JPH09280102A

JPH09280102A - シリンダブロックの製造方法

Info

Publication number: JPH09280102A
Application number: JP11312596A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Sagara; 明広相良; Nobuaki Suzuki; 延明鈴木; Shigenori Yamada; 茂則山田
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1996-04-10
Filing date: 1996-04-10
Publication date: 1997-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】プラグ部材５と、この各プラグ部材５の
相互間を連結するアーム５ａとをダイカスト鋳造法によ
り一体的に構成し、冷却水通路９の通路壁面９ａ，９ｂ
とプラグ部材５の少なくともいずれか一方の接合部に、
超音波振動を印加して亜鉛合金はんだ層を形成し、この
亜鉛合金はんだ層を介してプラグ部材５を通路壁面９
ａ，９ｂの接合部に接合する。

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、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の一部が上端部で相互
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、シリンダの周囲部全体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面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
の理由から一般的に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
の領域の強度がクローズドデッキ式のものと比較して低
い。このため、従来より、以下のような改良がなされて
いた。

【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ー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ー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】

【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
ストが高くつく。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しまう他、
溶込み深さも浅いため、十分な機械的接合強度を得るこ
とができない、という不都合を生じていた。

【０００６】また、シリンダブロックの材質より低融点
の金属材料を熱源の熱により融解させる第三従来例で
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でも、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。

【０００７】また、所定のプラグ部材（ピース部材）を
冷却水通路に接合する場合には、それぞれ一つ一つのプ
ラグ部材を別個に接合しなければならず、接合行程に多
大な時間及び工数を必要とする、という不都合を生じて
いた。加えて、各プラグ部材はそれぞれ加熱してシリン
ダブロック本体に接合するが、この加熱行程に際しても
各プラグ部材に対する加熱を別個に行わなければならな
い、という不都合を生じていた。

【０００８】

【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。

【０００９】

【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、冷却水通路が形成さ
れたシリンダブロック本体と、この冷却水通路を形成す
る相対向した通路壁面間を相互に接合する複数のプラグ
部材とを備えたシリンダブロックにおいて、各プラグ部
材と、この各プラグ部材の相互間を連結するアームとを
ダイカスト鋳造法により一体的に構成し、しかる後、冷
却水通路の通路壁面とプラグ部材のいずれか一方の接合
部に、超音波振動を印加して亜鉛合金はんだ層を形成
し、この亜鉛合金はんだ層を介してプラグ部材を通路壁
面の接合部に接合する、という構成及び方法を採ってい
る。

【００１０】ここで、本発明の作用を説明すると、シリ
ンダブロック本体はアルミニウム製（合金）鋳物によっ
て形成され、またプラグ部材もダイカスト鋳造法による
アルミニウム合金によってそれぞれ個別に形成される。
このとき、各プラグ部材はアームによって所定の間隔を
隔てて連結されている。

【００１１】プラグ部材を通路壁面に接合する際には、
予めプラグ部材とシリンダブロック本体の接合部の少な
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
んだ層を形成しておく。そして、その後、亜鉛合金はん
だ層を介して冷却水通路の通路壁面の接合部にプラグ部
材が嵌合される。即ち、シリンダブロック本体の上端部
の解放された冷却水通路の通路壁面の相互間に挿入され
る。そして、接合部の近傍が亜鉛合金はんだの融点付近
にまで加熱された後、当該通路壁面にプラグ部材が所定
の押圧力をもって更に挿入される。このとき、各プラグ
部材はアームによって連結されているので、一度の位置
決めによって、すべてのプラグ部材の位置決めができ
る。このため、作業効率が向上する。

【００１２】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。また、
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、プラグ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。

【００１３】請求項２記載の発明では、プラグ部材を通
路壁面に接合するに際し、接合部の近傍を亜鉛合金はん
だの融点付近にまで加熱した後、プラグ部材に超音波振
動を印加すると共に、シリンダブロック側に押圧して接
合するという方法を採り、その他は請求項１記載の発明
と同様である。以上のように構成することで、プラグ部
材と通路壁面の相互間に形成されている亜鉛合金はんだ
層が融解して亜鉛合金が生成され、確実に両者が接合さ
れる。

