3…シリンダボディ
4…シリンダヘッド
5…通しボルト
21…ウォータジャケット(冷却液収容溝)
24…ボルト通し孔
27…シリンダボア壁
29…チェーン収容部
32A~32D…突出部
33A~33D…薄肉部
34…成形ピン
35…インレットパイプ

 本発明の実施形態1を図1ないし図7によっ� ��説明する。図1は自動二輪車のエンジン周辺 を表すものである。このエンジンは水冷式の 4サイクル単気筒エンジンであり、クランク� �1を回転可能に支持するクランクケース2と、 このクランクケース2に取付けられたシリン� �ボディ3と、このシリンダボディ3の軸線方向 前側に取付けられたシリンダヘッド4とを備� �て構成されている。これら三者は後述する� �しボルト5によって締め付け固定される。

 クランク軸1は左右一対のクランクウェブ 6と、これらのクランクウェブ6同士を接続す� ��クランクピン7とを備えて構成されており、 このクランクピン7にはコンロッド8を介して� ��ストン9が接続されている。また、クランク 軸1における車体左端部寄りには後車輪を駆� �させるためのVベルト巻き掛け式の自動変速� ��構10が配されている。また、クランク軸1に� ��いてコンロッド8の連結部分と自動変速機構 10との間にはカムチェーンドライブスプロケ� ��ト11が嵌着されており、カムシャフト12に嵌 着されたカムチェーンドリブンスプロケット 13との間に掛装されたカムチェーン14によっ� �カムシャフト12を回転可能としている。

 一方、クランク軸1の車体右端部には発電 用のフライホイールマグネトー15とファン16� �が軸方向に並列して取付けられ、さらにフ� �ン16の外方にはエンジンを冷却水によって冷 却するためのラジエータ17が配され、全体は� ��方からカバーによって覆われている。

 ラジエータ17のロアタンク側には第1冷却� ��チューブ18の一端側が接続され、かつこの� �1冷却水チューブ18の他端側はカムシャフト12 と連動して駆動するウォータポンプ19の吸入� ��に接続されている。また、ラジエータ17の� �ッパタンク側には第2冷却水チューブ20の一� �側が接続され、かつこの第2冷却水チューブ2 0の他端側はシリンダヘッド4におけるウォー� ��ジャケット37に接続されている。さらに、� �ォータポンプ19の吐出側とシリンダボディ3� �のウォータジャケット21(以下、特に断らな� �限り単にウォータジャケット21というときは シリンダボディ3側に形成されたものを指す)� ��は第3冷却水チューブ22によって接続されて� ��る。これにより、冷却水がラジエータ17と� �ォータジャケット21との間で循環可能となる 。

 シリンダヘッド4には前記したカムシャフ ト12によって吸・排気弁を駆動させる動弁装� ��及び点火プラグ等が組み込まれている。ま� ��、シリンダヘッド4には前記した通しボルト 5を貫通させるための複数個のボルト孔23がそ れぞれ軸方向に沿って形成されている。この 各ボルト孔23はシリンダボディ3にも対応して 設けられた同数個のボルト通し孔24にそれぞ� ��整合し、同軸で連通可能である。これらボ� ��ト通し孔24は図3に示すように、シリンダボ� ��壁27の中心軸線周りに概ね等間隔で四箇所� �配されている。但し、この角度間隔は周辺� �構造に応じて適宜に変更可能であり、必ず� �も等角度間隔で配される必要はない。

 各ボルト通し孔24はクランクケース2側に� ��同様にして形成されたねじ孔25とそれぞれ� �合可能である。これら同軸で整合するボル� �孔23、ボルト通し孔24、ねじ孔25のそれぞれ� �対しては両端にねじ部5Aが形成された通しボ ルト5が遊挿され、一方のねじ部5Aがねじ孔25� ��対して締め込まれ、他方のねじ部5Aはクラ� �クケース2の外面から突出し、ナット26にて� �め込まれる。かくして、シリンダヘッド4及� ��シリンダボディ3がクランクケース2に対し� �締め付け固定される。

