(57)【要約】【課題】ピストン摺動面に必要とされる機械的特性と、鋳込み時の融着性との両立を図ることのできるＭＭＣシリンダーライナー、及びその製造方法を提供する。【解決手段】強化材成形体にＡｌ−Ｓｉ系合金を含浸させることで形成された金属基複合材料からなるライナー内周部１１と、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるライナー外周部１２とを有するＭＭＣシリンダーライナー１０にあって、Ａｌ−Ｓｉ系合金の鋳造に際して、金型のキャビティへの充填完了前の溶湯の供給速度を低く、充填完了後の溶湯の供給速度を高くすることで、ライナー内周部１１の強化材成形体に含浸されたＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度と、ライナー外周部１２のＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度とを異ならせるようにした。【選択図】図１
2010236636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化材成形体にＡｌ−Ｓｉ系合金を含浸させることで形成された金属基複合材料からなるライナー内周部と、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるライナー外周部とを有するＭＭＣシリンダーライナーであって、
前記ライナー内周部の前記強化材成形体に含浸された前記Ａｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度と前記ライナー外周部の前記Ａｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度とが異ならされてなる
ことを特徴とするＭＭＣシリンダーライナー。
【請求項２】
前記ライナー外周部の前記Ａｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度は、該ライナー外周部のＡｌ−Ｓｉ系合金が亜共晶組成となるように設定されてなる
請求項１に記載のＭＭＣシリンダーライナー。
【請求項３】
前記ライナー外周部の前記Ａｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度を「８〜１２％」とした
請求項１に記載のＭＭＣシリンダーライナー。
【請求項４】
前記ライナー内周部の前記強化材成形体に含浸された前記Ａｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度を「６〜１０％」とした
請求項２又は３に記載のＭＭＣシリンダーライナー。
【請求項５】
前記ライナー内周部の前記強化材成形体に含浸された前記Ａｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度を「１２〜１６％」とした
請求項２又は３に記載のＭＭＣシリンダーライナー。
【請求項６】
当該ＭＭＣシリンダーライナーは、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金の鋳造に際して、金型のキャビティへの充填完了の直前に溶湯の供給速度を高くして製造されてなる
請求項１〜５のいずれか１項に記載のＭＭＣシリンダーライナー。
【請求項７】
高める前の溶湯の供給速度を「２０〜４０ｃｍ／ｓ」とし、高めた後の溶湯の供給速度を「０．５〜４ｍ／ｓ」とした
請求項６に記載のＭＭＣシリンダーライナー。
【請求項８】
略円筒形状の中子に外嵌された略円管形状の強化材成形体を外嵌するとともに、その強化材成形体の外周に略円管形状のキャビティが形成されるように金型を形成し、その金型の軸方向の一端に設けられた湯口よりＡｌ−Ｓｉ系合金の溶湯を供給することで、前記強化材成形体に前記Ａｌ−Ｓｉ系合金を含浸させることで形成された金属基複合材料からなるライナー内周部と、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるライナー外周部とを有するＭＭＣシリンダーライナーを製造する方法であって、
前記キャビティへの充填完了の直前に溶湯の供給速度を高くする
ことを特徴とするＭＭＣシリンダーライナーの製造方法。
【請求項９】
高める前の溶湯の供給速度を「２０〜４０ｃｍ／ｓ」とし、高めた後の溶湯の供給速度を「０．５〜４ｍ／ｓ」とした
請求項８に記載のＭＭＣシリンダーライナーの製造方法。
【請求項１０】
前記溶湯のＳｉ濃度を「６〜１２％」とした
請求項８又は９に記載のＭＭＣシリンダーライナーの製造方法。
【請求項１１】
前記溶湯のＳｉ濃度を「１２〜１６％」とした
請求項８又は９に記載のＭＭＣシリンダーライナーの製造方法。
【請求項１２】
前記キャビティの外径を、前記湯口側の端部からその反対側の端部に向うにつれ、徐々に拡径するようにした
請求項８〜１１のいずれか１項に記載のＭＭＣシリンダーライナーの製造方法。
【請求項１３】
前記強化材成形体の厚みを、前記湯口側の端部からその反対側の端部に向うにつれ、徐々に厚くするようにした
