JPH07332154A - 内燃機関のシリンダブロックおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 係止用のフランジ等を用いることなく、かつ
極めて簡便な工程で、ルーズフィット式のシリンダライ
ナを採用できるようにした内燃機関のシリンダブロック
およびその製造方法を提供する。 【構成】 シリンダスリーブ２の内周面には第１環状溝
４が形成される一方、シリンダライナ３の外周面には第
２環状溝５が形成されている。そして、シリンダスリー
ブ２に対してシリンダライナ３が位置決めされると、両
環状溝４，５が協動して環状通路６を形成する。この状
態で、シリンダブロック本体１の側面の樹脂注入口１３
から合成樹脂を加圧注入すると、樹脂が環状通路６に流
入して充填される。その後、樹脂が冷却・固化すると、
第１環状溝４と第２環状溝５との双方に固化した樹脂の
リングが係合することになり、シリンダスリーブ２とシ
リンダライナ３との相対動が防止されることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等に用いられる
内燃機関のシリンダブロックおよびその製造方法に係
り、詳しくはシリンダスリーブ内に嵌挿されるシリンダ
ライナの固定に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用のガソリンエンジンでは、近
年、エンジン本体の軽量化や放熱性の向上等を図るべ
く、シリンダブロックにもアルミ合金鋳物が多用されて
いる。アルミ合金製のシリンダブロックでは、ピストン
との焼付きやシリンダボアの耐久性を向上させるため
に、シリンダスリーブ（筒穴）に鋳鉄製のシリンダライ
ナを圧入することが広く行われている。そして、シリン
ダスリーブとシリンダライナとの嵌合形態には、円筒状
のストレートライナを用いて、これが回転方向や軸方向
にずれないように圧入代を大きくしたプレスフィット式
と、係止用のフランジが上端部に形成されたフランジ付
ライナを用いて、圧入代を小さくしたルーズフィット式
とがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プレスフィ
ット式では、シリンダスリーブやシリンダライナの加工
が共に容易である一方で、次の問題点があった。すなわ
ち、圧入による大きな圧縮応力がシリンダライナに作用
するため、シリンダブロック側の周方向の剛性不均一等
に起因してボア変形が生じる。したがって、圧入後にシ
リンダボアの内周面にボーリングやホーニングを施す必
要がある他、残留応力により冷間時と温間時とでボア径
や真円度等が変化する等の性能上の欠点もあった。一
方、ルーズフィット方式では、シリンダスリーブとシリ
ンダライナとの加工が複雑になる他、多気筒エンジンに
適用した場合、フランジの存在によりボアピッチをある
程度以上は詰めることができず、ボア径に対してエンジ
ンの全長が大きくなる問題があった。これを解消するべ
く、各シリンダライナに形成されたフランジの隣合う部
分を切り欠く方法も試みられているが、シリンダブロッ
クとシリンダライナとの加工工数が更に増加して生産性
の悪化やコストの上昇がもたらされる他、ヘッドガスケ
ットのグロメットとシリンダライナ上端面との接触面圧
が不均等になり、シール性が悪化する不具合もあった。

【０００４】このような問題を解決するものとして、特
公平3-73748 号公報には、シリンダスリーブの下端にボ
ルト締めされた押え板により、ルーズフィット式のシリ
ンダライナを係止する装置が記載されている。また、実
公平2-9084号公報には、ルーズフィット式のシリンダラ
イナの外周面に円環状の凸部を形成すると共に、シリン
ダブロックを上下に二分割して、それぞれの端面に形成
した凹溝により該凸部を上下から挟持するようにした装
置が記載されている。しかし、前者の装置には、シリン
ダスリーブの圧入後に、押え板締結用の多数本のボルト
を締める必要があり、生産性が甚だ悪いという欠点があ
る。そして、後者の考案にも、シリンダライナに円環状
の凸部を形成する必要がある他、本来一体品であるシリ
ンダブロックを二分割するため、シリンダライナの係止
を行うだけのものとしては、部品点数や組立工数が非常
に多くなる問題がある。

