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JP2008175093A - Ladder frame - Google Patents

Ladder frame Download PDF

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JP2008175093A
JP2008175093A JP2007007446A JP2007007446A JP2008175093A JP 2008175093 A JP2008175093 A JP 2008175093A JP 2007007446 A JP2007007446 A JP 2007007446A JP 2007007446 A JP2007007446 A JP 2007007446A JP 2008175093 A JP2008175093 A JP 2008175093A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ladder frame
crankshaft
fastened
engine
oil pan
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007007446A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Agari
晃一 上里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yanmar Co Ltd
Original Assignee
Yanmar Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yanmar Co Ltd filed Critical Yanmar Co Ltd
Priority to JP2007007446A priority Critical patent/JP2008175093A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00Casings, e.g. crankcases
    • F02F7/0043Arrangements of mechanical drive elements
    • F02F7/0053Crankshaft bearings fitted in the crankcase
    • F02F2007/0056Crankshaft bearings fitted in the crankcase using bearing beams, i.e. bearings interconnected by a beam or multiple beams

Landscapes

  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ladder frame for stabilizing the oil level of lubricating oil while securing the strength of the rudder frame. <P>SOLUTION: In a ladder frame 7 of an engine 1 the top surface of which is fastened to the undersurface of a cylinder block 2, and undersurface is fastened to the top surface of an oil pan 4, bulkheads 50 for separating between cylinders are provided to lay across in right angle direction to a crankshaft 10, in inner side of the ladder frame 7, and inverse U-shaped notches 50d are formed at the longitudinal middle lower part of the bulkheads 50. Also, the notches 50d are shaped such that compressive stress will be produced on the notches 50d when internal pressures of cylinders are acting and when bolts are being tightened. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a technique of a spacer (hereinafter referred to as a ladder frame) disposed between a cylinder block and an oil pan, and more particularly, to a structure of a partition wall that improves the strength of a ladder frame and is provided in parallel with a row of cylinders.

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。
特開平9−195852号公報 特開2001−295695号公報 特開2003−314358号公報
Conventionally, a technique is known in which a ladder frame is fixed to the bottom surface of a cylinder block of an engine and is fixed between a bottom surface of the ladder frame and an upper surface of an oil pan via a liquid packing. A partition wall is provided in the ladder frame in parallel with the row of cylinders, and a bearing portion for supporting a crankshaft is provided at the center of the upper longitudinal direction of the partition wall.
On the other hand, when the air in the crank chamber of the cylinder is compressed when the piston of one cylinder descends (when the cylinder internal pressure acts), an internal pressure difference is generated in the crank chamber. In view of this, conventionally, an air hole communicating with the combustion chamber adjacent to the upper portion of the cylinder block is formed to release the compressed air, thereby keeping the internal pressure constant.
JP-A-9-195852 JP 2001-295695 A JP 2003-314358 A

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。
However, the air hole in the upper part of the crank chamber is limited in the maximum area in size in order to maintain the strength.
If the air hole does not have a sufficient area, when the oil pan is filled with lubricating oil, the lubricating oil is pushed up to the wall surface of the crank chamber by the swirling airflow generated in the crank chamber by the rotation of the crankshaft and lubricated. The oil level on the oil inlet is lowered.

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。   Therefore, in view of such problems, the present invention provides a ladder frame for stabilizing the oil surface of the lubricating oil while ensuring the strength of the ladder frame.

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。   The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.

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。   That is, in claim 1, in the engine ladder frame in which the upper surface is fastened to the lower surface of the cylinder block and the lower surface is fastened to the upper surface of the oil pan, a partition that is inside the ladder frame and separates the cylinders is provided. A transverse U-shaped cutout is formed at the central lower portion in the longitudinal direction of the partition wall.

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。   According to a second aspect of the present invention, the notch is shaped such that a compressive stress is generated in the notch when the cylinder internal pressure is applied and when the bolt is tightened.

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。   In claim 3, in the ladder frame of the engine, the upper surface is fastened to the lower surface of the cylinder block and the lower surface is fastened to the upper surface of the oil pan, the plate is extended from the inner periphery of the lower end of the ladder frame toward the inner horizontal direction. Is.

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。   According to a fourth aspect of the present invention, the inner end of the plate is extended to the outside of the outermost rotation locus of the crankshaft.

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。   As effects of the present invention, the following effects can be obtained.

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。   According to the first aspect of the present invention, even if the air in the crank chamber of one cylinder is compressed when the piston of one cylinder descends (when the cylinder internal pressure is applied), the air can be released into the crank chamber of an adjacent cylinder through a notch. . As a result, fluctuations in the internal pressure in the crank chamber can be suppressed and the oil level can be prevented from undulating. That is, the ladder frame itself can be reduced in weight while preventing air from being sucked into the suction pipe and preventing the hydraulic pressure from decreasing.

