JP3796473B2 - クローズドデッキ型シリンダブロックおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブロック本体のシリンダボアにシリンダスリーブを挿入することによって構成されるクローズドデッキ型シリンダブロックおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の内燃機関を構成するシリンダブロックの１種として、図１０に示すように、ウォータジャケット部１のガスケット面２側が閉塞されているクローズドデッキ型シリンダブロック３が挙げられる。クローズドデッキ型シリンダブロック３には、ブロック本体４の肉厚が同一であれば、ウォータジャケット部のガスケット面側が開放されているオープンデッキ型シリンダブロックに比して剛性が高いという利点がある。
【０００３】
クローズドデッキ型シリンダブロック３の場合、ウォータジャケット部１は、容易に崩壊させることが可能な中子、いわゆる崩壊性中子を用いて、重力鋳造（ＧＤＣ）や低圧鋳造（ＬＰＤＣ）にて形成される。
【０００４】
内燃機関においては、シリンダボア５の内部でピストン（図示せず）が往復動作する。このため、シリンダボア５には、耐摩耗性に優れる素材からなるシリンダスリーブ６、例えば、いわゆるＦＣスリーブやメッキスリーブ、ＭＭＣスリーブ等を挿入し、該シリンダスリーブ６の側周壁部にピストンの側周壁部を摺接させるようにしている。耐摩耗性に優れる他の素材としては、いわゆるハイシリコン系アルミニウムが例示される。
【０００５】
このように、シリンダスリーブ６をブロック本体４と別素材とする理由は、ブロック本体４をハイシリコン系アルミニウムで鋳造成形した場合、シリンダボア５に巣穴が形成されるために品質不良の製品が多くなるからである。さらに、ハイシリコン系アルミニウムは切削加工し難いので、機械加工コストが高騰するという不具合を招く。
【０００６】
そこで、クローズドデッキ型シリンダブロック３を製造する場合、まず、鋳造用金型によって形成されるキャビティに崩壊性中子やシリンダスリーブ６等を配置しておき、この状態で溶湯をキャビティに注湯して、該溶湯で崩壊性中子やシリンダスリーブ６等を囲繞する。
【０００７】
次に、溶湯を冷却固化することによってブロック本体４を設ける。この冷却固化に伴って、シリンダスリーブ６が鋳ぐるまれる。
【０００８】
その後、前記崩壊性中子を崩壊させる。この崩壊によって得られた中空部が、ウォータジャケット部１となる。すなわち、この場合、ウォータジャケット部１は、ブロック本体４に設けられる。
【０００９】
さて、近年では、地球温暖化を防止するために、省エネルギの観点から自動車等の燃費を向上させることが希求されている。その方策として、内燃機関等を軽量化することにより、最終製品である自動車を軽量化することが提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭５９−３１４２号公報
【特許文献２】
特開昭５８−７４８５０号公報
【特許文献３】
特開昭５９−７９０５６号公報
【特許文献４】
特開昭６０−９４２３０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
クローズドデッキ型シリンダブロック３を軽量化するためには、該クローズドデッキ型シリンダブロック３の体積を小さくすればよい。しかしながら、上記のようにブロック本体４にウォータジャケット部１を設けた場合、ブロック本体４の肉厚を大きくする必要があるので、クローズドデッキ型シリンダブロック３の体積を小さくすることは困難である。この不都合は、シリンダが複数個設けられた多気筒型であり、かつシリンダボア５間にもウォータジャケット部１が設けられるものにおいて特に顕著となる。
【００１２】
肉厚の小さいブロック本体４を得ることが可能な方法としては、高圧鋳造（ＨＰＤＣ）や精密鋳造等が挙げられる。しかしながら、ＨＰＤＣでは中子を使用するのが著しく困難であるため、クローズドデッキ型シリンダブロック３を容易に鋳造成形することができない。このため、ＨＰＤＣは、専らオープンデッキ型シリンダブロックを製造するのに採用されている。しかしながら、オープンデッキ型シリンダブロックは、クローズドデッキ型シリンダブロックに比して剛性が小さくなる傾向にある。
【００１３】
そこで、ＨＰＤＣにてオープンデッキ型シリンダブロック用のブロック本体を鋳造成形し、ウォータジャケット部のガスケット面側開口部を閉塞部材で閉塞することも想起される。しかしながら、ＨＰＤＣにて得られたブロック本体には、閉塞部材を溶接で接合することが困難であるという不具合がある。
【００１４】
一方、精密鋳造においては、ウォータジャケット部１の間隔を狭小化しようとすると、高強度かつ排出性が良好な崩壊性中子を使用しなければならないが、このような崩壊性中子は作製することが困難であるという不具合がある。
【００１５】
このように、体積が小さいながらも剛性に優れるクローズドデッキ型シリンダブロックを製造することには様々な不具合を伴うため、結局、そのようなクローズドデッキ型シリンダブロックはこれまでのところ実現されていない。
【００１６】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、剛性に優れ、しかも、小型かつ軽量で、その上、製造時に崩壊性中子を使用する必要がないので製造コストを低廉化することも可能なクローズドデッキ型シリンダブロックおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、ブロック本体と、前記ブロック本体に設けられたシリンダボア内に挿入されて前記ブロック本体に接合されたシリンダスリーブと、前記ブロック本体に設けられたウォータジャケット部とを備え、前記ウォータジャケット部の前記ブロック本体におけるガスケット面側が閉塞されているクローズドデッキ型シリンダブロックであって、
前記ウォータジャケット部の前記ブロック本体におけるガスケット面側は、閉塞部材によって閉塞されており、
かつ前記閉塞部材のガスケット面側端面の外縁部および内縁部が全域にわたって前記ブロック本体のガスケット面と継目なく接合されていることを特徴とする。
【００１８】
このような構成とすることにより、ブロック本体と閉塞部材との接合強度が著しく高くなる。このため、剛性に優れたクローズドデッキ型シリンダブロックを構成することができる。部材同士を継目なく接合する手法の好適な例としては、摩擦撹拌接合が挙げられる。
【００１９】
この場合、ブロック本体におけるウォータジャケット部のガスケット面側端部に、ウォータジャケット部の幅に比して幅広な段部を設けることが好ましい。この段部に閉塞部材を載置することにより、該閉塞部材を確実に支持することができる。このため、クローズドデッキ型シリンダブロックの剛性が一層向上する。
【００２０】
さらに、シリンダボアの内周壁部と前記シリンダスリーブの外周壁部とが継目なく接合された部位が存在することが好ましい。これによりシリンダスリーブがブロック本体に堅牢に接合されるので、剛性の高いクローズドデッキ型シリンダブロックを構成することができる。
【００２１】
また、本発明は、シリンダボアおよびウォータジャケット部を有するブロック本体を鋳造成形する工程と、
前記ブロック本体の前記シリンダボアにシリンダスリーブを挿入する工程と、
