JP2004308625A - アルミニウム基複合材製ライナ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】シリンダブロック１１に鋳包んだライナ２１は、中央３１の全周の表面粗さより両端２５，２６側の全周の表面粗さを粗くした。両端側の範囲を、片側それぞれ、ライナの全長の１５〜２５％とし、両端側の表面粗さを９５〜１５０μｍとした。
【効果】中央の面で凝固したアルミニウム合金との密着性と端部の粗面で凝固したアルミニウム合金との密着性を比べると表面粗さの凹が粗い（深い）ので、端部の密着性が高まる。シリンダヘッド側の端部の密着性を高め、熱やシリンダヘッドの取り付けボルトの軸力によるライナの変形を抑制することができる。
【選択図】 図１
【効果】中央の面で凝固したアルミニウム合金との密着性と端部の粗面で凝固したアルミニウム合金との密着性を比べると表面粗さの凹が粗い（深い）ので、端部の密着性が高まる。シリンダヘッド側の端部の密着性を高め、熱やシリンダヘッドの取り付けボルトの軸力によるライナの変形を抑制することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関のアルミニウム合金製シリンダブロックに採用するアルミニウム基複合材製ライナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関のシリンダブロックには、シリンダ用ライナを取り付けたものがある。シリンダ用ライナを取り付けることで、シリンダブロックとは異なる材質をシリンダに採用することができ、耐摩耗性の向上を図るなどの効果を得ることができる。
そのようなシリンダ用ライナの外面を粗くしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
また、シリンダ用ライナの外面に溝を形成したものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−９４８６７号公報 （第４，６頁、図１０）
【特許文献２】
特許第３１６１３０１号公報 （第２頁、図１）
【０００４】
以上の特許文献１、２を、図面を参照の上、詳しく説明する。
図１１は従来の軽金属部品の素材（ライナ）の説明図である（特許文献１の図１０を写したもの。）。
従来の素材９（符号は同公報に記載されたものを流用した。以下同様。）は、ノズル１８からの空気噴流１２内の粒子で外側表面１０の仕上げ程度を粗さ３０〜６０μｍにすると同時に、外側表面１０に外側材料隆起を形成したもので、外側材料隆起の先端がクランクケースの軽金属の溶湯により溶融することで、クランクケースと素材９との結合を向上させることができるというものである。
【０００５】
図１２は従来のライナの説明図である（特許文献２の図１を写したもの。）。
ライナ本体２は、外周面４の全周に溝１０を軸線に沿った方向にピッチＰおよび半径Ｒで形成したもので、溝１０によってシリンダブロックのライナ本体２，２間から割れが発生するのを防止することができるというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記図１１に示す特許文献１の素材９を採用した鋳造では、部分的に外側材料隆起の先端を溶融できない心配がある。特に、湯口から遠く離れたところで溶湯が合流する部位で且つ、そこに位置する外側材料隆起の先端形状が丸いなど外側材料隆起の先端の温度が上昇し難い条件が重なると、外側材料隆起の先端の溶融は期待できず、クランクケースと素材９との結合力は低下する。
【０００７】
外側材料隆起の先端が溶けないところでは、外側表面１０の粗さは３０〜６０μｍのままであり、溝部や突部に比べると結合力は小さい。仮に、例えば、外面に形成した溝部や突出部と３０〜６０μｍの粗さの凹部を組み合わせることも可能であるが、外面の機械加工に手間がかかり、生産コストが嵩む。
【０００８】
上記図１２に示す特許文献２のライナ本体２は、溝１０を切削加工で形成したもので、加工に手間がかかる。具体的には、円筒形状に形成した後、外周面４をバイトで切削して１本の溝１０を形成し、その次に、ライナ本体２をピッチＰだけ回転させ、またバイトで１本の溝１０を形成し、この操作をライナ本体２が一回転するまで繰り返して全ての溝１０を形成する。このため、生産効率が悪く、生産コストが嵩む。
また、溝１０を形成するために素材の肉厚を厚くする必要があり、素材の生産コストが嵩む。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、アルミニウム合金との密着性を向上させ、ライナの生産コストを削減するアルミニウム基複合材製ライナを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、アルミニウム合金製シリンダブロックに鋳包むのに際し、外面をショットブラストにより粗面にしたアルミニウム基複合材製ライナにおいて、ライナ中央の全周の表面粗さより両端側の全周の表面粗さを粗くしたことを特徴とする。
【００１１】
中央の面で凝固したアルミニウム合金との密着性と端部の粗面で凝固したアルミニウム合金との密着性を比べると表面粗さの凹が粗い（深い）ので、端部の密着性が高まる。その結果、最も高温になる燃焼室の近傍で、熱によってライナにライナ成形時の残留応力の開放が起き始めても、アルミニウム合金（母材）側が剥離することなく、拘束力を付加して、ライナの燃焼室側端部の変形を抑制する。
【００１２】
同様に、燃焼室側端部で、シリンダブロックにシリンダヘッドを取り付けるボルトの締め付け力（軸力）で応力が発生しても、アルミニウム合金（母材）側から端部が剥離すことはなく、ライナの燃焼室側端部の変形を抑制する。
【００１３】
もう一方のオイルパン側端部でも、端部の密着性が高まるので、ライナにライナ成形時の残留応力の開放が起き始めても、アルミニウム合金（母材）側が剥離することなく、拘束力を付加することができ、ライナのオイルパン側端部の変形を抑制することができる。結果的にライナの摺動部の変形による摺動抵抗の増加を抑える。
【００１４】
請求項２は、両端側の範囲を、片側それぞれ、ライナの全長の１５〜２５％とし、両端側の表面粗さを９５〜１５０μｍとしたことを特徴とする。
端部の範囲が全長の１５％未満では、表面積が小さくなり、端部の密着強度が低下する。その結果、運転時のライナおよびシリンダ部の温度によってはライナ製造時の残留応力による挙動でボア（シリンダの直径）の真円度が低下して、摺動部に対するピストンとの摺動抵抗が大きくなる心配がある。
端部の範囲が全長の２５％を超えると、ショットブラストで粗面を形成する際に、ボア（シリンダの直径）の真円度が低下して、摺動部に対するピストンとの摺動抵抗が大きくなる心配がある。
このように、端部の範囲を全長の１５〜２５％とすることで、ボアの真円度の低下を抑制することができる。
【００１５】
両端側の表面粗さが９５μｍ未満になると、粗面の凹内に凝固したアルミニウム合金との結合量が不足してアンカー効果が減少し、所望の密着強度を得ることができない。
両端側の表面粗さが１５０μｍを超えると、ショットでの粗面の形成は難しく、例えば、切削加工で行う。
