(57)【要約】【課題】シリンダブロックに組み付けられる軸受部材としてのクランクキャップが用いられてクランク軸が支持される構成において、シリンダブロックとクランクキャップとの熱膨張差の影響を吸収することができ、内燃機関の実働時等であっても、シリンダブロックとクランクキャップとの合わせ面において発生する段差を解消することができ、クランク軸の回転にともなうフリクションの低減を図ることができる内燃機関のクランク軸支持構造を提供すること。【解決手段】クランクキャップ２０を、両側面１４・１４方向に分割された二つの分割要素（左キャップ要素２１・右キャップ要素２２）にて構成とするとともに、前記各キャップ要素２１・２２がシリンダブロック１０に組み付けられた状態で、互いに対向する端面２１ａ・２２ａ同士の間に、少なくとも内燃機関の実使用環境下で前記端面２１ａ・２２ａ同士が接しない間隔Ｄの隙間２５を有する構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロックに組み付けられ該シリンダブロックに形成される軸受面とともにクランク軸を支持する軸受部材が、シリンダブロックに対し、該シリンダブロックの前記軸受部材に対する合わせ面及び該合わせ面とともに凹部を形成する両側面で接する構成の内燃機関のクランク軸支持構造であって、
前記軸受部材を、前記両側面方向に分割された二つの分割要素にて構成するとともに、前記各分割要素がシリンダブロックに組み付けられた状態で、互いに対向する端面同士の間に、少なくとも内燃機関の実使用環境下で前記端面同士が接しない間隔の隙間を有する構成としたことを特徴とする内燃機関のクランク軸支持構造。
【請求項２】
前記シリンダブロックの合わせ面における前記軸受面を介する両側部分それぞれに、前記凹部を形成する各側面とともに前記各分割要素に対してその組付け方向に楔作用を与える係合面を有する係合部を設ける一方、
前記各分割要素のシリンダブロックに対する合わせ面に、前記係合部に係合して前記各側面に接する前記各分割要素の側面とともに前記楔作用を受ける係合面を有する係合部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のクランク軸支持構造。
【請求項３】
前記軸受部材においてその軸受面を形成する部分の少なくとも一部に、前記分割要素同士がクランク軸の軸方向に互いに重なる重複部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のクランク軸支持構造。
【請求項４】
シリンダブロックに組み付けられ該シリンダブロックの軸受面とともにクランク軸を支持し、シリンダブロックに対し、該シリンダブロックの前記軸受部材に対する合わせ面及び該合わせ面とともに凹部を形成する両側面で接する軸受部材を用い、
前記軸受部材をクランク軸の組込みをともなわずにシリンダブロックに組み付け、クランク軸の軸受部に対して共加工を行った後、前記軸受部材をシリンダブロックから一旦取り外し、該軸受部材をクランク軸の組込みをともないシリンダブロックに再度組み付ける内燃機関のクランク軸支持方法であって、
前記軸受部材として、前記両側面方向に二分割されシリンダブロックに組み付けられた状態で互いに対向する端面同士の間に少なくとも内燃機関の実使用環境下で前記端面同士が接しない間隔の隙間を有する分割要素を用い、
前記合わせ面における前記軸受面を介する両側部分それぞれに、前記凹部を形成する各側面とともに前記各分割要素に対してその組付け方向に楔作用を与える係合面を有する係合部を設ける一方、前記各分割要素のシリンダブロックに対する合わせ面に、前記係合部に係合して前記各側面に接する前記各分割要素の側面とともに前記楔作用を受ける係合面を有する係合部を設け、
前記各分割要素を、前記楔作用をもって前記凹部に嵌装することで、前記軸受部材のシリンダブロックに対する位置決めを行うことを特徴とする内燃機関のクランク軸支持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックに組み付けられる軸受部材としてのクランクキャップが用いられてクランク軸が支持される構成の内燃機関のクランク軸支持構造及びクランク軸支持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、例えば自動車用の多気筒内燃機関などにおいては、クランク軸支持構造として、クランクキャップ（ベアリングキャップ等とも称される）によってシリンダブロックとの間に軸受部が構成され、その軸受部にてクランク軸が支持される構成のものがある。具体的には、シリンダブロックにおいて気筒間に設けられるバルクヘッド（隔壁）に対してクランクキャップがボルト等により固定されることで、バルクヘッド及びクランクキャップそれぞれに形成される半円状の軸受面同士によって軸受部としての軸孔が形成される。この軸孔に、クランク軸のクランクジャーナル（主軸部）がクランクベアリング（軸受メタル等とも称される）を介する等して支承されることでクランク軸が支持される。
このように、クランクキャップが用いられてクランク軸が支持される構成においては、シリンダブロックとの間にクランク軸を支持するクランクキャップが、シリンダブロックに対し、該シリンダブロックのクランクキャップに対する合わせ面及び該合わせ面とともに凹部を形成する両側面で接する構成がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
従来のクランク軸支持構造について、図６を用いて説明する。図６は従来のクランク軸支持構造を示す一部断面図である。
図６に示すように、シリンダブロック１１０との間にクランク軸１０１を支持するクランクキャップ１２０が用いられてクランク軸１０１が支持される構成において、シリンダブロック１１０において気筒間に設けられるバルクヘッド１１１の下方に形成される凹部１１２に、クランクキャップ１２０が嵌装される。凹部１１２に嵌装されたクランクキャップ１２０は、該クランクキャップ１２０を上下方向に貫通するスタッドボルト１２７によりシリンダブロック１１０に対して締結固定される。
【０００４】
クランクキャップ１２０が嵌装される凹部１１２は、バルクヘッド１１１の下部に形成される、シリンダブロック１１０のクランクキャップ１２０に対する合わせ面１１３と、シリンダブロック１１０の下部において左右側方に突設されるスカート部１１５・１１５の内側面となる側面１１４・１１４とから形成される。
