JP2743131B2 - シリンダブロック構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダブロック構造
に関し、特にサイアミスタイプのシリンダブロックにお
いて、シリンダボア間の上端部位置に弧状ガイド片を有
する中空部材を挿入し、冷却水を内部に導入できるよう
冷却水通路を形成することにより、シリンダボアの上端
部を均一に冷却させ、該部分に対する熱的変形を極小化
し、耐久性を向上せしめるシリンダブロックの製造方法
及びそのためのシリンダブロック用中空部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常のサイアミスタイプのシリンダブロ
ックは、シリンダブロックの重さを軽減するために、シ
リンダボア間の間隙を最小化し、シリンダブロックの長
さを最小化するのが一般的である。上記シリンダブロッ
クには相互に隣接するシリンダボア間に冷却水通路が形
成されていないため、エンジンの作動時に生ずる高熱に
よりシリンダブロックが加熱されると、冷却水通路のな
いシリンダボアの間の部分と、冷却水通路のあるシリン
ダボアの外側部分との熱膨脹差により、変形が生じ易
い。シリンダボアが変形すると、シリンダ内において往
復動を行なうピストンの上側部に結合されるピストンリ
ングが均一にシリンダ壁と密着せず、一部だけが密着さ
れることにより、シリンダ壁とピストンリングとの焼付
現象が生じるという問題を有していた。

【０００３】また、サイアミスタイプシリンダブロック
の鋳造の際、砂型により水ジャケット内壁用鋳型を形成
するが、該鋳型におけるシリンダボア間に位置する部分
は、薄く強度が弱くなり変形や破損を生じ易く、ボア壁
厚の高い寸法精度を得ることができないという問題を有
していた。

【０００４】このような問題に対処すべく、種々の方法
によりシリンダボア間に冷却水通路を形成し、冷却効果
を増大せしめる技術が提案されてきた。

【０００５】そのようなシリンダブロック構造の一態様
は、セラミック製埋設体を用いてシリンダボア間に冷却
水通路を形成するものであって、隣接するシリンダボア
間の位置のセラミック製埋設体を挿入しシリンダブロッ
クを鋳造し、シリンダボア間の位置に左右水ジャケット
を連通させる冷却水通路を形成するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法はセラミック製埋設体自体が極めて高価であるため、
極めて非経済的であるのみならず、鋳造時セラミック製
埋設体を挿設固定する作業が難しく、作業能率も低いと
いう問題点を有していた。

【０００７】更に他の方法として、米国特許第４３６９
７３９号に記述されている如く、ドリル加工によりシリ
ンダボア間に冷却水通路を形成する方法がある。この方
法は、シリンダブロックの鋳造成形終了後、シリンダブ
ロックの上部からシリンダボア間に略２０〜３０゜斜め
にドリル加工を行ない、冷却水通路を形成させるもので
ある。しかしながら、この方法は斜めに孔明けを行なう
ドリル作業が極めて難しいのみならず、しばしばドリル
が折損されるため非経済的であり、且つ折損されたドリ
ルがシリンダブロックに残存した場合は、冷却水通路と
しての役割を十分果たすことができないという問題を有
していた。

【０００８】更に、成形されたシリンダブロックのボア
間にサイドカッタにより冷却水通路を加工形成する方法
が知られているが、この方法は鋳造設備と別にサイドカ
ッタを設置しなければならない上、冷却水通路の加工作
業の際多くの注意が要求され、作業性の不良を招き作業
能率が劣るなど、多くの問題を有していた。

【０００９】米国特許第４４７０３７６号によれば、多
数の開口が形成された補強板部材をシリンダボア間に挿
入し、水ジャッケットの外壁と連結し冷却水通路を形成
したシリンダブロック構造が開示されているが、水ジャ
ケット内壁用鋳型との間に結合強度が堅固でないため、
鋳造の際、移動し易いという問題を有していた。

【００１０】更に他の従来の技術としては、サイアミス
タイプのシリンダブロックにおいて、水ジャケット内壁
用鋳型の変形を防止するために、綱棒を用いたものがあ
る。これは、水ジャケット内壁用鋳型を造型する際、両
端が上向けに折曲された綱棒を水ジャケット内壁用鋳型
の内径部間に挿入配置するものである。この方法におい
ては、水ジャケット内壁用鋳型を製造する過程において
高圧砂を噴射する時、綱棒が移動し易いという問題を有
していた。更に水ジャケット内壁用鋳型の造形時鋼板を
水ジャケット内壁用鋳型の内径部間に挿入配置するもの
もあるが、これは、上記と同様水ジャケット内壁用鋳型
との間の結合強度が堅固でないため、中子の製造時に鋼
板が移動し易い。いずれの場合も、鋳造の際綱棒や鋼板
との結合が弱い砂が分離されながら溶湯と結合し、冷却
水の流れを妨げるという問題を有していた。