【００１４】請求項３記載の発明では、プラグ部材に対
して超音波振動を印加する超音波印加部材（ホーン）
を、各プラグ部材に対し少なくとも２個同時に印加でき
る大きさで構成し、その他の構成は請求項２記載の発明
と同様である。以上のように構成することで、複数のプ
ラグ部材に対する超音波振動の印加を短時間で行うこと
ができる。このため、一つ一つのプラグ部材を別個に接
合する場合に比較して、迅速に接合作業をすることがで
きる。

【００１５】また、請求項４記載の発明では、プラグ部
材を通路壁面の接合部に接合するに際し、接合部の近傍
を亜鉛合金はんだの融点以上に加熱すると共に、プラグ
部材をシリンダブロック側に押圧して接合するという方
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。

【００１６】また、請求項５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、
シリンダブロック本体のシリンダヘッド装着側上面より
接合部領域付近までの幅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１，２，３または４記載の発
明と同様である。

【００１７】更に、請求項６記載の発明では、シリンダ
ブロック本体の接合部にプラグ部材を接合した後、アー
ム部材を除去し、その後、プラグ部材近傍に対し所定の
機械加工を施すという構成及び方法を採り、その他は請
求項１，２，３，４または５記載の発明と同様である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を、
図面に基づいて説明する。

【００１９】まず、図１ないし図３に示すように、シリ
ンダブロック１は、冷却水通路９が形成されたシリンダ
ブロック本体３と、この冷却水通路９を形成する相対向
した通路壁面９ａ，９ｂ間を相互に接合する複数のプラ
グ部材５とを備えている。そして、各プラグ部材５と、
この各プラグ部材５の相互間を連結するアーム５ａとが
ダイカスト鋳造法により一体的に構成されている。

【００２０】そして、冷却水通路９の通路壁面９ａ，９
ｂとプラグ部材５の少なくともいずれか一方の接合部
に、亜鉛合金はんだ浴中で超音波振動を印加して亜鉛合
金はんだ層５ｂ（図３参照）を形成し、この亜鉛合金は
んだ層５ｂを介してプラグ部材５を通路壁面９ａ，９ｂ
の接合部に接合するようになっている。

【００２１】以下これを詳述すると、図１に示すよう
に、本実施形態では四つのシリンダの嵌合領域が一列に
並んでおり、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
はアルミニウム（合金）製のダイカスト鋳造品である。
そして、この材質は、一般的に用いられているＡＤＣ１
０，ＡＤＣ１２そしてＡＤＣ１４等である。

【００２２】シリンダブロック本体３には、ピストン
（図示略）及びシリンダライナ（図示略）が嵌合される
部分の周囲部全体に所定の凹部からなる冷却水通路９が
形成されている。この冷却水通路９は、図２（図１のＶ
−Ｖ断面）に示すように、シリンダライナが嵌合される
領域とほぼ同様の深さで構成されており、その上端部は
プラグ部材５を挿入する前には全面が解放されている。
ここで、シリンダブロック本体３の上端部は、図示しな
いシリンダヘッドが装着されるように、平らに加工され
ている。また、冷却水通路９は、各シリンダライナの嵌
合領域を囲むようにメガネ状（図１参照）に形成されて
おり、全シリンダの冷却水通路９が相互に連結されてい
る。

【００２３】シリンダブロック本体３の下方領域には、
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。このクランクケ
ース１３の下端部は、図示しないボトムケースと当接す
るように平面で構成され、図示しないボルト部材により
相互に結合されるようになっている。

