JP2005214074A - シリンダブロック - Google Patents

Abstract

【課題】 分割式シリンダブロックにおいてそのシリンダボアにおける真円度の低下を極力抑制することのできるシリンダブロックを提供する。
【解決手段】 シリンダブロック１０は、シリンダ１２周囲に形成されるウォータジャケット１３となる部位を境に、そのシリンダ１２側の壁面を構成するシリンダライナ部２１と、同ウォータジャケット１３となる部位を囲む外壁を構成するシリンダ外壁部３２とに分割形成される。シリンダライナ部２１の外周面２４に凸部２８が形成され、シリンダライナ部２１及びシリンダ外壁部３２それぞれの凸部２８に対応する部位がボルト締結によって一体的に固定される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、内燃機関のシリンダブロックに関する。

内燃機関のシリンダブロックとして、これを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、そのシリンダ側の壁面を構成するシリンダライナ部と、同ウォータジャケットとなる部位を囲む外壁を構成するシリンダ外壁部とに分割形成するようにしたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

このようにシリンダブロックを分割形成するようにしたものにあっては、その組み付け方法として、これら分割体のうち、シリンダ外壁部にシリンダライナ部を圧入する方法が一般に採用される。こうした圧入によって両分割体を一体にすることにより、両分割体を容易に結合させることができる。
特許第２７５９９８７号公報

こうした圧入を用いた方法では、比較的強固に結合させることができるものの、圧入時においてその圧入部分に大きな力が作用し、また更に、その圧入後の状態においても残留応力による悪影響が懸念される。

ところで、シリンダブロックのシリンダボアは、通常、その真円度が機関性能、具体的には圧縮比、オイル消費率、燃費等々に大きな影響を与える。従って、こうした圧入時の力や残留応力の悪影響によりこのシリンダが変形し、その真円度が低下すると、それに起因する上記悪影響が無視できないものとなる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、分割式シリンダブロックにおいてそのシリンダボアにおける真円度の低下を極力抑制することのできるシリンダブロック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。
先ず、請求項１記載の発明は、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、そのシリンダ側の壁面を構成するシリンダライナ部と、同ウォータジャケットとなる部位を囲む外壁を構成するシリンダ外壁部とに分割形成されるとともに、前記シリンダライナ部の外周面及び前記シリンダ外壁部の内周面のうちの一方に凸部を形成し、その一方に形成される凸部と他方とをボルト締結して一体的に固定されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、シリンダブロックの形成に際して、無理な力を作用させることなくシリンダライナ部をシリンダ外壁部に挿入し、それらをボルト締結によって互いに固定することができる。したがって、その形成中や形成後にシリンダブロックに無理な力が作用することを抑制することができ、それに起因する変形を抑えることができる。従って、シリンダボアにおける真円度の低下を極力抑制するができるようになる。なお、上記構成にあっては、前記凸部をシリンダライナ部の外周面及びシリンダ外壁部の内周面のうちの一方のみに形成する構成の他、凸部をシリンダライナ部の外周面及びシリンダ外壁部の内周面の双方に形成する構成を採用することもできる。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のシリンダブロックにおいて、前記シリンダライナ部の外周面及び前記シリンダ外壁部の内周面のうちの一方に形成される前記凸部は他方に当接されることをその要旨とする。

上記構成では、シリンダライナ部の外周面及びシリンダ外壁部の内周面のうちの一方に形成される凸部を他方に当接させるようにしている。このため、ボルトの締付力がこの当接により規制され、過度な締め付けによってシリンダライナ部の外周面やシリンダ外壁部の内周面が変形するのを抑制することが可能になる。更に、その当接力によってボルト締結部におけるシール性の向上を図ることができるようになる。

また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のシリンダブロックにおいて、前記凸部は帯状に延設されることをその要旨とする。
上記構成によれば、前記凸部を補強リブとして機能させることができ、シリンダライナ部やシリンダ外壁部、ひいてはシリンダブロックの剛性を好適に高めることができる。しかも、その延設態様の設定を通じて、ウォータジャケット内における冷却水の流れ方向を設定することができ、ひいては冷却性能の向上を図ることも可能になる。

また、請求項４記載の発明は、請求項３記載のシリンダブロックにおいて、前記凸部は前記シリンダライナ部の外周面及び前記シリンダ外壁部の内周面のうちの一方の面において螺旋状に延設されることをその要旨とする。

上記構成によれば、上記冷却水を、シリンダライナ部の外壁全体において、各凸部の間に形成される凹部内に冷却水を滞留なく円滑に流すことができ、冷却効率の向上を図ることができるようになる。

以下、本発明にかかるシリンダブロックを具体化した一実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。
本実施の形態にかかるシリンダブロックは直列４気筒式の内燃機関に用いられるものである。