そして、バルクヘッド１１１の左右略中央部に半円状の軸受面１１６が形成され、このシリンダブロック１１０側の軸受面１１６に対向するように、クランクキャップ１２０側に同じく半円状の軸受面１２６が形成される。これにより、クランクキャップ１２０がシリンダブロック１１０の凹部１１２に嵌装された状態で、軸受面１１６・１２６同士により軸孔（軸受部）が形成される。この軸孔に、それぞれ半円状であって軸受面１１６・１２６に沿う形状を有するアッパベアリング１１８及びロアベアリング１２８を介してクランク軸１０１のジャーナル部１０１ａが支承されることで、クランク軸１０１が支持される。各ベアリング１１８・１２８とクランク軸１０１との間にはオイル（潤滑油）が介在する。
【０００５】
このように、クランク軸の支持に用いられるクランクキャップの位置決めに際しては、従来、次のような方法が用いられている。
すなわち、前記のようにシリンダブロックのバルクヘッドの下方に形成される凹部に対し、クランクキャップが、圧入により嵌装され、ボルト等の締結具によりバルクヘッドに固定されることで位置決めされる。クランクキャップを固定するための締結具としては、例えば、前記のようにクランクキャップを上下方向に貫通するスタッドボルトや、シリンダブロックのスカート部を貫通しその外側側方から斜め方向あるいは水平方向にクランクキャップに螺挿されるサイドボルト等が用いられる。
【０００６】
また、クランクキャップの位置決めに際し、クランクキャップを鋳込んだラダーフレームが用いられる方法がある。ラダーフレーム（ロアケース等とも称される）は、シリンダブロックの左右側部に沿う左右の側壁部と、この側壁に対して直交方向であってシリンダブロックのバルクヘッドに対応する位置に架設される隔壁部とを有する梯子状のフレームであり、シリンダブロックに組み付けられた状態で、シリンダブロックとともにクランク軸を支持する。すなわち、複数のクランクキャップが、ラダーフレームの各隔壁部に鋳込まれることで各バルクヘッドに対して予め位置決めされた状態で一体化され、シリンダブロックに組み付けられる。
【特許文献１】特開平５−１９５８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、クランクキャップが用いられてクランク軸が支持される構成においては、一般に、クランクキャップがシリンダブロックに組み付けられた状態での軸受部に対して共加工が行われる。すなわち、まず、クランクキャップが、クランク軸の組込みをともなわずにシリンダブロックに対してボルト等により固定されて組み付けられる。このクランクキャップが組み付けられた状態で、シリンダブロックとクランクキャップとにより形成される軸孔（軸受部）に対し、ホーニング等の加工が施されることで共加工が行われ、軸孔について所定の真円度が得られる。そして、共加工後に、クランクキャップが、シリンダブロックから一旦取り外され、クランク軸の組付けをともない該クランク軸を支持する状態でシリンダブロックに対して再度組み付けられる。
【０００８】
このように、クランクキャップがシリンダブロックに組み付けられた状態での共加工、及びクランク軸の組込みをともなうクランクキャップの再組付けが行われる場合、従来のクランクキャップの構成及びその位置決め方法では、共加工時は所定の真円度を有する軸孔において、再組付け後にシリンダブロックとクランクキャップとの合わせ面に段差が生じる場合がある。
こうしたシリンダブロックとクランクキャップとの合わせ面における段差（以下単に「合わせ面の段差」という。）は、内燃機関の実動時におけるクランク軸の回転にともない、クランク軸回りのオイルに乱流を生じさせる等してフリクション増大の原因となる。かかるフリクションの増大は、内燃機関の出力の制限や燃費の低下等を招く。
【０００９】
すなわち、前述したように、クランクキャップがシリンダブロックに形成される凹部に圧入される構成においては、一旦圧入されたクランクキャップがクランク軸の組込み（再組付け）に際して取り外される。このため、クランクキャップの圧入時または取外し時に圧入代が削り取られ、圧入代が削り取られた分、クランクキャップの再組付け状態においてガタが生じる。このシリンダブロックとクランクキャップとの間に生じるガタは、合わせ面の段差が生じる原因となる。
【００１０】
また、クランクキャップがラダーフレームに鋳込まれる構成においては、ラダーフレームには、そのシリンダブロックに対する位置合わせのためノックピンが配設される。つまり、ラダーフレームがシリンダブロックに組み付けられる際に、シリンダブロックの所定の位置に設けられるピン穴にノックピンが嵌合する。
ラダーフレームのノックピンとシリンダブロックのピン穴との間には、所定のクリアランスが存在する。このため、ラダーフレームが、前記クリアランス分ずれた状態でシリンダブロックに組み付けられることにより、合わせ面の段差が生じる場合がある。
【００１１】
そして、合わせ面の段差は、クランクキャップの構成にも起因して内燃機関の実働時に大きくなる傾向があり、フリクションアップの原因ともなる。
一般に、シリンダブロックとクランクキャップとは、例えば、シリンダブロックがアルミニウム合金等のアルミ系材料、クランクキャップが鋳鉄等の鉄系材料などのように異なる材料により構成され、熱膨張率が異なる。このため、内燃機関の実働時には温度が上昇してシリンダブロックとクランクキャップとの間に熱膨張差が生じ、従来のクランクキャップの構成では、合わせ面の段差が強調されることとなる。
【００１２】
合わせ面の段差について、図７を用いて具体的に説明する。図７は従来のクランク軸支持構造における合わせ面の段差を示す説明図である。
図７に示すように、内燃機関の実働時、シリンダブロック１１０及びクランクキャップ１２０の熱膨張による変形について、例えばシリンダブロック１１０の方が大きい場合、シリンダブロック１１０側の軸受面１１６がクランクキャップ１２０側の軸受面１２６よりも拡がることとなる。したがって、シリンダブロック１１０側の軸受面１１６に沿うように設けられるアッパベアリング１１８は軸受面１１６の変形にならい、クランクキャップ１２０側の軸受面１２６に沿うように設けられるロアベアリング１２８は軸受面１２６の変形にならう。このため、両ベアリング１１８・１２８を含めた合わせ面において、クランクキャップ１２０側が内側に突出した状態となる段差１５０が生じる。図７では、クランク軸１０１の左右両側で段差１５０が生じている状態を示している。この合わせ面の段差１５０は、クランク軸１０１の回転にともない、クランク軸１０１回りのオイル１０５に乱流を生じさせる等してフリクション増大の原因となる。
