JP2008064025A - オープンデッキ型のシリンダブロック - Google Patents
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Abstract
【課題】シリンダブロックにおける亀裂の発生等、応力集中によるシリンダブロックの損傷を抑制する。
【解決手段】シリンダブロック1は、シリンダボア#1の周囲を囲むようにして形成されるとともにシリンダブロック1のアッパデッキ12において開口するウォータジャケット13と、同ウォータジャケット13とシリンダボア#1の間の隔壁18とを備え、同隔壁18は、その肉厚がシリンダボア#1の周方向における所定位置において局所的に厚くされた偏肉部18aを有する。シリンダブロック1において、偏肉部18aはシリンダボア#1の軸方向Lにおいてアッパデッキ12側に位置する部分ほどその偏肉量Tが小さく設定されている。
【選択図】図4
【解決手段】シリンダブロック1は、シリンダボア#1の周囲を囲むようにして形成されるとともにシリンダブロック1のアッパデッキ12において開口するウォータジャケット13と、同ウォータジャケット13とシリンダボア#1の間の隔壁18とを備え、同隔壁18は、その肉厚がシリンダボア#1の周方向における所定位置において局所的に厚くされた偏肉部18aを有する。シリンダブロック1において、偏肉部18aはシリンダボア#1の軸方向Lにおいてアッパデッキ12側に位置する部分ほどその偏肉量Tが小さく設定されている。
【選択図】図4
Description
本発明は、ウォータジャケットとシリンダボアとの間の隔壁を備え、同隔壁に肉厚を厚くした偏肉部が形成されたオープンデッキ型のシリンダブロックに関する。
一般に、水冷式エンジンのシリンダブロックには、シリンダボア(シリンダブロックに形成されるシリンダ、或いは同シリンダに圧入されるシリンダライナの内周壁)の周囲に冷却水を循環させるためのウォータジャケットが形成されており、この冷却水によりシリンダブロックが冷却されている。
ここで近年、例えば特許文献1に記載されるシリンダブロックのように、シリンダボアの真円度を向上させるべく、シリンダボアとウォータジャケットとの間を区画する隔壁に、その肉厚が前記シリンダボアの周方向における所定位置において局所的に厚くされた偏肉部を形成するようにしたものが提案されている。このようなシリンダブロックにあっては、隔壁において偏肉部を形成した部分の剛性を高めることができるため、シリンダにシリンダライナを圧入する際に、同シリンダに働く力により隔壁が変形することを抑制することができる。また、シリンダブロックが高温となる機関環境、例えば機関運転時のシリンダブロックの熱変形も抑制することができる。
特開平9−79085号公報
ところで、このようにシリンダブロックのように隔壁に偏肉部が形成されると、偏肉部とそれ以外の部分との境界部分において形状変化量(肉厚変化量)が大きくなる。このため、機関燃焼時に燃焼圧が生じた際に、この境界部分に応力集中が生じて、シリンダブロック、特にその燃焼室の周囲の部分に、亀裂の発生等、損傷が生じるおそれがある。
そして、このような燃焼圧に起因する隔壁の応力集中は、ウォータジャケットがシリンダブロックのアッパデッキにおいて開口している構造を有するシリンダブロック、いわゆるオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて顕著となる。
なお、隔壁に生じるこのような亀裂、或いは破損を抑制するために、同隔壁の肉厚を全体的に厚くして剛性を高くするといった構成を採用することも考えられる。しかしながら、エンジンは、その設計上、燃焼圧を基準としてシリンダヘッドとシリンダブロックとの間に必要な面圧が算出されるとともに、同面圧を基準としてシリンダヘッドとシリンダブロックとを組み付けるための複数のヘッドボルトの位置が設定されている。従って、シリンダブロックにおいて、これらヘッドボルトが螺合されるボルト穴とシリンダボアとの間に形成される隔壁の肉厚を厚く設定した場合には、その分だけウォータジャケットの流路面積が制限されることとなり、その冷却効果の低下を招くこととなる。こうした設計上の制限により、隔壁の肉厚を全体的に厚くして剛性を高くするといった構成を採用することは事実上困難である。
