JPS61215439A - ヘツド一体形シリンダブロツクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野と背景〕 本発明は、小形内燃機関のヘッド一体形アルミ合金製シ
リンダブロックの製造方法に関する。

通常、内燃機関において、シリンダブロックとシリンダ
ヘッドとを分離して別々にすると、シリンダブロック、
シリンダヘッドとも、それぞれ要求に応じた適正材料が
使用でき、機械加工が便利で、事故の際などに部品交換
が容易となる、などの利点があるものの、シリンダブロ
ック・ヘッド分離式のものはこれらの合わせ部からのブ
ローパイの心配や、ヘッド取付用ボルト・ナツトによる
冷却水または冷却空気の流れが円滑に行われない。

そのため、分離形の欠点を回避しようとして、ヘッド一
体形シリンダブロックを採用した小形内燃機関が一部実
施されている。

かかる従来のヘッド一体形シリンダブロックは、冷却効
果向上のためくアルミ合金鋳物を使用しており、シリン
ダ内面には、耐摩耗性内面をもった乾式ライナを挿入し
ている。

〔従来の技術とその問題点〕

ところで、小形空冷内燃機関のシリンダブロックは、そ
の材料が軽合金の材料であるが、これに別途作られた鋼
または鋳鉄製ライナを圧入（プレスフイツト）するか、
焼嵌めするか、共縫込みするか、あるいは、アルフィン
法による鉄製等のライナを接着するか、して構成されて
いる。

しかしながら、プレスフィツト法やアルフィン法による
ライナの装着方法は、ヘッド一体形シリンダブロックに
対しては、以下の理由により好ましくない、すなわち、
プレスフィツト法では、圧入のため変形を起こすので、
ライナの内周面をポーリング仕上をする必要があって、
ヘッド一体形シリンダブロックであれば、その加工に対
し特殊なポーリング加工機が必要となり、しかも、長時
間運転中、アルミ合金製シリンダブロックと鉄製ライナ
との熱膨張差でスキマが生じ、ブローパイが発生する。

また、アルフィン法では、本来、ライナとアルミ母材と
を分子接着するものであるので、単純な形状に対しては
有効であるが、ヘッド一体形とした複雑なシリンダブロ
ックには通用不゛可能である。なお、ライナを共鋳込み
する従来の各種提案された方法では、特にヘッド一体形
シリンダブロックに対しては、ライナとの完全な溶着を
図ることができない。

そこで本出願人は、かかる不都合を解消するため、メッ
キ層を有するライナの内面に、予め予熱用溶湯を注湯し
て該ライナを予熱した後、かかるライナを鋳包むよう、
アルミ合金溶湯を注湯してヘッド一体形シリンダブロッ
クを製造する方法を提案した（特願昭５８−２１７９８
２号）。

ところが、かかる提案による、ヘッド一体形シリンダブ
ロックを長時間各種の条件で実機試験したところ、吸気
中の砂、シリンダ内に存在する水中の塩分、燃料の硫黄
による硫酸腐蝕、ライナ内面の焼付、等の原因で、通常
のライナと同様、ライナ摩耗が生じる。かかる場合に、
シリンダブロック全体を取換えるとすれば、シリンダブ
ロック全体の交換は高価となり、したがって、補修によ
る機関再利用の価値が低下するという不都合があった。

また、例えば、シリンダ直径の１０００分５ないし７の
摩耗量が発生すれば、シリンダの百削正（す・ポーリン
グ）をして、ピストン径の大きいものを使用することも
考えられるが、かかる場合、殊に、す・ポーリングの際
には、特殊な庇付ポーリング法となり、当該シリンダブ
ロックをディーゼル船外機等に適用した場合、港湾等現
地における加工作業が一般性に欠ける、という不具合に
も遭遇した。

〔発明が解決しようとする問題点〕

そこで本発明は、かかる各種の不都合を解消しようとし
て、アルミ合金製のヘッド一体形シリンダブロックの鋳
造時に、鉄系パイプ材を共鋳込みした後、該パイプ材の
内面を寸法精度を上げる加工をし、該パイプ材内面に、
別途内面を寸法精度を上げる加工をした鉄系ライナを、
耐熱性接着剤を介して、圧入することを特徴とする小形
内燃機関のヘッド一体形シリンダブロックの製造方法を
提供するものであり、 マタ、アルミ合金製ヘッド一体形シリンダブロックの鋳
造時に、パイプ材を共鋳みした後、該パイプ材の内面を
仕上加工し、該パイプ材内面へ、該パイプ材におけるピ
ストンリング摺動部分をルーズフィツトとし、非摺動部
分をプレスフィツトとして、別途作られたライナを耐熱
性接着材を少なくともプレスフィツト部に塗布して、挿
入した小形内燃機関のヘッド一体形シリンダブロックの
製造方法を提供するものである。

