JP3293452B2 - シリンダブロックの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリンダブロック
の製造方法にかかり、特に自動車用のエンジンに使用さ
れるシリンダブロックの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車用のエンジン等の水冷
式内燃機関のシリンダブロックは、近年特にアルミ化が
進展している。ここで、シリンダブロックの形式として
は、いわゆるクローズドデッキ式のものとオープンデッ
キ式のものがある。クローズドデッキ式とは、図１４に
示すように、シリンダの周囲部に冷却水通路が形成され
ていると共に、シリンダ側とシリンダブロック側の部材
が上端部で一部分が相互に連結されているものである。
一方、オープンデッキ式とは、シリンダの周囲部に冷却
水通路が形成されており、シリンダブロックの上端部の
シリンダの周囲部全体が解放されて、冷却水通路がメガ
ネ状に形成されているものである。

【０００３】また、クローズドデッキ式のものは構造上
の理由（いわゆるアンダーカット部の存在）から一般的
に崩壊性中子を用いた低圧鋳造法により製造され、一方
オープンデッキ式のものはダイキャスト鋳造法により製
造されている。ここで、オープンデッキ式のものは、シ
リンダブロックの上端部の全体が解放されているので、
この領域の強度が低い。このため、従来より、以下のよ
うな改良が提案されているが実用には至っていない。

【０００４】例えば、特開平１−１００３５２号公報
（第一従来例）では、冷却水通路の開口部に、所定形状
のピース部材を溶接固定する、という提案がなされてい
る。また、特開平１−１４７１４５号公報（第二従来
例）では、第一従来例と同様に所定のピース部材を冷却
水通路の解放部に溶接固定するものであるが、特に、ピ
ース部材をシリンダブロック本体より高融点のアルミ合
金により構成するものである。また特開平２−１０５５
５７号公報（第三従来例）では、所定のプラグ部材（ピ
ース部材）をシリンダブロック本体より融点の低い材質
で構成し、これをシリンダブロック本体に対してアーク
またはレーザーなどの熱源により加熱して溶着するもの
である。

【０００５】また、クローズドデッキ式のシリンダブロ
ックを製造する方法として、実開昭６３−６９７４０号
公報に開示されているものがある。即ち、シリンダブロ
ック本体を上部と下部の二つの部材に分割してそれぞれ
別個に鋳造する。そして、各部材を相互にボルトで締結
し構成するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来例には以下のような不都合が有った。即ち、低圧
鋳造法によるシリンダブロックの製造は、シリンダブロ
ックの如き複雑な形状のものに対しては、現在非常にコ
ストが高いものとなっている。また、ダイキャスト鋳造
法でシリンダブロック本体を製造する場合には、この製
造法の特性上、鋳物の内部にガスが微細空隙となって分
散してトラップされる。このため、通常の溶接方法（レ
ーザー、アーク溶接等）ではガス欠陥が顕著に出現して
十分な機械的結合強度を得ることができない。また、外
部から加熱する方法では、溶着状態も不均一になると共
に局部的に熱応力が集中して、強固な接合力を得ること
ができない、という不都合を生じていた。

【０００７】また、シリンダブロックの材質より低融点
の金属材料を外部熱源からの加熱により融解させる場合
でも、以下のような不都合がある。即ち、鋳造後のシリ
ンダブロックのアルミの地肌は強固な酸化被膜が形成さ
れており、既存の溶接法等では強固に溶着させることは
できない。これに対して、フラックス等を用いて表面処
理をした後溶着する場合も考えられるが、接合強度を十
分に確保することは困難である。逆にフラックスによる
アルミ部材の腐食等を誘発する、という不都合を生じて
いた。

【０００８】また、従来の溶接法等では、接合部のみな
らずその周囲の広い範囲に熱の影響が及び、アルミ製部
材に熱変形や熱応力を生じさせる等の不都合を生じてい
た。これは、特に精密加工が要求されるエンジンの部品
については問題となる。

【０００９】さらに、シリンダブロック本体を二つの部
材から構成する従来例においては、接合部の機密性を高
めるために高性能なガスケットを使用したり、締結箇所
の増加に関連して、機械加工の工程数が増大するため、
製造コストの上昇を招来し、また、エンジンの組立作業
効率が低下する、という不都合を生じていた。

