(57)【要約】  【課題】  シリンダボア間に位置するシリンダヘッドの剛性強化を図ることで、ボア間の合面の面圧の底上げを図り、隣接ボア間の合面のシール性を向上させることを課題とする。  【解決手段】  シリンダヘッド４とシリンダブロック２がボルト３で締結されたエンジンＥの補強構造において、シリンダブロック２のボア間に位置するシリンダヘッド４の下壁部９にシリンダヘッド高さ方向Ｚ上方に突き出すよう形成されたリブ（補強部）１３を設けたことを特徴とする。【選択図】  図１
2006002695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダヘッドとシリンダブロックがボルトで締結されたエンジンの補強構造において、
上記シリンダブロックのボア間に位置するシリンダヘッドの下壁部にシリンダヘッド高さ方向上方に突き出すよう形成された補強部を設けたことを特徴とするエンジンの補強構造。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの補強構造において、
上記シリンダブロックの互いに隣り合う一対のシリンダ壁間を連結する補強連結材を設けことを特徴とするエンジンの補強構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載のエンジンの補強構造において、
上記補強部は上記下壁よりウオータージャケット内に突き出すよう形成され、かつ、上記補強部はその突き出し部側にシリンダヘッド長手方向に開口する冷却水流動用の凹部が形成されたことを特徴とするエンジンの補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン本体の組み付けにおいてシリンダヘッドとシリンダブロックをボルトによって締結するエンジンの補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
多気筒エンジンのエンジン本体ではシリンダヘッドとシリンダブロックを重ね、ヘッドボルトにより両者を一体的に締結している。例えば、図８に示す乾式ライナー式水冷エンジンにおいて、シリンダブロック１００は外壁部１１０とその内側のボア部１２０との間にウオータージャケット１３０を有し、ボア部の内側にシリンダライナ１４０を一体的に埋め込み鋳造し、外壁部１１０とボア部１２０の上端を上壁１５０で連結する。上壁１５０近傍であってシリンダ列の両外側、両端部および各ボア間にヘッドボルト１６０の嵌着用のボルト孔１７０が多数形成されている。
【０００３】
一方、シリンダヘッド１８０には、各ボルト孔１７０と対向する位置にボルト貫通孔１９０が形成される。これにより各ボルト貫通孔１９０に挿通されたヘッドボルト１６０を対向するシリンダブロック１００のボルト孔１７０に螺合し、ボルト締め付けによってシリンダヘッド下壁２１０とシリンダブロックの上壁１５０とがヘッドガスケット２００を介して所定の面圧で結合するようにし、各シリンダのシール性を保持している。
【０００４】
このようにシリンダヘッド１８０とシリンダブロック１００をヘッドボルト１６０の締め付けにより結合する場合、各ヘッドボルト１６０の締め付けトルクを一定値に保持するにもかかわらず、例えば、図６に符号Ａの実線で示すように、各シリンダボア周りのシール面圧は偏りを示し、しかも、その際のシリンダライナの変形量（図７の符号ａ参照）はシリンダライナの上端縁より、例えば、７０〜１２０ｍｍの位置近傍で過度に大きくなる。
【０００５】
図６で明らかなように、エンジン長手方向Ｘである隣接ボア間のシール面圧は最も低下し、ガス漏れしやすくなり、エンジン長手方向Ｘと直行するエンジン左右方向である幅方向Ｙにおけるシール面圧は比較的高く、面圧余裕度が過大気味となる傾向を示す。
【０００６】
これはシリンダブロック１００の隣接するボア間の間隔が狭いために、図６で示すX方向にヘッドボルトを配置することが出来ないことと、この部位の剛性が比較的低いことに起因している。また、ボア間のシリンダヘッド１８０とシリンダブロック１００の合面部ではガスケット２００の各シリンダボア周りの不図示のビード部同士が接近するため、そのシール面圧が得難い状態にある。
【０００７】
このような理由からヘッドボルトの締め付けによるシリンダヘッドとシリンダブロックの合面の面圧分布は、ボア間における面圧が低くなってしまう。  
このような実情を考慮し、従来はシリンダボア全周におけるすべての位置のボア周りシール面圧が必要最小限面圧値（図６に符号Ｂの実線で示す）を上回るようにヘッドボルトの締付け力を加えるようにしていた。