以下、本発明の構成を添付図面に示す実施例により詳細
に説明する。第１図は本発明により製造されたシリンダ
ブロックの要部断面図で、該シリンダブロックは、第３
図のごとき、小形ディーゼル船外機に用いられ、クラン
ク軸２０を縦形とした２気筒水冷式機関に適用するもの
である。第２図は本発明のパイプ材を共鋳込する鋳型断
面図を示す。

先ず、第２１！ｌにおいて、鋼または鋳鉄製の焼鈍した
、ニッケルメッキ層を有するパイプ材２をシリンダブロ
ック１用の鋳型３へ装着する。この際、シリンダブロッ
ク１の溶湯の入る鋳型室１ａの反対側、すなわちパイプ
材２の内周に沿って、予熱用溶湯８の入る予熱室１ｂを
設け、該予熱室１ｂに連通ずる予熱用湯口３ｂより、ア
ルミニウム合金の鋳包み溶湯（鋳込み前約７００℃〜７
５０℃）と同一か、または、該鋳包み溶湯よりも溶解温
度が高い他の金属の予熱溶着溶湯８を注湯し、パイプ材
２を内側より予熱する０図示の機関は２気筒のため、予
熱用湯口３ｂより分岐路４．４を通って、各バイブ２．
２の内側に、予熱用溶湯８は導入される。また、予熱用
溶ｔｉＩ８の最上部には冶金５．５を設け、鋳込作業の
時間を短縮している。

次いで、パイプ材２が最適温度に達した時点で、シリン
ダブロック１を構成するアルミニウム合金である鋳包み
金属ｔＳ湯を、本場口３ａより注湯する。この際、シリ
ンダブロックｌは、ヘッド６を一体としているので、ヘ
ッド６．６の部位迄、該鋳包み金属溶湯は上昇する。こ
の際、シリンダブロック１を構成する鋳包み金属は、凝
固終了までの時間を長くし拡散反応によってパイプ材２
へ強固に溶着される。なお、内側の予熱用溶湯８は、パ
イプ材２より熱収縮量の大きい金属を使用すれ゛　ば、
簡単に抜き出すことができる。また、７は水ジヤケツト
部を表す。

なお、パイプ材２をシリンダブロックに共鋳込みする際
、第４図＋ａ）、（ｂｌ、ｔｅｌに示すごとく、ピスト
ン上死点位置近傍において、パイプ材２に予め施すメッ
キ層を施さず、外壁のままとすれば、ｉａｌ、伽）、＋
０１図においてそれぞれ非溶着部ｔｏの部位では、パイ
プ材２とシリンダブロック１とは溶着せず、一種の断熱
層を形成し機関運転時の熱伝導を低下させる。かかる構
造では、機関のアイドルまたは低速・低負荷時には、水
ジヤケツト部７を通る冷却水（船外機であれば海水）が
減ることと合わせて、ライナが適冷とならず、異常摩耗
を防止することができる。なお、特に、（Ｃ）図はパイ
プ材２の外周の非溶着部ｎｏに予め小さい凹凸９を刻設
しておくと、微小な断熱空間が形成でき、更に熱伝導を
低下させることができる。また、かかる構成は、必ずし
も水冷島関には限らず、第５図示のごとき一般の空冷機
関にも通用できる。空冷機関の場合、非溶着部１ｏにお
ける冷却フィン１０は密にするとともに、他の溶着部で
は通貨凹凸１）を形成し、これで嵌合して溶着させると
よい。

さて、以上の工程にしたがい、ヘッド一体形シリンダブ
ロック１にパイプ材２を共鋳込みした後、第１の実施例
では、第１図に示すごとく、ライナ１２をプレスフィツ
トするのであるが、そのため、前記パイプ材２の内面を
ホーニングまたはグライダ仕上を行い寸法精度を上げて
加工する０次いで、その内・外面の寸法精度を上げて加
工したライナ１２の外面に耐熱接着剤を全面塗布した後
、これを前記パイプ材２の内面に圧入する。

