JP2004116483A - 多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型かつ軽量で冷却効率に優れ、崩壊性中子を使用することなく製造することが可能である多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃをブロック本体１６のボア穴２２に挿入し、該シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの下端部を環状段部２６ａ〜２６ｃ上に載置する一方、大径部３６ａ〜３６ｃを凹部３０に載置するととともに、シリンダスリーブ１８ａ、１８ｃの大径部３６ａ、３６ｃをシリンダスリーブ１８ｂの環状段部３８ｂ上に載置する。この際、ボア穴２２の内周壁部には、環状段部３８ａ〜３８ｃの側周壁部が当接する。その後、大径部３６ａ〜３６ｃの周縁部とブロック本体１６とを摩擦撹拌接合にて接合し、かつ大径部３６ａ、３６ｂ同士および大径部３６ｂ、３６ｃ同士を摩擦撹拌接合にて接合する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブロック本体とシリンダスリーブとを互いに接合することによって構成される多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の内燃機関を構成するシリンダブロックの１種として、図１６に示すように、ウォータジャケット部１のガスケット面２側が閉塞されているクローズドデッキ型シリンダブロック３が挙げられる。クローズドデッキ型シリンダブロック３には、ブロック本体４の肉厚が同一であれば、ウォータジャケット部のガスケット面側が開放されているオープンデッキ型シリンダブロックに比して剛性が高いという利点がある。
【０００３】
クローズドデッキ型シリンダブロック３の場合、ウォータジャケット部１は、容易に崩壊させることが可能な中子、いわゆる崩壊性中子を用いて、重力鋳造（ＧＤＣ）や低圧鋳造（ＬＰＤＣ）にて形成される。
【０００４】
その一方で、内燃機関においては、シリンダボア５の内部でピストン（図示せず）が往復動作する。このため、シリンダボア５には、耐摩耗性に優れる素材からなるシリンダスリーブ６、例えば、いわゆるＦＣスリーブやメッキスリーブ、ＭＭＣスリーブ等を挿入し、該シリンダスリーブ６の側周壁部にピストンの側周壁部を摺接させるようにしている。耐摩耗性に優れる他の素材としては、いわゆるハイシリコン系アルミニウムが例示される。
【０００５】
このように、シリンダスリーブ６をブロック本体４と別素材とする理由は、ブロック本体４をハイシリコン系アルミニウムで鋳造成形した場合、シリンダボア５に巣穴が形成されるために品質不良の製品が多くなるからである。さらに、ハイシリコン系アルミニウムは切削加工し難いので、機械加工コストが高騰するという不具合を招く。
【０００６】
そこで、クローズドデッキ型シリンダブロック３を製造する場合、まず、鋳造用金型によって形成されるキャビティに崩壊性中子やシリンダスリーブ６等を配置しておき、この状態で溶湯をキャビティに注湯して、該溶湯で崩壊性中子やシリンダスリーブ６等を囲繞する。
【０００７】
次に、溶湯を冷却固化することによってブロック本体４を設ける。この冷却固化に伴って、シリンダスリーブ６が鋳ぐるまれる。
【０００８】
その後、前記崩壊性中子を崩壊させる。この崩壊によって得られた中空部が、ウォータジャケット部１となる。すなわち、この場合、ウォータジャケット部１は、ブロック本体４に設けられる。
【０００９】
ところで、近年では、地球温暖化を防止するために、省エネルギの観点から自動車等の燃費を向上させることが希求されている。その方策として、内燃機関等を軽量化することにより、最終製品である自動車を軽量化することが提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭５９−３１４２号公報
【特許文献２】
特開昭５８−７４８５０号公報
【特許文献３】
特開昭５９−７９０５６号公報
【特許文献４】
特開昭６０−９４２３０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
クローズドデッキ型シリンダブロック３を軽量化するためには、該クローズドデッキ型シリンダブロック３の体積を小さくすればよい。しかしながら、上記のようにシリンダボア５同士の間にウォータジャケット部１を設けた場合、シリンダボア５同士の間の肉厚を大きくする必要があるので、クローズドデッキ型シリンダブロック３の体積を小さくすることは困難である。この不都合は、シリンダが複数個設けられた多気筒型のものにおいて特に顕著となる。
【００１２】
肉厚の小さいブロック本体４を得ることが可能な方法としては、高圧鋳造（ＨＰＤＣ）や精密鋳造等が挙げられる。しかしながら、ＨＰＤＣでは中子を使用するのが著しく困難であるため、クローズドデッキ型シリンダブロック３を鋳造成形することが困難である。このため、ＨＰＤＣは、専らオープンデッキ型シリンダブロックを製造するのに採用されている。
【００１３】
一方、精密鋳造においては、ウォータジャケット部１の間隔を狭小化しようとすると、高強度かつ排出性が良好な崩壊性中子を使用しなければならないが、このような崩壊性中子は作製することが困難であるという不具合がある。
【００１４】
