JP2024003920A - 往復動機関のシリンダブロック、シリンダ用摺動部材 - Google Patents

Abstract

【課題】必要な摺動特性（耐摩耗性、耐スカッフ性）を確保しつつ、軽量性及びリサイクル性に優れる往復動機関のシリンダブロック、シリンダ用摺動部材を提供する。【解決手段】シリンダブロック２０は、ピストン４０が往復動可能に収容される円筒状のシリンダボア２００を有するシリンダブロック本体２１と、シリンダボア２００の内周面に形成される溝部２１０に挿入される円環状のシリンダリング２２と、を備える。シリンダリング２２には、合口部２２０が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、往復動機関のシリンダブロック、及びシリンダ用摺動部材に関する。

従来、下記の特許文献１に記載のシリンダブロックがある。特許文献１に記載のシリンダブロックには円筒状のシリンダライナが鋳込まれている。シリンダライナの内側にはピストンが摺動可能に収容されている。

特開２００５－１９４９８３号公報

特許文献１に記載されるような構造を有するシリンダブロックでは、シリンダブロック本体はアルミニウム合金により形成される一方、シリンダライナは鋳鉄により形成されることが多い。このようにシリンダブロック本体とシリンダライナとでは材質が異なるため、シリンダブロックをリサイクルする際には、シリンダブロック本体からシリンダライナを分離することが望ましい。しかしながら、シリンダブロック本体にシリンダライナが鋳込まれている場合、それらを分離することが非常に困難である。したがって、従来のシリンダブロックに関してはリサイクル性の観点で改善の余地が残されている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、必要な摺動特性（耐摩耗性、耐スカッフ性）を確保しつつ、軽量性及びリサイクル性に優れる往復動機関のシリンダブロック及びシリンダ用摺動部材を提供することにある。

上記課題を解決する往復動機関のシリンダブロックは、ピストンが往復動可能に収容される円筒状のシリンダボアを有するシリンダブロック本体と、シリンダボアの内周面に形成される溝部に挿入される円環状のシリンダ用摺動部材と、を備える。シリンダ用摺動部材には、合口と呼ばれる切り欠く部（以下、合口部という）が形成されている。

この構成のようにシリンダ用摺動部材に合口部が形成されていれば、シリンダ用摺動部材を弾性変形させ易いため、シリンダブロック本体に挿入されるシリンダ用摺動部材を容易に取り付け、取り外しすることができる。よって、リサイクル性を向上させることができる。また、シリンダボアの内周面にシリンダ用摺動部材が配置されるため、必要な摺動特性を確保することができる。さらに、円環状のシリンダ用摺動部材を用いるのであれば、従来のようなシリンダライナを用いる場合と比較すると、軽量化を図ることが可能となる。

上記のシリンダブロックにおいて、ピストンが上死点に位置したとき、シリンダ用摺動部材の圧縮室側の端部はピストンのトップランドの上端から下端の間に位置し、シリンダ用摺動部材の圧縮室反対側の端部はシリンダボアの軸方向長さの半分に位置していることが好ましい。

上記のシリンダブロックにおいて、ピストンが上死点に位置したとき、シリンダ用摺動部材の圧縮室側の端部はピストンのトップランドの上端から下端の間に位置し、シリンダ用摺動部材の圧縮室反対側の端部はピストンの軸方向長さの下端に位置していることが好ましい。

上記のシリンダブロックにおいて、ピストンが上死点に位置したとき、シリンダ用摺動部材の圧縮室側の端部はピストンのトップランドの上端から下端の間に位置し、ピストンの外周にはピストンリング溝があり、ピストンリング溝にピストンリングが設けられ、シリンダ用摺動部材の圧縮室反対側の端部はピストンの圧縮室反対側のピストンリング溝の下面側を超えた領域に位置していることが好ましい。

上記のシリンダブロックにおいて、ピストンが上死点に位置したとき、シリンダ用摺動部材の圧縮室側の端部はピストンのトップランドの上端から下端の間に位置し、シリンダ用摺動部材の圧縮室反対側の端部はピストンのセカンドランドの上端から下端の間に位置していることが好ましい。

上記のシリンダブロックにおいて、シリンダボアの中心軸に平行な方向を軸方向とし、軸方向に平行な方向であって圧縮室からピストンを挟んで反対側に向かう方向を所定方向とするとき、少なくともシリンダ用摺動部材の所定方向の下端部には、シリンダボアの中心軸を中心とする周方向においてシリンダブロック本体と係合する係合部が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、シリンダボアの内周面を加工する際に、シリンダボアの周方向においてシリンダ用摺動部材の係合部がシリンダブロック本体に係合することにより、シリンダボアの周方向にシリンダ用摺動部材が回ることを抑制できる。
上記のシリンダブロックにおいて、シリンダ用摺動部材の係合部は、凹凸構造であることが好ましい。

この構成によれば、シリンダブロックと係合する係合部を容易に実現することが可能である。
上記のシリンダブロックにおいて、シリンダ用摺動部材には、軸方向の幅（以下、軸方向長さという）が最も狭い部分に合口部が設けられていることが好ましい。