このように、両端側の表面粗さを９５〜１５０μｍとすることで、両端側に対して所望の密着性を確保するとともに、ライナの生産コストを削減する。
【００１６】
請求項３は、ショットブラストのショット粒の平均粒径を４５０〜６５０μｍとしたこを特徴とする。
平均粒径が４５０μｍ未満になると、粒径が小さく、所望の形状（深さや直径）の凹部を形成し難く、凹部の均一化を図り難い。
平均粒径が６５０μｍを超えると、粒径が大きく、所望の形状（間隔や直径）の凹部を形成し難く、凹部の均一化を図り難い。
このような観点から、平均粒径が４５０〜６５０μｍのショット粒を使用し、微細な凹凸の凹部の均一化を図る。
【００１７】
請求項４は、ショット粒は、アルミナ粒であることを特徴とする。
アルミナ粒を用いることで、ライナの材質およびシリンダブロックの材質と同等の材質とする。その結果、アルミナ粒がライナの外周面に衝突した際に、凹部にアルミナ粒が食い込んで残ったり、凹部にアルミナ粒の破片が残ったりしも、鋳包んだ後にシリンダブロックとライナとの間に介在するものは異材とならない。従って、介在物の線膨張係数の違いによる剥離の起点はなく、剥離を防げる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るアルミニウム基複合材製ライナを用いた内燃機関の断面図である。
内燃機関１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１内を摺動するピストン１２と、コネクティングロッド１３と、シリンダブロック１１の上部に取り付けたシリンダヘッド１４と、を備える。１５はオイルパン、１５ａはオイルパン側を示す。
【００１９】
シリンダブロック１１は、シリンダ部１６に形成した冷却水水路１７と、シリンダ部１６に取り付けたライナ２１とを有し、シリンダブロック１１を鋳造する際にライナ２１を一体的に鋳包んだシリンダである。２２はライナ２１の端に位置する燃焼室を示す。
シリンダブロック１１の材質は、アルミニウム合金であり、例えば、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金の一種であるＪＩＳ−ＡＤＣ１２を用いる。
【００２０】
ライナ２１は、アルミニウム基複合材製であり、アルミニウム基複合材を用いることで、耐磨耗性を向上させることができるとともに、軽量化を図ることができる。
ライナ２１はまた、内面２３と、外面２４と、両端側としての端部２５，２６とからなり、外面２４の中央３１を所定の表面粗さの面３２に仕上げ、端部２５，２６に粗面としての微細な凹凸３３，３４を形成し、これらの面３２、凹凸３３，３４の表面粗さをライナ２１の長手方向（矢印▲１▼の方向）に対して変化させるとともに、ライナ２１中央３１の全周の表面粗さより両端２５，２６側の全周の表面粗さを粗くしたものである。
【００２１】
図２（ａ），（ｂ）は本発明に係るライナの説明図であり、（ａ）はライナの斜視図、（ｂ）は表面粗さと表面粗さの範囲を示したグラフである。
（ａ）において、ライナ２１は既に説明したように、外面２４の中央３１に面３２を形成し、端部２５，２６に微細な凹凸３３，３４を形成した。Ｌはライナ２１の全長を示す。
【００２２】
中央３１の表面粗さはｍで、表面粗さｍを７０〜９０μｍＲｙ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１参照）に形成し、表面粗さの範囲をＬ１に設定した。ここでは、中央３１の表面粗さをショットブラストで粗面（７０〜９０μｍＲｙ）にしたが、ショットブラストを行わずにそのままの表面粗さ、例えば、８μｍＲｙの状態でも使用可能である。
【００２３】
端部２５の表面粗さはｂで、表面粗さｂを９５〜１５０μｍＲｙに形成し、表面粗さの範囲をＬ２に設定した。範囲Ｌ２は全長Ｌの１５〜２５％とした。
端部２６の表面粗さはｔで、表面粗さｔを９５〜１５０μｍＲｙに形成し、表面粗さの範囲をＬ３に設定した。範囲Ｌ３は全長Ｌの１５〜２５％とした。
【００２４】
（ｂ）において、グラフの横軸を表面粗さＲｙとし、縦軸を表面粗さの範囲としたときに、端部２５の範囲Ｌ２を表面粗さｂ、例えば、１００μｍＲｙに形成し、端部２６の範囲Ｌ３を表面粗さｔ、例えば、１２０μｍＲｙに形成した。
【００２５】
以上に述べたアルミニウム基複合材製ライナの作用を次に説明する。
図３は図１の３部詳細図で、表面粗さを模式的に示した。
ライナ２１の中央３１を表面粗さｍに形成し、端部２６を表面粗さｍより粗い（深い）表面粗さｔ（ｔ＞ｍ）に形成したので、中央３１の面３２の凹部３６・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）上で凝固したアルミニウム合金との密着性に比べて、端部２６の凹凸３４の凹部３７・・・内で凝固したアルミニウム合金との密着性は大きくなる。その結果、燃焼室２２（図１参照）に近く、最も高温になる端部２６でライナにライナ成形時の残留応力の開放が起き始めても、アルミニウム合金（母材）側が剥離することなく、拘束力を付加することができ、ライナの燃焼室側端部２６の変形を抑制することができる。
【００２６】
また、ライナ２１は、中央３１の面３２の凹部３６・・・密着性に比べて端部２６の凹部３７・・・の密着性が大きくなるので、シリンダヘッド１４（図１参照）を取り付けるボルトの締め付け力（軸力）で端部２６に応力が発生しても、アルミニウム合金から端部２６が剥離すことはなく、端部２６の変形を抑制することができる。
【００２７】
端部２６の表面粗さｔを９５〜１５０μｍとした。
端部２６の表面粗さｔが９５μｍ未満になると、凹部３７内の凝固したアルミニウム合金との結合量が不足してアンカー効果が減少し、所望の密着強度を得ることができない。
端部２６の表面粗さｔが１５０μｍを超えると、ショットでの凹部３７の形成は難しく、例えば、切削加工で行う。
このように、端部２６の表面粗さｔを９５〜１５０μｍとすることで、端部２６に対して所望の密着性を得ることができるとともに、ライナの生産コストを削減することができる。
【００２８】
図２に示すように、端部２６の範囲Ｌ３を全長Ｌの１５〜２５％とした。
端部２６の範囲Ｌ３が全長Ｌの１５％未満では、表面積が小さくなり、端部２６の密着強度が低下する。その結果、運転時のライナ２１およびシリンダ部１６（図１参照）の温度によってはライナ２１製造時の残留応力による挙動でボア（シリンダの直径）の真円度が低下して、摺動部に対するピストン１２との摺動抵抗が大きくなる心配がある。
端部２６の範囲Ｌ３が全長Ｌの２５％を超えると、ショットブラストで粗面を形成する際に、ボア（シリンダの直径）の真円度が低下して、摺動部に対するピストン１２との摺動抵抗が大きくなる心配がある。
このように、端部２６の範囲Ｌ３を全長Ｌの１５〜２５％とすることで、ボア（シリンダの直径）の真円度の低下を抑制することができる。
【００２９】
図４は図１の４部詳細図で、表面粗さを模式的に示した。
端部２５を表面粗さｍより粗い（深い）表面粗さｂ（ｂ＞ｍ）に形成したので、中央３１のアルミニウム合金との密着性に比べて端部２５の凹凸３３の凹部３８・・・内で凝固したアルミニウム合金との密着性は大きくなる。その結果、開放形状で拘束し難い端部２５側で、熱によって残留応力の開放が起きても、端部２５の変形を抑制することができる。
