JP2002018567A - シリンダブロックおよびその製造方法 - Google Patents
シリンダブロックおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 シリンダブロックの加工性、溶湯含浸性、コ
スト面を有利あるものにしながら、その耐摩耗性を高め
る。 【解決手段】 円筒状の金属多孔体４をそれによってシ
リンダボア３が形成されるように鋳ぐるんだシリンダブ
ロック１において、その金属多孔体４のピストン上死点
側領域Ｙの体積率を高くしてその耐摩耗性を高め、残る
領域Ｘの体積率を低くする。
スト面を有利あるものにしながら、その耐摩耗性を高め
る。 【解決手段】 円筒状の金属多孔体４をそれによってシ
リンダボア３が形成されるように鋳ぐるんだシリンダブ
ロック１において、その金属多孔体４のピストン上死点
側領域Ｙの体積率を高くしてその耐摩耗性を高め、残る
領域Ｘの体積率を低くする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、シリンダブロッ
クおよびその製造方法に関する。
クおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジン、例えば自動車用エンジンで
は、軽量化のためにシリンダブロックがアルミニウム合
金等の軽金属で形成されることが多くなっている。この
一方、シリンダブロックの特定部位に要求される機能、
例えばシリンダボア内周面の耐摩耗性を十分確保するこ
とがシリンダブロックを構成する金属では十分満足でき
ないことがある。このため、シリンダボアに別途シリン
ダライナを嵌合することが一般に行なわれているが、そ
の他、プリフォームと呼ばれる多孔体をシリンダブロッ
ク鋳造時に鋳ぐるむことも行なわれている。
は、軽量化のためにシリンダブロックがアルミニウム合
金等の軽金属で形成されることが多くなっている。この
一方、シリンダブロックの特定部位に要求される機能、
例えばシリンダボア内周面の耐摩耗性を十分確保するこ
とがシリンダブロックを構成する金属では十分満足でき
ないことがある。このため、シリンダボアに別途シリン
ダライナを嵌合することが一般に行なわれているが、そ
の他、プリフォームと呼ばれる多孔体をシリンダブロッ
ク鋳造時に鋳ぐるむことも行なわれている。
【０００３】例えば、特開平９−１４０４５号公報に
は、円筒状のセラミックス製多孔体をアルミニウム合金
溶湯で鋳ぐるんだシリンダブロックについて記載されて
いる。しかし、セラミックス製の多孔体は合金溶湯との
濡れ性があまり良くなく、その空隙内に溶湯が含浸し難
いという問題がある。これに対して、セラミックス製の
プリフォームに代えてこれを金属製とするという提案も
ある（例えば、特開平１１−２７７２１８号公報、特許
第２８２６７５１号公報参照）。
は、円筒状のセラミックス製多孔体をアルミニウム合金
溶湯で鋳ぐるんだシリンダブロックについて記載されて
いる。しかし、セラミックス製の多孔体は合金溶湯との
濡れ性があまり良くなく、その空隙内に溶湯が含浸し難
いという問題がある。これに対して、セラミックス製の
プリフォームに代えてこれを金属製とするという提案も
ある（例えば、特開平１１−２７７２１８号公報、特許
第２８２６７５１号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、一般には金属
多孔体はセラミックス製の多孔体に比べてその耐摩耗性
が低い。これに対して、金属多孔体の体積率を増加させ
るとボア内周面の耐摩耗性が高くなるものの、体積率の
増加によって気孔率が低下するから、金属多孔体への溶
湯の含浸抵抗が高くなる。従って、十分に含浸させるべ
く溶湯注入圧を高めるとプリフォームが変形し易くな
り、注入圧を低くすると溶湯が含浸しない部分が発生
し、ボイド等の欠陥を生じ易い。また、体積率の増大に
よって金属多孔体の耐摩耗性を高めると、金属溶湯で鋳
ぐるんだ後のシリンダボアのボーリング加工の際、工具
の摩耗損傷が大きくなる。しかも、体積率の増加は金属
多孔体の使用量が増加することを意味し、そのために製
造原価が増す。
多孔体はセラミックス製の多孔体に比べてその耐摩耗性
が低い。これに対して、金属多孔体の体積率を増加させ
るとボア内周面の耐摩耗性が高くなるものの、体積率の
増加によって気孔率が低下するから、金属多孔体への溶
湯の含浸抵抗が高くなる。従って、十分に含浸させるべ
く溶湯注入圧を高めるとプリフォームが変形し易くな
り、注入圧を低くすると溶湯が含浸しない部分が発生
し、ボイド等の欠陥を生じ易い。また、体積率の増大に
よって金属多孔体の耐摩耗性を高めると、金属溶湯で鋳
