JP2010174868A - シリンダブロック - Google Patents

Abstract

【課題】ダイキャスト鋳造時のウォータジャケットの強度を確保と冷却性能の確保とを両立することができるシリンダブロックを提供すること。
【解決手段】冷却水が流れるウォータジャケット１０が設けられると共に鋳造により形成されるシリンダブロック１において、ウォータジャケット１０は、シリンダブロック１の鋳造時に鋳込まれる板金部材１２により形成し、板金部材１２は、冷却水が流れる流路である冷却水流路２５の幅方向における両側に壁部２０を有し、且つ、板金部材１２には、壁部２０のうち一方の壁部２０から他方の壁部２０に渡って配設される複数の支柱３０を設け、複数の支柱３０は、２箇所の隣り合う支柱３０間の距離を比較した場合に、相対的に燃焼室に近い側の支柱３０間の距離を、相対的に燃焼室から離れている側の支柱３０間の距離以上の距離にして配設する。
【選択図】図２

Description

本発明は、シリンダブロックに関するものである。特に、この発明は、ウォータジャケットが設けられるシリンダブロックに関するものである。

エンジンには、燃料の燃焼時に発生する熱によって上昇する温度を低減させるために、ピストンが内設されるシリンダブロックにウォータジャケットを設け、このウォータジャケットに冷却水を流して冷却水を循環させることにより、内部でピストンが往復運動をするシリンダの周囲の温度を低減させることが多用されている。また、従来のエンジンの中には、ウォータジャケットを形成する場合、板金成形されたウォータジャケットを、シリンダブロックの鋳造時に鋳込むことにより、シリンダの周囲にウォータジャケットを形成しているものがある。

しかし、シリンダブロックは、多くの場合ダイキャスト鋳造方式により製造するため、板金製のウォータジャケットを鋳込むことにより形成する場合、シリンダブロックの鋳造時の鋳造圧によって、ウォータジャケットが潰れてしまうことが考えられる。このため、従来のシリンダブロックでは、ウォータジャケットの補強を行っているものがある。例えば、特許文献１に記載の冷却水ジャケットを備えたシリンダブロックでは、板金製のウォータジャケットであるインサート部材に、中空の補強部材を内挿してシリンダブロックに鋳込んである。また、補強部材が、強度的に問題がある場合には、補強部材の内部にリブを設けることが開示されている。これにより、シリンダブロックの鋳造時にウォータジャケット内に詰め物を詰め、鋳造後に詰め物を除去する作業を行うことなく、シリンダブロックの鋳造時にウォータジャケットが潰れることを抑制できる。

また、特許文献２に記載の内燃機関のシリンダブロックおよび製造方法では、ウォータジャケットは板金成形するのではなく、ウォータジャケットも鋳造により形成している。この特許文献２に記載されたウォータジャケットは、ウォータジャケット内に、シリンダブロックの外壁の内面とシリンダ壁とを接続するブリッジを設け、さらに、このブリッジは、断面積の異なる２種類のブリッジを千鳥状に交互に配設している。これにより、ウォータジャケットが形成されている部分の強度を確保すると共に、ウォータジャケットに冷却水が流れる際に、ブリッジが形成されている部分で冷却水の流速を低下させて冷却水の圧力を上昇させ、冷却水による冷却性能を確保している。

特開２００１−１３２５３４号公報 特開２００７−３１５１９５号公報

ここで、燃料が燃焼する部分である燃焼室は、シリンダブロックと、当該シリンダブロックに接続されるシリンダヘッドとシリンダブロック内を往復運動するピストンとにより形成される。このため、エンジンの運転中は、シリンダブロックは、シリンダブロックにおけるシリンダヘッドに接続されている側の端部側の温度が上昇し易くなっている。特に、近年のエンジンでは、性能向上の要求から最大出力を増大させるために燃料供給量を増量したり、最大燃焼圧力を高めたりしているものもあり、この場合、シリンダブロックにおけるシリンダヘッド側の端部側は、より温度が上昇し易くなる。

このように、シリンダブロックの温度が上昇することにより温度が上昇し過ぎた場合、材料強度が低下するため、シリンダヘッドを組付けるボルトの締付力や燃料の燃焼圧力等の力により変形する場合がある。この場合、シリンダブロック内におけるピストンが往復運動をする部分であるシリンダボアとピストンとの間の隙間が許容値の範囲を超えることにより、運転性能が低下する場合がある。

また、エンジンの運転中は、ピストンの熱はピストンに装着されるピストンリングからシリンダボアに逃がすことによりピストンの温度を低下させているが、シリンダブロックの温度が上昇し過ぎた場合、ピストンの熱はピストンリングからシリンダボアに伝達し難くなるため、ピストンの温度も上昇し過ぎる場合がある。このため、これによっても運転性能が低下する場合がある。

