JPH06299899A - シリンダーブロックおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 シリンダーライナー４を組込んだ亜共晶アル
ミニウム合金製シリンダーブロック１において、シリン
ダーライナー４がＳｉＣ粒子６を含有するアルミニウム
合金から構成されている。 【効果】 軽量、リサイクル可能で、従来法を適用して
簡単に製造でき、且つピストン摺動面の耐摩耗性にも優
れたシリンダーブロックが提供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダーブロックお
よびその製造方法、詳しくは亜共晶アルミニウム合金か
らなり、シリンダーライナーが一体に組込まれるシリン
ダーブロックおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】亜共晶アルミニウム合金からなるシリン
ダーブロックそのものは、シリンダーブロック内を摺動
する鋳鉄製のピストンリングに対して十分な耐摩耗性を
具えていないため、一般には、十分な耐摩耗性を付与す
るために、シリンダーブロックのピストン摺動面にねず
み鋳鉄製のシリンダーライナーとを一体鋳造し、あるい
はシリンダーブロックの内面に前記シリンダーライナー
を圧着している。

【０００３】しかしながら、上記のように作製されたシ
リンダーブロックをリサイクルする場合、一体鋳造され
たねずみ鋳鉄製シリンダーライナーの使用は、シリンダ
ーブロックを廃棄処分する際にシリンダーブロックを溶
解し、溶湯をアルミニウムの製造サイクルに戻す工程を
複雑化している。圧着されたねずみ鋳鉄製ライナーが使
用された場合は、廃棄処分されるシリンダーブロックを
溶解して、溶湯をアルミニウムの製造サイクルの戻す前
に、コストの高いライナーの除去作業が必要となる。シ
リンダーブロックと鋳鉄部材が細断された場合は、溶解
工程に先立って付加的な分離作業が必要となる。

【０００４】また、亜共晶アルミニウム合金からなるシ
リンダーブロックは、電着皮膜（商標：Ｎｉｋａｓｉ
ｌ）を形成することによりピストン摺動面に耐摩耗性を
付与することもあるが、この場合の皮膜形成には多くの
洗浄、被覆、浸漬工程が要求される。

【０００５】上記のシリンダーブロックとは別に過共晶
アルミニウム合金からなるシリンダーブロックも使用さ
れており、この場合には、耐摩耗性の摺動面は、合金材
中に含有される一次珪素粒子を摺動面に研磨およびエッ
チングにより露出させることにより形成される。これは
シリンダーブロックをリサイクル可能とし、摺動面の耐
摩耗性の良好である。しかしながら、この種のシリンダ
ーブロックの難点は、摺動面を電着コーティングしなけ
ればならないということである。

【０００６】さらに、ピストン摺動面に数％の珪素粒子
を有するシリンダーブロックも開発されている。このシ
リンダーブロックは、鋳造作業に先立って、セラミック
繊維からなるプリフォームをシリンダーブロック鋳造用
の鋳型内に挿入しておき、鋳型に亜共晶アルミニウム合
金が充填することによって製造され、プリフォームが鋳
造されたシリンダーブロックに一体に圧着して、所定の
耐摩耗性を具えた繊維含有表面を有するシリンダーブロ
ックが形成される。しかしながら、この方法は、セラミ
ック繊維のプリフォームを別に製造しなければならない
という工程およびコスト上の問題点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、シリンダー
ブロックにおける上記従来の問題点を解消するためにな
されたものであり、その目的は、亜共晶アルミニウム合
金からなり、シリンダーチューブは耐摩耗性を具えた表
面を有し、リサイクルが容易で、従来技術を適用して大
量生産に適した工程で製造することができるシリンダー
ブロックおよびその製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明によるシリンダーブロックおよびその製造方
法は、シリンダーライナーを有する亜共晶アルミニウム
合金製シリンダーブロックにおいて、シリンダーライナ
ーがＳｉＣ粒子を含有するアルミニウム合金から構成さ
れていることを本発明のシリンダーブロックの構成上の
特徴とし、ＳｉＣ粒子を１０〜２０質量％含有するアル
ミニウム合金からシリンダーライナーを形成し、該シリ
ンダーライナーを亜共晶アルミニウム合金製シリンダー
ブロックに一体に組込むことを本発明のシリンダーブロ
ックの製造方法の構成上の特徴とする。

【０００９】本発明のシリンダーブロックにおいては、
シリンダーライナーがセラミック粒子を配合したアルミ
ニウム合金から構成されており、過共晶アルミニウム合
金に含有される一次珪素粒子あるいは亜共晶アルミニウ
ム合金を含浸させたプリフォームセラミック繊維より優
れた耐摩耗性を示す。本発明のシリンダーブロックは、
従来技術によるシリンダーブロックと比べて、製造工程
がきわめて単純化されており、通常の鋳造工程を適用す
ることができる。本発明の有利な点は、さらに、シリン
ダーブロックが鋳造性の良好な亜共晶アルミニウム合金
から形成することができることである。

