(57)【要約】【課題】  ボア部が膨張したときに強度を高めることができるオープンデッキタイプのシリンダブロックを提供する。【解決手段】  シリンダブロック１００は、ボア領域１５を取り囲むボア部１２と、ボア部１２の外周に設けられ、ボア部１２との間でウォータジャケット空間７を形成する本体部１１とを備える。ウォータジャケット空間７は、シリンダブロック１００のデッキ面２１１で開口している。シリンダブロック１００は、デッキ面２１１近傍においてボア部１２と本体部１１との間に嵌め合わされた複数のコイルバネ１５２を備える。【選択図】        図２
2006125359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダブロックであって、
前記シリンダブロックは、ボア領域を取り囲むボア部と、
前記ボア部の外周に設けられ、前記ボア部との間でウォータジャケット空間を形成する本体部とを備え、
前記ウォータジャケット空間は、前記シリンダブロックのデッキ面で開口しており、
さらに、前記シリンダブロックは、前記デッキ面において前記ボア部と前記本体部との間に嵌め合わされた複数の弾性体を備えた、シリンダブロック。
【請求項２】
前記弾性体はコイルバネである、請求項１に記載のシリンダブロック。
【請求項３】
前記弾性体は、所定の縮みストロークを有するコイルバネであり、前記ボア部が前記ストロークを超えて膨張すると前記コイルバネの各々の隣り合うコイルが密着して前記コイルバネが前記ボア部と前記本体部とを接続する補強部材となる、請求項１に記載のシリンダブロック。
【請求項４】
前記弾性体は、縮むにつれてバネ定数が大きくなる非線形バネである、請求項１に記載のシリンダブロック。
【請求項５】
内燃機関のシリンダブロックであって、
前記シリンダブロックは、ボア領域を取り囲むボア部と、
前記ボア部の外周に設けられ、前記ボア部との間でウォータジャケット空間を形成する本体部とを備え、
前記ウォータジャケット空間は、前記シリンダブロックのデッキ面で開口しており、
さらに、前記シリンダブロックは、前記デッキ面近傍に設けられる補強部材を備え、
内燃機関の停止時には、前記補強部材と前記ボア部との間には隙間が生じており、内燃機関が運転すると前記ボア部が膨張して前記補強部材の先端部が前記ボア部に密着する、シリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シリンダブロックに関し、より特定的には、冷却水を流すウォータジャケット空間を有するシリンダブロックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シリンダブロックの構造は、たとえば特開２００４−２１８４４７号公報（特許文献１）および特開平７−１０３０６４号公報（特許文献２）に開示されている。
【特許文献１】特開２００４−２１８４４７号公報
【特許文献２】特開平７−１０３０６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１では、オープンデッキのシリンダブロックのデッキ上面部において、ボア部とウォータジャケットの外壁の間に補強材を溶接で固定する技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、オープンデッキのシリンダブロックのデッキ面において、ボア部とウォータジャケット外壁の間に補強材をロウ付けで固定する技術が開示されている。
【０００５】
しかしながら、従来の技術では、まずボア部とウォータジャケット空間の外壁に対し追加部品を完全に固定させる工程が必要であり、製造工程が増加するという問題がある。上記従来技術では、別ピースを用いることにより、ボア部と本体部とを完全に一体化することにより、シリンダブロックという部品として、剛性を向上する考え方で作成されている。
【０００６】
ベースとなるオープンデッキ型に部品を追加して、クローズドデッキ型相当の剛性を得る目的は、筒内圧によるボア径拡張を抑制し、特にガスケットシール面の動きを抑制することである。しかしながら、ガスケットシール面の動きが問題となるほどに大きくなるのは、筒内圧が大きい高負荷時の一部の状況のみである。すなわち、筒内圧力が大きくてボア径の拡張が許容値より大きくなったときにだけ、クローズドデッキ相当の剛性を発揮できればよい。しかしながら、従来構造では常に剛性が確保されている状態であり、過剰品質な状態であったと言える。
【０００７】
より作りやすくする観点から考えると、必要なときだけクローズドデッキ相当の構造にして製造工程を簡素化することが好ましい。
【０００８】