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、シリンダブロックにおける亀裂の発生等、応力集中によるシリンダブロックの損傷を抑制することにある。
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、シリンダボアの周囲を囲むようにして形成されるとともにシリンダブロックのアッパデッキにて開口するウォータジャケットを備え、同ウォータジャケットと前記シリンダボアとの間の隔壁は、前記シリンダボアの周方向における所定位置での肉厚が局所的に厚くされた偏肉部を有してなるオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、前記偏肉部は前記シリンダボアの軸方向において前記アッパデッキ側に位置する部分ほどその偏肉量が小さく設定されてなることを要旨としている。
請求項1に記載の発明は、シリンダボアの周囲を囲むようにして形成されるとともにシリンダブロックのアッパデッキにて開口するウォータジャケットを備え、同ウォータジャケットと前記シリンダボアとの間の隔壁は、前記シリンダボアの周方向における所定位置での肉厚が局所的に厚くされた偏肉部を有してなるオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、前記偏肉部は前記シリンダボアの軸方向において前記アッパデッキ側に位置する部分ほどその偏肉量が小さく設定されてなることを要旨としている。
同構成では、シリンダボアの軸方向においてアッパデッキ側に位置する部分ほど偏肉部の偏肉量が小さく設定されているため、同偏肉部とそれ以外の部分との肉厚の差が小さくなる。したがって、シリンダボアの軸方向においてアッパデッキ側に位置する部分ほど、偏肉部とそれ以外の部分との境界部分における形状変化量(肉厚変化量)が小さくなる。その結果、シリンダボアの軸方向においてアッパデッキ近傍に位置する隔壁に機関燃焼時の燃焼圧による応力集中が生じたとしても、その際の応力を小さくすることができ、亀裂の発生等、応力集中によるシリンダブロックの損傷を抑制することができるようになる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、前記偏肉部は前記シリンダボアの軸方向について、前記シリンダボア内に配設されるピストンが上死点に位置したときにおける同ピストンのピストンリングよりも前記アッパデッキ側に位置する部分においてその偏肉量を変化させることにより、前記シリンダボアの軸方向において前記アッパデッキ側に位置する部分ほど同偏肉量が小さく設定されてなることを要旨としている。
燃焼室において混合気が燃焼すると、その燃焼圧は、シリンダボアの内壁、詳細にはシリンダボアの内壁においてピストンリングよりも上方に位置する部分、すなわちアッパデッキ側に位置する部分に直接作用することとなる。
この点、上記構成によれば、燃焼圧が直接作用するシリンダボアの内壁について、偏肉部の偏肉量を小さく設定するようにしているため、隔壁に生じる応力集中を好適に抑制することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、前記ピストンリングはコンプレッションリング及びオイルリングを含み、前記偏肉部は前記シリンダボアの軸方向について、前記ピストンが上死点に位置したときにおける前記オイルリングの位置から前記コンプレッションリングの位置にかけてその偏肉量を変化させることにより、前記シリンダボアの軸方向において前記アッパデッキ側に位置する部分ほど同偏肉量が小さく設定されてなることを要旨としている。
ピストンリングは、シリンダボアの内壁に付着したオイルを掻き落とすためのオイルリングと、このオイルリングよりも上方、換言すればアッパデッキ側に位置して設けられ、燃焼室内の混合気や燃焼ガスがエンジンのクランクケース内に漏れることを抑制するためのコンプレッションリングとから構成されている。そして、コンプレッションリングはシリンダボアの内壁に押接されて燃焼室の気密性を確保している。このため、隔壁においては、このコンプレッションリングよりも上方に位置する部分に作用する燃焼圧が相対的に大きくなる。
