び小径雄ねじ部１６ｂの一部は、キャップ部１５の先端面１５ａから上方に突き出ている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックの気筒間を区画する隔壁の下部にねじ部品でクランクキャップを締結するシリンダブロックの締結構造において、
前記ねじ部品の雄ねじ部の先端部分に、鉄よりも剛性の低い材料からなるキャップ部が設けられていることを特徴とする、シリンダブロックの締結構造。
【請求項２】
前記雄ねじ部の先端部分には、前記雄ねじ部よりも径が小さいと共に小径雄ねじ部が形成された小径部が設けられ、
前記キャップ部には、その軸方向に貫通すると共に小径雌ねじ部が形成された貫通穴が設けられ、
前記小径雄ねじ部と前記小径雌ねじ部とが螺合するようにして前記小径部が前記貫通穴に挿入することにより、前記キャップ部が前記雄ねじ部の先端部分に取り付けられ、前記小径部の先端が、前記キャップ部の先端面から突き出ていることを特徴とする、請求項１に記載のシリンダブロックの締結構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関におけるシリンダブロックの締結構造に係り、特に、クランクキャップをシリンダブロックの隔壁にねじ部品で締結する際の締結構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、気筒間を区画する隔壁の下部にクランクキャップをボルトで締結するシリンダブロックが記載されている。このようなシリンダブロックの断面を図５に示す。隔壁３０には、気筒間を連通するように隔壁３０を貫通する隔壁貫通穴３６が形成されていると共に、ねじ孔３１が隔壁３０の下部から隔壁貫通穴３６に連通するように形成されている。クランクキャップ３８を貫通するボルト３３がねじ孔３１に挿入することにより、クランクキャップ３８が隔壁３０の下部に締結されている。このようなシリンダブロックにおいて、ボルト３３がねじ孔３１に挿入された状態の拡大断面図を図６に示す。隔壁３０に形成されたねじ孔３１の内周面には雌ねじ部３２が形成され、ボルト３３は、ボルト３３の雄ねじ部３５が雌ねじ部３２に螺合するようにして、ねじ孔３１に挿入されている。ボルト３３の先端面３３ａは隔壁貫通穴３６内に突き出ておらず、先端面３３ａに接続される第１雄ねじ部３５ａは、雌ねじ部３２に螺合している。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１２２０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなシリンダブロックでは、ボルト３３の締結部付近に、エンジンの燃焼による爆発荷重によって、ボルト３３の長手方向の応力が生じる。それは、ボルト３３とシリンダブロックとをそれぞれ伝わっていくが、一般に、ボルト３３とシリンダブロックとは材質が異なり、ボルト３３には高強度且つ高剛性の材質、例えば鉄系合金、が使用されるため、その結合の端部、つまりボルト３３の先端のねじ掛かり終わり付近３７（図５）に応力が集中しやすい。さらにねじ掛かり終わり付近３７の中でも、特に雌ねじ谷底部の応力状態は、ボルト３３の軸方向の引張応力（図６の矢印Ｘ）が主となっている。この爆発荷重によって繰り返し生じる、ねじ掛かり終わり付近３７の雌ねじ谷底部３２ａの引張応力により、雌ねじ谷底部３２ａから疲労破壊が発生しやすくなるといった問題点があった。特に、昨今のエンジンでは、高出力化、軽量化、生産性向上、及びコスト削減を目的として、アルミダイカスト製のシリンダブロックを用いる場合がある。この場合には、鋳鉄製のシリンダブロックを用いる場合に比べて、ボルトとシリンダブロックとの剛性差が大きくなるため、雌ねじ谷底部３２ａからの疲労破壊がさらに発生しやすくなる。
【０００５】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、クランクキャップをシリンダブロックの隔壁にねじ部品で締結する際の締結部の強度を向上したシリンダブロックの締結構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
シリンダブロックの気筒間を区画する隔壁の下部にねじ部品でクランクキャップを締結するシリンダブロックの締結構造において、ねじ部品の雄ねじ部の先端部分に、鉄よりも剛性の低い材料からなるキャップ部が設けられていることを特徴とする。ねじ部品の雄ねじ部の先端部分に鉄よりも剛性の低い材料からなるキャップ部を設けて雄ねじ部の先端部分の剛性を低下することにより、雄ねじ部の先端部分とシリンダブロックの隔壁との間の剛性差が小さくなるので、ねじ掛かり終わり付近の応力集中が発生しにくくなる。
