(57)【要約】      （修正有）【課題】締付け応力や、熱応力等によるシリンダスリーブの変形を抑制し、安定したピストンの摺動を可能とする内燃機関のシリンダ構造を提供する。【解決手段】シリンダ５がクランクケース３とシリンダヘッド６との間に一体に締付けられた内燃機関のシリンダ構造において、前記シリンダ５は、シリンダスリーブ３１と、該シリンダスリーブ３１の周囲を覆うシリンダバレル３３とを備えている。前記シリンダスリーブ３１には、環状のスリーブ厚肉部３２が径方向外方に突出して形成され、前記シリンダバレル３３の少なくとも一部には、該シリンダバレル３３の周方向外方に向って肉厚となるようにバレル厚肉部３４が一体に形成され、前記スリーブ厚肉部３２は、前記シリンダスリーブ３１の軸方向において前記バレル厚肉部３４と少なくとも一部が重なる範囲に配設されている。【選択図】図５
2015161286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ(５)がクランクケース(３)とシリンダヘッド(６)との間にピストン(17)の摺動方向に沿う方向に一体に締付けられた内燃機関(１)のシリンダ構造(30)において、
前記シリンダ(５)は、前記ピストン(17)を内周面(31a)で摺動させるシリンダスリーブ(31)と、該シリンダスリーブ(31)の周囲を覆うシリンダバレル(33)とを備え、
前記シリンダスリーブ(31)には、環状のスリーブ厚肉部(32)が径方向外方に突出して形成され、
前記シリンダバレル(33)の少なくとも一部には、該シリンダバレル(33)の周方向外方に向って肉厚となるようにバレル厚肉部(34)が一体に形成され、
前記スリーブ厚肉部(32)は、前記シリンダスリーブ(31)の軸方向において前記バレル厚肉部(34)と少なくとも一部が重なる範囲に配設されたことを特徴とする内燃機関(１)のシリンダ構造(30)。
【請求項２】
前記バレル厚肉部(34)は、前記シリンダバレル(33)の前記クランクケース(３)側の端部(33d)に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関(１)のシリンダ構造(30)。
【請求項３】
前記スリーブ厚肉部(32)の前記クランクケース(３)側の端部(32a)は、前記シリンダスリーブ(31)の軸方向において、前記シリンダバレル(33)の前記クランクケース(３)との接合面(33c)から間隔を設けた位置に配置されたことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関(１)のシリンダ構造(30)。
【請求項４】
前記バレル厚肉部(34)は、前記シリンダバレル(33)の全周に亘って形成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関(１)のシリンダ構造(30)。
【請求項５】
前記バレル厚肉部(34)の少なくとも一部は、前記シリンダスリーブ(31)の径方向外方にさらに肉厚となる厚肉補強部(34b)として一体に形成され、
該厚肉補強部(34b)は、ピストンピン(17a)の軸方向(P)に直交し、かつピストン(17)の摺動方向に直交する方向に形成されたことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関(１)のシリンダ構造(30)。
【請求項６】
前記シリンダバレル(33)の外周面(33a)の前記シリンダヘッド(６)側には、ウォータージャケット部(35)が備えられ、
前記スリーブ厚肉部(32)および前記バレル厚肉部(34)は、前記シリンダスリーブ(31)の軸方向において前記ウォータージャケット部(35)よりも前記クランクケース(３)側に配置されたことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関(１)のシリンダ構造(30)。
【請求項７】
前記スリーブ厚肉部(32)は、前記シリンダバレル(33)に一体に鋳込まれ、
前記スリーブ厚肉部(32)の外径(D1)は、前記ウォータージャケット部(35)の内側壁(35a)径(D2)と略等しくなるように形成されたことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関(１)のシリンダ構造(30)。
【請求項８】
前記シリンダ(５)には、前記シリンダスリーブ(31)の軸方向において、前記ウォータージャケット部(35)と前記バレル厚肉部(34)との間に前記シリンダスリーブ(31)の中心軸線方向へ凹んだ凹部(37)が形成され、
該凹部(37)は、前記シリンダスリーブ(31)の軸方向において、前記スリーブ厚肉部(32)と少なくとも一部が重なる範囲に配設されたことを特徴とする請求項６または請求項７のいずれか１項に記載の内燃機関(１)のシリンダ構造(30)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダスリーブを組込んだ内燃機関のシリンダ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダ構造において、シリンダスリーブの周囲をシリンダバレルで覆ったものがある。シリンダバレルは、放熱性、軽量化の観点からアルミニウム合金で形成されているが、シリンダスリーブは、ピストンとの摩擦に耐える鋳鉄等の別金属で形成されていることが多い。
