JP2009209798A

JP2009209798A - シリンダブロック

Info

Publication number: JP2009209798A
Application number: JP2008054094A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Kitagawa; 智明北川
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2008-03-04
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2009-09-17
Anticipated expiration: 2028-03-04
Also published as: JP5300285B2

Abstract

【課題】従来のセミオープンデッキ構造のシリンダブロックは、加工時にライナ上部が変形することがあり、これにより、ライナに歪みが発生して潤滑油の消費が多くなる、という問題があった。
【解決手段】セミオープンデッキ構造のシリンダブロック１００において、ライナ１２上部（厚肉部１２ｂ）の肉厚ｔ２を、ライナ１２の他の部分の肉厚ｔ１よりも厚く構成した。また、厚肉部１２ｂを、ピストン４が上死点に位置した時のトップリング４ａの位置よりも上側に配置した。
【選択図】図２

Description

本発明は、セミオープンデッキ構造のシリンダブロックの技術に関する。

従来、セミオープンデッキ構造のシリンダブロックの技術は公知となっている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、シリンダブロックのデッキ構造としては、セミオープンデッキ構造の他に、シリンダブロック上面において、ウォータジャケットが開いた状態となっているオープンデッキ構造、ウォータジャケットが閉じた状態となっているクローズドデッキ構造が知られている。

オープンデッキ構造は、製造が容易で冷却性に優れる利点があるが、剛性に劣る欠点がある。クローズドデッキ構造は、剛性に優れる利点があるが、製造が難しく冷却性に劣る欠点がある。一方、セミオープンデッキ構造は、ライナとシリンダブロック外壁とが、ウォータジャケット内で、中間棚と称される部材によって連結されることにより、オープンデッキ構造の利点を生かしつつ、剛性面での欠点を補強した構造となっている。
特開平５−４４５７１号公報

しかしながら、前記従来のセミオープンデッキ構造のシリンダブロックは、加工時にライナ上部が変形することがあり、これにより、ライナに歪みが発生して潤滑油の消費が多くなる、という問題があった。

本発明の解決しようとする課題は以上のとおりであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

すなわち、請求項１においては、セミオープンデッキ構造のシリンダブロックにおいて、ライナ上部の肉厚を、該ライナの他の部分よりも厚く構成したものである。

請求項２においては、セミオープンデッキ構造のシリンダブロックにおいて、ライナ上部の肉厚を、該ライナの周方向において、シリンダブロック外壁または／および隣接する他のライナ、との接続部近傍は薄く、該接続部近傍以外はこれよりも厚く構成したものである。

請求項３においては、前記ライナ上部の肉厚を厚くする部分を、ピストンが上死点に位置した時のトップリングよりも上側に配置したものである。

請求項４においては、前記ライナ上部の軸方向の断面形状を、逆Ｌ字状に形成したものである。

請求項５においては、セミオープンデッキ構造のシリンダブロックにおいて、ライナ上部とシリンダブロック外壁上部とを連結したものである。

請求項６においては、前記ライナと前記シリンダブロック外壁とを連結する中間棚を、ピストンが上死点に位置した時のトップリング近傍に配置したものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、ライナ上部の剛性が向上するため、加工時のライナ上部の変形を低減できる。これにより、ライナの歪みが低減されて潤滑油の消費が抑制される。また、ライナ上部の表面積が増加するため、冷却性が向上するとともに、ガスケットによるシール幅が増加して、シール性が向上する。

請求項２においては、ライナ上部の剛性が向上するため、加工時のライナ上部の変形を低減できる。これにより、ライナの歪みが低減されて潤滑油の消費が抑制される。また、ライナ上部の表面積が増加するため、冷却性が向上するとともに、ガスケットによるシール幅が増加して、シール性が向上する。さらに、シリンダブロック上面にシリンダヘッドを締め付け固定する時に、ライナの変形が均一になるようにライナ上部の径を最適化できる。これにより、ライナの歪みが低減されて潤滑油の消費が抑制される。