【００１０】

【発明の目的】本発明は、かかる従来例の有する不都合
を改善し、特に機械的強度に優れたクローズドデッキ式
のシリンダブロックを製造する方法を提供することを、
その目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、請求項１記載の発明では、所定のシリンダライ
ナと、このシリンダライナの周囲に冷却水通路として形
成される凹部を有するシリンダブロック本体と、凹部を
シリンダヘッドが配設される側から封止する封止部材と
を装備するシリンダブロックの製造方法である。

【００１２】そして、シリンダブロック本体及び封止部
材をアルミ製鋳物により構成すると共に、シリンダブロ
ック本体と封止部材の相対向する接合部を相互に接触し
得る形状とし、シリンダブロック本体の接合部と封止部
材の接合部との少なくともいずれか一方に、超音波振動
を印加して亜鉛合金はんだ層を形成し、シリンダブロッ
ク本体と封止部材を接合し、しかる後、シリンダライナ
の上面が接合部より上方となるように封止部材にシリン
ダライナを圧入する、という構成及び方法を採ってい
る。

【００１３】以上のように、シリンダブロック本体及び
封止部材はアルミ（合金）製鋳物によって形成されると
共に、両者の相対向する接合部が相互に接触し得る形状
に構成される。その後、接合部には超音波振動が印加さ
れて接合部に亜鉛合金はんだ層が形成される。

【００１４】そして、両者の接合部が所定の加圧力で相
互に接合されると共に、接合部は外部より誘導加熱、Ｌ
ＰＧガスバーナー等で亜鉛合金はんだの融点前後の温度
に加熱される。更に、シリンダブロック本体または封止
部材の少なくともいずれか一方に超音波振動が印加され
る。これにより、接合部の亜鉛合金はんだ層が融解し、
シリンダブロック本体と封止部材との相互間に合金が生
成され、その後、超音波振動及び外部からの加熱を停止
させることで接合部の温度が下がり、両者が強固に接合
されて一体となる。

【００１５】シリンダブロック本体と封止部材とが接合
されて一体となると、いわゆるクローズドデッキ式のシ
リンダブロックとなる。このとき、シリンダブロックの
タイプとしては、シリンダライナが直接冷却水に接触す
るウェットライナタイプや、直接には接触しないドライ
ライナタイプのもの、そしてその中間のハーフウェット
ライナタイプのどのタイプのものにも本発明は適用でき
る。

【００１６】そして、しかる後、封止部材と一体となっ
たシリンダブロック本体にシリンダライナを挿入する。
これにより、シリンダライナ，シリンダブロック本体及
び封止部材によって囲まれた領域が冷却水通路として形
成されることとなる。特に、本発明では、シリンダブロ
ック本体を先ずオープンデッキ式で製造し、封止部材を
接合することによってクローズドデッキ式のシリンダブ
ロックとすることができる。

【００１７】また、請求項２記載の発明では、シリンダ
ブロック本体の接合部に所定のブロック側凹凸部を形成
すると共に、封止部材の接合部にブロック側凹凸部に対
応する封止部材側凹凸部を形成するという構成を採り、
その他の構成及び方法は請求項１記載の発明と同様であ
る。

【００１８】また、請求項３記載の発明では、ブロック
側凹凸部を所定のピン部材及びピン穴で形成すると共、
封止部材側凹凸部をブロック側凹凸部に対応したピン部
材及びピン穴で形成するという構成を採り、その他の構
成及び方法は請求項２記載の発明と同様である。

【００１９】また、請求項４記載の発明では、シリンダ
ブロック本体に対する亜鉛合金はんだ層の形成範囲は、
接合部近傍とするという方法を採り、その他の構成及び
方法は請求項１，２または３記載の発明と同様である。

【００２０】また、請求項５記載の発明では、シリンダ
ブロック本体と封止部材との接合に際しては、接合部を
亜鉛合金はんだの融点以上の温度に加熱して加圧接合す
るという構成及び方法を採り、その他の構成及び方法は
請求項１，２，３または４記載の発明と同様である。

【００２１】更に、請求項６記載の発明では、シリンダ
ブロック本体と封止部材との接合に際しては、接合部を
加熱すると共に、シリンダブロック本体と封止部材の少
なくともいずれか一方に超音波振動を印加して接合する
という構成及び方法を採り、その他の構成及び方法は請
求項１，２，３または４記載の発明と同様である。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を、
図１乃至図１３に基づいて説明する。

