(57)【要約】【課題】  シリンダライナとシリンダブロック本体との界面に隙間等の発生が抑制できると共に安定した密着及び結合強度が確保できる鋳鉄製のシリンダライナ及びシリンダブロックを提供する。【解決手段】  鋳鉄製のシリンダライナ１０の外周面１２に軸方向に連続する多数のリブ１５の側面１６がアンダーカットを有する。シリンダライナ１０をアルミニウム合金製のシリンダブロック本体２０で鋳包みするにあたり、アンダーカットを有するリブ１５の側面１６によってシリンダライナ１０とシリンダブロック本体２０の界面Ｂの密着性及び結合強度が確保できる。【選択図】  図７
2006194168.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳鉄製の筒状で外周面に軸方向に連続する多数の軸方向溝が全周に亘って等間隔で周方向に連続して形成されかつ該各隣接する軸方向溝によって軸方向に連続する多数のリブが形成された、アルミニウム合金製のシリンダブロック本体で鋳包みするシリンダライナにおいて、
上記リブは、該リブの延在方向に沿って連続するアンダーカットを有することを特徴するシリンダライナ。
【請求項２】
鋳鉄製の筒状で外周面に軸方向に連続する多数の軸方向溝が全周に亘って等間隔で周方向に連続して形成されかつ該各隣接する軸方向溝によって軸方向に連続する多数のリブが形成された、アルミニウム合金製のシリンダブロック本体で鋳包みするシリンダライナにおいて、
上記リブは、隣接する軸方向溝の各周方向端部を基端として頂端に移行する従って互いに離間する一対の側面及び該各側面の頂端間において周方向に延在する頂面によって形成された略断面コ字状で、かつ該側面と頂面とのなす角度が鋭角であることを特徴とするシリンダライナ。
【請求項３】
上記リブの側面は、該シリンダライナの中心軸と上記頂端を結ぶ径方向基準線と側面となす角度が０．３°〜５°であることを特徴とする請求項２に記載のシリンダライナ。
【請求項４】
上記軸方向溝は、溝幅が１．５ｍｍから５．０ｍｍ、
上記リブは、リブ高さが０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、リブ幅が１．５〜４．０ｍｍであることを特徴とする請求項２または３に記載のシリンダライナ。
【請求項５】
軸方向中央部の外径が両軸方向端部の外径よりも小径で、該軸方向中央部から両軸方向端部に向けて徐々に外径が拡大する外周面を有する筒状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のシリンダライナ。
【請求項６】
上記請求項１〜５のいずれか１項に記載のシリンダライナをアルミニウム合金製のシリンダブロック本体で鋳包んだことを特徴とするシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンにおけるシリンダライナ及びシリンダライナが鋳包まれたシリンダブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、エンジンのシリンダブロックを軽量化して燃費を向上させるという観点から、鋳鉄製のシリンダライナをアルミニウム合金からなるシリンダブロック本体で鋳包んでシリンダブロックを製造することが実用化されている。
【０００３】
しかし、このように鋳鉄製のシリンダライナをアルミニウム合金で鋳包んだシリンダブロックを用いたエンジンは、シリンダライナとシリンダブロック本体との界面の随所に空隙、即ち隙間が生じることがある。
【０００４】
このようにシリンダライナとシリンダブロック本体との界面に隙間が生じると、シリンダライナとシリンダブロック本体との間の熱伝導効率が低下してエンジンの冷却性能に影響を及ぼすと共に、シリンダライナの周方向において熱伝導率のバラツキが発生する。シリンダライナの周方向の位置によって熱伝導率のバラツキがあると、シリンダライナの熱膨張率も周方向の位置によってバラツキが生じることになる。この結果、シリンダライナが真円に膨張しなくなり、シリンダライナによって構成されるシリンダボア内面が歪んだ円筒形状となり、シリンダボア内を往復運動するピストンとの摩擦係数が高くなる。この摩擦係数の増大に起因してオイルの消費が増加すると共に、ピストンリングの磨耗が激しくなりエンジンの燃費、性能、耐久性等が低下する要因となる。また、シリンダライナとシリンダブロック本体との界面に形成された隙間に冷却水等が浸入すると、その冷却水等によってシリンダライナが発錆すると共に、この発錆がシリンダライナの変形を招く要因となることがある。
