JP2012036739A - シリンダブロックおよびシリンダブロックの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チェーンケース一体型のシリンダブロックにおいて、厚肉化による鋳造欠陥などの発生を抑制できるようにすること。
【解決手段】気筒１２の周囲にウォータージャケット１３が形成され、タイミングチェーン４１の収容スペース３１が内部に一体成形されるシリンダブロック１０において、ウォータージャケット１３と収容スペース３１との間に設けられた壁部１１ａを貫通するように冷却水通路８０が形成されている。冷却水通路８０は、ウォーターポンプからの冷却水が流入され、ウォータージャケット１３に連通される入口側通路８３と、外部へ冷却水が流出される出口側通路８４とを備えている。そして、入口側通路８３の断面積は、出口側通路８４の断面積よりも大きくされている。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関のシリンダブロックおよびその製造方法に関し、詳細には、タイミングチェーンの収容スペースが内部に一体成形されるシリンダブロックおよびその製造方法に関する。

車両などに搭載される内燃機関（エンジン）においては、クランクシャフトの回転をカムシャフトに伝達するためにタイミングチェーンが用いられる。そして、タイミングチェーンを保護したり、動力伝達を円滑にする潤滑油（オイル）が外部へ飛散することを防止したりするために、タイミングチェーンは箱状の収容スペース（「チェーンケース」とも言う。）に収容される。従来では、シリンダブロックおよびシリンダヘッドの気筒列方向、つまり、クランクシャフトが延びる方向の一方側（エンジンフロント側）に別体のチェーンカバーを取り付けることで、上下それぞれに開放されるチェーンケースを形成し、このチェーンケースにタイミングチェーンを収容していた。

ところが、最近では、内燃機関のシリンダブロックとして、例えば、特許文献１，２に示されるように、チェーンケースが内部に一体成形されるシリンダブロック（「チェーンケース一体型のシリンダブロック」とも言う。）も知られている。チェーンケース一体型のシリンダブロックは、例えば、アルミニウム合金などのダイキャストによって製造され、鋳造の際、成形用金型（鋳型）が上下それぞれに型抜きされる（鋳抜かれる）ことによってチェーンケースが成形される。

特開２００５−３４４６９９号公報 実開平７−１７９３６号公報

しかし、従来のチェーンケース一体型のシリンダブロックにおいては、引け巣などの鋳造欠陥が発生しやすいという問題があった。具体的には、チェーンケースを形成する外壁がエンジンフロント側に設けられているので、シリンダブロックの鋳造の際、エンジンフロント側からの鋳抜きを行うことが困難となっていた。このため、気筒の周囲に形成されるウォータージャケットと、チェーンケースとの間に設けられる壁部が厚肉化する可能性がある。具体的には、ヘッドボルトが締め付けられる雌ねじ穴の下方の領域が厚肉化する可能性があり、これに起因して引け巣などの鋳造欠陥が発生しやすくなることが懸念されていた。また、そのような鋳造欠陥に起因してメインギャラリ（メインオイルホール）のオイルが他の部位に漏れる、いわゆる内部漏れが発生することが懸念されていた。

本発明は、そのような問題点に鑑みてなされたものであり、チェーンケース一体型のシリンダブロックにおいて、厚肉化による上記のような不具合の発生を抑制できるようにすることを目的とする。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、シリンダブロックであって、気筒の周囲にウォータージャケットが形成され、タイミングチェーンの収容スペースが内部に一体成形されている。そして、上記ウォータージャケットと収容スペースとの間に設けられた壁部を貫通するように冷却水通路が形成され、上記冷却水通路は、ウォーターポンプからの冷却水が流入され、上記ウォータージャケットに連通される上流側通路と、外部へ冷却水が流出される下流側通路とを備え、上記上流側通路の断面積は、上記下流側通路の断面積よりも大きくされていることを特徴としている。

上記構成によれば、ウォータージャケットとタイミングチェーンの収容スペースとの間に設けられた壁部を貫通するように冷却水通路が設けられるので、その壁部が厚肉化することが抑制される。これにより、チェーンケース一体型のシリンダブロックにおいて、厚肉化による引け巣などの鋳造欠陥の発生を抑制することができる。また、そのような鋳造欠陥に起因する内部漏れの発生を抑制することができる。

しかも、ウォータージャケットとの連通部よりも冷却水流れの上流側に設けられる上流側通路の断面積が、連通部よりも冷却水流れの下流側に設けられる下流側通路の断面積よりも大きくされているので、シリンダブロックの冷却に必要な流量の冷却水を上流側通路からウォータージャケットに確実に供給することが可能になる。また、下流側通路は、上流側通路に対してウォータージャケットと並列に設けられているため、下流側通路には、ウォータージャケットに供給されなかった冷却水が流入される。したがって、下流側通路には、上流側通路からの冷却水が直接流入されるので、低温の冷却水を、シリンダブロックの外部に設けられる各種デバイス（例えば、オイルクーラ、ＥＧＲクーラなど）に供給することができ、各種デバイスの冷却効率を高めることができる。

本発明のシリンダブロックにおいて、上記冷却水通路は、ヘッドボルトが締め付けられる雌ネジ穴の下方に設けられていることが好ましい。

上記構成によれば、チェーンケース一体型のシリンダブロックにおいて、従来では特に懸念されていた雌ねじ穴の下方の領域の厚肉化を効果的に抑制することができ、これに起因する引け巣などの鋳造欠陥を効果的に抑制できる。

ここで、冷却水通路は、シリンダブロックに設けられる呼吸孔や、オイルギャラリを避けて配置することが好ましい。具体的には、呼吸孔よりも上方に冷却水通路を配置し、メインギャラリよりも上方に冷却水通路の下流側通路を配置することが好ましい。また、ウォータージャケットのタイミングチェーンの収容スペース側の部分には、それ以外の部分に比べて深く形成された深底部が設けられ、上記深底部が、上記冷却水通路に連通されていることが好ましい。

