JPH06235349A

JPH06235349A - 湿式シリンダライナ

Info

Publication number: JPH06235349A
Application number: JP5328068A
Authority: JP
Inventors: Gunnar Gunnarsson; グンナーソングンナー
Original assignee: Saab Scania AB
Current assignee: Saab AB
Priority date: 1992-12-30
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1994-08-23
Also published as: BR9305262A; SE508983C2; SE9203933D0; US5402754A; SE9203933L; DE4343238B4; DE4343238A1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】シリンダライナと、このシリンダライナをそ
う入するシリンダブロックの孔との変形を最小限に抑え
ることができ、害を生ずることのより少い別の個所に変
形が生じるように構成できる内燃機関の湿式シリンダラ
イナを提供する。【構成】シリンダブロック孔壁に設けられた支承突起
４４とシリンダライナ外周面に設けられた支持突起４６
との接触区域６０が、下方ガス密ピストンリング３８の
下死点区域に設けられ、シリンダライナ１２は、上方部
分が少なくとも１つの冷却媒体流路５０，５２に包囲さ
れ、更にこれらの流路とは別に、接触区域６０まで下方
へ延びる空気用の冷却媒体スペース５６によってもシリ
ンダライナ１２が包囲される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は請求項１の前段部分に記
載の型式の湿式シリンダライナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】湿式のシリンダライナの場合、ライナ外
側の少なくとも一定部分に、冷却媒体、通例はラジエー
タ用流体が直接に接触・流動せしめられる。

【０００３】本発明は、より具体的には、通常、「ミッ
ドストップ」（ｍｉｄｓｔｏｐ）ライナと呼ばれる種類
の湿式シリンダライナを更に開発することに関わるもの
である。この種のシリンダライナは、シリンダブロック
の孔内にそう入されており、ライナが、ライナ両端部の
ほぼ中間に位置するところで、すなわちシリンダヘッド
に隣接する上端の頂部と、クランクケース側の下端底部
のところで孔壁の半径方向で支えられている。以下で、
ライナの端部又は部分について言われる「上方」及び
「下方」という表現は、単にそれぞれシリンダヘッド側
の端部又は部分と、シリンダヘッドとは反対側の、クラ
ンクケース側の端部又は部分を示しているにすぎない。
これらの表現は、したがって、当該車両の機関室内での
シリンダブロックの実際の方向とは全く無関係である
か、もしくは垂直の方向に関連して言われているもので
ある。

【０００４】冒頭に述べた種類の湿式シリンダライナの
一例は、ＵＳ−Ａ−４２４４３３０に記載の取外し可能
のシリンダライナである。この公知ライナは、まさに
「ミッドストップ」型のライナである。この公知シリン
ダライナは、その外殻周面に半径方向突起を有し、この
突起がシリンダブロック孔壁に設けられた円形支持面に
支えられている。熱伝達の観点から、この半径方向突起
によってシリンダライナは、水冷される上部部分と、水
冷されない下方部分とに分割されている。この構成は、
熱分布の観点から言って好ましいものである。なぜな
ら、ライナの最も高温の上方部分の効果的冷却が可能で
あると同時に、他方では、ライナ下方部分が水冷されな
い代りに、シリンダの燃焼室内での燃焼により生じる熱
が維持されることによって、他の場合に生じるような大
きい摩擦損失が生じないからである。加えて、このため
ライナの冷却面積を小さくできるので、冷却損失が「ミ
ッドストップ」型のシリンダライナでは、他の型式の場
合より低い値である。

