JP2005201118A - シリンダブロックの締結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 シリンダブロック内壁の倒れ込みを好適に抑制することのできるシリンダブロックの締結構造を提供すること。
【解決手段】 エンジン１は、シリンダヘッド２及びシリンダブロック３を備え、シリンダブロック３は、シリンダブロック内壁を構成するシリンダライナ部８と一体に形成されたアッパデッキ部７を有する内周ブロック１０と、シリンダブロック外壁を構成するシリンダ外壁部１２を有する外周ブロック１５とが組み付けられてなる。そして、シリンダヘッド２は、ヘッドボルト３１によりアッパデッキ部７に締結され、シリンダ外壁部１２は、ヘッドボルト３１の逆側からブロック締結用ボルト３２により前記アッパデッキ部に締結される。
【選択図】 図６

Description

本発明は、シリンダブロックの締結構造に関するものである。

一般に、往復運動式の内燃機関は、シリンダボアが形成されたシリンダブロックと、シリンダヘッドとを備え、シリンダヘッドは、ボルト締結にてシリンダブロックの上面に固定される。ところが、このシリンダヘッドとシリンダブロックとの締結の際には、ヘッドボルトの締結力に起因してシリンダブロックに変形が生じることがある。

例えば、アッパデッキにてシリンダブロック外壁の上端部とシリンダブロック内壁の上端部とが接続されるクローズドデッキ構造のシリンダブロックでは、ヘッドボルトの締結により、アッパデッキが変形し、該アッパデッキに押圧されたシリンダブロック内壁がその内側に倒れ込むといった、シリンダボアの変形が生じてしまう。

従来、このようなアッパデッキの変形に起因するシリンダブロック内壁の倒れ込みを防止する手段として、アッパデッキにおいてヘッドボルトの挿通部分近傍の肉厚を他の部分より厚くして、その剛性を高めるようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
特開平６−２１３０６４号公報

ところが、上記参考文献１のものは、基本的に、その剛性を高めてその変形量を小さくすることを狙ったものであり、シリンダブロック内壁の倒れ込みを十分に抑制するうえでは、アッパデッキ等、シリンダブロックの重量増大が避けきれないものとなっている。従って、こうした剛性を高める方法にあっては、結果的にシリンダブロックの重量増大が避けきれず、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、こうした従来の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シリンダブロック内壁の倒れ込みを好適に抑制することのできるシリンダブロックの締結構造を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、シリンダブロック内壁と一体に形成されシリンダヘッドが載置される載置面を有したアッパデッキ部に対してシリンダヘッドを第１のボルトにより締結するとともに、シリンダブロック外壁を前記第１のボルトと逆側から第２のボルトにより前記アッパデッキ部に締結することを要旨とする。

上記構成によれば、第１のボルトによる締結力と第２のボルトの締結力が互いに逆方向に打ち消すように作用するため、それら締結力による変形を極力抑制することができる。従って、それら各ボルトの締結に伴うシリンダブロック内壁の倒れ込みを好適に抑制することができるようになる。尚、第１及び第２のボルトによる締結力については、それらを等しく設定するのが、上記シリンダブロック内壁の倒れ込みを抑制するうえでは望ましい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のシリンダブロックの締結構造において、前記第１のボルトの軸心と第２のボルトの軸心とが同軸上にあることをその要旨とする。
上記構成によれば、第１及び第２のボルトをそれぞれ締結することによる偶力の発生を抑制し、こうした偶力に起因するシリンダブロック内壁の倒れ込みを更に好適に抑制することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のシリンダブロックの締結構造において、前記アッパデッキ部は、前記第１のボルト及び第２のボルトが対向して螺合される共通のボルトボルト孔を有することを要旨とする。

上記構成によれば、第１のボルト及び第２のボルトについてそれぞれ別にボルト孔（又はボルト穴）を形成する場合と比較して構成の簡略化を図ることができる。また、第１及び第２のボルトの軸心を同軸上に配置する工程を極めて容易に行うことが可能になる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のうちの何れか一項に記載のシリンダブロックの締結構造において、前記第２のボルトは、クランクシャフトを軸支するクランクキャップをクランクケースに固定するためのボルトであることを要旨とする。

上記構成によれば、第２のボルトとクランクキャップをクランクケースに締結するボルトとを共用することにより、部品点数の低減、ひいては構成の簡略化を図ることができるようになる。

