JP2023062727A - 複合型シリンダブロック - Google Patents

Abstract

【課題】金属製メインブロックを合成樹脂材料の溶融温度付近にまで加熱することで合成樹脂製のアウタ部材と接合する加熱溶着を可能とする。【解決手段】内燃機関の複合型シリンダブロックは、金属製メインブロックと、合成樹脂製アウタ部材と、から構成され、シリンダ軸方向と直交する接合面において加熱溶着される。メインブロックは、シリンダヘッドボルトボス部となる柱状部１４（１４Ａ，１４Ｃ，１４Ｅ，１４Ｇ）を備え、アウタ部材側の柱状部対向面５２（５２Ａ，５２Ｃ，５２Ｅ，５２Ｆ）が柱状部１４の外側面に微小隙間を介して対向する。隙間寸法は、加熱溶着時にメインブロック２が熱膨張しても干渉しないように、「Δ１＞Δ３」および「Δ８＞Δ６」の関係がある【選択図】図１２

Description

この発明は、金属製部材と合成樹脂製部材とを組み合わせて構成された内燃機関の複合型シリンダブロックに関する。

特許文献１には、アルミニウム合金等を用いて鋳造した金属製シリンダブロックからシリンダライナを囲むウォータジャケット外壁部分を機械加工により除去し、シリンダライナ外周面に嵌合する円筒壁を備えた樹脂ブロックを組み合わせた構成のシリンダブロックが開示されている。機械加工により除去する際には、円筒形のシリンダライナとシリンダヘッドボルトボス部となる複数の柱状部が残される。樹脂ブロックは各柱状部が嵌合する貫通孔を備えている。そして、シリンダライナ外周面および柱状部外周面に接着剤層を設けた上で、樹脂ブロックの円筒壁および柱状部用の貫通孔と嵌合させることによって、樹脂ブロックと金属製ブロックとが一体化されている。

特開２０２０－１１２１４７号公報

このような構成では、金属製シリンダブロックと樹脂ブロックとを組み合わせる際に、複数の柱状部が樹脂ブロックの貫通孔に接着剤層とともに密に嵌合する必要があるので、実際には僅かな寸法誤差があっても組立が困難となる。

この発明は、少なくともシリンダ壁と主軸受部とを含む金属製のメインブロックと、上記シリンダ壁を囲むように構成され、上記シリンダ壁との間にウォータジャケットを構成するとともに、シリンダヘッドが上面に配置されるアッパデッキ部を含む合成樹脂製のアウタ部材と、を備え、上記アウタ部材が、上記メインブロックを加熱することで上記メインブロックに加熱溶着されてなる複合型シリンダブロックであって、
上記メインブロックは、上記シリンダヘッドを固定するシリンダヘッドボルトにそれぞれ対応して、上記アッパデッキ部の上面に達するように立ち上がった複数の柱状部を備えており、
上記アウタ部材は、上記柱状部の外側面に微小隙間を介して対向する柱状部対向面を備えており、
各柱状部の気筒列方向外側へ向かう外側面とこれに対応する柱状部対向面との間の上記微小隙間の気筒列方向に沿った寸法が、気筒列方向中心から気筒列方向に離れた柱状部ほど大きく設定されている。

このような構成では、加熱溶着に際して金属製メインブロックが加熱されると、金属製メインブロックが熱膨張するため、柱状部の位置、詳しくは合成樹脂製アウタ部材側の柱状部対向面に対する相対的な位置が気筒列方向に変位する。従って、上記のように微小隙間の気筒列方向に沿った寸法を設定しておくことで、加熱溶着の際に各柱状部で適当な隙間が確保されることとなる。

この発明によれば、金属製メインブロックの複数の柱状部が合成樹脂製アウタ部材側の柱状部対向面と干渉することなく個々に製造したメインブロックとアウタ部材とを加熱溶着することが可能となる。従って、複合型シリンダブロックの製造工程が簡単となり、低コストに製造することができる。

一実施例の複合型シリンダブロックの斜視図。 複合型シリンダブロックの平面図。 複合型シリンダブロックの底面図。 メインブロックの斜視図。 メインブロックの平面図。 アウタ部材の斜視図。 アウタ部材を上下反転させた状態での斜視図。 図７の一部の拡大図。 アウタ部材の平面図。 アウタ部材の底面図。 図２のＡ－Ａ線に沿った断面の斜視図。 図２の要部の拡大説明図。

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

初めに、一実施例の複合型シリンダブロック１の全体的な構成を説明する。複合型シリンダブロック１は、金属製のメインブロック２と、合成樹脂製のアウタ部材３と、の２つの部材から構成されている。図１～図３および図１１は、メインブロック２とアウタ部材３とを一体化した状態での複合型シリンダブロック１を示し、図４，図５は、メインブロック２を単体で示し、図６～図１０は、アウタ部材３を単体で示している。メインブロック２およびアウタ部材３は、それぞれ個別に製造され、後述する加熱溶着技術を用いて一体に溶着されている。

図示例は、直列３気筒機関用のシリンダブロック１であり、説明の便宜のために、図１に「♯１」等と付したように、図１の右手前側から順に、♯１気筒、♯２気筒、♯３気筒、と呼ぶこととする。そして、これら３つの気筒の中心が並ぶ直線と平行な方向を「気筒列方向」、各気筒の中心軸と平行な方向を「シリンダ軸方向」、気筒列方向と直交する方向を「幅方向」、とそれぞれ呼ぶこととする。また、一般的な上死点および下死点の方向に倣って、「上」、「上方」、「下」、「下方」等の語を用いる。なお、本発明は、直列３気筒機関に限定されるものではない。さらに、シリンダブロック１の「前」は気筒列方向について♯１気筒側を意味し、「後」は♯３気筒側を意味する。