そこで、ブロック本体４を鋳造成形した後、該ブロック本体４のシリンダボア５にシリンダスリーブ６を挿入し、両者を溶接することが想起される。しかしながら、この場合、溶接時の熱によってブロック本体４ないしシリンダスリーブ６に歪が生じることがある。また、ブロック本体４がＨＰＤＣによって作製されたものであると、シリンダスリーブ６を溶接すること自体が困難である。
【００１５】
このように、体積が小さいクローズドデッキ型シリンダブロックを製造することには様々な不具合を伴うため、結局、そのようなクローズドデッキ型シリンダブロックはこれまでのところ知られていない。
【００１６】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、小型かつ軽量でありながら実用上充分な剛性を有し、しかも、冷却媒体にてシリンダスリーブを直接的に冷却することができるので冷却効率にも優れ、その上、製造時に崩壊性中子を使用する必要がないので製造コストを低廉化することも可能な多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、ブロック本体と、前記ブロック本体に設けられた複数個のシリンダボア内にそれぞれ挿入されて前記ブロック本体に接合されたシリンダスリーブと、前記ブロック本体と前記シリンダスリーブとの間に形成されたウォータジャケット部とを備え、前記ウォータジャケット部の前記ブロック本体におけるガスケット面側が閉塞されている多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックであって、
前記シリンダスリーブは、該シリンダスリーブの胴体部に比して直径が大きい大径部を一端部に有し、
前記大径部は、前記シリンダボアのガスケット面側開口部に設けられた大径部載置部に載置され、
前記シリンダスリーブの大径部が前記ブロック本体のガスケット面に接合されており、かつ前記シリンダスリーブの大径部同士が接合されていることを特徴とする。
【００１８】
このような構成とすることにより、ブロック本体とシリンダスリーブとの間のクリアランス、必要であればシリンダスリーブ同士の間のクリアランスをウォータジャケット部として機能させることができる。したがって、ウォータジャケット部をブロック本体の中空部として設ける必要がない。このため、シリンダボア同士の間の肉厚や、ブロック本体における端部の肉厚を小さくすることができ、体積が小さくかつ軽量の多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックを構成することができる。
【００１９】
しかも、この場合、シリンダスリーブを直接的に冷却媒体に接触させることができる。このため、シリンダスリーブを効率よく冷却することもできる。
【００２０】
さらに、シリンダスリーブの外周壁部とシリンダボアの内周壁部とが互いに接合されていることが好ましい。これにより、シリンダスリーブがブロック本体に一層堅牢に連結されるので、剛性の高い多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックを構成することができる。
【００２１】
そして、シリンダスリーブにおける前記大径部に環状段部を設け、該環状段部の側周壁部をシリンダボアの内周壁部に当接させることが好ましい。この場合、摩擦撹拌接合を遂行する際にシリンダスリーブとブロック本体とが離間し難くなる。また、軟化した肉がウォータジャケット部に流入することを阻止することもできる。
【００２２】
一方、シリンダボア内に載置部を設け、該載置部にシリンダスリーブを載置することが好ましい。この載置によってシリンダスリーブが下端部から支持されるので、シリンダスリーブを確実に位置決め固定することができる。なお、この載置部は、ジャーナル部であってもよい。
【００２３】
さらにまた、シリンダスリーブの大径部を、隣接するシリンダスリーブの大径部が切り欠かれて露呈した前記環状段部に載置することにより、該シリンダスリーブを一層確実に位置決め固定することができる。
【００２４】
なお、ブロック本体と各シリンダスリーブの大径部、および大径部同士が継目なく接合されていることが好ましい。この場合、接合強度が高いので、剛性に優れる多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックを構成することができるからである。部材同士を継目なく接合する手法の好適な例としては、摩擦撹拌接合が挙げられる。
【００２５】
また、本発明は、ブロック本体に設けられたシリンダボアに、一端部に大径部が設けられたシリンダスリーブを挿入することによって、前記ブロック本体と前記シリンダスリーブとの間にウォータジャケット部を形成するとともに、前記ブロック本体のガスケット面側開口部に設けられた大径部載置部に前記大径部を載置する工程と、
前記シリンダスリーブの大径部と前記ブロック本体のガスケット面、および前記シリンダスリーブの大径部同士を摩擦撹拌接合にてそれぞれ接合し、前記ウォータジャケット部の前記ガスケット面側を封止する工程と、
を有することを特徴とする。
【００２６】
すなわち、本発明によれば、鋳造成形されたブロック本体にシリンダスリーブを挿入し、その後、該シリンダスリーブの大径部とブロック本体、および隣接するシリンダスリーブの大径部同士を摩擦撹拌接合にて接合するようにしている。このため、ウォータジャケット部を設けるための崩壊性中子を使用する必要がないので、崩壊性中子を作製するという煩雑な作業が不要となる。しかも、崩壊性中子の材料費等が不要となるので、多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックの製造コストを低廉化することもできる。
