(57)【要約】【課題】  軸受部とシリンダブロック本体との位置決め精度の向上を図ると共に、作業性が良好で生産効率がよく、軽量・高強度化を図れるシリンダブロックを提供すること。【解決手段】  クランクキャップペア２にキャップ側挿通孔９を穿孔した後、クラッキングにより各クランクキャップ１に分割する。次いで、雄型１１のキャップ載置部１３にクランクキャップ１を載置して型締めし、キャビティ１７内にアルミニウムの溶湯を注いでシリンダブロック本体３を鋳造する。その後、クランクキャップ１が接合されたシリンダブロック本体３を取り出し、チャッキング治具２１で固定し、キャップ側挿通孔９および本体側挿通孔２０にタッピング加工し、シリンダブロック本体３からクランクキャップ１をクラッキングにより分割する。そして、クランクシャフト５を挟持させて、クランクキャップ１をシリンダブロック本体３にボルト７で固定し、シリンダブロック２６を得る。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダブロック本体と、前記シリンダブロック本体に固定され、前記シリンダブロック本体との間でクランクシャフトを軸受する軸受部とを備えるシリンダブロックにおいて、
前記軸受部は、アルミニウムよりも高強度の材料からなり、前記シリンダブロック本体との固定面には、凹凸が形成されており、
前記シリンダブロック本体は、前記軸受部が配置された鋳型にアルミニウムの溶湯を鋳込んで鋳造された後に、前記軸受部とクラッキングにより分割されることによって、形成されていることを特徴とする、シリンダブロック。
【請求項２】
シリンダブロック本体と、前記シリンダブロック本体に固定され、前記シリンダブロック本体との間でクランクシャフトを軸受する軸受部とを備えるシリンダブロックにおいて、
前記軸受部は、焼結または鍛造により形成され、前記シリンダブロック本体との固定面には、凹凸が形成されており、
前記シリンダブロック本体は、前記軸受部が配置された鋳型にアルミニウムの溶湯を鋳込んで鋳造された後に、前記軸受部とクラッキングにより分割されることによって、形成されていることを特徴とする、シリンダブロック。
【請求項３】
前記軸受部には、前記シリンダブロック本体にボルトを介して固定するための挿通孔が形成され、
前記鋳型には、前記挿通孔に挿通される軸が設けられ、
前記軸は、前記挿通孔に挿通された状態で、前記挿通孔から遊端部が露出する長さを有しており、
前記シリンダブロック本体は、前記挿通孔が前記軸に挿通された状態で前記軸受部が配置された鋳型にアルミニウムの溶湯を鋳込んで鋳造された後に、前記軸受部とクラッキングにより分割されることによって、形成されていることを特徴とする、請求項１または２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、シリンダブロック、詳しくは、内燃機関のシリンダブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダブロックは、ピストンを収容するシリンダブロック本体と、ピストの往復運動により回転するクランクシャフトを軸受する軸受部とを備えている。
【０００３】
このようなシリンダブロックでは、シリンダブロック本体に軸受部を精度よく固定する必要があるため、製造時にはこれらを一体として鋳造し、その後、シリンダブロック本体と軸受部とにクラッキングによって分割する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、より具体的には、クラッキングによってシリンダブロック本体と軸受部とに分割しようとする部位に予め網目状部材を配置して、シリンダブロック本体および軸受部を一体として鋳造した後、その網目状部材を配置した部位でクラッキングすることにより、シリンダブロック本体と軸受部とを分割形成し、クラッキングにより両方の破断面に生じた凹凸を、シリンダブロック本体と軸受部との位置合わせに積極的に利用するものである。
【０００４】
