JP2000064902A - シリンダライナ鋳ぐるみアルミシリンダブロック - Google Patents

シリンダライナ鋳ぐるみアルミシリンダブロック

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JP2000064902A
JP2000064902A JP10235702A JP23570298A JP2000064902A JP 2000064902 A JP2000064902 A JP 2000064902A JP 10235702 A JP10235702 A JP 10235702A JP 23570298 A JP23570298 A JP 23570298A JP 2000064902 A JP2000064902 A JP 2000064902A
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JP
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liner
cylinder
cylinder liner
aluminum
cast
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JP10235702A
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English (en)
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Satoshi Yamada
里志 山田
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Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ライナ温度を上下方向および/または周方向
に均一化する。 【解決手段】 鋳鉄製のシリンダライナ11を鋳ぐるん
だアルミシリンダブロックであって、シリンダライナ1
1の外周面11aに、上下方向に、ウォータジャケット
の内周面17aの中子抜き勾配とほぼ同じ傾斜のテーパ
がつけられているシリンダライナ鋳ぐるみアルミシリン
ダブロック10。シリンダライナ11下端にテーパ状凹
部20がつけられているシリンダライナ鋳ぐるみアルミ
シリンダブロック10。シリンダライナ11の上端部2
1が所定寸法にわたって薄肉化されているシリンダライ
ナ鋳ぐるみアルミシリンダブロック10。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋳鉄製のシリンダ
ライナを鋳ぐるんだアルミシリンダブロックに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、鋳鉄製のシリンダライナを鋳ぐる
んだアルミシリンダブロックは、特開昭59−9645
7号公報などにより、知られている。シリンダライナの
厚さは上下方向(ライナ軸方向)に通常一定である。こ
のシリンダライナ鋳ぐるみアルミシリンダブロックは、
従来、図3に示すように製造される。すなわち、予め遠
心鋳造などにより製造した鋳鉄製シリンダライナ3を下
金型2にセットし、上金型1を下降させてシリンダライ
ナ3を保持し、キャビティ4にアルミ溶湯を充填し、凝
固後型開きしてシリンダブロック鋳物を型から取り出
し、シリンダボア内面、シリンダブロック上面などを機
械加工し(二点鎖線が加工後の面)、シリンダブロック
とする。ウォータジャケット中子5の部分に、エンジン
運転時に冷却水が流れるウォータジャケットが形成され
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のシリン
ダライナ鋳ぐるみアルミシリンダブロックには、つぎの
問題がある。 シリンダボアは上死点近傍が下部に比べて高温にな
るが、アルミに比べて熱伝導率が小さい鋳鉄製シリンダ
ライナが上下方向にライナ全長にわたって断熱層として
働き、図2の二点鎖線に示すように、シリンダライナ全
体に上下方向に比較的大きな温度差を生じる。熱膨張差
によりシリンダボア径がボア上下方向に変化すると、オ
イル消費量が増える。オイル消費量の増大を抑制するた
めにピストンリング、オイルリングの張力を大にすると
摩擦損失が増え燃費が悪化する。 シリンダライナ保持時上金型および下金型とシリン
ダライナとの間には着脱を容易にするための隙間が存在
するので、シリンダライナの位置決め精度がその隙間分
悪くなる。その結果、ボア面を切削加工した時に、シリ
ンダライナの厚さが周方向に変化し、ライナ温度が周方