本発明のシリンダブロックにおいて、上記上流側通路と、下流側通路と、ウォータージャケットとは、それぞれ別の成形用金型によって成形され、上記上流側通路を成形する第１の成形用金型が、水平方向の一方へ型抜きされ、上記下流側通路を成形する第２の成形用金型が、水平方向の他方へ型抜きされ、上記ウォータージャケットを成形する第３の成形用金型が、上方へ型抜きされることで、上記上流側通路と、下流側通路と、ウォータージャケットとがそれぞれ形成されることが好ましい。より具体的には、上記第１〜第３の成形用金型は、相互に隙間を隔てた状態で型組みされ、この型組み状態では、上記第１の成形用金型は、上記第３の成形用金型のうち上記深底部を成形する部分の下方側に、水平方向に延びる第１の隙間を隔てるとともに、上記深底部を成形する部分の水平方向の一方側に、上記第１の隙間の水平方向の一端に連続する第２の隙間を隔てて配置され、上記第２の成形用金型は、上記第１の成形用金型および上記第３の成形用金型の上記深底部を成形する部分の水平方向の他方側に、上記第１の隙間の水平方向の他端に連続する第３の隙間を隔てて配置されることが好ましい。

上記構成によれば、シリンダブロックの鋳造後、第１の隙間に対応する位置に形成された第１の膜に対し、水平方向の一端から他端にわたって貫通孔を形成するようにドリル加工を行うことによって、上流側通路と下流側通路とウォータージャケットの深底部とを１度の加工で連通させることができる。つまり、第２、第３の隙間に対応する位置に形成された第２、第３の膜が、第１の膜の水平方向の両端に形成されるため、第１の膜を切削しようとすると、第２、第３の膜も併せて切削されることになり、１度の加工だけで第１〜第３の膜を全て貫通させることができる。

この場合、第１の膜を切削して形成された水平方向に延びる貫通孔が、上流側通路とウォータージャケットの深底部とを連通する連通部となる。また、第３の膜を切削して形成された貫通孔が、上流側通路と下流側通路とを連通する連通部となる。そして、上流側通路とウォータージャケットの深底部とを連通する連通部は、第１の膜の左右方向の一端から他端にわたって形成されるので、この連通部の開口面積は、上流側通路と下流側通路とを連通する連通部の開口面積よりも大きくなる。これにより、比較的大きな冷却水量が必要とされるウォータージャケットへの連通部の開口面積を大きく形成しながら、比較的小さな冷却水量で済むシリンダブロックの外部に設けられる各種デバイス（例えば、オイルクーラ、ＥＧＲクーラなど）への連通部の開口面積を小さく形成することができる。したがって、１度の加工だけで、要求される冷却水量に応じた２種類の連通部を形成することができる。

また、本発明は、気筒の周囲にウォータージャケットが形成され、タイミングチェーンの収容スペースが内部に一体成形されるシリンダブロックの製造方法であって、シリンダブロックには、上記ウォータージャケットと収容スペースとの間に設けられた壁部を貫通するように冷却水通路が形成され、上記ウォータージャケットの上記収容スペース側の部分には、それ以外の部分に比べて深く形成された深底部が設けられ、上記冷却水通路は、ウォーターポンプからの冷却水が流入され、上記ウォータージャケットの上記深底部に連通される上流側通路と、外部へ冷却水が流出される下流側通路とを備えており、シリンダブロックの鋳造の際、上記上流側通路と、下流側通路と、ウォータージャケットとを、それぞれ別の成形用金型によって成形し、上記上流側通路を成形する第１の成形用金型を、水平方向の一方へ型抜きし、上記下流側通路を成形する第２の成形用金型を、第１の成形用金型の型抜き方向とは反対方向へ型抜きし、上記ウォータージャケットを成形する第３の成形用金型を、上方へ型抜きすることで、上記上流側通路と、下流側通路と、ウォータージャケットとを、シリンダブロックにそれぞれ形成することを特徴としている。このようにして製造されるシリンダブロックによれば、上述した本発明のシリンダブロックと同様の効果を得ることができる。

そして、上記第１〜第３の成形用金型を、相互に隙間を隔てた状態で型組みし、この型組み状態では、上記第１の成形用金型を、上記第３の成形用金型のうち上記深底部を成形する部分の下方側に、水平方向に延びる第１の隙間を隔てるとともに、上記深底部を成形する部分の水平方向の一方側に、上記第１の隙間の水平方向の一端に連続する第２の隙間を隔てて配置し、上記第２の成形用金型を、上記第１の成形用金型および上記第３の成形用金型の上記深底部を成形する部分の水平方向の他方側に、上記第１の隙間の水平方向の他端に連続する第３の隙間を隔てて配置することを特徴としている。このようにして製造されるシリンダブロックによれば、上述した本発明のシリンダブロックと同様の効果を得ることができる。

本発明のシリンダブロックの製造方法において、シリンダブロックの鋳造後、上記第１の隙間に対応する位置に形成された膜に対し、水平方向の一端から他端にわたって貫通孔を形成するようにドリル加工を行うことが好ましい。ここで、上記ウォータージャケットと、シリンダブロックの外部に設けられる各種デバイスとにそれぞれ要求される冷却水量に応じて、上記ドリル加工に用いるドリルの径および上記第３の成形用金型のうち上記深底部を成形する部分の水平方向の幅を設定することが好ましい。もしくは、上記ウォータージャケットと、シリンダブロックの外部に設けられる各種デバイスとにそれぞれ要求される冷却水量に応じて、上記ドリル加工に用いるドリルの径およびドリル加工の回数を設定することが好ましい。

本発明によれば、ウォータージャケットとタイミングチェーンの収容スペースとの間に設けられた壁部を貫通するように冷却水通路が設けられるので、その壁部が厚肉化することが抑制される。これにより、チェーンケース一体型のシリンダブロックにおいて、厚肉化による引け巣などの鋳造欠陥の発生を抑制することができる。

