(57)【要約】【課題】エンジンとしての軽量化を維持しつつ、組み付けに伴う変形やシール性の悪化を好適に抑制することのできるエンジンのシリンダブロックを提供する。【解決手段】このシリンダブロックは、ウォータジャケット５とする部位を境に、シリンダブロック本体３と、そのボア部にインサートされるシリンダライナ２との別体構造からなる。このシリンダライナ２は、ウォータジャケット５とする部位の上面及びシリンダブロック本体３の上面を覆うアッパデッキ２３と一体に、鉄系合金焼結材を母材として形成されている。【選択図】      図３
2005201150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォータジャケットとする部位を境にシリンダブロック本体のボア部にインサートされるシリンダライナが、前記ウォータジャケットとする部位の上面及び前記シリンダブロック本体の上面を覆うアッパデッキと一体に、焼結材を母材として形成されてなるエンジンのシリンダブロック。
【請求項２】
ウォータジャケットとする部位を境に、シリンダブロック本体と、そのボア部にインサートされるシリンダライナとの別体構造からなるエンジンのシリンダブロックにおいて、
前記シリンダライナは、前記ウォータジャケットとする部位の上面及び前記シリンダブロック本体の上面を覆うアッパデッキと一体に、焼結材を母材として形成されてなる
ことを特徴とするエンジンのシリンダブロック。
【請求項３】
前記母材とする焼結材が焼結合金からなる
請求項１または２に記載のエンジンのシリンダブロック。
【請求項４】
前記焼結材には、樹脂が含浸されてなる
請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンのシリンダブロック。
【請求項５】
前記シリンダライナの前記アッパデッキを形成する部分と前記シリンダブロックとの接合面にはシール剤が塗布されてなる
請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンのシリンダブロック。
【請求項６】
前記シリンダライナの前記アッパデッキを形成する部分の上面にはシール剤が塗布されてなる
請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンジン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、エンジンのシリンダブロックに関し、特にシリンダブロック本体とシリンダライナとが別体構造からなるシリンダブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
車載エンジン等のエンジン本体は、大きくはシリンダブロックとシリンダヘッドとを有して構成され、シリンダヘッドをシリンダブロックのアッパデッキに載置した状態でこれらシリンダブロックとシリンダヘッドとを組み付けている。そして近年は、エンジンの軽量化を図るべく、シリンダブロック及びシリンダヘッドをアルミニウム合金やマグネシウム合金等の軽金属で形成する傾向にある。しかし、こういった軽金属は反面、硬度が比較的低いため、高い硬度が必要とされる部位、例えばピストンが摺動するシリンダライナへの適用には適しない。そこで従来は、耐摩耗性がよく硬度の高い材料として、多孔質の焼結材を用いてシリンダライナを形成することが提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
図４に、上述したシリンダブロック本体とシリンダライナとが別体構造からなる従来のシリンダブロックにこのような焼結材を用いたシリンダライナを採用したものの一例を示す。同図４に示すように、このシリンダブロック２０１は、シリンダブロック本体２０３に別体のシリンダライナ２０２を嵌入（インサート）することで、ウォータジャケット２０４を区画形成している。そして、このシリンダブロック２０１の上部には、アッパデッキ２０５がシリンダブロック本体２０３に一体に形成され、このアッパデッキ２０５が載置面となって、シリンダブロック２０１とシリンダヘッド２０６とが組み付けられている。なおここで、シリンダブロック本体２０３はアルミニウム合金またはマグネシウム合金からなり、シリンダライナ２０２は、上述したように耐摩耗性がよく硬度の高い多孔質の焼結材からなっている。