【０００５】本発明は上記状況に鑑みなされたもので、
係止用のフランジ等を用いることなく、かつ極めて簡便
な工程で、ルーズフィット式のシリンダライナを採用で
きるようにした内燃機関のシリンダブロックおよびその
製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の請求項
１では、シリンダブロック本体に形成されたシリンダス
リーブに円筒状のシリンダライナが嵌挿されてなる内燃
機関のシリンダブロックにおいて、前記シリンダスリー
ブの内周面に形成された第１環状溝と、前記シリンダラ
イナの外周面に前記第１環状溝に対向するように形成さ
れ、当該第１環状溝と協動して環状通路を形成する第２
環状溝と、前記環状通路に充填された係止部材とを備え
たものを提案する。

【０００７】また、本発明の請求項２では、請求項１の
シリンダブロックにおいて、前記係止部材が注入後に固
化する流動体であると共に、前記環状通路と外部とを連
通する係止部材注入口が前記シリンダブロック本体に形
成されたものを提案する。また、本発明の請求項３で
は、請求項２のシリンダブロックにおいて、前記係止部
材が合成樹脂または低融点合金であるものを提案する。

【０００８】また、本発明の請求項４では、請求項２の
シリンダブロックにおいて、前記環状通路と外部とを連
通する排出口が前記シリンダブロック本体に形成された
ものを提案する。また、本発明の請求項５では、請求項
１のシリンダブロックにおいて、前記環状通路が前記シ
リンダライナの下部に形成されているものを提案する。

【０００９】また、本発明の請求項６では、請求項２の
シリンダブロックにおいて、前記シリンダブロック本体
に前記シリンダスリーブが複数形成される一方、各シリ
ンダスリーブに対応する複数の環状通路が互いに連通さ
れているものを提案する。また、本発明の請求項７で
は、請求項６のシリンダブロックにおいて、前記複数の
環状通路がシリンダ軸線に対して略同一の位置に形成さ
れているものを提案する。

【００１０】また、本発明の請求項８では、シリンダブ
ロック本体に形成されたシリンダスリーブに円筒状のシ
リンダライナが嵌挿されてなる内燃機関のシリンダブロ
ックを製造する方法において、前記シリンダスリーブの
内周面に第１環状溝を形成する工程と、前記シリンダラ
イナの外周面に第２環状溝を形成する工程と、前記シリ
ンダスリーブに前記シリンダライナを嵌挿して、前記第
１環状溝と前記第２環状溝とが対向するように位置決め
を行う工程と、前記シリンダブロックに形成された係止
部材注入口から、前記第１環状溝と前記第２環状溝とに
より形成された環状通路に係止部材を注入する工程と、
前記環状通路内の係止部材を固化させる工程とを含むも
のを提案する。

【００１１】

【作用】本発明の請求項１のシリンダブロックでは、環
状通路に注入された係止部材が、第１環状溝と第２環状
溝との双方に係合することにより、シリンダスリーブと
シリンダライナとの相対動が防止される。また、請求項
２のシリンダブロックでは、第１環状溝と第２環状溝と
が対向するようにシリンダスリーブとシリンダライナと
を位置決めした後、加熱・溶融させた係止部材を係止部
材注入口から環状通路内に注入し、自然冷却等により固
化させる。

【００１２】また、請求項３のシリンダブロックでは、
合成樹脂または低融点合金を加熱溶融させ、加圧注入機
等により係止部材注入口から注入することで、環状通路
内への充填が行われる。また、請求項４のシリンダブロ
ックでは、係止部材注入口から係止部材を注入する際の
空気抜きが排出口から行われると共に、排出口からの係
止部材の排出により環状通路への充填が確認される。

【００１３】また、請求項５のシリンダブロックでは、
環状通路の位置が燃焼室から遠くなるため、運転中にお
ける係止部材の温度が比較的低くなる。また、請求項６
のシリンダブロックでは、係止部材注入口からある環状
通路に注入された係止部材は、その環状通路に連通する
他の環状通路にも流れ込んで充填される。