【０００８】
なお、特開平０６−３０７２８７号公報（特許文献１）には、シリンダライナの上端面に形成された凹溝内にＣ状断面を有する中空状ガスケットを配備して、同ガスケットを比較的小さなヘッドボルトの締付け力で変形させて高いシール性を発揮するようにして、ボアのシール性を向上させる技術が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平０６−３０７２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述のように、シリンダボア全周におけるすべての位置のボア周りシール面圧が必要最小限の面圧値を上回るようにヘッドボルトに締付け力を加えると、この場合の締付け力が大きくなるに従い、例えば図７に示すように、シリンダライナの真円度の変形量（符号ａ参照）が過度に大きくなり、これに起因して、シリンダ内部を上下動するピストン／ピストンリングとライナ内壁間の環状隙間が変形し、ガス、潤滑油のシール性を低下させる原因となる。
【００１１】
なお、特許文献１のＣ状断面を有する中空状ガスケットもこれに加わる締結力が最大変形量を超えて締結力が加わると、シリンダの真円度が低下し、シリンダヘッドとシリンダブロックの合面部ではそのシール性が悪くなり、シリンダ内部を上下動するピストン／ピストンリングとライナー内壁間のガス、潤滑油のシール性を低下させることとなる。  
本発明は、上述のような問題を解消するために、ボア間に位置するシリンダヘッドの剛性強化を図ることでボア間部の面圧増大を図り、ボア間の合面のシール性を向上させることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１の発明は、シリンダヘッドとシリンダブロックがボルトで締結されたエンジンの補強構造において、上記シリンダブロックのボア間に位置するシリンダヘッドの下壁部にシリンダヘッド高さ方向上方に突き出すよう形成された補強部を設けたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１記載のエンジンの補強構造において、上記シリンダブロックの互いに隣り合う一対のシリンダ壁間を連結する補強連結材を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２記載のエンジンの補強構造において、上記補強部は上記下壁よりウオータージャケット内に突き出すよう形成され、かつ、上記補強部はその突き出し部側にシリンダヘッド長手方向に開口する冷却水流動用の凹部が形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、このようにシリンダボア間のヘッド下壁に埋設された補強部がシリンダヘッド長手方向と直行する方向に延出形成されると共に上記下壁よりシリンダヘッド高さ方向に突き出すよう形成されるので、この補強部によりシリンダヘッドのボア間に位置する下壁の剛性を補強することで、シリンダヘッドとシリンダブロックがボルトで締結された際に、ボア間のシール面圧が増大し、ボア回りの面圧を均一化できると共にボア間のシール性を向上させることができる。  
しかも、最も面圧が低いボア間の面圧を増大させることにより、ボア回りの面圧を均一化することができるので、従来はボア間のシール面圧を確保するために余剰にかけていたボルトの締め付け力を低減させることが可能となり、ボルトの締め付けによるボア変形を抑制することが出来、ピストンリングとライナー内壁間のガス、潤滑油のシール性を改善できる。
【００１６】
更に、本発明は、タイバーが互いに隣り合う一対のシリンダ壁間である隣接シリンダ壁間の剛性を強化でき、更なるボア変形量の低減が図られ、ピストンリングとライナー内壁間のガス、潤滑油のシール性を改善できる。  
更に、本発明は、凹部が冷却水のシリンダヘッド長手方向への流動を許容できるので、シリンダヘッドの冷却性能の低下を極力抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１、２にはこの発明の一実施形態としてのエンジンの補強構造が適用された多気筒エンジンを示した。  
この多気筒エンジン（以後単にエンジンＥと記す）のエンジン本体１は複数のシリンダＳを有するシリンダブロック２とその上側にヘッドボルト３（以後単にボルト３と記す）３で一体的に締結されたシリンダヘッド４及びヘッドカバー５と、シリンダブロック２の下側に一体結合されるオイルパン６とを有する。エンジンＥは同一形状のシリンダＳをエンジン長手方向Ｘに４つ有し、各シリンダＳ内にはピストン７が上下摺動可能に配備され、シリンダライナ８、ピストン７、シリンダヘッド４の下壁９間に燃焼室Ｃが形成されている。