この構成によれば、合口部の軸方向長さを短くすることができるため、例えば合口部を通じた圧縮室からのガスの漏れを抑制することが可能である。
上記のシリンダブロックにおいて、シリンダ用摺動部材には、軸方向に延びる長さを有するように合口部が設けられていることが好ましい。

上記のシリンダブロックにおいて、シリンダボアの中心軸に平行な方向を軸方向とするとき、シリンダ用摺動部材には、軸方向に対して所定の角度をなす方向に延びるように合口部が設けられていることが好ましい。
この構成によれば、ガスが合口部を通り難くなるため、合口部を通じたガスの漏れを抑制することができる。

上記のシリンダブロックにおいて、シリンダ用摺動部材には、折れ線状に延びるように合口部が設けられていることが好ましい。
この構成によれば、ガスが合口部を通り難くなるため、合口部を通じたガスの漏れを抑制することができる。

上記のシリンダブロックにおいて、シリンダ用摺動部材とは別部材からなり、合口部に嵌め込まれる合口ピースを更に備えることが好ましい。
この構成によれば、合口部を大きくすることができるため、シリンダブロック本体に対するシリンダ用摺動部材の脱着を容易に行うことが可能となる。

上記のシリンダブロックにおいて、合口ピースは、シリンダボアの中心軸を中心とする周方向においてシリンダブロック本体と係合していることが好ましい。
この構成によれば、シリンダボアの内周面を加工する際に、シリンダボアの周方向において合口ピースがシリンダブロック本体に係合することにより、シリンダボアの周方向にシリンダ用摺動部材及び合口ピースが回ることを抑制できる。

本発明の往復動機関のシリンダブロック及びシリンダ用摺動部材は、必要な摺動特性（耐摩耗性、耐スカッフ性）を確保しつつ、シリンダブロック（全体）の軽量性及びリサイクル性に優れる。

第１実施形態の往復動機関の断面構造を示す断面図。 第１実施形態のピストン周辺の往復動機関の断面構造を示す断面図。 図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面構造を示す断面図。 図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った断面構造を示す断面図。 第１実施形態のシリンダブロックの断面構造を示す断面図。 （Ａ），（Ｂ）は、第１実施形態の第１変形例のシリンダブロックの断面構造を示す断面図。 （Ａ），（Ｂ）は、第１実施形態の第２変形例の合口部周辺のシリンダブロックの内周面を展開して示す展開図。 第１実施形態の第３変形例の合口部周辺のシリンダブロックの内周面を展開して示す展開図。 第１実施形態の第４変形例のシリンダブロックの内周面を展開して示す展開図。 （Ａ）～（Ｄ）は、第１実施形態の第４変形例のシリンダブロックの内周面を展開して示す展開図。 第１実施形態の第５変形例のシリンダブロックの断面構造を示す断面図。 第１実施形態の第６変形例のピストン周辺の往復動機関の断面構造を示す断面図。 第１実施形態の第６変形例のピストン周辺の往復動機関の断面構造を示す断面図。 第１実施形態の第６変形例のピストン周辺の往復動機関の断面構造を示す断面図。 第１実施形態の第７変形例の往復動機関の断面構造を示す断面図。 第２実施形態の合口部周辺のシリンダブロックの断面構造を示す断面図。 図１６のＸＶ－ＸＶ線に沿った展開図を示す展開図。 （Ａ）～（Ｃ）は、第２実施形態の第１変形例の合口部周辺のシリンダブロックの内周面を展開して示す展開図。 （Ａ）～（Ｅ）は、第２実施形態の第２変形例の合口ピースの正面構造を示す正面図。 第２実施形態の第３変形例の合口部周辺のシリンダブロックの内周面を展開して示す展開図。 他の実施形態のシリンダブロックの断面構造を示す断面図。 （Ａ）～（Ｃ）は、他の実施形態のシリンダブロックの内周面を展開して示す展開図。 他の実施形態のシリンダブロックの断面構造を示す断面図。

＜第１実施形態＞
以下、シリンダブロックの第１実施形態について図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。はじめに、本実施形態のシリンダブロックが用いられる往復動機関の概略構造について説明する。

図１に示されるように、往復動機関１０は、シリンダブロック２０、及びピストン４０を備えている。
シリンダブロック２０には複数のシリンダボアが形成されている。シリンダブロック２０には単一のシリンダボアのみが形成されていてもよい。図１には、複数のシリンダボアのうちの一つのシリンダボア２００が示されている。シリンダボア２００は、所定の軸線ｍ１０を中心に円筒状に形成されている。ピストン４０はシリンダボア２００の内周に摺動可能に収容されている。以下では、軸線ｍ１０を「中心軸ｍ１０」と称し、中心軸ｍ１０に平行な方向をシリンダボア軸方向Ｚと称し、軸線ｍ１０を中心とする周方向をシリンダボア周方向Ｃと称する。また、シリンダボア軸方向Ｚに平行な方向のうち、図中の矢印Ｚ１で示される方向を圧縮室Ｓ１０側と称する。さらに、図中の矢印Ｚ２で示される方向を圧縮室Ｓ１０の反対側と称する。

