(57)【要約】【課題】鋳造欠陥の発生およびエンジンの振動騒音の発生を抑制すると共に、軽量化およびシリンダブロックとの密着性が確保できるシリンダライナおよびシリンダライナが鋳込まれたシリンダブロックを提供する。【解決手段】エンジンのシリンダブロック３に鋳込まれる鋳鉄製で円筒状のシリンダライナ２０において、そのシリンダライナ２０の外周面２３にシリンダブロック３に鋳込まれた際にアッパデッキ４側となるアッパデッキ側端部２１から所定範囲Ｌを除いて軸方向に連続する多数の軸方向溝２４を形成し、これらの軸方向溝２４の形成によって、各軸方向溝２４のアッパデッキ側端部側の端部２４ａとアッパデッキ側端部２１と間に筒状の厚肉部２７を形成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンのシリンダブロックに鋳込まれる円筒状のシリンダライナにおいて、
上記シリンダライナの外周面にシリンダブロックに鋳込まれた際にアッパデッキ側となるアッパデッキ側端部から所定範囲を除いて形成された軸方向に連続する多数の軸方向溝と、
該軸方向溝の形成によって、各軸方向溝のアッパデッキ側端部側の端部と上記アッパデッキ側端部と間に形成された筒状の厚肉部とを有することを特徴とするシリンダライナ。
【請求項２】
上記外周に上記軸方向溝と交差して周方向に連続形成された環状の周溝を有することを特徴とする請求項１に記載のシリンダライナ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシリンダライナのアッパデッキ側端部を、アッパデッキ側に対応させてアルミニウム合金によって鋳込んだことを特徴とするシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンにおけるシリンダライナおよびそのシリンダライナが鋳込まれたシリンダブロックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車用エンジンにおけるアルミニウム合金製のシリンダブロックには、対摩耗性に優れた鋳鉄製のシリンダライナが嵌入、あるいは鋳込まれることが多い。
【０００３】
この種のシリンダブロックに嵌入するシリンダライナは、図８に示すように、シリンダライナ１０１の上部に外方に突出する段付部１０２が形成され、下部に嵌合部１０３が形成され、段付部１０２と嵌合部１０３との間が段付部１０２より小さい外径の円筒部１０４によって連結され、さらに嵌合部１０３にＯリング１０５を装着するＯリング溝１０３ａが形成されている。そしてシリンダライナ１０１の上部の段付部１０２をシリンダブロック１１０の上部を構成するアッパデッキ１１２に嵌入し、かつ下部の嵌合部１０３をシリンダブロック１１０の下部１１３に嵌入してシリンダブロック１１０に装着され、かつ嵌合部１０３のＯリング溝１０３ａに装着されたＯリング１０５によってウオータジャケット１１５の冷却水をシールするように構成したものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００４】
一方、シリンダブロックにシリンダライナを鋳込む場合には、シリンダライナとシリンダブロックとの良好な密着性を確保して安定した冷却性を維持するために、図９に示すようにシリンダライナ１２０の外周面に沿って方向に連続する凹溝１２１を多数形成することが知られている（例えば、特許文献２）。
【０００５】
また、図１０に示すようにシリンダライナ１２５の外周面に軸方向に伸びる軸方向溝１２６を多数形成し、各軸方向溝１２６の間に軸方向に沿って突出する突条１２７を等ピッチで複数形成することが知られている（例えば、特許文献３）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２５９６３９号公報
【特許文献２】
特開２０００−３１０１５４号公報
【特許文献３】
