JP6978990B2 - シリンダライナ、ブロックの製造方法及びシリンダライナの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、一気筒に対応するシリンダボアを画定するシリンダライナに関する。

多気筒エンジンにおける複数のシリンダボアを含むボアブロックが、例えば、特許文献１に開示されている。当該ボアブロックでは、直線上に並ぶ複数のシリンダボアにおいて、隣接するシリンダボア間に他の部位よりもシリンダボアを薄肉状に形成してスリットが配置されている。そして、ボアブロックをシリンダブロックに鋳込んだ際に、このスリットを利用して、ボアブロックの周囲にウォータジャケットに連通するボア間の冷却通路が形成される。このような構成によって、シリンダボアの冷却促進が期待されるとともに、ボアブロックにおけるボアピッチの短縮化が期待されている。

また、鋳込み用のシリンダライナに関する技術を開示する特許文献２は、シリンダブロックの本体側との密着性を高めるためにライナ表面に設けられたスパイニ（とげ）に起因して、シリンダボア間の距離が短い状態で鋳込みを行うとシリンダブロック側での亀裂を抑制するために、シリンダライナの外周面上のスパイニの一部を除去する技術に言及している。このスパイニの除去は、エンドミルなどの加工工具を用いてシリンダライナの長手方向に沿って行われる。

特開平５−３２１７５３号公報 特開２００２−９７９９８号公報

以前より、複数のシリンダボアを有する多気筒エンジンにおいて、そのエンジンサイズのコンパクト化と各シリンダボアでの効果的な冷却の両立が検討されている。一般にシリンダボア間のピッチが短縮化できれば、エンジンそのものの全長を短くすることが可能となるものの、シリンダボア間に十分な冷却用の空間、すなわち冷却水を流すためのウォータジャケット等の冷却通路用の空間を確保することが難しくなる。そこで、従来技術に示すボアブロックでは各シリンダボアの一部を薄肉状にすることで、シリンダボア間の距離を縮めつつシリンダボア間に冷却用の空間を確保している。

しかし、一気筒に対応するシリンダボアを画定するシリンダライナにおいては、シリンダブロックやボアブロック等（以下、単に「ブロック」という）の製造のための鋳込みの際にブロック側との密着性を高めるためにライナ外周面に突起が形成されている場合がある。このような場合、いたずらにシリンダライナの表面を加工すると密着性を確保するための突起数が低減し、ブロックでの不具合に繋がる虞がある。

本発明は、上記したような種々の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、多気筒エンジンを形成するためにシリンダライナがブロックに鋳込まれた際に、ブロックとの密着性を確保しつつ、シリンダボアの冷却とボア間ピッチの低減を両立可能とする技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本出願人は、ブロックに鋳込まれるシリンダライナにおい
て、その鋳込まれる際に隣接する他のシリンダボアと対向する、ライナ本体の外周面の限られた範囲に、冷却用の空間を確保するための、突起が存在しない領域を形成することとした。このような構成により、密着性の確保を担保しながらシリンダボアの冷却とボア間ピッチの低減の両立が可能となる。

より詳細には、本発明は、ブロックに鋳込まれて、一気筒に対応するシリンダボアを画定するシリンダライナであって、筒状のライナ本体と、前記ライナ本体の一部の外周面に複数の突起を有するように設けられた突起部と、前記ブロックに鋳込まれた際に隣接する他のシリンダボアと対向する、前記ライナ本体の外周面の所定範囲において、該ライナ本体の上側端部の外周面が、該上側端部より下方での外周面より該ライナ本体の内側に位置し、且つ該上側端部の外周面の少なくとも一部において前記突起が存在しないように形成されたボア隣接部と、を備える。なお、本発明のブロックとは、ライナが鋳込まれる対象でありボアブロックやシリンダブロック等が相当する。

本発明のシリンダライナは、その外周面に複数の突起を有する突起部と、少なくともその一部において突起が存在しないボア隣接部とを備えており、当該突起部に設けられた突起により、鋳込まれ時のブロックとの密着性が担保されている。当該突起の大きさや数、密度等については、必要とされる密着性に応じて適宜設定することができる。ボア隣接部については、ブロックに鋳込まれた際に隣接する他のシリンダボアと対向する、ライナ本体の外周面の所定範囲における、該ライナ本体の上側端部の限られた領域に形成される。このため、ボア隣接部が形成されることで鋳込まれ時のシリンダライナとブロックとの密着性が低下することを抑制することができる。なお、ボア隣接部において「突起が存在しない」とは、突起の全体が存在していない状態を表している。したがって、ボア隣接部では、少なくとも一部において「突起が存在しない」領域が含まれ、その他の領域では突起が全部又は部分的に存在していても構わない。別法として、ボア隣接部の全体において「突起が存在しない」状態であってもよい。

また、このボア隣接部については、ボア隣接部が形成されている上側端部の外周面は、その下方での外周面よりライナ本体の内側に位置しているため、ブロックに複数のシリンダライナが鋳込まれてシリンダボア間のピッチを短くしても、当該上側端部と、対向するシリンダボアとの間の空間をより広く確保することができ、以て、鋳込まれた際にシリンダボア間により多くの冷却用の冷媒を送り込むことが可能となる。このように本発明のシリンダライナによれば、ブロックとの密着性を確保しつつ、シリンダボアの冷却とボア間ピッチの低減を両立できる。

