(57)【要約】【課題】打音を軽減することが可能なシリンダブロックを提供することを課題とする。【解決手段】ピストンが往復運動を行うシリンダボアが形成されたシリンダブロックであって、スラスト側の前記シリンダボアのボア壁が前記ピストンの往復方向に沿って断面視でストレート状に延在し、かつ前記ピストンの上端の下死点と上死点との間において、前記シリンダボアの直径が上方に向かうにつれて小さくなることを特徴とするシリンダブロック。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストンが往復運動を行うシリンダボアが形成されたシリンダブロックであって、
スラスト側の前記シリンダボアのボア壁が前記ピストンの往復方向に沿って断面視でストレート状に延在し、かつ前記ピストンの上端の下死点と上死点との間において、前記シリンダボアの直径が上方に向かうにつれて小さくなることを特徴とするシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリンダブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダボアのボア壁とピストンとの摩擦が過大になるのを防止するため、下死点と上死点との間でシリンダボアの直径を拡大する技術が提案されている（特許文献１など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１９８１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このようにシリンダボアの直径を拡大すると、直径が変化する部分のボア壁にピストンが衝突したときに打音が発生し、騒音が大きくなってしまう。そこで、打音を軽減することが可能なシリンダブロックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、ピストンが往復運動を行うシリンダボアが形成されたシリンダブロックであって、スラスト側の前記シリンダボアのボア壁が前記ピストンの往復方向に沿って断面視でストレート状に延在し、かつ前記ピストンの上端の下死点と上死点との間において、前記シリンダボアの直径が上方に向かうにつれて小さくなることを特徴とするシリンダブロックによって達成できる。
【発明の効果】
【０００６】
打音を軽減することが可能なシリンダブロックを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は第１実施形態に係るシリンダブロックを例示する断面図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係るシリンダボアの模式斜視図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｇ）は、第１実施形態に係るシリンダブロックを備えた内燃機関の動作を順に示す断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態に係るシリンダボアの寸法の例について説明するための模式斜視図である。
【図５】図５は、第１実施形態に係る第１の傾斜面の好適な傾きについて示す拡大断面図である。
【図６】図６は、第１の比較例に係るシリンダブロックの模式断面図である。
【図７】図７は、第２の比較例に係るシリンダブロックの模式断面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｇ）は、第２の比較例に係るシリンダブロックの模式断面図である。
【図９】図９は、第２実施形態に係るシリンダボアの模式斜視図である。
【図１０】図１０は、第３実施形態に係るシリンダボアの模式斜視図である。
【図１１】図１１は、第４実施形態に係るシリンダボアの模式斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態に係るシリンダブロック１０について説明する。図１は第１実施形態に係るシリンダブロック１０を例示する断面図である。
【０００９】
シリンダブロック１０は、例えば直列４気筒の内燃機関のピストン１２を収容するブロックであり、アルミニウム合金を成型することで形成される。ピストン１２はコンロッド１１に連結されており、その上端１２ａが上死点P1と下死点P2との間でシリンダブロック１０内を往復する。
【００１０】
また、シリンダブロック１０には、ピストン１２を収容するシリンダボア１３が形成される。シリンダボア１３は、ピストン１２の往復方向Lに沿って延びる概略円筒状であって、ピストン１２が摺接する第１のボア壁１３ａと第２のボア壁１３ｂを有する。このうち、第１のボア壁１３ａは、スラスト側の壁であって、往復方向Lに沿って断面視でストレートに延在する。
【００１１】
一方、第２のボア壁１３ｂは、反スラスト側の壁であり、第１の傾斜面１３ｃと第２の傾斜面１３ｄとを有する。第１の傾斜面１３ｃは、上死点P1と下死点P2との間の点P3を起点とする傾斜面であり、上死点P1と下死点P2との間においてシリンダボア１３の直径Dを上方に向かうにつれて小さくするように設けられる。
【００１２】