特開２００１−２２７４０３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記特許文献１のシリンダライナ１０１によると、嵌合部１０３や円筒部１０４と段付部１０２との肉厚差が極めて大きく、シリンダライナ１０１を鋳造する際に、段付部１０２の凝固が遅く巣が発生しやすく鋳造欠陥を誘発することが懸念される。また、このような形状のシリンダライナ１０１をアルミニウム合金製のシリンダブロックに鋳込むと、シリンダブロックに巣等の鋳造欠陥の発生を招くと共に、アルミニウム合金が凝固する際の収縮率が非常に高くシリンダブロックに大きな応力が残留する要因となる。シリンダブロックに大きな応力が残留すると、シリンダライナ１０１の後加工時、あるいはピストンの摺動時にストレスが加わることによる割れが発生する要因となる。
【０００８】
特許文献２によると、鋳鉄製のシリンダライナ１２０の外周面に沿って周方向に連続する凹溝１２１を多数形成することによって、また特許文献３によるとシリンダライナ１２５の外周面に軸方向に伸びる軸方向溝１２６の形成により突条１２７を等ピッチで複数形成すると共に周溝１２８を形成することによって、それぞれシリンダライナ１２０、１２５の肉厚が抑制されて鋳造欠陥の発生が回避できると共に、シリンダライナ１２０、１２５の軽量化を確保しつつシリンダブロックとの密着性を向上させることができる。
【０００９】
しかし、シリンダライナの肉厚の抑制および軽量化に伴い、エンジン作動時にピストンがシリンダライナの内周面に衝打して発生する衝打音、いわゆるピストン音の十分な減衰が得られず振動および騒音の発生要因となることが懸念される。
【００１０】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、鋳造欠陥の発生およびエンジンの振動騒音の発生を抑制すると共に、軽量化およびシリンダブロックとの密着性が確保できるシリンダライナおよびそのシリンダライナが鋳込まれたシリンダブロックを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載のシリンダライナの発明は、エンジンのシリンダブロックに鋳込まれる円筒状のシリンダライナにおいて、上記シリンダライナの外周面にシリンダブロックに鋳込まれた際にアッパデッキ側となるアッパデッキ側端部から所定範囲を除いて形成された軸方向に連続する多数の軸方向溝と、該軸方向溝の形成によって、各軸方向溝のアッパデッキ側端部側の端部と上記アッパデッキ側端部と間に形成された筒状の厚肉部とを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項１の発明によると、多数の軸方向溝の形成により軽量化を図れ、かつ各軸方向溝間に形成される軸方向に伸びる多数の突条によって剛性が確保できてシリンダライナの薄肉化が可能になり、軽量化が得られると共に鋳造の際の鋳造欠陥が抑制できる。また、軸方向溝の形成によってアッパデッキ側端部側に筒状の肉厚部が形成され、この肉厚部によってシリンダブロックのアッパデッキの周辺の剛性が確保できてピストンによりシリンダライナの内周面を衝打した際の衝撃を確実に受け止めることが可能になり、衝打によるエンジンの振動および騒音を抑制することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１のシリンダライナにおいて、上記外周に上記軸方向溝と交差して周方向に連続形成された環状の周溝を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明によると、軸方向溝と交差して周方向に連続する周溝を有することから、軸方向の抗力が確保され、ピストン等からの軸方向の荷重が加わってもシリンダライナがシリンダブロックから抜け出すことが確実に防止できる。
【００１５】
請求項３に記載のシリンダブロックの発明は、請求項１または２に記載のシリンダライナのアッパデッキ側端部を、アッパデッキ側に対応させてアルミニウム合金によって鋳込んだことを特徴とする。
【００１６】
請求項３の発明によると、上記請求項１または２の効果に加え、シリンダライナの外周に形成される多数の軸方向溝、突条、周溝等によってシリンダライナとシリンダブロックとの密着性が向上し、かつシリンダブロックに発生する割れ等の鋳造欠陥が回避できる。
【００１７】
【実施の形態】
