JP6044612B2 - 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する。

内燃機関のシリンダブロックには、オイルや冷却水が流れる通路が設けられている。こうした通路は、鋳型に中子を組み付けてシリンダブロックを鋳造した後に、シリンダブロックに設けられた砂抜き孔から中子を取り出すことによって形成することができる。また、こうした中子を用いる方法の他には、シリンダブロックを鋳造した後に、ドリル等の切削工具を用いてシリンダブロックの内部に通路を形成する方法もある。

これらの方法によってシリンダブロックに通路を形成した場合には、シリンダブロックの表面に砂抜き孔や、切削加工に伴う孔が残ってしまう。特許文献１には、こうした孔が開口した圧入部に封止部材を圧入してこの孔を塞ぎ、通路を流れるオイルや冷却水が外部に漏出することを抑制することが開示されている。

特開２０１１‐１５８０５１号公報

ところで、Ｖ型エンジン等のように第１バンクと第２バンクとがＶ字状に配置されエンジンのシリンダブロックは、それぞれのバンクに設けられた気筒の中心軸線が交わらないように、第１バンクと第２バンクとが気筒配列方向において相互にオフセットした位置になるように成型されている。

また、こうしたＶ型エンジン等では、オイルや冷却水が流れる通路を第１バンクと第２バンクとの連結部分に設けることが多い。
このように第１バンクと第２バンクとの連結部分に通路を形成した場合、両バンクの双方における気筒配列方向の一方の端面には、封止部材が圧入される圧入部が、両バンクの端面にまたがって設けられることになる。そのため、圧入部は、その少なくとも一部が一方のバンクにつながっている一方で、その他の部分の少なくとも一部が他方のバンクにつながっていることになる。その結果、圧入部は、一方のバンク側の部分が、他方のバンク側の部分よりも封止部材が圧入される開口の近くまでバンクとつながっている状態になるため、圧入部の剛性に偏りが生じてしまう。

そして、このように圧入部の剛性に偏りが生じている場合には、圧入部に封止部材を圧入したときに剛性の低い部分に応力が集中するようになり、剛性の低い部分が塑性変形するおそれがある。

本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧入部の塑性変形を抑制できるシリンダブロックを提供することにある。

上記課題を解決するためのシリンダブロックは、第１バンクと第２バンクがＶ字状に配置されており、第１バンクに設けられた各気筒の中心軸線と第２バンクに設けられた各気筒の中心軸線とが交わらないように、第１のバンクと第２のバンクが気筒配列方向におい
て相互にオフセットした位置に配設されており、第１のバンク及び第２バンクの双方における気筒配列方向の一方の端面から気筒配列方向に突出し、且つ先端に封止部材が圧入される圧入孔が開口している圧入部が、両バンクの上記端面にまたがって設けられている。このシリンダブロックでは、第１バンクの上記端面は、第２バンクの上記端面に対して気筒配列方向において圧入部が突出している方向に突出しており、圧入部の、圧入孔の中心よりも第１バンク側に位置する部分における圧入孔の径方向における肉厚が、同圧入部の、圧入孔の中心よりも第２バンク側に位置する部分における圧入孔の径方向における肉厚よりも薄くなっている。

オフセットしている一対のバンクにおいて、双方の端面にまたがる位置に圧入部が設けられている場合には、圧入部の肉厚を全周に亘って均一にすると、封止部材が圧入される開口から上記端面までの距離が近いバンク側の部分の剛性が、上記端面までの距離が遠いバンク側の部分の剛性よりも高くなる。

これに対して上記構成によれば、圧入部の、封止部材が圧入される開口から上記端面までの距離が近い第１バンク側に位置する部分の肉厚を、封止部材が圧入される開口から上記端面までの距離が遠い第２バンク側に位置する部分の肉厚よりも薄くしているため、この肉厚の違いによって剛性の偏りを緩和することができる。