図１（ａ）は、本実施の形態にかかるシリンダブロックの斜視構造を、図１（ｂ）はその側面構造をそれぞれ示している。
これらの図に示されるように、本実施の形態にかかるシリンダブロック１０には、その上部に４つの気筒（シリンダ１２）が形成され、その下部にはクランクケース部３１が設けられている。このクランクケース部３１は、いわゆるクランクケースを形成し、その下方に取り付けられるオイルパン（図示略）と共にクランクシャフト（図示略）を収容する。

また、シリンダブロック１０は、内周ブロック２０と外周ブロック３０との２つの成形体に分割された分割構造とされている。
以下、それら内周ブロック２０及び外周ブロック３０について各別に説明する。

ここでは先ず、内周ブロック２０について説明する。
図２（ａ）は、内周ブロック２０の斜視構造を、図２（ｂ）はその側面構造をそれぞれ示している。

これら図に示されるように、内周ブロック２０は、シリンダブロック１０のシリンダライナ部２１とアッパデッキ部２２とを構成している。なお、この内周ブロック２０は、例えばアルミニウム合金やマグネシウム合金からなり、ダイカスト製法等を用いて一体に鋳造されている。

シリンダライナ部２１は、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いる。各円管体の内周面２３は上記シリンダ１２（図１（ａ））の周壁面を構成し、その外周面２４は、シリンダ１２の周囲に区画形成されるウォータジャケットの同シリンダ１２側の壁面を構成する。このウォータジャケットについては後に詳述する。

シリンダ１２の表面となるシリンダライナ部２１の内周面２３には、例えば鋳鉄等による保護膜が溶射等によって被覆形成されている。また、シリンダライナ部２１の外周面２４には、帯状に延びる凸部２８が形成されている。この凸部２８は、詳しくは、シリンダ外壁部３２にシリンダライナ部２１が取り付けられた状態でその先端がシリンダ外壁部３２の内周面３５に当接するように、且つ上記シリンダライナ部２１の外周面２４において螺旋状に延びるように形成されている。この凸部２８が補強リブとして機能し、これによりシリンダライナ部２１の剛性、ひいてはシリンダブロック１０の剛性が高められている。凸部２８には、各シリンダ１２に対応して、それぞれボルト穴２９が形成されている。

一方、アッパデッキ部２２は、上記シリンダライナ部２１の上端部に略平板形状をなして形成されている。このアッパデッキ部２２は、シリンダブロック１０の頂面部を構成する。アッパデッキ部２２上面は、シリンダヘッド（図示略）が載置される載置面２６となっており、シリンダブロック１０へのシリンダヘッドの組み付けに際して、同シリンダヘッドの底面が当接されるようになっている。また、アッパデッキ部２２には、シリンダヘッドとシリンダブロック１０との締結に用いられるヘッドボルトの挿通される複数のボルト挿通孔２７が形成されている。

次に、外周ブロック３０について説明する。
図３（ａ）は、外周ブロック３０の斜視構造を、図３（ｂ）はその側面構造をそれぞれ示している。

これら図に示されるように、外周ブロック３０は大きくは、シリンダブロック１０の上記クランクケース部３１とシリンダ外壁部３２とを構成する。クランクケース部３１及びシリンダ外壁部３２の外周には、縦横に延設されるように、補強のための複数のリブ１１が形成されている。なお、この外周ブロック３０も、上記内周ブロック２０と同様に、アルミニウム合金やマグネシウム合金等からなり、ダイカスト製法等を用いて一体に鋳造されている。

クランクケース部３１上部には、その上方に突出するようにシリンダ外壁部３２が形成されている。シリンダ外壁部３２は、上述した内周ブロック２０のシリンダライナ部２１の外周面２４と対向するように形成された内周面３５を有する略環状に成形されている。このシリンダ外壁部３２は、前記ウォータジャケットとなる部分を囲む外壁を構成する。

また、シリンダ外壁部３２の上端部には、その外周からシリンダボア外周側に突出したフランジ３６が形成されている。フランジ３６の形成されたシリンダ外壁部３２の頂面は、上記内周ブロック２０のアッパデッキ部２２（図２）を当接支持する受け面３２ａとなっている。

シリンダ外壁部３２には、上記ヘッドボルトの挿通される複数のボルト締結穴３７が設けられている。また、シリンダ外壁部３２の側部にあって、上述したシリンダライナ部２１が組み付けられた状態で同シリンダライナ部２１の凸部２８に形成されたボルト穴２９（図２（ａ））に対応する位置には、それぞれ貫通孔３９が形成されている。