【特許文献１】特開平２−１９９３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、シリンダライナ２０２として多孔質の焼結材を用いることで、その軽量化を保ちつつ、硬度に対する要求も満たされるようにはなる。ところが、シリンダブロックとしてのこのような構造では、次のような不都合も避けられないものとなる。
【０００５】
（イ）上記アッパデッキ２０５が形成されるシリンダブロック本体２０３はアルミニウム合金またはマグネシウム合金の鋳造によって成形されるため、鋳造工程固有の欠陥（鋳巣）がその表面に現れやすい。そのため、シリンダヘッド２０６とシリンダブロック２０１との接合面のシール性を確保するためには、それらを組み付ける前に、上記アッパデッキ２０５表面の鋳造欠陥を機械加工にて除去する作業が必要となり、工数の増加や製造コストの増大が避けられない。
【０００６】
（ロ）また、シリンダヘッド２０６の載置面となるアッパデッキ２０５、すなわちシリンダブロック本体２０３は、アルミニウム合金やマグネシウム合金等、硬度の比較的低い材料から形成されており、剛性が低い。そのため、ボルトにてシリンダヘッド２０６とシリンダブロック２０１とを締付ける際に、このボルトの締結力によってシリンダブロック本体２０３が変形する可能性がある。そして、このような変形が生じる場合には、シリンダヘッド２０６とシリンダブロック２０１（正確にはそのアッパデッキ２０５）との接合面におけるシール性も悪化する。
【０００７】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、エンジンとしての軽量化を維持しつつ、組み付けに伴う変形やシール性の悪化を好適に抑制することのできるエンジンの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】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段、及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、エンジンのシリンダブロックとして、ウォータジャケットとする部位を境にシリンダブロック本体のボア部にインサートされるシリンダライナが、前記ウォータジャケットとする部位の上面及び前記シリンダブロック本体の上面を覆うアッパデッキと一体に、焼結材を母材として形成されてなることをその要旨とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、ウォータジャケットとする部位を境に、シリンダブロック本体と、そのボア部にインサートされるシリンダライナとの別体構造からなるエンジンのシリンダブロックにおいて、前記シリンダライナは、前記ウォータジャケットとする部位の上面及び前記シリンダブロック本体の上面を覆うアッパデッキと一体に、焼結材を母材として形成されてなることをその要旨とする。
【００１０】
エンジンのシリンダブロックとしてのこれらの構造によれば、軽量化を保ちつつ、硬度に対する要求を満たし得る焼結材を母材とするシリンダライナが、ウォータジャケットとする部位の上面及びシリンダブロック本体の上面を覆うアッパデッキと一体に形成されることで、該アッパデッキ自体も十分な硬度が確保されるようになる。しかも、アッパデッキの上面は前述のように、シリンダヘッド（あるいはその間に介在されるガスケット）との接合に際して十分なシール性を確保すべく、高い加工精度が要求されるが、同アッパデッキ自体が焼結材を母材として形成されることで、こうした加工も不要となる。このため、エンジンとしての軽量化はもとより、シリンダヘッドとの組み付けに伴う変形の抑制やシール性の悪化の抑制が簡易に実現されるようになる。なお、焼結材は、部分的な成分調整が容易であるとともに、任意の材料を含浸させることも可能であるなど、自由度の高い材料である。したがって、例えば、
ａ．ライナ部は含油性の焼結材にて形成し、アッパデッキ部にはより硬度の高い焼結材を用いる。
あるいは特許文献１に記載のように、
ｂ．特にライナ部にはタフト層を形成する。
等々、各部位毎に必要とされる機械的特性を変えることも可能となる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、上記請求項１または２に記載のエンジンのシリンダブロックにおいて、前記母材とする焼結材が焼結合金からなることをその要旨とする。
