JPH02123259A - シリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシリンダに係、わり、特に燃焼機関等における
ライナとシリンダブロックとが別体で成るシリンダに関
する。

［従来の技術］ −ａに、内燃機関等に備えられるシリンダはウォーター
ジャゲットを有したシリンダブロックと、ピストンの復
動を案内するライナとを別体にて成形し６、圧入又は鋳
込み（鋳ぐるみ）で両者を接合させて製造するようにな
っている。特に近来にあっては、強度及び生産性の面か
ら、鋳込みによって接合されるようになっている。

第８図に示すように、従来この種のシリンダは、アルミ
等の軽合金あるいは合成樹脂材等によって成形されたシ
リンダブロック１と、Ｓ＃ｃ、スチールあるいはセラミ
ックス等によって成形されたライナ２とにより主として
構成されている。

シリンダブロック１は、クランク軸（図示せず）を軸受
けするための軸受部３を囲むスカート部４が、下方に延
出されて一体的に成形されている。

そしてライナ２の外周面５には、突起６が全長に亘って
並設され、鋳込まれたときに、シリンダブロック１に適
宜固定されるようになっている。

この鋳込みの技術に関しては、如何にライナ２を、異な
る材質で成るシリンダブロック１に強固に結合させるか
、言い換えると、如何にライナ２に拘束を与えるかがポ
イントになっており、既に種々の提案がなされている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、例えばシリンダブロック１をアルミ合金
にて、ライナ２を鋳鉄にて成形すべく鋳込んだ場合、こ
れら材料の熱膨張率及び剛性の違いにより、機関運転中
に変形が起きるという問題があった。

すなわち、シリンダが低温である場合は、第９図に示す
ように、ボア中央部の径が縮小されるような変形が生じ
る。この変形によって、ピストンの焼付は等が生じ、エ
ンジンの摩擦抵抗が大幅に増加し、始動系が悪化したり
することになる。従って、設計上、ピストン（図示せず
）とライナ２とのクリアランスをあまり小さくできない
。

このクリアランスについては、ピストンとシリンダとの
熱膨張率の差がないとき、例えば両者ともアルミ合金材
を用いる場合、本来ならば、大幅に小さくできるわけで
あるが、この変形があることによって、シリンダが鋳鉄
製である場合よりもクリアランスを大幅に小さくするこ
とは困難である。従って、現状においては、概ね同等、
若し、くは鋳鉄製ブロックの場合の７０％程度のクリア
ランスを必要としている。

またシリンダが高温になった場合は、第１０図に示すよ
うに、鋳鉄製ライナ２の熱膨張率が、アルミ合金製シリ
ンダブロック１のものよりも小さく、しかも拘束すべき
アルミ合金の剛性が弱いために、ボア中央部の径が拡大
されるような変形が生ずる。この変形によって、ピスト
ンの打音等が高まり、振動レベルの上昇が起こる９また
ピストンの潤滑油に関しても、ピストンリングが変形に
追従し、ていくのが困難になり、その消費量が多くなっ
てしまうという問題があった。

さらに、第１１図に示すように、シリンダブロック１お
よびライナ２は、ガスケット７を介して、シリンダヘッ
ド８により軸方向に拘束されているが、拡径・縮径とな
る変形が繰り返されることで、段差Ｓが生じ、面圧の低
下、さらにはガス吹き抜けが起るという問題があった。

二の様な問題があるために、特に超高出力機関、例えば
レース用自動車のエンジンにおいては、現在、「ウェッ
トライナ」が使用されており、採用可能な変形のない鋳
込みライナ式のシリンダの開発が課題になっていた。

そこで本発明は、上記事情に鑑み、有害な変形の生じな
いライナ鋳込み式のシリンダを提供すべく創案されたも
のである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、シリンダブロックに鋳込まれるライナ部材の
外周面に、シリンダブロックに対し、て軸方向に摺動可
能な平滑部を形成すると共に、ピストン上死点側の所定
区間にシリンダブロックに止着される結合部を形成した
ものである。

［作　用］ 上記構成によって、ライナとシリンダブロックとの間に
生ずる変形量の差は、ライナが平滑部において摺動され
ることで吸収される。また両者の固定は、最も熱を受け
る区間に結合部を設けることで、支障なく維持される。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を、添付図面に従って説明する。

第１図は、本発明に係るシリンダの一実施例を示したも
のであり、従来と同様の構成には同一符号を付し、であ
る。

このシリンダは、シリンダブロック１に鋳込まれたライ
ナ部材１１を有し、て成り、そのライナ部材１１の外周
面１２に、本発明の特長となる平滑部１３と結合部１４
とが形成されている０本実施例にあっては、シリンダブ
ロック１はアルミ合金にて、またライナ部材１１は鋳鉄
にて成形されている。

平滑部１３は、シリンダブロック１に対して、軸方向に
摺動可能なように、滑らかな面に仕上げられて成る。本
実施例にあっては、外表面がグラファイトによりコーテ
ィングされている。

結合部１４は、ピストンの上死点側となるシリンダ上部
のうち、ライナ部材１１の全長１の約３０％の区間に形
成されている。従って、平滑部１３は、その下方の残り
の部分全体に亘って形成されている。二とになる。

第２図に示すように、結合部１４は、断面半円状の環状
突起１５が、軸方向に並設され、シリンダブロック１の
内側に止着されるようになっている１本実施例にあって
は、ライナ部材１１の鋳造成形時に、同時に成形され、
−本釣に設けられている。

