JP5402247B2 - シリンダブロック - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関のシリンダブロックに関し、特にシリンダボアの上端部周縁の面取り構造に関する。

特許文献１には、内燃機関のシリンダブロックのシリンダボアの上端部周縁に、ピストンの挿入を容易に行えるようにするため、面取り部を形成すること、及び、面取り形成時におけるバリの発生を防止するため、この面取り部を２段に形成すること、が開示されている。

実開平２−５６８３９号全文明細書

シリンダブロックにおいて、シリンダボア内面の面性状を狙い通りに仕上げることは極めて重要であり、一般にボア内面にはピストンリングとの潤滑性を確保するためホーニング加工が行われる。

しかしながら、シリンダブロック母材にシリンダライナが鋳包まれ、シリンダライナ上端がシリンダボア上端より下方に配置されるシリンダブロックの場合、シリンダボアの上端部がシリンダブロック母材により形成されることから、次のような問題点がある。

シリンダボアに砥石（ホーニング砥石）を挿入して仕上げ加工する時、砥石にはシリンダライナとの親和性の低い（凝着を起こしにくい）素材が選定されるため、砥石がシリンダブロック母材上端部内面に接触することで、砥石にシリンダブロック母材の切り粉が凝着することがある。すると、砥石によりシリンダライナ内面を仕上げ加工する際に、凝着物が、ライナにキズを付けたり、バリを発生したりして、ボア内面の面性状を狙い通りに仕上げることができない。

尚、シリンダブロック母材上端部内面によって形成されるシリンダボアの上端部周縁に面取り部を設けたとしても、砥石が、面取り部の下端部とシリンダライナ上端との間のシリンダブロック母材に接触して、砥石に凝着が発生すると、これに起因して、シリンダライナ内面の仕上げ加工時にキズ、バリを発生させることになる。

本発明は、このような実状に鑑み、砥石によるシリンダライナ内面の仕上げ加工時に、シリンダブロック母材が砥石に凝着するのを抑制することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、シリンダブロック母材にシリンダライナが鋳包まれ、シリンダライナ上端がシリンダボア上端より下方に配置されるシリンダブロックにおいて、前記シリンダボアの上端部周縁に、下方に向かって縮径する面取り部が形成され、この面取り部の下端部がシリンダライナ上端まで達する構成とされており、さらに、前記面取り部は、下方に向かって縮径する角度の異なる２段のテーパ面によって、２段に形成され、前記シリンダボアの軸線に沿って前記シリンダブロック母材を切断したときに、上側の面取り部と下側の面取り部との間の稜線が前記シリンダボアの内方に凸をなしていると共に、前記下側の面取り部の当該下側の面取り部の傾斜方向の長さが前記上側の面取り部の当該上側の面取り部の傾斜方向の長さよりも長く設定された構成とされている。

本発明によれば、シリンダライナ内面を砥石によって仕上げ加工する際に、砥石がシリンダブロック母材に接触しないので、シリンダブロック母材が砥石に凝着するのを防止でき、シリンダライナ内面の面性状の悪化を抑制できる。

第１実施形態を示すシリンダブロックの仕上げ加工時の断面図 本発明の第２実施形態を示すシリンダブロックの仕上げ加工時の断面図 従来の問題点を示すシリンダブロックの仕上げ加工時の断面図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

先ず第１実施形態について図１により説明する。なお、この第1実施形態は、参考例とする。

シリンダブロック１は、ダイカスト用アルミ合金のシリンダブロック母材２に、円筒状のシリンダライナ３が鋳包まれて、シリンダボアが形成される。

シリンダライナ３は、ピストンが摺動するため、シリンダブロック母材２（ダイカスト用アルミ合金）より、耐摩耗性に優れたアルミ合金により形成されている。

また、シリンダライナ上端３ａはシリンダボア上端より下方に配置されており、シリンダボアの上端部がシリンダブロック母材２により形成される。言い換えれば、シリンダライナ上端３ａがシリンダブロック母材上端２ａより下方に配置されて、シリンダライナ内面３ｂと、これに連なるシリンダブロック母材上端部内面２ｂとによって、シリンダボアが形成される。

シリンダライナ上端３ａをシリンダボア上端より下方に配置するのは、シリンダヘッドとの接合面のシール性を確保するためである。すなわち、シリンダライナ上端をシリンダボア上端と一致させると、シリンダライナとシリンダブロック母材とでシリンダヘッドと接合することになって、製造ばらつき上の段差によりシール性の確保が困難となるからである。

