JP2006125359A - Cylinder block - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、シリンダブロックに関し、より特定的には、冷却水を流すウォータジャケット空間を有するシリンダブロックに関するものである。 The present invention relates to a cylinder block, and more particularly to a cylinder block having a water jacket space for flowing cooling water.
従来、シリンダブロックの構造は、たとえば特開2004−218447号公報(特許文献1)および特開平7−103064号公報(特許文献2)に開示されている。
特許文献1では、オープンデッキのシリンダブロックのデッキ上面部において、ボア部とウォータジャケットの外壁の間に補強材を溶接で固定する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for fixing a reinforcing material by welding between a bore portion and an outer wall of a water jacket on the top surface of a deck of an open deck cylinder block.
特許文献2では、オープンデッキのシリンダブロックのデッキ面において、ボア部とウォータジャケット外壁の間に補強材をロウ付けで固定する技術が開示されている。 Patent Document 2 discloses a technique for fixing a reinforcing material by brazing between a bore portion and an outer wall of a water jacket on the deck surface of a cylinder block of an open deck.
しかしながら、従来の技術では、まずボア部とウォータジャケット空間の外壁に対し追加部品を完全に固定させる工程が必要であり、製造工程が増加するという問題がある。上記従来技術では、別ピースを用いることにより、ボア部と本体部とを完全に一体化することにより、シリンダブロックという部品として、剛性を向上する考え方で作成されている。 However, in the conventional technique, first, a process of completely fixing the additional parts to the bore portion and the outer wall of the water jacket space is necessary, and there is a problem that the manufacturing process increases. In the above-described prior art, by using another piece, the bore part and the main body part are completely integrated, so that it is created based on the concept of improving rigidity as a part called a cylinder block.
ベースとなるオープンデッキ型に部品を追加して、クローズドデッキ型相当の剛性を得る目的は、筒内圧によるボア径拡張を抑制し、特にガスケットシール面の動きを抑制することである。しかしながら、ガスケットシール面の動きが問題となるほどに大きくなるのは、筒内圧が大きい高負荷時の一部の状況のみである。すなわち、筒内圧力が大きくてボア径の拡張が許容値より大きくなったときにだけ、クローズドデッキ相当の剛性を発揮できればよい。しかしながら、従来構造では常に剛性が確保されている状態であり、過剰品質な状態であったと言える。 The purpose of adding parts to the open deck type as a base to obtain rigidity equivalent to the closed deck type is to suppress bore diameter expansion due to in-cylinder pressure, and in particular to suppress movement of the gasket seal surface. However, the movement of the gasket seal surface becomes so large that it becomes a problem only in some situations when the cylinder pressure is high and the load is high. That is, it is only necessary that the rigidity equivalent to the closed deck can be exhibited only when the in-cylinder pressure is large and the expansion of the bore diameter becomes larger than the allowable value. However, in the conventional structure, the rigidity is always ensured, and it can be said that it is in an excessive quality state.
より作りやすくする観点から考えると、必要なときだけクローズドデッキ相当の構造にして製造工程を簡素化することが好ましい。 From the viewpoint of making it easier to make, it is preferable to simplify the manufacturing process by using a structure equivalent to a closed deck only when necessary.
また、従来技術では、追加部品を固定した後のボアの変形、残留応力の発生、材料強度の低下などの問題があった。その理由として、溶接により追加部品を接合すると、受熱による悪影響を受ける。圧着等の場合は受熱は問題ないが、ボア側への押付け固定により、ボア側に応力が発生し変形の原因となる。 Further, the conventional technique has problems such as deformation of the bore after fixing the additional parts, generation of residual stress, and reduction in material strength. The reason for this is that when additional parts are joined by welding, they are adversely affected by heat reception. In the case of pressure bonding or the like, there is no problem with heat reception, but due to the pressing and fixing to the bore side, stress is generated on the bore side, causing deformation.
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、製造工程の増加を防ぎ、かつボア部に影響を与えることなく必要なときに剛性を高めることができるシリンダブロックを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and can prevent an increase in the manufacturing process and can increase the rigidity when necessary without affecting the bore portion. The purpose is to provide.