雄ねじ部の先端部分には、雄ねじ部よりも径が小さいと共に小径雄ねじ部が形成された小径部が設けられ、キャップ部には、その軸方向に貫通すると共に小径雌ねじ部が形成された貫通穴が設けられ、小径雄ねじ部と小径雌ねじ部とが螺合するようにして小径部が貫通穴に挿入することにより、キャップ部が雄ねじ部の先端部分に取り付けられ、小径部の先端が、キャップ部の先端面から突き出ていてもよい。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、ねじ部品の雄ねじ部の先端部分に鉄よりも剛性の低い材料からなるキャップ部を設けて雄ねじ部の先端部分の剛性を低下することにより、雄ねじ部の先端部分とシリンダブロックの隔壁との間の剛性差が小さくなるので、ねじ掛かり終わり付近の応力集中が発生しにくくなる。これにより、クランクキャップをシリンダブロックの隔壁にねじ部品で締結する際の締結部の強度を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に、この実施の形態に係るシリンダブロックの断面図を示す。内燃機関のシリンダブロック１は、シリンダ部２と、シリンダ部２の下部に一体的に設けられたクランクケース部３とを備えている。シリンダ部２の内部には、気筒となるシリンダボア７が形成されている。クランクケース部３の内部には隔壁４が設けられ、隔壁４は、シリンダボア７と隣り合う図示しない他のシリンダボアとの間を区画している。隔壁４の下部にはクランクキャップ５が２本のボルト６で締結されており、２本のボルト６の間に、隔壁４及びクランクキャップ５によって、図示しないクランクシャフトを支持する支持部８が形成されている。ここで、ボルト６はねじ部品を構成する。
【０００９】
図２に、クランクキャップ５と隔壁４との締結部の拡大断面図を示す。クランクキャップ５には、下部から上部に向かってクランクキャップ５を貫通するボルト挿入孔１１が形成され、ボルト６の軸部６ｂがボルト挿入孔１１に挿入されている。隔壁４には、下部から上方に延びるねじ孔１３が形成されている。ねじ孔１３には、雌ねじ部１２が形成されている。ボルト挿入孔１１に挿入されたボルト６の軸部６ｂは、さらに、軸部６ｂに形成された雄ねじ部１４が雌ねじ部１２に螺合するようにして、ねじ孔１３に挿入されている。これにより、クランクキャップ５が隔壁４の下部に締結される。
【００１０】
図３に、ボルト６の先端部分の拡大断面図を示す。高強度且つ高剛性の鉄系合金よりなるボルト６の雄ねじ部１４の先端部分には、アルミ製のキャップ部１５が取り付けられている。キャップ部１５の長さは、ボルト６の雄ねじ部１４の全長の約１０〜１５％に相当する長さが好ましい。キャップ部１５は、軸部６ｂと同じ外径を有する円筒形状を有しており、キャップ部１５の外周面には、雄ねじ部１４ａが形成されている。キャップ部１５の軸方向に形成された貫通穴１７の内周面には、小径雌ねじ部１７ａが形成されている。一方、ボルト６の先端部分には、軸部６ｂよりも径の小さい小径部１６が、軸部６ｂの長手方向に延びるように設けられている。小径部１６の外周面には、小径雄ねじ部１６ｂが形成されている。小径雄ねじ部１６ｂが小径雌ねじ部１７ａに螺合するようにして小径部１６が貫通穴１７に挿入することにより、雄ねじ部１４の先端部分にキャップ部１５が取り付けられる。なお、小径部１６を貫通穴１７に挿入する直前には、小径部１６の外周面に接着剤を塗布し、挿入後のキャップ部１５の抜け止めを図る。小径部１６の先端１６ａ及び小径雄ねじ部１６ｂの一部は、キャップ部１５の先端面１５ａから上方に突き出ている。キャップ部１５の外周面に形成された雄ねじ部１４ｂと軸部６ｂの外周面に形成された雄ねじ部１４ａとは、ねじ溝が連続しており、雄ねじ部１４ａ，１４ｂにより、ボルト６の雄ねじ部１４が構成されている。
【００１１】
次に、この実施の形態に係るシリンダブロックにおいて、エンジンの燃焼による爆発荷重によって生じる応力について説明する。
気筒内で燃焼が起こると、図４に示されるように、ボルト６の長手方向（矢印Ｅ）に、爆発荷重によって応力が発生する。この応力は、ボルト６の先端のねじ掛かり終わり付近、すなわちキャップ部１５の雄ねじ部１４ｂのうち最も先端の雄ねじ部１４ｂ１が掛かる雌ねじ谷底部１２ａ付近に集中する。これは、雄ねじ部１４ｂ１により雌ねじ部１２に下向き（矢印Ａ）の力が加えられるので、雌ねじ部１２のねじ溝が開くことにより、雌ねじ谷底部１２ａ付近に応力が集中するからである。しかし、本実施形態では、キャップ部１５は、鉄よりも剛性の低いアルミ製であるため、ボルト６の雄ねじ部１４の先端部分にキャップ部１５が取り付けられていない場合に比べて、キャップ部１５と隔壁４との間で剛性差が小さくなる。これにより、雄ねじ部１４ｂ１により雌ねじ部１２に加えられる下向き（矢印Ａ）の力が小さくなるので、ボルト６の掛かり終わりの雌ねじ谷底部１２ａに集中する力が緩和される。