【０００５】機関のシリンダヘッドがシリンダブロック
（機関ブロック）に取付けられる場合、シリンダライナ
は締付力によって変形する。この締付力は、シリンダヘ
ッドが、シリンダヘッド・ガスケットとシリンダライナ
上方部分とに対して複数のボルトを介して押圧されるさ
いに生じる。これらの変形は、原則としてライナ全体に
わたって生じるが、変形の最も著しい区域、すなわち孔
壁に設けられた支持面にライナの円形突起が支えられて
いる区域に有害な影響を与えるだけである。シリンダラ
イナ内でのピストンの往復動に有害なこれらの変形を防
止するため、ピストンには比較的大きい隙間を設けてお
く必要がある。しかしながら、ピストン隙間を大きくす
れば、騒音レベル、燃料消費量、カーボンの摩砕傾向が
相応に高くなるので、好ましくない。また、ピストンリ
ングの摩耗度も大きくなると同時に、ピストンの正圧と
負圧とによるシリンダのえぐり損傷の危険も増大する。
ピストンの正圧と負圧とは、ピストンの下方部分が、シ
リンダライナとピストンとの軸方向中心線に対して斜め
方向の力を、耳軸を介して受ける結果、生じる。ピスト
ン隙間のため、これら斜め方向の力は、ライナ内でピス
トンを或る程度傾斜させる可能性がある。「ミッドスト
ップ」型公知シリンダライナのこうした欠点は、内燃機
関の設計者には周知のことであるが、これら基本的な問
題の満足のゆく解決策は、これまでのところ提案されて
いない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の目的
は、「ミッドストップ」型ライナの周知の利点は活用し
ながら、前述の同じく周知の欠点を、最小限に抑える
か、もしくは好ましくは完全に除去することにある。こ
の目的を達成するために、本発明によればピストン隙間
をも同時に低減するようにする。この点での本発明の基
本思想は、シリンダライナと、このライナをそう入する
シリンダブロックの孔とを、変形が、最小限に抑えられ
るだけでなく、（そしてこれが第一の目的であるが）害
を生じることのより少ない別の個所に生じるように構成
でき、公知「ミッドストップ」型ライナに見られる問題
の発生を防止できるという点にある。

【０００７】本発明の別の目的は、変形の度合を低減す
るために、シリンダライナが場所によって異なる厚さを
有するようにし、そうすることによって強度と変形の観
点から最適の構成が達せられるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の目的は、本発明に
よれば、請求項１に記載の特徴を有するシリンダライナ
によって達成された。本発明により開発された更に別の
特徴は請求項２以下の各項に示されている。

【０００９】本発明によるシリンダライナの特に目立っ
た特徴は、シリンダブロック孔壁に設けられた支承突起
とシリンダライナに設けられた支持突起との接触区域
が、ガス密のピストンリングが取付けられているピスト
ン円形部の下死点位置の区域、好ましくは下死点位置の
直ぐ下方に設けられている点である。同時にシリンダラ
イナは、上方部分が冷却媒体流路に包囲されているのみ
でなく、シリンダライナは、異なる冷却媒体スペースに
よっても取囲まれている。このスペースは、前記冷却媒
体流路とは別個のもので、冷却媒体も別種のものを用い
るのが適当である。この冷却媒体スペースは支承突起と
支持突起との接触区域まで下方へ延びている。

【００１０】公知「ミッドストップ」型ライナに生じる
既述の変形自体は、下方のガス密ピストンリングの下死
点に位置する接触区域によって解消はされないが、ピス
トンが言うまでもなく比較的緩速で運動する区域で、変
形は今や「ガス密のピストンリング対」の下死点のとこ
ろに生じるのみである。ピストンが比較的緩速で運動す
る場合には、リングには、変形したシリンダ壁に順応す
る時間があり、したがって、ピストン隙間が極めて狭く
とも、ピストンに有害な変形は生じない。

【００１１】別個の冷却媒体スペース内の冷却媒体は、
空気であるのが好ましく、このスペースは、シリンダブ
ロック内のダクトを介して周囲の大気と連通するように
するのが適切である。このスペースに空気が充填される
ことにより、公知シリンダライナの構成では、ライナの
冷却部分を非冷却部分から分離する突起／支持面の対応
部分（すなわち支承突起／支持突起）が、本発明により
下方へ、すなわちクランクケースのほうへ変位せしめら
れているにも拘らず、シリンダライナの外側の高い位置
に冷却水シールを有するようにすることができる。

【００１２】支承突起と支持突起との接触区域は、シリ
ンダライナの下半部に、それも、シリンダライナ下縁か
らそれぞれＬ／６と２Ｌ／６の距離に位置するのが好ま
しい上下の境界を有する縦方向帯域に設けておくのが好
都合である。この場合、符号Ｌはライナの全長の実際値
である。

