JP4305381B2 - シリンダブロックおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、上端部にシリンダヘッド取付孔が形成され、下端部にクランクキャップ取付孔が形成されるシリンダブロックに関し、特にブロック強度の向上を図ったシリンダブロックおよびその製造方法に関する。
一般的に、エンジンを構成するシリンダブロックの上方にはシリンダヘッドが配置され、下方にはクランクキャップが配置されており、該シリンダヘッドおよびクランクキャップがボルト等によりシリンダブロックに締結されているため、シリンダブロックの上端部および下端部にはボルト締結用の締結穴が形成されている。
このシリンダヘッドおよびクランクキャップを締結するための締結穴は、シリンダブロックの鋳造時に鋳抜きピンにより鋳抜いて構成していた。
このシリンダヘッドおよびクランクキャップを締結するための締結穴は、シリンダブロックの鋳造時に鋳抜きピンにより鋳抜いて構成していた。
ここで、例えばアルミダイカストにて構成されるシリンダブロックの場合、キャビティに溶湯を充填した後の冷却速度を増加させれば、出来上がった鋳物の機械的強度が向上するため、鋳造時には鋳抜きピンの部分を冷却して、シリンダブロックの内側部分の冷却速度を速めるようにしていた。
シリンダブロックに鋳抜き穴（空洞）を形成する技術としては、例えば特許文献１に示すようなものがある。
特開２００４−１９０６３０号公報
シリンダブロックに鋳抜き穴（空洞）を形成する技術としては、例えば特許文献１に示すようなものがある。
前述の鋳抜きピンは、シリンダブロックの上端部および下端部のみに存在しており、冷却面積がさほど大きくないため、鋳抜きピンによる冷却では、近年の高出力エンジンに対応した高強度のシリンダブロックを構成することが困難であった。
また、鋳抜きピンをシリンダブロックの中央部分まで伸ばせば、冷却面積を増加して冷却能力を向上することができるが、鋳抜きピンを長くすると該鋳抜きピンの抜き勾配により先端部が細くなって折れる等の問題があるため、鋳抜きピンをあまり伸ばすことはできず、シリンダブロックの中央部の強度を向上させることができなかった。
そこで、本発明においては、シリンダブロックの上端部および下端部だけでなく、その間の中央部における鋳造時の冷却能力を高めて、全体的に強度向上を図ることができるシリンダブロックおよびその製造方法を提供するものである。
また、鋳抜きピンをシリンダブロックの中央部分まで伸ばせば、冷却面積を増加して冷却能力を向上することができるが、鋳抜きピンを長くすると該鋳抜きピンの抜き勾配により先端部が細くなって折れる等の問題があるため、鋳抜きピンをあまり伸ばすことはできず、シリンダブロックの中央部の強度を向上させることができなかった。
そこで、本発明においては、シリンダブロックの上端部および下端部だけでなく、その間の中央部における鋳造時の冷却能力を高めて、全体的に強度向上を図ることができるシリンダブロックおよびその製造方法を提供するものである。
上記課題を解決するシリンダブロックおよびその製造方法は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、上端部にシリンダヘッド取付孔が形成され、下端部にクランクキャップ取付孔が形成されるシリンダブロックであって、粗材状態で上端から下端まで貫通する貫通孔が形成され、該貫通孔の上端部をシリンダヘッド取付孔に加工し、下端部をクランクキャップ取付孔に加工して形成され、前記シリンダブロックの下端部に形成されるクランクシャフト支持用のジャーナルハウジングを、シリンダブロックのボアセンターに対してオフセット配置し、前記貫通孔は、シリンダブロックのボアセンターの左右両側における、互いに対称となる位置に配置され、前記シリンダブロックの下端部における、ジャーナルハウジングのオフセットした側とは反対側の貫通孔と前記ジャーナルハウジングとの間にクランクキャップ取付孔を形成した。