請求項８〜１２のいずれか１項に記載のＭＭＣシリンダーライナーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化材成形体にＡｌ−Ｓｉ系合金を含浸させることで形成された金属基複合材料からなるライナー内周部と、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるライナー外周部とを有するＭＭＣシリンダーライナー、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、軽量化や放熱性の向上等の要求により、エンジン部品のアルミ合金化が進められている。ピストンヘッドやピストンリングといった高速で往復摺動する部品では、部品質量に比例する慣性力がその作動特性に重大な影響を与えることから、部品の軽量化による多大なメリットを生み出すために早くからアルミ合金化が図られていた。また近年には、シリンダヘッドやクランクシャフトなどのエンジン部品にもアルミ合金化による軽量化が進められている。
【０００３】
こうした中、シリンダーライナーについては、その部品自体の大きさ、その機能及び作動から、他のエンジン部品よりも一層の高温寸法安定性、耐摩耗性、強度及び剛性が要求されており、アルミ合金化が困難とされていた。そこで従来、アルミ合金をベースとし、金属／セラミクスの繊維、粒子によって強化された、いわゆる金属基複合材料（ＭＭＣ：Ｍｅｔａｌ  Ｍａｔｒｉｘ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）の採用によるシリンダーライナーの軽量化が進められている。
【０００４】
従来、こうしたＭＭＣシリンダライナーとしては、特許文献１〜４に記載のものが知られている。またＭＭＣの製造方法としては、特許文献５の方法が知られている。なお特許文献１には、Ｓｉ濃度が「９．６〜１２．０％」の亜共晶組成のＡｌ−Ｓｉ系合金をベースとしたＭＭＣシリンダーライナーが、特許文献３には、ＡＤＣ１２等の亜共晶Ａｌ−Ｓｉ系合金をベースとしたＭＭＣシリンダライナーがそれぞれ記載されている。
【０００５】
また特許文献４には、図１０に示される手順によるＭＭＣシリンダーライナーの製造方法が記載されている。
１）まず強化材となる金属／セラミクス繊維を固めて、円管形をなす多孔質の強化材成形体５０を形成し、図１０（１）に示すように、その強化材成形体５０を可動型５１に設けられた略円筒形の中子５２に外嵌する。
２）図１０（２）に示すように、可動型５１を固定型５３に向けて移動させる。このときの強化材成形体５０の外周には、略円管形状のキャビティ５４が形成される。
３）図１０（３）に示すように、固定型５３に設けられた湯口５５からキャビティ５４にＡｌ−Ｓｉ系合金の溶湯を加圧供給し、強化材成形体５０に溶湯を含浸させる。
４）凝固したＡｌ−Ｓｉ系合金を取り出すことで、金属基複合材料からなるライナー内周部５６と、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるライナー外周部５７とを有する図１０（４）に示すようなＭＭＣシリンダーライナーが製造される。
【０００６】
こうして製造されたＭＭＣシリンダーライナーは、ブロック鋳造時の鋳込みにより、シリンダーブロック本体と冶金的に融着され、一体化されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２２２６３８号公報
【特許文献２】特表２００７−５０８１４７号公報
【特許文献３】特開２００３−１８１６２０号公報
【特許文献４】特開平０６−１７０５１５号公報
【特許文献５】特公平０３−００３５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
こうしたＭＭＣシリンダーライナーには、鋳込み時のシリンダーブロック本体との融着性が必要とされる。特許文献１、３のように、ＭＭＣシリンダーライナーのベースとなるＡｌ−Ｓｉ系合金として、融点の低い亜共晶合金を採用すれば、シリンダーブロック本体との融着性を確保することはできる。しかしながら、その場合には、ピストン摺動面となるシリンダーライナー内周に必要とされる機械的特性を十分に確保することができず、耐久性の低下を招いたり、強化材の増量による補強を必要としたりしてしまう。
【０００９】
本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、ピストン摺動面に必要とされる機械的特性と、鋳込み時の融着性との両立を図ることのできるＭＭＣシリンダーライナー、及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果を記載する。
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、強化材成形体にＡｌ−Ｓｉ系合金を含浸させることで形成された金属基複合材料からなるライナー内周部と、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるライナー外周部とを有するＭＭＣシリンダーライナーであって、前記ライナー内周部の前記強化材成形体に含浸された前記Ａｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度と前記ライナー外周部の前記Ａｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度とが異ならされてなることをその要旨としている。
【００１１】
こうした本発明のＭＭＣシリンダーライナーでは、金属基複合材料を形成すべく強化材成形体に含浸されたライナー内周部のＡｌ−Ｓｉ系合金と、ライナー外周部のＡｌ−Ｓｉ系合金とで、合金中のＳｉ濃度が異ならされるようになる。そのため、ライナー外周部は、融点が下り融着性の高まるようなＳｉ濃度とし、ライナー内周部は、耐磨耗性などのピストン摺動面に要求される機械的特性を満足するようなＳｉ濃度とするなど、ライナー内周部とライナー外周部とでＡｌ−Ｓｉ合金の冶金的、機械的特性を異ならせることが可能となる。そのため、ピストン摺動面に必要とされる摺動特性と、鋳込み時の融着性との両立を図ることができるようになる。