【００１３】冷却媒体スペースの実際の延びは、ライナ
全長Ｌの１５％〜６０％を逸脱しないようにする。変形
度を更に低減するため、シリンダライナの壁厚は、変形
が半径方向内方へ生じる個所では厚くされ、半径方向外
方へ生じる個所では薄くされるようにする。

【００１４】冷却媒体流路は、上部に外径減少部（浅い
周面みぞ）を有するシリンダライナにより形成するのが
好適である。この外径減少部は、シリンダブロックの孔
壁の対応部分と一緒に冷却媒体流路を形成する。これに
対して、冷却媒体スペースは、支持突起に隣接する上方
部分に外径減少部（同じく浅いみぞ）を有するシリンダ
ライナにより形成されている。この外径減少部も、シリ
ンダブロック孔壁の対応部分と一緒に冷却媒体スペース
を形成する。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面に示した一実施例につき本発
明を説明する。図１に示されている内燃機関２はシリン
ダブロック４を有している。シリンダブロック４は下方
のクランクケース６と結合され、一体の機関ブロックが
形成されている。シリンダヘッド１０はシリンダブロッ
ク４の上面８に取付けられている。シリンダブロック上
面８とシリンダヘッド１０の下面との間には、通常の形
式でシリンダヘッドガスケット（図示せず）が配置され
ている。このガスケットは、これら機関部材間をガス密
かつ液密に密封している。この図示されないガスケット
は、通常の形式で、図示されていないボルトを介してシ
リンダヘッドとシリンダブロックとが締付けられること
により圧縮され、密封効果が達成される。この圧縮によ
りシリンダライナに軸方向押圧力が作用し、シリンダラ
イナが変形する（ライナ壁に横方向のたわみが生じ
る）。シリンダ穴は、シリンダブロック４の孔１４内に
取外し可能にそう入される湿式シリンダライナ１２によ
り形成される。孔１４は、シリンダブロック上面８から
クランクケース６の上部まで延びている。機関のピスト
ン１６はシリンダライナ１２内で往復動を行なう。クラ
ンクケース６内では機関のクランク軸１８が機関ブロッ
ク内にクランク軸軸受により支承されている。軸受の一
部２０が、関連する軸受ボルト２２と共に図示されてい
る。横方向の耳軸２６はピストン１６内にそう入されて
いる。ピストン１６は、連接棒２８を介してクランク軸
１８に結合されている。連接棒２８は、上端が耳軸２６
に支えられ、下端がクランク軸にそう入されたクランク
ピン３０に支えられている。

【００１６】ピストンは、その上方部分に３つの周面み
ぞを有し、そのうちの上方の２つのみぞ３２，３４には
１対のガス密のピストンリング３６，３８がはめ込ま
れ、下方のみぞ４０には油かきリング４２がはめ込まれ
ている。

【００１７】シリンダライナ１２は、軸方向で孔１４内
に頂部がシリンダヘッド１０により、底部が孔壁下方部
分に設けられた円形支承突起４４により固定されてい
る。シリンダライナ１２は、また、ライナ外周に設けら
れた円形支持突起４６により支承突起４４に支えられて
いる。支承突起４４と支持突起４６とは、互いに円形接
触区域６０を形成している。この接触区域は、下方のピ
ストンリング３８の、図１に示された下死点の丁度下方
に位置している。２つのガス密のピストンリング３６，
３８は、それぞれ、ピストン１６の円形外殻区域４８の
上下縁部に配置されている。

【００１８】シリンダライナ１２は、その上方部分が１
対の周方向冷却媒体流路５０，５２により取囲まれてい
る。これらの流路５０，５２は符号５４のところで互い
に連通している。シリンダライナ１２は、その下半部
が、別の冷却媒体スペース５６により取囲まれている。
このスペース５６は流路５２とは別個のもので、空気用
であり、シリンダブロック４のダクト５８を介して、機
関の周囲の大気と連通している。シリンダライナ１２の
軸方向に、冷却媒体スペース５６は、支承突起４４と支
持突起４６との間の接触区域６０から、ライナを取囲む
孔壁のシール個所６２まで延びている。ライナ１２の外
周に向いた表面に、シール個所６２はシールガスケット
６４を有しており、このガスケット６４により、冷却媒
体流路５２と空気の流動するスペース５６との間で媒体
が入り混ることが防止される。

