(57)【要約】【課題】  冷却効率の向上とシリンダヘッド締結時のシリンダボアの真円度の向上との両立をより高水準で達成することができるシリンダブロックを提供する。【解決手段】  冷却水通路６は、シリンダボア３間の一体壁５に形成されて、この一体壁５の両側のウォータジャケット４を連通する。この冷却水通路６は、気筒の配置方向に沿った断面において気筒上下方向の上端部分７及び下端部分８の間にその上端部分７及び下端部分８のいずれよりも通路幅が狭くなるように形成された幅狭部分９が設けられている。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒内燃機関の各気筒のシリンダ筒壁を、隣接するシリンダボア間で一体化したシリンダブロックであって、
前記シリンダボア間の一体壁に形成されて、この一体壁の両側のウォータジャケットを連通する冷却水通路を備え、
前記冷却水通路は、気筒の配置方向に沿った断面において気筒上下方向の上端部分及び下端部分の間にその上端部分及び下端部分のいずれよりも通路幅が狭くなるように形成された幅狭部分が設けられていることを特徴とするシリンダブロック。
【請求項２】
前記幅狭部分は、前記断面において気筒上下方向の中央に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダブロック。
【請求項３】
前記幅狭部分は、前記上端部分及び前記下端部分から気筒上下方向の中央に向かって徐々に狭くなることで形成されていることを特徴とする請求項２に記載のシリンダブロック。
【請求項４】
前記冷却水通路において気筒の配置方向にて互いに向かい合う両壁部が気筒上下方向の中央に向かって直線状に延びながら狭くなることで、向かい合う前記幅狭部分が形成されていることを特徴とする請求項３に記載のシリンダブロック。
【請求項５】
前記断面の形状は、点対称形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多気筒内燃機関の各気筒のシリンダ筒を、隣接するシリンダボア間で一体化したシリンダブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、多気筒内燃機関の各気筒のシリンダ筒壁を隣接するシリンダボア間で一体化したシリンダブロックに関し、シリンダボア間の一体壁に形成されてその一体壁の両側のウォータジャケットを連通する冷却水通路を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたシリンダブロックは、冷却水通路の断面積が大きくなることによる冷却効率の向上と剛性の低下とのバランスを考慮して、冷却水通路の断面積を、冷却水通路の中央部から両端部（両ウォータジャケットに開口する端部）に向かって次第に大きくなるように形成したものである。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３１７５５１号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたシリンダブロックは、上述のように、ウォータジャケット間を連通する冷却水通路の断面積を中央部から両端部に向かって次第に大きくすることで、シリンダブロックの剛性低下を抑制しつつ冷却効率の向上を図ろうとするものである。しかしながら、シリンダブロックにシリンダヘッドを締結する際には気筒上下方向に大きな締め付け力が加えられるため、冷却水通路が設けられていることにより、シリンダボア径が潰れる方向における変形が発生し易くなってしまう。このため、特許文献１に記載のシリンダブロックでは、シリンダヘッド締結時のシリンダボアの真円度をより高水準で確保する観点からは十分とはいえない虞がある。即ち、シリンダヘッド締結時のシリンダボアの真円度の向上と冷却効率の向上との両立をより高水準で達成することが望まれている。
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みることにより、冷却効率の向上とシリンダヘッド締結時のシリンダボアの真円度の向上との両立をより高水準で達成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。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００６】
本発明は、多気筒内燃機関の各気筒のシリンダ筒壁を、隣接するシリンダボア間で一体化したシリンダブロックに関する。
