特許 6237434 内燃機関のシリンダブロック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6237434

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】内燃機関のシリンダブロック

(51)【国際特許分類】

   F02F 1/14 20060101AFI20171120BHJP

   F01P 3/02 20060101ALI20171120BHJP

   F02F 1/10 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   F02F1/14 C

   F01P3/02 S

   F01P3/02 X

   F02F1/10 Z

【請求項の数】5

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2014-85962(P2014-85962)

(22)【出願日】2014年4月18日

(65)【公開番号】特開2015-206271(P2015-206271A)

(43)【公開日】2015年11月19日

【審査請求日】2017年1月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086232

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 博通

(74)【代理人】

【識別番号】100092613

【弁理士】

【氏名又は名称】富岡 潔

(74)【代理人】

【識別番号】100096459

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 剛

(72)【発明者】

【氏名】持田 浩明

【審査官】 櫻田 正紀

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６３−１０２９２４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０５−３２１６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１７３３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１７３９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０４６０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−１３９３２５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特表２０１０−５１０４３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９６０７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｆ １／１４

Ｆ０２Ｆ １／１０

Ｆ０１Ｐ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリンダボアの周囲を囲みかつ上端がトップデッキに開口したウォータジャケットと、このウォータジャケットの側方に隣接する冷却水入口室と、上記ウォータジャケットのトップデッキ寄りの位置と上記冷却水入口室とを連通するようにシリンダ中心線に対し斜めに延びた冷却水入口通路と、が設けられている内燃機関のシリンダブロックにおいて、
上記冷却水入口室との接続部にバリが残存しないように、上記冷却水入口通路が、上記トップデッキ側から上記ウォータジャケットの上端開口を通して斜めに挿入した工具の円筒面および端面によって機械加工されており、
上記トップデッキから上記冷却水入口通路までの上記ウォータジャケットの内壁面は機械加工されていない鋳造面として残っている、ことを特徴とする内燃機関のシリンダブロック。

【請求項2】

上記の機械加工は、上記冷却水入口通路とウォータジャケットとの接続部にもバリが残存しないように行われている、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のシリンダブロック。

【請求項3】

シリンダブロックが、Ｖ型内燃機関のシリンダブロックであり、
上記冷却水入口室は、両バンクが共用するようにバンク間位置に配置され、
上記冷却水入口通路は、各バンクのトップデッキ付近から上記冷却水入口室へ延びている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関のシリンダブロック。

【請求項4】

上記ウォータジャケットは、上記冷却水入口通路との接続部に、半径方向外側へ部分的に拡大した膨出部を有する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関のシリンダブロック。

【請求項5】

上記冷却水入口通路が、上記膨出部を通して斜めに挿入した工具の円筒面および端面によって機械加工されている、ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関のシリンダブロック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、内燃機関のシリンダブロックに関し、特に、冷却水入口室とウォータジャケットとを連通する冷却水入口通路が鋳造により形成されるシリンダブロックの改良に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車用内燃機関に代表される水冷式内燃機関のシリンダブロックは、アルミニウム合金等の金属材料を用いて鋳造するのが一般的であり、特許文献１に見られるように、シリンダの周囲を囲むウォータジャケットやこのウォータジャケットに冷却水を導く冷却水入口通路などが鋳造により形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−１９６４４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のようにウォータジャケットに冷却水を導く冷却水入口通路などを鋳造にて形成した場合、鋳造時のばらつきによって通路断面積のばらつきが大きくなり、製品個々の冷却性能が安定して得られない、という不具合がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この発明は、シリンダボアの周囲を囲みかつ上端がトップデッキに開口したウォータジャケットと、このウォータジャケットの側方に隣接する冷却水入口室と、上記ウォータジャケットのトップデッキ寄りの位置と上記冷却水入口室とを連通するようにシリンダ中心線に対し斜めに延びた冷却水入口通路と、が設けられている内燃機関のシリンダブロックにおいて、
上記冷却水入口室との接続部にバリが残存しないように、上記冷却水入口通路が、上記トップデッキ側から上記ウォータジャケットの上端開口を通して斜めに挿入した工具の円筒面および端面によって機械加工されており、
上記トップデッキから上記冷却水入口通路までの上記ウォータジャケットの内壁面は機械加工されていない鋳造面として残っている、ことを特徴としている。

【0006】

従って、ウォータジャケットと冷却水入口室とを斜めに接続する冷却水入口通路の通路壁面が、工具の円筒面および端面に沿った機械加工面から構成されることとなり、鋳造時のばらつきに影響されずに通路断面積が精度よく得られる。

【発明の効果】

【0007】

この発明によれば、冷却水入口室からウォータジャケットへ冷却水を導く冷却水入口通路の通路断面積のばらつきが少なくなり、所期の冷却性能を安定的に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】この発明に係るシリンダブロックの一実施例の平面図。

