JPH0578951U - シリンダライナの冷却構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリンダライナを適切に冷却でき、同時にシ
リンダライナやシリンダブロックのボアの変形の少ない
シリンダライナの冷却構造を提供する。 【構成】 シリンダライナ１の外周面３に複数個の環状
溝４と、環状溝４同士を連通する縦方向溝５〜１２が形
成されており、縦方向溝５〜１２の周方向における中央
位置にランド部３３が形成されている。このシリンダラ
イナ１がシリンダブロックのボア部に嵌装され、ボア内
周面と前記溝４〜１２とで冷却液通路を構成し、この通
路に冷却液を流してシリンダライナ１の冷却を行う。そ
して、ランド部３３はボア内周面に当接し、シリンダラ
イナ１に作用する内圧等による縦方向溝５〜１２の歪み
を低下させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は内燃機関のシリンダライナの冷却構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

シリンダライナ外周面とシリンダブロックのボア内周面のいずれか一方または 双方に、複数個の環状溝と、これらを連通させる縦方向溝を設け、これらの溝に 冷却液を流してシリンダライナ外周面を冷却する冷却構造が多数提案されている 。

【０００３】 例えば、実公平３−２９５６０号は、シリンダライナ外周面に形成された複数 の環状溝を複数の環状溝群に分け、各環状溝群には環状溝同士を互いに連通させ るとともに冷却液の入口をなす縦方向溝と環状溝同士を互いに連通させるととも に冷却液の出口をなす縦方向溝とが形成されており、隣接する環状溝群における 一方の環状溝群の出口をなす縦方向溝と他方の環状溝群の入口をなす縦方向溝と が互いに連通されており、各環状溝群を順次冷却液が流れるように構成している 。そして各環状溝群の総断面積を上部で小さく、下部で大きくすることにより、 各環状溝群内を流れる冷却液の流速を変化させ、シリンダライナの軸方向の冷却 を最適化している。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記シリンダライナは、冷却液の圧力損失が過大にならないよ うに、縦方向溝の断面積をある程度大きくする必要がある。したがって、シリン ダライナの肉厚の薄い部分の面積が大きくなり、シリンダライナの内圧や燃焼室 で発生する熱により不均等な変形を生じるおそれがある。このことは、近年のエ ンジンの軽量化・小型化に伴う、肉厚の非常に薄いシリンダライナの場合、重要 視しなければならない事項である。

【０００５】 シリンダライナ内周面が真円でないと、 ・ガスシールが不完全になる。 ・潤滑油消費量が増す。 ・燃料消費量が増す。 ・耐焼き付き性に問題を生じる。 ・耐久性が劣る。 等の不都合を生じる。

【０００６】 シリンダライナの大きな変形を前提として、ピストンリングの張力を大きくし 、リングのシリンダ壁への追従性を上げると、摩擦損失が増大し、焼き付きのお それも生じる。

【０００７】 したがって、シリンダライナは、部位に応じて適切に冷却されると同時に、不 均一な変形の少ないものでなければならない。変形の点については、シリンダブ ロックのボアについても変形の少ないものでなければならない。

【０００８】 本考案の目的は、シリンダライナを適切に冷却でき、同時にシリンダライナや シリンダブロックのボアの変形の少ないシリンダライナの冷却構造を提供するこ とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、シリンダライナ外周面とシリンダブロックのボア内周面のいずれか 一方または双方に、複数個の環状溝と、環状溝を連通させる縦方向溝が形成され ており、これらの溝に冷却液を流してシリンダライナの冷却を行うシリンダライ ナの冷却構造において、前記縦方向溝の周方向における中間位置にランド部が形 成されていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】

縦方向溝の周方向における中間位置にランド部が形成されているので、肉厚の 薄くなっている縦方向溝の中間位置においてシリンダライナとシリンダブロック とがランド部によって当接する。その結果、シリンダライナに内圧等が加わった 場合に、肉厚の薄い縦方向溝部分の半径方向への歪みを減少できる。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明する。図１はシリンダライナの 外周面の一部分を示す展開図、図２はシリンダライナをシリンダブロックのボア に組み込んだ縦断面図である。

【００１２】 シリンダライナの主要な寸法は以下の通りである。 内径：９５ｍｍ 外径：１０３ｍｍ 長さ：１７１ｍｍ

【００１３】 シリンダライナ１は上端に鍔部２を備え、この鍔部２の下方のライナ外周面３ に、軸方向に間隔をおいて１８個の環状溝４が形成されている。そしてこれらの 環状溝４は３つの環状溝群に分けられる。