また、軽量化を目的として、シリンダブロックをアルミニウムなどの軽合金により鋳造することが知られているが、軽合金により鋳造すると強度が不足するため、シリンダブロック本体の鋳造時に軸受部を含む補強鋳込み材を鋳包むことが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この方法では、より具体的には、補強鋳込み材と軸受部とを一体として鋳造した後、クラッキングによりこれらを分割し、その後、補強鋳込み材を鋳包んでシリンダブロック本体を鋳造しており、これによって、クラッキングによって生じた凹凸のある破断面を利用してシリンダブロック本体に対する軸受部の位置決めを達成しつつ、シリンダブロック本体の軽量化および十分な強度の確保を図るようにしている。
【特許文献１】特開平１０−２２５７４７号公報
【特許文献２】特開２００２−８９３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載される方法では、シリンダブロック本体と軸受部とを同一材料から一体で鋳造するため、軽量化および十分な強度の確保を、ともに図ることが困難である。
【０００６】
また、特許文献２に記載される方法では、複数異形状の補強鋳込み材と軸受部とを一体として鋳造するので、鋳込む部材が複数異形状であるため、鋳造性が悪く不良品の増加となる。また、結果として当然コスト高となってしまう。
【０００７】
本発明の目的は、鋳造性および生産効率の良い製造を行なうことができ、軽量化および十分な強度の確保を図ると同時に、軸受部との位置決め精度やクラッキングが良好な、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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明は、シリンダブロック本体と、前記シリンダブロック本体に固定され、前記シリンダブロック本体との間でクランクシャフトを軸受する軸受部とを備えるシリンダブロックにおいて、前記軸受部は、アルミニウムよりも高強度の材料からなり、前記シリンダブロック本体との固定面には、凹凸が形成されており、前記シリンダブロック本体は、前記軸受部が配置された鋳型にアルミニウムの溶湯を鋳込んで鋳造された後に、前記軸受部とクラッキングにより分割されることによって、形成されていることを特徴としている。
【０００９】
このようなシリンダブロックでは、軸受部とシリンダブロック本体とは、別材料から形成されているので、良好なクラッキングが得られる。そのため、これらの位置決め精度の向上を図ることができる。また、鋳造時においては、軸受部が単純形状のため鋳造性が良く、結果として低コストでの製造を実現することができる。さらに、シリンダブロック本体がアルミニウムから形成されているので、軽量化を図ることができながら、強度が要求される軸受部がアルミニウムよりも高強度の材料から形成されているので、十分な強度の確保を図ることができる。
【００１０】
また、本発明は、シリンダブロック本体と、前記シリンダブロック本体に固定され、前記シリンダブロック本体との間でクランクシャフトを軸受する軸受部とを備えるシリンダブロックにおいて、前記軸受部は、焼結または鍛造により形成され、前記シリンダブロック本体との固定面には、凹凸が形成されており、前記シリンダブロック本体は、前記軸受部が配置された鋳型にアルミニウムの溶湯を鋳込んで鋳造された後に、前記軸受部とクラッキングにより分割されることによって、形成されていることを特徴としている。
【００１１】
このようなシリンダブロックでは、軸受部が焼結または鍛造により形成され、シリンダブロック本体が鋳造される。よって、鋳造時においては、軸受部を鋳型に配置するのみであるので、鋳造性の良い製造を行なうことができる。さらに、シリンダブロック本体がアルミニウムから形成されているので、軽量化を図ることができながら、強度が要求される軸受部が焼結または鍛造により形成されているので、十分な強度の確保を図ることができる。
【００１２】
また、本発明において、前記軸受部には、前記シリンダブロック本体にボルトを介して固定するための挿通孔が形成され、前記鋳型には、前記挿通孔に挿通される軸が設けられ、前記軸は、前記挿通孔に挿通された状態で、前記挿通孔から遊端部が露出する長さを有しており、前記シリンダブロック本体は、前記挿通孔が前記軸に挿通された状態で前記軸受部が配置された鋳型にアルミニウムの溶湯を鋳込んで鋳造された後に、前記軸受部とクラッキングにより分割されることによって、形成されていることが好適である。
【００１３】