金属製のメインブロック２は、内燃機関の燃焼・爆発に伴う荷重ないし反力を支承する部分を一体に集約したものであり、適宜な金属材料を用いて各部一体に鋳造されている。好ましい一実施例では、アルミニウム合金を用いてダイキャスト製法により一体に鋳造されている。図４，図５に示すように、メインブロック２は、シリンダ軸方向と直交する平面に沿った板状をなすロアデッキ１１と、このロアデッキ１１の上面から上方へ立ち上がった台座部１２と、この台座部１２からさらに上方へ延びた３つの円筒形のシリンダ壁１３と、同じく台座部１２から上方へ立ち上がった計８つの柱状部１４と、ロアデッキ１１の下面に設けられた４つの主軸受部１５と、を備えている。各々のシリンダ壁１３によってシリンダボア１６が構成されており、これらのシリンダボア１６は、台座部１２を貫通してロアデッキ１１の下面まで延びている。

ロアデッキ１１は、気筒列を中心として幅方向に略対称をなすよう拡がっており、♯３気筒側の部分では幅方向寸法が相対的に大きく、♯１気筒側の部分では幅方向寸法が相対的に小さく構成されている（図３参照）。板状のロアデッキ１１は、必要な剛性を有するように適当な厚さを有する。なお、シリンダボア１６は、ロアデッキ１１の下面で終端している。つまりシリンダ壁１３はロアデッキ１１よりも下方へは突出していない。最終的に内燃機関として組み立てられた状態では、ロアデッキ１１の下面に図示しないクランクケース構成部材（例えばオイルパン）が取り付けられる。

主軸受部１５は、図示しないクランクシャフトを回転自在に支持するために、気筒列方向の前後両端と気筒間位置との計４カ所に設けられている。主軸受部１５は、それぞれ長方形の比較的に厚肉の板状をなすようにロアデッキ１１の下面から下方へ突出して形成されており、それぞれの下面中央に、半円形をなす軸受凹部１５ａを備えている。これらの主軸受部１５には、最終的に図示しないベアリングキャップが取り付けられ、図示しないベアリングメタルを介してクランクシャフトのジャーナル部が回転自在に支持される。ロアデッキ１１の下面は、主軸受部１５を除き、シリンダ軸方向と直交する１つの平面に沿った平坦面をなしている。

シリンダ壁１３は、実質的に一定の厚さ（半径方向寸法）を有する円筒形をなしている。また、図示例では、３つの円筒形のシリンダ壁１３が気筒間部分で互いに連結されたいわゆるサイアミーズ構造をなしている。つまり、シリンダ壁１３の外径よりもボアピッチが短くなっている。図示例ではメインブロック２がアルミニウム合金から形成されているので、シリンダボア１６の内周面に、図示しない鋳鉄製のシリンダライナの挿入や耐摩耗性金属の溶射等がなされる。

台座部１２は、ロアデッキ１１の上面から実質的に直角に立ち上がる側面２１と、ロアデッキ１１の上面および下面と平行な頂面２２と、を有する。柱状部１４は、それぞれ台座部１２の頂面２２から上方へ実質的に直角に（換言すればシリンダ軸方向に沿って）立ち上がっている。

柱状部１４は、３つのシリンダ壁１３が一連となった気筒列を囲むように、気筒列方向の前後両端と気筒間位置との計８カ所にそれぞれ設けられている。以下では、各々を区別する必要がある場合には、図４に示すように、♯１気筒側から順に、第１柱状部１４Ａ、第２柱状部１４Ｂ、第３柱状部１４Ｃ、第４柱状部１４Ｄ、第５柱状部１４Ｅ、第６柱状部１４Ｆ、第７柱状部１４Ｇ、第８柱状部１４Ｈ、と呼び、区別の必要がない場合は柱状部１４と総称する。各々の柱状部１４は個々に独立しており、シリンダ壁１３からも分離している。これらの柱状部１４は、シリンダブロック１の上に配置される図示しないシリンダヘッドを固定するためのシリンダヘッドボルト（図示せず）がそれぞれ螺合するボルトボス部として機能するものである。

第１柱状部１４Ａおよび第２柱状部１４Ｂを除く６つの柱状部１４つまり第３柱状部１４Ｃ～第８柱状部１４Ｈは、それぞれ断面円形の単純な円柱形をなしており、上端部の中心にシリンダヘッドボルトが螺合するボルト孔２４が形成されている。基本的に第３柱状部１４Ｃ～第８柱状部１４Ｈの径は、互いに等しく設定されている。ここで、図示例では、メインブロック２がダイキャスト製法により鋳造されることから、シリンダ軸方向に沿った各部の面に、必要に応じていわゆる抜き勾配が与えられており、従って、円柱形である第３柱状部１４Ｃ～第８柱状部１４Ｈは、厳密には、上端部が僅かに小径となったテーパ状をなしている。

第３柱状部１４Ｃ～第８柱状部１４Ｈと異なり、第１柱状部１４Ａは、２本の平行な円柱を外周面の一部で接合したかのような形状をなしている。換言すれば、図５のような平面図およびシリンダ軸方向と直交する断面図において、「８」の字の形状をなしている。具体的には、第３柱状部１４Ｃ～第８柱状部１４Ｈと同様の径を有する主円柱部１４Ａａと、これよりも小径な副円柱部１４Ａｂと、が一体となっている。主円柱部１４Ａａは、第３柱状部１４Ｃ～第８柱状部１４Ｈと同様にシリンダヘッドボルトのためのボルトボス部として機能する部分であり、上端部中心にボルト孔２４を有する。この主円柱部１４Ａａは、♯１気筒の気筒中心を挟んで第４柱状部１４Ｄと対称となる位置、つまり計８本のシリンダヘッドボルトの配置が均等となる位置、に設けられている。副円柱部１４Ａｂは、主円柱部１４Ａａの斜め外側つまり♯１気筒のシリンダ壁１３とは反対側となる位置にある。この副円柱部１４Ａｂの中心には、図外のオイルポンプで加圧されたオイルをシリンダヘッドへ供給するためのシリンダ軸方向に沿ったオイル通路２５が形成されている。換言すれば、副円柱部１４Ａｂは、断面円形のオイル通路２５を構成する管に相当する。このように、第１柱状部１４Ａは、ボルトボス部となる主円柱部１４Ａａとオイル通路２５の管となる副円柱部１４Ａｂとが周面の一部で接続されたものであり、両者間の外周面には、一対の凹溝部１４Ａｃが残存する。

