JP3274458B2 - レシプロエンジンの軽金属製クランクケースに鋳込むシリンダライナブランクの製作方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、請求項１の前文部分に記載し
た、レシプロエンジンの軽金属製クランクケースに鋳込
むべきシリンダライナブランク（未加工鋳造品）であっ
て同様に軽金属合金からなる部材の製作方法に関するも
のである。

【０００２】この種の方法としては、例えば、本出願人
によるドイツ特許出願（未公告）の公開公報であるＤＥ
１９６３４５０４Ａ１号公報に開示されているものがあ
る。同ドイツ特許出願に開示されている方法は、それ以
前の従来の技術との比較という観点から見るならば、公
知の方法を改良したものに相当するが、ただし技術的観
点から見るならば、本質的に、方法を改良したのみなら
ず、その方法を用いて製作された製品をも改良したもの
であるといえる。その基本的原理は、ブランクを軽金属
製の鋳造品に鋳込む前に、機械的手段によってそのブラ
ンクに粗面処理を施すというものであり、この粗面処理
工程は本質的に効果的な工程であるが、ただしこの工程
に更に磨きをかけて、従来の粗面処理工程との比較にお
いて更なる特徴を有する工程とするにより、以上の方法
を更に最適化することが望まれる。

【０００３】従って、本発明の目的は、請求項１の前文
部分に記載した種類の方法に改良を加えて、軽合金製ク
ランクケースに鋳込む少なくとも１個のブランクと、そ
の軽合金製クランクケースとの間の結合力を、更に強化
することにある。尚、ブランクを軽合金製クランクケー
スとは別部材として製作し、それを軽合金製クランクケ
ースに鋳込むようにするのは、多くの場合、そのブラン
クを、軽金属製クランクケースの鋳造材料とは異なった
別種の軽金属の合金材料で製作したい場合である。

【０００４】各々のシリンダライナと、クランクケース
の軽金属の鋳造材料とが結合する部分の結合面積は、十
分に大きな面積になるようにしておく必要があり、さも
ないと、そのクランクケースを用いたエンジンの運転時
に数々の利点が得られなくなる。それら利点は多数ある
が、それらのうちでも特に重要なものは、熱流が一様に
なること、シリンダライナの熱分布が周方向及び軸方向
のいずれにも一様になること、それに、熱によって引き
起こされるシリンダの歪みが小さくなることなどであ
る。更にその他の多くの利点も得られ、それらのうちの
主立ったものは、上述のドイツ特許出願公開公報に記載
されている。

【０００５】以上に述べた目的は、本発明によれば、請
求項１の前文部分に記載した種類の方法を基礎として、
請求項１の特徴部分に記載した特徴要件によって達成さ
れるものである。

【０００６】本発明が提案する方法における改良の本質
は、要約して述べるならば、鋳造材料と直接接触する１
つまたはそれ以上のブランクの表面に粗面処理を施すこ
とにある。このことが請求項１にはより詳細に記載され
ており、即ち、表面活性化処理を実行する際に、高硬度
の材料で形成して粗面処理によってその表面に鋭いエッ
ジを設けたロールまたはローラを、ブランクの表面に当
接させて転動させることによって、ブランクの表面を粗
面化するようにしている。

【０００７】請求項１の前文部分に記載した方法におい
て、前記表面活性化処理を実行する際に、本発明の請求
項１の特徴部分に記載した方法の他に、少なくとも１本
の、また好ましくは２本以上の、高硬度の材料で形成し
て鋭いエッジを設けた打刻工具を同時に駆動して、該打
刻工具で前記ブランクの表面を打撃することによって行
われ、打撃の際に該ブランクの表面を粗面化する粗面処
理の仕方も、同様に非常に効果的なものである。

