JP2599586B2 - 繊維強化シリンダブロツク - Google Patents
繊維強化シリンダブロツクInfo
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- JP2599586B2 JP2599586B2 JP61104473A JP10447386A JP2599586B2 JP 2599586 B2 JP2599586 B2 JP 2599586B2 JP 61104473 A JP61104473 A JP 61104473A JP 10447386 A JP10447386 A JP 10447386A JP 2599586 B2 JP2599586 B2 JP 2599586B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber
- cylinder
- cylinder block
- diameter portion
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- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
- F02F7/0002—Cylinder arrangements
- F02F7/0007—Crankcases of engines with cylinders in line
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
- F02B75/18—Multi-cylinder engines
- F02B2075/1804—Number of cylinders
- F02B2075/1816—Number of cylinders four
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 （１） 産業上の利用分野 本発明は繊維強化シリンダブロック、特にシリンダボ
アの周りを筒状繊維成形体および軽合金マトリックスに
よりなる繊維強化複合部により補強したものの改良に関
する。
アの周りを筒状繊維成形体および軽合金マトリックスに
よりなる繊維強化複合部により補強したものの改良に関
する。
（２） 従来の技術 従来、前記繊維成形体の繊維体積率はその全体に亘っ
て比較的低く、且つ等しくなるように設定されている。
て比較的低く、且つ等しくなるように設定されている。
（３） 発明が解決しようとする課題 エンジン運転中において、前記繊維強化複合部の、シ
リンダヘッド接合面側端部から所定の範囲に亘る部分は
燃料の燃焼熱を直接受けて高温になるが、他の部分は燃
焼熱の伝導量が少ないので比較的低温に保たれ、その結
果、高温部と低温部との温度差は100℃以上にも達す
る。
リンダヘッド接合面側端部から所定の範囲に亘る部分は
燃料の燃焼熱を直接受けて高温になるが、他の部分は燃
焼熱の伝導量が少ないので比較的低温に保たれ、その結
果、高温部と低温部との温度差は100℃以上にも達す
る。
このような状況下において、繊維成形体の繊維体積率
を従来のように設定すると、繊維強化複合筒体の高温部
と低温部とのマトリックス量が等しく、且つ多くなるた
め、高温部の、主としてマトリックスに起因した熱膨張
量が低温部のそれに比べて多くなり、その結果、シリン
ダボアの内径変化が高温部と低温部とで不均一（高温部
内径の方が低温部内径よりも大きくなる）となってエン
ジン性能が低下するという問題がある。
を従来のように設定すると、繊維強化複合筒体の高温部
と低温部とのマトリックス量が等しく、且つ多くなるた
め、高温部の、主としてマトリックスに起因した熱膨張
量が低温部のそれに比べて多くなり、その結果、シリン
ダボアの内径変化が高温部と低温部とで不均一（高温部
内径の方が低温部内径よりも大きくなる）となってエン
ジン性能が低下するという問題がある。
本発明は前記問題を解決し得る繊維強化シリンダブロ
