JPS6353225A - エンジン用シリンダ - 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】 Ａ０発明の目的 １）　　産業上の利用分野 本発明は、エンジンのシリンダブロックに鋳包まれでそ
のシリンダ内周部を形成するシリンダスリーブに関する
。

（２）従来の技術 上記シリンダスリーブはその内周部にピストンが繰り返
し高速で摺擦するので、該スリーブの材料としては、シ
リンダブロック素材よりも耐摩耗性や耐スカツフイング
性に優れた素材が従来より使用されていた。

（３）発明が解決しようとする問題点 上記シリンダスリーブの軽量化を図るべくスリも −ブの材料としてＡ１合金等の軽合金を選択した場合に
はスリーブの耐摩耗性や耐スカツフイング性が著しく低
下する。

本発明は上記に鑑み提案されたもので、スリーブの材料
としてＡ４２合金等の軽合金を用いても前記不具合のな
いエンジン用シリンダスリーブを提供することを目的と
する。

Ｂ１発明の構成 ｆｉｌ　　問題点を解決するための手段上記目的を達成
するために本発明は、シリンダスリーブ本体の内壁に、
該本体のマトリックス金属よりも融点が高い無機質繊維
より成形されたカサ密度０．５ｇ／ｃｍ’以下の円筒状
繊維成形体を高圧凝固鋳造法により充填複合させたこと
を特徴とする。

本発明において用いる高圧凝固鋳造法は、鋳造時溶湯に
５０〜２０００　ｋｇ／　ａｍ”程度の静水的高圧力を
加えたまま凝固させるもので、溶湯の凝固点を高め、ス
クイズ凝固を伴いつつ急速に緻密な鋳造品を得ることが
できる。

（２）作　用 上記構成によれば、上記繊維成形体はマトリックス金属
の充填複合時に溶湯充填圧力に対して適度な緩衝機能を
発揮し得て、その充填圧力を特別に制御せずとも溶湯に
加わる静圧力を比較的緩やかに上昇させることができ、
その結果、繊維成形体の繊維を破損させることなく溶湯
のスクイズ凝固が可能になり、シリンダスリーブ本体の
内壁に円筒状繊維成形体を確実に充填複合させることが
でき、そしてその繊維成形体の複合効果に基づきシリン
ダスリーブの耐摩耗性や耐スカッフィング性を大幅に向
上させることができる。

（３）実施例 以下、図面により本発明の一実施例について説明すると
、Ｓはエンジンのシリンダスリーブであって、そのシリ
ンダスリーブ本体１は、Ａｆｉ−Ｓｉ系合金（例えばＡ
Ｃ８Ｂ材）をマトリックス２として、両端を開放した中
空円筒状に形成される。

シリンダスリーブ本体１の内壁には、相互に絡み合う無
機質繊維より成形された円筒状繊維成形体３が高圧凝固
鋳造法により充填複合されている。

その繊維成形体３は、シリンダスリーブ本体１のマトリ
ックス金属よりも融点が高く且つ相互に絡み合う無機質
繊維（例えば結晶化ガラス繊維、カーボン繊維、カーボ
ン繊維、ファイバクロム繊維、アスベスト）より成形さ
れると共にマトリックスへの充填複合前にはカサ密度０
．６ｇ／ｃｍ’以下（本実施例では０．５ｇ／ｃｍ’）
に調整されている。

而して上記シリンダスリーブＳを高圧凝固鋳造法により
鋳造する際には、該スリーブＳの外形に対応した鋳造型
内に、前記円筒状繊維成形体３をセットしてから注湯し
、その溶湯に加圧パンチにより５０〜２０００　ｋｇ／
ｃＩ１１の静水的高圧力を加えたまま凝固させ、これに
より該繊維成形体３を内壁に充填複合したシリンダスリ
ーブＳが得られる。

このようにして得られたシリンダスリーブＳは実験のの
結果、耐スカッフィング性、耐摩耗性に優れ、過共晶ケ
イ素合金製スリーブ、硬質クロムメッキを施したスリー
ブに匹敵することが判明した。

尚、前記実施例ではマトリックス金属としてＡｌ−Ｓｉ
系合金を示したが、本発明では鋳鉄、銅、アルミニウム
、マグネシウムまたはそれらの合金であってもよい。ま
たマトリックスとしてシルミン（Ａ　ＣＡ　Ａ材）、過
共晶ケイ素合金を使用しても充填複合化には何等支障は
なく、物性的に同様の結果が得られる。

ところで第２図（１〕は、相互に絡み合う無機質繊維よ
りなる繊維成形体を高圧凝固鋳造法によりマトリックス
金属中に充填複合させる場合の充填複合工程の溶湯圧カ
ー加圧時間の関係を示したちので、互いに絡み合う無機
質繊維より一定形状に成形された繊維成形体として容量
３８．５ｃｍ３、カサ密度０．３ｇ／ｃｍ’のものを使
用し、マトリックスにアルミニウム合金（日本工業規格
、ＡＣ８Ｂ材）を用い、鋳込み温度７８０℃の条件の下
に鋳造した場合である。（２）は繊維成形体のない場合
の溶湯圧カー加圧時間の関係を示す。Ａは充填域、Ｂは
複合加圧域、Ｃはスクイズ凝固域、Ｄは凝固域を示す。

第２図（１）から明らかなようにＡ９Ｑ域においては、
繊維成形体の圧縮および溶湯の浸入複合により溶湯に加
わる静圧力は（２）に比較して緩やかに上昇し、従って
溶湯は完全に溶融状態で繊維成形体に充填される。その
後Ｂ％ｉ域において急速に静圧が加わり、Ｃ領域でスク
イズ凝固、Ｄｖ４域で凝固を短時間のうちに終了するた
め、極めて良好な複合化を行うことができ、しかも高圧
下での急速凝固によって繊維とマトリックスとの密着度
、複合化度も高く、同時にマトリックス自体の強化も著
しい。