これにより、シリンダブロックの鋳造時に、鋳造後に貫通孔となる部分を冷却することで、貫通孔の周囲の部分が素早く冷却されることとなり、鋳造後のシリンダブロックの強度向上を図ることができる。
この場合、シリンダブロック上端部のヘッドボルト孔および下端部のキャップボルト孔に加えて、ヘッドボルト孔とキャップボルト孔との間のシリンダヘッドの中央部をも強度アップすることができ、シリンダブロックの上端部から下端部までの強度を全体的に向上することが可能となる。
また、キャップボルト孔をジャーナルハウジングの近傍に配置することが可能となり、クランクキャップを締結したときの、クランクシャフトの支持強度の向上を図ることができる。
さらに、ジャーナルハウジングのオフセットした側とは反対側の貫通孔と前記ジャーナルハウジングとの間に形成したクランクキャップ取付孔によりクランクキャップの口開きを防止するとともに、ジャーナルハウジングのオフセットした側とは反対側の貫通孔に形成されたクランクキャップ取付孔によりクランクシャフトの支持強度の補強を行うことが可能となる。
即ち、請求項１記載の如く、上端部にシリンダヘッド取付孔が形成され、下端部にクランクキャップ取付孔が形成されるシリンダブロックであって、粗材状態で上端から下端まで貫通する貫通孔が形成され、該貫通孔の上端部をシリンダヘッド取付孔に加工し、下端部をクランクキャップ取付孔に加工して形成され、前記シリンダブロックの下端部に形成されるクランクシャフト支持用のジャーナルハウジングを、シリンダブロックのボアセンターに対してオフセット配置し、前記貫通孔は、シリンダブロックのボアセンターの左右両側における、互いに対称となる位置に配置され、前記シリンダブロックの下端部における、ジャーナルハウジングのオフセットした側とは反対側の貫通孔と前記ジャーナルハウジングとの間にクランクキャップ取付孔を形成した。
これにより、シリンダブロックの鋳造時に、鋳造後に貫通孔となる部分を冷却することで、貫通孔の周囲の部分が素早く冷却されることとなり、鋳造後のシリンダブロックの強度向上を図ることができる。
この場合、シリンダブロック上端部のヘッドボルト孔および下端部のキャップボルト孔に加えて、ヘッドボルト孔とキャップボルト孔との間のシリンダヘッドの中央部をも強度アップすることができ、シリンダブロックの上端部から下端部までの強度を全体的に向上することが可能となる。
また、キャップボルト孔をジャーナルハウジングの近傍に配置することが可能となり、クランクキャップを締結したときの、クランクシャフトの支持強度の向上を図ることができる。
さらに、ジャーナルハウジングのオフセットした側とは反対側の貫通孔と前記ジャーナルハウジングとの間に形成したクランクキャップ取付孔によりクランクキャップの口開きを防止するとともに、ジャーナルハウジングのオフセットした側とは反対側の貫通孔に形成されたクランクキャップ取付孔によりクランクシャフトの支持強度の補強を行うことが可能となる。
また、請求項２記載の如く、前記貫通孔は、シリンダヘッドの鋳造時にキャビティ内に設けた、該キャビティの上端から下端を貫通する抜き勾配のないパイプ部材により形成された。
これにより、貫通孔を、シリンダブロックの上端から下端にわたって確実に形成することができる。
これにより、貫通孔を、シリンダブロックの上端から下端にわたって確実に形成することができる。
また、請求項３記載の如く、前記パイプ部材は、シリンダブロックの鋳造時に冷却される。
これにより、シリンダブロックの鋳造時に、パイプ部材の周囲の部分に存在する溶湯が素早く冷却され凝固し、鋳造後のシリンダブロックの強度向上を図ることができる。
この場合、パイプ部材はシリンダブロックの上端から下端にかけて設けられているので、シリンダブロック上端部のヘッドボルト孔および下端部のキャップボルト孔に加えて、ヘッドボルト孔とキャップボルト孔との間のシリンダヘッドの中央部をも強度アップすることができ、シリンダブロックの上端部から下端部までの強度を全体的に向上することが可能となる。
これにより、シリンダブロックの鋳造時に、パイプ部材の周囲の部分に存在する溶湯が素早く冷却され凝固し、鋳造後のシリンダブロックの強度向上を図ることができる。