また、上記シリンダライナは、前記ブロックに鋳込まれた際に、前記ボア隣接部が前記隣接する他のシリンダボアに対して対向する所定位置に位置決めされるように、前記ボア隣接部に対して所定の相対位置となるように設けられた位置決め部を、更に備えてもよい。本発明のシリンダライナにおいては、鋳込まれ時にボア隣接部が隣接する他のシリンダボアに対して対向した状態とならなければ、ボア隣接部におけるライナ本体の外周面と、当該他のシリンダボアとの間に、冷却用の空間を好適に形成することができなくなる。したがって、本発明のシリンダライナでは、鋳込まれ時におけるブロックに対するシリンダライナの相対的な位置関係が重要となる。そこで、上記位置決め部が、ボア隣接部に対して、予め定まった所定の相対位置となるように設けられる。当該位置決め部に対してボア隣接部は常に予め決まった位置関係を有することから、鋳込み時に当該位置決め部を利用することで、ブロックに対するシリンダライナの相対的な位置関係を容易に且つ確実に所望の状態とすることが可能となる。なお、位置決め部のボア隣接部に対する所定の相対位置については、特定の形態に限られるものではない。ブロックへの鋳込みが容易になるように、適切な相対位置関係を採用するのが好ましい。

ここで、上記のシリンダライナにおいて、前記ボア隣接部は、前記上側端部において、一方の側面部位と、該ライナ本体の中心軸を挟んで該一方の側面部位の反対側に位置する他方の側面部位とに対に設けられてもよい。そして、前記位置決め部は、前記ライナ本体の下側端部であって前記一方の側面部位と前記他方の側面部位の少なくとも一方に対応する部位に設けられてもよい。このようにボア隣接部をシリンダライナの上側端部に対となるように設けることで、特に、ブロックにシリンダボアが直列に形成される場合に使用されるシリンダライナとして有用である。

なお、上記の「ライナ本体の下側端部であって側面部位に対応する部位」とは、ライナ本体の下側端部において、側面部位との相対的な位置関係が定まっている部位であることを意味し、特定の部位に限定する意図はない。そして、位置決め部については、対となるボア隣接部の少なくとも一方に対応して設けられれば、その位置決め部を利用して対となるボア隣接部を、確実にブロックへの鋳込み時に所定位置に位置決めすることが可能である。

ここで、上記のシリンダライナにおいて、前記位置決め部は、前記ライナ本体の下側端部であって前記一方の側面部位と前記他方の側面部位のそれぞれの下方の部位に対に設けられてもよい。更に、前記対に設けられた前記ボア隣接部を結んで画定される仮想線と、前記対に設けられた前記位置決め部とを結んで画定される仮想線とが、前記ライナ本体の上方視において０度から９０度の角度で交わるように、前記ボア隣接部及び前記位置決め部が設けられてもよい。上記の仮想線を画定するには、好ましくは対となるボア隣接部の中心点同士を結び、又は対となる位置決め部の中心点同士を結ぶ。このようにボア隣接部と位置決め部とが所定の相対位置関係をするように両者が配置されることで、位置決め部による位置決めを行った際にボア隣接部の位置を把握しやすくなり、ブロックへの鋳込み作業が行いやすくなる。そして、より好ましくは、前記対に設けられた前記ボア隣接部を結んで画定される仮想線と、前記対に設けられた前記位置決め部とを結んで画定される仮想線とが、前記ライナ本体の上方視において重なるように、すなわち、両仮想線が交わる角度が０度となるように、前記ボア隣接部及び前記位置決め部が設けられる。このような形態では、ボア隣接部と位置決め部とがライナ本体の軸方向に並んだ状態となり、以てブロックへの鋳込み作業がより行いやすくなる。

例えば、上記のシリンダライナを複数用いて、多気筒エンジン用のブロックを製造する場合、その製造方法は次の通りである。すなわち、当該製造方法は、直線状の位置決め軸に対して、前記複数のシリンダライナのそれぞれの前記位置決め部を接触させて、該複数のシリンダライナを所定の直線上に位置決めさせるステップと、前記位置決めされた前記複数のシリンダライナに対して、前記ブロックの本体側を鋳込むステップと、鋳込み後の前記ブロックの本体において、前記シリンダライナで画定された隣接する前記シリンダボアの間であって、対応する２つの前記シリンダライナのそれぞれが有する前記ボア隣接部に挟まれる位置に、冷却媒体が流れる通路を形成するステップと、を含む。このような製造方法によれば、位置決め軸に各シリンダライナの位置決め部を接触させるだけで、各シリンダライナのボア隣接部が所定位置に位置決めされるため、ブロックへの鋳込み作業の負担を大きく軽減することができる。そして、そのようにシリンダライナが位置決めされて鋳込まれて形成されたブロック本体に冷却媒体が流れる通路が形成されても、その通路とシリンダライナとの干渉を好適に回避できる。

ここで、本発明を、ブロックに鋳込まれて、一気筒に対応するシリンダボアを画定するシリンダライナの製造方法の側面から捉えることもできる。その場合、当該製造方法は、外周面に複数の突起を有する、筒状のライナ本体の基本部材を鋳造するステップと、前記ライナ本体の基本部材に対して、加工基準面を設けるステップと、前記加工基準面を基準として、前記ブロックに鋳込まれた際に隣接する他のシリンダボアと対向する、前記ライ
ナ本体の基本部材の上側端部における第１部位を決定するステップと、前記第１部位に対応する前記ライナ本体の基本部材の外表面を切削して、該上側端部の外周面が該上側端部より下方での外周面より該ライナ本体の内側に位置し、且つ該上側端部の外周面の少なくとも一部において前記突起を除去してボア隣接部を形成するステップと、を含む。上述までのシリンダライナに関して開示された技術的思想は、技術的な齟齬が生じない範囲で当該シリンダライナの製造方法にも適用できる。本発明のシリンダライナの製造方法によれば、加工基準面を基準として、ボア隣接部が形成される第１部位が決定され、その第１部位に、ライナ本体の基本部材の外表面を切削することでボア隣接部が形成される。なお、当該切削のための加工方法は、特定の方法に限られず、また使用される切削工具も特定の工具に限定されるものではない。当該製造方法に従って製造されたシリンダライナは、上述したように、ブロックとの密着性を確保しつつ、シリンダボアの冷却とボア間ピッチの低減の両立を可能とする。