ぐるんだ後のシリンダボアのボーリング加工の際、工具
の摩耗損傷が大きくなる。しかも、体積率の増加は金属
多孔体の使用量が増加することを意味し、そのために製
造原価が増す。
【０００５】また、金属多孔体の材質として高硬度のも
のを採用すると、ボア内周面の耐摩耗性が高くなるが、
相手材であるピストンリングやピストンの摩耗が大きく
なる。また、材料強度が高くなるため、板材から円筒状
に曲げ加工することが難しくなり、ボーリング加工用工
具の摩耗損傷も大きくなる。
のを採用すると、ボア内周面の耐摩耗性が高くなるが、
相手材であるピストンリングやピストンの摩耗が大きく
なる。また、材料強度が高くなるため、板材から円筒状
に曲げ加工することが難しくなり、ボーリング加工用工
具の摩耗損傷も大きくなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の如き問
題に対して、円筒状の金属多孔体を複数の領域に分け、
各領域の体積率又は材質を互いに異なるものにすること
により、ボア内周面の耐摩耗性を相異なるものにし、そ
の解決を図ったものである。
題に対して、円筒状の金属多孔体を複数の領域に分け、
各領域の体積率又は材質を互いに異なるものにすること
により、ボア内周面の耐摩耗性を相異なるものにし、そ
の解決を図ったものである。
【０００７】すなわち、本発明は、体積率が相異なる２
以上の領域を有する円筒状の金属多孔体がシリンダボア
を形成するように鋳ぐるまれ、このシリンダボアの内周
面が金属多孔体の上記２以上の領域に対応して面性状の
相異なる２以上の領域に分かれていることを特徴とする
シリンダブロックである。
以上の領域を有する円筒状の金属多孔体がシリンダボア
を形成するように鋳ぐるまれ、このシリンダボアの内周
面が金属多孔体の上記２以上の領域に対応して面性状の
相異なる２以上の領域に分かれていることを特徴とする
シリンダブロックである。
【０００８】これにより、シリンダボア内周面の摩耗損
傷の激しい部位を高体積率の領域で形成してその耐摩耗
性を確保する一方、その他の部位は加工が容易で、かつ
溶湯（例えばアルミニウム合金等の軽金属溶湯）の含浸
性に最適な低体積率の領域で形成することができる。こ
のようにシリンダボア内周面をピストンリング側から受
ける摩耗損傷の厳しさの度合に応じて耐摩耗性の異なる
２以上の領域に分けることにより、シリンダブロックの
製造を容易なものにしながら、その耐久性を高めること
ができる。
傷の激しい部位を高体積率の領域で形成してその耐摩耗
性を確保する一方、その他の部位は加工が容易で、かつ
溶湯（例えばアルミニウム合金等の軽金属溶湯）の含浸
性に最適な低体積率の領域で形成することができる。こ
のようにシリンダボア内周面をピストンリング側から受
ける摩耗損傷の厳しさの度合に応じて耐摩耗性の異なる
２以上の領域に分けることにより、シリンダブロックの
製造を容易なものにしながら、その耐久性を高めること
ができる。
【０００９】上記金属多孔体は、例えば体積率が１２％
〜４０％の高体積率領域と、これよりも体積率が低い低
体積率領域とに区画されたものとすればよい。１２％未
満では十分な耐摩耗性の向上効果を得ることが難しく、
４０％を越えると、耐摩耗性の向上には有利になるもの
の、ピストンリングの損傷を招き易くなり、また、製造
も難しくなる。
〜４０％の高体積率領域と、これよりも体積率が低い低
体積率領域とに区画されたものとすればよい。１２％未
満では十分な耐摩耗性の向上効果を得ることが難しく、
４０％を越えると、耐摩耗性の向上には有利になるもの
の、ピストンリングの損傷を招き易くなり、また、製造
も難しくなる。
【００１０】シリンダボア内周面において摩耗損傷の激
しいのは爆発時にピストンリングが高い圧力で押し付け
られるピストン上死点側の部分であるから、上記金属多
孔体は、ピストン上死点側の領域の体積率を他の領域よ
りも高くすることが好ましい。例えば、シリンダボア全
長のピストン上死点側の端から１／３ないし１／６程度
の領域、すなわち、ピストンが上死点にあるときのピス
トンリング配設部位に対応する領域の体積率を高くすれ
ばよい。例えばピストン上死点側の端から２０ｍｍ程度
の領域である。
しいのは爆発時にピストンリングが高い圧力で押し付け
られるピストン上死点側の部分であるから、上記金属多
孔体は、ピストン上死点側の領域の体積率を他の領域よ
りも高くすることが好ましい。例えば、シリンダボア全
長のピストン上死点側の端から１／３ないし１／６程度
の領域、すなわち、ピストンが上死点にあるときのピス
トンリング配設部位に対応する領域の体積率を高くすれ