【０００３】
従来、内燃機関においては、クランクケースの上にシリンダとシリンダヘッドとを重ね、スタッドボルト等で締付ける構成が用いられている。シリンダには、主な構成部品として上述したアルミニウム合金製のシリンダバレルが用いられている。
このような構成では、シリンダバレルは、スタッドボルトによる締付け力によって、締結部に近いクランクケース側端部が外側へ変形する現象が発生する。そのとき、シリンダスリーブは、外部を覆っているシリンダバレルから引張の応力を受け、シリンダスリーブも変形する場合がある。
シリンダスリーブが変形し、真円度が低下すると、シリンダスリーブの内部を摺動しているピストンとの間隔が不均等になり、局所的な摩擦の増大、ピストンの振動による騒音、潤滑オイルの漏れ等の問題を引き起こす。
【０００４】
この変形を防ぐために、特許文献１においては、シリンダバレル下端部とシリンダスリーブとの間に空隙を設けてシリンダバレルからの応力の影響を低減する技術が開示されている。また、特許文献２においては、シリンダスリーブの肉厚を厚くしてシリンダスリーブの変形を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１００６９８号公報
【特許文献２】実開昭５８−１４２３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、内燃機関においては、締付け力による変形だけでなく機関稼働中の燃焼室からの熱の影響を受けることでシリンダバレルおよびシリンダスリーブでは熱膨張および収縮による変形をも考慮する必要がある。また、ピストンをシリンダスリーブ内壁で摺動させる場合、ピストンの往復運動をクランク軸の回転運動に変換するために、シリンダスリーブ内壁には、ピストンピンの軸方向に直交する方向、かつピストンの摺動する方向に直交する方向にピストンの壁面が押し付けられ、この部位では特にピストンとシリンダスリーブとの摩擦抵抗が大きくなる。その結果、ピストンピンの軸方向に直交する方向、かつピストンの摺動方向に直交する方向のシリンダスリーブおよびシリンダバレルには、ピストンからの圧力と熱も加わることになる。
このように、シリンダバレルとシリンダスリーブは、締付け力だけでなく内燃機関稼働時の加熱による膨張や、内燃機関の停止時の冷却による収縮といった熱応力の影響も受けることとなる。
【０００７】
特許文献１に記載の発明では、シリンダバレル下端部とシリンダスリーブとの間に空隙を設けることで、鋳造後の冷却工程においてシリンダスリーブがシリンダバレルから受ける圧縮の応力の影響を抑制しているが、シリンダバレル下端部とシリンダスリーブとの間に空隙を設けているので、却ってシリンダの締付けの際にシリンダバレルが外側へ変形しやすくなり、シリンダスリーブは、シリンダバレルからの圧縮および引張の応力を受けて、径方向外方へ向かって変形することがある。
また、特許文献２に記載の発明では、シリンダスリーブの肉厚を厚くしてシリンダスリーブの変形を抑制しているが、シリンダスリーブには鉄系の材料が用いられているため、単にシリンダスリーブの肉厚を厚くするのみでは、シリンダスリーブの熱容量や重量の増加という問題があり、さらに水冷式内燃機関への適用の場合には、ウォータージャケットの配置や放熱性の悪化という問題がある。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、変形抑制のためによる内燃機関の重量増加や放熱性の悪化を抑制しつつ、シリンダをクランクケースに締付ける際のシリンダスリーブの締付け力による変形や、内燃機関の稼働時の熱応力等によるシリンダスリーブの変形を抑制し、安定したピストンの摺動を可能とする内燃機関のシリンダ構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を解決したものであって、シリンダがクランクケースとシリンダヘッドとの間にピストンの摺動方向に沿う方向に一体に締付けられた内燃機関のシリンダ構造において、前記シリンダは、前記ピストンを内周面で摺動させるシリンダスリーブと、該シリンダスリーブの周囲を覆うシリンダバレルとを備え、前記シリンダスリーブには、環状のスリーブ厚肉部が径方向外方に突出して形成され、前記シリンダバレルの少なくとも一部には、該シリンダバレルの周方向外方に向って肉厚となるようにバレル厚肉部が一体に形成され、前記スリーブ厚肉部は、前記シリンダスリーブの軸方向において前記シリンダバレルと少なくとも一部が重なる範囲に配設されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関のシリンダ構造であって、前記バレル厚肉部は、前記シリンダバレルの前記クランクケース側の端部に形成されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関のシリンダ構造であって、前記スリーブ厚肉部の前記クランクケース側の端部は、前記シリンダスリーブの軸方向において、前記シリンダバレルの前記クランクケースとの接合面から間隔を設けた位置に配置されたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関のシリンダ構造であって