また、従来技術では、追加部品を固定した後のボアの変形、残留応力の発生、材料強度の低下などの問題があった。その理由として、溶接により追加部品を接合すると、受熱による悪影響を受ける。圧着等の場合は受熱は問題ないが、ボア側への押付け固定により、ボア側に応力が発生し変形の原因となる。
【０００９】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、製造工程の増加を防ぎ、かつボア部に影響を与えることなく必要なときに剛性を高め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】
【００１０】
この発明の一つの局面に従ったシリンダブロックは、内燃機関のシリンダブロックであって、ボア領域を取り囲むボア部と、ボア部の外周に設けられ、ボア部との間でウォータジャケット空間を形成する本体部とを備える。ウォータジャケット空間は、シリンダブロックのデッキ面で開口している。シリンダブロックは、デッキ面近傍においてボア部と本体部との間に嵌め合わされた複数の弾性体を備える。
【００１１】
このように構成されたシリンダブロックでは、デッキ面近傍においてボア部と本体部との間に複数の弾性体が嵌め合わせられる。通常、弾性体では変形が大きくなるにつれ、大きい反発力を生じさせる。すなわち、ボア部が拡張すればするほど、このボア部の拡張を妨げるような力が弾性体に働き、ボア部が複数の弾性体に押される。その結果シリンダブロックの剛性が向上する。さらにボア部と本体部との間に複数の弾性体を嵌め合わせるだけで上記剛性を実現でき、弾性体を溶接で接合する場合に比べてボア部に影響を与えることなく剛性を高めることができる。
【００１２】
より好ましくは、弾性体はコイルバネである。この場合、コイルバネは水の流れの抵抗とならないためデッキ面においてウォータジャケット空間での水の流れを遮ることがない。
【００１３】
好ましくは、弾性体は所定の縮みストロークを有するコイルバネであり、ボア部がストロークを超えて膨張するとコイルバネの各々の隣り合うコイルが密着してコイルバネがボア部と本体部とを接続する補強部材となる。この場合ボア部での筒内圧力が大きくボア部の拡張が許容値より大きくなれば、コイルバネが密着し、コイルバネはボア部と本体部とを接続する補強部材となる。その結果、シリンダブロックの剛性を高めることができる。
【００１４】
より好ましくは、弾性体は縮むにつれてバネ定数が大きくなる非線形のバネである。この場合、弾性体が弾性体は縮むにつれてバネ定数が大きくなるため、ボア部が膨張してバネを縮めた場合に特に大きい力がボア部に加えられ、シリンダブロックの剛性が高まるという効果がある。
【００１５】
この発明の別の局面に従ったシリンダブロックは、内燃機関のシリンダブロックであって、ボア領域を取り囲むボア部と、ボア部の外周に設けられ、ボア部との間でウォータジャケット空間を形成する本体部とを備える。ウォータジャケット空間は、シリンダブロックのデッキ面で開口しており、シリンダブロックは、デッキ面近傍に設けられる補強部材を備える。内燃機関の停止時には、補強部材とボア部との間には隙間が生じている。内燃機関が運転するとボア部が膨張して補強部材の先端部がボア部に密着する。
【００１６】
このように構成されたシリンダブロックでは、内燃機関の停止時には補強部材とボア部との間には隙間が生じているため、ボア部に補強部材が悪影響を及ぼすことがない。内燃機関が運転するとボア部が膨張して補強部材の先端がボア部に密着するためボア部の剛性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明に従えば、必要なときに剛性を高めることができるシリンダブロックを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では、同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従ったシリンダブロックの平面図である。図１を参照して、シリンダブロック１００は、内燃機関のシリンダブロックであって、ボア領域１５を取り囲むボア部１２と、ボア部１２の外周に設けられ、ボア部１２との間でウォータジャケット空間７を形成する本体部１１とを備える。ウォータジャケット空間７はシリンダブロック１００のデッキ面２１１で開口している。シリンダブロック１００はデッキ面２１１近傍においてボア部１２と本体部１１との間に嵌め合わされた弾性体としての複数のコイルバネ１５２とを有する。
【００２０】