本発明を適用するシリンダブロックを備えた内燃機関の概略構成を示す断面図である。 図１のシリンダブロックの概略構成を示す斜視図である。 図２のシリンダブロックに形成される冷却水通路の断面構造を示す斜視図である。 図２のＸ１−Ｘ１線断面図である。 図２のＸ２−Ｘ２線断面図である。 図２のＸ３−Ｘ３線断面図である。 シリンダブロックの鋳造の際、成形用金型が型組みされた状態を示し、図２のＸ４−Ｘ４線に相当する線で切断したときの断面を示す図である。 図７の状態の後、成形用金型によって形成されるキャビティ内に溶湯が供給された状態を示し、図２のＸ４−Ｘ４線に相当する線で切断したときの断面を示す図である。 図８の状態の後、成形用金型が型抜きされた状態を示し、図２のＸ４−Ｘ４線に相当する線で切断したときの断面を示す図である。 図９の状態の後、冷却水通路を貫通させる加工が行われた状態を示し、図２のＸ４−Ｘ４線に相当する線で切断したときの断面を示す図である。

本発明を具体化した実施形態について添付図面を参照しながら説明する。

まず、本発明を適用するシリンダブロックを備えた内燃機関の概略構成について説明する。図１では、内燃機関として、直列４気筒のエンジン１を例示している。

図１に示すように、エンジン１は、シリンダブロック１０と、シリンダヘッド５０とを備えている。シリンダヘッド５０は、シリンダブロック１０の上方に配置され、図示しないヘッドボルトによってシリンダブロック１０に締結されている。シリンダヘッド５０の上部には、ヘッドカバー６０が固定されている。また、シリンダブロック１０の下部には、オイルパン７０が設けられている。

図１、図２に示すように、シリンダブロック１０は、複数（この例では４つ）の気筒１２が設けられるブロック本体１１と、タイミングチェーン４１の収容スペース３１を形成する外壁３０とが一体形成された構成となっている。外壁３０は、シリンダブロック１０の気筒列方向の一方側（エンジンフロント側）に設けられている。シリンダブロック１０は、例えば、アルミニウム合金などのダイキャストによって製造される。

シリンダブロック１０のブロック本体１１には、各気筒１２の周囲にはウォータージャケット１３が設けられている。ウォータージャケット１３の頂面は、上方に開放されている。そして、ウォータージャケット１３は、シリンダヘッド５０の内部に形成されるヘッド側のウォータージャケットに連通されている。

各気筒１２には、ピストン１４が往復移動可能に挿入されている。ピストン１４は、コネクティングロッド１５を介してクランクシャフト１６に連結されている。なお、ピストン１４が往復移動する方向を上下方向（図２のｚ軸方向）とし、また、上下方向、および、気筒列方向（図２のｘ軸方向）に直交する方向を左右方向（図２のｙ軸方向）とする。

クランクシャフト１６は、シリンダブロック１０の下端部に回転自在に支持されている。具体的には、図１に示すように、ブロック本体１１の各気筒１２の下側には、クランクシャフト１６のジャーナル部１６ａを回転自在に支持するための隔壁１７が、気筒列方向に所定間隔離れてそれぞれ設けられている。隔壁１７の下面には、クランクキャップ１８がボルト等で取り付けられており、隔壁１７とクランクキャップ１８とによって、クランクシャフト１６のジャーナル部１６ａが挟まれるようになっている。隔壁１７およびクランクキャップ１８と、ジャーナル部１６ａとの間には、すべり軸受としてのメタル１９が介在されている。また、隣り合う隔壁１７，１７同士の対向空間、つまり、クランク室２０には、クランクシャフト１６のクランクピン１６ｂとバランスウェイト１６ｃとが配置されている。

クランクシャフト１６の一端部（図１では左端部）には、クランクスプロケット２２と、図示しないオイルポンプを駆動するためのオイルポンプ用スプロケット２３とが回転一体に取り付けられている。クランクシャフト１６の一端には、図示しない補機類を駆動するためのクランクプーリ２５が取り付けられている。また、図２、図５に示すように、ブロック本体１１の複数箇所には、シリンダヘッド５０を締結するためのヘッドボルトがねじ込まれる雌ねじ穴２６が形成されている。

図１、図３、図４に示すように、ブロック本体１１には、ピストン１４の往復運動にともなうクランク室２０の圧力変化を緩和するための呼吸孔２１が設けられている。呼吸孔２１は、隔壁１７のジャーナル部１６ａを支持する部分よりも上方に設けられている。呼吸孔２１は、隔壁１７の厚み方向に貫通するように形成されている。呼吸孔２１によって、隣り合うクランク室２０，２０間が互いに連通されるとともに、１番気筒（最もエンジンフロント側に配置された気筒）のクランク室２０と、タイミングチェーン４１の収容スペース３１とが連通されている。ピストン１４の往復運動にともなって各気筒１２のクランク室２０間に圧力差が生じると、呼吸孔２１を介して圧力の高い側から低い側へ気体が移動することで、その圧力差が低減されるようになっている。

この実施形態では、ブロック本体１１に４つの気筒１２が直列に設けられることから、呼吸孔２１は、ブロック本体１１に４つ設けられている。具体的には、呼吸孔２１は、隣り合う気筒１２間の隔壁１７、および、ウォータージャケット１３とタイミングチェーン４１の収容スペース３１との間に設けられる隔壁１７に設けられている。４つの呼吸孔２１は、相互に同一の形状（例えば円形）とされ、気筒列方向に沿って同一の直線上に配置されている。

また、図３、図４に示すように、ブロック本体１１には、オイルポンプによって圧送されるオイルが流通されるメインギャラリ（メインオイルホール）２４が形成されている。オイルポンプにて昇圧されたオイルが、メインギャラリ２４を介してエンジン１の被潤滑部に供給されるようになっている。メインギャラリ２４は、気筒列方向に沿って延びている。また、メインギャラリ２４は、呼吸孔２１よりも上方に設けられている。

