JP3293380B2 - エンジンのシリンダブロックおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、クローズドデッキ・ウ
エットライナ形のエンジンのシリンダブロックおよびそ
の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にアルミニウム合金製のエンジンの
シリンダブロックでは、薄肉の耐摩性材料からなるシリ
ンダライナが組込まれており、このシリンダライナにピ
ストンが嵌装されるシリンダボアが形成されている。

【０００３】この種のシリンダブロックには、例えば、
図18に示すシリンダブロック１のように、冷却水を循環
させるためにシリンダライナ２の外周部に形成されたウ
ォータジャケット３がシリンダヘッド取付面４で開口さ
れた構造のオープンデッキ形のものと、図19に示すシリ
ンダブロック５のように、シリンダライナ６の外周部に
形成されたウォータジャケット７はシリンダヘッド取付
面８で閉じられ、シリンダヘッド取付面８にウォータジ
ャケット７に連通する冷却水通路９が設けられた構造の
クローズドデッキ形のものとがある。

【０００４】図18に示すようなオープンデッキ形のシリ
ンダブロック１は、アルミニウム合金等で鋳造成型する
場合、ダイカスト法によって容易に成型することができ
る反面、シリンダヘッド取付面４が開口しているため、
剛性が低く、振動、騒音を発生しやすいという欠点があ
る。

【０００５】一方、図19に示すようなクローズドデッキ
形のシリンダブロックは、シリンダヘッド取付面８が閉
じているため、剛性が高く、振動、騒音を発生しにくい
ので、薄肉、軽量化を図ることができるという利点があ
る。さらに、図20に示すシリンダブロック10のように、
シリンダライナ11の外周部でウォータジャケット12を形
成するようにしたクローズドデッキ・ウエットライナ形
のものは、ウォータジャケット12内の冷却水が直接シリ
ンダライナ11に接するので、冷却効率に優れる。なお、
図20中、図19のものと同様の部分には、同一の番号を付
してある。

【０００６】ところで、クローズドデッキ・ウエットラ
イナ形のシリンダブロック10は、その構造上、ウォータ
ジャケット12がアンダーカット部を形成するため、ダイ
カスト法による成型が困難であり、一般に、崩壊性中子
を用いた重力鋳造法あるいは低圧鋳造法によって成型さ
れているが、中子の製造および成型後の取出が煩雑であ
り、生産性が低いという問題があった。

【０００７】そこで、従来、生産性を向上させるべくク
ローズドデッキ・ウエットライナ形のシリンダブロック
をダイカスト法を用いて製造する方法が種々提案されて
いる。例えば、分割式の移動可能な中子を用いてウォ
ータジャケットを形成する方法（特公平２−５３６２３
号、特公平２−５３６２４号公報参照）、オープンデ
ッキ形と同様にウォータジャケットを形成した後、シリ
ンダヘッド取付面の開口部の一部を塞ぐ方法（特開平１
−１００３５２号、特開平１−１４７１４５号、特公平
２−１１７３５号公報参照）、予めウォータジャケッ
トを設けたシリンダライナを鋳包む方法（特開昭６２−
１１３８４５号、実開平５−７８９５０号公報参照）、
および、シリンダブロックに形成した段付ボアの小径
部に、一端部の外側にフランジ部を有するシリンダライ
ナを圧入して、段付ボアの大径部と、シリンダライナの
側壁およびフランジ部とでウォータジャケットを形成す
る方法（特開昭６０−１３５６５０号、実公平１−１０
４２７号公報参照）が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のシリンダブロックの製造方法では、次のような問題
がある。すなわち、の方法では、金型の構造が複雑に
なり、型費が高くなるとともに型寿命も短くなる。の
方法では、開口部の一部を塞ぐ工程が煩雑となり生産性
の向上があまり期待できない。の方法では、シリンダ
ライナの形状が複雑で製造が困難となるため、生産性の
向上があまり期待できない。の方法では、シリンダブ
ロック本体とシリンダライナとを強固に結合することが
困難であり、シリンダブロックの剛性が低下しやすい。
このように、上記ないしに示すシリンダブロックの
製造方法は、いずれも充分満足できる効果を奏している
とは言えない。

【０００９】なお、崩壊性中子または低融点金属中子を
用いたダイカスト法も開発されていが、この場合も、中
子を使用しているため、成型後に、中子の取出し、清掃
および中子のリサイクル等の工程が必要となり、生産
性、コストの点で充分満足できるものではない。