請求項３においては、ライナ上部の冷却性が向上して、上死点に位置した時のピストン上部を効率良く冷却できる。

請求項４においては、ライナ上部と中間棚との間に、冷却水が流れる空間を確保することができるため、ライナ上部の冷却性が向上する。

請求項５においては、ライナ上部の剛性が向上するため、加工時のライナ上部の変形を低減できる。これにより、ライナの歪みが低減されて潤滑油の消費が抑制される。また、ライナ上部の表面積が増加するため、冷却性が向上するとともに、ガスケットによるシール幅が増加して、シール性が向上する。さらに、ライナ上部にかかる荷重を、連結部に分担できるため、連結部の下方でライナとシリンダブロック外壁とを連結する中間棚の厚さを、従来よりも薄くできる。また、連結部によってピストンの熱をシリンダブロック外壁に逃がして、効率良く冷却できる。

請求項６においては、中間棚によってトップリング部分の熱をシリンダブロック外壁に逃がして、効率良く冷却できる。つまり、トップリング部分に中間棚を配置することにより、最も冷却が必要なトップリング部分の冷却を促進できる。

次に、発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は本発明の第一実施例に係るシリンダブロックを示した平面図、図２は図１におけるＡ―Ａ断面図、図３は本発明の第一実施例に係るライナ上部を示した断面図、図４は本発明の第一実施例に係るライナを模式的に示した平面図、図５は本発明の第二実施例に係るライナを模式的に示した平面図、図６は本発明の第三実施例に係るライナを模式的に示した平面図、図７は本発明の第三実施例に係るライナを示した断面図、図８は本発明の第三実施例に係るライナ上部を示した断面図、図９は本発明の変形例に係るライナを模式的に示した斜視図である。

先ず、本発明の第一実施例に係るシリンダブロック１００について、図１から図４を用いて説明する。

図１に示すように、シリンダブロック１００は、複数（本実施例では３つ）のライナ１２を備え、上面にガスケットを介してシリンダヘッドが取り付けられることにより、直列３気筒エンジン用のシリンダを構成するようになっている。なお、本発明に係るシリンダブロックは、直列３気筒エンジン用のシリンダブロック１００に限定するものではない。

シリンダブロック１００は、ライナ１２とシリンダブロック１００の外壁１０とが、中間棚３によって連結されたセミオープンデッキ構造とされている。シリンダブロック１００の内側には、円筒形のライナ１２が成形されている。ライナ１２とシリンダブロック１００の外壁１０と間には、中空部に冷却水が循環するウォータジャケット５が形成されている。シリンダブロック１００上面には、シリンダヘッドをボルトによって締め付け固定するための複数のボルト孔１０ａ・１０ａ・・・が穿設されている。

中間棚３には、複数の通水孔３ａ・３ａ・・・が穿設されているとともに、中間棚３の上側でライナ１２とシリンダブロック１００の外壁１０との間に、溝部１１が形成されている。これにより、ウォータジャケット５内の冷却水が、通水孔３ａ・３ａ・・・を通って溝部１１に流入するため、ライナ１２上部（シリンダブロック１００上部）の冷却性が向上する。

図２から図４に示すように、ライナ１２は、ピストン４が内周面に沿って往復運動するようになっている。ピストン４の外周面には、上から順に圧力リングであるトップリング４ａ、セカンドリング４ｂ、およびオイルリング４ｃにより構成されるピストンリングが嵌められている。なお、図中のピストン４は、上死点に位置した状態を示している。

中間棚３は、ピストン４が上死点に位置した時のトップリング４ａと略同じ高さの位置に配置されている。中間棚３の厚さｈの範囲内に、ピストン４が上死点に位置した時のトップリング４ａが位置するようになっている。

すなわち、中間棚３は、ピストン４が上死点に位置した時のトップリング４ａ近傍に配置されている。

このような構成により、中間棚３によってトップリング４ａ部分の熱をシリンダブロック１００の外壁１０に逃がして、効率良く冷却できる。つまり、トップリング４ａ部分に中間棚３を配置することにより、最も冷却が必要なトップリング４ａ部分の冷却を促進できる。

また、ライナ１２上部には、厚肉部１２ｂが形成されている。厚肉部１２ｂは、ライナ１２上端部に形成されたフランジ状の部分である。厚肉部１２ｂは、ライナ１２の外周面１２ａと同心円状に、ライナ１２の外周面１２ａから所定長さ（肉厚ｔ２と肉厚ｔ１との差）突出して形成されている。