【００１４】また、請求項７のシリンダブロックでは、
複数のシリンダスリーブにおける第１環状溝の位置が同
一となるため、その切削加工等の段取りが容易となる一
方、シリンダライナに対する第２環状溝の位置も同一と
なるため、シリンダライナが共通部品となる。また、請
求項８のシリンダブロックの製造方法では、ボーリング
加工や旋削加工等により、シリンダスリーブの内周面と
シリンダライナの外周面とに第１環状溝と第２環状溝と
をそれぞれ形成した後、シリンダスリーブにシリンダラ
イナを第１環状溝と第２環状溝とが対向する位置まで圧
入する。次いで、加圧注入機等のノズルを係止部材注入
口に接続して環状通路に係止部材を注入した後、自然冷
却等により係止部材を固化させる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の一実施例を
詳細に説明する。図１には、本発明を、直列４気筒エン
ジンのシリンダブロックに適用した一実施例を斜視によ
り示してある。この図に示したように、本実施例では、
アルミ合金製のシリンダブロック本体１内に４本のシリ
ンダスリーブ２が直列に形成されると共に、それぞれの
シリンダスリーブ２に鋳鉄製のシリンダライナ３が圧入
される構造となっている。図２（１番シリンダの軸線に
沿った縦断図）に示したように、本実施例のシリンダラ
イナ３はストレート形状であるが、シリンダスリーブ２
との圧入代の小さいルーズフィット式となっている。ま
た、図３（図２中のIII −III 断面図）に示したよう
に、シリンダスリーブ２は、隣合うもの同士が一体とな
った、いわゆるサイアミーズ型となっている。

【００１６】図２，図３に示したように、シリンダスリ
ーブ２の内周面には、ボーリング加工等により第１環状
溝４が形成される一方、シリンダライナ３の外周面に
は、旋削加工等により第２環状溝５が形成されている。
そして、シリンダスリーブ２に対してシリンダライナ３
が位置決めされた状態、すなわち、シリンダブロック本
体１の上端面とシリンダライナ３の上端が一致した状態
では、両環状溝４，５が協動して１番シリンダ〜４番シ
リンダの環状通路６〜９を形成するようになっている。
また、各シリンダスリーブ２に形成された第１環状溝４
は重なり合っており、これら第１環状溝４を介して各シ
リンダの環状通路６は相互に連通している。更に、各シ
リンダの環状通路６は同一の高さに形成されると共に、
図２に示したように、下死点位置にあるピストン１０
（二点鎖線で示す）のオイルリング１１より下方に位置
している。

【００１７】一方、シリンダブロック本体１の側壁と１
番シリンダのシリンダスリーブ２とはリブ１２により連
接しており、環状通路６に連通する樹脂注入口（係止部
材注入口）１３がこのリブ１２を貫通して形成されてい
る。樹脂注入口１３は、後述する樹脂注入装置のノズル
が嵌合するように、段付きとなっている。また、４番シ
リンダのシリンダスリーブ２とシリンダブロック本体１
の後壁とはリブ１４により連接しており、環状通路９と
大気とを連通する排出口１５がこのリブ１４を貫通して
形成されている。尚、図２，図３中において、１６はシ
リンダブロック本体１に形成された冷却水通路であり、
環状通路６〜９の下方においてもシリンダスリーブ２を
囲繞している。

【００１８】以下、本実施例の作用を述べる。本実施例
では、シリンダブロックの製造にあたって、先ずシリン
ダスリーブ２の上部から各シリンダライナ３を油圧プレ
ス等により圧入し、シリンダブロック本体１の上端面と
シリンダライナ３の上端とを一致させる。これにより、
第１環状溝４と第２環状溝５が対向し、図２，図３に示
したように、シリンダスリーブ２とシリンダライナ３と
の間に環状通路６〜９が形成される。次に、図４に示し
たように、シリンダブロック本体１の側面の樹脂注入口
１３に樹脂注入装置のノズル１７を嵌着させ、加熱溶融
した熱可塑性合成樹脂（以下、単に樹脂）１８を加圧注
入する。尚、本実施例では、樹脂１８として、炭素繊維
を混入させたナイロン系のものを用いた。また、樹脂注
入の際には、シリンダブロック本体１を図示しない治具
等により固定するようにした。