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。   According to the second aspect, since the compressive stress is easily applied to the lower part of the journal, which is a dangerous part of the ladder frame (the tensile stress is difficult to be applied), the safety factor of the lower part of the journal can be improved. This is because the fatigue strength of the FC material is strong against compressive stress and weak against tensile stress.

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。   According to a third aspect of the present invention, the vertical movement of the oil level is limited by the plate, so that the lubricating oil level is difficult to tilt even if the engine is tilted. Is less likely to occur. That is, it is possible to prevent the oil surface from wavy, to prevent air from being sucked into the suction pipe, and to prevent the hydraulic pressure from being lowered. Moreover, the torsional rigidity of the ladder frame itself is improved by the plate, and noise can be reduced.

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。   According to the fourth aspect of the present invention, the vertical movement of the oil level caused by the rotation of the crankshaft can be limited by the plate without interfering with the crankshaft. That is, it is possible to prevent the oil surface from wavy, to prevent air from being sucked into the suction pipe, and to prevent the hydraulic pressure from being lowered. Further, the plate can be made as large as possible, the torsional rigidity of the ladder frame itself can be improved, and noise can be reduced.

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。
Next, embodiments of the invention will be described.
FIG. 1 is a left side view of an engine having a radiator according to the present invention, FIG. 2 is a front view of the engine, and FIG. 3 is a partial front sectional view showing a ladder frame and an oil pan. 4 is a perspective view showing a ladder frame, FIG. 5 is a bottom view showing the ladder frame, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5, and FIG. 7 is a perspective view showing stress distribution of the ladder frame during an internal pressure action. FIG. 8 is a perspective view showing the stress distribution of the ladder frame during bolt tightening, FIG. 9 is a graph showing the fatigue strength of the FC material, and FIG. 10 is a perspective view showing the stress distribution of the conventional ladder frame during internal pressure action. FIG. 11 and FIG. 11 are perspective views showing the stress distribution of a conventional ladder frame during bolt tightening.

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。
First, a schematic configuration of an engine 1 having a radiator 30 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the following description, the right side of FIG. 1 is assumed to be the front and the near side is assumed to be the right side.
In the engine 1, a cylinder block 2 is located at the center, a cylinder head 3 is placed and fixed on the upper side of the cylinder block 2, and an oil pan 4 is placed on the lower side of the cylinder block 2 via a ladder frame (spacer) 7. Is arranged. On one side of the cylinder block 2 (right side in the present embodiment), a fuel injection pump 22 and a filter 5 for filtering oil used in a crankcase (not shown) are disposed. A flywheel (not shown) is integrally fixed to a rear end portion (left end portion in FIG. 1) of the crankshaft 10 of the engine 1, and the flywheel is covered with a flywheel cover 16. Yes.

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。   A gear case 8 including a cam mechanism and the like for driving the fuel injection pump 22 is attached to the front surface of the engine 1 body, and the front surface is covered with a gear case cover 6. A driving pulley 11 is integrally fixed to the front end portion of the crankshaft 10 in front of the gear case cover 6. A driven pulley 12 is pivotably supported above the drive pulley 11, and a radiator fan 31 is integrally fixed to the front end portion of the rotating shaft 17 of the driven pulley 12. A tension pulley 13 is pivotally supported to the left of the driven pulley 12 and the drive pulley 11. Around these pulleys 11, 12, and 13, a belt 15 composed of a V belt or the like is wound, and the driving force of the driving pulley 11 is transmitted to the driven pulley 12 and the tension pulley 13 via the belt 15. Thus, the radiator fan 31 fixed to the rotating shaft 17 of the driven pulley 12 is driven.

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。   The tension pulley 13 is integrally fixed to a drive shaft 20a of an alternator 20 that is one of engine accessories, and the alternator 20 serves as a mounting flange 20b having a part of the cover as a support portion of the tension pulley 13. The lower part is supported by a supporting part provided on the gear case cover 6 by an attachment fulcrum 21 such as a bolt.

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。
Next, the mounting structure of the oil pan 4 to the engine 1 will be described in detail. The mounting structure of the oil pan 4 to the ladder frame 7 below the cylinder block 2 will be described.
As shown in FIG. 1, an oil pan 4 is provided below the cylinder block 2, and lubricating oil is stored in the oil pan 4. Specifically, the ladder frame 7 is fixed to the lower part of the cylinder block 2 with bolts or the like, and the oil pan 4 is fixed to the lower part of the ladder frame 7 with bolts or the like. The ladder frame 7 extends from below the rear end of the cylinder block 2 to below the gear case cover 6, and the gear case 8 attached to the front part of the cylinder block 2 is also connected to the ladder frame 7.