次に、ピストン４０及びシリンダブロック２０の具体的な構成について説明する。
図２に示されるように、ピストンリング６０は、ピストン４０のトップランド４２からスカート部４４に向かって、換言すれば圧縮室Ｓ１０の反対側Ｚ２に向かって順に設けられるトップリング６１、セカンドリング６２により構成されている。ピストン４０の外周にはピストンリング溝５０がある。ピストンリング溝５０は、トップリング６１が設けられるピストンリング溝（トップリング溝）５１と、セカンドリング６２が設けられるピストンリング溝（セカンドリング溝）５２とにより構成される。各ピストンリング６１～６２は円環状に形成されている。なお、図２は、ピストン４０が上死点に位置している状態が示されている。また、図中の符号Ｐ２１はピストン４０のトップランド４２の上端を示し、符号Ｐ２２はピストン４０のトップランド４２の下端を示している。また、符号Ｐ２３はピストン４０のセカンドランド４３の上端を示し、符号Ｐ２４はピストン４０のセカンドランド４３の下端を示している。さらに、符号Ｐ２５はピストン４０の圧縮室反対側のピストンリング溝５２の下面側を示し、符号Ｐ２６はピストン４０の軸方向長さの下端を示している。

図１に示されるように、シリンダブロック２０は、シリンダブロック本体２１と、シリンダ用摺動部材（以下、シリンダリングという）２２とを備えている。
シリンダブロック本体２１は、図１に示されるシリンダボア２００を含む複数もしくは単一のシリンダボアが設けられる部材である。シリンダブロック本体２１は、アルミニウム合金、鋳鉄、マグネシウム合金、樹脂等により形成されている。

図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿ったシリンダブロック２０の断面構造を示したものである。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿った展開図を示したものである。図３及び図４に示されるように、シリンダボア２００の内周面には、シリンダボア周方向Ｃに全周に亘って溝部２１０が形成されている。図２に示されるように、溝部２１０は、ピストン４０が上死点に位置しているときのピストンリング６０の外周に対応する位置に設けられている。

図２に示されるように、溝部２１０の下端面２１３は、溝部２１０の側面２１４からシリンダボア２００の内周面に向かうほど、圧縮室Ｓ１０の反対側Ｚ２に傾くようにテーパ状に形成されている。
図３に示されるように、シリンダリング２２は、中心軸ｍ１０を中心に円環状に形成されており、シリンダブロック本体２１の溝部２１０に挿入されている。シリンダリング２２は、例えば鋳鉄、スチール、焼結合金等により形成されている。シリンダリング２２には、その一部を切り欠くようにして合口部２２０が形成されている。

図２に示されるように、ピストン４０が上死点に位置しているとき、シリンダリング２２の圧縮室側の端部Ｐ１１はピストントップランドの上端Ｐ２１から下端Ｐ２２の間に位置している。シリンダリング２２の圧縮室反対側の端部Ｐ１２はピストン４０の圧縮室反対側のピストンリング溝５２の下面Ｐ２５を超えた領域に位置している。

図２に示されるように、軸方向Ｚに平行なシリンダリング２２の断面形状は、シリンダブロック本体２１の溝部２１０の形状に対応している。したがって、シリンダリング２２の下端面２２２はテーパ状に形成されている。なお、シリンダリング２２の下端面２２２はテーパ状でなくてもよい。

次に、本実施形態のシリンダブロック２０の製造工程、特にシリンダブロック本体２１にシリンダリング２２を挿入する工程に関して説明する。
シリンダブロック２０を製造する際には、シリンダブロック本体２１にシリンダリング２２を挿入する挿入工程が行われる。シリンダリング２２は、挿入前は、合口部２２０から１８０度方向は短径、９０度から２７０度の方向は長径を有する楕円状である。挿入後にシリンダリング２２の内周面は略真円となる。

その後、シリンダリング２２の内周面とシリンダボア２００の内周面との段差を除去する段差除去加工が行われる場合がある。段差除去加工としては、例えばシリンダボア２００の内周面及びシリンダリング２２の内周面を、砥石を取り付けたホーニングヘッドにより研磨するホーニング加工が用いられる。段差除去加工では、図５に二点鎖線で示されるようにシリンダリング２２の内径ｄ１２がシリンダボア２００の内径ｄ１１になるまでシリンダリング２２の内周面が除去される。また、段差除去加工においてシリンダボア２００及びシリンダリング２２のそれぞれの内周面が研磨されることにより、クロスハッチと称される加工目がシリンダボア２００の内周面及びシリンダリング２２の内周面に形成される。シリンダボア２００の内周面及びシリンダリング２２の内周面にクロスハッチが形成されることで、エンジンオイルを保持し易くなる。なお、製造工程の早い段階でシリンダブロック２０にシリンダリング２２を挿入し、シリンダブロック２０及びシリンダリング２２を同時にホーニング加工してもよい。なお、シリンダブロック２０及びシリンダリング２２は別々にホーニングしてもよい。