【００１２】
なお、ライナー外周部の融着性を確保するには、請求項２に記載のように、ライナー外周部のＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度を、該ライナー外周部のＡｌ−Ｓｉ系合金が融点の低い亜共晶組成となるように設定することが望ましい。より具体的の数値を挙げると、請求項３に記載のように、ライナー外周部のＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度を「８〜１２％」とすることが望ましい。
【００１３】
この場合、請求項４に記載のように、ライナー内周部の強化材成形体に含浸されたＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度を「６〜１０％」とすれば、硬いＳｉ成分が少なくなり、ライナー内周面の相手攻撃性が低減されることから、ライナー内周部に摺動されるピストンリングやピストンスカートの摩耗を抑制することができるようになる。また請求項５に記載のように、ライナー内周部の強化材成形体に含浸されたＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度を「１２〜１６％」とすれば、合金中のＳｉ成分により合金自体の強度が高まるため、使用する強化材を減量することができるようになる。
【００１４】
なおこうしたＭＭＣシリンダーライナーは、請求項６に記載のように、Ａｌ−Ｓｉ系合金の鋳造に際して、金型のキャビティへの充填完了の直前に溶湯の供給速度を高くすることで製造することができる。より好ましくは、請求項７に記載のように、金型のキャビティへの充填完了の直前に溶湯の供給速度を「２０〜４０ｃｍ／ｓ」から「０．５〜４ｍ／ｓ」へと高めるようにすると良い。
【００１５】
ことを特徴とするＭＭＣシリンダーライナーの製造方法。
また上記課題を解決するため、ＭＭＣシリンダーライナーの製造方法としての請求項８に記載の発明は、略円筒形状の中子に外嵌された略円管形状の強化材成形体を外嵌するとともに、その強化材成形体の外周に略円管形状のキャビティが形成されるように金型を形成し、その金型の軸方向の一端に設けられた湯口よりＡｌ−Ｓｉ系合金の溶湯を供給することで、前記強化材成形体に前記Ａｌ−Ｓｉ系合金を含浸させることで形成された金属基複合材料からなるライナー内周部と、前記Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるライナー外周部とを有するＭＭＣシリンダーライナーを製造する方法であって、前記キャビティへの充填完了の直前に溶湯の供給速度を高くすることをその要旨としている。
【００１６】
上記製造方法では、強化材成形体にＡｌ−Ｓｉ系合金を含浸して形成された金属基複合材料からなるライナー内周部と、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるライナー外周部とを有するＭＭＣシリンダーライナーを製造するに際して、円管形状の強化材成形体を円筒形状の中子に外嵌するとともに、その強化材成形体の外周に円管形状のキャビティが形成されるように金型を形成した上で、金型の軸方向の一端に設けられた湯口よりＡｌ−Ｓｉ系合金の溶湯を供給するようにしている。そして、このときの溶湯の供給速度を、キャビティへの溶湯の充填の直前に高めるようにしている。
【００１７】
溶湯の供給速度を遅くすると、溶湯は時間の経過とともに次第に凝固し始めるようになる。溶湯中のＳｉ濃度は一律ではなく、局所的なばらつきがあるため、溶湯の凝固は融点の高いＳｉ濃度の溶湯から進行する。そのため、溶湯の供給開始からある程度の時間が経過した時点で高い流動性が維持されているのは、融点の高いＳｉ濃度の溶湯、具体的には、Ｓｉ濃度が「８〜１２％」の凝固後に亜共晶組成となる溶湯が多くなる。こうした時点から、溶湯の供給速度を高めると、流動性の維持された、融点の低いＳｉ濃度の溶湯が金型内に供給されるようになる。そのため、上記の如く溶湯の供給速度を変化させれば、ライナー内周部の強化材成形体に含浸される溶湯のＳｉ濃度とライナー外周部に供給される溶湯のＳｉ濃度が異なるようになる。そしてライナー外周部は、融点の低い亜共晶組成となる。したがって、上記製造方法によれば、ライナー外周部の融点を低くして鋳込み時の融着性を確保した上で、ライナー内周部をライナー外周部とは異なったＳｉ濃度として、ピストン摺動面となるライナー内周面に必要とされる機械的特性を確保することが可能となる。
【００１８】
なおこのときの溶湯の供給速度（射出速度）は、請求項９に記載のように、金型のキャビティへの充填完了の直前に溶湯の供給速度を「２０〜４０ｃｍ／ｓ」から「０．５〜４ｍ／ｓ」へと高めるようにすれば、ライナー外周部への低融点の合金層の形成を好適に行うことが可能となる。
【００１９】
