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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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die vorliegende Erfindung betrifft einen Zylinderblock und ein Herstellungsverfahren hierfür.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Für einen Zylinderblock ist die folgende Technik bekannt: Zwischen benachbarten Zylinderbohrungen wird ein Schlitz ausgebildet und Kühlwasser fließt durch den Schlitz, so dass die Kühlleistung des Zylinderblocks verbessert wird. Die
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2012-097719 (
JP 2012-097719 A ) beschreibt einen derartigen Zylinderblock, bei dem ein Schlitz zwischen benachbarten Zylinderbohrungen ausgebildet ist, damit Kühlwasser dazwischen fließen kann. Weiterhin ist bei der
JP 2012-097719 A eine Abdeckung an einen oberen Teil des Schlitzes angegossen, in dem Laserstrahlschweißen durchgeführt wird, während Metallpulver zugeführt wird, so dass die Festigkeit des Zylinderblocks verbessert ist.
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Die Technik zum Angießen einer Abdeckung aus Metallpulver, wie es in der
JP 2012-097719 A beschrieben ist, benötigt Herstellungszeit und hat somit eine schlechte Produktivität. Daher ist es vom Standpunkt der Produktivität her bevorzugt, eine plattenförmige Abdeckung mittels Laserstrahlschweißen an einem Zylinderblock anzuschweißen. Wenn jedoch eine plattenförmige Abdeckung durch Laserstrahlschweißen an einen Zylinderblock angeschweißt wird, kann Gas, welches aus einem verschweißten Abschnitt des Zylinderblocks herrührt, in dem Schweißabschnitt als Defekt, beispielsweise als Nadelöffnung oder Lunker verbleiben. Dieses Problem nimmt merklich zu, wenn die Abdeckung dicker ist, das heißt, wenn die Laserstrahlschweißung tiefer durchgeführt wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung schafft einen Zylinderblock, der ausgezeichnete Festigkeit hat und weniger Schweißdefekte aufweist, sowie ein Herstellungsverfahren hierfür.
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Ein Herstellungsverfahren für einen Zylinderblock gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist auf: Ausbilden eines Schlitzes, durch welchen ein Kühlmittel fließen kann, zwischen benachbarten Zylinderbohrungen aus einer Mehrzahl von Zylinderbohrungen, die in einem Zylinderabschnitt vorhanden sind; Anordnen einer ersten Abdeckung in dem Schlitz und Schweißen der ersten Abdeckung an den Zylinderabschnitt durch Laserstrahlschweißen; und Anordnen eine zweiten Abdeckung an der ersten Abdeckung und Zusammenfügen von zweiter Abdeckung und Zylinderabschnitt durch Reibschweißen. Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Zylinderblock zu schaffen, der ausgezeichnete Festigkeit und weniger Schweißdefekte hat.
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Bei dem Herstellungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die zweite Abdeckung eine Breite haben, die größer als eine Breite der ersten Abdeckung ist. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es möglich, die erste Abdeckung durch Laserstrahlschweißen problemlos an dem Zylinderabschnitt anzuschweißen. Das Herstellungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann weiterhin aufweisen: Ausbilden einer Mehrzahl von Vertiefungen an jeder Seitenfläche der ersten Abdeckung vor dem Verschweißen der ersten Abdeckung mit dem Zylinderabschnitt durch das Laserstrahlschweißen. Die Mehrzahl von Vertiefungen erstreckt sich in Längsrichtung des Schlitzes. Weiterhin kann beim Anschweißen der ersten Abdeckung an den Zylinderabschnitt durch das Laserstrahlschweißen jede Seitenfläche der ersten Abdeckung an dem Zylinderabschnitt durch das Laserstrahlschweißen angeschweißt werden. Bei einer derartigen Ausgestaltung wird eine Absorption des Laserstrahls eingeschränkt, so dass es möglich ist, das Schweißen tiefer durchzuführen.
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Das Herstellungsverfahren gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann weiterhin das Gießen des Zylinderblocks durch Formgießen einer Aluminiumlegierung beinhalten. Weiterhin können bei den Herstellungsverfahren gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung die erste Abdeckung und die zweite Abdeckung aus einer Aluminiumlegierung sein.