【図2】同じく正面図。

【図3】図１のＡ−Ａ線に沿った要部の断面図。

【図4】一方のバンクの膨出部をシリンダ軸線に沿った方向から示した要部拡大図。

【図5】第１バンクの冷却水入口通路の機械加工工程を示した説明図。

【図6】第２バンクの冷却水入口通路の機械加工工程を示した説明図。

【図7】機械加工後の第１バンクの冷却水入口通路を示す断面図。

【図8】機械加工後の第２バンクの冷却水入口通路を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

【0010】

図１および図２は、この発明の一実施例としてＶ型６気筒内燃機関のシリンダブロック１を示している。このシリンダブロック１は、♯１，♯３，♯５気筒を含む第１バンク２と、♯２，♯４，♯６気筒を含む第２バンク３と、図示せぬクランクシャフトが収容されるクランクケース部４（図２参照）と、から大略構成されており、例えばアルミニウム合金を用いて、各部一体に鋳造されている。なお、クランクケース部４の底面には、メインベアリングキャップを兼ねた図示せぬロアフレームが取り付けられる。

【0011】

上記第１バンク２および上記第２バンク３は、両者間で適宜なバンク角、例えば６０°のバンク角をなすように、互いに傾いており、各バンク２，３においては、それぞれ３つのシリンダボア１１が直列に配置されている。図１に示すように、第２バンク３の３つのシリンダボア１１の位置は、第１バンク２の３つのシリンダボア１１の位置に対し、それぞれ半気筒分ずつ後方へオフセットしている。これらの第１バンク２および第２バンク３の上部には、図示せぬシリンダヘッドがそれぞれ取り付けられる。

【0012】

各シリンダボア１１は、円筒状のシリンダ壁１２によって構成されており、このシリンダ壁１２の外周側には、同心状をなすようにウォータジャケット壁１３が設けられている。そして、これらのシリンダ壁１２とウォータジャケット壁１３との間に、シリンダボア１１を囲むウォータジャケット１４が形成されている。このウォータジャケット１４は、シリンダボア１１の全周に亘ってほぼ一定の半径方向の幅寸法を有し、かつ３つの気筒に亘って連続したものとなるように、気筒列方向に連続している。このウォータジャケット１４は、シリンダブロック１の鋳造の際にコアによって形成されるものであり、その上端は、シリンダヘッドの取付面となるトップデッキ１５に開口している。

【0013】

２つのバンク２，３に挟まれたバンク間位置には、図示せぬウォータポンプの吐出ポートに接続される冷却水入口室２１が設けられている。この冷却水入口室２１は、シリンダブロック１の前端部に位置し、シリンダブロック１の前端面から気筒列方向に延びた円筒状の形状をなしている。つまり、基端がシリンダブロック１の前端面に開口し、かつ先端が封止された円形断面の通路状をなしている。この冷却水入口室２１は、気筒列方向に、♯２気筒の気筒中心付近の位置まで延びている。なお、図示せぬウォータポンプは、シリンダブロック１前端面に開口した冷却水入口室２１の開口部に直接に取り付けるようにしてもよく、あるいは、シリンダブロック１の他の部位に取り付けて、ウォータポンプハウジングなどにより上記冷却水入口室２１に冷却水を導く構成としてもよい。

【0014】

上記冷却水入口室２１は、第１バンク２および第２バンク３の双方に共通のものであり、冷却水は、この冷却水入口室２１から各バンク２，３のウォータジャケット１４へ分配される。以下、冷却水入口室２１から各バンク２，３へ至る部分の通路構造を説明するが、第１バンク２と第２バンク３とで基本的に同一の構造を有しているので、先ず、第１バンク２について説明する。

【0015】

図１に示すように、冷却水入口室２１は♯１気筒のシリンダボア１１の側方へと延びており、また、図３に示すように、シリンダ軸方向の位置として、シリンダボア１１全長の中間点よりも僅かに上方（上死点）寄りの位置にある。この冷却水入口室２１に対応して、♯１気筒を囲むウォータジャケット１４の周方向の一部に、部分的に半径方向外側へ拡大した膨出部１４ａが形成されている。この膨出部１４ａは、冷却水入口室２１に隣接するバンク内側に位置し、図１のように略矩形状に半径方向外側へ拡がっているとともに、シリンダ軸方向には、ウォータジャケット１４の他の部分と同じ深さを有している。上記膨出部１４ａは、ウォータジャケット１４の一部として、鋳造により形成される。