【００１４】 この３つの環状溝群は、ライナ上端側の第１番目の環状溝４から第４番目の環 状溝４までの第１環状溝群４Ａ、第５番目の環状溝４から第１０番目の環状溝４ までの第２環状溝群４Ｂ、第１１番目の環状溝４から第１８番目の環状溝４まで の第３環状溝群４Ｃからなる。

【００１５】 そして第１環状溝群４Ａには、ライナ周方向の１８０度離れた２つの位置に、 環状溝４同士を連通させる２本の縦方向溝５，６が形成されており、一方の縦方 向溝５が冷却液の入口をなし、他方の縦方向溝６が冷却液の出口をなす。

【００１６】 同様に、第２環状溝群４Ｂにも、第１環状溝群４Ａの縦方向溝５，６と周方向 において同一の２つの位置に、環状溝４同士を連通させる２本の縦方向溝７，８ が形成されており、第１環状溝群４Ａの冷却液の出口側に位置する縦方向溝７が 冷却液の入口をなし、他方の縦方向溝８が冷却液の出口をなす。

【００１７】 また、第３環状溝群４Ｃにも、同様に、第２環状溝群４Ｂの縦方向溝７，８と 周方向において同一の２つの位置に、環状溝４同士を連通させる２本の縦方向溝 ９，１０が形成されており、第２環状溝群４Ｂの冷却液の出口側に位置する縦方 向溝９が冷却液の入口をなし、他方の縦方向溝１０が冷却液の出口をなす。

【００１８】 そして、第１環状溝群４Ａの冷却液の出口をなす縦方向溝６と、第２環状溝群 ４Ｂの冷却液の入口をなす縦方向溝７とは、これらの縦方向溝６，７と周方向に おいて同一の位置で第４番目の環状溝４と第５番目の環状溝４の間に設けられた 縦方向溝１１で直列に連通されている。

【００１９】 また、同様に、第２環状溝群４Ｂの冷却液の出口をなす縦方向溝８と、第３環 状溝群４Ｃの冷却液の入口をなす縦方向溝９とは、これらの縦方向溝８，９と周 方向において同一の位置で第１０番目の環状溝４と第１１番目の環状溝の間に設 けられた縦方向溝１２で直列に連通されている。

【００２０】 上記縦方向溝５〜１２は図３に示されているように（図３は縦方向溝５を代表 的に示しているが、他の縦方向溝６〜１２も同じように形成されている。）、隣 接する環状溝４の間のランド部３０を切欠することにより形成されているもので 、周方向において離間する一対の切欠部３１，３２を設け、中央位置にランド部 ３３が残されて配置されている構成をなしている。各切欠部３１，３２はカッタ ー（カッター径：３０ｍｍ、切り込み：１．５ｍｍ）によって円弧状にランド部 ３０外周が切欠されて形成されたものである。

【００２１】 上記環状溝４は断面矩形形状をなしており、溝幅と溝深さは次の通りである。 溝幅：２．５ｍｍ 溝深さ：１．５ｍｍ

【００２２】 上記縦方向溝５〜１２を構成する一対の断面円弧形状の切欠部３１，３２の各 々の溝幅、溝深さ、溝部Ｒおよび溝断面積は次の通りである。 溝幅：１１．６２ｍｍ 溝最大深さ：１．５ｍｍ 溝部Ｒ：１５ｍｍ 溝断面積：１１．７ｍｍ²

【００２３】 そして、シリンダライナ１の下部に第３環状溝群４Ｃの出口をなす縦方向溝１ ０の下端に連通する排出用の環状溝１３が形成されている。

【００２４】 このシリンダライナ１がシリンダブロック１４（図２参照）のボア部に嵌装さ れ、このボア内周面１５と前記ライナ１の溝４〜１３とで画定される空間が冷却 液通路１６をなす。そして第１環状溝群４Ａの冷却液の入口をなす縦方向溝５に 接続する冷却液の供給路と、排出用の環状溝１３に接続する冷却液の排出路とが 、シリンダブロック１４に設けられている。