【００２７】
その上、摩擦撹拌接合においては、接合する部材同士を軟化させるとともに撹拌させながら固相接合するので、部材同士を継目なく一体的に接合することができる。このため、剛性に優れた多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックを得ることができる。
【００２８】
さらに、シリンダスリーブの外周壁部とシリンダボアの内周壁部とを摩擦撹拌接合にて互いに接合することにより、多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックの剛性を一層向上させることができる。
【００２９】
そして、シリンダボア内に載置部を設け、該シリンダボア内にシリンダスリーブを挿入した際、該シリンダスリーブを載置部に載置することが好ましい。これにより、摩擦撹拌接合用工具を摺接させる際においてもシリンダスリーブが堅牢に支持されるので、摩擦撹拌接合が容易となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックおよびその製造方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００３１】
本実施の形態に係る多気筒クローズドデッキ型シリンダブロック（以下、単にシリンダブロックともいう）１０の要部概略縦断面図を図１に示すとともに、上端面であるガスケット面１２側からの平面図を図２に示す。このシリンダブロック１０は、３個のシリンダボア１４ａ〜１４ｃが設けられたアルミニウムからなるブロック本体１６と、各シリンダボア１４ａ〜１４ｃ内に挿入されてブロック本体１６に接合されたシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃと、各シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを冷却する冷却水が導入されるウォータジャケット部２０とを有する。なお、図２における参照符号２１ａ〜２１ｈは、シリンダブロック１０を他の部材と組み合わせて内燃機関を構成する際に使用されるボルトを通すためのボルト穴を示す。
【００３２】
ここで、シリンダブロック１０として構成される前のブロック本体１６の要部概略縦断面図を図３に示す。この図３から諒解されるように、ブロック本体１６にシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを挿入しない場合、各シリンダボア１４ａ〜１４ｃ同士、およびシリンダボア１４ａ〜１４ｃとウォータジャケット部２０とが連通してボア穴２２が形成される。換言すれば、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを挿入することに伴ってシリンダボア１４ａ〜１４ｃ同士の間に隔壁が形成され、これによりシリンダボア１４ａ〜１４ｃ同士が離隔される。
【００３３】
ボア穴２２内には、２本の壁部２４ａ、２４ｂが突出形成されている。これら壁部２４ａ、２４ｂは、ボア穴２２の内周壁部に連設されている。
【００３４】
図３、および該図３のガスケット面１２側からの平面図である図４に示すように、ボア穴２２の内周壁部および壁部２４ａ、２４ｂには環状段部２６ａ〜２６ｃが設けられている。シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃは、これら環状段部２６ａ〜２６ｃにそれぞれ載置されており、これによりシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃが支持されている。
【００３５】
ボア穴２２の内周壁部において、環状段部２６ａ〜２６ｃよりもガスケット面１２に近接する部位には、該内周壁部の一部が環状に切り欠かれることによって環状切欠部２８が設けられている。さらに、ボア穴２２のガスケット面１２側開口部には、３個の環状段部がその外周部で逐次的に連結した形状の凹部３０が設けられている。
【００３６】
なお、図４から諒解されるように、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃが挿入されないこの時点では、ボルト穴２１ａ〜２１ｈはブロック本体１６に設けられていない。
【００３７】
シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃは、一端部に大径部３６ａ〜３６ｃを有する略円柱体であり、ハイシリコン系アルミニウムからなる。シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃがシリンダボア１４ａ〜１４ｃに挿入された際、上記したように該シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの下端部が環状段部２６ａ〜２６ｃにそれぞれ載置されるとともに、各大径部３６ａ〜３６ｃが前記凹部３０上に載置される（図１参照）。
【００３８】
シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃにおける大径部３６ａ〜３６ｃの側周壁部下方には、該側周壁部の一部が切り欠かれることにより、環状段部３８ａ〜３８ｃがそれぞれ設けられている。これら環状段部３８ａ〜３８ｃの側周壁部は、環状切欠部２８、すなわち、ボア穴２２の内周壁部に当接している。
【００３９】
ここで、シリンダスリーブ１８ｂの大径部３６ｂは、その一部が直線状に切り欠かれており、これにより環状段部３８ｂが露呈している。シリンダスリーブ１８ａ、１８ｃの各大径部３６ａ、３６ｃは、この露呈した環状段部３８ｂ上に載置されている。なお、環状段部３８ａ、３８ｃの一部は直線状に切り欠かれており、これにより環状段部３８ａ、３８ｃと環状段部３８ｂとが干渉することが回避されている。
【００４０】
シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃがシリンダボア１４ａ〜１４ｃに挿入された際には、前記環状切欠部２８とシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃとの間のクリアランスがウォータジャケット部２０となる。同時に、隣接するシリンダスリーブ１８ａ、１８ｂの胴体部同士の間、およびシリンダスリーブ１８ｂ、１８ｃの胴体部同士の間に形成されたクリアランスもウォータジャケット部２０として機能する。このため、本実施の形態においては、ウォータジャケット部２０に流通される冷却水がシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃに直接的に接触する。
【００４１】
なお、ウォータジャケット部２０のガスケット面１２側は、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの大径部３６ａ〜３６ｃによって閉塞される。
【００４２】
シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃにおける胴体部の各外周壁部は、ボア穴２２の内周壁部および壁部２４ａ、２４ｂに接合されている。その一方で、凹部３０上に載置されたシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃにおける各大径部３６ａ〜３６ｃの外縁部がブロック本体１６のガスケット面１２と接合されており、また、シリンダスリーブ１８ｂの大径部３６ｂと、該大径部３６ｂの環状段部３８ｂに載置されたシリンダスリーブ１８ａ、１８ｃの大径部３６ａ、３６ｃとが接合されている。以上の接合は、後述するように、摩擦撹拌接合にて行われている。
【００４３】
なお、図１および図２においては、便宜上、ブロック本体１６と各シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの大径部３６ａ〜３６ｃとを境界線にて明示しているが、実際には、各部材１６、３６ａ〜３６ｃは摩擦撹拌接合によって継目なく接合されている。すなわち、各部材１６、３６ａ〜３６ｃは一体的に接合されており、視認可能な程度に明確な境界線は存在しない。
【００４４】
本実施の形態に係るシリンダブロック１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
【００４５】
上記したように、本実施の形態においては、ウォータジャケット部２０が、ブロック本体１６とシリンダスリーブ１８ａ、１８ｃとの間、およびシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの隣接するもの同士の間に設けられる。すなわち、一般的なシリンダブロック３のように、ウォータジャケット部１をブロック本体４の中空部として設ける必要はない。このため、ブロック本体１６の肉厚を小さくすることができるので、シリンダブロック１０の体積を小さくすることができる。換言すれば、シリンダブロック１０を小型化することができるとともに、軽量化することができる。
【００４６】
そして、このシリンダブロック１０を組み込んで構成された内燃機関を運転する際には、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃ内で図示しないピストンが往復動作し、この際に該ピストンの側周壁部がシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの内周壁部に摺接する。この摺接に起因する摩擦熱、および内燃機関に導入された燃料と空気との混合ガスが爆発することに伴って発生する熱によって、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの温度が上昇する。
【００４７】
ここで、上記したように、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃには、ウォータジャケット部２０に流通された冷却水が直接的に接触する。このため、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを効率的に冷却することができるので、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの温度が過度に上昇することを抑制することができる。
【００４８】