上述のように、焼結材は、部分的な成分調整も容易な自由度の高い材料であるが、特にその母材とする焼結材として、上記焼結合金を用いることとすれば、上述のようなアッパデッキ一体型のシリンダライナ全体として、その十分な硬度を容易に確保することができるようになる。
【００１２】
また、請求項４に記載の発明は、上記請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンのシリンダブロックにおいて、前記焼結材には、樹脂が含浸されてなることをその要旨とする。
【００１３】
焼結材は、固結した粉末からなるため、それら粉末相互の間に微小な（数ミクロンの）空隙が存在するいわゆる多孔質の材料となっている。このため、特に上記ライナ部では、シリンダ内部からのガス漏れやウォータジャケットからの浸水も懸念される。この点、上記構造のように、上記焼結材に樹脂を含浸させるようにすれば、この含浸された樹脂が上記粒子相互間に存在する空隙の目止めとなり、このような懸念も好適に解消されるようになる。なお、この含浸させる樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂が望ましい。
【００１４】
一方、請求項５に記載の発明は、上記請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンのシリンダブロックにおいて、前記シリンダライナの前記アッパデッキを形成する部分と前記シリンダブロック本体との接合面にはシール剤が塗布されてなることをその要旨とする。
【００１５】
シリンダブロックとしてのこのような構造によれば、上記接合面へのシール剤の塗布により、特にウォータジャケット上面でのシール性が的確に確保されるようになる。なお、このようなシール剤としては、例えば液体シリコン等を採用することができる。
【００１６】
また一方、請求項６に記載の発明は、上記請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンジンのシリンダブロックにおいて、前記シリンダライナの前記アッパデッキを形成する部分の上面にはシール剤が塗布されてなることをその要旨とする。
【００１７】
シリンダブロックとしてのこのような構造によれば、上記アッパデッキを形成する部分の上面へのシール剤の塗布により、シリンダヘッドとの組み付けに際し、同アッパデッキの上面とシリンダヘッド自身、あるいはシリンダヘッドとの間に介在されるガスケットとの接合面でのシール性が的確に確保されるようになる。なお、このようなシール剤としても、例えば液体シリコン等を採用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明にかかるエンジンのシリンダブロックを具体化した一実施の形態について、図に基づき説明する。
図１は、この実施の形態のシリンダブロック１の分解斜視構造を示したものである。同図１に示すように、このシリンダブロック１は、ウォータジャケットとする部位を境に、シリンダブロック本体３と、該シリンダブロック本体３のボア部にインサートされるシリンダライナ２との分割構造（別体構造）となっている。
【００１９】
このうち、シリンダライナ２は、複数のシリンダ２１が一体に連結されたシリンダ連結体２２と、このシリンダ連結体２２の上端部に設けられたアッパデッキ２３との一体構造となっている。なお、このアッパデッキ２３は、同図１に示されるように、上記ウォータジャケットとする部位及びシリンダブロック本体３の上面を覆う態様で、シリンダ連結体２２の上端部から周囲に突出するようにフランジ状に形成されている。
【００２０】
そしてこの実施の形態において、上記アッパデッキ２３と一体構造となるシリンダライナ２は、鉄系合金焼結材を母材として形成されている。また、同シリンダライナ２を構成する合金焼結材には、樹脂が含浸処理されている。この含浸される樹脂としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂が採用される。なお、この含浸処理の方法としては、
（Ａ）まずアッパデッキ２３が一体に形成されたシリンダライナ２に対して真空引きした後に上記樹脂を含浸させる。
（Ｂ）その後、同シリンダライナ２を乾燥炉等に入れて乾燥させる。
といった方法を採用することができる。
【００２１】
一方、シリンダブロック本体３は、大きくはクランクケース部３０と、その上端面３１より上方に突出形成されて外側壁を形成する側壁部３２とを備えて構成されている。そして、この側壁部３２の上端部も、その外周側に突出するようにフランジ状に形成され、その上面が、前記シリンダライナ２のアッパデッキ２３が載置される載置面３３となっている。