そして、本発明によるシリンダブロックは、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有しており、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【０００７】
上記目的を達成するための本発明のシリンダブロックにおける第１の特徴は、前記シリンダボア間の一体壁に形成されて、この一体壁の両側のウォータジャケットを連通する冷却水通路を備え、前記冷却水通路は、気筒の配置方向に沿った断面において気筒上下方向の上端部分及び下端部分の間にその上端部分及び下端部分のいずれよりも通路幅が狭くなるように形成された幅狭部分が設けられていることである。
【０００８】
この構成によると、シリンダボア間で冷却水通路の幅狭部分を形成している一体壁の肉厚が、上端部分及び下端部分のうちの少なくともいずれかよりも厚肉となるように形成されていることになる。シリンダヘッド締結時に気筒上下方向に大きな締め付け力が加えられると、冷却水通路の上端部分及び下端部分以外の部分において、シリンダボア径が潰れる方向における変形が大きく発生し易い。しかし、本発明の構成によると、冷却水通路の上端部分及び下端部分の間であってもその部分を厚肉に形成することができるため、シリンダボア径が潰れる方向における変形を抑制することができる。そして、冷却水通路の上端部分及び下端部分は、通路幅が広くなるように形成されているため、その部分にて冷却水通路の断面積を十分に確保することができる。従って、冷却効率の向上とシリンダヘッド締結時のシリンダボアの真円度の向上との両立をより高水準で達成することができるシリンダブロックを得ることができる。
【０００９】
本発明のシリンダブロックにおける第２の特徴は、前記幅狭部分は、前記断面において気筒上下方向の中央に設けられていることである。
【００１０】
この構成によると、冷却水通路の上端部分及び下端部分から最も離れた気筒上下方向の中央に幅狭部分が設けられるため、シリンダボア径が潰れる方向の変形が生じることをより効率よく抑制することができる。
【００１１】
本発明のシリンダブロックにおける第３の特徴は、前記幅狭部分は、前記上端部分及び前記下端部分から気筒上下方向の中央に向かって徐々に狭くなることで形成されていることである。
【００１２】
この構成によると、上端部分及び下端部分と幅狭部分との間で一体壁に生じる応力の気筒上下方向における分布をより滑らかにすることができ、応力集中の発生を抑制できる。
【００１３】
本発明のシリンダブロックにおける第４の特徴は、前記冷却水通路において気筒の配置方向にて互いに向かい合う両壁部が気筒上下方向の中央に向かって直線状に延びながら狭くなることで、向かい合う前記幅狭部分が形成されていることである。
【００１４】
この構成によると、応力集中の発生を抑制するとともに、シリンダボア径が潰れる方向の変形が生じることをより効率よく抑制することができる。
【００１５】
本発明のシリンダブロックにおける第５の特徴は、前記断面の形状は、点対称形状であることである。
【００１６】
この構成によると、シリンダボア径が潰れる方向の変形を抑制する効果を気筒上下方向及び気筒の配置方向においてそれぞれ対称に奏することができ、より効率よく全体的に一体壁の変形を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るシリンダブロックを例示したものであり、また、図２は、図１のII−II線矢視断面図を示したものである。図１及び図２に示すように、本実施
形態に係るシリンダブロック１は、多気筒内燃機関の各気筒のシリンダ筒壁を隣接するシリンダボア間で一体化したものであり、シリンダ筒壁２、シリンダボア３、ウォータジャケット４、冷却水通路５等を備えて構成されている。
【００１８】
図１及び図２に示すシリンダブロック１は、直列４気筒の場合を例示しており、シリンダ筒壁２とその内部に形成されるシリンダボア３とが、直列に４つ配置されている。そして、直列配置されるシリンダ筒壁２の周囲に沿って、冷却水が通過するためのウォータジャケット４が形成されている。また、隣接するシリンダボア３間において、シリンダ筒壁２が一体化されて形成される一体壁５がそれぞれ設けられている。この各一体壁５には、一体壁５の両側のウォータジャケット４を連通する冷却水通路６が設けられている。
【００１９】
図３は、図２のIII−III線矢視断面図を示したものであり、気筒の配置方向（図１の矢
印Ａ方向）に沿った断面における気筒上下方向（図２の矢印Ｂ方向）の冷却水通路６の形状を示したものである。冷却水通路６には、図３の断面図に点線で囲んで示すように、気筒上下方向の上端部分７及び下端部分８と、上下端部分（７、８）以外の部分に設けられている幅狭部９とが備えられている。
