(57)【要約】【課題】簡単な構成で剛性や強度を効果的に高めることのできるシリンダブロックを提供する。【解決手段】複数のシリンダを有するシリンダブロック本体１２を鋳造により形成する。材質及び形状の少なくとも一方についての機械的強度がシリンダブロック本体１２よりも高いインサート部材をそのシリンダブロック本体１２内に鋳込む。インサート部材として、それぞれ直線状をなす鋼管からなる第１インサート部材２１及び第２インサート部材２２を用いる。両インサート部材２１，２２は、シリンダの中心線Ｌを挟んでシリンダブロック本体１２の幅方向（図１の左右方向）両側に位置し、シリンダの配列方向（図１において紙面と直交する方向）に延びる。第２インサート部材２２の内部空間を、オイル通路の一部であるメインオイルホール２３として機能させる。【選択図】      図１
2005256811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリンダを有するシリンダブロック本体を鋳造により形成するとともに、材質及び形状の少なくとも一方についての機械的強度が前記シリンダブロック本体よりも高いインサート部材を、前記シリンダの配列方向に延びるように配置した状態で同シリンダブロック本体内に鋳込んだことを特徴とするシリンダブロック。
【請求項２】
前記インサート部材は略直線状をなしている請求項１に記載のシリンダブロック。
【請求項３】
前記インサート部材は鋼管からなる請求項２に記載のシリンダブロック。
【請求項４】
前記インサート部材の少なくとも一方の端部は閉塞されている請求項３に記載のシリンダブロック。
【請求項５】
前記インサート部材は棒材からなる請求項２に記載のシリンダブロック。
【請求項６】
前記インサート部材は、前記シリンダブロック本体の液体通路となる箇所に鋳込まれており、同液体通路が前記インサート部材の内部空間により構成されている請求項３に記載のシリンダブロック。
【請求項７】
前記インサート部材は、前記シリンダの中心線を挟んで前記シリンダブロック本体の幅方向両側にそれぞれ配置された第１インサート部材及び第２インサート部材からなる請求項１〜６のいずれか１つに記載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、複数のシリンダを有し、かつ鋳造により形成されたシリンダブロック本体を主要部とするシリンダブロックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリンダブロックは、エンジンの本体ともいうべき基本的な部品であり、ピストンを往復動可能に収容するシリンダ、シリンダ等を適切な温度に保つために冷却水を循環させるウォータジャケット等を有する。また、シリンダブロックの下部には、エンジンの出力軸であるクランクシャフトが取付けられる。こうしたシリンダブロックは、混合気の燃焼・膨張によって高い熱と大きな力を受けるピストンの往復動をガイドするほか、シリンダ等を適切に冷却したり、クランクシャフトを保持したりする役割を担う。加えて、エンジンの多くの構成部品が直接又は間接にシリンダブロックに取付けられる。これらのことから、シリンダブロックには十分な強度と高い剛性とが要求される。
【０００３】
こうした目的に適うように、シリンダブロックは、鉄を材料として鋳造により製造されるのが一般的である。これは、鉄が鋳造や機械加工のしやすい材料であり、摩耗や腐食に強いという特性を持っているからである。しかし、最近では軽量化の要求から、鉄に代えてアルミニウム合金を使用したシリンダブロックが増えてきている。反面、アルミニウム合金製のシリンダブロックでは、鋳鉄製のものに比べて曲げや捩りに対する剛性、強度等の点で不利である。そこで、従来は特に大きな力のかかる部分や変形しやすい部分を他の部分よりも厚くしたり、リブを設けたりすることで対処している。
【０００４】
なお、本発明にかかる先行技術文献としては、例えば以下の特許文献１が挙げられる。
【特許文献１】特開２０００−２３０４５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前述したようにシリンダブロック本体の肉厚を大きくしたりリブを設けたりすることで、ある程度は剛性や強度を高めることができるものの未だ十分とはいえず、抜本的な対策が望まれている。
