JPH10238398A - シリンダブロック及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、連結型のシリンダライナを用いた
シリンダブロックであって、シリンダライナ隔壁の温度
を低くすることができるシリンダブロックを提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 連結型のシリンダライナ１１を有するシ
リンダブロックにおいて、前記シリンダライナ１１に
は、シリンダライナ１１の連結点よりシリンダライナの
隔壁内に凹部が設けられ、該凹部にシリンダブロック材
が鋳込まれている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのシリン
ダブロックに関し、特に各シリンダのためのシリンダラ
イナを相互に一体化させた連結型のシリンダライナを用
いたシリンダブロックに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、エンジンを軽量、小型化するため
に連結型のシリンダライナを用いたアルミダイカスト製
シリンダブロックが知られている（日経メカニカル１９
９５．１０．１６ Ｎｏ．４６５）。図７は、連結型の
シリンダライナを有するシリンダブロックの上端面模式
図である。簡便のため二気筒の場合を図示している。図
７に示すようにシリンダライナ１１は、円筒形状をした
各シリンダライナ１１ａ，１１ｂを連結した構造となっ
ている。ここで、連結型のシリンダライナ１１の各部の
名称を以下のように定義する。隔壁とは、各シリンダ室
１６ａ、１６ｂに挟まれ、かつ、シリンダブロック材と
接触しない部分の壁をいい、具体的には図７の斜線で示
す部分が該当する。また、図中斜線を施していない隔壁
２２以外の壁を、外周壁２１ａ、２１ｂという。また、
各シリンダライナ１１ａ、１１ｂの外周壁２１ａ、２１
ｂの外周面が交差するＡ点を、連結点ということとす
る。かかるシリンダライナ１１の周囲にシリンダブロッ
ク本体１０が鋳込まれてシリンダブロックが構成されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
シリンダブロックには以下の問題点があった。すなわ
ち、各シリンダ室１６ａ、１６ｂ内で発生した熱はシリ
ンダライナ１１を介してシリンダブロック本体１０に伝
えられる。この発生した熱は、均一にシリンダライナ１
１からシリンダブロック本体１０に伝えられることが望
まれる。均一に熱が伝えられずにシリンダライナ１１の
一部のみが他の部分に比較して温度が高くなると、この
部分の温度によるシリンダライナ１１の変形量が大きく
なり、ボア１８の真円度が低下しオイル消費量が増加す
るからである。しかしながら、シリンダライナ１１の外
周壁２１ａ、２１ｂには、その外周壁２１ａ、２１ｂが
シリンダ室を形成する各シリンダ室１６ａ、１６ｂ内で
発生した熱のみが伝えられるのに対して、シリンダライ
ナ１１の隔壁２２には、シリンダ室１６ａ、１６ｂで発
生した両方の熱が伝えられる。また、シリンダライナ１
１のうち外周壁２１ａ、２１ｂに伝えられた熱は、直接
シリンダブロック本体１０に伝えられるのに対して、シ
リンダライナ１１の隔壁２２に伝えられた熱は、隔壁２
２内を伝わり外周壁２１ａ、２１ｂを介してシリンダブ
ロック本体１０に伝えられる。従って、連結型のシリン
ダライナ１１を用いた従来のシリンダブロックでは、シ
リンダライナ１１の内、隔壁２２の温度が外周壁２１
ａ、２１ｂの温度に比較して高くなりやすいという問題
があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の請求項
１記載の発明は、シリンダライナの隔壁部分の放熱性を
改善しこの部分の温度を低くすることができるシリンダ
ブロックを提供することを目的とする。上記目的を達成
するため、請求項１記載のシリンダブロックでは、連結
型のシリンダライナを有するシリンダブロックにおい
て、前記シリンダライナには、該シリンダライナの連結
点からシリンダライナの隔壁内に凹部が設けられ、該凹
部にシリンダブロック材が充填されていることを特徴と
する。

【０００５】ここで、凹部とは、シリンダライナの連結
点から設けられ、シリンダライナの隔壁内にシリンダブ
ロック材を侵入させるための全てのくぼみをいう。この
ようなくぼみは、シリンダライナの一連結点から他の連
結点に向かう隔壁を貫通する貫通孔であっても良いし、
貫通しないものであっても良い。

【０００６】上記シリンダブロックによれば、シリンダ
ライナの隔壁には、シリンダライナの連結点から凹部を
設け、該凹部にシリンダブロック材が充填される。従っ
て、シリンダライナの隔壁に伝えられた熱は、シリンダ
ライナの凹部に充填された熱伝導性の良いシリンダブロ
ック材を伝わりシリンダブロック本体に伝えられる。そ
のため、シリンダライナ隔壁の放熱性が良くなり、シリ
ンダライナ隔壁の温度を低くすることができる。