ばよい。例えばピストン上死点側の端から２０ｍｍ程度
の領域である。
【００１１】また、シリンダボア内周面におけるピスト
ン上死点時のピストンリング位置よりも上死点側ではピ
ストンリングによる摩耗損傷を受けないから、このピス
トンリング位置よりも上死点側の部位については金属多
孔体の体積率を下げることも可能である。但し、このよ
うにピストン上死点時のピストンリングに対応する位
置、端的に言えばシリンダボアの中間位置のみ体積率を
高くし、その両側の体積率を低くすると、体積率の高い
部分は溶湯の含浸性が低く、エアが抜け難いから当該中
間部位にエアが残って欠陥となり易くなる。従って、好
ましいのは、金属多孔体におけるピストン上死点時のピ
ストンリングに対応する部位よりピストン上死点側の端
に至る領域を全て高体積率にすることである。
ン上死点時のピストンリング位置よりも上死点側ではピ
ストンリングによる摩耗損傷を受けないから、このピス
トンリング位置よりも上死点側の部位については金属多
孔体の体積率を下げることも可能である。但し、このよ
うにピストン上死点時のピストンリングに対応する位
置、端的に言えばシリンダボアの中間位置のみ体積率を
高くし、その両側の体積率を低くすると、体積率の高い
部分は溶湯の含浸性が低く、エアが抜け難いから当該中
間部位にエアが残って欠陥となり易くなる。従って、好
ましいのは、金属多孔体におけるピストン上死点時のピ
ストンリングに対応する部位よりピストン上死点側の端
に至る領域を全て高体積率にすることである。
【００１２】また、本発明は、材質が相異なる２以上の
領域を有する円筒状の金属多孔体がシリンダボアを形成
するように鋳ぐるまれ、このシリンダボアの内周面が金
属多孔体の上記２以上の領域に対応して面性状の相異な
る２以上の領域に分かれていることを特徴とするシリン
ダブロックである。
領域を有する円筒状の金属多孔体がシリンダボアを形成
するように鋳ぐるまれ、このシリンダボアの内周面が金
属多孔体の上記２以上の領域に対応して面性状の相異な
る２以上の領域に分かれていることを特徴とするシリン
ダブロックである。
【００１３】これにより、シリンダボア内周面の摩耗損
傷の激しい部位のみ耐摩耗性に優れた材質による領域で
形成する一方、その他の部位は加工性、溶湯含浸性、あ
るいはコスト低減を優先させた材質による領域で形成す
ることができる。この発明の場合も、シリンダボア全長
のピストン上死点側の領域、例えば上死点側の端から１
／３ないし１／６程度の領域を耐摩耗性に優れた材質、
例えば硬度の高い材質で形成すればよい。
傷の激しい部位のみ耐摩耗性に優れた材質による領域で
形成する一方、その他の部位は加工性、溶湯含浸性、あ
るいはコスト低減を優先させた材質による領域で形成す
ることができる。この発明の場合も、シリンダボア全長
のピストン上死点側の領域、例えば上死点側の端から１
／３ないし１／６程度の領域を耐摩耗性に優れた材質、
例えば硬度の高い材質で形成すればよい。
【００１４】上記金属多孔体の耐摩耗性に優れた領域
は、ＣｒとＮｉもしくはそのいずれかを含むＦｅ合金に
よって形成することが好ましい。
は、ＣｒとＮｉもしくはそのいずれかを含むＦｅ合金に
よって形成することが好ましい。
【００１５】また、溶湯、例えばアルミニウム合金湯の
軽金属溶湯の含浸性を良好なものとするためには、金属
多孔体の平均孔径を０．３ｍｍ以上２．Ｏｍｍ以下とす
ることが好ましい。０．３ｍｍ未満では鋳造時の溶湯の
含浸性が悪くなりボイド等の欠陥が発生し易くなり、
２．０ｍｍを超える孔径ではシリンダボア内周面に占め
る金属部分の面積率が小さすぎるため十分な耐摩耗性を
得ることが難しくなる。
軽金属溶湯の含浸性を良好なものとするためには、金属
多孔体の平均孔径を０．３ｍｍ以上２．Ｏｍｍ以下とす
ることが好ましい。０．３ｍｍ未満では鋳造時の溶湯の
含浸性が悪くなりボイド等の欠陥が発生し易くなり、
２．０ｍｍを超える孔径ではシリンダボア内周面に占め
る金属部分の面積率が小さすぎるため十分な耐摩耗性を
得ることが難しくなる。
【００１６】また、シリンダボア内周面の耐摩耗性と相
手材（ピストンリング）の損傷とのバランスを取るため
に、金属多孔体を構成する金属は１２０以上３００以下
のビッカース硬度を有するものであることが好ましい。
硬度が１２０よりも小さいと、シリンダブロック本体を
例えばアルミニウム合金で形成する場合、この本体と大
差ない硬度となるため耐摩耗性の向上が小さく、３００
を超える高硬度になるとピストンリングの損傷を招き易
くなるため好ましくない。
手材（ピストンリング）の損傷とのバランスを取るため
に、金属多孔体を構成する金属は１２０以上３００以下
