(57)【要約】【課題】冷却媒体を流通させる通路をボア間領域に好適に形成可能な、さらにはボア間領域を好適に冷却可能なシリンダブロックの冷却構造、およびシリンダブロックの冷却構造の製造方法を提供する。【解決手段】シリンダブロックの冷却構造は、複数のボア１１が設けられるとともに、ボア間領域に隣接してＷ／Ｊ１２が設けられているシリンダブロック１０Ｃに対して設けられている。そして、ボア間領域において、前記シリンダブロックのデッキ面に開口するように設けられた捨て穴部２と、ボア間領域において、レーザー加工によって少なくとも一端側でＷ／Ｊ１２に連通するとともに、穴部を通過するように設けられ、冷却水を流通させるレーザーパス部１Ａと、を備えている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のボアが設けられるとともに、前記複数のボアのうち、隣り合うボア同士の間の部分であるボア間領域に隣接して冷却媒体通路が設けられているシリンダブロックに対して設けられ、
前記ボア間領域において、前記シリンダブロックのデッキ面に開口するように設けられた穴部と、
前記ボア間領域において、レーザー加工によって少なくとも一端側で前記冷却媒体通路に連通するとともに、前記穴部を通過するように設けられ、冷却媒体を流通させる通路部と、を備えるシリンダブロックの冷却構造。
【請求項２】
請求項１記載のシリンダブロックの冷却構造であって、
前記通路部が、前記ボア間領域のうち、所定の位置を始点として、前記複数のボアの配列方向に直交する面に沿って拡大するように設けられているシリンダブロックの冷却構造。
【請求項３】
複数のボアが設けられるとともに、前記複数のボアのうち、隣り合うボア同士の間の部分であるボア間領域に隣接して冷却媒体通路が設けられているシリンダブロックに対し、穴部と冷却水を流通させる通路部とを備えるシリンダブロックの冷却構造を設けるシリンダブロック冷却構造の製造方法であって、
前記ボア間領域において、前記穴部を前記シリンダブロックのデッキ面に開口するように設け、
前記ボア間領域において、前記通路部をレーザー加工によって少なくとも一端側で前記冷却媒体通路に連通するとともに、前記穴部を通過するように設けるシリンダブロックの冷却構造の製造方法。
【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の冷却構造、およびシリンダブロックの冷却構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのシリンダブロックは、ボア間領域で特に高温になり易いことが知られている。これに対し、特許文献１では複数のシリンダライナが鋳ぐるまれたシリンダブロックのシリンダボア間の壁部に、冷却水路としてのドリルパッセージ孔が形成される内燃機関のシリンダブロックが開示されている。特許文献２では、ボア間領域近傍に位置する冷却媒体を他の領域に移送するための通路としてのドリルパスが設けられているシリンダブロックの冷却構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７０６３９号公報
【特許文献２】特開２００５−２９１０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボア間領域にドリルパスを設けるにあたり、ボア間領域の幅が狭い場合には、一般にドリルパスの径をその分小さくする必要がある。ところが、ドリルパスの径を小さくするには、細いドリルを使用しなければならない。このため、ドリルの折損が発生することがある。或いは、ドリルが湾曲し、加工直進性が悪化することがある。また、加工直進性が悪化すると、シリンダライナをドリルパスに露出させてしまうことがある。結果、シリンダライナとシリンダブロックとの間の僅かな隙間を介して冷却媒体が漏れ出すことがある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑み、冷却媒体を流通させる通路部をボア間領域に好適に形成可能な、さらにはボア間領域を好適に冷却可能なシリンダブロックの冷却構造、およびシリンダブロックの冷却構造の製造方法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】
【０００６】
本発明は複数のボアが設けられるとともに、前記複数のボアのうち、隣り合うボア同士の間の部分であるボア間領域に隣接して冷却媒体通路が設けられているシリンダブロックに対して設けられ、前記ボア間領域において、前記シリンダブロックのデッキ面に開口するように設けられた穴部と、前記ボア間領域において、レーザー加工によって少なくとも一端側で前記冷却媒体通路に連通するとともに、前記穴部を通過するように設けられ、冷却媒体を流通させる通路部と、を備えるシリンダブロックの冷却構造である。