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Ein Zylinderblock gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält einen Zylinderabschnitt, eine erste Abdeckung und eine zweite Abdeckung. Der Zylinderabschnitt enthält eine Mehrzahl von Zylinderbohrungen. Die erste Abdeckung ist in einem Schlitz angeordnet, der zwischen benachbarten Zylinderbohrungen aus der Mehrzahl von Zylinderbohrungen in dem Zylinderabschnitt ausgebildet ist und ist an dem Zylinderabschnitt durch Laserstrahlschweißen angeschweißt. Die zweite Abdeckung ist an der ersten Abdeckung in dem Schlitz angeordnet und mit dem Zylinderabschnitt durch Reibschweißen verbunden. Ein Kühlmittel kann durch den Schlitz fließen. Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Zylinderblock mit ausgezeichneter Festigkeit und weniger Schweißdefekten zu erhalten.
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Bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die zweite Abdeckung eine Breite haben, welche größer als eine Breite der ersten Abdeckung ist. Mit einer solchen Ausgestaltung ist es möglich, die erste Abdeckung problemlos durch das Laserstrahlschweißen an dem Zylinderabschnitt anzuschweißen. Bei dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Mehrzahl von Vertiefungen, die sich in Längsrichtung des Schlitzes erstrecken, in jeder Seitenfläche der ersten Abdeckung ausgebildet sein. Bei einer solchen Ausgestaltung ist die Absorption des Laserstrahls eingeschränkt, so dass es möglich ist, tiefer zu schweißen.
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Beim zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Zylinderabschnitt durch Formgießen einer Aluminiumlegierung gegossen werden. Weiterhin können die erste Abdeckung und die zweite Abdeckung aus einer Aluminiumlegierung sein.
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Gemäß den ersten und zweiten Aspekten der vorliegenden Erfindung ist es möglich, einen Zylinderblock zu schaffen, der ausgezeichnete Festigkeit hat, und bei dem das Auftreten eines Schweißdefekts eingeschränkt ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
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Einzelheiten, Vorteile, sowie technische und industrielle Signifikanz beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der gleich Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und in der:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Zylinderblocks gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine Schnittansicht entlang einer Linie II-II in 1 ist;
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3 eine Schnittansicht entlang einer Linie III-III in 1 ist;
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4 eine perspektivische Ansicht einer inneren Abdeckung 20a und einer äußeren Abdeckung 20b vor deren Verbindung miteinander ist;
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5 eine Schnittansicht eines Zylinderblocks gemäß eines Vergleichsbeispiels ist;
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6 eine Schnittdarstellung ist, um ein Herstellungsverfahren des Zylinderblocks gemäß der Ausführungsform zu beschreiben;
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7 eine Schnittdarstellung ist, um ein Herstellungsverfahren des Zylinderblocks gemäß der Ausführungsform zu beschreiben;
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8 eine Schnittdarstellung ist, um ein Herstellungsverfahren des Zylinderblocks gemäß der Ausführungsform zu beschreiben; und
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9 Schnittbeobachtungsbilder des Zylinderblocks gemäß der Ausführungsform entsprechend 3 zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung eine bestimmte Ausführungsform beschrieben, bei der die vorliegende Erfindung zur Anwendung gelangt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die nachfolgende Ausführungsform beschränkt. Weiterhin ist die nachfolgende Beschreibung und die Zeichnung zur Klarstellung der Beschreibung auf geeignete Weise vereinfacht.
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Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 ein Zylinderblock gemäß der Ausführungsform beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Zylinderblocks gemäß der Ausführungsform. Wie in 1 gezeigt, enthält ein Zylinderblock 10 gemäß der Ausführungsform einen Zylinderabschnitt 11, Zylinderbohrungen CB und einen Kühlwassermantel WJ. Der Zylinderblock 10 und ein (nicht gezeigter) Zylinderkopf bilden einen Motor. Die meisten Teile des Zylinderblocks 10 sind durch Formguss einer Aluminiumlegierung gegossen.
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Das nach rechts gerichtete xyz-Koordinatensystem in 1 ist dargestellt, um die Beschreibung von Lagebeziehungen von Bauteilen zu erleichtern. Eine xy-Ebene in 1 stellt eine horizontale Ebene dar und die Richtung einer z-Achse ist eine Vertikalrichtung. Genauer gesagt, eine positive Richtung der z-Achse ist in Vertikalrichtung eine Richtung nach oben. Weiterhin ist der in 1 gezeigte Zylinderblock 10 für einen Vierzylindermotor mit vier Zylinderbohrungen CB, jedoch kann die Anzahl der Zylinder beliebig geändert werden.