【００１０】第１の好ましい製造例においては、シリン
ダーライナーがシリンダーブロックと鋳造一体される。
この場合、シリンダーライナーは小容量のため、例えば
ねずみ鋳鉄性シリンダーライナーの場合と異なり、シリ
ンダーライナーを予熱する必要がないという利点があ
る。しかしながら、第２の好ましい製造例によれば、い
かなる不利も受けることなく、亜共晶アルミニウム合金
からなるシリンダーブロックにシリンダーライナーを圧
着し、あるいは焼き嵌めすることにより一体することが
可能である。

【００１１】本発明におけるシリンダーブロックの鋳造
はダイキャスト法を適用して行われることができる。前
記セラミックのプリフォームに過共晶アルミニウム合金
溶湯を含浸させる場合にはダイキャススト法を適用する
ことができない。

【００１２】ＳｉＣ粒子が含有されていることを除け
ば、シリンダーライナーの製造に使用されるアルミニウ
ム合金はシリンダーブロックのー製造に使用されるアル
ミニウム合金と同一のものとすることができる。従っ
て、シリンダーライナーは、シリンダーブロックと同
様、鋳造性に優れた亜共晶アルミニウム合金から形成さ
れる。シリンダーブロックは、ＡｌＳｉＣｕ４あるいは
ＡｌＳｉ９Ｃｕ３のようなアルミニウム合金から製造さ
れる。ＳｉＣ粒子のサイズとしては２０〜６０μｍの範
囲内のものが好ましい。

【００１３】別に製造されたシリンダーライナーを配設
して鋳造を行う場合、シリンダーライナーは、鋳造作業
の間に加熱され、鋳造されたシリンダーブロックが冷却
する過程において熱処理を受ける。シリンダーライナー
への鋳造は、シリンダーライナーに対して焼入れ、時効
硬化作用を有し、機械的性質を改善する。とくに、シリ
ンダーライナーに対し事前に約５３０℃の温度で溶体化
処理を行った場合には、硬度特性が増大する。

【００１４】もう一つの実施態様によれば、シリンダー
ライナーはシリンダーブロックと圧着、あるいは焼き嵌
めにより一体とされる。この場合は、最適の機械的特性
を達成するために、完全に独立した別の熱処理を行う必
要がある。

【００１５】本発明の好ましい実施態様を以下に列記す
る。 １．ＳｉＣ粒子を１０〜２０％含有させたアルミニウム
合金からなるシリンダーブロックを組込んだ請求項１記
載のシリンダーブロック。 ２．粒径が２０〜６０μｍのＳｉＣ粒子を１０〜２０％
含有させたアルミニウム合金からなるシリンダーブロッ
クを組込んだ請求項１記載のシリンダーブロック。 ３．シリンダーブロックを形成する亜共晶アルミニウム
合金がＡｌＳｉ６Ｃｕ４あるいはＡｌＳｉ９Ｃｕ３であ
る上記１〜２記載のシリンダーブロック。 ４．シリンダーライナーが過共晶アルミニウム合金から
なる請求項１または上記１〜３記載のシリンダーブロッ
ク。 ５．シリンダーライナーがシリンダーブロックに鋳込ま
れる請求項２記載のシリンダーブロックの製造方法。 ６．鋳造作業後、ライナー表面を形成するシリンダーラ
イナーが焼入れ、時効硬化を生じる温度に達する上記５
記載のシリンダーブロックの製造方法。 ７．シリンダーライナーがシリンダーブロックと圧着ま
たは焼き嵌めにより一体とされる請求項２記載のシリン
ダーブロックの製造方法。 ８．鋳造または圧着または焼き嵌めに先立って、シリン
ダーライナーが溶体化処理される上記６〜７記載のシリ
ンダーブロックの製造方法。

【００１６】

【作用】本発明の構成によれば、シリンダーブロックを
亜共晶アルミニウム合金で形成し、これにＳｉＣ粒子を
配合したアルミニウム合金からなるシリンダーライナー
を組付けるから、製造は鋳造法、圧着法あるいは焼き嵌
め法により簡単に行うことができる。形成されたシリン
ダーブロックは軽量であり、リサイクルも可能となる。
ＳｉＣ粒子を含有するアルミニウム合金製シリンダーラ
イナーはピストン摺動面に優れた耐摩耗特性を与える。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例１ 図１に亜共晶アルミニウム合金から鋳造された本発明の
シリンダーブロックを示す。例えば、シリンダーブロッ
ク１は、Ａｌ−５Ｓｉ−３Ｓｉ、Ａｌ−６Ｓｉ−４Ｃ
ｕ、Ａｌ−９Ｓｉ−３Ｃｕ、Ａｌ−７Ｓｉ−Ｍｇからな
る。シリンダーブロック１は、１または２以上のシリン
ダー２を具え、クランクケースと一体となっている。組
合わされたシリンダーブロック１とクランクケース３は
鋳造により製造される。シリンダーブロック１とクラン
クケース３の製造は重力鋳造により行われる。これは、
造型体に浸透させる従来の製造方法では可能ではない。