この点、上記構成では、オイルリングを基準としてこれよりもアッパデッキ側の部分で偏肉量を小さくすることにより、少なくともオイルリングの位置する部分における偏肉量よりもコンプレッションリングの位置する部分における偏肉量の方が小さく設定されているため、同隔壁に生じる応力集中を好適に抑制することができる。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、前記コンプレッションリングはトップリング及びセカンドリングを含み、前記偏肉部は前記シリンダボアの軸方向について、前記ピストンが上死点に位置したときにおける前記オイルリングの位置から前記セカンドリングの位置にかけてその偏肉量を変化させることにより、前記シリンダボアの軸方向において前記アッパデッキ側に位置する部分ほど同偏肉量が小さく設定されてなることを要旨としている。
上述したように燃焼圧は、オイルリングよりも上方に位置する部分に作用する。更に詳細には、シリンダボアの内壁に作用する燃焼圧はオイルリングの位置する部分からセカンドリングの位置する部分にかけて徐々に増大する。この点に鑑み、上記構成では、偏肉部はオイルリングの位置する部分からセカンドリングの位置する部分にかけてその偏肉量を変化させている。このため、上述したようにシリンダボアの内壁に作用する燃焼圧がその位置に応じて異なるのに対応して偏肉量を設定することができ、同偏肉量を小さく設定することによる剛性低下を抑えつつ、隔壁に生じる応力集中を好適に抑制することができるようになる。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、前記偏肉部は、その偏肉量が変化する部分において同偏肉量を徐変させてなることを要旨としている。
同構成によれば、偏肉量が急激に変化する部分において、燃焼圧に起因した応力が集中することを抑制することができる。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、ヘッドボルトが螺合されるボルト穴を備え、前記偏肉部は前記シリンダボアの軸方向について、前記ボルト穴と前記ヘッドボルトが螺合する領域に隣接する部分の偏肉量が、それ以外の部分の偏肉量よりも大きく設定されてなることを要旨としている。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、ヘッドボルトが螺合されるボルト穴を備え、前記偏肉部は前記シリンダボアの軸方向について、前記ボルト穴と前記ヘッドボルトが螺合する領域に隣接する部分の偏肉量が、それ以外の部分の偏肉量よりも大きく設定されてなることを要旨としている。
一般に、エンジンでは、シリンダブロックに形成されたボルト穴にヘッドボルトを螺合することによりシリンダブロックとシリンダヘッドとが組み付けられる。このようなボルト穴を有するシリンダブロックにあっては、同ボルト穴にヘッドボルトを締め付けた際にその締め付け力に応じた内部応力が生じる。その結果、同内部応力に起因して隔壁に変形が生じるおそれがある。
この点、上記構成によれば、隔壁においてこのような変形が生じやすい部分の剛性を高めることにより、上記内部応力に起因する同隔壁の変形を抑制することができる。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、ヘッドボルトが螺合される複数のボルト穴が前記シリンダボアの周方向に所定間隔を置いてそれぞれ形成され、前記偏肉部が形成される前記所定位置は前記シリンダボアの周方向において隣接するボルト穴の間の部分であることを要旨としている。
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、ヘッドボルトが螺合される複数のボルト穴が前記シリンダボアの周方向に所定間隔を置いてそれぞれ形成され、前記偏肉部が形成される前記所定位置は前記シリンダボアの周方向において隣接するボルト穴の間の部分であることを要旨としている。
上述したようにシリンダブロックにおいては、ヘッドボルトが螺合されるボルト穴とシリンダボアとの間に形成される隔壁の肉厚を厚く設定しようとすると、その分だけウォータジャケットの流路面積が制限されることとなり、ひいてはその冷却効果の低下を招くこととなる。