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Der Zylinderabschnitt 11 enthält einen Formgussabschnitt 11a und Laufbuchsenabschnitte 11b. Der Formgussabschnitt 11a ist durch Formguß einer Aluminiumlegierung gegossen. Der Formgussabschnitt 11a ist so ausgebildet, dass er die vier Zylinderbohrungen CB umgibt, welche in Richtung der x-Achse in einer Reihe in im Wesentlichen gleichen Abständen angeordnet sind. Hierbei erstreckt sich der Formgussabschnitt 11a über benachbarte Zylinderbohrungen CB. Das heißt, der Formgussabschnitt 11a, der die vier Zylinderbohrungen CB einfasst, ist in einteiliger Weise ausgebildet.
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Der Laufbuchsenabschnitt 11b ist ein zylindrisches Bauteil, das so angeordnet ist, dass ein (nicht gezeigter) Kolben unter Aufrechterhaltung einer Luftdichtigkeit innerhalb der Zylinderbohrungen CB gleitet. Der Laufbuchsenabschnitt 11b ist aus beispielsweise Gusseisen mit ausgezeichneter Abriebbeständigkeit. In dem in 1 gezeigten Zylinderblock 10 sind vier Laufbuchsenabschnitte 11b in dem Formgussabschnitt 11a aufgenommen, um die jeweiligen Seitenwände der vier Zylinderbohrungen CB zu bilden.
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Ein Schlitz 14, durch welchen Kühlwasser (Kühlmittel) fließt, ist zwischen benachbarten Zylinderbohrungen CB in einer oberen Fläche (einer Deckelfläche: an den Zylinderkopf angepasste Oberfläche) des Formgussabschnitts 11a angeordnet. Wie in 1 gezeigt, erstrecken sich drei Schlitze 14 jeweils in Richtung y-Achse und sind so ausgebildet, dass ihre beiden Enden hiervon mit dem Kühlwassermantel WJ in Verbindung sind. Die Kühlleistung des Zylinderabschnitts 11 kann durch strömendes Kühlwasser in den Schlitzen 14 angehoben werden.
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Weiterhin ist oberhalb des Schlitzes 14 eine Abdeckung 20 vorhanden. Die Abdeckung 20 ist in Verbindung mit dem Formgussabschnitt 11a, so dass die Festigkeit des Formgussabschnitts 11a verbessert ist. Weiterhin hat die Abdeckung 20 eine Durchgangsöffnung 22, die sich in Richtung z-Achse erstreckt. Das Kühlwasser fließt innerhalb der Durchgangsöffnung 22. Der Zylinderblock 10 gemäß der Ausführungsform hat als ein Merkmal die Abdeckung 20. Die Abdeckung 20 wird später noch näher beschrieben.
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Der Kühlwassermantel WJ ist ein Kühlkanal zum Abkühlen des Zylinderabschnitts 11. Wie in 1 gezeigt, ist der Kühlwassermantel WJ so ausgebildet, dass er den Zylinderabschnitt 11 umgibt. Weiterhin öffnet sich der Kühlwassermantel WJ in der oberen Fläche (Deckelfläche) des Zylinderblocks 10. Das heißt, der Zylinderblock 10 gemäß der Ausführungsform ist ein oben offener Zylinderblock.
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Bezugnehmend auf die 2 und 4 wird nachfolgend die Abdeckung 20 näher erläutert. Wie in den 2 bis 4 gezeigt, enthält die Abdeckung 20 eine innere Abdeckung (erste Abdeckung) 20a, welche mit dem Formgussabschnitt 11a verbunden ist und eine äußere Abdeckung (zweite Abdeckung) 20b. 2 ist eine Schnittansicht entlang Linie II-II in 1. 3 ist eine Schnittansicht entlang Linie III-III in 1. 4 ist eine perspektivische Ansicht der inneren Abdeckung 20a und der äußeren Abdeckung 20b vor deren Verbindung miteinander.