のビッカース硬度を有するものであることが好ましい。
硬度が１２０よりも小さいと、シリンダブロック本体を
例えばアルミニウム合金で形成する場合、この本体と大
差ない硬度となるため耐摩耗性の向上が小さく、３００
を超える高硬度になるとピストンリングの損傷を招き易
くなるため好ましくない。
【００１７】また、本発明は、上述の如きシリンダブロ
ックの製造方法であって、材質又は体積率が相異なる２
以上の領域を有する円筒状の金属多孔体を形成する工程
と、上記金属多孔体を成形型のキャビティにセットする
工程と、上記キャビティに溶湯を注入することにより、
上記金属多孔体を、シリンダボアを形成するように鋳ぐ
るむ工程とを備えていることを特徴とする。
ックの製造方法であって、材質又は体積率が相異なる２
以上の領域を有する円筒状の金属多孔体を形成する工程
と、上記金属多孔体を成形型のキャビティにセットする
工程と、上記キャビティに溶湯を注入することにより、
上記金属多孔体を、シリンダボアを形成するように鋳ぐ
るむ工程とを備えていることを特徴とする。
【００１８】これにより、シリンダボア内周面の摩耗損
傷の激しい部位のみ耐摩耗性に優れた材質による領域又
は高体積率の領域で形成され、その他の部位は加工が容
易で、かつ溶湯の含浸性に最適な材質による領域又は低
体積率の領域で形成されたシリンダブロックを得ること
ができる。
傷の激しい部位のみ耐摩耗性に優れた材質による領域又
は高体積率の領域で形成され、その他の部位は加工が容
易で、かつ溶湯の含浸性に最適な材質による領域又は低
体積率の領域で形成されたシリンダブロックを得ること
ができる。
【００１９】上記シリンダブロックの製造方法において
は、シリンダボア内周面において摩耗損傷の激しいのは
ピストン上死点側の部分であるから、上記金属多孔体
は、ピストン上死点側の領域が他の領域よりも体積率が
高くなるように形成することが好ましい。
は、シリンダボア内周面において摩耗損傷の激しいのは
ピストン上死点側の部分であるから、上記金属多孔体
は、ピストン上死点側の領域が他の領域よりも体積率が
高くなるように形成することが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を具体的に説明する。
施形態を具体的に説明する。
【００２１】図１は本発明に係る自動車用エンジンのシ
リンダブロック１を示す。このシリンダブロック１にお
いて、２はアルミニウム合金製シリンダブロック本体、
３はシリンダボア、４はシリンダボア３を形成する金属
多孔体である。この金属多孔体４がシリンダブロック本
体２を形成する溶湯で鋳ぐるまれて当該シリンダブロッ
ク１が形成されている。
リンダブロック１を示す。このシリンダブロック１にお
いて、２はアルミニウム合金製シリンダブロック本体、
３はシリンダボア、４はシリンダボア３を形成する金属
多孔体である。この金属多孔体４がシリンダブロック本
体２を形成する溶湯で鋳ぐるまれて当該シリンダブロッ
ク１が形成されている。
【００２２】金属多孔体４は、ピストン上死点側の端か
らボア全長の１／６〜１／３程度（図例は約１／４程度
になっている。）の領域Ｙが高硬度又は高体積率の材で
形成され、残りの領域Ｘが低硬度又は低体積率の材で形
成されている。この両領域Ｘ，Ｙはシリンダボア内周面
に現れていて、その領域間では材質（硬度）又は体積率
が不連続に変化している。図２及び図３に示すように、
領域Ｘは単一の部材５で円筒状に形成されているが、領
域Ｙは、領域Ｘを形成する部材５の延長部６と別の部材
７とを厚さ方向に重ねて、すなわち複合化させて形成さ
れている。
らボア全長の１／６〜１／３程度（図例は約１／４程度
になっている。）の領域Ｙが高硬度又は高体積率の材で
形成され、残りの領域Ｘが低硬度又は低体積率の材で形
成されている。この両領域Ｘ，Ｙはシリンダボア内周面
に現れていて、その領域間では材質（硬度）又は体積率
が不連続に変化している。図２及び図３に示すように、
領域Ｘは単一の部材５で円筒状に形成されているが、領
域Ｙは、領域Ｘを形成する部材５の延長部６と別の部材
７とを厚さ方向に重ねて、すなわち複合化させて形成さ
れている。
【００２３】上記シリンダブロック１は次のようにして
製造することができる。
製造することができる。
【００２４】先ず多孔質金属板の一部領域に１枚以上の
他の多孔質金属板を重ねた後、ロール加圧もしくは平板
加圧することにより全領域を同一の厚みにすることで体
積率もしくは材質の異なる２つ以上の領域を不連続に有
する金属多孔板を形成し、この金属多孔板を丸めて図３
に示すような円筒状の金属多孔体４を形成する。この金
属多孔体４を金型のキャビティに設置し、アルミニウム
