JP5281345B2 - クローズドデッキタイプのシリンダブロック - Google Patents

Description

本発明は、インサート部材を鋳包むことによりウォータジャケットを形成するクローズドデッキタイプのシリンダブロックに関する。

水冷式のエンジンに用いられるシリンダブロックは、エンジン冷却のためにウォータジャケットを備えている。ウォータジャケットは、シリンダとブロック外壁との間に形成され、その内部に冷却水が流される。ウォータジャケット内に冷却水を流すことにより、シリンダを冷却する効果が得られるとともに、シリンダボアで発生する音を吸収して静音化を図ることができる。

ここで、シリンダブロックは、大きく分けてクローズドデッキタイプとオープンデッキタイプの２種類に分類される。シリンダヘッド締結側であるアッパーデッキ面にシリンダボアを備えるシリンダとブロック外壁とを結ぶブリッジを備えるのがクローズドデッキタイプである。一方、ブリッジを備えず、アッパーデッキ面でシリンダとブロック外壁が分かれているのがオープンデッキタイプである。そして、クローズドデッキタイプのシリンダは、シリンダブロックのアッパーデッキ面にブリッジを備えることで、シリンダとブロック外壁が結合され、振動耐性が向上し騒音が低減できるなどのメリットがあるが、その反面、製作が困難になるというデメリットがある。

近年、シリンダブロックは生産効率などの点からダイカスト成形で製造されることが多くなってきている。ところが、クローズドデッキタイプのシリンダブロックが備えるウォータジャケットを形成するためには、崩壊性の中子を用いる必要がありダイカスト成形の利点を生かすことができない。つまり、シリンダブロックのダイカスト成形時において、ウォータジャケットを形成する中子を崩さない程度の鋳造圧力で溶湯を供給する必要があり、湯流れ速度を遅くする必要がある。そのため、生産速度が低下し、ダイカスト成形でメリットとされる量産効果が得られにくくなってしまう。

このような事情から、クローズドデッキタイプのシリンダブロックに関しては鋳造で成形されるケースも珍しくない。また、シリンダブロックの別の箇所を補強することで剛性を確保し、オープンデッキタイプのシリンダブロックをエンジンに採用するケースもある。しかしながら、より高剛性を求めたい場合（例えば、ディーゼルエンジンに用いる場合）などでは、クローズドデッキタイプのシリンダブロックの方が有利である。したがって、クローズドデッキタイプのシリンダブロックについても生産効率の向上が求められている。

クローズドデッキタイプのシリンダブロックに関して、例えば特許文献１には、中空形状のインサート部材を鋳包んで、インサート部材の内部をウォータジャケットとする技術が開示されている。さらに、特許文献１には、インサート部材の変形を防止すべく、インサート部材の内部に金属粒子や砂などの充填物を配置したり補強リブを設けたりして、インサート部材の強度を高める技術も開示されている。
特開２０００−２３０４５５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術のように、インサート部材の内部に金属粒子や砂などの充填物を配置した場合には、鋳造後に充填物を取り出す工程が必要となる。これより、工程が増加して生産性が低下するという問題があった。
一方、インサート部材の内部に補強リブを設けた場合には、鋳造後に充填物を取り出す等の工程は要しない。しかしながら、ウォータジャケットのように比較的大きな空洞部を確保して鋳造圧力が５０〜８０ＭＰａとなる高圧ダイカスト鋳造を行う場合には、補強リブの設けられていない部分が変形してしまうおそれがあった。なお、このような変形を防止するために、補強リブを複数設けることも考えられる。しかしながら、補強リブを複数設けると、ウォータジャケット内における冷却水の流れが乱されること等により冷却性能が低下して十分な冷却効果を得ることができなくなるという問題があった。

また、一般にシリンダブロックには、次のような課題があった。すなわち、ウォータジャケットよりシリンダ径方向外側に形成されたヘッドボルト穴にヘッドボルトをネジ締めしてシリンダブロックとシリンダヘッドとを締結した場合に、シリンダボアが内側へ歪むことがあった。例えば、図１２に示すように、ウォータジャケット１１６の周囲に等間隔で４つのヘッドボルト穴１１５を備えたシリンダブロック１００をヘッドボルトで締め付けた場合には、シリンダボア１１１が各ヘッドボルト穴１１５中心からボア中心Ｏへ向けて歪みやすかった（４次の変形）。なお、図１２において、太線矢印は、ヘッドボルトの締付によりシリンダボア側へ作用する締付力を示し、二点鎖線は、シリンダボアの変形時の様子を示している。このようにシリンダボア１１１が内側へ歪むと、運転時にピストンの摺動抵抗が増して追従性が悪くなり、潤滑オイルの消費を増大させるなどの問題が生じてしまう。

そこで、このようなシリンダボア１１１の変形を防止するために、図１３に示すように、ウォータジャケット１１６をヘッドボルト穴１１５やピストンスのトロークと同程度（例えば８０〜９０ｍｍ）に深く形成することが行われている。これにより、ヘッドボルト締付時にシリンダボア１１１へ作用する力を、ウォータジャケット１１６を形成する空洞で吸収して緩和することができる。

しかしながら、特許文献１に開示された技術のように、インサート部材の内部に補強リブを設けた場合には、補強リブの意図的な配置や形状の工夫等がなされていなければ、ヘッドボルト締付時の締付力が、ヘッドボルト付近に設けられた補強リブを介してシリンダボア側へ伝わりやすい。そのため、シリンダボアの変形が生じやすいという問題があった。

また、シリンダボアでは、シリンダヘッド側に近い部分ほど高温となるため、特にボア上部（例えばヘッド側から２０〜３０ｍｍの領域）を積極的に冷却する必要があった。ところが、ウォータジャケットをヘッドボルトやピストンストロークの長さと同程度に深く形成した場合には、冷却に必要な深さ以上にウォータジャケットが形成されることとなり、ウォータジャケットの下部を通過する冷却水が有効に活用されていなかった。つまり、積極的に冷却される必要のあるシリンダボアの上部が、ウォータジャケットを流れる冷却水により効果的に冷却されていなかった。

そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、シリンダブロックとシリンダヘッドとの締結時におけるシリンダボアの変形を防ぐとともに、シリンダボアの上部を効果的に冷却することができるクローズドデッキタイプのシリンダブロックを提供することを課題とする。

内部をピストンが摺動する複数のシリンダと、前記シリンダを冷却する冷却水を流通するウォータジャケットとを備えるクローズドデッキタイプのシリンダブロックにおいて、前記ウォータジャケットよりシリンダ径方向外側に形成され、シリンダヘッドとの締結に用いられるヘッドボルト穴と、内筒部と外筒部とを備え、前記シリンダの周囲に配置され、前記ピストンのストローク長又は前記ヘッドボルト穴の長さに対応して下方まで延設されたウォータジャケットを形成する中空部材とを有し、前記中空部材には、前記内筒部の内壁面と前記外筒部の内壁面とを連結する複数の連結部材が分散して設けられ、前記連結部材には、前記ウォータジャケットを流れる冷却水を前記ウォータジャケット上部へと導く流線形の水流制御部材と、略円形の断面形状をなす円形突起とが含まれ、前記円形突起は、前記シリンダのボアごとに正面側及び背面側であって平面視で四角形の各頂点に対応する位置に配置され、前記水流制御部材は、前記シリンダのボアごとに前記平面視で前記円形突起を結んで形成される四角形の対角線の交点付近に配置され、前記連結部材には、前記中空部材の下部に、前記水流制御部材の真下に配置され、前記ウォータジャケット下部を流れる冷却水の流れを抑制するようにウォータジャケット下部より前記水流制御部材に向かって延びる水流抑制部材が含まれていることを特徴とする。

本発明に係るシリンダブロックは、ウォータジャケットを形成する中空部材（インサート部材）が鋳包まれてダイカスト鋳造により形成されている。そして、中空部材には、内筒部の内壁面と外筒部の内壁面とを連結する複数の連結部材が設けられている。これにより、中空部材の機械的強度を大幅に向上させることができ、鋳造圧力が５０〜８０ＭＰａとなる高圧ダイカスト鋳造であっても、中空部材が変形してウォータジャケット内において部分的に冷却水通路が閉塞することを防止することができる。したがって、中空部材の内部に充填物を配置することなく、高圧ダイカスト鋳造により、所望形状のウォータジャケットを形成することができる。

このシリンダブロックでは、中空部材により形成されるウォータジャケットが、ピストンのストローク長又はヘッドボルト穴の長さに対応して下方まで延設されている。そして、ウォータジャケットよりシリンダ径方向外側には、シリンダヘッドとの締結に用いられるヘッドボルト穴が形成されている。こうした構成により、ヘッドボルト締付時にシリンダボア側へ伝わる締付力を、ウォータジャケットを形成する空洞で吸収して緩和することができる。その結果、シリンダブロックとシリンダヘッドとの締結時におけるシリンダボアの変形を防ぐことができる。

なお、ウォータジャケットは、ピストンのストローク長又はヘッドボルト穴の長さと同程度に深く形成されていることが望ましい。なぜなら、ウォータジャケットをピストンのストローク長又はヘッドボルト穴の長さより浅く形成した場合には、浅く形成した分だけヘッドボルト締付時の締付力がシリンダボア側へ伝わりやすくなり、シリンダボアの変形が生じやすくなるからである。他方、ウォータジャケットをピストンのストローク長又はヘッドボルト穴の長さより深く形成した場合には、深く形成した分だけウォータジャケットの下部を流れる冷却水が増加して、冷却効率が悪化するからである。

ここで、連結部材は、中空部材に分散して設けられている。これにより、連結部材を介してシリンダボア側へ伝わる締付力を、一箇所に集中させることなく、複数個所に分散させることができる。したがって、たとえ連結部材によって内筒部と外筒部とが連結されていたとしても、シリンダブロックとシリンダヘッドとの締結時におけるシリンダボアの変形を効果的に防ぐことができる。

また、このように連結部材を分散して設けることにより、ウォータジャケット内における冷却水の流れを乱さないようにすることができる。すなわち、連結部材を設けても分散して配置していることにより、冷却水がスムーズに流れて剥離流れが発生しないため、キャビテーションの発生がなくシリンダブロックの冷却効果を低下させることもない。
さらに、連結部材は、ウォータジャケットを流れる冷却水をウォータジャケット上部へと導く水流制御部材を含み構成されている。したがって、このシリンダブロックでは、水流抑制部材でウォータジャケットを流れる冷却水を意図的にウォータジャケット上部へと導くことにより、積極的に冷却される必要のあるシリンダボアの上部を効果的に冷却することができる。

本発明に係るクローズドデッキタイプのシリンダブロックにおいて、前記連結部材には、前記中空部材の下部に、前記水流制御部材の真下に配置され、前記ウォータジャケット下部を流れる冷却水の流れを抑制するようにウォータジャケット下部より前記水流制御部材に向かって延びる水流抑制部材が含まれている。

このシリンダブロックによると、水流抑制部材によりウォータジャケット下部を流れる冷却水の流れを抑制して、ウォータジャケットを流れる冷却水を意図的にウォータジャケット上部へと導くことができる。これにより、積極的に冷却される必要のあるシリンダボアの上部をより効果的に冷却することができる。

本発明に係るクローズドデッキタイプのシリンダブロックにおいて、前記連結部材のうち、前記円形突起は、前記ヘッドボルト穴中心と前記シリンダのボア中心とを結ぶ直線上を避けた位置に配置されていることが望ましい。