ックを提供することを目的とする。
ックを提供することを目的とする。
B.発明の構成 （１） 課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明によれば、繊維強化
複合部中の繊維成形体は、クランクケース寄りに位置す
る大径部と、シリンダヘッド寄りに位置して外径が該大
径部よりも小さい小径部と、その大，小径部間を一体的
に接続する連結部とより段付き筒状に形成されると共
に、その小径部の繊維体積率が大径部のそれよりも高く
なるように設定される。
複合部中の繊維成形体は、クランクケース寄りに位置す
る大径部と、シリンダヘッド寄りに位置して外径が該大
径部よりも小さい小径部と、その大，小径部間を一体的
に接続する連結部とより段付き筒状に形成されると共
に、その小径部の繊維体積率が大径部のそれよりも高く
なるように設定される。
（２） 作 用 前記のように構成すると、シリンダボア周りに配設さ
れる繊維強化複合部のうち、比較的高温となるシリンダ
ヘッド寄り部分の繊維密度が、比較的低温となるクラン
クケース寄りの部分にそれよりも高く設定されるため、
その温度差に起因したシリンダボア周辺部の熱膨張量差
を極力抑えてシリンダボア内径変化をその全域に亘り略
均一にすることができる。
れる繊維強化複合部のうち、比較的高温となるシリンダ
ヘッド寄り部分の繊維密度が、比較的低温となるクラン
クケース寄りの部分にそれよりも高く設定されるため、
その温度差に起因したシリンダボア周辺部の熱膨張量差
を極力抑えてシリンダボア内径変化をその全域に亘り略
均一にすることができる。
また上記繊維強化複合部の繊維成形体は、繊維体積率
が高いシリンダヘッド寄り部分を小径部とし、繊維体積
率が低いクランクケース寄り部分を大径部として全体と
して段付き筒状に形成されるため、繊維体積率が各部一
様な単純円筒状の繊維成形体素材の一部外周を単に径方
向に圧縮成形するだけで、繊維体積率分布が軸線方向で
異なる上記段付き筒状繊維成形体を極めて簡単に成形す
ることができるようになり、また、斯かる繊維成形体を
鋳包んでシリンダブロックを鋳造する際には、繊維体積
率が高く内部への溶湯浸入抵抗が比較的大きい前記小径
部の周囲に比較的幅広のキャビティ空間を確保して該小
径部への溶湯浸入を迅速的確に行わせることが可能とな
る。
が高いシリンダヘッド寄り部分を小径部とし、繊維体積
率が低いクランクケース寄り部分を大径部として全体と
して段付き筒状に形成されるため、繊維体積率が各部一
様な単純円筒状の繊維成形体素材の一部外周を単に径方
向に圧縮成形するだけで、繊維体積率分布が軸線方向で
異なる上記段付き筒状繊維成形体を極めて簡単に成形す
ることができるようになり、また、斯かる繊維成形体を
鋳包んでシリンダブロックを鋳造する際には、繊維体積
率が高く内部への溶湯浸入抵抗が比較的大きい前記小径
部の周囲に比較的幅広のキャビティ空間を確保して該小
径部への溶湯浸入を迅速的確に行わせることが可能とな
る。
（３） 実 施 例 第１〜第３図は、圧力鋳造により得られた繊維強化ア
ルミニウム合金製サイアミーズ型シリンダブロックＳを
示し、そのシリンダブロックＳは、互いに近接して直列
に並ぶ複数、図示例は４個のシリンダバレツ11〜14相互
を結合してなるサイアミーズシリンダバレル１と、その
サイアミーズシリンダバレル１を囲繞するシリンダブロ
ック外壁２と、サイアミーズシリンダバレル１およびシ
リンダブロック外壁２の下縁に連設されたクランクケー
ス３とより構成される。
ルミニウム合金製サイアミーズ型シリンダブロックＳを
示し、そのシリンダブロックＳは、互いに近接して直列
に並ぶ複数、図示例は４個のシリンダバレツ11〜14相互
を結合してなるサイアミーズシリンダバレル１と、その
サイアミーズシリンダバレル１を囲繞するシリンダブロ
ック外壁２と、サイアミーズシリンダバレル１およびシ
リンダブロック外壁２の下縁に連設されたクランクケー
ス３とより構成される。
サイアミーズシリンダバレル１とシリンダブロック外