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。
Specifically, the oil pan 4 has a bolt hole (not shown) formed on the outer periphery in plan view, and the bolt is screwed into the bolt hole to fix the oil pan 4 to the ladder frame 7 via the liquid packing. It is the composition to install. The oil pan 4 has a substantially rectangular shape in plan view, and is formed in a container having an upper opening. The oil pan 4 is manufactured by forming a cold rolled steel sheet or the like as a mold.
The oil pan 4 is provided with a drain 23 in the lower right part in a rear view so that the lubricating oil mixed with impurities or oxidized after a certain period of time can be discharged from the oil pan 4. .

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。   Bolt holes 50a are formed on the outer periphery of the ladder frame 7 in plan view, and bolt holes 50b for oil pans are formed further outside. Then, a bolt is screwed from below the bolt hole to fix the ladder frame 7 to the cylinder block 2, and the bolt hole formed in the oil pan 4 is aligned with the bolt hole for oil pan formed in the ladder frame 7. Thus, the bolt is screwed from below with the outer periphery of the oil pan 4 being in close contact with the outer periphery of the ladder frame 7.

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。   As shown in FIGS. 1 and 2, support legs 38 and 38 are fixed to the side surface of the front lower portion of the engine 1 (the cylinder block 2 or the ladder frame 7) by bolts or the like. Specifically, the support legs 38 are steel members formed in a substantially “<” shape in a side view, and the rear part thereof is fixed to the front lower part of the engine 1 with a bolt or the like so that the front of the engine 1 They extend in parallel from the lower part toward the front lower part.

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。
Next, the structure of the ladder frame 7 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3, the ladder frame 7 is attached to the lower portion of the cylinder block 2 with bolts, and is configured to secure a space (crank chamber 51) for supporting the crankshaft 10. As shown in FIG. 3, the crankshaft 10 is connected to a connecting rod 70, and is configured to take the output by converting the vertical movement of the piston into a rotational movement. As shown in FIG. 4, a plurality of partition walls 50 for supporting the crankshaft 10 are provided on the inner side of the ladder frame 7, and the partition walls 50 are also provided at the bottom of the cylinder block. A plurality of bolt holes 50a for inserting bolts for fastening with the provided partition walls (not shown) are provided. On the other hand, the lower surface of the ladder frame 7 is provided with a plurality of bolt holes 50 b for inserting bolts for fixing the oil pan 4.

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。
Further, as shown in FIGS. 4 and 6, the partition wall 50 of the ladder frame 7 is provided with a bearing portion 50c for supporting the crankshaft 10 at the center in the upper longitudinal direction. The journal of the crankshaft 10 is supported by a partition wall (bearing portion) (not shown) provided on the lower surface of the cylinder block 2. Further, the crank chamber 51 is partitioned for each cylinder by the partition wall 50.
On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, the partition wall 50 of the ladder frame 7 is provided with a substantially semi-elliptical cutout portion 50 d at the lower center in the longitudinal direction of the partition wall 50. The upper end position of the notch 50d is higher than the upper limit position when the oil pan 4 is filled with lubricating oil. By providing the notch 50d as shown in FIG. 3, when the inside of the crank chamber 51 of a certain cylinder is compressed, the compressed air is released into the crank chamber 51 of the adjacent cylinder via the notch 50d. be able to. With such a configuration, even when the air in the crank chamber 51 of the cylinder is compressed when the piston of one cylinder descends (when the cylinder internal pressure is applied), a notch is formed in the crank chamber 51 of the adjacent cylinder. Can escape via 50d. As a result, fluctuations in the internal pressure in the crank chamber 51 can be suppressed, and the oil surface can be prevented from wavy. That is, it is possible to reduce the weight of the ladder frame 7 while preventing the oil level from being lowered by the increase of the internal pressure and preventing the air from being sucked into the suction pipe, thereby preventing the hydraulic pressure from being lowered.

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。   As shown in FIG. 4, the notch 50d is formed in an inverted U shape when viewed from the front. With this configuration, an average compressive stress is generated around the notch portion 50d when the cylinder internal pressure is applied and when the bolt is tightened, and no stress concentration occurs. The ladder frame 7 is made of FC material (cast iron). As shown in FIG. 9, the FC material has high fatigue strength against compressive stress, but low fatigue strength against tensile stress. Therefore, there is a demand for a shape that generates as much compressive stress as possible in the ladder frame 7 without generating tensile stress.