以下、本発明のシリンダライナおよびこのシリンダライナを鋳込んだシリンダブロックの実施の形態を図１乃至図７を参照して説明する。
【００１８】
図１はエンジン１の要部断面図であって、エンジン１は、アルミニウム合金製でシリンダブロック３にクランクケース２が一体に鋳造されている。シリンダブロック３の上部を構成するアッパデッキ４にヘッドガスケット（図示せず）を介在して吸気ポート６ａ、排気ポート６ｂが形成されると共に吸気バルブ７、排気バルブ８および動弁機構、点火プラグ等が配設されたシリンダヘッド６がボルト止めされて組み付けられる。なお、５はシリンダブロック３内に形成された冷却水通路である。
【００１９】
シリンダブロック３に後述するシリンダライナ２０が鋳込まれ、このシリンダライナ２０に摺動自在に内装されたピストン１０は、コンロッド１１を介してクランクケース２のクランクジャーナルに回転自在に支持されたクランクシャフト１２と連動可能に連結されている。
【００２０】
図２はシリンダライナ２０の部分断面正面図、図３は図２のＡ矢視図であり、図４はシリンダライナ２０が鋳込まれたシリンダブロック３を模式的に示す断面図、図５はシリンダブロック３のアッパデッキ４の近傍の断面形状を示す図４のＩ−Ｉ線断面図、図６はシリンダブロック３のクランクジャーナル側の断面形状を示す図４のＩＩ−ＩＩ線断面図を示す。
【００２１】
シリンダブロック３に鋳込まれるシリンダライナ２０は、シリンダブロック３に鋳込まれた際に、アッパデッキ４側となるアッパデッキ側端部２１とクランクジャーナル側となるクランクジャーナル側端部２２を有する鋳鉄製の円筒状で、外周面２３は鋳肌が露出する黒皮部に形成される。外周面２３にはアッパデッキ側側端２１から所定範囲Ｌを除いて、クランクジャーナル側端部２２に達する軸方向に連続する多数の軸方向溝２４が等ピッチで周方向に連続して形成され、各軸方向溝２４間に軸方向に伸びる突状２５が形成される。
【００２２】
これら軸方向溝２４の形成によって、軸方向溝２４のアッパデッキ側端部２１側の端部２４ａとアッパデッキ側端部２１との間の所定範囲Ｌに十分な剛性を有する円筒状の厚肉部２７が形成される。
【００２３】
さらに、アッパデッキ側端部２１とクランクジャーナル側端部２２との中央部付近、すなわち軸方向中央部付近に各軸方向溝２４と交差して周方向に連続する環状の周溝２６が形成され、各突条２５が分断される。
【００２４】
このように形成されたシリンダライナ２０は、アッパデッキ側端部２１側が鋳型のアッパデッキ成型部側となるように複数本を鋳型内に配置し、常法によりアルミニウム合金で鋳ぐるんでシリンダブロック３に鋳込まれる。
【００２５】
本実施の形態におけるシリンダライナ２０は、外周面２３に軸方向に伸びる多数の突条２５が形成されて高剛性が確保される。したがって、シリンダライナ２０自体を薄肉にすることできて優れた鋳造性が確保でき、巣等の鋳造欠陥の発生が抑制できて品質が確保できると共に、軽量化が得られる。
【００２６】
さらに、シリンダブロック３を鋳造する際に、シリンダライナ２０の周方向に対するアルミニウム合金の収縮を突条２５で均等に受け止め、アルミニウム合金に生じる内部応力の発生を軽減かつ均等にすることができるので、シリンダブロック３に発生する割れ等の鋳造欠陥が回避できる。この結果、シリンダブロック３を肉薄にでき、シリンダブロック３の軽量化および小型化が期待できる。
【００２７】
また、アルミニウム合金の収縮により各突条２５を両側から強固に挟み込むので、シリンダライナ２０とシリンダブロック３の優れた密着性が得られ、安定した冷却性を確保することができる。また、環状の周溝２６内にもアルミニウム合金が入り込み、シリンダブロック３に対する軸方向の抗力が確保されてピストン１０等からの軸方向の荷重が加わってもシリンダブロック３から抜け出すことが有効的に回避できる。
【００２８】
さらに、後工程でシリンダブロック３のアッパデッキ４にシリンダガスケットを介在してシリンダヘッド６がボルト止めされるが、多数の突条２５の形成によりシリンダライナ２０の軸方向の剛性が大きく、シリンダライナ２０およびシリンダブロック３の変形等が防止できる。
【００２９】