したがって、圧入部に封止部材を圧入したときにその一部に応力が集中するようになることを抑制し、圧入部の塑性変形を抑制することができる。
また、このシリンダブロックの一態様では、圧入部は、圧入孔の開口から上記端面までの距離が遠い第２バンク側に位置する部分に、圧入孔の開口から上記端面までの距離が近い第１バンク側に位置する部分よりも肉厚が厚い肉厚部を設ける。こうした態様によれば、第２バンク側に位置する部分の剛性を高めて、圧入部における剛性の偏りを緩和することができる。一方で、こうして第２バンク側に位置する部分の肉厚を厚くすると圧入部の重量が増大してシリンダヘッドが重くなるおそれもある。このため、このシリンダブロックの他の態様では、圧入部は、第１バンク側に位置する部分に、第２バンク側に位置する部分よりも肉厚が薄い薄肉部を設ける。こうした態様によれば、圧入孔の開口から上記端面までの距離が近い第１バンク側に位置する部分の剛性を低下させて圧入部における剛性の偏りを緩和しつつ、重量の増大も抑えることができるようになる。

また、上記シリンダブロックでは、圧入部は、筒形状であり、第１バンク側に位置する半周部分の肉厚が、第２バンク側に位置する半周部分の肉厚よりも薄くなっていることが望ましい。

上記構成によれば、圧入孔から上記端面までの距離が近い第１バンク側に位置する半周部分の剛性を、その一部の肉厚を薄くした場合に比べて、低下させることができる。このため、両バンクの気筒配列方向におけるオフセットの度合いが大きく、圧入部の肉厚を全周に亘って均一にしたときに、封止部材が圧入される開口から上記端面までの距離が近い第１バンク側の部分の剛性と封止部材が圧入される開口から上記端面までの距離が遠い第２バンク側の部分の剛性との偏りが大きくなる場合であっても、上記構成の圧入部を採用することによって剛性の偏りを緩和し、圧入部の一部に応力が集中するようになることを抑制することができる。したがって、圧入部の塑性変形を抑制することができるようになる。

また、上記シリンダヘッドの圧入部では、圧入部の剛性が全周に亘って均一になるように、第１バンク側に位置する部分の肉厚及び第２バンク側に位置する部分の肉厚を設
定することが望ましい。

上記構成によれば、圧入部に封止部材を圧入したときに全周に亘って均一に応力が作用することになるため、封止部材を圧入したときに圧入部の一部に過大な応力が作用することを抑制して、圧入部の塑性変形をより一層抑制することができる。

一実施形態にかかるシリンダブロックの側面図。 同実施形態にかかるシリンダブロックの、オフセットさせて設けられた各バンクの位置関係を模式的に示す図。 他の実施形態にかかるシリンダブロックに設けられる圧入部の拡大図。 他の実施形態にかかるシリンダブロックに設けられる圧入部の拡大図。

以下、シリンダブロックを具体化した一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。なお、本実施形態では、Ｖ型６気筒エンジンのシリンダブロックを例に説明する。
図１及び図２に示すように、このシリンダブロックには、Ｖ字状に配置された２つのバンク１Ａ，１Ｂが設けられている。なお、以下の説明では、図１における左側（図２における下側）に位置するバンクを第１バンク１Ａ、図１における右側（図２における上側）に位置するバンクを第２バンク１Ｂとする。各バンク１Ａ，１Ｂには、３つの気筒２がそれぞれ設けられている。

各気筒２にはピストンが往復移動可能に収容される。このシリンダブロックの下面中央には、半円状のジャーナル部３が設けられている。シリンダブロックの下面には、クランクキャップが接続され、このジャーナル部３とクランクキャップとによってクランクシャフトが回転可能に支持される。

また、図２に示すように、このシリンダブロックの各バンク１Ａ，１Ｂは、第１バンク１Ａに設けられた各気筒２の中心Ｃ１〜Ｃ３の気筒配列方向（図２における左右方向）における位置と、第２バンク１Ｂに設けられた各気筒２の中心Ｃ４〜Ｃ６の気筒配列方向における位置とが重ならないように、オフセットした位置に配設されている。すなわち、このシリンダブロックでは、各バンク１Ａ，１Ｂに設けられた各気筒２の中心軸線が交わらないように各バンク１Ａ，１Ｂが、シリンダブロックの気筒配列方向（図１における紙面奥行き方向、並びに図２における左右方向）においてオフセットした位置に配設されている。