この点、上記構成によれば、隔壁において、シリンダボアの周方向において隣接するボルト穴の間の部分に偏肉部を形成しているため、ウォータジャケットの流路面積を狭めることなく同隔壁の剛性を高めることができる。
請求項8に記載の発明は、請求項1〜7のいずれか一項に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、前記アッパデッキの端面には偏肉部が形成されず前記隔壁が均一な肉厚を有してなることを要旨としている。
同構成によれば、機関燃焼時に生じる燃焼圧が大きく作用する隔壁のアッパデッキ側において同隔壁に生じる応力を均一にすることができるため、同隔壁に生じる応力集中をさらに抑制することができる。
以下、本発明を車両用エンジンの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〜図4を参照して説明する。
図1に示されるように、シリンダブロック1の上部にはガスケット3を介してシリンダヘッド2が配設されている。
図1に示されるように、シリンダブロック1の上部にはガスケット3を介してシリンダヘッド2が配設されている。
図2に示されるように、このシリンダブロック1の下部には、クランクシャフトを収容するクランクケースの上半分を構成するスカート部11が形成されている。またシリンダブロック1の上部には、ピストンが収容される4つのシリンダボア#1〜#4が形成されている。
これらシリンダボア#1〜#4は、より詳しくは以下のような構造からなる。すなわち、図3及び図4に示されるように、シリンダブロック1には円筒形状の4つのシリンダ15が形成されており、これらシリンダ15内にシリンダライナ17がそれぞれ鋳込まれている。各シリンダライナ17は円筒形状に形成されており、その内周壁によって囲まれる円筒空間によりシリンダボア#1〜#4が形成されている。各シリンダボア#1〜#4は、混合気や燃焼によって生じた排気の気密を保つために、精度(真円度)の高い円筒形状に形成されている。
図4に示されるように、このシリンダボア#1〜#4には、ピストン20が往復動可能にそれぞれ収容されている。各シリンダボア#1〜#4において、ピストン20よりも上側の空間は、燃料及び空気を混合した混合気を燃焼するための燃焼室の一部を構成する。ピストン20にはピストンリング21がそれぞれ設けられている。このピストンリング21は、ピストン20の頂部に近い方からトップリング21a、セカンドリング21b、及びオイルリング21cの順に配置される3つのリングから構成されている。トップリング21a及びセカンドリング21bは、いわゆるコンプレッションリングであり、燃焼室内の混合気や燃焼ガスがエンジンのクランクケース内に漏れることを抑制するためのリングである。また、オイルリング21cは、シリンダボア#1〜#4の内壁に付着したオイルを掻き落とすためのリングである。
図3及び図4に示されるように、シリンダブロック1には、これらシリンダボア#1〜#4の周囲に冷却水を循環するためのウォータジャケット13が形成されている。また、シリンダブロック1は、その上面、すなわちアッパデッキ12が平坦面となるように加工されており、ガスケット3が載置されるシール面となっている。図4に示されるように、ウォータジャケット13は、そのシリンダボア#1〜#4の軸方向L(以下、単に「軸方向L」と称する。)において、その上方がアッパデッキ12において開口しており、その下方がシリンダブロック1の内部において閉塞されている。シリンダブロック1はこのようにウォータジャケット13がそのアッパデッキ12において開口する、いわゆるオープンデッキ型のシリンダブロックである。
また、図3に示されるように、このウォータジャケット13の外周には、シリンダブロック1とシリンダヘッド2とを組み付けるためのヘッドボルトが螺合される4つのボルト穴14a〜14dが形成されている。ボルト穴14a〜14dはシリンダボア#1〜#4の中心軸を中心として、そのシリンダボア#1〜#4の周方向C(以下、単に「周方向C」と称する。)に90度の間隔を置いて形成されている。なお、エンジン本体の設計上、機関燃焼時の燃焼圧を基準としてシリンダブロック1とシリンダヘッド2との間に必要な面圧が算出されるとともに、同面圧を基準としてシリンダブロック1とシリンダヘッド2とを組付けるための複数のヘッドボルトの各々の間の距離、すなわちボルト穴14a〜14dの位置が定められている。
