JPH06108917A - 多気筒エンジンの軽合金製シリンダブロック及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温時（氷点下）であっても、クランク軸受
部に嵌め込まれたクランクシャフトメタルの損傷や、エ
ンジン始動性の悪化や、クランクシャフトメタルとクラ
ンクシャフトとの焼付きを防止することができる、多気
筒エンジンの軽合金製シリンダブロックの製造方法を提
供する。 【構成】 軽合金製のシリンダブロック本体１４のシリ
ンダボア１８の各々にシリンダライナ１６をタイト嵌合
した後、各クランク軸受部２０を内周面加工する。この
内周面加工は、シリンダ列方向中央部が上に凸となる向
きにシリンダブロック本体１４を所定量湾曲させた状態
で行う（ｂ）。こうして製造されたシリンダブロック１
２は、各クランク軸受部２０の軸線が下凸に湾曲してい
るが（ｃ）、温度が低下すると、シリンダブロック本体
１４は上凸に湾曲しようとするので、上記軸線の下凸湾
曲状態が徐々に緩和され、所定温度で上記軸線は一直線
Ｌ上に配列される（ｄ）。これにより、低温時における
クランクシャフトメタルとクランクシャフトとの擦れ合
いを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多気筒エンジンの軽合
金製シリンダブロック及びその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】シリンダブロックの上部に多数のシリン
ダボアが列状に形成された多気筒エンジンにおいては、
重量が大きくなりやすいため、シリンダブロックをアル
ミ合金等の軽合金で構成することが多い。このような軽
合金製シリンダブロックにおいては、シリンダのピスト
ン摺動面の耐摩耗性が不十分となるため、例えば実開昭
６３−１１０６４９号公報に開示されているように、シ
リンダブロック本体とは別に鋳鉄等で構成されたシリン
ダライナを設けて耐摩耗性を確保するようになってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記シリンダライナ
は、シリンダブロック本体と一緒に鋳ぐるんだり、シリ
ンダブロック本体のシリンダボアに圧入や焼きばめ等に
よりタイト嵌合したりして、シリンダブロック本体に装
着されるが、後者の場合、シリンダボアを押し拡げる力
がシリンダライナからシリンダブロック本体に常に作用
することとなるため、次のような問題が生じる。

【０００４】すなわち、シリンダライナを構成する鋳鉄
等は、シリンダブロック本体を構成する軽合金に比して
熱膨張率が小さいので、シリンダブロックの温度が低下
すると、シリンダブロックは、シリンダライナが装着さ
れている上部よりも下部において熱収縮量が大きくな
り、また、その際、上記タイト嵌合による内部応力の影
響が現れ、シリンダブロックはシリンダ列方向中央部が
上に凸となる向きに湾曲することとなる。

【０００５】上記シリンダライナの装着後には、シリン
ダブロック本体のシリンダボア下方に列状に設けられた
複数のクランク軸受部に対し、これら各クランク軸受部
の軸線が一直線上に配列されるように内周面加工が行わ
れるが、この内周面加工をいかに正確に行ったとして
も、この内周面加工時の温度よりもその後シリンダブロ
ックの温度が低下すれば、シリンダブロックはシリンダ
列方向中央部が上に凸となる向きに湾曲するので、各ク
ランク軸受部の軸線も上に凸となる向きに湾曲した曲線
上に配列されてしまうこととなる。