以上説明した本実施形態のシリンダブロック２０によれば、以下の（１）～（３）に示される作用及び効果を得ることができる。
（１）シリンダブロック本体２１は、ピストン４０が往復動可能に収容される円筒状のシリンダボア２００を有する。シリンダリング２２は、シリンダボア２００の内周面に全周に亘って形成される溝部２１０に挿入される円環状の部材である。シリンダリング２２には合口部２２０が形成されている。この構成によれば、シリンダリング２２を弾性変形させ易いため、シリンダブロック本体２１の溝部２１０へシリンダリング２２を容易に挿入及び取り外しすることができる。よって、リサイクル性を向上させることができる。また、上記の特許文献１に記載のシリンダブロックのように鋳鉄製のシリンダライナを用いる場合と比較すると、本実施形態のシリンダリング２２の方が小型であるため、シリンダブロック２０を軽量化することも可能である。さらに、シリンダリング２２により必要な摺動特性（耐摩耗性、耐スカッフ性）を確保することも可能となる。

（２）シリンダリング２２は、ピストン４０が上死点に位置したときのピストンリング６０の外周に対応する位置に、より詳細にはピストン４０が上死点に位置したときのトップリング６１、セカンドリング６２の外周に対応する位置に設けられている。この構成によれば、シリンダブロック２０において特に摺動特性が求められる部分にシリンダリング２２を配置することができるため、シリンダブロック２０の摺動特性を確保することができる。

（３）例えばシリンダボア軸方向Ｚに平行なシリンダリング２２の断面形状が矩形状に形成されている場合、シリンダブロック本体２１の溝部２１０にシリンダリング２２を挿入し易くするためには、図２に示されるように溝部２１０の角部２１５に面取り加工を施すことが好ましい。但し、角部２１５の面取り加工を大きくし過ぎると、その部分にピストンリング６０が引っ掛かる可能性があるため、好ましくない。この点、本実施形態のシリンダブロック２０では、図２に示されるように、シリンダボア軸方向Ｚに平行なシリンダリング２２の断面形状が、下端面２２２にテーパ面を有する台形状に形成されている。この構成によれば、角部２１５に面取り加工を施さなくとも、あるいは角部２１５に極小の面取り加工を施すだけで、シリンダブロック本体２１の溝部２１０にシリンダリング２２を挿入することが可能である。そのため、角部２１５に面取り加工を施すことにより発生する不具合、具体的にはピストンリング６０の引っ掛かりの発生を低減することができる。

（第１変形例）
次に、第１実施形態のシリンダブロック２０の第１変形例について説明する。
シリンダブロック本体２１の溝部２１０の下端面２１３及びシリンダリング２２の下端面２２２のそれぞれの形状は適宜変更可能である。例えば、シリンダブロック本体２１の溝部２１０の下端面２１３及びシリンダリング２２の下端面２２２は、図６（Ａ），（Ｂ）に示されるように形成されていてもよい。

（第２変形例）
次に、第１実施形態のシリンダブロック２０の第２変形例について説明する。
シリンダリング２２に形成される合口部２２０の形状は適宜変更可能である。例えば図７（Ａ）に示されるように、合口部２２０は、シリンダボア軸方向Ｚに対して所定の角度をなすように延びるように形成されていてもよい。あるいは、図７（Ｂ）に示されるように、合口部２２０は、シリンダボア軸方向Ｚに対して折れ線状に延びるように形成されていてもよい。

これらの構成によれば、図４に示されるように合口部２２０がシリンダボア軸方向Ｚに延びるように形成されている場合と比較すると、圧縮室Ｓ１０内のガスが合口部２２０を通過し難くなる。したがって、圧縮室Ｓ１０内のガスが合口部２２０を通じて圧縮室Ｓ１０の反対側Ｚ２に漏れ難くなる。

（第３変形例）
次に、第１実施形態のシリンダブロック２０の第３変形例について説明する。
図８に示されるように、本変形例のシリンダリング２２の下端面２２２には、凹部２２１ａ及び凸部２２１ｂをシリンダボア周方向Ｃに交互に有する凹凸構造２２１が形成されている。なお、凹部２２１ａ及び凸部２２１ｂは、段差除去加工時にシリンダリング２２が回りしなければ全周でなくてもよい。シリンダボア軸方向Ｚにおける凹凸構造２２１の幅Ｈは、特に限定しないが１［ｍｍ］以上が好ましい。シリンダブロック本体２１の溝部２１０の圧縮室Ｓ１０の反対側Ｚ２の下端面２１３には、シリンダリング２２の凹凸構造２２１に対応した凹凸構造２１１が形成されている。シリンダリング２２の凸部２２１ｂはシリンダブロック本体２１の凹部２１１ａに係合しており、シリンダリング２２の凹部２２１ａはシリンダブロック本体２１の凸部２１１ｂに係合している。このような係合構造により、シリンダリング２２はシリンダブロック本体２１とシリンダボア周方向Ｃに係合している。シリンダリング２２の合口部２２０は、凹部２２１ａに対応する位置に設けられている。すなわち、合口部２２０は、シリンダリング２２において軸方向Ｚの長さが最も狭い部分に設けられている。本実施形態では、シリンダリング２２の凹凸構造２２１が係合部に相当する。

このように、本変形例のシリンダブロック２０では、シリンダリング２２の下端面２２２に、シリンダボア周方向Ｃにおいてシリンダブロック本体２１と係合する凹凸構造２２１が設けられている。この構成によれば、シリンダボア２００の内周面に対して段差除去加工を行う際にシリンダリング２２の回り止めが可能である。