このような構造を有するシリンダブロック1にあっては、ウォータジャケット13とシリンダボア#1〜#4との間に、シリンダブロック1及びシリンダライナ17から構成される隔壁18が形成されている。以下、この隔壁18の形状等について詳細に説明する。
図3及び図4に示されるように、隔壁18はその肉厚が局所的に厚くされた偏肉部18aを有している。図3に示されるように、隔壁18には、隣接するボルト穴14a〜14dの間に偏肉部18aが形成されている。より詳しくは、周方向Cにおいて、シリンダボア#1〜#4の中心軸及びボルト穴14a〜14dにおける特定のボルト穴の中心軸を結ぶ線と、同シリンダボア#1〜#4の中心軸及び同特定のボルト穴と周方向において隣り合う他のボルト穴の中心軸を結ぶ線との等角二等分線上に偏肉部18aが形成されている。例えば、図3に示されるように、偏肉部18aは、シリンダ#1の中心軸M1及びボルト穴14aの中心軸M2を結ぶ線N1と、同中心軸M1及びボルト穴14bの中心軸M3を結ぶ線N2との等角二等分線N3上に形成されている。上述のようにシリンダブロック1におけてボルト穴14a〜14dの位置は予め定められているため、隔壁18において、シリンダボア#1〜#4に対して対角線上の位置関係にある各ボルト穴14a〜14dの間、例えばボルト穴14aとボルト穴14dとの間、或いはボルト穴14bとボルト穴14cとの間に位置する部分に偏肉部を形成することはウォータジャケット13の流路面積を狭めることとなるため、実際上困難である。本発明にかかるシリンダブロック1においてはこのようなエンジン設計上の制限に鑑みて、隔壁18の上記等角二等分線N3上に偏肉部18aを形成することにより、隔壁18の剛性を高めるようにしている。
また、図4に示されるように、偏肉部18aは、隔壁18の軸方向Lにおいてアッパデッキ12側に位置する部分ほどその偏肉量Tが小さくなるように設定されている。この偏肉部18aの構造ついて、図5を参照して詳細に説明する。図5では、シリンダボア#1のピストン20の位置が二点鎖線で示されている。なお、以下ではシリンダボア#1の隔壁18における偏肉部18aの構造について説明するが、シリンダ#2〜#4の隔壁における偏肉部についても同様の構造を有している。
図5に示されるように、偏肉部18aはピストン20が上死点に位置したときにおけるオイルリング21cの位置から下方の部分、すなわち部分19aにおいてその偏肉量Tが大きく設定されている。また、偏肉部18aは、ピストン20が上死点に位置したときにおけるオイルリング21cの位置からセカンドリング21bの位置までの部分、すなわち部分19bにおいて、セカンドリング21bの位置に近接する部分ほどその偏肉量Tが小さくなるように徐変されている。さらに、隔壁18においては、ピストン20が上死点に位置したときにおけるセカンドリング21bの位置からトップリング21aの位置までの部分、及び同トップリング21aからアッパデッキ12まで部分、すなわち部分19cには偏肉部が形成されていない。すなわち、隔壁18は部分19cにおいて均一な肉厚に形成されている。
このような構造を有するシリンダブロック1において、ピストン20が上死点に位置したときに燃焼室内において混合気が燃焼すると、そのとき生じる燃焼圧は、シリンダボア#1〜#4の内壁、詳細にはシリンダボア#1〜#4の内壁においてオイルリング21cの位置する部分よりも上方に位置する部分に直接作用することとなる。更に詳細には、同燃焼圧はオイルリング21cの位置する部分からセカンドリング21bの位置する部分にかけて徐々に増大する。従って、図6(b)に示されるように、隔壁38の偏肉部38aが軸方向Lに沿って一様に形成されている従来のシリンダブロックにあっては、上記燃焼圧により、偏肉部38aとそれ以外の部分38bとの境界部分のような形状変化量(肉厚変化量)が大きい部分、すなわち太線P1〜P4に応力集中が生じるおそれがある。