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。
The effect on the stress distribution when the notch 50d is provided in the partition wall 50 of the ladder frame 7 according to the present invention will be described.
First, FIG. 10 and FIG. 11 show the stress distribution during the internal pressure action and the bolt tightening in the conventional partition wall shape. 10 and 11, the hatched portion represents the tensile stress, and the shaded portion represents the portion subjected to the compressive stress.
In the conventional shape of the partition wall 150, a bearing portion 150c for supporting the crankshaft 10 is provided at the center in the upper longitudinal direction, but a notch portion is not provided in the center in the lower longitudinal direction, and the lower portion of the partition wall 150 is provided. Is formed in a straight line. As shown in FIG. 10, in the ladder frame 107 having the partition wall 150, compressive stress is generated at the joint between the partition wall 150 and the ladder frame 107 when the internal pressure is applied, but the partition wall 150 has an overall tensile stress. is working. In addition, as shown in FIG. 11, at the time of bolt tightening, although a portion where compressive stress is applied around the bolt hole 150 a can be confirmed, tensile stress acts on most of the partition wall 150, and the ladder frame 107 is configured. There is a high possibility that the FC material will cause metal fatigue.

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。
On the other hand, FIG.7 and FIG.8 is the figure which showed the stress distribution at the time of internal pressure effect | action at the time of providing the notch part 50d, and a bolt fastening. 7 and 8, the hatched portion represents the tensile stress, and the shaded portion represents the portion subjected to the compressive stress.
As shown in FIG. 7, when the internal pressure is applied, the outer peripheral portion of the ladder frame 7 is almost subjected to compressive stress, and the bottom side of the partition wall 50 is also subjected to compressive stress. On the other hand, as shown in FIG. 8, at the time of bolt tightening, there are many portions receiving tensile stress. However, there are portions that receive compressive stress around the bolt hole 50a and around the bearing portion 50c that supports the journal of the crankshaft 10. That is, it is understood that the compressive stress due to the bolt tightening works up to the vicinity of the bearing portion at the center in the upper longitudinal direction of the partition wall 50 by configuring the notch portion in an inverted U shape.
By configuring in this way, since the compressive stress is applied to the vicinity of the bearing portion corresponding to the lower portion of the journal of the ladder frame 7 (the tensile stress is hardly applied), the safety factor of the lower portion of the journal can be improved.

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。   As shown in FIGS. 5 and 6, a plate 52 is provided between the partition wall 50 and the partition wall 50 below the ladder frame 7 so as to extend from both left and right sides (longitudinal direction of the partition wall 50) toward the center. ing. That is, the plate 52 extends to the center side from the inside of the side surfaces on both the front and rear sides of the ladder frame 7 and the inner peripheral surfaces on both left and right sides between the partition walls 50 and from the inner peripheral surfaces on both left and right sides between the partition walls 50 and 50. The inner ends thereof are located at both end positions of the notch 50d, and have a substantially arc shape in plan view. In other words, the plate 52 extends to a position where it does not interfere with the rotation of the lower part of the connecting rod that is pivotally supported by the crankshaft 10. The plate 52 extends from the inner periphery of the lower end of the ladder frame 7 toward the inner horizontal direction. The place where the plate 52 is extended forms a surface higher than the bottom surface of the ladder frame 7 depending on the thickness of the plate 52, and is near the upper limit position when the lubricating oil is filled. The plate 52 is formed by a mold together with the ladder frame 7. By configuring in this way, even if the oil level moves up and down due to the raising and lowering of the piston, the inclination of the main body of the engine 1, etc., the oil level hits the plate 52 and the fluctuation is limited. Is less likely to occur. That is, it is possible to prevent the oil surface from wavy, to prevent air from being sucked into the suction pipe, and to prevent the hydraulic pressure from being lowered.

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。   Further, as shown in FIG. 6, the inner end of the plate 52 is configured to be located outside the outermost rotation locus of the crankshaft 10 represented by a two-dot chain line. With this configuration, the inner end of the plate does not interfere with the crankshaft 10, so that even if the oil level moves up and down due to the rotation of the crankshaft 10, it flows from between the plate 52 and the crankshaft. It becomes difficult to limit the oil level change. That is, it is possible to prevent the oil surface from wavy, to prevent air from being sucked into the suction pipe, and to prevent the hydraulic pressure from being lowered. Further, the plate 52 can be made as large as possible, the torsional rigidity of the ladder frame 7 itself can be improved, and noise can be reduced.

