JP2002504435A - レシプロエンジンの軽金属製クランクケースに鋳込むシリンダライナブランクの製作方法 - Google Patents

レシプロエンジンの軽金属製クランクケースに鋳込むシリンダライナブランクの製作方法

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Abstract

(57)【要約】 シリンダライナに表面活性化処理を施して、シリンダライナと軽金属製クランクケースの鋳造材料との間の結合力を高める。シリンダライナの表面に、機械的に粗面処理を施すことによって、表面活性化処理を施す。その処理表面に銅粒子を埋込むことで更に良好な効果が得られる。表面活性化処理が完了してから鋳込みまでの経過時間を短時間にすることが重要である。更に、表面活性化処理を施した表面にはなるべく手を触れないようにすべきである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の前文部分に記載した、レシプロエンジンの軽金属製クラ
ンクケースに鋳込むべきシリンダライナブランク（未加工鋳造品）であって同様
に軽金属合金からなる部材の製作方法に関するものである。
【０００２】 この種の方法としては、例えば、本出願人によるドイツ特許出願（未公告）の
公開公報であるＤＥ１９６３４５０４Ａ１号公報に開示されているものがある。
同ドイツ特許出願に開示されている方法は、それ以前の従来の技術との比較とい
う観点から見るならば、公知の方法を改良したものに相当するが、ただし技術的
観点から見るならば、本質的に、方法を改良したのみならず、その方法を用いて
製作される製品をも改良したものであるといえる。その基本的原理は、ブランク
を軽金属製の鋳造品に鋳込む前に、機械的手段によってそのブランクに粗面処理
を施すというものであり、この粗面処理工程は本質的に効果的な工程であるが、
ただしこの工程に更に磨きをかけて、従来の粗面処理工程との比較において更な
る特徴を有する工程とするにより、以上の方法を更に最適化することが望まれる
。
【０００３】 従って、本発明の目的は、請求項１の前文部分に記載した種類の方法に改良を
加えて、軽合金製クランクケースに鋳込む少なくとも１個のブランクと、その軽
合金製クランクケースとの間の結合力を、更に強化することにある。尚、ブラン
クを軽合金製クランクケースとは別部材として製作し、それを軽合金製クランク
ケースに鋳込むようにするのは、多くの場合、そのブランクを、軽金属製クラン
クケースの鋳造材料とは異なった別種の軽金属の合金材料で製作したい場合であ
る。
【０００４】 各々のシリンダライナと、クランクケースの軽金属の鋳造材料とが結合する部
分の結合面積は、十分に大きな面積になるようにしておく必要があり、さもない
と、そのクランクケースを用いたエンジンの運転時に数々の利点が得られなくな
る。それら利点は多数あるが、それらのうちでも特に重要なものは、熱流が一様
になること、シリンダライナの熱分布が周方向及び軸方向のいずれにも一様にな
ること、それに、熱によって引き起こされるシリンダの歪みが小さくなることな
どである。更にその他の多くの利点も得られ、それらのうちの主立ったものは、
上述のドイツ特許出願公開公報に記載されている。
【０００５】 以上に述べた目的は、本発明によれば、請求項１の前文部分に記載した種類の
方法を基礎として、様々な方式で達成されるものであり、即ち、請求項１の特徴
部分に記載した特徴要件によっても達成され、また、請求項２の特徴部分に記載
した特徴要件によっても達成され、更には、請求項３の特徴部分に記載した特徴
要件によっても、また、請求項４の特徴部分に記載した特徴要件によっても達成
されるものである。
【０００６】 本発明が提案する方法における改良の本質は、要約して述べるならば、鋳造材
料と直接接触する１つまたはそれ以上のブランクの表面に粗面処理を施すことに
ある。このことが請求項１にはより詳細に記載されており、即ち、表面活性化処
理を実行する際に、高硬度の材料で形成して粗面処理によってその表面に鋭いエ
ッジを設けたロールまたはローラを、ブランクの表面に当接させて転動させるこ
とによって、ブランクの表面を粗面化するようにしている。
【０００７】 請求項２に記載した粗面処理の仕方も、同様に非常に効果的なものである。
【０００８】 請求項１の前文部分に記載した方法や、請求項１及び２の夫々の特徴部分に記
載した方法を、更に進めたものが、請求項３の特徴部分に記載した特徴要件を備
えた方法である。この請求項３の特徴部分に特徴要件として記載されている銅粒
子は、処理が施された表面部分が、鋳込みの際に融合するのを促進する機能を果
たす。全表面にわたり銅粒子を埋込む処理を施せば、鋳込みの際に高い信頼性を
もって全１００％表面で材料が完全に一体化するようになる。
【０００９】 上述の目的を達成するための更に別の解決手段でもあり、また、請求項１ない
し３に記載した方法の更なる改良ともなり得るのが、表面活性化処理が完了して
から構成物の鋳込みを実行するまでの経過時間を、約５時間以内にするという方