この点、本発明にかかるシリンダブロック1にあっては、図6(a)に示されるように、隔壁18の偏肉部18aは軸方向Lにおいてオイルリング21cの位置からセカンドリング21bの位置にかけてその偏肉量を変化させることにより、アッパデッキ12側に位置する部分ほど同偏肉量が小さく設定されている。すなわち、隔壁18では、オイルリング21cの位置を基準としてセカンドリング21bの位置ほど偏肉部18aとそれ以外の部分との境界部分における形状変化量が小さくなる。その結果、アッパデッキ12近傍に位置する隔壁18に機関燃焼時の燃焼圧による応力集中が生じたとしても、その際の応力を小さくすることができる。更に、隔壁18は軸方向Lにおいてセカンドリング21bの位置からアッパデッキ12側の部分においてその肉厚が均一に設定されているため、隔壁18に生じる応力を均一にすることができるため、隔壁18に生じる応力の集中をさらに抑制することができる。
以上詳述したように、本実施形態によれば、以下に列記する作用効果が得られる。
(1)シリンダブロック1においては、シリンダボア#1〜#4の内壁においてピストンリング21よりも上方に位置する部分、すなわちアッパデッキ12側に位置する部分に燃焼圧が直接作用する。シリンダブロック1にあっては、燃焼圧が直接作用するシリンダボア#1〜#4の内壁について、偏肉部18aの偏肉量を小さく設定するようにしているため、隔壁18に生じる応力集中を好適に抑制することができる。
(1)シリンダブロック1においては、シリンダボア#1〜#4の内壁においてピストンリング21よりも上方に位置する部分、すなわちアッパデッキ12側に位置する部分に燃焼圧が直接作用する。シリンダブロック1にあっては、燃焼圧が直接作用するシリンダボア#1〜#4の内壁について、偏肉部18aの偏肉量を小さく設定するようにしているため、隔壁18に生じる応力集中を好適に抑制することができる。
(2)隔壁18においては、オイルリング21cの位置する部分よりもコンプレッションリング、すなわちトップリング21a及びセカンドリング21bの位置する部分に燃焼圧が大きく作用する。シリンダブロック1にあっては、オイルリング21cを基準としてこれよりもアッパデッキ12側の部分で偏肉量を小さくすることにより、少なくともオイルリング21cの位置する部分における偏肉量よりもトップリング21a及びセカンドリング21bの位置する部分における偏肉量のほうが小さく設定されているため、隔壁18に生じる応力集中を好適に抑制することができる。
(3)シリンダブロック1においては、シリンダボア#1〜#4の内壁に作用する燃焼圧はオイルリング21cの位置する部分からセカンドリング21bの位置する部分にかけて徐々に増大する。この点、シリンダブロック1にあっては、偏肉部18aはオイルリング21cの位置する部分からセカンドリング21bの位置する部分にかけてその偏肉量を変化させている。このため、シリンダボア#1〜#4の内壁に作用する燃焼圧がその位置に応じて異なるのに対応して偏肉量を設定することができ、同偏肉量を小さく設定することによる剛性低下を抑えつつ、隔壁18に生じる応力集中を好適に抑制することができる。
(4)隔壁18は、オイルリング21cの位置からセカンドリング21bの位置の間の部分、すなわち部分19cにおいて、セカンドリング21bの位置ほどその偏肉量が小さくなるように徐変されている。このため、隔壁18においてその肉厚が変化する部分に燃焼圧に起因した応力が集中することを抑制することができる。
尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、隔壁18はその軸方向Lにおいてアッパデッキ12側の部分19cにおいてその肉厚が均一に設定、すなわち偏肉部が形成されていない構造を有していたが、同部分19cに偏肉部を形成するようにしてもよい。要は、隔壁18に形成される偏肉部が軸方向Lにおいてアッパデッキ12側に位置する部分ほどその偏肉量が小さく設定されていればよい。このように軸方向Lにおいてアッパデッキ12側に位置する部分ほど偏肉部の偏肉量を小さく設定することにより、同偏肉部とそれ以外の部分との肉厚の差を小さくすることができる。したがって、軸方向Lにおいてアッパデッキ12側に位置する部分ほど、偏肉部とそれ以外の部分との境界部分における形状変化量(肉厚変化量)が小さくなる。その結果、軸方向Lにおいてアッパデッキ12近傍に位置する隔壁18に機関燃焼時の燃焼圧による応力集中が生じたとしても、その際の応力を小さくすることができる。