【０００６】このため、氷点下等の低温時には、クラン
ク軸受部に嵌め込まれたクランクシャフトメタルとクラ
ンクシャフトとが擦れ合い、これにより、クランクシャ
フトメタルに損傷を生じたり、エンジンの始動が困難に
なったり、最悪の場合にはクランクシャフトメタルがク
ランクシャフトに焼き付いてしまうという現象も生じる
こととなる。しかも、低温時には、オイルの粘度が高く
流動性が悪いので、クランク軸受部へのオイル供給が十
分になされず、またクランク軸受部の内径も小さくなっ
ているため、上記問題が一層生じやすくなっている。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、低温時であってもクランク軸受部に嵌
め込まれたクランクシャフトメタルの損傷やエンジン始
動性の悪化やクランクシャフトメタルとクランクシャフ
トとの焼付きを防止することができる多気筒エンジンの
軽合金製シリンダブロック及びその製造方法を提供する
ことを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る多気筒エン
ジンの軽合金製シリンダブロック及びその製造方法は、
低温時に各クランク軸受部の軸線が一直線上に配列され
るよう、シリンダブロック本体を温度低下により湾曲す
る向きと同じ向きに所定量強制的に湾曲させた状態で各
クランク軸受部の内周面加工を行うようにすることによ
り、低温時におけるクランクシャフトメタルとクランク
シャフトとの擦れ合いを防止し、もって、上記目的達成
を図るようにしたものである。

【０００９】すなわち、本発明に係る多気筒エンジンの
軽合金製シリンダブロックの製造方法は、請求項１に記
載したように、軽合金製のシリンダブロック本体の上部
に列状に形成された複数のシリンダボアの各々にシリン
ダライナをタイト嵌合した後、前記シリンダブロック本
体の前記シリンダボア下方に列状に設けられた複数のク
ランク軸受部を内周面加工することにより、多気筒エン
ジンの軽合金製シリンダブロックを製造する方法であっ
て、前記各クランク軸受部の内周面加工を、前記シリン
ダブロック本体のシリンダ列方向中央部が上に凸となる
向きに該シリンダブロック本体を所定量湾曲させた状態
で行う、ことを特徴とするものである。

【００１０】また、本発明に係る多気筒エンジンの軽合
金製シリンダブロックは、請求項３に記載したように、
上部に複数のシリンダボアが列状に形成されるとともに
該シリンダボア下方に複数のクランク軸受部が列状に設
けられた軽合金製のシリンダブロック本体と、このシリ
ンダブロック本体の前記各シリンダボアにタイト嵌合さ
れたシリンダライナと、を備えた多気筒エンジンの軽合
金製シリンダブロックであって、低温時の所定温度で前
記各クランク軸受部の軸線が一直線上に配列されるとと
もに、前記所定温度より高い温度では前記各クランク軸
受部の軸線が下に凸となる向きに湾曲した曲線上に配列
されるよう構成されている、ことを特徴とするものであ
る。

【００１１】

【発明の作用および効果】上記構成に示すように、シリ
ンダブロック本体を、該シリンダブロック本体のシリン
ダ列方向中央部が上に凸となる向き、すなわち温度低下
により湾曲する向きと同じ向きに所定量強制的に湾曲さ
せた状態で各クランク軸受部の内周面加工を行うように
なっているので、内周面加工後、常温では各クランク軸
受部の軸線は下に凸となる向きに湾曲した曲線上に配列
されることとなるが、温度が低下すると、シリンダブロ
ックは上に凸となる向きに湾曲し始めるので、各クラン
ク軸受部の軸線の下に凸の湾曲状態が徐々に緩和され、
低温時の所定温度において各クランク軸受部の軸線が一
直線上に配列されることとなり、これにより、低温時に
おけるクランク軸受部のクランクシャフトメタルとクラ
ンクシャフトとの擦れ合いを防止することができる。

【００１２】したがって、本発明によれば、低温時であ
ってもにクランク軸受部に嵌め込まれたクランクシャフ
トメタルの損傷やエンジン始動性の悪化やクランクシャ
フトメタルとクランクシャフトとの焼付きを防止するこ
とができる。

【００１３】なお、上記構成を採用した場合、常温時あ
るいは温間時には、各クランク軸受部の軸線が下に凸と
なる向きに湾曲した曲線上に配列されることとなるが、
常温時あるいは温間時には、オイルの粘度が低くなりそ
の流動性がよいので、クランク軸受部へのオイル供給が
十分になされ、またクランク軸受部およびクランクシャ
フトメタルの内径も熱膨張により大きくなっているた
め、クランクシャフトメタルとクランクシャフトとが擦
れ合うおそれはない。