ところで、シリンダリング２２をシリンダブロック本体２１に設けた場合、シリンダボア２００の内周面とシリンダリング２２との間に段差が形成されていると、ピストン４０の上昇時に、その段差にピストンリング６０が引っ掛かる可能性がある。この点、本実施形態のようにシリンダリング２２の下端面２２２に凹凸構造２２１が設けられていれば、ピストン４０の上昇時にピストンリング６０に引っ掛かる可能性がある部分がシリンダリング２２の凸部２２１ｂだけである。よって、ピストン４０の上昇時にピストン４０に対してピストンリング６０が引っ掛かることなくスムーズに通過できる。

一方、本変形例のシリンダブロック２０では、合口部２２０がシリンダリング２２の凹凸構造２２１の凹部２２１ａに対応する位置に設けられている。この構成によれば、シリンダリング２２の凹凸構造２２１の凸部２２１ｂに対応する位置に合口部２２０が設けられている場合と比較すると、合口部２２０の軸方向長さを短くすることができるため、例えば圧縮室Ｓ１０内のガスが圧縮室Ｓ１０の反対側Ｚ２に漏れることを抑制できる。
（第４変形例）
次に、第１実施形態のシリンダブロック２０の第４変形例について説明する。

図９に示されるように、本実施形態のシリンダリング２２における合口部２２０が形成されている部分と別の部分の下端面２２２には、山形状の凸部２２３が形成されている。シリンダブロック本体２１の溝部２１０の圧縮室Ｓ１０の反対側Ｚ２の下端面２１３には、シリンダリング２２の凸部２２３に対応した凹部２１６が形成されている。シリンダブロック本体２１の凹部２１６にシリンダリング２２の凸部２２３が係合することにより、シリンダリング２２はシリンダボア周方向Ｃにおいてシリンダブロック本体２１と係合している。このような構造であっても、シリンダボア２００及びシリンダリング２２のそれぞれの内周面を段差除去加工する際にシリンダリング２２の回り止めが可能である。また、シリンダボア周方向Ｃにおける凸部２２３の長さが短いため、ピストンリング６０がスムーズに通過できる。

なお、シリンダリング２２の凸部２２３及びシリンダブロック本体２１の凹部２１６のそれぞれの形状は適宜変更可能である。例えば、シリンダリング２２の凸部２２３及びシリンダブロック本体２１の凹部２１６は、図１０（Ａ）に示されるような半円弧状、図１０（Ｂ）に示されるような矩形状、図１０（Ｃ）に示されるような多段状、あるいは図１０（Ｄ）に示されるような三角状に形成されていてもよい。

（第５変形例）
次に、第１実施形態のシリンダブロック２０の第５変形例について説明する。
本変形例のシリンダブロック２０では、図１１に示されるように、シリンダブロック本体２１にシリンダリング２２が挿入される挿入工程が行われた後の時点では、シリンダボア２００の内周面に馴染み層２１２が設けられている。馴染み層２１２は軟質金属や樹脂コート等により形成されている。馴染み層２１２は、必ずしもシリンダボア２００の内周面全体に設ける必要はなく、シリンダリング２２の周辺部だけに設けてもよい。本変形例のシリンダブロック２０では、段差除去加工を省略して、ピストン４０をシリンダブロック２０に組み付けた後の試運転でシリンダボア２００の内周面及びシリンダリング２２の内周面の面出しが行われる。

このような構成であっても、第１実施形態のシリンダブロック２０と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。
（第６変形例）
次に、第１実施形態のシリンダブロック２０の第６変形例について説明する。

シリンダブロック２０は、図１２～図１４に示されるような構造を有していてもよい。図１２に示されるシリンダブロック２０では、ピストン４０が上死点に位置したとき、シリンダリング２２の圧縮室側の端部Ｐ１１がピストン４０のトップランド４２の上端Ｐ２１から下端Ｐ２２の間に位置している。シリンダリング２２の圧縮室Ｓ１０反対側Ｚ２の端部Ｐ１２はシリンダボア２００の軸方向長さの半分に位置している。

図１３に示されるシリンダブロック２０では、ピストン４０が上死点に位置したとき、シリンダリング２２の圧縮室側の端部Ｐ１１がピストン４０のトップランド４２の上端Ｐ２１から下端Ｐ２２の間に位置している。シリンダリング２２の圧縮室Ｓ１０反対側Ｚ２の端部Ｐ１２はピストン４０の軸方向長さの下端Ｐ２６に位置している。

図１４に示されるシリンダブロック２０では、ピストン４０が上死点に位置したとき、シリンダリング２２の圧縮室側の端部Ｐ１１がピストン４０のトップランド４２の上端Ｐ２１から下端Ｐ２２の間に位置している。シリンダリング２２の圧縮室Ｓ１０反対側Ｚ２の端部Ｐ１２はピストン４０のセカンドランド４３の上端Ｐ２３から下端Ｐ２４の間に位置している。

このような構成であっても、第１実施形態のシリンダブロック２０と同一又は類似の作用及び効果を得ることができる。
（第７変形例）
次に、第１実施形態のシリンダブロック２０の第７変形例について説明する。