前記ウォータジャケット部における前記ブロック本体のガスケット面側を閉塞部材にて閉塞した後、前記閉塞部材のガスケット面側端面の外縁部および内縁部を全域にわたって前記ブロック本体のガスケット面に摩擦撹拌接合にて接合する工程と、
を有することを特徴とする。
【００２２】
なお、ブロック本体を鋳造成形するキャビティに予めシリンダスリーブを配置しておき、ブロック本体を鋳造成形するとともに該ブロック本体にシリンダスリーブが鋳ぐるまれるようにしてもよい。すなわち、本発明は、シリンダボアおよびウォータジャケット部を有するブロック本体を鋳造成形するとともに、前記ブロック本体の前記シリンダボアにシリンダスリーブを鋳ぐるむ工程と、
前記ウォータジャケット部における前記ブロック本体のガスケット面側を閉塞部材にて閉塞した後、前記閉塞部材のガスケット面側端面の外縁部および内縁部を全域にわたって前記ブロック本体のガスケット面に摩擦撹拌接合にて接合する工程と、
を有することを特徴とする。
【００２３】
両製造方法においては、閉塞部材とブロック本体とを摩擦撹拌接合するので、両部材を容易に一体化することができる。換言すれば、両部材の間に継目が存在しない。したがって、剛性に優れたクローズドデッキ型シリンダブロックを得ることができる。
【００２４】
なお、ウォータジャケット部におけるガスケット面側端部に、閉塞部材を載置するための段部を設ける工程を行うことが好ましい。この段部に閉塞部材を載置した状態で摩擦撹拌接合を行う際、該閉塞部材が段部によって確実に支持されるので、閉塞部材をウォータジャケット部に陥没させることなく容易にブロック本体に接合させることができる。
【００２５】
いずれの場合においても、ブロック本体を高圧鋳造（ＨＰＤＣ）にて成形することが好ましい。この鋳造成形方法においては、肉厚の小さいブロック本体を作製することができる。したがって、小型かつ軽量なクローズドデッキ型シリンダブロックを得ることができる。
【００２６】
しかも、この製造方法では、ウォータジャケット部を設けるための崩壊性中子を使用する必要がない。このため、クローズドデッキ型シリンダブロックの製造コストを低廉化することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るクローズドデッキ型シリンダブロックおよびその製造方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
本実施の形態に係るクローズドデッキ型シリンダブロック（以下、単にシリンダブロックともいう）１０の要部概略縦断面図を図１に示すとともに、上端面であるガスケット面１２側の平面図を図２に示す。このシリンダブロック１０は、シリンダボア１４ａ〜１４ｃが設けられたアルミニウムからなるブロック本体１６と、該シリンダボア１４ａ〜１４ｃにそれぞれ挿入されたシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃと、該シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを冷却する冷却水が導入されるウォータジャケット部２０と、該ウォータジャケット部２０のガスケット面１２側を閉塞する閉塞部材２２とを有する。
【００２９】
ブロック本体１６のシリンダボア１４ａ〜１４ｃには、環状段部２４ａ〜２４ｃが設けられている。すなわち、シリンダボア１４ａ〜１４ｃにおいては、環状段部２４ａ〜２４ｃが存在する部位から内径が大きくなっている。
【００３０】
図３および図４に示すように、ウォータジャケット部２０は、シリンダボア１４ａ〜１４ｃから所定間隔で離間し、かつ該シリンダボア１４ａ〜１４ｃを囲繞するように、ブロック本体１６に設けられている。
【００３１】
そして、ウォータジャケット部２０におけるガスケット面１２側の端部には、該ウォータジャケット部２０の幅に比して幅広の段部２６が設けられている。この段部２６は、３個の環状段部がその外周部で逐次的に連結した形状で設けられている（図３参照）。
【００３２】
このような構成のブロック本体１６は、ＨＰＤＣによって成形されたものである。
【００３３】
一方、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃは、ハイシリコン系アルミニウムからなる円筒体である。これらシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃは、シリンダボア１４ａ〜１４ｃに設けられた環状段部２４ａ〜２４ｃにそれぞれ載置されており、これにより該シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃが支持されている。内燃機関を構成する図示しないピストンの側周壁部は、このように構成されたシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの内周壁部に摺接する。
【００３４】
また、閉塞部材２２は、段部２６の形状に対応するように、３個の環状部材が直線的に連結された形態で構成されている。この閉塞部材２２が段部２６に載置されることによって、ウォータジャケット部２０のガスケット面１２側が閉塞されている。
【００３５】
シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの外周壁部の一部は、シリンダボア１４ａ〜１４ｃの内周壁部に接合されている。その一方で、段部２６上に載置された閉塞部材２２の外縁部がブロック本体１６のガスケット面１２と接合されている。以上の接合は、後述するように、摩擦撹拌接合にて行われている。
【００３６】
なお、図１および図２においては、便宜上、ブロック本体１６と閉塞部材２２とを境界線にて明示しているが、実際には、両部材１６、２２は摩擦撹拌接合によって継目なく接合されている。すなわち、両部材１６、２２は一体的に接合されており、明確な境界線は存在しない。
【００３７】
本実施の形態に係るシリンダブロック１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
【００３８】
上記したように、本実施の形態においては、ブロック本体１６がＨＰＤＣによって作製されている。この場合、ＧＤＣやＬＰＤＣにて作製されたブロック本体に比して肉厚が小さくなるので、シリンダブロック１０の体積を小さくすることができる。換言すれば、シリンダブロック１０を小型化することができるとともに、軽量化することができる。
【００３９】
そして、このシリンダブロック１０を組み込んで構成された内燃機関を運転する際には、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃ内で図示しないピストンが往復動作し、この際に該ピストンの側周壁部がシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの内周壁部に摺接する。この摺接に起因する摩擦熱、および内燃機関に導入された燃料と空気との混合ガスが爆発することに伴って発生する熱によって、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの温度が上昇する。
【００４０】