また請求項１０に記載のように、金型に供給される溶湯のＳｉ濃度を「６〜１２％」とすれば、ライナー外周部に低融点の合金層を形成した上で、強化材成形体に含浸されるライナー内周部のＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度を「６〜１０％」とすることができるようになる。この場合、ライナー内周部では硬いＳｉ成分が少なくなり、ライナー内周面の相手攻撃性が低減されることから、ライナー内周部に摺動されるピストンリングやピストンスカートの摩耗を抑制することができるようになる。一方、請求項１１に記載のように、金型に供給される溶湯のＳｉ濃度を「１２〜１６％」とすれば、強化材成形体に含浸されるライナー内周部のＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度を「１２〜１６％」とすることができるようになる。この場合、合金中のＳｉ成分により合金自体の強度が高まるため、使用する強化材を減量することができるようになる。
【００２０】
なおこうしたＭＭＣシリンダライナーの鋳造時に、湯口から離れた部分では、キャビティへの溶湯の充填中に温度が低下して溶湯の凝固が始まってしまうため、通常であれば、ライナー外周部の組成をシリンダーライナーの長手方向に亘って均一とすることができなくなってしまう。その点、請求項１２に記載のように、ライナー外周部に当る金型のキャビティ部分の外径を、湯口側の端部からその反対側の端部に向うにつれ、徐々に拡径するようにすれば、湯口から離れた部分の溶湯温度の低下を抑えることができ、ライナー外周部の組成をシリンダーライナーの長手方向に亘って均一とすることができるようになる。
【００２１】
また請求項１３に記載のように、強化材成形体の厚みを、湯口側の端部からその反対側の端部に向うにつれ、徐々に厚くするようにしても、同様の効果を得ることができる。すなわち、溶湯の充填中に金型内に設置された強化材成形体は、断熱材として機能して溶湯の温度低下を抑える効果がある。そこで強化材成形体の厚みを厚くして断熱効果を高めることで、湯口から離れた部分の温度低下を抑えることができ、ライナー外周部の組成をシリンダーライナーの長手方向に亘って均一とすることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＭＭＣシリンダーライナーの側部断面構造を示す断面図。
【図２】同実施形態のＭＭＣシリンダーライナーの図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面におけるＳｉ濃度の分布を示すグラフ。
【図３】同実施形態のＭＭＣシリンダーライナーの製造に供されるＡｌ−Ｓｉ系合金の２元状態図。
【図４】同実施形態のＭＭＣシリンダーライナーの製造に係るダイカスト装置の側部断面構造を示す断面図。
【図５】同ダイカスト装置の図４のＶ−Ｖ線に沿った平面断面構造を示す断面図。
【図６】図４の点線円部分を拡大して示す断面図。
【図７Ａ】同実施形態のＭＭＣシリンダーライナーの製造方法について溶湯供給開始直後の段階における溶湯の供給態様を示す図。
【図７Ｂ】同実施形態のＭＭＣシリンダーライナーの製造方法についてキャビティへの溶湯の充填完了の直前までの段階における溶湯の供給態様を示す図。
【図７Ｃ】同実施形態のＭＭＣシリンダーライナーの製造方法についてキャビティへの溶湯の充填完了後の段階における溶湯の供給態様を示す図。
【図８】同実施形態のＭＭＣシリンダーライナーのシリンダーブロックへの鋳込み態様を示す図。
【図９】本発明の第２実施形態に係るＭＭＣシリンダーライナーについてその図１のＩＩ−ＩＩ線に相当する断面におけるＳｉ濃度の分布を示すグラフ。
【図１０】（１）〜（４）従来のＭＭＣシリンダーライナーの製造方法についてその製造手順の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
（第１の実施の形態）
以下、本発明のＭＭＣシリンダーライナー及びその製造方法を具体化した第１の実施の形態を、図１〜図８を参照して詳細に説明する。まず図１〜図３を参照して、本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナーの構造について説明する。
【００２４】
図１は、本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナー１０の側部断面構造を示している。このＭＭＣシリンダーライナー１０は、略円管形状に形成されており、金属／セラミクス繊維や金属／セラミクス粒子からなる強化材にＡｌ−Ｓｉ系合金を含浸させて形成された金属基複合材料（ＭＭＣ）からなるライナー内周部１１と、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるライナー外周部１２とからなっている。
【００２５】
同図に示すように、ライナー外周部１２の外径は、図中上方から下方に向うにつれ、徐々に小さくされている。すなわち、ライナー外周部１２の図中上端の直径Ｄ１は、図中下端の直径Ｄ２よりも大きくされている。
【００２６】
また同図に示すように、ライナー内周部１１の厚みは、図中上方から下方に向うにつれ、徐々に薄くされている。すなわち、ライナー内周部１１の図中上端の厚みＴ１は、図中上端の厚みＴ２よりも厚くされている。
【００２７】
図２は、図１のＩＩ線に沿った断面におけるＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度の分布を示している。同図に示すように、ライナー内周部１１の強化材に含浸されたＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度は、「７％」程度であるのに対して、ライナー外周部１２を構成するＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度は、外周に向うにつれ高くなり、概ね「８〜１０％」となっている。
