JP5096579B2 - 内燃機関に用いられるシリンダブロック - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に用いられるシリンダブロックであって、該シリンダブロックが、アルミニウム−シリコン合金から成っており、シリンダブロック内に、一体に形成されたライナ複合体が、ダイカスト法で鋳包まれており、該ライナ複合体が、過共晶アルミニウム−シリコン合金から成っていて、一列に配置された、ウェブを介して互いに結合された少なくとも２つのシリンダライナを有しており、ライナ複合体の、シリンダライナの半径方向外側の周壁面とウェブの隣接面とによって形成された側面が、粗面構造を有している形式のものに関する。

国際公開第２００４／００９９８６号パンフレットに基づき、ダイカスト法で製作された、内燃機関に用いられるシリンダブロックが公知である。この公知のシリンダブロック内には、ライナ複合体が鋳包まれている。このライナ複合体は、一列に配置された、ウェブを介して互いに結合された複数のシリンダライナから成っている。冷却のためには、シリンダライナとウェブとに、互いに接続された冷却通路が加工されている。この冷却通路はウォータジャケットを成している。この場合、１つには、内部に位置する冷却通路を備えたシリンダライナの製作に極めて手間がかかることが不利である。もう１つには、シリンダライナの壁に加工された通路の領域で極めて肉薄のシリンダライナが鋳造の間に損傷しないようにするために、通路がダイカスト法の間に砂または塩で充填される場合にしか、通路を備えたシリンダライナを、ダイカスト法で製作したいシリンダブロック内への鋳包みのために使用することができない。

ここから出発して、本発明の課題は、公知先行技術の欠点を回避し、ダイカスト法でシリンダブロック内に鋳包むための熱的にかつ機械的に高負荷可能なライナ複合体を備えた廉価に製作可能なシリンダブロックを提供することである。

この課題を解決するために本発明のシリンダブロックでは、ライナ複合体の側面が、シリンダブロックにより形成された鋳包み周壁によって取り囲まれており、該鋳包み周壁が、シリンダブロックに成形されたウォータジャケットのための切欠きをシリンダライナ側で仕切っており、ウェブに、冷媒の導入および導出のための開口を備えたそれぞれ少なくとも１つの冷媒貫通路が加工されており、少なくとも１つの開口が、鋳包み周壁を介してウォータジャケットのための切欠きに開口しているようにした。

本発明のシリンダブロックの有利な態様によれば、冷媒貫通路が、２つの開口を有しており、両開口が、鋳包み周壁を介してウォータジャケットのための切欠きに開口している。

本発明のシリンダブロックの有利な態様によれば、冷媒貫通路が、２つの開口を有しており、両開口のうち、一方の開口が、各ウェブのシリンダヘッド側の端面に開口していて、他方の開口が、鋳包み周壁を介してウォータジャケットのための切欠きに開口している。

本発明のシリンダブロックの有利な態様によれば、冷媒貫通路が、それぞれ各ウェブのシリンダヘッド側の端面に加工された第１位の盲孔と、ウォータジャケットのための切欠きのシリンダライナ側の仕切り面から鋳包み周壁を介して各ウェブに加工された第２の盲孔とから成っており、第１の盲孔の孔端部が、第２の盲孔の孔端部に開口するように、第１の盲孔と第２の盲孔とが配置されている。

本発明のシリンダブロックの有利な態様によれば、第１の盲孔と第２の盲孔との直径が、２〜４ｍｍに寸法設定されており、ウェブの幅が、５〜８ｍｍに寸法設定されている。

本発明のシリンダブロックの有利な態様によれば、冷媒貫通路が、エロージョン加工によって製作されている。

本発明のシリンダブロックの有利な態様によれば、ライナ複合体を形成するアルミニウム−シリコン合金が、１５％〜２１％のシリコンと、１％〜５％のマグネシウムと、２％〜５％の銅と、そのほかにアルミニウムとを含有している。

本発明のシリンダブロックの有利な態様によれば、アルミニウム−シリコン合金が、付加的に０．７％〜１．５％の鉄と、０．３％〜０．７％のマンガンとを含有している。

本発明のシリンダブロックの有利な態様によれば、シリンダライナの半径方向外側の周壁面が、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍの間の深さと、アンダカットとを備えた粗面構造を有している。

本発明では、シリンダ壁に通路が加工されていない中実材料から成るシリンダライナが使用される。このシリンダライナは安定性に形成されていて、廉価に製作可能である。さらに、特にウェブと鋳包み周壁との間の境界面の領域における半径方向外側の側面の粗面構造が、この領域でウェブと鋳包み周壁とを通して案内される冷媒貫通路を冷却水の流出に対してシールしている。