このように形成されていれば、ボルトにより固定するための孔加工を、鋳造と同時にすることができる。そのため、工程数の低減化による生産効率の向上およびコストの低減化を図ることができる。また、ボルトで固定するための挿通孔の位置精度を向上させることができるので、軸受部とシリンダブロック本体との位置決め精度の向上を図ることができ、また、軸受部をシリンダブロック本体に対して、より一層強固に固定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のシリンダブロックによれば、軽量化および十分な強度の確保を図りつつ、軽量化および十分な強度を確保しつつ、鋳造性に優れているため、生産効率良く製造することができ、さらには、軸受部とシリンダブロック本体との位置決め精度の向上をも図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明のシリンダブロックの一実施形態を製造する方法を示す製造工程図である。
【００１６】
この方法では、まず、図１（ａ）に示すように、軸受部としてのクランクキャップ（ベアリングキャップとも呼ばれる。）１（図１（ｃ）参照）が、１対として一体的に形成されるクランクキャップペア２を形成する。
【００１７】
クランクキャップペア２は、アルミニウムよりも高強度の材料、すなわち、アルミニウムよりも機械特性強度に優れる材料、例えば、炭素鋼や低合金鋼から、焼結または鍛造により形成する。なお、クランクキャップペア２は、アルミニウムよりも高強度の材料であれば鋳造してもよく、また、アルミニウムを焼結または鍛造してもよい。つまり、クランクキャップペア２は、後述するシリンダブロック本体３と、少なくとも別材料から形成されているか、あるいは、別方法で形成されていればよい。
【００１８】
このようにして形成されたクランクキャップペア２は、略矩形状の厚板からなり、その中央には、各クランクキャップ１の後述するキャップ側軸受面６が対向することにより形成される略円形状の孔部１０と、その四隅には、後述するボルト７を受けるための略平坦状の台座面８とが形成されている。
【００１９】
次いで、この方法では、図１（ｂ）に示すように、クランクキャップペア２における各台座面８が平行状に対向する両端部において、キャップ側挿通孔９を穿孔する。このキャップ側挿通孔９は、クランクキャップ１をシリンダブロック本体３にボルト７を介して固定するための挿通孔であって、クランクキャップペア２の両端部において、一方の台座面８から他方の台座面８に向かって貫通するように形成される。
【００２０】
その後、この方法では、図１（ｃ）に示すように、クランクキャップペア２を、クラッキングすることにより、各クランクキャップ１に分割形成する。クラッキングは、公知の方法でよく、特に制限されないが、例えば、クランクキャップペア２における両側面の中央において、キャップ側挿通孔９の挿通方向と直交する方向から、応力集中を生じさせる鋭角の切欠部を形成し、その後、各切欠部を境として、各クランクキャップ１の間に剪断荷重または曲げ荷重を加えて、切欠部から破断を生じさせる。これによって、１つのクランクキャップペア２から、１対（２つ）のクランクキャップ１が分割形成される。
【００２１】
これによって形成されたクランクキャップ１は、略凹形状の厚板からなり、その内側面（分割された破断面であって、シリンダブロック本体３に固定された状態でシリンダブロック本体３と対向する面）において、両端部には、シリンダブロック本体３に固定するための略平坦状のキャップ側固定面４が形成されるとともに、各キャップ側固定面４の間には、クランクシャフト５を軸受支持するための略半円弧状に窪むキャップ側軸受面６が形成されている。なお、キャップ側固定面４は、クラッキングの破断面であるため、その表面には粗い凹凸がランダムに形成されている。また、クランクキャップ１の外側面において、両端部には、上記した略平坦状の台座面８が形成されている。また、両端部における各固定面４と各台座面８との間には、上記したキャップ側挿通孔９が貫通形成されている。
【００２２】
そして、この方法では、図２に示すように、このようにして得られたクランクキャップ１を鋳ぐるんだ状態で、アルミニウムからなるシリンダブロック本体３を鋳造する。
【００２３】