また、上記シリンダライナの製造方法は、前記ボア隣接部に対して所定の相対位置となる、前記ライナ本体の基本部材の下側端部における第２部位を決定するステップと、前記第２部位に対応する前記ライナ本体の基本部材をその半径方向に切削して、前記ブロックに鋳込まれた際に、前記ボア隣接部を前記隣接する他のシリンダボアに対して対向する所定位置に位置決めする位置決め部を形成するステップと、を更に含んでもよい。当該製造方法に従って製造されたシリンダライナは、上述したように、鋳込み時に当該位置決め部を利用することで、ブロックに対するシリンダライナの相対的な位置関係を容易に且つ確実に所望の状態とすることが可能となる。

本発明によれば、シリンダライナがブロックに鋳込まれた際に、ブロックとの密着性を確保しつつ、シリンダボアの冷却とボア間ピッチの低減の両立が可能となる。

本発明のシリンダライナを含んで構成されるボアブロックの上面図である。 図１Ａに示すボアブロックの上面の一部（Ａ部）に関する拡大図である。 図１Ａに示すボアブロックのＢ−Ｂ’断面図である。 図１Ａに示すボアブロックのＣ−Ｃ’断面図である。 本発明のシリンダライナの概略構成を示す図である。 図１Ｄに示すボアブロック断面の一部（Ｄ部）の拡大図である。 本発明のシリンダライナの製造の流れを示す図である。 本発明のシリンダライナを含んで構成されるボアブロックの製造の流れを示す図である。 高熱伝導被膜が設けられたシリンダライナの側面を示す図である。 高熱伝導被膜が設けられたシリンダライナの製造の流れを示す図である。 高熱伝導被膜と低熱伝導被膜とが設けられたシリンダライナの側面を示す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜第１の実施形態＞
図１Ａ〜図１Ｄには、本実施形態のシリンダライナ１０を装着したボアブロック１を示している。詳細には、図１Ａはボアブロック１の上面図であり、図１Ｂは、ボアブロック
１において隣接するシリンダボア２の間の一部（図１Ａに示すＡ部）を拡大した拡大図である。また、図１Ｃは、図１Ａに示すＢ−Ｂ’断面における、ボアブロック１の断面図であり、図１Ｄは、図１Ａに示すＣ−Ｃ’断面における、ボアブロック１の断面図である。ボアブロック１は、内燃機関のシリンダブロックの一部の構成であり、各シリンダライナ１０によって内燃機関の気筒に対応するシリンダボア２が画定される。なお、本実施形態に示すボアブロック１は、３本のシリンダボアが直列に配列された形態を有しているが、それ以外のシリンダボアの配列形態を有するボアブロック１についても本実施形態のシリンダライナ１０は適用可能である。

ボアブロック１の製造方法については後述し、先ずはボアブロック１の構造について説明する。ボアブロック１は、３本のシリンダライナ１０をアルミニウム合金により鋳込むことで形成される。その鋳込まれたアルミニウム合金は、ボアブロック１のブロック本体３を形成する。そして、ボアブロック１においては、直列に配列された３つのシリンダボア２同士の間に、ボア間通路４が形成されている。これらのシリンダボアの配列方向（図１Ａにおける左右方向でありＣ−Ｃ’断面の方向）をボアブロック１の長手方向と定義し、それに直交する方向（すなわち、図１Ａにおける上下方向でありＢ−Ｂ’断面の方向）をボアブロック１の前後方向と定義する。そして、ボア間通路４は、図１Ｂに示すように、ブロック本体３の上面側に開口し、且つ、ボアブロック１の前後方向に延在するスリット形状を有している（図１Ｂ及び図１Ｃを参照）。このボア間通路４は、後述するようにボアブロック１が鋳込み形成された後に、所定の加工により形成される。そして、ボアブロック１は、詳細な図示は省略するが、組み込まれていわゆる内燃機関のシリンダブロックが形成される場合に、そのシリンダブロック内のウォータジャケットとボア間通路４とが接続され、完成後の内燃機関において冷却媒体（冷却水等）が流通可能な通路となる。

なお、ボアブロック１のブロック本体３の材料としては、軽量化及びコスト面を考慮して、例えば、ＪＩＳ ＡＤＣ１０（関連規格：米国ＡＳＴＭ Ａ３８０．０）、あるいはＪＩＳ ＡＤＣ１２（関連規格：米国ＡＳＴＭ Ａ３８３．０）などのアルミニウム合金を採用できる。

次に、ボアブロック１に装着されるシリンダライナ１０について、図２に基づいて説明する。図２の上段（ａ）にはシリンダライナ１０の側面を示し、中段（ｂ）にはシリンダライナ１０の上面を示している。また、図２の下段（ｃ）は、シリンダライナ１０の外周面Ｓ１の拡大図である。シリンダライナ１０は筒状の形状を有しており、ボアブロック１に装着されて、シリンダライナ１０の内周面Ｓ２がシリンダボア２の壁面を形成する。なお、シリンダライナ１０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、ＪＩＳ ＦＣ２３０などの鋳鉄が用いられる。鋳鉄の組成の一例は、Ｔ．Ｃ：２．９〜３．７（質量％、以下同じ）、Ｓｉ：１．６〜２．８、Ｍｎ：０．５〜１．０、Ｐ：０．０５〜０．４、残Ｆｅである。必要に応じて、Ｃｒ：０．０５〜０．４（質量％、以下同じ）、Ｂ：０．０３〜０．０８、Ｃｕ：０．３〜０．５を添加してもよい。

ここで、シリンダライナ１０の外周面Ｓ１の大部分には突起１３が複数形成されている。シリンダライナ１０は鋳鉄により鋳造されるため、この外周面Ｓ１は鋳肌面である。外周面Ｓ１に突起１３が形成されていることで、ボアブロック１の製造時にアルミニウム合金で鋳込まれた際にブロック本体３とシリンダライナ１０との密着性を高めることができる。図２の下段（ｃ）には、外周面Ｓ１に設けられている突起１３として、先端が基底より拡径した形状の突起が例示されているが、突起１３の形状はこれに限定されない。例えば、台形、四角形等の形状も採用できる。

