JP5517576B2

JP5517576B2 - シリンダブロック、シリンダヘッド間の締結構造

Info

Publication number: JP5517576B2
Application number: JP2009267954A
Authority: JP
Inventors: 直久河野
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2009-11-25
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2029-11-25
Also published as: JP2011111954A

Description

本発明は、自動車用等のエンジンにおけるシリンダブロック、シリンダヘッド間の締結構造に関し、詳しくは、燃焼室の側周まわりの冷却水通路を相互間に形成するシリンダブロック、シリンダヘッド間の締結構造に関する。

このようなシリンダブロック、シリンダヘッド間の締結構造は、下記特許文献１などで知られている。この特許文献１は、燃焼室上部に位置する冷却水通路を持ったシリンダヘッドとシリンダブロックとの間でガスケットを介し連通し合う燃焼室の側周まわりの冷却水通路を形成した状態でボルト締結する技術を開示している。

特許文献１はシリンダブロック、シリンダヘッド間の締結構造につき具体的な開示をしていないが、本出願人は、図４に示すようなシリンダブロック、シリンダヘッド間の締結構造を従来から採用している。具体的には、燃焼室ａ上の上部冷却水通路ｂを形成したシリンダヘッドｃと、シリンダブロックｄとの燃焼室ａから外まわり側方に延びるフランジ壁ｃ１、ｄ１間に燃焼室ａ側周まわりの側部冷却水通路ｅを形成し、この側部冷却水通路ｅの外まわりでフランジ壁ｃ１、ｄ１をボルトｆにより締結してシリンダヘッドｃ、シリンダブロックｄ双方を結合している。また、このような締結構造では、シリンダブロックｄ、シリンダヘッドｃ間にガスケット介在の有無に関係なく、締結構造ボルトｆによる締結軸力が側部冷却水通路ｅの外回りのフランジ壁ｃ１、ｄ１間のシール部ｇにはおよびやすいが、側部冷却水通路ｅの内回り、つまり燃焼室ａに合わせ目が望むシール部ｈには及び難いことに対し、シリンダヘッドｃのフランジ壁ｃ１の厚みｔを増大することで、シール部ｈにも締結軸力を十分に及ぼし必要なシールが確保できるようにしている。

実開昭５９−６０３４６号公報

しかし、本出願人が実施している図４に示すようなシリンダブロック、シリンダヘッド間の締結構造は、フランジ壁ｃ１が形成する上部冷却水通路ｂ、側部冷却水通路ｅ間の隔壁ｉの厚みｔの増大をもたらし、これが燃焼室ａの上部冷却水通路ｂ、側部冷却水通路ｅとの対向面域を狭めることと、隔壁ｉが厚みｔの増大に比例して蓄熱量も増大することとで、燃焼室の特に上部まわりの冷却効果を低下させるので、ノッキング発生の原因になり、燃費低下の問題ともなる。

本発明は、このような問題に鑑み、燃焼室まわりの側部冷却水通路と上部冷却水通路とを仕切るシリンダヘッドの隔壁の厚みを抑えて、しかも、隔壁によりシリンダブロックおよびシリンダヘッドを締結するボルトの締結軸力が側部冷却水通路と燃焼室間のシリンダブロックおよびシリンダヘッド間シール部に十分に伝達できるシリンダブロック、シリンダヘッド間締結構造を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明のシリンダブロック、シリンダヘッド間締結構造は、燃焼室上の上部冷却水通路を形成したシリンダヘッドからシリンダブロックにかけて、シリンダブロックおよびシリンダヘッド間シール部を有する燃焼室側周まわりの側部冷却水通路を形成し、前記側部冷却水通路の外まわりでシリンダブロック、シリンダヘッド間をボルトにより締結し、前記ボルトの締結軸力によって、前記側部冷却水通路の前記シール部のシール圧が確保されているシリンダブロック、シリンダヘッド間締結構造であって、シリンダヘッドの前記上部冷却水通路、前記側部冷却水通路間の隔壁を、シリンダヘッドのボルト締結座と、前記側部冷却水通路と燃焼室との間のシリンダブロックおよびシリンダヘッド間シール部と、の間で突っ張り、シリンダブロック、シリンダヘッド間を締結する前記ボルトの締結軸力を、前記側部冷却水通路と燃焼室との間のシリンダブロックおよびシリンダヘッド間シール部に伝達する突っ張り形態とし、更に前記隔壁は、前記ボルト締結座から、前記側部冷却水通路と燃焼室との間のシリンダブロックおよびシリンダヘッド間シール部ヘの、前記ボルトの締結軸力の分力方向に延びるように設けたことを特徴とする。更に、前記側部冷却水通路が、隣接するもの同士が燃焼室間で繋がったメガネ形態をなすように形成され、前記隔壁は、前記ボルト間を前記メガネ形態の側部冷却水通路に沿って連続して設けられることを特徴とする。