また、第２の傾斜面１３ｄは、点P3よりも下の点P4を起点とする傾斜面であり、点P4から下方に向かうにつれてシリンダボア１３の直径Dを小さくするように設けられる。
【００１３】
図２は、シリンダボア１３の模式斜視図である。
本実施形態ではシリンダブロック１０の高さに応じてシリンダボア１３の直径Dを変化させるが、スラスト側の第１のボア壁１３ａには直径Dの変化に起因した段差は形成されない。一方、反スラスト側の第２のボア壁１３ｂには直径Dを変化させたことで前述の第１の傾斜面１３ｃと第２の傾斜面１３ｄが形成される。
【００１４】
また、直径Dの変化に伴い、シリンダボア１３の中心軸Cは直線にはならず、反スラスト側の第２のボア壁１３ｂに倣った段差が中心軸Cに付与される。
【００１５】
次に、このシリンダブロック１０を備えた内燃機関の動作について説明する。図３（ａ）〜（ｇ）は、シリンダブロック１０を備えた内燃機関の動作を順に示す断面図である。なお、これらの図では、コンロッド１１の反力Nと筒内圧Pとを併記している。
【００１６】
図３（ａ）に示すように、最初にピストン１２の上端１２ａは下死点P2にあり、この状態から圧縮行程が開始するものとする。この状態からピストン１２が上昇すると、図３（ｂ）に示すように、筒内圧Pと反力Nとの合力によってピストン１２が反スラスト側の第２のボア壁１３ｂに寄せられていき、スラスト側の第１のボア壁１３ａとピストン１２の上端１２ａとの間隔dが開き始める。これにより第１のボア壁１３ａとピストン１２との摺動摩擦を低減でき、内燃機関の燃費を向上することができる。
【００１７】
更にピストン１２が上昇すると、図３（ｃ）のように間隔dが最大になると共に、ピストン１２の上端１２ｂが第１の傾斜面１３ｃに沿って移動し始める。これにより、図３（ｄ）に示すように、ピストン１２の上端１２ａがスラスト側の第１のボア壁１３ａに近づき、両者の間隔dが再び狭くなる。
【００１８】
なお、このように圧縮行程では反スラスト側の第２のボア壁１３ｂの起伏に倣いながらピストン１２が上昇することになるが、圧縮行程における筒内圧Pは弱く、ピストン１２を第２のボア壁１３ｂに押し付ける筒内圧Pと反力Nとの合力も弱い。よって、圧縮行程におけるピストン１２と第２のボア壁１３ｂとの間の摺動摩擦も弱く、その摺動摩擦によって燃費が悪化するおそれは少ない。
【００１９】
そして、燃焼行程の直前では、図３（ｅ）に示すように、ピストン１２の上端１２ａと第１のボア壁１３ａとの間隔dが極めて小さくなり、両者が互いに近接した状態となる。
【００２０】
この状態で上端１２ａが上死点P1に達すると、図３（ｆ）のように燃焼行程が行われる。その燃焼行程では、反力Nと筒内圧Pとの合力によってスラスト側の第１のボア壁１３ａにピストン１２が押し当てられる。このとき、前述のように上端１２ａと第１のボア壁１３ａが予め近接しているため、第１のボア壁１３ａに上端１２ａが衝突するときの両者の相対速度を小さくすることができ、両者の間で発生する打音を軽減できる。
【００２１】
そして、図３（ｇ）のように、スラスト側の第１のボア壁１３ａに摺接しながらピストン１２が下降していき、膨張行程が行われる。
【００２２】
このとき、本実施形態では前述のようにスラスト側の第１のボア壁１３ａをピストン１２の往復方向に沿ってストレート状としたため、下降中のピストン１２が第１のボア壁１３ａに叩きつけられることがない。そのため、第１のボア壁１３ａとピストン１２との間で発生する打音を軽減することができると共に、打音として放出されるエネルギをピストン１２の運動に利用して燃費を向上させることができる。
【００２３】
しかも、第１のボア壁１３ａとピストン１２との間の摺動抵抗が低減することで内燃機関の燃費が更に向上する。
次に、シリンダボア１３の寸法の例について説明する。
【００２４】
図４は、シリンダボア１３の寸法の例について説明するための模式斜視図である。
【００２５】
この例では、シリンダボア１３の下部１３ｅと上部１３ｆのそれぞれの直径D1、D3を同程度とする。また、下部１３ｅの高さH1と、第２の傾斜面１３ｄの下端と上端との高低差Z1も同程度の値とする。同様に、上部１３ｆの高さH2と、第１の傾斜面１３ｃの下端と上端との高低差Z2も同程度の値とする。
【００２６】
各寸法の数値は特に限定されない。本願発明者が検討したところ、上記の直径D2と直径D3との差（D2−D3）を３０μm〜５０μm程度とすることで打音軽減の効果があることが判明した。これは、直径D3を、直径D2よりも０．０５％〜０．０７％程度大きくすることに相当する。
【００２７】
また、第１の傾斜面１３ｃの傾きも特に限定されない。
図５は、第１の傾斜面１３ｃの好適な傾きについて示す拡大断面図である。
【００２８】
本願発明者が検討したところ、上部１３ｆにおける第２のボア壁１３ｂと第１の傾斜面１３ｃとがなす角θを０．０１°〜０．１４°程度とすることで打音が軽減することが判明した。
次に、第１実施形態の各比較例について説明する。
【００２９】
（第１の比較例）
図６は、第１の比較例に係るシリンダブロックの模式断面図である。
【００３０】
第１の比較例は、第１のボア壁１３ａに第３の傾斜面１３ｘと第４の傾斜面１３ｙとを形成した例である。なお、第３の傾斜面１３ｘは第１の傾斜面１３ｃと同じ高さに位置し、第４の傾斜面１３ｙは第２の傾斜面１３ｄと同じ高さに位置するものとする。