鋳造は、図２（ｄ）に示すように、雄型１１および雌型１２を備える鋳型を用意する。雄型１１および雌型１２は、型締めした状態において、シリンダブロック本体３を形成するための形状を有するキャビティ１７として形成されている。
【００２４】
また、雄型１１には、その中央に、クランクキャップ１を載置するためのキャップ載置部１３が形成されている。このキャップ載置部１３は、クランクキャップ１を受ける略凹状に形成されている。また、雄型１１には、クランクキャップ１の各キャップ側挿通孔９に挿通される２つのガイド軸１４が設けられるガイド部材１８が装着されている。
【００２５】
ガイド部材１８は、雄型１１におけるキャップ載置部１３と反対側に着脱自在に装着されており、各ガイド軸１４は、ガイド部材１８から雄型１１を貫通して、キャップ載置部１３における両側端部に突出されている。なお、各挿通軸１４は、雄型１１から突出した部分がキャップ側挿通孔９よりも長く形成されている。
【００２６】
そして、鋳造は、まず、図２（ｄ）および（ｅ）に示すように、各挿通軸１４を各キャップ側挿通孔９に挿通しながら、クランクキャップ１を、キャップ側固定面４が雌型１２に対向する状態で、雄型１１のキャップ載置部１３に載置した後、雄型１１および雌型１２を型締めする。なお、クランクキャップ１がキャップ載置部１３に載置された状態では、各挿通軸１４の遊端部１５が、各キャップ側挿通孔９から露出される。また、この型締めにおいては、クランクキャップ１のキャップ側軸受面６に、クランクシャフト５と同径の円柱状の中子１６を配置する。また、この鋳造においては、クランクキャップ１のキャップ側固定面４に、必要により離型剤を塗布してもよい。離型剤を塗布することにより、後の工程において、シリンダブロック本体３とクランクキャップ１とのクラッキングにおいて、これらをより一層容易に分離することができる。
【００２７】
その後、図２（ｆ）に示すように、キャビティ１７内に、アルミニウムの溶湯を鋳込み、クランクキャップ１を鋳ぐるんだ状態で、シリンダブロック本体３を鋳造する。そして、図３（ｇ）に示すように、ガイド部材１８を雄型１１から脱離させて、各ガイド軸１４を、各本体側挿通孔２０から引き抜き、その後、型開きすることにより、クランクキャップ１が接合されたシリンダブロック本体３を取り出す。
【００２８】
この鋳造においては、シリンダブロック本体３におけるクランクキャップ１との対向面が、本体側固定面１９として、キャップ側固定面４の凹凸に嵌合する凹凸形状で形成される。また、各本体側固定面１９の間には、中子１６によって、略半円形状の本体側軸受面２５が形成される。また、ガイド軸１４の遊端部１５に対応する部分には、クランクキャップ１のキャップ側挿通孔９に連通する本体側挿通孔２０が形成される。
【００２９】
なお、このようにして鋳造されるシリンダブロック本体３は、長手方向に沿って複数のシリンダ２２（図３（ｉ）では４つ）が形成されており、クランクキャップ１は、各シリンダ２２を挟むようにして複数配置されている（図３（ｉ）では５つ）。
【００３０】
次いで、図３（ｈ）〜図４（ｋ）に示すように、クランクキャップ１が接合されたシリンダブロック本体３を、チャッキング治具２１で固定して、キャップ側挿通孔９および本体側挿通孔２０をタッピング加工する。
【００３１】
より具体的には、まず、図３（ｈ）および（ｉ）に示すように、クランクキャップ１が接合されたシリンダブロック本体３を、チャッキング治具２１で固定する。チャッキング治具２１は、シリンダブロック本体３の長手方向に沿って各クランクキャップ１と対向配置される治具本体２３と、その治具本体２３から突出形成され、キャップ側挿通孔９およびそのキャップ側挿通孔９に連通する本体側挿通孔２０に挿入される複数の固定軸２４とを備えている。
【００３２】
治具本体２３は、互いに隣り合う各クランクキャップ１において、両端部に形成されるキャップ側挿通孔９のうち、一方のクランクキャップ１において一方側端部のキャップ側挿通孔９に対向し、その一方のクランクキャップ１に隣り合う他方のクランクキャップ１において他方側端部のキャップ側挿通孔９に対向するように、シリンダブロック本体３の長手方向に沿って順次交互に配置されるように、ジグザグ状に形成されている。
【００３３】