しかし、特許文献１のようにウォータジャケットを構成する補強部材の内部にリブを設けたり、特許文献２のようにウォータジャケット内にブリッジを設けたりするなど、ウォータジャケットの強度を確保することを目的としてウォータジャケットの内部に支柱を設けた場合、支柱が設けられている部分では冷却水の流量が低下する。このため、支柱が設けられている部分では冷却性能が低下し、温度を低下させ難くなる場合がある。従って、ウォータジャケットの強度を確保と冷却性能を確保することとを両立することは、困難なものとなっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ダイキャスト鋳造時のウォータジャケットの強度を確保と冷却性能の確保とを両立することができるシリンダブロックを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係るシリンダブロックは、冷却水が流れるウォータジャケットが設けられると共に鋳造により形成されるシリンダブロックにおいて、前記ウォータジャケットは、前記シリンダブロックの鋳造時に鋳込まれる鋳込み部材により形成されており、前記鋳込み部材は、前記冷却水が流れる流路である冷却水流路の幅方向における両側に壁部を有し、且つ、前記壁部のうち一方の前記壁部から他方の前記壁部に渡って配設された複数の支柱を有しており、前記複数の支柱は、２箇所の隣り合う前記支柱間の距離を比較した場合に、相対的に燃焼室に近い側の前記支柱間の距離が、相対的に前記燃焼室から離れている側の前記支柱間の距離以上の距離になって配設されていることを特徴とする。

また、この発明に係るシリンダブロックは、上記シリンダブロックにおいて、前記複数の支柱は、２つの前記支柱の前記冷却水流路の幅方向に見た場合における断面積を比較した場合に、相対的に前記燃焼室に近い側の前記支柱の前記断面積は、相対的に前記燃焼室から離れている側の前記支柱の前記断面積以下になっていることを特徴とする。

また、この発明に係るシリンダブロックは、上記シリンダブロックにおいて、前記支柱は、前記鋳込み部材を貫通する穴が形成されていることを特徴とする。

また、この発明に係るシリンダブロックは、上記シリンダブロックにおいて、前記支柱は、前記支柱に沿って流れる前記冷却水を偏流させることが可能に形成さ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、ダイキャスト鋳造時のウォータジャケットの強度を確保と冷却性能の確保とを両立することができる、という効果を奏する。

図１は、実施例１に係るシリンダブロックの平面図である。 図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。 図３は、図２のＢ−Ｂ断面図である。 図４は、実施例２に係るシリンダブロックの概略図である。 図５は、図４のＣ−Ｃ断面図である。 図６は、実施例３に係るシリンダブロックの概略図である。 図７は、実施例２の変形例に係るシリンダブロックに設けられる板金部材の断面図である。 図８は、実施例３の変形例に係るシリンダブロックの概略図である。

以下に、本発明に係るシリンダブロックの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、実施例１に係るシリンダブロックの平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。同図に示すシリンダブロック１は、ダイキャスト鋳造方式により製造され、車両（図示省略）等に搭載されるエンジン（図示省略）の一部を構成している。このシリンダブロック１は、穴状の形状で形成されたシリンダ５が複数形成されており、複数のシリンダ５は、それぞれピストン（図示省略）が内側で往復可能に設けられている。実施例１に係るシリンダブロック１を有するエンジンは、ピストンが４つ設けられた、いわゆる４気筒のエンジンとなっており、このため、シリンダブロック１が有するシリンダ５も４つ形成され、４つのシリンダ５は直線状に並んで配設されている。また、このように設けられるシリンダブロック１には、シリンダ５に対応する位置にシリンダ５の数と同数設けられている燃焼室（図示省略）が形成されたシリンダヘッド（図示省略）と、当該シリンダブロック１と接続する際に用いるボルト（図示省略）用の穴であるボルト穴８が複数形成されている。

また、シリンダブロック１におけるシリンダ５の周囲には、エンジンの運転時に内部に冷却水が流れるウォータジャケット１０が形成されている。このウォータジャケット１０は、シリンダ５の近傍で、且つ、シリンダ５の径方向における外方に位置し、シリンダ５の円周方向に沿って形成された空間を有して形成されている。また、シリンダ５は４つ設けられているが、ウォータジャケット１０は、隣り合うシリンダ５の周囲に形成されるウォータジャケット１０同士が連通し、一体になっている。このため、４つのシリンダ５の周囲に形成されるウォータジャケット１０は、１つのウォータジャケット１０として設けられている。

このように形成されるウォータジャケット１０は、シリンダブロック１におけるシリンダヘッドに接続される面である接続面６に対して大部分は開口しておらず、この接続面６に対して開口された穴である開口穴１１が所定の間隔で複数形成されている。このようにシリンダブロック１の接続面６は、ウォータジャケット１０が完全に開口していない、いわゆるクローズドデッキとして形成されておいる。換言すると、ウォータジャケット１０における接続面６側の開口部は、所定の間隔で設けられた蓋部７により塞がれており、蓋部７が設けられていない部分が開口穴１１となっている。

また、シリンダブロック１には、シリンダブロック１の外部の冷却経路（図示省略）とウォータジャケット１０とを接続する給水経路３５が形成されている。ウォータジャケット１０を含む冷却経路には、冷却経路内に冷却水を循環させることが可能なウォータポンプ（図示省略）が設けられており、給水経路３５は、冷却経路におけるウォータポンプの吐出側の経路に接続されている。また、冷却経路には、冷却経路を流れる冷却水の熱を放熱可能なラジエータ（図示省略）が設けられている。

図３は、図２のＢ−Ｂ断面図である。ウォータジャケット１０は、板金成形により形成され、且つ、シリンダブロック１の鋳造時にはシリンダブロック１に鋳込まれる鋳込み部材である板金部材１２を有して構成されている。この板金部材１２は、ウォータジャケット１０の厚み方向、つまり、ウォータジャケット１０におけるシリンダ５側に位置する部材である内側部材１４と、シリンダブロック１における外側の方向側に位置する外側部材１７との２分割となって形成されている。このように形成される内側部材１４と外側部材１７とは、シリンダブロック１の接続面６側と、シリンダ５の軸方向において接続面６が位置する側の反対側とが、共に他方の部材側に向かって湾曲しており、その端部には、フランジ１５、１８が形成されている。