、前記バレル厚肉部は、前記シリンダバレルの全周に亘って形成されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関のシリンダ構造であって、バレル厚肉部の少なくとも一部は、前記シリンダスリーブの径方向外方にさらに肉厚となる厚肉補強部として一体に形成され、該厚肉補強部は、ピストンピンの軸方向に直交し、かつピストンの摺動方向に直交する方向に形成されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関のシリンダ構造であって、前記シリンダバレルの外周面の前記シリンダヘッド側には、ウォータージャケット部が備えられ、前記スリーブ厚肉部および前記バレル厚肉部は、前記シリンダスリーブの軸方向において前記ウォータージャケット部よりも前記クランクケース側に配置されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の内燃機関のシリンダ構造であって、前記スリーブ厚肉部は、前記シリンダバレルに一体に鋳込まれ、前記スリーブ厚肉部の外径は、前記ウォータージャケット部の内側壁径と略等しくなるように形成されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項８に記載の発明は、請求項６または請求項７のいずれか１項に記載の内燃機関のシリンダ構造であって、前記シリンダには、前記シリンダスリーブの軸方向において、前記ウォータージャケット部と前記バレル厚肉部との間に前記シリンダスリーブの中心軸線方向へ凹んだ凹部が形成され、該凹部は、前記シリンダスリーブの軸方向において、前記スリーブ厚肉部と少なくとも一部が重なる範囲に配設されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明では、シリンダスリーブに環状のスリーブ厚肉部が外方に突出して形成され、シリンダバレルには、シリンダバレルの少なくとも一部が他の部分よりも肉厚となるようにバレル厚肉部が一体に形成されているため、スリーブ厚肉部が形成された部位におけるシリンダスリーブの変形耐力が向上するとともに、バレル厚肉部が形成された部位におけるシリンダバレルの変形耐力が向上する。また、スリーブ厚肉部とバレル厚肉部がシリンダスリーブの軸方向位置において少なくとも一部が重なる範囲に配設されているため、シリンダスリーブの変形耐力をさらに向上させ、シリンダスリーブの変形を抑制することができ、締付け力と熱応力とによる複合的な変形に対して、シリンダスリーブにおける限定的な肉厚範囲であっても、内燃機関の重量の増加を抑制しつつシリンダスリーブの変形を抑制することができるので、安定したピストンの摺動を可能とすることになる。
【００１８】
請求項２に記載の発明では、バレル厚肉部が、締付け力の影響を最も強く受けるシリンダバレルのクランクケース側の端部に形成されているので、シリンダバレルの変形が抑制され、シリンダバレルがシリンダスリーブへ与える圧縮および引張の応力を減少させることができ、シリンダスリーブの変形を抑制することができる。
【００１９】
請求項３に記載の発明では、スリーブ厚肉部のクランクケース側の端部が、シリンダスリーブの軸方向において、クランクケースとシリンダバレルとの接合面よりもシリンダヘッド側に位置しているため、スリーブ厚肉部は、クランクケースと接触することがない。そのため、スリーブ厚肉部に蓄積された熱がクランクケースへ直接伝導されることがなく、クランクケースの熱膨張が抑制されるので、ネジ穴の間隔の広がりを抑えることが可能となり、シリンダバレルへの変形の影響が抑制されることで、シリンダスリーブの変形を抑制することができる。
【００２０】
請求項４に記載の発明では、バレル厚肉部がシリンダバレルの全周に形成されているので、シリンダバレルの変形を周方向で全周に亘って抑制することができ、シリンダスリーブの周方向全周に亘る変形を抑制することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明では、バレル厚肉部の少なくとも一部は、シリンダスリーブの径方向にさらに肉厚となる厚肉補強部として、ピストンピンの軸方向に直交し、かつピストンの摺動方向に直交する方向に一体に形成されているので、ピストンからの応力を最も受ける部位のシリンダバレルが厚肉補強部によって補強され、シリンダスリーブの変形を抑制することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明では、内燃機関はウォータージャケットを備えた水冷式内燃機関であり、シリンダスリーブとシリンダバレルの内、ウォータージャケット部から離れ、ウォータージャケット内を流れる冷却水による冷却効果が低い部位にスリーブ厚肉部とバレル厚肉部とがそれぞれ設けられているので、シリンダスリーブとシリンダバレルの内、熱応力が大きくなる部位のシリンダバレルとシリンダスリーブの変形耐力を向上させることができ、熱応力によるシリンダバレルとシリンダスリーブの変形を抑制することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明では、シリンダスリーブはシリンダバレルとともに鋳込まれ、スリーブ厚肉部の外径が、ウォータージャケット部の内側壁径と略等しく設定されている。