壁２間に、サイアミーズシリンダバレル１の外周が臨む
水ジャケット４が形成される。その水ジャケット４にお
けるシリンダヘッド接合面ａ側の端部において、サイア
ミーズシリンダバレル１とシリンダブロック外壁２間は
複数の補強デッキ部５により部分的に連結され、相隣る
補強デッキ間５はシリンダヘッド側への連通口６として
機能する。これによりシリンダブロックＳはクローズド
デッキ型に構成される。
壁２間に、サイアミーズシリンダバレル１の外周が臨む
水ジャケット４が形成される。その水ジャケット４にお
けるシリンダヘッド接合面ａ側の端部において、サイア
ミーズシリンダバレル１とシリンダブロック外壁２間は
複数の補強デッキ部５により部分的に連結され、相隣る
補強デッキ間５はシリンダヘッド側への連通口６として
機能する。これによりシリンダブロックＳはクローズド
デッキ型に構成される。
各シリンダバレル11〜14におけるシリンダボア７は、
円筒状繊維成形体Ｆ（第４図）と、軽合金マトリックス
としてのアルミニウム合金とよりなる筒状の繊維強化複
合部Coにより画成されており、これにより、各シリンダ
バレル11〜14のシリンダボア７周りは上記繊維強化複合
部Coを以て効果的に補強される。
円筒状繊維成形体Ｆ（第４図）と、軽合金マトリックス
としてのアルミニウム合金とよりなる筒状の繊維強化複
合部Coにより画成されており、これにより、各シリンダ
バレル11〜14のシリンダボア７周りは上記繊維強化複合
部Coを以て効果的に補強される。
第４図に示すように、円筒状繊維成形体Ｆは、炭素繊
維とアルミナ繊維とをシリカゾル等の無機バインダによ
り結合したもので、クランクケース３寄りに位置する大
径部Fbと、シリンダヘッド寄りに位置して外径が該大径
部Fbよりも小さい小径部Faと、その大，小径部Fb,Fa間
を一体的に接続する連結部Fcとより段付き筒状に形成さ
れる。前記連結部Fcは、その外径が小径部Fa側より大径
部Fbに向けて漸増するように成形される。また繊維成形
体Ｆの内径は全長に亘って等しい。
維とアルミナ繊維とをシリカゾル等の無機バインダによ
り結合したもので、クランクケース３寄りに位置する大
径部Fbと、シリンダヘッド寄りに位置して外径が該大径
部Fbよりも小さい小径部Faと、その大，小径部Fb,Fa間
を一体的に接続する連結部Fcとより段付き筒状に形成さ
れる。前記連結部Fcは、その外径が小径部Fa側より大径
部Fbに向けて漸増するように成形される。また繊維成形
体Ｆの内径は全長に亘って等しい。
小径部Faの繊維体積率（Vf）は、例えば20〜50％と高
く設定され、また大径部Fbの繊維体積率は、例えば５〜
30％と低く設定される。連結部Fcの繊維体積率は小径部
Fa側から大径部Fbに向けて漸減するように設定される。
く設定され、また大径部Fbの繊維体積率は、例えば５〜
30％と低く設定される。連結部Fcの繊維体積率は小径部
Fa側から大径部Fbに向けて漸減するように設定される。
このような繊維体積率の配分は、大径部Fbと等しい外
径および繊維体積率を持つ単純円筒状の繊維成形体素材
を成形し、次いでその素材の、小径部Faに対応する部位
の外周面を、ラバーを介しプレスして小径化することに
より容易に達成される。
径および繊維体積率を持つ単純円筒状の繊維成形体素材
を成形し、次いでその素材の、小径部Faに対応する部位
の外周面を、ラバーを介しプレスして小径化することに
より容易に達成される。
繊維成形体Ｆは、その小径部Fa端面がシリンダヘッド
接合面ａに略合致するように複合化されており、これに
よりシリンダボア７の、シリンダヘッド接合面ａ側端部
と略ピストン下死点に対応する部位との間に高繊維体積
率の小径部Faが配設され、前記部位よりクランクケース
３側に低繊維体積率の大径部Fbが配設される。
接合面ａに略合致するように複合化されており、これに
よりシリンダボア７の、シリンダヘッド接合面ａ側端部
と略ピストン下死点に対応する部位との間に高繊維体積
率の小径部Faが配設され、前記部位よりクランクケース