内側部材１４と外側部材１７とは、このフランジ１５、１８同士を接続することにより一体に結合することができるが、内側部材１４と外側部材１７とは、フランジ１５、１８が設けられている部分、即ち、シリンダ５の軸方向における両端部が、他方の部材の方向に向かって湾曲している。このため、内側部材１４と外側部材１７とを、フランジ１５、１８同士を接続することにより結合した場合には、双方の間、或いは内側には、空間が形成される。その際に、板金部材１２は、接続面６に形成された開口穴１１と、給水経路３５とに対して開口しており、板金部材１２の内側の空間は、この開口穴１１と給水経路３５とに連通している。このように、内側部材１４と外側部材１７とにより形成される板金部材１２の内側部分は、冷却水が流れる流路である冷却水流路２５として設けられている。

このため、内側部材１４と外側部材１７とにおける冷却水流路２５を構成する部分は、冷却水流路２５の壁部２０として設けられており、内側部材１４における冷却水流路２５を構成する部分は内側壁部２１となっており、外側部材１７における冷却水流路２５を構成する部分は外側壁部２２となっている。つまり、内側壁部２１と外側壁部２２とは、内側部材１４と外側部材１７とにおける互いに対向する側の面となっている。これらの内側壁部２１と外側壁部２２とは、冷却水流路２５の幅方向、即ち、概ねシリンダ５の径方向となる方向における冷却水流路２５の両側に設けられている。

また、板金部材１２には、内側に複数の支柱３０が設けられている。つまり支柱３０は、内側壁部２１と外側壁部２２との間に設けられており、軸方向がシリンダ５の径方向に概ね沿った向きとなる略円柱状の形状で形成されている。このように形成される支柱３０は、内側壁部２１と外側壁部２２とのうち、いずれか一方の壁部２０に設けられており、内側部材１４と外側部材１７とを結合した際に、他方の壁部２０に当接するように設けられている。例えば、支柱３０は外側部材１７に予め接続されることにより外側部材１７と一体に形成され、内側部材１４と外側部材１７とを結合した際には、支柱３０は内側部材１４に当接するように設けられている。即ち、支柱３０は、内側壁部２１と外側壁部２２とのうち一方の壁部２０から他方の壁部２０に渡って配設されている。

板金部材１２に設けられる支柱３０は、設けられる位置により、当該支柱３０の形状である円柱の径が異なっている。具体的には、支柱３０は径が異なる２種類の支柱３０が設けられており、このうち、径が小さい方の支柱３０は細側支柱３１となっており、径が大きい方の支柱３０は太側支柱３２となっている。即ち、細側支柱３１と太側支柱３２とは、冷却水流路２５の幅方向に見た場合における断面積の大きさが異なっており、細側支柱３１の断面積は、太側支柱３２の断面積よりも小さくなっている。

この細側支柱３１と太側支柱３２とのうち、細側支柱３１は、シリンダブロック１の接続面６寄りに配設されており、太側支柱３２は、接続面６から離れた位置に配設されている。換言すると、細側支柱３１は、シリンダ５内に配設されるピストンの上死点寄りに配設されており、太側支柱３２は、シリンダ５内に配設されるピストンの下死点寄りに配設されている。詳しくは、細側支柱３１は、細側支柱３１の形状である円柱の中心軸の位置が、シリンダ５の軸方向における所定の位置よりもシリンダブロック１の接続面６寄りの位置になるように配設されており、太側支柱３２は、太側支柱３２の形状である円柱の中心軸の位置が、シリンダ５の軸方向における所定の位置よりも接続面６から離れた位置になるように配設されている。

また、これらのように複数形成される支柱３０同士の間隔は、シリンダ５の軸方向における配設位置によって異なっており、概ね、シリンダブロック１の接続面６から離れた位置に配設される支柱３０同士の間隔よりも、接続面６寄りの位置に配設される支柱３０同士の間隔の方が大きくなっている。このため、例えば隣り合う細側支柱３１同士の間隔ｅは、隣り合う細側支柱３１と太側支柱３２との間隔ｇよりも広くなっている。また、隣り合う細側支柱３１と太側支柱３２との間隔で比較した場合には、所定の細側支柱３１と太側支柱３２との間隔ｇよりも、この間隔ｇが位置する部分より接続面６寄りに位置する細側支柱３１と太側支柱３２との間隔ｆの方が広くなっている。

また、冷却水流路２５における接続面６側の端部と、複数設けられる支柱３０のうち最も接続面６寄りに位置する支柱３０との間隔ｈと、冷却水流路２５における接続面６側の反対側の端部と、複数設けられる支柱３０のうち最も接続面６から離れた部分に位置する支柱３０との間隔ｉとでは、接続面６側の反対側の端部と支柱３０との間隔ｉよりも、接続面６側の端部と支柱３０との間隔ｈの方が広くなっている。さらに、この接続面６側の端部と支柱３０との間隔ｈは、隣り合う細側支柱３１と太側支柱３２との間隔ｇよりも広くなっている。