【０００５】
更に、シリンダブロック本体とシリンダライナとの界面に隙間があると、シリンダボア内面を機械加工する際に、シリンダライナが加工時の負荷により弾性変形する、いわゆるスプリングバックが発生してシリンダライナの加工精度が低下する。また、界面に隙間が存在するとシリンダライナに繰り返し変形が付与されてシリンダライナの経時変化の要因となる。同様にシリンダブロック本体の薄肉部を機械加工する際に、加工時の負荷により弾性変形が発生してシリンダブロック本体の加工精度が低下する。
【０００６】
また、鋳鉄製のシリンダライナを鋳包むアルミニウム合金溶湯の凝固及び収縮時に発生する残留応力や熱膨張差によって高い負荷が加わるが、界面に隙間が存在すると応力集中が起こりアルミニウム合金部、即ちシリンダブロック本体が破損することがある。特に、シリンダブロック本体の薄肉部に応力集中して該部が破損することが懸念される。
【０００７】
この対策として、鋳鉄製のシリンダライナの外周面を粒状の鋼によるショットブラストを施して表面活性化を行うと共に粗面化し、このシリンダライナをアルミニウム合金で鋳包むことによりシリンダライナとシリンダブロック本体との界面を密着させるシリンダブロックの製造方法が知られている。
【０００８】
また、鋳鉄製のシリンダライナの外周面に溝或いは突条を多数一体に設け、このシリンダライナをアルミニウム合金で鋳包むことによりシリンダライナとシリンダブロック本体との界面を密着させるシリンダブロックの製造方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００９】
更に、鋳鉄製のシリンダライナの外周面にアルミニウム合金溶湯との融着性が良好なＣｕ系やＺｎ系の金属をメッキした後、フラックス浴に浸漬してメッキ層に内蔵する水素ガス等のガス成分を除去し、しかる後このシリンダライナをアルミニウム合金で鋳包むことによりシリンダライナとシリンダブロック本体との界面を密着させるシリンダブロックの製造方法が知られている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−２２７４０３号公報
【特許文献２】特開２００１−３３４３５７号公報
【特許文献３】特開平７−１３９４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記鋳鉄製のシリンダライナの外周面にショットブラストを施して粗面化してアルミニウム合金で鋳包むシリンダブロックの製造は、比較的低コストで行え、アルミニウム合金溶湯の湯廻りが向上し、界面の密着を高める効果がある。しかし、界面の結合強度が低く、シリンダライナを鋳包むアルミニウム合金溶湯の凝固時に発生する残留応力や収縮等の影響を受けやすく、界面に隙間のない安定した状態を得ることが困難である。
【００１２】
また、シリンダライナの外周面に溝や突起を多数一体に設け、アルミニウム合金で鋳包む特許文献１〜３に記載のシリンダブロックの製造方法によると、界面の結合強度は機械的要因によりある程度向上するが、多数の溝や突起によりシリンダライナを鋳包む際のアルミニウム合金溶湯の湯廻り性が損なわれてシリンダライナとシリンダブロック本体との界面に密着する部分と密着しない部分が発生することが懸念される。また、シリンダライナの外周面に機械加工によって多数の突起を加工するには種々の制約があり製造コストが増大するおそれがある。
【００１３】
鋳鉄製シリンダライナの外周面にＣｕ系やＺｎ系の金属をメッキした後、アルミニウム合金で鋳包むシリンダブロックの製造方法によると、メッキによるＣｕ系やＺｎ系材料のメッキ層、即ち被覆層の厚み及びシリンダライナと被覆層との密着状態にバラツキが発生しやすく、シリンダライナの表面形状に大きく影響する。被覆層の厚みやシリンダライナとの密着状態にバラツキがあるとアルミニウム合金溶湯と反応して界面に生成される金属間化合物の厚み等にもバラツキが発生して界面状態が不安定になり、隙間の発生や結合強度等が不安定になることが懸念される。