【００２８】
図３は、ＭＭＣシリンダーライナー１０の材料であるＡｌ−Ｓｉ系合金の２元状態図を示している。同図に示すように、液相線により示されるＡｌ−Ｓｉ系合金の融点は、共晶点のＳｉ濃度「１１．７％」に達するまでは、Ｓｉ濃度の増加に従って低下している。そしてＳｉ濃度「１１．７％」に達してからは、Ａｌ−Ｓｉ系合金の融点（液相線）は、Ｓｉ濃度の増加に従って上昇している。この２元状態図から明らかなように、Ｓｉ濃度「８〜１０％」の亜共晶組成となったライナー外周部１２のＡｌ−Ｓｉ系合金の融点は、Ｓｉ濃度「６％」程度のライナー内周部１１に含浸されたＡｌ−Ｓｉ系合金よりも低くなっている。
【００２９】
次に、こうしたＭＭＣシリンダーライナー１０の製造方法について、図４〜図８を参照して説明する。
図４は、ＭＭＣシリンダーライナー１０の鋳造に係るダイカスト装置の側部断面構造を、図５は、図４のＶ−Ｖ線に沿った同ダイカスト装置の平面断面構造をそれぞれ示している。これらの図に示されるように、ダイカスト装置は大きくは、４つの金型、すなわち固定型２０、左右２つのサイド可動型２１、２２及び可動中子型２３により構成されている。図５に示すように、サイド可動型２１、２２は、固定型２０に対して図中上下方向に、可動中子型２３は、固定型２０に対して図中左右方向にそれぞれ進退可能とされている。
【００３０】
可動中子型２３には、先端に向って小径となる略円筒形状の中子２４が固定型２０に向って突出形成されている。この中子２４には、予め形成された略円管形状の強化材成形体２５が外嵌される。なお強化材成形体２５は、強化材となる金属／セラミクス繊維や金属／セラミクス粒子を無機バインダーや高分子凝集剤により略円管形状に固めた後、焼結したものとなっている。本実施の形態では、強化材成形体２５は、その長手方向の一端から他端に向うにつれ、厚みが増すように形成されており、中子２４への外嵌時には、厚みの増す側の端部が中子２４の先端側となるように配設される。
【００３１】
また図４に示すように、中子２４の基端部分には、溶湯を供給するための湯口２９が形成されている。そして、この湯口２９から金型内に、ピストン３０によって溶湯が加圧供給されるようになっている。
【００３２】
一方、２つのサイド可動型２１、２２の対向する面には、図４の点線円部分を拡大した図６に示されるように、ＭＭＣシリンダーライナー１０の外周面に対応する半円筒形状の凹部２６、２７がそれぞれ形成されている。そして金型組付時には、これら凹部２６、２７の内周面と中子２４に外嵌された強化材成形体２５の外周面との間に略円管形状のキャビティ２８が形成されるようになっている。このキャビティ２８の外径は、中子２４の基端側から先端側に向うにつれて徐々に拡径されており、湯口２９から離れるに従って、キャビティ２８の横断面積が増すようになっている。
【００３３】
ＭＭＣシリンダーライナー１０は、その母材となるＡｌ−Ｓｉ系合金の溶湯を湯口２９から金型内に加圧供給することで鋳造される。本実施の形態では、溶湯として金型内に供給されるＡｌ−Ｓｉ系合金として、Ｓｉ濃度が「６〜１２％」のものを使用するようにしている。また本実施の形態では、溶湯供給の途中で、溶湯の供給速度（射出速度）を変化させるようにしている。より具体的には、溶湯がキャビティ２８内に充填される直前までの期間は、溶湯の供給速度（射出速度）を「２０〜４０ｃｍ／ｓ」としている。また充填完了の直前から後の期間の溶湯の供給速度（射出速度）を「０．５〜４ｍ／ｓ」とするようにしている。
【００３４】
図７Ａは、溶湯の供給開始直後の期間における溶湯の供給態様を示している。同図に示すように低い速度で供給された溶湯は、まずはキャビティ２８内に充填されるようになる。このときには、溶湯の供給速度が低く、供給圧が低いため、溶湯は未だ強化材成形体２５には殆ど含浸されない状態となっている。
【００３５】
図７Ｂは、キャビティ２８への溶湯の充填完了後における溶湯の供給態様を示している。この時点では、溶湯の供給速度が高められ、溶湯の圧力が高まるため、強化材成形体２５への溶湯の含浸が開始される。なお、このときまでの溶湯の供給速度は低いため、時間の経過とともに、温度が下って溶湯が凝固し始めるようになる。もっとも、溶湯のＳｉ濃度は一律ではなく、局所的にＳｉ濃度の高い層や低い層が分布している。そして図３の２元状態図に示されるように、共晶点である「１１．７％」付近のＳｉ濃度では、Ａｌ−Ｓｉ系合金の融点は低くなる。そのため、溶湯の温度が下ったこの時点でも、「８〜１２％」のＳｉ濃度の層３１は、高い流動性を維持している。
【００３６】
図７Ｃは、図７Ｂよりも更に時間が経過した時点における溶湯の供給態様を示している。上記のように、この時点では、「８〜１２％」のＳｉ濃度の溶湯だけが高い流動性を維持している。そこで、この期間に高速、高圧でキャビティ２８内に溶湯を供給すれば、「８〜１２％」のＳｉ濃度の溶湯がキャビティ２８内に供給されるようになる。このときには、強化材成形体２５への溶湯の含浸は既に完了しているため、「８〜１２％」のＳｉ濃度の溶湯は、ＭＭＣシリンダーライナー１０のライナー外周部１２となるキャビティ２８のみに充填される。そのため、ライナー内周部１１とライナー外周部１２とでＳｉ濃度に差が生じ、図２に示したようなＳｉ濃度分布を有するＭＭＣシリンダーライナー１０が製造されるようになる。
【００３７】