図２に示すように、シリンダブロック１０の外壁３０は、ブロック本体１１と対向して配置される板状の外壁部３２と、ブロック本体１１と外壁部３２とをつなぐ一対の板状の連結部３３，３３とを備えている。外壁部３２は、上下方向に直交する平面で切断した断面形状が、左右方向に延びるような形状とされている。外壁部３２は、左右方向の両端部でこの外壁部３２と直交する方向に延びる連結部３３にそれぞれ接続されている。各連結部３３は、上下方向に直交する平面で切断した断面形状が、気筒列方向に延びるような形状とされている。

このような外壁３０がブロック本体１１のエンジンフロント側に一体的に設けられることによって、タイミングチェーン４１の収容スペース３１が形成される。収容スペース３１は、シリンダブロック１０の鋳造の際、成形用金型が上下それぞれに型抜きされることによって形成される。図１に示すように、収容スペース３１は、上下にそれぞれ開放された空間となっており、シリンダヘッド５０に設けられるタイミングチェーン４１の収容スペース５１と連通されている。そして、タイミングチェーン４１が、シリンダブロック１０およびシリンダヘッド５０にわたって形成された収容スペース３１，５１に収容されている。

ここで、タイミングチェーン４１を駆動するタイミングチェーン駆動機構について説明する。図１に示すように、シリンダヘッド５０には、吸気カムシャフト５２が設けられている。吸気カムシャフト５２の一端部には、吸気カムスプロケット５３が回転一体に設けられている。また、クランクシャフト１６の一端部には、クランクスプロケット２２が回転一体に設けられている。タイミングチェーン４１は、吸気カムスプロケット５３およびクランクスプロケット２２に巻き掛けられている。タイミングチェーン４１によって、クランクスプロケット２２の駆動回転を吸気カムスプロケット５３に伝達することで、動弁装置を駆動するようになっている。なお、タイミングチェーン駆動機構には、図示しないチェーンテンショナ装置およびチェーンガイドが設けられている。チェーンテンショナ装置は、タイミングチェーン４１の弛み側に配置され、チェーンガイドは、タイミングチェーン４１の張り側に配置されるようになっている。

この実施形態では、図３、図４に示すように、シリンダブロック１０には、ブロック本体１１を左右方向に貫通する冷却水通路８０が設けられている。以下、この冷却水通路８０の構造について詳しく説明する。なお、図４には、図３のブロック本体１１の切断面を示している。

図２〜図６に示すように、冷却水通路８０は、ブロック本体１１において、ウォータージャケット１３と、タイミングチェーン４１の収容スペース３１との間に設けられる壁部１１ａに設けられている。つまり、冷却水通路８０は、ブロック本体１１の最も収容スペース３１寄りの（エンジンフロント側の）壁部１１ａに設けられている。

図４に示すように、冷却水通路８０の一端（図４では右端）は、図示しないウォーターポンプからの冷却水を冷却水通路８０に導入する冷却水導入口８１とされている。冷却水通路８０の他端（図４では左端）は、冷却水通路８０の冷却水を外部へ流出する冷却水流出口８２とされている。冷却水流出口８２から流出された冷却水は、シリンダブロック１０の外部に設けられる図示しない各種デバイス（例えば、オイルクーラ、ＥＧＲクーラなど）へ供給されるようになっている。つまり、冷却水流出口８２は、各種デバイスへの冷却水の供給口となっている。

より詳細には、冷却水通路８０は、冷却水導入口８１側の入口側通路８３と、冷却水流出口８２側の出口側通路８４とが、接続された構成とされている。入口側通路８３は、冷却水導入口８１から左右方向の他方側（図４では左側）へ向けて延びており、その他端部において、出口側通路８４と連通されている。出口側通路８４は、冷却水流出口８２から左右方向の一方側（図４では右側）へ向けて延びており、その一端部において、入口側通路８３と連通されている。入口側通路８３と出口側通路８４との連通部８５は、ブロック本体１１の左右方向の中央位置よりも冷却水流出口８２側に位置している。そして、入口側通路８３の左右方向の長さが、出口側通路８４の左右方向の長さよりも大きくされている。連通部８５は、例えばドリル加工によって形成される。なお、図４では、ドリル加工による連通部８５の加工跡を１点鎖線で示している。

図５、図６に示すように、入口側通路８３は、断面形状が略矩形とされている。出口側通路８４は、断面形状が略円形とされている。図４に示すように、入口側通路８３には、左右方向の途中に段差部８３ｃが設けられており、入口側通路８３の断面積は、左右方向の途中で変化している。そして、入口側通路８３の冷却水導入口８１側の部分（段差部８３ｃの右側の部分）８３ａの断面積よりも、連通部８５側の部分（段差部８３ｃの左側の部分）８３ｂの断面積が小さくされている。出口側通路８４の断面積は、入口側通路８３の連通部８５側の部分８３ｂの断面積よりも小さくされている。

図５に示すように、冷却水通路８０は、ヘッドボルト用の雌ねじ穴２６よりも下方に設けられている。また、図４に示すように、冷却水通路８０は、呼吸孔２１およびメインギャラリ２４を避けて配置されている。具体的には、図４、図６に示すように、入口側通路８３は、呼吸孔２１よりも上方に設けられている。図４に示すように、出口側通路８４は、メインギャラリ２４よりも上方に設けられている。より詳細には、図５に示すように、入口側通路８３の上端８３ｅおよび出口側通路８４の上端８４ａは、雌ねじ穴２６よりも下方に位置している。また、図４に示すように、入口側通路８３の下端８３ｆは、呼吸孔２１よりも上方であって、メインギャラリ２４と略同じ高さに位置している。出口側通路８４の下端８４ｂは、呼吸孔２１およびメインギャラリ２４よりも上方に位置している。さらに、入口側通路８３の左端８３ｇは、メインギャラリ２４よりも右方であって、呼吸孔２１よりも左方に位置している。出口側通路８４の右端８４ｃは、メインギャラリ２４よりも左方であって、呼吸孔２１よりも右方に位置している。