この実施例１に係るシリンダブロック１は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。このシリンダブロック１は、ダイキャスト鋳造方式により製造するため、シリンダブロック１の鋳造時には、シリンダブロック１の形状を鋳造により成形できる金型（図示省略）を使用し、溶融した金属を金型に圧入することにより成形する。その際に、ウォータジャケット１０は板金部材１２により設けられるため、板金部材１２を構成する内側部材１４と外側部材１７とを、双方のフランジ１５、１８同士を接続することにより結合した状態で、この板金部材１２を金型の所望の位置に配置し、鋳造を行う。なお、内側部材１４のフランジ１５と外側部材１７のフランジ１８との接続は、かしめたり溶接したりするなど、確実に接続できる接続方法であれば、その手法は問わない。

シリンダブロック１は、このようにダイキャスト鋳造方式によって製造するが、ダイキャスト鋳造方式では溶融した金属を金型に圧入して鋳造するため、金型の所望の位置に配置された板金部材１２には、鋳造時の圧力である鋳造圧が作用する。この鋳造圧は、板金部材１２に対して、板金部材１２を押し潰す方向に作用し、板金部材１２は、特に内側部材１４と外側部材１７とを近付ける方向に作用する力を受ける面積が大きいため、板金部材１２は、この方向の力を受け易くなっている。これに対し、板金部材１２には、内側に支柱３０が設けられており、この支柱３０は、内側部材１４と外側部材１７とに接続、または当接しているため、内側部材１４と外側部材１７とを近付ける方向に作用する力は、この支柱３０で受けることができる。このため、シリンダブロック１の鋳造時に板金部材１２に作用する鋳造圧は、支柱３０で受けることができるため、板金部材１２は大きな鋳造圧を受けた場合でも潰れることなく、内側に冷却水流路２５が形成された形状を維持し続ける。

このようにダイキャスト鋳造方式により製造されたシリンダブロック１は、接続面６にシリンダヘッドが組み付けられた状態でエンジンの一部を構成するが、このエンジンの運転時には、ウォータジャケット１０には冷却水が流れる。このようにエンジンの運転時にウォータジャケット１０に流れる冷却水は、ウォータポンプによって冷却経路を循環し、シリンダブロック１に形成されるウォータジャケット１０には、シリンダブロック１の外部の冷却経路から給水経路３５に流入し、給水経路３５からウォータジャケット１０に流れる。

ウォータジャケット１０は、板金部材１２により形成されているため、ウォータジャケット１０に流れる冷却水は、板金部材１２の内側に形成されている冷却水流路２５に流れるが、板金部材１２の内側には支柱３０が複数設けられている。このため、冷却水流路２５を流れる冷却水は、支柱３０と支柱３０との間など、支柱３０が設けられていない部分を蛇行しながら流れる。ここで、複数設けられている支柱３０は、隣り合う支柱３０同士の間隔が、シリンダブロック１の接続面６から離れた位置に配設される支柱３０同士の間隔よりも、接続面６寄りの位置に配設される支柱３０同士の間隔の方が大きくなっている。このため、隣り合う支柱３０と支柱３０との間を流れる冷却水の流路幅は、シリンダブロック１の接続面６から離れた部分よりも、接続面６寄りの方が広くなっている。また、冷却水流路２５における接続面６側の反対側の端部と支柱３０との間隔ｉよりも、冷却水流路２５における接続面６側の端部と支柱３０との間隔ｈの方が広くなっている。これらにより、板金部材１２の内側を流れる冷却水は、シリンダブロック１の接続面６から離れた部分よりも、接続面６寄りの部分の方が、多量の冷却水が流れる。

このように、ウォータジャケット１０を流れる冷却水には、エンジンを運転する際における燃料の燃焼時に発生した熱が伝導により伝達されるが、冷却水はウォータジャケット１０を含んだ冷却経路を循環する。また、冷却経路には、ラジエータが設けられているため、冷却経路を循環する冷却水はラジエータを通過する際に放熱するので、ウォータジャケット１０に流入する冷却水は、ラジエータを通過することにより温度が低下した冷却水が流れる。このため、燃料の燃焼時に発生した熱は冷却水に伝達され易くなり、この熱は、冷却水に順次伝達される。これにより、エンジンの運転時には、シリンダ５は冷却水によって冷却される。

さらに、ウォータジャケット１０には、シリンダブロック１の接続面６から離れた部分よりも、接続面６寄りの部分の方が多量の冷却水が流れるが、この接続面６には、シリンダヘッドが組み付けられる。エンジンの運転時に燃料が燃焼する燃焼室は、このシリンダヘッドに形成されているため、エンジンの運転時には、シリンダ５は、シリンダヘッドから離れている部分よりも、シリンダヘッドに近い部分の方が温度が高くなり易くなっている。つまり、シリンダ５は、或いはシリンダブロック１は、接続面６から離れている部分よりも、接続面６寄りの部分の方が燃焼室から熱が伝達され易いため、接続面６に近くなるに従って温度が高くなり易くなっている。

これに対し、ウォータジャケット１０を流れる冷却水は、シリンダブロック１の接続面６から離れた部分よりも、接続面６寄りの部分の方が多量に流れるため、この冷却水は、温度が高くなり易い接続面６付近を、多量の冷却水で冷却できる。即ち、冷却水は、燃焼室の近傍に多量に流れるので、燃焼室付近を効果的に冷却できる。

また、シリンダブロック１の接続面６には、開口穴１１が形成されているため、ウォータジャケット１０に流れた冷却水は開口穴１１からシリンダヘッドに形成される冷却経路に流れる。これにより、シリンダヘッドも冷却水により冷却される。