図１５に示されるように、本実施形態のシリンダブロック本体２１には、ピストン４０が下死点に位置しているときのピストンリング６０の外周に対応する位置にシリンダリング２４が更に設けられている。
この構成によれば、下死点においてもシリンダブロック本体２１の摩耗・スカッフが多い場合に有効である。

＜第２実施形態＞
次に、シリンダブロック２０の第２実施形態について説明する。以下、第１実施形態のシリンダブロック２０との相違点を中心に説明する。
図１６に示されるように、本実施形態のシリンダブロック２０では、シリンダリング２２の合口部２２０に合口ピース２５が嵌め込まれている。図１６に示されるように、シリンダボア軸方向Ｚから見たときに合口ピース２５は円弧状に形成されている。したがって、合口ピース２５の内周面２５１及び外周面２５２は湾曲している。合口ピース２５は、外周面２５２から内周面２５１に向かうほど、シリンダボア周方向Ｃの幅が短くなるように形成されている。これにより、シリンダボア中心軸ｍ１０及び合口ピース２５の外周面２５２の右側角部２５６を通る線を基準線ｍ３１とすると、シリンダボア周方向Ｃにおける合口ピース２５の右側面２５３は基準線ｍ３１に対して交差する方向に延びるようにテーパ状に形成されている。同様に、シリンダボア中心軸ｍ１０及び合口ピース２５の外周面２５２の左側角部２５７を通る線を基準線ｍ３２とすると、シリンダボア周方向Ｃにおける合口ピース２５の左側面２５４は基準線ｍ３２に対して交差する方向に延びるようにテーパ状に形成されている。このような構造によれば、シリンダリング２２の自己張力が合口ピース２５に作用するため、合口ピース２５の脱落を抑制することができる。合口ピース２５の径方向断面はテーパだけではなく、段付きでもよい。

図１７は、図１６のＸＶ－ＸＶ線に沿った展開図を示したものである。図１７に示されるように、合口ピース２５の下端部２５５は、シリンダリング２２の下端面２２２よりも圧縮室Ｓ１０の反対側Ｚ２に突出している。シリンダブロック本体２１の溝部２１０の下端面２１３には、合口ピース２５の下端部２５５が嵌め込まれる凹部２１３ａが形成されている。シリンダブロック本体２１の凹部２１３ａと合口ピース２５の下端部２５５とがシリンダボア周方向Ｃにおいて係合することにより、シリンダリング２２の回り止めがなされている。

本実施形態のシリンダブロック２０では、その製造時の挿入工程において、シリンダブロック本体２１の溝部２１０に合口ピース２５が挿入される。その後、シリンダリング２２の合口部２２０を合口ピース２５に挿入しつつ、シリンダブロック本体２１の溝部２１０にシリンダリング２２を挿入する。これにより、合口ピース２５の脱落を回避しつつ、シリンダリング２２及び合口ピース２５をシリンダブロック本体２１に挿入することが可能となる。その後、段差除去加工において、合口ピース２５及びシリンダリング２２のそれぞれの内径がシリンダボア２００の内径ｄ１１に略一致するように合口ピース２５及びシリンダリング２２のそれぞれの内周面が研磨される。

以上説明した本実施形態のシリンダブロック２０によれば、以下の（４）及び（５）に示される作用及び効果を更に得ることができる。
（４）シリンダブロック２０は、シリンダリング２２とは別部材からなりシリンダリング２２の合口部２２０に嵌め込まれる合口ピース２５を更に備える。この構成によれば、合口部２２０の隙間を大きくすることができるため、シリンダブロック本体２１の溝部２１０にシリンダリング２２を挿入することが容易となる。また、シリンダリング２２の合口部２２０に合口ピース２５を挿入すれば、圧縮室Ｓ１０内のガスが漏れるような隙間が形成され難くなる。

（５）合口ピース２５は、シリンダボア周方向Ｃにおいてシリンダブロック本体２１と係合している。この構成によれば、シリンダブロック本体２１のシリンダボア２００の内周面に対して段差除去加工を行う際にシリンダリング２２の回り止めが可能である。
（第１変形例）
次に、第２実施形態のシリンダブロック２０の第１変形例について説明する。

合口ピース２５の形状は適宜変更可能である。例えば図１８（Ａ）に示されるように、合口ピース２５は、シリンダボア軸方向Ｚにおけるシリンダリング２２の合口部２２０の中央部よりも圧縮室Ｓ１０の反対側Ｚ２にのみ設けられていてもよい。また、図１８（Ｂ），（Ｃ）に示されるように合口ピース２５は台形状又は凸状に形成されていてもよい。さらに、合口ピース２５は図１９（Ａ）～（Ｅ）に示されるような形状を有していても良い。合口ピース２５の下端部２５５はストレートでなく、テーパ状、円弧状、三角状などでもよく、その形状は限定されない。