 シリンダボディ3はクランクケース2の車� �方向前面に重合されており、この実施形態� �おいてはアルミニウム合金によって一体に� �形されている。シリンダボディ3は図3に示す ように、内部にはピストン9を摺動可能に収� �するシリンダボア壁27が形成されている。こ のシリンダボア壁27は略円筒状に形成され、� ��方向の両端側が共に開放して形成されてい� ��。そして、シリンダボア壁27の外周側には� �リンダボア壁27を同心で取り囲むようにして シリンダボディ外壁28が設けられている。こ� ��シリンダボディ外壁28の側面部にはカムチ� �ーン14を収容するためのチェーン収容部29が� ��続して設けられている。このチェーン収容� ��29も軸方向両端が開放する中空状に形成さ� �ており、両開放端はクランクケース2側及び� ��リンダヘッド4側のカムチェーン収容空間30� ��とそれぞれ連通している。

 また、図3に示すように、シリンダボディ 外壁28の側面部はチェーン収容部29内にその� �部(膨出部31)が食い込むようにして形成され� ��いる。膨出部31が膨出する位置はチェーン� �容部29のほぼ中央部に設定されていて、カム チェーン14との干渉が回避されている。この� ��うに、シリンダボディ外壁28の一部(膨出部3 1)をチェーン収容部29に対しこれらの並び方� �へ重なるように配置したため、重なり代分� �けシリンダボディ3全体としての幅寸法が小� ��化されることになる。

 また、シリンダボディ3においてシリンダ ボア壁27とシリンダボディ外壁28との間には� �ォータジャケット21(冷却液収容溝)が全周に� ��って同心のリング状に形成されている。さ� ��に、シリンダボディ外壁28には前述した計4� ��のボルト通し孔24がウォータジャケット21周 りに概ね等角度間隔毎(角度間隔は適宜に変� �可能であり、必ずしも等角度間隔に配され� �必要はない)に配されている。さらにまた、� ��ボルト通し孔24は、これを包囲する部分の� �の一部がいずれもウォータジャケット21内へ 円弧状をなして突出するように配置されてい て、突出部32A~32Dを形成している。各突出部32 A~32Dはウォータジャケット21の全深さ範囲に� �って形成されている。また、各ボルト通し� �24のうちチェーン収容部29と反対側の二つの� ��のについては、孔周りの肉がシリンダボデ� ��外壁28から径方向外方へ平面視で円弧状に� �出するが、チェーン収容部側に配置された� �つについては、チェーン収容部29を構成する 肉と共有化されている。

 一方、シリンダボア壁27の外面において� �突出部32A~32Dと対向する部分には薄肉部33A~33D がそれぞれ形成されている。各薄肉部33A~33D� �、シリンダボア壁27において各突出部32A~32D� �対向する部分を除いた部分での径方向に関� �る厚みよりも薄く形成されている。各薄肉� �33A~33Dは軸方向に沿って延びる所定幅の平面� ��よって形成され、突出部32A~32Dと同様にウォ ータジャケット21の全深さ範囲に亘って形成� ��れ、かつ突出部32A~32Dとほぼ同幅で形成され ている。また、図3に示すように、突出部32A~3 2Dがウォータジャケット21内に最も出っ張る� �点と、薄肉部33A~33Dの幅方向中心、つまりシ� ��ンダボア壁27の外面のうちウォータジャケ� �ト21に対し最も凹んだ部位とはシリンダボデ ィ3の径方向に関して対向する位置関係とし� �ある。

 ウォータジャケット21の溝幅は、各突出� �32A~32Dと薄肉部33A~33Dとが対向する領域のうち 、一箇所(突出部32Bと薄肉部33Bとが対向する� �域)を除き、これらが対向していない領域に� ��べてやや幅狭に形成されている。また、溝� ��さに関しても、図5に示すように、各突出部 32A~32Dと薄肉部33A~33Dとが対向する領域のうち� ��一箇所(突出部32Bと薄肉部33Bとが対向する領 域)を除き、これらが対向していない領域に� �べて浅く形成されている。つまり、各突出� �と薄肉部とが対向する領域のうち溝幅が一� �幅以下になっている箇所は、他の領域に比� �して浅く形成されている(H1>H2、図4及び図5 参照)。なお、詳細には図示しないが、ウォ� �タジャケット21の溝底形状は、溝深さの浅い 部分と深い部分との間の形状変化は徐々にな されるように設定されている。