このような構成では、シリンダヘッドとシリンダブロックとを、それらの間に形成した燃焼室側周まわりの側部冷却水通路の外まわりでボルトにより締結するのに、側部冷却水通路とシリンダヘッドが形成する燃焼室上の上部冷却水通路との間を仕切るシリンダヘッドの隔壁が、シリンダヘッドのボルト締結座と、側部冷却水通路と燃焼室との間のシリンダヘッドおよびシリンダブロック間シール部と、の間での突っ張り形態によって、ボルトの締結軸力を側部冷却水通路と燃焼室との間のシリンダブロックおよびシリンダヘッド間シール部に、撓みを生じることなく伝達することができる。なお、隔壁はメガネ形態の側部冷却水通路に沿って連続するもので、ボルトによる締結箇所の間でも、締結軸力の、ボルト締結座から、側部冷却水通路と燃焼室との間のシリンダブロックおよびシリンダヘッド間シール部ヘの分力を前記シール部に伝達する作用をする。

本発明のシリンダブロック、シリンダヘッド間締結構造によれば、シリンダヘッドとシリンダブロックとを、それらの間に形成した燃焼室側周まわりの側部冷却水通路の外まわりで締結するボルトの軸力が、シリンダヘッドの側部冷却水通路と上部冷却水通路との間の隔壁による、シリンダヘッドのボルト締結座と、冷却水通路と燃焼室との間のシリンダヘッドおよびシリンダブロック間シール部と、の間で突っ張り作用にて、側部冷却水通路と燃焼室との間のシリンダブロックおよびシリンダヘッド間シール部に、撓みによる逃げなく確実に伝達される。従って、隔壁は伝達する軸力に対する座屈強度を確保できればよく、隔壁部を薄肉化して、軽量化に貢献し、かつ熱容量を下げ、燃焼室の上部冷却水通路および側部冷却室との対向域を増大させて、燃焼室の上部まわりの冷却効果を高められる。この冷却効果向上の結果、ノッキングを防止し、ノッキングによる燃費の低下を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係るシリンダブロック、シリンダヘッド間締結構造の１つの具体例を示す断面図。同締結構造を示すエンジンのシリンダヘッドまわりの一部斜視図。同締結構造の変形例を示す断面図。従来の実施品であるシリンダブロック、シリンダヘッド間締結構造を示す断面図である。

本実施の形態に係る本実施の形態に係るシリンダブロック、シリンダヘッド間締結構造の具体例について、図１〜図３を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。

本実施の形態のシリンダブロック、シリンダヘッド間締結構造は、図１、図２に示す例、図３に示す例のように、シリンダボア１の上部に形成される燃焼室１上の上部冷却水通路２を形成したシリンダヘッド３と、シリンダボア１０を持ったシリンダブロック４との間に燃焼室１側周まわりの側部冷却水通路５を形成し、この側部冷却水通路５の外まわりでシリンダブロック４、シリンダヘッド３間をボルト６により締結する従来構造を踏襲した基本構造を有している。そして、これの改良構造として、特に、シリンダヘッド３の上部冷却水通路２、側部冷却水通路５間を仕切っている隔壁７を、シリンダヘッド３のボルト締結座８と、側部冷却水通路５と燃焼室１との間のシリンダブロック４およびシリンダヘッド３間のシール部９と、の間で突っ張り、シリンダブロック４、シリンダヘッド３間を締結するボルト６の締結軸力を、前記シール部９に伝達する突っ張り形態としている。

これにより、シリンダヘッド３とシリンダブロック４とを、それらの間に形成した燃焼室１側周まわりの側部冷却水通路５の外まわりでボルト７により軸線上締結力Ｆにて締結し、この締結位置の近傍となる側部冷却水通路５の外側のシリンダヘッド３、シリンダブロック４間でのシール部１１のシール圧を確保できるのは勿論、側部冷却水通路５とシリンダヘッド３が形成する燃焼室１上の上部冷却水通路２との間のシリンダヘッド３の隔壁７が、シリンダヘッド３のボルト締結座８と、冷却水通路と燃焼室との間のシリンダヘッド３およびシリンダブロック４間のシール部９と、の間で突っ張り形態をなして、ボルト６の締結軸力Ｆを側部冷却水通路５と燃焼室１との間のシリンダブロック３およびシリンダヘッド４間のシール部９に、撓みによる逃げなく伝達することができる。

このように、本実施の形態によれば、シリンダヘッド３とシリンダブロック４とを、それらの間に形成した燃焼室１側周まわりの側部冷却水通路５の外まわりで締結するボルト６の締結軸力Ｆが、シリンダヘッド３の側部冷却水通路５と上部冷却水通路２とを仕切る隔壁７による、シリンダヘッドのボルト締結座と、冷却水通路と燃焼室との間のシリンダヘッドおよびシリンダブロック間シール部と、の間での突っ張り作用にて、側部冷却水通路５と燃焼室１との間のシリンダブロック３およびシリンダヘッド４間のシール部９に、撓みによる逃げなく確実に伝達される。従って、隔壁７は伝達する締結軸力Ｆ１に対する座屈強度を確保できればよく、隔壁７部を薄肉化して、軽量化に貢献し、かつ熱容量を下げ、燃焼室１の上部冷却水通路２および側部冷却室５との対向域を増大させて、燃焼室１の特に上部まわりの冷却効果を高められる。この冷却効果向上の結果、ノッキング発生を防止し、ノッキングにより燃費が低下するのを抑制できる。