【００１１】従って、上記の技術においては別体の中子
を用いてシリンダブロックを鋳造し、その後、中子を抜
き出すか、シリンダブロックの鋳造後冷却水通路を別の
機具で加工しなければならなかった。その結果、シリン
ダブロックの耐久性を弱化させるのみならず、製品の不
良発生率が大で、極めて非経済的であり、且つ作業性の
不良のため冷却水通路の形成が正確でなく、多大の人手
と時間を要し、高価な中子を用いるため製造原価が高く
なるという問題を有していた。

【００１２】

【発明の目的】本発明の主な目的は、上記従来の問題点
を解決し、シリンダブロックの鋳造時に水ジャケット内
壁用鋳型の変形を防止することはもとより、冷却水が水
ジャケットを循環する際、冷却水の一部の流れを強制的
に変更させ、シリンダボアの上端部の冷却を均一化する
ことにより、冷却効果を高め、この部分に対する熱的変
形を防止し、シリンダブロックの耐久性を向上させ得る
シリンダブロックの製造方法及びその製造に使用するシ
リンダブロック用中空部材を提供することにある。

【００１３】本発明の他の目的は、水ジャケット内壁用
鋳型内部のボア間に位置する中空部材に少なくとも２０
０℃において耐熱性を有する挿入ピンを挿入し、水ジャ
ケット内壁用鋳型の製造時に高圧噴射される砂粒子が中
空部材内に流れ込まないように防止し、鋳込む際は該挿
入ピンが燃焼又は溶融して消滅するようにすることによ
り、中空部材内の冷却水通路の形成を容易ならしめて鋳
造後には中空部材の本来の機能が十分に得られるように
することにある。

【００１４】本発明の前記目的は、相互に隣接して配列
されたシリンダボアと、前記シリンダボアの側部に配置
された水ジャケットとを備えるシリンダブロックを製造
する方法において、相互に対向する平坦部とこれらを各
上下端部で結合する折曲部とを有した板状部材を備え且
つ前記平坦部から左右に突出し上下方向軸線回りに湾曲
する弧状ガイド片を備えた中空部材を、水ジャケット内
壁用鋳型の製造金型における得られるべき前記シリンダ
ボア間の壁上端部に相当する位置に配置し前記弧状ガイ
ド片を前記壁相当部分から左右に突出させ、砂粒子が前
記中空部材内に流込むのを防止するために前記弧状ガイ
ド片には溶湯の熱により消滅する挿入ピンを挿入した状
態とし、鋳物砂を前記金型に高圧で噴射し、前記弧状ガ
イド片が鋳物砂の水ジャケット相当部分中に埋設された
状態として、水ジャケット内壁用鋳型を製作し、該鋳型
に注湯することを特徴とするシリンダブロックの製造方
法（第１発明）、及び相互に隣接して配列されたシリン
ダボアと、該シリンダボアの側部に配置された水ジャケ
ットとを備えたシリンダブロックにおけるシリンダボア
間の壁上端部に埋設され、前記水ジャケットに通じる冷
却水通路を形成する中空部材であって、内側に冷却水通
路が形成されるように、相互に対向する平坦部と、これ
らを各上下端部で結合する折曲部とを有した板状部材を
備え、該板状部材の左右端部には、鋳型製造時に砂粒子
が流れ込むのを防止するための挿入ピンを支持し、且つ
シリンダブロック形成後は冷却水を前記冷却水通路に案
内するように、前記平坦部から左右に突出している弧状
ガイド片を備えたことを特徴とするシリンダブロツク用
中空部材（第２発明）によって達成されうる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面と共に詳
述する。図５及び図６に示すように、シリンダブロック
９は、多数のシリンダボア１１、１１′…が隣接してお
り、シリンダボア１１、１１′…の外周には水ジャケッ
ト１０、１０′が形成されている。中空間部材１はシリ
ンダボア１１、１１′間の壁部分上端部に位置し、中空
部材１の両端部が水ジャケット１０、１０′内に達して
いる。

【００１６】図１及び図３に示す如く、中空部材１は、
内側に冷却水通路４が形成されるよう板状部材を２つに
折曲し、一方の側壁２の端部を上向けに折曲し、これに
他方の側壁２′の端部を挿入固定して、形状が堅固に保
持されるように形成されている。