【００２３】まず、図１は本発明にかかる製造方法によ
って製造された完成品のシリンダブロック１を示し、符
号３はエンジン（図示せず）のシリンダブロック本体を
示し、符号５は封止部材を示し、符号７は超音波振動に
よる接合部位をそれぞれ示す。

【００２４】先ず、本実施形態におけるシリンダブロッ
ク１は、図１に示すように、シリンダライナ１１の周囲
に冷却水通路として形成される凹部９を有するシリンダ
ブロック本体３と、上記した凹部９を、図示しないシリ
ンダヘッドが配設される側から封止する封止部材５とを
装備している。

【００２５】そして、シリンダブロック本体３及び封止
部材５はアルミ（合金）製鋳物により構成されると共
に、シリンダブロック本体３と封止部材５の相対向する
接合部４ａと４ｂ（図３（Ａ）参照）が相互に対応して
接触し得る形状とされている。さらに、シリンダブロッ
ク本体３の接合部４ａと封止部材５の接合部４ｂとの少
なくともいずれか一方に、超音波振動を印加して表面に
亜鉛合金はんだ層を形成し、しかる後、シリンダブロッ
ク本体３と封止部材５が接合される。最後に、シリンダ
ライナ１１がシリンダブロック本体３に圧入されて、シ
リンダブロック１が完成する。

【００２６】以下これを詳述すると、図２（Ａ）に示す
ように、本実施形態では四つのシリンダが一列に並ぶ、
いわゆる四気筒エンジン用のシリンダブロック本体３と
なっている。このシリンダブロック本体３はアルミ合金
製のダイキャスト鋳造品である。そして、この材質は、
一般的に用いられているＡＤＣ１０，ＡＤＣ１２そして
ＡＤＣ１４等である。

【００２７】また、シリンダライナ１１の周囲部に相当
する領域には、図１及び図２（Ａ）に示すように、冷却
水通路として機能する所定の凹部９が形成されている。
この凹部９は、図１に示すように、シリンダライナ１１
の下端部領域近傍まで到達する深さで構成されており、
また封止部材５を接合する前には上端部が解放されてい
る（図１乃至図３参照）。ここで、シリンダブロック本
体３の接合部４ａは、図２（Ｂ）に示す形状の封止部材
５が装着されるように、平坦に加工されている。但し、
接合部４ａは、封止部材の接合部４ｂと対応して両者が
密に接触できる形状で有ればよい。従って、両接合部４
ａ，４ｂに相互に対応する凹凸部を設けるようにしても
よい。

【００２８】また、冷却水通路となる凹部９は、各シリ
ンダライナ１１の周囲を取り囲むようにメガネ状（図２
（Ａ）参照）に形成されており、全シリンダの冷却水通
路が相互に連結されている。加えて、シリンダブロック
本体３の接合部４ａには、図示しないシリンダヘッドを
締結するためのボルト穴２ｂが複数個形成されている。

【００２９】シリンダブロック本体３の下方領域は、内
部に所定のクランク軸（図示略）が装着されるようにク
ランクケース１３が形成されている（図３参照）。ま
た、クランクケース１３の下端部は、図示しないボトム
ケースと当接する面が平面で構成され、図示しないボル
ト部材により相互に締結されるようになっている。

【００３０】次に、シリンダブロック１の具体的な製造
方法について説明すると、先ず、図２（Ａ）及び図３に
示すように、凹部９の上端部が解放されたオープンデッ
キ式のシリンダブロック本体３を用いる。このシリンダ
ブロック本体３は、上記したように鋳造（アルミダイキ
ャスト）法によって製造されたのち（図９中のＳ１）、
必要により所定の機械加工を経る（同Ｓ２）。この機械
加工は、図３に示すように、シリンダブロック本体３の
接合部４ａに封止部材５を接合するために、表面を平坦
に加工するものであり、フライス加工等によってなされ
る。