【００２４】次に、シリンダブロック本体３のうち、プ
ラグ部材５が接合される部分の形状等について詳述す
る。先ず、図４に示すように、本実施形態においては、
冷却水通路９の上端部全体が解放されたシリンダブロッ
ク本体３を用いる。このシリンダブロック本体３は、図
５（Ａ）に示すように、プラグ部材５が接合される接合
部９ｃの平面形状が平行となるように構成されている。
即ち、冷却水通路９を構成する通路壁面９ａ，９ｂのう
ち、接合部９ｃの相対向する通路壁面が相互に平行とな
っている。ここで、本実施形態では、平行な接合部９ｃ
を一つのシリンダについて２箇所設けている。しかし、
本発明はこれに限定されるものではなく、要求に応じて
３箇所以上設けることも可能である。但し、この接合部
９ｃを平行にすることは、後述する機械加工を容易にす
るため、又はプラグ部材５の嵌合を容易にするためであ
る。従って、接合部９ｃがプラグ部材５の形状と対応し
たものであって、所定の接合強度を確保できるものであ
ればその形状は不問である。

【００２５】また、シリンダブロック本体３の通路壁面
９ａ，９ｂは、上記した接合部９ｃのＷ−Ｗ線における
断面図を示す図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）からわかるよう
に、プラグ部材５が接合される部分に所定のテーパが形
成されている。より具体的には、高さｈ₁について、傾
斜角度β［°］の傾斜が構成され、上方に広がった形状
となっている。ここで、傾斜角度βは、後述するプラグ
部材５の傾斜角度に対応させて、適切に設定されてい
る。但し、このテーパは必ずしも必要ものではなく、矩
形形状のプラグ部材であっても同様の接合強度を得るこ
とは可能である。

【００２６】次に、プラグ部材５の構成について、図６
ないし図８に基づいて説明する。このプラグ部材５は、
アルミダイカスト鋳造によって構成されている。より具
体的には、複数のプラグ部材５が所定のアーム５ａと一
体的に鋳造されている。各プラグ部材５の相互間隔は、
図１に示したとおり、各接合部９ｃに正しく位置決めさ
れるように設定されている。本実施形態では、４気筒用
のシリンダブロックであって、各シリンダ毎に２つのプ
ラグ部材５を用いるので、合計８個のプラグ部材５が形
成されている。

【００２７】また、プラグ部材５の正面方向の断面形状
について説明する。先ず、図７は図６のＸ−Ｘ線におけ
る正面方向の断面図である。この図７から分かるよう
に、プラグ部材５には、上記した冷却水通路９の接合部
９ｃの断面形状に対応して所定のテーパが形成されてい
る。このテーパは、プラグ部材５がシリンダブロック本
体３の接合部９ｃに嵌合され押圧された時に、相互の当
接面圧を上げてより完全な接合ができるようにするため
である。具体的には、高さｈ₂について傾斜角度α
［°］となっている。このテーパは、鋳造によって形成
してもよいし、また鋳造後の機械加工によって形成して
も良い。

【００２８】また、プラグ部材５の断面の内、最も幅の
広い部分の長さｗは、接合部９ｃの通路壁面９ａ，９ｂ
の相互間距離よりも僅かに長く形成されている。これ
は、プラグ部材５をシリンダブロック本体３に挿入した
ときに、プラグ部材５が所定の位置で停止してそれ以上
進入しないようにするためである。ここで、上記テーパ
は接合強度向上のために形成した方が有利であるが、必
ずしも必要なものではない。特に、テーパの形状が接合
部９ｃの形状に適切に対応するものであれば、十分な接
合強度を得ることができるからである。

【００２９】ここで、プラグ部材５の製造方法として
は、上記したダイカスト鋳造法には限定されず、例え
ば、展伸材やアルミ合金鋳物を溶接して製造するように
してもよいことは言うまでもないことである。

【００３０】次に、以上のように構成されたシリンダブ
ロック本体３とプラグ部材５を用いたシリンダブロック
１の製造方法について図９ないし図１２に基づいて詳述
する。

【００３１】シリンダブロック本体３の通路壁面９ａ，
９ｂとプラグ部材５との接合に際しては、図９に示すよ
うに、予めシリンダブロック本体３の接合部９ｃ近傍領
域をはんだ浴槽１９内の溶融はんだ浴１５中に浸漬する
と共に、超音波振動を印加して当該接合部９ｃの表面に
亜鉛合金はんだ層を形成する。また、プラグ部材５も同
様にして表面に亜鉛合金はんだ層を形成しておく。そし
て、その後、当該通路壁面９ａ，９ｂの接合部９ｃにプ
ラグ部材５を所定の加圧力をもって挿入する。続いて、
接合部９ｃの周囲を一様に加熱すると共に、プラグ部材
５を加圧しながら超音波振動を印加して接合する、とい
う工程を採用している。接合部９ｃの周囲の加熱に際し
ては、周囲を一様に加熱するために高周波加熱の手法を
用いたり、又は、接合部９ｃにプラグ部材５を挿入した
まま炉内加熱をする手法も適用可能である。

