JP2002089362A - シリンダブロックの構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補強鋳込み材を有するシリンダブロックの耐
久性を向上させ、またその生産性を向上させる。 【解決手段】 補強鋳込み材６をその補強鋳込み材６よ
り低融点の金属母材５で鋳包み、かつ主軸受部２が補強
鋳込み材６とキャップ部４とに分割されたシリンダブロ
ック１の構造であって、前記キャップ部４とそのキャッ
プ部４が取り付けられる前記補強鋳込み材６とが同一金
属で形成され、かつこれらキャップ部４と補強鋳込み材
６とが一体に鋳造された後クラッキングによって分割さ
れた構造である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関のシリ
ンダブロックの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように内燃機関のシリンダブロッ
クは、ピストンを収納するシリンダと、ピストンの往復
運動によって回転させられるクランクシャフトを支持す
る軸受部とを備えている。その主軸受部は分割構造が一
般的であり、またその主軸受キャップの位置決めのため
の構造として、本体側にインローを形成し、ここに主軸
受キャップを嵌合させる方式が知られている。

【０００３】この種の分割構造のシリンダブロックであ
っても、結局は、主軸受キャップと本体側とを強硬に一
体化する必要があるので、製造時にはこれらを一体に製
造し、その後、一旦分割するとともに、再度組み付けて
一体化することがおこなわれている。その一例が特開平
１０−２２５７４７号公報に記載されている。この公報
に記載された構造は、いわゆるクラッキングによって、
シリンダブロックの本体部分と主軸受キャップとを製造
する方法である。より具体的に説明すると、クラッキン
グ部位に予め網目状部材を配置して鋳造をおこない、鋳
造品をその網目状部材を配置したクラッキング部位で破
断（クラッキング）することにより、主軸受キャップを
本体部分と同時に製造し、さらに、その破断面に生じる
凹凸を、主軸キャップと本体部分との位置合わせに積極
的に利用するようにした構造である。

【０００４】他方、シリンダブロックの構造として、軽
量化のためにアルミニウムやマグネシウムなどの軽合金
材料を使用すると、特にディーゼルエンジンのように燃
焼圧力を高くした場合には、強度が不足することにな
り、これを補うために、鋳鉄製の補強材を軽合金材料で
鋳包む構造が研究されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したクラッキング
によるシリンダブロックの製法は、シリンダブロックの
本体部分と主軸受キャップとの製造条件が同一であるこ
とを前提として成立する方法である。したがって上述し
た鋳鉄製の補強材を鋳包む構造では、本体部分が複合構
造であって少なくとも２回の鋳造が必要な構造であるの
に対して、主軸受キャップが鋳鉄製の単一構造になり、
さらには主軸受キャップと本体部分との合わせ面が本体
側の補強材だけでなく、軽合金材料の部分に掛かる場合
があるので、主軸受キャップを本体部分とは別工程で鋳
造し、所定の切削もしくは研削加工を施した後、本体部
分に組み付けることになる。その場合、主軸受キャップ
の位置決めのために、従来一般に採用されるインローを
用いることになるが、そうした場合、鋳鉄製であって剛
性の高い主軸受キャップを、剛性の低い軽合金製のイン
ロー部分に嵌合させて荷重を受けることになるので、イ
ンローの部分に亀裂が生じて耐久性が低下する可能性が
あった。また、主軸受キャップを別工程で製造すること
になるので、生産性が阻害される可能性があった。

【０００６】この発明は、上記の技術的課題に着目して
なされたものであり、高強度で生産性に優れるシリンダ
ブロックの構造を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用】この発明
は、上記の目的を達成するために、補強鋳込み材をその
補強鋳込み材より低融点の金属母材で鋳包み、かつ主軸
受部が補強鋳込み材とキャップ部とに分割されたシリン
ダブロック構造において、前記キャップ部とそのキャッ
プ部が取り付けられる前記補強鋳込み材とが同一金属で
形成され、かつこれらキャップ部と補強鋳込み材とが一
体に鋳造された後クラッキングによって分割された構造
であることを特徴とするものである。