【００３０】
端部２５の表面粗さｂを９５〜１５０μｍとした。
表面粗さｂの範囲は端部２６（図３参照）の表面粗さｔの範囲と同じであり、同様の作用および効果を発揮することができる。
端部２５の範囲Ｌ２を図２に示すように全長Ｌの１５〜２５％とした。
端部２５の範囲Ｌ２は端部２６の範囲Ｌ３と同じであり、同様の作用および効果を発揮することができる。
【００３１】
次に、本発明に係るアルミニウム基複合材製ライナの別実施の形態を示す。
図５（ａ），（ｂ）は第１別実施の形態図であり、（ａ）はライナの斜視図、（ｂ）は表面粗さと表面粗さの範囲を示したグラフである。上記図１、図２に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
【００３２】
（ａ）において、ライナ４１は、外面２４の中央３１を面４２に仕上げ、端部２５，２６に微細な凹凸４３，４４を形成し、これらの面４２、凹凸４３，４４の表面粗さをライナ４１の長手方向に対して変化させたものである。
【００３３】
（ｂ）において、グラフの横軸を表面粗さＲｙとし、縦軸を表面粗さの範囲としたときに、中央３１を表面粗さｍ、例えば、７０μｍＲｙに形成し、端部２５を表面粗さｂ（ｂ＞ｍ）、例えば、１００μｍＲｙに形成し、端部２６を表面粗さｔ（ｔ＞ｂ＞ｍ）、例えば、１２０μｍＲｙに形成するとともに、端部２５と中央３１との間および端部２６と中央３１との間の表面粗さを滑らかに変化させた。なお、中央３１にショットブラストを行わずに、例えば、８μｍＲｙのままとしてもよい。
【００３４】
第１別実施の形態のライナ４１では、ライナ２１（図２参照）と同様の効果を発揮することができる。すなわち、端部２５，２６の表面粗さｂ，ｔによりアルミニウム合金との密着性を高めることができ、表面粗さｂ，ｔをショットブラストで形成するすることにより、生産コストを削減することができる。
【００３５】
次に、図２のライナ２１の製造方法を五つの例で説明する。
図６（ａ），（ｂ）は本発明に係るライナの製造方法の第１例説明図である。
（ａ）において、まず、ライナの素材５８を製造する（特開２０００−２３３２７１参照）。素材成形工程は、アルミニウム基複合材のビレットをダイスで引き抜くことで管とし、この管を所定長さに切断することで素材５８を得る。その次に、素材５８をショットブラスト工程へ送る。
【００３６】
ショットブラスト工程は、素材５８をターニング装置５９に固定し、素材５８の外面をショットブラスト装置６０で仕上げる。ショットブラスト装置６０は、端部用投射ノズル６１，６２と、中央用投射ノズル６３とを備え、中央用投射ノズル６３の角度βｍを端部用投射ノズル６１，６２の角度βｅ（ほぼ９０°）と異なる値、例えば、βｍを３０°〜８０°に設定し、外面の中央３１にショット粒６６を吹き付けることで面３２を形成すると同時に、端部用投射ノズル６１，６２からショット粒６６を吹き付けて端部に微細な凹凸３３，３４を形成する。
【００３７】
（ｂ）において、ショット粒６６は、粉砕粉であり、平均粒径Ｄが４５０〜６５０μｍで、形状を角錐形状としたものである。
ショット粒６６の材質は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）である。
【００３８】
このようにショットブラスト工程では、平均粒径が４５０〜６５０μｍのショット粒６６を使用したので、凹凸３３，３４の凹部３７（図３参照），３８（図４参照）の均一化を図ることができる。
平均粒径が４５０μｍ未満になると、粒径が小さく、所望の形状（深さや直径）の凹部を形成し難く、凹部の均一化を図り難い。
平均粒径が６５０μｍを超えると、粒径が大きく、所望の形状（間隔や直径）の凹部を形成し難く、凹部の均一化を図り難い。
【００３９】
ショット粒６６の形状は、角錐形状であり、角錐形状の角を楔のように外面に打ち込むことで、所望の形状（深さや直径）の凹部を形成しやすくする。
【００４０】
ショット粒６６の材質はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）であり、ショット粒６６の材質をアルミナにすると、ライナの素材５８の外面にアルミナ粒を衝突させた際に、凹部にショット粒６６が食い込んで残ったり、ショット粒６６の破片が残ったりしても、鋳包んだ後にシリンダブロックとライナの間に介在する材質は異材とならない。その結果、介在物の線膨張係数の違いにより生じるライナの剥離を防止することができる。
【００４１】
第１例のショットブラスト工程では、中央用投射ノズル６３の角度βｍを端部用投射ノズル６１，６２の角度βｅ（ほぼ９０°）と異なる値、例えば、βｍを３０°〜８０°に設定したので、端部用投射ノズル６１，６２から出たショット粒６６の吹き付け力に対して中央用投射ノズル６３から出たショット粒６６の吹き付け力は角度の差（６０°〜１０°）の分だけ小さく、中央３１の表面粗さを小さくすることができる。その結果、ショット粒６６の粒径、形状および材質を変えたり、ショットブラスト装置６０の設定値を変更したりすることなく、１回のショットブラスト作業で表面粗さの異なる外面を得ることができ、生産コストを削減することができる。
【００４２】
図７は本発明に係るライナの製造方法の第２例説明図であり、上記図６に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
第２例のショットブラスト工程に用いるショットブラスト装置６０Ｂは、端部用投射ノズル６１Ｂ，６２Ｂと、中央用投射ノズル６３Ｂとを備え、中央用投射ノズル６３Ｂのノズル径ｄｍを端部用投射ノズル６１Ｂ，６２Ｂのノズル径ｄｅ（例えば、４ｍｍ）より大きな値、例えば、ｄｍを８ｍｍに設定し、素材５８の中央３１にショット粒６６を吹き付けることで面３２を形成すると同時に、端部に微細な凹凸３３，３４を形成する。
【００４３】
第２例のショットブラスト工程では、中央用投射ノズル６３Ｂのノズル径ｄｍを端部用投射ノズル６１Ｂ，６２Ｂのノズル径ｄｅ（例えば、４ｍｍ）より大きな値、例えば、ｄｍを８ｍｍに設定したので、端部用投射ノズル６１Ｂ，６２Ｂから出たショット粒６６の吹き付け力に対して中央用投射ノズル６３Ｂから出たショット粒６６の吹き付け力はノズルの流路の断面積の差の分だけ小さく、中央３１の表面粗さを小さくすることができる。
その結果、第１例の製造方法と同様に生産コストを削減することができる。
【００４４】
図８は本発明に係るライナの製造方法の第３例説明図であり、上記図６に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
第３例のショットブラスト工程に用いるショットブラスト装置６０Ｃは、端部用投射ノズル６１Ｃ，６２Ｃと、中央用投射ノズル６３Ｃとを備え、中央用投射ノズル６３Ｃのノズル形状を端部用投射ノズル６１Ｃ，６２Ｃのノズル形状（例えば、丸形）とは異なる形状、例えば、長方形に設定し、素材５８の中央３１にショット粒６６を吹き付けることで面３２を形成すると同時に、端部に微細な凹凸３３，３４を形成する。αｅは端部用投射ノズル６１Ｃ，６２Ｃの拡散角度、αｍは中央用投射ノズル６３Ｃの拡散角度を示す。