このシリンダブロックでは、連結部材をヘッドボルト穴中心と前記シリンダのボア中心とを結ぶ直線上を避けた位置に配置することにより、ヘッドボルト締付時の締付力が、ヘッドボルト付近に設けられた連結部材を介してシリンダボア側へ伝わるのを確実に防ぐことができる。これにより、シリンダブロックとシリンダヘッドとの締結時におけるシリンダボアの変形をより確実に防ぐことができる。

また、本発明に係るクローズドデッキタイプのシリンダブロックにおいて、前記連結部材は、前記内筒部又は前記外筒部の少なくとも一方に、前記中空部材内側に突出して設けられた突起により形成されていることが望ましい。

このように、中空部材内側に突出して設けられた突起によって連結部材を形成することにより、プレス成形などで簡単に連結部材を形成することができる。これにより、連結部材を設けても、中空部材の生産性が低下したり、生産コストが上昇したりすることがない。したがって、このような連結部材を有する中空部材を鋳包んで高圧ダイカスト鋳造を行うことにより、シリンダブロックとシリンダヘッドとの締結時におけるシリンダボアの変形を防ぐとともに、シリンダボアの上部の冷却効果を高めたシリンダブロックを、安価かつ容易に製造することができる。

ここで、プレスなどにより成形した突起で連結部材を形成すると、突起の内側（凹部）に溶湯が流れ込む。このため、中空部材の内筒部のみ、又は外筒部のみに突起を設けると、中空部材の内筒部側から受ける溶湯の圧力と外筒部側から受ける溶湯の圧力とに差が生じてしまい、その圧力差によって中空部材が変形してしまうおそれがある。

そこで、本発明に係るクローズドデッキタイプのシリンダブロックにおいて、前記連結部材は、前記内筒部及び前記外筒部の両方に、前記中空部材内側に突出して設けられた突起の先端部同士を突き合わせることにより形成され、前記内筒部に設けられた突起と前記外筒部に設けられた突起とが対称形状であることが好ましい。

このように、連結部材を、内筒部及び外筒部の両方に、中空部材内側に突出して設けられた突起の先端部同士を突き合わせることにより形成し、内筒部に設けられた突起と外筒部に設けられた突起とを対称形状とすることにより、中空部材の内筒部側から受ける溶湯の圧力と外筒部側から受ける溶湯の圧力とを同等にすることができる。これにより、ダイカスト鋳造時における溶湯の圧力による中空部材の変形を確実に防止することができる。

本発明に係るクローズドデッキタイプのシリンダブロックによれば、上記した通り、シリンダブロックとシリンダヘッドとの締結時におけるシリンダボアの変形を防ぐとともに、シリンダボアの上部を効果的に冷却することができる。

以下、本発明に係るクローズドデッキタイプのシリンダブロックを具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。ここでは、直列４気筒のエンジンに用いられるシリンダブロックに本発明を適用した場合を例示する。

［第一実施形態］
まず、本発明に係るシリンダブロックの第一実施形態について、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、第一実施形態に係るシリンダブロックの概略構成を示す上面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。

本実施形態に係るシリンダブロック１０は、図１に示すように、内部にピストンを摺動させる４つのシリンダ１２と、シリンダ１２を冷却する冷却水を流通するウォータジャケット１６と、ウォータジャケット１６の周囲を構成するブロック外壁１３とを備えている。このシリンダブロック１０は、クローズドデッキタイプであって、シリンダ１２とブロック外壁１３とがブリッジ１４で接続されている。

各シリンダ１２は、図２に示すように、円筒形状をなしてシリンダ１２内部にピストンを摺動させるためのシリンダボア１１と、シリンダボア１１に設けられてピストンリングとの摺動面を形成するシリンダライナ１２ａとを備えている。

ブロック外壁１３は、シリンダヘッドとの締結に用いられるヘッドボルト穴１５と、クランクキャップとの締結に用いられるクランクボルト穴１７とを備えている。
クランクボルト穴１７は、ブロック外壁１３の下部に設けられている。そして、図示しないクランクキャップとシリンダブロック１０のジャーナル部１９とでクランクシャフトを挟んだ状態で、クランクボルト穴１７にクランクボルトを締め付けることにより、クランクキャップとシリンダブロック１０とが締結されるようになっている。

ヘッドボルト穴１５は、図１に示すように、各シリンダボア１１の周囲であってウォータジャケット１６よりシリンダ径方向外側に、円周を４等分するように４つ設けられている。なお、隣り合うシリンダボア１１の間には２つのヘッドボルト穴１５が設けられており、隣り合うシリンダボア１１同士がこれら２つのヘッドボルト穴１５を共有する構成となっている。また、各ヘッドボルト穴１５は、図２に示すように、アッパーデッキ面１０ａから下方へと延設されている。そして、シリンダブロック１０のアッパーデッキ面１０ａに図示しないシリンダヘッドの下面を当接させて、ヘッドボルト穴１５にヘッドボルトを締め付けることにより、シリンダブロック１０とシリンダヘッドが締結されるようになっている。

ウォータジャケット１６は、図１に示すように、４つのシリンダ１２のすべてを覆うように設けられている。また、ウォータジャケット１６は、図２に示すように、ヘッドボルト穴１５の長さと同程度の長さ（例えば８０〜９０ｍｍ）となるように下方へ延設されている。なお、ウォータジャケット１６は、ピストンのストローク長と同程度の長さに形成されてもよい。このウォータジャケット１６は、内部に冷却水を流通させる中空部を形成する冷却用中空材３０と、ウォータジャケット１６内部を流れる冷却水をシリンダヘッド側へと導くための複数のウォータジャケット突起４０と、ウォータジャケット１６内部へ冷却水を導入するための冷却水導入口４６（図１参照）とを備えている。そして、冷却用中空材３０をシリンダブロック１０内に鋳包むことにより、冷却用中空材３０の内側にウォータジャケット１６が形成されている。このウォータジャケット１６内部には、エンジン運転時に冷却水が流れるようになっている。これにより、エンジン運転時には、各シリンダ１２を冷却水により外周側から冷却できるようになっている。