なお、上述のように、本実施の形態では、湯口２９の設けられた側の端部からその反対側の端部に向うにつれ、キャビティ２８の外径が徐々に拡径する金型が形成されている。従来のＭＭＣシリンダーライナーの製造にあっては、湯口２９から離れた部分では、溶湯の温度が下り易く、溶湯の充填途中で凝固し始めることから、組成の不均等化の要因となっていた。その点、本実施の形態の製造方法では、キャビティ２８の横断面積が広げられていることから、湯口２９から離れた部分でも温度が下り難くなっており、キャビティ２８内に成分の一様な溶湯を充填させた状態となってから、強化材成形体２５に溶湯が含浸するようになる。そのため、ライナー外周部１２の組成をＭＭＣシリンダーライナー１０の長手方向に亘って均一とすることができるようになっている。
【００３８】
また本実施の形態では、湯口２９の設けられた側の端部からその反対側の端部に向うにつれ、強化材成形体２５の厚みを徐々に厚くするようにもしている。溶湯の充填中の金型内に設置された強化材成形体２５は、断熱材として機能して溶湯の温度低下を抑える効果がある。そのため、強化材成形体の厚みを厚くして断熱効果を高めることで、湯口から離れた部分の温度低下を抑えることができ、これによっても、ライナー外周部１２の組成をＭＭＣシリンダーライナー１０の長手方向に亘って均一とすることができるようになっている。
【００３９】
こうして製造されたＭＭＣシリンダーライナー１０は、図８に示すように、シリンダーブロックの鋳造に際して鋳込まれて、融着によりシリンダーブロック本体３２と一体化されるようになる。なお、このときのシリンダーブロック本体３２と融着されるＭＭＣシリンダーライナー１０のライナー外周部１２は、上記のようにＳｉ濃度が「８〜１０％」程度の亜共晶組成となっており、その融点は低くなっている。そのため、こうしたＭＭＣシリンダーライナー１０は、シリンダーブロック本体３２に対して高い融着性を示すようになる。
【００４０】
以上説明した本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナー及びその製造方法によれば、次の効果を奏することができる。
（１）本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナー１０は、強化材成形体２５にＡｌ−Ｓｉ系合金を含浸させることで形成された金属基複合材料からなるライナー内周部１１と、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるライナー外周部１２とを有している。そしてこうしたＭＭＣシリンダーライナー１０にあって、ライナー内周部１１の強化材成形体２５に含浸されたＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度と、ライナー外周部１２のＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度とを異ならせるようにしている。より具体的には、ライナー外周部１２のＡｌ−Ｓｉ系合金が融点の低い亜共晶組成となるように、ライナー外周部１２のＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度を「８〜１２％」とし、ライナー内周部１１の強化材成形体２５に含浸されたＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度を「６〜１０％」とするようにしている。こうしたＭＭＣシリンダーライナー１０では、そのライナー外周部１２が融点の低い亜共晶組成となるため、シリンダーブロック本体３２への鋳込みに際して高い融着性を確保することができる。またピストン摺動面となるライナー内周部１１のＳｉ濃度が「６〜１０％」と低くされており、硬いＳｉ成分が少なくことから、ライナー内周面の相手攻撃性が低減されて、ライナー内周部１１に摺動されるピストンリングやピストンスカートの摩耗を抑制することができるようになる。したがって本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナー１０によれば、ピストン摺動面に必要とされる機械的特性と、鋳込み時の融着性との両立を図ることができるようになる。
【００４１】
（２）本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナーの製造方法では、略円筒形状の中子２４に外嵌された略円管形状の強化材成形体２５を外嵌するとともに、その強化材成形体２５の外周に略円管形状のキャビティ２８が形成されるように金型（２０〜２３）を形成し、その金型の軸方向の一端に設けられた湯口２９よりＡｌ−Ｓｉ系合金の溶湯を供給することで、ＭＭＣシリンダーライナー１０を製造するようにしている。こうして製造されたＭＭＣシリンダーライナー１０は、強化材成形体２５にＡｌ−Ｓｉ系合金を含浸させることで形成された金属基複合材料からなるライナー内周部１１と、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるライナー外周部１２とを有するものとなっている。そして本実施の形態の製造方法では、こうしたＭＭＣシリンダーライナー１０の製造に際して、キャビティ２８への充填完了の直前までの溶湯の供給速度よりも、充填完了の直前から強化材成形体２５への溶湯の含浸が完了するまでの溶湯供給速度を高くするようにしている。より具体的には、キャビティ２８への充填完了の直前に溶湯の供給速度（射出速度）を「２０〜４０ｃｍ／ｓ」から「０．５〜４ｍ／ｓ」へと高めるようにしている。溶湯の供給速度を遅くすると、溶湯は時間の経過とともに次第に凝固し始めるようになる。溶湯中のＳｉ濃度は一律ではなく、局所的なばらつきがあるため、溶湯の凝固は融点の高いＳｉ濃度の溶湯から進行する。