CN1598277B - 内燃机用汽缸体 - Google Patents

Abstract

一种内燃机用汽缸体，其是整体铸入缸套的轻质合金制的铸造汽缸体，其铸造壁厚部的壁厚为均匀化，以达到消除铸造壁厚部在铸造中的凝固时间差，并且使抱紧缸套的力均匀。在铝合金汽缸体(1)中整体铸入有铁制汽缸套(2)，包入该缸套外周部(2a)的铝铸造部上设置有供以固定上述汽缸体(1)的螺栓孔(3a-3d)。因此，连接该螺栓孔(3a-3d)周边部和缸套外周部(2a)的连接部为宽大厚壁的连接铸造部(6a-6d)，该宽大厚壁的连接铸造部(6a-6d)上设置有减重部(8a-8d)，由此达到包入缸套外周部(2a)的铝铸造部壁厚的均匀化。

Description

内燃机用汽缸体

技术领域

本发明涉及一种内燃机用汽缸体，特别是涉及一种用于空冷式内燃机的汽缸体的改进技术，其着眼点是消除在铁制缸套整体铸入的铝合金制的汽缸体中的热变形。

背景技术

一般内燃机用汽缸体的外形形状如图7的立体图所示，多数情况下，利用铝合金等轻质合金整体铸入横截面为圆形的铁制(铸铁制)缸套，或者将铁制(铸铁制)缸套压入到由铝合金等轻质合金铸造的汽缸体内而制成，多数情况下，对于担心包入铁制缸套的缸套周边部的轻质合金铸造部中的热的影响的壁厚的均匀化，没有进行必要充分的考虑。

一般提供汽缸体的曲轴箱和汽缸盖部紧固用的固定螺栓孔周边部，作为用于紧固而刚性要求增大的壁厚铸造部，尤其是从缸套外周部距固定螺栓孔的位置的结构中，具有使该螺栓孔周边成为宽大的壁厚铸造部的趋势，因此铸入缸套的轻质合金铸造部的壁厚的厚度随着位置的不同而有较大的区别(例如，参考专利文献1)。

其间，就以轻质合金汽缸筒铸入铸铁制汽缸套的汽缸体而言，在铸铁制汽缸套的外周部上突出设置有突起部，该突起部上形成有汽缸体固定螺栓孔，目的是加强上述固定螺栓孔周围的刚性，由此使汽缸体的缸套外周部和固定螺栓孔靠近，结果是，减小宽大厚壁的铸造部(例如，参考专利文献2)。

专利文献1：实开昭62-175249号公报(第1页，图1)

专利文献2：实开昭63-119849号公报(第1页-第2页，图1-图2)

图5中示出了上述专利文献1所记载的汽缸体01，其中，缸套02被压进由轻质合金铸造的汽缸体01内。从缸套02外周部02a伸出的固定螺栓孔03a-03d位置与缸套外周部02a分开，这种铸造汽缸体01中，如图所示，包覆缸套外周部02a的铝合金等的轻质合金铸造部的壁厚在固定螺栓孔03a-03d的周边部成为显著宽大的厚壁铸造部04a-04d，进而是用以连接固定螺栓孔03a-03d周边部的厚壁铸造部04a-04d与缸套外周部02a之间的铸造部也成为宽大厚壁的铸造连接部06a-06d。

汽缸体的轻质合金中上述宽大厚壁铸造部的存在，而使包覆上述缸套外周部的铝合金等轻质合金铸造部中的壁厚产生不一致，这种铸造部中壁厚的不均匀性的扩大，使在汽缸体铸造时增大铝合金等轻质合金铸造部的凝固时间的时间差，这种凝固时间差的增大使得在轻质合金铸造部的厚壁铸造部收缩而产生所谓的收缩，因而就会残留有热变形，由于轻质合金铸造部在包覆其外周部的缸套上作用有不均匀的力，在该缸套上就会作用有不良影响。尤其是铁制(铸铁制)等缸套整体铸入到汽缸套内，上述影响就更大，包覆缸套的抱紧力如果不均匀，在机构运转而产生高温时的情况下，汽缸孔(汽缸镗孔)可能会发生大的变形。

因此，虽然消除由于上述宽大厚壁铸造部的存在的不良影响的着眼点是不确定的，图6中示出了专利文献2中记载的汽缸体01公开了如下的结构：铸铁制的铸入缸套02外周部上设置有突出部04a-04d，在这些突出部对用以固定上述缸体01的螺栓孔(螺栓孔)03a-03d进行开口，由此来保证螺栓孔03a-03d周边部的刚性。通过螺栓孔03a-03d靠近缸套外周部02a，结果是消除宽大厚壁的铸造部。但是该汽缸体01中，要求特殊结构的缸套02，在缸套02上设置用于固定螺栓孔03a-03d的突出部04a-04d。