【００３２】以上をより詳細に説明すると、図９に示す
ように、プラグ部材５の接合に際しては、予めシリンダ
ブロック本体３の接合部９ｃに、超音波振動の印加によ
って亜鉛合金はんだ層を形成する。シリンダブロック本
体３はシリンダヘッド（図示略）が装着される側の端部
領域のみ、具体的には上端面から約３０［ｍｍ］程度ま
で亜鉛合金はんだ層を形成する。この場合、亜鉛合金は
んだの材料としては、例えば、融点が約３５２［℃］で
あるＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ三元系のはんだが使用される。そ
して、この亜鉛合金はんだを溶解して約４００［℃］に
保持された溶融はんだ浴１５中に、前述した接合部９ｃ
を浸漬して超音波振動を印加する。

【００３３】超音波振動の周波数としては、約１９［Ｋ
Ｈｚ］程度に設定し、発振器出力は３００〜５００
［Ｗ］の範囲で印加する。また、具体的印加時間は数秒
である。これにより、シリンダブロック本体３の通路壁
面９ａ，９ｂ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機構を説
明すると、先ず、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
ションによってアルミニウム合金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、アルミニウム合金の表面に強固な亜鉛合
金はんだ層が形成される。

【００３５】また、プラグ部材５側に亜鉛合金はんだ層
を形成する場合には、シリンダブロック本体３の場合と
同様に最高３７０［℃］程度に予熱し、また溶融はんだ
浴中に浸漬して超音波振動を印加する。このとき、亜鉛
合金はんだ層の形成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、プラグ部材
５の表面に亜鉛合金はんだ層が形成される。ここで、プ
ラグ部材５を溶融はんだ浴中に浸漬するとプラグ部材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。

【００３６】次に、図１０に基づいて、シリンダブロッ
ク本体３にプラグ部材５を挿入して接合を行う行程につ
いて説明する。上記の如く、接合部９ｃ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が用意され、
プラグ部材５がシリンダブロック本体３の上端部であっ
て冷却水通路９の通路壁面９ａ，９ｂの相互間に挿入さ
れる。

【００３７】続いて、図１１に示すように、プラグ部材
５が接合部９ｃに挿入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にこのシリンダブロック本体３を当接さ
せるためのエアシリンダ３３を備えている。また、エア
シリンダ３３の上方には、所定の超音波発振装置３７が
配設されている。この超音波発振装置３７は、図１１に
示すように、プラグ部材５を直接加振するホーン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より構成され
ている。

【００３８】更に、ホーン３１の近傍には、シリンダブ
ロック本体３の接合部９ｃの近傍を予熱するための加熱
装置（図示略）が配設されている。この加熱装置は、対
象箇所を均一に加熱できるように高周波加熱装置で構成
されている。この場合の加熱温度としては、超音波接合
装置２８の発振出力の大きさによって適切に設定すべき
ものであり、例えば発振出力が大きい場合には、加熱温
度を低く設定することができる。尚、加熱方法としては
以上のものに限定されるものではなく、例えば低周波加
熱でもよいし、またＬＰＧガスバーナー等による加熱で
あってもよい。その他、当該通路壁面９ａ，９ｂにプラ
グ部材５を挿入したまま加熱炉（図示略）内に入れ、全
体を均一に加熱する、という手段を採ることもできる。