また、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃとブロック本体１６、およびシリンダスリーブ１８ａ、１８ｂの大径部３６ａ、３６ｂ同士とシリンダスリーブ１８ｂ、１８ｃの大径部３６ｂ、３６ｃ同士が摩擦撹拌接合によって一体的に接合されている。換言すれば、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃとブロック本体１６、およびシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃ同士が強固に接合されているため、剛性に優れたシリンダブロック１０を構成することができる。
【００４９】
さらに、耐摩耗性に優れるハイシリコン系アルミニウムからなるシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを使用しているので、シリンダブロック１０の耐久性を確保することもできる。しかも、この場合、ブロック本体１６を安価なアルミニウムから構成するようにしているので、シリンダブロック１０の製造コストが上昇することもない。
【００５０】
シリンダブロック１０は、以下のようにして製造することができる。
【００５１】
まず、鋳造作業によって、図３および図４に示すブロック本体１６を鋳造成形する。この際、ブロック本体１６にウォータジャケット部２０を設ける必要がないため、鋳造用金型のキャビティに崩壊性中子を配置する必要はない。すなわち、本実施形態によれば、崩壊性中子を作製する煩雑な作業が不要となるとともに、崩壊性中子の作製コストを削減することができるのでシリンダブロック１０の製造コストを低廉化することができるという利点がある。
【００５２】
その一方で、図５に示すように、テーパ状に膨出した膨出部４４が内周壁部に設けられ、かつ外周壁部の一端部に大径部３６ａ〜３６ｃが設けられたシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを作製する。なお、膨出部４４のテーパ面４６は、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの内周が大径部３６ａ〜３６ｃから離間するにつれて縮径するように設ける。
【００５３】
これら大径部３６ａ〜３６ｃにおける側周壁部の下方を円周方向に沿って機械加工にて切り欠き、該大径部３６ａ〜３６ｃの下方に環状段部３８ａ〜３８ｃを設ける。その後、大径部３６ｂの一部を直線的に切り欠いて、環状段部３８ｂを露呈する。その一方で、環状段部３８ａ、３８ｃの一部を直線的に切り欠く。
【００５４】
次いで、ブロック本体１６のボア穴２２にシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを挿入する。挿入されたシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの各下端部が環状段部２６ａ〜２６ｃに載置され、その一方で、大径部３６ａ〜３６ｃが凹部３０に載置されるとともに、大径部３６ａ、３６ｃが環状段部３８ｂ上に載置される。この際、環状段部３８ａ、３８ｃが切り欠かれているので、環状段部３８ａ、３８ｃが環状段部３８ｂに干渉することはない。さらに、環状段部３８ａ〜３８ｃの側周壁部がボア穴２２の内周壁部に当接する。
【００５５】
この挿入に伴いシリンダボア１４ａ〜１４ｃが互いに離隔されるとともに、環状切欠部２８とシリンダスリーブ１８ａ、１８ｃとの間と、シリンダスリーブ１８ａ、１８ｂとの間と、シリンダスリーブ１８ｂ、１８ｃとの間に連通するウォータジャケット部２０が形成される。
【００５６】
次いで、ボア穴２２の内周壁部および壁部２４ａ、２４ｂと、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの外周壁部とを摩擦撹拌接合にて互いに接合する。
【００５７】
図６に示すように、摩擦撹拌接合用工具５０は、円柱状の回転体５２と、該回転体５２に比して小径でかつ先端が円錐状のプローブ５４を備える。本実施の形態においては、シリンダボア１４ａの長手軸方向に対して傾斜した状態で摩擦撹拌接合用工具５０をシリンダボア１４ａ内に挿入し、プローブ５４をテーパ面４６に当接させる。
【００５８】
この状態で回転体５２を回転付勢すると、プローブ５４がテーパ面４６に摺接することに伴って摩擦熱が発生し、テーパ面４６におけるプローブ５４の当接箇所が軟化する。その結果、プローブ５４の先端部がシリンダスリーブ１８ａとボア穴２２の内周壁部との当接箇所に到達し、該当接箇所においても、シリンダスリーブ１８ａの外周壁部とボア穴２２の内周壁部とが摩擦熱によって軟化する。
【００５９】
そして、摩擦撹拌接合用工具５０をテーパ面４６に沿って旋回動作させると、軟化した肉は、プローブ５４にて撹拌されることに伴って塑性流動した後、該プローブ５４が離間することに伴って固相接合する。これにより、シリンダスリーブ１８ａの外周壁部とボア穴２２の内周壁部とが一体的に固相接合される。
【００６０】
摩擦撹拌接合用工具５０が旋回動作されることに追従してこの現象が逐次的に繰り返されることにより、シリンダスリーブ１８ａの外周壁部と、ボア穴２２の内周壁部または壁部２４ａとが一体的に接合されるに至る。勿論、残余のシリンダスリーブ１８ｂ、１８ｃにおいても同様の作業が営まれる。
【００６１】