図４、図６に示すように、入口側通路８３は、各気筒１２の周囲に設けられるウォータージャケット１３に連通されている。具体的には、図６に示すように、ウォータージャケット１３のエンジンフロント側の部分、つまり、タイミングチェーン４１の収容スペース３１側の部分には、それ以外の部分に比べて深く形成された深底部１３ａが設けられている。図４に示すように、深底部１３ａの下端１３ｂは、入口側通路８３の上端８３ｅおよび出口側通路８４の上端８４ａよりも下方に位置している。また、深底部１３ａの下端１３ｂは、入口側通路８３の下端８３ｆおよび出口側通路８４の下端８４ｂよりも上方に位置している。入口側通路８３の左端８３ｇは、深底部１３ａの左端１３ｃと略同じ位置まで延びている。

この実施形態では、深底部１３ａは、入口側通路８３の連通部８５側の部分８３ｂの上方に設けられており、深底部１３ａの下端部と、入口側通路８３の連通部８５側の部分８３ｂの上端部とが連通部８６を介して連通されている。つまり、入口側通路８３の連通部８５側の部分８３ｂの上面の高さを、冷却水導入口８１側の部分８３ａの上面の高さよりも低くすることによって、連通部８５側の部分８３ｂを深底部１３ａの下方に配置させている。連通部８６は、ウォータージャケット１３への冷却水の供給口となっている。連通部８６は、例えばドリル加工によって形成される。連通部８６の開口面積は、連通部８５の開口面積よりも大きくされている。なお、図４では、ドリル加工による連通部８６の加工跡を１点鎖線で示している。

ウォーターポンプから送られる冷却水が冷却水導入口８１を介して冷却水通路８０に導入されると、冷却水は、冷却水通路８０の入口側通路８３を流れた後、ウォータージャケット１３の深底部１３ａと、出口側通路８４とに分流される。入口側通路８３を流れてきた冷却水は、連通部８６を介してウォータージャケット１３の深底部１３ａへ流出されるとともに、連通部８５を介して出口側通路８４へ流出される。

連通部８６を介してウォータージャケット１３の深底部１３ａに流入された冷却水は、気筒１２の周囲のウォータージャケット１３に供給される。そして、冷却水通路８０を流れる冷却水、および、連通部８６を介してウォータージャケット１３に供給された冷却水によって、ブロック本体１１が冷却される。この場合、冷却水通路８０のうち、ウォータージャケット１３の深底部１３ａとの連通部８６よりも冷却水流れの上流側に設けられる入口側通路８３の断面積は、連通部８６よりも冷却水流れの下流側に設けられる出口側通路８４の断面積よりも大きくされているので、ブロック本体１１の冷却に必要な流量の冷却水を入口側通路８３からウォータージャケット１３に確実に供給することが可能になる。

一方、連通部８５を介して出口側通路８４に流入された冷却水は、冷却水流出口８２を経て、シリンダブロック１０およびシリンダヘッド５０を除く各種デバイスに供給されるようになっている。この場合、出口側通路８４は、入口側通路８３に対してウォータージャケット１３と並列に設けられているため、出口側通路８４には、ウォータージャケット１３に供給されなかった冷却水が流入される。したがって、出口側通路８４には、入口側通路８３からの冷却水が直接流入されるので、シリンダブロック１０の外部に設けられる各種デバイスに低温の冷却水を供給することができ、各種デバイスの冷却効率を高めることができる。

また、上述したように、ウォータージャケット１３とタイミングチェーン４１の収容スペース３１との間に設けられる壁部１１ａを貫通するように冷却水通路８０が設けられているので、チェーンケース一体型のシリンダブロック１０において、引け巣などの鋳造欠陥の発生を抑制することができる。この実施形態では、冷却水通路８０が雌ねじ穴２６の下方に設けられているので、雌ねじ穴２６の下方の領域が厚肉化することが抑制される。したがって、雌ねじ穴２６の下方の領域において、厚肉化による引け巣などの鋳造欠陥の発生を抑制することができる。また、そのような鋳造欠陥に起因する内部漏れの発生、つまり、メインギャラリ２４のオイルが他の部位に漏れることを抑制することができる。

次に、上記構成の冷却水通路８０をシリンダブロック１０に形成する手順について説明する。

まず、図７に示すように、シリンダブロック１０の鋳造の際、成形用金型の型組みを行う型組み工程が行われる。この型組み工程の後、図８に示すように、成形用金型によって形成されたキャビティ内にアルミニウム合金などの溶湯を供給する供給工程が行われる。そして、供給された溶湯の冷却後、図９に示すように、成形用金型を型抜きする型抜き工程が行われる。この型抜き工程の後、図１０に示すように、シリンダブロック１０に対してドリル加工などにより冷却水通路８０を貫通させる加工工程が行われる。以下、各工程について具体的に説明する。

なお、図７〜図１０は、図２のＸ４−Ｘ４線に相当する線で切断したときの断面を示している。また、図７、図８では、第１〜第３の成形用金型１１０，１２０，１３０およびその周辺部分だけを示し、図９、図１０では、第１〜第３の成形用金型１１０，１２０，１３０によって成形されるシリンダブロック１０の凹部およびその周辺部分だけを示している。

まず、型組み工程では、図７に示すように、シリンダブロック１０に冷却水通路８０を形成するために、第１〜第３の成形用金型１１０，１２０，１３０が用いられる。具体的には、冷却水通路８０の入口側通路８３を成形する第１の成形用金型１１０と、冷却水通路８０の出口側通路８４を成形する第２の成形用金型１２０と、ウォータージャケット１３を成形する第３の成形用金型１３０とが用いられる。

第１の成形用金型１１０は、冷却水通路８０の入口側通路８３に応じた形状とされている。第１の成形用金型１１０は、左右方向に直交する平面で切断したときの断面形状が略矩形とされており、左右方向の途中で段差のある形状とされている。第１の成形用金型１１０の断面積は、左右方向の途中で変化しており、右側の部分１１１の断面積が、左側の部分１１２の断面積よりも大きくされている。

具体的には、第１の成形用金型１１０の下面１１３は、段差のない平面とされている。一方、第１の成形用金型１１０の上面には、左右方向の中間部に段差部１１４が設けられている。そして、第１の成形用金型１１０の上下方向の幅が、段差部１１４の右側の部分１１１よりも、段差部１１４の左側の部分１１２のほうが大きくされている。また、第１の成形用金型１１０の気筒列方向の幅は、左右方向の一端から他端にわたって略一定とされている。