続いて、本実施形態に係る冷却用中空材３０について、図３〜図５を参照しながら詳細に説明する。図３は、シリンダブロック内の冷却用中空材を示す上面図である。図４は、冷却用中空材を示す分解斜視図である。図５は、冷却用中空材を示す正面図である。なお、図３及び図５において、網掛け部Ａは、冷却用中空材３０においてヘッドボルト穴中心Ｘとシリンダのボア中心Ｏとを結ぶ直線上に位置する部位を示している。
冷却用中空材３０は、図３に示すように、各シリンダ１２側に配されて内筒を形成する内筒部３０ａと、内筒部３０ａを外側から覆うように外筒を形成する外筒部３０ｂと、内筒部３０ａの内壁面と外筒部３０ｂの内壁面とを連結する複数の連結部材４５（図２参照）とを備えている。

内筒部３０ａは、図４に示すように、２枚の内筒金属板３１，３２を備えている。そして、各内筒金属板３１，３２を組み合わせることにより、内筒部３０ａが形成されるようになっている。
各内筒金属板３１，３２は、シリンダ軸方向両端（上下端）を外側（外筒部３０ｂ側）に折り曲げて形成された折り曲げ部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂを備えている。
折り曲げ部３１ａ，３２ａは、ウォータジャケット突起４０に対応する位置に、シリンダ軸方向へ貫通形成された貫通穴４１を備えている。これにより、各金属板３１〜３４を組み合わせたとき、ウォータジャケット突起４０の下側開口部が貫通穴４１に連通するようになっている。なお、貫通穴４１の代わりに、切り欠きを設けてもよい。

外筒部３０ｂは、２枚の外筒金属板３３，３４を備えている。そして、各外筒金属板３３，３４を組み合わせることにより、外筒部３０ｂが形成されるようになっている。
各外筒金属板３３，３４は、シリンダ軸方向両端（上下端）を内側（内筒部３０ａ側）に折り曲げて形成された折り曲げ部３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂを備えている。
折り曲げ部３３ａ，３４ａは、複数のウォータジャケット突起４０を備えている。各ウォータジャケット突起４０は、円筒形状をなしており、所定間隔をおいて複数設けられている。このウォータジャケット突起４０の内側は、図２に示すように、水路開口部１６ａとなっている。そして、ウォータジャケット突起４０の上部は、アッパーデッキ面１０ａに開口しており、ウォータジャケット突起４０の下部は、冷却用中空材３０の内部に連通している。こうした構成により、ウォータジャケット１６の内部を流れる冷却水を、シリンダヘッドに設けられたウォータジャケットへと導くことができる。

また、一方の外筒金属板３３の一端には、冷却水導入口４６と連通する開口３９が設けられている。そして、冷却水導入口４６は、冷却水を取り入れるための取水口３６と、取水口３６を開口３９へと接続するための接続部材３５とを備えている。この接続部材３５の一端には、取水口３６が接合され、接続部材３５の他端には、外筒金属板３３の開口３９が接合されている。このようにして、冷却水導入口４６が冷却用中空材３０に取り付けられている。

なお、各金属板３１〜３４は、それらを組み合わせたときにウォータジャケット１６の形状となるように、それぞれが図４に示すような所定形状にプレス成形されている。これらの金属板３１〜３４は、耐食性を考慮してステンレス製であってもよいし、リサイクル性を考慮してシリンダブロック１０の素材と同じくアルミニウム合金製であってもよい。また、各金属板３１〜３４同士の接合には、溶接やロウ付けなどが行われる。

そして、このような金属板３１〜３４を組み合わせて接合することにより冷却用中空材３０が形成されている。具体的には、折り曲げ部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂと折り曲げ部３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂとが重ね合わせられ、それぞれが接合されて冷却用中空材３０が形成されている。このように、冷却用中空材３０の上下端部では、折り曲げ部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂと折り曲げ部３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂとが重ね合わされているので、冷却用中空材３０の機械的強度が全体的に高められている。

なお、シリンダブロック１０に備わる冷却用中空材を、板材に限られず様々な形状の部材を用いて形成することができる。ここで、図６は、変更例に係る冷却用中空材の断面を示した斜視図である。例えば、図６に示すように、パイプ材を用いて冷却用中空材５１を形成することができる。ただし、パイプ材を用いて冷却用中空材５１をウォータジャケット１６の形状に成形するには、複雑な成形加工が必要となるため、生産効率や生産コストの点では、複数の金属板３１〜３４を用いて冷却用中空材３０を形成するほうが望ましい。

連結部材４５は、図４に示すように、内筒金属板３１，３２に外側（外筒部３０ｂ側）へ向けて突出形成された複数の突起４２ａ，４３ａ，４４ａと、外筒金属板３３，３４に内側（内筒部３０ａ側）へ向けて突出形成された複数の突起４２ｂ，４３ｂ，４４ｂとを備えている。
各突起４２ａ〜４４ａ、４２ｂ〜４３ｂは、エンボス加工により形成されている。そして、突起４２ａ〜４４ａは、内筒金属板３１，３２に分散して設けられており、突起４２ｂ〜４４ｂは、外筒金属板３３，３４に分散して設けられている。より詳細には、本実施形態において、突起４２ａと突起４２ｂとは対応した位置に設けられ、突起４３ａと突起４３ｂとは対応した位置に設けられ、突起４４ａと突起４４ｂとは対応した位置に設けられている。
また、突起４２ａと突起４２ｂとは略対称（同一）形状をなし、突起４３ａと突起４３ｂとは略対称（同一）形状をなし、突起４４ａと突起４４ｂとは略対称（同一）形状をなしている。
そして、突起４２ａと突起４２ｂとは先端部同士を突き当てるように当接し、突起４３ａと突起４３ｂとは先端部同士を突き当てるように当接し、突起４４ａと突起４４ｂとは先端部同士を突き当てるように当接している（図２参照）。こうした構成により、冷却用中空材３０の内部には、内筒部３０ａと外筒部３０ｂとを連結した複数の連結部材４５が形成されている。そして、これらの連結部材４５により、冷却用中空材３０の機械的強度が高められている。