・上記実施形態では、隔壁18はその軸方向Lにおいてアッパデッキ12側の部分19cにおいてその肉厚が均一に設定、すなわち偏肉部が形成されていない構造を有していたが、同部分19cに偏肉部を形成するようにしてもよい。要は、隔壁18に形成される偏肉部が軸方向Lにおいてアッパデッキ12側に位置する部分ほどその偏肉量が小さく設定されていればよい。このように軸方向Lにおいてアッパデッキ12側に位置する部分ほど偏肉部の偏肉量を小さく設定することにより、同偏肉部とそれ以外の部分との肉厚の差を小さくすることができる。したがって、軸方向Lにおいてアッパデッキ12側に位置する部分ほど、偏肉部とそれ以外の部分との境界部分における形状変化量(肉厚変化量)が小さくなる。その結果、軸方向Lにおいてアッパデッキ12近傍に位置する隔壁18に機関燃焼時の燃焼圧による応力集中が生じたとしても、その際の応力を小さくすることができる。
・上記実施形態では、隔壁18の等角二等分線N3上に偏肉部18aを形成するようにしていたが、同等角二等分線N3上以外の部分に偏肉部を形成してもよい。このように隔壁18の等角二等分線N3上以外の部分に偏肉部を形成した場合であっても、同偏肉部とそれ以外の部分との境界部分における形状変化量が大きい場合には、同境界部分に応力集中が生じるおそれがある。そこで、このような偏肉部においても、ピストンが上死点に位置したときにおけるオイルリングの位置からセカンドリングの位置にかけてその偏肉量を変化させることにより、隔壁に生じる応力集中を抑制することができる。
・上記実施形態では、ピストン20が上死点に位置した際におけるピストンリング21の位置を基準として偏肉部18aの偏肉量を設定していたが、例えばピストン20が上死点に位置していない時、例えば燃焼圧力が最も大きくなるときのピストンリング21の位置を基準として同偏肉量を設定してもよい。また、シリンダブロック1のボルト穴14a〜14dと、シリンダブロック1及びシリンダヘッド2とを組み付けるヘッドボルトとが噛み合う部分を基準として偏肉量を設定されていてもよい。具体的には、図7及び図8に示されるよう偏肉部18bのように、ボルト穴14aと、同ボルト穴14aに挿入されるヘッドボルト40とが噛み合う領域に相当する領域30の肉厚が、同領域30以外の領域における偏肉量よりも大きく設定されていてもよい。隔壁18がこのような偏肉部18bを有することにより、同隔壁18において領域30の部分の剛性を高めることができため、ヘッドボルトの締め付け時にシリンダブロックに内部応力が生じた場合であっても、同内部応力に起因した隔壁18の変形を好適に抑制することができる。
・上記実施形態では、偏肉部18aは部分19bにおいて、セカンドリング21bの位置ほどその偏肉量Tが小さくなるように徐変されていたが、例えば、オイルリング21cの位置においてその偏肉量が大きく設定されている部分から小さく設定されている部分に急激に変化するような構成であってもよい。
・上記実施形態では、偏肉部18aは軸方向Lにおいてオイルリング21cの位置からセカンドリング21bの位置にかけてその偏肉量を変化させていたが、例えばセカンドリング21bの位置からトップリング21aの範囲にかけてその偏肉量を変化させてもよい。
・上記実施形態では、偏肉部18aはオイルリング21cの位置からアッパデッキ12側に位置する部分ほどその偏肉量が小さく設定されていたが、例えばセカンドリング21bの位置、或いはトップリング21aの位置からアッパデッキ12側に位置する部分ほどその偏肉量が小さく設定されていてもよい。
1…シリンダブロック、2…シリンダヘッド、3…ガスケット、11…スカート部、12…アッパデッキ、13…ウォータジャケット、14a〜14d…ボルト穴、15…シリンダ、17…シリンダライナ、18,38…隔壁、18a,18b,38a…偏肉部、19a〜19c,38b…部分、20…ピストン、21…ピストンリング、21a…トップリング、21b…セカンドリング、21c…オイルリング、30…領域、40…ヘッドボルト。
Claims (8)
- シリンダボアの周囲を囲むようにして形成されるとともにシリンダブロックのアッパデッキにて開口するウォータジャケットを備え、同ウォータジャケットと前記シリンダボアとの間の隔壁は、前記シリンダボアの周方向における所定位置での肉厚が局所的に厚くされた偏肉部を有してなるオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、