【００１０】本発明は、上記の点に鑑みてなされたもの
であり、ダイカスト法を用いて容易に製造することがで
きるクローズドデッキ・ウエットライナ形式のエンジン
のシリンダブロックおよびその製造方法を提供すること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1の発明に係るエンジンのシリンダブロッ
クは、両端部の内側にフランジ部が形成されて略コの字
形の断面を有する筒状のインサート部材に金型の一部を
挿通させて、前記インサート部材をシリンダブロック本
体のシリンダボアの外周部に鋳包み、前記シリンダボア
を形成するシリンダライナを前記シリンダブロック本体
に圧入して、前記インサート部材の両端部のフランジ部
に嵌合させ、前記インサート部材と前記シリンダライナ
との間にウォータジャケットを形成したことを特徴とす
る。

【００１２】請求項２の発明にかかるエンジンのシリン
ダブロックは、上記請求項１の構成に加えて、インサー
ト部材の側壁には、補強リブが設けられていることを特
徴とする。

【００１３】また、請求項3の発明に係るエンジンのシ
リンダブロックの製造方法は、両端部の内側にフランジ
部が形成されて略コの字形の断面を有する筒状のインサ
ート部材を金型のキャビティ内に配置し、前記金型の一
部を前記インサート部材に挿通して前記両端のフランジ
部に嵌合し、前記キャビティ内に溶湯を充填してシリン
ダボアの外周部に前記インサート部材を鋳包むようにシ
リンダブロック本体をダイカスト成型した後、該シリン
ダブロック本体に前記シリンダボアを形成するシリンダ
ライナを圧入して、前記インサート部材の両端部のフラ
ンジ部に嵌合させ、前記インサート部材と前記シリンダ
ライナとの間にウォータジャケットを形成するようにし
たことを特徴とする。

【００１４】

【作用】このように構成したことにより、請求項1の発
明に係るエンジンのシリンダブロックは、シリンダブロ
ック本体に鋳包まれた略コの字形の断面を有するインサ
ート部材と、シリンダブロック本体に圧入されてインサ
ート部材の両端部のフランジ部に嵌合されたシリンダラ
イナとの間にウォータジャケットが形成されて、クロー
ズドデッキ・ウェットライナ形のシリンダブロックを構
成する。

【００１５】請求項２の発明に係るエンジンのシリンダ
ブロックは、インサート部材が補強リブによって剛性の
高い断面形状となり、鋳造時の溶湯圧力に対して変形し
にくくなる。

【００１６】また、請求項３の発明に係るエンジンのシ
リンダブロックの製造方法は、金型の一部をインサート
部材に嵌合させることによって、シリンダブロック本体
のアンダカット部が解消され、インサート部材が鋳包ま
れたシリンダブロック本体をダイカスト成型することが
でき、インサート部材のフランジ部にシリンダライナを
嵌合することによってクローズドデッキ・ウエットライ
ナ形のシリンダブロックを製造することができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００１８】本実施例に係るシリンダブロックについて
図１ないし図４を用いて説明する。図１に示すように、
シリンダブロック13は、直列３気筒エンジン用のクロー
ズドデッキ・ウエットライナ形のシリンダブロックであ
り、アルミニウム合金製のシリンダブロック本体14に、
３つのシリンダボア15が直列に並設されている。

【００１９】シリンダブロック本体14の図中で破断され
た１つのシリンダボア15について説明すると、シリンダ
ボア15の外周部には、略円筒状のインサート部材16が鋳
包まれている。インサート部材16は、両端部の内側に、
それぞれフランジ部17，18が形成されて、略コの字形の
断面を有しており、シリンダブロック本体14に形成され
たボア19およびインサート部材16のフランジ部17，18
に、円筒状のシリンダライナ20が挿通、嵌合されてシリ
ンダボア15が形成されている。そして、インサート部材
16の側壁およびフランジ部17，18とシリンダライナ20の
側壁とで、シリンダボア15の周囲を囲むウォータジャケ
ット21が形成されている。

【００２０】インサート部材16の一端側のフランジ部17
には、シリンダブロック本体14のシリンダヘッド取付面
22に設けられた冷却水通路23に連通する連通孔（後述）
が設けられている。

【００２１】インサート部材16は、例えば図２に示すよ
うに、両端部の内側にフランジ部17a ，18a を有する円
筒部材を半割りにした形状の２つの部材16a を接合し
て、図３に示すように円筒状の一体とすることによって
製造することができる。この場合、シリンダブロック本
体14を後述するようにダイカスト成型する際に、インサ
ート部材16を鋳包むことにより、インサート部材16がシ
リンダブロック本体14に溶着されて一体となり、２つの
部材16a の接合部が確実にシールされる。