【００１９】支承突起４４と支持突起４６との間の接触
区域は軸方向の縦の範囲Ａ内に設けておくのが適当であ
る。この範囲Ａの上限は、クランクケース６の内側へ向
いている、ライナ１２の下縁６６から 1／3 ×Ｌだけ離
れたところに、また、下限は1／6 ×Ｌだけ離れたとこ
ろにそれぞれ位置している。図１に示されているよう
に、符号Ｌはライナの軸方向全長である。

【００２０】次に図２について見ると、図１のシリンダ
ライナ１２が拡大して示してある。シリンダヘッド（図
１の符号１０）側の上方部分６８には、浅い周面みぞ７
０が設けられている。この周面みぞ７０は、孔１４の対
応部分（図１の符号７２）と一緒に冷却媒体流路５０を
形成している。支持突起４６の直ぐ上方の部分７４に
も、浅い周面みぞ７６が設けられ、この周面みぞが、孔
壁の対応部分７８と一緒に冷却媒体スペース５６を形成
している。浅いみぞ７０の直ぐ下方にも周面みぞ８０が
設けられており、この周面みぞは冷却媒体流路５２の上
方の延長部をなしている。これにより、流路５２は連通
個所５４を介して流路５０と連通する。

【００２１】冷却媒体流路５０と冷却媒体スペース５６
とを形成する、孔壁１４の部分７２，７８と、流路５２
の外側を形成する孔壁部分とは、双方とも、浅いみぞの
形状を有するようにするのが好ましい。

【００２２】最後に、図３に示された線図を見てみよ
う。この線図は、シリンダライナ壁の変形（たわみ）
が、シリンダライナの軸線方向で、どの様に変化するか
をグラフ形式で示したものである。この線図では、ｘ軸
が、ライナ下縁６６（図１参照）からシリンダライナ１
２に沿った軸線方向距離を示し、ｙ軸は、ｙ＝０に対応
する未変形点からのシリンダ壁の変形、すなわちシリン
ダ壁の正負のたわみを示している。

【００２３】曲線Ｂは、公知シリンダライナの壁部のた
わみの変化を示した曲線であり、破線Ｃは、本発明によ
る湿式シリンダライナに沿ったシリンダライナ壁の変形
の変化を示した曲線である。垂直の１点破線Ｄは、下方
のガス密ピストンリング３８の下死点を示し、垂直の１
点破線Ｅはピストンリング３８の上死点を示す。

【００２４】公知技術によるシリンダライナの曲線Ｂの
変形最大値は、図３にＹ_B,maxで示されており、これに
対し、本発明によるシリンダライナの曲線Ｃの変形最大
値はＹ_C,maxで示されている。線図から明らかなよう
に、本発明により変形最大値がかなり低減されると同時
に、一層重要な点だが、この最大値の位置は、変形が発
生してもピストンにとって有害でない位置へ移動せしめ
られている。ピストンにとって有害でないのは、この区
域ではピストンの運動が緩速だからである。本発明によ
り達せられる最も有意な効果は、したがって、シリンダ
壁での値Ｙ_maxの位置が下方へ移動する結果が得られた
ことにある。最大変形値位置の「下方移動」は、図３で
は矢印Ｆで示されている。矢印Ｆは最大値位置がガスシ
ールリング３８の下死点下方へ移動したことを示してい
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による湿式シリンダライナを有する内燃
機関の縦断面図。

【図２】図１のシリンダライナの拡大図。

【図３】シリンダライナの縦軸線方向でライナ壁の変形
が、どのように変化するかを示した線図。

【符号の説明】

２内燃機関４シリンダブロック８シリンダブロック上面１０シリンダヘッド１２シリンダライナ１４シリンダブロックの孔１６ピストン１８クランク軸２６耳軸３０クランクピン４４支承突起４６支持突起５０，５２冷却媒体流路５６空気用の冷却媒体スペース６０接触区域６２シール部Ｂ公知シリンダライナの変形曲線Ｃ本発明によるシリンダライナの変形曲線Ｌシリンダライナの全長