向に不均一になり、ボア真円度が悪化し、オイル消費量
の増大を招く。 本発明の目的は、ライナ温度を従来に比べて上下方向に
均一化できるシリンダライナ鋳ぐるみアルミシリンダブ
ロックを提供することにある。本発明のもう一つの目的
は、ライナ温度を従来に比べて上下方向にも周方向にも
均一化できるシリンダライナ鋳ぐるみアルミシリンダブ
ロックを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、つぎの通りである。 (1) 鋳鉄製のシリンダライナを鋳ぐるんだアルミシ
リンダブロックであって、前記シリンダライナの外周面
に、上下方向に、ウォータジャケットの内周面の中子抜
き勾配とほぼ同じ傾斜のテーパがつけられているシリン
ダライナ鋳ぐるみアルミシリンダブロック。 (2) 前記シリンダライナの下端に、金型ライナ受け
部のテーパ状突起に合わせたテーパ状凹部が形成されて
いる(1)記載のシリンダライナ鋳ぐるみアルミシリン
ダブロック。 (3) 前記シリンダライナの上端部が所定寸法にわた
って薄肉化されている(1)記載のシリンダライナ鋳ぐ
るみアルミシリンダブロック。
【0005】上記(1)のシリンダライナ鋳ぐるみアル
ミシリンダブロックでは、シリンダライナの外周面に、
上下方向に、ウォータジャケットの内周面の中子抜き勾
配とほぼ同じ傾斜のテーパがつけられているので、鋳鉄
製ライナを上端ほど薄くすることができ、上端ほどライ
ナの断熱作用が小になってウォータジャケットへの熱の
逃げがよくなる。これによって、シリンダライナの上下
方向温度分布が従来に比べてより均一化される。上記
(2)のシリンダライナ鋳ぐるみアルミシリンダブロッ
クでは、シリンダライナの下端に、金型ライナ受け部の
テーパ状突起に合わせたテーパ状凹部が形成されている
ので、ライナの金型へのセット時にテーパ状凹部を金型
ライナ受け部のテーパ状突起に嵌合させることにより、
ライナの金型への位置決め精度が上がる。テーパ嵌合の
ため隙間を無くすことができ、またシリンダライナの外
周面のテーパのためにシリンダライナは金型ライナ受け
部のテーパ状突起に溶湯圧で押し付けられるので、ライ
ナの金型への位置決め精度がさらに向上する。上記
(3)のシリンダライナ鋳ぐるみアルミシリンダブロッ
クでは、シリンダライナの上端部が、所定寸法にわたっ
て、薄肉化されているので、その部分のシリンダライナ
の断熱作用が小となり、ウォータジャケットへの熱の逃
げがよくなる。これによって、シリンダライナの上下方
向温度分布が上記(1)の場合に比べてより均一化され
る。
【0006】
【発明の実施の形態】図1に示すように、本発明実施例
のシリンダライナ鋳ぐるみアルミシリンダブロック10
は、鋳鉄製のシリンダライナ(単に、ライナともいう)
11と、それを鋳ぐるんだシリンダブロックアルミ部
(キャビティ15に注湯されたアルミが凝固した部分)
12からなる。シリンダライナ11は遠心鋳造などによ
り予め作製され、アルミシリンダブロック鋳造時に下金
型13の上にセットされ上金型14と下金型13とで保
持される。上金型14の一部14a(この部分14aを
上金型14と別体としてもよい)はシリンダライナ11
の内周側に侵入するが、この部分14aの外周面はシリ
ンダボア軸芯18と平行になっている。ついで、キャビ
ティ15にアルミ溶湯を注湯し(ダイカスト鋳造)、凝
固させて型から外すことによりシリンダライナ鋳ぐるみ
アルミシリンダブロック10の粗材が鋳造される。つい
で、シリンダボア内面とシリンダブロック上面が図1の
二点鎖線16まで機械加工され、シリンダライナ鋳ぐる
みアルミシリンダブロック10となる。
【0007】シリンダライナ11の外周面11aには、
上下方向に、ウォータジャケット(図1では、ウォータ
ジャケット中子17の部分、シリンダブロック鋳造後は
この部分が空間になってウォータジャケットを構成す
る)の内周面17aの中子抜き勾配とほぼ同じ傾斜のテ
ーパがつけられている。ウォータジャケットの内周面1
7aの中子抜き勾配は、上端ほどシリンダボア軸芯18
に近づく方向の勾配でシリンダボア軸芯18に対し約1
°傾いているので、シリンダライナ11の外周面11a
のテーパも、上端ほどシリンダボア軸芯18に近づく方
向のテーパでシリンダボア軸芯18に対し約1°傾いて
いる。シリンダライナ11の内周面11bはシリンダボ
ア軸芯18と平行で、機械加工後のボア内周面(二点鎖
線)もシリンダボア軸芯18と平行である。なお、ウォ
ータジャケットの外周面17bの中子抜き勾配は、上端
ほどシリンダボア軸芯18から離れる方向の勾配でシリ
ンダボア軸芯18に対し約1°傾いている。