３側に低繊維体積率の大径部Fbが配設される。
このように構成すると、シリンダボア７周りに配設さ
れる繊維強化複合部Coのうち、比較的高温となるシリン
ダヘッド寄り部分（即ち小径部Fa）の繊維体積率が、比
較的低温となるクランクケース３寄り部分（即ち大径部
Fb）のそれよりも高くなるので、その温度差に起因した
シリンダボア７周辺部の熱膨張量差を極力抑えてシリン
ダボア内径変化をその全域に亘り略均一にすることがで
き、これによりエンジン性能を向上させることができ
る。
れる繊維強化複合部Coのうち、比較的高温となるシリン
ダヘッド寄り部分（即ち小径部Fa）の繊維体積率が、比
較的低温となるクランクケース３寄り部分（即ち大径部
Fb）のそれよりも高くなるので、その温度差に起因した
シリンダボア７周辺部の熱膨張量差を極力抑えてシリン
ダボア内径変化をその全域に亘り略均一にすることがで
き、これによりエンジン性能を向上させることができ
る。
前記繊維成形体Ｆを鋳包んでシリンダブロックＳを鋳
造する際には、繊維体積率が高く内部への溶湯浸入抵抗
が比較的大きい前記小径部Faの周囲に比較的幅広のキャ
ビティ空間を確保して該小径部Faへの溶湯浸入を迅速的
確に行わせることができるため、繊維体積率の高い部分
においても軽合金マトリックスとの十分な複合化が可能
となる。
造する際には、繊維体積率が高く内部への溶湯浸入抵抗
が比較的大きい前記小径部Faの周囲に比較的幅広のキャ
ビティ空間を確保して該小径部Faへの溶湯浸入を迅速的
確に行わせることができるため、繊維体積率の高い部分
においても軽合金マトリックスとの十分な複合化が可能
となる。
第5,第６図は上記効果を裏付けるテスト結果を示し、
第５図において線Ｗは、繊維強化複合部Coのクランクケ
ース側端面からシリンダヘッド接合面ａまでの長さＬ
と、繊維成形体Ｆの繊維体積率との関係を、また線Ｘは
前記長さＬと、エンジン運転中でのシリンダボア７の温
度との関係をそれぞれ示す。
第５図において線Ｗは、繊維強化複合部Coのクランクケ
ース側端面からシリンダヘッド接合面ａまでの長さＬ
と、繊維成形体Ｆの繊維体積率との関係を、また線Ｘは
前記長さＬと、エンジン運転中でのシリンダボア７の温
度との関係をそれぞれ示す。
図中、Topはシリンダヘッド接合面ａに対応する。
使用された繊維成形体Ｆにおける小径部Faの繊維体積
率は25％であり、また大径部Fbの繊維体積率は５％であ
る。
率は25％であり、また大径部Fbの繊維体積率は５％であ
る。
第６図は、繊維強化複合部の長さＬと、エンジン運転
中でのシリンダボア内径増加量との関係を示し、線Y1は
第５図線Ｗの繊維体積率配分を持つ繊維強化複合部Coを
備えた本発明に該当し、線Y2は前記長さＬの全長に亘っ
て繊維体積率を５％に設定される繊維強化複合部を備え
た比較例に該当する。
中でのシリンダボア内径増加量との関係を示し、線Y1は
第５図線Ｗの繊維体積率配分を持つ繊維強化複合部Coを
備えた本発明に該当し、線Y2は前記長さＬの全長に亘っ
て繊維体積率を５％に設定される繊維強化複合部を備え
た比較例に該当する。
第６図から明らかなように本発明Y1は比較例Y2に比べ
て高温部におけるシリンダボア内径の増加量が少なく、
その結果シリンダボアの内径変化は全長Ｌに亘って略均
一となる。
て高温部におけるシリンダボア内径の増加量が少なく、
その結果シリンダボアの内径変化は全長Ｌに亘って略均
一となる。
第７図は繊維成形体Ｆの変形例を示し、各シリンダボ
ア７に対応する繊維成形体Ｆの相隣るもの相互を結合し
てサイアミーズ型に構成したものである。
ア７に対応する繊維成形体Ｆの相隣るもの相互を結合し
てサイアミーズ型に構成したものである。
このように構成すると、繊維成形体Ｆの鋳型への設置
作業が大幅に低減される。
作業が大幅に低減される。
C.発明の効果 以上のように本発明によれば、シリンダボア周りに配
設される繊維強化複合部のうち、比較的高温となるシリ
ンダヘッド寄り部分の繊維体積率が、比較的低温となる