この発明の一つの局面に従ったシリンダブロックは、内燃機関のシリンダブロックであって、ボア領域を取り囲むボア部と、ボア部の外周に設けられ、ボア部との間でウォータジャケット空間を形成する本体部とを備える。ウォータジャケット空間は、シリンダブロックのデッキ面で開口している。シリンダブロックは、デッキ面近傍においてボア部と本体部との間に嵌め合わされた複数の弾性体を備える。 A cylinder block according to one aspect of the present invention is a cylinder block of an internal combustion engine, and is provided on a bore portion surrounding a bore region and an outer periphery of the bore portion, and forms a water jacket space between the bore portion. A main body. The water jacket space is opened at the deck surface of the cylinder block. The cylinder block includes a plurality of elastic bodies fitted between the bore portion and the main body portion in the vicinity of the deck surface.
このように構成されたシリンダブロックでは、デッキ面近傍においてボア部と本体部との間に複数の弾性体が嵌め合わせられる。通常、弾性体では変形が大きくなるにつれ、大きい反発力を生じさせる。すなわち、ボア部が拡張すればするほど、このボア部の拡張を妨げるような力が弾性体に働き、ボア部が複数の弾性体に押される。その結果シリンダブロックの剛性が向上する。さらにボア部と本体部との間に複数の弾性体を嵌め合わせるだけで上記剛性を実現でき、弾性体を溶接で接合する場合に比べてボア部に影響を与えることなく剛性を高めることができる。 In the cylinder block configured as described above, a plurality of elastic bodies are fitted between the bore portion and the main body portion in the vicinity of the deck surface. Normally, an elastic body generates a large repulsive force as the deformation becomes large. That is, as the bore portion expands, a force that prevents the expansion of the bore portion acts on the elastic body, and the bore portion is pushed by the plurality of elastic bodies. As a result, the rigidity of the cylinder block is improved. Furthermore, the rigidity can be realized only by fitting a plurality of elastic bodies between the bore portion and the main body portion, and the rigidity can be increased without affecting the bore portion as compared with the case where the elastic bodies are joined by welding. .
より好ましくは、弾性体はコイルバネである。この場合、コイルバネは水の流れの抵抗とならないためデッキ面においてウォータジャケット空間での水の流れを遮ることがない。 More preferably, the elastic body is a coil spring. In this case, the coil spring does not act as a resistance to water flow, and therefore does not block the water flow in the water jacket space on the deck surface.
好ましくは、弾性体は所定の縮みストロークを有するコイルバネであり、ボア部がストロークを超えて膨張するとコイルバネの各々の隣り合うコイルが密着してコイルバネがボア部と本体部とを接続する補強部材となる。この場合ボア部での筒内圧力が大きくボア部の拡張が許容値より大きくなれば、コイルバネが密着し、コイルバネはボア部と本体部とを接続する補強部材となる。その結果、シリンダブロックの剛性を高めることができる。 Preferably, the elastic body is a coil spring having a predetermined contraction stroke, and when the bore portion expands beyond the stroke, each adjacent coil of the coil spring comes into close contact, and the coil spring connects the bore portion and the main body portion. Become. In this case, if the in-cylinder pressure at the bore portion is large and the expansion of the bore portion exceeds the allowable value, the coil spring comes into close contact, and the coil spring becomes a reinforcing member that connects the bore portion and the main body portion. As a result, the rigidity of the cylinder block can be increased.
より好ましくは、弾性体は縮むにつれてバネ定数が大きくなる非線形のバネである。この場合、弾性体が弾性体は縮むにつれてバネ定数が大きくなるため、ボア部が膨張してバネを縮めた場合に特に大きい力がボア部に加えられ、シリンダブロックの剛性が高まるという効果がある。 More preferably, the elastic body is a non-linear spring whose spring constant increases as it contracts. In this case, since the elastic constant of the elastic body increases as the elastic body contracts, a particularly large force is applied to the bore portion when the bore portion expands and the spring is contracted, thereby increasing the rigidity of the cylinder block. .