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Wie in 2 gezeigt, ist ein oberer Teil des Schlitzes 14 mit der Abdeckung 20 von einem Ende zum anderen Ende hiervon in Richtung y-Achse bedeckt (das heißt über die ganze Fläche hiervon). Hierbei enthält die innere Abdeckung 20a einen Vorsprungsabschnitt 24, der an einem Ende hiervon in Richtung der y-Achse zur negativen Seite nach unten vorsteht (in Richtung der negativen Seite der z-Achsenrichtung). Folglich ist gemäß 2 das Ende des Schlitzes 14 auf der in y-Achsenrichtung negativen Seite von der Abdeckung 20 verschlossen. Die Durchgangsöffnung 22, welche die innere Abdeckung 20a und die äußere Abdeckung 20b durchtritt, ist in y-Achsenrichtung an der positiven Seite des Vorsprungs Abschnitts 24 ausgebildet. Folglich fließt von dem Kühlwassermantel WJ in den Schlitz 14 fließendes Kühlwasser durch den Schlitz 14 in y-Achsenrichtung zur negativen Seite und fließt über die Durchgangsöffnung 22 aus. Es sei festzuhalten, dass der Vorsprungsabschnitt 24 und die Durchgangsöffnung 22 nicht notwendigerweise in der Abdeckung 20 vorhanden sein müssen. Weiterhin wird die Durchgangsöffnung 22 gebildet, nachdem die innere Abdeckung 20a und die äußere Abdeckung 20b zusammengefügt wurden, wie durch die gestrichelte Linie in 4 angegeben. Das heißt, die Durchgangsöffnung 22 ist nicht in der inneren Abdeckung 20a und der äußeren Abdeckung 20b ausgebildet, bevor diese zusammengefügt werden.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist die innere Abdeckung 20a ein plattenförmiges Bauteil mit einer Breite w1, welche im Wesentlichen der Breite des Kühlkanals im Schlitz 14 entspricht. Beispielsweise beträgt die Breite w1 der inneren Abdeckung 20a ungefähr 1mm. Weiterhin beträgt eine Höhe h1 eines Verbindungsabschnitts der inneren Abdeckung 20a ungefähr 3.5mm. Es ist bevorzugt, wenn die innere Abdeckung 20a aus einer Aluminiumlegierung ähnlich dem Formgussabschnitt 11a ist.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist eine Mehrzahl von Vertiefungen 26, die sich in Längsrichtung (y-Achsenrichtung) des Schlitzes 14 erstrecken, an Seitenflächen der inneren Abdeckung 20a ausgebildet. Jede der Vertiefungen 26 ist von einem Ende der inneren Abdeckung 20a zum anderen Ende hiervon ausgebildet. In dem Beispiel der 3 und 4 sind vier Vertiefungen 26 mit halbkreisförmigen Querschnitt an jeder Seitenfläche der inneren Abdeckung 20a ausgebildet. Es sei festzuhalten, dass die Anzahl der Vertiefungen 26 beliebig sein kann. Weiterhin unterliegt die Querschnittsform der Vertiefung 26 keinen bestimmten Einschränkungen und kann auch eine V-Form, eine Rechteckform, eine Polygonalform, eine halbelliptische Form oder dergleichen sein.
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Beide Seitenflächen der inneren Abdeckung 20a sind gemäß 3 mit Seitenwänden des Schlitzes 14 (das heißt des Formgussabschnitts 11a) durch Laserstrahlschweißen verschweißt. Eine Absorption des Laserstrahls wird aufgrund der Vertiefungen 26 (das heißt durch Luftspalte) eingeschränkt, so dass es möglich wird, auch ein Bodenende der inneren Abdeckung 20a (ein oberes Ende des Wasserkanals) zu verschweißen. Beispielsweise beträgt ein Scheitelabstand P1 der Vertiefungen 26 in der vergrößerten Ansicht von 4 ungefähr 0.5mm, ein Randabstand D1 zwischen den Vertiefungen 26 beträgt ungefähr 0.1mm und eine Tiefe in D2 der Vertiefung 26 beträgt ungefähr 0.2mm. Es sei festzuhalten, dass ein Abstand D zwischen den Bohrungen gemäß 3 im Zusammenhang mit einer Verkleinerung des Motors und der hohen Ausgangsleistung in den letzten Jahren kleiner geworden ist. Genauer gesagt, der Abstand D zwischen den Bohrungen beträgt beispielsweise 7 bis 8mm.