【００１９】さて、樹脂注入口１３から注入された樹脂
１８は、最初に１番シリンダの環状通路６に流入し、こ
の環状通路６に充填されると、２番シリンダ以降の環状
通路７〜９に順次流入してゆく。この際、環状通路６〜
９に存在していた空気は排出口１５から排気されるた
め、樹脂１８の充填は円滑に行われる。そして、４番シ
リンダの環状通路９への充填が終了すると、図４に二点
鎖線で示したように、溢れた樹脂１８が排出口１５から
流出する。これにより、作業者は樹脂注入作業の完了を
認識し、樹脂注入装置を停止させる。

【００２０】環状通路６〜９への樹脂１８の充填が完了
すると、シリンダブロック本体１は搬送機等により治具
から外され、次の工程に搬送される。そして、樹脂１８
は、シリンダスリーブ２やシリンダライナ３に熱を放出
することにより、比較的短時間で冷却・固化する。これ
により、第１環状溝４と第２環状溝５との双方に固化し
た樹脂１８のリングが係合することになり、シリンダス
リーブ２とシリンダライナ３との相対動が防止されるの
である。尚、上述したように、注入された樹脂１８には
炭素繊維が混入されているため、固化したリングはＣＦ
ＲＰとなり、非常に高い強度を持つものとなる。

【００２１】本実施例ではこのような構成を採ったこと
により、係止用のフランジ等を必要とせず、かつ極めて
簡便な工程により、性能に優れたルーズフィット方式を
採用できた。また、各シリンダの環状通路６〜９を連通
させたため、樹脂注入を一工程で行うことができるよう
になった。また、環状通路６〜９をシリンダ軸線に対し
て同一の位置としたため、シリンダスリーブ２の加工が
容易になると共に、シリンダライナ３の共用化を図るこ
とができた。更に、環状通路６〜９をピストン１０のオ
イルリング１１より下方に位置させ、かつその周囲に冷
却水通路１６を配したため、固化した樹脂１８の温度上
昇が抑えられ、耐久性を向上させることができた。

【００２２】以上で具体的実施例の説明を終えるが、本
発明はこの実施例に限られるものではなく、特許請求の
範囲の記載に基づき種々の態様がとり得る。例えば、上
記実施例は本発明を直列４気筒エンジンに適用したもの
であるが、単気筒や６気筒等の気筒数の異なるエンジン
に適用してもよいし、Ｖ型等の気筒配置の異なるエンジ
ンに適用してもよい。特に、シリンダスリーブの下端が
近接している狭角Ｖ型エンジン等には好適である。ま
た、上記実施例では係止部材として炭素繊維を混入させ
たナイロン系の熱可塑性合成樹脂を用いたが、他種の熱
可塑性合成樹脂あるいは熱可塑性以外の合成樹脂を用い
てもよいし、繊維強化した亜鉛等の低融点合金を用いて
もよい。

【００２３】

【発明の効果】本発明の請求項１のシリンダブロックで
は、環状通路に充填された係止部材が、第１環状溝と第
２環状溝との双方に係合することにより、シリンダスリ
ーブとシリンダライナとの相対動が防止されるため、性
能の優れたルーズフィットライナを、係止用のフランジ
等を用いることなく、かつ極めて簡便な工程をもって採
用することができる。

【００２４】また、請求項２のシリンダブロックでは、
係止部材を充填後に固化する流動体とし、かつ、環状通
路と外部とを連通する係止部材注入口を設けたため、シ
リンダブロックの組付工程が簡便になる。また、請求項
３のシリンダブロックでは、係止部材を合成樹脂または
低融点合金としたため、加熱溶融した係止部材を係止部
材注入口から環状通路内に注入することで、シリンダラ
イナの係止が行える。

【００２５】また、請求項４のシリンダブロックでは、
環状通路に連通する排出口を設けたため、係止部材を注
入する際の空気抜きが行えれると共に、排出口からの係
止部材の排出により環状通路への充填が確認できる。ま
た、請求項５のシリンダブロックでは、環状通路の位置
が燃焼室から遠くなるため、運転中における係止部材の
温度が比較的低くなり、係止部材の耐久性が向上する。