以上のシリンダブロック１は、内側に冷却水が流れる冷却水流路２５を形成することによってウォータジャケット１０を構成すると共にシリンダブロック１の鋳造時に鋳込む部材である板金部材１２の内側に、複数の支柱３０を設けているので、板金部材１２の強度を確保することができる。これにより、板金部材１２の強度を、ダイレクト鋳造によるシリンダブロック１の成形時に板金部材１２に鋳造圧が作用した場合でも潰れない強度にすることができ、ウォータジャケット１０の強度を、より確実にウォータジャケット１０を形成することができる強度にすることができる。また、複数の支柱３０は、燃焼室寄りの位置における隣り合う支柱３０同士の間隔が、燃焼室から離れた位置に配設される隣り合う支柱３０同士の間隔よりも広くなっている。このため、ウォータジャケット１０に流れる冷却水は、燃焼室から離れた位置よりも燃焼室寄りの位置に、より多く流れるので、エンジンの運転時に燃焼室で燃料が燃焼することにより温度が上昇し易くなっている、シリンダブロック１における燃焼室近傍の温度を、より確実に冷却することができる。これらの結果、ダイキャスト鋳造時のウォータジャケット１０の強度を確保と冷却性能の確保とを両立することができる。

また、複数の支柱３０は、シリンダブロック１の接続面６寄りの位置、即ち、燃焼室寄りの位置には、燃焼室から離れた位置に配設される支柱３０である太側支柱３２よりも断面積が小さい支柱３０である細側支柱３１が配設されている。このため、ウォータジャケット１０に流れる冷却水は、より確実に、燃焼室から離れた位置よりも燃焼室寄りの位置に多く流れるので、シリンダブロック１における燃焼室近傍の温度を、より確実に冷却することができる。この結果、ダイキャスト鋳造時のウォータジャケット１０の強度を確保すると共に、より確実に冷却性能の確保することができる。

また、エンジンの運転時に温度が上昇し易くなっている、シリンダブロック１における燃焼室近傍の温度を、より確実に冷却することができるので、冷却水の温度の均一化を図ることができ、シリンダ５の温度の均一化を図ることができる。これにより、シリンダ５の場所ごとの温度差に起因してピストンとの隙間が許容値の範囲を超えることにより、エンジンの運転性能が低下するなどの不具合を抑制できる。この結果、エンジンの運転性能を確保できる。

実施例２に係るシリンダブロック４０は、実施例１に係るシリンダブロック１と略同様の構成であるが、ウォータジャケット４２に設けられる支柱６０が円筒形となって形成されている点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。図４は、実施例２に係るシリンダブロックの概略図である。
図５は、図４のＣ−Ｃ断面図である。実施例２に係るシリンダブロック４０に設けられるウォータジャケット４２は、実施例１に係るシリンダブロック１に設けられるウォータジャケット１０と同様に板金部材４４を有して構成されている。この板金部材４４には、実施例１に係るシリンダブロック１の板金部材１２と同様に支柱６０が複数設けられているが、実施例１に係るシリンダブロック１では支柱３０は円柱状の形状で形成されているのに対し、実施例２に係るシリンダブロック４０では、支柱６０は円筒状の形状で形成されている。

詳しくは、支柱６０は、板金部材４４に軸方向がシリンダ５（図１参照）の径方向に概ね沿った向きになるように円筒状の部材を内側部材４６と外側部材４８とに嵌め込むことにより設けられる。この場合、円筒状の部材からなる支柱６０は、両端が板金部材４４の内側部材４６と外側部材４８とに嵌め込まれる。このように、支柱６０は両端が内側部材４６と外側部材４８とに嵌め込まれるので、当該支柱６０は、板金部材４４の内側に形成される冷却水流路５５を構成する内側壁部５１と外側壁部５２とのうち、一方の壁部５０から他方の壁部５０に渡って配設された状態になる。また、支柱６０は、円筒状の部材により設けられるので、支柱６０には、板金部材４４を貫通する穴である穴部６５が形成されている。

このように設けられる支柱６０は、径が異なる細側支柱６１と太側支柱６２とを有しており、細側支柱６１はシリンダブロック４０の接続面６寄りの位置に配設されており、太側支柱６２は接続面６から離れた位置に配設されている。また、隣り合う支柱６０同士の間隔は、概ね、シリンダブロック４０の接続面６から離れた位置に配設される支柱６０同士の間隔よりも、接続面６寄りの位置に配設される支柱６０同士の間隔の方が大きくなっている。

この実施例２に係るシリンダブロック４０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。実施例２に係るシリンダブロック４０は、ダイキャスト鋳造方式により製造するが、鋳造時には、内側部材４６のフランジ４７と外側部材４８のフランジ４９とを接続することにより内側部材４６と外側部材４８とを結合し、さらに支柱６０を嵌め込んだ状態の板金部材４４を、金型の所望の位置に配置して鋳造を行う。なお、支柱６０は、嵌合のみで板金部材４４に内側部材４６と外側部材４８とに接続してもよく、また、かしめたり溶接したりするなど、確実に支柱６０と内側部材４６及び外側部材４８とを接続できる接続方法であれば、その手法は問わない。