【００１８】シリンダーブロック１の各シリンダー２
は、シリンダーブロック１とは別に製作されたシリンダ
ーライナー４を具えている。シリンダーライナー４は、
耐摩耗性を有するＳｉＣ粒子含有アルミニウム合金から
なる。その詳細は図２に示すように、アルミニウム合金
マトリックス５中にＳｉＣ粒子６を分散して構成され
る。ＳｉＣ粒子は、好ましくは少なくとも１０％、多く
とも２０％含有され、好ましいＳｉＣ粒子のサイズは２
０〜６０μｍの範囲である。シリンダーライナー４のマ
トリックスのアルミニウム合金は、シリンダーブロック
１を形成するアルミニウム合金と同一であることができ
る。言い換えれば、シリンダーブロック１戸同様、シリ
ンダーライナー４は亜共晶アルミニウム合金により容易
に鋳造することができる。

【００１９】シリンダーライナー４を有するシリンダー
ブロック１を製造する一態様は、シリンダーブロック１
を鋳造する際、シリンダーブロック１のシリンダー２に
製作されたシリンダーライナー４を鋳包むことである。
シリンダーライナー４は小さく小質量であるから、ねず
み鋳鉄製ライナーのように予熱する必要はない。図３は
シリンダーブロック１内に鋳包まれたシリンダーライナ
ー４を示す。

【００２０】シリンダーライナー４がシリンダーブロッ
ク１内に鋳包まれる時、鋳造中にライナー４に提供され
た熱およびシリンダブロック１の冷却は、ライナー４に
対して熱処理効果を与える。もし、シリンダーライナー
４がシリンダーブロック１に鋳包まれる際ライナー４が
溶体化処理される５３０℃程度の温度に達すると、シリ
ンダーブロック１へのライナー４の鋳包工程は、ライナ
ー４を時効硬化する。時効硬化はライナー４の機械的性
質を改良し硬度を向上させる。

【００２１】シリンダーライナー４を有するシリンダー
ブロックを製造する他の態様は、ソリンダーブロック４
をシリンダーライナー１と別に製作し、シリンダーブロ
ック１のシリンダー２内に製作されたライナー４を挿着
することである。シリンダー２へのライナー４の挿着
は、シリンダー２内にライナー４を圧着、あるいはライ
ナー４の熱収縮により行われ、従ってライナーはシリン
ダー内に嵌着されることができる。図４は、圧着あるい
は熱収縮工程によりシリンダーブロック１内に挿着され
たシリンダーライナー４を示す。このライナー４は、最
適の機械的強度を達成するために、独立した熱処理を施
される。かかる熱処理は溶体化処理および時効硬化によ
り行われる。

【００２２】ＳｉＣ粒子６を分散したアルミニウム合金
からなる既製の材料がシリンダーライナー４を製作する
ために使用される。この材料は、合金にＳｉＣ粒子を添
加することによりつくることができる。材料は溶解され
ライナーに鋳造され、あるいは押出しを行う。ライナー
４が鋳造される時、鋳造条件はＳｉＣ粒子が溶解しない
ように制御される。凝固状態において、ＳｉＣ粒子６は
アルミニウム合金マトリックス５内と強固に一体化され
る。

【００２３】実施例２ 平均粒径４０μｍのＳｉＣ粒子を１５％配合したＳｉ
６．０％、Ｃｕ４．０％を含む亜共晶アルミニウム合金
からなるシリンダーライナーを、鋳造法あるいは粉末冶
金法で製造し、このシリンダーライナーを予め５３０℃
の温度で溶体化処理してダイカスト機の金型に配設し、
同一のアルミニウム合金を使用してダイカスト法により
シリンダーライナーを鋳包んだシリンダーブロックを製
造した。シリンダーライナーは、鋳造後の冷却過程で十
分焼入れ、時効硬化して耐摩耗性の優れた表面性状が達
成された。

【００２４】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、ねずみ
鋳鉄製シリンダーライナーを使用する場合に比べ、軽量
且つ製造方法も簡単で、リサイクルが可能なシリンダー
ブロックが得られる。シリンダーライナーによるピスト
ン摺動面には優れた耐摩耗性が与えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシリンダーブロックを示す一部断面正
面図である。

【図２】図１のシリンダーライナーの詳細を示す拡大断
面図である。

【図３】本発明においてシリンダーブロック内に鋳包ま
れたシリンダーライナーの拡大断面図である。

【図４】本発明においてシリンダーブロック内に圧着さ
れたシリンダーライナーの拡大断面図である。

【符号の説明】

１ シリンダーブロック ２ シリンダー ３ クランクケース ４ シリンダーライナー

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【手続補正書】

【提出日】平成６年２月２１日

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダーライナーを組込んだ亜共晶ア
   ルミニウム合金製シリンダーブロックにおいて、シリン
   ダーライナーがＳｉＣ粒子を含有するアルミニウム合金
   から構成されていることを特徴とするシリンダーブロッ
   ク。
2. 【請求項２】 ＳｉＣ粒子を１０〜２０％（質量％、以
   下同じ）含有するアルミニウム合金からシリンダーライ
   ナーを形成し、該シリンダーライナーを亜共晶アルミニ
   ウム合金製シリンダーブロックに一体に組込むことを特
   徴とするシリンダーブロックの製造方法。