第２柱状部１４Ｂは、第１柱状部１４Ａと類似しており、２本の平行な円柱を外周面の一部で接合したかのような形状をなしている。換言すれば、図５のような平面図およびシリンダ軸方向と直交する断面図において、「８」の字の形状をなしている。具体的には、第３柱状部１４Ｃ～第８柱状部１４Ｈよりも小径な主円柱部１４Ｂａと、これよりも僅かに小径な副円柱部１４Ｂｂと、が一体となっている。主円柱部１４Ｂａは、第３柱状部１４Ｃ～第８柱状部１４Ｈと同様にシリンダヘッドボルトのためのボルトボス部として機能する部分であり、上端部中心にボルト孔２４を有する。この主円柱部１４Ｂａは、♯１気筒の気筒中心を挟んで第３柱状部１４Ｃと対称となる位置、つまり計８本のシリンダヘッドボルトの配置が均等となる位置、に設けられている。副円柱部１４Ｂｂは、主円柱部１４Ｂａの前側かつ幅方向内側、つまり、♯１気筒の気筒中心を中心とする円弧上において主円柱部１４Ｂａの隣りに並ぶ位置にある。この副円柱部１４Ｂｂの中心には、第１柱状部１４Ａの副円柱部１４Ａｂと同様に、図外のオイルポンプで加圧されたオイルをシリンダヘッドへ供給するためのシリンダ軸方向に沿ったオイル通路２６が形成されている。換言すれば、副円柱部１４Ｂｂは、断面円形のオイル通路２６を構成する管に相当する。このように、第２柱状部１４Ｂは、ボルトボス部となる主円柱部１４Ｂａとオイル通路２６の管となる副円柱部１４Ｂｂとが周面の一部で接続されたものであり、両者間の外周面には、一対の凹溝部１４Ｂｃが残存する。

また、図示例では、第２柱状部１４Ｂは、他の柱状部１４（第１柱状部１４Ａ、第３柱状部１４Ｃ～第８柱状部１４Ｈ）が台座部１２の側面２１とは連続せずに台座部１２の頂面２２から突出しているのに対し、当該第２柱状部１４Ｂの下部部分が台座部１２の側面２１と一体化したような形に構成されている。つまり、「８」の字形の断面形状をなす第２柱状部１４Ｂの外周面の中で、その内側部分（シリンダ壁１３へ向かう部分）は台座部１２の頂面２２から立ち上がっているのに対し、外側部分（シリンダ壁１３とは反対側となる部分）は頂面２２よりも下方へ延びてロアデッキ１１まで連続したような形となっている。

第１柱状部１４Ａを通るオイル通路２５の下端部および第２柱状部１４Ｂを通るオイル通路２６の下端部は、ロアデッキ１１の前端部付近に形成されたメインブロック２の幅方向に延びるサブオイルギャラリ（図示せず）にそれぞれ連通している。そして、この幅方向に沿ったサブオイルギャラリは、シリンダ壁１３の列の下部側方に形成された気筒列方向に沿って延びたメインオイルギャラリ２７（図１１、図４参照）に連通している。メインオイルギャラリ２７には図外のオイルポンプから加圧された高圧のオイル（潤滑油）が供給される。この高圧のオイルの一部は、２本のオイル通路２５，２６を介してシリンダヘッド側へ供給される。また、図１１に示すように、高圧のオイルの一部は、主軸受部１５内を通るオイル通路２８を介して軸受凹部１５ａへと供給される。

台座部１２は、直列に並んだ３つのシリンダ壁１３の外側の輪郭から略一定の幅で外側に張り出すように形成されているとともに、第２柱状部１４Ｂを除く柱状部１４の外側の輪郭から略一定の幅で外側に張り出すように形成されている。つまり、シリンダ壁１３および柱状部１４の外側の輪郭に沿いつつその外側を囲むように台座部１２の側面２１の形状が定められている。基本的に、側面２１は、シリンダ壁１３と同心円をなす円筒面と、柱状部１４と同心円をなす円筒面と、を組み合わせたものとなっている。

換言すれば、図５に示すように、柱状部１４との隣接部分を除くシリンダ壁１３の周囲に頂面２２が略一定の幅（図５中の符号Ｄ１参照）で存在するとともに、柱状部１４の周囲に頂面２２が相対的に狭い略一定の幅（図５中の符号Ｄ２参照）で存在する。第１柱状部１４Ａの周囲には、該第１柱状部１４Ａの「８」の字形の断面形状に沿って、他の柱状部１４の周囲と同様の幅で頂面２２が存在する。また、第２柱状部１４Ｂを除く各柱状部１４とこれに隣接するシリンダ壁１３との間にも相対的に狭い幅で頂面２２が存在する。

第２柱状部１４Ｂについては、主円柱部１４Ｂａおよび副円柱部１４Ｂｂの双方が他の柱状部１４よりも小径であることから、他の柱状部１４との隣接部分以外の幅（図５のＤ１参照）と同程度の幅の頂面２２がシリンダ壁１３との間に存在する。他方、第２柱状部１４Ｂの外側には、頂面２２は存在しない。