合金溶湯を注入することにより、金属多孔体４がシリン
ダボア３を形成するように鋳ぐるみ、当該シリンダブロ
ック１を得る。
他の多孔質金属板を重ねた後、ロール加圧もしくは平板
加圧することにより全領域を同一の厚みにすることで体
積率もしくは材質の異なる２つ以上の領域を不連続に有
する金属多孔板を形成し、この金属多孔板を丸めて図３
に示すような円筒状の金属多孔体４を形成する。この金
属多孔体４を金型のキャビティに設置し、アルミニウム
合金溶湯を注入することにより、金属多孔体４がシリン
ダボア３を形成するように鋳ぐるみ、当該シリンダブロ
ック１を得る。
【００２５】鋳造方法としては、ダイキャスト、溶湯鋳
造、低圧鋳造などが適用できる。特に量産性に優れたダ
イキャスト法においてもこの発明の金属多孔体は変形や
破損が無く歩留良く良好な複合材が形成できる。
造、低圧鋳造などが適用できる。特に量産性に優れたダ
イキャスト法においてもこの発明の金属多孔体は変形や
破損が無く歩留良く良好な複合材が形成できる。
【００２６】
【実施例】実施例１ 発泡ウレタン樹脂の骨格表面をカーボン塗布による導電
化処理を施した後、電気メッキによりＮｉ皮膜を形成し
焙焼還元することによりＮｉ金属多孔板を得た。しかる
後、クロマイズ処理を施して表１に示すＮｏ．１とＮ
ｏ．２の金属多孔板を得た。
化処理を施した後、電気メッキによりＮｉ皮膜を形成し
焙焼還元することによりＮｉ金属多孔板を得た。しかる
後、クロマイズ処理を施して表１に示すＮｏ．１とＮ
ｏ．２の金属多孔板を得た。
【００２７】
【表１】
【００２８】表１の金属多孔板について表２に示す組み
合わせでサンプルＡ〜Ｄの各円筒形状の金属多孔体（図
３参照）を形成した。
合わせでサンプルＡ〜Ｄの各円筒形状の金属多孔体（図
３参照）を形成した。
【００２９】
【表２】
【００３０】すなわち、サンプルＡは、Ｎｏ．１の金属
多孔板を３重に巻いて円筒形状とし、さらにプレス加工
により全領域が厚さ５．３ｍｍとなるように成形した。
その体積率は全領域にわたって９％である。サンプルＢ
は、Ｎｏ．１の金属多孔板に代えてＮｏ．２の金属多孔
板を用いてサンプルＡと同様に円筒形状の金属多孔体を
形成した。その体積率は全領域にわたって１５％であ
る。サンプルＡ，Ｂは領域Ｙ欄が「無し」になっている
が、これは金属多孔体に領域Ｘ、領域Ｙの区別がなく、
その全体が領域Ｘ欄に記載された金属多孔板で形成され
ていることを意味する。
多孔板を３重に巻いて円筒形状とし、さらにプレス加工
により全領域が厚さ５．３ｍｍとなるように成形した。
その体積率は全領域にわたって９％である。サンプルＢ
は、Ｎｏ．１の金属多孔板に代えてＮｏ．２の金属多孔
板を用いてサンプルＡと同様に円筒形状の金属多孔体を
形成した。その体積率は全領域にわたって１５％であ
る。サンプルＡ，Ｂは領域Ｙ欄が「無し」になっている
が、これは金属多孔体に領域Ｘ、領域Ｙの区別がなく、
その全体が領域Ｘ欄に記載された金属多孔板で形成され
ていることを意味する。
【００３１】サンプルＣ，Ｄは、領域ＸはサンプルＡと
同じ構成になるようにしたが、サンプルＣの領域Ｙにつ
いては、Ｎｏ．１の金属多孔板を１枚追加することによ
り計４重巻きとし、プレス成形後の厚さが領域Ｘと同じ
く５．３ｍｍになるようにした。その体積率は１２％で
ある。サンプルＤの領域Ｙについては、Ｎｏ．１の金属
多孔板を２枚追加することにより計５重巻きとしてプレ
ス成形後の厚さが５．３ｍｍになるようにしたものであ
り、その体積率は１５％である。
同じ構成になるようにしたが、サンプルＣの領域Ｙにつ
いては、Ｎｏ．１の金属多孔板を１枚追加することによ
り計４重巻きとし、プレス成形後の厚さが領域Ｘと同じ
く５．３ｍｍになるようにした。その体積率は１２％で
ある。サンプルＤの領域Ｙについては、Ｎｏ．１の金属
多孔板を２枚追加することにより計５重巻きとしてプレ
ス成形後の厚さが５．３ｍｍになるようにしたものであ
り、その体積率は１５％である。
【００３２】ここで、サンプルＢについては金属多孔板
の体積率が高いため、加工性が極めて悪く他のサンプル
に比べ加工時間が２倍近くになった。
の体積率が高いため、加工性が極めて悪く他のサンプル
に比べ加工時間が２倍近くになった。
【００３３】上記円筒状の金属多孔体Ａ〜Ｄを金型内に
セットし、７００℃に加熱したアルミニウム合金（ＡＤ
Ｃ１２）の溶湯を鋳造圧力が７８〜８８ＭＰａ、溶湯射
出速度が１．５〜２．５ｍ／ｓの条件で複合化（鋳ぐる
み）することでシリンダブロックを作製した。
セットし、７００℃に加熱したアルミニウム合金（ＡＤ
Ｃ１２）の溶湯を鋳造圧力が７８〜８８ＭＰａ、溶湯射