そのため、溶湯の供給開始からある程度の時間が経過した時点で高い流動性が維持されているのは、融点の高いＳｉ濃度の溶湯、具体的には、Ｓｉ濃度が「８〜１２％」の凝固後に亜共晶組成となる溶湯のみとなる。こうした時点から、溶湯の供給速度を高めると、流動性の維持された、融点の低いＳｉ濃度の溶湯が金型内に供給されるようになる。そのため、上記の如く溶湯の供給速度を変化させれば、ライナー内周部１１の強化材成形体２５に含浸される溶湯のＳｉ濃度とライナー外周部１２に供給される溶湯のＳｉ濃度が異なるようになる。そしてライナー外周部１２は、融点の低い亜共晶組成となる。そのため、本実施の形態の製造方法によれば、ライナー外周部１２の融点を低くして鋳込み時の融着性を確保した上で、ライナー内周部１１をライナー外周部１２とは異なったＳｉ濃度として、ピストン摺動面となるライナー内周面に必要とされる機械的特性を確保することが可能となる。
【００４２】
（３）本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナーの製造方法では、金型に供給される溶湯のＳｉ濃度を「６〜１０％」とするようにしている。そのため、ライナー外周部１２に低融点の合金層を形成した上で、強化材成形体２５に含浸されるライナー内周部１１のＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度を「６〜１０％」とすることができるようになる。この場合、ライナー内周部１１では硬いＳｉ成分が少なくなり、ライナー内周面の相手攻撃性が低減されることから、ライナー内周部１１に摺動されるピストンリングやピストンスカートの摩耗を抑制することができるようになる。
【００４３】
（４）本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナーの製造方法では、ライナー外周部１２に対応するキャビティ２８の外径を、湯口２９の設けられた側の端部からその反対側の端部に向うにつれ、徐々に拡径するようにしている。そのため、湯口２９から離れた部分の溶湯温度の低下を抑えることができ、ライナー外周部１２の組成をシリンダーライナーの長手方向に亘って均一とすることができるようになる。
【００４４】
（５）本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナーの製造方法では、強化材成形体２５の厚みを、湯口２９の設けられた側の端部からその反対側の端部に向うにつれ、徐々に厚くするようにしている。溶湯の充填中に金型内に設置された強化材成形体２５は、断熱材として機能して溶湯の温度低下を抑える効果がある。そこで強化材成形体２５の厚みを厚くして断熱効果を高めることで、湯口２９から離れた部分の温度低下を抑えることができ、ライナー外周部１２の組成をシリンダーライナーの長手方向に亘って均一とすることができるようになる。
【００４５】
（第２の実施の形態）
続いて、本発明のＭＭＣシリンダーライナー及びその製造方法を具体化した第２の実施の形態を、図９を併せ参照して、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００４６】
本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナーの外形は、第１の実施の形態のものと同じとなっている。すなわち、本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナーも、第１の実施の形態のＭＭＣシリンダーライナー１０と同様に、強化材成形体にＡｌ−Ｓｉ系合金を含浸させて形成された金属基複合材料（ＭＭＣ）からなるライナー内周部１１と、Ａｌ−Ｓｉ系合金からなるライナー外周部１２とからなっている。そしてライナー外周部１２の外径が、その長手方向の一端から他端に向うにつれて徐々に小さくされ、ライナー内周部１１の厚みが、その長手方向の一端から他端に向うにつれて徐々に薄くされている点についても、第１の実施の形態のＭＭＣシリンダーライナー１０と共通している。ただし、本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナーは、その内部のＳｉ濃度の分布が第１の実施の形態のものとは異なるものとなっている。
【００４７】
図９に、こうした本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナーのＳｉ濃度の分布を示す。なお同図に示されるＳｉ濃度分布は、本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナーにあって、図１のＩＩ−ＩＩ線に相当する断面におけるものとなっている。同図に示すように、ライナー内周部の強化材に含浸されたＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度が「１４％」程度であるのに対して、ライナー外周部を構成するＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度は、外周に向うにつれ低くなり、概ね「８〜１２％」となっている。図３に示したＡｌ−Ｓｉ系合金の２元状態図から明らかなように、Ｓｉ濃度「８〜１２％」の亜共晶組成となったライナー外周部のＡｌ−Ｓｉ系合金の融点は、Ｓｉ濃度「１４％」程度のライナー内周部に含浸されたＡｌ−Ｓｉ系合金よりも低くなっている。
【００４８】