クランクケース寄り部分のそれよりも高く設定されるの
で、その温度差に起因したシリンダボア周辺部の熱膨張
量差を極力抑えてシリンダボア内径変化をその全域に亘
り略均一にすることができ、これによりエンジン性能を
向上させることができる。
設される繊維強化複合部のうち、比較的高温となるシリ
ンダヘッド寄り部分の繊維体積率が、比較的低温となる
クランクケース寄り部分のそれよりも高く設定されるの
で、その温度差に起因したシリンダボア周辺部の熱膨張
量差を極力抑えてシリンダボア内径変化をその全域に亘
り略均一にすることができ、これによりエンジン性能を
向上させることができる。
また上記繊維強化複合部の繊維成形体は、繊維体積率
が高いシリンダヘッド寄り部分を小径部とし、繊維体積
率が低いクランクケース寄り部分を大径部として全体と
して段付き筒状に形成されるので、繊維体積率が各部一
様な単純円筒状の繊維成形体素材の一部外周を単に径方
向に圧縮成形するだけで、繊維体積率分布が軸線方向で
異なる上記段付き筒状繊維成形体を極めて簡単に成形す
ることができ、その量産性を高めることができる。しか
も斯かる繊維成形体を鋳包んでシリンダブロックを鋳造
する際には、繊維体積率が高く内部への溶湯浸入抵抗が
比較的大きい前記小径部の周囲に比較的幅広のキャビテ
ィ空間を確保して該小径部への溶湯浸入を迅速的確に行
わせることが可能となり、繊維体積率の高い部分におい
てもマトリックスと十分に複合させることができる。
が高いシリンダヘッド寄り部分を小径部とし、繊維体積
率が低いクランクケース寄り部分を大径部として全体と
して段付き筒状に形成されるので、繊維体積率が各部一
様な単純円筒状の繊維成形体素材の一部外周を単に径方
向に圧縮成形するだけで、繊維体積率分布が軸線方向で
異なる上記段付き筒状繊維成形体を極めて簡単に成形す
ることができ、その量産性を高めることができる。しか
も斯かる繊維成形体を鋳包んでシリンダブロックを鋳造
する際には、繊維体積率が高く内部への溶湯浸入抵抗が
比較的大きい前記小径部の周囲に比較的幅広のキャビテ
ィ空間を確保して該小径部への溶湯浸入を迅速的確に行
わせることが可能となり、繊維体積率の高い部分におい
てもマトリックスと十分に複合させることができる。
尚、前記実施例にようにシリンダブロックをサイアミ
ーズ型シリンダブロックとすれば、繊維体積率が高いシ
リンダヘッド寄り部分を小径部としたことで、その周囲
に必要広さのキャビティ空間を確保しながらシリンダバ
レル相互の軸間距離を極力詰めることが可能となるか
ら、それだけシリンダブロックの小型軽量化を図り得る
利点がある。
ーズ型シリンダブロックとすれば、繊維体積率が高いシ
リンダヘッド寄り部分を小径部としたことで、その周囲
に必要広さのキャビティ空間を確保しながらシリンダバ
レル相互の軸間距離を極力詰めることが可能となるか
ら、それだけシリンダブロックの小型軽量化を図り得る
利点がある。
第１ないし第６図は本発明の一実施例を示し、第１図は
サイアミーズ型シリンダブロックの斜視図、第２図は第
１図II−II線断面図、第３図は第１図III−III線断面
図、第４図は繊維成形体の斜視図、第５図は繊維強化複
合部の長さと、繊維体積率およびエンジン運転中のシリ
ンダボア温度との関係を示すグラフ、第６図は繊維強化
複合部の長さと、エンジン運転中のシリンダボア内径増
加量との関係を示すグラフ、第７図は繊維成形体の変形
例の平面図である。 Co……繊維強化複合部、Ｆ……繊維成形体、Fa……小径
部、Fb……大径部、Fc……連結部、１……サイアミーズ
シリンダバレル、11〜14……サイアミーズシリンダバレ
ルの各シリンダバレル、２……シリンダブロック外壁、
３……クランクケース、４……水ジャケット、７……シ
リンダボア
サイアミーズ型シリンダブロックの斜視図、第２図は第
１図II−II線断面図、第３図は第１図III−III線断面
図、第４図は繊維成形体の斜視図、第５図は繊維強化複
合部の長さと、繊維体積率およびエンジン運転中のシリ