【０００７】また、請求項２記載の発明では、さらに放
熱性を改善するために改良が加えられ、その構成は、請
求項１記載のシリンダブロックであって、前記凹部は、
シリンダライナの一連結点から他の連結点に向かう隔壁
内を貫通する貫通孔であって、該貫通孔にシリンダブロ
ック材が充填されていることを特徴とする。

【０００８】上記シリンダブロックでは、シリンダライ
ナの一連結点から他の連結点に向かう隔壁を貫通する貫
通孔が形成され、その部分にシリンダブロック材が充填
されているため、請求項１記載のシリンダブロックに比
較してシリンダブロック材が隔壁内奥深くまで侵入して
いる。従って、シリンダライナの隔壁の熱は、シリンダ
ライナの貫通孔に充填されたシリンダブロック材を介し
て効果的にシリンダブロック本体に伝えられる。

【０００９】また、本発明に係わるシリンダブロックの
ように、シリンダライナにシリンダブロック材を侵入さ
せるための凹部を設けた場合には、シリンダブロック鋳
造時に、前記凹部内の湯廻り性が悪くなるという問題が
あった。そこで、請求項３又は４記載の発明は、前記シ
リンダライナに設けた凹部にアルミ溶湯を流れやすくす
るためのシリンダブロック及びシリンダブロックの製造
方法を提供することを目的とする。

【００１０】かかる目的を達成するために、請求項３記
載のシリンダブロックでは、請求項１又は２記載のシリ
ンダブロックであって、前記シリンダライナの前記凹部
には、該凹部に連通されシリンダライナ隔壁上端面又は
下端面に開口するガス抜き孔が設けられていることを特
徴とする。

【００１１】上記シリンダブロックでは、シリンダブロ
ックを鋳造する場合であって、シリンダライナの隔壁に
設けられた凹部にシリンダブロック材が流れるとき、前
記凹部内の空気がガス抜き孔から鋳型外部に放出され
る。従って、前記凹部内の溶湯の流れを良くすることが
できる。

【００１２】また、請求項４記載のシリンダブロックの
製造方法では、連結型のシリンダライナを有するシリン
ダブロックの製造方法であって、前記シリンダライナ
に、該シリンダライナの連結点からシリンダライナの隔
壁内に凹部を設け、該シリンダライナを予熱してから、
溶湯を鋳型に流し込むことを特徴とする。

【００１３】上記方法によれば、シリンダライナが予熱
されているため、シリンダブロックを鋳造する場合であ
って、シリンダライナに設けた凹部に溶湯が流れ込むと
き、溶湯がシリンダライナにより急冷されることがな
い。従って、請求項３記載の発明と同様に、凹部内の溶
湯の流れを良くすることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例を、図
面に基づいて説明する。図１（ａ）は本発明に係わるシ
リンダライナの外観図であり、図１（ｂ）は本発明に係
わるシリンダライナの上端面の部分拡大図である。図１
（ａ）に示すように、シリンダライナ１１は、４つのシ
リンダライナを一体に成形したものである。各シリンダ
ライナの連結点上には、貫通孔１４が設けられている。
貫通孔１４は、同図（ｂ）に示すように、連結点Ａから
隔壁２２を貫通して、他の連結点Ｂに通じるように設け
られている。貫通孔１４の数や大きさは隔壁２２の厚さ
等により決められ、冷却能力を高める必要がある場合に
は貫通孔の大きさ又は数を多くすればよい。また、貫通
孔１４は、例えばシリンダライナ側面にドリルによって
孔をあける等の機械的加工により設けられるものや、シ
リンダライナが鋳造により製造される場合には、予め鋳
型に凸部を設けることにより得られるものであっても良
い。なお、シリンダライナ１１には、一般に鋳鉄が使用
されるが、ボア面に鉄コーティング施したアルミ鋳造用
合金（例えばＪＩＳ規格におけるＡＣ２Ｂ）や鉄コーテ
ィング無しの過共晶アルミ・シリコン合金を用いること
もできる。

