JP2006161639A - ラダーフレーム構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 ラダーフレームの剛性と機能とを損なうことなくラダーフレームの重量を軽減することを可能としたラダーフレーム構造を提供する。
【解決手段】 シリンダブロック５の下面に締結される複数のベアリングキャップ２の両端を側壁３で連結したラダーフレーム構造において、ベアリングキャップ２のキャップ部２ａの高さを少なくともエンジンのシリンダの最大燃焼圧による最大荷重により規定される高さに設定し、側壁の下端をキャップ部の下端よりも上部に設け、キャップ部と側壁の下端とをキャップ部の下端２ａ'から斜め上方に向かう壁面２ｆにより繋いだ構造としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンのシリンダブロックの下面に締結される複数のベアリングキャップ部の両端を側壁で連結したラダーフレーム構造に関する。

エンジンのシリンダブロックのクランクケースを形成するクランクケース外壁部（以下「スカート部」と称する）の下面には、オイルパンの開口周縁部に形成された取付フランジ部が取り付けられるようになっている。クランクケース下面のフランジ部は、クランクケース下面が大きな開口部とされているため剛性が低く、特にクランクケースの左右及び上下方向の振動に弱い構造となっており、エンジンの振動や騒音の要因となっている。そこで、エンジンの振動や騒音を低減する方法として、一般にシリンダブロック下部のクランクケース（以下「スカート部」と称する）の剛性を高めるラダーフレーム構造が採用されている。

ラダーフレーム構造としては、シリンダブロックの下縁に締結される複数のベアリングキャップ部の両側端部を、シリンダブロックスカート部に連なる側壁部にて前後方向に一体的に連結したクランクケースの側壁部の下縁に厚肉部を設けると共に、この厚肉部とベアリングキャップ部とが交差する隅部に、両者を斜めに結合する火打ち部を一体的に形成した構造が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

或いは、ラダーフレーム構造の複数のベアリングキャップ部の間の壁面の断面形状をクランク軸の回転軌跡に対応して円弧状に形成して補強するようにした構造が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
実開昭５９−５５２号公報 特開平１０−２６６８９２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているラダーフレーム構造は、肉厚部の厚さを可成り厚くしなければ効果を期待することができず、エンジンの振動や騒音の低減効果に比してラダーフレームの重量が増大するという問題がある。
また、特許文献２に開示されているラダーフレーム構造は、クランクシャフトの回転軌跡に応じた円弧状壁面と、それに対応したベアリングキャップとスカート部を繋ぐ部分の面積が増大し、ラダーフレーム全体の重量が増加してしまう。そのため、エンジンの重量増による車両の積載量の制約や燃費の悪化、更には製作コストの増大をきたす等の問題がある。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたもので、ラダーフレームの剛性と機能とを損なうことなくラダーフレームの重量を軽減することを可能としたラダーフレーム構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１のラダーフレーム構造は、シリンダブロックの下面に締結される複数のベアリングキャップの両端を側壁で連結したラダーフレーム構造において、前記ベアリングキャップのキャップ部の高さを少なくともエンジンのシリンダの最大燃焼圧による最大荷重により規定される高さに設定し、前記側壁の下端を前記キャップ部の下端よりも上部に設け、前記キャップ部と前記側壁の下端とを前記キャップ部の下端から斜め上方に向かう壁面により繋いだ構造としている。

側壁の高さを縮小してキャップ部から側壁の下端に向けて斜め上方に向かう壁面を形成することにより、ベアリングキャップの壁面部分（隔壁面）の面積が少なくなる。また、オイルパンのフランジ部をキャップ部の下端よりも上側に位置させることにより、側壁の高さ方向の占める面積が少なくなる。これにより、ラダーフレームの全体に占める隔壁部と側壁の重量割合が少なくなり、スカート部としての側壁の振動を抑制するラダーフレーム構造の剛性と機能を損なうことなく重量軽減が図られる。

請求項２のラダーフレーム構造は、請求項１に記載のラダーフレーム構造において、前記側壁に貫通孔を設け、当該貫通孔に前記ラダーフレームを前記シリンダブロックに締結するためのボルトを挿通した構造としている。
ラダーフレームは、ベアリングキャップがシリンダブロックのメインキャップの下側にクランクシャフトのジャーナルを軸支するよう配置され、側壁上端の取付フランジがシリンダブロックの取付フランジにガスケットを介して当接され、メインボルトにより前記メインキャップに固定され、更に側壁部がサブボルトによりシリンダブロックに固定される。これにより、サブボルトを短くすることができる。