【００３１】また、上記機械加工がなされた後には、接
合部４ａがはんだの融点付近の温度に予熱される（図９
のＳ３）。そしてその後、接合部４ａが溶融はんだ浴１
５（図７参照）に浸漬され、その接合部４ａの表面に亜
鉛合金はんだ層が形成される（同Ｓ４）。その後、接合
部４ａには、封止部材５との位置決めを正確に行うため
の位置決め用ピン部材及びピン穴が形成される（同Ｓ
５）。ここで、位置決め用の部材はピン部材等に限定さ
れるものではなく、例えば、接合部４ａに、封止部材５
の接合部４ｂの形状に対応させて凹凸部を設けるように
してもよい。但し、この位置決め用ピン部材及びピン穴
または凹凸部は必ずしも必要なものではなく、位置決め
が正確に行われるのであれば、各接合部は平坦のままで
よい。

【００３２】次に、亜鉛合金はんだ層の形成についてよ
り詳細に説明すると、図７に示すように、この接合に際
しては予めシリンダブロック本体３と封止部材５の両方
の接合部４ａ，４ｂに、超音波振動の印加による亜鉛合
金はんだ層の形成が行われる。ここで、シリンダブロッ
ク本体３はその接合部４ａの近傍のみ亜鉛合金はんだ層
の形成が行われ、具体的には接合部４ａから約３０［ｍ
ｍ］程度まで亜鉛合金はんだ層が形成される。この場
合、亜鉛合金はんだの材質としては、例えば、融点が約
３９０［℃］以下であるＺｎ−Ａｌ合金系、例えば、Ａ
Ｈ−Ｚ９５Ａ（ＪＩＳ Ｚ３２８１）が使用される。そ
して、この亜鉛合金はんだを溶解して、当該亜鉛合金は
んだの融点から融点＋５０［℃］の範囲に保持された溶
融はんだ浴１５中に、前述した接合部４ａが浸漬され超
音波振動が印加される。

【００３３】また、超音波の周波数としては、約２０
［ＫＨｚ］程度に設定し、発振器出力は１５０から１０
００［Ｗ］の範囲で印加する。また、具体的な印加時間
は３秒から１０秒程度の範囲に設定している。これによ
り、シリンダブロック本体３の接合部４ａに所定の亜鉛
合金はんだ層が形成される。

【００３４】ここで、亜鉛合金はんだ層の形成の際に超
音波振動をシリンダブロック本体３に印加するための装
置について詳述すると、シリンダブロック本体３は、図
７に示すように所定の振動板１７に担持され、上記した
接合部４ａが溶融はんだ浴１５中に浸漬される。この溶
融はんだ浴１５を保持しているのは、ヒータ付はんだ槽
１９であり、溶融はんだ浴１５の温度を上記した所定値
に維持している。また、振動板１７には、超音波発振装
置２１が係合されており、超音波振動が伝達されるよう
になっている。この超音波発振装置２１は、上記振動板
１７に振動を付与するホーン２３と、このホーン２３に
振動を伝える振動子２５と、当該振動子２５に発振信号
を伝達する発振器２７等により構成される。

【００３５】次に、封止部材５の製造方法について説明
すると、図２（Ｂ）に示すように、封止部材５は、アル
ミダイキャスト鋳造法によって、上記シリンダブロック
本体３の接合部４ａに接合できるような形状及び大きさ
で形成される（図９のＳ６）。但し、製造法としてはア
ルミダイキャスト鋳造法には限定されず、例えば、他の
鋳造方法や展伸材等から所定形状を削り出して製造する
ようにしてもよい。ここで、封止部材５の具体的形状
は、図２（Ｂ）及び図３（Ａ）に示すように、平面形状
が略矩形となっており、また板状に形成されている。そ
して、封止部材５には、後述するシリンダライナ１１が
挿入されるための四つのライナ支持穴６がそれぞれ独立
して一列に並んで形成されている。

【００３６】また、各ライナ支持穴６の周囲には、複数
の冷却水通過孔６ａが形成されている。この冷却水通過
孔６ａは、図示しないシリンダヘッド側とシリンダブロ
ック本体３との間で冷却水を通過循環させるためのもの
である。したがって、シリンダブロック本体３の凹部９
に対応する位置にこれら冷却水通路孔６ａが形成されて
いる。また、封止部材５には、上記したシリンダブロッ
ク本体３のボルト穴２ｂに対応したボルト用貫通孔２ｃ
が形成されている。そして更に、封止部材５の複数箇所
にシリンダヘッドから流れ落ちる潤滑用のオイルをシリ
ンダブロック本体を介してクランクケースに導くための
オイル落とし穴２ａが形成されている。