固定軸２４は、治具本体２３における各クランクキャップ１との対向位置に、それぞれ形成されている。すなわち、固定軸２４は、各クランクキャップ１においては、両端部に形成されるキャップ側挿通孔９のうち、いずれか一方のキャップ側挿通孔９のみに挿入されるように、かつ、互いに隣り合う各クランクキャップ１の間においては、反対側端部に形成されるキャップ側挿通孔９に挿入されるように（つまり、一方のクランクキャップ１において一方側端部のキャップ側挿通孔９に挿入される場合には、その一方のクランクキャップ１に隣り合う他方のクランクキャップ１において他方側端部のキャップ側挿通孔９に挿入されるように）、形成されている。
【００３４】
そして、治具本体２３を、各クランクキャップ１に対向させて、各固定軸２４を、各クランクキャップ１のいずれか一方のキャップ側挿通孔９およびそのキャップ側挿通孔９に連通する本体側挿通孔２０に挿入する。これによって、クランクキャップ１が接合されたシリンダブロック本体３が、チャッキング治具２１によって固定される。
【００３５】
その後、各クランクキャップ１における固定軸２４が挿入されているキャップ側挿通孔９と、反対側において露出している他方のキャップ側挿通孔９およびそのキャップ側挿通孔９に連通する本体側挿通孔２０に、タッピング加工する。
【００３６】
タッピング加工は、特に制限されず、公知の方法でよく、タップを用いて、キャップ側挿通孔９および本体側挿通孔２０に連続してめねじを切る。これによって、各クランクキャップ１のいずれか一方のキャップ側挿通孔９およびそのキャップ側挿通孔９に連通する本体側挿通孔２０に、めねじが形成される。
【００３７】
次いで、各固定軸２４を引き抜いて、治具本体２３を、クランクキャップ１が接合されたシリンダブロック本体３から取り外し、その後、図４（ｊ）に示すように、図３（ｉ）に示す配置と反対となるように、治具本体２３を、各クランクキャップ１に対向させて、各固定軸２４を、各クランクキャップ１の他方のキャップ側挿通孔９およびそのキャップ側挿通孔９に連通する本体側挿通孔２０に挿入し、クランクキャップ１が接合されたシリンダブロック本体３を、チャッキング治具２１によって固定する。
【００３８】
その後、各クランクキャップ１における固定軸２４が挿入されているキャップ側挿通孔９と、反対側において露出している一方のキャップ側挿通孔９およびそのキャップ側挿通孔９に連通する本体側挿通孔２０に、上記と同様の方法により、タッピング加工する。
【００３９】
次いで、各固定軸２４を引き抜いて、治具本体２３を、クランクキャップ１が接合されたシリンダブロック本体３から取り外す。これによって、図４（ｋ）に示すように、各クランクキャップ１の両端部に形成されるキャップ側挿通孔９およびそのキャップ側挿通孔９に連通する本体側挿通孔２０に、ボルト７を螺着させるためのめねじが形成される。
【００４０】
次いで、この方法では、図４（ｌ）に示すように、中子１６を、クランクキャップ１のキャップ側軸受面６とシリンダブロック本体３の本体側軸受面２５との間から引き抜いた後、シリンダブロック本体３からクランクキャップ１を、クラッキングすることにより分割する。クラッキングは、公知の方法でよく、特に制限されないが、例えば、シリンダブロック本体３とクランクキャップ１との境界において、応力集中を生じさせる鋭角の切欠部を形成し、その後、切欠部を境として、シリンダブロック本体３とクランクキャップ１との間に剪断荷重または曲げ荷重を加えて、切欠部から破断を生じさせる。これによって、シリンダブロック本体３からクランクキャップ１が分割される。
【００４１】
このクラッキングにおいては、クランクキャップ１とシリンダブロック本体３とは、少なくとも別材料から形成されているか、あるいは、ともにアルミニウムであれば別方法で形成されているので、クランクキャップ１のキャップ側固定面４に形成されている凹凸と、その凹凸に対応して形成されているシリンダブロック本体３の本体側固定面１９の凹凸とが、簡易かつ精度よく分離されるように、クラッキングすることができる。
【００４２】
そして、図４（ｍ）に示すように、クランクキャップ１のキャップ側軸受面６と、シリンダブロック本体３の本体側軸受面２５との間に、クランクシャフト５を挟持するようにして、キャップ側固定面４と本体側固定面１９とを当接させる。これらの当接においては、上記したように、キャップ側固定面４の凹凸と本体側固定面１９の凹凸とが、精度よく嵌合するので、これらの位置決め精度の向上を図ることができる。
【００４３】