また、外周面Ｓ１における突起１３の寸法や分布については、ボアブロック１においてブロック本体３とシリンダライナ１０との密着性を考慮して設定することができる。例え
ば、突起１３の高さは０．２〜０．７ｍｍで、突起の個数は１ｃｍ^２当たり１０〜１００個である。また、突起面積率は１０〜５０％が望ましい。突起面積率は、単位面積内に存在する突起１３において突起１３の基底から０．２ｍｍ位置における突起１３の断面積の合計面積が単位面積に占める割合として算出される。突起面積率が１０％未満では接合強度が低下する。５０％を越えると突起が結合して鋳造性が低下し、空隙ができて密着性が低下し、熱伝導率が低下する。なお、上述の突起１３の分布は、後述する平坦部１１を除く、シリンダライナ１０の外周面Ｓ１における数値である。

ここで、平坦部１１について説明する。平坦部１１は、平坦部１１を除くシリンダライナ１０の外周面Ｓ１とは異なり、上述した突起１３がその表面上に形成されていない。更に、シリンダライナ１０がボアブロック１に鋳込まれた際に、当該シリンダライナ１０が装着されているシリンダボア２に隣接する他のシリンダボア２と対向する位置に設けられている。具体的には、平坦部１１は、幅がＷ１で深さ（高さ）がＤ１となる矩形状に、且つ、シリンダライナ１０の中心軸を挟んで対となるようにその上側端部の所定部位に設けられている（図２（ｂ）を参照）。そして、平坦部１１は、後述するように元々筒状のシリンダライナ１０の基本部材から、平坦部１１が形成される部位に対応する当該基本部材の外周面を切削することで形成されるため、平坦部１１の外周面は、当該平坦部１１より下方に位置するシリンダライナ１０の外周面Ｓ１よりも、シリンダライナ１０の内側に位置していることになる。すなわち、平坦部１１の表面は、上方視のシリンダライナ１０の半径方向において、シリンダライナ１０の外周面Ｓ１よりも一段低い位置にある。以上より、平坦部１１は本発明のボア隣接部に相当し、平坦部１１以外のシリンダライナ１０の外周面Ｓ１が本発明の突起部に相当する。なお、平坦部１１は上記の通りシリンダライナ１０の基本部材を切削により形成することで、その表面においては概ね上記の突起１３が除去されて存在しない状態となっているが、その加工状態によっては、一部の突起１３については部分的に削除され、例えばその土台部分だけが残っている状況もあり得る。すなわち、平坦部１１については、少なくともその一部において突起１３が完全に除去されていればよく、その全体において必ずしも突起１３が完全に除去されている必要はない。

このように平坦部１１がシリンダライナ１０に設けられることで、シリンダライナ１０がボアブロック１に鋳込まれた場合に、隣接するシリンダボア同士の間の構成は図３に示すようになる。図３は、図１Ｄに示すボアブロック１の断面における部位Ｄ（隣接するシリンダボア２で挟まれた部位）の拡大図である。この部位Ｄは、ボア間通路４を含む部位でもある。

上記の通り、平坦部１１は、隣接するシリンダボア２に対向するように配置されている。そのため隣接するシリンダボア２同士の間に配置されるボア間通路４は、一方のシリンダボア２側のシリンダライナ１０の平坦部１１と、他方のシリンダボア２側のシリンダライナ１０の平坦部１１とに挟まれた状態となる。ここで、平坦部１１の表面はその下方の外周面Ｓ１、すなわち突起１３の先端部よりも低い位置にあるため、対向する平坦部１１の間には、ボア間通路４を形成するための空間を確保しやすくなる。換言すれば、ボア間通路４とシリンダライナ１０との干渉を回避でき、シリンダライナ１０とボア間通路４との間により多くのブロック本体３が介在した状態を確立しやすくなる。このことは、シリンダボア２間のピッチをより小さくしながらもボア間通路４の断面積を大きくでき、各シリンダボア２内のシリンダライナ１０を好適に冷却することを可能とする。なお、平坦部１１の表面は必ずしもボア間通路４に平行である必要はなく、ボア間通路４とシリンダライナ１０との干渉が回避できる限りにおいて、ボア間通路４に対する平坦部１１の向きは適宜設定できる。

ここで、平坦部１１の寸法について言及する。先ず、矩形状の平坦部１１の深さ（高さ）であるＤ１は、ボアブロック１を含んでシリンダブロックが形成され、更にはエンジン
が構成されたときに、シリンダボア内のピストンが上死点に位置した際に形成される燃焼室の位置を考慮して決定される。すなわち、シリンダライナ１０のうち比較的高温の環境に晒され、冷却媒体による冷却が特に必要とされる部位に対応して、Ｄ１が決定される。換言すれば、図３に示すようにシリンダボア２を冷却するためのボア間通路４の大きさに対応して、すなわちボア間通路４への熱の伝達が好適に行われるように、平坦部１１の深さＤ１が決定される。なお、仮にボア間通路４の深さよりもいたずらに深くＤ１が決定されてしまうと、シリンダライナ１０の外周面Ｓ１において突起１３が形成されている面積が小さくなるため、シリンダライナ１０とブロック本体３との密着性に好ましくない影響を与え得る。そのため、深さＤ１の寸法は、ボア間通路４との干渉回避、及び上記密着性の確保の観点から決定されるのが好ましい。

また、平坦部の幅であるＷ１についても、深さＤ１と同様にボア間通路４との干渉回避、及び上記密着性の確保の観点から決定されるのが好ましい。深さＤ１が好適に設定されていても仮に幅Ｗ１がいたずらに大きく設定されてしまうと、突起１３が形成されていない平坦部１１の面積が大きくなってしまい、シリンダライナ１０とブロック本体３との密着性が低下してしまう。また、幅Ｗ１がいたずらに小さく設定されると、結果的に平坦部１１がその下方の外周面Ｓ１よりもシリンダライナ１０の内側に位置する距離が小さくなってしまい、ボア間通路４との干渉回避を十分に図ることが難しくなる。これらの、ボア間通路４との干渉回避及びシリンダライナ１０とブロック本体３との密着性に関する課題を考慮して、幅Ｗ１は決定される。更に、深さＤ１と幅Ｗ１は、シリンダライナ１０の強度を考慮して決定されるのが好ましい。