（第２変形例）
次に、第２実施形態のシリンダブロック２０の第２変形例について説明する。
図２０に示されるように、本変形例のシリンダブロック２０では、シリンダリング２２の内周面及び合口ピース２５の内周面に沿うようにスナップリング２６が取り付けられている。スナップリング２６は、例えば円弧状の線ばねである。なお、スナップリング２６は、ピストン４０が上死点に位置しているときにピストン４０のトップランド４２やトップリング６１と干渉しないように配置されている。この場合、必ずしも合口ピース２５の脱落防止措置を施す必要はなく、図１６に示される右側面２５３及び左側面２５４に相当する面が、基準線ｍ３１，ｍ３２と一致していてもよい。また、スナップリング２６はシリンダリング２２の上端でもよい。

この構成によれば、より的確にシリンダリング２２及び合口ピース２５の脱落を抑制することができる。
なお、スナップリング２６に代えて、ビス留め等が用いられていてもよい。

＜他の実施形態＞
上記実施形態は、以下の形態にて実施することもできる。
・図５に示されるシリンダブロックボア２００の内径ｄ１１とシリンダリング２２の内径ｄ１２との間には、「ｄ１１＝ｄ１２」という関係に限らず、「ｄ１１＞ｄ１２」という関係が成立していてもよい。

・シリンダリング２２の外周面とシリンダブロックボア２００の内周面の溝部２１０の側面２１４との間には接合層や接着剤等が設けられていても良い。接合層としては、例えば低融点金属を用いることができる。接着剤としては、２００℃以上の耐熱性が有り、且つ伝熱性に優れるものを用いることができる。なお、接着剤は、シリンダブロックの使用環境に応じて、２００℃未満の耐熱性を有するものであってもよい。

・シリンダリング２２は、ピストン４０が上死点に位置したときのトップリング６１の外周に対応する位置にのみ、あるいはピストン４０が上死点に位置したときのセカンドリング６２の外周に対応する位置にのみ設けられていてもよい。また、少なくともピストン４０が上死点に位置したときにピストンリング６０一本分以上の範囲に設けられていてもよい。

・シリンダリング２２の内周面にはホーニング加工が施されていてもよい。また、シリンダリング２２の内周面には、めっきや窒化、溶射、化成処理、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ－Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）処理等の任意の表面処理が行われていてもよい。また、シリンダリング２２の外周面には、めっきや溶射等の任意の表面処理が個別に、又は組み合わされて行われていてもよい。

・シリンダリング２２の内周面には、シリンダブロック本体２１に挿入されているシリンダリング２２を交換する際に用いられる治具の差し込み部が形成されていてもよい。
・シリンダリング２２は、その圧縮室Ｓ１０側Ｚ１の部分の内径が、圧縮室Ｓ１０の反対側Ｚ２の部分の内径よりも小さくなるように形成されていてもよい。

・シリンダボア２００の内周面のうち、シリンダリング２２以外の部分には、強化材フィラー等の補強材が含まれていてもよい。この構成は、例えば上記実施形態の構成をコンプレッサに適用し、且つそのシリンダブロック本体が樹脂により形成されている場合に有効である。
・凹凸構造２２１は、シリンダリング２２の圧縮室Ｓ１０側Ｚ１に設けられていてもよい。
・シリンダリング２２の周方向Ｃに対し径方向の肉厚を部分的に変更することで、段差除去加工時の回り止め機能をもたせてもよい。

・図２１に示されるように、シリンダリング２２は、複数のリング部材２２ａ～２２ｄを重ね合わせることにより構成されていてもよい。これにより、シリンダブロック本体２１に対するシリンダリング２２の脱着が容易になる。なお、リング部材２２ａ～２２ｄの間には隙間が極力形成されていないことが望ましい。また、図２２（Ａ），（Ｂ）に示されるように、リング部材２２ａ～２２ｄの下端側（Ｚ２）に凸部２２３を形成し、且つリング部材２２ｂ～２２ｄの上端側（Ｚ１）に凹部２２４を形成した上で、リング部材２２ａ～２２ｄの凸部をリング部材２２ｂ～２２ｄの凹部２２４及びシリンダブロック本体２１の凹部２１６にそれぞれ係合させてもよい。これにより、図１７に示されるような合口ピース２５を用いることなく、リング部材２２ａ～２２ｄ同士の相対回りを防止することができる。また、図２２（Ｃ）に示されるような合口ピース２５を用いれば、合口ピース２５の下端部２５５がシリンダブロック本体２１の凹部２１３ａに係合することで、同様にリング部材２２ａ～２２ｄ同士の相対回りを防止することができる。なお、図２２（Ｃ）に示される構造の場合、リング部材２２ａ～２２ｄに凹凸を設けなくても良い。リング部材２２ａ～２２ｄを複数重ねる構造の場合、取り付けし易いため、合口ピース２５の側面２５３，２５４は斜めでなくてもよい。

・シリンダリング２２の回り止めの構造としては、図８に示されるような構造に限らず、例えば図２３に示されるように、シリンダリング２２の外周側に配置される回り止め部材２７によりシリンダリング２２の回り止めを行ってもよい。この際、ピストン４０の摺動方向が上下方向（鉛直方向）である場合、回り止め部材２７はシリンダリング２２に対して上下方向に設置されていることが望ましい。また、ピストン４０の摺動方向が水平方向である場合、回り止め部材２７はシリンダリング２２に対して水平方向及び上下方向のいずれに設置されていてもよい。