【００４５】
第３例のショットブラスト工程では、中央用投射ノズル６３Ｃのノズル形状を端部用投射ノズル６１Ｃ，６２Ｃのノズル形状（例えば、丸形）とは異なる形状、例えば、長方形に設定したので、端部用投射ノズル６１Ｃ，６２Ｃから出たショット粒６６の吹き付け力に対して中央用投射ノズル６３Ｃから出たショット粒６６の吹き付け力はノズル形状の違いによる断面積の差の分だけ小さく、中央３１の表面粗さを小さくすることができる。
その結果、第１例の製造方法と同様に生産コストを削減することができる。
【００４６】
図９は本発明に係るライナの製造方法の第４例説明図であり、上記図６に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
第４例のショットブラスト工程に用いるショットブラスト装置６０Ｄは、端部用投射ノズル６１Ｄ，６２Ｄと、中央用投射ノズル６３Ｄとを備え、中央用投射ノズル６３Ｄからの投射距離Ｌｍを端部用投射ノズル６１Ｄ，６２Ｄからの投射距離Ｌｅより長い距離、例えば、Ｌｍ＝１．３×Ｌｅに設定し、素材５８の中央３１にショット粒６６を吹き付けることで面３２を形成すると同時に、端部に微細な凹凸３３，３４を形成する。
【００４７】
第４例のショットブラスト工程では、中央用投射ノズル６３Ｄからの投射距離Ｌｍを端部用投射ノズル６１Ｄ，６２Ｄからの投射距離Ｌｅより長い距離、例えば、Ｌｍ＝１．３×Ｌｅに設定したので、端部用投射ノズル６１Ｄ，６２Ｄから出たショット粒６６の吹き付け力に対して中央用投射ノズル６３Ｄから出たショット粒６６の吹き付け力は投射距離の違いによる投射距離の差の分だけ小さく、中央３１の表面粗さを小さくすることができる。
その結果、第１例の製造方法と同様に生産コストを削減することができる。
【００４８】
第５例の製造方法について説明する。
第１例〜第４例の説明では、第１例〜第４例の内の何れか１つの製造方法でライナを製造したが、第１例〜第４例の内の複数を組み合わせた製造方法でライナを製造してもよい。例えば、図７の第２例の製造方法と図６の第１例の製造方法とを組み合わせて、中央用投射ノズル６３Ｂ（ノズル径ｄｍ）を角度βｍに向けて行う。
第５例のショットブラスト工程では、第１例の製造方法と同様に生産コストを削減することができる。
【００４９】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係るライナを鋳包む鋳造工程の説明図である。
（ａ）：ライナ２１・・・をシリンダブロックの鋳型６７内にセットし、ダイカスト機６８でアルミニウム合金（ＡＤＣ１２）の溶湯を充填する。
（ｂ）：ライナ２１・・・を鋳包んだシリンダブロックの鋳物６９を得る。
【００５０】
尚、本発明の実施の形態に示した図６〜図９以外のライナの製造方法でライナを製造してもよく、ショット粒６６の吹き付け力を加減できる方法で行えばよい。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、アルミニウム合金製シリンダブロックに鋳包む外面を粗面にしたライナは、ライナ中央の全周の表面粗さより両端側の全周の表面粗さを粗くしたので、中央の面の凹内で凝固したアルミニウム合金との密着性より端部の粗面の凹内で凝固したアルミニウム合金との密着性が大きくなる。その結果、燃焼室に近く、最も高温になる端部でライナにライナ成形時の残留応力の開放が起き始めても、アルミニウム合金（母材）側が剥離することなく、拘束力を付加することができ、ライナの燃焼室側端部の変形を抑制することができる。
【００５２】
同様に、燃焼室側端部で、シリンダブロックにシリンダヘッドを取り付けるボルトの締め付け力（軸力）で端部に応力が発生しても、アルミニウム合金から端部が剥離すことはなく、端部の変形を抑制することができる。
【００５３】
もう一方のオイルパン側端部でも、端部の密着性が高まるので、ライナにライナ成形時の残留応力の開放が起き始めても、アルミニウム合金（母材）側が剥離することなく、拘束力を付加することができ、ライナのオイルパン側端部の変形を抑制することができる。その結果、ライナの摺動部の変形による摺動抵抗の増加を抑えることができる。
【００５４】
請求項２では、両端側の範囲を、片側それぞれ、ライナの全長の１５〜２５％とし、両端側の表面粗さを９５〜１５０μｍとした。
両端側の範囲が全長Ｌの１５％未満では、表面積が小さくなり、端部の密着強度が低下する。その結果、運転時のライナおよびシリンダ部の温度によってはライナ製造時の残留応力による挙動でボアの真円度が低下して、摺動部に対するピストンとの摺動抵抗が大きくなる心配がある。
両端側の範囲が全長Ｌの２５％を超えると、ショットブラストで粗面を形成する際に、ボアの真円度が低下して、摺動部に対するピストンとの摺動抵抗が大きくなる心配がある。
このように、両端側の範囲を全長Ｌの１５〜２５％とすることで、ボアの真円度の低下を抑制することができる。
【００５５】
両端側の表面粗さが９５μｍ未満になると、粗面の凹内に凝固したアルミニウム合金との結合量が不足してアンカー効果が減少し、所望の密着強度を得ることができない。
両端側の表面粗さが１５０μｍを超えると、ショットでの粗面の形成は難しく、例えば、切削加工で行う。
このように、両端側の表面粗さを９５〜１５０μｍとすることで、両端側に対して所望の密着性を得ることができるとともに、ライナの生産コストを削減することができる。
【００５６】
請求項３では、ショットブラストのショット粒の平均粒径を４５０〜６５０μｍとした。
平均粒径が４５０μｍ未満になると、粒径が小さく、所望の形状の凹部を形成し難く、凹部の均一化を図り難い。
平均粒径が６５０μｍを超えると、粒径が大きく、所望の形状の凹部を形成し難く、凹部の均一化を図り難い。
このような観点から、平均粒径が４５０〜６５０μｍのショット粒を使用したので、微細な凹凸の凹部の均一化を図ることができる。
【００５７】
請求項４では、ショット粒は、アルミナ粒であり、アルミナ粒を用いることで、ライナの材質およびシリンダブロックの材質と同等の材質とする。その結果、アルミナ粒がライナの外周面に衝突した際に、凹部にアルミナ粒が食い込んで残ったり、凹部にアルミナ粒の破片が残ったりしても、鋳包んだ後にシリンダブロックとライナとの間に介在するものは異材とならず、線膨張係数の違いによる剥離の起点はなく、剥離防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアルミニウム基複合材製ライナを用いた内燃機関の断面図
【図２】本発明に係るライナの説明図
【図３】図１の３部詳細図
【図４】図１の４部詳細図
【図５】第１別実施の形態図
【図６】本発明に係るライナの製造方法の第１例説明図
【図７】本発明に係るライナの製造方法の第２例説明図
【図８】本発明に係るライナの製造方法の第３例説明図
【図９】本発明に係るライナの製造方法の第４例説明図
【図１０】本発明に係るライナを鋳包む鋳造工程の説明図
【図１１】従来の軽金属部品の素材（ライナ）の説明図
【図１２】従来のライナの説明図
【符号の説明】