【００１４】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、シリンダライナとシリンダブロック本体との界面に隙間等の発生が抑制できると共に安定した密着及び結合強度が確保できる鋳鉄製のシリンダライナ及びシリンダブロックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成する請求項１に記載のシリンダライナの発明は、鋳鉄製の筒状で外周面に軸方向に連続する多数の軸方向溝が全周に亘って等間隔で周方向に連続して形成されかつ該各隣接する軸方向溝によって軸方向に連続する多数のリブが形成された、アルミニウム合金製のシリンダブロック本体で鋳包みするシリンダライナにおいて、上記リブは、該リブの延在方向に沿って連続するアンダーカットを有することを特徴する。
【００１６】
上記目的を達成する請求項２に記載のシリンダライナの発明は、鋳鉄製の筒状で外周面に軸方向に連続する多数の軸方向溝が全周に亘って等間隔で周方向に連続して形成されかつ該各隣接する軸方向溝によって軸方向に連続する多数のリブが形成された、アルミニウム合金製のシリンダブロック本体で鋳包みするシリンダライナにおいて、上記リブは、隣接する軸方向溝の各周方向端部を基端として頂端に移行するに従って互いに離間する一対の側面及び該各側面の頂端間において周方向に延在する頂面によって形成された略断面コ字状で、かつ該側面と頂面とのなす角度が鋭角であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項２のシリンダライナにおいて、上記リブの側面は、該シリンダライナの中心軸と上記頂端を結ぶ径方向基準線と側面となす角度が０．３°〜５°であることを特徴とする。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３のシリンダライナにおいて、上記軸方向溝は、溝幅が１．５ｍｍから５．０ｍｍ、上記リブは、リブ高さが０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、リブ幅が１．５〜４．０ｍｍであることを特徴とする。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項のシリンダライナにおいて、軸方向中央部の外径が両軸方向端部の外径よりも小径で、該軸方向中央部から両軸方向端部に向けて徐々に外径が拡大する外周面を有する筒状であることを特徴とする。
【００２０】
請求項６に記載のシリンダブロックの発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のシリンダライナをアルミニウム合金製のシリンダブロック本体で鋳包んだことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１の発明によると、軸方向に延在するリブがアンダーカットを有することによって、シリンダライナを鋳包むアルミニウム合金溶湯の凝固に伴う周方向の収縮が各リブによって均等に受け止められてアルミニウム合金溶湯の周方向の移動が抑制されて、アルミニウム合金溶湯の凝固及び収縮時に発生する周方向応力が分散されて収縮後のアルミニウム合金に生じる残留応力が軽減及び均等に分散されてシリンダブロック本体の割れ等が防止できる。
【００２２】
更に、鋳鉄製のシリンダライナを鋳包むシリンダブロック本体に発生する剥離応力、機械加工時の加工応力、及び残留応力等の種々の応力がシリンダブロック本体のアンダーカットを有するリブによって受け止められてシリンダライナとシリンダブロック本体との界面における隙間の発生が防止でき、鋳鉄製のシリンダライナとアルミニウム合金製のシリンダブロック本体との界面の密着状態が安定し、界面に隙間の発生がなくシリンダライナとシリンダブロック本体の結合強度が確保できる。
【００２３】
請求項２の発明によると、リブが隣接する軸方向溝の各周方向端部を基端として頂端に移行するに従って互いに離間する一対の側面及び該各側面の頂端間において周方向に延在する頂面によって形成された略断面コ字状で、かつ該側面と頂面とのなす角度が鋭角にすることによって側面によるアンダーカットが形成でき、鋳鉄製のシリンダライナとアルミニウム合金製のシリンダブロック本体との密着状態が安定して界面に隙間の発生がなく、シリンダライナとシリンダブロック本体の結合強度が確保できる。