シリンダブロック４０は、このように金型に板金部材４４を配置した状態で鋳造するが、板金部材４４の支柱６０には穴部６５が形成されているため、鋳造する際に溶融した金属を金型に圧入した場合、この金属は支柱６０には穴部６５の内側にも流入する。これにより、支柱６０は内側に、シリンダブロック４０を形成する金属材料が充填された状態になる。また、このように、支柱６０の内側には、シリンダブロック４０を形成する金属材料が充填されるため、シリンダブロック４０を形成する金属材料は、板金部材４４の内側部材４６側に位置する金属材料と外側部材４８側に位置する金属材料とで一体に形成された状態になる。

このようにダイキャスト鋳造方式により製造されたシリンダブロック４０が用いられるエンジンの運転時には、ウォータジャケット４２には冷却水が流れる。この冷却水は、給水経路３５から、板金部材４４の内側に形成されている冷却水流路５５に流れる。板金部材４４には、複数の支柱６０が設けられており、隣り合う支柱６０同士の間隔は、シリンダブロック４０の接続面６から離れた位置に配設される支柱６０同士の間隔よりも、接続面６寄りの位置に配設される支柱６０同士の間隔の方が大きくなっている。このため、板金部材４４の内側を流れる冷却水は、シリンダブロック４０の接続面６から離れた部分よりも、接続面６寄りの部分の方が、多量の冷却水が流れる。これにより、シリンダブロック４０における接続面６寄りの部分、即ち、シリンダブロック４０における燃焼室の近傍は、多量の冷却水により冷却される。

以上のシリンダブロック４０は、板金部材４４の支柱６０が円筒状の部材により形成され、支柱６０には板金部材４４を貫通する穴部６５が形成されているので、シリンダブロック４０の鋳造時にシリンダブロック４０を形成する金属材料が支柱６０の穴部６５に入り込み、穴部６５に金属材料が充填されることにより、支柱６０は剛性が高くなる。これにより、板金部材４４の強度を確保することができ、ダイレクト鋳造によるシリンダブロック４０の成形時に板金部材４４に鋳造圧が作用した場合でも、より確実に潰れない強度にすることができる。この結果、より確実にダイキャスト鋳造時のウォータジャケット４２の強度を確保と冷却性能の確保とを両立することができる。

また、支柱６０の穴部６５に金属材料が充填されることにより、板金部材４４の両側、即ち内側部材４６側と外側部材４８側とに位置する金属材料同士を一体に形成することができる。この結果、シリンダブロック４０の、ウォータジャケット４２回りの強度を向上させることができる。

実施例３に係るシリンダブロック７０は、実施例１に係るシリンダブロック１と略同様の構成であるが、支柱８０が、冷却水を偏流させることができる形状になって形成されている点に特徴がある。他の構成は実施例１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。図６は、実施例３に係るシリンダブロックの概略図である。実施例３に係るシリンダブロック７０に設けられるウォータジャケット７２は、実施例１に係るシリンダブロック１に設けられるウォータジャケット１０と同様に板金部材７４を有して構成されている。この板金部材７４には、実施例１に係るシリンダブロック１の板金部材１２と同様に支柱８０が複数設けられているが、実施例１に係るシリンダブロック１では、支柱３０は板金部材１２の強度を確保するのみの部材として設けられているのに対し、実施例３に係るシリンダブロック７０では、支柱８０は冷却水の流れを所望の流れにする部材としても設けられている。

このように、実施例３に係るシリンダブロック７０が有する板金部材７４に設けられる支柱８０について説明すると、複数設けられる支柱８０は、共に円柱の形状で形成され、径が異なる細側支柱８１と太側支柱８２とを有している。このうち細側支柱８１は、シリンダブロック７０の接続面６寄りに配設されており、太側支柱８２は、接続面６から離れた位置に配設されている。

さらに、実施例３に係るシリンダブロック７０が有する板金部材７４に設けられる支柱８０は、冷却水流路７８の幅方向に見た場合における断面形状が翼の断面状の形状になって形成された支柱８０である翼形支柱８５を有している。この翼形支柱８５は、細側支柱８１よりも接続面６寄りに配設されている。また、翼形支柱８５の向きは、翼形の前縁に該当する前縁部８６が、冷却水の流れ方向における上流側、即ち、給水経路３５が配設されている側となり、翼形の後縁に該当する後縁部８７が、冷却水の流れ方向における下流側となり、翼形の厚さ方向における両面において、他方の面よりも凸になっている側の面である凸側面８８が、接続面６側に位置する向きとなって配設されている。

これらのように設けられる支柱８０は、冷却水流路７８における接続面６側の端部と翼形支柱８５との間隔ｊと、冷却水流路７８における接続面６側の反対側の端部と、最も接続面６から離れた部分に位置する支柱８０との間隔ｉとでは、接続面６側の反対側の端部と支柱８０との間隔ｉよりも、接続面６側の端部と翼形支柱８５との間隔ｊの方が広くなっている。さらに、翼形支柱８５と、当該翼形支柱８５に隣り合う支柱８０との間隔ｋも、冷却水流路７８における接続面６側の反対側の端部と支柱８０との間隔ｉよりも広くなっている。

この実施例３に係るシリンダブロック７０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。実施例３に係るシリンダブロック７０は、ダイキャスト鋳造方式により製造するが、鋳造時には、ウォータジャケット７２を構成する板金部材７４を鋳込むことにより、ウォータジャケット７２を設ける。このシリンダブロック７０が用いられるエンジンの運転時には、給水経路３５からウォータジャケット７２に冷却水が流れる。この冷却水は、板金部材７４の内側を流れるが、板金部材７４の内側には支柱８０が複数設けられているため、冷却水は支柱８０と支柱８０との間など、支柱８０が設けられていない部分を蛇行しながら流れる。