第２の成形用金型１２０は、冷却水通路８０の出口側通路８４に応じた形状とされている。第２の成形用金型１２０は、左右方向に直交する平面で切断したときの断面形状が略円形とされている。第２の成形用金型１２０の断面積は、左右方向の一端から他端にわたって略一定とされている。第２の成形用金型１２０の断面積は、第１の成形用金型１１０の断面積よりも小さくされている。

第３の成形用金型１３０は、ウォータージャケット１３に応じた形状とされている。図７では、第３の成形用金型１３０のエンジンフロント側の部分１３１だけを示している。第３の成形用金型１３０のエンジンフロント側の部分１３１の下部１３１ａは、ウォータージャケット１３の深底部１３ａに応じた形状とされている。第３の成形用金型１３０のエンジンフロント側の部分１３１の下面１３２は、それ以外の部分の下面１３３（図７では２点鎖線で示す）よりも下方に突出して設けられている。第３の成形用金型１３０のエンジンフロント側の部分１３１の下面１３２の左右方向の幅は、第１の成形用金型１１０の段差部１１４の左側の部分１１２の左右方向の幅と略同じにされている。

第１〜第３の成形用金型１１０，１２０，１３０は、図７に示すように、型合わせした状態で型組み（位置決め）される。この際、第１〜第３の成形用金型１１０，１２０，１３０は、相互の突き当たりを避けるために、相互に隙間を隔てた状態で型組みされる。

具体的には、第１の成形用金型１１０の左側の部分１１２が、第３の成形用金型１３０のエンジンフロント側の部分１３１の下方側に第１の隙間Ｃ１を隔てて配置される。つまり、第１の成形用金型１１０の左側の部分１１２の上面１１５と、第３の成形用金型１３０のエンジンフロント側の部分１３１の下面１３２との間に、第１の隙間Ｃ１が設けられる。第１の隙間Ｃ１は、左右方向および気筒列方向に延びる空間とされる。

また、第１の成形用金型１１０の右側の部分１１１が、第３の成形用金型１３０の右方に第２の隙間Ｃ２を隔てて配置される。つまり、第１の成形用金型１１０の段差部１１４の段差面１１６と、第３の成形用金型１３０のエンジンフロント側の部分１３１の右側面１３４との間に、第２の隙間Ｃ２が設けられる。第２の隙間Ｃ２は、上下方向および気筒列方向に延びる空間とされる。第２の隙間Ｃ２は、第１の隙間Ｃ１の右端に連続して設けられる。このように、第１、第３の成形用金型１１０，１３０の型合わせ部に、第１、第２の隙間Ｃ１，Ｃ２によるＬ字状の隙間が形成される。

第２の成形用金型１２０は、第１の成形用金型１１０および第３の成形用金型１３０のエンジンフロント側の部分１３１の左方に第３の隙間Ｃ３を隔てて配置される。つまり、第２の成形用金型１２０の右端面１２１と、第１の成形用金型１１０の左端面１１７および第３の成形用金型１３０のエンジンフロント側の部分１３１の左側面１３５との間に、第３の隙間Ｃ３が設けられる。第３の隙間Ｃ３は、上下方向および気筒列方向に延びる空間とされる。第３の隙間Ｃ３は、第１の隙間Ｃ１の左端に連続して設けられる。このように、第１〜第３の成形用金型１１０，１２０，１３０の型合わせ部に、第１、第３の隙間Ｃ１，Ｃ３によるＴ字状の隙間が形成される。

また、図７の型組み状態では、第１の成形用金型１１０の右側の部分１１１の上面１１８と、第２の成形用金型１２０の上面１２２とが、略同じ高さ位置とされる。第１の成形用金型１１０の左端面１１７と、第３の成形用金型１３０のエンジンフロント側の部分１３１の左側面１３５とが、略同じ左右方向の位置とされる。さらに、第１の成形用金型１１０は、ブロック本体１１に形成される呼吸孔２１（図７では２点鎖線で示す）よりも上方に配置される。第２の成形用金型１２０は、ブロック本体１１に形成されるメインギャラリ２４（図７では２点鎖線で示す）よりも上方に配置される。第１、第２の成形用金型１１０，１２０は、ブロック本体１１に形成されるヘッドボルト用の雌ねじ穴２６（図７では図示せず、図５参照）よりも下方に配置される。

そして、図７に示すように、第１〜第３の成形用金型１１０，１２０，１３０を型組みした後、溶湯の供給工程が行われる。この供給工程では、図８に示すように、アルミニウム合金などの溶湯が供給され、キャビティ内に流し込まれて充填される。このとき、第１〜第３の隙間Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３にも溶湯が供給される。そして、溶湯の冷却後、型抜き工程において、図９に示すように、第１〜第３の成形用金型１１０，１２０，１３０の型抜きが行われる。

第１の成形用金型１１０の型抜き方向は、図８にＹ１で示すように水平方向の一方（ここでは右方）とされる。この第１の成形用金型１１０の右方への型抜きによって、シリンダブロック１０に冷却水通路８０の入口側通路８３が成形される。第２の成形用金型１２０の型抜き方向は、図８にＹ２で示すように水平方向の他方（ここでは左方）とされる。この第２の成形用金型１２０の左方向への型抜きによって、シリンダブロック１０に冷却水通路８０の出口側通路８４が成形される。第３の成形用金型１３０の型抜き方向は、図８にＹ３で示すように上方とされる。この第３の成形用金型１３０の上方向への型抜きによって、シリンダブロック１０にウォータージャケット１３が成形される。