【０００７】
また本発明は前記通路部が、前記ボア間領域のうち、所定の位置を始点として、前記複数のボアの配列方向に直交する面に沿って拡大するように設けられている構成であることが好ましい。
【０００８】
また本発明は複数のボアが設けられるとともに、前記複数のボアのうち、隣り合うボア同士の間の部分であるボア間領域に隣接して冷却媒体通路が設けられているシリンダブロックに対し、穴部と冷却水を流通させる通路部とを備えるシリンダブロックの冷却構造を設けるシリンダブロック冷却構造の製造方法であって、前記ボア間領域において、前記穴部を前記シリンダブロックのデッキ面に開口するように設け、前記ボア間領域において、前記通路部をレーザー加工によって少なくとも一端側で前記冷却媒体通路に連通するとともに、前記穴部を通過するように設けるシリンダブロックの冷却構造の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷却媒体を流通させる通路部をボア間領域に好適に形成でき、さらにはボア間領域を好適に冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１のシリンダブロックの上面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ断面による断面図である。
【図３】図１に示すＢ−Ｂ断面による断面図である。
【図４】レーザーパス部の形成方法を模式的に示す図である。
【図５】実施例２のシリンダブロックの上面図である。
【図６】図５に示すＣ−Ｃ断面による断面図である。
【図７】実施例３のシリンダブロックの上面図である。
【図８】図７に示すＤ−Ｄ断面による断面図である。
【図９】実施例１の冷却構造でレーザーパス部を設ける場合の説明図である。
【図１０】シリンダブロックの第１の変形例を示す図である。
【図１１】シリンダブロックの第２の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１はシリンダブロック１０Ａの上面図である。図２は図１に示すＡ−Ａ断面でシリンダブロック１０Ａを示す図である。図３は図１に示すＢ−Ｂ断面でシリンダブロック１０Ａを示す図である。図１では、シリンダブロック１０Ａのうち、ボア間領域周辺の部分を示している。
【００１３】
シリンダブロック１０Ａには、複数のボア１１と、ウォータジャケット（以下、Ｗ／Ｊと称す）１２とが設けられている。また、シリンダライナ１３を備えている。複数のボア１１は直列に配置されている。Ｗ／Ｊ１２は冷却媒体通路であり、冷却媒体である冷却水を流通させる。Ｗ／Ｊ１２は複数のボア１１の配列方向に沿って設けられている。また、複数のボア１１の壁部に隣接して設けられている。そして、複数のボア１１のうち、隣り合うボア１１同士の間の部分であるボア間領域に隣接して設けられている。
【００１４】
ボア間領域には、レーザーパス部１Ａが設けられている。レーザーパス１Ａはシリンダライナ１３間に設けられている。レーザーパス部１Ａはレーザー加工によって設けられている。このため、真っ直ぐに延伸している。レーザーパス部１Ａはボア間領域において、一端側でＷ／Ｊ１２に連通している。また、他端側でシリンダブロック１０Ａのデッキ面Ｄに開口している。レーザーパス部１Ａは矢印で模式的に示すように、Ｗ／Ｊ１２からデッキ面Ｄに向かって冷却水を流通させる。レーザーパス部１Ａは複数のボア１１の配列方向において幅が狭いスロット状の断面形状を有している。
【００１５】
図４はレーザーパス部１Ａの形成方法を模式的に示す図である。レーザートーチ３０Ａはレーザービームを照射する。レーザートーチ３０Ａは照射するレーザービームでシリンダブロック１０Ａの母材を溶融しながら、レーザーパス部１Ａを形成していく。シリンダブロック１０Ａの母材は例えばアルミ合金である。レーザーパス部１Ａを形成するにあたっては、ボア間領域に対し、複数のボア１１の配列方向に直交する面に沿ってレーザービームを照射する。また、デッキ面ＤからＷ／Ｊ１２に向かって斜めにレーザービームを照射する。レーザーパス部１Ａを貫通させる側のＷ／Ｊ１２内には、防護壁３１を設ける。
【００１６】
レーザーパス部１Ａを形成するにあたっては、レーザートーチ３０Ａを次のように移動させる。すなわち、複数のボア１１の配列方向に直交する面に沿って、レーザービームの照射方向と直交する方向にレーザートーチ３０Ａを移動させる。これにより、複数のボア１１の配列方向において幅が狭いスロット状の断面形状を形成することができる。断面形状の幅は、複数のボア１１の配列方向に沿ってレーザートーチ３０Ａを移動させることで調整できる。なお、レーザーパス部１Ａを形成するにあたっては、シールドガス（例えばアルゴンガス）を別途供給する。
