JP2006274932A - オープンデッキ型シリンダブロック及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダライナー形状及び金型構成を変更しなくとも機関運転による昇温によりオープンデッキ型シリンダブロックの上端面とシリンダライナーの上端面との間に段差が生じることを防止する。
【解決手段】オープンデッキ型シリンダブロック１の製造方法は、シリンダライナー２をアルミニウム合金溶湯により鋳ぐるみしてオープンデッキ型シリンダブロック１を鋳造する鋳造工程と、該鋳造工程により鋳造された該オープンデッキ型シリンダブロック１の上端面１ａと該シリンダライナー２の上端面２ａとの境界を摩擦攪拌接合により一体化する摩擦攪拌接合工程とを行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、シリンダライナーを鋳ぐるみによってアルミニウム合金製のボア部と一体化するオープンデッキ型シリンダブロック及びその製造方法に関する。

内燃機関のシリンダブロックとしてオープンデッキ型と称されるものが知られている。このオープンデッキ型シリンダブロックは、鋳鉄製のシリンダライナーを鋳ぐるみによってアルミニウム合金製のシリンダボア部と一体化したもので、シリンダライナーの上端面（シリンダヘッドと接する面）はシリンダブロックの上端部に露出している。この構造においては、シリンダーライナーが鋳ぐるみによって一体化されているものの、アルミニウム合金と鋳鉄とではその熱膨張が異なることから、機関運転に伴う昇温によってその伸び量の違いのためにシリンダブロックの上端面とシリンダライナーの上端面との間に段差が生じ、これが内燃機関の騒音、振動対策の上で悪影響を及ぼすことが危惧される。

かかる問題を克服する為に、特公平７−１２５３２号公報は、シリンダブライナーの上端面をシリンダブロックの上端面に露出させることなく、アルミニウム合金で被覆してシリンダーライナーの上端面までも実質的に鋳ぐるみするオープンデッキ型シリンダブロックの製造方法を記載している。
特公平７−１２５３２号公報

上記公報記載のオープンデッキ型シリンダブロックの製造方法によれば、シリンダライナーの端部内周面に予めテーパ部を形成すると共に、シリンダライナーを鋳ぐるみする為の金型構成を変更する必要があり、シリンダーライナーの形状及び金型構成の変更を余儀なくされる。また、シリンダライナーのテーパ部の大きさが適切でない場合には内燃機関の性能に影響を与えてしまう。

そこで、本発明は、シリンダライナー形状及び金型構成を変更しなくとも機関運転による昇温によりオープンデッキ型シリンダブロックの上端面とシリンダライナーの上端面との間に段差が生じることを防止することができるオープンデッキ型シリンダブロック及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、オープンデッキ型シリンダブロック１の上端面１ａとシリンダライナー２の上端面２ａとの境界が摩擦攪拌接合により一体化されているオープンデッキ型シリンダブロック１を提供している。

また、本発明は、シリンダライナー２をアルミニウム合金溶湯により鋳ぐるみしてオープンデッキ型シリンダブロック１を鋳造する鋳造工程と、該鋳造工程により鋳造された該オープンデッキ型シリンダブロック１の上端面１ａと該シリンダライナー２の上端面２ａとの境界を摩擦攪拌接合により一体化する摩擦攪拌接合工程とを行うオープンデッキ型シリンダブロック１の製造方法を提供している。

本発明のオープンデッキ型シリンダブロック及びその製造方法によれば、シリンダブロックの上端面と該シリンダライナーの上端面との境界を摩擦攪拌接合により一体化するので、一般的なシリンダライナー形状及び金型構成で鋳造した場合であっても機関運転による昇温によりオープンデッキ型シリンダブロックの上端面とシリンダライナーの上端面との間に段差が生じることを防ぐことができる。