【００２０】
この幅狭部分９は、気筒上下方向の中央に設けられており、上端部分７及び下端部分８のいずれよりも通路幅が狭くなるように形成されている。また、この幅狭部分９は、上端部分７及び下端部分８から気筒上下方向の中央に向かって徐々に狭くなることで形成されている。そして、冷却水通路６において気筒の配置方向にて互いに向かい合う壁部１０及び壁部１１が気筒上下方向の中央に向かって直線状に延びながら狭くなることで、向かい合う幅狭部分９が形成されるように構成されている。なお、図３に示すように、冷却水通路６の断面の形状は、点対称形状になるように構成されている。
【００２１】
上述したシリンダブロック１は、鋳造によって製造される。鋳造の際には、まず、図示しない外鋳型の中にウォータジャケット用中子及び複数のシリンダボア用中子（いずれも図示せず）を配置する。また、ウォータジャケット用中子には、シリンダボア用中子の間に配置されることになる位置に冷却水通路用中子が形成されている。なお、これらの中子の成形にあたっては、例えば、フェノール樹脂等で被覆された珪砂を使用し、加熱処理を行わずに常温で触媒ガスを通過させてこれに伴う硬化反応によって成形するコールドボックス法などを用いることができる。外鋳型内にウォータジャケット用中子とシリンダボア用中子とを配置した後は、それらで区画される内部空間に金属を鋳込み、ウォータジャケット用中子とシリンダボア用中子とを壊すことにより、シリンダブロック１の鋳造を完成することができる。
【００２２】
次に、上述したシリンダブロック１にシリンダヘッドを締結する場合の作用について説明する。図４に示すように、シリンダブロック１の上部に図中二点鎖線で示すシリンダヘッド１２が取り付けられる。このとき、シリンダブロック１とシリンダヘッド１２との間には同様に二点鎖線で示すガスケット１３が介装される。そして、図示しないボルトを取り付けて図中矢印Ｃ方向に締め付けることによってシリンダヘッド１２がシリンダブロック１に取り付けられることになる。
【００２３】
ここで、まず、一体壁５の両側のウォータジャケット４を連通する冷却水通路の形状が、本実施形態における冷却水通路６の形状とは異なって図５に示すような矩形（長方形）断面である場合について、シリンダヘッド締結時の作用を説明する。図５に示す冷却水通路１４のように通路断面形状が長方形であるような場合、図４に示すようにシリンダヘッド締結の際の大きな締め付け力が気筒上下方向に加えられると、ガスケット１３に設けられているシール用のビード部（図示せず）の影響も作用し、図６に示すように一体壁５が変形することになる。即ち、冷却水通路１４の形状が押しつぶされたような形になって、シリンダボア３の径が潰れる方向に（シリンダボア３の内側に膨出してくる方向に）一体壁５の変形が発生することになる。
【００２４】
図７は、図５に示すように長方形断面の冷却水通路１４を一体壁５に形成している場合のシリンダヘッド締結時におけるシリンダボア３の直径の変化を計算した結果を示したものである。図７においては、気筒の配置方向における直径を両端矢印Ｄで示し、気筒の配置方向と直交する方向における直径を両端矢印Ｅで示しており、あわせて点線で複数の同心円を表示することで、シリンダヘッド締結時の直径の変化を表している。なお、図７では、直径が変化する様子を定性的に分かり易く表示するために、直径の絶対値に対する直径変化量の比率を誇張して示している。図７に示すように、幅狭部分が設けられていない図５の冷却水通路１４の場合、一体壁５がシリンダボア３の内側に膨出するように変形して気筒の配置方向の直径Ｄが潰れてしまうため、真円度の確保が困難となってしまう。
【００２５】
これに対して、本実施形態のシリンダブロック１の場合は、シリンダヘッド１２が締結されて気筒上下方向の大きな締め付け力が加えられると、一体壁５は、図３に示す状態から図８に示す状態となるように変形することになる。シリンダブロック１では、シリンダボア３間で冷却水通路６の幅狭部分９を形成している一体壁５の肉厚が、上端部分７及び下端部分８よりも厚肉となるように形成されている。このため、幅狭部分が設けられていない冷却水通路の場合にシリンダボア径が潰れる方向における変形が多く発生し易い部分に対して、幅狭部分９を設けて厚肉に形成できることになり、シリンダボア３の径が潰れる方向における変形を抑制することができる。従って、シリンダボア３の真円度をより高い水準で確保することができるようになる。なお、冷却水通路６では、幅狭部分９では通路幅は狭いものの、上端部分７及び下端部分８における通路幅が広く確保されているため、冷却水通路６の断面積をトータルで多く確保でき、冷却効率の向上を図ることもできる。