すなわち、ライナ１２上部（厚肉部１２ｂ）の肉厚ｔ２は、ライナ１２の他の部分（厚肉部１２ｂ下端から下側部分）の肉厚ｔ１よりも厚く構成されている。

このような構成により、ライナ１２上部の剛性が向上するため、加工時のライナ１２上部の変形を低減できる。これにより、ライナ１２の歪みが低減されて潤滑油の消費が抑制される。また、ライナ１２上部の表面積が増加するため、冷却性が向上するとともに、ガスケットによるシール幅が増加して、シール性が向上する。

また、厚肉部１２ｂは、ライナ１２軸方向に厚さｈ２を有している。厚肉部１２ｂの下端は、溝部１１内の上部に位置している。厚肉部１２ｂの厚さｈ２は、中間棚３の厚さｈよりも薄くされている。

すなわち、ライナ１２上部の厚肉部１２ｂは、ピストン４が上死点に位置した時のトップリング４ａよりも上側（中間棚３よりも上側）に配置されている。

このような構成により、ライナ１２上部の冷却性が向上して、上死点に位置した時のピストン４上部を効率良く冷却できる。

また、厚肉部１２ｂの円周端面と、シリンダブロック１００の外壁１０との間には、溝部１１内で空間Ｘが形成されている。

すなわち、ライナ１２上部の軸方向の断面形状は、逆Ｌ字状に形成されている。

このような構成により、ライナ１２上部と中間棚３との間に、冷却水が流れる空間Ｘを確保することができるため、ライナ１２上部の冷却性が向上する。

次に、本発明の第二実施例に係るシリンダブロック２００について、図５を用いて説明する。なお、図５において、第一実施例と同一符号の部材は、第一実施例と同一構成であるため詳細な説明は省略する。

図５に示すようように、シリンダブロック２００では、厚肉部２２ｂの肉厚は、シリンダブロック２００の短手方向（紙面上下方向）において、最大肉厚ｔｍａｘ１を有している。厚肉部２２ｂは、最大肉厚ｔｍａｘ１が平面視（ライナ２２の軸方向視）において、シリンダブロック２００の外壁１０との接続部（Ｐ１からＰ２までの区間）近傍、および隣接する他のライナ２２との接続部（Ｐ３からＰ４までの区間）近傍に近づくに従って、肉厚ｔ２に収束するようになっている。厚肉部２２ｂは、ライナ２２の外周面２２ａから所定長さ（最大肉厚ｔｍａｘ１と肉厚ｔ１との差から、肉厚ｔ２と肉厚ｔ１との差の範囲内）突出して形成されている。

すなわち、ライナ２２上部（厚肉部２２ｂ）の肉厚は、ライナ２２の周方向において、シリンダブロック２００の外壁１０との接続部（Ｐ１からＰ２までの区間）近傍、および隣接する他のライナ２２との接続部（Ｐ３からＰ４までの区間）近傍は、薄く（肉厚ｔ２）、両接続部近傍以外（Ｐ１からＰ４までの区間、およびＰ２からＰ３までの区間）は、これよりも厚く（最大肉厚ｔｍａｘ１）構成されている。

このような構成により、ライナ２２上部の剛性が向上するため、加工時のライナ２２上部の変形を低減できる。これにより、ライナ２２の歪みが低減されて潤滑油の消費が抑制される。また、ライナ２２上部の表面積が増加するため、冷却性が向上するとともに、ガスケットによるシール幅が増加して、シール性が向上する。さらに、シリンダブロック２００上面にシリンダヘッドを締め付け固定する時に、ライナ２２の変形が均一になるように、ライナ２２上部の径を最適化できる。これにより、ライナ２２の歪みが低減されて潤滑油の消費が抑制される。

なお、ライナ２２上部（厚肉部２２ｂ）の肉厚は、前記両接続部（Ｐ１からＰ２までの区間、Ｐ３からＰ４までの区間）近傍の、いずれか一方のみを薄く構成して、いずれか一方の接続部近傍以外は、これよりも厚く構成することもできる。

次に、本発明の第三実施例に係るシリンダブロック３００について、図６から図８を用いて説明する。なお、図６から図８において、第一および第二実施例と同一符号の部材は、第一および第二実施例と同一構成であるため詳細な説明は省略する。