また、図９に示すように、第１、第３の成形用金型１１０，１３０の型抜きによって、第１の隙間Ｃ１に対応する位置に第１の膜（バリ）１４１が形成される。第１の膜１４１は、左右方向および気筒列方向に延びる形状の水平膜とされる。同じく、第１、第３の成形用金型１１０，１３０の型抜きによって、第２の隙間Ｃ２に対応する位置に第２の膜１４２が形成される。第２の膜１４２は、第１の膜１４１の水平方向の一端（ここでは右端）に連続して設けられており、上下方向および気筒列方向に延びる形状の垂直膜とされる。さらに、第１〜第３の成形用金型１１０，１２０，１３０の型抜きによって、第３の隙間Ｃ３に対応する位置に第３の膜１４３が形成される。第３の膜１４３は、第１の膜１４１の水平方向の他端（ここでは左端）に連続して設けられており、上下方向および気筒列方向に延びる形状の垂直膜とされる。

次に、加工工程では、図１０に示すように、ドリルなどによって第１〜第３の膜１４１，１４２，１４３を切削して冷却水通路８０を貫通させる加工が行われる。この貫通切削加工は、第１の膜１４１の水平方向の一端から他端にわたって貫通孔を形成するような加工とされる。例えば、出口側通路８４側からドリルを第１の膜１４１と同じ高さで挿入し、そのドリルを第１の膜１４１と同じ高さを保ったまま水平方向の一方（ここでは右方）へ移動させる。すると、ドリルによって第１〜第３の膜１４３，１４１，１４２が順に切削され、貫通孔１５３，１５１，１５２が形成される。図１０の例では、出口側通路８４と略同じ径のドリルを用いて貫通切削加工を行っている。

これにより、シリンダブロック１０のブロック本体１１に左右方向に貫通する冷却水通路８０が形成される。この場合、第１の膜１４１を切削して形成された左右方向に延びる貫通孔１５１が、入口側通路８３とウォータージャケット１３の深底部１３ａとを連通する連通部８６となる。また、第３の膜１４３を切削して形成された円形の貫通孔１５３が、入口側通路８３と出口側通路８４とを連通する連通部８５となる。図１０では、貫通切削孔加工によって除去された第１〜第３の膜１４１，１４２，１４３の加工跡を１点鎖線で示している。なお、入口側通路８３側からドリルを挿入して貫通切削加工を行ってもよい。

この実施形態によれば、１度の加工だけで、第１〜第３の膜１４１，１４２，１４３を貫通させ、入口側通路８３と出口側通路８４とウォータージャケット１３の深底部１３ａとを連通させることができる。つまり、第２、第３の膜１４２，１４３が、第１の膜１４１の左右方向の両端に形成されるため、第１の膜１４１を切削しようとすると、第２、第３の膜１４２，１４３も併せて切削されることになり、１度の加工だけで第１〜第３の膜１４１，１４２，１４３を全て貫通させることができる。

この場合、貫通孔１５１（連通部８６）は、第１の膜１４１の左右方向の一端から他端にわたって形成されるので、連通部８６の開口面積は、第３の膜１４３を切削して形成される貫通孔１５３（連通部８５）の開口面積よりも大きくなる。これにより、比較的多い冷却水量が必要とされるウォータージャケット１３への連通部８６の開口面積を大きく形成しながら、比較的少ない冷却水量でも済むシリンダブロックの外部に設けられる各種デバイスへの連通部８５の開口面積を小さく形成することができる。したがって、１度の加工だけで、要求される冷却水量に応じた２種類の連通部８５，８６を形成することができる。

ここで、ウォータージャケット１３と、シリンダブロック１０の外部に設けられる各種デバイスとにそれぞれ要求される冷却水量に応じて、２種類の連通部８６，８５の開口面積を設定することが好ましい。詳細には、ウォータージャケット１３と、シリンダブロック１０の外部に設けられる各種デバイスとにそれぞれ要求される冷却水量に応じて、ドリル加工に用いるドリルの径、および、第３の成形用金型１３０のエンジンフロント側の部分１３１の下部１３１ａの左右幅Ｗ１（図７参照）を設定すればよい。この点について説明する。

まず、第３の膜１４３を切削して形成される貫通孔１５３（連通部８５）の開口面積は、ドリルの径に応じて変化する。また、第１の膜１４１の水平方向の一端から他端にわたって形成される貫通孔１５１（連通部８６）の開口面積は、ドリルの径および第３の成形用金型１３０の上記左右幅Ｗ１に応じて変化する。この場合、ドリルの径は、出口側通路８４と同じ径まで大きくすることが可能である。

したがって、ドリルの径および第３の成形用金型１３０の上記左右幅Ｗ１を調整することで、連通部８６，８５の開口面積の比が調整される。そして、連通部８６，８５の開口面積の比を調整すると、入口側通路８３からウォータージャケット１３へ流通される冷却水量と、入口側通路８３から出口側通路８４に流通される冷却水量との比が調整される。つまり、ウォータージャケット１３に供給される冷却水量と、シリンダブロック１０の外部に設けられる各種デバイスに供給される冷却水量との比が調整される。そこで、この実施形態では、ウォータージャケット１３と、シリンダブロック１０の外部に設けられる各種デバイスとにそれぞれ要求される冷却水量に応じて、ドリルの径および第３の成形用金型１３０の上記左右幅Ｗ１を設定し、これにより、適正な冷却水の流量配分が得られるようにしている。

なお、第３の成形用金型１３０の上記左右幅Ｗ１を一定幅とし、ドリルの径の設定のみによって、連通部８６，８５の開口面積の比を調整することも可能である。この場合、ドリルの径とともにドリル加工の回数を設定することによって、連通部８６，８５の開口面積の比を調整することが可能であり、ドリル加工の回数を複数回とすることで、連通部８６，８５の開口面積の比を調整の自由度を高めることが可能である。

本発明は、内燃機関のシリンダブロックであって、タイミングチェーンの収容スペースが内部に一体成形されるものに利用可能である。

１０ シリンダブロック
１１ ブロック本体
１１ａ 壁部
１２ 気筒
１３ ウォータージャケット
１３ａ 深底部
３０ 外壁
３１ 収容スペース
４１ タイミングチェーン
８０ 冷却水通路
８３ 入口側通路（上流側通路）
８４ 出口側通路（下流側通路）
８６ 連通部
１１０ 第１の成形用金型
１２０ 第２の成形用金型
１３０ 第３の成形用金型
Ｃ１ 第１の隙間
Ｃ２ 第２の隙間
Ｃ３ 第３の隙間