ここにおいて、シリンダブロック母材２により形成されるシリンダボアの上端部周縁には、組付け性の確保のため（ピストンの挿入を容易に行えるようにするため）、下方に向かって縮径（上方に向かって拡径）する面取り部５を形成するが、この面取り部５の下端部はシリンダライナ上端３ａまで達するようにする。

詳しくは、下方に向かって縮径する単一のテーパ面（面取り角度θ）によって形成される面取り部５の下端部が少なくともシリンダライナ上端３ａまで達するようにする。図１では、面取り部５の下端部をシリンダライナ上端３ａに略一致させているが、製造ばらつきを考えると、面取り部５の下端部がシリンダライナ上端３ａをやや超えるように、すなわち、シリンダライナ上端３ａの一部まで削り取るようにしてもよい。但し、面取り部５の下端部をピストントップリングの摺動範囲と干渉しない範囲に制限する必要がある。

対応する従来技術を図３に示してあり、これとの比較で説明する。

従来技術（図３）では、シリンダブロック母材２により形成されるシリンダボアの上端部周縁に下方に向かって縮径する面取り部４を形成するが、この面取り部４の面取り角度φは比較的大きく（緩傾斜）、面取り部４の下端部とシリンダライナ上端３ａとの間に、シリンダブロック母材２により形成されるストレート部Ｓが残されている。

これに対し、図１の実施形態では、面取り部５の面取り角度θが比較的小さく（急傾斜）（θ＜φ）、面取り部５の下端部とシリンダライナ上端３ａとの間に、シリンダブロック母材２により形成されるストレート部Ｓが残されていない。

第１実施形態（図１）の作用効果を従来技術（図３）との比較で説明する。

シリンダブロック１のシリンダボア内面の仕上げ加工は、シリンダボアに砥石（ホーニング砥石）１０を挿入して、シリンダボア内面に圧接させ、切削液を供給しつつ、砥石１０を回転させて行う。この場合、砥石１０には、シリンダライナ２（耐摩耗性に優れたアルミ合金）との親和性が低く、凝着を起こしにくい素材を用いる。シリンダライナ２の内面加工が目的だからである。従って、シリンダブロック母材２に対しては耐凝着性が低くなる。

従来技術（図３）では、砥石１０を挿入すると、砥石１０はシリンダブロック母材上端部内面２ｂ（ストレート部Ｓ）に接触し、この部分を研削する。このとき、ダイカスト用アルミ合金のシリンダブロック母材２は、耐摩耗性に優れたアルミ合金のシリンダライナ３に比べて柔らかく、親和性が高いため、砥石１０との間で凝着を発生する場合がある。すなわち、砥石１０にシリンダブロック母材１のアルミの切り粉が付着すると次第に成長して大きな塊となる。このようにして砥石１０に発生した凝着アルミは、硬化し、シリンダライナ３内面を研削する際に、ライナ３にキズをつけたり、バリを発生させたりして、ボア内面の面性状を狙い通り仕上げることができない。

この点、第１実施形態（図１）では、砥石１０とシリンダボア上端部のアルミ素材との接触を防ぐため、面取り部を延長して、シリンダライナ上端３ａに達する面取り部５としてある。

従って、シリンダライナ内面３ｂを砥石１０によって仕上げ加工する際に、砥石１０がシリンダブロック母材２に接触することがなく、砥石１０に凝着が発生しない。よって、シリンダライナ３にキズ、バリ等を発生させることなく、シリンダボア内面を仕上げることができる。

次に本発明の第２実施形態について説明する。

第１実施形態では、面取り部５は、下方に向かって縮径する単一のテーパ面によって形成するが、このような面取り部をシリンダライナ上端まで達するように延長形成すると、燃焼室内で発生した火炎が入り込みにくく、しかも燃焼室中心部に比べ温度も低い、無駄容積（クレビス容積）が増加することで、当該容積内で未燃ガスが発生し、これが排気ガスとして排出されるため、排気ガス中ＨＣ濃度が上昇し、排気性能の悪化を招くおそれがある。

また、クレビス容積低減のため、図１の面取り角度（拡径角度）θを小さくすると、ピストン組付け時の挿入性が悪化する。

そこで、第２実施形態では、砥石凝着防止を目的とする面取り加工を行うに際し、クレビス容積増加による未燃ガスの発生防止と、ピストン組付け時の挿入性の悪化防止との両立を図る。