隔壁７の薄型化は図に示すように厚みＴをシリンダヘッド３が形成する燃焼室１の天井壁の厚みよりも小さくしてよい。この結果、シリンダヘッド３の隔壁７が燃焼室１の天井壁にシール部９で繋がる部分の厚みＴ１が従来に比して特に薄くなるので、蓄熱防止、燃焼室１上部まわりの側部冷却水通路２および上部側部冷却水通路５との対向域拡大による冷却効果向上に有利である。

ここで、締結軸力Ｆの側部冷却水通路５と燃焼室１との間のシリンダブロック３およびシリンダヘッド４間のシール部９への伝達力は、図１に示す締結軸力Ｆの分力Ｆ１として隔壁７が突っ張る方向に働く。

これを踏まえ、図１、図２の例では、隔壁７は締結軸力Ｆ１が働く２点Ａ、Ｂ間でストレートな突っ張り形態として座屈変形に対向するようにしている。

これに対し、図３に示す例は、２点Ａ、Ｂ間で側部冷却水通路５側に凸のアーチ型に湾曲させて上部冷却水通路２の通路断面積を大きくするようにしてある。しかしアーチ型に湾曲させると締結軸力Ｆ１に対する座屈強度が低下するので、湾曲させた部分に図示するように締結軸力Ｆ１が働く方向に平行な補強リブ１２を形成してある。補強リブ１２は隔壁７のボリュームをアップさせる原因になるが、隔壁７の厚みＴをさらに薄くできるのでほぼ相殺できる。隔壁７の湾曲の向きは上部冷却水通路２側に凸であってもよい。

なお、側部冷却水通路５は、各シリンダボア１０の燃焼室１の外回りに隣接するもの同士が燃焼室１間で繋がった、いわばメガネ形態をなすように形成されるもので、隔壁７はそのメガネ形態に沿って図２に示すように連続するもので、図２にボルト通し孔２１、ボルトねじ合わせ穴２２で示すボルト６による締結箇所の間でも、締結軸力Ｆ１をシール部９に伝達する作用をする。ここで、隔壁７がなす周壁の連続方向に波を打った形状にすることで座屈強度を高めることもできる。

本発明は、エンジンのシリンダブロック、シリンダヘッド間の締結構造に実用でき、燃焼室の側周まわりの冷却水通路と燃焼室上部の冷却水通路とを仕切るシリンダヘッドの隔壁の厚みを抑えて、しかも、この隔壁によってシリンダブロック、シリンダヘッド間のボルトの締結軸力を、側部冷却水通路と燃焼室間の、シリンダブロックおよびシリンダヘッド間シール部に十分に伝達できる。

１燃焼室
２上部冷却水通路
３シリンダヘッド
４シリンダブロック
５側部冷却水通路
６ボルト
７隔壁
８ボルト締結座
９、１１シール部
１２補強リブ

Claims

燃焼室上の上部冷却水通路を形成したシリンダヘッドからシリンダブロックにかけて、シリンダブロックおよびシリンダヘッド間シール部を有する燃焼室側周まわりの側部冷却水通路を形成し、前記側部冷却水通路の外まわりでシリンダブロック、シリンダヘッド間をボルトにより締結し、
前記ボルトの締結軸力によって、前記側部冷却水通路の前記シール部のシール圧が確保されているシリンダブロック、シリンダヘッド間締結構造であって、
シリンダヘッドの前記上部冷却水通路、前記側部冷却水通路間の隔壁を、
シリンダヘッドのボルト締結座と、前記側部冷却水通路と燃焼室との間のシリンダブロックおよびシリンダヘッド間シール部と、の間で突っ張り、
シリンダブロック、シリンダヘッド間を締結する前記ボルトの締結軸力を、前記側部冷却水通路と燃焼室との間のシリンダブロックおよびシリンダヘッド間シール部に伝達する突っ張り形態とし、
更に前記隔壁は、前記ボルト締結座から、前記側部冷却水通路と燃焼室との間のシリンダブロックおよびシリンダヘッド間シール部ヘの、前記ボルトの締結軸力の分力方向に延びるように設けたことを特徴とするシリンダブロック、シリンダヘッド間の締結構造。
前記側部冷却水通路が、隣接するもの同士が燃焼室間で繋がったメガネ形態をなすように形成され、
前記隔壁は、前記ボルト間を前記メガネ形態の側部冷却水通路に沿って連続して設けられることを特徴とする請求項１記載のシリンダブロック、シリンダヘッド間の締結構造。