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Wie in den 3 und 4 gezeigt, ist die äußere Abdeckung 20b eine Platte mit einer Breite b2, die größer als die Breite w1 der inneren Abdeckung 20a ist. Wie in 4 gezeigt, ist die äußere Abdeckung 20b ein einfacher rechteckförmiger Festkörper mit einer Breite w2 und einer Höhe h2. Beispielsweise beträgt die Breite w2 der äußeren Abdeckung 20b ungefähr 2mm und die Höhe h2 hiervon ungefähr 3mm. Es ist bevorzugt, wenn die äußere Abdeckung 20b ebenfalls aus einer Aluminiumlegierung ähnlich zu der des Formgussabschnittes 11a ist. Die äußere Abdeckung 20b ist gemäß 3 mit den Seitenwänden des Schlitzes 14 (das heißt dem Formgussabschnitt 11a) durch Reibschweißen verbunden.
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Nachfolgend wird ein Vergleichsbeispiel der vorliegenden Ausführungsform an Hand von 5 beschrieben. 5 ist eine Schnittansicht eines Zylinderblocks gemäß dem Vergleichsbeispiel. 5 ist eine Schnittansicht, welche 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform entspricht. Wie in 5 gezeigt ist der Zylinderblock gemäß dem Vergleichsbeispiel so gestaltet, dass eine komplette Abdeckung 20 dem Laserstrahlschweißen unterworfen wird. Mit anderen Worten, die Abdeckung 20 gemäß des Vergleichsbeispiels wird allein durch die innere Abdeckung 20a gemäß der Ausführungsform gebildet.
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Genauer gesagt, wie in 5 gezeigt ist die Abdeckung 20 gemäß des Vergleichsbeispiels ein plattenförmiges Bauteil mit einer Breite b1, welche im Wesentlichen der Breite eines Kühlkanals in einem Schlitz 14 entspricht. Beispielsweise beträgt die Breite der Abdeckung 20 beim Vergleichsbeispiel ungefähr 1mm. Weiterhin ist eine Höhe eines Verbindungsabschnitts der Abdeckung 20 beim Vergleichsbeispiel ungefähr 6.5mm. Die Abdeckung 20 gemäß des Vergleichsbeispiels hat eine Mehrzahl von Vertiefungen 26 an beiden Seitenflächen (im Beispiel von 5 acht Vertiefungen 26 an jeder Seite). Beide Seitenflächen der Abdeckung 20 gemäß 5 sind mit den Seitenwänden des Schlitzes 14 (das heißt des Formgussabschnitts 11a) durch Laserstrahlschweißen verschweißt. Ähnlich zu den Vertiefungen 26 der inneren Abdeckung 20a gemäß der Ausführungsform beträgt ein Scheitelabstand der Vertiefungen 26 ungefähr 0.5mm, ein Randabstandl zwischen den Vertiefungen 26 ungefähr 0.1mm und eine Tiefe der Vertiefung 26 ungefähr 0.2mm, um Beispielwerte zu nennen.
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Wie oben beschrieben ist im Zylinderblock gemäß des Vergleichsbeispiels die Höhe des Verbindungsabschnitts (eines Schweißabschnitts) der Abdeckung 20 groß. Dieser erzeugt ein Problem dahingehend, dass zum Zeitpunkt des Laserstrahlschweißens Gas, das aus dem Formgussabschnitt 11a erzeugt wird, der das Verbindungsgegenstück ist, in dem verschweißten Abschnitt als Fehler verbleibt, beispielsweise als Nadelöffnung oder Lunker.
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Im Gegensatz hierzu ist im Zylinderblock 10 gemäß der Ausführungsform die Abdeckung 20 durch die innere Abdeckung 20a und die äußere Abdeckung 20b gebildet. Dies macht es möglich, den Verbindungsabschnitt (den Schweißabschnitt) der inneren Abdeckung 20a mit geringerer Höhe auszubilden. Im Ergebnis ist es möglich, Fehler wie Nadellöcher und Lunker zu vermeiden, die beim Laserstrahlschweißen erzeugt werden. Weiterhin wird die äußere Abdeckung 20b mit dem Formgussabschnitt 11a durch Reibschweißen und nicht durch Laserstrahlschweißen verbunden. Das Reibschweißen ist ein Schweißen unter fester Phase, so dass der Formgussabschnitt 11a nicht aufschmilzt. Somit treten Fehler wie Nadellöcher oder Lunker nicht auf. Durch Kombination von Laserstrahlschweißen und Reibschweißen ist daher der Zylinderblock 10 gemäß der Ausführungsform in der Lage, ausreichend Festigkeit zu bieten und das Auftreten von Fehlern zu unterbinden.