図４に、図１（ｂ）のＩＶ−ＩＶ線に沿ったシリンダブロック１０の断面構造を示す。
同図に示されるように、シリンダ外壁部３２の内部には、その上方から上記内周ブロック２０のシリンダライナ部２１が挿入装着される。この装着により、シリンダライナ部２１の外周面２４とシリンダ外壁部３２の内周面３５との対向面間には間隙が形成されるようになっている。そして、シリンダライナ部２１は、シリンダ外壁部３２上部の受け面３２ａとアッパデッキ部２２の下面とが当接される位置までシリンダ外壁部３２内に挿入される。また、シリンダライナ部２１下方の外周面２４がシリンダ外壁部３２下方の内周面３５に当接されている。すなわち、シリンダライナ部２１の下方部分がシリンダ外壁部３２の下方部分によって支持されている。

これにより、シリンダブロック１０におけるシリンダ１２の周囲に、シリンダライナ部２１の外周面２４、シリンダ外壁部３２の内周面３５、及び上記アッパデッキ部２２の下面によって、上述のウォータジャケット１３が区画形成されるようになっている。なお、上記アッパデッキ部２２の下面とシリンダ外壁部３２の受け面３２ａとの対向面間、及びシリンダライナ部２１下方の外周面２４とシリンダ外壁部３２下方の内周面３５との対向面間には、それぞれシール材（図示略）が介設されている。これにより、それら対向面間からウォータジャケット１３外への冷却水の漏れがシールされている。

ここで、上述のように、シリンダライナ部２１には、その外周面２４において螺旋状に延びるように、且つその先端がシリンダ外壁部３２の内周面３５に当接するように凸部２８が形成されている。そのため、この凸部２８によって、ウォータジャケット１３内はシリンダライナ部２１の外壁に沿って螺旋状に延びる通路状に区画されている。そして、そうしたウォータジャケット１３の下端から上端に向けて、或いはその上端から下端に向けて流れるように、冷却水が供給・排出されている。これにより、ウォータジャケット１３内にあって冷却水を滞留なく円滑に流すことができ、冷却効率の向上を図ることができるようになる。

また、本実施の形態では、シリンダ外壁部３２の内部にシリンダライナ部２１が挿入装着された状態で、図４（ｂ）に示すように、ボルト１４が、シリンダ外壁部３２に形成された各貫通孔３９にそれぞれ挿通され、シリンダライナ部２１の凸部２８に形成された各ボルト穴２９に螺着されている。すなわち、シリンダライナ部２１とシリンダ外壁部３２とがボルト締結によって一体的に固定されている。

本実施の形態では、凸部２８がシリンダ外壁部３２の内周面３５に当接しているために、上記ボルト締結に際し、ボルト１４の締付力がこの当接により規制され、過度な締め付けによってシリンダライナ部２１の外周面２４やシリンダ外壁部３２の内周面３５が変形するのを抑制することが可能になる。更に、その当接力によってボルト締結部におけるシール性の向上を図ることができるようになる。

こうしたシリンダブロック１０にあっては、前述した圧入による手法を用いることなく、換言すれば、シリンダライナ部２１やシリンダ外壁部３２に無理な力を作用させることなくシリンダライナ部２１をシリンダ外壁部３２に挿入し、それらをボルト締結によって固定することができる。このため、シリンダブロック１０の形成中や形成後に同シリンダブロック１０に無理な力が作用することを抑制することができ、それに起因する変形を抑え、シリンダボアにおける真円度の低下を極力抑制するができるようになる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）シリンダボアにおける真円度の低下を極力抑制することができるようになる。

（２）凸部２８を、シリンダ外壁部３２にシリンダライナ部２１が取り付けられた状態でその先端がシリンダ外壁部３２の内周面３５に当接するように形成した。このため、前記ボルト締結に際し、ボルト１４の締付力がこの当接により規制され、過度な締め付けによってシリンダライナ部２１の外周面２４やシリンダ外壁部３２の内周面３５が変形するのを抑制することが可能になる。更に、その当接力によってボルト締結部におけるシール性の向上を図ることができるようになる。

（３）凸部２８を帯状に延設するようにしたために、この凸部２８を補強リブとして機能させることができ、シリンダライナ部２１の剛性、ひいてはシリンダブロック１０の剛性を好適に高めることができる。

（４）凸部２８をシリンダライナ部２１の外周面２４において螺旋状に延びるように形成したために、ウォータジャケット１３内にあって冷却水を滞留なく円滑に流すことができ、冷却効率の向上を図ることができるようになる。

なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・上記実施の形態において、シリンダ外壁部３２の貫通孔３９を通じたウォータジャケット１３外への冷却水の漏れが懸念される場合には、シリンダ外壁部３２の内周面３５と上記凸部２８の先端面との間、或いはボルト１４とシリンダ外壁部３２との間に例えばＯリング等のシール材を介設するようにすればよい。