 ウォータジャケット21内の溝深さが一様� �ないのは、次の理由による(図6、図7参照)。� ��ォータジャケット21は軸方向に沿う方向に� �閉可能な成形型によって形成されるが、こ� �とき一方の金型からはウォータジャケット21 に対応する成形ピン34が突出している。成形� ��ン34は成形後の「抜き」の関係から先細り� �なるような抜き勾配が設定されている。図6� ��ウォータジャケット21における溝深さの深� �部分を成形するときの状況を示している。� �ォータジャケット21を成形する成形ピン34の� ��ち上記領域を成形部分では、その根元部分� ��の厚み寸法はW1であり、成形ピン34に設定さ れた抜き勾配(成形ピン34の中心軸線に平行に 引いた線と成形ピン34の外周面の母線とがな� ��角度)はθ1である。一方、図7はウォータジ� �ケット21における溝深さの浅い部分(突出部32 A,32C,32Dと薄肉部33A,33C,33Dとの対向する領域)に 対する成形状況を示している。成形ピン34の� ��ちこの領域を成形する部分ではその根元部� ��での厚み寸法はW2(W1>W2)と細くしてあるが� ��抜き勾配θ2に関してはほぼ等しく設定され� ��いる(θ1=θ2)。したがって、成形ピン34は抜� �勾配に関しては全周がほぼ均一に設定され� �いるが、厚み寸法及び長さ寸法については� �出部32A,32C,32Dと薄肉部33A,33C,33Dとが対向する� ��域とその他の領域とで変更してある。仮に� ��長さ寸法も全周に亘って均一化したとする� ��、溝幅の狭い、突出部32A,32C,32Dと薄肉部33A,3 3C,33Dとが対向する領域を成形する部分では先 端の厚みが他の部分に比較して過度に細くな ってしまい、成形ピン34の強度が局部的に低� ��してしまうことが懸念される。そこで、こ� ��実施形態においては、成形ピン34のうち突� �部32A,32C,32Dと薄肉部33A,33C,33Dとが対向する領� ��を成形する部分については他所よりも短い� ��法とすることで、成形ピン34の強度を保持� �るようにしたものである。

 なお、突出部32A~32Dと薄肉部33A~33Dとが対� �する四箇所の領域のうち、一箇所だけが溝� �を広くとれた理由は、当該突出部32Bに対応� �る箇所だけはシリンダボディ3の周辺スペー� ��に余裕があり、その分だけ対応するボルト� ��し孔24の位置をシリンダボア壁27側へ押し遣 る必要性が、他のボルト通し孔に比べて少な かったからであり、このため同突出部32Bのみ が他の突出部32A,32C,32Dに比べて外周面の曲率� ��径が小さく形成されている。したがって、� ��リンダボディ3の周辺事情によっては、突出 部が形成された箇所のすべてについてウォー タジャケット21の溝深さを浅く形成すること� ��ある。

 また、シリンダボディ外壁28には前述し� �第3冷却水チューブ22が接続されるインレッ� �パイプ35が径方向外方へ向けて一体に突出形 成されており、ウォータジャケット21内に開� ��する導入口37より冷却水を導入可能として� �る。より詳細には、インレットパイプ35は突 出部32A~32Dと薄肉部33A~33Dとが対向する領域で� ��ってチェーン収容部29寄りに配されている� �つまり、ウォータジャケット21の溝深さが深 い領域に配されている。また、この実施形態 においては、図3に示すように、インレット� �イプ35が配された箇所では、ウォータジャケ ット21の外周側壁面が外方へかつ所定幅範囲� ��亘って凹ませて導入凹所36が形成されてお� �、これによって冷却水はウォータジャケッ� �21における溝幅が広くかつ溝深さの深い部分 に導入されることになる。

 次に、上記のように構成された実施形態1 の作用効果を具体的に説明する。前述したよ うに、この実施形態ではラジエータ17をエン� ��ンの車体前方でなく側方に配している。こ� ��ことによって、車体の前後長が短尺化され� ��いる。逆に、その分だけ車幅が拡大するこ� ��になるが、ラジエータ17は運転者の脚部の� �方に位置し脚部との干渉が問題とならない� �ッドスペースに位置しているため、車幅の� �大に起因する干渉は何ら問題とならない。� �かし、側方配置されたラジエータ17の車体前 方部は脚部と干渉を回避しなければならない が、実施形態1のエンジンではこの部分の幅� �法ができるだけ小さくなるようにしてある� �

 すなわち、本実施形態ではシリンダボデ� ��3においてボルト通し孔24周りの肉をウォー� ��ジャケット21内へ迫り出す部分(突出部32A~32D )を設けるようにし、かつシリンダボア壁27側 に薄肉部33A~33Dを設けて突出部32A~32Dとの対向� ��る箇所を凹ませる構成としている。このよ� ��な構成の採用によって、突出部32A~32D分を設 けない構成に比較してエンジンを小型化する ことができる。したがって、運転者の脚部と の干渉が確実に回避され、かつエンジン周り のスペースの拡大に寄与する。このことは、 換言すれば、エンジン外形が同じであれば、 シリンダボア壁27を拡大することができるこ� ��を意味するため、エンジンの排気量を増大� ��させることができる、とも言える。