【００２４】
請求項３の発明によると、シリンダライナの中心軸と頂端を結ぶ径方向基準線と側面となす角度が０．３°〜５°とすることによってシリンダライナの生産性が確保できる。
【００２５】
請求項４の発明によると、軸方向溝の溝幅を１．５ｍｍから５．０ｍｍ、リブ高さが０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ、リブ幅が１．５〜４．０ｍｍに設定することによってシリンダライナとシリンダブロック本体の密着性及び生産性が確保できる。
【００２６】
請求項５の発明によると、シリンダライナが軸方向中央部付近の外径が軸方向両端部の外径よりも小径で、軸方向中央部から両軸方向端部に向け徐々に外径が拡大する外周面を有することから、シリンダライナに軸方向に作用する軸方向応力がシリンダブロック本体におけるシリンダライナの外周面との界面の広範囲で受け止められ、シリンダライナとシリンダブロック本体との界面に剪断力が集中することなくシリンダライナとシリンダブロック本体との界面における隙間の発生が防止できる。
【００２７】
請求項６の発明によると、鋳鉄製のシリンダライナとアルミニウム合金製のシリンダブロック本体との界面の密着状態が安定し、界面に隙間の発生がなくシリンダライナとシリンダブロック本体の結合強度が安定した高品質のシリンダブロックが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明によるシリンライナ及びシリンダブロックの実施の形態を、図１乃至図１６を参照して説明する。
【００２９】
図１は、鋳鉄製のシリンダライナ１０を溶融金属となるアルミニウム合金のシリンダブロック本体２０で鋳包んだシリンダブロック１の平面図、図２は図１のＩ−Ｉ線断面図、図３はシリンダライナ１０の斜視図、図４は図３のＩＩ−ＩＩ線断面の要部拡大図である。
【００３０】
シリンダライナ１０は、図３に示すように中心軸Ｌを中心として軸方向に延在する断面円形のシリンダボア内面１１を有すると共に、軸方向中央部の外径ｄ１が両軸方向端部の外径ｄ２よりも小径で、この軸方向中央部の最細部から各軸方向端部に向けて徐々に外径が拡大する外周面１２を有する筒状に形成されている。例えば、軸方向の長さが１２０ｍｍ程度、内径が１００ｍｍ、外径が１０６ｍｍ程度のシリンダライナ１０の場合、軸方向中央部の外径ｄ１と軸方向端部の外径ｄ２との差は０．２ｍｍ程度とし、シリンダライナ１０自体の厚さが極力均一になるようにするのが望ましい。
【００３１】
また、外周面１２に軸方向に連続する多数の軸方向溝１３が全周に亘って等間隔で周方向Ｒに連続して形成され、リブ間隔となるこれら各軸方向溝１３間に軸方向に伸びるリブ１５が形成される。更に最細部に各軸方向溝１３と交差して周方向Ｒに連続する環状の周溝１４が形成され、この周溝１４によって各リブ１５が分断されている。
【００３２】
各軸方向溝１３間に形成される各リブ１５は、図４に示すように隣接する軸方向溝１３の周方向端部を基端１６ａとして頂端１６ｂに移行するに従って互いに離間する一対の側面１６及び各側面１６の頂端１６ｂ間において周方向に延在する頂面１７によって形成された断面略コ字状であって、側面１６と頂面１７とのなす角度が鋭角に形成されている。より詳細には、各リブ１５の側面１６は、図４に示すように中心軸Ｌと直交する断面形状において、中心軸Ｌと側面１６の頂端１６ｂを結ぶ径方向基準線Ｌ１と側面１６とのなす角度、即ち傾斜角θが０．３°〜５°に設定されて中心軸Ｌ方向に延在している。換言すると、リブ１５の側面１６が径方向基準線Ｌ１に対し０．３°〜５°のマイナス勾配によってリブ１５の延在方向に沿ってアンダーカットが形成される。
【００３３】
このリブ間隔となる軸方向溝１３の溝幅Ｓ、リブ１５のリブ幅Ｗ、リブ高さＨ、側面１６の傾斜角θは、鋳造による生産性及びシリンダブロック本体２０との密着性を考慮して例えば、溝幅Ｓを１．５ｍｍ〜５ｍｍ程度、リブ幅Ｗを１．５〜４．０ｍｍ、リブ高さＨを０．４ｍｍ〜１．０ｍｍ程度、側面１６の傾斜角θを０．３°〜５°に設定する。なお、側面１６の傾斜角θが５°を越えるとシリンダライナ１０の鋳造時に使用する型の損耗が激しくなり生産性が著しく低下するおそれがある。また、シリンダライナ１０の外周面１２は鋳肌の露出する黒皮部に形成されている。