なお、図７における段差１５０は、実際には軸受面１１６・１２６により形成される軸孔の大きさとの対比において極めて小さいものであるが、説明の便宜のため誇張して示してある。
【００１３】
こうしたシリンダブロック１１０及びクランクキャップ１２０の熱膨張差により強調される段差１５０は、前記のとおり従来のクランクキャップ１２０の構成に起因する。
すなわち、従来では、シリンダブロック１１０の合わせ面１１３とスカート部１１５の内側面となる両側面１１４とにより形成される凹部１１２において、一体のクランクキャップ１２０が、シリンダブロック１１０に対し、軸受面１２６を介して左右に配設されるスタッドボルト１２７等により締結固定される。このため、クランクキャップ１２０がその熱膨張による変形にともなって締結部を突っ張ったり（もしくは引っ張ったり）、クランクキャップ１２０の膨張部分の凹部１１２に対する逃げ場がなくなったりする。このようなことから、シリンダブロック１１０及びクランクキャップ１２０の変形のしわ寄せが真円度に出てくることとなり、合わせ面の段差１５０が強調される。
また、クランクキャップ１２０は、その軸受面１２６を介する左右の部分が一体の（繋がっている）構成であるため、熱膨張による変形がその左右の部分で互いに干渉してしまう。したがって、左右一方の段差１５０を解消しようとしてクランクキャップ１２０の組付けが行われると、シリンダブロック１１０との間の熱膨張差により左右他方において段差１５０が発生することとなる。
【００１４】
このように、従来のクランクキャップの構成及びその位置決め方法では、特に内燃機関の実働時（高温時）において、クランク軸の回転についてフリクション増大の原因となる合わせ面の段差が発生する場合があった。
【００１５】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、シリンダブロックに組み付けられる軸受部材としてのクランクキャップが用いられてクランク軸が支持される構成において、シリンダブロックとクランクキャップとの熱膨張差の影響を吸収することができ、内燃機関の実働時等であっても、シリンダブロックとクランクキャップとの合わせ面において発生する段差を解消することができ、クランク軸の回転にともなうフリクションの低減を図ることができる内燃機関のクランク軸支持構造及び内燃機関の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
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。
【００１７】
すなわち、請求項１においては、シリンダブロックに組み付けられ該シリンダブロックに形成される軸受面とともにクランク軸を支持する軸受部材が、シリンダブロックに対し、該シリンダブロックの前記軸受部材に対する合わせ面及び該合わせ面とともに凹部を形成する両側面で接する構成の内燃機関のクランク軸支持構造であって、前記軸受部材を、前記両側面方向に分割された二つの分割要素にて構成するとともに、前記各分割要素がシリンダブロックに組み付けられた状態で、互いに対向する端面同士の間に、少なくとも内燃機関の実使用環境下で前記端面同士が接しない間隔の隙間を有する構成としたものである。
【００１８】
請求項２においては、前記シリンダブロックの合わせ面における前記軸受面を介する両側部分それぞれに、前記凹部を形成する各側面とともに前記各分割要素に対してその組付け方向に楔作用を与える係合面を有する係合部を設ける一方、前記各分割要素のシリンダブロックに対する合わせ面に、前記係合部に係合して前記各側面に接する前記各分割要素の側面とともに前記楔作用を受ける係合面を有する係合部を設けたものである。
【００１９】
請求項３においては、前記軸受部材においてその軸受面を形成する部分の少なくとも一部に、前記分割要素同士がクランク軸の軸方向に互いに重なる重複部を設けたものである。
【００２０】
請求項４においては、シリンダブロックに組み付けられ該シリンダブロックの軸受面とともにクランク軸を支持し、シリンダブロックに対し、該シリンダブロックの前記軸受部材に対する合わせ面及び該合わせ面とともに凹部を形成する両側面で接する軸受部材を用い、前記軸受部材をクランク軸の組込みをともなわずにシリンダブロックに組み付け、クランク軸の軸受部に対して共加工を行った後、前記軸受部材をシリンダブロックから一旦取り外し、該軸受部材をクランク軸の組込みをともないシリンダブロックに再度組み付ける内燃機関のクランク軸支持方法であって、前記軸受部材として、前記両側面方向に二分割されシリンダブロックに組み付けられた状態で互いに対向する端面同士の間に少なくとも内燃機関の実使用環境下で前記端面同士が接しない間隔の隙間を有する分割要素を用い、前記合わせ面における前記軸受面を介する両側部分それぞれに、前記凹部を形成する各側面とともに前記各分割要素に対してその組付け方向に楔作用を与える係合面を有する係合部を設ける一方、前記各分割要素のシリンダブロックに対する合わせ面に、前記係合部に係合して前記各側面に接する前記各分割要素の側面とともに前記楔作用を受ける係合面を有する係合部を設け、前記各分割要素を、前記楔作用をもって前記凹部に嵌装することで、前記軸受部材のシリンダブロックに対する位置決めを行うものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００２２】
請求項１においては、シリンダブロックと軸受部材との熱膨張差の影響を吸収することができ、内燃機関の実働時等であっても、シリンダブロックと軸受部材との合わせ面において発生する段差を解消することができ、クランク軸の回転にともなうフリクションの低減を図ることができる。
【００２３】
請求項２においては、軸受部材のシリンダブロックに対する位置決めを確実に行うことができる。また、シリンダブロックと軸受部材との合わせ面において発生する段差を効果的に解消することができ、クランク軸の回転にともなうフリクションが増加することを防止することができる。
【００２４】
請求項３においては、軸受部材のクランク軸に対する支持剛性を高めることができるとともに、軸受部材とクランク軸との間に介装されるクランクベアリング（軸受メタル）の軸受部材による保持性を高めることができる。
【００２５】