そのため、シリンダスリーブをシリンダバレルとともに鋳込む際に、スリーブ厚肉部の周囲の鋳込み代が十分に確保され、シリンダバレルの強度の低下や、シリンダバレルへの局所的な応力の集中を防ぎ、シリンダバレルの変形耐力を向上させることが可能となり、併せてシリンダスリーブの変形を抑制することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明では、シリンダには、シリンダスリーブ軸方向において、ウォータージャケット部とバレル厚肉部との間であって、スリーブ厚肉部と少なくとも一部が重なる領域に、シリンダスリーブの中心軸線方向へ凹んだ凹部が設けられているので、ウォータージャケット部から離れた位置に設けられた放熱性が悪いスリーブ厚肉部の外気との熱交換を肉厚の薄い凹部により向上させることができ、スリーブ厚肉部およびその周囲への熱応力の影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る内燃機関の右側から見た縦断面図および概略図である。
【図２】同内燃機関の締結状態を示した右側から見た要部断面図である。
【図３】シリンダとシリンダに鋳込まれたシリンダスリーブの平面図である。
【図４】図３のIV-IV線断面図である。
【図５】図４の要部拡大図である。
【図６】図３の下側から見た底面図である。
【図７】図４のVII-VII線断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態におけるシリンダスリーブの変位量の内、図３のS1の位置の変位量を現したＣＡＥ解析グラフである。
【図９】本発明の一実施の形態におけるシリンダスリーブの変位量の内、図３のS2の位置の変位量を現したＣＡＥ解析グラフである。
【図１０】本発明の一実施の形態におけるシリンダスリーブの変位量の内、図３のS3の位置の変形量を現したＣＡＥ解析グラフである。
【図１１】本発明の一実施の形態におけるシリンダスリーブの変形量の内、図３のS4の位置の変形量を現したＣＡＥ解析グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図１ないし図９を用いて、本発明に係るシリンダ構造30の第一の実施の形態について説明する。
本発明を適用した一実施の形態に係る内燃機関１は、水冷式単気筒４ストローク内燃機関であり、クランク軸９を車体幅方向に指向させ、気筒２を前傾させた姿勢で自動二輪車に搭載される。
なお、本明細書および特許請求の範囲の説明では、上下、左右、前後方向とは、本発明を適用した車体の上下、左右、前後を意味するものとする。
【００２７】
図１は、本発明を適用した一実施の形態に係る内燃機関１の右側の断面図および概略図であり、図２は、本発明を適用した一実施の形態に係る内燃機関１の締結状態を示した要部断面図である。
図１および図２に示されるように、内燃機関１は、クランク軸９が軸支されるクランクケース３の斜め上方に、シリンダ５、シリンダヘッド６が順次重ねられてスタッドボルト８により一体に締結され、シリンダヘッド６の上にヘッドカバー７が被せられている。シリンダ５、シリンダヘッド６およびヘッドカバー７は、クランクケース３から前傾して突設されている。
【００２８】
クランクケース３は、左クランクケース（不図示）と右クランクケース3aとが合わせられた左右半割り形式であり、その左右はそれぞれクランクケースカバー４で覆われている。クランクケース３内には、クランク軸９、バランサ軸10、変速機のメイン軸11、カウンタ軸12、シフトフォーク支持軸13およびシフトドラム14が設けられている。右クランクケース3aを覆う右クランクケースカバー4aには、ウォーターポンプ15が取付けられ、ウォーターポンプ15とシリンダ５との間にはコネクティングパイプ16が連結され、ウォーターポンプ15からシリンダ５へ冷却水が供給されるようになっている。
【００２９】
内燃機関１には、燃焼室19が形成されている。燃焼室19は、ピストン17の上端面17aとシリンダヘッド６の下部に形成された燃焼室上壁面6bとで構成されている。燃焼室19には、シリンダヘッド６に形成された吸気ポート20および排気ポート21が連なり、吸気ポート20および排気ポート21の燃焼室19側の端部には、吸気弁22および排気弁23が開閉自在に設けられているとともに、燃焼室19を臨むように点火栓24が設けられている。
【００３０】
図１に示されるように、シリンダ５の気筒２の内部にはピストン17が摺動自在に収納され、ピストン17は、コンロッド18によってクランク軸９と連結されている。ピストン17とコンロッド18の小端18aとは、ピストンピン17bによって連結されている。ピストン17とクランク軸９とが連結されることでクランク機構が構成され、燃焼室19内の燃焼によってピストン17が摺動し、ピストン17の摺動方向の動きに連動してクランク軸９が回転駆動されるようになっている。
【００３１】
図１に示されるように、シリンダヘッド６とヘッドカバー７との間には動弁機構25が設けられている。動弁機構25は、カム軸26を備えており、ピストン17の摺動方向の動きにより回転駆動されるクランク軸９の回転トルクが、図示されないチェーンスプロケット機構を介してカム軸26に伝達され、カム軸26の回転に連動して吸気弁22および排気弁23がクランク軸９の回転に同期して開閉されている。