次に、上記の平坦部１１を隣接する他のシリンダボア２に対向させるために使用される位置決め溝１２（本発明の位置決め部に相当）について説明する。位置決め溝１２は、図２の上段（ａ）に示すように、平坦部１１の中央部位の直下であって、シリンダライナ１０の下側端部に形成されている。そして、平坦部１１と位置決め溝１２の相対的な位置関係については、シリンダライナ１０の上側端部に設けられている対の平坦部１１の中央部位を結んで画定される仮想線Ｌ１と、その下側端部に設けられている対の位置決め溝１２の中央部位を結んで画定される仮想線Ｌ２とが、シリンダライナ１０の上方視において重なるように、両者のそれぞれの位置が決定されている。このような構成により、位置決め溝１２に基づいてボアブロック１におけるシリンダライナ１０の位置を決めると、平坦部１１の位置も当該位置決め溝１２を基準として所定の位置に決められることになる。より具体的には、上記の通り仮想線Ｌ１とＬ２は重なっていることから、対となる位置決め溝１２を用いてシリンダライナ１０の位置を決めると、対となる位置決め溝１２に並ぶように、対となる平坦部１１の位置も決定されることになる。

また、別法として、仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２は重なる態様に代えて、上方視で仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２が０度〜９０度の角度で交差するように、対となる平坦部１１と対となる位置決め溝１２のそれぞれの位置が決められてもよい。肝要なことは、仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２の相対的な位置関係が所定の関係に定まっていることである。このような構成によっても、位置決め溝１２に基づいてボアブロック１におけるシリンダライナ１０の位置を決めると、平坦部１１の位置も所定の位置、すなわち隣接するシリンダボアに好適に対向する位置に決められることになる。

＜シリンダライナ１０の製造方法＞
シリンダライナ１０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１３を外周面Ｓ１に有するシリンダライナ１０を生産性よく製造できる。以下、図４に基づいて、シリンダライナ１０の製造方法を説明する。

先ず、Ｓ１０１では、シリンダライナ１０の基本部材を鋳造する。当該基本部材は、突
起１３が形成された外周面Ｓ１を有する、円筒状の構造物である。一例としては、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剤が作製される。２００〜４００℃に加熱されて回転する鋳型（金型）の内面に塗型剤が噴霧塗布され、塗型の内面に塗型層が形成される。塗型層の厚さは０．５〜１．１ｍｍである。界面活性剤の作用により、塗型層内から発生する蒸気の泡によって塗型層に複数の凹穴が形成される。塗型層を乾燥後、回転する鋳型内に鋳鉄溶湯が鋳込まれる。このとき、塗型層の凹穴に溶湯が充填され、均一な複数の突起が形成される。溶湯が固化してシリンダライナ１０が形成された後、塗型層とともにシリンダライナ１０が鋳型から取り出される。ブラスト処理により塗型剤が除去され、均一な複数の突起１３を外周面に有するシリンダライナ１０の基本部材が製造される。

次に、Ｓ１０２では、シリンダライナ１０の基本部材に対して、加工基準面が設けられる。具体的には、位置決め溝１２が形成される、シリンダライナ１０の下側端部の端面が加工基準面として切削形成される。続いて、Ｓ１０３では、平坦部１１と位置決め溝１２が形成される切削部位が決定される。位置決め溝１２については、シリンダライナ１０の下側端部において、シリンダライナ１０の中心軸を挟む２つの位置が、位置決め溝１２の切削部位（本発明の第２部位に相当）とされる。２つの位置決め溝１２の切削部位を結ぶ直線は、上記の仮想線Ｌ２に相当し、シリンダライナ１０の中心軸と交差する。また、平坦部１１は、シリンダライナ１０の上側端部に対となるように形成されるが、その対となる平坦部１１については、シリンダライナ１０の中心軸を挟んだ上側端部の位置が、平坦部１１の切削部位（本発明の第１部位に相当）とされる。更に、２つの平坦部１１の切削部位を結ぶ直線は、上記の仮想線Ｌ１に相当し、上述したように、シリンダライナ１０の上方視において仮想線Ｌ２と重なるように、平坦部１１の切削部位が決定されることになる。

そして、Ｓ１０４では、決定された上側端部の切削部位に、深さがＤ１で幅がＷ１の矩形状の平面が形成されるように、シリンダライナ１０の基本構造の表面を切削加工し、平坦部１１を形成する。次いで、Ｓ１０５では、決定された下側端部の切削部位で、シリンダライナ１０の基本構造をその半径方向（外周面Ｓ１から内周面Ｓ２に向かう方向）に切削加工し、位置決め溝１２を形成する。なお、位置決め溝１２の形状は、ボアブロック１の製造過程においてシリンダライナ１０の位置決めを行える限りにおいては特定の形状には限定されない。例えば、位置決め溝１２は、位置決め用の治具が嵌るように、図２の上段（ａ）に示すように適度に丸みを帯びた凹部であってもよい。

なお、シリンダライナ１０の製造方法については、図４に示す方法だけには限られない。例えば、位置決め溝１２を先に形成し、その後に平坦部１１を形成しても構わない。この場合も、上述した位置決め溝１２と平坦部１１との間の相対位置関係、すなわち上方視における仮想線Ｌ１とＬ２との重なりが考慮される。