請求項４においては、シリンダブロックと軸受部材との熱膨張差の影響を吸収することができ、内燃機関の実働時等であっても、シリンダブロックと軸受部材との合わせ面において発生する段差を解消することができ、クランク軸の回転にともなうフリクションの低減を図ることができる。
また、軸受部材のシリンダブロックに対する位置決めを確実に行うことができる。これにより、クランク軸の軸受部に対して共加工を行った後、クランク軸の組込みをともない軸受部材をシリンダブロックに再度組み付けた際、共加工による軸孔の真円度が確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る内燃機関のクランク軸支持構造は、例えば、自動車用の多気筒内燃機関（多気筒エンジン）等のように、シリンダブロックの気筒間に設けられる複数のバルクヘッド（隔壁）に対して組み付けられる軸受部材としてのクランクキャップが用いられてクランク軸が支持される構成の内燃機関に用いられる。
【００２７】
本発明の第一実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。図１は本発明の第一実施形態に係るクランク軸支持構造を示す一部断面図、図２は係合部の変形例を示す一部拡大図、図３は本発明の第一実施形態に係るクランク軸支持方法を示す説明図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関のクランク軸支持構造は、内燃機関を構成するシリンダブロック１０に組み付けられ該シリンダブロック１０に形成される軸受面１６とともにクランク軸１を支持する軸受部材としてのクランクキャップ２０が、シリンダブロック１０に対し、該シリンダブロック１０のクランクキャップ２０に対する合わせ面１３及び該合わせ面１３とともに凹部１２を形成する両側面１４・１４で接する構成のものである。
なお、以下の説明においては、図１における上下方向及び左右方向を、本実施形態に係る内燃機関のクランク軸支持構造における上下方向及び左右方向とする。したがって、図示は省略するが、内燃機関を構成するシリンダブロック１０の上側にはシリンダヘッドが組み付けられ、下側にはオイルパンが組み付けられる。
【００２９】
そして、本実施形態に係る内燃機関のクランク軸支持構造においては、クランクキャップ２０が、前記両側面１４・１４方向に分割された二つの分割要素２１・２２にて構成されるとともに、各分割要素２１・２２がシリンダブロック１０に組み付けられた状態で、互いに対向する端面２１ａ・２２ａ同士の間に、少なくとも内燃機関の実使用環境下で端面２１ａ・２２ａ同士が接しない間隔Ｄ１の隙間２５を有する構成となっている。
つまり、従来はクランク軸のシリンダブロックに対する各支持部（軸受部）において一体であったクランクキャップが、左右分割構造とされ、分割されたクランクキャップが、所定の間隔を隔てた状態でシリンダブロックに対して組み付けられる構成となっている。
以下では、クランクキャップ２０を構成する分割要素２１・２２のうち、左側に位置する分割要素２１を左キャップ要素２１とし、右側に位置する分割要素２２を右キャップ要素２２とする。
【００３０】
クランクキャップ２０が嵌装されて組み付けられる凹部１２は、シリンダブロック１０において気筒間に設けられるバルクヘッド（隔壁）１１の下方に形成される。つまり、バルクヘッド１１は、図１において紙面に垂直方向にシリンダブロック１０における各気筒間を隔てるように複数（例えば四気筒の場合は五つ等）設けられ、各バルクヘッド１１の下方に凹部１２が形成される。
【００３１】
凹部１２は、バルクヘッド１１の下部に形成される、シリンダブロック１０のクランクキャップ２０に対する合わせ面（以下「ブロック側合わせ面」とする。）１３と、シリンダブロック１０の下部において左右側方に突設されるスカート部１５・１５の内側面となる側面（以下「ブロック側側面」とする。）１４・１４とから形成される。
バルクヘッド１１の下部における左右中央部つまりブロック側合わせ面１３の左右中央部には、クランク軸１の軸方向視（以下単に「クランク軸方向視」という。）で半円状となる軸受面１６が形成される。
【００３２】
前記のとおり左キャップ要素２１と右キャップ要素２２との分割構造であるクランクキャップ２０は、本実施形態では、その分割位置が左右略中央位置となっている。
したがって、左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２は、それぞれシリンダブロック１０に組み付けられた状態で、略左右対称となる形状であり、シリンダブロック１０側の軸受面１６に対向するように、クランクキャップ２０側にクランク軸方向視で半円状となる軸受面２６を形成する。つまり、左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２は、それぞれシリンダブロック１０に組み付けられた状態で前記軸受面２６を形成する、クランク軸方向視で円弧状となる軸受面部２６ａ・２６ｂを有する。
【００３３】
左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２は、シリンダブロック１０の凹部１２に嵌装された状態で、ブロック側合わせ面１３及びブロック側側面１４に接した状態となる。すなわち、各キャップ要素２１・２２は、クランクキャップ２０のシリンダブロック１０に対する合わせ面（以下「キャップ側合わせ面」とする。）２３を有するとともに、ブロック側側面１４に接する側面（以下「キャップ側側面」とする。）２４を有する。
つまり、左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２は、凹部１２に嵌装されてシリンダブロック１０に組み付けられた状態で、ブロック側合わせ面１３とキャップ側合わせ面２３とが接するとともに、ブロック側側面１４とキャップ側側面２４とが接した状態となる。
【００３４】
このような構成において、左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２がシリンダブロック１０の凹部１２に嵌装されて組み付けられることにより、シリンダブロック１０側の軸受面１６とクランクキャップ２０側の軸受面２６とで、軸孔（軸受部）が形成される。この軸孔に、それぞれ半円状であって軸受面１６・２６に沿う形状を有するアッパベアリング１８及びロアベアリング２９を介してクランク軸１（詳細にはクランクジャーナル１ａ）が支承されることで、クランク軸１が支持される。アッパベアリング１８及びロアベアリング２８とクランク軸１との間にはオイル（潤滑油）が介在する（図３中、オイル５参照）。