【００３２】
図２に示されるように、シリンダ５およびシリンダヘッド６には、それぞれボルト挿通孔5b，6aが設けられ、クランクケース３には、シリンダ５に設けられたボルト挿通孔5bに対向する位置にネジ穴3bが設けられている。スタッドボルト８は、シリンダ５およびシリンダヘッド６に設けられたボルト挿通孔5b，6aを貫通してクランクケース３に設けられたネジ穴3bに螺合されている。螺合されたスタッドボルト８の上端部8aは、シリンダヘッド６のボルト座面6cから突出し、上端部8aにワッシャ8bを介してナット8cが螺合されることで、シリンダ５が、ピストン17の摺動方向に沿う方向にクランクケース３とシリンダヘッド６との間で一体に締結されている。
【００３３】
図３は、シリンダ５とシリンダ５に鋳込まれたシリンダスリーブ31を上方から見た平面図である。
図３に示されるように、シリンダ５は、シリンダバレル33と、ウォータージャケット部35と、ウォータージャケット部35を取り囲むジャケット外壁部36とを備え、中央にシリンダスリーブ31が鋳込まれている。シリンダ５には、熱伝導性が良好で、軽量なアルミニウム合金が材料に用いられている。
【００３４】
図４は、図３のIV-IV線断面図である。
図４に示されるように、シリンダスリーブ31は、基体となる円筒部31cと、鋳込み時にアンカーとしての役割を果たす複数のアンカー部31dと、シリンダスリーブ31の固定用の突出部31eと、円筒部31cの外方へ厚肉に形成されたスリーブ厚肉部32とを備えている。
【００３５】
円筒部31cは、一定の厚みを有し、内周面31aにピストン17が摺動可能となるように円筒形状に成形されている。アンカー部31dは、円筒部31cの外周面31bから円環状に突出して形成され、シリンダスリーブ31の軸方向において、シリンダスリーブ31のシリンダヘッド６側の端部31fからクランクケース３側へ向かって約半分の長さの位置まで等間隔に設けられている。また、突出部31eは、円筒部31cの外周面31bから円環状に突出して形成され、シリンダスリーブ31の軸方向において、シリンダスリーブ31のシリンダヘッド６側の端部31fからクランクケース３側へ向かって約２／３の長さの位置に設けられている。
【００３６】
図５は、図４の要部拡大図である。
図５に示されるように、シリンダスリーブ31には、シリンダスリーブ31の変形耐力を向上させるスリーブ厚肉部32が、シリンダスリーブ31の円筒部31cの外方へ突出して環状に一体に形成されている。スリーブ厚肉部32は帯状に形成されており、スリーブ厚肉部32の径方向の厚みＴ2は、シリンダスリーブ31の径方向の厚みＴ3と略同じ厚みに形成され、シリンダスリーブ31の軸方向において、スリーブ厚肉部32の高さＨ1は、シリンダスリーブ31の高さＨ2の約１／５の長さに形成されている。
【００３７】
図４および図５に示されるように、シリンダスリーブ31は、シリンダ５が鋳込まれる際に共に鋳込まれることで、シリンダ５と一体になっている。シリンダスリーブ31は、シリンダスリーブ31の軸方向において、シリンダスリーブ31のシリンダヘッド６側の端部31fから突出部31eまでの領域が、シリンダ５に周囲を鋳込まれており、シリンダスリーブ31とシリンダ５との間には隙間が無いようになっている。また、突出部31eからクランクケース側の端部31gまでの領域は、シリンダ５からクランクケース３側へ突出し、クランクケース３内に挿入されている。
シリンダスリーブ31には、ピストン17の摺動による摩耗に耐えるため、鉄系の材料が用いられている。
【００３８】
図３ないし図５に示されるように、シリンダバレル33とは、シリンダ５の内、シリンダスリーブ31の外周面31bに沿う径方向に所定の厚みを有する円筒形状の領域を意味しており、シリンダバレル33の径方向の厚みＴ1は、シリンダスリーブ31の径方向の厚みＴ3と略等しく設定されている。
【００３９】
図５に示されるように、スリーブ厚肉部32は、シリンダスリーブ31の軸方向において、シリンダスリーブ31の突出部31eの上方に隣接して突出部31eよりも肉厚に形成されており、スリーブ厚肉部32のクランクケース３側の端部32aが、シリンダバレル33のクランクケース３との接合面33cからシリンダヘッド６側に間隔を設けて配置されるようになっている。そのため、スリーブ厚肉部32がクランクケース３から離間され、スリーブ厚肉部32に溜まる熱が直接クランクケース３に伝達されることがなく、クランクケース３のネジ穴3b（図２参照）の間隔が熱膨張によって広がることを抑制することができる。
【００４０】
図３および図４に示されるように、シリンダ５のシリンダヘッド６側には、ウォータージャケット部35が、シリンダバレル33の外周面33aを内側壁35aとし、ジャケット外壁部36の内周面36aを外側壁35bとしたシリンダスリーブ31と同心円状の溝として形成されている。
また、ウォータージャケット部35の深さは、シリンダスリーブ31の軸方向において、シリンダバレル33のシリンダヘッド６側の端部33bからシリンダバレル33の中央ややクランクケース３側までに設定されている。
【００４１】