【００３７】そして、封止部材５のうち、シリンダブロ
ック本体３と接合する側の接合部４ｂは所定の機械加工
がなされる（図９中のＳ７）。これは、封止部材５とシ
リンダブロック本体３との接合をより強固なものにする
ためであり、シリンダブロック本体３の場合と同様にフ
ライス加工等によってなされる。

【００３８】機械加工された後は、シリンダブロック本
体３の場合と同様にはんだの融点付近の温度に予熱され
（図９中のＳ８）、また溶融はんだ浴１５中に浸漬され
超音波振動を印加される。このとき、亜鉛合金はんだ層
形成の条件は上記したシリンダブロック本体３の場合と
ほぼ同様である。以上により、封止部材５の表面に亜鉛
合金はんだ層が形成される（同Ｓ９）。ここで、封止部
材５を溶融はんだ浴１５中に浸漬すると、封止部材５の
全体に亜鉛合金はんだ層が形成されるが、特に製造上は
問題とならない。尚、図７には、封止部材５の亜鉛合金
はんだ層の形成作業については記載していないが、シリ
ンダブロック本体３の場合と同様である。

【００３９】ここで、上記した作業行程における亜鉛合
金はんだ層の形成機構を説明すると、まず、溶融はんだ
浴１５中に設置されている振動板１７に超音波振動を印
加することによってキャビテーションが発生する。次
に、この発生したキャビテーションによってシリンダブ
ロック本体３の接合部４ａや封止部材５の表面の酸化被
膜が破壊されて活性な金属面が現れる。そして、この活
性金属面と溶融はんだ浴１５中の亜鉛との間で合金反応
が生じ、これによって、強固な亜鉛合金はんだ層が形成
される。

【００４０】次に、シリンダブロック本体３に封止部材
５を接合する行程について説明する。上記の如く、互い
に亜鉛合金はんだ層が形成されたシリンダブロック本体
３と封止部材５が用意され、図３（Ｂ）に示すように封
止部材５がシリンダブロック本体３の接合部４ａに接触
される。このとき、シリンダブロック本体３と封止部材
５との接合に際しては、両者の接合部４ａ，４ｂに、相
互に対応する位置決め用のピン部材及びピン穴を設けて
いる（図９中のＳ１０）。これによって、封止部材５が
シリンダブロック本体３の所定位置に正確に位置決めさ
れ接触される（同Ｓ１１）。

【００４１】続いて、封止部材５が接合部４ａに接触さ
れたシリンダブロック本体３は、別個に設けられた超音
波接合装置２８（図８参照）に設置される。この超音波
接合装置２８は、シリンダブロック本体３を担持すると
共に後述する超音波振動子２９に係合されたホーン３１
に、封止部材５の上面を当接させるためのエアシリンダ
３３を備えている。また、超音波発振装置３７は、封止
部材５に直接超音波振動を印加するホーン３１と、この
ホーン３１に振動を伝達する振動子２９と、この振動子
２９に発振信号を付与する発振器３５よりなる。

【００４２】また、上記したホーン３１の近傍には、所
定の加熱装置（図示略）が装備されている。この加熱装
置は、シリンダブロック本体３と封止部材５の接合部位
７を予熱しておくためのものであり、高周波加熱器によ
り構成されている。だたし、加熱装置としては、これに
限定されるものではなく、例えばＬＰＧガス等を用いる
ガスバーナー等であってもよい。また、シリンダブロッ
ク本体３及び封止部材５を加熱炉内（図示略）で加熱し
て、その後これらを加熱炉から取り出し、超音波振動を
印加するようにしてもよい。

【００４３】そして、エアシリンダ３３上に担持された
シリンダブロック本体３及び封止部材５は、エアシリン
ダ３３の作用により上方に移動せられ、その上方に配設
されているホーン３１に当接する。正しくは、シリンダ
ブロック本体の接合部４ａに接触している封止部材５が
ホーン３１に直接当接することとなる。その後、接合部
７は、上記した加熱装置により亜鉛合金はんだの融点前
後の温度に加熱されると共に超音波振動が印加される
（図９中のＳ１２）。このとき、エアシリンダ３３は、
シリンダブロック本体３をホーン３１に対して常時所定
圧力で押圧しているので、超音波振動の印加と共に接合
部７の亜鉛合金はんだ層が融解し、封止部材５がシリン
ダブロック本体３に亜鉛合金はんだ層を介して接触す
る。尚、シリンダブロック本体３に超音波振動を印加す
るための装置としては、超音波発振装置３７とエアシリ
ンダ３３の上下位置関係を逆にした構造とすることも可
能である。