さらに、台座部１２は、平面視で四角形状をなすオイル落とし孔形成部３１を３カ所に備えている。第１オイル落とし孔形成部３１Ａは、♯１気筒と♯２気筒との間で第３柱状部１４Ｃの外側となる位置にあり、第２オイル落とし孔形成部３１Ｂは、♯２気筒と♯３気筒との間で第５柱状部１４Ｅの外側となる位置にある。第３オイル落とし孔形成部３１Ｃは、これら２つのオイル落とし孔形成部３１Ａ，３１Ｂとは気筒列を挟んで反対側にあり、第４柱状部１４Ｄと第６柱状部１４Ｆとの間つまり♯２気筒の側方にある。これらのオイル落とし孔形成部３１の中央部には、シリンダ軸方向に延びたオイル落とし孔下半部３２がそれぞれ形成されている。このオイル落とし孔下半部３２は、後述するように、シリンダヘッド側で使用したオイルをクランクケース内に自重で戻すためのオイル落とし孔の一部を構成する。オイル落とし孔下半部３２は、図５に開口形状を示すように、気筒列方向に細長い略長方形の断面形状を有しているが、最終的なオイルの出口となるロアデッキ１１の下面では、図３に示すように、円形の孔に絞られた形となっている。

図４，図５に示すように、オイル落とし孔形成部３１は、台座部１２の一部としてシリンダ壁１３周囲等と等しい高さを有しており、同一の平面をなす台座部１２の頂面２２の一部がオイル落とし孔下半部３２の周囲を囲んでいる。

台座部１２の頂面２２は、シリンダ壁１３の周囲を囲む部分、柱状部１４の周囲を囲む部分、オイル落とし孔下半部３２の周囲を囲む部分、を含む全体が、シリンダ軸方向と直交する１つの平面に沿っている。この頂面２２は、後述するように、合成樹脂製のアウタ部材３との接合面となる面であり、シリンダ軸方向と直交する平面をなし、従って、ロアデッキ１１の下面と平行な平面となる。

次に、合成樹脂製のアウタ部材３は、内燃機関の燃焼・爆発に伴う荷重ないし反力を支承する部材ではなく、主にメインブロック２との間で冷却水が流れるウォータジャケットを構成するとともに、シリンダヘッドとの接合面となるアッパデッキ部分を構成するものであり、適宜な合成樹脂材料を用いて各部一体に構成されている。一実施例においては、熱可塑性樹脂、例えば、ポリアミド樹脂にガラス繊維を配合した繊維強化樹脂を用いて一体に射出成形されている。

図６～図１０に示すように、アウタ部材３は、全体として略長方形の枠状ないし筒状をなしている。アウタ部材３は、主要な部分として、シリンダヘッドとの接合面ないし境界面となるアッパデッキ部４１と、メインブロック２のシリンダ壁１３および第２柱状部１４Ｂ以外の柱状部１４を囲ってウォータジャケットを構成するウォータジャケット構成壁４２と、このウォータジャケット構成壁４２の下端から内周側に張り出した接合フランジ部４３と、複合型シリンダブロック１の前端面および後端面となる前側フランジ部４４および後側フランジ部４５と、メインブロック２側のオイル落とし孔形成部３１にそれぞれ対応したオイル落とし孔形成部４６と、メインブロック２側の台座部１２の周囲を覆う下側側壁部４７と、を備えている。後述するように、アウタ部材３は、メインブロック２のシリンダ壁１３をウォータジャケット構成壁４２の内周側に収容しつつメインブロック２の上に被せるようにしてメインブロック２と組み合わされる。

アッパデッキ部４１は、アウタ部材３の上端において略長方形の枠状に連続しており、その上面は、シリンダ軸方向と直交する１つの平面に沿った平坦面をなしている。アッパデッキ部４１は、直線状をなす左右の側縁部４１ａ，４１ｂと、前端縁部４１ｃと、後端縁部４１ｄと、を含んでいる。側縁部４１ａ，４１ｂは、幅方向に延びたいくつかのリブ４１ｅを介して、内側に位置するウォータジャケット構成壁４２上部と連結されている。ウォータジャケット構成壁４２の上端面は、アッパデッキ部４１の一部を構成しており、側縁部４１ａ，４１ｂ、前端縁部４１ｃ、後端縁部４１ｄ、とともに、１つの平面に沿っている。図外のシリンダヘッドは、シリンダヘッドガスケット（図示せず）を介してアッパデッキ部４１の上に搭載される。シリンダヘッドガスケットとしては、例えば、シリンダ壁１３頂面等の金属製のメインブロック２と接する部分をメタルシールとし、合成樹脂製アッパデッキ部４１と接する部分をゴムシールとした複合型ガスケットが用いられる。

ウォータジャケット構成壁４２は、平面視上で、メインブロック２のシリンダ壁１３および柱状部１４（第２柱状部１４Ｂを除く）の外側の輪郭に概ね沿った形状をなし、かつ実質的にシリンダ軸方向に平行な壁面を有している。より具体的には、ウォータジャケット構成壁４２は、柱状部１４と重ならずにシリンダ壁１３の外周面に対向する比較的緩く湾曲した左右各３つおよび前後両端の計８つのシリンダ対向面５１と、第２柱状部１４Ｂ以外の柱状部１４を囲む計７つの柱状部対向面５２と、を組み合わせた構成となっている。図９に示すように、８つのシリンダ対向面５１を個々に区別する必要があるときは、前端部から時計回り方向の順に、第１シリンダ対向面５１Ａ，第２シリンダ対向面５１Ｂ・・・第８シリンダ対向面５１Ｈとする。７つの柱状部対向面５２については、その中に挿入される柱状部１４の名称に準じて、第１柱状部対向面５２Ａ，第３柱状部対向面５２Ｃ・・・第８柱状部対向面５２Ｈ、として個々に区別する。柱状部対向面５２は、それぞれ隣接する２つのシリンダ対向面５１の間に位置し、相対的に小さな曲率半径の凹溝面として凹んだ形をなしている。