前記偏肉部は前記シリンダボアの軸方向において前記アッパデッキ側に位置する部分ほどその偏肉量が小さく設定されてなる
ことを特徴とするオープンデッキ型のシリンダブロック。 - 請求項1に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、
前記偏肉部は前記シリンダボアの軸方向について、前記シリンダボア内に配設されるピストンが上死点に位置したときにおける同ピストンのピストンリングよりも前記アッパデッキ側に位置する部分においてその偏肉量を変化させることにより、前記シリンダボアの軸方向において前記アッパデッキ側に位置する部分ほど同偏肉量が小さく設定されてなる
ことを特徴とするオープンデッキ型のシリンダブロック。 - 請求項2に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、
前記ピストンリングはコンプレッションリング及びオイルリングを含み、
前記偏肉部は前記シリンダボアの軸方向について、前記ピストンが上死点に位置したときにおける前記オイルリングの位置から前記コンプレッションリングの位置にかけてその偏肉量を変化させることにより、前記シリンダボアの軸方向において前記アッパデッキ側に位置する部分ほど同偏肉量が小さく設定されてなる
ことを特徴とするオープンデッキ型のシリンダブロック。 - 請求項3に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、
前記コンプレッションリングはトップリング及びセカンドリングを含み、
前記偏肉部は前記シリンダボアの軸方向について、前記ピストンが上死点に位置したときにおける前記オイルリングの位置から前記セカンドリングの位置にかけてその偏肉量を変化させることにより、前記シリンダボアの軸方向において前記アッパデッキ側に位置する部分ほど同偏肉量が小さく設定されてなる
ことを特徴とするオープンデッキ型のシリンダブロック。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、
前記偏肉部は、その偏肉量が変化する部分において同偏肉量を徐変させてなる
ことを特徴とするオープンデッキ型のシリンダブロック。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、
ヘッドボルトが螺合されるボルト穴を備え、
前記偏肉部は前記シリンダボアの軸方向について、前記ボルト穴と前記ヘッドボルトが螺合する領域に隣接する部分の偏肉量が、それ以外の部分の偏肉量よりも大きく設定されてなる
ことを特徴とするオープンデッキ型のシリンダブロック。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、
ヘッドボルトが螺合される複数のボルト穴が前記シリンダボアの周方向に所定間隔を置いてそれぞれ形成され、
前記偏肉部が形成される前記所定位置は前記シリンダボアの周方向において隣接するボルト穴の間の部分である
ことを特徴とするオープンデッキ型のシリンダブロック。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載のオープンデッキ型のシリンダブロックにおいて、
前記アッパデッキの端面には偏肉部が形成されず前記隔壁が均一な肉厚を有してなる
ことを特徴とするオープンデッキ型のシリンダブロック。
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JP2020051390A (ja) * | 2018-09-28 | 2020-04-02 | ダイハツ工業株式会社 | 内燃機関のシリンダの構造 |
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-
2006
- 2006-09-07 JP JP2006242730A patent/JP2008064025A/ja active Pending
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