【００１７】更に、溶湯を鋳込む際高熱による変形防止
するために、側壁２′の中央に凹部５を形成し、スポッ
ト溶接によって該凹部を側壁２に固着し、水ジャケット
１０、１０′内に達する両端部には水ジャケット内壁用
鋳型８中に埋設され、シリンダボア間の砂型部分の変形
を防止し、脱砂後凹状ガイド片となり冷却水の流れを変
更させうる弧状ガイド片３、３′が一体的に形成されて
いる。中空部材１の両端の弧状ガイド片３、３′は、側
壁２に一つ以上のガイド片３が形成され、側壁２′にも
一つ以上のガイド片３′がガイド片３と位置をずらせて
形成されている。図１における左側及び右側のガイド片
は、平面視において、両者が点対称をなすように形成さ
れている。

【００１８】上記の如く形成されたガイド片３、３′内
部に、紙又は発泡スチロール等により形成され、少なく
とも２００℃において耐熱性を有し鋳湯金属の溶融温度
で燃焼或いは溶融する挿入ピン６を挿入する。この中空
部材１を水ジャケット中子製造用金型に介在させた後、
砂を高圧噴射させる。砂粒子は挿入ピン６により中空部
材１内への流込みが防止され、このような状態で噴射さ
れる砂により水ジャケット内壁用鋳型８が形成される。

【００１９】次に、溶湯を鋳込むと、中空部材１はシリ
ンダブロック９の溶湯と溶着し、シリンダボア１１、１
１′間の壁部分上端部に一部が埋められた状態となる。
鋳込みの際、挿入ピン６は溶湯温度により消滅し、中空
部材１は水ジャケット１０、１０′と連通する冷却水通
路４を形成する。中空部材１に形成されているガイド片
３、３′内部の挿入ピン６の形状は、図１に示す如き中
空状でも図２に示すごとき中実状７でもよい。

【００２０】このように構成された中空部材１を用いて
シリンダブロック９を鋳造する工程において、図４に示
すごとく、シリンダブロック９の水ジャケット内壁用鋳
型８を製造する際、水ジャケット内壁用鋳型を製造する
ための金型間の上端部に、中空部材１両端部のガイド片
３、３′が水ジャケット内壁用鋳型８に埋設されるべく
挿入配置した状態で、水ジャケット内壁用鋳型８を製造
し、その後、通常の方法により溶湯を鋳込むと、中空部
材１は、シリンダブロック９の溶湯と溶着され両シリン
ダブロック１１、１１′間の壁部分の上端部に中央部が
埋められた状態となる。

【００２１】上記の溶湯を鋳込む過程で中空部材１は、
その両端部のガイド片３、３′が水ジャケット内壁用鋳
型８に埋設されており、これにより、水ジャケット内壁
用鋳型８のシリンダボア間部分の変形を防止するように
なり、正確な寸法のシリンダブロック９鋳造物が得られ
る。

【００２２】更に、上記の過程により鋳造が終了した
後、水ジャケット内壁用鋳型８などの鋳物砂を脱砂する
と、図５及び図６の如くシリンダブロック９が完成され
る。このシリンダブロックの冷却水の流れを見ると、ラ
ジエータ（図示を省く）から冷却された冷却水が公知の
如く、水ポンプにより水ジャケット１０、１０′に供給
され、水ジャケット１０、１０′の内部を循環しながら
シリンダブロック９を冷却させる。

【００２３】上述の如く、シリンダボア１１、１１′間
に冷却水通路４を形成する中空部材１の両端部は、凹状
ガイド片の役割をなすガイド片３、３′を形成し、水ジ
ャケット１０、１０′内に延びているので、図６の如く
冷却水の一部がガイド片３、３′により、中空部材１の
冷却水通路４へ誘導され、該部分に対する冷却を効果的
に行い、シリンダブロック全体の冷却を均一化すること
ができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の前記第１発明によれば、シリン
ダボアと水ジャケットとの間の壁に配置され水ジャケッ
トとの間で冷却水を流動させる中空部材は、鋳型製造時
に、水ジャケット内壁用鋳型の製造金型における得られ
るべき前記シリンダボア間の壁上端部に相当する位置に
配置される。したがって、鋳型製作時及び鋳込み時に水
ジャケット内壁用鋳型の変形を防止し、これにより、ジ
ャケットの冷却水通路が容易且つ確実に形成される。し
かも、鋳型製造時には、中空部材は水を案内するための
弧状ガイド片を前記壁相当部分から左右に突出させ、砂
粒子が該中空部材内に流込むのを防止するために弧状ガ
イド片には挿入ピンを挿入した状態として、鋳物砂を金
型に噴射し、弧状ガイド片が鋳物砂の水ジャケット相当
部分中に埋設された状態として、水ジャケット内壁用鋳
型を製作する。したがって、鋳型砂粒子が弧状ガイド片
から中空部材内に流込むのが挿入ピンにより防止され、
この点においても、冷却水通路の形成が確実となる。さ
らに、前記挿入ピンは、溶湯の熱により消滅する材料と
されているので、注湯の際に消滅し、鋳造後に除去する
手間が掛からない。このようにして、冷却水通路を有し
たシリンダボアが確実容易に製造される。また、中空部
材は、相互に対向する平坦部とこれらを各上下端部で結
合する折曲部と前記平坦部から左右に突出する弧状ガイ
ド片とを有した板状部材で形成されているので、１枚の
金属板の板金加工により製作でき、この点においても、
製造の容易化が図られている。本発明の前記第２発明
は、前記第１発明の利点を得ることを可能とする形状を
したシリンダブロック用中空部材を提供するものであ
り、その中空部材を用いれば、シリンダブロックのジャ
ケットに通じる冷却水通路が容易且つ確実に形成され
る。従ってサイアミスタイプのシリンダブロックにおい
て最も問題視されるシリンダボア間の高熱をできるだけ
均一に冷却することが可能となる。その結果、シリンダ
ボアの熱的変形を最小化し、ピストンリングとシリンダ
内壁を均一に密着させ、オイル消耗を減少し得るという
利点が得られるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る中空部材と挿入ピンの１例の斜視
図である。