１１…シリンダブロック、２１…ライナ、２４…外面、２５，２６…端部、３１…ライナ中央、３２…中央の面、３３，３４…粗面（端部の凹凸）、６６…ショット粒、ｂ，ｔ…端部の表面粗さ、ｍ…中央の表面粗さ、Ｌ…ライナの全長、Ｌ２，Ｌ３…両端側の範囲。
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関のアルミニウム合金製シリンダブロックに採用するアルミニウム基複合材製ライナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関のシリンダブロックには、シリンダ用ライナを取り付けたものがある。シリンダ用ライナを取り付けることで、シリンダブロックとは異なる材質をシリンダに採用することができ、耐摩耗性の向上を図るなどの効果を得ることができる。
そのようなシリンダ用ライナの外面を粗くしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
また、シリンダ用ライナの外面に溝を形成したものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−９４８６７号公報 （第４，６頁、図１０）
【特許文献２】
特許第３１６１３０１号公報 （第２頁、図１）
【０００４】
以上の特許文献１、２を、図面を参照の上、詳しく説明する。
図１１は従来の軽金属部品の素材（ライナ）の説明図である（特許文献１の図１０を写したもの。）。
従来の素材９（符号は同公報に記載されたものを流用した。以下同様。）は、ノズル１８からの空気噴流１２内の粒子で外側表面１０の仕上げ程度を粗さ３０〜６０μｍにすると同時に、外側表面１０に外側材料隆起を形成したもので、外側材料隆起の先端がクランクケースの軽金属の溶湯により溶融することで、クランクケースと素材９との結合を向上させることができるというものである。
【０００５】
図１２は従来のライナの説明図である（特許文献２の図１を写したもの。）。
ライナ本体２は、外周面４の全周に溝１０を軸線に沿った方向にピッチＰおよび半径Ｒで形成したもので、溝１０によってシリンダブロックのライナ本体２，２間から割れが発生するのを防止することができるというものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記図１１に示す特許文献１の素材９を採用した鋳造では、部分的に外側材料隆起の先端を溶融できない心配がある。特に、湯口から遠く離れたところで溶湯が合流する部位で且つ、そこに位置する外側材料隆起の先端形状が丸いなど外側材料隆起の先端の温度が上昇し難い条件が重なると、外側材料隆起の先端の溶融は期待できず、クランクケースと素材９との結合力は低下する。
【０００７】
外側材料隆起の先端が溶けないところでは、外側表面１０の粗さは３０〜６０μｍのままであり、溝部や突部に比べると結合力は小さい。仮に、例えば、外面に形成した溝部や突出部と３０〜６０μｍの粗さの凹部を組み合わせることも可能であるが、外面の機械加工に手間がかかり、生産コストが嵩む。
【０００８】
上記図１２に示す特許文献２のライナ本体２は、溝１０を切削加工で形成したもので、加工に手間がかかる。具体的には、円筒形状に形成した後、外周面４をバイトで切削して１本の溝１０を形成し、その次に、ライナ本体２をピッチＰだけ回転させ、またバイトで１本の溝１０を形成し、この操作をライナ本体２が一回転するまで繰り返して全ての溝１０を形成する。このため、生産効率が悪く、生産コストが嵩む。
また、溝１０を形成するために素材の肉厚を厚くする必要があり、素材の生産コストが嵩む。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、アルミニウム合金との密着性を向上させ、ライナの生産コストを削減するアルミニウム基複合材製ライナを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、アルミニウム合金製シリンダブロックに鋳包むのに際し、外面をショットブラストにより粗面にしたアルミニウム基複合材製ライナにおいて、ライナ中央の全周の表面粗さより両端側の全周の表面粗さを粗くしたことを特徴とする。
【００１１】
中央の面で凝固したアルミニウム合金との密着性と端部の粗面で凝固したアルミニウム合金との密着性を比べると表面粗さの凹が粗い（深い）ので、端部の密着性が高まる。その結果、最も高温になる燃焼室の近傍で、熱によってライナにライナ成形時の残留応力の開放が起き始めても、アルミニウム合金（母材）側が剥離することなく、拘束力を付加して、ライナの燃焼室側端部の変形を抑制する。
【００１２】
同様に、燃焼室側端部で、シリンダブロックにシリンダヘッドを取り付けるボルトの締め付け力（軸力）で応力が発生しても、アルミニウム合金（母材）側から端部が剥離すことはなく、ライナの燃焼室側端部の変形を抑制する。
【００１３】
もう一方のオイルパン側端部でも、端部の密着性が高まるので、ライナにライナ成形時の残留応力の開放が起き始めても、アルミニウム合金（母材）側が剥離することなく、拘束力を付加することができ、ライナのオイルパン側端部の変形を抑制することができる。結果的にライナの摺動部の変形による摺動抵抗の増加を抑える。
【００１４】
請求項２は、両端側の範囲を、片側それぞれ、ライナの全長の１５〜２５％とし、両端側の表面粗さを９５〜１５０μｍとしたことを特徴とする。
端部の範囲が全長の１５％未満では、表面積が小さくなり、端部の密着強度が低下する。その結果、運転時のライナおよびシリンダ部の温度によってはライナ製造時の残留応力による挙動でボア（シリンダの直径）の真円度が低下して、摺動部に対するピストンとの摺動抵抗が大きくなる心配がある。
端部の範囲が全長の２５％を超えると、ショットブラストで粗面を形成する際に、ボア（シリンダの直径）の真円度が低下して、摺動部に対するピストンとの摺動抵抗が大きくなる心配がある。
このように、端部の範囲を全長の１５〜２５％とすることで、ボアの真円度の低下を抑制することができる。
【００１５】
両端側の表面粗さが９５μｍ未満になると、粗面の凹内に凝固したアルミニウム合金との結合量が不足してアンカー効果が減少し、所望の密着強度を得ることができない。
両端側の表面粗さが１５０μｍを超えると、ショットでの粗面の形成は難しく、例えば、切削加工で行う。
このように、両端側の表面粗さを９５〜１５０μｍとすることで、両端側に対して所望の密着性を確保するとともに、ライナの生産コストを削減する。
【００１６】
請求項３は、ショットブラストのショット粒の平均粒径を４５０〜６５０μｍとしたこを特徴とする。
平均粒径が４５０μｍ未満になると、粒径が小さく、所望の形状（深さや直径）の凹部を形成し難く、凹部の均一化を図り難い。
平均粒径が６５０μｍを超えると、粒径が大きく、所望の形状（間隔や直径）の凹部を形成し難く、凹部の均一化を図り難い。
このような観点から、平均粒径が４５０〜６５０μｍのショット粒を使用し、微細な凹凸の凹部の均一化を図る。
【００１７】
請求項４は、ショット粒は、アルミナ粒であることを特徴とする。