＜ボアブロック１の製造方法＞
上記の方法に従って製造されたシリンダライナ１０を用いた、図１Ａ等に示すボアブロック１の製造方法について、図５に基づいて説明する。先ず、Ｓ２０１では、ボアブロック１用の鋳型内で、そこで形成されるシリンダボア数に応じた数のシリンダライナ１０の位置決め（本実施形態では、３本のシリンダライナ１０の位置決め）が行われる。具体的には、各シリンダライナ１０の下側端部に設けられている位置決め溝１２を用いて、３本のシリンダライナ１０の位置決めが行われる。位置決めのための治具は、直線状の位置決め軸である。３本のシリンダライナ１０のそれぞれの位置決め溝１２を、この位置決め軸に嵌め合わせることで、３本のシリンダライナ１０を一直線上に位置決めすることができる。このとき、各シリンダライナ１０の平坦部１１も、位置決め軸に沿って一直線上に並べられることになる。そして、上記位置決め軸は、ボアブロック１の長手方向に沿って鋳
型に対して位置決めされているため、シリンダライナ１０が当該位置決め軸により位置決めされると、各平坦部１１が隣接するシリンダボアに対向した状態に置かれることになる。

次に、Ｓ２０１で３本のシリンダライナ１０が鋳型内で位置決めされると、Ｓ２０２では、その鋳型内にブロック本体３を形成するアルミニウム合金溶湯が充填されることにより、シリンダライナ１０が鋳込まれてボアブロック１の基本構造体が形成される。そして、Ｓ２０３では、その基本構造体に対して、ボア間通路４を形成するための切削加工が行われる。ボア間通路４の幅は、例えば、３ｍｍ、深さは１０〜３０ｍｍとされる。その他に、シリンダライナ１０の内周面Ｓ２の仕上げ加工も行われる。加工終了後において、シリンダライナ１０の肉厚は、例えば１．０〜２．５ｍｍとされる。

このようなボアブロック１の製造方法において、鋳込み後にボア間通路４が切削加工される場合でも、図３に示すように、その切削部位にはシリンダライナ１０の平坦部１１が対向するように配置されているため、ボア間通路４とシリンダライナ１０との干渉を好適に回避することができる。このようなシリンダライナ１０の構成は、ボアブロック１のボア間ピッチを小さくする場合には、特に有用である。また、シリンダライナ１０における平坦部１１の形成部位を、所定範囲に限定しているため、鋳込み後のシリンダライナ１０とブロック本体３との密着性がいたずらに低下することを避けることができる。

＜変形例１＞
上記のシリンダライナ１０においては、平坦部１１はその上側端部に対に設けられているが、その態様に代えて平坦部１１は上側端部に１つ設けられてもよい。例えば、図１Ａ等に示すボアブロック１に形成されている３本のシリンダボア２のうち、右側もしくは左側の端に位置するシリンダボア２は、その左右の何れか一方にのみ隣接する他のシリンダボアが位置する。そのようなシリンダボア２に含まれるシリンダライナ１０については、平坦部１１は１つだけ設けられても、当該平坦部１１が、隣接する他のシリンダボア２に対向するように配置されれば支障はない。

また、位置決め溝１２は、必ずしもシリンダライナ１０の下側端部に対に設けられる必要はなく、位置決め用の治具との相互作用において、鋳型内でシリンダライナ１０を、平坦部１１が隣接する他のシリンダボア２に対して対向する所定位置に位置決めできれば、位置決め溝１２の数や形状は特定のものに限られない。また、位置決め溝１２の下側端部における配置も、必ずしも平坦部１１の直下である必要はなく、上記のように鋳型内でシリンダライナ１０を所定位置に位置決めできれば特定の位置に限られない。

＜変形例２＞
シリンダライナ１０の外周面のうち、少なくとも平坦部１１及びその周辺の部位には、高熱伝導被膜１４が設けられてもよい。例えば、図６に示すように、シリンダライナ１０の外周面のうち、上側端部からシリンダライナ１０の軸方向（高さ方向）における中間部までの範囲には、高熱伝導被膜１４が設けられてもよい。高熱伝導被膜１４は、平坦部１１及び突起１３の表面を含め、シリンダライナの周方向全体にわたって設けられる。なお、図６に示す例では、シリンダライナ１０の軸方向における高熱伝導被膜１４の下端は、平坦部１１の下端より下側に位置しているが、高熱伝導被膜１４の下端が平坦部１１の下端と同等の位置になるように定められてもよい。要するに、シリンダライナ１０の外周面のうち、平坦部１１及びその周辺を含む部位であって、且つ内燃機関の運転時にシリンダボア２内で発生する熱を受けやすい部位に、高熱伝導被膜１４が形成されればよい。

ここで、高熱伝導被膜１４は、該高熱伝導被膜１４が形成されていない状態に比べ、シリンダライナ１０とブロック本体３との間の熱伝導性を高めることができる素材により形
成される。具体的には、高熱伝導被膜１４は、アルミニウム、アルミニウム合金（Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｓｉ―Ｃｕ合金、Ａｌ−Ｃｕ合金等）、銅、又は銅合金の溶射層により構成される。なお、溶射層の素材としては、以下の（Ａ）又は（Ｂ）の少なくとも一方の条件を満たす材料であれば、上記以外の材料を用いることができる。
（Ａ）ブロック本体３の鋳造材料の溶湯温度以下の融点を有する材料、又はそのような材料を含有する材料。ここでいう「溶湯温度」は、シリンダライナ１０をブロック本体３の鋳造材料で鋳込む際に、鋳型内に充填される鋳造材料の溶湯の温度である。
（Ｂ）ブロック本体３の鋳造材料と冶金的に接合する材料、又はそのような材料を含む材料。