【００２２】
ここで、上記側壁部３２の内壁面３４は、前記シリンダ連結体２２の外壁面２４と対向するように環状に成形され、その上下方向の略中間部には、段差部３５が設けられている。そして、この内壁面３４の段差部３５を境としてこれよりも下方の壁面３４ａは、その上方の壁面３４ｂに比べて、上記シリンダ連結体２２の外壁面２４により近づくように成形されている。
【００２３】
なお、この実施の形態では、エンジンの軽量化を図るべく、上記シリンダブロック本体３は、アルミニウム合金やマグネシウム合金等からなり、ダイカスト製法にて一体に鋳造されている。
【００２４】
そして、このシリンダブロック本体３に上記シリンダライナ２をインサートする際、シリンダライナ２は、そのアッパデッキ２３の下面がシリンダブロック本体３の載置面３３に当接支持され、且つシリンダライナ２自身の底面２５がシリンダブロック本体３の上記上端面３１に当接されるかたちで支持される。また、このとき、シリンダライナ２の外壁面２４の下方部分は、シリンダブロック本体３の内壁面３４のうちの上記下方の壁面３４ａにより当接されている。
【００２５】
このように、シリンダライナ２は、その底面２５、アッパデッキ２３の下面、及び外壁面２４の一部の３ヶ所にてシリンダブロック本体３に当接されるため、このシリンダブロック本体３により、シリンダライナ２を安定して支持することができるようになる。
【００２６】
またこの実施の形態において、シリンダライナ２に一体に形成されている上記アッパデッキ２３の下面、すなわちシリンダブロック本体３の上記載置面３３との当接面（接合面）には、液体シリコン等のシール剤が塗布されている。また、このシール剤は、同アッパデッキ２３の上表面にも塗布されている。
【００２７】
次に、図２及び図３に基づき、上記シリンダブロック１にシリンダヘッド４を組み付けた状態でのエンジン本体の断面構造とともに、この実施の形態のシリンダブロックの断面構造についてさらに説明する。
【００２８】
図２は、上記各シリンダ２１の連結部の断面構造を示した断面図である。同図２に示すように、シリンダブロック本体３には別体構造となるシリンダライナ２がインサートされてシリンダブロック１が構成されている。そして、このシリンダライナ２に一体形成されている上記アッパデッキ２３の上面にシリンダヘッド４が載置されるかたちで該シリンダヘッド４がシリンダブロック１に組み付けられる。そしてその後、複数のボルト６（２本のみを図示）によるこれらシリンダヘッド４とシリンダブロック１との締結によってエンジン本体が形成される。また、シリンダライナ２の外壁面２４とシリンダブロック本体３の内壁面３４とが対向するようにして、その間に冷却媒体としての冷却水が流通するウォータジャケット５が区画形成されている。
【００２９】
また、図３は、上記各シリンダ２１の配列方向に直交する方向での各シリンダ中心部の断面構造を示した断面図である。同図３に示すように、ここでも、シリンダライナ２の外壁面２４とシリンダブロック本体３の内壁面３４とが対向するようにして、その間に冷却媒体としての冷却水が流通するウォータジャケット５が区画形成されている。
【００３０】
以上説明したこの実施の形態にかかるエンジンのシリンダブロックによれば、以下のような効果を得ることができるようになる。
（１）この実施の形態では、シリンダブロック１はシリンダブロック本体３とシリンダライナ２との分割構造（別体構造）となっているため、シリンダブロック１の成形にかかる成形型の形状が簡素化される。このため、シリンダブロック自体の製造が容易になるとともに、歩留まりも高められるようになる。
【００３１】
（２）この実施の形態では、硬度に対する要求を満たし得る焼結材を母材とするシリンダライナ２が、ウォータジャケット５とする部位の上面及びシリンダブロック本体３の上面を覆うアッパデッキ２３と一体に形成されることで、該アッパデッキ２３自体も十分な硬度が確保されるようになる。しかも、アッパデッキ２３の上面は通常、シリンダヘッド４との接合に際して十分なシール性を確保すべく、高い加工精度が要求されるが、同アッパデッキ２３自体が焼結材を母材として形成されることで、こうした加工も不要となる。このため、エンジンとしての軽量化はもとより、シリンダヘッド４との組み付けに伴う変形の抑制やシール性の悪化の抑制が簡易に実現されるようになる。
【００３２】