また、複数設けられる支柱８０は、隣り合う支柱８０同士の間隔が、シリンダブロック７０の接続面６から離れた位置に配設される支柱８０同士の間隔よりも、接続面６寄りの位置に配設される支柱８０同士の間隔の方が大きくなっている。このため、板金部材７４の内側を流れる冷却水は、シリンダブロック７０の接続面６から離れた部分よりも、接続面６寄りの部分の方が、多量の冷却水が流れる。

また、板金部材７４に設けられる複数の支柱８０のうち、細側支柱８１よりも接続面６寄りに配設される支柱８０の大部分は、翼形支柱８５となっており、翼形支柱８５は、断面形状が翼の断面状の形状になっているため、当該翼形支柱８５に沿って流れる冷却水を偏流させることができる。詳しくは、翼形支柱８５は、給水経路３５が配設されている側に前縁部８６が位置する向きで配設されている。このため、給水経路３５から翼形支柱８５に流れる冷却水が、翼形支柱８５が設けられている部分に到達し、翼形支柱８５に沿って流れる際には、翼形の厚さ方向、即ち、シリンダ５（図１参照）の軸方向において、凸側面８８の反対側の面に沿って流れる冷却水の流速よりも、凸側面８８に沿って流れる冷却水の流速の方が速くなって流れる。

さらに翼形支柱８５は、この凸側面８８が、接続面６側に位置する向きとなって配設されているため、凸側面８８に沿って流れることにより流速が速くなって流れる冷却水は、接続面６の近傍を流れる。換言すると、接続面６の近傍には、流速が速い冷却水が流れる。このため、ウォータジャケット７２における接続面６の近傍では、時間当たりの冷却水の流量が増加するため、燃焼室の近傍に位置することにより温度が高くなり易い接続面６付近を、多量の冷却水で冷却でき、燃焼室付近を効果的に冷却することができる。

以上のシリンダブロック７０は、ウォータジャケット７２に、冷却水を偏流させることが可能に形成された翼形支柱８５が設けられており、シリンダブロック７０における燃焼室寄りの部分には、翼形支柱８５で冷却水を偏流させることにより多量の冷却水が流れるため、シリンダブロック７０における燃焼室近傍の温度を、より確実に冷却することができる。これらの結果、ダイキャスト鋳造時のウォータジャケット７２の強度を確保と冷却性能の確保とを、より確実に両立することができる。

図７は、実施例２の変形例に係るシリンダブロックに設けられる板金部材の断面図である。なお、実施例２に係るシリンダブロック４０では、穴部６５が形成される支柱６０は、円筒状の部材を内側部材４６と外側部材４８とに嵌め込むことにより設けられているが、支柱は、板金部材４４と一体に形成してもよい。例えば、図７に示すように、支柱９０は、板金部材４４と同様に２分割にして内側部材４６と外側部材４８とのそれぞれに一体に形成し、内側部材４６と外側部材４８とを結合する際に、内側部材４６側の支柱９０と外側部材４８側の支柱９０とを突き合わせて接続するようにする。

つまり、内側部材４６側の支柱９０と外側部材４８側の支柱９０との双方の端部に、内側部材４６や外側部材４８と同様にフランジ９１を設け、内側部材４６と外側部材４８とのフランジ４７、４９同士を接続する際に、内側部材４６側の支柱９０に設けられるフランジ９１と外側部材４８側の支柱９０に設けられるフランジ９１も接続する。これにより、板金部材４４には、内側に穴部９２が形成された支柱９０が設けられ、シリンダブロック４０の鋳造時には、この穴部９２に金属材料が入り込むので、支柱９０の剛性を高くすることができる。また、支柱９０は、２分割になって内側部材４６と外側部材４８との双方に設けられ、内側部材４６と外側部材４８と接続時に支柱９０同士も接続されるので、穴部９２が形成された支柱９０を、より容易に板金部材４４に設けることができる。これらの結果、より容易にダイキャスト鋳造時のウォータジャケット４２の強度を確保と冷却性能の確保とを両立することができる。

図８は、実施例３の変形例に係るシリンダブロックの概略図である。また、実施例３に係るシリンダブロック７０では、支柱８０は冷却水を偏流させることが可能な支柱８０として翼形支柱８５を有しているが、冷却水を偏流させることが可能な支柱８０は、翼形支柱８５以外により設けてもよい。冷却水を偏流させることが可能な支柱８０は、例えば図８に示すように、冷却水流路７８の幅方向に見た場合における断面形状が略矩形状の形状で形成された支柱８０である矩形支柱９５により設けてもよい。この場合、矩形支柱９５は、翼形支柱８５と同様に細側支柱８１よりも接続面６寄りに配設されている。また、その向きは、矩形支柱９５の断面形状において長辺に該当する面である２つの長辺面９６のうち一方の長辺面９６が、接続面６寄りに位置し、さらに、この長辺面９６における冷却水の下流側に位置する端部が、長辺面９６における冷却水の上流側に位置する端部よりも接続面６寄りに位置するように、長辺面９６が接続面６に対して傾斜する向きとなっている。