左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２は、シリンダブロック１０に対して、凹部１２に嵌装された状態で、各キャップ要素２１・２２を上下方向に貫通するスタッドボルト２７により個々に締結固定される。つまり、スタッドボルト２７は、各キャップ要素２１・２２に対して下方から挿通されるとともにブロック側合わせ面１３に螺挿されることにより、各キャップ要素２１・２２それぞれをシリンダブロック１０に対して締結固定する。
【００３５】
また、シリンダブロック１０に組み付けられた状態の左キャップ要素２１と右キャップ要素２２との間には、対向する端面２１ａ・２２ａ同士の間に隙間２５が設けられる。隙間２５の間隔Ｄ１の大きさは、前記のとおり少なくとも内燃機関の実使用環境下で端面２１ａ・２２ａ同士が接しないように設定される。
【００３６】
つまり、本実施形態に係るシリンダブロック１０が用いられて構成される内燃機関について、その各部の温度が上昇する実働時や停止時を含めた実使用環境下における、左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２それぞれの熱膨張や、シリンダブロック１０とクランクキャップ２０との熱膨張差による変形等により、各キャップ要素２１・２２の端面２１ａ・２２ａ同士が接して互いに面圧作用することのないように、隙間２５の間隔Ｄ１の大きさが確保される。言い換えると、隙間２５は、内燃機関の実使用環境下で、シリンダブロック１０やクランクキャップ２０等の温度変化による変形にともなう端面２１ａ・２２ａ間の間隔Ｄ１の伸縮を許容する。隙間２５の間隔Ｄ１の大きさとしては、例えば約５ｍｍ程度に設定される。
なお、ここでいう「内燃機関の実使用環境下」とは、例えば埃っぽい場所や海辺等での自動車走行時のような特殊な環境の下における内燃機関の運転状態ではなく、もっぱら通常使用されうる（常用される範囲での）内燃機関の運転状態（負荷、回転数、温度等）であることを意味する。ただし、隙間２５の間隔Ｄ１の大きさは、内燃機関の使用環境に応じて適宜設定されうる。また、図１等における隙間２５は、実際には各キャップ要素２１・２２の左右方向長さとの対比において極めて小さいものであるが、説明の便宜のため誇張して示してある。
【００３７】
また、クランク軸１を支持するクランクキャップ２０においては、その支持機能の確保の観点から、隙間２５の間隔Ｄ１は必要最低限の大きさに設定されることが好ましい。隙間２５の間隔Ｄ１が必要以上に大きいと、内燃機関の実働時における熱変形等によってロアベアリング２８が隙間２５側に膨出変形する等の現象が生じ、クランクキャップ２０によるクランク軸１の支持機能が確保されない場合がある。
そこで、隙間２５の間隔Ｄ１の大きさは、内燃機関の実使用環境下で、ロアベアリング２８の膨出変形等を許容することなく、クランクキャップ２０によるクランク軸１の支持機能が確保できる範囲内で設定される。
【００３８】
隙間２５の間隔Ｄ１の大きさの具体例としては、シリンダブロック１０が、−３０〜１５０℃の温度範囲下で熱膨張率α＝２３．９×１０−６／Ｋのアルミニウム製、クランクキャップ２０が、同温度範囲下で熱膨張率α＝１０．５×１０−６／Ｋの鋳鉄製であり、左右のキャップ要素２１・２２それぞれの左右幅が１５６ｍｍである場合、隙間２５の間隔Ｄ１は、０．３８ｍｍに設定される。
【００３９】
このように、クランクキャップ２０を左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２の左右の分割構造とし、これら左右のキャップ要素２１・２２を、前記のような所定の間隔を有する隙間を隔てた状態でシリンダブロック１０に対して組み付ける構成とすることにより、シリンダブロック１０とクランクキャップ２０との熱膨張差の影響を吸収することができ、内燃機関の実働時等であっても、シリンダブロック１０とクランクキャップ２０との合わせ面において発生する段差を解消することができ、クランク軸１の回転にともなうフリクションの低減を図ることができる。
【００４０】
また、クランクキャップ２０を左右の分割構造とすることにより、クランク軸１からの下向きの荷重を、左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２それぞれについてキャップ側側面２４及びブロック側側面１４を介してシリンダブロック１０側で受けることができる。
つまり、従来のようにクランクキャップが一体である構成においては、クランク軸１からの荷重がクランクキャップのみで受けられることとなるが、クランクキャップ２０を左右の分割構造とすることにより、前記のとおりクランク軸１からの荷重をシリンダブロック１０側でも受けることができる。これにより、クランクキャップ２０のクランク軸１からの荷重負担を軽減することができる。
【００４１】
本実施形態に係る内燃機関のクランク軸支持構造においては、クランクキャップ２０のシリンダブロック１０に対する位置決めのため、次のような構成が設けられている。
すなわち、シリンダブロック１０側においては、ブロック側合わせ面１３における軸受面１６を介する両側部分それぞれに、凹部１２を形成する各ブロック側側面１４とともに左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２それぞれに対してその組付け方向に楔作用を与える係合面３１を有する係合部３０が設けられる。
一方、クランクキャップ２０側においては、左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２の各キャップ側合わせ面２３に、係合部３０に係合して各ブロック側側面１４に接するキャップ側側面２４とともに前記楔作用を受ける係合面４１を有する係合部４０が設けられる。
【００４２】
図１に示すように、シリンダブロック１０側に設けられる係合部（以下「ブロック側係合部」とする。）３０は、本実施形態では、クランク軸方向視で断面形状がＶ字状となるＶノッチとして形成され、ブロック側合わせ面１３の軸受面１６を挟む左側部分及び右側部分それぞれにおいて略中央部に設けられる。ブロック側係合部３０は、ブロック側合わせ面１３に対して断面形状がＶ字状の凹部となるように形成されるので、図１に示す方向のクランク軸方向視では逆Ｖ字状（山型）となる。