シリンダ対向面５１は、メインブロック２と組み合わせたときに、図１に示すように、シリンダ壁１３との間に例えば数ミリ程度の適当な間隔（換言すればウォータジャケット）が生じるように、その位置が設定されている。これに対し、柱状部対向面５２は、各柱状部１４の外周面との間に相対的に小さな隙間が生じるように、各柱状部１４の径よりも僅かに大きな径の円弧面をなし、メインブロック２と組み合わせたときに、各柱状部１４と概ね同心状をなすように構成されている。より詳しくは、第３柱状部１４Ｃ～第６柱状部１４Ｆに対応する第３柱状部対向面５２Ｃ～第６柱状部対向面５２Ｆは、それぞれ断面略半円の円筒面をなす。第７柱状部１４Ｇ，第８柱状部１４Ｈに対応する第７柱状部対向面５２Ｇ，第８柱状部対向面５２Ｈは、連続したウォータジャケットの端部のコーナ部分に相当する位置にあるので、半円よりも大きな３／４円程度の断面の円筒面をなしている。つまり、第７柱状部１４Ｇ，第８柱状部１４Ｈは、円周の３／４程度が第７柱状部対向面５２Ｇ，第８柱状部対向面５２Ｈに囲まれた形となる。第１柱状部１４Ａに対応する第１柱状部対向面５２Ａは、断面「８」の字状をなす第１柱状部１４Ａに対応して、全周に僅かな隙間が残存するように「８」の字の外形に沿った断面形状を有している。これにより、図１に示すように、全周に僅かな隙間を残して第１柱状部１４Ａが第１柱状部対向面５２Ａ内に嵌合する。

第２柱状部１４Ｂについては、ウォータジャケット構成壁４２には対応する凹溝部（柱状部対向面）を具備していない。第２柱状部１４Ｂに対しては、ウォータジャケットから独立するように、ウォータジャケット構成壁４２（詳しくは第１シリンダ対向面５１Ａないし第８シリンダ対向面５１Ｈ）の外側に、第２柱状部挿入孔５３がシリンダ軸方向に延びた管路状に形成されている（図６，図１０参照）。第２柱状部挿入孔５３は、断面「８」の字状をなす第２柱状部１４Ｂに対応して、全周に僅かな隙間が残存するように「８」の字の外形に沿った断面形状を有している。この「８」の字の外形に沿った断面形状を有する第２柱状部挿入孔５３は、上端がアッパデッキ部４１の上面に開口し、ここから下方へと延びている。これにより、図１，図２に示すように、全周に僅かな隙間を残して第２柱状部１４Ｂが第２柱状部挿入孔５３内に嵌合する。

ウォータジャケット構成壁４２の下端から内周側に張り出した接合フランジ部４３は、ウォータジャケット構成壁４２の下端面とともにシリンダ軸方向と直交する１つの平面に沿って形成されており、アウタ部材側接合面５７を構成している。このアウタ部材側接合面５７は、基本的には、メインブロック２の台座部１２の頂面２２の領域に対応した形状をなしている。すなわち、台座部１２の頂面２２において一連に連なった３つのシリンダ壁１３の周囲の輪郭に沿うように接合フランジ部４３が庇状に張り出しているとともに、第２柱状部１４Ｂを除く７つの柱状部１４に対応した７つの開口部５４を備えており、これらの下面に、アウタ部材側接合面５７が連続して構成されている。第３柱状部１４Ｃ～第８柱状部１４Ｈ用の６つの開口部５４は円形であり、第１柱状部１４Ａ用の開口部５４は、第１柱状部対向面５２Ａと同様の略「８」の字形をなす。各開口部５４の外側の開口縁は、対応する柱状部対向面５２と段差なくシリンダ軸方向に連続している。

ここで、ウォータジャケット構成壁４２下面および接合フランジ部４３の下面を含むアウタ部材側接合面５７には、図７，図８および図１０に示すように、合成樹脂材料の加熱溶着のために、該アウタ部材側接合面５７から一定幅のビード状に下方へ突出した溶着リブ５６が形成されている。溶着リブ５６は、ウォータジャケット構成壁４２の輪郭と同様に３つのシリンダ壁１３および７つの柱状部１４の外側を通るようにして全周に亘って連続した主溶着リブ５６ａと、７つの開口部５４の内側部分（気筒間に入り込む部分）に個々に沿った円弧形の柱状部用溶着リブ５６ｂと、を有し、柱状部用溶着リブ５６ｂは主溶着リブ５６ａに連続している。

なお、図１０および図８は、溶着加工を行う前のアウタ部材３における溶着リブ５６を示している。溶着工程を経てアウタ部材３がメインブロック２に接合された状態では、溶着リブ５６は、加熱溶融することで、その高さ（突出量）が減少し、僅かに残存する程度となる。

アウタ部材３のオイル落とし孔形成部４６は、メインブロック２側のオイル落とし孔形成部３１にそれぞれ対応するようにアウタ部材３の３カ所に設けられている。各々のオイル落とし孔形成部４６は、アッパデッキ部４１から下方へ管路状に突出しており、内周側に、シリンダ軸方向に延びたオイル落とし孔上半部５８が形成されている。このオイル落とし孔上半部５８は、メインブロック２側のオイル落とし孔下半部３２と連続することで、シリンダヘッドからクランクケースに至るオイル落とし孔を構成する。なお、オイル落とし孔上半部５８の上端は、アッパデッキ部４１の側縁部４１ａ，４１ｂとウォータジャケット構成壁４２との間で開口している。オイル落とし孔上半部５８の下端は、図７および図１０に示すように、接合フランジ部４３およびウォータジャケット構成壁４２の下面と同一の平面において、気筒列方向に沿って細長い形に開口している。つまりオイル落とし孔形成部４６の下端面がアウタ部材側接合面５７の一部を構成しており、このアウタ部材側接合面５７にオイル落とし孔上半部５８の下端が開口している。そして、各オイル落とし孔上半部５８の周囲を囲むように、アウタ部材側接合面５７に、上述したものと同様の溶着リブ５６（オイル落とし孔用溶着リブ５６ｃ）が形成されている。