【0008】ウォータジャケットの内周面17aとシリ
ンダライナ11の外周面11aとの間の部分はキャビテ
ィ15の一部を構成し、この部分にアルミ溶湯が充填さ
れ凝固されてできたアルミ部の壁厚はほぼ一定である。
シリンダライナ11は下端で、シリンダボア内面加工前
で厚さが約4〜4.5mmで、シリンダボア内面の機械
加工後で約3mmである。加工代は約1〜1.5mmで
ある。シリンダライナ11は外周面テーパのため、上に
いくほど薄くなるが、テーパ部上端では、従来の外周面
テーパ無しのシリンダライナの厚さ以下とされている。
なお、従来の外周面テーパ無しのシリンダライナの厚さ
は、シリンダボア内面加工前で厚さが約3.5mmで、
シリンダボア内面の機械加工後で約2mmである。
【0009】シリンダライナ11の下端には、下金型1
3のライナ受け部のテーパ状突起19に合わせたテーパ
状凹部20が形成されている。テーパ状凹部20は鋳ぐ
るみ前に既に形成されており、シリンダライナ11を下
金型13にセットする段階でテーパ状凹部20をテーパ
状突起19に係合させる。テーパ状凹部20は加工後の
シリンダボア内面より半径方向外側に位置しているの
で、鋳ぐるみ後、シリンダボア内面機械加工後も、テー
パ状凹部20はシリンダライナ11の下端に残ってい
る。シリンダボア内面をボーリング加工する前にシリン
ダライナ11の下端にボーリングの逃がし溝加工を施す
が、シリンダライナ11の下端に残っているテーパ状凹
部20が逃がし溝となるので、逃がし溝加工を省略でき
る。
【0010】シリンダライナ11の上端部21は、ライ
ナ上端から下方に向かって所定寸法aにわたって薄肉化
されている。この所定寸法aは約10mmである。この
薄肉化した上端部21は、厚さが一定でもよく、あるい
は上端にいくほどシリンダボア軸芯18に近づく外周テ
ーパがつけられていてもよい。薄肉化した上端部21
は、それより下側のライナ部分に比べて段付き状に厚さ
が薄くなっている。ただし、薄肉化した上端部21の内
径は、それより下側のライナ部分の内径と同じ径でかつ
シリンダボア軸芯18に平行である。薄肉化した上端部
21の上端面と、シリンダライナ11の外周の全面は、
キャビティに臨む面であり、キャビティに注湯され凝固
したアルミによって鋳ぐるまれる。
【0011】つぎに、作用を説明する。エンジン運転
時、ピストン上死点近傍で爆発、燃焼工程が生じるの
で、シリンダライナ11の温度はピストン上死点近傍ほ
ど温度が高い。また、鋳鉄の熱伝導率はアルミ(アルミ
合金)の熱伝導率に比べて小さいので、シリンダボア壁
のうち鋳鉄ライナ11はアルミ層に比べて断熱作用が大
であり、上死点近傍のシリンダボアからウォータジャケ
ットへの熱の逃がしをアルミ層に比べてより抑制してし
まう。
【0012】しかし、本発明実施例のシリンダライナ鋳
ぐるみアルミシリンダブロック10では、シリンダライ
ナ11の外周面11aに、上下方向に、ウォータジャケ
ットの内周面17aの中子抜き勾配とほぼ同じテーパが
つけられているので、鋳鉄製ライナ11を上端に近い部
分ほど薄くすることができ、上端に近い部分ほどライナ
の断熱作用が小になってウォータジャケットへの熱の逃
げがよくなる。これによって、シリンダライナ11の上
下方向温度分布が従来に比べてより均一化される。
【0013】図2は、本発明実施例のシリンダライナ鋳
ぐるみアルミシリンダブロック10のシリンダライナ1
1の上下方向温度分布を示しており、従来のシリンダラ
イナの温度分布(二点鎖線)と比較して示している。図
2からわかるように、本発明実施例のシリンダライナ1
1の上下方向温度差は約45°Cで、従来の65°Cに
比べて約20°C低減しており、シリンダライナ11の
温度が上下方向に従来よりも均一化している。そして、
ライナ上端温度が従来に比べて約15°C低減してお
り、ライナ上端部の熱逃がし効果が従来に比べて改善さ
れている。
【0014】熱膨張差によりシリンダボア径がボア上下
方向に変化すると、ピストン往復動運転時にピストンリ
ング、オイルリングがシリンダボア径変化に追随するこ
とが不十分になってオイル消費量が増える。オイル消費
量の増大を抑制するためにピストンリング、オイルリン
グの張力を大にするので摩擦損失が増え燃費が悪化す
る。しかし、本発明実施例では、熱膨張差によるシリン
ダボア径のボア上下方向の変化が、上下方向均熱化によ
り、減少するので、それだけオイル消費量も減少する。
また、オイル消費量を従来と同程度に維持するとピスト
ンリング、オイルリングの張力を従来に比べて減少でき
るので、摩擦損失が減少し、燃費が改善される。
【0015】本発明実施例のシリンダライナ鋳ぐるみア