本実施形態では、連結部材４５は、冷却用中空材３０内に分散して配置されている。なぜなら、各金属板３１〜３４に分散して配置された各突起４２ａ〜４４ａ，４２ｂ〜４４ｂにより、連結部材４５が構成されているからである。以下では、連結部材４５を構成する各突起４２ａ〜４４ａ，４２ｂ〜４４ｂの詳細について説明する。

各突起４２ａ〜４４ａ、４２ｂ〜４３ｂは、略円形の断面形状をなす円形突起４２ａ，４２ｂと、略誘導流線形の断面形状（フラップ形状）をなす誘導流線型突起４３ａ、４３ｂと、略長丸形の断面形状をなす長丸形突起４４ａ，４４ｂとから構成されている。

円形突起４２ａ，４２ｂは、連結部材４５を形成するとともに、ウォータジャケット１６の内部を流れる冷却水の流れに抵抗を持たせ、施工ピッチを調整して冷却水の流量を制限する機能を有している。この円形突起４２ａ，４２ｂは、図５に示すように、ヘッドボルト穴１５の中心Ｘとシリンダボア１１の中心Ｏとを結ぶ直線上を避けた位置（網掛け部Ａを避けた領域）に配置されている。具体的に、本実施形態では、円形突起４２ａ，４２ｂは、各シリンダボア１１ごとに正面側及び背面側であって平面視で四角形の各頂点に対応する位置に配置されている。

誘導流線形突起４３ａ、４３ｂは、連結部材４５を形成するとともに、ウォータジャケット１６の内部を流れる冷却水の流量を制限することなく、冷却水の流れ方向を効率的に制御する機能を有している。本実施形態では、誘導流線形突起４３ａ、４３ｂは、冷却水の流れ方向へ向けて上方へ傾斜させるように設けられている。これにより、ウォータジャケット１６の内部を流れる冷却水をウォータジャケット１６上部へと導くことができるようになっている。なお、本実施形態の誘導流線形突起４３ａ、４３ｂが、本発明の「水流制御部材」の一例である。この誘導流線形突起４３ａ、４３ｂも、ヘッドボルト穴１５の中心Ｘとシリンダボア１１の中心Ｏとを結ぶ直線上を避けた位置（網掛け部Ａを避けた領域）に配置されている。具体的に、本実施形態では、誘導流線形突起４３ａ、４３ｂは、各シリンダボア１１ごとに正面側及び背面側であって平面視で各円形突起４２を結んで形成される四角形の対角線の交点付近に配置されている。

長丸形突起４４ａ，４４ｂは、連結部材４５を形成するとともに、ウォータジャケット１６の下部に配置されてウォータジャケット１６の下部を流れる冷却水の流量を制限しつつ、冷却水の流れ方向を制御する機能を有する。本実施形態では、長丸形突起４４ａ，４４ｂは、冷却水の流れ方向に直交するように設けられているため、ウォータジャケット１６の内部を流れる冷却水の流れ方向を最も効果的に制御できるようになっている。なお、本実施形態の長丸形突起４４ａ，４４ｂが、本発明の「水流抑制部材」の一例である。この長丸突起４４ａ，４４ｂも、ヘッドボルト穴１５の中心Ｘとシリンダボア１１の中心Ｏとを結ぶ直線上を避けた位置（網掛け部Ａを避けた領域）に配置されている。具体的に、本実施形態では、長丸形突起４４ａ，４４ｂは、各シリンダボア１１ごとに正面側及び背面側であって平面視で各誘導流線形突起４３ｂの下方に所定の間隔をおいて配置されている。なお、長丸形突起４４ａ，４４ｂの下端は、冷却用中空材３０の下端に到達しており、ウォータジャケット１６の下部を流れる冷却水の流れを確実に抑制できるようになっている。

ここで、上記した突起の変更例について、図７及び図８に基づき説明する。図７は、変更例に係る突起を示す正面図である。図８は、変更例に係る突起を示す正面図である。
例えば、図７に示すように、長丸形突起５２を、ウォータジャケット１６の内部を流れる冷却水の流れ方向に沿って設けることにより、連結部材４５を形成するとともに、ウォータジャケット１６の内部を流れる冷却水の流量を制限する機能を発揮させることもできる。

また、図８に示すように、流線形突起５３を、ウォータジャケット１６の内部を流れる冷却水の流れ方向に沿って設けることにより、連結部材４５を形成するとともに、ウォータジャケット１６の内部を流れる冷却水に乱流が発生するのを抑制して、冷却水の流れを整流化する機能を発揮させるもできる。

次に、上記のように構成されたシリンダブロック１０の鋳造時の様子について簡単に説明する。シリンダブロック１０では、ウォータジャケット１６を形成する中空部材３０が鋳包まれてダイカスト鋳造により形成されている。すなわち、金型のキャビティ内に溶湯を射出し充填することにより、金型に保持した冷却用中空材３０を鋳包んでシリンダブロック１０がダイカスト成形される。ここで、ダイカスト製品は、鋳造圧力を上げることにより、成形条件が良好になり品質が向上するため、鋳造圧力を下げると、成形条件が悪化して高品質な製品（シリンダブロック）を得ることができなくなる。このため、本実施の形態では、鋳造圧力が５０〜８０ＭＰａである高圧ダイカスト鋳造を行っている。これにより、シリンダブロック１０の品質を向上させている。