【００１７】
レーザーパス部１Ａは通路部に相当する。そして、シリンダブロック１０Ａに対しては、レーザーパス部１Ａを備えるシリンダブロックの冷却構造（以下、冷却構造と称す）が設けられている。
【００１８】
次に本実施例の冷却構造の作用効果について説明する。本実施例の冷却構造では、レーザーパス部１Ａが、レーザービーム径が例えばナノオーダーからマイクロオーダーのレーザー加工によって設けられる。このため、ボア間領域が狭い場合でも、冷却水を流通させるレーザーパス部１Ａを形成できる。また、レーザー加工によって設けることで、レーザーパス部１Ａの直進性も確保できる。このため、本実施例の冷却構造は冷却水を流通させるレーザーパス部１Ａをボア間領域に好適に形成できる。
【００１９】
また、本実施例の冷却構造はレーザーパス部１Ａを貫通させる側のＷ／Ｊ１２内に防護壁３１を設けることで、レーザー加工によってシリンダブロック１０Ａに不要な損傷が発生することを防止できる。また、レーザーパス部１Ａを形成するにあたり、複数のボア１１の配列方向に直交する面に沿って、レーザービームの照射方向と直交する方向にレーザートーチ３０Ａを移動させることで、スロット状の断面形状を形成できる。そしてこれにより、流路断面積を大きく確保することで、冷却性能を高めることもできる。
【００２０】
また、本実施例の冷却構造は断熱性の高いヘッドガスケット（例えば表面にゴム等の断熱材をコーティングしたヘッドガスケット）とともに用いることで、ボア間領域の冷却性を高めても、ヘッドガスケットを介してシリンダブロック１０Ａに設けられるシリンダヘッドが冷却されることを抑制できる。この点、エンジンではシリンダヘッドで大きな冷却損失が発生することがわかっている。このため、本実施例の冷却構造は断熱性の高いガスケットとともに用いることで、冷却損失の増大を抑制しつつ、ノッキングの発生を抑制することもできる。
【実施例２】
【００２１】
図５はシリンダブロック１０Ｂの上面図である。図６は図５に示すＣ−Ｃ断面でシリンダブロック１０Ｂを示す図である。図５では、シリンダブロック１０Ｂのうち、ボア間領域周辺の部分を示している。図６では、レーザーパス部１Ｂの形成方法を同時に模式的に示している。シリンダブロック１０Ｂはレーザーパス部１Ａの代わりにレーザーパス部１Ｂが設けられている点以外、シリンダブロック１０Ａと実質的に同一である。
【００２２】
レーザーパス部１Ｂは、ボア間領域のうち、所定の位置Ｐを始点として、複数のボア１１の配列方向に直交する面に沿って拡大するように設けられている。所定の位置Ｐはボア間領域のうち、所定の部分に対向する位置である。所定の部分は、例えばボア１１に設けられるピストンが上死点に位置している場合に、ボア１１の延伸方向において、ピストンに設けられているトップリングに対応する部分である。
【００２３】
レーザーパス部１Ｂを形成するにあたっては、次のようにレーザートーチ３０Ａを移動させる。すなわち、ボア間領域のうち、所定の位置Ｐを回転中心として、複数のボア１１の配列方向に直交する面に沿ってレーザートーチ３０Ａを所定の角度範囲α内で回転移動させる。
【００２４】
この点、レーザートーチ３０Ａにとって、所定の位置Ｐはボア間領域のうち、所定の部分に含まれる微小な位置それぞれとなっている。これに対し、レーザーパス部１Ｂを形成するにあたっては、さらに具体的には所定の部分に含まれる微小な位置それぞれに対応させてレーザートーチ３０Ａを適宜平行移動させることができる。シリンダブロック１０Ｂに対しては、レーザーパス部１Ｂを備える冷却構造が設けられている。
【００２５】
次に本実施例の冷却構造の作用効果について説明する。本実施例の冷却構造では、レーザーパス部１Ｂが、ボア間領域のうち、所定の位置Ｐを始点として、複数のボア１１の配列方向に直交する面に沿って拡大するように設けられている。このため、レーザーパス部１Ｂを流通する冷却水の流速を所定の位置Ｐで高めることができる。結果、実施例１の冷却構造と比較し、ボア間領域のうち、所定の部分の冷却性をさらに高めることで、ボア間領域を好適に冷却できる。
【実施例３】
【００２６】
図７はシリンダブロック１０Ｃの上面図である。図８は図７に示すＤ−Ｄ断面でシリンダブロック１０Ｃを示す図である。図７では、シリンダブロック１０Ｃのうち、ボア間領域周辺の部分を示している。シリンダブロック１０Ｃは、捨て穴部２をさらに備えている点以外、シリンダブロック１０Ａと実質的に同一である。なお、シリンダブロック１０Ｂに対して同様の変更を適用することもできる。
【００２７】
捨て穴部２は、ボア間領域においてシリンダブロック１０Ｃのデッキ面Ｄに開口するように設けられている。捨て穴部２は予めレーザーパス１Ａと連通するように設けられている。換言すれば、シリンダブロック１０Ｃにおいて、レーザーパス１Ａは捨て穴部２を通過するように設けられている。捨て穴部２は穴部に相当する。シリンダブロック１０Ｃに対しては、レーザーパス部１Ａと捨て穴部２とを備える冷却構造が設けられている。