第３閏は、下表（３）〜（６）の繊維成形体のカサ密度
−圧縮率の関係を示す。

繊維成形体初期寸法・・・直径７０ｎ、厚さ１０鶴マ　
ト　リ　ッ　り　ス・・・アルミニウム合金（日本工業
規格ＡＣ８Ｂ材） 静　　　　圧　　　　カー　２０００　ｋｇ／　ｃｍ２
鋳込み温度・・・７８０℃ 第４図は上記（３）〜（６）の繊維成形体のカサ密度−
複合化後の充填率の関係を示す。

第３図から明らかなようにカサ密度の低いものはそれだ
け初期寸法より圧縮され、複合化後の繊維充填率はほぼ
同一となる。従って繊維成形体の同一カサ密度に対して
初期寸法、容量的には溶湯量と型ストロークのみが変わ
るだけで複合化には比較的影響を与えない。更に長繊維
でも溶湯の浸入には全く問題はなく、繊維成形体への溶
湯の浸入充填後直ちに凝固を開始するので凝固過程中の
加圧力により繊維が折…、変形することはない。

そのため本発明において使用される繊維は、製造上の制
約がないから複合強化および繊維成形体製造時の繊維の
絡みを考慮すると、長繊維が好ましい。

また繊維（ウィスカーを含む）は第３，４図に示すよう
に、繊維表面に銅、ニッケル、銀等の金属皮膜層もしく
は繊維表層部に拡散層を有する繊維を用いると、溶湯の
浸入複合化に際して上記金属皮膜層および拡散層とマト
リックスとの固溶、拡散現象を生じるため、繊維成形体
のマトリックスに対する濡れ性が向上し、結果的に繊維
成形体の圧縮力も少なく、より大きなカサ密度のものま
で複合化させることが可能である。

本発明による複合可能な限界条件は全充填前または途中
で溶湯浸入抵抗が増加し、溶湯の静圧が上昇し始めるこ
とによって決定され、第４図に示すように繊維成形体の
カサ密度が支配的要因となり、カサ密度の上限は０．６
ｇ／ｃｍ３程度であり、その上限を超えると繊維成形体
の溶湯充填圧力に対する緩衝機能が減退し、溶湯の充填
域で溶湯圧力が急激に上昇して溶湯が繊維成形体に宙に
充填されないうちに凝固し、良好な複合化が得られない
。その外、マトリックスの融点、熱容量、凝圃範囲、凝
固熱および繊維成形体の熱容量、熱伝導率も少なからず
影響する。

また本発明は上記のように溶湯を完全溶融状態で繊維成
形体に浸入させ、その後急速に凝固させるので、マトリ
ックスの制約を受けないという長所がある。即ち後述す
るアルミニウム合金を例にとると、従来法では困難であ
る２３％の過共晶ケイ素合金のように硬質な初晶を大量
に晶出するものでも充填複合化に当って全く支障なく、
繊維を折損することもない。更に繊維成形体製造時、繊
維を二次元配向させて繊維相互を絡ませることも可能で
、複合後もその配向は維持されるため、曲げ強度を向上
させる上に有効である。

Ｃ１発明の効果 以上のように本発明によれば、シリンダスリーブ本体の
内壁に、該本体のマトリックス金属よりも融点が高い無
機質繊維より成形されたカサ密度０．６ｇ／ｃｍ’以下
の円筒状繊維成形体を高圧凝固鋳造法により充填複合さ
せたので、前記繊維成形体はマトリックス金属の充填複
合時に溶湯充填圧力に対して適度な緩衝ａ能を発揮し得
て、その充填圧力を特別に制御せずとも溶湯に加わる静
圧力を比較的緩やかに上昇させることができ、その結果
、繊維成形体の繊維を破損させることなく溶湯のスクイ
ズ凝固が可能になり、シリンダスリーブ本体の内壁に円
筒状繊維成形体を確実に充填複合させることができ、そ
してその繊維成形体の複合効果に基づきシリンダスリー
ブの耐摩耗性や耐スカッフィング性を大幅に向上させる
ことができるから、Ａ１合金等の軽合金をマトリックス
金属として使用できるようになり、シリンダスリーブの
軽量化に寄与し得る。しかも溶湯充填圧力に対する制御
が比較的間車でコストの低減に寄与し得る。

さらに予め単純な円筒形に成形した繊維成形体を鋳造型
内に一挙にセットすることができるから、複合前の繊維
の取扱いやそれの鋳造型内へのセントが容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したシリンダスリーブの縦断面図
、第２図は加圧時間−？８湯圧力関係図、第３図は繊維
成形体カサ密度−圧縮率関係図、第４図は繊維成形体カ
サ密度−複合化後の充填率関係図である。 特許出願人本田技研工業株式会社 同　　　　アート金属工業株式会社 代理人　　　弁理士　落　　　合　　　　　健第３図 編護戚斐体カフ！度　（９／ｃｍ’） Ｍ４図 Ｍ１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シリンダスリーブ本体の内壁に、該本体のマトリ
   ックス金属よりも融点が高い無機質繊維より成形された
   カサ密度０．６ｇ／ｃｍ＾３以下の円筒状繊維成形体を
   高圧凝固鋳造法により充填複合させてなる、エンジン用
   シリンダスリーブ。
2. （２）前記特許請求の範囲第（１）項記載のエンジン用
   シリンダスリーブにおいて、前記マトリックス金属がＡ
   ｌ−Ｓｉ系合金である、エンジン用シリンダスリーブ。