ここで、冷却用中空材３０には突起４２ａ〜４４ａ、４２ｂ〜４３ｂで形成された連結部材４５が分散配置されており、機械的強度が高められている。特に、本実施の形態では、突起３７，３８を対称形状（同一形状）としている。これにより、突起部分において、冷却用中空材３０の内筒部３０ａ側から受ける溶湯の圧力と外筒部３０ｂ側から受ける溶湯の圧力とを同等にすることができる。また、本実施の形態では、金属板３１，３２と金属板３３，３４の折り曲げ部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂと折り曲げ部３３ａ，３３ｂ，３４ａ，３４ｂとを重ね合わせて接合している。これにより、冷却用中空材３０のシリンダ軸方向の両端部（上下端部）における機械的強度が高められている。したがって、鋳造圧力が５０〜８０ＭＰａとなる高圧ダイカスト鋳造においても、溶湯の圧力による冷却用中空材３０の変形を確実に防止することができる。

このため、冷却用中空材３０を鋳包んで高圧ダイカスト鋳造を行っても、冷却用中空材３０が変形してウォータジャケット１６内において部分的に冷却水通路が閉塞することがない。したがって、冷却用中空材３０の内部に充填物を配置することなく、高圧ダイカスト鋳造によりシリンダブロック１０を形成しても、所望形状のウォータジャケット１６を設けることができる。その結果、クローズドデッキタイプのシリンダブロック１０を高圧ダイカスト鋳造により生産性を低下させることなく製作することができる。

また、このシリンダブロック１０では、ウォータジャケット突起４０を備えたことにより、シリンダブロック１０を鋳造する際、ウォータジャケット突起４０内に金型の一部を差し込んで金型に冷却用中空材３０を固定できるようになっている。これにより、鋳造時に溶湯の圧力によっても、鋳包む冷却用中空材３０がずれないように適切に位置決めして鋳造することができる。したがって、シリンダブロック１０内におけるウォータジャケット１６の位置精度を高めることができる。

なお、ウォータジャケット突起４０は中空形状であるが、中空部分に金型の一部を差し込むことにより、高圧ダイカスト鋳造であっても溶湯の圧力によって変形するのを防止でき、ウォータジャケット突起４０内に溶湯が侵入することもない。なお、このウォータジャケット突起４０を、冷却用中空材３０にパイプを接続して形成してもよいし、冷却用中空材３０と一体的に成形してもよい。

また、このシリンダブロック１０では、冷却水導入口４６に金型の一部を差し込んで金型に冷却用中空材３０を固定する際の位置決め精度をより一層向上させることができる。つまり、冷却用中空材３０は、ウォータジャケット突起４０と冷却水導入口４６とにより位置決めされて金型に保持されることで、鋳造時に溶湯の圧力によって、鋳包む冷却用中空材３０のずれをより確実に防止することができる。これにより、シリンダブロック１０の生産性を向上させるとともに、シリンダブロック１０内におけるウォータジャケット１６の位置精度を一層高めることができる。なお、冷却水導入口４６の内部は空洞となっているが、この空洞部分に金型の一部を差し込むことにより、高圧ダイカスト鋳造であっても溶湯の圧力によって変形することはないし、溶湯が侵入することもない。

次に、上記のように構成されたシリンダブロック１０のシリンダヘッド組付時の様子について簡単に説明する。
このシリンダブロック１０では、シリンダブロック１０のアッパーデッキ面１０ａにシリンダヘッドの下面を当接させて、ヘッドボルト穴１５にヘッドボルトを締め付けることにより、シリンダブロック１０とシリンダヘッドが締結される。

ここで、シリンダブロック１０では、ウォータジャケット１６よりシリンダ径方向外側に、シリンダヘッドとの締結に用いられるヘッドボルト穴１５が形成されている。これにより、ヘッドボルト締付時にシリンダボア１１側へ伝わる締付力を、ウォータジャケット１６を形成する空洞で吸収して緩和することができる。その結果、シリンダブロック１０とシリンダヘッドとの締結時におけるシリンダボア１１の変形を防ぐことができる。
また、ウォータジャケット１６は、ヘッドボルト穴１５の長さ又はピストンのストローク長と同程度の長さとなるように下方へ延設されている。ここで、ウォータジャケット１６をヘッドボルト穴１５の長さ又はピストンのストローク長より浅く形成した場合には、浅く形成した分だけヘッドボルト締付時の締付力がシリンダボア１１側へ伝わりやすくなり、シリンダボア１１の変形が生じやすくなる。他方、ウォータジャケット１６をヘッドボルト穴１５の長さ又はピストンのストローク長より深く形成した場合には、深く形成した分だけウォータジャケット１６の下部を流れる冷却水が増加して、冷却効率が悪化する。これに対して、本実施形態に係るウォータジャケット１６は、ヘッドボルト穴１５の長さ又はピストンのストローク長と同程度に深く形成されている。これにより、シリンダボア１１の変形と冷却効率の悪化との双方を効果的に防止することができる。

また、このシリンダブロック１０では、連結部材４５が、冷却用中空材３０の内部に分散して設けられている。これにより、連結部材４５を介してシリンダボア１１側へ伝わる締付力を、一箇所に集中させることなく、複数個所に分散させることができる。したがって、たとえ連結部材４５によって内筒部３０ａと外筒部３０ｂとが連結されていたとしても、シリンダブロック１０とシリンダヘッドとの締結時におけるシリンダボア１１の変形を効果的に防ぐことができる。

さらに、このシリンダブロック１０では、すべての突起４２ａ〜４４ａ、４２ｂ〜４３ｂ（連結部材４５）が、ヘッドボルト穴１５の中心Ｘとシリンダボア１１の中心Ｏとを結ぶ直線上を避けた位置（網掛け部Ａを避けた領域）に配置されている。このように配置することにより、ヘッドボルト締付時の締付力が、ヘッドボルト付近に設けられた連結部材４５を介してシリンダボア１１側へ伝わるのを確実に防ぐことができる。これにより、シリンダブロック１０とシリンダヘッドとの締結時におけるシリンダボア１１の変形をより確実に防ぐことができる。