【００２６】
次に、冷却水通路の形状を変化させた場合におけるシリンダボア３の真円度確保に対する影響について説明する。図９は、冷却水通路の断面形状のシリンダボア３の真円度に対する影響を把握するために検討した条件を示したものである。この図９に示すように、冷却水通路の形状を４種類の条件（ｂａｓｅ、ｃａｓｅ１、ｃａｓｅ２、ｃａｓｅ３）で変更して検討を行った。ｂａｓｅ条件は図５に示す冷却水通路１４の場合を、ｃａｓｅ１条件は本実施形態の図３に示す冷却水通路６の場合を示している。また、ｃａｓｅ２条件は気筒上下方向の中央部分に段状に形成された幅狭部分１７が設けられている冷却水通路１５の場合を、ｃａｓｅ３条件は気筒上下方向の複数箇所（２箇所）に段状に形成された幅狭部分１８が設けられている冷却水通路１６の場合を示している。なお、図９では、冷却水通路の断面形状の半分のみを図示している。また、冷却性能がほとんど同水準である条件同士で比較するようにするために、４つの条件における冷却水通路の断面積が同一となるように（単位時間に通過する冷却水の流量をほぼ同一とするように）、各冷却水通路の形状を設定して検討を行った。
【００２７】
図１０は、図９に示す各条件について、シリンダヘッド締結時におけるシリンダボア３の径方向の最大変形量を計算して比較したものである。なお、図１０に示す計算結果である最大変形量については、ｂａｓｅ条件における計算最大変形量の大きさを８．５とした場合の相対値として、他の条件における計算最大変形量の大きさを示している。この図１０に示すように、本実施形態の冷却水通路６の場合（ｃａｓｅ１条件）は、最大変形量の大きさを３．４に低減できており、ｂｅｓｅ条件に比して最大変形量の大きさをトータルで４０％程度にまで小さくすることができている。また、ｃａｓｅ２条件やｃａｓｅ３条件の場合でも、幅狭部分１７及び１８をそれぞれ設けることで、最大変形量の大きさを低減できており、ｂａｓｅ条件に対して、ｃａｓｅ２条件の場合で１４％、ｃａｓｅ３条件の場合で３７％、最大変形量を小さくすることができている。従って、冷却性能が同じであっても、冷却水通路の上下端部分以外の部分に幅狭部分を設けることにより、シリンダヘッド締結の際にシリンダボア３の径が潰れてしまう方向における一体壁５の変形を抑制することができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態に係るシリンダブロック１によると、冷却水通路６の上端部分７及び下端部分８以外の部分に通路幅の狭い幅狭部分９が設けられているため、その幅狭部分９における一体壁５の肉厚が厚肉に形成されている。このため、シリンダヘッド締結の際にシリンダボア３の径が潰れる方向における変形を抑制することができる。そして、冷却水通路６の上端部分７及び下端部分８は、通路幅が広くなるように形成されているため、その部分にて冷却水通路６の断面積を十分に確保することができる。従って、冷却効率の向上とシリンダヘッド締結時のシリンダボア３の真円度の向上との両立をより高水準で達成することができるシリンダブロックを得ることができる。
【００２９】
また、シリンダブロック１によると、冷却水通路６の上端部分７及び下端部分８から最も離れた気筒上下方向の中央に幅狭部分９が設けられるため、シリンダボア３の径が潰れる方向の変形が生じることを効率よく抑制することができる。また、シリンダブロック１では、幅狭部分９は、上端部分７及び下端部分８から気筒上下方向の中央に向かって徐々に狭くなることで形成されている。このため、上端部分７及び下端部分８と幅狭部分９との間で一体壁５に生じる応力の気筒上下方向における分布をより滑らかにすることができ、応力集中の発生を抑制できる。また、冷却水通路６の断面形状は点対称形状であるため、シリンダボア３の径が潰れる方向の変形を抑制する効果を気筒上下方向及び気筒の配置方向においてそれぞれ対称に奏することができ、より効率よく全体的に一体壁５の変形を抑制することができる。
【００３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。また、本発明は、例えば、次のように変更して実施してもよい。
【００３１】
（１）本実施形態においては、直列４気筒の内燃機関に適用される場合を例にとって説明したが、他の形式の多気筒内燃機関であっても本発明を適用して本実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００３２】