アルミナ粒を用いることで、ライナの材質およびシリンダブロックの材質と同等の材質とする。その結果、アルミナ粒がライナの外周面に衝突した際に、凹部にアルミナ粒が食い込んで残ったり、凹部にアルミナ粒の破片が残ったりしも、鋳包んだ後にシリンダブロックとライナとの間に介在するものは異材とならない。従って、介在物の線膨張係数の違いによる剥離の起点はなく、剥離を防げる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係るアルミニウム基複合材製ライナを用いた内燃機関の断面図である。
内燃機関１０は、シリンダブロック１１と、シリンダブロック１１内を摺動するピストン１２と、コネクティングロッド１３と、シリンダブロック１１の上部に取り付けたシリンダヘッド１４と、を備える。１５はオイルパン、１５ａはオイルパン側を示す。
【００１９】
シリンダブロック１１は、シリンダ部１６に形成した冷却水水路１７と、シリンダ部１６に取り付けたライナ２１とを有し、シリンダブロック１１を鋳造する際にライナ２１を一体的に鋳包んだシリンダである。２２はライナ２１の端に位置する燃焼室を示す。
シリンダブロック１１の材質は、アルミニウム合金であり、例えば、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系合金の一種であるＪＩＳ−ＡＤＣ１２を用いる。
【００２０】
ライナ２１は、アルミニウム基複合材製であり、アルミニウム基複合材を用いることで、耐磨耗性を向上させることができるとともに、軽量化を図ることができる。
ライナ２１はまた、内面２３と、外面２４と、両端側としての端部２５，２６とからなり、外面２４の中央３１を所定の表面粗さの面３２に仕上げ、端部２５，２６に粗面としての微細な凹凸３３，３４を形成し、これらの面３２、凹凸３３，３４の表面粗さをライナ２１の長手方向（矢印▲１▼の方向）に対して変化させるとともに、ライナ２１中央３１の全周の表面粗さより両端２５，２６側の全周の表面粗さを粗くしたものである。
【００２１】
図２（ａ），（ｂ）は本発明に係るライナの説明図であり、（ａ）はライナの斜視図、（ｂ）は表面粗さと表面粗さの範囲を示したグラフである。
（ａ）において、ライナ２１は既に説明したように、外面２４の中央３１に面３２を形成し、端部２５，２６に微細な凹凸３３，３４を形成した。Ｌはライナ２１の全長を示す。
【００２２】
中央３１の表面粗さはｍで、表面粗さｍを７０〜９０μｍＲｙ（ＪＩＳ Ｂ ０６０１参照）に形成し、表面粗さの範囲をＬ１に設定した。ここでは、中央３１の表面粗さをショットブラストで粗面（７０〜９０μｍＲｙ）にしたが、ショットブラストを行わずにそのままの表面粗さ、例えば、８μｍＲｙの状態でも使用可能である。
【００２３】
端部２５の表面粗さはｂで、表面粗さｂを９５〜１５０μｍＲｙに形成し、表面粗さの範囲をＬ２に設定した。範囲Ｌ２は全長Ｌの１５〜２５％とした。
端部２６の表面粗さはｔで、表面粗さｔを９５〜１５０μｍＲｙに形成し、表面粗さの範囲をＬ３に設定した。範囲Ｌ３は全長Ｌの１５〜２５％とした。
【００２４】
（ｂ）において、グラフの横軸を表面粗さＲｙとし、縦軸を表面粗さの範囲としたときに、端部２５の範囲Ｌ２を表面粗さｂ、例えば、１００μｍＲｙに形成し、端部２６の範囲Ｌ３を表面粗さｔ、例えば、１２０μｍＲｙに形成した。
【００２５】
以上に述べたアルミニウム基複合材製ライナの作用を次に説明する。
図３は図１の３部詳細図で、表面粗さを模式的に示した。
ライナ２１の中央３１を表面粗さｍに形成し、端部２６を表面粗さｍより粗い（深い）表面粗さｔ（ｔ＞ｍ）に形成したので、中央３１の面３２の凹部３６・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）上で凝固したアルミニウム合金との密着性に比べて、端部２６の凹凸３４の凹部３７・・・内で凝固したアルミニウム合金との密着性は大きくなる。その結果、燃焼室２２（図１参照）に近く、最も高温になる端部２６でライナにライナ成形時の残留応力の開放が起き始めても、アルミニウム合金（母材）側が剥離することなく、拘束力を付加することができ、ライナの燃焼室側端部２６の変形を抑制することができる。
【００２６】
また、ライナ２１は、中央３１の面３２の凹部３６・・・密着性に比べて端部２６の凹部３７・・・の密着性が大きくなるので、シリンダヘッド１４（図１参照）を取り付けるボルトの締め付け力（軸力）で端部２６に応力が発生しても、アルミニウム合金から端部２６が剥離すことはなく、端部２６の変形を抑制することができる。
【００２７】
端部２６の表面粗さｔを９５〜１５０μｍとした。
端部２６の表面粗さｔが９５μｍ未満になると、凹部３７内の凝固したアルミニウム合金との結合量が不足してアンカー効果が減少し、所望の密着強度を得ることができない。
端部２６の表面粗さｔが１５０μｍを超えると、ショットでの凹部３７の形成は難しく、例えば、切削加工で行う。
このように、端部２６の表面粗さｔを９５〜１５０μｍとすることで、端部２６に対して所望の密着性を得ることができるとともに、ライナの生産コストを削減することができる。
【００２８】
図２に示すように、端部２６の範囲Ｌ３を全長Ｌの１５〜２５％とした。
端部２６の範囲Ｌ３が全長Ｌの１５％未満では、表面積が小さくなり、端部２６の密着強度が低下する。その結果、運転時のライナ２１およびシリンダ部１６（図１参照）の温度によってはライナ２１製造時の残留応力による挙動でボア（シリンダの直径）の真円度が低下して、摺動部に対するピストン１２との摺動抵抗が大きくなる心配がある。
端部２６の範囲Ｌ３が全長Ｌの２５％を超えると、ショットブラストで粗面を形成する際に、ボア（シリンダの直径）の真円度が低下して、摺動部に対するピストン１２との摺動抵抗が大きくなる心配がある。
このように、端部２６の範囲Ｌ３を全長Ｌの１５〜２５％とすることで、ボア（シリンダの直径）の真円度の低下を抑制することができる。
【００２９】
図４は図１の４部詳細図で、表面粗さを模式的に示した。
端部２５を表面粗さｍより粗い（深い）表面粗さｂ（ｂ＞ｍ）に形成したので、中央３１のアルミニウム合金との密着性に比べて端部２５の凹凸３３の凹部３８・・・内で凝固したアルミニウム合金との密着性は大きくなる。その結果、開放形状で拘束し難い端部２５側で、熱によって残留応力の開放が起きても、端部２５の変形を抑制することができる。
【００３０】
端部２５の表面粗さｂを９５〜１５０μｍとした。
表面粗さｂの範囲は端部２６（図３参照）の表面粗さｔの範囲と同じであり、同様の作用および効果を発揮することができる。
端部２５の範囲Ｌ２を図２に示すように全長Ｌの１５〜２５％とした。
端部２５の範囲Ｌ２は端部２６の範囲Ｌ３と同じであり、同様の作用および効果を発揮することができる。
【００３１】
次に、本発明に係るアルミニウム基複合材製ライナの別実施の形態を示す。
図５（ａ），（ｂ）は第１別実施の形態図であり、（ａ）はライナの斜視図、（ｂ）は表面粗さと表面粗さの範囲を示したグラフである。上記図１、図２に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
【００３２】
（ａ）において、ライナ４１は、外面２４の中央３１を面４２に仕上げ、端部２５，２６に微細な凹凸４３，４４を形成し、これらの面４２、凹凸４３，４４の表面粗さをライナ４１の長手方向に対して変化させたものである。