【００３４】
次に、シリンダライナ１０の製造方法を図５及び図６を参照して説明する。
【００３５】
図５は、シリンダライナ１０の製造に使用する外中子５１を作成するための製造機の構成を示す断面図である。外中子５１は鋳物砂をバインダーによって固める工法によって成型される。図５において符号３０は金属製の稼動型であり、外中子５１の外形を模る凹部３２が成型され、また凹部３２内に突出して、外中子５１の内周面の下半分を模る島部３０ａが成型される。３１は金属製の固定型であり、下型３０の凹部３２に突出して外中子５１の内周面の上半分を模る島部３１aが成型されている。つまり、島部３０ａ外壁、島部３１ａ外壁では外中子５１内周面のリブが成型され、また島部３０ａと島部３１ａの突合せ端面の周縁には周溝１４に対応する段差凹み部が成型され単一の外中子で得るべきシリンダライナ１０の外形を得ることが可能である。なお、符号３３は吹き込み口である。
【００３６】
図６は外中子５１を用いてシリンダライナ１０を鋳造するための下型５６及び上型５８を備えた鋳型５５の断面図である。下型５６は外中子５１が収容される凹部５７を有し、中子５１Ａと５１Ｂとからなる外中子５１が凹部５７内に密に収容される。上型５８には凹部５７内に突出して外中子５１の内周面との間でシリンダライナ１０用のキャビティ６０を形成する突出部５９が形成されている。
【００３７】
このキャビティ６０内に図示しない注入口より溶湯を注入することにより、注入された溶湯が凝固して上記シリンダライナ１０が鋳造される。その後、型開きしてシリンダライナ１０が取り出される。外中子５１は鋳型内で溶湯の熱量によりバインダー成分が分解するため変形、または崩壊しシリンダライナ１０は容易に取り出される。
【００３８】
このシリンダライナ１０の鋳造にあたり、外中子５１の凹部５２への溶湯の充填不足や、外中子５１の型抜きの際にシリンダライナ１０のリブ１５の側面１６等に摩擦により面粗度が粗くなるが、この面粗度が粗くなることによって後述するシリンダライナ１０の外周面１２とシリンダブロック本体２０との界面Ｂの面粗度が粗くなり鋳包みによる密着が更に向上する。特にリブ１５の側面１６と軸方向溝１３とによって形成される隅部の面粗度は粗い方が密着性が良く、例えばＲａ２５〜５０の範囲が望ましい。
【００３９】
このように形成されたシリンダライナ１０は、鋳包み工程において、複数本、本実施の形態では２本を並列配置して鋳型内にセットし、アルミニウム合金溶湯で鋳包むことによって図１及び図２に示すようにシリンダライナ１０がアルミニウム合金からなるシリンダブロック本体２０によって鋳包みされてシリンダライナ１０とシリンダブロック本体２０が一体化されたシリンダブロック１が得られる。
【００４０】
この鋳包み工程において、シリンダライナ１０を鋳包むアルミニウム合金溶湯の凝固及び収縮時に図７の説明図に示すように、収縮応力σ１がシリンダライナ１０の外周面１２に形成された軸方向溝１３の面と直交して作用すると共にリブ１５の側面１６及び頂面１７にそれぞれの面と直交して作用し、アルミニウム合金の凝固及び収縮によってリブ１５の両側面１６を強固に挟み込む。このアルミニウム合金溶湯の凝固及び収縮の収縮応力σ１によってシリンダライナ１０の各軸方向溝１３、周溝１４、各リブ１５の側面１６及び頂面１７を含むシリンダライナ１０の外周面１２とシリンダブロック本体２０の界面Ｂが密着する。
【００４１】
特に、リブ１５を包むようにリブ１５の界面Ｂａとなる側面１６及び頂面１７にアルミニウム合金が密着して結合する、いわゆる食い付き現象が生じてリブ１５とシリンダブロック本体２０との結合強度が確保される。
【００４２】