【００１８】
シリンダブロック２とその上側のシリンダヘッド４との間にはガスケット１１が配備され、両者は複数のヘッドボルト３の締付によってシリンダブロック２の上壁１２（トップデッキ）とシリンダヘッド４の下壁９とがガスケット１１を挟持した状態で強固に一体結合されている。  
シリンダブロック２には鍔部を備えたシリンダライナ８が着脱自在に嵌挿されている。
【００１９】
ところで、シリンダブロック２はシリンダ長手方向Ｘ（図１参照）に沿って等間隔で直列状に４つのシリンダライナ８を配備する。更に、シリンダブロック２は外壁部１５とその内側のシリンダボア部１６との間にウオータージャケット１７を有する。ウオータージャケット１７はシリンダブロック２の長手方向Ｘの一端に不図示のウオーターポンプからの冷却水を流入させる流入口１９（図３（ｂ）参照）が形成され、更に、同冷却水をシリンダヘッド４側のウオータージャケット２１（図１参照）に流動させる連通口２２を上壁１２（トップデッキ）（図１参照）に複数形成されている。
【００２０】
シリンダブロック２の外壁部１５であって、各シリンダボア部１６の上部側との対向部にはシリンダ周方向に沿ってボルト孔２３を有するボス部２４が複数ほぼ所定間隔を介して順次配設される。  
このようなシリンダブロック２はエンジン長手方向Ｘに直状に所定間隔を介して各シリンダボア部１６を配設し、その上壁１２（トップデッキ）から所定長さ分だけ下方の位置で補強連結材であるタイバー１４によって各シリンダボア部１６が一体結合されている。この時の所定の長さとして、図７に示された変形量の大きい位置Sに対応する上壁１２からの距離を設定することにより、効果的にボス変形を抑えることができる。よって、タイバー装着により、結果的にはピストンリングとライナー内壁間の環状隙間の変形を抑え、ガス、潤滑油のシール性を改善することができる。
【００２１】
なお、タイバー１４はシリンダブロック２の鋳造時において、中間部がウオータージャケット１７に露呈する状態で両側端が互いに対向するシリンダボアに同時に鋳込まれる。
また、ここでは互いに隣り合う一対のボア部（シリンダ壁）間を１つのタイバー１４で連結しているが、場合により２つ以上のタイバー１４を用いてよりシリンダライナ８の変形を確実に抑制しても良い。
【００２２】
一方、シリンダヘッド４のシリンダブロックボア間に位置するヘッド下壁９内側には、上先端をヘッドウォータージャケット２１内に突き出す補強部であるリブ１３が設けられる。  
このリブ１３は、横断面が三角形をなし、頂部中間にエンジン高さ方向Ｚに向かって切欠された切欠凹部１３１が形成される。このリブ１３はボア間の距離より多少狭い横幅と、ヘッド下壁９の肉厚Ｌｗ（図２参照）より大きい縦幅と、シリンダヘッド長手方向Ｘと直行する方向のリブ長手方向（Ｙ）長さＬｃとを有する。
【００２３】
リブ１３はその低面がヘッド下壁９の上面より連続して上方に延在している。リブ長手方向長さＬｃはボア間に位置する一対のボルト貫通孔２７の間隔Ｌｄ（図３）より小さいＬｃに設定され、これにより、一対のボルト貫通孔２７との干渉を避けた上で、シリンダボア間に位置する下壁９の剛性を十分に強化し、シール面圧が得られるよう機能させることができる。
【００２４】
なお、リブ１３の頂部中間の切欠凹部１３１はヘッドウォータージャケット２１内をエンジン長手方向Ｘに流動する冷却水の流れに対しリブ１３が流動抵抗となることを抑制するため設けられる。なお、このように、リブ１３がその頂部の中間を切欠し、左右端の頂部を残すことで、この左右端の頂部がシリンダボア間に位置する一対のボルト３の締結力をより確実に受け取るので、補強部材として十分に機能する。なお、図３（ａ）に示す複数の符号２０は図３（ｂ）に示すシリンダブロック２側の連通口２２に対向して配設され、ウォータージャケット１７よりヘッドウォータージャケット２１に冷却水を流動可能に形成される。
【００２５】
このようなエンジンＥの補強構造が適用されたエンジン本体１の組み付け時において、シリンダブロック２とシリンダヘッド４とが重ね合わされ、複数ボルト３を用い、これらをシリンダヘッド４の各ボルト貫通孔２７より差込み、対向するガスケット１１の貫通孔（不図示）、シリンダブロック２のボルト孔２３へと嵌挿させ、ボルト孔２３の螺子部に順次羅着させることで、シリンダブロック２とシリンダヘッド４とがガスケット１１を介して一体結合されるとする。
【００２６】