【００１４】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら、本発明の実
施例について説明する。

【００１５】図１は、本発明に係る多気筒エンジンの軽
合金製シリンダブロックの製造方法の一実施例を示す工
程概要図であり、図２は、上記多気筒エンジンを示す部
分断面図である。

【００１６】図２に示すように、多気筒エンジン１０
は、Ｖ型８気筒エンジンであり、そのシリンダブロック
１２は、軽合金製（アルミ合金製）のシリンダブロック
本体１４と鋳鉄製のシリンダライナ１６とを備えてなっ
ている。

【００１７】シリンダブロック本体１４の上部には、８
個のシリンダボア１８が４個ずつ２列で形成されてお
り、シリンダボア１８下方には、複数のクランク軸受部
２０が列状に設けられている。また、シリンダライナ１
６は、上記シリンダブロック本体１４の各シリンダボア
１８にタイト嵌合されている。

【００１８】クランクシャフト２２は、上記複数のクラ
ンク軸受部２０においてシリンダブロック本体１４に支
持されているが、これら各クランク軸受部２０は、シリ
ンダブロック本体１４に形成された半円弧状の凹部１４
ａとベアリングキャップ２４の凹部２４ａとから構成さ
れている。ベアリングキャップ２４は、凹部２４ａにお
いて上記凹部１４ａと突き合わされるようになってお
り、この凹部２４ａの両側においてボルト３４の締付け
によりシリンダブロック本体１４に取り付けられてい
る。そして、各クランク軸受部２０には、リング状のク
ランクシャフトメタル２６が、上記両凹部１４ａおよび
２４ａに内接するようにして嵌め込まれ、このクランク
シャフトメタル２６の内周面においてクランクシャフト
２２をその回転方向に摺動可能に支持するようになって
いる。

【００１９】クランクシャフト２２の各クランク軸受部
２０相互間には、ピストン２８に一端部が連結された１
対のコネクティングロッド３０の他端部がそれぞれビッ
グエンドメタル３２を介して連結されている。

【００２０】上記シリンダブロック１２の製造は、図１
に示すようにして行われる。

【００２１】同図（ａ）は、シリンダブロック本体１４
の各シリンダボア１８にシリンダライナ１６がタイト嵌
合され、かつ、該シリンダブロック本体１４の各凹部１
４ａにベアリングキャップ２４が取り付けられ各クラン
ク軸受部２０が設けられた後のシリンダブロック１２を
示す図である。上記タイト嵌合は、シリンダブロック本
体１４を加温した状態で各シリンダボア１８にシリンダ
ライナ１６を挿入する焼きばめによって行われる。

【００２２】同図（ａ）に示すシリンダブロック１２
は、各クランク軸受部２０の内周面加工がまだ施されて
いない状態にある。このシリンダブロック１２に対し、
同図（ｂ）に示すように、シリンダブロック本体１４の
下側に所定厚さのスペーサＳｃおよびＳｅを挿入するこ
とにより、シリンダ列方向中央部が上に凸となる向きに
該シリンダブロック本体１４を所定量湾曲させ、この状
態で、各クランク軸受部２０に対する内周面加工を行
う。シリンダブロック本体１４のシリンダ列方向中央部
の下側に挿入されるスペーサＳｃは、シリンダ列方向両
端部の下側に挿入されるスペーサＳｅに対して所定量
（約９μｍ）厚いものを使用する。この内周面加工によ
り、各クランク軸受部２０の軸線は一直線Ｌ上に配列さ
れることとなる。

【００２３】図３および４は、上記内周面加工の様子を
具体的に示す図である。

【００２４】これらの図に示すように、ベアリングキャ
ップ２４が取り付けられたシリンダブロック本体１４
を、スペーサＳｃおよびＳｅを介して受け台３６に載置
した後、シリンダブロック本体１４をクランプ部材３８
によりクランプする。上記スペーサは、スペーサＳｃが
左右２個でスペーサＳｅが左右４個で計６個挿入され
る。上記クランプ部材３８は、シリンダブロック本体１
４のスカート部のフランジを押えるプレート３８ａをボ
ルト３８ｂで固定部３８ｃに固定することにより、シリ
ンダブロック本体１４に対するクランプを行うようにな
っている。クランプ部材３８は、各スペーサＳｃおよび
Ｓｅの近傍にそれぞれ設ける。