【００３３】
（ｂ）において、グラフの横軸を表面粗さＲｙとし、縦軸を表面粗さの範囲としたときに、中央３１を表面粗さｍ、例えば、７０μｍＲｙに形成し、端部２５を表面粗さｂ（ｂ＞ｍ）、例えば、１００μｍＲｙに形成し、端部２６を表面粗さｔ（ｔ＞ｂ＞ｍ）、例えば、１２０μｍＲｙに形成するとともに、端部２５と中央３１との間および端部２６と中央３１との間の表面粗さを滑らかに変化させた。なお、中央３１にショットブラストを行わずに、例えば、８μｍＲｙのままとしてもよい。
【００３４】
第１別実施の形態のライナ４１では、ライナ２１（図２参照）と同様の効果を発揮することができる。すなわち、端部２５，２６の表面粗さｂ，ｔによりアルミニウム合金との密着性を高めることができ、表面粗さｂ，ｔをショットブラストで形成するすることにより、生産コストを削減することができる。
【００３５】
次に、図２のライナ２１の製造方法を五つの例で説明する。
図６（ａ），（ｂ）は本発明に係るライナの製造方法の第１例説明図である。
（ａ）において、まず、ライナの素材５８を製造する（特開２０００−２３３２７１参照）。素材成形工程は、アルミニウム基複合材のビレットをダイスで引き抜くことで管とし、この管を所定長さに切断することで素材５８を得る。その次に、素材５８をショットブラスト工程へ送る。
【００３６】
ショットブラスト工程は、素材５８をターニング装置５９に固定し、素材５８の外面をショットブラスト装置６０で仕上げる。ショットブラスト装置６０は、端部用投射ノズル６１，６２と、中央用投射ノズル６３とを備え、中央用投射ノズル６３の角度βｍを端部用投射ノズル６１，６２の角度βｅ（ほぼ９０°）と異なる値、例えば、βｍを３０°〜８０°に設定し、外面の中央３１にショット粒６６を吹き付けることで面３２を形成すると同時に、端部用投射ノズル６１，６２からショット粒６６を吹き付けて端部に微細な凹凸３３，３４を形成する。
【００３７】
（ｂ）において、ショット粒６６は、粉砕粉であり、平均粒径Ｄが４５０〜６５０μｍで、形状を角錐形状としたものである。
ショット粒６６の材質は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）である。
【００３８】
このようにショットブラスト工程では、平均粒径が４５０〜６５０μｍのショット粒６６を使用したので、凹凸３３，３４の凹部３７（図３参照），３８（図４参照）の均一化を図ることができる。
平均粒径が４５０μｍ未満になると、粒径が小さく、所望の形状（深さや直径）の凹部を形成し難く、凹部の均一化を図り難い。
平均粒径が６５０μｍを超えると、粒径が大きく、所望の形状（間隔や直径）の凹部を形成し難く、凹部の均一化を図り難い。
【００３９】
ショット粒６６の形状は、角錐形状であり、角錐形状の角を楔のように外面に打ち込むことで、所望の形状（深さや直径）の凹部を形成しやすくする。
【００４０】
ショット粒６６の材質はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）であり、ショット粒６６の材質をアルミナにすると、ライナの素材５８の外面にアルミナ粒を衝突させた際に、凹部にショット粒６６が食い込んで残ったり、ショット粒６６の破片が残ったりしても、鋳包んだ後にシリンダブロックとライナの間に介在する材質は異材とならない。その結果、介在物の線膨張係数の違いにより生じるライナの剥離を防止することができる。
【００４１】
第１例のショットブラスト工程では、中央用投射ノズル６３の角度βｍを端部用投射ノズル６１，６２の角度βｅ（ほぼ９０°）と異なる値、例えば、βｍを３０°〜８０°に設定したので、端部用投射ノズル６１，６２から出たショット粒６６の吹き付け力に対して中央用投射ノズル６３から出たショット粒６６の吹き付け力は角度の差（６０°〜１０°）の分だけ小さく、中央３１の表面粗さを小さくすることができる。その結果、ショット粒６６の粒径、形状および材質を変えたり、ショットブラスト装置６０の設定値を変更したりすることなく、１回のショットブラスト作業で表面粗さの異なる外面を得ることができ、生産コストを削減することができる。
【００４２】
図７は本発明に係るライナの製造方法の第２例説明図であり、上記図６に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
第２例のショットブラスト工程に用いるショットブラスト装置６０Ｂは、端部用投射ノズル６１Ｂ，６２Ｂと、中央用投射ノズル６３Ｂとを備え、中央用投射ノズル６３Ｂのノズル径ｄｍを端部用投射ノズル６１Ｂ，６２Ｂのノズル径ｄｅ（例えば、４ｍｍ）より大きな値、例えば、ｄｍを８ｍｍに設定し、素材５８の中央３１にショット粒６６を吹き付けることで面３２を形成すると同時に、端部に微細な凹凸３３，３４を形成する。
【００４３】
第２例のショットブラスト工程では、中央用投射ノズル６３Ｂのノズル径ｄｍを端部用投射ノズル６１Ｂ，６２Ｂのノズル径ｄｅ（例えば、４ｍｍ）より大きな値、例えば、ｄｍを８ｍｍに設定したので、端部用投射ノズル６１Ｂ，６２Ｂから出たショット粒６６の吹き付け力に対して中央用投射ノズル６３Ｂから出たショット粒６６の吹き付け力はノズルの流路の断面積の差の分だけ小さく、中央３１の表面粗さを小さくすることができる。
その結果、第１例の製造方法と同様に生産コストを削減することができる。
【００４４】
図８は本発明に係るライナの製造方法の第３例説明図であり、上記図６に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
第３例のショットブラスト工程に用いるショットブラスト装置６０Ｃは、端部用投射ノズル６１Ｃ，６２Ｃと、中央用投射ノズル６３Ｃとを備え、中央用投射ノズル６３Ｃのノズル形状を端部用投射ノズル６１Ｃ，６２Ｃのノズル形状（例えば、丸形）とは異なる形状、例えば、長方形に設定し、素材５８の中央３１にショット粒６６を吹き付けることで面３２を形成すると同時に、端部に微細な凹凸３３，３４を形成する。αｅは端部用投射ノズル６１Ｃ，６２Ｃの拡散角度、αｍは中央用投射ノズル６３Ｃの拡散角度を示す。
【００４５】
第３例のショットブラスト工程では、中央用投射ノズル６３Ｃのノズル形状を端部用投射ノズル６１Ｃ，６２Ｃのノズル形状（例えば、丸形）とは異なる形状、例えば、長方形に設定したので、端部用投射ノズル６１Ｃ，６２Ｃから出たショット粒６６の吹き付け力に対して中央用投射ノズル６３Ｃから出たショット粒６６の吹き付け力はノズル形状の違いによる断面積の差の分だけ小さく、中央３１の表面粗さを小さくすることができる。
その結果、第１例の製造方法と同様に生産コストを削減することができる。
【００４６】
図９は本発明に係るライナの製造方法の第４例説明図であり、上記図６に示す実施の形態と同様の構成については、同一符号を付し説明を省略する。
第４例のショットブラスト工程に用いるショットブラスト装置６０Ｄは、端部用投射ノズル６１Ｄ，６２Ｄと、中央用投射ノズル６３Ｄとを備え、中央用投射ノズル６３Ｄからの投射距離Ｌｍを端部用投射ノズル６１Ｄ，６２Ｄからの投射距離Ｌｅより長い距離、例えば、Ｌｍ＝１．３×Ｌｅに設定し、素材５８の中央３１にショット粒６６を吹き付けることで面３２を形成すると同時に、端部に微細な凹凸３３，３４を形成する。