ここで、上記したように、本実施の形態に係るシリンダブロック１０においては、ブロック本体１６の肉厚が小さい。したがって、一般的なシリンダブロックに比してウォータジャケット部２０がシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃに比較的近接する。このため、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの熱がウォータジャケット部２０に導入された冷却水に効率よく伝達されるので、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを効率的に冷却することができる。結局、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃ、ひいてはシリンダブロック１０の温度が過度に上昇することを抑制することができる。
【００４１】
また、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃおよび閉塞部材２２とブロック本体とが摩擦撹拌接合によって一体的に接合されている。換言すれば、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃおよび閉塞部材２２とブロック本体１６とが強固に接合されているので、剛性に優れたシリンダブロック１０を構成することができる。
【００４２】
さらに、耐摩耗性に優れるハイシリコン系アルミニウムからなるシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを使用しているので、シリンダブロック１０の耐久性を確保することもできる。しかも、この場合、ブロック本体１６を安価なアルミニウムから構成するようにしているので、シリンダブロック１０の製造コストが上昇することもない。
【００４３】
シリンダブロック１０は、以下のようにして製造することができる。
【００４４】
まず、ＨＰＤＣによって、図３に示すブロック本体１６を鋳造成形する。ＨＰＤＣによれば、ウォータジャケット部２０および段部２６を設けるための崩壊性中子を使用する必要がない。すなわち、本実施の形態によれば、崩壊性中子を作製する煩雑な作業が不要となるとともに、崩壊性中子の作製コストを削減することができるのでシリンダブロック１０の製造コストを低廉化することが可能となる利点がある。
【００４５】
その一方で、円筒体形状のシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを押し出し成形や鋳造成形等によって作製する。このシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを、ブロック本体１６のシリンダボア１４ａ〜１４ｃに挿入する。挿入されたシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの各下端部が最終的に環状段部２４ａ〜２４ｃに載置されると、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの上端面とブロック本体１６のガスケット面１２とが面一となる。
【００４６】
次いで、シリンダボア１４ａの内周壁部と、シリンダスリーブ１８ａの外周壁部とを摩擦撹拌接合にて互いに接合する。
【００４７】
図５に示すように、摩擦撹拌接合用工具４０は、円柱状の第１回転体４２と、この第１回転体４２の側周壁部に設けられて該第１回転体４２とは独立して回転可能な円柱状の第２回転体４４と、該第２回転体４４の先端部に設けられたプローブ４６とを有する。本実施の形態においては、第１回転体４２をシリンダスリーブ１８ａの長手方向に沿って挿入し、プローブ４６をシリンダスリーブ１８ａの内周壁部に当接させる。
【００４８】
この状態で第２回転体４４を回転付勢すると、プローブ４６が内周壁部に摺接することに伴って摩擦熱が発生し、該内周壁部におけるプローブ４６の当接箇所が軟化する。その結果、プローブ４６の先端部がシリンダスリーブ１８ａとシリンダボア１４ａの内周壁部との当接箇所に到達し、該当接箇所においても、シリンダスリーブ１８ａの外周壁部とシリンダボア１４ａの内周壁部とが摩擦熱によって軟化する。
【００４９】
そして、第１回転体４２を内周壁部に沿って回転動作させると、軟化した肉は、塑性流動した後にプローブ４６が離間することに伴って固相接合される。これにより、シリンダスリーブ１８ａの外周壁部とシリンダボア１４ａの内周壁部とが一体的に固相接合される。
【００５０】
第１回転体４２が回転動作することに追従してこの現象が逐次的に繰り返されることにより、シリンダスリーブ１８ａの外周壁部と、シリンダボア１４ａの内周壁部とが一体的に接合されるに至る。勿論、残余のシリンダスリーブ１８ｂ、１８ｃにおいても同様の作業が営まれる。
【００５１】
次いで、段部２６に閉塞部材２２を載置した後、該閉塞部材２２とブロック本体１６とを接合する。この接合も、摩擦撹拌接合にて行われる。
【００５２】
なお、この際には、図６に示す摩擦撹拌接合用工具５０が使用される。この摩擦撹拌接合用工具５０は、回転体５２と、該回転体５２に比して小径でかつ先端が円錐状のプローブ５４とを備える。
【００５３】
この摩擦撹拌接合用工具５０のプローブ５４を、ブロック本体１６のガスケット面１２側の任意の位置に当接させ、回転体５２を回転付勢する。この回転付勢に伴って上記と同様にブロック本体１６の肉が塑性流動を起こし、その結果、プローブ５４がブロック本体１６に埋没される。この状態で、図７の矢印Ａに沿って摩擦撹拌接合用工具５０を変位させれば、閉塞部材２２とブロック本体１６との肉が摩擦撹拌接合されることに伴い、閉塞部材２２の外周縁部とブロック本体１６とが接合される。次いで、図８の矢印Ｂ、ＣおよびＤに沿って摩擦撹拌接合用工具５０を変位させることにより、閉塞部材２２の内周縁部とブロック本体１６とを接合する。この場合、段部２６の深さを小さくすることができるという利点がある。
【００５４】
以上の摩擦撹拌接合が遂行される最中、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃが環状段部２４ａ〜２４ｃに載置されているので、該シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃが堅牢に支持されている。また、閉塞部材２２も段部２６に載置されることによって該段部２６に堅牢に支持される。このため、摩擦撹拌接合を容易に遂行することができる。
【００５５】
このように、本実施の形態においては、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃとブロック本体１６、および閉塞部材２２とブロック本体１６とを接合する手段として、摩擦撹拌接合を採用している。このため、ブロック本体１６とシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃとの一部、およびブロック本体１６と閉塞部材２２とを継目なく一体的に接合することができるので、剛性に優れたシリンダブロック１０を構成することができる。
【００５６】
しかも、摩擦撹拌接合によれば、溶接し難い素材からなる部材同士であっても比較的容易に接合することができる。したがって、ブロック本体１６がＨＰＤＣによって作製されたものである本実施の形態においても、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃ、閉塞部材２２をブロック本体１６に容易に接合することができる。このため、肉厚の一層小さいシリンダブロック１０を構成することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態では、３気筒のシリンダブロック１０を例示して説明したが、気筒数は特にこれに限定されるものではない。例えば、単気筒のシリンダブロックであってもよいし、４気筒のシリンダブロックであってもよい。