【００２５】図４に示すように、上記スペーサＳｃおよ
びＳｅの挿入によりシリンダ列方向中央部が上に凸とな
る向きに湾曲したシリンダブロック本体１４に対し、そ
の各クランク軸受部２０内に内周面加工用工具４０を挿
通させる。そして、この工具４０を主軸４２により回転
させ、該工具４０外周面上に所定間隔で設けられたチッ
プ４４により各クランク軸受部２０の内周面加工を行
う。この内周面加工の加工精度を確保するため、工具４
０の先端部を受け台３６に固定された支持部材４６に回
転可能に支持せしめる。

【００２６】なお、図３に２点鎖線で示すのはシリンダ
ヘッド４４であるが、上記内周面加工を行う際にはシリ
ンダブロック１２との結合はまだ行われていない。ま
た、図４に示すように、シリンダブロック本体１４に
は、クランク軸受部２０にオイルを供給するオイル通路
４８が形成されている。

【００２７】上記内周面加工後、ボルト３４を緩めてベ
アリングキャップ２４を外し、各クランク軸受部２０に
クランクシャフトメタル２６を嵌め込んだ後、再度ボル
ト３４を締め付けてベアリングキャップ２４をシリンダ
ブロック本体１４に取り付ける。

【００２８】上記内周面加工後、上記スペーサＳｃおよ
びＳｅを取り外してシリンダブロック本体１４の湾曲状
態を解除すると、各クランク軸受部２０の軸線は、図１
（ｃ）に示すように、シリンダ列方向中央部が下に凸と
なる向きに湾曲した曲線Ｃ上に配列されることとなる。

【００２９】そして、シリンダブロック１２は、上記の
ように各クランク軸受部２０の軸線が湾曲した状態でエ
ンジン１０に組み込まれて使用されることとなる。

【００３０】次に本実施例の作用について説明する。

【００３１】上記工程により製造されたシリンダブロッ
ク１２は、常温時には各クランク軸受部２０の軸線が下
に凸となる向きの湾曲状態にあるが、シリンダブロック
１２の温度が低下してくると、この湾曲状態が緩和され
る。

【００３２】すなわち、シリンダライナ１６を構成する
鋳鉄は、シリンダブロック本体１４を構成する軽合金に
比して熱膨張率が小さいので、シリンダブロック１２の
温度が低下すると、シリンダブロック１２は、シリンダ
ライナ１６が装着されている上部よりも下部において熱
収縮量が大きくなり、また、その際、上記タイト嵌合に
よる内部応力の影響が現れ、図１（ｄ）に示すように、
シリンダブロック１２はシリンダ列方向中央部が上に凸
となる向きに湾曲し始める。この湾曲により、低温時の
所定温度（約−３５℃）になったとき、各クランク軸受
部２０の軸線が一直線Ｌ上に配列される。これにより、
低温時におけるクランク軸受部２０とクランクシャフト
２２との擦れ合いを防止することができる。

【００３３】以上の説明では、説明の簡単化のため、シ
リンダブロック１２の熱変形による湾曲についてのみ説
明したが、実際には、シリンダブロック１２にシリンダ
ヘッド４４が組み付けられることによって生じるシリン
ダブロック１２の湾曲の影響をも考慮する必要がある。

【００３４】すなわち、シリンダブロック１２とシリン
ダヘッド４４との組付けは、両者間にガスケットを介し
てボルト締めによって行われるが、図５に示すように、
ボルト締付けの軸力は、シリンダブロック１２のシリン
ダ列方向全般にわたって略一定であるのに対し、ガスケ
ットの弾性反力は、シリンダブロック１２のシリンダ列
方向両端部よりもシリンダ列方向中央部において大きく
なるので、シリンダブロック１２にシリンダヘッド４４
が組み付けられると、これにより、シリンダブロック１
２は、シリンダ列方向中央部が下に凸となる向きに湾曲
しようとする。