一方、エンジン１は、その吸入行程でクランクシャフト１２の作用でコンロッド１１を介してピストン１０が図１に示す上死点から仮想線１０ａで示す下死点に下降動作する間に、すなわち吸気行程で吸気バルブ７が開弁する吸気ポート６ａから混合ガスがシリンダブロック３内、すなわち燃焼室９内に供給され、次の圧縮行程でクランクシャフト１２の作用によって下死点から上死点に上昇するピストン１０によって燃焼室９内の混合ガスを圧縮する。
【００３０】
次の爆発行程でピストン１０が上死点近傍に達したとき点火プラグにより燃焼室９内の混合ガスに着火して燃焼させる。このときの爆発力によってピストンヘッド１０ｈが押されピストン１０を上死点側から下死点側に押し下げ、このピストン１０の下降動作によってコンロッド１１を介してクランクシャフト１２に回転力を付与する。下死点に押し下げられたピストン１０はクランクシャフト１２の作用で下死点から上死点に再び上昇動作して排ガスを排気バルブ８が開弁する排気ポート６ｂを介して燃焼室９から排出し、これら吸気行程から排気行程が繰り返される。この各行程でピストン１０が上昇および下降するとき、ピストン１０が揺動してシリンダライナ２０の内周面２９を衝打する。
【００３１】
図７は、ピストン１０によるシリンダライナ２０の内周面２９の衝打状態を示す各行程におけるクランク角に対するピストン１０の昇降および揺動状態をシミュレーションした説明図であって、図７におけるクランク角０°がピストン１０の上死点位置であり、クランク角１８０°および−１８０°が下死点位置である。
【００３２】
図７にピストン１０の姿勢を示すように吸気行程では、ピストン１０は、排気行程においてシリンダライナ２０の内周面２９の一側、本例では図示左壁２９ａに押接されてピストン１０が、上死点から下降するに従って次第に傾斜するコンロッド１１を介してクランクシャフト１２の作用によって図示右側に引かれ、比較的上死点近傍のクランク角３０°から６０°付近で右側に揺動して右壁２９ｂに衝打する。
【００３３】
圧縮行程では、クランクシャフト１２の作用によってコンロッド１１を介してピストン１０が下死点から押し上げられ、ピストン１０がクランク角−３０°から０°付近で傾斜するコンロッド１１による付勢力および燃焼室９内で圧縮される混合ガスの反力によって揺動して上死点近傍で右壁２９ｂに衝打する。
【００３４】
爆発行程では、ピストン１０が上死点付近に達した際、点火プラグにより燃焼室９内の混合ガスが着火燃焼する。この爆発力によってピストン１０は、ピストンヘッド１０ｈが押され下降すると共に大きく揺動して比較的上死点近傍のクランク角３０°から６０°付近で左壁２９ａに大きく衝打する。
【００３５】
爆発行程でピストン１０が上死点から下死点に押し下げられて、コンロッド１１を介してクランクシャフト１２に回転力が付与される。下死点に押し下げられたピストン１０は、次の排気行程においてクランクシャフト１２の作用で下死点から上死点に上昇して燃焼室９内の排ガスを開弁する排気バルブ８から排気ポート６ｂを介して排出する。
【００３６】
これらから確認されるように、特に衝打力が大きい爆発行程におけるピストン１０によるシリンダライナ２０の内周面２９に対する衝打を含め、各行程におけるピストン１０によりシリンダライナ２０の内周面２９を衝打する範囲は、上死点近傍、すなわちシリンダライナ２０のアッパデッキ側端部２１から所定範囲Ｌの内周面２９が衝打範囲となる。
【００３７】
ここで、本実施の形態によるシリンダライナ２０は、この衝打範囲となるアッパデッキ側端部２１から所定範囲Ｌに剛性に優れた円筒状の肉厚部２７が形成され、この肉厚部２７によってシリンダブロック３のアッパデッキ４の周辺の剛性が十分に確保でき、各行程におけるピストン１０の揺動によりピストン１０がシリンダライナ２０の内周面２９を衝打した際の衝撃を確実に受け止めることが可能になり、衝打によるエンジン１の騒音および振動を抑制することができる。
【００３８】