前側フランジ部４４は、上端部がアッパデッキ部４１の前端縁部４１ｃに連続し、比較的に剛性が高いフランジ面４４ａ（図６参照）を構成している。同様に、後側フランジ部４５は、上端部がアッパデッキ部４１の後端縁部４１ｄに連続し、比較的に剛性が高いフランジ面４５ａ（図７参照）を構成している。フランジ面４４ａ，４５ａは、気筒列方向に直交する平面に沿っている。

下側側壁部４７は、メインブロック２側の台座部１２の周囲を覆うように、アウタ部材側接合面５７の外周側の位置から下方へシリンダ軸方向に沿って延びている。下側側壁部４７の下端は、メインブロック２と組み合わせたときにアッパデッキ部４１の上面付近に達するように構成されている。また、オイル落とし孔形成部４６の箇所では、メインブロック２側のオイル落とし孔形成部３１との干渉を避けるために、下側側壁部４７が切り欠かれている。

なお、♯１気筒の側方となる第８シリンダ対向面５１Ｈに、アウタ部材３の外側面からウォータジャケットへ至る冷却水入口５９（図６参照）が設けられている。

次に、メインブロック２とアウタ部材３との接合ならびにこの接合により最終的に構成される複合型シリンダブロック１について説明する。

上述のように金属製のメインブロック２と合成樹脂製のアウタ部材３とは、個々に製造された上で、加熱溶着技術（一種の熱板溶着）を用いて接合される。接合は、台座部１２の頂面２２とアウタ部材側接合面５７との間でなされる。接合工程においては、金属製のメインブロック２のロアデッキ１１の下面に加熱用のヒータを配置し、メインブロック２とアウタ部材３とが離れた状態において、台座部１２を下側から加熱する。ヒータは、例えば主軸受部１５がそれぞれ貫通する４つの矩形の開口部を備えた板状の構成であり、少なくとも台座部１２の投影面を覆う範囲に設けられ、ロアデッキ１１の下面に実質的に密接するように配置される。このヒータを用いた加熱により、メインブロック２側の接合面となる台座部１２の頂面２２付近の温度が、合成樹脂製のアウタ部材３の溶着リブ５６が溶融軟化し得る適当な温度（例えば２００～３００℃程度）に上昇したら、台座部１２の頂面２２にアウタ部材側接合面５７を密着させ、かつ、アウタ部材３をメインブロック２へ向けて加圧する。これにより、溶着リブ５６が溶融して、メインブロック２とアウタ部材３とが一体に接合される。従って、溶着リブ５６が両者間の実質的なシール線となる。なお、接合力を高めるために、必要に応じて、接合面となる台座部１２の頂面２２に予め適当なプライマ処理を施すようにしてもよい。

一体に接合された状態では、メインブロック２のシリンダ壁１３とアウタ部材３のウォータジャケット構成壁４２との間に、冷却水の流路となるウォータジャケットが構成される。このウォータジャケットは、シリンダ壁１３の周囲を囲むように設けられた台座部１２の頂面２２とアウタ部材側接合面５７との間の接合によってシールされる。つまり、図１０に示すシール線となる溶着リブ５６において、ウォータジャケットがシールされる。なお、溶着リブ５６が溶着した状態においては、メインブロック２のシリンダ壁１３の上端面とアウタ部材３のアッパデッキ部４１の上面とがほぼ同一平面上に整列する。なお、アウタ部材３のアッパデッキ部４１とシリンダヘッドとの間のシールがゴムシールとなることを考慮し、アッパデッキ部４１の上面をメインブロック２のシリンダ壁１３の上端面より僅かに低くしても良い。

第２柱状部１４Ｂを除く他の７つの柱状部１４は、いずれもウォータジャケット内にあり、冷却水が柱状部１４の外周面を囲っている。溶着リブ５６からなるシール線は、７つの柱状部１４の外側つまり開口部５４の外側（ウォータジャケット構成壁４２側）を通過しており、７つの柱状部１４を含む形でウォータジャケットをシールしている。従って、例えば図１１に示すように、柱状部１４外周面とウォータジャケット構成壁４２（柱状部対向面５２）との間に、比較的幅の狭いウォータジャケットが存在する。

これに対し、第２柱状部１４Ｂは、アウタ部材３の第２柱状部挿入孔５３の中に収容されており、ウォータジャケットから隔絶されている。つまり、第２柱状部１４Ｂは、合成樹脂からなる第２柱状部挿入孔５３周囲の壁に囲まれており、冷却水に接触しない。第２柱状部挿入孔５３内壁面と第２柱状部１４Ｂ外周面との間には、空気層となる僅かな隙間が存在する。

図示せぬシリンダヘッドは、アッパデッキ部４１の上面に配置され、シリンダヘッドボルトを介して固定される。シリンダヘッドボルトは、柱状部１４のボルト孔２４にそれぞれ螺合する。ボルトボス部となる柱状部１４は、いずれも台座部１２に至るまでシリンダ軸方向に沿って直線上に連続しており、ボルト軸方向に沿った荷重を台座部１２に直線的に伝達する。そして台座部１２は厚肉で堅固に構成されており、シリンダヘッドから作用する荷重を台座部１２が確実に支承する。同様に、主軸受部１５は堅固な台座部１２と一体化されており、クランクシャフトを確実に支持することができる。

また、メインブロック２のオイル落とし孔形成部３１とアウタ部材３のオイル落とし孔形成部４６とは、図１および図１１に示すように互いに突き合わされる形で接合されている。ウォータジャケットと同様に、アウタ部材３側に設けられた溶着リブ５６（５６ｃ）が溶融軟化し、メインブロック２側の接合面（頂面２２）に接合される。これにより、オイル落とし孔下半部３２とオイル落とし孔上半部５８とが１本の通路として連続し、オイル落とし孔が構成される。なお、オイル落とし孔の上端は、さらに、シリンダヘッド側のオイル落とし孔に接続される。