（３）この実施の形態では、アッパデッキ２３と一体構造となるシリンダライナ２は、鉄系合金焼結材を母材として形成されるため、その十分な硬度を容易に確保することができる。
【００３３】
（４）また、上記焼結材に熱硬化性樹脂を含浸させることで、この含浸された樹脂が焼結材を形成する粉末相互間の微小な空隙部の目止めとなる。このため、焼結材を母材として形成されたシリンダライナ２またはアッパデッキ２３からのガス漏れや水漏れ等が好適に抑制されるようになる。
【００３４】
（５）また、この実施の形態では、シリンダライナ２のアッパデッキ２３の上面に、シール材として液体シリコンを塗布することとした。このため、シリンダブロック１とシリンダヘッド４とを組み付けた際にシール面となるこのアッパデッキ２３の表面のシール性が一層高められるようになる。
【００３５】
（６）同様に、前記アッパデッキ２３の下面、すなわちシリンダブロック本体３の載置面３３との接合面にも、液体シリコンを塗布しているため、アッパデッキ２３とシリンダブロック本体３との間のシール面でのシール性も十分確保されるようになる。
【００３６】
なお、上記実施の形態は、以下の態様をもって実施することもできる。
・上記実施の形態では、アッパデッキ２３と一体構造のシリンダライナ２全体を鉄系合金焼結材を母材として形成することとしたが、焼結材は、部分的な成分調整が容易であるとともに、任意の材料を含浸させることも可能であるなど、自由度の高い材料である。したがって、例えば、シリンダライナ２のライナ部を油性の焼結材にて形成したり、あるいはアッパデッキ２３をより硬度の高い焼結材で形成するようにしてもよい。
【００３７】
・上記実施の形態では、シリンダライナ２及びアッパデッキ２３を鉄系合金焼結材を母材として形成し、これに熱硬化性樹脂を含浸することとしたが、必要に応じて樹脂の中にガラス繊維、ボロン繊維、炭素繊維等の繊維強化材を配合するようにしてもよい。また、焼結合金に代えて、セラミックス等によりシリンダライナ２及びアッパデッキ２３を形成するようにしてもよい。
【００３８】
・上記実施の形態では、シリンダライナ２の外壁面２４がウォータジャケット５の冷却水と直接接触するようになっているが、その外壁面２４に、タフト処理によりタフト層を形成するようにしてもよい。これにより、シリンダライナ２と冷却水との接触面の耐腐食性が高められると共に、焼結材の多孔部によりシリンダライナ２の内部への冷却水の侵入も避けられるようになる。また、この焼結材の多孔部を通じてシリンダ内部の燃焼ガスが外へ漏れることも回避できるようになる。
【００３９】
・上記実施の形態では、アッパデッキ２３のシリンダヘッド４との接合面を略平面状に成形した例について示したが、この接合面にシリンダボアに沿って円環状に突出する突条（ビード）を形成するようにしてもよい。アッパデッキ２３は焼結材により形成されるため、このビードも十分高い精度で成形することができる。これによりアッパデッキ２３上にシリンダヘッド４を組み付ける際、その間にガスケット等を介設せずとも、より信頼性の高いシール性を確保することができるようになる。また勿論、これらアッパデッキ２３とシリンダヘッド４との間には、別途、ガスケットを介設するようにしてもよい。
【００４０】
・上記実施の形態では、アッパデッキ２３とシリンダヘッド４（あるいはガスケット）との接合面、及びアッパデッキ２３とシリンダブロック本体３との接合面には、シール剤を塗布することとしたが、前記シール性を十分に確保することができる場合には、シール剤の塗布を割愛することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明にかかるエンジンのシリンダブロックの一の実施の形態についてその分解構造を示す分解斜視図。
【図２】同実施の形態のシリンダブロックの各シリンダ間の断面構造を示す断面図。
【図３】同実施の形態のシリンダブロックの各シリンダ中心部の断面構造を示す断面図。
【図４】従来のシリンダブロックの断面構造についてその一例を示す断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１…シリンダブロック、２…シリンダライナ、３…シリンダブロック本体、５…ウォータジャケット、２３…アッパデッキ。
【図１】
2005201150.tif 000003
【図２】
2005201150.tif 000004
【図３】
2005201150.tif 000005
【図４】
2005201150.tif 000006