この場合、パイプ部材はシリンダブロックの上端から下端にかけて設けられているので、シリンダブロック上端部のヘッドボルト孔および下端部のキャップボルト孔に加えて、ヘッドボルト孔とキャップボルト孔との間のシリンダヘッドの中央部をも強度アップすることができ、シリンダブロックの上端部から下端部までの強度を全体的に向上することが可能となる。
また、請求項４記載の如く、上端部にシリンダヘッド取付孔が形成され、下端部にクランクキャップ取付孔が形成されるシリンダブロックの製造方法であって、該シリンダブロックの鋳造時に、キャビティ内に該キャビティの上端から下端を貫通するパイプ部材を設置して、溶湯をキャビティ内へ充填する際に該パイプ部材を冷却し、鋳造後のシリンダブロックからパイプ部材を抜き取り、抜き取ったパイプ部材跡に形成された貫通孔の上端部をシリンダヘッド取付孔に加工し、下端部をクランクキャップ取付孔に加工し、前記シリンダブロックの下端部に形成されるクランクシャフト支持用のジャーナルハウジングを、シリンダブロックのボアセンターに対してオフセット配置し、前記貫通孔を、シリンダブロックのボアセンターの左右両側における、互いに対称となる位置に配置し、前記シリンダブロックの下端部における、ジャーナルハウジングのオフセットした側とは反対側の貫通孔と前記ジャーナルハウジングとの間にクランクキャップ取付孔を形成して、シリンダブロックを形成する。
これにより、シリンダブロックの鋳造時に、パイプ部材の周囲の部分に存在する溶湯が素早く冷却され凝固し、鋳造後のシリンダブロックの強度向上を図ることができる。
この場合、パイプ部材はシリンダブロックの上端から下端にかけて設けられているので、シリンダブロック上端部のヘッドボルト孔および下端部のキャップボルト孔に加えて、ヘッドボルト孔とキャップボルト孔との間のシリンダヘッドの中央部をも強度アップすることができ、シリンダブロックの上端部から下端部までの強度を全体的に向上することが可能となる。
また、キャップボルト孔をジャーナルハウジングの近傍に配置することが可能となり、クランクキャップを締結したときの、クランクシャフトの支持強度の向上を図ることができる。
さらに、ジャーナルハウジングのオフセットした側とは反対側の貫通孔と前記ジャーナルハウジングとの間に形成したクランクキャップ取付孔によりクランクキャップの口開きを防止するとともに、ジャーナルハウジングのオフセットした側とは反対側の貫通孔に形成されたクランクキャップ取付孔によりクランクシャフトの支持強度の補強を行うことが可能となる。
これにより、シリンダブロックの鋳造時に、パイプ部材の周囲の部分に存在する溶湯が素早く冷却され凝固し、鋳造後のシリンダブロックの強度向上を図ることができる。
この場合、パイプ部材はシリンダブロックの上端から下端にかけて設けられているので、シリンダブロック上端部のヘッドボルト孔および下端部のキャップボルト孔に加えて、ヘッドボルト孔とキャップボルト孔との間のシリンダヘッドの中央部をも強度アップすることができ、シリンダブロックの上端部から下端部までの強度を全体的に向上することが可能となる。
また、キャップボルト孔をジャーナルハウジングの近傍に配置することが可能となり、クランクキャップを締結したときの、クランクシャフトの支持強度の向上を図ることができる。
さらに、ジャーナルハウジングのオフセットした側とは反対側の貫通孔と前記ジャーナルハウジングとの間に形成したクランクキャップ取付孔によりクランクキャップの口開きを防止するとともに、ジャーナルハウジングのオフセットした側とは反対側の貫通孔に形成されたクランクキャップ取付孔によりクランクシャフトの支持強度の補強を行うことが可能となる。
また、請求項５記載の如く、前記パイプ部材は、キャビティの上端から下端に至るまで抜き勾配のない同径のパイプ部材である。
これにより、貫通孔を、シリンダブロックの上端から下端にわたって確実に形成することができる。
これにより、貫通孔を、シリンダブロックの上端から下端にわたって確実に形成することができる。