この発明の別の局面に従ったシリンダブロックは、内燃機関のシリンダブロックであって、ボア領域を取り囲むボア部と、ボア部の外周に設けられ、ボア部との間でウォータジャケット空間を形成する本体部とを備える。ウォータジャケット空間は、シリンダブロックのデッキ面で開口しており、シリンダブロックは、デッキ面近傍に設けられる補強部材を備える。内燃機関の停止時には、補強部材とボア部との間には隙間が生じている。内燃機関が運転するとボア部が膨張して補強部材の先端部がボア部に密着する。 A cylinder block according to another aspect of the present invention is a cylinder block of an internal combustion engine, and is provided in a bore portion surrounding a bore region and an outer periphery of the bore portion, and forms a water jacket space between the bore portion. A main body. The water jacket space is opened at the deck surface of the cylinder block, and the cylinder block includes a reinforcing member provided near the deck surface. When the internal combustion engine is stopped, a gap is generated between the reinforcing member and the bore portion. When the internal combustion engine is operated, the bore portion expands and the distal end portion of the reinforcing member comes into close contact with the bore portion.
このように構成されたシリンダブロックでは、内燃機関の停止時には補強部材とボア部との間には隙間が生じているため、ボア部に補強部材が悪影響を及ぼすことがない。内燃機関が運転するとボア部が膨張して補強部材の先端がボア部に密着するためボア部の剛性を高めることができる。 In the cylinder block configured as described above, since the gap is generated between the reinforcing member and the bore portion when the internal combustion engine is stopped, the reinforcing member does not adversely affect the bore portion. When the internal combustion engine is operated, the bore portion expands and the tip of the reinforcing member comes into close contact with the bore portion, so that the rigidity of the bore portion can be increased.
この発明に従えば、必要なときに剛性を高めることができるシリンダブロックを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a cylinder block capable of increasing rigidity when necessary.
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では、同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1に従ったシリンダブロックの平面図である。図1を参照して、シリンダブロック100は、内燃機関のシリンダブロックであって、ボア領域15を取り囲むボア部12と、ボア部12の外周に設けられ、ボア部12との間でウォータジャケット空間7を形成する本体部11とを備える。ウォータジャケット空間7はシリンダブロック100のデッキ面211で開口している。シリンダブロック100はデッキ面211近傍においてボア部12と本体部11との間に嵌め合わされた弾性体としての複数のコイルバネ152とを有する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a plan view of a cylinder block according to Embodiment 1 of the present invention. Referring to FIG. 1, a
ボア領域15は円筒形状であり、その外周にシリンダライナ151が嵌め合わせられる。シリンダライナ151は鉄製であり、耐摩耗性を有する部材である。複数のシリンダライナ151が1列に並ぶように配置される。この実施の形態では、直列型のエンジンを示しているが、これに限られるものではなく、V型、W型、水平対向型などのエンジンに本発明を適用することが可能である。また、複数のボア領域を有するエンジンだけでなく、1つのボア領域のみを有する、いわゆる単気筒エンジンに本発明を適用することも可能である。
The
ボア領域15を取り囲むようにボア部12が配置される。ボア部12はたとえばアルミニウム合金により構成され、複数の円形状を繋げた形状とされる。ボア部12に向かい合うように本体部11が設けられる。本体部11とボア部12とはウォータジャケット空間7の底で繋がっており、鋳型を用いて鋳造することで作製される。すなわち、本体部11とボア部12とは同一の材料で構成される。
The
本体部11には、ヘッドボルト孔14が設けられる。ヘッドボルト孔14はエンジンヘッドをシリンダブロック100に取付けるボルトを挿入させるための孔である。
A
本体部11とボア部12との間には冷却水(ロングライフクーラント)を流すためのウォータジャケット空間7が配置される。ウォータジャケット空間7は冷媒通路であり、デッキ面211において開口している。すなわち、このシリンダブロック100は、いわゆるオープンデッキ型である。
A