ラダーフレームの下方にオイルパンが配置され、側壁下端の取付フランジにオイルパンの取付フランジがガスケットを介してボルトにより固定される。側壁は、キャップ部の高さよりも上方に縮小しており、オイルパンの取付フランジは、ベアリングキャップのキャップ部の高さよりも上部に取り付けられる。これにより、オイルパンの位置を高くすることができ、エンジンの高さ方向の長さを縮小することができる。

請求項１のラダーフレーム構造によれば、キャップ部から側壁の下端に向けて斜め上方に向かう壁面を形成することにより、各壁面部分（隔壁面）の面積が少なくなりラダーフレームの剛性と機能を損なうことなく重量を軽減することができる。また、これによりラダーフレームを作製するために使用する材料の量が少なくなり、製造コストを削減することができる。

また、請求項２のラダーフレーム構造によれば、ラダーフレームの側壁の高さが低くされていることでラダーフレームを取り付けるために必要なサブボルトの長さを短くすることができ、ボルトの重量を軽減することができ、ラダーフレームの重量軽減と相俟ってエンジン全体の重量を軽減することができる。

以下、本発明の実施形態を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明に係るラダーフレーム構造の正面図、図２は図１の斜視図を示す。図１及び図２に示すようにラダーフレーム１は、複数のベアリングキャップ２の左右両端を側壁３、３により一体に連結した構造とされている。キャップ部２ａは、上面２ｂが平面とされ、中央にクランクシャフトのジャーナルを軸支するための半円形状の軸受面２ｃが形成されている。キャップ部２ａの高さＨは、エンジンの少なくともシリンダの最高燃焼圧により規定される強度に必要な高さ（肉厚）とされている。また、キャップ部２ａの高さＨは、クランク軸の回転軌跡Ｌの内側に位置する高さに設定されている。

シリンダブロック５のスカート部５ａは、ハーフスカートとされており、ラダーフレーム１の側壁３は、シリンダブロック５のハーフスカート部５ａの下側に取り付けられてスカート部の下部を構成する。側壁３は、ベアリングキャップ２の上面２ｂからキャップ部２ａの最下端２ａ'までの高さよりも低く略半分程度の高さとされている。即ち、ラダーフレーム１は、シリンダブロック５のスカート部５ａの下部を形成する側壁３の高さを縮小して形成されている。

キャップ部２ａは、両肩部２ｄから斜め上方に傾斜して側壁３の下端に連設されている。そして、キャップ部２ａの最下端２ａ'の高さ、最下端２ａ'から肩部２ｄ、側壁３の下端に至る高さは、２点鎖線で示すクランクシャフトの回転軌跡よりも上側（内側）に位置している。側壁３は、図２に示すように各ベアリングキャップ２との連設部分３ａに対してこれらのベアリングキャップ２の間の部分３ｂがクランクシャフトの回転軌跡に対応して外側に膨出された形状とされており、回転するクランクシャフトと干渉しないようになっている。

側壁３の上端にはシリンダブロック５の下端に形成され取付フランジ５ｂに取り付けるための取付フランジ３ｃが形成されており、下端にはオイルパン６の取付フランジ６ａを取り付けるための取付フランジ３ｄが形成されている。即ち、取付フランジ３ｄは、キャップ部２ａから上側の側壁３を縮小し、オイルパン６のフランジ部６ａをキャップ部２ａの最下端２ａ'よりも上部に位置するように設けられている。

そして、キャップ部２ａの最下端２ａ'から斜め上方に向かう壁面により側壁３の下端に繋ぐ、より具体的にはキャップ部２ａの肩部２ｄから斜め上方に向かう壁面２ｆにより側壁３の下端に繋ぐことにより、各壁面部分（隔壁面）２ｇの面積が小さくなる。また、オイルパン取付フランジ３ｄをキャップ部２ａの最下端２ａ'よりも上側に位置させることにより、側壁３（スカート部）の高さ方向の占める面積が少なくなる。これにより、ラダーフレーム１の全体に占める隔壁部２ｇと側壁３の重量割合が少なくなり、ラダーフレーム１の重量軽減が図られる。