【００５８】
そして、この場合、ブロック本体１６を鋳造成形した後にシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃをシリンダボア１４ａ〜１４ｃに挿入するようにしているが、ブロック本体１６を鋳造成形するキャビティにシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを予め配置した後に前記キャビティに溶湯を導入し、ブロック本体１６を鋳造成形するようにしてもよい。この場合、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃは、鋳ぐるまれる。
【００５９】
また、上記した実施の形態では、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを載置する載置部として環状段部２４ａ〜２４ｃを設けるようにしているが、ブロック本体に設けられたジャーナル部を載置部とするようにしてもよい。または、環状段部２４ａ〜２４ｃを設けず、換言すれば、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを載置することなくシリンダブロック１０を構成するようにしてもよい。
【００６０】
さらに、図９に示すように、プローブ６０の直径が大きな摩擦撹拌接合工具６２を使用して、閉塞部材２２の外周縁部および内周縁部とブロック本体１６とを同時に接合するようにしてもよい。この場合、プローブ６０の全体が挿入されるように、段部２６の深さを大きくすればよい。
【００６１】
さらにまた、閉塞部材２２は、３個の環状部材を個別に作製した後、該環状部材の端部の一部を切り欠いて段部２６に載置し、端部同士を摩擦撹拌接合にて接合するようにしてもよい。勿論、切り欠かれた端部同士を予め接合した後に段部２６に載置するようにしてもよい。
【００６２】
そして、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃは、ハイシリコン系アルミニウムからなるものに特に限定されるものではない。例えば、その他のアルミニウム合金からなるものであってもよいし、アルミニウムからなるものであってもよい。別の好適な例としては、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなるシリンダスリーブや、ＭＭＣスリーブ等を挙げることができる。
【００６３】
一方、ブロック本体１６は、アルミニウムからなるものに限定されるものではなく、マグネシウムまたはマグネシウム合金等、他の素材からなるものであってもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るクローズドデッキ型シリンダブロックによれば、ウォータジャケット部におけるブロック本体ガスケット面側を閉塞部材で閉塞し、かつ該閉塞部材のガスケット面側端面の外縁部および内縁部を全域にわたってブロック本体のガスケット面に継目なく一体的に接合するようにしている。このため、剛性に優れたクローズドデッキ型シリンダブロックを構成することができる。
【００６５】
また、本発明に係るクローズドデッキ型シリンダブロックの製造方法によれば、閉塞部材のガスケット面側端面の外縁部および内縁部を全域にわたってブロック本体のガスケット面に摩擦撹拌接合にて接合するので、両部材の間に継目が存在しない。すなわち、両部材をガスケット面側で一体的に接合することができるので、剛性に優れたクローズドデッキ型シリンダブロックを得ることができる。
【００６６】
この製造方法において、ブロック本体を高圧鋳造（ＨＰＤＣ）にて成形することによって、ブロック本体の肉厚を小さくすることができる。すなわち、この場合、小型かつ軽量なクローズドデッキ型シリンダブロックを得ることができる。
【００６７】
しかも、この場合、ウォータジャケット部を設けるための崩壊性中子を使用する必要がないので、クローズドデッキ型シリンダブロックの製造コストを低廉化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るシリンダブロックの要部概略縦断面図である。
【図２】図１のシリンダブロックにおけるガスケット面側からの平面図である。
【図３】図１のシリンダブロックを構成するブロック本体の要部概略縦断面図である。
【図４】図２のブロック本体におけるガスケット面側からの平面図である。
【図５】シリンダスリーブの外周壁部をシリンダボアの内周壁部に摩擦撹拌接合にて接合する状態を示す要部概略縦断面図である。
【図６】閉塞部材とブロック本体とを摩擦撹拌接合するための摩擦撹拌接合用工具の概略全体斜視図である。
【図７】閉塞部材の外周縁部をブロック本体に接合する際の摩擦撹拌接合用工具の変位方向を説明するガスケット面側からの平面説明図である。
【図８】閉塞部材の内周縁部をブロック本体に接合する際の摩擦撹拌接合用工具の変位方向を説明するガスケット面側からの平面説明図である。
【図９】閉塞部材の外周縁部および内周縁部を摩擦撹拌接合にてブロック本体に同時に接合する状態を示す要部概略縦断面図である。
【図１０】一般的なクローズドデッキ型シリンダブロックの要部概略縦断面図である。
【符号の説明】
１、２０…ウォータジャケット部 ２、１２…ガスケット面
３、１０…クローズドデッキ型シリンダブロック（シリンダブロック）
４、１６…ブロック本体
６、１８ａ〜１８ｃ…シリンダスリーブ
１４ａ〜１４ｃ…シリンダボア ２２…閉塞部材
２４ａ〜２４ｃ…環状段部 ２６…段部
４０、５０、６２…摩擦撹拌接合用工具
４２、４４、５２…回転体
４６、５４、６０…プローブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブロック本体のシリンダボアにシリンダスリーブを挿入することによって構成されるクローズドデッキ型シリンダブロックおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の内燃機関を構成するシリンダブロックの１種として、図１０に示すように、ウォータジャケット部１のガスケット面２側が閉塞されているクローズドデッキ型シリンダブロック３が挙げられる。クローズドデッキ型シリンダブロック３には、ブロック本体４の肉厚が同一であれば、ウォータジャケット部のガスケット面側が開放されているオープンデッキ型シリンダブロックに比して剛性が高いという利点がある。
【０００３】
クローズドデッキ型シリンダブロック３の場合、ウォータジャケット部１は、容易に崩壊させることが可能な中子、いわゆる崩壊性中子を用いて、重力鋳造（ＧＤＣ）や低圧鋳造（ＬＰＤＣ）にて形成される。
【０００４】
内燃機関においては、シリンダボア５の内部でピストン（図示せず）が往復動作する。このため、シリンダボア５には、耐摩耗性に優れる素材からなるシリンダスリーブ６、例えば、いわゆるＦＣスリーブやメッキスリーブ、ＭＭＣスリーブ等を挿入し、該シリンダスリーブ６の側周壁部にピストンの側周壁部を摺接させるようにしている。耐摩耗性に優れる他の素材としては、いわゆるハイシリコン系アルミニウムが例示される。