【００２５】 したがって、図１に示すように、シリンダブロック１４に形成された冷却液の 供給路を通って、シリンダライナの第１環状溝群４Ａの入口をなす縦方向溝５に 流入した冷却液は、第１環状溝群４Ａの環状溝４を１８０度反対側の方へ流れて ゆき、第１環状溝群４Ａの出口をなす縦方向溝６から第２環状溝群４Ｂの入口を なす縦方向溝７へ流入する。

【００２６】 そして、第２環状溝群４Ｂの環状溝４を１８０度反対側の方へ流れてゆき、第 ２環状溝群４Ｂの出口をなす縦方向溝８から第３環状溝群４Ｃの入口をなす縦方 向溝９へ流入する。

【００２７】 そして、第３環状溝群４Ｃの環状溝４を１８０度反対側の方へ流れてゆき、第 ３環状溝群４Ｃの出口をなす縦方向溝１０からそれに連通する排出用の環状溝１ ３に流入し、シリンダブロック１４に形成された冷却液の排出路に流出する。

【００２８】 以上の場合、３つの環状溝群４Ａ，４Ｂ，４Ｃにおける冷却液の流路の総断面 積は上部ほど小さくなり、各環状溝群４Ａ，４Ｂ，４Ｃを流れる冷却液の流速は 、下部の第３環状溝群４Ｃよりも中央部の第２環状溝群４Ｂの方が大きく、中央 部の第２環状溝群４Ｂよりも上部の第１環状溝群４Ａの方が大きくなる。

【００２９】 したがって、ライナ上部にいくほど冷却液の熱伝達係数は大きくなり、冷却能 力が大きくなって、ライナ軸方向の温度勾配に対応した適切な冷却が行われる。

【００３０】 以下、上記本考案のシリンダライナ１と従来のシリンダライナに０．９５ｋｇ ｆ／ｍｍ² の内圧が加わった場合のシリンダライナの経軸方向溝部の変形を二次 元有限要素法で解析した。

【００３１】 従来のシリンダライナ１００を図６および図７に示してあるが、本考案のシリ ンダライナ１とは縦方向溝が以下の点で相違するだけで、その他は同じである。 すなわち、縦方向溝は隣接する環状溝４の間のランド部３０を切欠することによ り形成されているが、周方向において１個の切欠部１３１により構成されており 、カッター（カッター径：７５ｍｍ、切り込み：１．９ｍｍ）によって円弧状に ランド部３０外周が切欠されて形成されたものである。図において、１３５〜１ ４２は縦方向溝である。

【００３２】 上記縦方向溝を構成する切欠部の溝幅、溝深さ、溝部Ｒおよび溝断面積は次の 通りである。 溝幅：１８．０５ｍｍ 溝最大深さ：１．９ｍｍ 溝部Ｒ：３７．５ｍｍ 溝断面積：２２．９２ｍｍ² （前記本考案におけるシリンダライナ１の縦 方向溝の溝断面積と略同一である。）

【００３３】 本考案のシリンダライナ１と従来のシリンダライナ１００における二次元有限 要素法のモデルの要素分割図を図４に示す。図において、（ａ）は本考案モデル 、（ｂ）は従来例モデルで、〇印はＸ方向およびＹ方向共に拘束され、△印はＸ 方向のみ拘束されていることを示している。内周面はＹ方向に等分布荷重０．９ ５ｋｇｆ／ｍｍ² （＝ｐｍａｘ）が作用する。

【００３４】 得られた結果を表１に示す。なお、変位の単位はｍｍ、応力の単位はｋｇｆ／ ｍｍ² である。

【００３５】

【表１】

【００３６】 シリンダライナの縦方向溝に対応したライナ内径部の歪みは、従来に比べて本 考案のシリンダライナは約１／３に減少できることを示している。したがって、 変形によって生じるピストンリングとの隙間は約２／３に減少することが期待で きる。

【００３７】 なお、溝の断面形状は矩形や円弧形状に限ることはなく、例えばＶ字形、正方 形などであってもよく特に制限はない。しかし伝熱面積を大きくするためには矩 形や正方形が望ましい。

【００３８】 また、上記実施例ではライナ軸方向に間隔をおいて複数個形成した環状溝を、 ３つの環状溝群に分けて、各環状溝群における環状溝の総断面積を下部から上部 に向けて小さくしたが、２つの環状溝群、あるいは４以上の環状溝群に分けて、 各環状溝群における環状溝の総断面積を下部から上部に向けて小さくするように 構成してもよい。