【０００６】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、簡単な構成で剛性や強度を効果的に高めることのできるシリンダブロックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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に記載の発明では、複数のシリンダを有するシリンダブロック本体を鋳造により形成するとともに、材質及び形状の少なくとも一方についての機械的強度が前記シリンダブロック本体よりも高いインサート部材を、前記シリンダの配列方向に延びるように配置した状態で同シリンダブロック本体内に鋳込んだものとする。
【０００８】
上記の構成によれば、シリンダブロック本体内に鋳込まれたインサート部材の材質及び形状の少なくとも一方についての機械的強度が同シリンダブロック本体よりも高い。そのため、このインサート部材によりシリンダブロック本体の機械的強度が補われ、シリンダブロック全体の剛性及び強度が高いものとなる。
【０００９】
特に、上記シリンダブロックが組込まれたエンジンでは、ピストンの往復動に伴いクランクシャフトに曲げモーメントが作用し、これがシリンダブロックに伝達される。また、クランクシャフトの回転に伴い同シャフトに捩りモーメントが作用し、これがシリンダブロックに伝達される。この点、請求項１に記載の発明では、インサート部材がシリンダの配列方向、すなわちクランクシャフトの長さ方向に延びるように配置される。このため、シリンダブロック本体の同方向に対する剛性及び強度がインサート部材によって高められ、シリンダブロック本体の曲げや捩れが簡単な構成で効果的に抑制される。
【００１０】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記インサート部材は略直線状をなしているとする。
上記の構成によれば、略直線状をなし、シリンダブロック本体よりも高い機械的強度を有する部材がインサート部材として同シリンダブロック本体に鋳込まれる。略直線状という形状は一般的であり、こうした形状をなす規格部品も多い。ここで、規格部品とは、部品メーカーが仕様を規定（決定）し汎用部品として広く世間に販売している部品である。この規格部品によれば、特別な成形を施すことなくそのままインサート部材として使用することが可能となり、インサート部材ひいてはシリンダブロックのコスト低減を図るうえで有効である。
【００１１】
ここで、上記インサート部材としては、例えば請求項３に記載の発明によるように鋼管を用いることができる。この場合、鋼管製インサート部材は両端が開放されたものであってもよいし、請求項４に記載の発明によるように、少なくとも一方の端部が閉塞されたものであってもよい。さらに、インサート部材として、鋼管に代え、請求項５に記載の発明によるように棒材を用いてもよい。
【００１２】
一般に、同一材質のもとでは、機械的強度は、両端が開放された鋼管、少なくとも一方の端部が閉塞された鋼管、鋼の棒材の順に高くなる。反面、この順に重量が増大する傾向にある。従って、要求される機械的強度及び重量を考慮して、インサート部材としてどの形状を採用するかを決定することが望ましい。
【００１３】
請求項６に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記インサート部材は、前記シリンダブロック本体の液体通路となる箇所に鋳込まれており、同液体通路が前記インサート部材の内部空間により構成されているとする。
【００１４】
ここで、シリンダブロック本体が内部にオイル等の液体の通路を有し、その液体通路がシリンダブロック本体の鋳造時に設けられた空間によって構成されたものであるとすると、液体通路の周囲に鋳巣等の鋳造欠陥があった場合、液体通路を流れる過程で液体が鋳巣等にしみ込むおそれがある。この点、請求項６に記載の発明では、鋼管からなるインサート部材の内部空間が液体通路としても機能し、液体がこのインサート部材内を流れる。このインサート部材には、通常、鋳造に特有の欠陥である鋳巣等は存在しない。このため、液体がインサート部材からリークして鋳巣等の鋳造欠陥にしみ込む不具合が抑制される。
【００１５】
請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれか１つに記載の発明において、前記インサート部材は、前記シリンダの中心線を挟んで前記シリンダブロック本体の幅方向両側にそれぞれ配置された第１インサート部材及び第２インサート部材からなるとする。
【００１６】