【０００５】
このように、シリンダスリーブ６をブロック本体４と別素材とする理由は、ブロック本体４をハイシリコン系アルミニウムで鋳造成形した場合、シリンダボア５に巣穴が形成されるために品質不良の製品が多くなるからである。さらに、ハイシリコン系アルミニウムは切削加工し難いので、機械加工コストが高騰するという不具合を招く。
【０００６】
そこで、クローズドデッキ型シリンダブロック３を製造する場合、まず、鋳造用金型によって形成されるキャビティに崩壊性中子やシリンダスリーブ６等を配置しておき、この状態で溶湯をキャビティに注湯して、該溶湯で崩壊性中子やシリンダスリーブ６等を囲繞する。
【０００７】
次に、溶湯を冷却固化することによってブロック本体４を設ける。この冷却固化に伴って、シリンダスリーブ６が鋳ぐるまれる。
【０００８】
その後、前記崩壊性中子を崩壊させる。この崩壊によって得られた中空部が、ウォータジャケット部１となる。すなわち、この場合、ウォータジャケット部１は、ブロック本体４に設けられる。
【０００９】
さて、近年では、地球温暖化を防止するために、省エネルギの観点から自動車等の燃費を向上させることが希求されている。その方策として、内燃機関等を軽量化することにより、最終製品である自動車を軽量化することが提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭５９−３１４２号公報
【特許文献２】
特開昭５８−７４８５０号公報
【特許文献３】
特開昭５９−７９０５６号公報
【特許文献４】
特開昭６０−９４２３０号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
クローズドデッキ型シリンダブロック３を軽量化するためには、該クローズドデッキ型シリンダブロック３の体積を小さくすればよい。しかしながら、上記のようにブロック本体４にウォータジャケット部１を設けた場合、ブロック本体４の肉厚を大きくする必要があるので、クローズドデッキ型シリンダブロック３の体積を小さくすることは困難である。この不都合は、シリンダが複数個設けられた多気筒型であり、かつシリンダボア５間にもウォータジャケット部１が設けられるものにおいて特に顕著となる。
【００１２】
肉厚の小さいブロック本体４を得ることが可能な方法としては、高圧鋳造（ＨＰＤＣ）や精密鋳造等が挙げられる。しかしながら、ＨＰＤＣでは中子を使用するのが著しく困難であるため、クローズドデッキ型シリンダブロック３を容易に鋳造成形することができない。このため、ＨＰＤＣは、専らオープンデッキ型シリンダブロックを製造するのに採用されている。しかしながら、オープンデッキ型シリンダブロックは、クローズドデッキ型シリンダブロックに比して剛性が小さくなる傾向にある。
【００１３】
そこで、ＨＰＤＣにてオープンデッキ型シリンダブロック用のブロック本体を鋳造成形し、ウォータジャケット部のガスケット面側開口部を閉塞部材で閉塞することも想起される。しかしながら、ＨＰＤＣにて得られたブロック本体には、閉塞部材を溶接で接合することが困難であるという不具合がある。
【００１４】
一方、精密鋳造においては、ウォータジャケット部１の間隔を狭小化しようとすると、高強度かつ排出性が良好な崩壊性中子を使用しなければならないが、このような崩壊性中子は作製することが困難であるという不具合がある。
【００１５】
このように、体積が小さいながらも剛性に優れるクローズドデッキ型シリンダブロックを製造することには様々な不具合を伴うため、結局、そのようなクローズドデッキ型シリンダブロックはこれまでのところ実現されていない。
【００１６】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、剛性に優れ、しかも、小型かつ軽量で、その上、製造時に崩壊性中子を使用する必要がないので製造コストを低廉化することも可能なクローズドデッキ型シリンダブロックおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、ブロック本体と、前記ブロック本体に設けられたシリンダボア内に挿入されて前記ブロック本体に接合されたシリンダスリーブと、前記ブロック本体に設けられたウォータジャケット部とを備え、前記ウォータジャケット部の前記ブロック本体におけるガスケット面側が閉塞されているクローズドデッキ型シリンダブロックであって、
前記ウォータジャケット部の前記ブロック本体におけるガスケット面側は、閉塞部材によって閉塞されており、
かつ前記閉塞部材のガスケット面側端面の外縁部および内縁部が全域にわたって前記ブロック本体のガスケット面と継目なく接合されていることを特徴とする。
【００１８】
このような構成とすることにより、ブロック本体と閉塞部材との接合強度が著しく高くなる。このため、剛性に優れたクローズドデッキ型シリンダブロックを構成することができる。部材同士を継目なく接合する手法の好適な例としては、摩擦撹拌接合が挙げられる。
【００１９】
この場合、ブロック本体におけるウォータジャケット部のガスケット面側端部に、ウォータジャケット部の幅に比して幅広な段部を設けることが好ましい。この段部に閉塞部材を載置することにより、該閉塞部材を確実に支持することができる。このため、クローズドデッキ型シリンダブロックの剛性が一層向上する。
【００２０】
さらに、シリンダボアの内周壁部と前記シリンダスリーブの外周壁部とが継目なく接合された部位が存在することが好ましい。これによりシリンダスリーブがブロック本体に堅牢に接合されるので、剛性の高いクローズドデッキ型シリンダブロックを構成することができる。
【００２１】
また、本発明は、シリンダボアおよびウォータジャケット部を有するブロック本体を鋳造成形する工程と、
前記ブロック本体の前記シリンダボアにシリンダスリーブを挿入する工程と、
前記ウォータジャケット部における前記ブロック本体のガスケット面側を閉塞部材にて閉塞した後、前記閉塞部材のガスケット面側端面の外縁部および内縁部を全域にわたって前記ブロック本体のガスケット面に摩擦撹拌接合にて接合する工程と、
を有することを特徴とする。
【００２２】
なお、ブロック本体を鋳造成形するキャビティに予めシリンダスリーブを配置しておき、ブロック本体を鋳造成形するとともに該ブロック本体にシリンダスリーブが鋳ぐるまれるようにしてもよい。すなわち、本発明は、シリンダボアおよびウォータジャケット部を有するブロック本体を鋳造成形するとともに、前記ブロック本体の前記シリンダボアにシリンダスリーブを鋳ぐるむ工程と、
前記ウォータジャケット部における前記ブロック本体のガスケット面側を閉塞部材にて閉塞した後、前記閉塞部材のガスケット面側端面の外縁部および内縁部を全域にわたって前記ブロック本体のガスケット面に摩擦撹拌接合にて接合する工程と、
を有することを特徴とする。
【００２３】
両製造方法においては、閉塞部材とブロック本体とを摩擦撹拌接合するので、両部材を容易に一体化することができる。換言すれば、両部材の間に継目が存在しない。したがって、剛性に優れたクローズドデッキ型シリンダブロックを得ることができる。
【００２４】
なお、ウォータジャケット部におけるガスケット面側端部に、閉塞部材を載置するための段部を設ける工程を行うことが好ましい。この段部に閉塞部材を載置した状態で摩擦撹拌接合を行う際、該閉塞部材が段部によって確実に支持されるので、閉塞部材をウォータジャケット部に陥没させることなく容易にブロック本体に接合させることができる。