ボア部12と本体部11とを接続するようにコイルバネ152が配置される。コイルバネ152の一端はボア部12に接触し、他端は本体部11に接触する。コイルバネ152は板バネなどの他の弾性体に置換えられてもよい。また、コイルバネ152のピッチは一定である必要はなく、不等ピッチのコイルバネ152を用いてもよい。また、コイルバネ152を非線形のものとし、縮むにつれてバネ定数が大きくなるものを用いてもよい。
A
この実施の形態では、コイルバネ152は所定の縮みストロークを有する。ボア部12がストロークを超えて膨張するとコイルバネ152の各々の隣り合うコイルが密着してコイルバネ152がボア部12と本体部11とを接続する補強部材となる。ボア部12は、エンジンの出力状態に応じて膨張する。この膨張によりコイルバネ152が縮められて、縮みストロークの限界まで達するとコイルバネ152は縮みきった状態となる。その場合に半径方向に本体部11とコイルバネ152とボア部12とが擬似的に一体となって、半径方向の剛性が増加する。これによりクローズドデッキ相当の剛性となる。
In this embodiment, the
本発明では、シリンダブロック100において、オープンデッキの生産性の高さと、クローズドデッキの高剛性を兼ね備えた構造を採用している。本発明では、オープンデッキ型のシリンダブロック100のデッキ面211において、ボア部12と本体部11との間にコイルバネ152を組込んでいる。これにより、高負荷時の筒内圧(ボア領域15の圧が高いときにボア部12の変形でコイルバネ152が密着する。その結果、本体部11(ウォータジャケット外壁)までが擬似的に一体化する状態を作り、クローズドデッキ相当の剛性を発揮することが可能となる。
In the present invention, the
図2は、図1中のII−II線に沿った断面図である。図2を参照して、シリンダブロック100は、クランクケース部51と、クランクケース部51上の本体部11と、本体部11の内側に設けられたボア部12とを有する。ボア部12の内周面にはシリンダライナ151が設けられている。シリンダライナ151はボア領域15を取り囲む。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. With reference to FIG. 2, the
ボア部12と本体部11との間がウォータジャケット空間7であり、ウォータジャケット空間7には冷却水120が充填されている。なお、この実施の形態では水を用いてボア部12を冷却する構造を示しているが、これに限られるものではなく、オイル、他の流体などをウォータジャケット空間7に流し込むことが可能である。また、ウォータジャケット空間7内での冷却水120の流れを調整するために、ウォータジャケットスペーサを設けてもよい。
A space between the
本発明では、オープンデッキ型のシリンダブロック100に対し、ボア部12と本体部11とをブリッジさせるための部品としてのコイルバネ152を追加している。コイルバネ152は、シリンダブロック100に設置する際位置決めは行なうが、シリンダブロック100に対し溶接等による固定化(一体化)はしない。ボア領域15の圧力(筒内圧)が大きくなり、所定の変形が発生すると、ボア部12とコイルバネ152と本体部11の三者が密着状態となり、クローズドデッキ相当の剛性を発揮する。
In the present invention, a
これにより、クローズドデッキのブリッジ部をなす追加部分において、溶接等の接合工程が不要となる。 This eliminates the need for a joining step such as welding at the additional portion forming the bridge portion of the closed deck.
ボア部12の変形量が大きくなり過ぎたときのみクローズドデッキ化する設計により、ボア側および本体側への完全な固定が不要となる。また、追加部品としてのコイルバネ152を取付ける際に溶接等の受熱の機会を排除でき、また、ボア側への圧着等のボア部の応力の発生を排除できる。その結果追加部品組付け後のボア部12の変形を防止できる。
Due to the design of the closed deck only when the deformation amount of the
コイルバネ152は一般的な圧縮バネにより構成され、シリンダブロック100に装着する際には圧縮変形させて溝111,112に嵌め合わせる。なお、溝111,112は、シリンダブロック100の鋳造形成の際の鋳抜きによって、同時に形成される。筒内圧力が高まり、ボア部12の拡張が大きくなってコイルバネ152を圧縮する過程において、拡張量が所定値以上となると、コイルバネ152が密着するようになる。コイルバネ152として、非線形のバネを用い、ボア部12の変形量が所定値以上になったとき、必要な弾性係数(拡張方向に対する剛性:バネ定数)を確保できるものであれば、必ずしもコイルバネ152は密着状態にならなくてもよい。
The
以上説明したような、この発明に従ったシリンダブロック100では、必要なときにだけクローズドデッキ相当の剛性を得ることができる。また、ボア部12に悪影響を及ぼすことがない。
In the
(実施の形態2)
図3は、この発明の実施の形態2に従ったシリンダブロックの断面図である。図3を参照して、この発明の実施の形態2に従ったシリンダブロック100では、追加部品としての補強部材154を本体部11に圧入で固定しており、補強部材154の先端部1540はボア部12と離れており、その隙間の距離はLである。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a cross-sectional view of a cylinder block according to the second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, in
実施の形態2に従ったシリンダブロック100は、ボア領域15を取り囲むボア部12と、ボア部12の外周に設けられ、ボア部12との間でウォータジャケット空間7を形成する本体部11とを備える。ウォータジャケット空間7は、シリンダブロック100のデッキ面211で開口している。シリンダブロック100は、デッキ面211近傍においてボア部12に向かって突出する補強部材154を備える。内燃機関の停止時には、補強部材154と、ボア部12または本体部11の間には隙間が生じている。内燃機関が運転するとボア部12が膨張して補強部材154の先端部1540がボア部12に密着する。
The