【００２２】なお、図１に示すように、複数（図示のも
のでは３つ）のシリンダボア15が直列に配置されたエン
ジンのシリンダブロック13の場合には、図４に示すよう
に、両端部の内側にフランジ部17，18を有する複数（図
示のものでは３つ）の略円筒状インサート部材16を並べ
て結合させ、それらの内部を互いに連通させた形状のイ
ンサート部材24（半割り状のものを図示する）をシリン
ダブロック本体14に鋳包むことにより、各気筒のウォー
タジャケット21を互いに連通させることができる。

【００２３】次に、シリンダブロック13のダイカスト法
を用いた製造方法について図５ないし図９を用いて説明
する。

【００２４】図５に示すように、先ず、金型の可動型25
に設けられ、前述のシリンダブロック本体14にボア19を
形成するための入子26（金型の一部）をインサート部材
16に挿通してフランジ部17，18に嵌合し、冷却水通路23
を形成するための突起部27をフランジ部17に当接させ
る。次に、図６に示すように、可動型25と固定型28とを
型締してキャビティＣを形成するとともに、固定型28に
設けられた突起部29をフランジ部18に当接させてインサ
ート部材16をキャビティＣ内に位置決めする。これによ
り、インサート部材16と入子26との間に閉じた空間Ｓが
形成される。

【００２５】その後、キャビティＣ内にアルミニウム合
金の溶湯を鋳込み、シリンダブロック本体14を鋳造成型
してインサート部材16を鋳包むことにより、インサート
部材16がシリンダブロック本体14に溶着されて一体とな
る。このとき、空間Ｓには溶湯が注入されないので、ウ
ォータジャケット21となる空間が確保される。ここで、
インサート部材16に高温の溶湯が接触するが、ダイカス
ト法では、溶湯の凝固が比較的早く行われるため、イン
サート部材16の軟化、溶融が起こりにくくいので、シリ
ンダブロックと同様の材質のアルミニウム合金製のイン
サート部材16を用いることができる。

【００２６】可動型25と固定型28とを開いてシリンダブ
ロック本体14に鋳包まれたインサート部材16から入子26
を抜き取り、鋳造品を離型して図７（ａ）に示すシリン
ダブロック本体14を得る。図７（ｂ）に示すように、機
械加工により、インサート部材16のフランジ部17に、冷
却水通路23に連通する連通孔30を穿設する。また、シリ
ンダブロック本体14のボア19およびインサート部材16の
フランジ部17，18を共加工してシリンダライナ20の嵌合
部のはめ合い寸法を出す。その後、図７（ｃ）に示すよ
うに、シリンダブロック本体14のボア19およびインサー
ト部材16のフランジ部17，18にシリンダライナ20を圧入
することにより、インサート部材16とシリンダライナ20
との間にウォータジャケット21が形成される。

【００２７】このように、金型の一部である入子26をイ
ンサート部材16に嵌合させてインサート部材を鋳包むこ
とにより、ウォータジャケット21を形成するためのアン
ダカット部が解消されるので、ダイカスト法を用いてア
ルミニウム合金製のクローズドデッキ・ウエットライナ
形のシリンダブロック13を製造することができる。よっ
て、複雑な金型および崩壊性中子を用いることなく容易
にシリンダブロック13を製造することができ、生産性の
向上および製造コストの低減を図ることができる。ま
た、ダイカスト鋳造によりシリンダブロック本体14の鋳
肌に硬質かつ緻密なチル層が形成されるので、ウォータ
ジャケット21の耐圧、防水性が向上する。

【００２８】なお、図８および図９に示すように、シリ
ンダブロック13の一端部に配置されたインサート部材16
の側壁と金型の内面との間に入子30を挿入してシリンダ
ブロック本体14の側壁に孔31a を鋳抜き、さらに、機械
加工によってインサート部材16の側壁に孔31a に連通す
る孔31b を穿設することにより、孔31a と孔31b とでシ
リンダブロック13の側面部に配置されるウォータポンプ
32とウォータジャケット21とを連通させる冷却水通路31
を形成することもできる。この場合、インサート部材16
の側壁に予め入子30が嵌合する孔31b を設け、この孔31
b に入子30を嵌合して鋳造し、鋳抜き孔31a を形成する
ことにより、冷却水通路31を形成することもできる。