従って、本実施の形態のシリンダライナ２０によると、外周面２３にはアッパデッキ側端部２１から所定範囲Ｌを除いてクランクジャーナル側端部２２に亘って多数の軸方向溝２４を形成することによって、シリンダライナ２０の軽量化が得られると共に、各軸方向溝２４によって形成される軸方向に伸びる多数の突条２５によって剛性が確保できてシリンダライナ２０の薄肉化が可能になり軽量化が得られる。また、この薄肉化に伴って鋳造性が向上し、鋳造の際の鋳造欠陥が抑制できる。また、軸方向溝２４の形成によって肉厚部２７が形成され、この肉厚部２７によってシリンダブロック３のアッパデッキ４の周辺の剛性が確保できてピストン１０によるシリンダライナ２０の内周面２９を衝打した際の衝撃を確実に受け止めることが可能になり、ピストン１０の衝打によるエンジン１の騒音および振動を抑制することができる。
【００３９】
さらに、シリンダライナ２０の外周に形成される多数の軸方向溝２４、突条２５、周溝２６によってシリンダライナ２０とシリンダブロック３との密着性が向上し、かつシリンダブロック３に発生する割れ等の鋳造欠陥が回避できる。
【００４０】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば上記実施の形態では周方向に環状に形成される周溝２６を軸方向中央部にのみ形成したが、複数形成してシリンダブロック３に対する軸方向の抗力をより向上させることもできる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したシリンダライナによると、シリンダライナの外周面にシリンダブロックに鋳込まれた際にアッパデッキ側となるアッパデッキ側端部から所定範囲を除いて軸方向に連続する多数の軸方向溝を形成することによって軽量化を図ると共に、各軸方向溝間に形成される軸方向に伸びる多数の突条によって剛性が確保できシリンダライナの薄肉化が可能になり軽量化が得られる。シリンダライナの薄肉化により鋳造性が向上し、鋳造の際の鋳造欠陥が抑制できる。また、軸方向溝の形成によって肉厚部が形成され、この肉厚部によってシリンダブロックのアッパデッキの周辺の剛性が確保できてピストンによりシリンダライナの内周面を衝打した際の衝撃を確実に受け止めることが可能になり、ピストンの衝打によるエンジンの騒音および振動を抑制することができる。
【００４２】
また、このシリンダライナを鋳込んだシリンダブロックによると、さらに、シリンダライナの外周に形成される多数の軸方向溝、突条等によってシリンダライナとシリンダブロックとの密着性が向上し、かつシリンダブロックに発生する割れ等の鋳造欠陥が回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシリンダライナの実施の形態の概要を示すエンジンの要部断面図である。
【図２】シリンダライナの部分断面正面図である。
【図３】図２のＡ矢視図である。
【図４】シリンダライナが鋳込まれたシリンダブロックを模式的に示す断面図である。
【図５】図４のＩ−Ｉ線断面図である。
【図６】図４のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図７】各行程におけるクランク角に対するピストンの昇降および揺動状態をシミュレーションした説明図である。
【図８】従来のシリンダライナの概要を示すシリンダブロックの断面図である。
【図９】従来のシリンダライナの概要を示す部分断面正面図である。
【図１０】従来のシリンダライナの概要を示す部分断面正面図である。
【符号の説明】
１      エンジン
３      シリンダブロック
４      アッパデッキ
２０      シリンダライナ
２１      アッパデッキ側端部
２３      外周面
２４      軸方向溝
２４ａ    軸方向溝の端部
２５      突状
２６      周溝
２７      厚肉部
Ｌ      アッパデッキ側端部からの所定範囲
【図１】
2004204767.tif 000003
【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】
2004204767.tif 000009
【図８】
2004204767.tif 000010
【図９】
2004204767.tif 000011
【図１０】
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