上記の構成によれば、インサート部材として第１インサート部材及び第２インサート部材が用いられているため、単一のインサート部材が用いられる場合よりもシリンダブロック本体の曲げ及び捩りに対する剛性を高めることが可能となる。また、これらの第１インサート部材及び第２インサート部材は、シリンダの中心線を挟んでシリンダブロック本体の幅方向両側に配置されていることから、前記剛性をシリンダブロック本体のシリンダを挟んだ両側でバランスよく高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を多気筒エンジンに用いられるシリンダブロックに具体化した一実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
シリンダブロック１１はシリンダブロック本体１２、シリンダライナ１３、及びインサート部材（第１インサート部材２１、第２インサート部材２２）を備えて構成されている。シリンダブロック本体１２はシリンダブロック１１の多くの部分を占めるものであり、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の比較的比重の小さな金属材料を用い、ダイカスト、中圧鋳造、低圧鋳造等の鋳造法により一体に形成されている。
【００１８】
各シリンダライナ１３は、鋳鉄等の耐摩耗性に優れた金属材料によって形成されている。各シリンダライナ１３は上下両端が開放された円筒状をなしており、前記シリンダブロック本体１２に鋳込まれている。こうしてシリンダブロック本体１２に組込まれた各シリンダライナ１３は、ピストン（図示略）を往復動可能に収容するためのシリンダ１４として機能する。各シリンダ１４においてピストンよりも上側の空間は、燃料及び空気の混合気を燃焼するための燃焼室（図示略）を構成する。
【００１９】
シリンダブロック本体１２の下部には、エンジンの出力軸であるクランクシャフト１５を回転可能に支持するためのジャーナル部１６が形成されている。シリンダブロック本体１２において、各シリンダライナ１３を取り囲む箇所にはウォータジャケット１７が設けられている。ウォータジャケット１７は、シリンダブロック本体１２、シリンダライナ１３等を冷却するための冷却水の通路である。
【００２０】
シリンダブロック本体１２において、ウォータジャケット１７の周囲の複数箇所には、同シリンダブロック本体１２のデッキ面（上面）において開口するねじ穴１８が設けられている。各ねじ穴１８には、シリンダヘッド１９に挿通されたヘッドボルト２０が螺入される。この螺入されたヘッドボルト２０により、シリンダブロック本体１２上に配置されたシリンダヘッド１９が、ガスケット等（図示略）を介してシリンダブロック本体１２に締結される。
【００２１】
インサート部材はシリンダブロック本体１２内に鋳込まれている。このインサート部材としては、次の要件（Ａ），（Ｂ）を満たすものであることが必要である。
要件（Ａ）：材質及び形状の少なくとも一方についての機械的強度がシリンダブロック本体１２よりも高いこと。
【００２２】
要件（Ｂ）：シリンダブロック本体１２内にシリンダの配列方向に延びるように配置されること。
そのほかにも、インサート部材は次の要件（Ｃ）〜（Ｅ）を満たすものであることが望ましい。
【００２３】
要件（Ｃ）：直線状又は略直線状をなしていること。
要件（Ｄ）：一対のインサート部材が用いられ、シリンダ１４の中心線Ｌを挟んでシリンダブロック本体１２の幅方向両側に配置されること。
【００２４】
要件（Ｅ）：インサート部材が、シリンダブロック本体１２の液体通路となる箇所で鋳込まれ、同液体通路がインサート部材の内部空間により構成されること。
本実施形態では、要件（Ａ）に関し、インサート部材２１，２２の材質として鋼が採用されている。一般に、鋼の機械的強度はアルミニウム合金のそれよりも高い。また、要件（Ｂ）に関し、インサート部材２１，２２として長尺状をなすものが用いられ、それらの軸線をシリンダ１４の配列方向（図１では紙面と直交する方向、図２では左右方向）に合致させた状態で配置されている。
【００２５】
要件（Ｃ）に関しては、インサート部材２１，２２として直線状をなす鋼管が用いられている（図２参照）。鋼管で直線状という形状は一般的であり、こうした形状をなす規格部品も多い。本実施形態では、所定の径、厚み及び長さを有する鋼管がインサート部材２１，２２として用いられている。規格部品に対し、特別な成形、加工等は施されていない。
【００２６】
要件（Ｄ）に関しては、インサート部材として第１インサート部材２１及び第２インサート部材２２が用いられ、これらがシリンダ１４の中心線Ｌを挟んでシリンダブロック本体１２の幅方向（図１の左右方向、図２の上下方向）両側に配置されている。ここでは、各インサート部材２１，２２はねじ穴１８の下方近傍に配置されている。
【００２７】