シリンダライナ１０の外周面に上記高熱伝導被膜１４が形成された状態で、該シリンダライナ１０がブロック本体３に鋳込まれると、シリンダライナ１０の上部とブロック本体３とは、高熱伝導被膜１４を介して接合されることになる。その際の接合強度及び密着性は、シリンダライナ１０の上部とブロック本体３とが高熱伝導被膜１４を介さずに接合された場合よりも高いものとなる。このようにしてシリンダライナ１０の上部とブロック本体３との密着性が高められると、シリンダライナ１０の上部とブロック本体３との間の熱伝導性が向上する。特に、シリンダライナ１０の上部に平坦部１１が設けられる構成においては、該平坦部１１に突起１３が形成されないことで、平坦部１１及びその周辺におけるシリンダライナ１０とブロック本体３との接合強度、密着性、及び熱伝導性が低下する可能性があるが、平坦部１１及びその周辺の部位が高熱伝導被膜１４を介してブロック本体３と接合されることで、平坦部１１が設けられることに起因する、シリンダライナ１０とブロック本体３との接合強度、密着性、及び熱伝導性の低下を抑制することが可能となる。

＜シリンダライナ１０の製造方法＞
以下、図７に基づいて、本変形例におけるシリンダライナ１０の製造方法を説明する。図７中、前述の図４と同様の工程には同一の符号を付している。

図７に示す例では、Ｓ１０５の工程が終了した後に、Ｓ１００１の工程が行われる。このＳ１００１の工程では、シリンダライナ１０の外周面のうち、上側端部から軸方向の中間部までの範囲において、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、又は銅合金等を、プラズマ溶射、アーク溶射、又はＨＶＯＦ溶射することで、高熱伝導被膜１４を形成する。その際の「中間部」は、上記したように、シリンダライナ１０の軸方向における平坦部１１の下端と同等の位置、又は該下端より下側の位置であって、内燃機関の運転時にシリンダボア２内で発生する熱を受けやすい部位の外周面を高熱伝導被膜１４で覆うことが可能な位置に定められる。また、高熱伝導被膜１４の厚さは、隣接する突起１３間に形成される窪みが該高熱伝導被膜１４によって埋められないように定められるものとする。すなわち、ブロック本体３の鋳造材料によってシリンダライナ１０を鋳ぐるむ際に、ブロック本体３の鋳造材料が上記の窪みに流れ込むことで、突起１３によるアンカー効果が得られるように、高熱伝導被膜１４の厚さが定められる。

なお、本変形例では、高熱伝導被膜１４が溶射によって形成される例について述べたが、高熱伝導被膜１４がショットコーティング、又はめっきにより形成されてもよい。高熱伝導被膜１４をショットコーティングにより形成する場合は、該高熱伝導被膜１４の材料として、亜鉛、すず、アルミニウム、又は亜鉛とすずの少なくとも一方を含む合金等を用いることができる。ショットコーティングにおいては、コーティング材料を溶融させることなく高熱伝導被膜１４を形成することができるため、高熱伝導被膜１４内に酸化物が含まれ難くなる。それにより、酸化物の含有に起因する高熱伝導被膜１４の熱伝導性の低下を抑制することができる。高熱伝導被膜１４をめっきにより形成する場合は、該高熱伝導被膜１４の材料として、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、又は銅合金等を用いるこ
とができる。

また、本変形例では、シリンダライナ１０の外周面に高熱伝導被膜１４のみが設けられる例について述べたが、高熱伝導被膜１４に加え、低熱伝導被膜１５が設けられてもよい。具体的には、低熱伝導被膜１５は、図８に示すように、シリンダライナ１０の軸方向における上記中間部から下側端部にかけて、シリンダライナ１０の外周面の周方向全体に設けられればよい。ここでいう「低熱伝導被膜１５」は、該低熱伝導被膜１５が形成されていない状態に比べ、シリンダライナ１０とブロック本体３との間の熱伝導性を低下させることができる素材により形成されている。具体的には、低熱伝導被膜１５は、セラミック材料（アルミナ、ジルコニア等）の溶射層、酸化物及び気孔を多数含む鉄系材料の溶射層、塗装を通じて形成したダイカスト用の離型剤（バーミキュライトとヒタゾールと水ガラスとを調合した離型剤、又はシリコンを主成分とした液状材料と水ガラスとを調合した離型剤等）の層、塗装を通じて形成した金型遠心鋳造用の塗型剤（珪藻土を主成分として調合した塗型剤、又は黒鉛を主成分として調合した塗型剤等）の層、塗装を通じて形成したメタリック塗料の層、塗装を通じて形成した低密着剤（黒鉛と水ガラスと水とを調合した低密着剤、又は窒化ボロンと水ガラスとを調合した低密着剤等）の層、樹脂コーティングを通じて形成した耐熱樹脂の層、化成処理を通じて形成した化成処理層（りん酸塩の化成処理層、又は四三酸化鉄の化成処理層等）等によって構成される。シリンダライナ１０の外周面に高熱伝導被膜１４と低熱伝導被膜１５とが設けられると、シリンダライナ１０のうち、シリンダボア２内で発生する熱を受けやすい部位（シリンダライナ１０の軸方向における中間部より上側の部位）の熱が高熱伝導被膜１４を通じてブロック本体３へ放熱され易くなる一方で、シリンダボア２内で発生する熱を受け難い部位（シリンダライナ１０の軸方向における中間部より下側の部位）からブロック本体３への放熱が低熱伝導被膜１５によって抑制されるようになる。これにより、シリンダライナ１０の軸方向における温度分布を均一に近づけることができる。

１ ：ボアブロック
２ ：シリンダボア
３ ：ブロック本体
４ ：ボア間通路
１０ ：シリンダライナ
１１ ：平坦部
１２ ：位置決め溝
１３ ：突起
１４ ：高熱伝導被膜
１５ ：低熱伝導被膜
Ｌ１ ：仮想線
Ｌ２ ：仮想線
Ｓ１ ：外周面
Ｓ２ ：内周面

Claims (10)