・上記実施の形態では、内周ブロック２０及び外周ブロック３０を、アルミニウム合金製或いはマグネシウム合金製としていたが、例えばそれらの一方又は双方を鋳鉄製とするなど、それらの材料を任意に変更してもよい。例えば、シリンダブロック１０全体の機械的強度が外周ブロック３０側である程度確保されているとすれば、内周ブロック２０には、比較的強度確保の難しい材料、セラミクスや焼結合金等の使用も考えられる。また、直接シリンダ１２内の燃焼ガスに晒されることのない外周ブロック３０には、樹脂材料等の比較的耐熱性の低い材料の使用を考慮してもよい。

・上記実施の形態では、内周ブロック２０及び外周ブロック３０をダイカスト製法にて成形していたが、それらの製法もこれに限らず任意に変更してもよい。
・上記実施の形態では、シリンダ１２壁面に溶射により鉄等からなる保護膜を被覆形成していたが、そうした加工は行わないようにしてもよい。内周ブロック２０が鋳鉄等の十分な摩耗耐性を有する材料で成形されているのであれば、その母材をそのままシリンダ１２表面とすることが可能である。

・上記実施の形態では、凸部２８を螺旋状に延設するようにしたが、その延設態様は適宜変更可能である。凸部２８を帯状に延設することにより、シリンダブロック１０の剛性を高めつつ、ウォータジャケット１３内における冷却水の流れ方向を任意に設定することができる。

・また、シリンダブロック１０の剛性や、ウォータジャケット１３内における冷却水の円滑な流動性が確保されるのであれば、上記凸部２８として、シリンダライナ部２１にあってそのシリンダ外壁部３２への取り付けにかかる部分のみを突出形成することも可能である。

・上記実施の形態では、凸部２８を、その先端がシリンダ外壁部３２の内周面３５に当接するように形成した。シリンダライナ部２１の外周面２４とシリンダ外壁部３２の内周面との間隔、ひいてはウォータジャケット１３の容量や、シリンダライナ部２１の強度などの確保が図られるのであれば、凸部の先端とシリンダ外壁部３２の内周面３５とが離間する態様で同凸部を形成することも可能である。

・上記実施の形態では、凸部をシリンダライナ部２１に形成するようにしたが、これに代えて、図５に一例を示すように、シリンダ外壁部３２の内周面３５に凸部４８を形成するようにしてもよい。また、図６に他の例を示すように、シリンダライナ部２１の外周面２４に凸部２８’を、シリンダ外壁部３２の内周面３５に凸部４８’をそれぞれ形成することなども可能である。

・上記実施の形態では、直列４気筒式の内燃機関に用いられるシリンダブロックに本発明を適用した場合を説明した。本発明は、シリンダボアの周囲にウォータジャケットが区画形成されたシリンダブロックであれば、例えば３つ以下或いは５つ以上の気筒を有する内燃機関や、Ｖ型の内燃機関、水平対向型の内燃機関等、任意の形式の内燃機関に適用することができる。

本発明にかかるシリンダブロックの一実施の形態についてその（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ＩＶ−ＩＶ線に沿った（ａ）断面構造及び（ｂ）その部分拡大構造を併せ示す図。 本発明の他の実施の形態にかかる凸部及びその周辺構造を示す拡大断面図。 本発明の他の実施の形態にかかる凸部及びその周辺構造を示す拡大断面図。

符号の説明

１０…シリンダブロック、１１…リブ、１２…シリンダ、１３…ウォータジャケット、１４…ボルト、２０…内周ブロック、２１…シリンダライナ部、２２…アッパデッキ部、２３…内周面、２４…外周面、２６…載置面、２７…ボルト挿通孔、２８，２８’，４８，４８’…凸部、２９…ボルト穴、３０…外周ブロック、３１…クランクケース部、３２…シリンダ外壁部、３２ａ…受け面、３５…内周面、３６…フランジ、３７…ボルト締結穴、３９…貫通孔。

Claims (4)

1. 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、そのシリンダ側の壁面を構成するシリンダライナ部と、同ウォータジャケットとなる部位を囲む外壁を構成するシリンダ外壁部とに分割形成されるとともに、前記シリンダライナ部の外周面及び前記シリンダ外壁部の内周面のうちの一方に凸部を形成し、その一方に形成される凸部と他方とをボルト締結して一体的に固定されてなる
   ことを特徴とするシリンダブロック。
2. 前記シリンダライナ部の外周面及び前記シリンダ外壁部の内周面のうちの一方に形成される前記凸部は他方に当接される
   請求項１記載のシリンダブロック。
3. 前記凸部は帯状に延設される
   請求項１又は２記載のシリンダブロック。
4. 前記凸部は前記シリンダライナ部の外周面及び前記シリンダ外壁部の内周面のうちの一方の面において螺旋状に延設される
   請求項３記載のシリンダブロック。

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