【００２９】次に、本実施例に係るシリンダブロックに
鋳包まれるインサート部材について説明する。

【００３０】アルミダイカスト鋳造は、注湯装置のプラ
ンジャ速度が1.5m／秒前後、加圧圧力が 600〜 800kg／
cm² （58.8〜78.5ＭPa）程度であり、高速、高圧で溶湯
を金型のキャビティ内へ注入するため、図10に示すよう
に、溶湯圧力によって、内部に空間を形成するインサー
ト部材16は、その下部（シリンダブロックのスカート
側）が変形しやすくなる。なお、図10（ａ）は変形前、
（ｂ）は変形後の形状を示している。

【００３１】そこで、図11および図12に示すように、ウ
ォータジャケットを形成する略筒状のインサート部材33
の外周部に複数のフランジ状の補強リブ34を設けること
により、インサート部材33が剛性の高い断面形状となっ
て外力に対して変形しにくくなり、溶湯圧力による変形
を防止することができる。図中、35，36はシリンダライ
ナを嵌合させるフランジ部である。同様に、図４に示す
ような複数のシリンダボアの周囲に一体的に設けられる
インサート部材にも補強リブを設けて変形を防止するこ
とができる。なお、補強リブの形状は、図示のものに限
らず、インサート部材の変形を防止できるものであれば
放射状等の他の形状でもよく、また、インサート部材の
内周部に設けてもよい。

【００３２】また、インサート部材が図４に示すような
複数のシリンダボアの周囲に一体的に設けられるものの
場合には、図13ないし図15に示すように、インサート部
材37の複数（図示のものでは３つ）の円筒状部分37a の
結合部に、各円筒状部分37aの内部（ウォータジャケッ
ト）間を画成する板厚0.5mm 以上の補強リブ38を形成
し、補強リブ37に各円筒状部分37a の内部間を連通させ
る冷却水通路39を設けることにより、インサート部材37
を補強して鋳造時の変形を防止することができる。図
中、40，41はシリンダライナを嵌合させるフランジ部で
ある。

【００３３】次に、本実施例に係るシリンダブロックの
インサート部材の製造方法について説明する。

【００３４】両端部の内側にフランジ部を有する筒状の
インサート部材は、アンダーカット部を有するので、例
えば図２に示すように、分割（半割り）してアンダカッ
ト部を解消することにより、容易にダイカスト成型する
ことができ、分割して成型した各部材16a ，16b を接合
して図３に示すように円筒状に一体とすることによって
製造することができる。なお、図３中の符号ａは結合部
位を示す。

【００３５】このようにインサート部材をダイカスト成
型することにより、鋳肌に硬質かつ緻密なチル層が形成
されてウォータジャケットの耐圧、防水性が向上すると
ともに生産性が向上する。なお、図11および図12に示す
ような補強リブを有するもの、図４または図13ないし図
15に示すような複数のシリンダボアの周囲に一体に設け
られるものも同様にして容易に製造することができる。

【００３６】上記の場合、結合手段としては、例えば、
プロジェクション溶接等の抵抗溶接、アークスポット溶
接、ＴＩＧ溶接、ＭＩＧ溶接、摩擦圧接等による溶着、
アロンセラミック（東亜合成化学工業株式会社製）等の
耐熱性無機系接着剤等を用いた接着、ロウ付け、若しく
は、図16に示すようなピン42と穴43との嵌合または図17
に示すような凸部44と凹部45との嵌合等のはめ合いを用
いることができる。

【００３７】また、インサート部材は、中子を用いてシ
ェル型鋳造、金型鋳造等の重力鋳造あるいは低圧鋳造に
よって分割することなく一体として製造することもで
き、熱処理等によって強度を高めることもできる。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
係るエンジンのシリンダブロックによれば、シリンダブ
ロック本体に鋳包まれたインサート部材とインサート部
材のフランジ部に嵌合されたシリンダライナとの間にウ
ォータジャケットが形成されるので、クローズドデッキ
・ウエットライナ形のシリンダブロックを得ることがで
きる。

【００３９】請求項２の発明に係るエンジンのシリンダ
ブロックによれば、補強リブによってインサート部材の
剛性が高められるので、鋳造時の溶湯圧力によるインサ
ート部材の変形を防止することができる。

【００４０】また、請求項３の発明に係るエンジンのシ
リンダブロックの製造方法によれば、金型の一部をイン
サート部材に嵌合させることによって、シリンダブロッ
ク本体のアンダカットが解消され、インサート部材が鋳
包まれたシリンダブロック本体をダイカスト成型するこ
とができ、インサート部材のフランジ部にシリンダライ
ナを嵌合することによって、クローズドデッキ・ウエッ
トライナ形のシリンダブロックを製造することができ
る。その結果、複雑な金型および崩壊性中子を用いるこ
となく、ダイカスト法を用いて容易にクローズドデッキ
・ウエットライナ形のシリンダブロックを製造すること
ができ、生産性の向上および製造コストの低減を図るこ
とができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のシリンダブロックを一部破
断して示す斜視図である。