【００３９】そして、接合部９ｃの近傍が上記した加熱
装置により加熱されると共に、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、通路壁面９ａ，
９ｂに挿入され、未だ突出しているプラグ部材５がホー
ン３１に当接することとなる。そしてその後、超音波振
動が印加される。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プラグ部
材５がシリンダブロック本体３の冷却水通路９の中へ僅
かに押し込まれる。これにより、シリンダブロック本体
３とプラグ部材５とが一体となる。また、ホーン３１か
らプラグ部材５に超音波振動が印加される際には、図１
１から分かるように、各プラグ部材にのみホーン３１が
当接し、アーム５ａには当接しない。このため、超音波
振動のエネルギーがプラグ部材に集中的に付与されるよ
うになっている。

【００４０】また、上記した実施形態では、超音波発振
装置３７がシリンダブロック本体３の上方に配設されて
いる場合を示したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、例えば、超音波発振装置のホーン上にシリンダ
ブロック本体を担持し、上方にエアシリンダを配設する
と共に、上方から所定圧力でプラグ部材を押圧するよう
にしてもよい。更には、上方にホーンと振動子をエアシ
リンダで固定して、所定の支持台上に担持したシリンダ
ブロック本体に対し上方からホーンをプラグ部材に押圧
しながら超音波振動を印加する方式であっても良い。

【００４１】以上は、プラグ部材５の接合に際して超音
波振動を印加して行う場合について説明した。しかしな
がら、本発明では、他の手法も用いることができる。即
ち、プラグ部材５をシリンダブロック本体３の接合部９
ｃに挿入し、これらを一体として加熱炉内に入れて全体
を昇温する。このときの昇温温度は亜鉛合金はんだの融
点より高い温度である。そして、融点以上の温度になっ
た場合に、これを取り出し、即座にプラグ部材５をシリ
ンダブロック本体３側に押圧する。この手法によっても
プラグ部材５をシリンダブロック本体３に強固に接合す
ることができる。この手法を用いると接合作業を超音波
接合装置等を用いない簡易なプレス装置で行うことが可
能となる。

【００４２】以上の行程により、シリンダブロック本体
３とプラグ部材５は一体となる。そしてその後。プラグ
部材５の内、シリンダブロック本体３の上端面から突出
している部分及びアーム５ａを除去する。除去の方法と
しては特に限定されるものではなく、例えばフライス加
工やノコ切断等であってもよい。また、以上の加工後に
は、円筒状のシリンダライナ１１をシリンダブロック本
体３内に圧入する。この結果、図１２に示すように、ク
ローズドデッキ式のシリンダブロック１が完成する。以
上の行程をまとめると図１４のようになる。この他、本
発明はダイカスト鋳造時の鋳ぐるみ方式のシリンダブロ
ックに対しても応用することができる。

【００４３】ここで参考として、オープンデッキ式の他
のシリンダブロック本体の例を図１３に示した。この
内、図１３（Ａ）はいわゆるハーフウェットライナタイ
プと呼ばれるものである。また、図１３（Ｂ）はいわゆ
るウェットライナタイプと呼ばれるものである。これら
のシリンダブロック本体３ａ，３ｂでは、接合部となる
通路壁面がシリンダブロック側のアルミ製材とシリンダ
ライナ側の鋳鉄の異種間接合である。しかし、鋳鉄ライ
ナの表面処理や亜鉛合金はんだの材質を適切に選択した
り、溶音波はんだ付けの条件を適切に調整することで、
強固な接合は可能である。

【００４４】本発明に関して、シリンダブロック本体３
を想定して、図１５に示すようなＵ字溝付ブロックＡを
作成し、また、プラグ部材５を想定して図１６に示すよ
うなブロックＢを作成した。ここで、ＡのＵ字溝には所
定のテーパ角β₁が形成されると共に、Ｂの接合面には
テーパ角α₁が形成されている。また、これらの材質は
いずれも量産性を考慮してＡＤＣ１２とした。そして、
ＡのＵ溝部にＢを接合する予備実験を行った。先ず、Ａ
及びＢの接合面に亜鉛合金はんだ層を形成した。このと
きの予熱温度は３７０［℃］であり、発振機の出力は１
５０［Ｗ］、超音波印加時間は５［秒］とした。