この実施の形態では、実施の形態1におけるバネを圧入固定する補強部材154で置換えている。また、バネが密着状態になるまでの低剛性部分を隙間で置換えたものである。補強部材154は、この実施の形態では本体部11に固定しているが、本体部11に固定せず、補強部材154が本体部11およびボア部12の双方に対して隙間を有するような構成としてもよい。また、補強部材154がボア部12に取付けられ、本体部11と補強部材154との間に隙間が設けられていてもよい。
In this embodiment, the spring in the first embodiment is replaced with a reinforcing
たとえば、本体部11に孔が設けられ、この孔に補強部材154が嵌め合わされ、補強部材154がボア領域15のラジアル方向にスライドして移動可能なように設けられてもよい。この場合であっても、ボア部12の膨張量が所定量を超えると、ボア部12、補強部材154および本体部11が一体となる。
For example, a hole may be provided in the
このように構成された、実施の形態2に従ったシリンダブロック100においても、実施の形態1に従ったシリンダブロック100と同様の効果がある。
The
以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、本発明のエンジンは車両に搭載されるものだけでなく、発電機用のエンジンとしてもよい。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the embodiment shown here can be variously modified. First, the engine of the present invention is not limited to one mounted on a vehicle, but may be an engine for a generator.
また、エンジンの種類として、ガソリンエンジンだけでなく、ディーゼルエンジンに本発明を適用してもよい。 Further, the present invention may be applied not only to gasoline engines but also to diesel engines as engine types.
さらに、補強部材154およびコイルバネ152の配置の位置、配置数については、デッキ面211近傍であれば特に制限されない。
Further, the position and number of the reinforcing
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
この発明は内燃機関の分野において適用することができる。 The present invention can be applied in the field of internal combustion engines.
7 ウォータジャケット空間、11 本体部、12 ボア部、15 ボア領域、100 シリンダブロック、152 コイルバネ。 7 Water jacket space, 11 body portion, 12 bore portion, 15 bore region, 100 cylinder block, 152 coil spring.
Claims (5)
前記シリンダブロックは、ボア領域を取り囲むボア部と、
前記ボア部の外周に設けられ、前記ボア部との間でウォータジャケット空間を形成する本体部とを備え、
前記ウォータジャケット空間は、前記シリンダブロックのデッキ面で開口しており、
さらに、前記シリンダブロックは、前記デッキ面において前記ボア部と前記本体部との間に嵌め合わされた複数の弾性体を備えた、シリンダブロック。 A cylinder block of an internal combustion engine,
The cylinder block includes a bore portion surrounding the bore region;
A main body provided on the outer periphery of the bore and forming a water jacket space with the bore;
The water jacket space is open at the deck surface of the cylinder block,
Furthermore, the cylinder block includes a plurality of elastic bodies fitted between the bore portion and the main body portion on the deck surface.
前記シリンダブロックは、ボア領域を取り囲むボア部と、
前記ボア部の外周に設けられ、前記ボア部との間でウォータジャケット空間を形成する本体部とを備え、
前記ウォータジャケット空間は、前記シリンダブロックのデッキ面で開口しており、
さらに、前記シリンダブロックは、前記デッキ面近傍に設けられる補強部材を備え、
内燃機関の停止時には、前記補強部材と前記ボア部との間には隙間が生じており、内燃機関が運転すると前記ボア部が膨張して前記補強部材の先端部が前記ボア部に密着する、シリンダブロック。 A cylinder block of an internal combustion engine,
The cylinder block includes a bore portion surrounding the bore region;
A main body provided on the outer periphery of the bore and forming a water jacket space with the bore;
The water jacket space is open at the deck surface of the cylinder block,
Furthermore, the cylinder block includes a reinforcing member provided in the vicinity of the deck surface,
When the internal combustion engine is stopped, a gap is generated between the reinforcing member and the bore portion. Cylinder block.
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