このように、冷却水を偏流させることが可能な支柱８０を矩形支柱９５により設けた場合でも、冷却水流路７８における接続面６側の端部と矩形支柱９５との間隔ｍと、冷却水流路７８における接続面６側の反対側の端部と、最も接続面６から離れた部分に位置する支柱８０との間隔ｉとでは、接続面６側の反対側の端部と支柱８０との間隔ｉよりも、接続面６側の端部と矩形支柱９５との間隔ｍの方が広くなっている。さらに、矩形支柱９５と、当該矩形支柱９５に隣り合う支柱８０との間隔ｎも、冷却水流路７８における接続面６側の反対側の端部と支柱８０との間隔ｉよりも広くなっている。

矩形支柱９５をこのように配設することにより、ウォータジャケット７２を流れる冷却水が矩形支柱９５に沿って流れる場合に、冷却水は接続面６寄りの長辺面９６によって流れの向きが変えられ、冷却水は接続面６に近付く方向に流れる。このため、接続面６の近傍を流れる冷却水の量は増加し、接続面６の近傍では、時間当たりの冷却水の流量が増加する。これにより、燃焼室の近傍に位置することにより温度が高くなり易い接続面６付近を、多量の冷却水で冷却でき、燃焼室付近を効果的に冷却することができるので、ダイキャスト鋳造時のウォータジャケット７２の強度を確保と冷却性能の確保とを、より確実に両立することができる。

また、上述したシリンダブロック１、４０、７０は、板金部材１２、４４、７４に設けられる支柱３０、６０、８０は円柱状に形成されていたり、冷却水流路７８の幅方向に見た場合における断面形状が翼の断面状の形状で形成されていたり、同方向に見た場合における断面形状が略矩形状の形状で形成されていたりするが、支柱３０、６０、８０は、これ以外の形状で形成されていてもよい。支柱３０、６０、８０は、シリンダブロック１、４０、７０をダイキャスト鋳造方式により製造する際に、鋳造圧により板金部材１２、４４、７４が押し潰されることを抑制できる方向に設けられていれば、その形状は問わない。複数の支柱３０、６０、８０は、その形状に関わらず、２箇所の隣り合う支柱３０、６０、８０間の距離を比較した場合に、相対的に燃焼室に近い側の支柱３０、６０、８０間の距離が、相対的に燃焼室から離れている側の支柱３０、６０、８０間の距離以上の距離になって配設されていれば、ウォータジャケット１０、４２、７２を流れる冷却水は、燃焼室から離れた位置よりも燃焼室寄りの位置に、より多く流れる。これにより、温度が上昇し易くなっている、シリンダブロック１、４０、７０における燃焼室近傍の温度を、より確実に冷却することができる。

さらに、複数の支柱３０、６０、８０は、その形状に関わらず、２つの支柱３０、６０、８０の冷却水流路２５、５５、７８の幅方向に見た場合における断面積を比較した場合に、相対的に燃焼室に近い側の支柱３０、６０、８０の断面積を、相対的に燃焼室から離れている側の支柱３０、６０、８０の断面積以下にすることにより、ウォータジャケット１０、４２、７２を流れる冷却水は、より確実に、燃焼室から離れた位置よりも燃焼室寄りの位置に多く流れる。これにより、シリンダブロック１、４０、７０における燃焼室近傍の温度を、より確実に冷却することができる。これらの結果、ダイキャスト鋳造時のウォータジャケット１０、４２、７２の強度を確保と冷却性能の確保とを両立することができる。

以上のように、本発明に係るシリンダヘッドは、ダイキャスト鋳造により製造されるシリンダヘッドに有用であり、特に、ウォータジャケット板金により形成してシリンダヘッドに鋳込む場合に適している。

１、４０、７０ シリンダブロック
１０、４２、７２ ウォータジャケット
１２、４４、７４ 板金部材
１４、４６ 内側部材
１７、４８ 外側部材
２５、５５、７８ 冷却水流路
３０、６０、８０、９０ 支柱
３１、６１、８１ 細側支柱
３２、６２、８２ 太側支柱
６５、９２ 穴部
８５ 翼形支柱
９５ 矩形支柱

Claims (4)

1. 冷却水が流れるウォータジャケットが設けられると共に鋳造により形成されるシリンダブロックにおいて、
   前記ウォータジャケットは、前記シリンダブロックの鋳造時に鋳込まれる鋳込み部材により形成されており、
   前記鋳込み部材は、前記冷却水が流れる流路である冷却水流路の幅方向における両側に壁部を有し、且つ、前記壁部のうち一方の前記壁部から他方の前記壁部に渡って配設された複数の支柱を有しており、
   前記複数の支柱は、２箇所の隣り合う前記支柱間の距離を比較した場合に、相対的に燃焼室に近い側の前記支柱間の距離が、相対的に前記燃焼室から離れている側の前記支柱間の距離以上の距離になって配設されていることを特徴とするシリンダブロック。
2. 前記複数の支柱は、２つの前記支柱の前記冷却水流路の幅方向に見た場合における断面積を比較した場合に、相対的に前記燃焼室に近い側の前記支柱の前記断面積は、相対的に前記燃焼室から離れている側の前記支柱の前記断面積以下になっていることを特徴とする請求項１に記載のシリンダブロック。
3. 前記支柱は、前記鋳込み部材を貫通する穴が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のシリンダブロック。
4. 前記支柱は、前記支柱に沿って流れる前記冷却水を偏流させることが可能に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のシリンダブロック。

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