ウォータージャケット部35の周囲には、ジャケット外壁部36が、ウォータージャケット部35を取り囲むように設けられおり、ジャケット外壁部36の外周面36bは、シリンダスリーブ31と同心円状に形成されている。また、シリンダ５には、ジャケット外壁部36の前後両端部の各左右端部に位置して、ボルト挿通部5aが周方向外方に４箇所突出して一体に形成されている。各ボルト挿通部5aには、ボルト挿通孔5bが、ボルト挿通孔5bの中心軸がシリンダスリーブ31の同心円上を通るように形成されている。シリンダ５の左側には、ジャケット外壁部36の外方へ張出すようにカムチェーン室27が設けられている。また、シリンダ５の右側には、シリンダ５の前方に突出するように冷却水導入部5cが設けられており、冷却水導入部5cにコネクティングパイプ16が接続されることで冷却水をウォーターポンプ15からウォータージャケット部35へ導入するようになっている（図２参照）。
【００４２】
図４に示されるように、スリーブ厚肉部32の外径寸法D1は、ウォータージャケット部35の内側壁35aの径寸法D2と略等しくなるように形成されている。そのため、シリンダ５をクランクケース３側から鋳込む際に、スリーブ厚肉部32が庇とならないのでシリンダバレル33の成形を阻害せず、ウォータージャケット部35とシリンダスリーブ31との間のシリンダバレル33の鋳込み代が確保されている。
【００４３】
図６は図３のクランクケース３側から見た底面図である。
図５および図６に示されるように、シリンダバレル33のクランクケース３側の端部33dの径方向外方には、シリンダバレル33より肉厚となるようにバレル厚肉部34が、シリンダバレル33と一体に形成されている。
バレル厚肉部34は、シリンダバレル33の全周に亘ってシリンダスリーブ31と同心円状に形成されている厚肉基部34aと、厚肉基部34aの少なくとも一部において径方向にさらに厚肉となるように形成されている厚肉補強部34bとからなっている。
【００４４】
図５に示されるように、厚肉基部34aの径方向の厚みＴ4は、シリンダバレル33の径方向の厚みＴ1の約１．５倍の厚みとなっている。また、シリンダスリーブ31の軸方向において、厚肉基部34aの外周面34cの高さＨ3は、シリンダバレル33の高さＨ4の約１／６の長さとなっている。
【００４５】
図７は、図４のVII-VII線断面図である。
図７に示されるように、厚肉補強部34bは、厚肉基部34aの内、ピストンピン17bの軸方向Pに直交し、かつピストン17の摺動方向に直交する方向（車両前後方向）に、ボルト挿通部5a間に亘って厚肉基部34aと一体に形成されている。この厚肉補強部34bの一部は、シリンダスリーブ31の中心軸線を中心とする一対の円弧状となるように形成されている。また、バレル厚肉部34の内、ピストンピン17bの軸方向Pに平行な方向であってカムチェーン室27内に位置する厚肉基部34aにおいても、厚肉補強部34bが、カムチェーン室27内に突出するように厚肉基部34aと一体に形成されている。
【００４６】
図５に示されるように、厚肉補強部34bの径方向の厚みＴ5は、シリンダバレル33の径方向の厚みＴ1の約２倍の厚みとなっており、厚肉基部34aと厚肉補強部34bとを共に設けた部位の径方向の厚みは、シリンダバレル33の径方向の厚みＴ1の約３．５倍となっている。そして、図３および図５に示されるように、厚肉補強部34bの外周面34dの一部は、ジャケット外壁部36の外周面36bの内、最も径方向外方に位置する面よりも外方に突出するように形成されている。
【００４７】
バレル厚肉部34のクランクケース３側の端面である下端面34eは、シリンダスリーブ31の内周面31aに対して直角な面に形成され、厚肉基部34aはクランクケース３の上端面3cと接するように形成され、厚肉補強部34bは、一部がクランクケース３から若干離れるように形成されている。一方、バレル厚肉部34のシリンダヘッド６側の端面である上端面34fは、シリンダヘッド６側に向うに連れてバレル厚肉部34の厚みが連続的に減少するような凹曲面に形成されている。
【００４８】
スリーブ厚肉部32は、シリンダスリーブ31の軸方向において、約半分がバレル厚肉部34と重なるように配設されている。このように、バレル厚肉部34とスリーブ厚肉部32とが、シリンダスリーブ31の軸方向において重なるように配置されることで、シリンダバレル33およびシリンダスリーブ31の変形耐力を向上させることができるとともに、シリンダバレル33からシリンダスリーブ31への圧縮および引張の応力が減少するため、シリンダスリーブ31の変形を抑制することができる。
【００４９】
スリーブ厚肉部32およびバレル厚肉部34は、シリンダスリーブ31の軸方向において、ウォータージャケット部35より下方のクランクケース３側に配置されている。
【００５０】
シリンダ５には、凹部37が、ウォータージャケット部35とバレル厚肉部34との間に、シリンダスリーブ31の中心軸線方向へ向けて凹むように形成されている。凹部37は、バレル厚肉部34の上端面34fを一部に有し、シリンダスリーブ31の軸方向において、スリーブ厚肉部32に重なる領域に設けられており、スリーブ厚肉部32とバレル厚肉部34の放熱性が向上されるようになっている。
【００５１】
図８ないし図１１は、シリンダ５がシリンダヘッド６とクランクケース３とに締付けられておらず、加熱もされていない状態でのシリンダスリーブ31の内周面31aを基準として、シリンダ５がシリンダヘッド６とクランクケース３とに締付けられて、１６０度に加熱された状態における、径方向外方を正としたシリンダスリーブ31の内周面31aの所定位置における径方向の変位量を、ＣＡＥ（Computer Aided Engineering）にて解析した変位量変化のグラフである。