ボア領域１５は円筒形状であり、その外周にシリンダライナ１５１が嵌め合わせられる。シリンダライナ１５１は鉄製であり、耐摩耗性を有する部材である。複数のシリンダライナ１５１が１列に並ぶように配置される。この実施の形態では、直列型のエンジンを示しているが、これに限られるものではなく、Ｖ型、Ｗ型、水平対向型などのエンジンに本発明を適用することが可能である。また、複数のボア領域を有するエンジンだけでなく、１つのボア領域のみを有する、いわゆる単気筒エンジンに本発明を適用することも可能である。
【００２１】
ボア領域１５を取り囲むようにボア部１２が配置される。ボア部１２はたとえばアルミニウム合金により構成され、複数の円形状を繋げた形状とされる。ボア部１２に向かい合うように本体部１１が設けられる。本体部１１とボア部１２とはウォータジャケット空間７の底で繋がっており、鋳型を用いて鋳造することで作製される。すなわち、本体部１１とボア部１２とは同一の材料で構成される。
【００２２】
本体部１１には、ヘッドボルト孔１４が設けられる。ヘッドボルト孔１４はエンジンヘッドをシリンダブロック１００に取付けるボルトを挿入させるための孔である。
【００２３】
本体部１１とボア部１２との間には冷却水（ロングライフクーラント）を流すためのウォータジャケット空間７が配置される。ウォータジャケット空間７は冷媒通路であり、デッキ面２１１において開口している。すなわち、このシリンダブロック１００は、いわゆるオープンデッキ型である。
【００２４】
ボア部１２と本体部１１とを接続するようにコイルバネ１５２が配置される。コイルバネ１５２の一端はボア部１２に接触し、他端は本体部１１に接触する。コイルバネ１５２は板バネなどの他の弾性体に置換えられてもよい。また、コイルバネ１５２のピッチは一定である必要はなく、不等ピッチのコイルバネ１５２を用いてもよい。また、コイルバネ１５２を非線形のものとし、縮むにつれてバネ定数が大きくなるものを用いてもよい。
【００２５】
この実施の形態では、コイルバネ１５２は所定の縮みストロークを有する。ボア部１２がストロークを超えて膨張するとコイルバネ１５２の各々の隣り合うコイルが密着してコイルバネ１５２がボア部１２と本体部１１とを接続する補強部材となる。ボア部１２は、エンジンの出力状態に応じて膨張する。この膨張によりコイルバネ１５２が縮められて、縮みストロークの限界まで達するとコイルバネ１５２は縮みきった状態となる。その場合に半径方向に本体部１１とコイルバネ１５２とボア部１２とが擬似的に一体となって、半径方向の剛性が増加する。これによりクローズドデッキ相当の剛性となる。
【００２６】
本発明では、シリンダブロック１００において、オープンデッキの生産性の高さと、クローズドデッキの高剛性を兼ね備えた構造を採用している。本発明では、オープンデッキ型のシリンダブロック１００のデッキ面２１１において、ボア部１２と本体部１１との間にコイルバネ１５２を組込んでいる。これにより、高負荷時の筒内圧（ボア領域１５の圧が高いときにボア部１２の変形でコイルバネ１５２が密着する。その結果、本体部１１（ウォータジャケット外壁）までが擬似的に一体化する状態を作り、クローズドデッキ相当の剛性を発揮することが可能となる。
【００２７】
図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図２を参照して、シリンダブロック１００は、クランクケース部５１と、クランクケース部５１上の本体部１１と、本体部１１の内側に設けられたボア部１２とを有する。ボア部１２の内周面にはシリンダライナ１５１が設けられている。シリンダライナ１５１はボア領域１５を取り囲む。
【００２８】
ボア部１２と本体部１１との間がウォータジャケット空間７であり、ウォータジャケット空間７には冷却水１２０が充填されている。なお、この実施の形態では水を用いてボア部１２を冷却する構造を示しているが、これに限られるものではなく、オイル、他の流体などをウォータジャケット空間７に流し込むことが可能である。また、ウォータジャケット空間７内での冷却水１２０の流れを調整するために、ウォータジャケットスペーサを設けてもよい。
【００２９】
本発明では、オープンデッキ型のシリンダブロック１００に対し、ボア部１２と本体部１１とをブリッジさせるための部品としてのコイルバネ１５２を追加している。コイルバネ１５２は、シリンダブロック１００に設置する際位置決めは行なうが、シリンダブロック１００に対し溶接等による固定化（一体化）はしない。ボア領域１５の圧力（筒内圧）が大きくなり、所定の変形が発生すると、ボア部１２とコイルバネ１５２と本体部１１の三者が密着状態となり、クローズドデッキ相当の剛性を発揮する。
【００３０】
これにより、クローズドデッキのブリッジ部をなす追加部分において、溶接等の接合工程が不要となる。
【００３１】