本発明によれば、シリンダブロックの上端部から下端部までの強度を全体的に向上することが可能となり、クランクキャップを締結したときの、クランクシャフトの支持強度の向上を図ることも可能となる。
次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。
図１はシリンダブロック２の鋳造時の状態を示しており、金型１のキャビティ１ａ内には複数のパイプ部材３・３が設けられている。該パイプ部材３・３はキャビティ１ａ内を上端から下端にかけて貫通している。
シリンダブロック２はアルミ合金にて構成されており、該シリンダブロック２を鋳造する際にはアルミ合金の溶湯をキャビティ１ａ内に充填し、その後冷却して溶湯を凝固させる。
シリンダブロック２はアルミ合金にて構成されており、該シリンダブロック２を鋳造する際にはアルミ合金の溶湯をキャビティ１ａ内に充填し、その後冷却して溶湯を凝固させる。
キャビティ１ａ内に溶湯を充填して凝固させる鋳造中は、パイプ部材３・３内に冷却水を流してパイプ部材３・３を冷却しており、パイプ部材３・３周辺に位置する溶湯の冷却を促進するようにしている。
これにより、パイプ部材３・３周辺部の溶湯は冷却速度が速くなり、凝固後のシリンダブロック２の強度が向上する。
これにより、パイプ部材３・３周辺部の溶湯は冷却速度が速くなり、凝固後のシリンダブロック２の強度が向上する。
鋳造後は、鋳造されたシリンダブロック２を金型１から取り出すとともに、該シリンダブロック２に残っているパイプ部材３・３を引き抜く。
鋳造後の粗材状態（未だ機械加工が施されていない状態）にあり、パイプ部材３・３が除去されたシリンダブロック２は、図２に示すような状態となっており、パイプ部材３・３を引き抜いた跡には、シリンダブロック２を上端から下端にかけて貫通する貫通孔２ａ・２ａが形成されている。
なお、２ｂ・２ｂはウォータージャケットである。
鋳造後の粗材状態（未だ機械加工が施されていない状態）にあり、パイプ部材３・３が除去されたシリンダブロック２は、図２に示すような状態となっており、パイプ部材３・３を引き抜いた跡には、シリンダブロック２を上端から下端にかけて貫通する貫通孔２ａ・２ａが形成されている。
なお、２ｂ・２ｂはウォータージャケットである。
図２に示す鋳造後のシリンダブロック２には、その後機械加工が施される。機械加工後のシリンダブロック２を図３に示す。
シリンダブロック２に対する機械加工は、貫通孔２ａの上端部および下端部に施されており、貫通孔２ａの上端部には、シリンダブロック２の上方に配置されるシリンダヘッドを締結して取り付けるためのヘッドボルト孔２１が形成され、貫通孔２ａの下端部には、シリンダブロック２の下方に配置されるクランクキャップを締結して取り付けるためのキャップボルト孔２２が形成されている。
シリンダブロック２に対する機械加工は、貫通孔２ａの上端部および下端部に施されており、貫通孔２ａの上端部には、シリンダブロック２の上方に配置されるシリンダヘッドを締結して取り付けるためのヘッドボルト孔２１が形成され、貫通孔２ａの下端部には、シリンダブロック２の下方に配置されるクランクキャップを締結して取り付けるためのキャップボルト孔２２が形成されている。
ヘッドボルト孔２１は、両方の貫通孔２ａの上端部に形成され、キャップボルト孔２２は、一方（図３における右側）の貫通孔２ａの下端部に形成されている。
また、ヘッドボルト孔２１およびキャップボルト孔２２が形成される左右の貫通孔２ａ・２ａは、シリンダブロック２に形成されるシリンダの左右中心であるボアセンターＣｂに対して、互いに対称位置に配置されている。
また、ヘッドボルト孔２１およびキャップボルト孔２２が形成される左右の貫通孔２ａ・２ａは、シリンダブロック２に形成されるシリンダの左右中心であるボアセンターＣｂに対して、互いに対称位置に配置されている。
シリンダブロック２の下端部には、半円状に切り欠かれたジャーナルハウジング２ｃが形成されており、該ジャーナルハウジング２ｃと、シリンダブロック２の下端部に締結されるクランクキャップとでクランクシャフトを支持するように構成している。