ルミシリンダブロック10では、シリンダライナ11の
下端に、金型ライナ受け部のテーパ状突起19に合わせ
たテーパ状凹部20が形成されているので、ライナ11
の下金型13へのセット時にテーパ状凹部20を金型ラ
イナ受け部のテーパ状突起19に嵌合させることによ
り、ライナ11の下金型13への位置決め精度が上が
る。テーパ嵌合のため隙間を無くすことができ、それに
よって位置ずれやがたつきが減少し、またシリンダライ
ナ11の外周面11aのテーパのためにシリンダライナ
11は金型ライナ受け部のテーパ状突起19に溶湯圧で
押し付けられるので、ライナ11の下金型13への位置
決め精度がさらに向上する。
【0016】シリンダライナの金型へのセットにおいて
位置ずれが生じると、ボア内面加工後のシリンダライナ
厚さに、周方向に変化が生じ、ライナ11の断熱性が周
方向に変化してライナ温度分布が周方向に不均一にな
り、ボア内面の真円度が低下し、オイル消費の増大、ピ
ストンリング、オイルリングの張力増大、摩擦損失増
大、燃費悪化、を招く。しかし、本発明実施例ではライ
ナ位置決め精度が向上しているので、これらの問題が解
決または軽減される。
【0017】本発明実施例のシリンダライナ鋳ぐるみア
ルミシリンダブロック10では、シリンダライナ11の
上端部21が、所定寸法にわたって、薄肉化されている
ので、薄肉化した部分21のシリンダライナの断熱作用
が小となり、ウォータジャケットへの熱の逃げがよくな
る。これによって、シリンダライナ11の上下方向温度
分布がライナ上端部を薄肉化しない場合に比べてより均
一化される。
【0018】
【発明の効果】請求項1のシリンダライナ鋳ぐるみアル
ミシリンダブロックによれば、シリンダライナの外周面
に、上下方向に、ウォータジャケットの内周面の中子抜
き勾配とほぼ同じ傾斜のテーパがつけられているので、
鋳鉄製ライナを上端ほど薄くすることができ、上端ほど
ウォータジャケットへの熱の逃げをよくすることができ
る。これによって、シリンダライナの上下方向温度分布
が従来に比べてより均一化できる。請求項2のシリンダ
ライナ鋳ぐるみアルミシリンダブロックによれば、シリ
ンダライナの下端に、金型ライナ受け部のテーパ状突起
に合わせたテーパ状凹部が形成されているので、ライナ
の金型へのセット時にテーパ状凹部を金型ライナ受け部
のテーパ状突起に嵌合させることにより、ライナの金型
への位置決め精度を向上できる。請求項3のシリンダラ
イナ鋳ぐるみアルミシリンダブロックによれば、シリン
ダライナの上端部が、所定寸法にわたって、薄肉化され
ているので、その部分でのウォータジャケットへの熱の
逃げをよくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のシリンダライナ鋳ぐるみア
ルミシリンダブロックのシリンダライナとその近傍の製
造途中における半断面図である。
【図2】本発明実施例のシリンダライナ鋳ぐるみアルミ
シリンダブロックのシリンダライナの上下方向温度分布
図である。
【図3】従来のシリンダライナ鋳ぐるみアルミシリンダ
ブロックのシリンダライナとその近傍の製造途中におけ
る半断面図である。
【符号の説明】
10 シリンダライナ鋳ぐるみアルミシリンダブロック 11 シリンダライナ 11a シリンダライナ外周面 12 シリンダブロックアルミ部 13 下金型 14 上金型 15 キャビティ 17 ウォータジャケット中子 17a ウォータジャケット内周面 18 シリンダボア軸芯 19 テーパ状突起 20 テーパ状凹部 21 ライナ上端部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋳鉄製のシリンダライナを鋳ぐるんだア
    ルミシリンダブロックであって、前記シリンダライナの
    外周面に、上下方向に、ウォータジャケットの内周面の
    中子抜き勾配とほぼ同じ傾斜のテーパがつけられている
    シリンダライナ鋳ぐるみアルミシリンダブロック。
  2. 【請求項2】 前記シリンダライナの下端に、金型ライ
    ナ受け部のテーパ状突起に合わせたテーパ状凹部が形成
    されている請求項1記載のシリンダライナ鋳ぐるみアル
    ミシリンダブロック。
  3. 【請求項3】 前記シリンダライナの上端部が所定寸法
    にわたって薄肉化されている請求項1記載のシリンダラ
    イナ鋳ぐるみアルミシリンダブロック。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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