【００４４】以上の行程により、シリンダブロック本体
３と封止部材５は一体となる（同Ｓ１３）。そしてその
後、封止部材５のライナ支持穴６及びライナ貫通孔１０
がシリンダライナ１１の外径より僅かに小さな内径に加
工される（同Ｓ１４）。そして、最後に封止部材５のラ
イナ支持穴６及び上記したライナ用貫通孔１０にシリン
ダライナ１１が圧入される。この結果、図１に示すよう
に、シリンダライナ１１，シリンダブロック本体３の凹
部９及び封止部材５によって、シリンダライナ１１の周
囲部全体に冷却水通路が形成されると共に、実質的にク
ローズドデッキ式のシリンダブロック１が完成すること
となる。

【００４５】また、このシリンダブロック１は、シリン
ダライナ１１が直接冷却水に接触しない、いわゆるドラ
イライナ式のシリンダブロックとなる。但し、本発明
は、シリンダライナ１１の外周面が冷却水通路となる、
いわゆるウェットライナ式のシリンダブロックを含め
て、すべてのクローズドデッキ式のシリンダブロックに
採用することができる。

【００４６】ここで、上記した説明では、シリンダブロ
ック本体３に対して封止部材５を固定する際に超音波振
動を印加して、亜鉛合金はんだ層を融解して接合する場
合を示している。しかし、本発明はこれに限定されるも
のではなく、例えば、図９中のＳ１２の代わりに、シリ
ンダブロック本体に対して封止部材を接触させた後、こ
れら相互間を加圧しながら両者の接合部位近傍を亜鉛合
金はんだの融点以上、例えば、融点より２０［℃］以上
高い温度に加熱するだけにしても良い。加熱方法として
は、誘導加熱やガスバーナー等によるものである。これ
により、加熱を停止することによって、亜鉛合金はんだ
層が両者を強力に固着することとなる。

【００４７】〔その他の実施の形態〕次に、図４乃至図
５に他の実施の形態にかかるシリンダブロックを示す。
当該実施形態では、シリンダブロック本体３３の凹部３
９は、所定の内径を有する円筒形に形成されており、完
成した段階でシリンダライナの外周面も冷却水通路の一
部を構成する方式のものである。このシリンダブロック
３３は、上記したように、ウェットライナー式といわれ
ているものである。

【００４８】本実施形態では、封止部材３５は、上記し
た第一の実施形態と同様の形状となっている。一方、シ
リンダブロック本体３３は上記のように単純な形状の凹
部を構成すればよいので、鋳造に使用する型も簡易な形
状のものを利用できる。これにより、鋳造行程における
歩留まりは向上する。

【００４９】そして、既に記述したと同様に、シリンダ
ブロック本体３３の接合部３４ａに封止部材３５を接合
し、シリンダライナ４１を圧入することによりクローズ
ドデッキ式のシリンダブロック３１が完成する（図５
（Ｂ）参照）。このウェットライナー式のシリンダブロ
ック３１では、直接シリンダライナ４１から冷却水が熱
を奪う構造であるため、冷却効率は高い。

【００５０】また、シリンダブロック本体に封止部材を
接合する際には、正確に位置決めしなければならない。
この場合、図６に示すように、シリンダブロック本体５
３及び封止部材５５の各接合部に所定のピン部材５７及
びピン穴５８を設けることが効果的である。即ち、シリ
ンダブロック本体５３に封止部材５５を接合するとき
に、各ピン部材５７とピン穴５８を対応させて両者を圧
着する。そして、両者が接触している状態で、シリンダ
ブロック本体５３または封止部材５５に超音波振動を印
加して、両者を固着させる。これによると、ピン部材５
７とピン穴５８とを合致させるだけで、両者の正確な位
置決めが可能となり、生産性が向上する。