【００１５】図２は、図１に示すシリンダライナ１１を
鋳込んだシリンダブロックの外観図を示す。同図におい
て、１０はシリンダブロック本体であり、シリンダブロ
ック本体１０にはシリンダライナ１１が鋳ぐるまれてい
る。シリンダライナ１１の周囲には、シリンダライナを
冷却するためのウォータージャケット１２が設けられて
おり、その周囲にはシリンダブロックにシリンダヘッド
を連結するための、ヘッドボルト孔１３が設けられてい
る。なお、シリンダブロック本体１０には、アルミ鋳造
用合金が使用され、例えばＪＩＳ規格におけるＡＣ２Ｂ
やＡＤＣ１２等が使用される。図３は、図２に示すシリ
ンダブロックのＡ−Ａ断面図である。シリンダブロック
本体１０の中央には、シリンダライナ１１があり、シリ
ンダライナ１１の隔壁２２に設けた貫通孔１４には、シ
リンダブロック鋳造時に、シリンダブロック本体１０と
同一の材質であるアルミ溶湯が流れ込むことによりシリ
ンダブロック材が充填されている。

【００１６】次に、図２に示すシリンダブロックの、シ
リンダブロック内の熱の流れを説明する。エンジンが作
動すると、シリンダ室１６内を図示省略のピストンが上
下し、燃料がシリンダ室１６内で燃焼しシリンダライナ
１１が高温になる。シリンダライナ１１の熱は、シリン
ダブロック本体１０に伝えられ、ウォータージャケット
１２内の水と熱交換することになる。詳述すると、シリ
ンダライナ１１の外周壁２１に伝えられた熱は、直接シ
リンダブロック本体１０に伝えられる。一方、シリンダ
ライナ１１の隔壁２２に伝えられた熱は、隔壁内に設け
られた貫通孔１４に充填されたシリンダブロック材を介
してシリンダブロック本体１０に伝えられる。従って、
シリンダライナ１１に貫通孔１４を設けない場合は隔壁
２２に伝えられた熱は熱伝導率の低いシリンダライナ１
１内を伝わり、シリンダライナ１１の外周壁２１からシ
リンダブロック本体１０に伝えられるのに対して、本実
施形態では、貫通孔１４に鋳込まれた熱伝導率の高いシ
リンダブロック材を介してシリンダブロック本体１０に
伝えられる。そのため、本実施形態では、シリンダライ
ナ１１に貫通孔を設けない場合に比較して、シリンダラ
イナ１１の隔壁２２からシリンダブロック本体１０への
伝熱量が多くすることができ、シリンダライナ１１の隔
壁２２の温度を低くすることができる。具体的には、従
来のシリンダブロックでは、シリンダライナ隔壁の温度
は１８０度程度であったが、本発明のシリンダブロック
では、シリンダライナ隔壁の温度を３０〜５０度低下さ
せることができた。

【００１７】以上説明したように、本実施形態のシリン
ダブロックでは、シリンダライナ１１の隔壁２２の温度
を低くすることができ、シリンダライナ１１を均一に冷
却することができる。従って、ボアの真円度が低下する
ことがなくオイル消費量を増加させることがない。な
お、シリンダライナ１１の隔壁２２の熱は、貫通孔１４
内に充填されたシリンダブロック材を介してシリンダブ
ロック本体１０に伝えられるため、シリンダブロック材
の材質を熱伝導率の高いものに変更すれば、さらに効果
的にシリンダライナ１１の隔壁２２を冷却することがで
きる。

【００１８】次に、本発明に係わる他の実施形態を、図
４に基づいて説明する。図４は、本発明をセミウェット
方式のシリンダライナに適用した場合のシリンダブロッ
クの縦断面図である。図中、同一部分には同一符号を付
し、説明を省略する。本実施形態では、シリンダライナ
１１の上部を、直接ウォータージャケット１２で冷却し
ている点で前述した実施形態と異なる。これは、シリン
ダライナ１１は上部ほど高温になりやすいためである。
シリンダライナ１１の下部には、径３ｍｍの貫通孔１４
が６箇所設けられており、かかる貫通孔１４にシリンダ
ブロック材が充填されている。

【００１９】次に、図４に示すシリンダブロックの、シ
リンダブロック内の熱の流れを説明する。本実施形態で
は、シリンダ室で発生した熱はシリンダライナ１１から
シリンダブロック本体１０へと伝達されるのは前述した
実施形態と同一であるが、セミウェット方式ではシリン
ダライナ１１上部からの熱は直接ウォータージャケット
１２内の水と熱交換を行う。従って、前述した実施形態
よりもシリンダライナ１１の上部を冷却することができ
る。また、シリンダライナ下部の熱は、シリンダライナ
下部に設けられた貫通孔１４内に充填されたシリンダブ
ロック材を介して、シリンダブロック本体１０へ伝達さ
れる。従って、本実施形態においても、前述した実施形
態と同様に、シリンダライナ１１の隔壁２２の冷却能力
を向上させることができる。