【００２５】
いずれの場合においても、ブロック本体を高圧鋳造（ＨＰＤＣ）にて成形することが好ましい。この鋳造成形方法においては、肉厚の小さいブロック本体を作製することができる。したがって、小型かつ軽量なクローズドデッキ型シリンダブロックを得ることができる。
【００２６】
しかも、この製造方法では、ウォータジャケット部を設けるための崩壊性中子を使用する必要がない。このため、クローズドデッキ型シリンダブロックの製造コストを低廉化することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るクローズドデッキ型シリンダブロックおよびその製造方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
本実施の形態に係るクローズドデッキ型シリンダブロック（以下、単にシリンダブロックともいう）１０の要部概略縦断面図を図１に示すとともに、上端面であるガスケット面１２側の平面図を図２に示す。このシリンダブロック１０は、シリンダボア１４ａ〜１４ｃが設けられたアルミニウムからなるブロック本体１６と、該シリンダボア１４ａ〜１４ｃにそれぞれ挿入されたシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃと、該シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを冷却する冷却水が導入されるウォータジャケット部２０と、該ウォータジャケット部２０のガスケット面１２側を閉塞する閉塞部材２２とを有する。
【００２９】
ブロック本体１６のシリンダボア１４ａ〜１４ｃには、環状段部２４ａ〜２４ｃが設けられている。すなわち、シリンダボア１４ａ〜１４ｃにおいては、環状段部２４ａ〜２４ｃが存在する部位から内径が大きくなっている。
【００３０】
図３および図４に示すように、ウォータジャケット部２０は、シリンダボア１４ａ〜１４ｃから所定間隔で離間し、かつ該シリンダボア１４ａ〜１４ｃを囲繞するように、ブロック本体１６に設けられている。
【００３１】
そして、ウォータジャケット部２０におけるガスケット面１２側の端部には、該ウォータジャケット部２０の幅に比して幅広の段部２６が設けられている。この段部２６は、３個の環状段部がその外周部で逐次的に連結した形状で設けられている（図３参照）。
【００３２】
このような構成のブロック本体１６は、ＨＰＤＣによって成形されたものである。
【００３３】
一方、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃは、ハイシリコン系アルミニウムからなる円筒体である。これらシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃは、シリンダボア１４ａ〜１４ｃに設けられた環状段部２４ａ〜２４ｃにそれぞれ載置されており、これにより該シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃが支持されている。内燃機関を構成する図示しないピストンの側周壁部は、このように構成されたシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの内周壁部に摺接する。
【００３４】
また、閉塞部材２２は、段部２６の形状に対応するように、３個の環状部材が直線的に連結された形態で構成されている。この閉塞部材２２が段部２６に載置されることによって、ウォータジャケット部２０のガスケット面１２側が閉塞されている。
【００３５】
シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの外周壁部の一部は、シリンダボア１４ａ〜１４ｃの内周壁部に接合されている。その一方で、段部２６上に載置された閉塞部材２２の外縁部がブロック本体１６のガスケット面１２と接合されている。以上の接合は、後述するように、摩擦撹拌接合にて行われている。
【００３６】
なお、図１および図２においては、便宜上、ブロック本体１６と閉塞部材２２とを境界線にて明示しているが、実際には、両部材１６、２２は摩擦撹拌接合によって継目なく接合されている。すなわち、両部材１６、２２は一体的に接合されており、明確な境界線は存在しない。
【００３７】
本実施の形態に係るシリンダブロック１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
【００３８】
上記したように、本実施の形態においては、ブロック本体１６がＨＰＤＣによって作製されている。この場合、ＧＤＣやＬＰＤＣにて作製されたブロック本体に比して肉厚が小さくなるので、シリンダブロック１０の体積を小さくすることができる。換言すれば、シリンダブロック１０を小型化することができるとともに、軽量化することができる。
【００３９】
そして、このシリンダブロック１０を組み込んで構成された内燃機関を運転する際には、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃ内で図示しないピストンが往復動作し、この際に該ピストンの側周壁部がシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの内周壁部に摺接する。この摺接に起因する摩擦熱、および内燃機関に導入された燃料と空気との混合ガスが爆発することに伴って発生する熱によって、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの温度が上昇する。
【００４０】
ここで、上記したように、本実施の形態に係るシリンダブロック１０においては、ブロック本体１６の肉厚が小さい。したがって、一般的なシリンダブロックに比してウォータジャケット部２０がシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃに比較的近接する。このため、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの熱がウォータジャケット部２０に導入された冷却水に効率よく伝達されるので、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを効率的に冷却することができる。結局、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃ、ひいてはシリンダブロック１０の温度が過度に上昇することを抑制することができる。
【００４１】
また、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃおよび閉塞部材２２とブロック本体とが摩擦撹拌接合によって一体的に接合されている。換言すれば、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃおよび閉塞部材２２とブロック本体１６とが強固に接合されているので、剛性に優れたシリンダブロック１０を構成することができる。
【００４２】