鉴于上述情况，因此期待研发一种汽缸体，以具有铁制(铸铁制)铸入汽缸套的铝合金等轻质合金的缸体作为前提，仅仅简单的结构变化，并且在铸造中保持良好的操作性，消除在铸造中铸入合金的凝固的时间差，且在铸造中不会产生热变形，能够以均匀的力抱紧铸入缸套，并且汽缸孔(汽缸镗孔)在内燃机运转而产生高温时不会变形。

发明内容

本发明涉及一种用于解决上述问题的内燃机用汽缸体改进结构，并且铁制汽缸套整体铸造的内燃机用汽缸体的特征在于，在用以连接汽缸体固定螺栓孔周边部的宽大厚壁铸造部和上述缸套外周部附近的壁厚铸造部之间的宽大厚壁铸造连接部上设置有减重部，所述汽缸体是铝合金，所述汽缸体的外形形状的轮廓由用于空气冷却的冷却散热片形成，所述减重部被设置在所述汽缸体的上面部和下面部，并且固定螺栓孔贯穿所述汽缸体。而且上述减重部以减重孔为特征，进而上述减重部以从宽大厚壁的铸造连接部的横向减重为特征。

根据本发明的第一方面，由于在用以连接汽缸体固定螺栓孔周边部的宽大厚壁铸造部和上述缸套外周部附近的壁厚铸造部之间的宽大厚壁铸造连接部上设置有减重部，所以包入汽缸套的上述缸套周边部中的铸造部能够达到壁厚均匀化，从而消除在铸造中铸造部的部分凝固时间差，继而防止由上述铸造部的凝固时间差而产生的热变形或者收缩。

而且，缸套周边部的铝铸造部由于上述缸套的抱紧力均匀化，在机构运转的高温过程中铸造部和铁制缸套就一起均匀地膨胀，所以能够减少铁制缸套的翘曲并抑止其变形，从而减少消费油量和燃气量(ブロバ一イガス)，而还可以抑止活塞的拍打声。

根据本发明的第二方面，在上述本发明的第一方面所记载的发明中，上述减重部由减重孔构成，添加到上述本发明的第一方面所记载发明的上述效果中，减重孔在铸造时整体成形，由于减重孔采用比较简单的结构，所以不会有损于铸造过程的操作性，能够将由减重部引起的强度下降遏制在最小限度内，且消除铸造部的凝固时间差。

根据本发明的第三方面，在上述本发明的第一方面所记载的发明中，上述减重部由于从宽大厚壁铸造连接部的横向减重，所以添加到上述本发明的第一方面所记载发明的上述效果中，采用简单的减重结构，不会有损于铸造过程的操作性，且能够消除铸造部的凝固时间差。

附图说明

图1是示出具有采用本发明改进技术的汽缸体的内燃机汽缸体周边结构的侧剖面图。

图2是示出本发明改进前汽缸体横剖面结构的主要视图。

图3是本发明进行改进后的汽缸体剖面结构的主要视图。(实施例1)

图4是本发明进行另一改进后的汽缸体剖面结构的主要视图。(实施例2)

图5是现有汽缸体的示图，示出了汽缸体的上面图。

图6是现有另一汽缸体的示图，示出了汽缸体的上面图。

图7是示出了现有通用汽缸体的立体图。

具体实施方式

把铁制汽缸套铸入铝合金铸造部的内燃机汽缸体来实施。

实施例1

根据附图，说明本发明的实施例1。

首先，说明作为本实施例中改进对象的汽缸体10的结构及其周边结构。

在图1中，示出了内燃机E中汽缸体部10及其附近部分的结构。

图1中所示的汽缸体部10的下部紧固在曲轴箱部20上，而其上部紧固在汽缸盖部30上。最后，曲轴箱部20、汽缸体部10和汽缸盖30由双头螺栓B相互紧固在一起。

在曲轴箱部20内，其所示一部分的曲轴21通过轴承22可被旋转支承，图1中左侧的轴承为球轴承22a，右侧的轴承22为滚柱轴承22b，该两轴承的使用的状态被示出一部分。而且连杆23通过其大端部23a被安装在曲轴21的曲轴销21a上，而由活塞销可将活塞安装在该连杆23的未示出的小端部上。该活塞在形成于上述汽缸体部10内的汽缸孔2(参考图2)内往复滑动。而这种结构业已为人们所熟知。

且在图1中，利用安装在曲轴21上的参见附图标记24表示的是凸轮链驱动用链轮，从曲轴箱部20通过汽缸体部10并进而一直延伸到汽缸盖部30的零件25是凸轮链导向件。

在图2中，示出了在对内燃机E的上述汽缸体部10进行减轻重量的改进之前的汽缸体1的上下方向中央部的横向剖面图。在该剖面图中，示出汽缸体1具有包括有两个长侧面A1、A2和两个短侧面B1、B2的大致矩形的形状，该外形形状的轮廓实质上是由用于空气冷却上述汽缸体1的散热片F形成的。