ライナ複合体に配置された複数のシリンダライナを備えたシリンダブロックを部分的に切り開いて示す図である。 ２つの盲孔から成る冷媒貫通路の構成の拡大図である。 ウェブと、このウェブの両側に位置する鋳包み周壁とを通して案内された、一貫して延びる１つの孔から成る冷媒貫通路の別の構成を示す図である。

本発明の幾つかの実施例を以下に図面につき説明する。

図１には、シリンダブロック１が示してある。このシリンダブロック１は、選択された図面において部分的に切り開かれている。この場合、断面は斜線で示してある。シリンダブロック１は、亜共晶アルミニウム−シリコン合金から成っていて、ダイカスト法で製作される。この場合、シリンダブロック１内にシリンダライナ５，６，７が一緒に鋳包まれる。これらのシリンダライナ５，６，７は一列に配置されていて、ウェブ２，３，４を介して互いに結合されており、これによって、ライナ複合体９が得られる。部分的に切り開いて図示したシリンダブロック１内には、３つのシリンダライナ５，６，７を認めることができる。

シリンダブロック１は、オイル戻し通路１７，１８，１９，２０と、さらに、ねじ締結孔２１，２２，２３，２４とを有している。その上、シリンダブロック１には、ウォータジャケットのための切欠き２５が成形されている。ウォータジャケットによって、シリンダライナ５，６，７は冷却の目的のために取り囲まれている。このシリンダライナ５，６，７の側方では、切欠き２５が鋳包み周壁２６によって仕切られる。この鋳包み周壁２６によって、シリンダライナ５，６，７と、このシリンダライナ５，６，７の間に配置されたウェブ２，３，４とが取り囲まれており、これによって、図１に示した実施例では、ドライ式のシリンダライナ５，６，７が提供される。

シリンダライナ５，６，７の半径方向外側の周壁面１０，１１，１２は、特に図２に良好に認識可能に示したように、アンダカットを有する、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍの間の深さを備えた粗面構造を有している。本実施例では、この粗面構造の深さが平均して０．５ｍｍに寸法設定されている。周壁面１０，１１，１２の粗面構造によって、シリンダライナ５，６，７とシリンダブロック１の鋳包み周壁２６との間に形状接続的なかつ摩擦接続的な結合が達成される。

シリンダライナ５，６，７によって形成されたライナ複合体９は、低圧鋳造法でまたは重力鋳造法で製作される。このためには、過共晶アルミニウム−シリコン合金が使用される。この過共晶アルミニウム−シリコン合金は、アルミニウムのほかに、１５％〜２１％のシリコンと、１％〜５％のマグネシウムと、２％〜５％の銅とを含有している。さらに、アルミニウム−シリコン合金は、０．７％〜１．５％の鉄と、０．３％〜０．７％のマンガンとを含有していてよい。

シリンダライナ５，６，７のより良好な冷却のためには、ウェブ２，３，４に冷媒貫通路１４，１５，１６が加工されている。

冷媒貫通路１６が、図２に拡大して示してあり、残りの冷媒貫通路１４，１５も同じく、ウェブ４のシリンダヘッド側の端面３０に設けられた開口３１を備えた、ウェブ４のシリンダヘッド側の端面３０に加工された第１の盲孔２７と、鋳包み周壁２６に設けられた開口３２を備えた、切欠き２５のシリンダライナ側の仕切り面２８から鋳包み周壁２６を介してウェブ４に加工された第２の盲孔２９とから成っている。この場合、両盲孔２７，２９は、第２の盲孔２９が第１の盲孔２７の下側の端部に開口するように方向付けられている。本実施例では、盲孔２７，２９が２．５ｍｍの直径を有している。この場合、ウェブ２，３，４の幅はそれぞれ７ｍｍに寸法設定されている。

冷媒貫通路１６を通る冷媒（水）の通流は、本実施例では、矢印３１，３２の方向に行われる（図２参照）。なぜならば、シリンダヘッド（図示せず）がシリンダブロック１に組み付けられている完全に組み付けられた内燃機関では、切欠き２５内に位置する冷却水の圧力が十分に大きく、これによって、冷却水の一部が盲孔２９，２７を通って押し流され、ひいては、内燃機関の熱的に最も高負荷される領域であるウェブ４の上側の領域が冷却されるからである。

図３には、ウェブ２，３，４に成形された冷媒貫通路３３が２つの開口３４，３５を有しているシリンダブロック１の構成が示してある。両開口３４，３５は鋳包み周壁２６を介してウォータジャケットのための切欠き２５に開口している。冷媒貫通路１４，１５，１６，３３と盲孔２７，２９とはエロージョン加工によって製作することができる。