第１の実施例はいわば２重になったスリーブであるため
、機関長時間運転後、各種要因により内側にあるライナ
１２が摩耗すれば、ライナ１２の肉厚の０．４〜０．７
倍の肉厚を、ライナ開口部の方から切削加工する。この
加工で正大時のシメシロが失われ、該ライナ１２はライ
ナ開口部の方から治具等により簡単に抜き出すことがで
きる。そして、新品のライナ１２を再度圧入し、補修し
た機関として使用することができる。

次に、第２の実施例では、ヘッド一体形シリンダブロッ
ク１に第１の実施例と同様、パイプ材２を共鋳込みした
後、該パイプ材２の内面を精密加工し、ここに第６１！
Ｉ（ｂ１）図示別途用意したライナ１２を挿入する。該
ライナ１２は第１の実施例と同様、その内・外面を寸法
精度を上げる加工をしているが、第２の実施例では、特
に、パイプ材２のピストンリング摺動部分をルーズフィ
ツト部りとし、ピストンリング非摺動部分をプレスフィ
ツト部ｌとするため、ルーズフィツト部りのライナ外径
ｄｌをプレスフィツト部ｌのライナ外径ｄ２より小とし
、ｄｌとｄ２との境界は適宜の曲面で連結している。そ
して、かかるライナ１２をパイプ材２の内面に挿入すれ
ば、プレスフィツト部！のライナ１２は図中点線のごと
く内側に弯曲し、ライナ１２の内径が上下とも略同とな
る。なお、第２の実施例の場合、ルーズフィツト部りを
形成しているため、ライナ１２の開口端をシリンダブロ
ックｌに固着した、通常のシリンダライナに採用されて
いるごとき支持リング１３で支持し、ライナ１２とパイ
プ材２とを安全を確保するとよい。

本発明は叙上の構成となっているので、以下の効果を奏
する。

〔発明の効果〕

■　ヘッド一体形シリンダブロックで、かつ、ライナを
シリンダブロックに共縫込みしている構造において、い
わばライナスリーブを２重としているので、ライナ摩耗
が生じても、シリンダブロック全体を交換したり、特殊
なポーリング加工機を用いてす・ポーリングすることな
く、内側のスリーブ、つまり本発明のライナを取換える
ことができる。したがって、安価に補修できる機関を提
供することができる。

■　特に、外側のライナスリーブ、つまり本発明のパイ
プ材は、その内面を生産工場で寸法精度を上げて加工で
きるし、該パイプ材内面に挿入する外側のライナスリー
ブ、つまり、本発明のライナもその内・外面を寸法精度
を上げるための加工ができ、しかも耐熱性接着剤を塗布
し介在させ、加えて、パイプ材もライナも同一鉄系であ
るため、膨張差もなく、ひいては、両者間でブローバイ
の発生はない、しかも、ヘッド一体形シリンダブロック
でありながら、単に、内側のライナを切削加工するだけ
で、摩耗されたライナを抜き出すことができ、その交換
が容易にできる。

■　なお、本発明をディーゼル機関に適用しても、いわ
ば２重のライナスリーブであるため、強度を向上し、好
個のものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例により製造されたシリン
ダブロックの要部断面図、第２図は同シリンダブロック
を製造する鋳型の断面図、第３図は同シリンダブロック
を用いた船外機用機関の要部断面図、第４図＋ａｌ、伽
）、（Ｃ１は第１の実施例の実施上の各種詳細例の断面
図、第５図は第１の実施例の参考例の断面図、第６図＋
８）、（ｂｌは本発明の第２の実施例により製造された
シリンダブロックおよびライナの要部断面図を示す。 １・・・シリンダブロック、２・・・パイプ材、１２・
・・ライナ、Ｌ・・・ルーズフィツト部、！・・・プレ
スフィツト部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アルミ合金製のヘッド一体形シリンダブロックの
   鋳造時に、鉄系パイプ材を共鋳込みした後、該パイプ材
   の内面を寸法精度を上げる加工をするとともに、該パイ
   プ材内面へ、別途外面の寸法精度を上げる加工をした鉄
   系ライナを、耐熱性接着剤を介して、圧入することを特
   徴とする小形内燃機関のヘッド一体形シリンダブロック
   の製造方法。
2. （２）パイプ材および該パイプ材内面に挿入されるライ
   ナにおいて、ピストンリングの摺動領域をルーズフイツ
   トとし、非摺動領域をプレスフイツトとした、特許請求
   の範囲第（１）項に記載のヘッド一体形シリンダブロッ
   クの製造方法。