この場合、ヘッドボルト３の締め付けトルクを従来同様の比較的大きな値に保持した場合、隣接シリンダボア間の剛性が十分強化されていることで、図６に符号Ｃで示すように、シリンダ長手方向に位置する部位ｐ１、ｐ２のシール面圧が底上げされ、シリンダボア周りのシール面圧が均一化されるので、シリンダブロックとシリンダヘッド間における燃焼ガスのシール性を向上できる。
【００２７】
また、リブ１３によりシリンダボア間の面圧を底上げした状態（図６符合C）は必要最小面圧値（図６符合B）に対し、余裕があるので、従来のヘッドボルト締め付け力よりも小さい締め付け力で必要十分な面圧を得ることが可能となる。  
シリンダボア周りのシール面圧を必要十分な面圧まで低下させるべく、ヘッドボルトの締め付け力を低下させた場合、図７に符合ｄで示されるように、ボア変形量を低減することが可能となり、ピストンリングとシリンダライナ８の内壁間のガス、潤滑油のシール性を十分に改善できる。
【００２８】
このような結果を考慮し、ここでのエンジン本体1の組付けにあたっては、ボルト３の締付力を従来値より所定量低滅させる。この際、リブ１３の働きでヘッド下壁９側の隣接シリンダ対向部間の曲げ剛性を強化させているため、締付力を従来値より所定量低減させているにもかかわらず、シリンダヘッド４とシリンダブロック２の合面の内シリンダ長手方向Ｘに位置する部位のシール面圧を底上げさせることができ、シリンダボア部１６回りのシール面圧の不均一性を抑制して、均一化を図れ、ボア間のシール性を向上させることができる。
【００２９】
また、ボルト３の締付力の低減およびタイバー１４の働きにより、シリンダボア周辺部にかかる総荷重の低下およびシリンダブロック２のボア間部のシリンダ壁の剛性が強化されるため、シリンダ変形の抑制が可能であり、ピストンリングとライナ内壁間のガス、潤滑油のシール性を十分に改善できる。
【００３０】
このように、最も低下しやすいシリンダヘッド４のシリンダボア間に位置する下壁９の剛性がリブ１３により高まりシール面圧の不均一性を抑制できるので、ボア周辺部にかかる総荷重を低下させても必要最低面圧値Ｂを上回るように設定でき、シリンダブロック２側のボルトボス部２４が過度の締結力を受けることを抑制でき、これによりシリンダライナ８の変形を抑制でき、ピストンリングとライナー内壁間のガス、潤滑油のシール性を改善できる。
【００３１】
上述のところにおいて、シリンダブロック２は互いに隣り合う一対のボア部（シリンダ壁）間をタイバー１４を用いて連結しているが、このタイバー１４を排除し、単に、シリンダヘッド４にリブ１３を設けてシリンダヘッド４のヘッドボア間の下壁９の剛性を補強するのみとして構成の簡素化を図ってもよい。この場合も、タイバー１４を備えた場合より多少のピストンリングとライナー内壁間のガス、潤滑油のシール性の低下があるものの、図１の装置とほぼ同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は直列多気筒エンジンに適応されるとして説明されていたが、Ｖ型エンジンにも同様に本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態としてのエンジンの補強構造が適用されたエンジンの側面図である。
【図２】図１のエンジンの正面図である。
【図３】図１のエンジンの要部端面図を示し、（ａ）はヘッド低壁の底面図、（ｂ）はシリンダブロック上壁の上面図である。
【図４】図１のエンジンのシリンダブロック内のタイバーを説明する図で、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は要部断面図である。
【図５】図１のエンジンのシリンダヘッド内のリブを説明する図である。
【図６】図１のエンジン本体及び比較例としての従来装置のシール面圧特性図である。
【図７】図１のエンジン本体及び比較例としての従来装置の真円度特性線図である。
【図８】従来装置の切欠断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    エンジン本体
２    シリンダブロック
３    ボルト
４    シリンダヘッド
９    ヘッド下壁
１３    リブ（補強部）
１４    タイバー
Ｅ    エンジン
Ｚ    シリンダヘッド高さ方向
【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】
2006002695.tif 000009
【図８】
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