また、各ベアリングキャップ２の壁面部分２ｇには側壁３との連設部に薄肉部２ｈが形成されており、重量の軽減が図られると共に必要最小限の範囲で繋ぐ構造とされている。これにより、ラダーフレーム１は、スカート部としての側壁３の振動を抑制するラダーフレーム構造の剛性と機能を損なうことなく重量軽減が図られる。また、ラダーフレームを作製するために使用する材料の量が少なくなり、製造コストを削減することができる。

キャップ部２ａの両肩部２ｄには下面から上面２ｂまで貫通するメインボルト孔２ｈが設けられており、取付フランジ３ｃ、３ｄのベアリングキャップ２の両側にはサブボルト孔２ｉが側壁３を貫通して設けられている。メインボルト孔２ｈは、ベアリングキャップ２をシリンダブロック５のメインキャップに締結するメインボルトの取付孔であり、サブボルト孔２ｉは、シリンダブロック５にラダーフレーム１を締結してシール性を高めるためのサブボルトの取付孔である。また、取付フランジ３ｄにはオイルパン６の取付フランジ６ａを取り付けるためのボルト孔３ｅが多数設けられている。

このラダーフレーム１は、シリンダブロック５の下側に当該シリンダブロック５のメインキャップとベアリングキャップ２とによりクランクシャフトのジャーナル（共に図示せず）を軸支するように配置され、シリンダブロック５の取付フランジ５ｂにガスケットを介して取付フランジ３ｃが当接され、メインボルトにより前記メインキャップに固定される。

更に、ラダーフレーム１は、取付フランジ５ｂと取付フランジ３ｃとのシール性を高めるためにサブボルトによりシリンダブロック５に固定される。これにより、ラダーフレーム１がシリンダブロック５のスカート部５ａの下面に強固に固定されて、スカート部５ａの剛性の向上が図られる。そして、ラダーフレーム１の下方にオイルパン６が配置され、取付フランジ３ｄにオイルパン６の取付フランジ６ａがガスケットを介して不図示のボルトにより固定される。

ラダーフレーム１の側壁３は、その高さが縮小されてキャップ部２ａの最下端２ａ'よりも高い位置に位置させると共に、側壁３にサブボルト孔２ｉを設けることで、前記サブボルトの長さを短くすることができ、これに伴いサブボルトの重量軽減が図られる。従って、ラダーフレーム１の重量を軽減することができることと相俟ってエンジン全体の重量を軽減することが可能となる。

図３は、図１に示す本発明のラダーフレーム構造を適用した場合のシリンダブロックの表面振動と従来のラダーフレーム構造を適用した場合のシリンダブロックの表面振動の一例を示すグラフで、太線は、本願発明のラダーフレームを使用した場合の振動特性を示し、細線は、従来構造のラダーフレームを使用した場合の振動特性を示す。このグラフに示すように本願発明のラダーフレーム構造は、従来のラダーフレーム構造と略同じ振動レベルを有している。従って、本願発明のラダーフレーム構造は、シリンダブロックの振動レベルを損なうことなく重量軽減が図られる。

本発明に係るラダーフレームの正面図である。 図１に示すラダーフレームの斜め下方から見た斜視図である。 図１に示す本発明に係るラダーフレームを適用した場合のクランクケース表面振動と従来タイプのラダーフレームを適用した場合のクランクケース表面振動の一例を示すグラフである。

符号の説明

１ ラダーフレーム
２ ベアリングキャップ
２ａ キャップ部
２ｃ 軸受面
３ 側壁
３ｃ、３ｄ 取付フランジ
３ｆ 壁面
３ｇ 壁面（隔壁部）
５ シリンダブロック
５ａ スカート部
５ｂ 取付フランジ
６ オイルパン
６ａ 取付フランジ

Claims (2)

1. シリンダブロックの下面に締結される複数のベアリングキャップの両端を側壁で連結したラダーフレーム構造において、
   前記ベアリングキャップのキャップ部の高さを少なくともエンジンのシリンダの最大燃焼圧による最大荷重により規定される高さに設定し、
   前記側壁の下端を前記キャップ部の下端よりも上部に設け、前記キャップ部と前記側壁の下端とを前記キャップ部の下端から斜め上方に向かう壁面により繋いだ構成としたことを特徴とするラダーフレーム構造。
2. 請求項１に記載のラダーフレーム構造において、前記側壁に貫通孔を設け、当該貫通孔に前記ラダーフレームを前記シリンダブロックに締結するためのボルトを挿通したことを特徴とするラダーフレーム構造。

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