以下、本発明を直列４気筒式のエンジンに具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施形態にかかるエンジン１の本体部分の斜視図である。同図に示すように、エンジン１は、シリンダヘッド２及びシリンダブロック３を備えている。そして、シリンダヘッド２とシリンダブロック３とは、ガスケット４を介してボルト締結にて固定されている。尚、シリンダヘッド２の上方にはヘッドカバーが、シリンダブロック３の下方にはオイルパンがそれぞれ取付けられるようになっている。

図２（ａ）（ｂ）は、それぞれシリンダブロック３の斜視構造、及び側面構造を示す図である。同図に示すように、シリンダブロック３には、その上部に４つのシリンダボア５が形成され、その下部にはクランクケース部６、所謂シリンダブロックのスカート部分が設けられている。クランクケース部６は、その下方に取付けられる上記オイルパンと共に、クランクシャフトが収容されるクランクケースを形成する。そして、シリンダブロック３の頂部には、シリンダヘッド２が載置される平板状のアッパデッキ部７が設けられている。

図３はシリンダブロック３の分解斜視図である。同図に示すように、本実施形態のシリンダブロック３は、上記アッパデッキ部７とクランクケース部６との間の中段部において、シリンダ周囲に形成されるウォータジャケットとなる部位を境に分割形成されている。具体的には、上記アッパデッキ部７とウォータジャケットのシリンダ側の周壁、即ちシリンダブロック内壁を構成するシリンダライナ部８とが一体に形成された内周ブロック１０と、ウォータジャケットを囲むシリンダブロック外壁を構成するシリンダ外壁部１２と上記クランクケース部６とが一体に形成された外周ブロック１５とに分割形成されている。そして、シリンダブロック３は、この内周ブロック１０と外周ブロック１５とが一体に組み付けられることにより形成されている。

図４（ａ）（ｂ）は、それぞれ内周ブロック１０の斜視構造、及び側面構造を示す図である。同図に示すように、内周ブロック１０のシリンダライナ部８は、各気筒のシリンダライナとなる４つの円管体を連続して繋げた形状に形成されており、各円筒体の内周面２１により上記シリンダボア５の周壁面が構成されている。そして、内周ブロック１０が外周ブロック１５に組み付けられることにより、各円筒体の外周面２２がウォータジャケットのシリンダ側の壁面を構成する。また、アッパデッキ部７は、上記シリンダライナ部８の上端部に略平板状をなして形成されている。そして、このアッパデッキ部７の上面が、シリンダブロック３の頂面部、即ち上記シリンダヘッド２が載置される載置面２３を構成する。

図５（ａ）（ｂ）は、それぞれ外周ブロック１５の斜視構造、及び側面構造を示す図である。同図に示すように、クランクケース部６上部には、その上方に突出するようにシリンダ外壁部１２が形成されている。シリンダ外壁部１２は、その内周面２５が上記内周ブロック１０のシリンダライナ部８の外周面２２と対向するように略環状に成形されており、該シリンダ外壁部１２の頂面は、上記内周ブロック１０のアッパデッキ部７が当接される受け面１２ａとなっている。そして、内周ブロック１０が外周ブロック１５に組み付けられることにより、このシリンダ外壁部１２の内周面２５がウォータジャケットの外壁を構成する。

次に、本実施形態におけるシリンダヘッド２とシリンダブロック３との組付構造、及びその締結構造について詳述する。
図６は、シリンダヘッド２とシリンダブロック３とを組み付けた状態（図１参照）でのＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿ったシリンダブロック３の断面図である。同図に示すように、上記内周ブロック１０は、そのシリンダライナ部８がシリンダ外壁部１２の内部に挿入され（図３参照）、アッパデッキ部７の下面７ａがシリンダ外壁部１２の受け面１２ａに当接するように上記外周ブロック１５に組み付けられている。そして、シリンダライナ部８の外周面２２、シリンダ外壁部１２の内周面２５、及び上記アッパデッキ部７の下面７ａとによって、シリンダ周囲にウォータジャケット２７が区画形成されている。

本実施形態では、シリンダヘッド２は、第１のボルトとしてのヘッドボルト３１によりアッパデッキ部７に締結され、シリンダ外壁部１２は、ヘッドボルト３１の逆側（反対側）から第２のボルトとしてのブロック締結用ボルト３２により前記アッパデッキ部に締結されている。