【００３５】したがって、上記内周面加工の際の湾曲度
合を設定するに当たり、上記シリンダヘッド４４の組付
けによる湾曲分を差し引く必要がある。上記実施例にお
いて設定したシリンダ列方向中央部のスペーサＳｃと両
端部のスペーサＳｅとの厚みの差（約９μｍ）は、この
ようなシリンダヘッド組付けによる湾曲分を差し引いた
設定値である。

【００３６】図６は、シリンダブロック１２の熱変形と
シリンダヘッド４４の組付けがシリンダブロック１２の
湾曲に与える影響を調べるために行った実験の結果を従
来例と比較して示す図である。

【００３７】図中、実線は、従来例の実験結果であっ
て、スペーサを挿入することなく単に内周面加工を行っ
た場合の各クランク軸受部２０の軸線の同軸度を、その
バラツキの上限値および下限値で示すグラフである。こ
こにいう「同軸度」とは、シリンダブロック１２のシリ
ンダ列方向両端部を基準としたときのシリンダ列方向中
央部の上下変位量で表したものであり、各クランク軸受
部２０の軸線が一直線上に配列される状態が零、該軸線
が上に凸となる向きに湾曲した曲線上に配列されるとき
には正の値、該軸線が下に凸となる向きに湾曲した曲線
上に配列されるときには負の値で示している。

【００３８】上記従来例では、内周面加工後のフリー状
態では同軸度が略零（上限値で１５μｍ、下限値で−１
５μｍ）であるが、シリンダヘッド４４が組み付けられ
ると、この組付けの影響で負の値（上限値で−２３μ
ｍ、下限値で−５３μｍ）になる（すなわち下に凸の曲
線となる。）。そして、常温でエンジン耐久試験を行う
と、シリンダブロック１２が劣化してシリンダヘッド４
４の組付けによる湾曲分が一層顕著になって現れる（上
限値で−６７μｍ、下限値で−９７μｍ）。その後さら
に氷点下３５℃でのエンジン耐久試験を行うと、シリン
ダブロック１２の熱変形による湾曲分が現れて、同軸度
は略零（上限値で１１μｍ、下限値で−１９μｍ）にな
る。

【００３９】しかしながら、上記従来例において、シリ
ンダヘッド４４の組付け後、氷点下３５℃でのエンジン
耐久試験を行うと、常温でのシリンダブロック劣化によ
る湾曲分が現れないので、シリンダブロック１２の熱変
形による湾曲分が現れると、同軸度は正の大きな値（上
限値で５５μｍ、下限値で２５μｍ）になる（すなわち
上に凸の曲線となる。）。

【００４０】一方、本実施例においては、内周面加工を
上に凸の湾曲状態で行っているので、その実験結果は、
図中破線で示すように、該内周面加工後のフリー状態で
は同軸度が小さい値ながら負の値（上限値で−３μｍ、
下限値で−３３μｍ）になっているが、シリンダヘッド
４４が組み付けられると、この組付けの影響で負の大き
な値（上限値で−４１μｍ、下限値で−７１μｍ）にな
る。そして、常温でエンジン耐久試験を行うと、シリン
ダブロック劣化による湾曲分が現れて、さらに大きな負
の値（上限値で−８５μｍ、下限値で−１１４μｍ）に
なる。しかしながら、その後さらに氷点下３５℃でのエ
ンジン耐久試験を行うと、シリンダブロック１２の熱変
形による湾曲分が現れて、同軸度は負の小さい値（下限
値で−３７μｍ）になる。

【００４１】また、本実施例においては、シリンダヘッ
ド４４の組付け後、すぐに氷点下３５℃でのエンジン耐
久試験を行うと、常温でのシリンダブロック劣化による
湾曲分が現れず、シリンダブロック１２の熱変形による
湾曲分が現れて、同軸度は正の値（上限値で３７μｍ）
になるが、上記従来例の同軸度に比してかなり小さい
（５５−３７＝１８μｍ）値となる。