散热片F实质上是在以和图2中所示剖面平行的规定间隔设置的多个平面中，由散热片F1和F2构成。F1是从汽缸体1的外周部，即汽缸体1的上述长侧面和短侧面分别向外延伸出的多个横向散热片(参看图1)，F2是和横向散热片F1垂直相交且从上述汽缸体1的外周部、即汽缸体1的上述长侧面和短侧面分别向外延伸的并连接上下横向散热片F1的多个纵向散热片。

在汽缸体1的大致中央部形成有汽缸孔1a。如众所周知的那样，该汽缸孔1a在纵向贯通上述汽缸体1，且如上所述，该孔1a是供以未示出的活塞滑动配合的孔1a。因此，在汽缸孔1a和形成上述汽缸体1的大致矩形形状一侧的短侧面B2之间，也形成有在纵向贯通汽缸体1的开口部1b。该开口部1b是提供用于未图示的凸轮链旋转移动的开口部1b。

另外，汽缸体1由铝合金铸造制成，铁制例如Fe制的横断面为圆的筒状的汽缸套2在上述铸造时，和铝合金一起铸入。如图2所示且如上所述，在汽缸体1上下方向的中央部的横向断面视图中，在该汽缸体1的大致中央部开口以纵向贯通大致中央部，设置用于未图示的活塞的汽缸孔1a，因此上述Fe制汽缸套2整体地铸入到上述汽缸体1的大致中央部。

汽缸套2周边部的整个面完全由铝合金的铸造部所覆盖，在汽缸套2的外周部2a上，设置有多个在该外周部2a的长度方向(纵向)以等间隔延伸的肋状突出部2b。该肋状突出部2b使铸造中的铝合金的浇铸强化。

因此，形成有两对螺栓孔3a、3c和3b、3d，彼此相对设置且隔着上述汽缸套2的汽缸孔1a，这些螺栓孔3a-3d彼此成对，即3a、3c和3b、3d在对称位置上彼此隔着上述汽缸孔1a形成。因此这些螺栓孔3a-3d，以汽缸孔1a的中心O作为转轴且间隔接近90°设置，并分别形成在从该中心O径向向外延伸的线L1-L4上。

这些螺栓孔3a-3d在上述汽缸体1的纵向上贯通该汽缸体1，这四个螺栓孔3a-3d，为一种供以双头螺栓B用的螺栓孔(参看图1)，该双头螺栓将作为上述内燃机E中汽缸体部10的汽缸体1固定在曲轴箱部20和汽缸盖部30上。

利用双头螺栓B提供固定汽缸体1的四个螺栓孔3a、3b、3c、3d的周边部，分别为宽大厚壁的铸造部4a-4d，由于由上述螺栓B来固定，所以这些铸造部用于保持周边部的强度以及增强固定安装的稳定性，上述宽大厚壁的铸造部4a-4d通过宽大厚壁的铸造连接部6a-6d和壁厚铸造部5a-5d相连，而这些壁厚铸造部直接环抱着上述汽缸套2的外周部2a。

与各个螺栓孔3a-3d周边部的宽大厚壁铸造部4a-4d和与汽缸套外周部2a附近的壁厚铸造部5a-5d相连的宽大厚壁的铸造连接部6a-6d，如图2所示描出平缓的曲线。结果，连接上述各部分从而成形的四个宽大厚壁的铸造成形部7a-7d分别从汽缸套2的中心O，在径向向外延伸的上述四条线L1-L4上，具有左右对称或大致对称地隔着该线，以大致对称的宽大形状，在线L1-L4上延伸。

进而，在上述四条线L1-L4上延伸的每一宽大厚壁铸造成形部7a-7d的各自前端部上，都形成有上述双头螺栓B的紧固螺栓孔3a-3d，而且从图2中能够理解，在这四条线L1-L4上延伸的宽大厚壁铸造成形部7a-7d，可以形成有比包入汽缸套2的其他铝合金铸造部的宽度更宽的铸造壁厚部。

本实施例1中上述结构是改进以前的汽缸体1。而在本实施例1中，如图3所示，为了消除在该汽缸体1铸造时受热而产生的不良影响，以对包入Fe制汽缸套2周边部的铝合金铸造部中均匀化壁厚为着眼点进行改进。为了在上述铝合金铸造部中均匀化壁厚，采用以下所述汽缸体1的改进结构。

即在上述汽缸体1中，分别形成有沿上述四条线L1-L4延伸的宽大厚壁铸造成形部7a-7d，在这些宽大厚壁铸造成形部7a-7d各自前端部的双头螺栓B固定螺栓孔3a-3d周边部的厚壁铸造部4a-4d和汽缸套2外周部2a附近的铸造部5a-5d之间的大致中间部，也就是在连接这两者之间的宽大厚壁铸造连接部6a-6d的大致中间部，形成有减重部8a-8d。

