JP2012067717A

JP2012067717A - シリンダライナ及びその製造方法

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Publication number: JP2012067717A
Application number: JP2010215101A
Authority: JP
Inventors: Koji Kamata; 晃二鎌田
Original assignee: TPR Co Ltd; TPR Industry Co Ltd
Current assignee: TPR Co Ltd; TPR Industry Co Ltd
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2010-09-27
Publication date: 2012-04-05

Abstract

【課題】シリンダブロックとの接合力を保持でき、しかもシリンダブロックの変形に追従しにくいシリンダライナ、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】外周面４に多数の突起５が形成されているシリンダライナ２において、突起が存在しない外周面部分４Ａが周方向において部分的に存在する、あるいは突起５の高さが他の部分の突起高さよりも低い外周面部分が周方向において部分的に存在する。上記シリンダライナ２を遠心鋳造法により製造する方法において、外周面に多数の突起を形成した円筒状部材を遠心鋳造後に鋳型から引き抜く工程で、鋳型または鋳型の外部に配置された固定刃具に前記突起を接触させながら通過させることで、前記円筒状部材の外周面の突起を加工する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダブロックに鋳包まれるシリンダライナに関し、特に外周面に多数の突起を有しているシリンダライナに関する。

自動車用エンジンにおいてアルミニウム合金等からなるシリンダブロックに鋳鉄製等のシリンダライナが鋳包まれる場合がある。この場合、両者の接触面積を大きくして熱伝導性を良好にするとともに、両者を堅固に接合させるために、外周面に多数の突起を形成したシリンダライナを遠心鋳造法により製造することが知られている（特許文献１参照）。

特公昭４３−４８４２号公報

しかしながら、シリンダライナとシリンダブロックとの接合力が高すぎると、熱などによりシリンダブロックが変形した場合、シリンダライナも追従して変形し、その結果、シリンダライナの内周面が変形してしまう場合がある。

本発明の目的は、シリンダブロックとの接合力を保持でき、しかもシリンダブロックの変形に追従しにくいシリンダライナ、及びその製造方法を提供することである。

本発明は、外周面に多数の突起が形成されているシリンダライナにおいて、突起が存在しない外周面部分が周方向において部分的に存在していることを特徴とする。

上記では、突起のない外周面部分を設けたが、本発明は次のように構成してもよい。すなわち、突起は存在させるが、他の部分よりも突起高さの低い外周面部分を設ける。すなわち、本発明は、外周面に多数の突起が形成されているシリンダライナにおいて、突起の高さが他の部分の突起高さよりも低い外周面部分が周方向において部分的に存在していることを特徴とする。

本発明のシリンダライナの製造方法は、上記のシリンダライナを遠心鋳造法により製造する方法において、外周面に多数の突起を形成した円筒状部材を遠心鋳造後に鋳型から引き抜く工程で、鋳型または鋳型の外部に配置された固定刃具に前記突起を接触させながら通過させることで、前記円筒状部材の外周面の突起を加工することを特徴とする。

本発明のシリンダライナによれば、外周面に多数の突起を有しているので、シリンダブロックとの所定の接合力を保持できる。また、本発明のシリンダライナは、突起のない外周面部分、あるいは突起はあるが、他の部分よりも突起高さの低い外周面部分を設けており、シリンダライナとシリンダブロックとの接合力を低下させた部分が存在するため、シリンダブロックの変形にシリンダライナの全てが追従することがなく、シリンダライナ内周面の変形を抑制することができる。本発明のシリンダライナの製造方法によれば、突起の加工を遠心鋳造後の引抜工程で行えるため、工程追加によるコストアップをなくすことができる。

本発明の一実施形態を示し、（ａ）はシリンダライナの斜視図、（ｂ）はその外周面部分の断面図である。シリンダライナを装着したシリンダブロックの一部分を示す平面図である。本発明のシリンダライナの製造工程を示し、塗型材の塗布工程を示す断面図である。本発明のシリンダライナの製造工程を示し、溶湯注入工程を示す断面図である。本発明のシリンダライナの製造工程を示し、溶湯注入後を示す断面図である。本発明のシリンダライナの製造工程を示し、遠心鋳造後の引抜工程を示す断面図である。図６のＡ−Ａ線断面図（引抜ロッドは省略）である。本発明のシリンダライナの製造工程の別の例を示し、塗型材の塗布工程を示す断面図である。本発明のシリンダライナの製造工程の別の例を示し、溶湯注入工程を示す断面図である。本発明のシリンダライナの製造工程の別の例を示し、溶湯注入後を示す断面図である。本発明のシリンダライナの製造工程の別の例を示し、遠心鋳造後の引抜工程を示す断面図である。図１１のＡ−Ａ線断面図（引抜ロッドは省略）である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図７を参照しながら説明する。