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダブロック（４）と、シリンダブ
ロック（４）の平らな上面（８）上に取付けられたシリ
ンダヘッド（１０）とを有する内燃機関（２）内で、ピ
ストン（１６）用のシリンダ穴を形成する湿式シリンダ
ライナであって、このシリンダライナ（１２）がシリン
ダブロック（４）の孔（１４）内に取外し可能にそう入
されており、この孔（１４）がシリンダブロック上面
（８）から内燃機関のクランクケース（６）の上部まで
延び、他方、機関のクランク軸（１８）に結合されたピ
ストン（１６）は、シリンダライナ（１２）内で往復動
するよう配置されており、更にシリンダライナ（１２）
が、軸方向に孔（１４）内に固定され、しかもその頂部
はシリンダヘッド（１０）により、またその底部は孔壁
下方部分に設けられている円形支承突起（４４）により
固定されており、他方、孔壁とライナ外側との間にはラ
イナ冷却用の冷却媒体流路（５０，５２）が設けられて
いる形式のものにおいて、支承突起（４４）と支持突起（４６）との間の接触区域
（６０）が、ピストン（１６）の円形外殻区域（４８）
の下死点位置の区域に、好ましくは死点位置の直ぐ下方
に位置し、前記外殻区域（４８）内にはピストンのガス
密のピストンリング（３６，３８）が配置されており、
更に、シリンダライナ（１２）が、ライナの上部を取囲
んで設けられている少なくとも１つの流路（５０，５
２）と、別個の冷却媒体スペース（５６）との双方に取
囲まれており、別個の冷却媒体スペース（５６）は単数
又は複数の冷却媒体流路とは別に接触区域（６０）のと
ころまで下方へ延びていることを特徴とする湿式シリン
ダライナ。
【請求項２】シリンダブロックの孔壁に設けられた支
承突起（４４）とライナに設けられた支持突起（４６）
との間の接触区域（６０）は、円形であり、クランクケ
ース（６）側のシリンダライナ下半部に位置しているこ
とを特徴とする請求項１記載のシリンダライナ。
【請求項３】接触区域（６０）が、シリンダライナ下
半部の、縦軸線方向の範囲（Ａ）内に位置し、この範囲
（Ａ）の下限が、クランクケース（６）側のシリンダラ
イナ下縁（６６）からＬ／６の距離のところに位置し、
上限が下縁（６６）からＬ／３の距離のところに位置
し、前記符号Ｌがライナ（１２）の全長を表わすことを
特徴とする請求項１または請求項２記載のシリンダライ
ナ。
【請求項４】別個の冷却媒体スペース（５６）が空気
用に予定され、シリンダブロック（４）内のダクト（５
８）を介して機関（２）の周囲の大気と連通しているこ
とを特徴とする請求項１または請求項３に記載のシリン
ダライナ。
【請求項５】シリンダライナの軸方向での別個の冷却
媒体スペース（５６）の延びが、ライナ全長（Ｌ）の最
大６０％であることを特徴とする請求項１記載のシリン
ダライナ。
【請求項６】シリンダライナの軸方向での冷却媒体ス
ペース（５６）の延びが、ライナの全長の最低１５％で
あることを特徴とする請求項５記載のシリンダライナ。
【請求項７】シリンダヘッドに隣接する上方部分（６
８）に、シリンダライナ（１２）が、浅い周面みぞ（７
０）の形状の外径減少部を有し、周面みぞ（７０）は、
シリンダブロック孔壁の対応部分（７２）と一緒に冷却
媒体流路（５０）を形成しており、また更に、シリンダ
ライナが、支持突起（４６）の直ぐ上方の部分（７４）
に浅い周面みぞ（７６）の形状の外径減少部を有してお
り、この周面みぞ（７６）がシリンダブロック孔壁の対
応部分（７８）と一緒に冷却媒体スペース（５６）を形
成していることを特徴とする、請求項１から請求項６ま
でのいずれか１項に記載のシリンダライナ。
【請求項８】ライナ（１２）の壁厚が、半径方向内方
へ変形する単数又は複数のライナ区域では、より厚く、
半径方向外方へ変形する複数区域では、より薄くされて
いることを特徴とする、請求項１から請求項７までのい
ずれか１項に記載のシリンダライナ。