次に、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの大径部３６ａ〜３６ｃとブロック本体１６とを接合する。この接合も、摩擦撹拌接合にて行われる。すなわち、摩擦撹拌接合用工具５０の回転体５２を回転付勢し、プローブ５４を摺接させながら大径部３６ａ〜３６ｃおよびブロック本体１６の肉を摩擦撹拌接合する。この場合、図７の矢印Ａに沿って摩擦撹拌接合用工具５０を変位させることによって大径部３６ａ〜３６ｃとブロック本体１６とを接合すればよい。
【００６２】
この際、図８に拡大して示すように、大径部３６ａ〜３６ｃは、凹部３０に載置されていることによって堅牢に支持されている。また、環状段部３８ａ〜３８ｃの側周壁部がボア穴２２の内周壁部に当接しているので、該環状段部３８ａ〜３８ｃの楔作用によって、大径部３６ａ〜３６ｃがブロック本体１４から離間し難くなる。このため、ブロック本体１４と大径部３６ａ〜３６ｃとが離間することを防止するためのクランプ用治具を特に使用することなく、摩擦撹拌接合を容易に遂行することができる。
【００６３】
しかも、この場合、ウォータジャケット部２０を閉塞する環状段部３８ａ〜３８ｃが軟化しないので、軟化した肉がウォータジャケット部２０に流動することを回避することもできる。
【００６４】
次に、大径部３６ａ、３６ｂ同士、大径部３６ｂ、３６ｃ同士を摩擦撹拌接合する。この際には、図９の矢印Ｂ、Ｃに沿って摩擦撹拌接合用工具５０を変位させるようにすればよい。この場合においては、シリンダスリーブ１８ｂの環状段部３８ｂにシリンダスリーブ１８ａ、１８ｃの大径部３６ａ、３６ｃが載置されることによって支持されているので、上記と同様、摩擦撹拌接合を容易に遂行することができる。
【００６５】
以上の作業によって、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃとブロック本体１６、およびシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃ同士を一体的に接合することができる。
【００６６】
次いで、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃ内の膨出部４４を除去する。すなわち、ドリルによって研削加工を行う等して、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの内周を等径とする。これにより、該シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃ内でピストンが往復動作することが可能となる。
【００６７】
このように、本実施の形態においては、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃとブロック本体１６、およびシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃ同士を接合する手段として、摩擦撹拌接合を採用している。このため、各部材１６、１８ａ〜１８ｃを一体的に接合することができるので、剛性に優れたシリンダブロック１０を構成することができる。
【００６８】
しかも、摩擦撹拌接合によれば、溶接し難い素材からなる部材同士であっても比較的容易に接合することができる。したがって、例えば、ブロック本体１６がＨＰＤＣによって作製されたものであっても、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを容易に接合することができる。このため、肉厚の一層小さいシリンダブロック１０を構成することができる。
【００６９】
プローブ５４を挿入または離脱させることに伴って形成された挿入穴または離脱穴は、ボルト穴２１ａ〜２１ｆのいずれかとして加工するようにすればよい。例えば、大径部３６ａ〜３６ｃとブロック本体１６とを摩擦撹拌接合する際（図７参照）の挿入穴をボルト穴２１ａ、離脱穴をボルト穴２１ｅとなるようにすればよい。また、大径部３６ａ、３６ｂ同士を摩擦撹拌接合する際（図９参照）の挿入穴をボルト穴２１ｂ、離脱穴をボルト穴２１ｆとなるようにし、大径部３６ｂ、３６ｃ同士を摩擦撹拌接合する際の挿入穴をボルト穴２１ｃ、離脱穴をボルト穴２１ｇとなるようにすればよい。これにより、プローブ５４の挿入穴または離脱穴が残留することを回避することができる。
【００７０】
なお、上記した実施の形態においては、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃに環状段部３８ａ〜３８ｃを設けるとともに、シリンダスリーブ１８ｂの環状段部３８ｂの一部を露呈するようにしているが、図１０に示すように、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃに大径部３６ａ〜３６ｃのみを設け、該大径部３６ａ〜３６ｃの側周壁部同士を当接させるようにしてもよい。この場合においても、図１１に拡大して示すように、大径部３６ａ〜３６ｃがブロック本体１６の凹部３０に載置・支持されているので、摩擦撹拌接合を容易に遂行することができる。
【００７１】