また、図１及び図２に示すように、各バンク１Ａ，１Ｂの双方における気筒配列方向の一方の端面１０１，１０２には、気筒配列方向に突出し、略円筒形状である圧入部６がバンク１Ａ，１Ｂの双方にまたがって設けられている。このため、圧入部６の図１における左半分が第１バンク１Ａ側に位置し、図１における右半分が第２バンク１Ｂ側に位置している。すなわち、圧入部６は、第１バンク１Ａ側に位置する半周部分が第１バンク１Ａの端面１０１につながっている一方で、残りの半周部分が第２バンク１Ｂの端面１０２につながっている。

圧入部６の先端には、圧入孔５が開口している。この圧入孔５は、第１バンク１Ａと第２バンク１Ｂとの連結部分に設けられた通路４と連通している。なお、通路４にはオイルが流れる。

また、第１バンク１Ａと第２バンク１Ｂは上述したようにオフセットした状態で配設されている。本実施形態では、第１バンク１Ａの端面１０１が第２バンク１Ｂの端面１０２に対して気筒配列方向において圧入部６が突出している方向に突出している。このため、圧入部６は、第１バンク１Ａ側の部分が、第２バンク１Ｂ側の部分よりも封止部材が圧入される圧入孔５の開口７の近くまでバンクとつながっている状態になる。換言すれば、圧入部６において封止部材が圧入される開口７から第１バンク１Ａの端面１０１までの距離ｄ１は、同圧入部６の開口７から第２バンク１Ｂの端面１０２までの距離ｄ２よりも短くなっている（ｄ１＜ｄ２）。

また、図１に示すように、圧入部６には、第１バンク１Ａ側に位置する半周部分の一部に、第２バンク１Ｂ側に位置する半周部分よりも圧入孔５の径方向における肉厚が薄い薄肉部８が形成されている。これにより、図２に示すように、圧入部６の、第１バンク１Ａ側の部分の肉厚ｔ１が、第２バンク１Ｂ側の部分の圧入孔５の径方向における肉厚ｔ２よりも薄くなっている。なお、第１バンク１Ａ側の部分の肉厚ｔ１及び第２バンク１Ｂ側の部分の肉厚ｔ２は、圧入部６の剛性が全周に亘って均一になるように設定されている。

次に、本実施形態のシリンダブロックの作用について説明する。
オフセットしている一対のバンクにおいて、双方の端面にまたがる位置に圧入部が設けられている場合には、圧入部の肉厚を全周に亘って均一にすると、封止部材が圧入される開口から上記端面までの距離が近いバンク側の部分の剛性が、上記端面までの距離が遠いバンク側の部分の剛性よりも高くなる。

これに対して本実施形態では、封止部材が圧入される開口７から端面１０１までの距離が近い第１バンク１Ａ側の半周部分の一部に薄肉部８を形成し、この部分の肉厚ｔ１を、封止部材が圧入される開口７から端面１０２までの距離が遠い第２バンク１Ｂ側に位置する半周部分の肉厚ｔ２よりも薄くしている。このため、この肉厚の違いによって剛性の偏りが緩和される。したがって、圧入部６に封止部材を圧入したときに生じる応力が、圧入部６の一部に集中することが抑制される。

また、圧入部６において、第１バンク１Ａの端面１０１と接続している半周部分に、第２バンク１Ｂの端面１０２と接続している半周部分よりも肉厚が薄い薄肉部８を設けたため、圧入孔５の、開口７から端面１０１までの距離が近い第１バンク１Ａと接続している部分の剛性が低下して圧入部６における剛性の偏りが緩和される。また、第２バンク１Ｂの端面１０２と接続している部分に第１バンク１Ａの端面１０１と接続している部分よりも肉厚の厚い部分を設けた場合に比べて、圧入部６の全体の肉厚を薄くすることができ、重量の増大が抑えられる。