次に、上記のように構成されたシリンダブロック１０のウォータジャケット１６を流れる冷却水の様子について簡単に説明する。
このシリンダブロック１０では、エンジン運転時に、導入口４６からウォータジャケット１６内に冷却水が導入される。そして、ウォータジャケット１６内に導入された冷却水は、各シリンダ１２を順に冷却しながら、シリンダ径方向へと流れていく。なお、冷却水は、ウォータジャケット１６の上部に複数設けられたウォータジャケット突起４０から、シリンダヘッド側に設けられたウォータジャケットへと流れていく。

ここで、シリンダブロック１０では、連結部材４５が分散して設けられている。このように、連結部材４５が分散して設けられているので、ウォータジャケット１６内における冷却水の流れが乱れるのを抑制することができる。すなわち、連結部材４５を設けても分散して配置していることにより、冷却水がスムーズに流れて剥離流れが発生しないため、キャビテーションの発生がなくシリンダブロック１０の冷却効果を低下させることもない。

さらに、このシリンダブロック１０では、連結部材４５を形成する誘導流線形突起４３ａ、４３ｂ及び長丸形突起４４ａ，４４ｂにより、ウォータジャケット１６の内部を流れる冷却水がウォータジャケット１６上部へと導かれるとともに、ウォータジャケット１６の下部を流れる冷却水の流量が制限される（図６の太線矢印参照）。このように、ウォータジャケット１６内部を流れる冷却水を意図的にウォータジャケット１６上部へと導くことができるので、積極的に冷却される必要のあるシリンダボア１１上部を効果的に冷却することができる。

以上、詳細に説明したように本実施の形態に係るシリンダブロック１０によれば、高圧ダイカスト鋳造であっても、冷却用中空材３０が変形してウォータジャケット１６内において部分的に冷却水通路が閉塞することを防止することができる。また、シリンダブロック１０とシリンダヘッドとの締結時におけるシリンダボア１１の変形を効果的に防ぐことができる。さらに、積極的に冷却される必要のあるシリンダボア１１上部（例えばヘッド側から２０〜３０ｍｍの領域）を効果的に冷却することができる。

［第二実施形態］
次に、本発明に係るシリンダブロックの第二実施形態について、図９を参照しながら説明する。図９は、第二実施形態に係るシリンダブロックに備わる冷却用中空材を示す正面図である。
本実施形態に係るシリンダブロックでは、連結部材４５を形成する各突起の位置及び形状が、上記実施形態のものと相違する。すなわち、本実施形態では、図９に示すように、第一実施形態の長丸形突起４４ａ，４４ｂを上方に延長して誘導流線形突起４３ａ，４３ｂと一体化することにより、双方の機能を有する結合突起６０が形成されている。

このように、長丸形突起４４ａ，４４ｂを、上方に延長して誘導流線形突起４３ａ，４３ｂと一体化することにより、ウォータジャケット１６の下部及び中間部を流れる冷却水の流れをより確実に抑制して、ウォータジャケット１６の内部を流れる冷却水をウォータジャケット１６の上部へと確実に導くことができる（図９の太線矢印参照）。これにより、積極的に冷却される必要のあるシリンダボア１１上部をさらに効果的に冷却することができる。

［第三実施形態］
次に、本発明に係るシリンダブロックの第三実施形態について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、第三実施形態に係るシリンダブロックに備わる冷却用中空材を示す正面図である。
本実施形態に係るシリンダブロックでは、上記第一実施形態の構成に、連結部材４５を形成する突起がさらに追加されている点で、上記実施形態のものと相違する。すなわち、本実施形態では、図１０に示すように、ヘッドボルト穴１５の中心Ｘとシリンダボア１１の中心Ｏとを結ぶ直線上を避けた位置（網掛け部Ａを避けた領域）であって、隣り合うシリンダボア１１間にも、誘導流線形突起４３ａ、４３ｂ及び長丸形突起４４ａ，４４ｂが設けられている。

このように、誘導流線形突起４３ａ、４３ｂ及び長丸形突起４４ａ，４４ｂを追加することにより、冷却用中空材３０の機械的強度をさらに高めて、冷却用中空材３０の変形をより確実に防ぐことができる。また、誘導流線形突起４３ａ、４３ｂ及び長丸形突起４４ａ，４４ｂにより、ウォータジャケット１６の下部を流れる冷却水の流れをより確実に抑制して、ウォータジャケット１６の内部を流れる冷却水をウォータジャケット１６の上部へと確実に導くことができる（図１０の太線矢印参照）。これにより、積極的に冷却される必要のあるシリンダボア１１上部をさらに効果的に冷却することができる。

［第四実施形態］
次に、本発明に係るシリンダブロックの第四実施形態について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、第四実施形態に係るシリンダブロックに備わる冷却用中空材を示す正面図である。
本実施形態に係るシリンダブロックでは、上記第一実施形態の構成に、連結部材４５を形成する突起がさらに追加されている点で、上記実施形態のものと相違する。すなわち、本実施形態では、図１１に示すように、ヘッドボルト穴１５の中心Ｘとシリンダボア１１の中心Ｏとを結ぶ直線上を避けた位置（網掛け部Ａを避けた領域）であって、隣り合うシリンダボア１１間にも、円形突起４２ａ，４２ｂが設けられている。

このように、円形突起４２ａ，４２ｂを追加することにより、冷却用中空材３０の機械的強度をさらに高めて、冷却用中空材３０の変形をより確実に防ぐことができる。また、ウォータジャケット１６の内部を流れる冷却水の流れに抵抗を持たせ、施工ピッチを調整して冷却水の流量をより制限することができる。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。以下にその例を示す。

例えば、上記実施形態で示した突起４２ａ〜４４ａ，４２ｂ〜４３ｂ，５２，５３，６０の形状に限られず、他の形状の突起を用いて冷却水の流れを制御又は抑制したシリンダブロック１０を構成してもよい。