【０００８】したがってこの発明のシリンダブロック構
造では、主軸受部が補強鋳込み材とキャップ部とによる
分割構造となっている。そしてその補強鋳込み材が前記
金属母材に対して相対的に高融点の金属製であり、また
これに取り付けられるキャップ部がその補強鋳込み材と
同一金属を素材として形成されている。すなわちこれら
補強鋳込み材とこれに取り付けられるキャップ部とは、
一体に鋳造され、その後にクラッキングによって分割さ
れて構成されている。したがって補強鋳込み材に対する
キャップ部の位置決め（位置合わせ）は、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おこなわれ
る。そのため、本体側にキャップ部の位置決めのための
特別な部位を加工する必要がないことと相俟って生産性
の良好なシリンダブロックとなり、また低融点の金属母
材にキャップ部から荷重が掛かることがないので、金属
母材の亀裂や破断などによる耐久性の低下を防止するこ
とができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎにこの発明を図に示す具体例
に基づいて説明する。図１はこの発明に係るシリンダブ
ロック１の模式的な縦断面図であり、クランクシャフト
（図示せず）を支持する主軸受部２の部分で縦断した断
面図である。このシリンダブロック１は、本体部分３と
ベアリングキャップ４とを備えており、さらにその本体
部分３は、金属母材５と補強鋳込み材６とによって構成
されている。

【００１０】その金属母材５は、シリンダブロック１の
主要部分を形成するものであってアルミニウム合金やマ
グネシウム合金などの軽合金によって形成されており、
ピストンを摺動自在に収容するシリンダ（それぞれ図示
せず）や、そのシリンダが開口するとともにシリンダヘ
ッド（図示せず）が取り付けられる上面部７、およびオ
イルパンが取り付けられてクランクケース（それぞれ図
示せず）を形成する下面部８を備えている。

【００１１】また、補強鋳込み材６は、シリンダブロッ
ク１の強度を高めるために金属母材５の内部に一体的に
設けられたものであり、金属母材５よりも高融点の金属
材料、例えば鋳鉄によって形成されている。この補強鋳
込み材６の形状は、シリンダやその周囲のウォータジャ
ケット９などとの干渉を生じないことを条件に任意であ
り、図１に示す例では、ウォータジャケット９の下端外
周部から前記下面部８に到る部分に設けられ、下面部８
に前記金属母材５と面一となるように露出している。そ
して、この補強鋳込み材６の下端部中央に、主軸受部２
の上半分となる半円形部１０が形成されている。

【００１２】さらにベアリングキャップ４は、上記の補
強鋳込み材６と同一の金属材料すなわち鋳鉄によって形
成されている。このベアリングキャップ４は上記の補強
鋳込み材６と一体となって主軸受部２を形成ものであ
り、したがって本体部分３に対する接合面は、補強鋳込
み材６の前記下面部８に対する露出面と同一の形状をな
している。言い換えれば、補強鋳込み材６とベアリング
キャップ４との両者のみによって相互の位置決めがなさ
れており、前記軽合金材料製の金属母材５には、ベアリ
ングキャップ４と係合する部分が設けられていない。ま
た、主軸受部２の下半分となる半円形部１１を有してお
り、したがって補強鋳込み材６に接合されることによ
り、上下の各半円形部１０，１１によって円形の軸受部
分が形成されている。

【００１３】上記の補強鋳込み材６とベアリングキャッ
プ４とは同一金属を素材とし、かつそれぞれの接合面が
一致しており、これは、下記の方法で製造されたことに
よる。すなわち、これら補強鋳込み材６とベアリングキ
ャップ４とは図２の（Ａ）に示すように一体に鋳造され
る。その場合、これらの分割面１２に相当する位置にク
ラッキング誘因部１３を設けておく。このクラッキング
誘因部１３は、応力集中を生じさせる鋭角の切り欠き部
であってもよく、あるいは前述した特開平１０−２２５
７４７号公報に記載されている網目状部材であってもよ
い。こうして一体に鋳造された補強鋳込み材６とベアリ
ングキャップ４とに、図２の（Ｂ）に示すようにせん断
荷重もしくは曲げ荷重を掛けてクラッキング誘因部１３
から破断を生じさせ、分割面１２において補強鋳込み材
６とベアリングキャップ４とに二分割する。