このため、図２に示すように、シリンダブロック母材２により形成されるシリンダボアの上端部周縁に、組付け性の確保のため（ピストンの挿入を容易に行えるようにするため）、下方に向かって縮径する面取り部６（面取り角度θ１）を形成するが、この面取り部６の下側の稜部に、面取り部６よりも小さい面取り角度θ２で、シリンダライナ上端３ａまで達する面取り部７を形成する。

言い換えれば、面取り部は、下方に向かって縮径する角度の異なる２段のテーパ面によって、２段に形成する。すなわち、面取り角度大（θ１）の上側の面取り部６と、面取り角度小（θ２）の下側の面取り部７とを形成する。

ここで、シリンダライナ上端３ａ側の下側の面取り部７が、上側の面取り部６より、垂直方向に傾斜していることで、上側の面取り部６と下側の面取り部７との間の稜線が、内方に凸をなす。

従って、下側の面取り部７の下端部がシリンダライナ上端３ａまで達していることで、第１実施形態と同様の砥石凝着防止効果を奏する。すなわち、砥石１０がシリンダブロック母材（アルミ素材）２に触れることなく、シリンダライナ内面３ｂの仕上げ加工ができるため、砥石１０への凝着の発生を防ぎ、シリンダライナ内面３ｂの仕上げを確かなものにすることができる。

また、１段の面取りでシリンダライナ上端３ａまで延長すると、クレビス容積が著しく増加するため、面取りを２段に分けており、これにより、クレビス容積増加を最小限にとどめ、排気ガス中ＨＣ濃度の悪化を抑制できる。

すなわち、上側の面取り部６は、面取り角度（拡径角度）θ１を大きくして、ピストン組付け時の挿入性を確保し、下側の面取り部７は、面取り角度（拡径角度）θ２を小さくして、クレビス容積増加を最小限にとどめている。

従って、砥石凝着防止を目的とする面取り加工を行うに際し、クレビス容積増加による未燃ガスの発生防止と、ピストン組付け時の挿入性の悪化防止との両立を図ることができる。

本実施形態での下側の面取り部７について、図２では、その下端部はシリンダライナ上端３ａに略一致させているが、図１の実施形態について述べたのと同様、シリンダライナ上端３ａより下方に位置させてもよい。すなわち、シリンダライナ３に跨るように面取り部を形成してもよい。但し、面取り部の下端部をピストントップリングの摺動範囲と干渉しない範囲に制限する必要がある。

尚、以上では、シリンダブロックにおけるシリンダボア上端部周縁の面取り構造について説明したが、シリンダブロック母材にシリンダライナが鋳包まれ、シリンダライナ上端がシリンダボア上端より下方に配置されるシリンダブロックの、シリンダボア内面仕上げ方法として見ると、前記シリンダボアの上端部周縁に、上方に向かって拡径する面取り部を形成すると共に、その面取り部の下端部をシリンダライナ上端まで達しさせ、前記シリンダライナにホーニング砥石を挿入してシリンダボア内面を仕上げるようにすればよい。

また、以上では、アルミ合金製のシリンダライナについて説明したが、鋳鉄製のシリンダライナの場合も同様の問題があり、本発明を適用可能である。

１ シリンダブロック
２ シリンダブロック母材
２ａ シリンダブロック母材上端
２ｂ シリンダブロック母材上端部内面
３ シリンダライナ
３ａ シリンダライナ上端
３ｂ シリンダライナ内面
４ 従来の面取り部
５ 面取り部（第１実施形態）
６、７ ２段の面取り部（第２実施形態）
１０ ホーニング砥石

Claims (2)

1. シリンダブロック母材にシリンダライナが鋳包まれ、シリンダライナ上端がシリンダボア上端より下方に配置されるシリンダブロックにおいて、
   前記シリンダボアの上端部周縁に、下方に向かって縮径する面取り部が形成され、この面取り部の下端部がシリンダライナ上端まで達する構成とされており、
   さらに、前記面取り部は、下方に向かって縮径する角度の異なる２段のテーパ面によって、２段に形成され、前記シリンダボアの軸線に沿って前記シリンダブロック母材を切断したときに、上側の面取り部と下側の面取り部との間の稜線が前記シリンダボアの内方に凸をなしていると共に、前記下側の面取り部の当該下側の面取り部の傾斜方向の長さが前記上側の面取り部の当該上側の面取り部の傾斜方向の長さよりも長く設定されたことを特徴とするシリンダブロック。
2. 前記シリンダライナは、ダイカスト用アルミ合金のシリンダブロック母材より、耐摩耗性に優れたアルミ合金製であることを特徴とする請求項１記載のシリンダブロック。

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