詳述すると、シリンダ外壁部１２には、ブロック締結用ボルト３２が挿通されるブロック側ボルト挿通孔３４が形成されている。そして、アッパデッキ部７には、上記ブロック締結用ボルト３２が螺合されるボルト締結孔３５が形成されている。

本実施形態では、ブロック側ボルト挿通孔３４は、シリンダ外壁部１２の上下方向に沿って延設され、上記受け面１２ａからクランクケース部６の下面、即ちクランクシャフト４０を軸支するためのクランクキャップ４１が取着されるキャップ固定面６ａまで貫設されている。そして、クランクキャップ４１には、ブロック側ボルト挿通孔３４に対応する位置に、該クランクキャップ４１をキャップ固定面６ａに固定するためのキャップ固定用挿通孔４２が形成されている。そして、シリンダ外壁部１２は、上記キャップ固定用挿通孔４２及びブロック側ボルト挿通孔３４に挿通されたブロック締結用ボルト３２がボルト締結孔３５に螺合されることにより、アッパデッキ部７に締結されている。

即ち、本実施形態では、ブロック締結用ボルト３２は、クランクシャフト４０を軸支するクランクキャップ４１をクランクケース部６に固定するためのボルトを兼ねている。そして、シリンダ外壁部１２は、アッパデッキ部７の下面７ａとクランクキャップ４１（及びクランクケース部６）との間に挟まれるようにアッパデッキ部７に締結されている。

一方、シリンダヘッド２には、ヘッド側ボルト挿通孔４４が形成されており、シリンダヘッド２は、このヘッド側ボルト挿通孔４４に挿通されたヘッドボルト３１によりアッパデッキ部７に締結されている。そして、本実施形態では、ヘッド側ボルト挿通孔４４は、ヘッドボルト３１の軸心とブロック締結用ボルト３２の軸心とが同軸上に配置されるように形成されている。

詳述すると、シリンダヘッド２のヘッド側ボルト挿通孔４４は、アッパデッキ部７のボルト締結孔３５に対応する位置に形成されており、該ボルト締結孔３５には、シリンダヘッド２が載置される載置面２３側の内周面にも螺子山が螺刻されている。そして、シリンダヘッド２は、ヘッド側ボルト挿通孔４４に挿通されたヘッドボルト３１が、アッパデッキ部７のボルト締結孔３５に螺合されることにより、シリンダブロック３に締結されている。

これにより、シリンダヘッド２は、ヘッドボルト３１によりアッパデッキ部７の載置面２３を締結面としてアッパデッキ部７に締結され、シリンダ外壁部１２は、ブロック締結用ボルト３２によりアッパデッキ部７の載置面２３と反対側の面、即ちアッパデッキ部７の下面７ａを締結面としてアッパデッキ部７に締結されている。

以上、本実施形態によれば、以下のような特徴を得ることができる。
（１）エンジン１は、シリンダヘッド２及びシリンダブロック３を備え、シリンダブロック３は、シリンダブロック内壁を構成するシリンダライナ部８と一体に形成されたアッパデッキ部７を有する内周ブロック１０と、シリンダブロック外壁を構成するシリンダ外壁部１２を有する外周ブロック１５とが組み付けられてなる。そして、シリンダヘッド２は、第１のボルトとしてのヘッドボルト３１によりアッパデッキ部７に締結され、シリンダ外壁部１２は、ヘッドボルト３１の逆側（反対側）から第２のボルトとしてのブロック締結用ボルト３２により前記アッパデッキ部に締結される。

このような構成とすれば、ヘッドボルト３１による締結力とブロック締結用ボルト３２による締結力が互いに逆方向に打ち消すように作用するため、それら締結力による変形を極力抑制することができる。従って、それら各ボルトの締結に伴うシリンダライナ部８、即ちシリンダブロック内壁の倒れ込みを好適に抑制することができるようになる。尚、ヘッドボルト３１及びブロック締結用ボルト３２による締結力については、それらを等しく設定するのが、上記シリンダライナ部８の倒れ込みを抑制するうえでは望ましい。