（２）冷却水通路の断面形状については、本実施形態や図９のｃａｓｅ２・３条件に示したものに限らず、特許請求の範囲に記載した限りにおいて、様々に設計を変更して実施することが可能である。即ち、幅狭部分の通路幅が上端部分の通路幅及び下端部分の通路幅のいずれよりも狭くなるように形成されていれば本発明の効果を奏することができる。また、気筒上下方向の中央に幅狭部分が設けられていない場合（中央からずれた位置に設けられている場合）であっても、本発明の効果を奏することができる。
【００３３】
（３）冷却水通路の断面形状については、例えば、図１１乃至図１４に示すもののように変形して実施することもできる。なお、図１１乃至図１４はいずれも本実施形態の図３に対応する図であり、また、図１２（ａ）・（ｂ）では冷却水通路の断面形状の半分のみを図示している。図１１に示す冷却通路１９では、上端部分及び下端部分から湾曲するように通路幅が狭くなることで気筒上下方向の中央に幅狭部分２０が形成されている。図１２（ａ）に示す冷却水通路２１では、下端部分からテーパ状に通路幅が狭くなることで気筒上下方向の中央から上端部分側にかけて幅狭部分２２が形成されている。図１２（ｂ）に示す冷却水通路２３では、上端部分からテーパ状に通路幅が狭くなることで気筒上下方向の中央から下端部分側にかけて幅狭部分２４が形成されている。図１３に示す冷却水通路２５では、上端部分及び下端部分のみ通路幅が広がる形状になっており、上端部分及び下端部分以外の部分で全体的に幅狭部分２６が形成されている。図１４に示す冷却水通路２７では、上端部分及び下端部分が局部的に通路幅が広い形状となっており、その上下端部分から中央にかけて直線状に徐々に通路幅が狭くなることで、気筒上下方向の中央に幅狭部分２８が形成されている。これらの図１１乃至図１４に示すようないずれの冷却水通路の断面形状であっても、本発明と同様の効果を奏することができる。また、冷却水通路の少なくとも一方の側部断面形状が、図９のｃａｓｅ１・２・３条件に示したものであれば、もう一方の側部断面形状が図１２（ａ）・（ｂ）であっても、本発明の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係るシリンダブロックを例示した平面図である。
【図２】図１のII−II線矢視断面図である。
【図３】図２のIII−III線矢視断面図である。
【図４】図１に示すシリンダブロックにシリンダヘッドを締結する様子を説明する断面図である。
【図５】図３に示す冷却水通路の説明のために比較例として示す冷却水通路の断面図である。
【図６】図５に示す冷却水通路のシリンダヘッド締結時における変形を説明する断面図である。
【図７】図５に示す冷却水通路を備えるシリンダブロックにおけるシリンダヘッド締結の際の変形状態を計算した結果を示したものである。
【図８】図３に示す冷却水通路のシリンダヘッド締結時における変形を説明する断面図である。
【図９】冷却水通路の断面形状のシリンダボアの真円度に対する影響を把握するために検討した条件を示したものである。
【図１０】図９に示す各条件について、シリンダヘッド締結時におけるシリンダボアの径方向の最大変形量を計算して比較したものである。
【図１１】変形例に係るシリンダブロックの冷却水通路の断面形状を示す断面図である。
【図１２】変形例に係るシリンダブロックの冷却水通路の断面形状を示す断面図である。
【図１３】変形例に係るシリンダブロックの冷却水通路の断面形状を示す断面図である。
【図１４】変形例に係るシリンダブロックの冷却水通路の断面形状を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    シリンダブロック
２    シリンダ筒壁
３    シリンダボア
４    ウォータジャケット
５    一体壁
６    冷却水通路
７    上端部分
８    下端部分
９    幅狭部分
【図１】
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【図２】
2006132424.tif 000004
【図３】
2006132424.tif 000005
【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】
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【図１０】
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【図１１】
2006132424.tif 000013
【図１２】
2006132424.tif 000014
【図１３】
2006132424.tif 000015
【図１４】
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