【００３１】
これにより、各傾斜面１３ｘ、１３ｙの間でシリンダボア１３の直径が大きくなるため、ピストン１２とシリンダボア１３との摩擦が過大になるのを防止できると考えられる。但し、この第１の比較例において膨張行程が行われると、ピストン１２が下降しながら第４の傾斜面１３ｙに擦接するときに両者の摺動抵抗が大きくなってしまう。
これに対し、本実施形態では上記のようにスラスト側の第１のボア壁１３ａをストレート状にしたため、第１のボア壁１３ａとピストン１２との摺動抵抗を低減することが可能となる。
【００３２】
（第２の比較例）
図７は、第２の比較例に係るシリンダブロックの模式断面図である。
【００３３】
第２の比較例は、第１のボア壁１３ａと第２のボア壁１３ｂの両方を断面視でストレート状にした例である。
【００３４】
図８（ａ）〜（ｇ）は、この第２の比較例に係るシリンダブロックを備えた内燃機関の動作を順に示す断面図である。
【００３５】
まず、図８（ａ）〜（ｅ）に示すように、ピストン１２が上昇をすることで圧縮行程が開始する。その圧縮行程では、コンロッド１１の反力Nと筒内圧Pとの合力によってピストン１２が第２のボア壁１３ｂに押し当てられながら上昇していく。そのため、圧縮行程の終期（図８（ｅ））では、ピストン１２の上端１２ａと第１のボア壁１３ａとが大きく離れてしまい、両者の間隔dが本実施形態（図３（ｅ））よりも大きくなる。
【００３６】
そして、図８（ｆ）に示すように、燃焼行程において筒内圧Pが急激に上昇すると、その筒内圧Pを受けてピストン１２の上端１２ａが第１のボア壁１３ａに衝突する。特に、このように間隔dが大きく開いていると、衝突までの間にピストン１２が獲得する速度が大きくなり、衝突時の打音が大きくなってしまう。
【００３７】
これに対し、本実施形態では、図３（ｅ）のように圧縮行程の終期でピストン１２と第１の傾斜面１３ｃとの倣い動作によって上端１２ａが第１のボア壁１３ａに近接する。これにより、燃焼行程において第１のボア壁１３ａに衝突するまでにピストン１２が獲得する速度が小さくなり、衝突時の打音を小さくすることができる。
【００３８】
（第２実施形態）
図９は、第２実施形態に係るシリンダボア１３の模式斜視図である。
【００３９】
なお、図９において、第１実施形態で説明したのと同じ要素には第１実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００４０】
図９に示すように、本実施形態では、第１の傾斜面１３ｃよりも下の部分でシリンダボア１３の直径D2を変化させず、当該部分の反スラスト側の第２のボア壁１３ｂをストレート状にする。これにより、ストレート状とされた部分の第２のボア壁１３ｂとピストン１２との間の摺動抵抗を低減でき、燃費を改善することが可能となる。
【００４１】
（第３実施形態）
図１０は、第３実施形態に係るシリンダボア１３の模式斜視図である。
【００４２】
なお、図１０において、第１実施形態や第２実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００４３】
図１０に示すように、本実施形態では、シリンダボア１３の上部１３ｆの直径を上に向かって大きくしていく。これにより、上部１３ｆの上端の直径D4は、上部１３ｆの下端の直径D3よりも大きくなる。
【００４４】
なお、第１の傾斜面１３ｃよりも下の部分のシリンダボア１３については、第２実施形態と同様に直径D2を変化させず、当該部分の反スラスト側の第２のボア壁１３ｂを断面視でストレート状にする。これにより、第２実施形態と同様に、ストレート状とされた部分の第２のボア壁１３ｂとピストン１２との間の摺動抵抗を低減することができる。
【００４５】
（第４実施形態）
図１１は、第４実施形態に係るシリンダボア１３の模式斜視図である。
【００４６】
なお、図１１において、第１〜第３実施形態で説明したのと同じ要素にはこれらの実施形態におけるのと同じ符号を付し、以下ではその説明を省略する。
【００４７】
図１１に示すように、本実施形態では、下から上に向かってシリンダボア１３の直径を連続的に小さくしていき、シリンダボア１３の上端での直径D6を下端での直径D5よりも小さくする。これにより、シリンダボア１３の下端付近でピストン１２とシリンダボア１３との間隔が開くため、両者の間の摺動抵抗を低減することができる。
【００４８】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１０    シリンダブロック
１１    コンロッド
１２    ピストン
１３    シリンダボア
１３ａ  第１のボア壁
１３ｂ  第２のボア壁
１３ｃ  第１の傾斜面
１３ｄ  第２の傾斜面
１３ｅ  下部
１３ｆ  上部
P1      上死点
P2      下死点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2020125698.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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