JP2016525643A - 結合層を備えたシリンダーライナー - Google Patents
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Abstract
Description
本特許出願は、2013年7月16日に出願され、米国仮特許出願第61/846,973号の利益を主張し、その全ての内容が引用により本明細書に援用される。
1.発明の分野
本発明は、内燃機関、シリンダーライナーを含むエンジンブロックアセンブリおよびその製造方法のためのシリンダーライナーに関する。
今日のエンジンは、包装を凝縮し、エンジンの質量を減らし、燃費を改善するためにより小さく軽く設計されるのが好ましい。しかしながら、小さいサイズでは様々な構成要素や機械加工の場所や位置を見つけることへの問題や懸念がある。1つの懸念領域は、エンジンブロック内のピストンシリンダー開口部の間のより小さなボア間ブリッジ部である。ボア間ブリッジの冷却が必要な際、ブリッジ部に穴があけられ、および/または切り取られたスロットが機械加工される。より小さな穴間隔で、もしライナーがシリンダー内に位置したら、シリンダーライナーに接触せず、切削工具を損傷することなく、切り取られたスロットを機械加工し、および/または穴をあけることは困難になるであろう。これはエンジンブロックの廃棄および/またはブロックラインの休止時間を引き起こす可能性がある。
本発明の1つの態様は、エンジンブロックとの結合が改善された内燃機関向けのシリンダーライナーを提供する。シリンダーライナーは上端から下端まで長手方向に延びて上端と下端間の区間長を有するライナー部材を含む。ライナー部材は中心軸の周りに延在し外側表面と対向する内側表面を含む。外側表面は、区間の第1の部分に沿った第1の外径と、区間の第2の部分に沿った第2の外径を有し、第1の外径は第2の外径よりも短い。結合層はライナー部材の第1の部分に沿う外側表面に適用されたアルミニウムベースの素材で形成される。
本発明の他の利点は以下の詳細な説明および添付の図面を考慮すると、容易に理解でき、同時に、より理解が深まるであろう。
本発明の1つの態様は、図1に示されるように、ライナー部材22および結合層24を備えた内燃機関向けのシリンダーライナー20を提供する。結合層24はライナー部材22の金属素材とエンジンブロック26を形成する周囲に鋳造される金属素材の間で改善された結合と向上した熱伝導性を提供する。結合層24はさらに、エンジンブロック26内の隣り合うシリンダーライナー22の間により増大された空間を提供する。
Claims (20)
- 上端から下端まで長手方向に延びて前記上端と前記下端の間の区間長を有するライナー部材を備え、
前記ライナー部材は、中心軸の周りに延在する内側表面と反対側を向く外側表面とを含み、
前記外側表面は前記区間長の第1の部分に沿った第1の外径と、前記区間長の第2の部分に沿った第2の外径とを有し、前記第1の外径は前記第2の外径よりも短く、
前記第1の部分に沿った前記外側表面に適用されるアルミニウムベースの素材で形成される結合層をさらに備えた、
シリンダーライナー。 - 前記第1の部分が前記外側表面の区間長の10から50パーセントである、請求項1に記載のシリンダーライナー。
- 前記ライナー部材が前記アルミニウムベースの素材とは異なる金属素材で形成される、請求項1に記載のシリンダーライナー。
- 前記外側表面は前記第1の部分に沿って1ミリメートル以下の深さの複数の凹部を有する、請求項1に記載のシリンダーライナー。
- アルミニウムベースの素材の前記結合層が前記外側表面に熱照射によって適用される、請求項1に記載のシリンダーライナー。
- 前記外側表面の前記第1の部分が前記ライナー部材の前記端部の1つと隣接して配置され、前記第2の部分は、前記第1の部分から前記ライナー部材の対向する端部に延びる、請求項1に記載のシリンダーライナー。
- 前記ライナー部は鋳鉄で形成され、
前記ライナー部材の前記内側表面は周方向に前記中心軸の周りに延在し、前記上端から下端に延びる円筒状の開口部を有し、
前記ライナー部材の前記区間長は100ミリメートルから150ミリメートルであり、
前記外側表面の前記第1の部分は前記ライナー部材の前記区間長の10から50%であり、
前記第1の外径が前記第2の外径よりも小さくなるよう前記外側表面は前記中心軸に対して径方向にある距離機械加工され、
前記外側表面には、前記第1の部分に沿って1ミリメートル以下の深さの複数のくぼみを呈し、
前記ライナー部には、前記内側表面から前記外側表面に延びる厚みを有し、前記厚みは第1の部分に沿って少なくとも1.8ミリメートルであり、前記第1の部分に沿った厚みは、前記第2の部分に沿った厚みよりも10から15ミリメートル短く、
前記結合層は、前記第1の層に沿って前記外側表面を全体的に覆い、
前記結合層の前記アルミニウムベースの素材がアルミニウム合金であり、