図５を参照して、縦軸は、シリンダスリーブ31のクランクケース３側の端部31gからのシリンダスリーブ31の軸方向における高さを、横軸は、シリンダスリーブ31の径方向の変位量を、それぞれ示している。
【００５２】
また、図４および図５を参照して、図８ないし図１１中の変位量曲線の内、一点鎖線は厚肉基部34aのみがシリンダバレル33のクランクケース３側の端部33dの全周に形成された場合（以下、試験例１という）を示し、破線は試験例１にさらにスリーブ厚肉部32がシリンダスリーブ31の軸方向において厚肉基部34aと重なり、かつ、シリンダバレル33のクランクケース３との接合面33cから間隔を設けた位置に形成された場合（以下、試験例２という）を示し、実線は本実施の形態に相当し、試験例２にさらに厚肉補強部34bがピストンピン17bの軸方向Pに直交し、かつピストン17の摺動方向に直交する方向（車両前後方向）の厚肉基部34aに形成された場合（以下、本実施形態という）を示している。
【００５３】
なお、上述した解析は、図３に示されるように、シリンダスリーブ31の内周面31aの内、シリンダスリーブ31の中心軸線を通りピストンピン17bの軸方向Pに直交する面と交差する線S1、S2と、シリンダスリーブ31の中心軸線を通りピストンピン17bの軸方向Pに平行な面と交差する線S3、S4とにおいて示された部位にて行われ、図８は図３のS1、図９は図３のS2、図１０は図３のS3、図１１は図３のS4に示された部位における解析結果である。
【００５４】
以下、シリンダスリーブ31の内周面31aの内、図８に示される、S1線上の変位量の解析結果について図５を参照して説明する。試験例１では、一点鎖線で示されるように、シリンダスリーブ31の内周面31aは、シリンダスリーブ31高さがシリンダヘッド当接面31hとクランクケースの上端面3cとの間にて、外側に大きく変位しており、締付け力によるシリンダバレル33の外側への変位を抑制するには十分とは言えない。次に試験例２では、破線で示されるように、締付け力による外側への変位は大きく抑制され、試験例１と比較してシリンダスリーブ31全体の変位量が均等になっている。そして、本実施形態では、実線で示されるように、特にピストン17からの熱の影響を受けるシリンダスリーブ31のシリンダヘッド６側の端部31fにおける変位が抑制されるとともに、シリンダスリーブ31全体の変位量が最も抑制されている。
なお、これらの解析結果は、他の部位S2、S3、S4においても同様な傾向にあり、いずれの場合においても、変位量は０にはなっていないが、これは熱による膨張の影響を受けているためである。
【００５５】
図８および図９に示されるように、図３のS1、S2における本実施の形態である実線にて示される解析結果では、ピストンピン17bの軸方向Pに直交し、かつピストン17の摺動方向に直交する方向の厚肉基部34aに厚肉補強部34bが一体的に形成されているので、シリンダヘッド当接面31h側の変位量が減少し、クランクケース３側の変位量は増加することとなり、シリンダスリーブ31に対するピストン17の当たりが強いクランクケース３の上端面3c側では、僅かにピストン17のシリンダスリーブ31の内周面31aへの当たりを弱めることができ、シリンダスリーブ31がピストン17から受ける摩擦による熱や側圧を低減することができる。
【００５６】
以上に述べた、本発明に係る第一の実施の形態においては、以下の効果を奏する。
シリンダバレル33およびシリンダスリーブ31にそれぞれバレル厚肉部34とスリーブ厚肉部32とが形成され、シリンダスリーブ31の軸方向位置で、スリーブ厚肉部32がバレル厚肉部34に重なる範囲に配設されたことで、シリンダバレル33およびシリンダスリーブ31の変形耐力を向上させることができ、シリンダバレル33からシリンダスリーブ31への圧縮および引張の応力が減少するため、シリンダスリーブ31における限定的な肉厚範囲であっても内燃機関１の重量の増加を抑制しつつシリンダスリーブ31の変形を抑制することができ、安定したピストン17の摺動を可能とする。
【００５７】
バレル厚肉部34が、締付け力の影響を最も強く受けるシリンダバレル33のクランクケース３側の端部33dに形成されているので、シリンダバレル33の変形が抑制され、シリンダバレル33がシリンダスリーブ31へ与える圧縮および引張の応力を減少させることができ、シリンダスリーブ31の変形を抑制することができる。
【００５８】
スリーブ厚肉部32のクランクケース３側の端部32aが、シリンダスリーブ31の軸方向において、シリンダバレル33のクランクケース３との接合面33cよりもシリンダヘッド６側に位置しているため、スリーブ厚肉部32に蓄積された熱がクランクケース３へ直接伝導されることがなく、クランクケース３の熱膨張が抑制されるので、スタッドボルト８が螺着されたネジ穴3b間隔の広がりが抑えられ、シリンダバレル33への影響が抑制されることで、シリンダスリーブ31の変形の影響を抑制することができる。
【００５９】