その後、クランクキャップ１の両端部の各台座面８から、ボルト７を、それぞれ、キャップ側挿通孔９およびそのキャップ側挿通孔９に連通する本体側挿通孔２０に螺着させる。これによって、クランクキャップ１がシリンダブロック本体３に固定され、シリンダブロック２６が形成される。
【００４４】
このようにして製造されるシリンダブロック２６では、鋳造時においては、小型の部材であるクランクキャップ１を雄型１１に配置するのみで、クランクキャップ１を鋳ぐるんでシリンダブロック本体３を製造することができる。そのため、鋳ぐるみ作業が簡易であり、効率のよい鋳造を実現することができ、作業効率の向上によるコストの低減化を図ることができる。さらに、シリンダブロック本体３がアルミニウムから形成されているので、軽量化を図ることができながら、強度が要求されるクランクキャップ１が、アルミニウムよりも高強度の材料から形成されているか、または、アルミニウムであれば、焼結または鍛造により形成されているので、十分な強度の確保を図ることができる。
【００４５】
また、シリンダブロック本体３は、鋳造時において、雄型１１に配置されるクランクキャップ１のキャップ側挿通孔９から露出するガイド軸１４の遊端部１５が、本体側挿通孔２０を形成するので、ボルト７により固定するための孔加工を、鋳造と同時にすることができる。そのため、工程数の低減化による生産効率の向上およびコストの低減化を図ることができる。また、これによって、キャップ側挿通孔９と、そのキャップ側挿通孔９に連通する本体側挿通孔２０との位置精度を向上させることができるので、クランクキャップ１をシリンダブロック本体３に対して、位置決め精度の向上を図りつつ、より一層強固に固定することができる。
【００４６】
また、この鋳造においては、ガイド部材１８のガイド軸１４が、雄型１１に配置されるクランクキャップ１の固定を兼ねるので、簡易な構成により、製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のシリンダブロックの一実施形態を製造する方法を示す製造工程図であって、（ａ）は、クランクキャップペアを形成する工程、（ｂ）は、クランクキャップペアの両端部において、キャップ側挿通孔を穿孔する工程、（ｃ）は、クランクキャップペアを、クラッキングすることにより、各クランクキャップに分割形成する工程を示す。
【図２】図１に続いて、シリンダブロックの一実施形態を製造する方法を示す製造工程図であって、（ｄ）は、雄型および雌型を備える鋳型を用意する工程、（ｅ）は、クランクキャップを雄型に配置して、雄型および雌型を型締めする工程、（ｆ）は、シリンダブロック本体を鋳造する工程を示す。
【図３】図２に続いて、シリンダブロックの一実施形態を製造する方法を示す製造工程図であって、（ｇ）は、雄型および雌型を型開きして、クランクキャップが接合されたシリンダブロック本体を取り出す工程、（ｈ）は、クランクキャップが接合されたシリンダブロック本体を、チャッキング治具で固定する工程の側面図、（ｉ）は、クランクキャップが接合されたシリンダブロック本体を、チャッキング治具で固定する工程の平面図を示す。
【図４】図３に続いて、シリンダブロックの一実施形態を製造する方法を示す製造工程図であって、（ｊ）は、治具本体が（ｉ）に示す配置と反対となるような状態で、シリンダブロック本体をチャッキング治具によって固定する工程、（ｋ）は、クランクキャップの両端部に形成されるキャップ側挿通孔およびそのキャップ側挿通孔に連通する本体側挿通孔が、タッピング加工された工程、（ｌ）は、シリンダブロック本体からクランクキャップを、クラッキングすることにより分割する工程、（ｍ）は、クランクシャフトを挟持した状態で、クランクキャップをシリンダブロック本体に固定して、シリンダブロックを形成する工程を示す。
【符号の説明】
【００４８】
１    クランクキャップ
３    シリンダブロック本体
４    キャップ側固定面
５    クランクシャフト
７    ボルト
９    キャップ側挿通孔
１１  雄型
１２  雌型
１５  遊端部
２４  ガイド軸
２６  シリンダブロック
【図１】
2005105931.tif 000003
【図２】
2005105931.tif 000004
【図３】
2005105931.tif 000005
【図４】
2005105931.tif 000006