出速度が１．５〜２．５ｍ／ｓの条件で複合化（鋳ぐる
み）することでシリンダブロックを作製した。
【００３４】次いで上記シリンダブロックの摩耗特性を
表３に示すテスト条件で評価した。摩耗テストは、摺動
相手材としてピストンリング用のＳＵＳ４４０（表面窒
化処理有り）を用い、これを２０Ｈｚの加圧周期で最大
面圧が５．９ＭＰａとなるようにサンプルの領域Ｘ、Ｙ
に押し当てながら摺動させるというものである。摺動面
には潤滑油を供給するようにした。摺動速度、潤滑油
量、温度及びテスト時間は表３に示す通りである。領域
Ｘ，Ｙの摩耗量を表４に示す。
表３に示すテスト条件で評価した。摩耗テストは、摺動
相手材としてピストンリング用のＳＵＳ４４０（表面窒
化処理有り）を用い、これを２０Ｈｚの加圧周期で最大
面圧が５．９ＭＰａとなるようにサンプルの領域Ｘ、Ｙ
に押し当てながら摺動させるというものである。摺動面
には潤滑油を供給するようにした。摺動速度、潤滑油
量、温度及びテスト時間は表３に示す通りである。領域
Ｘ，Ｙの摩耗量を表４に示す。
【００３５】
【表３】
【００３６】
【表４】
【００３７】本発明例Ｃ，Ｄでは領域Ｙの摩耗量が領域
Ｘに比べて少なくなっている。これは領域Ｙの体積率が
領域Ｘよりも高く耐摩耗性に優れているためである。従
って、本発明によれば、シリンダボア内周面のピストン
上死点側の部分（領域Ｙ）の耐摩耗性が高まる。
Ｘに比べて少なくなっている。これは領域Ｙの体積率が
領域Ｘよりも高く耐摩耗性に優れているためである。従
って、本発明によれば、シリンダボア内周面のピストン
上死点側の部分（領域Ｙ）の耐摩耗性が高まる。
【００３８】実施例２ 平均粒径０．５μｍのＦｅ2Ｏ3粉末５０重量部、平均粒
径５μｍのＦｅ−Ｃｒ（Ｃｒ６３％）合金粉末１４．５
重量部、平均粒径２．５μｍのＮｉ粉末４．５重量部、
分散剤１．５重量部、水１１重量部、フェノール樹脂１
２重量部の配合比率でこれらを混合し、スラリーを作成
した。このスラリーを発泡ウレタン樹脂の骨格表面に塗
着乾燥後、非酸化性雰囲気中で焼結することで、表５に
示すＦｅ−１８Ｃｒ−８Ｎｉ合金よりなるＮｏ．３の金
属多孔板を作製した。
径５μｍのＦｅ−Ｃｒ（Ｃｒ６３％）合金粉末１４．５
重量部、平均粒径２．５μｍのＮｉ粉末４．５重量部、
分散剤１．５重量部、水１１重量部、フェノール樹脂１
２重量部の配合比率でこれらを混合し、スラリーを作成
した。このスラリーを発泡ウレタン樹脂の骨格表面に塗
着乾燥後、非酸化性雰囲気中で焼結することで、表５に
示すＦｅ−１８Ｃｒ−８Ｎｉ合金よりなるＮｏ．３の金
属多孔板を作製した。
【００３９】
【表５】
【００４０】表１及び表５の金属多孔板を用いて表６に
示す組み合わせでサンプルＥ〜Ｇの各円筒形状の金属多
孔体（図３参照）を形成した。
示す組み合わせでサンプルＥ〜Ｇの各円筒形状の金属多
孔体（図３参照）を形成した。
【００４１】
【表６】
【００４２】すなわち、サンプルＥは、Ｎｏ．３の金属
多孔板を３重巻きにしてサンプルＡと同様にして円筒形
状の金属多孔体を形成したものであり、体積率は全領域
にわたって９％である。サンプルＦ，Ｇは、領域Ｘはサ
ンプルＡと同じ構成になるようにしたが、サンプルＦの
領域ＹについてはＮｏ．１の金属多孔板３枚に対し、Ｎ
ｏ．３の金属多孔板１枚が円筒の内周側になるように計
４重巻きに巻き加工した後、プレス成形により厚さが領
域Ｘと同じく５．３ｍｍになるようにしたものであり、
その領域Ｙの体積率は１２％である。サンプルＧの領域
ＹはＮｏ．１の金属多孔板３枚に対し、Ｎｏ．３の金属
多孔板２枚が円筒の内周側になるように計５重巻きに巻
き加工した後、プレス成形により厚さが５．３ｍｍにな
るようにしたものであり、その体積率は１５％である。
多孔板を３重巻きにしてサンプルＡと同様にして円筒形
状の金属多孔体を形成したものであり、体積率は全領域
にわたって９％である。サンプルＦ，Ｇは、領域Ｘはサ
ンプルＡと同じ構成になるようにしたが、サンプルＦの
領域ＹについてはＮｏ．１の金属多孔板３枚に対し、Ｎ
ｏ．３の金属多孔板１枚が円筒の内周側になるように計
４重巻きに巻き加工した後、プレス成形により厚さが領
域Ｘと同じく５．３ｍｍになるようにしたものであり、
その領域Ｙの体積率は１２％である。サンプルＧの領域
ＹはＮｏ．１の金属多孔板３枚に対し、Ｎｏ．３の金属
多孔板２枚が円筒の内周側になるように計５重巻きに巻
き加工した後、プレス成形により厚さが５．３ｍｍにな
るようにしたものであり、その体積率は１５％である。
【００４３】得られた円筒形状の金属多孔体を実施例１
と同様の方法でアルミニウム合金と複合化し摩耗特性を
評価した結果を表７に示す。