図１にシリンダライナを示し、図２にシリンダライナを装着したシリンダブロックの一部分を示す。シリンダブロック１の材料としては、軽量化及びコスト面を考慮して、例えばアルミニウム合金が用いられる。シリンダライナ２の材料としては、耐摩耗性、耐焼付性及び加工性を考慮して、例えば鋳鉄が用いられる。

シリンダライナ２はシリンダブロック１に装着されて、シリンダライナ２の内周面３がシリンダボアを形成する。すなわち、シリンダブロック用の鋳型内にシリンダライナ２が予めセットされ、鋳型内にアルミニウム合金溶湯が充填されることにより、鋳鉄製シリンダライナ２がアルミニウム合金製のシリンダブロック１に鋳包まれて一体結合された鋳包構造体が製造される。

シリンダライナ２の外周面４には突起５が多数形成されている。突起５の高さは例えば０．３〜１．２ｍｍである。突起５の個数は例えば２０〜１２０個／ｃｍ^２である。突起５はアンダーカット部を有している。アンダーカット部の例として、本実施形態では、突起５は括れた形状に形成されている。すなわち、突起５は中間部が細く、中間部に括れ部６を有している。

シリンダライナ２の突起５は外周面４の全体にわたって多数形成されているが、図１に示されているように、軸方向全長にわたって突起が存在しない外周面部分４Ａが周方向において部分的に存在している。本実施形態にあっては、軸方向全長にわたって突起が存在しない外周面部分４Ａが円周方向に等間隔をおいて４箇所存在している。

シリンダライナ２とシリンダブロック１は、シリンダライナ２の突起５の存在している外周面部分４Ｂにおいて、シリンダブロック１の一部分がシリンダライナ２の突起５の括れ部６の周りの空間に入り込んだ状態で接合されるため、シリンダライナ２とシリンダブロック１とは所定の接合強度が確保される。また、本発明のシリンダライナ２は、突起が存在しない外周面部分４Ａを設けているので、シリンダライナ２とシリンダブロック１との接合力を低下させた部分が存在するため、シリンダブロック１の変形にシリンダライナ２の全てが追従することがなく、シリンダライナ２の内周面３の変形を抑制することができる。

シリンダライナ２は遠心鋳造法により製造される。遠心鋳造法によれば、均一な複数の突起５を外周面４に有するシリンダライナ２を生産性よく製造できる。以下、シリンダライナ２の製造方法の一例を図３〜図７により説明する。

平均粒径０．００２〜０．０２ｍｍの珪藻土、ベントナイト（粘結剤）、水、及び界面活性剤を所定の割合で混合して塗型材が作製される。２００〜４００℃に加熱されて回転する鋳型（金型）１０の内面に塗型材が塗型材塗布装置１１によって噴霧塗布され（図３参照）、鋳型１０の内面に塗型層１２が形成される。塗型層１２の厚さは０．５〜１．１ｍｍである。界面活性剤の作用により、塗型層１２内から発生する蒸気の泡によって塗型層１２に複数の凹穴が形成される。塗型層１２を乾燥後、回転する鋳型１０内にトラフ１３から鋳鉄溶湯１４が注入される（図４参照）。このとき、塗型層１２の凹穴に溶湯１４が充填され、均一な複数の括れた形状の突起が形成される。溶湯１４が硬化して円筒状部材１５（図５参照）が形成された後、引抜工程において、鋳型１０から蓋体１６が取り外され、円筒状部材１５が引抜装置１７によって鋳型１０から取り出される（図６参照）。引抜装置１７は進退可能な引抜ロッド１７ａを有しており、引抜工程で引抜ロッド１７ａが円筒状部材１５の内部に進入し、ロッド先端部のチャックが拡張して円筒状部材１５の内周を掴み、引抜装置１７が載置された移動体（図示せず）が後退することにより、円筒状部材１５が鋳型１０から軸方向に引き抜かれて取り出される。