なお、ブロック側係合部３０の形状に関し、クランク軸方向視で断面形状がＶ字状となる形状として、例えば、クランク軸方向に延設されるＶ字溝状、あるいは円錐状や角錐状の凹部等が考えられる。
【００４３】
ブロック側係合部３０は、ブロック側側面１４とともに左右のキャップ要素２１・２２それぞれに対してその組付け方向に楔作用を与える係合面（以下「ブロック側係合面」とする。）３１を有する。
ブロック側係合面３１は、本実施形態では、クランク軸方向視で断面形状がＶ字状となるブロック側係合部３０における内側斜面（クランク軸１側の斜面）となる。
【００４４】
一方、クランクキャップ２０側に設けられる係合部（以下「キャップ側係合部」とする。）４０は、ブロック側係合部３０の形状に対応して嵌合可能な形状に形成され、左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２それぞれのキャップ側合わせ面２３において、各キャップ要素２１・２２がシリンダブロック１０に組み付けられた状態でブロック側係合部３０に対応する位置に設けられる。本実施形態では、キャップ側係合部４０は、クランク軸方向視で断面形状がＶ字状となるブロック側係合部３０に対応して、キャップ側合わせ面２３に対して断面形状がＶ字状の凸部となるように形成されるので、図１に示す方向のクランク軸方向視では逆Ｖ字状（山型）となる。
したがって、キャップ側係合部４０は、ブロック側係合部３０の形状がＶ字溝状である場合は、それに対応して嵌合可能な断面形状が三角形状の突条に形成され、ブロック側係合部３０の形状が円錐状や角錐状の凹部である場合は、それに対応して嵌合可能な円錐状や角錐状の凸部に形成される。
【００４５】
キャップ側係合部４０は、ブロック側係合部３０に係合してキャップ側側面２４とともに楔作用を受ける係合面（以下「キャップ側係合面」とする。）４１を有する。
キャップ側係合面４１は、本実施形態では、キャップ側係合部４０がブロック側係合部３０に嵌合した状態でブロック側係合面３１に接する面となる、クランク軸方向視でＶ字状となるキャップ側係合部４０における内側斜面（クランク軸１側の斜面）となる。
【００４６】
このように構成されるブロック側係合部３０及びキャップ側係合部４０により、クランクキャップ２０のシリンダブロック１０に対する組付けに際し、左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２それぞれについて楔作用が得られる。
すなわち、ブロック側係合面３１及びブロック側側面１４が、各キャップ要素２１・２２に対して楔作用を与える楔面となり、各キャップ要素２１・２２におけるキャップ側係合面４１及びキャップ側側面２４が、シリンダブロック１０側から楔作用を受ける楔面となる。したがって、左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２の組付け時には、ブロック側係合面３１に対してはキャップ側係合面４１が、ブロック側側面１４に対してはキャップ側側面２４がそれぞれ摺動面となり、各キャップ要素２１・２２は、シリンダブロック１０の凹部１２に対し、キャップ側係合面４１及びキャップ側側面２４を介して楔作用をもって嵌装される。
つまり、クランクキャップ２０がシリンダブロック１０に嵌装される場合には、キャップ側係合面４１がブロック側係合面３１に対して摺動することで、各キャップ要素２１・２２がそれぞれ左右方向外側へ移動されるとともに、キャップ側側面２４がブロック側側面１４に対して摺動することで、各キャップ要素２１・２２の左右方向外側への移動が規制されるといった楔作用が得られる。これにより、各キャップ要素２１・２２の左右方向の位置決めを行うことが可能となっている。
【００４７】
また、本実施形態では、楔面となるブロック側係合面３１及びこれに対するキャップ側係合面４１と、ブロック側側面１４及びこれに対するキャップ側側面２４とについて、クランクキャップ２０のシリンダブロック１０に対する組付け方向（図１における上方向）に対し、両係合面３１・４１側が斜面、両側面１４・２４側が略平行面となっているが、これら両係合面３１・４１及び両側面１４・２４は、少なくともいずれか一方が、前述した楔作用が得られるような斜面であればよい。言い換えると、前記両係合面３１・４１及び両側面１４・２４は、クランクキャップ２０の組付けに際して各キャップ要素２１・２２について楔作用が得られるように、前記組付け方向側に狭くなるような面同士であればよい。
したがって、前記組付け方向に対し、両係合面３１・４１側が略平行面、両側面１４・２４側が斜面であったり、両係合面３１・４１及び両側面１４・２４がいずれも斜面であったりしてもよい。ただし、前述したように、各キャップ要素２１・２２が、キャップ側側面２４及びブロック側側面１４を介してクランク軸１からの荷重を受ける観点からは、両側面１４・２４は、前記組付け方向に対して略平行面であることが好ましいと考えられる。
【００４８】
また、ブロック側係合部３０及びキャップ側係合部４０については、ブロック側係合部３０が凸部として構成され、キャップ側係合部４０が凹部として構成されてもよい。その構成例について図２を用いて説明する。
すなわち、図２に示すように、キャップ側係合部４０が、クランク軸方向視でＶ字状となるＶノッチとして形成され、ブロック側係合部３０が、キャップ側係合部４０の形状に対応して嵌合可能となるように、クランク軸方向視で断面形状がＶ字状の凸部に形成される。
そして、クランク軸方向視で断面形状がＶ字状の凸部となるブロック側係合部３０において、その外側斜面（クランク軸１側と反対側の斜面）がブロック側係合面３１となり、クランク軸方向視でＶ字状の凹部となるキャップ側係合部４０において、その外側斜面（クランク軸１側と反対側の斜面）がキャップ側係合面４１となる。
【００４９】
以上のように、シリンダブロック１０側及びクランクキャップ２０側それぞれに係合部を設け、クランクキャップ２０をシリンダブロック１０に組み付けるに際し、左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２それぞれを、楔作用をもって凹部１２に嵌装する構成とすることにより、クランクキャップ２０のシリンダブロック１０に対する位置決めを確実に行うことができる。
すなわち、後述するように、クランクキャップ２０のシリンダブロック１０に対する組付けに際しては、クランクキャップ２０がシリンダブロック１０に組み付けられた状態で軸孔の共加工が行われた後、クランクキャップ２０が一旦取り外され、クランク軸１の組込みをともなう再組付けが行われるところ、クランクキャップ２０の初期組付け時及び再組付け時でクランクキャップ２０のシリンダブロック１０に対する位置が一義的に決まることとなる。