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Wenn nur Reibschweißen durchgeführt wird, hat die Verbindungstiefe eine Grenze, so dass ausreichende Festigkeit nicht erhalten werden kann. Mit Blick hierauf ist es in einer Lage tiefer als der Grenze der Reibschweiß-Verbindungstiefe notwendig, die Verbindung durch Laserstrahlschweißen durchzuführen. Genauer gesagt, im Beispiel der 3 und 4 ist, da der Grenzwert der Verbindungstiefe durch Reibschweißen ungefähr 3mm beträgt, die Höhe h2 der äußeren Abdeckung 20b, welche durch Reibschweißen befestigt wird, auf ungefähr 3mm festgesetzt. Die gesamte Verbindungstiefe, um ausreichend Festigkeit zu erhalten, beträgt ungefähr 6.5mm und daher wird die Höhe ha des Verbindungsabschnitts der inneren Abdeckung 20a, der mit Laserstrahlschweißen befestigt wird, auf ungefähr 3.5mm gesetzt.
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Nachfolgend wird an Hand der 6 bis 8 ein Herstellungsverfahren für den Zylinderblock gemäß der Ausführungsform beschrieben. Die 6 bis 8 sind Schnittdarstellungen zur Beschreibung des Herstellungsverfahrens des Zylinderblocks gemäß der Ausführungsform. Die 6 bis 8 sind Schnittdarstellungen, welche 3 entsprechen.
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Zunächst wird gemäß 6 ein Schlitz 14 durch ein drehendes Schneidwerkzeug oder dergleichen zwischen benachbarten Zylinderbohrungen CB in der oberen Fläche des Zylinderblocks 10 ausgebildet. Wie oben beschrieben ist die Breite des Schlitzes 14 so ausgelegt, dass ein Schlitz 14a an einer unteren Seite (der negativen Seite in Richtung der z-Achse) schmal ist und ein Schlitz 14b an einer oberen Seite (der positiven Seite in Richtung der z-Achse) breiter ist. Beispielsweise wird zunächst durch Verwendung eines dünnen Werkzeugs ein Schlitz mit einer Breite von ungefähr 1.0mm und einer Tiefe von ungefähr 9.5mm gebildet. Hierdurch wird der untere Schlitz 14a gebildet. Danach wird durch Verwendung eines dickeren Werkzeugs ein oberer Teil des Schlitzes auf eine Breite von ungefähr 2.0mm mit einer Tiefe von 3.0mm erweitert. Damit wird der obere Schlitz 14b gebildet.
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Nachfolgend wird gemäß 7 eine innere Abdeckung 20a in dem unteren Schlitz 14a angeordnet, der in der 6 gezeigt ist. Hierbei fluchtet eine obere Fläche der inneren Abdeckung 20a mit einer Bodenfläche des oberen Schlitzes 14b von 6. So dann erfolgt ein Laserstrahlschweißen an den Kontaktflächen (den Seitenflächen der inneren Abdeckung 20a) zwischen der inneren Abdeckung 20a und dem Formgussabschnitt 11a.
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Da hierbei gemäß 7 die Breite des oberen Schlitzes 14b größer als die Breite der inneren Abdeckung 20a ist, ist es möglich, einen Laserstrahl LB entlang der Seitenflächen der inneren Abdeckung 20a abzustrahlen (das heißt in Richtung der negativen Seite der z-Achsenrichtung). Der Laserstrahl LB wird von einem Ende der inneren Abdeckung 20a zum anderen Ende hiervon in Richtung der y-Achse geführt. Ein Faserlaser, ein YAG-Laser oder dergleichen kann für den Laserstrahl LB verwendet werden. Der Laserausgang kann beispielsweise auf ungefähr 2 bis 8 kW gesetzt werden. In Untersuchungen konnte herausgefunden werden, dass, wenn der Laserausgang größer ist, die Verbindungstiefe größer wird. Beispielsweise erreicht ein Laserausgang von 4 kW eine Verbindungstiefe von ungefähr 5mm.