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。   As described above, the ladder frame 7 according to the present invention has a top surface fastened to the bottom surface of the cylinder block 2 and a bottom surface fastened to the top surface of the oil pan 4. A partition wall 50 for separating the cylinders is provided horizontally in a direction perpendicular to the crankshaft 10, and an inverted U-shaped notch 50 d is formed at the lower center of the longitudinal direction of the partition wall 50. With this configuration, even when the air in the crank chamber of one cylinder is compressed when the piston of one cylinder descends (when the cylinder internal pressure is applied), the air is released into the crank chamber of an adjacent cylinder through a notch. Can do. As a result, fluctuations in the internal pressure in the crank chamber can be suppressed and the oil level can be prevented from undulating. That is, the ladder frame itself can be reduced in weight while preventing air from being sucked into the suction pipe and preventing the hydraulic pressure from decreasing.

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。   Further, the notch 50d is shaped so that compressive stress is generated in the notch 50d when the cylinder internal pressure is applied and when the bolt is tightened. By configuring in this way, it becomes easy to apply compressive stress to the lower part of the journal, which is a dangerous part of the ladder frame (it is difficult to apply tensile stress), and thus the safety factor of the lower part of the journal can be improved. This is because the fatigue strength of the FC material is strong against compressive stress and weak against tensile stress.

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。   Further, in the ladder frame 7 of the engine 1, the upper surface is fastened to the lower surface of the cylinder block 2 and the lower surface is fastened to the upper surface of the oil pan 4, the plate 52 is extended from the inner periphery of the lower end of the ladder frame 7 toward the inner horizontal direction. It is set. With this structure, the plate restricts the vertical movement of the oil level, so that even if the engine is tilted, the lubricating oil level is difficult to tilt. Differences in elevation are less likely to occur. That is, it is possible to prevent the oil surface from wavy, to prevent air from being sucked into the suction pipe, and to prevent the hydraulic pressure from being lowered. Moreover, the torsional rigidity of the ladder frame itself is improved by the plate, and noise can be reduced.

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。   Further, the inner end of the plate is extended to the outside of the outermost rotation locus of the crankshaft. By configuring in this way, it is possible to limit the vertical movement of the oil surface caused by the rotation of the crankshaft by the plate without interfering with the crankshaft. That is, it is possible to prevent the oil surface from wavy, to prevent air from being sucked into the suction pipe, and to prevent the hydraulic pressure from being lowered. Further, the plate can be made as large as possible, the torsional rigidity of the ladder frame itself can be improved, and noise can be reduced.

本発明に係るラジエータを有するエンジンの左側面図。The left view of the engine which has a radiator concerning the present invention. エンジンの正面図。The front view of an engine. ラダーフレーム及びオイルパンを示す正面一部断面図。The front fragmentary sectional view which shows a ladder frame and an oil pan. ラダーフレームを示す斜視図。The perspective view which shows a ladder frame. ラダーフレームを示す底面図。The bottom view which shows a ladder frame. 図5におけるA−A断面図。AA sectional drawing in FIG. 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。The perspective view showing the stress distribution of the ladder frame at the time of internal pressure action. 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。The perspective view showing the stress distribution of the ladder frame at the time of bolt fastening. FC材の疲労強度を表したグラフ図。The graph showing the fatigue strength of FC material. 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。The perspective view showing the stress distribution of the conventional ladder frame at the time of an internal pressure effect | action. 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。The perspective view showing the stress distribution of the conventional ladder frame at the time of bolt fastening.

符号の説明Explanation of symbols

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Cylinder block 4 Oil pan 7 Ladder frame 50 Bulkhead 50a Bolt hole 50c Bearing part 50d Notch part 51 Crank chamber 52 Plate

Claims (4)

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。   In the engine ladder frame, the upper surface is fastened to the cylinder block lower surface and the lower surface is fastened to the oil pan upper surface, the partition wall that is inside the ladder frame and separates the cylinders is horizontally mounted in a direction perpendicular to the crankshaft. A ladder frame characterized in that an inverted U-shaped notch is formed at the lower center in the longitudinal direction of the partition wall. 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。
The notch,
The ladder frame according to claim 1, wherein a compression stress is generated in the notch when a cylinder internal pressure is applied and when a bolt is tightened.
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。   In the ladder frame of the engine, the upper surface is fastened to the lower surface of the cylinder block and the lower surface is fastened to the upper surface of the oil pan, the ladder is characterized in that the plate extends from the inner periphery of the lower end of the ladder frame toward the inner horizontal direction. flame. 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。   The ladder frame according to claim 3, wherein an inner end of the plate is extended to an outer side of an outermost rotation locus of the crankshaft.
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