【００５０】
これにより、クランクキャップ２０の再組付け時におけるシリンダブロック１０とクランクキャップ２０との合わせ面における段差は共加工時レベルとなり、共加工による軸孔の真円度が確保される。
また、クランクキャップ２０が左キャップ要素２１と右キャップ要素２２との分割構造であることから、内燃機関の実働時等のように温度が変化する環境下においても、合わせ面におけるシリンダブロック１０とクランクキャップ２０との相対的な接合位置関係は変わることなく、段差が大きくなる（発生する）ことがない。すなわち、シリンダブロック１０とクランクキャップ２０との合わせ面において発生する段差を効果的に解消することができ、クランク軸１の回転にともなうフリクションが増加することを防止することができる。
【００５１】
続いて、本実施形態に係る内燃機関のクランク軸支持方法について、図３を用いて説明する。
本実施形態に係る内燃機関のクランク軸支持方法においては、クランクキャップ２０をクランク軸１の組込みをともなわずにシリンダブロック１０に組み付け、クランク軸１の軸受部に対して共加工を行った後、クランクキャップ２０をシリンダブロック１０から一旦取り外し、該クランクキャップ２０をクランク軸１の組込みをともないシリンダブロック１０に再度組み付ける。
そして、左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２それぞれを、ブロック側係合部３０及びキャップ側係合部４０等により得られる楔作用をもってシリンダブロック１０の凹部１２に嵌装することで、クランクキャップ２０のシリンダブロック１０に対する位置決めを行う。
【００５２】
具体的には、まず、図３（ａ）に示すクランクキャップ２０の組付け前の状態から、クランク軸１の組込みをともなわずクランクキャップ２０をシリンダブロック１０に組み付ける初期組付けを行う。
すなわち、左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２を、キャップ側係合部４０をブロック側係合部３０に合わせるようにしてシリンダブロック１０の凹部１２に対して嵌装する。この際、キャップ側係合面４１がブロック側係合面３１に対して摺動するとともに、キャップ側側面２４がブロック側側面１４に対して摺動することで楔作用を得る。
【００５３】
そして、図３（ｂ）に示すように、凹部１２に嵌装したクランクキャップ２０を、スタッドボルト２７によりシリンダブロック１０に対して締結固定する。このスタッドボルト２７による締結により、キャップ側係合部４０がブロック側係合部３０に食い込む態様となり、楔作用を得ながら左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２をシリンダブロック１０に対して接合させる。これにより、左キャップ要素２１と右キャップ要素２２との間に隙間２５を介した状態でクランクキャップ２０のシリンダブロック１０に対する初期組付けが完了する。
このように、クランクキャップ２０の組付けに際して楔作用を得ることで、クランクキャップ２０のシリンダブロック１０に対するバックラッシ（隙間）がない状態での組付けが達成できる。
【００５４】
続いて、初期組付け完了後、シリンダブロック１０側の軸受面１６及びクランクキャップ２０側の軸受面２６（２６ａ・２６ｂ）（図３（ａ）参照）により形成される軸孔（軸受部）に対して、ホーニング等の加工を施すことで共加工を行う。
これにより、図３（ｂ）に示すように、クランクキャップ２０の初期組付け時においてシリンダブロック１０とクランクキャップ２０との合わせ面における段差５０等を除去し、軸孔について所定の真円度を得る（図３（ｃ）参照）。
【００５５】
図３（ｃ）に示す共加工終了後の状態から、スタッドボルト２７による締結を解除し、左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２をシリンダブロック１０から一旦取り外す。
そして、図３（ｄ）に示すように、クランク軸１の組込みをともないクランクキャップ２０をシリンダブロック１０に再度組み付ける再組付けを行う。すなわち、クランクキャップ２０をシリンダブロック１０に組み付けることにより、シリンダブロック１０及びクランクキャップ２０との間に、アッパベアリング１８及びロアベアリング２８を介してクランク軸１（クランクジャーナル）を支持する。なお、アッパベアリング１８及びロアベアリング２８とクランク軸１との間にはオイル５が介在する。
【００５６】
クランクキャップ２０の再組付けに際しては、初期組付けの際と同様に楔作用を得ることで、クランクキャップ２０のシリンダブロック１０に対するバックラッシがない状態での組付けが達成できる。これにより、クランクキャップ２０の再組付けに際し、そのシリンダブロック１０に対する組付け位置について、初期組付け時の状態が再現される。
【００５７】
そして、図３（ｅ）には、内燃機関の実働時におけるクランク軸１の支持部の様子を示す。図３（ｅ）に示すように、同図（ｄ）に示す再組付け完了状態から内燃機関の運転によりその各部が高温状態となって熱膨張等による変形が生じても、シリンダブロック１０とクランクキャップ２０との合わせ面に共ズレによる段差が生じることがない。
すなわち、クランクキャップ２０はシリンダブロック１０に対してブロック側係合部３０やキャップ側係合部４０等による楔作用及びスタッドボルト２７によって強固に接合されていることから合わせ面がずれることが防止される。また、クランクキャップ２０において左キャップ要素２１及び右キャップ要素２２との間に介在する隙間２５により、シリンダブロック１０やクランクキャップ２０等の各部の熱膨張やこれらの熱膨張差によるクランクキャップ２０の伸びや縮みが吸収される。これらのことから、シリンダブロック１０やクランクキャップ２０が高温状態となっても、シリンダブロック１０とクランクキャップ２０の合わせ面において段差が生じることを防止することができる。
【００５８】
本発明の第二実施形態について、図４及び図５を用いて説明する。図４は本発明の第二実施形態に係るクランク軸支持構造を示す一部断面図、図５は図４におけるＡ矢視図である。なお、第一実施形態と重複する内容については、同一の符号を用いて適宜その説明を省略する。
【００５９】