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Weiterhin erstreckt sich gemäß obiger Beschreibung eine Mehrzahl von Vertiefungen 26 in Längsrichtung (Richtung der y-Achse) des Schlitzes 14 an den Seitenflächen der inneren Abdeckung 20a. Eine Absorption des Laserstrahls LB wird aufgrund der Vertiefungen 26 (das heißt der Luftspalte) eingeschränkt, so dass es möglich ist, sogar das Bodenende der inneren Abdeckung 20a zu verschweißen. Weiterhin kann Gas, das aufgrund des Laserstrahlschweißens aus dem Formgussabschnitt 11a entweicht, über die Vertiefungen 26 abgeführt werden. Im Ergebnis werden Fehler wie Nadellöcher oder Lunker aufgrund des Gases, das durch das Laserstrahlschweißen aus dem Formgussabschnitt 11a austritt, unterbunden.
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Nachfolgend wird gemäß 8 eine äußere Abdeckung 20b in dem oberen Schlitz 14b von 6 angeordnet. Eine obere Fläche der äußeren Abdeckung 20b fluchtet hierbei mit einer oberen Fläche des Zylinderabschnitts 11 (des Formgussabschnitts 11a und des Laufbuchsenabschnitts 11b). Dann wird ein Reibschweißwerkzeug 30 gegen die obere Fläche der äußeren Abdeckung 20b gedrückt, während es mit hoher Drehzahl dreht, so dass die äußere Abdeckung 20b durch Reibschweißen mit dem Formgussabschnitt 11a verbunden wird. Das Reibschweißwerkzeug 30 ist beispielsweise ein kreiszylinderförmiges Werkzeug aus rostfreiem Stahl. Weiterhin wird durch eine Bohrbearbeitung eine Durchgangsöffnung 22 geschaffen, welche die innere Abdeckung 20a und die äußere Abdeckung 20b durchsetzt.
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Aus Untersuchungen hat sich ergeben, dass annähernd die Hälfte des Reibschweißwerkzeug-Durchmessers 30 der Verbindungstiefe entspricht. Mit Blick hierauf ist es bevorzugt, dass die Höhe der äußeren Abdeckung 20b ungefähr die Hälfte des Durchmessers des Reibschweißwerkzeugs 30 oder weniger hiervon beträgt. Wenn die äußere Abdeckung 20b höher ist, hat der laserstrahlverschweißte Abschnitt der inneren Abdeckung 20a eine geringere Tiefe, was bevorzugt ist. Das heißt, es ist bevorzugt, wenn die Höhe der äußeren Abdeckung 20b auf ungefähr die Hälfte des Durchmessers des Reibschweißwerkzeugs 30 gesetzt wird. Wenn beispielsweise der Abstand D zwischen den Bohrungen von 3 7mm beträgt, wird der Durchmesser des Reibschweißwerkzeugs 30 auf maximal ungefähr 6mm gesetzt. Wenn daher der Durchmesser des Reibschweißwerkzeugs 30 auf 6mm gesetzt wird, wird die Höhe in der äußeren Abdeckung 20b auf 3mm gesetzt.
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9 zeigt Untersuchungsschnittbilder des Zylinderblocks gemäß der Ausführungsform entsprechend 3. Wie oben beschrieben wird, nachdem die innere Abdeckung 20a aus einer Aluminiumlegierung mit einer Breite von 1mm und einer Höhe von 3.5mm mit dem Formgussabschnitt 11a aus der Aluminiumlegierung durch Laserstrahlschweißen verschweißt worden ist, die äußere Abdeckung 20b aus einer Aluminiumlegierung mit einer Breite von 2mm und einer Höhe von 3mm hieran durch das Reibschweißen befestigt. Damit wird ein Zylinderblock mit ausgezeichneter Festigkeit und weniger Schweißdefekten erhalten. Es sei festzuhalten, dass ein plastischer Fließbereich nahe einer Grenze zwischen der inneren Abdeckung 20a und der äußeren Abdeckung 20b beobachtbar ist.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt und verschiedene Abwandlungen können innerhalb eines Bereichs gemacht werden, der vom Wesen der Erfindung nicht abweicht. Insbesondere versteht sich, dass die verschiedenen bestimmten Werte, die in der Beschreibung der Ausführungsform verwendet wurden, geeignet abgewandelt werden können.