【図２】本発明の一実施例のシリンダブロックに用いら
れるインサート部材を構成する半割り状の部材の斜視図
である。

【図３】図２に示す部材によって構成したインサート部
材の斜視図である。

【図４】本発明の一実施例のシリンダブロックに用いら
れる複数のシリンダボアの周囲に一体的に設けられるイ
ンサート部材を構成する半割り状の部材の斜視図であ
る。

【図５】本発明の一実施例に係るのシリンダブロック本
体のダイカスト成型用の金型が開いた状態を示す概略図
である。

【図６】図５の装置において、金型が閉じた状態を示す
概略図である。

【図７】図５の装置によって成型したシリンダブロック
本体の機械加工およびシリンダライナ圧入工程を示す概
略図である。

【図８】本発明の一実施例に係るシリンダブロック本体
のウォータポンプへの冷却水通路部分を示す平面図であ
る。

【図９】図８のシリンダブロック本体のＡ−Ａ線による
縦断面図である。

【図１０】本発明の一実施例に係るシリンダブロック本
体をダイカスト成型する際の溶湯圧力によるインサート
部材の変形を示す説明図である。

【図１１】本発明の一実施例のシリンダブロックに用い
られる補強リブを有するインサート部材の縦断面図であ
る。

【図１２】図11のインサート部材の平面図である。

【図１３】本発明の一実施例のシリンダブロックに用い
られる複数のシリンダボアの周囲に一体的に設けられる
インサート部材であって、補強リブを有するものの図14
のＡ−Ａ線による縦断面図である。

【図１４】図13のインサート部材の平面図である。

【図１５】図14のＢ−Ｂ線による縦断面図である。

【図１６】本発明の一実施例に係るインサート部材を構
成する半割り状の部材のピンと穴との嵌合による結合部
の一例を示す斜視図である。

【図１７】本発明の一実施例に係るインサート部材を構
成する半割り状の部材の凸部と凹部との嵌合による結合
部の一例を示す斜視図である。

【図１８】オープンデッキ形のエンジンのシリンダブロ
ックを一部破断して示す斜視図である。

【図１９】クローズドデッキ・ドライライナ形のエンジ
ンのシリンダブロックを一部破断して示す斜視図であ
る。

【図２０】従来のクローズドデッキ・ウエットライナ形
のエンジンのシリンダブロックを一部破断して示す斜視
図である。

【符号の説明】

13 シリンダブロック 14 シリンダブロック本体 15 シリンダボア 16 インサート部材 17,18 フランジ部 20 シリンダライナ 25 可動型（金型） 26 入子（金型の一部） 28 固定型（金型） 34 補強リブ Ｃ キャビティ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｆ 1/16 Ｆ０２Ｆ 1/16 Ｂ (56)参考文献 特開 昭62−113845（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−95823（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−462（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−177334（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−139055（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−78950（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−197236（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02F 1/00 - 1/42

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端部の内側にフランジ部が形成されて
   略コの字形の断面を有する筒状のインサート部材に金型
   の一部を挿通させて、前記インサート部材をシリンダブ
   ロック本体のシリンダボアの外周部に鋳包み、前記シリ
   ンダボアを形成するシリンダライナを前記シリンダブロ
   ック本体に圧入して、前記インサート部材の両端部のフ
   ランジ部に嵌合させ、前記インサート部材と前記シリン
   ダライナとの間にウォータジャケットを形成したことを
   特徴とするエンジンのシリンダブロック。
2. 【請求項２】 インサート部材の側壁には、補強リブが
   設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエン
   ジンのシリンダブロック。
3. 【請求項３】 両端部の内側にフランジ部が形成されて
   略コの字形の断面を有する筒状のインサート部材を金型
   のキャビティ内に配置し、前記金型の一部を前記インサ
   ート部材に挿通して前記両端のフランジ部に嵌合し、前
   記キャビティ内に溶湯を充填してシリンダボアの外周部
   に前記インサート部材を鋳包むようにシリンダブロック
   本体をダイカスト成型した後、該シリンダブロック本体
   に前記シリンダボアを形成するシリンダライナを圧入し
   て、前記インサート部材の両端部のフランジ部に嵌合さ
   せ、前記インサート部材と前記シリンダライナとの間に
   ウォータジャケットを形成するようにしたことを特徴と
   するエンジンのシリンダブロックの製造方法。