1. ブロックに鋳込まれて、一気筒に対応するシリンダボアを画定するシリンダライナであって、
   筒状のライナ本体と、
   前記ライナ本体の一部の外周面に複数の突起を有するように設けられた突起部と、
   前記ブロックに鋳込まれた際に隣接する他のシリンダライナと対向する、前記ライナ本体の外周面の所定範囲において、該ライナ本体の上側端部の外周面が、該上側端部より下方での外周面より該ライナ本体の内側に位置し、且つ該上側端部の外周面において前記突起が存在しないように形成された平坦部と、
   前記ブロックに鋳込まれた際に、前記平坦部が前記隣接する他のシリンダライナに対して対向する所定位置に位置決めされるように、前記平坦部に対して所定の相対位置となるように設けられた、前記ライナ本体の下側端部に形成された溝である位置決め部と、を備え、
   前記ブロックに鋳込まれた際に隣接する他のシリンダライナと対向する、前記ライナ本体の外周面の前記所定範囲における、該ライナ本体の該上側端部よりも下方での外周面は、前記突起部として形成されている、
   シリンダライナ。
2. 前記ライナ本体の外周面のうち、少なくとも前記平坦部及びその周辺の部位には、高熱伝導被膜であって、該高熱伝導被膜が形成されていない状態に比べ、前記シリンダライナと前記ブロックとの間の熱伝導性を高めることが可能な高熱伝導被膜が形成されている、
   請求項１に記載のシリンダライナ。
3. 前記高熱伝導被膜は、前記ライナ本体の外周面のうち、前記シリンダライナの軸方向における上側端部から中間部までの範囲において形成され、
   前記ライナ本体の外周面のうち、前記中間部から下側端部にかけて、低熱伝導被膜であって、該低熱伝導被膜が形成されていない状態に比べ、前記シリンダライナと前記ブロッ
   クとの間の熱伝導性を低下させることが可能な低熱伝導被膜が形成されている、請求項２に記載のシリンダライナ。
4. 前記平坦部は、前記上側端部において、一方の側面部位と、該ライナ本体の中心軸を挟んで該一方の側面部位の反対側に位置する他方の側面部位とに対に設けられ、
   前記位置決め部は、前記ライナ本体の下側端部であって前記一方の側面部位と前記他方の側面部位の少なくとも一方に対応する部位に設けられる、
   請求項３に記載のシリンダライナ。
5. 前記位置決め部は、前記ライナ本体の下側端部であって前記一方の側面部位と前記他方の側面部位のそれぞれの下方の部位に対に設けられ、
   前記対に設けられた前記平坦部を結んで画定される仮想線と、前記対に設けられた前記位置決め部とを結んで画定される仮想線とが、前記ライナ本体の上方視において０度から９０度の角度で交わるように、前記平坦部及び前記位置決め部が設けられる、
   請求項４に記載のシリンダライナ。
6. 前記対に設けられた前記平坦部を結んで画定される仮想線と、前記対に設けられた前記位置決め部とを結んで画定される仮想線とが、前記ライナ本体の上方視において重なるように、前記平坦部及び前記位置決め部が設けられる、
   請求項５に記載のシリンダライナ。
7. 請求項６に記載のシリンダライナを複数用いて、多気筒エンジン用のブロックを製造する方法であって、
   直線状の位置決め軸に対して、前記複数のシリンダライナのそれぞれの前記位置決め部を接触させて、該複数のシリンダライナを所定の直線上に位置決めさせるステップと、
   前記位置決めされた前記複数のシリンダライナに対して、前記ブロックの本体側を鋳込むステップと、
   鋳込み後の前記ブロックの本体において、前記シリンダライナで画定された隣接する前記シリンダライナの間であって、対応する２つの前記シリンダライナのそれぞれが有する前記平坦部に挟まれる位置に、冷却媒体が流れる通路を形成するステップと、
   を含むブロックの製造方法。
8. ブロックに鋳込まれて、一気筒に対応するシリンダボアを画定するシリンダライナの製造方法であって、
   外周面に複数の突起を有する、筒状のライナ本体の基本部材を鋳造するステップと、
   前記ライナ本体の基本部材に対して、加工基準面を設けるステップと、
   前記加工基準面を基準として、前記ブロックに鋳込まれた際に隣接する他のシリンダライナと対向する、前記ライナ本体の基本部材の上側端部における第１部位を決定するステップと、
   前記第１部位に対応する前記ライナ本体の基本部材の外表面を切削して、該上側端部の外周面が該上側端部より下方での外周面より該ライナ本体の内側に位置し、且つ該上側端部の外周面において前記突起を除去して平坦部を形成するステップと、
   前記平坦部に対して所定の相対位置となる、前記ライナ本体の基本部材の下側端部における第２部位を決定するステップと、
   前記第２部位に対応する前記ライナ本体の基本部材をその半径方向に切削して、前記ブロックに鋳込まれた際に、前記平坦部を前記隣接する他のシリンダライナに対して対向する所定位置に位置決めする位置決め部を前記ライナ本体の下側端部に溝として形成するステップと、
   を含み、
   前記平坦部を形成するステップでは、前記ブロックに鋳込まれた際に隣接する他のシリ
   ンダライナと対向すると共に該上端部よりも下方の外周面において、複数の前記突起が存在するように、前記平坦部を形成する、
   シリンダライナの製造方法。
9. 前記ライナ本体の外周面のうち、少なくとも前記平坦部及びその周辺の部位に、高熱伝導被膜であって、該高熱伝導被膜が形成されていない状態に比べ、前記シリンダライナと前記ブロックとの間の熱伝導性を高めることが可能な該高熱伝導被膜を形成するステップを更に含む、
   請求項８に記載のシリンダライナの製造方法。
10. 前記高熱伝導被膜は、前記ライナ本体の外周面のうち、前記シリンダライナの軸方向における上側端部から中間部までの範囲において形成され、
    前記ライナ本体の外周面のうち、前記中間部から下側端部にかけて、低熱伝導被膜であって、該低熱伝導被膜が形成されていない状態に比べ、前記シリンダライナと前記ブロックとの間の熱伝導性を低下させることが可能な低熱伝導被膜を形成するステップを更に含む、
    請求項９に記載のシリンダライナの製造方法。

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