ジャーナルハウジング２ｃは、シリンダブロック２の左右中心から右側にずれた位置に配置されており、前記ボアセンターＣｂと、ジャーナルハウジング２ｃの左右中心であるクランクセンターＣｃとは、寸法ｄだけオフセットしている。
クランクセンターＣｃのボアセンターＣｂに対するオフセット寸法ｄは、ジャーナルハウジング２ｃの右端が、シリンダブロック２の右側部に形成されるキャップボルト孔２２の近傍に位置するだけの寸法に設定されている。
ジャーナルハウジング２ｃは、シリンダブロック２の左右中心から右側にずれた位置に配置されており、前記ボアセンターＣｂと、ジャーナルハウジング２ｃの左右中心であるクランクセンターＣｃとは、寸法ｄだけオフセットしている。
クランクセンターＣｃのボアセンターＣｂに対するオフセット寸法ｄは、ジャーナルハウジング２ｃの右端が、シリンダブロック２の右側部に形成されるキャップボルト孔２２の近傍に位置するだけの寸法に設定されている。
そして、クランクセンターＣｃが右側にオフセットして配置されているため、ジャーナルハウジング２ｃの左端からシリンダブロック２の左側に形成される貫通孔２ａまでの寸法が大きくなっている。
従って、左側の貫通孔２ａの下端部にキャップボルト孔２２を形成すると、該キャップボルト孔２２とジャーナルハウジング２ｃとの寸法が大きくなってクランクシャフトの支持強度が低下するため、シリンダブロック２においては、左側の貫通孔２ａとジャーナルハウジング２ｃとの間にキャップボルト孔２３を形成して、該キャップボルト孔２３をジャーナルハウジング２ｃの近傍に配置している。
従って、左側の貫通孔２ａの下端部にキャップボルト孔２２を形成すると、該キャップボルト孔２２とジャーナルハウジング２ｃとの寸法が大きくなってクランクシャフトの支持強度が低下するため、シリンダブロック２においては、左側の貫通孔２ａとジャーナルハウジング２ｃとの間にキャップボルト孔２３を形成して、該キャップボルト孔２３をジャーナルハウジング２ｃの近傍に配置している。
このように、クランクセンターＣｃをボアセンターＣｂに対して右側にオフセット配置することにより、右側のキャップボルト孔２２をジャーナルハウジング２ｃの近傍に配置することが可能となっており、さらにキャップボルト孔２２をジャーナルハウジング２ｃの左側近傍に配置することで、クランクキャップを締結したときの、クランクシャフトの支持強度の向上を図っている。
また、前記ヘッドボルト孔２１およびキャップボルト孔２２は、シリンダブロック２の鋳造時に冷却水を流した貫通孔２ａにより素早く冷却された箇所に形成されているので、高強度のヘッドボルト孔２１およびキャップボルト孔２２に形成することができる。
さらに、シリンダブロック２における、ヘッドボルト孔２１およびキャップボルト孔２２との間の中央部も、ヘッドボルト孔２１およびキャップボルト孔２２とを連通する貫通孔２ａ（左側のヘッドボルト孔２２にあっては、該ヘッドボルト孔２２から下方へ延出する貫通孔２ａ）により素早く冷却されながら凝固した箇所なので、高強度に構成することができ、シリンダブロック２の上端部から下端部までの強度を全体的に向上することが可能となっている。
さらに、シリンダブロック２における、ヘッドボルト孔２１およびキャップボルト孔２２との間の中央部も、ヘッドボルト孔２１およびキャップボルト孔２２とを連通する貫通孔２ａ（左側のヘッドボルト孔２２にあっては、該ヘッドボルト孔２２から下方へ延出する貫通孔２ａ）により素早く冷却されながら凝固した箇所なので、高強度に構成することができ、シリンダブロック２の上端部から下端部までの強度を全体的に向上することが可能となっている。
また、貫通孔２ａは、シリンダブロック２の鋳造時に、抜き勾配がないパイプ部材３により形成されるので、シリンダブロック２の上端から下端にわたって確実に形成することが可能となっている。
また、キャップボルト孔２２・２３をジャーナルハウジング２ｃの近傍に配置してクランクシャフトの支持強度を向上しているが、ジャーナルハウジング２ｃの左側のキャップボルト孔２３は、鋳造時に急速冷却された貫通孔２ａから若干離れた位置に形成されているので、貫通孔２ａに形成されるキャップボルト孔２２に比べると若干強度が低くなっている。