また、圧入部６の剛性が全周に亘って均一になるように、第１バンク１Ａ側の部分の肉厚ｔ１及び第２バンク１Ｂ側の部分の肉厚ｔ２が設定されているため、圧入部６に封止部材を圧入したときに圧入部の一部に過大な応力が作用することが抑制される。

以上説明した一実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
（１）圧入部６の、第１バンク１Ａの端面１０１と接続している部分における肉厚ｔ１を、第２バンク１Ｂの端面１０２と接続している部分における肉厚ｔ２よりも薄くした。そのため、この肉厚の違いによって剛性の偏りを緩和でき、圧入部６に封止部材を圧入したときにその一部に応力が集中するようになることを抑制できる。したがって、圧入部６の塑性変形を抑制することができる。

（２）圧入部６の第１バンク１Ａの端面１０１と接続している半周部分の一部に、第２バンク１Ｂの端面１０２と接続している部分よりも肉厚が薄い薄肉部８を設けて、この部分の肉厚ｔ１を第２バンク１Ｂの端面１０２と接続している半周部分の肉厚ｔ２よりも薄くした。このため、圧入孔５の開口７から端面１０１までの距離が近い第１バンク１Ａの端面１０１と接続している部分の剛性を低下させて圧入部６における剛性の偏りを緩和しつつ、圧入部６の重量の増大も抑えることができる。

（３）圧入部６の剛性が全周に亘って均一になるように、第１バンク１Ａ側の部分の肉厚ｔ１及び第２バンク１Ｂ側の部分の肉厚ｔ２を設定したため、封止部材を圧入したときに圧入部６の一部に過大な応力が作用することを抑制して、圧入部６の塑性変形をより一層抑制することができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。
・上記実施形態では、圧入部６の剛性が全周に亘って均一になるように、第１バンク１Ａ側の部分の肉厚ｔ１及び第２バンク１Ｂ側の部分の肉厚ｔ２を設定したが、肉厚ｔ１，ｔ２の設定態様は変更可能である。すなわち、圧入部６の肉厚を全周に亘って均一した場合と比べて、圧入部６の剛性の偏りが緩和されるように、第１バンク１Ａ側の部分の肉厚ｔ１及び第２バンク１Ｂ側の部分の肉厚ｔ２を設定すれば、上記（１）及び（２）の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、圧入部６の第１バンク１Ａ側に位置する部分の一部に薄肉部８を設けるようにした。こうした構成に代えて、図３に示すように、圧入部６の第１バンク１Ａ側に位置する半周部分の全部、すなわち圧入部６の左半分全てを薄肉部８にしてもよい。この構成では、圧入孔５の開口７から端面１０１までの距離が近い第１バンク１Ａ側に位置する半周部分の剛性を、その一部の肉厚を薄くした場合に比べて、低下させることができる。このため、両バンク１Ａ，１Ｂの気筒配列方向におけるオフセットの度合いが大きく、圧入部６の肉厚を全周に亘って均一にしたときに、第１バンク１Ａ側の部分の剛性と第２バンク１Ｂ側の部分の剛性との偏りが大きくなる場合であっても、剛性の偏りを緩和させることができる。したがって、こうした構成によっても、圧入部６の一部に応力が集中するようになることを抑制でき、上記（１）及び（２）と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、圧入部６の第１バンク１Ａ側に位置する部分に薄肉部８を設けることにより、第１バンク１Ａ側に位置する部分の肉厚ｔ１を第２バンク１Ｂ側に位置する部分の肉厚ｔ２に比べて薄くするようにした。こうした構成に代えて、図４に示すように、圧入部６の第２バンク１Ｂ側に位置する部分に第１バンク１Ａ側に位置する部分よりも肉厚の厚い厚肉部９を設けることにより、第１バンク１Ａ側に位置する部分の肉厚を第２バンク１Ｂ側に位置する部分の肉厚に比べて薄くするようにしてもよい。こうした構成であっても、上記実施形態と同様に、圧入部６における肉厚の違いによって剛性の偏りを緩和できるため、上記（１）の効果を得ることはできる。