と同様の方法でアルミニウム合金と複合化し摩耗特性を
評価した結果を表７に示す。
【００４４】
【表７】
【００４５】表７によれば、本発明例Ｆ，Ｇはいずれも
領域Ｙの摩耗量が少ない。これは、いずれも領域Ｙを形
成する金属多孔体の体積率が高くその骨格部の硬度も高
いためと考えられる。同様に本発明例Ｇの摩耗量がＦよ
りも少なくなっているのは、Ｇの領域Ｙの体積率がＦよ
りも高いためと考えられる。
領域Ｙの摩耗量が少ない。これは、いずれも領域Ｙを形
成する金属多孔体の体積率が高くその骨格部の硬度も高
いためと考えられる。同様に本発明例Ｇの摩耗量がＦよ
りも少なくなっているのは、Ｇの領域Ｙの体積率がＦよ
りも高いためと考えられる。
【００４６】（加工性について）上記Ｎｏ．１〜３の金
属多孔板を用いてサンプルＡ，Ｂ，Ｅに相当する各円板
を形成し、これらについて水溶性切削液を滴下しながら
ダイヤモンド工具で切削加工を行なったときの工具摩耗
量を調べた。具体的には、円板を旋盤に取り付けて周速
度１００ｍ／ｓで回転させながら、工具チップを切り込
み量０．５ｍｍ、１回転当たりの送り量を０．０６ｍｍ
で円板の縁から中心に向かって送ることにより、円板表
面を切削した。結果は表８に示されている。
属多孔板を用いてサンプルＡ，Ｂ，Ｅに相当する各円板
を形成し、これらについて水溶性切削液を滴下しながら
ダイヤモンド工具で切削加工を行なったときの工具摩耗
量を調べた。具体的には、円板を旋盤に取り付けて周速
度１００ｍ／ｓで回転させながら、工具チップを切り込
み量０．５ｍｍ、１回転当たりの送り量を０．０６ｍｍ
で円板の縁から中心に向かって送ることにより、円板表
面を切削した。結果は表８に示されている。
【００４７】
【表８】
【００４８】表８によれば、体積率の高いサンプルＢは
体積率の低いサンプルＡの場合よりも工具摩耗量が多く
なっている。また、Ｆｅ−１８Ｃｒ−８Ｎｉ合金を用い
たサンプルＥは、体積率はサンプルＡと同じであるもの
の、工具摩耗量はサンプルＡよりも多くなっている。こ
れから、シリンダボア内周面全体をサンプルＢのような
高い体積率の金属多孔体又はサンプルＥのような高硬度
の材料で形成すると、耐摩耗性は高くなっても、加工性
が悪く工具寿命が短くなって不利になることがわかる。
体積率の低いサンプルＡの場合よりも工具摩耗量が多く
なっている。また、Ｆｅ−１８Ｃｒ−８Ｎｉ合金を用い
たサンプルＥは、体積率はサンプルＡと同じであるもの
の、工具摩耗量はサンプルＡよりも多くなっている。こ
れから、シリンダボア内周面全体をサンプルＢのような
高い体積率の金属多孔体又はサンプルＥのような高硬度
の材料で形成すると、耐摩耗性は高くなっても、加工性
が悪く工具寿命が短くなって不利になることがわかる。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、円筒状の金属多孔体をそれによってシリンダボアが
形成されるように鋳ぐるんだシリンダブロックにおい
て、その金属多孔体として体積率又は材質が相異なる２
以上の領域を備えたものを採用し、その相異なる領域が
シリンダボア内周面を形成するようにしたから、加工
性、溶湯含浸性、コスト面を有利あるものにしながら、
シリンダボア内周面の耐摩耗性を部分的に高めて、シリ
ンダブロック全体としての耐久性を向上させることがで
きる。
ば、円筒状の金属多孔体をそれによってシリンダボアが
形成されるように鋳ぐるんだシリンダブロックにおい
て、その金属多孔体として体積率又は材質が相異なる２
以上の領域を備えたものを採用し、その相異なる領域が
シリンダボア内周面を形成するようにしたから、加工
性、溶湯含浸性、コスト面を有利あるものにしながら、
シリンダボア内周面の耐摩耗性を部分的に高めて、シリ
ンダブロック全体としての耐久性を向上させることがで
きる。
【図１】この発明に係るシリンダブロックの縦断面図。
【図２】同シリンダブロックの一部を拡大して示す縦断
面図。
面図。
【図３】同シリンダブロックに鋳ぐるむ円筒状金属多孔
体を一部切欠いて示す斜視図。
体を一部切欠いて示す斜視図。
１ シリンダブロック ２ シリンダブロック本体 ３ シリンダボア ４ 金属多孔体 ５ 領域Ｘを形成する部材 ６ 部材５の延長部 ７ 領域Ｙを形成する部材
Claims (7)
- 【請求項１】 体積率が相異なる２以上の領域を有する
円筒状の金属多孔体がシリンダボアを形成するように鋳
ぐるまれ、このシリンダボアの内周面が金属多孔体の上
記２以上の領域に対応して面性状の相異なる２以上の領
域に分かれていることを特徴とするシリンダブロック。 - 【請求項２】 請求項１に記載されているシリンダブロ
ックにおいて、 上記金属多孔体は、体積率が１２％〜４０％の高体積率