また、上記した実施の形態では、内筒金属板３１，３２に設けた突起４２ａ〜４４ａと外筒金属板３３，３４に設けた突起４２ｂ〜４３ｂとにより連結部材４５を形成しているが、内筒金属板３１，３２あるいは外筒金属板３３，３４にのみ突起を設け、その突起で連結部材４５を形成することもできる。さらに、連結部材４５を内筒金属板３１，３２、外筒金属板３３，３４に突起を設けるのではなく、内筒金属板３１，３２、外筒金属板３３，３４とは別部材で構成することもできる。

また、冷却用中空材３０を金属板により形成する場合には、使用する金属板は４枚に限られることなく、例えば２枚の金属板（内筒部と外筒部をそれぞれ１枚の金属板で構成）、３枚の金属板（内筒部を１枚金属板、外筒部を２枚の金属板で構成）、あるいは４枚以上に金属板を使用してもよい。

また、上記実施形態で示した突起４２ａ〜４４ａ，４２ｂ〜４３ｂ，６０にガス抜き溝を設けて、効率よくガス抜きを行えるようにしてもよい。これにより、鋳造欠陥の発生を防止することができる。

また、上記した実施の形態では、直列４気筒のエンジンに本発明を適用した場合について例示したが、本発明は直列４気筒以外のエンジンにも適用することができる。例えば、Ｖ型や水平対向等の他のシリンダレイアウトや気筒数の増減を行ったエンジンであっても本発明を適用することができる。

また、上記実施形態で示した突起４２ａ〜４４ａ，４２ｂ〜４３ｂ，５２，５３，６０の位置に限られず、ヘッドボルト穴１５の中心Ｘとシリンダボア１１の中心Ｏとを結ぶ直線上を避けた他の位置（網掛け部Ａを避けた領域）に突起４２ａ〜４４ａ，４２ｂ〜４３ｂ，５２，５３，６０を設けることが出来る。なお、たとえ網掛け部Ａに含まれる領域であっても、ヘッドボルト締付時の締付力が連結部材４５を介してシリンダボア１１側へ伝わるのを十分に抑制できる限度であれば、網掛け部Ａに含まれる領域に少数の突起を形成することも可能である。

第一実施形態に係るシリンダブロックの概略構成を示す上面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。 シリンダブロック内の冷却用中空材を示す上面図である。 冷却用中空材を示す分解斜視図である。 冷却用中空材を示す正面図である。 変更例に係る冷却用中空材の断面を示した斜視図である。 変更例に係る突起を示す正面図である。 変更例に係る突起を示す正面図である。 第二実施形態に係るシリンダブロックの冷却用中空材を示す正面図である。 第三実施形態に係るシリンダブロックの冷却用中空材を示す正面図である。 第四実施形態に係るシリンダブロックの冷却用中空材を示す正面図である。 従来例に係るシリンダブロックの概略構成を示す上面図である。 図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における断面図である。

符号の説明

１０ シリンダブロック
１１ シリンダボア
１２ シリンダ
１３ ブロック外壁
１４ ブリッジ
１５ ヘッドボルト穴
１６ ウォータジャケット
３０ 冷却用中空材
３０ａ 内筒部
３０ｂ 外筒部
４２ 円形突起
４３ 誘導流線形突起
４４ 長丸形突起
４５ 連結部材

Claims (4)

1. 内部をピストンが摺動する複数のシリンダと、前記シリンダを冷却する冷却水を流通するウォータジャケットとを備えるクローズドデッキタイプのシリンダブロックにおいて、
   前記ウォータジャケットよりシリンダ径方向外側に形成され、シリンダヘッドとの締結に用いられるヘッドボルト穴と、
   内筒部と外筒部とを備え、前記シリンダの周囲に配置され、前記ピストンのストローク長又は前記ヘッドボルト穴の長さに対応して下方まで延設されたウォータジャケットを形成する中空部材とを有し、
   前記中空部材には、前記内筒部の内壁面と前記外筒部の内壁面とを連結する複数の連結部材が分散して設けられ、
   前記連結部材には、前記ウォータジャケットを流れる冷却水を前記ウォータジャケット上部へと導く流線形の水流制御部材と、略円形の断面形状をなす円形突起とが含まれ、
   前記円形突起は、前記シリンダのボアごとに正面側及び背面側であって平面視で四角形の各頂点に対応する位置に配置され、
   前記水流制御部材は、前記シリンダのボアごとに前記平面視で前記円形突起を結んで形成される四角形の対角線の交点付近に配置され、
   前記連結部材には、前記中空部材の下部に、前記水流制御部材の真下に配置され、前記ウォータジャケット下部を流れる冷却水の流れを抑制するようにウォータジャケット下部より前記水流制御部材に向かって延びる水流抑制部材が含まれていることを特徴とするクローズドデッキタイプのシリンダブロック。
2. 請求項１に記載するクローズドデッキタイプのシリンダブロックにおいて、
   前記連結部材のうち、前記円形突起は、前記ヘッドボルト穴中心と前記シリンダのボア
   中心とを結ぶ直線上を避けた位置に配置されている
   ことを特徴とするクローズドデッキタイプのシリンダブロック。
3. 請求項１又は請求項２に記載するクローズドデッキタイプのシリンダブロックにおいて、
   前記連結部材は、前記内筒部又は前記外筒部の少なくとも一方に、前記中空部材内側に突出して設けられた突起により形成されている
   ことを特徴とするクローズドデッキタイプのシリンダブロック。
4. 請求項３に記載するクローズドデッキタイプのシリンダブロックにおいて、
   前記連結部材は、前記内筒部及び前記外筒部の両方に、前記中空部材内側に突出して設けられた突起の先端部同士を突き合わせることにより形成され、
   前記内筒部に設けられた突起と前記外筒部に設けられた突起とが対称形状である
   ことを特徴とするクローズドデッキタイプのシリンダブロック。

Images