【００２６】また、請求項６のシリンダブロックでは、
複数のシリンダスリーブに対応する複数の環状通路が互
いに連通されているため、係止部材の注入が一工程で済
むようになる。また、請求項７のシリンダブロックで
は、各シリンダにおける環状通路の位置を略同一とした
ため、シリンダスリーブの切削加工が容易となる一方、
シリンダライナも共通部品となり、製造の容易化やコス
トの低減が図れる。

【００２７】また、請求項８のシリンダブロックの製造
方法では、ボーリング加工や旋削加工等により、シリン
ダスリーブの内周面とシリンダライナの外周面とに第１
環状溝と第２環状溝とをそれぞれ形成した後、シリンダ
スリーブにシリンダライナを第１環状溝と第２環状溝と
が対向する位置まで圧入し、加圧注入機等のノズルを係
止部材注入口に接続して環状通路に係止部材を注入した
後、自然冷却等により係止部材を固化させるようにした
ため、性能の優れたルーズフィットライナを、係止用の
フランジ等を用いることなく採用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシリンダブロックの一実施例を示
した斜視図である。

【図２】同シリンダブロックの１番シリンダの軸線に沿
った縦断図である。

【図３】図２中のIII −III 断面図である。

【図４】実施例の作用を示した説明図である。

【符号の説明】

１ シリンダブロック本体 ２ シリンダスリーブ ３ シリンダライナ ４ 第１環状溝 ５ 第２環状溝 ６〜９ 環状通路 １０ ピストン １３ 樹脂注入口 １５ 排出口 １６ 冷却水通路 １７ 樹脂注入機のノズル １８ 熱可塑性合成樹脂

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダブロック本体に形成されたシリ
   ンダスリーブに円筒状のシリンダライナが嵌挿されてな
   る内燃機関のシリンダブロックにおいて、 前記シリンダスリーブの内周面に形成された第１環状溝
   と、 前記シリンダライナの外周面に前記第１環状溝に対向す
   るように形成され、当該第１環状溝と協動して環状通路
   を形成する第２環状溝と、 前記環状通路に充填された係止部材とを備えたことを特
   徴とする内燃機関のシリンダブロック。
2. 【請求項２】 前記係止部材が充填後に固化する流動体
   であると共に、前記環状通路と外部とを連通する係止部
   材注入口が前記シリンダブロック本体に形成されたこと
   を特徴とする請求項１記載の内燃機関のシリンダブロッ
   ク。
3. 【請求項３】 前記係止部材が合成樹脂または低融点合
   金であることを特徴とする請求項２記載の内燃機関のシ
   リンダブロック。
4. 【請求項４】 前記環状通路と外部とを連通する排出口
   が前記シリンダブロック本体に形成されたことを特徴と
   する請求項２記載の内燃機関のシリンダブロック。
5. 【請求項５】 前記環状通路が前記シリンダスリーブの
   下部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の
   内燃機関のシリンダブロック。
6. 【請求項６】 前記シリンダブロック本体に前記シリン
   ダスリーブが複数形成される一方、各シリンダスリーブ
   に対応する複数の環状通路が互いに連通されていること
   を特徴とする請求項２記載の内燃機関のシリンダブロッ
   ク。
7. 【請求項７】 前記複数の環状通路がシリンダ軸線に対
   して略同一の位置に形成されていることを特徴とする請
   求項６記載の内燃機関のシリンダブロック。
8. 【請求項８】 シリンダブロック本体に形成されたシリ
   ンダスリーブに円筒状のシリンダライナが嵌挿されてな
   る内燃機関のシリンダブロックを製造する方法におい
   て、 前記シリンダスリーブの内周面に第１環状溝を形成する
   工程と、 前記シリンダライナの外周面に第２環状溝を形成する工
   程と、 前記シリンダスリーブに前記シリンダライナを嵌挿し
   て、前記第１環状溝と前記第２環状溝とが対向するよう
   に位置決めを行う工程と、 前記シリンダブロックに形成された係止部材注入口か
   ら、前記第１環状溝と前記第２環状溝とにより形成され
   た環状通路に係止部材を注入する工程と、 前記環状通路内の係止部材を固化させる工程とを含むこ
   とを特徴とする内燃機関のシリンダブロックの製造方
   法。