【００５１】本発明に関し、複数種類の材質からなる試
験片を超音波振動の印加によるはんだ付けをした後、引
っ張り試験を行い接合強度を検証した。この試験では、
試験片Ａをシリンダブロック本体と見立て、一方、試験
片Ｂを封止部材と見立てている。そして、各試験片Ａ，
Ｂの寸法としては、図１０に示すように、試験片Ａの外
径が１６．０［ｍｍ］であり、端部に内径１２．５［ｍ
ｍ］の凹部が形成されている。そして、この凹部の深さ
は０．３［ｍｍ］となっている。また、この凹部の突き
合わせ面は、実験の信頼性を高めるべく精密加工で表面
が滑らかに形成されている。

【００５２】一方、試験片Ｂは、外径が１２．０［ｍ
ｍ］となっており、上記した凹部に挿入されるようにな
っている（図１１参照）。この試験片Ｂの突き合わせ面
も試験片Ａと同様に精密加工で表面が滑らかに形成され
ている。また、使用するはんだは上記したものと同様で
あり、Ｚｎ−Ａｌ系のものが使用される。具体的には、
Ｚｎ−3.5ｗｔ％Ａｌのものである。

【００５３】以上の試験片を使用した結果によれば、図
１２に示すように、試験片Ａ及びＢとして「ＡＤＣ１
２」を使用した場合の引っ張り強度は平均１４２［ＭＰ
ａ］となり、破断位置は接合面ではなく母材となってい
る。また、材質を「ＡＣ４Ｂ」で行った場合には、引っ
張り強度が平均２００［ＭＰａ］となり、やはり母材が
破断する結果となった。この母材破断の結果を図１３に
示す。この図１３から明らかなように、接合面３９は全
く破壊せず、接合面近傍の母材４３が破断している。

【００５４】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の発明では、
オープンデッキ式のシリンダブロック本体に封止部材を
亜鉛合金はんだ層を介して接合するので、シリンダブロ
ック本体をダイキャスト鋳造法等を用いて製造でき、低
圧鋳造法によるものと比べて安価に製造することができ
る。これにより、シリンダライナ、封止部材及びシリン
ダブロック本体によって囲まれた冷却水通路を構成する
ことができると同時に、機械的強度に優れたクローズド
デッキ式のシリンダブロックと同様の強度を有するシリ
ンダブロックを製造することができる、という優れた効
果を生じる。

【００５５】また、請求項２または３記載の発明では、
シリンダブロック本体の接合部及び封止部材の接合部に
それぞれ対応する位置決め用の凹凸部を形成したので、
両者の接合の際に相対的な位置決めを正確に行うことが
できる。この結果、組立精度を向上させることができ
る、という優れた効果を生じる。

【００５６】また、請求項４記載の発明では、シリンダ
ブロック本体に対する亜鉛合金はんだ層の形成範囲は、
接合部近傍領域のみとする。このため、その他の領域に
不要な亜鉛合金はんだ層が形成されるのが防止される、
という優れた効果を生じる。

【００５７】また、請求項５記載の発明では、接合部を
亜鉛合金はんだの融点以上の温度に加熱してシリンダブ
ロック本体に接合部材を接合することとしている。この
ため、両者の間に亜鉛合金はんだ層が形成され、相互に
強固に接合される、という優れた効果を生じる。また、
この場合、両者の接合に際しては、超音波振動の印加が
不要となるので、設備のためのコストが抑制されると共
に、作業効率が向上する、という優れた効果を生じる。

【００５８】更に、請求項６記載の発明では、シリンダ
ブロック本体と接合部材の接合に際して、超音波振動を
印加することとしている。このため、両者の相互間がよ
り効率的に加熱され、強固な亜鉛合金はんだ層が形成さ
れ、結果として機械的強度に優れたシリンダブロックを
製造することができる、という優れた効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す側方断面図である。

【図２】図１に開示したシリンダブロック本体及び封止
部材を示す平面図であり、図２（Ａ）はシリンダブロッ
ク本体を示し、図２（Ｂ）は封止部材を示す。

【図３】シリンダブロック本体に封止部材が接合される
状態を説明する側方断面図であり、図３（Ａ）は接合前
の状態を示し、図３（Ｂ）は接合後の状態を示す。

【図４】他のシリンダブロック本体及び封止部材の例を
示す平面図であり、図４（Ａ）はシリンダブロック本体
を示し、図４（Ｂ）は封止部材を示す。

【図５】図４に開示したシリンダブロック本体に封止部
材が接合される状態を説明する側方断面図であり、図５
（Ａ）は接合前の状態を示し、図５（Ｂ）は接合後の状
態を示す。