【００１４】その分割面１２は、亀裂が進行して生じた
面であるから、ランダムに凹凸の生じている面であり、
したがって補強鋳込み材６とベアリングキャップ４とが
破断時の相対位置にならない限り、凹凸のかみ合いが一
致せず、それぞれを密着することのできない面となる。
すなわち破断面に生じている凹凸が両者の相対位置を決
めるように機能するので、上記のベアリングキャップ４
はその製造工程におけるクラッキングで生じた破断面を
そのまま利用して補強鋳込み材６に対して位置決めされ
ている。なお、補強鋳込み材６は、本体部分３の鋳造時
に予め鋳型にセットされ、その状態で軽合金を鋳型に注
湯することにより、本体部分３に鋳込まれる。

【００１５】上記のシリンダブロック１における主軸受
部２には、クランクシャフトが貫通させられて回転自在
に支持される。すなわちベアリングキャップ４を取り外
した状態で、補強鋳込み材６における半円形部１０とベ
アリングキャップ４の半円形部１１とのそれぞれに半円
弧状をなす板状のプレーンベアリング（図示せず）を取
り付け、その状態で各半円形部１０，１１の間にクラン
クシャフトのジャーナルを挟み込むように、ベアリング
キャップ４を補強鋳込み材６の下面に接合する。

【００１６】その場合、これらベアリングキャップ４と
補強鋳込み材６とが一体鋳造された後、クラッキングで
破断・分割されたものであるため、ベアリングキャップ
４は補強鋳込み材６に対してその分割面（破断面）１２
によって正確に位置決めされる。その状態でベアリング
キャップ４の下側からボルト（図示せず）を貫通させて
補強鋳込み材６にねじ込むことにより、ベアリングキャ
ップ４が補強鋳込み材６すなわち本体部分３に対して固
定され、かつクランクシャフトが回転自在に支持され
る。

【００１７】上記のシリンダブロックを使用したエンジ
ンであっても、ピストンが激しく往復運動することによ
り、クランクシャフトを介してベアリングキャップ４に
多方向に荷重が作用し、その荷重は、ベアリングキャッ
プ４を分割面１２と平行な方向にずらすようにも作用す
る。上記の構造では、このようないわゆる横荷重が作用
しても、分割面１２におけるクラッキング時の凹凸が互
いに噛み合っていることにより、ベアリングキャップ４
のズレが生じることがない。また、そのような反力は、
鋳鉄製の補強鋳込み材６とベアリングキャップ４とで生
じるので、言い換えれば、強度の低い金属母材５にはベ
アリングキャップ４の位置決めのための荷重が作用しな
いので、亀裂や破断などの損傷が生じたり、それに伴っ
て耐久性が低下したりすることが防止される。

【００１８】なお、この発明は上記の具体例に限定され
ないのであって、この発明における補強鋳込み材および
キャップ部は鋳鉄以外の金属製であってもよく、要は、
金属母材より高融点の金属製であればよい。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、本体部分を形成している補強鋳込み材と、その補強
鋳込み材と一体に鋳造されかつクラッキングで分割され
たキャップ部とによって構成されているので、本体部分
に対するキャップ部の位置決め（位置合わせ）を、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お
こなうことができ、そのため、本体側にキャップ部の位
置決めのための特別な部位を加工する必要がないことと
相俟って生産性の良好なシリンダブロックとすることが
でき、また低融点の金属母材にキャップ部から荷重が掛
かることがないので、金属母材の亀裂や破断などによる
耐久性の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係るシリンダブロックを模式的に
示す縦断面図である。

【図２】 クラッキングによる補強鋳込み材とベアリン
グキャップとの製造過程を説明するための図である。

【符号の説明】

１…シリンダブロック、 ２…主軸受部、 ３…本体部
分、 ４…ベアリングキャップ、 ５…金属母材、 ６
…補強鋳込み材、 １２…分割面、 １３…クラッキン
グ誘因部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 補強鋳込み材をその補強鋳込み材より低
   融点の金属母材で鋳包み、かつ主軸受部が補強鋳込み材
   とキャップ部とに分割されたシリンダブロック構造にお
   いて、 前記キャップ部とそのキャップ部が取り付けられる前記
   補強鋳込み材とが同一金属で形成され、かつこれらキャ
   ップ部と補強鋳込み材とが一体に鋳造された後クラッキ
   ングによって分割された構造であることを特徴とするシ
   リンダブロック構造。