本発明においては、上記の円筒状部材１５の引抜工程において、円周方向に等間隔をおいて４箇所の外周面部分の突起が軸方向全長にわたって除去され、軸方向全長にわたって突起が存在しない部分が周方向において４ヶ所形成される。

上記突起の除去は以下のようにして行われる。すなわち、図６及び図７に示されているように、鋳型１０の出口側端部の内周に刃具１８が固定されている。刃具１８は鋳型１０の内周に円周方向に等間隔をおいて４箇所に設けられている。

したがって、外周面に多数の突起を形成した円筒状部材１５を遠心鋳造後に鋳型１０から引き抜く工程で、鋳型１０に配置された固定刃具１８に前記突起が接触しながら通過することで、円筒状部材１５の外周面の突起が周方向において４箇所、軸方向全長にわたって切削除去される。

引き抜かれた円筒状部材１５は、その後、ブラスト処理により塗型層１２が除去され、所望の形状に切断されて、シリンダライナが製造される。

図８〜図１２はシリンダライナ２の製造方法の別の例を示している。上記実施形態では、円筒状部材の外周面の突起を鋳型に固定された刃具で除去したが、本例は円筒状部材の外周面の突起を鋳型の外部に配置された固定刃具で除去する例を示している。

図１１及び図１２に示されているように、鋳型１０と引抜装置１７との間に刃具装置１９が設けられている。刃具装置１９は鋳型１０から引き抜かれる円筒状部材１５が通過する断面円形孔２０を内部に有している。刃具装置１９の断面円形孔２０の内周には円周方向に等間隔をおいて４箇所に刃具１８が配置して固定されている。

図８〜図１０に示す塗型材の塗布工程、及び溶湯注入工程は上記実施形態で説明したのと同じであるので説明は省略する。以下、円筒状部材の引抜工程を説明する。

引抜工程において、鋳型１０から蓋体１６が取り外され、引抜装置１７の進退可能な引抜ロッド１７ａが円筒状部材１５の内部に進入し、ロッド先端部のチャックが拡張して円筒状部材１５の内周を掴み、引抜装置１７が載置された移動体（図示せず）が後退することにより、円筒状部材１５が鋳型１０から軸方向に引き抜かれて取り出される際に、引き抜かれた円筒状部材１５が刃具装置１９の断面円形孔２０を通過する。したがって、この際、刃具装置１９の断面円形孔２０の内周に配置された固定刃具１８に円筒状部材１５の突起が接触しながら通過することで、円筒状部材１５の外周面の突起が周方向において４箇所、軸方向全長にわたって切削除去される。

上記実施形態においては、突起を高さ方向において根元から全て除去する例を示したが、本発明はこれに限ることはなく、突起を高さ方向において部分的に残すように除去するようにしてもよい。すなわち、突起の高さが他の部分の突起高さよりも低い外周面部分が周方向において部分的に存在するように構成してもよい。例えば、上記実施形態での突起のない外周面部分４Ａに突起を存在させるが、この部分の突起を高さ方向において一部除去して他の外周面部分４Ｂの突起高さよりも低い突起高さとする。これは固定刃具の刃先の位置を調整することにより容易に行える。

１シリンダブロック
２シリンダライナ
３ライナ内周面
４ライナ外周面
４Ａ突起が存在しない外周面部分
４Ｂ突起の存在する外周面部分
５突起
６括れ部
１０鋳型
１１塗型材塗布装置
１２塗型層
１３トラフ
１４溶湯
１５円筒状部材
１６蓋体
１７引抜装置
１７ａ引抜ロッド
１８刃具
１９刃具装置
２０断面円形孔

Claims

外周面に多数の突起が形成されているシリンダライナにおいて、突起が存在しない外周面部分が周方向において部分的に存在していることを特徴とするシリンダライナ。
外周面に多数の突起が形成されているシリンダライナにおいて、突起の高さが他の部分の突起高さよりも低い外周面部分が周方向において部分的に存在していることを特徴とするシリンダライナ。
請求項１又は２記載のシリンダライナを遠心鋳造法により製造する方法において、外周面に多数の突起を形成した円筒状部材を遠心鋳造後に鋳型から引き抜く工程で、鋳型または鋳型の外部に配置された固定刃具に前記突起を接触させながら通過させることで、前記円筒状部材の外周面の突起を加工することを特徴とするシリンダライナの製造方法。