また、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの内周壁部に膨出部４４を設けることなく、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの外周壁部とボア穴２２の内周壁部とを接合するようにしてもよい。この場合、図１２に示すように、第１回転体６０と、該第１回転体６０の側周壁部に設けられて第１回転体６０とは独立して回転可能な第２回転体６２と、該第２回転体６２の先端部に設けられたプローブ６４とを有する摩擦撹拌接合用工具６６を使用すればよい。第１回転体６０および第２回転体６２を同時に回転付勢することによって、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの外周壁部とボア穴２２の内周壁部とを接合することができる。
【００７２】
さらに、図１３に示すように、ウォータジャケット部２０に、シリンダスリーブ１８ａ、１８ｂの間、およびシリンダスリーブ１８ｂ、１８ｃの間の連通路を設ける必要は特になく、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの外周壁部のみを冷却するようにしてもよい。
【００７３】
さらにまた、図１４および図１５に示すように、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを載置する載置部として、ブロック本体１６に設けられたジャーナル部７０を使用してもよい。
【００７４】
そして、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃは、ハイシリコン系アルミニウムからなるものに特に限定されるものではない。例えば、その他のアルミニウム合金からなるものであってもよいし、アルミニウムからなるものであってもよい。別の好適な例としては、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなるシリンダスリーブや、ＭＭＣスリーブ等を挙げることができる。
【００７５】
一方、ブロック本体１６は、アルミニウムからなるものに限定されるものではなく、マグネシウムまたはマグネシウム合金等、他の素材からなるものであってもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックによれば、シリンダスリーブに大径部を設け、該大径部とブロック本体、および該大径部同士を接合するようにしている。このため、ウォータジャケット部をブロック本体とシリンダスリーブとの間、必要であればシリンダスリーブ同士の間に設けることができる。したがって、ウォータジャケット部をブロック本体の中空部として設ける必要がないので、シリンダボア同士の間や、ブロック本体における端部の各肉厚を小さくすることができる。換言すれば、体積が小さくかつ軽量の多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックを構成することができる。
【００７７】
しかも、この場合、シリンダスリーブを直接的に冷却媒体に接触させることができるので、シリンダスリーブを効率よく冷却することができる。
【００７８】
また、本発明に係る多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックの製造方法によれば、鋳造成形されたブロック本体にシリンダスリーブを挿入した後、該シリンダスリーブの大径部とブロック本体、および隣接するシリンダスリーブの大径部同士を摩擦撹拌接合にて接合するようにしている。したがって、ウォータジャケット部を設けるための崩壊性中子を使用する必要がないので、ブロック本体を容易に鋳造形成することができるとともに、多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックの製造コストを低廉化することができる。
【００７９】
その上、この製造方法では、各部材を継目なく接合することができる。換言すれば、各部材を一体的に接合することができるので、剛性に優れた多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るシリンダブロックの要部概略縦断面図である。
【図２】図１のシリンダブロックにおけるガスケット面側からの平面図である。
【図３】図１のシリンダブロックを構成するブロック本体の要部概略縦断面図である。
【図４】図３のブロック本体におけるガスケット面側からの平面図である。
【図５】外周壁部に大径部を有し、内周壁部に膨出部を有するシリンダスリーブの概略縦断面図である。
【図６】図５のシリンダスリーブの外周壁部をボア穴の内周壁部に摩擦撹拌接合にて接合する状態を示す要部概略縦断面図である。
【図７】大径部をブロック本体に接合する際の摩擦撹拌接合用工具の変位方向を説明するガスケット面側からの平面説明図である。
【図８】大径部とブロック本体とを摩擦撹拌接合している状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図９】大径部同士を接合する際の摩擦撹拌接合用工具の変位方向を説明するガスケット面側からの平面説明図である。
【図１０】別の実施の形態に係るシリンダブロックの要部概略縦断面図である。
【図１１】図１０のシリンダブロックにおいて、大径部とブロック本体とを摩擦撹拌接合している状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図１２】膨出部が設けられていないシリンダスリーブの外周壁部をボア穴の内周壁部に摩擦撹拌接合にて接合する状態を示す要部概略縦断面図である。