法である。この場合、生産プロセスの制御によって、この最長経過時間を超えな
いようにする必要があり、また、この最長経過時間を大きく下回るようにするこ
とができれば、なお好ましい。このことを明らかに示すために、添付図面中のグ
ラフに、この経過時間が長くなるほど結合力が弱まることを示した。このグラフ
からは、既述の如く、最長経過時間を大幅に下回るように努めるべきであること
が分かる。
【００１０】 またこれに関して、特に優れた効果が得られるのは、請求項５の特徴部分に記
載したように、表面活性化処理をブランクの鋳込みの直前に実行し、表面活性化
処理が完了してから鋳込みを実行するまでの経過時間を、その鋳込みの工程のサ
イクルタイムに略々等しくするというものである。
【００１１】 請求項３ないし５の何れか１項に記載の方法は、請求項６に記載した改良によ
って、更に優れた方法になる。
【００１２】 以上に説明した方法における数々の工程に従ってブランクを製作する際に、ま
た従って、そのライナを鋳込んだ軽金属製クランクケースという最終製品を製作
する際に、目標レベルの品質を達成し、且つ、目標とする利点を享受するために
は、表面活性化処理によって達成した表面状態を、そのブランクの鋳込みを実行
するまで保持することが特に重要であり、従って、例えばブランクを鋳型に挿入
する際などに、活性化した表面状態を劣化させたり、或いは、その活性を完全に
喪失させたりしないことが重要である。これを確実にするための方法として開発
されたのが、請求項７ないし１０の少なくとも１つの特徴部分に記載した方法で
ある。
【００１３】 これより本発明を、添付図面に示した実施の形態に即して更に詳細に説明して
行く。 図１に具体例として示したレシプロエンジンは、ダイカスト製クランクケース
２を備えており、このクランクケース２には、上方が開口した複数のシリンダジ
ャケット４が形成されている（それらシリンダジャケット４は、いわゆる「オー
プンデッキ」構造のものである）。それらシリンダジャケット４には、夫々にシ
リンダライナ６が装備されており、それらシリンダライナ６の中に夫々に嵌装さ
れたピストン３が、それらシリンダライナ６によって上下動可能に案内されるよ
うになっている。クランクケース２の上端には、シリンダヘッド用ガスケットを
間に挟んでシリンダヘッド１が組付けられており、このシリンダヘッド１には給
排気弁装置及び点火装置が装備されている。クランクケース内には更に、シリン
ダジャケット４の外周を囲繞するようにして、シリンダを冷却するためのウォー
タージャケット５が設けられている。
【００１４】 シリンダライナ６は、アルミニウム−ケイ素合金製であり、ここでは詳述しな
い方法により予め別部材として製作し、上述した本発明にかかる方法を用いて表
面状態を改善した上で、クランクケース２に鋳込み、そして、シリンダライナ６
とクランクケース２とが一体となったものに機械加工を施して仕上げるようにし
ている。
【００１５】 シリンダライナをクランクケースに鋳込む際には、シリンダライナの材料とク
ランクケースの材料との間に接合不良が発生せず、しかもできるだけ広い結合面
積をもってそれら材料が結合するようにすることが重要である。ブランクの表面
に上述した粗面処理を施し、また更に上で具体的に説明した処理を施すことによ
って、これが確実に達成されるようになる。
【００１６】 図３から明らかなように、表面処理を施した直後に鋳込みを実行した場合には
結合度が９０％程度になっている。一方、表面処理を施してから約１日が経過し
た後に鋳込みを実行した場合には結合度が３０％程度にしかなっていない。この
結果から、請求項４及び５に記載した方法が特に効果的であることが分かる。
【００１７】 このように、鋳込みを実行するまでの経過時間が長くなるほど結合度が低下す
るのは、表面被膜が成長して、上限厚さに近付いて行くことによるものである。
先ず酸化段階において、短時間のうちにかなりの厚さの表面被膜が形成され、そ
れに続く吸着段階において、更に一段と表面被膜が成長する。それ以後は、表面
被膜は殆ど成長しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 シリンダライナが鋳込まれたレシプロエンジンの部分断面図である。
【図２】 図１のレシプロエンジンのシリンダライナブランクを取出して示した図である
。
【図３】 経過時間に対する結合度の変化を示したグラフである。
【図４】 経過時間に対する表面被膜の厚さの変化を示したグラフである。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年１０月２９日（１９９９．１０．２９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【請求項２】 前記表面活性化処理の完了後には、金属製の把持具を用いて
のみ該ブランクを取り扱うようにし、該把持具は、該ブランクの処理が施された