また、スカート部４へと続くシリンダ下層部１６は、ラ
イナ部材１１が軸方向に摺動するときに、その移動の妨
げにならないように、ライナ部材１１の下端面１７がシ
リンダブロック１からフリーに成されている。

次に本実維例の作用を説明する。

内燃機関の運転中にあって、そのシリンダの温度の変化
により、鋳鉄製のシリンダブロック１とアルミ合金製の
ライナ部材１１との間に膨張度の差が生ずる。

高温時には、ライナ部材１１がより膨張する。

二のとき、ライナ部材１１は、上部の結合部１４におい
てシリンダブロック１に固定されているために、平滑部
１３がシリンダブロック１と摺動しながら、軸方向下方
に延出するように変形する。

これで、径方向外方への変形が抑えられる。

また、低温時には、逆にライナ部材１１のほうが膨張量
が少なくなるが、同様に摺動して、径方向内方への変形
が抑えられる。

このように、熱変形量の差を、平滑部１３において吸収
するようにしたので、有害な変形が抑えられ、ピストン
とのクリアランスの縮小、振動騒音の低下、オイル量の
低減などが達成されると共に、シリンダヘッドとの取付
は部の破損が防止され、シリンダの耐久性、信頼性の向
上が達成される。そして、超高出力の内燃機関において
も、ライナ鋳込み式のシリンダの適用が実現でき、エン
ジンの小形化に寄与する。

本発明は、シリンダブロック１とライナ部材１１との結
合力を維持しつつ、その変形を防止することを主眼とし
ている。特に、結合部１４を設ける区間については、固
定のための強度が得られる範囲（ライナ長さ１の３０％
以下、或いはボア径ｄの４５％以下）の内で、出来るだ
け短くして、平滑部１３の区間を長くするほうが変形防
止上、望まし、い、しかしながら、結合部１４の区間は
、ライナ部材１１の放熱の状態から見て、機関のピスト
ン上死点時のピストン上面の位置から上方に、或いはそ
の位置を中心に上下に、ボア径ｄの１５％に相当する長
さは最低限、必要と判断される。これは、ライナ部材１
１のうち、ピストンの上死点位置から上方の、ピストン
リングが摺動しない部分は、内側が燃焼ガスに晒される
と共に、油膜等の保護のない部分である。従って、この
部分が最も熱を受は易く、熱応力が大になると考えられ
る。

従って結合部１４を形成する区間とし、ては、この部分
をカバーする、ライナ長さ１の１０〜３０％、ボア径ｄ
で言えばその１５〜４５％とするのが適当である。

なお、結合部１４の構成については種々考えられ、第３
図に示すような断面鋸歯状の突起２１を機械加工によっ
て設ける、あるいは第４図に示すようにシェル等の自硬
性鋳砂の鋳ハダ面若しくは鋳砂中に、発泡材を混入して
凹凸２２を形成するようにしてもよい、また、第５図に
示すように、突起１５．２１あるいは凹凸２２に、溶融
メツキを施し、て結合力を強め、結合部２３とし、ても
よい。

これは、フラックスを塗布し、た後、ドブ付法等により
アルミメツキを施したものである。さらに、突起２１や
凹凸２２のない外周面１２に、このメツキを施すように
し、てもよい。

また、平滑部１３のコーテイング材とし、では、グラフ
ァイトの他、アルミパウダ等を用いてもよい。コーテイ
ング材を用いない場合は、精密な機械加工によってもよ
い。

さらに、シリンダ下端部１６については、第６図に示す
ように、ライナ部材１１の下端面１７をフリーとし、た
上で、シリンダブロック１の屈曲部の下端面に揃えてお
くか、第７図に示すように、若干下方へ突き出すように
し、てもよい。この加工は、鋳型によっても、機械加工
によってもよい。

さらに、本発明は、車両用等の内燃機関のほか、同じ課
題を有する圧縮機やポンプ機器等にも適用されるもので
ある。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する。

口）シリンダブロックに鋳込まれるライナ部材の外周面
に、軸方向に摺動可能な平滑部を形成すると共に、ピス
トン上死点側の所定区間に結壽部を形成したので、有害
な熱変形が防止され、機関の耐久性、信頼性の向上が達
成される。

（２）ライナ鋳込み式のシリンダの汎用性が高められ、
採用されるｎ関の小形化に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るシリンダの一実施例を示した断面
図、第２図はその結合部を示した拡大図、第３図乃至第
５図はそれぞれ第２図の他の実施例を示した拡大図、第
６図は第１図のシリンダ下端部を示した拡大図、第７図
は第６図の他の実施例を示した拡大図、第８図は従来の
シリンダを示した断面図、第９図及び第１０図はその課
題を説明するための部分図、第１１図は同じ（課題を説
明するための部分拡大図である。 図中、１はシリンダブロック、１１はライナ部材、１４
は平滑部、１５は結合部である。 特許出願人　いすゾ自動車株式会社 代理人弁理士　　絹　谷　信　雄 第１１ 図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シリンダブロックに鋳込まれるライナ部材の外周面
   に、上記シリンダブロックに対して軸方向に摺動可能な
   平滑部を形成すると共に、ピストン上死点側の所定区間
   に上記シリンダブロックに止着される結合部を形成した
   ことを特徴とするシリンダ。