要件（Ｅ）に関しては、一方のインサート部材（第２インサート部材２２）が、シリンダブロック本体１２において、液体通路として、オイルが流れる通路（オイル通路）となる箇所、ここではメインオイルホール（メインギャラリとも呼ばれる）２３となる箇所に鋳込まれている。このメインオイルホール２３には、オイルポンプから供給されてオイルフィルタを通過したオイルが供給される。メインオイルホール２３を流れるオイルの一部は、第２インサート部材２２にあけられた孔２２Ａ、ジャーナル給油路２４等を通って前記ジャーナル部１６、ひいてはクランクシャフト１５に導かれる。
【００２８】
上記のように構成された本実施形態のシリンダブロック１１においては、シリンダブロック本体１２内に鋳込まれたインサート部材２１，２２の材質についての機械的強度が同シリンダブロック本体１２よりも高い。そのため、これらのインサート部材２１，２２によりシリンダブロック本体１２の機械的強度が補われる。
【００２９】
特に、このシリンダブロック１１が使用されたエンジンでは、ピストンの往復動に伴いクランクシャフト１５に上下方向の曲げモーメントが作用し、これがシリンダブロック１１に伝達される。また、クランクシャフト１５の回転に伴い同シャフト１５に捩りモーメントが作用し、これがシリンダブロック１１に伝達される。この点、本実施形態では、インサート部材２１，２２がシリンダブロック本体１２のシリンダ１４の配列方向、すなわちクランクシャフト１５の長さ方向に延びるように配置された状態で鋳込まれている。このため、クランクシャフト１５及びシリンダブロック本体１２の同方向に対する剛性及び強度がインサート部材２１，２２によって高められる。
【００３０】
また、インサート部材として第１インサート部材２１及び第２インサート部材２２が用いられているため、単一のインサート部材が用いられる場合よりもシリンダブロック本体１２の曲げ及び捩りに対する剛性がより一層高められる。また、これらの第１インサート部材２１及び第２インサート部材２２は、シリンダ１４の中心線Ｌを挟んでシリンダブロック本体１２の幅方向両側に配置されていることから、前記剛性がシリンダブロック本体１２のシリンダ１４を挟んだ両側でバランスよく高められる。
【００３１】
また、インサート部材２１，２２として用いられている直線状の鋼管は、規格部品として広く販売されている。このため、適切な規格部品を選択して購入することで、特別な加工を施さなくてもインサート部材２１，２２とすることが可能である。
【００３２】
本実施形態のシリンダブロック１１が組込まれたエンジンの運転時には、オイルポンプから吐出されたオイルがシリンダブロック本体１２内のオイル通路を流れる。この流通の過程でオイルはメインオイルホール２３を流れる。このメインオイルホール２３が、仮にシリンダブロック本体１２の鋳造時に設けられた空間によって構成されたものであるとすると、メインオイルホール２３の周囲に鋳巣２５（図１参照）等の鋳造欠陥があった場合、オイルの一部が鋳巣２５にしみ込むおそれがある。この点、本実施形態では、鋼管からなる第２インサート部材２２の内部空間がメインオイルホール２３としても機能し、オイルが第２インサート部材２２内を流れる。この第２インサート部材２２には、鋳造に特有の欠陥である鋳巣等は存在しない。このため、第２インサート部材２２内を流れる過程でオイルがその第２インサート部材２２からリークしにくい。
【００３３】
以上詳述した本実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）材質及び形状の少なくとも一方についての機械的強度がシリンダブロック本体１２よりも高いインサート部材２１，２２を、シリンダ１４の配列方向に延びるように配置した状態で同シリンダブロック本体１２内に鋳込んでいる。このような簡単な構成でありながら、インサート部材２１，２２によりシリンダブロック本体１２の剛性及び強度を補うことができる。単に肉厚を大きくしたりリブを設けたりする場合に比べ、シリンダブロック本体１２の曲げや捩りによる変形を十分なレベルまで抑制し、もってシリンダブロック１１の振動や騒音を抑制することができる。
【００３４】
（２）インサート部材として第１インサート部材２１及び第２インサート部材２２を用い、これらをシリンダ１４の中心線Ｌを挟んでシリンダブロック本体１２の幅方向両側に配置している。このように２つのインサート部材２１，２２を用いること、及びそれらを上記位置に配置することにより、シリンダブロック本体１２の剛性をシリンダ１４の中心線Ｌを挟んだ両側でバランスよく高めることができる。
【００３５】