【図６】シリンダブロック本体の接合部及び封止部材の
接合部に位置決め用のピン部材及びピン穴を配設した場
合を示す側方断面図である。

【図７】シリンダブロック本体の接合部に亜鉛合金はん
だ層を形成する場合を示す装置の概略説明図である。

【図８】シリンダブロック本体に封止部材が当接された
後、超音波振動を印加する場合を示す説明図である。

【図９】本発明のシリンダブロックを製造する場合のフ
ローチャートを示す。

【図１０】接合強度を検証するために用いた各試験片を
示す図であり、図１０（Ａ）はシリンダブロック本体に
相当し、図１０（Ｂ）は封止部材に相当するものであ
る。

【図１１】図１０に開示した試験片同士を突き合わせて
超音波はんだ付けによって接合した状態を示す説明図で
ある。

【図１２】図１０及び図１１に開示した試験片の引っ張
り試験の結果を示す図である。

【図１３】図１２に示す引っ張り試験によって破断した
試験片の破断面近傍を示す拡大断面図である。

【図１４】従来のシリンダブロックの形態を説明する側
方断面図であり、図１４（Ａ）はドライライナー式のシ
リンダブロックを示し、図１４（Ｂ）はウェットライナ
ー式のシリンダブロックを示す。

【符号の説明】

１ シリンダブロック ３ シリンダブロック本体 ４ａ 接合部 ４ｂ 接合部 ５ 封止部材 ６ ライナ支持穴 ７ 接合部位 ９ 凹部 １１ シリンダライナ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−103064（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−341345（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−162756（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−127521（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−332195（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−20706（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−283853（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−222087（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−134751（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02F 1/00 - 1/42 B23K 1/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のシリンダライナと、このシリンダ
   ライナの周囲に冷却水通路として形成される凹部を有す
   るシリンダブロック本体と、前記凹部をシリンダヘッド
   が配設される側から封止する封止部材とを備えたシリン
   ダブロックの製造方法において、 前記シリンダブロック本体及び前記封止部材をアルミ製
   鋳物により構成すると共に、前記シリンダブロック本体
   と前記封止部材の相対向する接合部を相互に接触し得る
   形状とし、 前記シリンダブロック本体の接合部と前記封止部材の接
   合部との少なくともいずれか一方に超音波振動を印加し
   て亜鉛合金はんだ層を形成し、前記シリンダブロック本
   体と前記封止部材を接合し、しかる後、シリンダライナ
   の上面が前記接合部より上方となるように前記封止部材
   に前記シリンダライナを圧入することを特徴としたシリ
   ンダブロックの製造方法。
2. 【請求項２】 前記シリンダブロック本体の前記接合部
   に所定のブロック側凹凸部を形成すると共に、前記封止
   部材の前記接合部に前記ブロック側凹凸部に対応する封
   止部材側凹凸部を形成し、前記シリンダブロック本体と
   前記封止部材とを接合することを特徴とした請求項１記
   載のシリンダブロックの製造方法。
3. 【請求項３】 前記ブロック側凹凸部を所定のピン部材
   及びピン穴で形成すると共に、前記封止部材側凹凸部を
   前記ブロック側凹凸部に対応したピン部材及びピン穴で
   形成することを特徴とした請求項２記載のシリンダブロ
   ックの製造方法。
4. 【請求項４】 前記シリンダブロック本体に対する亜鉛
   合金はんだ層の形成範囲は、前記接合部近傍とすること
   を特徴とした請求項１，２または３記載のシリンダブロ
   ックの製造方法。
5. 【請求項５】 前記シリンダブロック本体と前記封止部
   材との接合に際しては、前記接合部を亜鉛合金はんだの
   融点以上の温度に加熱して接合することを特徴とした請
   求項１，２，３または４記載のシリンダブロックの製造
   方法。
6. 【請求項６】 前記シリンダブロック本体と前記封止部
   材との接合に際しては、前記接合部を加熱すると共に、
   前記シリンダブロック本体と前記封止部材の少なくとも
   いずれか一方に超音波振動を印加して接合することを特
   徴とした請求項１，２，３または４記載のシリンダブロ
   ックの製造方法。