そこで、シリンダブロック２においては、次のようにして、キャップボルト孔２３の補強を行うことができる。
図４に示すシリンダブロック２は、図３に示したシリンダブロック２の構成に加えて、左側の貫通孔２ａの下端部にもキャップボルト孔２２を形成した構成となっている。
図４に示すシリンダブロック２は、図３に示したシリンダブロック２の構成に加えて、左側の貫通孔２ａの下端部にもキャップボルト孔２２を形成した構成となっている。
このように、ジャーナルハウジング２ｃの左側のキャップボルト孔２３の外側にキャップボルト孔２２を追加して形成することで、キャップボルト孔２３によるクランクキャップの締結強度を補強することができる。
この場合、内側のキャップボルト孔２３は締結されるクランクキャップの口開きを防止し、外側のキャップボルト孔２２は、ジャーナルハウジング２ｃとクランクキャップとで支持するクランクシャフトの支持強度の補強を行っている。
この場合、内側のキャップボルト孔２３は締結されるクランクキャップの口開きを防止し、外側のキャップボルト孔２２は、ジャーナルハウジング２ｃとクランクキャップとで支持するクランクシャフトの支持強度の補強を行っている。
１ａ キャビティ
２ シリンダブロック
２ａ 貫通孔
３ パイプ部材
２１ ヘッドボルト孔
２２・２３ キャップボルト孔
２ シリンダブロック
２ａ 貫通孔
３ パイプ部材
２１ ヘッドボルト孔
２２・２３ キャップボルト孔
Claims (5)
- 上端部にシリンダヘッド取付孔が形成され、下端部にクランクキャップ取付孔が形成されるシリンダブロックであって、
粗材状態で上端から下端まで貫通する貫通孔が形成され、
該貫通孔の上端部をシリンダヘッド取付孔に加工し、下端部をクランクキャップ取付孔に加工して形成され、
前記シリンダブロックの下端部に形成されるクランクシャフト支持用のジャーナルハウジングを、シリンダブロックのボアセンターに対してオフセット配置し、
前記貫通孔は、シリンダブロックのボアセンターの左右両側における、互いに対称となる位置に配置され、
前記シリンダブロックの下端部における、ジャーナルハウジングのオフセットした側とは反対側の貫通孔と前記ジャーナルハウジングとの間にクランクキャップ取付孔を形成した、
ことを特徴とするシリンダブロック。 - 前記貫通孔は、シリンダヘッドの鋳造時にキャビティ内に設けた、該キャビティの上端から下端を貫通する抜き勾配のないパイプ部材により形成されたことを特徴とする請求項１に記載のシリンダブロック。
- 前記パイプ部材は、シリンダブロックの鋳造時に冷却されることを特徴とする請求項２に記載のシリンダブロック。
- 上端部にシリンダヘッド取付孔が形成され、下端部にクランクキャップ取付孔が形成されるシリンダブロックの製造方法であって、
該シリンダブロックの鋳造時に、キャビティ内に該キャビティの上端から下端を貫通するパイプ部材を設置して、
溶湯をキャビティ内へ充填する際に該パイプ部材を冷却し、
鋳造後のシリンダブロックからパイプ部材を抜き取り、
抜き取ったパイプ部材跡に形成された貫通孔の上端部をシリンダヘッド取付孔に加工し、下端部をクランクキャップ取付孔に加工し、
前記シリンダブロックの下端部に形成されるクランクシャフト支持用のジャーナルハウジングを、シリンダブロックのボアセンターに対してオフセット配置し、
前記貫通孔を、シリンダブロックのボアセンターの左右両側における、互いに対称となる位置に配置し、
前記シリンダブロックの下端部における、ジャーナルハウジングのオフセットした側とは反対側の貫通孔と前記ジャーナルハウジングとの間にクランクキャップ取付孔を形成して、
シリンダブロックを形成することを特徴とするシリンダブロックの製造方法。 - 前記パイプ部材は、キャビティの上端から下端に至るまで抜き勾配のない同径のパイプ部材であることを特徴とする請求項４に記載のシリンダブロックの製造方法。
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