【０００８】表面活性化処理を実行する際に、高硬度の
材料で形成して粗面処理によってその表面に鋭いエッジ
を設けたロールまたはローラを、ブランクの表面に当接
させて転動させることによって、ブランクの表面を粗面
化する方法、及び少なくとも１本の、また好ましくは２
本以上の、高硬度の材料で形成して鋭いエッジを設けた
打刻工具を同時に駆動して、該打刻工具で前記ブランク
の表面を打撃することによって行われ、打撃の際に該ブ
ランクの表面を粗面化する方法を、更に進めたものが、
機械的表面活性化処理の際にその処理を施している表面
に銅粒子を埋込むか、または、前記機械的表面活性化処
理の完了後にその処理を施した表面に銅を被着すること
を特徴とする方法である。該銅粒子は、処理が施された
表面部分が、鋳込みの際に融合するのを促進する機能を
果たす。全表面にわたり銅粒子を埋込む処理を施せば、
鋳込みの際に高い信頼性をもって全１００％表面で材料
が完全に一体化するようになる。

【０００９】上述の目的を達成するために、これまでに
記載した方法の更なる改良ともなり得るのが、表面活性
化処理が完了してから構成物の鋳込みを実行するまでの
経過時間を、約５時間以内にするという方法である。こ
の場合、生産プロセスの制御によって、この最長経過時
間を超えないようにする必要があり、また、この最長経
過時間を大きく下回るようにすることができれば、なお
好ましい。このことを明らかに示すために、添付図面中
のグラフに、この経過時間が長くなるほど結合力が弱ま
ることを示した。このグラフからは、既述の如く、最長
経過時間を大幅に下回るように努めるべきであることが
分かる。

【００１０】またこれに関して、特に優れた効果が得ら
れるのは、表面活性化処理をブランクの鋳込みの直前に
実行し、表面活性化処理が完了してから鋳込みを実行す
るまでの経過時間を、その鋳込みの工程のサイクルタイ
ムに略々等しくするというものである。

【００１１】前記機械的表面活性化処理を、その処理を
施す表面に十分な量の微細な銅粒子を存在させた状態で
実行することにより、その銅粒子がその前記機械的表面
処理の実行中に少なくとも部分的に前記ブランクの表面
に埋込まれるようにし、もって、機械的に銅粒子の埋込
みが行われるようすることによって、更に優れた方法に
なる。

【００１２】以上に説明した方法における数々の工程に
従ってブランクを製作する際に、また従って、そのライ
ナを鋳込んだ軽金属製クランクケースという最終製品を
製作する際に、目標レベルの品質を達成し、且つ、目標
とする利点を享受するためには、表面活性化処理によっ
て達成した表面状態を、そのブランクの鋳込みを実行す
るまで保持することが特に重要であり、従って、例えば
ブランクを鋳型に挿入する際などに、活性化した表面状
態を劣化させたり、或いは、その活性を完全に喪失させ
たりしないことが重要である。これを確実にするための
方法として、前記表面活性化処理の完了後に表面保護処
理を実行し、その処理を施した表面には手を触れないよ
うにし、前記表面活性化処理の完了後には、直接的に把
持する場合と間接的に把持する場合とのいずれにおいて
も、処理を施していない部分の表面を把持するようにす
る。または、前記表面活性化処理の完了後には、金属製
の把持具を用いてのみ該ブランクを把持するようにし、
該把持具は、該ブランクに対する接触箇所がなるべく少
なく、しかもその接触箇所における接触面積が小さいも
のであって、好ましくは３箇所のみで接触するものがよ
い。前記表面活性化処理の完了後には、該ブランクを取
り扱う際には、処理が施された該ブランクに銅だけしか
接触させないようにする。

【００１３】これより本発明を、添付図面に示した実施
の形態に即して更に詳細に説明して行く。図１に具体例
として示したレシプロエンジンは、ダイカスト製クラン
クケース２を備えており、このクランクケース２には、
上方が開口した複数のシリンダジャケット４が形成され
ている（それらシリンダジャケット４は、いわゆる「オ
ープンデッキ」構造のものである）。それらシリンダジ
ャケット４には、夫々にシリンダライナ６が装備されて
おり、それらシリンダライナ６の中に夫々に嵌装された
ピストン３が、それらシリンダライナ６によって上下動
可能に案内されるようになっている。クランクケース２
の上端には、シリンダヘッド用ガスケットを間に挟んで
シリンダヘッド１が組付けられており、このシリンダヘ
ッド１には給排気弁装置及び点火装置が装備されてい
る。クランクケース内には更に、シリンダジャケット４
の外周を囲繞するようにして、シリンダを冷却するため
のウォータージャケット５が設けられている。