【００２８】
次に本実施例の冷却構造の作用効果について説明する。図９は実施例１の冷却構造でレーザーパス部１Ａを設ける場合についての説明図である。実施例１の冷却構造では、形成中のレーザーパス部１Ａの奥行きが次第に深くなると、それに従い、溶融したシリンダブロック１０Ａの母材がレーザーパス部１Ａから排出され難くなる。このため、例えばレーザービームの出力が低い場合などに、レーザーパス部１Ａの形成が途中で進行しなくなる結果、レーザーパス部１Ａを形成できなくなることがある。
【００２９】
これに対し、本実施例の冷却構造は捨て穴部２で溶融したシリンダブロック１０Ｃの母材を逃がし、排出することができる。このため、本実施例の冷却構造は、レーザーパス部１Ａの加工性を向上させることができる。結果、実施例１の冷却構造と比較し、冷却水を流通させるレーザーパス部１Ａをボア間領域にさらに好適に形成できる。
【００３０】
なお、捨て穴部２は、レーザーパス部１Ａが完成した状態において、溶融されたシリンダブロック部１０Ｃの母材で埋まった状態になっていてもよい。一方、捨て穴部２をヘッドガスケットで封止することで、レーザーパス部１Ａが完成した状態において捨て穴部２が貫通した状態になっている場合でも、捨て穴部２がレーザーパス部１Ａを流通する冷却水を阻害することを抑制できる。
【００３１】
図１０はシリンダブロック１０Ｃの第１の変形例であるシリンダブロック１０ＣＡを示す図である。シリンダブロック１０ＣＡは捨て穴部２が複数設けられている点以外、シリンダブロック１０Ｃと実質的に同一である。図１０に示すように、捨て穴部２は複数設けられてもよい。この場合、複数の捨て穴部２を備える冷却構造は各捨て穴部２それぞれで、シリンダブロック１０ＣＡの母材を排出できる。このため、レーザーパス部１Ａをボア間領域にさらに好適に形成できる。
【００３２】
図１１はシリンダブロック１０Ｃの第２の変形例であるシリンダブロック１０ＣＢの要部を示す図である。図１１ではレーザーパス部１Ｂの形成方法についても同時に示している。シリンダブロック１０ＣＢはレーザーパス部１Ａの代わりにレーザーパス部１Ｂを備えている点と、これに伴い複数の捨て穴部２の配置と数が異なっている以外、シリンダブロック１０ＣＡと実質的に同一である。
【００３３】
レーザーパス部１Ｂは、一端側および他端側でＷ／Ｊ１２に連通するように設けられている。レーザーパス部１Ｂは次のようにして形成されている。すなわち、ボア間領域に向かってレーザービームを反射する反射部３２をＷ／Ｊ１２内に配置し、反射部３２に対してレーザービームを照射することで、形成されている。レーザートーチ３０Ｂと反射部３２とは、複数のボア１１の配列方向に垂直な面に沿って、デッキ面Ｄと平行な方向にレーザービームを反射するように配置を設定することができる。
【００３４】
レーザーパス部１Ｂを形成するにあたっては、レーザートーチ３０Ａの代わりにレーザートーチ３０Ｂが用いられている。レーザートーチ３０Ｂは、シールドガスノズル３０ａをさらに備えている点以外、レーザートーチ３０Ａと実質的に同一である。シールドガスノズル３０ａは、レーザービームを照射する際に、形成するレーザーパス部１Ｂに向けてシールドガスを噴出できるように設けられている。
【００３５】
シリンダブロック１０ＣＢでは、冷却構造がレーザーパス部１Ｂを備えている。すなわち、通路部は一端側および他端側でＷ／Ｊ１２に連通するレーザーパス部１Ｂであってもよい。また、レーザーパス部１Ｂを形成するにあたっては、シールドガスノズル３０ａを備えたレーザートーチ３０Ｂを用いることで、レーザーパス部１Ｂから溶融したシリンダブロック１０ＣＢの母材を好適に排出することができる。
【００３６】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
レーザーパス部        １Ａ、１Ｂ
捨て穴部              ２
シリンダブロック      １０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ，１０ＣＡ、１０ＣＢ
ボア                  １１
Ｗ／Ｊ                １２
シリンダライナ        １３
レーザートーチ        ３０Ａ、３０Ｂ
シールドガスノズル    ３０ａ
防護壁                ３１
反射部                ３２
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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