・上記実施形態では、図１における左側に位置する第１バンク１Ａの端面１０１が、図１における右側に位置する第２バンク１Ｂの端面１０２に対して、気筒配列方向において圧入部６が突出している方向に突出した構成を例に説明したが、シリンダブロックの構成はこれに限られない。すなわち、図１における右側に位置するバンクの端面が、図１における左側に位置するバンクの端面に対して、気筒配列方向において圧入部６が突出している方向に突出していてもよい。こうした場合には、圧入部６の右側に位置するバンクの端面に接続されている部分の肉厚を左側に位置する２バンクの端面に接続されている部分の肉厚よりも薄くすればよい。なお、この構成では、右側に位置するバンクが第１のバンクに相当し、左側に位置するバンクが第２バンクに相当する。こうした構成であっても上記（１）と同様の効果を得ることができる。

・上記実施形態では、Ｖ型エンジンのシリンダブロックを例に説明したが、例えばＷ型のエンジン等、Ｖ字状に配置された一対のバンクを２組以上有するエンジンのシリンダブロックであっても同様の構成を適用することができる。なお、Ｗ型エンジンのシリンダブロックは、４つのバンクを有し、上記Ｖ型エンジンと同様にＶ字状に配置された一対のバンクを、２組備えている。こうしたエンジンにおいても、各組における一対のバンクは、気筒の中心線が交わらないように、同一対のバンクの各バンクが気筒配列方向においてオフセットした位置に配設されている。そのため、一対のバンクの双方における気筒配列方向の一方の端面に、両バンクの端面にまたがって圧入部が設けられている場合には、この圧入部に上記実施形態と同様の構成を適用することで、上記（１）と同様の効果を得ることができる。なお、Ｗ型エンジンのシリンダブロックでは、対になったバンクを２組備えているが、少なくとも一方の組に設けられた圧入部に上記実施形態と同様の構成を適用するようにすればよい。

・上記実施形態では、Ｖ型６気筒のエンジンを例に説明したが、気筒数は適宜変更してもよい。なお、Ｗ型エンジンでは、気筒数を８，１２，１６等に変更することができる。

１Ａ…第１バンク、１Ｂ…第２バンク、２…気筒、３…ジャーナル部、４…通路、５…圧入孔、６…圧入部、７…開口、８…薄肉部、９…厚肉部、１０１，１０２…端面。

Claims (5)

1. 第１バンクと第２バンクがＶ字状に配置されており、前記第１バンクに設けられた各気筒の中心軸線と前記第２バンクに設けられた各気筒の中心軸線とが交わらないように、前記第１バンクと前記第２バンクが気筒配列方向において相互にオフセットした位置に配設されており、
   前記第１バンク及び前記第２バンクの双方における気筒配列方向の一方の端面から気筒配列方向に突出し、且つ先端に封止部材が圧入される圧入孔が開口している圧入部が、両バンクの前記端面にまたがって設けられているシリンダブロックであって、
   前記第１バンクの前記端面は、前記第２バンクの前記端面に対して気筒配列方向において前記圧入部が突出している方向に突出しており、
   前記圧入部の、前記圧入孔の中心よりも前記第１バンク側に位置する部分における前記圧入孔の径方向における肉厚が、
   同圧入部の、前記圧入孔の中心よりも前記第２バンク側に位置する部分における前記圧入孔の径方向における肉厚よりも薄くなっているシリンダブロック。
2. 前記圧入部は、前記第２バンク側に位置する部分に、前記第１バンク側に位置する部分よりも前記肉厚が厚い厚肉部が設けられている
   請求項１に記載のシリンダブロック。
3. 前記圧入部は、前記第１バンク側に位置する部分に、前記第２バンク側に位置する部分よりも前記肉厚が薄い薄肉部が設けられている
   請求項１または２に記載のシリンダブロック。
4. 前記圧入部は、筒形状であり、前記第１バンク側に位置する半周部分の前記肉厚が、前記第２バンク側に位置する半周部分の前記肉厚よりも薄くなっている
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のシリンダブロック。
5. 前記圧入部は、前記圧入部の剛性が全周に亘って均一になるように、前記第１バンク側に位置する部分の前記肉厚及び前記第２バンク側に位置する部分の前記肉厚が設定されている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載のシリンダブロック。