如图1所示，减重部8a-8d从汽缸体1的上面部并且从下面部分别朝着汽缸体1的纵向，形成彼此相向地延伸到规定深度的减重孔9a-9d，这些减重孔9a-9d的剖面形状呈现为类似中间细的葫芦瓢(参看图3)。但是，孔9a-9d的上述剖面形状仅仅是一个实例，减重孔9a-9d的剖面形状当然并非仅仅限定于这种形状，考虑到铝合金铸造部的壁厚均匀化和铸造中的操作性等因素，而选择最适宜的形状。

本实施例1中，在包入Fe制汽缸套2的该汽缸套2周边部的铝合金铸造部的宽大厚壁铸造成形部7a-7d，即在双头螺栓B的固定螺栓孔3a-3d周边部的宽大厚壁铸造部4a-4d与汽缸套2的外周部2a附近的铸造部5a-5d之间进行连接的宽大厚壁铸造连接部6a-6d上设置有减重孔9a-9d，所以，与如图2所示改进前的汽缸体1进行比较，在汽缸套2周边部上能够实现铝合金铸造部的壁厚就能够均匀化。

通过在铸造汽缸体1时的铝合金铸造部的壁厚差几乎能够完全消除铝合金凝固的时间差，从而抑止上述铸造中热变形的发生，继而抑止厚壁的铸入部中产生收缩，使铝合金铸造部抱紧Fe制汽缸套2的力实现均匀化。另外还可以防止机构运转中的高温时的汽缸孔1a(汽缸镗孔)的变形和翘曲。

实施例2

实施例2，对于在铸入有Fe制汽缸套2的汽缸体1中的铝合金铸造部的减重结构中与实施例1有所不同，而其他结构部分实质上没有什么不同。下面以在铸入有Fe制汽缸套2的汽缸体1中的铝合金铸造部减重孔8a-8d结构为中心，以图4来说明上述实施例2。对于与实施例1中结构部件实质上相同的结构零件采用相同的附图标记。

在该实施例2中，图2所示改进以前的汽缸体1中用于均匀化壁厚的减重孔8a-8d，上述四条线L1-L4中宽大厚壁的铸造成形部7a-7d，即更具体的是，汽缸套2外周部2a附近的铝合金铸造部5a-5d和双头螺栓B的固定螺栓孔3a-3d周边部的宽大厚壁铸造部4a-4d，通过宽大厚壁铸造连接部6a-6d进行连接的宽大厚壁铸造成形部7a-7d中的减重部8a-8d和实施例1中的减重都没有区别。

该实施例中减重如图4所示，相比较于上述四条线L1-L4上宽大厚壁铸造成形部7a-7d的双头螺栓B固定螺栓孔3a-3d周边部的厚壁铸造部4a-4d和宽大厚壁的连接铸造部6a-6d，从横向实施减重8a-8d，就可以抑制这些铸造部的横向宽度扩大，从而使铸造部变细，因而可限制包入汽缸套2周边部的铝合金铸造部壁厚的偏差，达到均匀化的目的。

在图4中，只不过示出了汽缸体1的大致左半部分，示出了两条线L1、L4上宽大厚壁铸造成形部7a、7d的减重部8a、8d的样子，其他未示出的汽缸体1右半部分的两条线L2、L3上的宽大厚壁铸造成形部7b、7c的减重部8b、8c也完全相同。

因此，这些减重结构由于比较简单，所以在铸造这些减重孔时，就不会有损操作性。从而就易于实现包入有铁制即Fe制汽缸套2周边部的铝合金铸造部中壁厚的均匀化，且和实施例1中发明相同，容易得到铸入了在铸造中没有热的残留变形的铁制汽缸套2的汽缸体1。

可适用于整体铸入铁制部件的车用零件等的轻质合金铸造零件。

Claims (3)

1.一种内燃机用汽缸体，该汽缸体是整体铸造铁制汽缸套而形成，其其特征在于，在宽大厚壁的铸造连接部上设置有减重部，该宽大厚壁的铸造连接部是在汽缸体固定螺栓孔周边部的宽大厚壁的铸造部和上述缸套外周部附近的壁厚铸造部之间进行连接，所述汽缸体是铝合金，所述汽缸体的外形形状的轮廓由用于空气冷却的冷却散热片形成，所述减重部被设置在所述汽缸体的上面部和下面部，并且所述固定螺栓孔贯穿所述汽缸体。

2.如权利要求1所述的内燃机用汽缸体，其特征在于，上述减重部为减重孔。

3.如权利要求1所述的内燃机用汽缸体，其特征在于，上述减重部从宽大厚壁的铸造连接部的横向进行减重。

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