表面に接触する部分が銅からなることを特徴とする請求項１記載の方法。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１０月１７日（２０００．１０．１７）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】 以上に述べた目的は、本発明によれば、請求項１の前文部分に記載した種類の
方法を基礎として、請求項１の特徴部分に記載した特徴要件によって達成される ものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】 請求項１の前文部分に記載した方法において、前記表面活性化処理を実行する 際に、本発明の請求項１の特徴部分に記載した方法の他に、少なくとも１本の、 また好ましくは２本以上の、高硬度の材料で形成して鋭いエッジを設けた打刻工 具を同時に駆動して、該打刻工具で前記ブランクの表面を打撃することによって 行われ、打撃の際に該ブランクの表面を粗面化する 粗面処理の仕方も、同様に非
常に効果的なものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】 表面活性化処理を実行する際に、高硬度の材料で形成して粗面処理によってそ の表面に鋭いエッジを設けたロールまたはローラを、ブランクの表面に当接させ て転動させることによって、ブランクの表面を粗面化する方法、及び少なくとも １本の、また好ましくは２本以上の、高硬度の材料で形成して鋭いエッジを設け た打刻工具を同時に駆動して、該打刻工具で前記ブランクの表面を打撃すること によって行われ、打撃の際に該ブランクの表面を粗面化する方法を、 更に進めた
ものが、機械的表面活性化処理の際にその処理を施している表面に銅粒子を埋込 むか、または、前記機械的表面活性化処理の完了後にその処理を施した表面に銅 を被着することを特徴とする方法 である。該銅粒子は、処理が施された表面部分
が、鋳込みの際に融合するのを促進する機能を果たす。全表面にわたり銅粒子を
埋込む処理を施せば、鋳込みの際に高い信頼性をもって全１００％表面で材料が
完全に一体化するようになる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】 上述の目的を達成するために、これまでに記載した方法の更なる改良ともなり
得るのが、表面活性化処理が完了してから構成物の鋳込みを実行するまでの経過
時間を、約５時間以内にするという方法である。この場合、生産プロセスの制御
によって、この最長経過時間を超えないようにする必要があり、また、この最長
経過時間を大きく下回るようにすることができれば、なお好ましい。このことを
明らかに示すために、添付図面中のグラフに、この経過時間が長くなるほど結合
力が弱まることを示した。このグラフからは、既述の如く、最長経過時間を大幅
に下回るように努めるべきであることが分かる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】 またこれに関して、特に優れた効果が得られるのは、表面活性化処理をブラン クの鋳込みの直前に実行し 、表面活性化処理が完了してから鋳込みを実行するま
での経過時間を、その鋳込みの工程のサイクルタイムに略々等しくするというも
のである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】 前記機械的表面活性化処理を、その処理を施す表面に十分な量の微細な銅粒子 を存在させた状態で実行することにより、その銅粒子がその前記機械的表面処理 の実行中に少なくとも部分的に前記ブランクの表面に埋込まれるようにし、もっ て、機械的に銅粒子の埋込みが行われるようすることによって、 更に優れた方法
になる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】 以上に説明した方法における数々の工程に従ってブランクを製作する際に、ま
た従って、そのライナを鋳込んだ軽金属製クランクケースという最終製品を製作
する際に、目標レベルの品質を達成し、且つ、目標とする利点を享受するために
は、表面活性化処理によって達成した表面状態を、そのブランクの鋳込みを実行
するまで保持することが特に重要であり、従って、例えばブランクを鋳型に挿入
する際などに、活性化した表面状態を劣化させたり、或いは、その活性を完全に
喪失させたりしないことが重要である。これを確実にするための方法として、前 記表面活性化処理の完了後に表面保護処理を実行し、その処理を施した表面には 手を触れないようにし、前記表面活性化処理の完了後には、直接的に把持する場 合と間接的に把持する場合とのいずれにおいても、処理を施していない部分の表 面を把持するようにする。または、前記表面活性化処理の完了後には、金属製の 把持具を用いてのみ該ブランクを把持するようにし、該把持具は、該ブランクに 対する接触箇所がなるべく少なく、しかもその接触箇所における接触面積が小さ いものであって、好ましくは３箇所のみで接触するものがよい。前記表面活性化 処理の完了後には、該ブランクを取り扱う際には、処理が施された該ブランクに 銅だけしか接触させないようにする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G024 AA26 AA40 FA03 GA03 GA18 HA07