【００２０】次に、本発明に係わるシリンダブロックの
製造方法の概略について説明する。図５は、本発明に係
わるシリンダブロック用鋳型の縦断面図である。鋳造用
鋳型は、下型３１の上に開閉可能な横型３２が載置され
構成されている。この鋳型を用いてシリンダブロックを
鋳造するためには、まず、横型３２が開いた状態で、予
め製造していた中子３３及び連結点から凹部を設けたシ
リンダライナ１１を下型に取り付ける。中子３３とシリ
ンダライナ１１が取り付けられた後、横型３２を閉じ、
鋳造空間が形成される。鋳造空間が形成されると、注湯
容器３４を傾動させ、注湯容器３４内のアルミ溶湯３５
を鋳造空間にそそぎ込む。アルミ溶湯の注湯が完了する
と、アルミ溶湯の冷却が行われ凝固する。凝固が終了す
ると、横型３２が開き、凝固したシリンダブロックを取
り出し、中子３３を取り除き、シリンダライナ１１を鋳
込んだシリンダブロックを得る。

【００２１】このように本発明に係わるシリンダブロッ
クを鋳造する際には、シリンダライナ１１の連結点から
凹部（前述した実施形態では貫通孔１４）を設けている
ため、前記凹部にシリンダブロック材を鋳込まなければ
ならない。しかしながら、隔壁２２に設ける凹部はその
大きさに制限があるため、凹部内の湯廻りが悪化すると
いう問題が生じる。そこで、シリンダライナ１１を予め
予熱し、凹部内の湯廻りを改善することが考えられる。
そのため、図５に係わる鋳型では、下型３１の中央部に
開口部３１ａを設け、開口部３１ａを挿通して進退可能
な加熱用チップ３６を取り付けたバーナー３７が設けら
れている。かかるバーナーにより、アルミ溶湯を注湯す
る前に、シリンダライナ１１を加熱するようにすれば、
凹部に流れ込んできたアルミ溶湯は、シリンダライナ１
１により急冷されることなく凹部の奥までスムーズに流
れることとなる。また、鋳型に加熱用バーナーを設けず
に、シリンダライナ１１を鋳型に設置する前に、別途乾
燥炉で加熱する方法や、シリンダライナ１１を下型３１
に設置するためのロボットのハンドリング部分に加熱装
置を取り付け、この加熱装置により予熱を行うようにし
ても良い。なお、予熱温度としては２５０度〜３００度
程度でよい。

【００２２】また、予熱を行わないで湯廻りを良くする
方法としては、シリンダライナ１１の凹部に連通しシリ
ンダライナ１１の上端面又は下端面に開口するように、
シリンダライナ１１にガス抜き孔を設けることが好まし
い。図６は、図４に示すシリンダブロックに鋳込まれて
いるシリンダライナ１１にガス抜き孔を設けた場合の、
シリンダライナの縦断面図である。図６に示すシリンダ
ライナ１１では、貫通孔１４と連通し、かつ、シリンダ
ライナ１１の上端面に開口するガス抜き孔１７が設けら
れている。図６に示すシリンダライナ１１を用いてシリ
ンダブロックの鋳造を行う場合には、アルミ溶湯が貫通
孔１４に流れ込んできても、貫通孔１４内の空気がガス
抜き孔１６から排出されるため、アルミ溶湯が貫通孔１
４内に容易に流れ込むことができる。このようなガス抜
き孔１６は、貫通孔１４と同様に、ドリル等による機械
的加工により設けることができる。また、ガス抜き孔を
設けたシリンダライナを予熱して鋳造を行えば、さらに
湯廻りを良くすることができる。