【００４５】次に、ＡのＵ溝部にＢを嵌合した後、再度
３７０［℃］付近に加熱してＢの上方より６０［Ｋｇ
ｆ］の力で押圧しながら、発振出力６４０［Ｗ］で６
［秒］超音波振動を印加した。こうして得られた試料の
断面は図１７に示すように良好な接合状態となってい
る。また、図１８は、上記方法によって接合した接合部
の拡大断面組織写真［×５０］であり、約１６０〜１８
０［μｍ］幅のはんだ層により接合されていることがわ
かる。

【００４６】更に、接合に使用したはんだの材質は、図
１９に示すように、引張強さが約３００［ＭＰａ］を有
する物性を示すものである。このはんだを用いて超音波
はんだ付法により接合したＡＤＣ１２材相互の接合強度
は、約１８５［ＭＰａ］以上であり、いわゆる母材破断
となった。従って、本発明の方法によるシリンダブロッ
ク本体３とプラグ部材５の接合部の接合強度は、各素材
自体の強度を大きく超える強度となる。

【００４７】

【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プラグ部材
を亜鉛合金はんだ層を介して接合するので、シリンダブ
ロック本体をダイカスト鋳造法等を用いて安価に製造す
ることができると共に、超音波振動による亜鉛合金はん
だ付けによるプラグ部材で冷却水通路の通路壁面を接合
するので、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。

【００４８】加えて、本発明によれば、強度向上のため
の複数個のプラグ部材を一体的に鋳造によって構成し、
これを一度にシリンダブロック本体に接合できるように
した。このため、プラグ部材の位置決めが容易になると
共に、シリンダブロックの製造効率が向上する、という
優れた効果を生じる。また、シリンダブロック本体の接
合部またはプラグ部材に接合の前処理として予め亜鉛合
金はんだ層を形成しておくので、接合されて両者が一体
となった時に、接合部に所定の亜鉛合金が適切に生成さ
れ、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。

【００４９】請求項２記載の発明では、シリンダブロッ
ク本体とプラグ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、両者の相互間に形成さ
れている亜鉛合金はんだ層がより効率的に加熱され、よ
り高い接合強度を得ることができる、という優れた効果
を生じる。

【００５０】請求項３記載の発明では、超音波振動を印
加する超音波ホーンを、少なくとも２個のプラグ部材に
対し同時に超音波振動を印加できる大きさで構成した。
このため、超音波振動印加のための行程の短縮化を図る
ことができる、という優れた効果を生じる。また、複数
のプラグ部材に同時に印加するので、均一な接合をする
ことができる、という優れた効果を生じる。

【００５１】また、請求項４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、超音波接合装置等を省略でき、簡易なプレス装置
で両者の接合をすることができる、という優れた効果を
生じる。

【００５２】請求項５記載の発明では、プラグ部材のシ
リンダブロック本体の端部領域、即ちシリンダヘッドが
装着される側の端部領域のみ亜鉛合金はんだ層を形成す
るので、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。

【００５３】更に、請求項６記載の発明では、シリンダ
ブロック本体の接合部にプラグ部材を接合した後、アー
ム部材を除去し、その後、プラグ部材近傍に対し所定の
機械加工を施すので、加工後には、通常のクローズドデ
ッキ式のシリンダブロックと同様の構成となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す平面図である。

【図２】図１に開示したシリンダブロックのＶ−Ｖ線に
おける側方断面図である。

【図３】図２中の符号Ｐ領域を拡大した側方断面図であ
る。

【図４】シリンダブロック本体にプラグ部材を挿入する
前の状態を示す側方断面図である。

【図５】図４に開示したシリンダブロック本体の各部を
示す図であり、図５（Ａ）は平面図を示し、図５（Ｂ）
は図５（Ａ）のＷ−Ｗ線の断面図を示し、図５（Ｃ）
は、図５（Ｂ）のＱ領域を示す拡大図である。