こうした本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナーの製造方法も、基本的には第１の実施の形態と同様となっている。ただし、本実施の形態の製造方法では、溶湯として金型内に供給されるＡｌ−Ｓｉ系合金として、Ｓｉ濃度が「１２〜１６％」のものを使用する点において第１の実施の形態とは相違している。
【００４９】
こうした本実施の形態の製造方法においても、溶湯の供給開始から溶湯がキャビティ内に充填される直前までの期間は、溶湯の供給速度を「２０〜４０ｃｍ／ｓ」とし、充填完了の直前から強化材成形体２５への溶湯の含浸が完了するまでの溶湯の供給速度は「０．５〜４ｍ／ｓ」とするようにしている。こうした場合にも、溶湯の供給開始からある程度の時間が経過すると、溶湯は凝固し始めるが、融点の低い「８〜１２％」のＳｉ濃度の溶湯の層は、その時点にも高い流動性を維持している。したがって、キャビティでの溶湯の充填完了後に速度を早めて溶湯を供給することで、「８〜１２％」のＳｉ濃度の溶湯をキャビティ内に圧送し、亜共晶組成となったライナー外周部を形成することができる。一方、この場合には、強化材成形体に含浸される溶湯のＳｉ濃度は、「１２〜１６％」となり、図９に示したＳｉ濃度分布を有したＭＭＣシリンダーライナーを製造することができる。
【００５０】
こうした本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナー及びその製造方法によれば、上記（２）、（４）及び（５）に記載の効果に加え、更に次の効果を奏することができる。
（６）本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナーでは、ライナー外周部のＡｌ−Ｓｉ系合金が融点の低い亜共晶組成となるように、ライナー外周部のＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度を「８〜１２％」とし、ライナー内周部の強化材成形体に含浸されたＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度を「１２〜１６％」とするようにしている。こうしたＭＭＣシリンダーライナーでは、そのライナー外周部が融点の低い亜共晶組成となるため、シリンダーブロック本体への鋳込みに際して高い融着性を確保することができる。またピストン摺動面となるライナー内周部のＳｉ濃度が「１２〜１６％」と高くされており、合金中のＳｉ成分により合金自体の強度が高まるため、使用する強化材を減量することができるようになる。
【００５１】
（７）本実施の形態のＭＭＣシリンダーライナーの製造方法では、金型に供給される溶湯のＳｉ濃度を「１２〜１６％」とするようにしている。そのため、ライナー外周部に低融点の合金層を形成した上で、強化材成形体に含浸されるライナー内周部のＡｌ−Ｓｉ系合金のＳｉ濃度を「１２〜１６％」とすることができるようになる。この場合、合金中のＳｉ成分により合金自体の強度が高まるため、使用する強化材を減量することができるようになる。
【００５２】
なお、以上の各実施の形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施の形態では、湯口２９の設けられた側の端部からその反対側の端部に向うにつれてキャビティ２８の外径を徐々に拡径すること、及び湯口２９の設けられた側の端部からその反対側の端部に向うにつれて強化材成形体２５の厚みを徐々に厚くすることにより、湯口２９から離れた部位での溶湯の冷却を抑え、組成の均一化を図るようにしていた。もっとも、金型の加熱などにより、湯口２９から離れた部位での溶湯の冷却が問題とならないような場合には、キャビティ２８や強化材成形体２５の形状は、上記のものに限らず、任意の形状を採用することができる。
【００５３】
・上記実施の形態では、キャビティ２８に対する溶湯の充填完了直前までの溶湯の供給速度を「２０〜４０ｃｍ／ｓ」とし、充填完了の直前から強化材成形体２５への溶湯の含浸が完了するまでの溶湯の供給速度を「０．５〜４ｍ／ｓ」としていた。なおキャビティ２８に対する溶湯の充填完了前の溶湯の供給速度は、充填完了直前までに溶湯中のＳｉ濃度が「８〜１２％」の層のみが高い流動性を維持した状態となるまで溶湯が冷却される程度に充填完了までの時間を遅らせるように設定すれば良い。また充填完了の直前から強化材成形体２５への溶湯の含浸完了までの溶湯の供給速度は、Ｓｉ濃度が「８〜１２％」の溶湯の層をキャビティ２８内に圧送可能な程度に設定すれば良い。
【００５４】
・上記実施の形態では、固定型２０、サイド可動型２１、２２及び可動中子型２３の４つ金型を備えるダイカスト装置を用いてＭＭＣシリンダーライナー１０の鋳造を行うようにしていた。ダイカスト装置の金型の分割構成は、これに限らず、適宜に変更しても良い。
【符号の説明】
【００５５】
１０…ＭＭＣシリンダーライナー、１１…ライナー内周部、１２…ライナー外周部、２０…固定型（金型）、２１、２２…サイド可動型（金型）、２３…可動中子型、２４…中子、２５…強化材成形体、２６、２７…凹部、２８…キャビティ、２９…湯口、３０…ピストン、３１…Ｓｉ濃度が「８〜１２％」の溶湯の層、３２…シリンダーブロック本体、５０…強化材成形体、５１…可動型、５２…中子、５３…固定型、５４…キャビティ、５５…ライナー内周部、５６…ライナー外周部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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