ンダボア温度との関係を示すグラフ、第６図は繊維強化
複合部の長さと、エンジン運転中のシリンダボア内径増
加量との関係を示すグラフ、第７図は繊維成形体の変形
例の平面図である。 Co……繊維強化複合部、Ｆ……繊維成形体、Fa……小径
部、Fb……大径部、Fc……連結部、１……サイアミーズ
シリンダバレル、11〜14……サイアミーズシリンダバレ
ルの各シリンダバレル、２……シリンダブロック外壁、
３……クランクケース、４……水ジャケット、７……シ
リンダボア
Claims (2)
- 【請求項１】シリンダボア（７）の周りを、筒状繊維成
形体（Ｆ）および軽合金マトリックスよりなる繊維強化
複合部（Co）で補強した繊維強化シリンダブロックにお
いて、 前記繊維強化複合部（Co）中の前記繊維成形体（Ｆ）
は、クランクケース（３）寄りに位置する大径部（Fb）
と、シリンダヘッド寄りに位置して外径が該大径部（F
b）よりも小さい小径部（Fa）と、その大，小径部（Fb,
Fa）間を一体的に接続する連結部（Fc）とより段付き筒
状に形成されると共に、その小径部（Fa）の繊維体積率
が大径部（Fb）のそれよりも高くなるように設定された
ことを特徴とする、繊維強化シリンダブロック。 - 【請求項２】各々がシリンダボア（７）を有して互いに
近接並置された複数のシリンダバレル（11〜14）を結合
してなるサイアミーズシリンダバレル（１）と、このサ
イアミーズシリンダバレル（１）の外周を水ジャケット
（４）を介して囲繞するシリンダブロック外壁（２）と
を備えたことを特徴とする、第項に記載の繊維強化シ
リンダブロック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61104473A JP2599586B2 (ja) | 1986-05-07 | 1986-05-07 | 繊維強化シリンダブロツク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61104473A JP2599586B2 (ja) | 1986-05-07 | 1986-05-07 | 繊維強化シリンダブロツク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62261648A JPS62261648A (ja) | 1987-11-13 |
| JP2599586B2 true JP2599586B2 (ja) | 1997-04-09 |
Family
ID=14381549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61104473A Expired - Lifetime JP2599586B2 (ja) | 1986-05-07 | 1986-05-07 | 繊維強化シリンダブロツク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2599586B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008144638A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Across Corp | ピストン |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5879042U (ja) * | 1981-11-25 | 1983-05-28 | トヨタ自動車株式会社 | 短繊維複合シリンダライナ |
-
1986
- 1986-05-07 JP JP61104473A patent/JP2599586B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62261648A (ja) | 1987-11-13 |
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