（２）ヘッドボルト３１の軸心とブロック締結用ボルト３２の軸心とが同軸上に配置される。このような構成とすれば、ヘッドボルト３１及びブロック締結用ボルト３２をそれぞれ締結することによる偶力の発生を抑制し、こうした偶力に起因するシリンダライナ部８、即ちシリンダブロック内壁の倒れ込みを更に好適に抑制することができる。

（３）ブロック締結用ボルト３２及びヘッドボルト３１は、共通のボルト締結孔３５に対向して螺合される。このような構成とすれば、ブロック締結用ボルト３２及びヘッドボルト３１の各ボルトについてそれぞれ別にボルト孔（又はボルト穴）を形成する場合と比較して構成の簡略化を図ることができる。また、ブロック締結用ボルト３２及びヘッドボルト３１の軸心を同軸上に配置する工程を極めて容易に行うことが可能になる。

（４）ブロック締結用ボルト３２は、クランクシャフト４０を軸支するクランクキャップ４１をクランクケース部６に固定するためのボルトを兼ねている。このような構成とすれば、ブロック締結用ボルト３２とクランクキャップ４１をクランクケース部６に締結するボルトとを共用することにより、部品点数の低減、ひいては構成の簡略化を図ることができるようになる。

尚、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、ブロック側ボルト挿通孔３４は、シリンダ外壁部１２の受け面１２ａからクランクケース部６下面のキャップ固定面６ａまで貫設され、アッパデッキ部７は、キャップ固定用挿通孔４２及びブロック側ボルト挿通孔３４に挿通されたブロック締結用ボルト３２にてシリンダ外壁部１２に締結されることとした。しかし、これに限らず、ブロック締結用ボルト３２は、クランクキャップ固定用ボルトとは別部材であってもよく、ブロック側ボルト挿通孔３４は、クランクケース部６まで延設されなくともよい。

・本実施形態では、ヘッドボルト３１の軸心とブロック締結用ボルト３２の軸心とが同軸上に配置されることとしたが、ブロック締結用ボルト３２の軸心とヘッドボルト３１の軸心とは同軸上とならなくともよい。

・本実施形態では、ブロック締結用ボルト３２及びヘッドボルト３１を同一のボルト締結孔３５に螺合する構成とした。しかし、これに限らず、ブロック締結用ボルト３２及びヘッドボルト３１について、アッパデッキ部７にそれぞれ専用のボルト穴を形成する構成としてもよい。

本実施形態におけるエンジンの本体部分の斜視図。 シリンダブロックの（ａ）斜視構造及び（ｂ）側面構造を併せ示す図。 同シリンダブロックの分解斜視図。 同シリンダブロックを構成する内周ブロックの（ａ）斜視構造及び（ｂ）側面構造を併せ示す図。 同シリンダブロックを構成する外周ブロックの（ａ）斜視構造及び（ｂ）側面構造を併せ示す図。 図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図。

符号の説明

１…エンジン、２…シリンダヘッド、３…シリンダブロック、５…シリンダボア、６…クランクケース部、７…アッパデッキ部、８…シリンダライナ部、１２…シリンダ外壁部、２３…載置面、３１…ヘッドボルト、３２…ブロック締結用ボルト、３５…ボルト締結孔、４０…クランクシャフト。

Claims (4)

1. シリンダブロック内壁と一体に形成されシリンダヘッドが載置される載置面を有したアッパデッキ部に対してシリンダヘッドを第１のボルトにより締結するとともに、シリンダブロック外壁を前記第１のボルトと逆側から第２のボルトにより前記アッパデッキ部に締結すること、を特徴とするシリンダブロックの締結構造。
2. 請求項１に記載のシリンダブロックの締結構造において、
   前記第１のボルトの軸心と第２のボルトの軸心とが同軸上にあること、
   を特徴とするシリンダブロックの締結構造。
3. 請求項２に記載のシリンダブロックの締結構造において、
   前記アッパデッキ部は、前記第１のボルト及び第２のボルトが対向して螺合される共通のボルト孔を有すること、
   を特徴とするシリンダブロックの締結構造。
4. 請求項１〜請求項３のうちの何れか一項に記載のシリンダブロックの締結構造において、
   前記第２のボルトは、クランクシャフトを軸支するクランクキャップをクランクケースに固定するためのボルトであること、
   を特徴とするシリンダブロックの締結構造。

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