本発明の実施の形態によるオープンデッキ型シリンダブロック（以下「シリンダブロック」）を図１及び図２に基づいて説明する。図１及び図２に示すように、シリンダブロック１は４気筒であり、鋳鉄製のシリンダライナー２を４つ備え、シリンダボア部３及びウォータジャケット４が形成されている。シリンダライナー２は鋳ぐるみによってアルミニウム合金製のシリンダボア部３と一体化されている。シリンダライナー２の上端面２ａはシリンダブロック１の上端面１ａに露出するが、シリンダライナー２の上端面２ａとシリンダブロック１の上端面１ａの境界は摩擦攪拌接合により一体化されている。

次に、本発明の実施の形態によるシリンダブロック１の製造方法を図１乃至図３に基づいて説明する。シリンダブロック１の製造方法では、先ず、図示せぬ金型のキャビティ内にセットした４つのシリンダライナー２をダイカスト法によりアルミニウム合金溶湯で鋳ぐるみしてシリンダブロック１を鋳造する鋳造工程を行う。

次に、図３に示すように、鋳造工程により鋳造されたシリンダブロック１の上端面１ａとシリンダライナー２の上端面２ａの境界を摩擦攪拌接合により一体化する摩擦攪拌接合工程を行う。この摩擦攪拌接合工程には摩擦攪拌接合用工具５が用いられる。摩擦攪拌接合用工具５は、回転体６と、回転体６に比して小径なプローブ７とを備える。この摩擦攪拌接合用工具５のプローブ７を、シリンダブロック１の上端面１ａとシリンダライナー２の上端面２ａの境界の任意の位置に当接させ、回転体６を回転付勢する。尚、回転体６の最適な回転数は１５００ｒｐｍである。この回転付勢に伴ってシリンダブロック１の上端面１ａとシリンダライナー２の上端面２ａの肉が塑性流動を起し、その結果、プローブ７が埋没される。この状態で摩擦攪拌接合用工具５をシリンダブロック１の上端面１ａとシリンダライナー２の上端面２ａの境界に沿って変位させれば、シリンダブロック１の上端面１ａとシリンダライナー２の上端面２ａの肉が摩擦攪拌接合される。尚、回転体６の最適な変位速度は６０ｍｍ/ｍｉｎである。摩擦攪拌接合の場合、終点でプローブ７を離脱する際に離脱穴が形成されてしまうので、終点がシリンダボア部３同士の間の中央位置Ｐのいずれかとなるように摩擦攪拌接合が施される。

本発明のオープンデッキ型シリンダブロック及びその製造方法は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲で記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態では、シリンダライナー２は鋳鉄製であったが、耐磨耗アルミニウム合金製としてもよい。この場合、回転体６の最適な回転数は１５００ｒｐｍであり、最適な変位速度は５００ｍｍ/ｍｉｎである。

また、本実施の形態では、オープンデッキ型シリンダブロックは４気筒であったが、これに限定されない。単気筒であっても、４気筒以外の多気筒であってもよい。

また、本実施の形態では、シリンダライナー２をダイカスト法で鋳ぐるみすることでシリンダブロック１を鋳造したが、ダイカスト法以外の鋳造法によりシリンダライナー２を鋳ぐるみしてもよい。

本発明の実施の形態によるオープンデッキ型シリンダブロックの平面図。 図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図。 シリンダブロックの上端面とシリンダライナーの上端面の境界を摩擦攪拌接合する状態を示す要部縦断面図。

符号の説明

１ オープンデッキ型シリンダブロック
１ａ 上端面
２ シリンダライナー
２ａ 上端面
３ シリンダボア部
４ ウォータジャケット
５ 摩擦攪拌接合用工具
６ 回転体
７ プローブ

Claims (2)

1. オープンデッキ型シリンダブロックの上端面とシリンダライナーの上端面との境界が摩擦攪拌接合により一体化されていることを特徴とするオープンデッキ型シリンダブロック。
2. シリンダライナーをアルミニウム合金溶湯により鋳ぐるみしてオープンデッキ型シリンダブロックを鋳造する鋳造工程と、該鋳造工程により鋳造された該オープンデッキ型シリンダブロックの上端面と該シリンダライナーの上端面との境界を摩擦攪拌接合により一体化する摩擦攪拌接合工程とを行うことを特徴とするオープンデッキ型シリンダブロックの製造方法。

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