（３）インサート部材として直線状をなす鋼管を用いている。このため、規格部品である鋼管を用いることで、特別な加工を施すことなく規格部品をそのままインサート部材２１，２２として使用することができる。このことは、インサート部材２１，２２、ひいてはシリンダブロック１１のコスト低減を図るうえで有効である。
【００３６】
（４）第２インサート部材２２として鋼管を用い、これをシリンダブロック本体１２内のメインオイルホール２３となる箇所に鋳込み、シリンダブロック本体１２内のオイル通路の一部（メインオイルホール２３）を第２インサート部材２２の内部空間によって構成している。このため、シリンダブロック本体１２のメインオイルホール２３の周囲に鋳巣２５等の鋳造欠陥があったとしても、同メインオイルホール２３を流れるオイルの一部がリークして鋳巣２５等にしみ込む不具合を抑制することができる。
【００３７】
なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・インサート部材として、前記実施形態のように鋼管を用いる場合、両端が開放されたものであってもよいし、少なくとも一方の端部が閉塞されたものであってもよい。また、インサート部材として、鋼管に代えて鋼の棒材を用いてもよい。
【００３８】
一般に、同一材質のもとでは機械的強度は、両端が開放された鋼管、少なくとも一方の端部が閉塞された鋼管、鋼の棒材の順に高くなる。反面、この順に重量が増大する傾向にある。従って、要求される機械的強度及び重量を考慮して、インサート部材としてどの形状を採用するかを決定することが望ましい。
【００３９】
・前記実施形態では、要件（Ａ）〜（Ｅ）を全て満たすものをインサート部材２１，２２として使用したが、要件（Ｃ）〜（Ｅ）については必須ではない。少なくとも要件（Ａ），（Ｂ）を満たすことを条件にインサート部材２１，２２を適宜変更してもよい。例えば、インサート部材の数を「１」又は「３」以上に変更してもよい。また、インサート部材をメインオイルホール（液体通路）とは異なる箇所に配置してもよい。また、インサート部材として直線状以外の形状をなすものを用いてもよい。
【００４０】
・本発明は、図３に示すように、シリンダブロック本体２６及び外側壁２７を備えて構成されたシリンダブロック１１にも適用可能である。シリンダブロック本体２６は、下部に位置するスカート部２８と、列をなすように配置され、かつ各々の少なくとも一部（図の上部）がスカート部２８から上方へ突出するシリンダ２９とを備えている。各シリンダ２９にはシリンダライナ３１が鋳込まれている。
【００４１】
外側壁２７はシリンダ２９の周りのウォータジャケットとする部位３２を囲むものであり、シリンダ２９の配列方向に細長い略四角環状をなしており、スカート部２８上に載置されている。こうした外側壁２７は、その全体が樹脂材料又は樹脂複合材料によって形成されている。
【００４２】
図４に示すように、外側壁２７上及びシリンダ２９上にはガスケット３３を介してシリンダヘッド１９が配置されている。そして、シリンダヘッド１９及び外側壁２７に挿通されたヘッドボルト３４が、シリンダブロック本体２６のねじ穴３５に螺入されることにより、シリンダヘッド１９及び外側壁２７がシリンダブロック本体２６に締結されている。なお、図３及び図４において、前記実施形態と同様の部材、箇所等には、同一の符号が付されている。
【００４３】
こうしたシリンダブロック本体２６にも前記実施形態と同様のインサート部材（図４では第１インサート部材２１及び第２インサート部材２２）を、シリンダ２９の配列方向（図４の略左右方向）に延びるように配置した状態でシリンダブロック本体２６に鋳込んでもよい。この場合には、シリンダブロック本体２６の形態が前記シリンダブロック本体１２とは異なるものの、前記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明を具体化した一実施形態におけるシリンダブロックを示す図であり、図２のＸ−Ｘ線断面図。
【図２】シリンダブロックの部分平面図。
【図３】別の実施形態に係るシリンダブロックにおいて、外側壁をシリンダブロック本体及びシリンダヘッドに締結する前の状態を示す分解斜視図。
【図４】上記別の実施形態に係るシリンダブロック等を、隣接するシリンダ間で切断した状態を示す部分破断斜視図。
【符号の説明】
【００４５】
１１…シリンダブロック、１２，２６…シリンダブロック本体、１４，２９…シリンダ、２１…第１インサート部材、２２…第２インサート部材、２３…メインオイルホール（液体通路）、Ｌ…中心線。
【図１】
2005256811.tif 000003
【図２】
2005256811.tif 000004
【図３】
2005256811.tif 000005
【図４】
2005256811.tif 000006