領域と、これよりも体積率が低い低体積率領域とを備え
てなることを特徴とするシリンダブロック。 - 【請求項３】 請求項１に記載されているシリンダブロ
ックにおいて、 上記金属多孔体は、ピストン上死点側の領域が他の領域
よりも体積率が高いことを特徴とするシリンダブロッ
ク。 - 【請求項４】 材質が相異なる２以上の領域を有する円
筒状の金属多孔体がシリンダボアを形成するように鋳ぐ
るまれ、このシリンダボアの内周面が金属多孔体の上記
２以上の領域に対応して面性状の相異なる２以上の領域
に分かれていることを特徴とするシリンダブロック。 - 【請求項５】 請求項４に記載されているシリンダブロ
ックにおいて、 金属多孔体は、その１つの領域がＣｒとＮｉもしくはそ
のいずれかを含み他の領域よりも高耐摩耗性のＦｅ合金
からなることを特徴とするシリンダブロック。 - 【請求項６】 材質又は体積率が相異なる２以上の領域
を有する円筒状の金属多孔体を形成し、該金属多孔体を
成形型のキャビティにセットし、該キャビティに溶湯を
注入することにより、該金属多孔体がシリンダボアを形
成するように鋳ぐるまれたシリンダブロックを製造する
ことを特徴とするシリンダブロックの製造方法。 - 【請求項７】 請求項６に記載されているシリンダブロ
ックの製造方法において、 上記金属多孔体は、ピストン上死点側の領域が他の領域
よりも体積率が高くなるように形成することを特徴とす
るシリンダブロックの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000200539A JP2002018567A (ja) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | シリンダブロックおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000200539A JP2002018567A (ja) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | シリンダブロックおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002018567A true JP2002018567A (ja) | 2002-01-22 |
Family
ID=18698401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000200539A Pending JP2002018567A (ja) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | シリンダブロックおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002018567A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010190200A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Honda Motor Co Ltd | シリンダライナ |
| CN107795402A (zh) * | 2016-08-29 | 2018-03-13 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的汽缸体以及汽缸体的制造方法 |
-
2000
- 2000-07-03 JP JP2000200539A patent/JP2002018567A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010190200A (ja) * | 2009-02-20 | 2010-09-02 | Honda Motor Co Ltd | シリンダライナ |
| CN107795402A (zh) * | 2016-08-29 | 2018-03-13 | 丰田自动车株式会社 | 内燃机的汽缸体以及汽缸体的制造方法 |
| US10408159B2 (en) | 2016-08-29 | 2019-09-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Cylinder block of internal combustion engine and cylinder block manufacturing method |
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