【００２３】なお、鋳型内に充填されたアルミ溶湯は凝
固する際収縮することになるが、シリンダライナ１１に
使用される鋳鉄とシリンダブロック本体１０に使用され
るアルミ合金との収縮量の相違により、シリンダブロッ
クには熱応力が発生する。連結型のシリンダライナを用
いず各々が分離した円筒形のシリンダライナを用いる場
合には、シリンダブロック本体の収縮量の方が大きいた
め、円筒形のシリンダライナには均一に圧縮応力が働
く。一方、連結型のシリンダライナを用いたシリンダブ
ロックでは、図２に示すＹ方向にもシリンダブロックが
収縮するため、シリンダライナ１１とシリンダブロック
本体１０の界面にせん断応力が発生し、両者の間に隙間
が生じる場合がある。このような隙間は、シリンダライ
ナ１１の歪みや、シリンダライナ１１とシリンダブロッ
ク本体１０との熱抵抗を大きくするため好ましくない。
しかしながら、前述した実施形態に係わるシリンダブロ
ックでは、シリンダライナ１１の貫通孔１４にアルミ溶
湯が充填されているため、シリンダブロック本体１０と
シリンダライナ１１の密着性が高まっており、隙間が生
じるのを効果的に防止している。すなわち、シリンダラ
イナ１１の貫通孔１４内に流れ込んだアルミ溶湯が、シ
リンダブロック本体１０のシリンダライナ１１により隔
てられた両面を物理的に連結している。このため、シリ
ンダブロック本体１０とシリンダライナ１１との間に隙
間が発生することを防止することができる。従って、前
述した実施形態に係るシリンダブロックでは、シリンダ
ブロック本体１０とシリンダライナ１１の間に隙間が生
じることを防止できるため、シリンダライナ１１の歪み
を抑制できると共に、シリンダライナ１１とシリンダブ
ロック本体１０との熱抵抗を小さくすることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のシ
リンダブロックによれば、シリンダライナ隔壁に伝えら
れた熱は、シリンダライナの凹部に充填された熱伝導率
の高いシリンダブロック材を介して効率的にシリンダブ
ロック本体に伝えられるため、シリンダライナの隔壁の
温度を低くすることができる。

【００２５】また、請求項２記載のシリンダブロックで
は、請求項１記載のシリンダブロックと同様に、シリン
ダライナの隔壁に伝えれた熱を効率的にシリンダブロッ
ク本体に伝達でき、シリンダライナ隔壁の温度を低くす
ることができる。

【００２６】請求項３記載のシリンダブロックでは、シ
リンダライナの連結部に設けた貫通孔に溶湯が流れる
際、前記貫通孔の空気がガス抜き孔から鋳型外部に放出
されるため、貫通孔内の溶湯の流れを良くすることがで
きる。

【００２７】請求項４記載の方法によれば、シリンダラ
イナが予熱されているため、シリンダライナに設けた貫
通孔に溶湯が流れ込む際、シリンダライナにより急冷さ
れることがなく、貫通孔内の溶湯の流れを良くすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係わるシリンダライナ
であって、図１（ａ）はシリンダライナの外観図であ
り、図１（ｂ）は、シリンダライナ上端面の部分拡大
図。

【図２】本発明の一実施の形態に係わるシリンダブロッ
クの外観図。

【図３】本発明の一実施の形態に係わるシリンダブロッ
クであって、図２に示すシリンダブロックのＡ−Ａ線に
沿った縦断面図。

【図４】本発明の他の実施形態に係わるシリンダブロッ
クの縦断面図。

【図５】本発明のシリンダブロックを製造するための鋳
型の縦断面図。

【図６】本発明の他の実施の形態に係わるシリンダライ
ナの縦断面図。

【図７】従来の連結型のシリンダライナを有するシリン
ダブロックの上端面の模式図。

【符号の説明】

１０・・・シリンダブロック本体 １１・・・シリンダライナ １２・・・ウォタージャケット １３・・・ヘッドボルト孔 １４・・・貫通孔 １７・・・ガス抜き孔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連結型のシリンダライナを有するシリ
   ンダブロックにおいて、 前記シリンダライナには、該シリンダライナの連結点か
   らシリンダライナの隔壁内に凹部が設けられ、該凹部に
   シリンダブロック材が充填されていることを特徴とする
   シリンダブロック。
2. 【請求項２】 請求項１記載のシリンダブロックであ
   って、 前記凹部は、シリンダライナの一連結点から他の連結点
   に向かう隔壁内を貫通する貫通孔であって、該貫通孔に
   シリンダブロック材が充填されていることを特徴とする
   シリンダブロック。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のシリンダブロッ
   クであって、 前記凹部には、該凹部に連通されシリンダライナ隔壁上
   端面又は下端面に開口するガス抜き孔が設けられている
   ことを特徴とするシリンダブロック。
4. 【請求項４】 連結型のシリンダライナを有するシリ
   ンダブロックの製造方法であって、 前記シリンダライナに、該シリンダライナの連結点から
   シリンダライナの隔壁内に凹部を設け、該シリンダライ
   ナを予熱してから、溶湯を鋳型に流し込むことを特徴と
   するシリンダブロックの製造方法。