このように、上記実施例の複合型シリンダブロック１は、荷重や反力を受ける金属製のメインブロック２が最小限の容積となるように構成されており、ウォータジャケット構成壁４２等の多くの部分がアウタ部材３として合成樹脂製のものとなるので、大幅な軽量化が実現できる。

次に、本発明の要部について説明する。上記の複合型シリンダブロック１は、金属製のメインブロック２と合成樹脂製のアウタ部材３とが個々に製造され、両者が一種の熱板溶着のような加熱溶着によって一体に接合されるので、製造工程が簡単であり、低コストに製造し得る。ここで、加熱溶着の際には、例えばアルミニウム合金等からなる金属製メインブロック２が例えば２００℃～３００℃程度にまで加熱されるので、気筒列方向に熱膨張が生じ、複数の柱状部１４において合成樹脂製アウタ部材３との間で干渉が生じることが懸念される。そのため、上記実施例では、柱状部１４の気筒列方向外側へ向かう外側面と対応する柱状部対向面との間の上記微小隙間の気筒列方向に沿った寸法が、気筒列方向中心から気筒列方向に離れた柱状部ほど大きく設定されている。

図１２は、メインブロック２とアウタ部材３とが一体化してなる複合型シリンダブロック１の平面図の要部を拡大した図であり、特に、気筒列方向に並んで位置する、第１柱状部１４Ａ、第３柱状部１４Ｃ、第５柱状部１４Ｅ、第７柱状部１４Ｇの各柱状部１４付近を拡大して対比した説明図である。シリンダブロック１の気筒列方向中心は、第３柱状部１４Ｃと第５柱状部１４Ｅとの間にある。

従って、第１柱状部１４Ａの気筒列方向外側へ向かう外側面とこれに対応する柱状部対向面（第１柱状部対向面５２Ａの図右側部分）との間には気筒列方向に隙間Δ１が存在し、第３柱状部１４Ｃの気筒列方向外側へ向かう外側面とこれに対応する柱状部対向面（第３柱状部対向面５２Ｃの図右側部分）との間には気筒列方向に隙間Δ３が存在する。ここで、両者は、「Δ１＞Δ３」の関係がある。つまり、柱状部１４の気筒列方向外側へ向かう外側面とこれに対応する柱状部対向面との間の微小隙間の気筒列方向に沿った寸法が、気筒列方向中心から気筒列方向に離れた柱状部ほど大きく設定されている。

同様に、第５柱状部１４Ｅの気筒列方向外側へ向かう外側面とこれに対応する柱状部対向面（第５柱状部対向面５２Ｅの図左側部分）との間には気筒列方向に隙間Δ６が存在し、第７柱状部１４Ｇの気筒列方向外側へ向かう外側面とこれに対応する柱状部対向面（第７柱状部対向面５２Ｇの図左側部分）との間には気筒列方向に隙間Δ８が存在する。そして、両者は、「Δ８＞Δ６」の関係がある。

このような構成では、加熱溶着の際に金属製メインブロック２が例えば２００℃～３００℃程度にまで加熱されたときに、メインブロック２の気筒列方向に沿った熱膨張が生じても、各柱状部１４と対応する柱状部対向面との間で干渉が生じることがない。従って、金属製メインブロック２を合成樹脂材料の溶融温度に近い温度にまで加熱して行う加熱溶着を実現することができる。例えば、加熱溶着時には、メインブロック２およびアウタ部材３はそれぞれ治具によって把持され、気筒列方向中心を基準として組み合わされる。

なお、上記実施例では、メインブロック２とアウタ部材３との接合面つまり溶着面の全体がシリンダ軸方向と直交する１つの平面に沿っており、メインブロック２の気筒列方向に沿った熱膨張および収縮が容易に許容される。

図示例では、第３柱状部１４Ｃ、第５柱状部１４Ｅ、第７柱状部１４Ｇは断面円形の円柱形であり、これらと組み合わされる柱状部対向面５２Ｃ，５２Ｅ，５２Ｇは、柱状部１４Ｃ，１４Ｅ，１４Ｇの径よりも所定量大きな径の円弧面をなしている。そして、これら円弧面（５２Ｃ，５２Ｅ，５２Ｇ）の中心が柱状部１４Ｃ，１４Ｅ，１４Ｇの中心から気筒列方向外側にそれぞれ偏心している。従って、例えば第７柱状部１４Ｇの気筒列方向内側（図右側）にも隙間Δ７が形成されるが、この隙間Δ７は気筒列方向外側の隙間Δ８よりも小さなものとなる。つまり「Δ８＞Δ７」である。同様に、上記の偏心によって、第３柱状部１４Ｃについては、「Δ３＞Δ４」の関係があり、第５柱状部１４Ｅについては「Δ６＞Δ５」の関係がある。

「８」の字状をなす第１柱状部１４Ａに関しても基本的には同様であり、第１柱状部対向面５２Ａは径が大小異なる２つの円弧を連続させたような形をなしており、各々の円弧は第１柱状部１４Ａの主円柱部１４Ａａおよび副円柱部１４Ａｂの径よりも所定量大きな径を有し、かつ各円弧の中心が気筒列方向外側（図の右側）に偏心している。従って、第１柱状部１４Ａについて、気筒列方向内側（図の左側）に生じる隙間Δ２は、気筒列方向外側の隙間Δ１よりも小さく、「Δ１＞Δ２」である。

このように、図示例では、柱状部１４の外側面と相似形をなす柱状部対向面を気筒列方向外側へ変位（換言すれば偏心）させた構成となっており、その変位量（偏心量）が、気筒列方向中心から気筒列方向に離れた柱状部ほど大きく設定されている。例えば、第５柱状部１４Ｅについての第５柱状部対向面５２Ｅの偏心量よりも、第７柱状部１４Ｇについての第７柱状部対向面５２Ｇの偏心量の方が大きく設定されている。