前記アルミニウム合金は、アルミニウムを85から90重量パーセント、シリコンを10から15重量パーセント、酸素を0.05から0.15重量パーセント、任意に鉄、マグネシウム、亜鉛およびマンガンを合計で1重量パーセント、アルミニウム合金の総重量に対して含み、
前記結合層は5%未満の気孔率と、50から400℃で80〜120W/mKの熱伝導率と、20〜150℃で20〜24×10−6/Kの熱膨張係数と、少なくとも170MPaの引張強度と40〜70Gpaの弾性率とを有し、
前記結合層は15ミリメートル以下の厚みを有し、
前記結合層は、前記外側表面に熱照射により適用される、
請求項1に記載のシリンダーライナー。 - 上端から下端まで長手方向に延び前記上端と前記下端の間の区間長を有するライナー部材を提供し、前記ライナー部材は中心軸の周りに延在する内側表面と、反対側を向く外側表面とを含み、前記外側表面は前記区間長の第1の部分に沿った第1の外径と、前記区間長の第2の部分に沿った第2の外径とを有し、前記第1の外径(D1)は前記第2の外径(D2)よりも短く、
前記区間長の前記第1の部分に沿った前記外側表面にアルミニウムベースの素材の層を適用するステップと、
を備えるシリンダーライナーの製造方法 - 前記外側表面への前記アルミニウムベースの素材の層を適用するステップが、前記外側表面に前記アルミニウムベースの素材を熱照射することを含む、請求項8に記載の方法。
- 前記第1の外径(D1)が、前記第2の外径(D2)よりも短くなるよう、第1の部分に沿った第1の外径(D1)を減じることを含む、請求項8に記載の方法。
- 深さが1ミリメートル以下の複数の凹部を形成するために前記第1の部分に沿った前記外側表面にショットブラストを施すこと事を含む、請求項8に記載の方法。
- 前記ライナー部材がアルミニウムベースの素材とは異なる金属素材で形成される、請求項8に記載の方法。
- 複数のシリンダーライナーを備え、それぞれのシリンダーライナーは上端から下端に長手方向に延びる前記上端と前記下端の間の区間長を有するライナー部材を含み、前記ライナー部材は中心軸の周りに延在する内側表面と、反対側を向く外側表面とを含み、前記外側表面は前記区間長の第1の部分に沿った第1の外径と、前記区間長の第2の部分に沿った第2の外径とを有し、前記第1の外径は前記第2の外径よりも短く、
それぞれの前記シリンダーライナーは前記第1の部分に沿って前記外側表面に適用される第1のアルミニウムベースの素材の層を含み、
第2のアルミニウムベースの素材で形成され、前記シリンダーライナーの1つを受け入れる複数の穴を有するブロックとを備え、
前記シリンダーライナーの前記第1のアルミニウムベースの素材が前記ブロックの前記第2のアルミニウムベースの素材と結合している、エンジンブロックアセンブリ。 - 前記シリンダーライナーの前記第1のアルミニウムベースの素材が前記ブロックの前記第2のアルミニウムベースの素材と同じである、請求項13に記載のエンジンブロックアセンブリ。
- 前記ライナー部材が前記層および前記ブロックの前記アルミニウムベースの素材とは異なる金属素材で形成される、請求項13に記載のエンジンブロックアセンブリ。
- 前記ブロックが前記第2のアルミニウムベースの素材で前記穴の各々から離隔された冷却室を有し、前記ブロックは上側表面に複数のブリッジエリア含み、それぞれのブリッジエリアは平坦で隣り合う穴の間に位置し、前記ブロックは前記冷却室から冷却液体を運搬するために、前記冷却室から前記穴の間の前記ブロックの一部を通過してそれぞれ延びる複数の冷却通路を含む、請求項13に記載のエンジンブロックアセンブリ。
- 複数のシリンダーライナーを提供するステップを備え、それぞれのシリンダーライナーは上端から下端まで長手方向に延びる前記上端と前記下端の間の区間長を有するライナー部材を含み、前記ライナー部材は中心軸の周りに延在する内側表面と、反対側を向く外側表面とを含み、前記外側表面は前記区間長の第1の部分に沿った第1の外径と、前記区間長の第2の部分に沿った第2の外径とを有し、前記第1の外径は前記第2の外径よりも短く、それぞれの前記シリンダーライナーは前記第1の部分に沿って前記外側表面に適用される第1のアルミニウムベースの素材の層を含み、
金型内に前記複数のシリンダーライナーを配置するステップと、
前記金型内の前記複数のシリンダーライナーの周りに第2のアルミニウムベースの素材を鋳込むステップと、
を備えるエンジンブロックアセンブリの製造方法。 - 前記第2のアルミニウムベースの素材が前記鋳造ステップにおいて前記第1のアルミニウムベースの素材と結合される、請求項17に記載の方法。
- 前記ライナー部材が前記層や前記ブロックのアルミニウムベースの素材と異なる金属素材で形成される、請求項17に記載の方法。
- 前記第1のアルミニウムベースの素材を熱照射によって前記外側表面に適用する、請求項17に記載の方法。
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