 加えて、シリンダボディ外壁28の一部を� �ムチェーン14のためのチェーン収容部29内へ� ��い込ませるようにして、チェーン収容部29� �シリンダボディ外壁28とを車体幅方向に対し てラップする配置としたことによっても、上 記の効果をより一層有効なものとする。

 また、実施形態1ではエンジンの製造を簡 単化するための工夫もなされている。まず、 第1に、ウォータジャケット21の全周がシリン ダヘッド4側へ開放して形成されているため� �シリンダボディ3をその軸方向に開閉する簡� ��な構造の金型によって成形することができ� ��。さらに、ウォータジャケット21はその溝� �さを全周に沿って均一にするのではなく、� �幅が狭くなりがちである突出部32A,32C,32Dと薄 肉部33A,33C,33Dとが対向する領域を、他所より� ��浅く形成することによって、ウォータジャ� ��ット21を成形するための成形ピン34の強度を 保持することができる。さらにまた、薄肉部 33A~33Dを形成するにあたり、突出部32A~32Dの輪� ��形状に適合した湾曲形状とすることも考慮� ��れるが、金型形状を複雑化することから、� ��の実施形態では薄肉部33A~33Dを平坦面によっ て形成するようにしている。このため、金型 形状が簡単なものですんでいる。

 また、本実施形態には次のような効果も� ��揮される。すなわち、ウォータジャケット2 1内へ冷却水を導入するためのインレットパ� �プ35をウォータジャケット21の溝深さの深い� ��分に配置するとともに、インレットパイプ3 5が配された箇所には導入凹所36を形成してウ ォータジャケット21の溝幅が拡幅されている� ��め、ウォータジャケット21内への冷却水の� �入が円滑になされる。

 実施形態2~実施形態4の各実施形態は、い� ��れもアルミニウム合金製であるシリンダボ� ��ィ103において、ピストンとの摺接面に対す� ��耐摩耗性を向上するためになされた構造的� ��夫を示す。このうち、実施形態2と実施形態 3はシリンダボア壁に硬質層を具備させたも� �となっている。

 実施形態2では、シリンダボア壁127の内面 に円筒状に形成されたシリンダライナ140が鋳 包んで形成されている。シリンダライナ140は シリンダボディ103とほぼ同一組成のアルミニ ウム合金製である。また、シリンダライナ140 の内面(ピストンとの摺接面)にはシリンダボ� ��壁127よりも高硬度(ロックウェル硬度)の硬� �層が形成されている。この硬質層はメッキ� �膜(メッキ層)によって形成されている。

 シリンダライナ140の表面には、メッキ処� ��に先だつ下地処理としてアルマイト皮膜が� ��成される。その後に、Ni-P-SiCの分散メッキ� �理が施され、さらにホーニング仕上げがな� �れている。

 本実施形態においては、シリンダライナ1 40の熱膨張係数をシリンダボディ103の熱膨張� ��数より10%以上小さくしてあり、シリンダボ� ��ィ103側の凝固収縮及び凝固後の熱収縮によ� ��シリンダライナ140に対する締め付け力が緩� ��されず、シリンダライナ104とシリンダボア� ��127との隙間が生じることはない。このこと� ��、シリンダボディ103の高い熱伝導性の確保� ��も寄与する。

 実施形態2では、メッキ層をシリンダライ ナに形成したが、本実施形態ではシリンダラ イナを用いず、シリンダボア壁の内面に直接 硬質層を形成している。具体的には、シリン ダボア壁の内面表層に対し基層(母材部分)よ� ��も高硬度であるメッキ層を形成している。� ��なわち、シリンダボア壁の内面(ピストンと 摺接する領域)に対し高速メッキ法(シリンダ� ��ア内にメッキ液を高速で流し込んで電気メ� ��キする手法)にてメッキが施され、これによ ってシリンダボア壁の内面にNi-P-SiCもしくはN i-SiCのメッキ層を形成している。その後、メ� ��キ層の表面に対して面粗さが例えば1.0μmRz� �下のホーニング仕上げが施される。このよ� �に面粗さが小さいと、メッキ層の表面での� �滑油の保持機能が低下し、耐焼き付き性が� �下することが懸念されるが、これを補う手� �として、ピストンリングの表面にTiN等の蒸� �層を形成しておくとよい。