【００４７】
第４例のショットブラスト工程では、中央用投射ノズル６３Ｄからの投射距離Ｌｍを端部用投射ノズル６１Ｄ，６２Ｄからの投射距離Ｌｅより長い距離、例えば、Ｌｍ＝１．３×Ｌｅに設定したので、端部用投射ノズル６１Ｄ，６２Ｄから出たショット粒６６の吹き付け力に対して中央用投射ノズル６３Ｄから出たショット粒６６の吹き付け力は投射距離の違いによる投射距離の差の分だけ小さく、中央３１の表面粗さを小さくすることができる。
その結果、第１例の製造方法と同様に生産コストを削減することができる。
【００４８】
第５例の製造方法について説明する。
第１例〜第４例の説明では、第１例〜第４例の内の何れか１つの製造方法でライナを製造したが、第１例〜第４例の内の複数を組み合わせた製造方法でライナを製造してもよい。例えば、図７の第２例の製造方法と図６の第１例の製造方法とを組み合わせて、中央用投射ノズル６３Ｂ（ノズル径ｄｍ）を角度βｍに向けて行う。
第５例のショットブラスト工程では、第１例の製造方法と同様に生産コストを削減することができる。
【００４９】
図１０（ａ），（ｂ）は本発明に係るライナを鋳包む鋳造工程の説明図である。
（ａ）：ライナ２１・・・をシリンダブロックの鋳型６７内にセットし、ダイカスト機６８でアルミニウム合金（ＡＤＣ１２）の溶湯を充填する。
（ｂ）：ライナ２１・・・を鋳包んだシリンダブロックの鋳物６９を得る。
【００５０】
尚、本発明の実施の形態に示した図６〜図９以外のライナの製造方法でライナを製造してもよく、ショット粒６６の吹き付け力を加減できる方法で行えばよい。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、アルミニウム合金製シリンダブロックに鋳包む外面を粗面にしたライナは、ライナ中央の全周の表面粗さより両端側の全周の表面粗さを粗くしたので、中央の面の凹内で凝固したアルミニウム合金との密着性より端部の粗面の凹内で凝固したアルミニウム合金との密着性が大きくなる。その結果、燃焼室に近く、最も高温になる端部でライナにライナ成形時の残留応力の開放が起き始めても、アルミニウム合金（母材）側が剥離することなく、拘束力を付加することができ、ライナの燃焼室側端部の変形を抑制することができる。
【００５２】
同様に、燃焼室側端部で、シリンダブロックにシリンダヘッドを取り付けるボルトの締め付け力（軸力）で端部に応力が発生しても、アルミニウム合金から端部が剥離すことはなく、端部の変形を抑制することができる。
【００５３】
もう一方のオイルパン側端部でも、端部の密着性が高まるので、ライナにライナ成形時の残留応力の開放が起き始めても、アルミニウム合金（母材）側が剥離することなく、拘束力を付加することができ、ライナのオイルパン側端部の変形を抑制することができる。その結果、ライナの摺動部の変形による摺動抵抗の増加を抑えることができる。
【００５４】
請求項２では、両端側の範囲を、片側それぞれ、ライナの全長の１５〜２５％とし、両端側の表面粗さを９５〜１５０μｍとした。
両端側の範囲が全長Ｌの１５％未満では、表面積が小さくなり、端部の密着強度が低下する。その結果、運転時のライナおよびシリンダ部の温度によってはライナ製造時の残留応力による挙動でボアの真円度が低下して、摺動部に対するピストンとの摺動抵抗が大きくなる心配がある。
両端側の範囲が全長Ｌの２５％を超えると、ショットブラストで粗面を形成する際に、ボアの真円度が低下して、摺動部に対するピストンとの摺動抵抗が大きくなる心配がある。
このように、両端側の範囲を全長Ｌの１５〜２５％とすることで、ボアの真円度の低下を抑制することができる。
【００５５】
両端側の表面粗さが９５μｍ未満になると、粗面の凹内に凝固したアルミニウム合金との結合量が不足してアンカー効果が減少し、所望の密着強度を得ることができない。
両端側の表面粗さが１５０μｍを超えると、ショットでの粗面の形成は難しく、例えば、切削加工で行う。
このように、両端側の表面粗さを９５〜１５０μｍとすることで、両端側に対して所望の密着性を得ることができるとともに、ライナの生産コストを削減することができる。
【００５６】
請求項３では、ショットブラストのショット粒の平均粒径を４５０〜６５０μｍとした。
平均粒径が４５０μｍ未満になると、粒径が小さく、所望の形状の凹部を形成し難く、凹部の均一化を図り難い。
平均粒径が６５０μｍを超えると、粒径が大きく、所望の形状の凹部を形成し難く、凹部の均一化を図り難い。
このような観点から、平均粒径が４５０〜６５０μｍのショット粒を使用したので、微細な凹凸の凹部の均一化を図ることができる。
【００５７】
請求項４では、ショット粒は、アルミナ粒であり、アルミナ粒を用いることで、ライナの材質およびシリンダブロックの材質と同等の材質とする。その結果、アルミナ粒がライナの外周面に衝突した際に、凹部にアルミナ粒が食い込んで残ったり、凹部にアルミナ粒の破片が残ったりしても、鋳包んだ後にシリンダブロックとライナとの間に介在するものは異材とならず、線膨張係数の違いによる剥離の起点はなく、剥離防止を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアルミニウム基複合材製ライナを用いた内燃機関の断面図
【図２】本発明に係るライナの説明図
【図３】図１の３部詳細図
【図４】図１の４部詳細図
【図５】第１別実施の形態図
【図６】本発明に係るライナの製造方法の第１例説明図
【図７】本発明に係るライナの製造方法の第２例説明図
【図８】本発明に係るライナの製造方法の第３例説明図
【図９】本発明に係るライナの製造方法の第４例説明図
【図１０】本発明に係るライナを鋳包む鋳造工程の説明図
【図１１】従来の軽金属部品の素材（ライナ）の説明図
【図１２】従来のライナの説明図
【符号の説明】
１１…シリンダブロック、２１…ライナ、２４…外面、２５，２６…端部、３１…ライナ中央、３２…中央の面、３３，３４…粗面（端部の凹凸）、６６…ショット粒、ｂ，ｔ…端部の表面粗さ、ｍ…中央の表面粗さ、Ｌ…ライナの全長、Ｌ２，Ｌ３…両端側の範囲。
Claims (4)
- アルミニウム合金製シリンダブロックに鋳包むのに際し、外面をショットブラストにより粗面にしたアルミニウム基複合材製ライナにおいて、
前記ライナ中央の全周の表面粗さより両端側の全周の表面粗さを粗くしたことを特徴とするアルミニウム基複合材製ライナ。 - 前記両端側の範囲を、片側それぞれ、ライナの全長の１５〜２５％とし、両端側の表面粗さを９５〜１５０μｍとしたことを特徴とする請求項１記載のアルミニウム基複合材製ライナ。
- 前記ショットブラストのショット粒の平均粒径を４５０〜６５０μｍとしたこを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアルミニウム基複合材製ライナ。
- ショット粒は、アルミナ粒であることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載のアルミニウム基複合材製ライナ。
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