ボア部１２の変形量が大きくなり過ぎたときのみクローズドデッキ化する設計により、ボア側および本体側への完全な固定が不要となる。また、追加部品としてのコイルバネ１５２を取付ける際に溶接等の受熱の機会を排除でき、また、ボア側への圧着等のボア部の応力の発生を排除できる。その結果追加部品組付け後のボア部１２の変形を防止できる。
【００３２】
コイルバネ１５２は一般的な圧縮バネにより構成され、シリンダブロック１００に装着する際には圧縮変形させて溝１１１，１１２に嵌め合わせる。なお、溝１１１，１１２は、シリンダブロック１００の鋳造形成の際の鋳抜きによって、同時に形成される。筒内圧力が高まり、ボア部１２の拡張が大きくなってコイルバネ１５２を圧縮する過程において、拡張量が所定値以上となると、コイルバネ１５２が密着するようになる。コイルバネ１５２として、非線形のバネを用い、ボア部１２の変形量が所定値以上になったとき、必要な弾性係数（拡張方向に対する剛性：バネ定数）を確保できるものであれば、必ずしもコイルバネ１５２は密着状態にならなくてもよい。
【００３３】
以上説明したような、この発明に従ったシリンダブロック１００では、必要なときにだけクローズドデッキ相当の剛性を得ることができる。また、ボア部１２に悪影響を及ぼすことがない。
【００３４】
（実施の形態２）
図３は、この発明の実施の形態２に従ったシリンダブロックの断面図である。図３を参照して、この発明の実施の形態２に従ったシリンダブロック１００では、追加部品としての補強部材１５４を本体部１１に圧入で固定しており、補強部材１５４の先端部１５４０はボア部１２と離れており、その隙間の距離はＬである。
【００３５】
実施の形態２に従ったシリンダブロック１００は、ボア領域１５を取り囲むボア部１２と、ボア部１２の外周に設けられ、ボア部１２との間でウォータジャケット空間７を形成する本体部１１とを備える。ウォータジャケット空間７は、シリンダブロック１００のデッキ面２１１で開口している。シリンダブロック１００は、デッキ面２１１近傍においてボア部１２に向かって突出する補強部材１５４を備える。内燃機関の停止時には、補強部材１５４と、ボア部１２または本体部１１の間には隙間が生じている。内燃機関が運転するとボア部１２が膨張して補強部材１５４の先端部１５４０がボア部１２に密着する。
【００３６】
この実施の形態では、実施の形態１におけるバネを圧入固定する補強部材１５４で置換えている。また、バネが密着状態になるまでの低剛性部分を隙間で置換えたものである。補強部材１５４は、この実施の形態では本体部１１に固定しているが、本体部１１に固定せず、補強部材１５４が本体部１１およびボア部１２の双方に対して隙間を有するような構成としてもよい。また、補強部材１５４がボア部１２に取付けられ、本体部１１と補強部材１５４との間に隙間が設けられていてもよい。
【００３７】
たとえば、本体部１１に孔が設けられ、この孔に補強部材１５４が嵌め合わされ、補強部材１５４がボア領域１５のラジアル方向にスライドして移動可能なように設けられてもよい。この場合であっても、ボア部１２の膨張量が所定量を超えると、ボア部１２、補強部材１５４および本体部１１が一体となる。
【００３８】
このように構成された、実施の形態２に従ったシリンダブロック１００においても、実施の形態１に従ったシリンダブロック１００と同様の効果がある。
【００３９】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。まず、本発明のエンジンは車両に搭載されるものだけでなく、発電機用のエンジンとしてもよい。
【００４０】
また、エンジンの種類として、ガソリンエンジンだけでなく、ディーゼルエンジンに本発明を適用してもよい。
【００４１】
さらに、補強部材１５４およびコイルバネ１５２の配置の位置、配置数については、デッキ面２１１近傍であれば特に制限されない。
【００４２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
この発明は内燃機関の分野において適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】この発明の実施の形態１に従ったシリンダブロックの平面図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に従ったシリンダブロックの断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
７  ウォータジャケット空間、１１  本体部、１２  ボア部、１５  ボア領域、１００  シリンダブロック、１５２  コイルバネ。
【図１】
2006125359.tif 000003
【図２】
2006125359.tif 000004
【図３】
2006125359.tif 000005