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 レシプロエンジンの軽金属製クランクケースに鋳込まれるべ
    き同じく軽金属合金製の少なくとも１個のシリンダライナブランクの製作方法で
    あって、円筒形のブランクを製作し、該ブランクを所望の形状及び寸法に加工し
    、この加工によって形成され、軽金属製クランクケースの材料によって囲繞され
    るべき該ブランクの外周面に、例えば削刻、印刻、打刻等の刻設方法を用いて角
    錐形状またはランセット形状を形成するような機械加工による粗面処理を施すこ
    とによって、鋳込むべき該ブランクの表面を鋳込みが良好に行われるように活性
    化する表面活性化処理を行う方法において、 前記表面活性化処理は、高硬度の材料で形成して粗面処理によってその表面に
    鋭いエッジを設けたロールまたはローラを、前記ブランクの表面に転動させるこ
    とによって行われ、転動の際に該ブランクの表面を粗面化するようにしたことを
    特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１の前文部分に記載した方法において、前記表面活性
    化処理は、少なくとも１本の、また好ましくは２本以上の、高硬度の材料で形成
    して鋭いエッジを設けた打刻工具を同時に駆動して、該打刻工具で前記ブランク
    の表面を打撃することによって行われ、打撃の際に該ブランクの表面を粗面化す
    るようにしたことを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 請求項１の前文部分に記載した方法、または、請求項１また
    は２に記載した方法において、前記機械的表面活性化処理の際にその処理を施し
    ている表面に銅粒子を埋込むか、または、前記機械的表面活性化処理の完了後に
    その処理を施した表面に銅を被着することを特徴とする方法。
  4. 【請求項４】 請求項１の前文部分に記載した方法、または、請求項１ない
    し３の何れか１項記載の方法において、前記表面活性化処理が完了してから前記
    構成部品の鋳込みを実行するまでの経過時間を、５時間以内にすることを特徴と
    する方法。
  5. 【請求項５】 請求項１ないし４の何れか１項記載の方法において、前記表
    面活性化処理を前記ブランクの鋳込みの直前に実行し、前記表面活性化処理が完
    了してから前記鋳込みを行うまでの経過時間を、前記鋳込みの工程のサイクルタ
    イムに略々等しくすることを特徴とする方法。
  6. 【請求項６】 請求項３、４、または５に記載の方法において、前記機械的
    表面活性化処理を、その処理を施す表面に十分な量の微細な銅粒子を存在させた
    状態で実行することにより、その銅粒子がその前記機械的表面処理の実行中に少
    なくとも部分的に前記ブランクの表面に埋込まれるようにし、もって、機械的に
    銅粒子の埋込みが行われるようにしたことを特徴とする方法。
  7. 【請求項７】 請求項１ないし６の何れか１項記載の方法において、前記表
    面活性化処理の完了後に表面保護処理を実行し、その処理を施した表面には手を
    触れないようにすることを特徴とする方法。
  8. 【請求項８】 請求項１ないし７の何れか１項記載の方法において、前記表
    面活性化処理の完了後には、直接的に把持する場合と間接的に把持する場合との
    いずれにおいても、処理を施していない部分の表面を把持するようにすることを
    特徴とする方法。
  9. 【請求項９】 請求項１ないし８の何れか１項記載の方法において、前記表
    面活性化処理の完了後には、金属製の把持機構を用いてのみ該ブランクを把持す
    るようにし、該把持機構は、該ブランクに対する接触箇所がなるべく少なく、し
    かもその接触箇所における接触面積が小さいものであって、好ましくは３箇所の
    みで接触するものであることを特徴とする方法。
  10. 【請求項１０】 請求項１ないし９の何れか１項記載の方法において、前記
    表面活性化処理の完了後には、該ブランクを取り扱う際には、処理が施された該
    ブランクに銅だけしか接触させないようにすることを特徴とする方法。
JP2000533244A 1998-02-25 1999-01-23 レシプロエンジンの軽金属製クランクケースに鋳込むシリンダライナブランクの製作方法 Expired - Fee Related JP3274458B2 (ja)

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