【図１３】さらに別の実施の形態に係るシリンダブロックの要部概略縦断面図である。
【図１４】ジャーナル部にシリンダスリーブが載置されたシリンダブロックのガスケット面側側からの平面図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線矢視断面図である。
【図１６】一般的な多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックの要部概略縦断面図である。
【符号の説明】
１、２０…ウォータジャケット部　　　２、１２…ガスケット面
３、１０…クローズドデッキ型シリンダブロック（シリンダブロック）
４、１６…ブロック本体
５、１４ａ〜１４ｃ…シリンダボア
６、１８ａ〜１８ｃ…シリンダスリーブ
２１ａ〜２１ｈ…ボルト穴
２２…ボア穴　　　　　　　　　　　　２４ａ、２４ｂ…壁部
２６ａ〜２６ｃ…環状段部　　　　　　２８…環状切欠部
３０…凹部　　　　　　　　　　　　　３６ａ〜３６ｃ…大径部
３８ａ〜３８ｃ…環状段部　　　　　　４４…膨出部
４６…テーパ面　　　　　　　　　　　５０、６６…摩擦撹拌接合用工具
５２、６０、６２…回転体　　　　　　５４、６４…プローブ
７０…ジャーナル部

Claims (9)

1. ブロック本体と、前記ブロック本体に設けられた複数個のシリンダボア内にそれぞれ挿入されて前記ブロック本体に接合されたシリンダスリーブと、前記ブロック本体と前記シリンダスリーブとの間に形成されたウォータジャケット部とを備え、前記ウォータジャケット部の前記ブロック本体におけるガスケット面側が閉塞されている多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックであって、
   前記シリンダスリーブは、該シリンダスリーブの胴体部に比して直径が大きい大径部を一端部に有し、
   前記大径部は、前記シリンダボアのガスケット面側開口部に設けられた大径部載置部に載置され、
   前記シリンダスリーブの大径部が前記ブロック本体のガスケット面に接合されており、かつ前記シリンダスリーブの大径部同士が接合されていることを特徴とする多気筒クローズドデッキ型シリンダブロック。
2. 請求項１記載の多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックにおいて、前記シリンダスリーブの外周壁部と前記シリンダボアの内周壁部とが互いに接合されていることを特徴とする多気筒クローズドデッキ型シリンダブロック。
3. 請求項１または２記載の多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックにおいて、前記シリンダスリーブにおける前記大径部の下方に環状段部が設けられており、前記環状段部の側周壁部は、シリンダボアの内周壁部に当接していることを特徴とする多気筒クローズドデッキ型シリンダブロック。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックにおいて、前記シリンダスリーブは、前記シリンダボア内に設けられた載置部に載置されていることを特徴とする多気筒クローズドデッキ型シリンダブロック。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックにおいて、前記シリンダスリーブの大径部は、隣接するシリンダスリーブの大径部が切り欠かれて露呈した前記環状段部に載置されていることを特徴とする多気筒クローズドデッキ型シリンダブロック。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のシリンダブロックにおいて、ブロック本体と前記各シリンダスリーブの前記大径部、および前記大径部同士が継目なく接合されていることを特徴とする多気筒クローズドデッキ型シリンダブロック。
7. ブロック本体に設けられたシリンダボアに、一端部に大径部が設けられたシリンダスリーブを挿入することによって、前記ブロック本体と前記シリンダスリーブとの間にウォータジャケット部を形成するとともに、前記ブロック本体のガスケット面側開口部に設けられた大径部載置部に前記大径部を載置する工程と、
   前記シリンダスリーブの大径部と前記ブロック本体のガスケット面、および前記シリンダスリーブの大径部同士を摩擦撹拌接合にてそれぞれ接合し、前記ウォータジャケット部の前記ガスケット面側を封止する工程と、
   を有することを特徴とする多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックの製造方法。
8. 請求項７記載の製造方法において、前記シリンダスリーブの外周壁部と前記シリンダボアの内周壁部とを摩擦撹拌接合にて互いに接合する工程をさらに有することを特徴とする多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックの製造方法。
9. 請求項６〜８のいずれか１項に記載の製造方法において、前記シリンダボア内に載置部を設け、該シリンダボア内に前記シリンダスリーブを挿入した際に前記載置部に載置することを特徴とする多気筒クローズドデッキ型シリンダブロックの製造方法。

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