【0016】

そして、上記膨出部１４ａ内と上記冷却水入口室２１とを互いに連通するように、冷却水入口通路２３が形成されている。この冷却水入口通路２３は、♯１気筒のシリンダ軸線に対し傾斜（詳しくはクランクシャフト中心軸に直交する平面内で上部が気筒中心寄りにかつ下部が気筒外側寄りとなるような傾斜）した方向の孔として形成されている。より詳しくは、鋳造時にコアによって膨出部１４ａと冷却水入口室２１とを接続する傾斜した通路として形成された上で、鋳造後に、ウォータジャケット１４との接続部や冷却水入口室２１との接続部にバリが残存しないように、二次的に機械加工が施されている。機械加工の工具としては、例えば、円筒面および平坦な端面に刃面を有するエンドミルが用いられる。

【0017】

図５は、機械加工の工程を示す説明図であり、概略的に示した円筒形のエンドミル３１を膨出部１４ａを通してシリンダ軸線に対し斜めに挿入し、円形断面をなす冷却水入口室２１の接線方向に沿って加工を行う。これにより、エンドミル３１の円筒面３１ａおよび端面３１ｂによって冷却水入口通路２３の円筒状内壁面２３ａおよび端面２３ｂが加工される。図示のように、比較的大きな径のエンドミル３１で加工を行うことにより、エンドミル３１の円筒面３１ａの一部が膨出部１４ａ内の空間と重なっており、実質的には、図７に示すような略三角形の空間として冷却水入口通路２３が形成される。この冷却水入口通路２３は、膨出部１４ａの内壁面に開口し、特に、シリンダ軸方向に長く延びた開口として開口している。

【0018】

このように、鋳造後に機械加工を行うことにより、冷却水入口通路２３の一端における冷却水入口室２１との接続部や冷却水入口通路２３の他端におけるウォータジャケット１４との接続部において、鋳造時に残るバリが除去され、それぞれで所期の通路開口面積を確保することができる。

【0019】

ここで、機械加工を行う工具つまりエンドミル３１の径や挿入角度は、鋳造時の寸法ばらつきがあったとしても、少なくとも冷却水入口通路２３と冷却水入口室２１との接続部（つまり冷却水入口通路２３の端面２３ｂ）にバリが残存しないように設定されている。さらに望ましくは、鋳造時の寸法ばらつきに対し、冷却水入口通路２３と冷却水入口室２１との接続部および冷却水入口通路２３とウォータジャケット１４との接続部の双方においてバリが残存しないように、エンドミル３１の径や挿入角度が設定される。

【0020】

従って、上記の冷却水入口通路２３では、鋳造時の寸法ばらつきがあっても、冷却水入口室２１からウォータジャケット１４へ至る間で所期の通路断面積を確保でき、安定した冷却水流量ひいては冷却性能が得られる。

【0021】

また、冷却水入口通路２３は、冷却水入口室２１から斜め上方へ向かって冷却水を案内するので、ウォータジャケット１４のトップデッキ１５寄りへ冷却水が積極的に導かれ、冷却要求の高いシリンダ壁１２のトップデッキ１５寄り部分を確実に冷却することができる。

【0022】

以上、第１バンク２について説明したが、第２バンク３においても同様であり、第２バンク３の最前端に位置する♯２気筒のウォータジャケット１４に、膨出部１４ａが形成されており、この膨出部１４ａと冷却水入口室２１とを連通するように、シリンダ軸線に対し傾斜した冷却水入口通路２３が形成されている（図８参照）。この冷却水入口通路２３は、やはり、図６に示すように、円筒形のエンドミル３１を膨出部１４ａから斜めに挿入することにより、接続部にバリが残存しないように機械加工されている。

【0023】

各バンク１，２のウォータジャケット１４に設けられる膨出部１４ａは、上述のようにエンドミル３１等の工具を角度を与えて挿入するための空間として利用できることに加えて、図４（これは一例として第２バンク３側の膨出部１４ａを示す）に示すように、冷却水入口通路２３から流入した冷却水を、さらに２方向に滑らかに分流することに寄与する。すなわち、冷却水入口通路２３から膨出部１４ａに流れ込んだ冷却水は、図４に矢印Ｗ１，Ｗ２として示すように、ウォータジャケット壁１３に沿って周方向の一方へ向かう流れＷ１と周方向の他方へ向かう流れＷ２とに分かれて案内される。これにより、冷却水入口通路２３からウォータジャケット１４へ流入する冷却水の流れに対する通路抵抗が抑制される。

【0024】

以上、本発明をＶ型内燃機関に適用した一実施例を説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、例えば、Ｖ型内燃機関以外の直列多気筒内燃機関などにも適用することが可能である。また、機械加工の際の工具としてはエンドミルに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0025】

１…シリンダブロック
２…第１バンク
３…第２バンク
１２…シリンダ壁
１４…ウォータジャケット
１４ａ…膨出部
１５…トップデッキ
２１…冷却水入口室
２３…冷却水入口通路
３１…エンドミル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】