図６から図８に示すように、シリンダブロック３００では、厚肉部３２ｂの肉厚は、シリンダブロック３００の短手方向（紙面上下方向）において、最大肉厚ｔｍａｘ２を有している。厚肉部３２ｂは、最大肉厚ｔｍａｘ２が平面視（ライナ３２の軸方向視）において、シリンダブロック３００の外壁１０との接続部（Ｐ１からＰ２までの区間）近傍、および隣接する他のライナ２２との接続部（Ｐ３からＰ４までの区間）近傍に近づくに従って、肉厚ｔ２に収束するようになっている。厚肉部３２ｂは、ライナ３２の外周面３２ａから所定長さ（最大肉厚ｔｍａｘ２と肉厚ｔ１との差から、肉厚ｔ２と肉厚ｔ１との差の範囲内）突出して形成されている。

また、シリンダブロック３００では、ライナ３２上部とシリンダブロック３００の外壁１０上部とが、厚肉部３２ｂを介して連結されている。厚肉部３２ｂとシリンダブロック３００の外壁１０とは、シリンダブロック３００の長手方向（紙面左右方向）において、所定の接触長Ｌで接触して連結されている。

すなわち、ライナ３２上部とシリンダブロック３００の外壁１０上部とは、厚肉部３２ｂによって連結されている。

このような構成により、ライナ３２上部の剛性が向上するため、加工時のライナ３２の変形を低減できる。これにより、ライナ３２の歪みが低減されて潤滑油の消費が抑制される。また、ライナ３２上部の表面積が増加するため、冷却性が向上するとともに、ガスケットによるシール幅が増加して、シール性が向上する。さらに、ライナ３２上部にかかる荷重を、厚肉部３２ｂに分担できるため、厚肉部３２ｂの下方でライナ３２とシリンダブロック３００の外壁１０とを連結する中間棚３の厚さを、従来よりも薄くできる。また、厚肉部３２ｂによってピストン４の熱をシリンダブロック３００の外壁１０に逃がして、効率良く冷却できる。

なお、厚肉部３２ｂの厚さｈ３は、中間棚３の厚さｈよりも薄くされているため（図７参照）、ライナ３２に作用する荷重を分担する割合は、中間棚３の方が厚肉部３２ｂよりも大きくなる。

また、実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば次のように変更してもよい。

図８に示すように、ライナ１２・２２・３２の外周面に、ライナ１２・２２・３２の軸方向に沿って多数のリブ６を形成することもできる。
このような構成により、ライナ１２・２２・３２の剛性が向上し、加工時のライナ１２・２２・３２の変形を低減できる。これにより、ライナ１２・２２・３２の歪みが低減されて潤滑油の消費が抑制される。また、ライナ１２・２２・３２の表面積が増加するため、冷却性が向上する。

本発明の第一実施例に係るシリンダブロックを示した平面図。図１におけるＡ―Ａ断面図。本発明の第一実施例に係るライナ上部を示した断面図。本発明の第一実施例に係るライナを模式的に示した平面図。本発明の第二実施例に係るライナを模式的に示した平面図。本発明の第三実施例に係るライナを模式的に示した平面図。本発明の第三実施例に係るライナを示した断面図。本発明の第三実施例に係るライナ上部を示した断面図。本発明の変形例に係るライナを模式的に示した斜視図。

符号の説明

３中間棚
４ピストン
４ａトップリング
１０外壁
１２ライナ
１２ｂ厚肉部
２２ライナ
２２ｂ厚肉部
３２ライナ
３２ｂ厚肉部
１００シリンダブロック
２００シリンダブロック
３００シリンダブロック

Claims

セミオープンデッキ構造のシリンダブロックにおいて、
ライナ上部の肉厚を、該ライナの他の部分よりも厚く構成した、
ことを特徴とするシリンダブロック。
セミオープンデッキ構造のシリンダブロックにおいて、
ライナ上部の肉厚を、該ライナの周方向において、シリンダブロック外壁または／および隣接する他のライナ、との接続部近傍は薄く、該接続部近傍以外はこれよりも厚く構成した、
ことを特徴とするシリンダブロック。
前記ライナ上部の肉厚を厚くする部分を、ピストンが上死点に位置した時のトップリングよりも上側に配置した、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリンダブロック。
前記ライナ上部の軸方向の断面形状を、逆Ｌ字状に形成した、
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のシリンダブロック。
セミオープンデッキ構造のシリンダブロックにおいて、
ライナ上部とシリンダブロック外壁上部とを連結した、
ことを特徴とするシリンダブロック。
前記ライナと前記シリンダブロック外壁とを連結する中間棚を、ピストンが上死点に位置した時のトップリング近傍に配置した、
ことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のシリンダブロック。