【図２】本発明に係る中実形挿入ピンの１例の斜視図で
ある。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】水ジャケット内壁用鋳型に中空部材を設けた状
態の平面図である。

【図５】本発明に係るシリンダブロックの１例の断面図
である。

【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。

【図７】図５の中空部材のＣ−Ｃ線断面図である。

【符号の説明】

１ 中空部材 ３、３′ 弧状ガイド片 ４ 冷却水通路 ６ 挿入ピン ７ 挿入ピン ８ 水ジャケット内壁用鋳型 ９ シリンダブロック １０、１０′ 水ジャケット １１、１１′ シリンダボア

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相互に隣接して配列されたシリンダボア
   と、前記シリンダボアの側部に配置された水ジャケット
   とを備えるシリンダブロックを製造する方法において、
   相互に対向する平坦部とこれらを各上下端部で結合する
   折曲部とを有した板状部材を備え且つ前記平坦部から左
   右に突出し上下方向軸線回りに湾曲する弧状ガイド片を
   備えた中空部材を、水ジャケット内壁用鋳型の製造金型
   における得られるべき前記シリンダボア間の壁上端部に
   相当する位置に配置し前記弧状ガイド片を前記壁相当部
   分から左右に突出させ、砂粒子が前記中空部材内に流込
   むのを防止するために前記弧状ガイド片には溶湯の熱に
   より消滅する挿入ピンを挿入した状態とし、鋳物砂を前
   記金型に高圧で噴射し、前記弧状ガイド片が鋳物砂の水
   ジャケット相当部分中に埋設された状態として、水ジャ
   ケット内壁用鋳型を製作し、該鋳型に注湯することを特
   徴とするシリンダブロックの製造方法。
2. 【請求項２】前記挿入ピンは、少なくとも２００℃にお
   いて耐熱性を有し鋳込みの際の溶湯の熱により燃焼又は
   溶融して、消滅するようにされていることを特徴とする
   請求項１記載のシリンダブロックの製造方法。
3. 【請求項３】前記挿入ピンは紙又は発砲スチロール等の
   圧縮材からなることを特徴とする請求項１記載のシリン
   ダブロックの製造方法。
4. 【請求項４】相互に隣接して配列されたシリンダボア
   と、該シリンダボアの側部に配置された水ジャケットと
   を備えたシリンダブロックにおけるシリンダボア間の壁
   上端部に埋設され、前記水ジャケットに通じる冷却水通
   路を形成する中空部材であって、内側に冷却水通路が形
   成されるように、相互に対向する平坦部と、これらを各
   上下端部で結合する折曲部とを有した板状部材を備え、
   該板状部材の左右端部には、鋳型製造時に砂粒子が流れ
   込むのを防止するための挿入ピンを支持し、且つシリン
   ダブロック形成後は冷却水を前記冷却水通路に案内する
   ように、前記平坦部から左右に突出している弧状ガイド
   片を備えたことを特徴とするシリンダブロック用中空部
   材。
5. 【請求項５】前記板状部材が、１枚の金属板を前記折曲
   部で折り曲げて形成されており、前記弧状ガイド片は前
   記金属板の側端部から突出した部分を折り曲げて形成さ
   れていることを特徴とする請求項４に記載の中空部材。
6. 【請求項６】前記中空部材の一端部及び他端部に形成さ
   れる弧状ガイド片は、相互に対向する前記平坦部の一方
   に一つ以上のガイド片が形成され、前記平坦部の他方に
   一つ以上のガイド片が形成され、これら一端部及び他端
   部の弧状ガイド片が対称となるよう形成されていること
   を特徴とする請求項４記載の中空部材。