【００１４】シリンダライナ６は、アルミニウム−ケイ
素合金製であり、ここでは詳述しない方法により予め別
部材として製作し、上述した本発明にかかる方法を用い
て表面状態を改善した上で、クランクケース２に鋳込
み、そして、シリンダライナ６とクランクケース２とが
一体となったものに機械加工を施して仕上げるようにし
ている。

【００１５】シリンダライナをクランクケースに鋳込む
際には、シリンダライナの材料とクランクケースの材料
との間に接合不良が発生せず、しかもできるだけ広い結
合面積をもってそれら材料が結合するようにすることが
重要である。ブランクの表面に上述した粗面処理を施
し、また更に上で具体的に説明した処理を施すことによ
って、これが確実に達成されるようになる。

【００１６】図３から明らかなように、表面処理を施し
た直後に鋳込みを実行した場合には結合度が９０％程度
になっている。一方、表面処理を施してから約１日が経
過した後に鋳込みを実行した場合には結合度が３０％程
度にしかなっていない。この結果から、請求項４及び５
に記載した方法が特に効果的であることが分かる。

【００１７】このように、鋳込みを実行するまでの経過
時間が長くなるほど結合度が低下するのは、表面被膜が
成長して、上限厚さに近付いて行くことによるものであ
る。先ず酸化段階において、短時間のうちにかなりの厚
さの表面被膜が形成され、それに続く吸着段階におい
て、更に一段と表面被膜が成長する。それ以後は、表面
被膜は殆ど成長しない。 ［図面の簡単な説明］

【図１】シリンダライナが鋳込まれたレシプロエンジン
の部分断面図である。

【図２】図１のレシプロエンジンのシリンダライナブラ
ンクを取出して示した図である。

【図３】経過時間に対する結合度の変化を示したグラフ
である。

【図４】経過時間に対する表面被膜の厚さの変化を示し
たグラフである。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−94867（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−72067（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−238157（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−104462（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−103057（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−88853（ＪＰ，Ｕ) 実開 平７−204828（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭49−44857（ＪＰ，Ｂ１) 欧州特許出願公開532331（ＥＰ，Ａ １) 米国特許2693112（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22D 19/08 B21H 7/18 B22D 19/00 F02F 1/00 F02F 1/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レシプロエンジンの軽金属製クランクケ
   ースに鋳込まれるべき軽金属合金からなるシリンダライ
   ナブランクの製作方法であって、円筒形のブランクを製
   作し、該ブランクを所望の形状及び寸法に加工し、該ブ
   ランクの外周面に、機械加工による粗面処理を施すこと
   によって、鋳込むべきブランクの表面を鋳込みが良好に
   行われるように活性化する表面活性化処理を行う方法に
   おいて、 前記表面活性化処理は、高硬度の材料で形成して粗面処
   理によってその表面に鋭いエッジを設けたロールまたは
   ローラを、前記ブランクの表面に転動させることによっ
   て行われ、転動の際に、該ブランクの表面を粗面化する
   ようにし、更にその際に、その処理を施す表面に十分な
   量の微細な銅粒子をその処理を施した表面に押圧し、も
   って、機械的に銅粒子の埋込みが行われるようにし、更
   に、前記表面活性化処理を前記ブランクの鋳込みの直前
   に実行し、前記表面活性化処理が完了してから前記鋳込
   みを行うまでの経過時間を、前記鋳込みの工程のサイク
   ルタイムに略々等しくすることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 前記表面活性化処理の完了後には、金属
   製の把持具を用いてのみ該ブランクを取り扱うように
   し、該ブランクを取り扱う際には、処理が施された該ブ
   ランクに銅だけしか接触させないようにすることを特徴
   とする請求項１記載の方法。