図４及び図５に示すように、本実施形態に係るクランクキャップ６０は、左キャップ要素６１及び右キャップ要素６２を有する分割構造であり、このクランクキャップ６０においてその軸受面６６を形成する部分の少なくとも一部に、左右のキャップ要素６１・６２同士がクランク軸１の軸方向に互いに重なる重複部６９が設けられている。
【００６０】
左キャップ要素６１及び右キャップ要素６２は、それぞれシリンダブロック１０に組み付けられた状態で、略左右対称となる形状であり、シリンダブロック１０側の軸受面１６に対向するように、クランクキャップ６０側にクランク軸方向視で半円状となる軸受面６６を形成する。つまり、左キャップ要素６１及び右キャップ要素６２は、それぞれシリンダブロック１０に組み付けられた状態で前記軸受面６６を形成する、クランク軸方向視で円弧状となる軸受面部６６ａ・６６ｂを有する。
【００６１】
クランクキャップ６０に設けられる重複部６９は、左キャップ要素６１及び右キャップ要素６２それぞれに形成される重合突部６１ｃ・６２ｃにより構成される。
重合突部６１ｃ・６２ｃは、左キャップ要素６１及び右キャップ要素６２において、互いに対向する側に突出するとともに、各キャップ要素６１・６２の厚さとなるクランクキャップ６０全体としての厚さ（クランク軸方向の長さ）の略半分の厚さとなる薄板部分として形成される。つまり、各重合突部６１ｃ・６２ｃは、各キャップ要素６１・６２がシリンダブロック１０に組み付けられることでクランク軸１の軸方向に互いに重なり、その重なった状態でクランクキャップ６０全体として均等となる厚さを有し、クランクキャップ６０において重複部６９を構成する。本実施形態では、重合突部６１ｃ・６２ｃについて、図４に示すクランク軸方向視で、左キャップ要素６１の重合突部６１ｃがクランク軸１の軸方向奥側、右キャップ要素６２の重合突部６２ｃが同じく手前側となるように構成されている。
【００６２】
クランクキャップ６０の重複部６９においては、軸受面６６の一部が、左右のキャップ要素６１・６２の両方の軸受面部６６ａ・６６ｂにより構成される。
すなわち、左キャップ要素６１の軸受面部６６ａは、重合突部６１ｃを含み左右方向でクランク軸１の中心位置よりも右側へ延設され、右キャップ要素６２の軸受面部６６ｂは、重合突部６２ｃを含み左右方向でクランク軸１の中心位置よりも左側へ延設される。これにより、軸受面６６の重複部６９に対応する部分は、両方の軸受面部６６ａ・６６ｂにより構成される。
【００６３】
クランクキャップ６０は、左キャップ要素６１及び右キャップ要素６２それぞれがシリンダブロック１０に組み付けられた状態で、互いに対向する端面同士の間に、少なくとも内燃機関の実使用環境下で前記端面同士が接しない間隔Ｄ２の隙間６５ａ・６５ｂを有する。
【００６４】
図５に示すように、本実施形態に係るクランクキャップ６０の各キャップ要素６１・６２において、互いに対向する端面は、重合突部６１ｃ・６２ｃが突出する面となる外側端面６１ａ・６２ａと、重合突部６１ｃ・６２ｃの先端面となる内側端面６１ｂ・６２ｂを有することとなる。
したがって、左キャップ要素６１の外側端面６１ａと右キャップ要素６２の内側端面６２ｂ同士の間に隙間６５ａが設けられ、左キャップ要素６１の内側端面６１ｂと右キャップ要素６２の外側端面６２ａ同士の間に隙間６５ｂが設けられる。各隙間６５ａ・６５ｂの間隔Ｄ２は、第一実施形態のクランクキャップ２０における隙間２５の間隔Ｄ１と略同様にして設定される。
【００６５】
クランクキャップ６０の重複部６９における各キャップ要素６１・６２の形状、つまり重合突部６１ｃ・６２ｃの形状は、本実施形態に限定されるものではない。例えば、各重合突部６１ｃ・６２ｃが、対向する外側端面６１ａ・６２ａ及び内側端面６１ｂ・６２ｂ同士がそれぞれ曲面となるような形状等であってもよい。
【００６６】
このように、クランクキャップ６０においてその軸受面６６を形成する部分の少なくとも一部に重複部６９を設けることにより、クランクキャップ６０のクランク軸１に対する支持剛性を高めることができるとともに、クランクキャップ６０によるロアベアリング２８の保持性を高めることができる。
すなわち、クランクキャップ６０の重複部６９においては、軸受面６６を構成する左右のキャップ要素６１・６２の軸受面部６６ａ・６６ｂによりクランク軸１が支持されることから、軸受面部６６ａ・６６ｂを介して左キャップ要素６１及び右キャップ要素両方からの支持剛性が得られ、クランクキャップ６０のクランク軸１に対する支持剛性を高めることができる。また、クランクキャップ６０の重複部６９を設けることで、ロアベアリング２８が軸受面６６に接しない部分をなくすことができ、クランクキャップ６０によるロアベアリング２８の保持性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第一実施形態に係るクランク軸支持構造を示す一部断面図。
【図２】係合部の変形例を示す一部拡大図。
【図３】本発明の第一実施形態に係るクランク軸支持方法を示す説明図。
【図４】本発明の第二実施形態に係るクランク軸支持構造を示す一部断面図。
【図５】図４におけるＡ矢視図。
【図６】従来のクランク軸支持構造を示す一部断面図。
【図７】従来のクランク軸支持構造における合わせ面の段差を示す説明図。
【符号の説明】
【００６８】
１      クランク軸
１０    シリンダブロック
１２    凹部
１３    ブロック側合わせ面
１４    ブロック側側面
１６    軸受面
２０    クランクキャップ（軸受部材）
２１    左キャップ要素（分割要素）
２１ａ  端面
２２    右キャップ要素（分割要素）
２２ａ  端面
２３    キャップ側合わせ面
２４    キャップ側側面
２５    隙間
３０    ブロック側係合部
３１    ブロック側係合面
４０    キャップ側係合部
４１    キャップ側係合面
６０    クランクキャップ
６１    左キャップ要素
６１ａ  外側端面
６１ｂ  内側端面
６２    右キャップ要素
６２ａ  外側端面
６２ｂ  内側端面
６６    軸受面
６９    重複部
【図１】
2008089093.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008089093.tif 000006
【図５】
2008089093.tif 000007
【図６】
2008089093.tif 000008
【図７】
2008089093.tif 000009