【図６】図１に開示したプラグ部材を示す平面図であ
る。

【図７】図６に開示したプラグ部材のＸ−Ｘ線における
断面図である。

【図８】図６に開示したプラグ部材のＹ−Ｙ線における
断面図である。

【図９】シリンダブロック本に超音波振動を印加して亜
鉛合金はんだ層を形成する装置の概略説明図である。

【図１０】シリンダブロック本体にプラグ部材を挿入す
る状態を示す断面図である。

【図１１】シリンダブロック本体にプラグ部材が挿入さ
れた後、プラグ部材に超音波振動を印加する場合を示す
説明図である。

【図１２】シリンダブロック本体とプラグ部材が接合さ
れ、所定の機械加工がされた後のシリンダブロックを示
す断面図である。

【図１３】シリンダブロック本体の他の例を示す図であ
り、図１３（Ａ）はいわゆるハーフウェットライナタイ
プと呼ばれるものである。また、図１３（Ｂ）はいわゆ
るウェットライナタイプと呼ばれるものである。

【図１４】本発明のシリンダブロックを製造する場合の
フローチャートの一例を示す図である。

【図１５】本発明を検証するために用いたＵ字溝付のブ
ロックを示す図であり、シリンダブロック本体を想定し
たものである。

【図１６】本発明を検証するために用いた小ブロックを
示す図であり、プラグ部材を想定したものである。

【図１７】図１５に開示したブロックのＵ字溝に図１６
に開示した小ブロックを接合した後の接合部の断面を示
す組織写真である。

【図１８】図１７に開示した接合部の拡大組織写真であ
る。

【図１９】本発明の検証テストに用いたはんだの特性及
びこれを用いて接合したＡＤＣ１２材の相互の接合強度
を示す図である。

【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５プラグ部材５ａアーム５ｂ亜鉛合金はんだ層９冷却水通路９ａ，９ｂ通路壁面９ｃ接合部

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【手続補正書】

【提出日】平成８年７月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す平面図である。

【図６】図１に開示したプラグ部材を示す平面図であ
る。

【図１７】図１５に開示したブロックのＵ字溝に図１６
に開示した小ブロックを接合した後の接合部の断面を示
す図面に代わる金属組織写真である。

【図１８】図１７に開示した接合部を拡大した図面に代
わる金属組織写真である。

【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５プラグ部材５ａアーム５ｂ亜鉛合金はんだ層９冷却水通路９ａ，９ｂ通路壁面９ｃ接合部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却水通路が形成されたシリンダブロッ
ク本体と、この冷却水通路を形成する相対向した通路壁
面間を相互に接合する複数のプラグ部材とを備えたシリ
ンダブロックにおいて、前記各プラグ部材と、この各プラグ部材の相互間を連結
するアームとをダイカスト鋳造法により一体的に構成
し、しかる後、前記冷却水通路の通路壁面と前記プラグ部材
の少なくともいずれか一方の接合部に、超音波振動を印
加して亜鉛合金はんだ層を形成し、この亜鉛合金はんだ
層を介して前記プラグ部材を前記通路壁面の接合部に接
合することを特徴としたシリンダブロックの製造方法。
【請求項２】前記プラグ部材を前記通路壁面に接合す
るに際し、前記接合部の近傍を前記亜鉛合金はんだの融
点付近にまで加熱した後、前記プラグ部材に超音波振動
を印加すると共に、前記シリンダブロック側に押圧して
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。
【請求項３】前記プラグ部材に対して超音波振動を印
加する超音波印加部材を、前記各プラグ部材に対し少な
くとも２個同時に印加できる大きさで構成することを特
徴とした請求項２記載のシリンダブロックの製造方法。
【請求項４】前記プラグ部材を前記通路壁面の接合部
に接合するに際し、前記接合部の近傍を前記亜鉛合金は
んだの融点以上に加熱すると共に、前記プラグ部材を前
記シリンダブロック側に押圧して接合することを特徴と
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。
【請求項５】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、シリンダブロック本体のシ
リンダヘッド装着側の上面より前記接合部領域付近まで
の幅と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。
【請求項６】前記シリンダブロック本体の前記接合部
に前記プラグ部材を接合した後、前記アーム部材を除去
し、その後、前記プラグ部材近傍に対し機械加工を施す
ことを特徴とした請求項１，２，３，４または５記載の
シリンダブロックの製造方法。