さらに、耐摩耗性に優れるハイシリコン系アルミニウムからなるシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを使用しているので、シリンダブロック１０の耐久性を確保することもできる。しかも、この場合、ブロック本体１６を安価なアルミニウムから構成するようにしているので、シリンダブロック１０の製造コストが上昇することもない。
【００４３】
シリンダブロック１０は、以下のようにして製造することができる。
【００４４】
まず、ＨＰＤＣによって、図３に示すブロック本体１６を鋳造成形する。ＨＰＤＣによれば、ウォータジャケット部２０および段部２６を設けるための崩壊性中子を使用する必要がない。すなわち、本実施の形態によれば、崩壊性中子を作製する煩雑な作業が不要となるとともに、崩壊性中子の作製コストを削減することができるのでシリンダブロック１０の製造コストを低廉化することが可能となる利点がある。
【００４５】
その一方で、円筒体形状のシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを押し出し成形や鋳造成形等によって作製する。このシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを、ブロック本体１６のシリンダボア１４ａ〜１４ｃに挿入する。挿入されたシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの各下端部が最終的に環状段部２４ａ〜２４ｃに載置されると、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃの上端面とブロック本体１６のガスケット面１２とが面一となる。
【００４６】
次いで、シリンダボア１４ａの内周壁部と、シリンダスリーブ１８ａの外周壁部とを摩擦撹拌接合にて互いに接合する。
【００４７】
図５に示すように、摩擦撹拌接合用工具４０は、円柱状の第１回転体４２と、この第１回転体４２の側周壁部に設けられて該第１回転体４２とは独立して回転可能な円柱状の第２回転体４４と、該第２回転体４４の先端部に設けられたプローブ４６とを有する。本実施の形態においては、第１回転体４２をシリンダスリーブ１８ａの長手方向に沿って挿入し、プローブ４６をシリンダスリーブ１８ａの内周壁部に当接させる。
【００４８】
この状態で第２回転体４４を回転付勢すると、プローブ４６が内周壁部に摺接することに伴って摩擦熱が発生し、該内周壁部におけるプローブ４６の当接箇所が軟化する。その結果、プローブ４６の先端部がシリンダスリーブ１８ａとシリンダボア１４ａの内周壁部との当接箇所に到達し、該当接箇所においても、シリンダスリーブ１８ａの外周壁部とシリンダボア１４ａの内周壁部とが摩擦熱によって軟化する。
【００４９】
そして、第１回転体４２を内周壁部に沿って回転動作させると、軟化した肉は、塑性流動した後にプローブ４６が離間することに伴って固相接合される。これにより、シリンダスリーブ１８ａの外周壁部とシリンダボア１４ａの内周壁部とが一体的に固相接合される。
【００５０】
第１回転体４２が回転動作することに追従してこの現象が逐次的に繰り返されることにより、シリンダスリーブ１８ａの外周壁部と、シリンダボア１４ａの内周壁部とが一体的に接合されるに至る。勿論、残余のシリンダスリーブ１８ｂ、１８ｃにおいても同様の作業が営まれる。
【００５１】
次いで、段部２６に閉塞部材２２を載置した後、該閉塞部材２２とブロック本体１６とを接合する。この接合も、摩擦撹拌接合にて行われる。
【００５２】
なお、この際には、図６に示す摩擦撹拌接合用工具５０が使用される。この摩擦撹拌接合用工具５０は、回転体５２と、該回転体５２に比して小径でかつ先端が円錐状のプローブ５４とを備える。
【００５３】
この摩擦撹拌接合用工具５０のプローブ５４を、ブロック本体１６のガスケット面１２側の任意の位置に当接させ、回転体５２を回転付勢する。この回転付勢に伴って上記と同様にブロック本体１６の肉が塑性流動を起こし、その結果、プローブ５４がブロック本体１６に埋没される。この状態で、図７の矢印Ａに沿って摩擦撹拌接合用工具５０を変位させれば、閉塞部材２２とブロック本体１６との肉が摩擦撹拌接合されることに伴い、閉塞部材２２の外周縁部とブロック本体１６とが接合される。次いで、図８の矢印Ｂ、ＣおよびＤに沿って摩擦撹拌接合用工具５０を変位させることにより、閉塞部材２２の内周縁部とブロック本体１６とを接合する。この場合、段部２６の深さを小さくすることができるという利点がある。
【００５４】
以上の摩擦撹拌接合が遂行される最中、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃが環状段部２４ａ〜２４ｃに載置されているので、該シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃが堅牢に支持されている。また、閉塞部材２２も段部２６に載置されることによって該段部２６に堅牢に支持される。このため、摩擦撹拌接合を容易に遂行することができる。
【００５５】
このように、本実施の形態においては、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃとブロック本体１６、および閉塞部材２２とブロック本体１６とを接合する手段として、摩擦撹拌接合を採用している。このため、ブロック本体１６とシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃとの一部、およびブロック本体１６と閉塞部材２２とを継目なく一体的に接合することができるので、剛性に優れたシリンダブロック１０を構成することができる。
【００５６】
しかも、摩擦撹拌接合によれば、溶接し難い素材からなる部材同士であっても比較的容易に接合することができる。したがって、ブロック本体１６がＨＰＤＣによって作製されたものである本実施の形態においても、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃ、閉塞部材２２をブロック本体１６に容易に接合することができる。このため、肉厚の一層小さいシリンダブロック１０を構成することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態では、３気筒のシリンダブロック１０を例示して説明したが、気筒数は特にこれに限定されるものではない。例えば、単気筒のシリンダブロックであってもよいし、４気筒のシリンダブロックであってもよい。
【００５８】
そして、この場合、ブロック本体１６を鋳造成形した後にシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃをシリンダボア１４ａ〜１４ｃに挿入するようにしているが、ブロック本体１６を鋳造成形するキャビティにシリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを予め配置した後に前記キャビティに溶湯を導入し、ブロック本体１６を鋳造成形するようにしてもよい。この場合、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃは、鋳ぐるまれる。
【００５９】
また、上記した実施の形態では、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを載置する載置部として環状段部２４ａ〜２４ｃを設けるようにしているが、ブロック本体に設けられたジャーナル部を載置部とするようにしてもよい。または、環状段部２４ａ〜２４ｃを設けず、換言すれば、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃを載置することなくシリンダブロック１０を構成するようにしてもよい。