バレル厚肉部34がシリンダバレル33の全周に形成されているので、シリンダバレル33の変形を周方向で全周に亘って抑制することができ、シリンダスリーブ31の周方向全周に亘る変形を抑制することができる。
【００６０】
バレル厚肉部34の少なくとも一部は、シリンダスリーブ31の径方向にさらに肉厚となる厚肉補強部34bとして、ピストンピン17bの軸方向に直交し、かつピストン17の摺動方向に直交する方向に一体に形成されてので、ピストン17からの応力を最も受ける部位のシリンダバレル33が厚肉補強部34bによって補強され、シリンダスリーブ31の変形を抑制することができる。
【００６１】
シリンダスリーブ31とシリンダバレル33の内、ウォータージャケット部35から離れ、シリンダバレル33の冷却水による冷却効果が低い部位に、スリーブ厚肉部32とバレル厚肉部34とが設けられているので、シリンダスリーブ31とシリンダバレル33の内、熱応力が大きい部位の変形耐力を向上させ、熱応力によるシリンダバレル33とシリンダスリーブ31の変形を抑制することができる。
【００６２】
スリーブ厚肉部32の外径寸法D1が、前記ウォータージャケット部35の内側壁35a径寸法D2と略等しく設定されているため、シリンダスリーブ31をシリンダバレル33とともに鋳込む際にスリーブ厚肉部32の周囲の鋳込み代を十分に確保でき、シリンダバレルの強度の低下や、シリンダバレルへの局所的な応力の集中を防ぎ、シリンダバレルの変形耐力を向上させることが可能となり、併せてシリンダスリーブの変形を抑制することができる。
【００６３】
シリンダ５には、シリンダスリーブ31の軸方向において、ウォータージャケット部35とバレル厚肉部34との間であって、スリーブ厚肉部32と少なくとも一部が重なる領域に、シリンダスリーブ31の中心軸線方向へ凹んだ凹部37が設けられている。凹部37がスリーブ厚肉部32と少なくとも一部が重なる領域に設けられたことで、ウォータージャケット部35から離れた位置に設けられた放熱性が悪いスリーブ厚肉部32の外気との熱交換を肉厚の薄い凹部37により向上させることができ、スリーブ厚肉部32およびその周囲への熱応力の影響を抑制することができる。
【００６４】
シリンダバレル33のクランクケース３側の端部33dとシリンダスリーブ31とは隙間なく鋳込まれているため、シリンダ５の締付けの際に、シリンダバレル33が外側に過剰に変形することがない。その結果、シリンダバレル33によるシリンダスリーブ31への圧縮および引張の応力が緩和されることから、スリーブ厚肉部32とバレル厚肉部34の厚みを小さくしつつ、シリンダスリーブ31の変形を抑制することができる。
【００６５】
なお、他の実施の形態として、前述した試験例２のように、第一の実施の形態から厚肉補強部34bを除き、シリンダバレル33のクランクケース３側の端部33dの全周には厚肉基部34aが一体に形成され、シリンダスリーブにはスリーブ厚肉部32が、シリンダスリーブ31の軸方向において、厚肉基部34aと重なり、かつシリンダバレル33のクランクケース３との接合面33cから間隔を設けた位置に形成されていても良い。
この場合であっても、シリンダスリーブ31とシリンダバレル33の変形耐力を向上させ、シリンダ５の締付け時にシリンダスリーブ31の内周面31aが径方向外方に向って変位することを抑制することができる。
【００６６】
上記実施の形態では、厚肉基部34aはシリンダバレル33の全周に亘って、円周状に形成されているが、厚肉基部34aの機能を発揮するものであれば、シリンダバレル33の外周面33aの一部に形成されている場合や、円弧状に形成されている場合であってもよく、同様の効果を奏する。
また、スリーブ厚肉部32は、シリンダスリーブ31の軸方向において、クランクケース３側の約半分がバレル厚肉部34と重なるように配置されているが、スリーブ厚肉部32の少なくとも一部がバレル厚肉部34と重なるように配置されている場合であってもよく、同様の効果を奏する。
内燃機関１は、水冷式の単気筒４ストローク内燃機関１としているが、ウォータージャケット部35を備えない空冷式の内燃機関１であってもよい。
【００６７】
以上、本実施の形態について図面を参照して説明したが、実施形態は上記の説明内容に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１…内燃機関、３…クランクケース、５…シリンダ、６…シリンダヘッド、17…ピストン、30…シリンダ構造、31…シリンダスリーブ、32スリーブ厚肉部、32a…端部、33…シリンダバレル、33a…外周面、33c…接合面、33d…端部、34…バレル厚肉部、34a…厚肉基部、34b…厚肉補強部、35…ウォータージャケット部、35a…内側壁、37…凹部
【図１】
2015161286.tif 000003
【図２】
2015161286.tif 000004
【図３】
2015161286.tif 000005
【図４】
2015161286.tif 000006
【図５】
2015161286.tif 000007
【図６】
2015161286.tif 000008
【図７】
2015161286.tif 000009
【図８】
2015161286.tif 000010
【図９】
2015161286.tif 000011
【図１０】
2015161286.tif 000012
【図１１】
2015161286.tif 000013