Claims (12)

1. 気筒の周囲にウォータージャケットが形成され、タイミングチェーンの収容スペースが内部に一体成形されるシリンダブロックであって、
   上記ウォータージャケットと収容スペースとの間に設けられた壁部を貫通するように冷却水通路が形成され、
   上記冷却水通路は、ウォーターポンプからの冷却水が流入され、上記ウォータージャケットに連通される上流側通路と、外部へ冷却水が流出される下流側通路とを備え、
   上記上流側通路の断面積は、上記下流側通路の断面積よりも大きくされていることを特徴とするシリンダブロック。
2. 請求項１に記載のシリンダブロックにおいて、
   上記冷却水通路は、ヘッドボルトが締め付けられる雌ネジ穴の下方に設けられていることを特徴とするシリンダブロック。
3. 請求項１または２に記載のシリンダブロックにおいて、
   上記冷却水通路は、クランク室の圧力変化を緩和するために設けられた呼吸孔よりも上方に設けられていることを特徴とするシリンダブロック。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のシリンダブロックにおいて、
   上記下流側通路は、オイルポンプによって圧送されるオイルが流通されるメインギャラリよりも上方に設けられていることを特徴とするシリンダブロック。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載のシリンダブロックにおいて、
   上記ウォータージャケットの上記収容スペース側の部分には、それ以外の部分に比べて深く形成された深底部が設けられ、上記深底部が、上記冷却水通路に連通されていることを特徴とするシリンダブロック。
6. 請求項５に記載のシリンダブロックにおいて、
   上記上流側通路と、下流側通路と、ウォータージャケットとは、それぞれ別の成形用金型によって成形され、
   上記上流側通路を成形する第１の成形用金型が、水平方向の一方へ型抜きされ、上記下流側通路を成形する第２の成形用金型が、水平方向の他方へ型抜きされ、上記ウォータージャケットを成形する第３の成形用金型が、上方へ型抜きされることで、上記上流側通路と、下流側通路と、ウォータージャケットとがそれぞれ形成されることを特徴とするシリンダブロック。
7. 請求項６に記載のシリンダブロックにおいて、
   上記第１〜第３の成形用金型は、相互に隙間を隔てた状態で型組みされ、
   この型組み状態では、上記第１の成形用金型は、上記第３の成形用金型のうち上記深底部を成形する部分の下方側に、水平方向に延びる第１の隙間を隔てるとともに、上記深底部を成形する部分の水平方向の一方側に、上記第１の隙間の水平方向の一端に連続する第２の隙間を隔てて配置され、
   上記第２の成形用金型は、上記第１の成形用金型および上記第３の成形用金型の上記深底部を成形する部分の水平方向の他方側に、上記第１の隙間の水平方向の他端に連続する第３の隙間を隔てて配置されることを特徴とするシリンダブロック。
8. 気筒の周囲にウォータージャケットが形成され、タイミングチェーンの収容スペースが内部に一体成形されるシリンダブロックの製造方法であって、
   シリンダブロックには、上記ウォータージャケットと収容スペースとの間に設けられた壁部を貫通するように冷却水通路が形成され、
   上記ウォータージャケットの上記収容スペース側の部分には、それ以外の部分に比べて深く形成された深底部が設けられ、
   上記冷却水通路は、ウォーターポンプからの冷却水が流入され、上記ウォータージャケットの上記深底部に連通される上流側通路と、外部へ冷却水が流出される下流側通路とを備えており、
   シリンダブロックの鋳造の際、上記上流側通路と、下流側通路と、ウォータージャケットとを、それぞれ別の成形用金型によって成形し、
   上記上流側通路を成形する第１の成形用金型を、水平方向の一方へ型抜きし、上記下流側通路を成形する第２の成形用金型を、第１の成形用金型の型抜き方向とは反対方向へ型抜きし、上記ウォータージャケットを成形する第３の成形用金型を、上方へ型抜きすることで、上記上流側通路と、下流側通路と、ウォータージャケットとを、シリンダブロックにそれぞれ形成することを特徴とするシリンダブロックの製造方法。
9. 請求項８に記載のシリンダブロックの製造方法において、
   シリンダブロックの鋳造の際、上記第１〜第３の成形用金型を、相互に隙間を隔てた状態で型組みし、
   この型組み状態では、上記第１の成形用金型を、上記第３の成形用金型のうち上記深底部を成形する部分の下方側に、水平方向に延びる第１の隙間を隔てるとともに、上記深底部を成形する部分の水平方向の一方側に、上記第１の隙間の水平方向の一端に連続する第２の隙間を隔てて配置し、
   上記第２の成形用金型を、上記第１の成形用金型および上記第３の成形用金型の上記深底部を成形する部分の水平方向の他方側に、上記第１の隙間の水平方向の他端に連続する第３の隙間を隔てて配置することを特徴とするシリンダブロックの製造方法。
10. 請求項９に記載のシリンダブロックの製造方法において、
    シリンダブロックの鋳造後、上記第１の隙間に対応する位置に形成された膜に対し、水平方向の一端から他端にわたって貫通孔を形成するようにドリル加工を行うことを特徴とするシリンダブロックの製造方法。
11. 請求項１０に記載のシリンダブロックの製造方法において、
    上記ウォータージャケットと、シリンダブロックの外部に設けられる各種デバイスとにそれぞれ要求される冷却水量に応じて、上記ドリル加工に用いるドリルの径および上記第３の成形用金型のうち上記深底部を成形する部分の水平方向の幅を設定することを特徴とするシリンダブロックの製造方法。
12. 請求項１０に記載のシリンダブロックの製造方法において、
    上記ウォータージャケットと、シリンダブロックの外部に設けられる各種デバイスとにそれぞれ要求される冷却水量に応じて、上記ドリル加工に用いるドリルの径およびドリル加工の回数を設定することを特徴とするシリンダブロックの製造方法。

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