・各実施形態のシリンダブロック２０は、上記の往復動機関１０に限らず、非常用発電エンジン等を含む汎用エンジンや、模型用のエンジンや、ドローン用のエンジンや、車両用のエンジンや、水平対向エンジンや、対向ピストンエンジン等にも適用可能である。また、各実施形態のシリンダブロック２０はコンプレッサ等の任意の往復動機関にも適用可能である。往復動機関の往復動方式としては、上記実施形態に限らず、スコッチヨーク式やフリーピストン式等の任意の方式を採用することが可能である。

・また、２本以上のピストンリング（例えばコンプレッションリング２本、オイルリング１本）を備える往復動機関１０に適用する場合、ピストン４０が上死点に位置したとき、シリンダリング２２はトップランド４２の上端Ｐ２１から下端Ｐ２２の間を起点し、圧縮室Ｓ１０から最も離れる反対側Ｚ２のピストンリング（例えばオイルリング）溝の下面側を超えた領域を終点とした位置に設けられてもよい。

・本開示は上記の具体例に限定されるものではない。上記の具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素、及びその配置、条件、形状等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

２０…シリンダブロック、２１…シリンダブロック本体、２２…シリンダリング（シリンダ用摺動部材）、２５…合口ピース、４０…ピストン、４２…トップランド、４３…セカンドランド、４４…スカート部、６０…ピストンリング、６１…トップリング、６２…セカンドリング、２００…シリンダボア、２２１…凹凸構造（係合部）。

Claims (14)

1. ピストンが往復動可能に収容される円筒状のシリンダボアを有するシリンダブロック本体と、
   前記シリンダボアの内周面に形成される溝部に挿入される円環状のシリンダ用摺動部材と、を備え、
   前記シリンダ用摺動部材には、合口部が形成されている
   往復動機関のシリンダブロック。
2. 前記ピストンが上死点に位置したとき、前記シリンダ用摺動部材の圧縮室側の端部は前記ピストンのトップランドの上端から下端の間に位置し、前記シリンダ用摺動部材の圧縮室反対側の端部はシリンダボアの軸方向長さの半分に位置している
   請求項１に記載の往復動機関のシリンダブロック。
3. 前記ピストンが上死点に位置したとき、前記シリンダ用摺動部材の圧縮室側の端部は前記ピストンのトップランドの上端から下端の間に位置し、前記シリンダ用摺動部材の圧縮室反対側の端部は前記ピストンの軸方向長さの下端に位置している
   請求項１に記載の往復動機関のシリンダブロック。
4. 前記ピストンが上死点に位置したとき、前記シリンダ用摺動部材の圧縮室側の端部は前記ピストンのトップランドの上端から下端の間に位置し、前記シリンダ用摺動部材の圧縮室反対側の端部は前記ピストンの圧縮室反対側のピストンリング溝の下面側を超えた領域に位置している
   請求項１に記載の往復動機関のシリンダブロック。
5. 前記ピストンが上死点に位置したとき、前記シリンダ用摺動部材の圧縮室側の端部は前記ピストンのトップランドの上端から下端の間に位置し、前記シリンダ用摺動部材の圧縮室反対側の端部は前記ピストンのセカンドランドの上端から下端の間に位置している
   請求項１に記載の往復動機関のシリンダブロック。
6. 前記シリンダボアの中心軸に平行な方向を軸方向とし、前記軸方向に平行な方向であって圧縮室から前記ピストンを挟んで反対側に向かう方向を所定方向とするとき、
   少なくとも前記シリンダ用摺動部材の前記所定方向の端部には、前記シリンダボアの中心軸を中心とする周方向において前記シリンダブロック本体と係合する係合部が設けられている
   請求項１に記載の往復動機関のシリンダブロック。
7. 前記シリンダ用摺動部材の前記係合部は、凹凸構造である
   請求項６に記載の往復動機関のシリンダブロック。
8. 前記シリンダ用摺動部材には、前記軸方向の幅が最も狭い部分に前記合口部が設けられている
   請求項７に記載の往復動機関のシリンダブロック。
9. 前記シリンダボアの中心軸に平行な方向を軸方向とするとき、
   前記シリンダ用摺動部材には、前記軸方向に延びる長さを有するように前記合口部が設けられている
   請求項１に記載の往復動機関のシリンダブロック。
10. 前記シリンダボアの中心軸に平行な方向を軸方向とするとき、
    前記シリンダ用摺動部材には、前記軸方向に対して所定の角度をなす方向に延びるように前記合口部が設けられている
    請求項１に記載の往復動機関のシリンダブロック。
11. 前記シリンダ用摺動部材には、折れ線状に延びるように前記合口部が設けられている
    請求項１に記載の往復動機関のシリンダブロック。
12. 前記シリンダ用摺動部材とは別部材からなり、前記合口部に嵌め込まれる合口ピースを更に備える
    請求項１に記載の往復動機関のシリンダブロック。
13. 前記合口ピースは、前記シリンダボアの中心軸を中心とする周方向において前記シリンダブロック本体と係合している
    請求項１２に記載の往復動機関のシリンダブロック。
14. シリンダボアの内周面に形成される溝部に挿入されるシリンダ用摺動部材であって、
    合口部を備える
    シリンダ用摺動部材。

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