【００４２】以上詳述したように、本実施例によれば、
シリンダヘッド４４の組付けによる湾曲分を考慮した上
で、シリンダブロック本体１４を、該シリンダブロック
本体１４のシリンダ列方向中央部が上に凸となる向き、
すなわち温度低下により湾曲する向きと同じ向きに所定
量強制的に湾曲させた状態で各クランク軸受部２０の内
周面加工を行うようになっているので、低温時であって
もクランク軸受部２０の損傷やエンジン始動性の悪化や
クランク軸受部２０とクランクシャフト２２との焼付き
を防止することができる。

【００４３】なお、低温時の所定温度において各クラン
ク軸受部２０の軸線が一直線Ｌ上に配列されるようにす
ると、常温時あるいは温間時には、各クランク軸受部２
０の軸線が下に凸となる向きに湾曲した曲線Ｃ上に配列
されることとなるが、常温時あるいは温間時には、オイ
ルの粘度が低くなりその流動性がよいので、クランク軸
受部２０へのオイル供給が十分になされ、またクランク
軸受部の内径も熱膨張により大きくなっているため、ク
ランク軸受部２０とクランクシャフト２２とが擦れ合う
おそれはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多気筒エンジンの軽合金製シリン
ダブロックの製造方法の一実施例を示す工程概要図

【図２】上記実施例の多気筒エンジンを示す部分断面図

【図３】上記実施例における内周面加工の様子を具体的
を示す図

【図４】上記実施例における内周面加工の様子を具体的
を示す図

【図５】シリンダヘッド組付けによるシリンダブロック
の湾曲への影響を示す図

【図６】シリンダブロックの熱変形とシリンダヘッド組
付けとがシリンダブロックの湾曲に与える影響を調べる
ために行った実験の結果を従来例と比較して示す図

【符号の説明】

１０ 多気筒エンジン １２ シリンダブロック １４ シリンダブロック本体 １６ シリンダライナ １８ シリンダボア ２０ クランク軸受部 ２２ クランクシャフト ２４ ベアリングキャップ ２６ クランクシャフトメタル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軽合金製のシリンダブロック本体の上部
   に列状に形成された複数のシリンダボアの各々にシリン
   ダライナをタイト嵌合した後、前記シリンダブロック本
   体の前記シリンダボア下方に列状に設けられた複数のク
   ランク軸受部を内周面加工することにより、多気筒エン
   ジンの軽合金製シリンダブロックを製造する方法であっ
   て、 前記各クランク軸受部の内周面加工を、前記シリンダブ
   ロック本体のシリンダ列方向中央部が上に凸となる向き
   に該シリンダブロック本体を所定量湾曲させた状態で行
   う、ことを特徴とする多気筒エンジンの軽合金製シリン
   ダブロックの製造方法。
2. 【請求項２】 前記タイト嵌合が、前記シリンダブロッ
   ク本体を加温して行う焼きばめである、ことを特徴とす
   る請求項１記載の多気筒エンジンの軽合金製シリンダブ
   ロックの製造方法。
3. 【請求項３】 上部に複数のシリンダボアが列状に形成
   されるとともに該シリンダボア下方に複数のクランク軸
   受部が列状に設けられた軽合金製のシリンダブロック本
   体と、このシリンダブロック本体の前記各シリンダボア
   にタイト嵌合されたシリンダライナと、を備えた多気筒
   エンジンの軽合金製シリンダブロックであって、 低温時の所定温度で前記各クランク軸受部の軸線が一直
   線上に配列されるとともに、前記所定温度より高い温度
   では前記各クランク軸受部の軸線が下に凸となる向きに
   湾曲した曲線上に配列されるよう構成されている、こと
   を特徴とする多気筒エンジンの軽合金製シリンダブロッ
   ク。
4. 【請求項４】 前記シリンダライナが、鉄を主成分とす
   る材質で構成されている、ことを特徴とする請求項３記
   載の多気筒エンジンの軽合金製シリンダブロック。