 上記のように構成された実施形態2では、 スリーブ等をシリンダボア壁内に組み入れる ことなく、耐磨耗性の向上が達成されている ため、シリンダボア壁の小型化、ひいてはシ リンダボディのより一層の小型化に寄与する 。

 前記した実施形態2及び実施形態3では、� �質層としてメッキ層によるものを示した。� �ッキ層としては、他にニッケル系メッキあ� �いはクロム系メッキによるものも採用する� �とができる。また、メッキ処理以外の方法� �硬質層を形成する手段として、線爆溶射、� �ラズマ溶射等といった溶射による方法も可� �であり、本発明に含まれる。

 本実施形態では、シリンダボア壁の内面� ��メッキ処理を行うことなくSi結晶を突出さ� �ることで、ピストンに対する耐摩耗性を高� �るようにしている。すなわち、本実施形態� �おけるシリンダボディは73.4wt%以上79.6wt%以下 のアルミニウム、13wt%以上22wt%以下、好まし� �は18wt%以上22wt%以下のシリコン、および2.0wt%� ��上3.0wt%以下の銅を含むアルミニウム合金に� ��って形成されている。

 一般には、シリコンを多く(9wt%以上、特� �16wt%以上)含有するアルミニウム合金は鋳造� �が悪いので、ダイカスト法による量産が困� �とされている。しかし、本実施形態で採用� �たダイカスト方法である、国際公開第2004/002 658号パンフレット(本願出願人が提案したも� �)の技術によれば、このように多量のシリコ� ��を含むアルミニウム合金製シリンダボディ� ��あっても効果的に製造することができる。

 この方法によって得られたシリンダボデ� ��では、ピストンと接触する摺動面を構成す� ��複数の初晶シリコン結晶粒と、複数の初晶� ��リコン結晶粒の間に位置する複数の共晶シ� ��コン結晶粒とを有している。複数の初晶シ� ��コン結晶粒の平均結晶粒径は、12μm以上50μm 以下であり、かつ、複数の共晶シリコン結晶 粒の平均結晶粒径は、7.5μm以下である。また 、摺動面のロックウェル硬さ(HRB)が60以上80以 下である。

 本実施形態においても、実施形態3と同様 、シリンダライナを使用することなく耐摩耗 性を向上することができるため、シリンダボ ア壁の小型化、ひいてはシリンダボディのよ り一層の小型化に寄与する。また、シリンダ ボア壁の内面表面には、シリコン結晶粒子が 浮き出して突出しているため、この浮き上が ったシリコン結晶粒子がピストンに接して摺 接面を構成し、その周囲の凹んだアルミニウ ム母材表面に潤滑油を行き渡らせることがで きる。したがって、その意味からも耐磨耗性 を向上させることができる。

 なお、シリンダボア壁におけるピストン� ��の摺接面の耐摩耗性を向上させる手段とし� ��は、上記の実施形態の他に、鉄製のスリー� ��を用いてもよい。この場合には、シリンダ� ��ディを成形する金型中に鉄製スリーブを所� ��の位置に位置決めしておき、成形に伴って� ��製スリーブを鋳込むようにすればよい。こ� ��することで、鉄製スリーブが一体化された� ��リンダボディを得ることができ、鉄製スリ� ��ブはシリンダボア壁の内面に全周が密着し� ��いる。

 <他の実施形態>
 本発明は上記記述及び図面によって説明し� ��実施形態に限定されるものではなく、例え� ��次のような実施形態も本発明の技術的範囲� ��含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱� ��ない範囲内で種々変更して実施することが� ��きる。

 (1)本実施形態では、自動二輪車へ適用し� ��場合を例示したが、モータボート、スノー� ��ービル等のエンジンにも適用可能である。

 (2)本実施形態ではエンジンの冷却媒体と� ��て水を例示したが、油性のものであっても� ��い。

 (3)本実施形態では、各薄肉部33A~33Dを平坦 面によって形成したが、薄肉部33A~33Dの形状� �対応した円弧状のくぼみ形状としてもよい� �

 (4)シリンダボディとクランクケースとは� ��ずしも分離して形成される必要はなく、ク� ��ンクケースをシリンダボディに対して一体� ��形成したものであってもよい。