【００３９】 また、上記実施例では、各環状溝群を複数個の環状溝の集合したものとしたが 、この他、ライナ上端側から数えて第１番目の環状溝群は１個の環状溝とし、残 りの環状溝群を複数個の環状溝の集合したものとすることもできる。

【００４０】 また、上記実施例では、冷却液（冷却水や冷却油）をシリンダブロックに設け た排出路に流出するように構成したが、冷却液が冷却油の場合はオイルパンに排 出するように構成することもできる。

【００４１】 また、上記実施例では、縦方向溝５〜１２がシリンダライナ１の軸心に平行に 設けられているが、図５に示すように、シリンダライナの軸心に対して傾斜させ て設けるように構成することもできる。ただし、このような溝構成は溝加工が面 倒になる面を備えている。

【００４２】 なお、上記実施例は、シリンダライナの外周面に環状溝と縦方向溝とを設け、 シリンダブロックのボア内周面との間で冷却液通路を形成したが、環状溝や縦方 向溝をシリンダブロックのボア内周面側に形成した場合にも本考案は適用される 。

【００４３】 また、本考案は以上の環状溝群構成の冷却構造に限定して適用されるものでは なく、シリンダライナ外周面とシリンダブロックのボア内周面のいずれか一方ま たは双方に、複数個の環状溝と、これらの少なくとも２以上の環状溝を互いに連 通させる縦方向溝が形成されている冷却構造のものであれば適用できる。

【００４４】

【考案の効果】

以上説明したように本考案によれば、シリンダライナ外周面とシリンダブロッ クのボア内周面のいずれか一方または双方に形成されている複数個の環状溝と縦 方向溝によりシリンダライナを適切に冷却できるとともに、縦方向溝の周方向に おける中間位置にランド部が形成されているので、シリンダライナに内圧等が加 わった場合に、肉厚の薄い縦方向溝部分の半径方向への歪みを減少できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のシリンダライナの外周面の一部を示す
展開図である。

【図２】本考案のシリンダライナをシリンダブロックの
ボアに組み込んだ縦断面図である。

【図３】（ａ）は本考案のシリンダライナの縦方向溝部
を示す平面図、（ｂ）は本考案のシリンダライナの縦方
向溝部を示す斜視図である。

【図４】シリンダライナの経軸方向溝部の変形を二次元
有限要素法で解析するモデルの要素分割図を示し、
（ａ）は本考案、（ｂ）は従来例を示す。

【図５】本考案の別のシリンダライナをシリンダブロッ
クのボアに組み込んだ縦断面図である。

【図６】従来例のシリンダライナをシリンダブロックの
ボアに組み込んだ縦断面図である。

【図７】（ａ）は従来例のシリンダライナの縦方向溝部
を示す平面図、（ｂ）は従来例のシリンダライナの縦方
向溝部を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ シリンダライナ ２ 鍔部 ３ ライナ外周面 ４ 環状溝 ４Ａ 第１環状溝群 ４Ｂ 第２環状溝群 ４Ｃ 第３環状溝群 ５、６、７、８、９、１０、１１、１２ 縦方向溝 １３ 排出用環状溝 １４ シリンダブロック １５ ボア部内周面 １６ 冷却液通路 ３０、３３ ランド部 ３１、３２ 切欠部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダライナ外周面とシリンダブロッ
   クのボア内周面のいずれか一方または双方に、複数個の
   環状溝と、環状溝を連通させる縦方向溝が形成されてお
   り、これらの溝に冷却液を流してシリンダライナの冷却
   を行うシリンダライナの冷却構造において、前記縦方向
   溝の周方向における中間位置にランド部が形成されてい
   ることを特徴とするシリンダライナの冷却構造。
2. 【請求項２】 シリンダライナ外周面とシリンダブロッ
   クのボア内周面のいずれか一方または双方に、１以上の
   環状溝で構成される環状溝群が複数個設けられ、これら
   の各環状溝群には環状溝同士を連通させるとともに冷却
   液の入口をなす縦方向溝と環状溝同士を連通させるとと
   もに冷却液の出口をなす縦方向溝とが設けられており、
   隣接する環状溝群における一方の環状溝群の出口をなす
   縦方向溝と他方の環状溝群の入口をなす縦方向溝とが互
   いに連通されており、これらの溝に冷却液を流してシリ
   ンダライナの冷却を行うシリンダライナの冷却構造にお
   いて、前記縦方向溝の周方向における中間位置にランド
   部が形成されていることを特徴とするシリンダライナの
   冷却構造。