【００１２】
また、小径雄ねじ部１６ｂと小径雌ねじ部１７ａとが螺合していることにより、同様の原理で、キャップ部１５の先端面１５ａに最も近い雌ねじ谷底部１７ａ１にも応力集中が発生する。しかし、小径部１６の先端１６ａ及び小径雄ねじ部１６ｂの一部が先端面１５ａから上方に突き出ていることにより、小径雄ねじ部１６ｂの掛かり終わりの雌ねじ谷底部が存在しなくなるので、応力集中が緩和される。補足すると、この実施の形態では、先端面１５ａに掛かる小径雄ねじ部１６ｂ１から下向き（矢印Ｂ）の力が加えられる。これにより、雌ねじ谷底部１７ａ１においても、他の雌ねじ谷底部同様、矢印Ｃで示される荷重によって矢印Ｄで示される力の一部が相殺されることになり、雌ねじ谷底部１７ａ１付近における極端な応力集中が解消される。
【００１３】
このように、雄ねじ部１４の先端部分にアルミ製のキャップ部１５を設けることにより、キャップ部１５と隔壁４との間の剛性差が小さくなるので、ボルト６の掛かり終わりの雌ねじ谷底部１２ａに集中する応力が緩和される。これにより、クランクキャップ５をシリンダブロック１の隔壁４にボルト６で締結する際の締結部の耐久性を向上することができる。また、キャップ部１５は、雄ねじ部１４の先端部分に設けられているので、ボルトの表面全体の剛性を低下させた場合に比べて締結強度を低下させることがなく、ボルト６の掛かり終わりの雌ねじ谷底部１２ａに集中する応力のみを緩和させることができる。さらに、アルミダイカスト製のシリンダブロックであっても、ボルト６の締結部の耐久性を向上することができるようになるので、高出力化及び軽量化を実現することができる。
また、小径雄ねじ部１６ｂと小径雌ねじ部１７ａとが螺合するようにして小径部１６が貫通穴１７に挿入することにより、キャップ部１５が雄ねじ部１４の先端部分に取り付けられ、小径部１６の先端１６ａ及び小径雄ねじ部１６ｂの一部が、キャップ部１５の先端面１５ａから突き出ていることにより、小径雄ねじ部１６ｂの掛かり終わりの雌ねじ谷底部が存在しなくなるので、雌ねじ谷底部１７ａ１に集中する応力を緩和させることができる。
【００１４】
この実施の形態において、小径部１６の小径雄ねじ部１６ｂとキャップ部１５の小径雌ねじ部１７ａとを螺合させるようにして小径部１６を貫通穴１７内に挿入する構造において、接着剤により抜け止めを図ったが、抜け止めはこれに限定するものではない。キャップ部１５をボルト６の雄ねじ部１４の先端部分に固定すればよいことから、溶接等によって抜け止めを図っても良い。
また、キャップ部の固定には、ねじによる螺合を用いず、圧入により嵌合する構造を採用してもよい。具体的には、キャップ部の固定前の状態にて、キャップ部の貫通穴の内径を、ボルトの小径部の外径よりも僅かに小さく形成する。その状態にて、小径部を貫通穴内に圧入することで、キャップ部をボルトに固定する。この場合は、貫通穴の内周面及び小径部の外周面には、ねじ山を形成する必要は無い。また、キャップ部が比較的剛性の低い材質よりなるため、圧入にも過大な力を必要とせず、ボルトにも大きな負荷が掛かることはない。なお、キャップ部は圧入により多少の変形が生じるため、ボルトの雄ねじ部は、キャップの圧入後に、ボルトの軸部及びキャップ部の表面に形成する。
【００１５】
この実施の形態では、キャップ部１５はアルミ製であったが、アルミに限定するものではない。鉄よりも剛性の低い材料であれば何でもよく、その他の材料として、マグネシウム合金等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態に係るシリンダブロックの断面図である。
【図２】実施の形態に係るシリンダブロックにおけるクランクキャップと隔壁との締結部の拡大断面図である。
【図３】実施の形態に係るシリンダブロックの締結構造に用いられるボルトの先端部分の拡大断面図である。
【図４】実施の形態に係るシリンダブロックにおいて、応力が低減される原理を示す説明図である。
【図５】従来のシリンダブロックにおけるねじ締結部分の断面図である。
【図６】従来のシリンダブロックにおけるねじ締結部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１  シリンダブロック、４  隔壁、５  クランクキャップ、６  ボルト（ねじ部品）、７  シリンダボア（気筒）、１４  雄ねじ部、１５  キャップ部、１５ａ  （キャップ部の）先端面、１６  小径部、１６ａ  （小径部の）先端、１６ｂ  小径雄ねじ部、１７  貫通穴、１７ａ  小径雌ねじ部。
【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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