このように柱状部対向面の基本的な形状を柱状部１４と相似形とした上で気筒列方向に変位させた構成とすることで、合成樹脂製のアウタ部材３における柱状部対向面付近の肉厚が不必要に薄肉化したりすることがなく、アウタ部材３の剛性・強度の確保の上で有利である。

なお、図９や図１０に示した接合フランジ部４３における各柱状部１４に対応した開口部５４においても、上記の隙間寸法の関係や気筒列方向外側への偏心は同様である。換言すれば、開口部５４の内周面は柱状部対向面の一部とも言える。

上記の気筒列方向の隙間寸法の説明は、図示はしないが、図２のように気筒列方向に並んだ、第２柱状部１４Ｂ、第４柱状部１４Ｄ、第６柱状部１４Ｆ、第８柱状部１４Ｈに関しても全く同様である。第４柱状部１４Ｄ、第６柱状部１４Ｆ、第８柱状部１４Ｈは断面円形の円柱形であり、これらと組み合わされる柱状部対向面５２Ｄ，５２Ｆ，５２Ｈは、柱状部１４Ｄ，１４Ｆ，１４Ｈの径よりも所定量大きな径の円弧面をなしている。そして、これら円弧面（５２Ｄ，５２Ｆ，５２Ｈ）の中心が柱状部１４Ｄ，１４Ｆ，１４Ｈの中心から気筒列方向外側にそれぞれ偏心している。

「８」の字状をなす第２柱状部１４Ｂに対しては、上述したようにアッパデッキ部４１に開口する第２柱状部挿入孔５３が設けられており、この第２柱状部挿入孔５３の内周面が柱状部対向面となる。第２柱状部挿入孔５３は径が大小異なる２つの円弧を連続させたような形をなしており、各々の円弧は第２柱状部１４Ｂの主円柱部１４Ｂａおよび副円柱部１４Ｂｂの径よりも所定量大きな径を有し、かつ各円弧の中心が気筒列方向外側（図２の右側）に偏心している。これは、図１２に示す第１柱状部１４Ａと第１柱状部対向面５２Ａとの関係に類似している。

従って、第２柱状部１４Ｂ、第４柱状部１４Ｄ、第６柱状部１４Ｆ、第８柱状部１４Ｈの各々に関して、図１２と同様に、Δ１，Δ２，Δ３，Δ４，Δ５，Δ６，Δ７，Δ８の隙間が存在し、「Δ１＞Δ３」および「Δ８＞Δ６」の関係がある。また、各柱状部１４について、上述した円弧中心の偏心によって、「Δ１＞Δ２」、「Δ３＞Δ４」、「Δ６＞Δ５」、「Δ８＞Δ７」の関係がある。

なお、各隙間の寸法差や円弧中心の偏心量等は、気筒数やシリンダ径、メインブロック２の材質等によって異なるものとなり、加熱溶着時の温度等をも考慮して最適に設定される。

以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施例では、第２柱状部１４Ｂ以外の柱状部１４がウォータジャケット内にあるが、全ての柱状部１４が第２柱状部１４Ｂのようにウォータジャケット外部にあってもよい。逆に第２柱状部１４Ｂを含む全ての柱状部１４がウォータジャケット内にあってもよい。また、柱状部１４は円柱形以外の角柱形等であってもよい。

１…複合型シリンダブロック
２…メインブロック
３…アウタ部材
１１…ロアデッキ
１２…台座部
１３…シリンダ壁
１４…柱状部
１５…主軸受部
２４…ボルト孔
５２…柱状部対向面
５３…第２柱状部挿入孔５３（柱状部対向面）

Claims (6)

1. 少なくともシリンダ壁と主軸受部とを含む金属製のメインブロックと、上記シリンダ壁を囲むように構成され、上記シリンダ壁との間にウォータジャケットを構成するとともに、シリンダヘッドが上面に配置されるアッパデッキ部を含む合成樹脂製のアウタ部材と、を備え、上記アウタ部材が、上記メインブロックを加熱することで上記メインブロックに加熱溶着されてなる複合型シリンダブロックであって、
   上記メインブロックは、上記シリンダヘッドを固定するシリンダヘッドボルトにそれぞれ対応して、上記アッパデッキ部の上面に達するように立ち上がった複数の柱状部を備えており、
   上記アウタ部材は、上記柱状部の外側面に微小隙間を介して対向する柱状部対向面を備えており、
   各柱状部の気筒列方向外側へ向かう外側面とこれに対応する柱状部対向面との間の上記微小隙間の気筒列方向に沿った寸法が、気筒列方向中心から気筒列方向に離れた柱状部ほど大きく設定されている、複合型シリンダブロック。
2. 上記柱状部は断面円形の円柱形をなし、
   上記柱状部対向面は、上記柱状部の径よりも所定量大きな径の円弧面をなしている、請求項１に記載の複合型シリンダブロック。
3. 少なくとも気筒列方向の端部に位置する柱状部においては、上記円弧面の中心が上記柱状部の中心から気筒列方向外側に偏心している、請求項２に記載の複合型シリンダブロック。
4. 上記柱状部が上記ウォータジャケットの中に位置し、
   上記柱状部対向面は、上記ウォータジャケットを構成するように上記シリンダ壁外周面に対向する２つのシリンダ対向面の間の凹溝面として構成されている、請求項１～３のいずれかに記載の複合型シリンダブロック。
5. 上記柱状部が上記ウォータジャケットから独立して位置し、
   上記柱状部対向面は、上記柱状部がシリンダ軸方向に挿入される孔として構成されている、請求項１～３のいずれかに記載の複合型シリンダブロック。
6. 上記メインブロックと上記アウタ部材との溶着面の全体が、シリンダ軸方向と直交する１つの平面上にある、請求項１～５のいずれかに記載の複合型シリンダブロック。

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