１ シリンダブロック
２ ウェブ
３ ウェブ
４ ウェブ
５ シリンダライナ
６ シリンダライナ
７ シリンダライナ
９ ライナ複合体
１０ 周壁面
１１ 周壁面
１２ 周壁面
１４ 冷媒貫通路
１５ 冷媒貫通路
１６ 冷媒貫通路
１７ オイル戻し通路
１８ オイル戻し通路
１９ オイル戻し通路
２０ オイル戻し通路
２１ ねじ締結孔
２２ ねじ締結孔
２３ ねじ締結孔
２４ ねじ締結孔
２５ 切欠き
２６ 鋳包み周壁
２７ 第１の盲孔
２８ 仕切り面
２９ 第２の盲孔
３０ 端面
３１ 開口または矢印
３２ 開口または矢印
３３ 冷媒貫通路
３４ 開口
３５ 開口

Claims (9)

1. 内燃機関に用いられるシリンダブロック（１）であって、該シリンダブロック（１）が、アルミニウム−シリコン合金から成っており、シリンダブロック（１）内に、一体に形成されたライナ複合体（９）が、ダイカスト法で鋳包まれており、該ライナ複合体（９）が、過共晶アルミニウム−シリコン合金から成っていて、一列に配置された、ウェブ（２，３，４）を介して互いに結合された少なくとも２つのシリンダライナ（５，６，７）を有しており、ライナ複合体（９）の、シリンダライナ（５，６，７）の半径方向外側の周壁面（１０，１１，１２）とウェブ（２，３，４）の隣接面とによって形成された側面が、粗面構造を有している形式のものにおいて、ライナ複合体（９）の側面が、シリンダブロック（１）により形成された鋳包み周壁（２６）によって取り囲まれており、該鋳包み周壁（２６）が、シリンダブロック（１）に成形されたウォータジャケットのための切欠き（２５）をシリンダライナ側で仕切っており、ウェブ（２，３，４）に、冷媒の導入および導出のための開口（３１，３２，３４，３５）を備えたそれぞれ少なくとも１つの冷媒貫通路（１４，１５，１６，３３）が加工されており、少なくとも１つの開口（３２，３４，３５）が、鋳包み周壁（２６）を介してウォータジャケットのための切欠き（２５）に開口していることを特徴とする、内燃機関に用いられるシリンダブロック。
2. 冷媒貫通路（３３）が、２つの開口（３４，３５）を有しており、両開口（３４，３５）が、鋳包み周壁（２６）を介してウォータジャケットのための切欠き（２５）に開口している、請求項１記載のシリンダブロック。
3. 冷媒貫通路（１４，１５，１６）が、２つの開口（３１，３２）を有しており、両開口（３１，３２）のうち、一方の開口（３１）が、各ウェブ（２，３，４）のシリンダヘッド側の端面（３０）に開口していて、他方の開口（３２）が、鋳包み周壁（２６）を介してウォータジャケットのための切欠き（２５）に開口している、請求項１記載のシリンダブロック。
4. 冷媒貫通路（１４，１５，１６）が、それぞれ各ウェブ（２，３，４）のシリンダヘッド側の端面に加工された第１位の盲孔（２７）と、ウォータジャケットのための切欠き（２５）のシリンダライナ側の仕切り面（２８）から鋳包み周壁（２６）を介して各ウェブ（２，３，４）に加工された第２の盲孔（２９）とから成っており、第１の盲孔（２７）の孔端部が、第２の盲孔（２９）の孔端部に開口するように、第１の盲孔（２７）と第２の盲孔（２９）とが配置されている、請求項３記載のシリンダブロック。
5. 第１の盲孔（２７）と第２の盲孔（２９）との直径が、２〜４ｍｍに寸法設定されており、ウェブ（２，３，４）の幅が、５〜８ｍｍに寸法設定されている、請求項４記載のシリンダブロック。
6. 冷媒貫通路（１４，１５，１６，３３）が、エロージョン加工によって製作されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のシリンダブロック。
7. ライナ複合体（９）を形成するアルミニウム−シリコン合金が、１５％〜２１％のシリコンと、１％〜５％のマグネシウムと、２％〜５％の銅と、そのほかにアルミニウムとを含有している、請求項１から６までのいずれか１項記載のシリンダブロック。
8. アルミニウム−シリコン合金が、付加的に０．７％〜１．５％の鉄と、０．３％〜０．７％のマンガンとを含有している、請求項７記載のシリンダブロック。
9. シリンダライナ（５，６，７）の半径方向外側の周壁面（１０，１１，１２）が、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍの間の深さと、アンダカットとを備えた粗面構造を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載のシリンダブロック。

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