【００６０】
さらに、図９に示すように、プローブ６０の直径が大きな摩擦撹拌接合工具６２を使用して、閉塞部材２２の外周縁部および内周縁部とブロック本体１６とを同時に接合するようにしてもよい。この場合、プローブ６０の全体が挿入されるように、段部２６の深さを大きくすればよい。
【００６１】
さらにまた、閉塞部材２２は、３個の環状部材を個別に作製した後、該環状部材の端部の一部を切り欠いて段部２６に載置し、端部同士を摩擦撹拌接合にて接合するようにしてもよい。勿論、切り欠かれた端部同士を予め接合した後に段部２６に載置するようにしてもよい。
【００６２】
そして、シリンダスリーブ１８ａ〜１８ｃは、ハイシリコン系アルミニウムからなるものに特に限定されるものではない。例えば、その他のアルミニウム合金からなるものであってもよいし、アルミニウムからなるものであってもよい。別の好適な例としては、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなるシリンダスリーブや、ＭＭＣスリーブ等を挙げることができる。
【００６３】
一方、ブロック本体１６は、アルミニウムからなるものに限定されるものではなく、マグネシウムまたはマグネシウム合金等、他の素材からなるものであってもよい。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るクローズドデッキ型シリンダブロックによれば、ウォータジャケット部におけるブロック本体ガスケット面側を閉塞部材で閉塞し、かつ該閉塞部材のガスケット面側端面の外縁部および内縁部を全域にわたってブロック本体のガスケット面に継目なく一体的に接合するようにしている。このため、剛性に優れたクローズドデッキ型シリンダブロックを構成することができる。
【００６５】
また、本発明に係るクローズドデッキ型シリンダブロックの製造方法によれば、閉塞部材のガスケット面側端面の外縁部および内縁部を全域にわたってブロック本体のガスケット面に摩擦撹拌接合にて接合するので、両部材の間に継目が存在しない。すなわち、両部材をガスケット面側で一体的に接合することができるので、剛性に優れたクローズドデッキ型シリンダブロックを得ることができる。
【００６６】
この製造方法において、ブロック本体を高圧鋳造（ＨＰＤＣ）にて成形することによって、ブロック本体の肉厚を小さくすることができる。すなわち、この場合、小型かつ軽量なクローズドデッキ型シリンダブロックを得ることができる。
【００６７】
しかも、この場合、ウォータジャケット部を設けるための崩壊性中子を使用する必要がないので、クローズドデッキ型シリンダブロックの製造コストを低廉化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態に係るシリンダブロックの要部概略縦断面図である。
【図２】図１のシリンダブロックにおけるガスケット面側からの平面図である。
【図３】図１のシリンダブロックを構成するブロック本体の要部概略縦断面図である。
【図４】図２のブロック本体におけるガスケット面側からの平面図である。
【図５】シリンダスリーブの外周壁部をシリンダボアの内周壁部に摩擦撹拌接合にて接合する状態を示す要部概略縦断面図である。
【図６】閉塞部材とブロック本体とを摩擦撹拌接合するための摩擦撹拌接合用工具の概略全体斜視図である。
【図７】閉塞部材の外周縁部をブロック本体に接合する際の摩擦撹拌接合用工具の変位方向を説明するガスケット面側からの平面説明図である。
【図８】閉塞部材の内周縁部をブロック本体に接合する際の摩擦撹拌接合用工具の変位方向を説明するガスケット面側からの平面説明図である。
【図９】閉塞部材の外周縁部および内周縁部を摩擦撹拌接合にてブロック本体に同時に接合する状態を示す要部概略縦断面図である。
【図１０】一般的なクローズドデッキ型シリンダブロックの要部概略縦断面図である。
【符号の説明】
１、２０…ウォータジャケット部 ２、１２…ガスケット面
３、１０…クローズドデッキ型シリンダブロック（シリンダブロック）
４、１６…ブロック本体
６、１８ａ〜１８ｃ…シリンダスリーブ
１４ａ〜１４ｃ…シリンダボア ２２…閉塞部材
２４ａ〜２４ｃ…環状段部 ２６…段部
４０、５０、６２…摩擦撹拌接合用工具
４２、４４、５２…回転体
４６、５４、６０…プローブ
Claims (7)
- ブロック本体と、前記ブロック本体に設けられたシリンダボア内に挿入されて前記ブロック本体に接合されたシリンダスリーブと、前記ブロック本体に設けられたウォータジャケット部とを備え、前記ウォータジャケット部の前記ブロック本体におけるガスケット面側が閉塞されているクローズドデッキ型シリンダブロックであって、
前記ウォータジャケット部の前記ブロック本体におけるガスケット面側は、閉塞部材によって閉塞されており、
かつ前記閉塞部材のガスケット面側端面の外縁部および内縁部が全域にわたって前記ブロック本体のガスケット面と継目なく接合されていることを特徴とするクローズドデッキ型シリンダブロック。 - 請求項１記載のクローズドデッキ型シリンダブロックにおいて、前記ウォータジャケット部のガスケット面側端部に該ウォータジャケット部の幅に比して幅広な段部が設けられており、前記閉塞部材は、前記段部に載置されていることを特徴とするクローズドデッキ型シリンダブロック。
- 請求項１または２記載のクローズドデッキ型シリンダブロックにおいて、前記シリンダボアの内周壁部と前記シリンダスリーブの外周壁部とが継目なく接合された部位が存在することを特徴とするクローズドデッキ型シリンダブロック。
- シリンダボアおよびウォータジャケット部を有するブロック本体を鋳造成形する工程と、
前記ブロック本体の前記シリンダボアにシリンダスリーブを挿入する工程と、
前記ウォータジャケット部における前記ブロック本体のガスケット面側を閉塞部材にて閉塞した後、前記閉塞部材のガスケット面側端面の外縁部および内縁部を全域にわたって前記ブロック本体のガスケット面に摩擦撹拌接合にて接合する工程と、
を有することを特徴とするクローズドデッキ型シリンダブロックの製造方法。 - シリンダボアおよびウォータジャケット部を有するブロック本体を鋳造成形するとともに、前記ブロック本体の前記シリンダボアにシリンダスリーブを鋳ぐるむ工程と、
前記ウォータジャケット部における前記ブロック本体のガスケット面側を閉塞部材にて閉塞した後、前記閉塞部材のガスケット面側端面の外縁部および内縁部を全域にわたって前記ブロック本体のガスケット面に摩擦撹拌接合にて接合する工程と、
を有することを特徴とするクローズドデッキ型シリンダブロックの製造方法。 - 請求項４または５記載の製造方法において、前記ウォータジャケット部における前記ブロック本体のガスケット面側端部に、前記閉塞部材を載置するための段部を設ける工程をさらに有することを特徴とするクローズドデッキ型シリンダブロックの製造方法。
- 請求項４〜６のいずれか１項に記載の製造方法において、前記ブロック本体を高圧鋳造にて成形することを特徴とするクローズドデッキ型シリンダブロックの製造方法。
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