このシリンダライナ１０の外周面１２に等間隔で周方向に形成された各リブ１５とアルミニウム合金との結合によって図８の説明図に示すように、シリンダライナ１０を鋳包むアルミニウム合金溶湯の凝固に伴う周方向の収縮が各リブ１５によって均等に受け止められてアルミニウム合金溶湯の周方向の移動が抑制される。この結果、アルミニウム合金溶湯の凝固及び収縮時に発生する周方向応力σ２がシリンダライナ１０の外周面１２に沿って均等に分散されて収縮後のアルミニウム合金に生じる残留応力を軽減及び均等に分散することができる。この残留応力の軽減及び均等化によってシリンダブロック本体２０の残留応力が緩和される。特に、シリンダブロック１における隣接するシリンダライナ１０間に形成されるシリンダブロック本体２０の薄肉部２１の残留応力が緩和されてシリンダブロック本体２０の割れ等が防止できる。
【００４３】
更に、このように鋳鉄製のシリンダライナ１０を鋳包むアルミニウム合金製のシリンダブロック本体２０には、アルミニウム合金溶湯の凝固及び収縮時に発生する残留応力や熱膨張差によって高い負荷が加わり、図９の説明図に示すようにシリンダライナ１０の外周面１２からシリンダブロック本体２０を剥離する方向の剥離応力σ３が発生することがある。
【００４４】
この剥離応力σ３に対し、シリンダブロック本体２０のリブ１５の側面１６との各界面Ｂａがマイナス勾配に形成されたシリンダブロック１０のリブ１５の各側面１６によって受け止められてシリンダブロック本体２０にリブ１５により抗力Ｐ３が作用し、シリンダライナ１０とシリンダブロック本体２０との密着力Ｐ１が確保される。この結果、シリンダライナ１０とシリンダブロック本体２０との界面Ｂにおける隙間の発生が防止できる。
【００４５】
更に、シリンダライナ１０の軸方向中央部の外径ｄ１が両軸方向端部の外径ｄ２よりも小径で、この軸方向中央部の最細部から各軸方向端部に向けて徐々に外径が拡大する外周面１２を有する筒状に形成されることから、図１０の説明図に示すようにピストン等からシリンダライナ１０に軸方向に作用する軸方向応力σ４がシリンダブロック本体２０におけるシリンダライナ１０の外周面１２との界面Ｂ全体或いは広範囲に亘って受け止められる。これによりシリンダブロック本体２０の広範囲に分散された抗力Ｐ４が作用し、シリンダライナ１０とシリンダブロック本体２０との界面Ｂに発生する剪断力Ｆ４が広範囲に分散されてシリンダライナ１０とシリンダブロック本体２０との界面Ｂに剪断力Ｆ４が集中することがなくなり、シリンダライナ１０とシリンダブロック本体２０との界面Ｂにおける密着が確保できて隙間の発生が防止できる。
【００４６】
このように形成されたシリンダブロック１は、鋳鉄製のシリンダライナ１０とアルミニウム合金製のシリンダブロック本体２０との界面Ｂに空隙が発生することなく、シリンダライナ１０の周方向Ｒ全周におけるシリンダライナ１０とシリンダブロック本体２０への熱伝導率が均一になり、熱伝導効率が向上してエンジンの冷却性能が確保できると共に、シリンダライナ１０の熱膨張率にバラツキがなくなる。その結果、シリンダライナ１０が真円に膨張してシリンダボア内面１１が真円の円筒形状となり、シリンダボア内を往復動するピストンとの摩擦係数が抑制できる。このシリンダライナ１０とピストンとの摩擦係数の抑制に伴ってオイルの消費が減少すると共にピストンリングの磨耗が回避されてエンジンの燃費、性能、耐久性等が向上する。
【００４７】
また、シリンダライナ１０とシリンダブロック本体２０との界面Ｂに隙間がなく密着して結合強度が確保され、シリンダボア内面１１を機械加工する際にシリンダライナ１０に加工時の負荷が作用してもシリンダライナ１０の弾性変形が抑制されて加工精度が確保できる。更に、シリンダライナ１０とシリンダブロック本体２０との界面Ｂに隙間がなく、シリンダライナ１０の変形が防止されてシリンダライナ１０の経時変化が回避できる。
【００４８】
また、界面Ｂの密着によりシリンダライナ１０とシリンダブロック本体２０との間に冷却水等が浸入することがなくなりシリンダライナ１０の発錆が抑制でき、発錆によるシリンダライナ１０の変形が回避できる。
【００４９】
このように、本実施の形態によると、鋳鉄製のシリンダライナ１０とアルミニウム合金製のシリンダブロック本体２０との界面Ｂの密着状態が安定し、界面Ｂに隙間の発生がなくシリンダライナ１０とシリンダブロック本体２０の結合強度に優れ安定した高品質のシリンダブロック１が得られる。
【００５０】
ここで、本実施の形態に対し、図１１に図８に対応する比較説明図を示すように、外周面１１２にリブのないシリンダライナ１１０をアルミニウム合金で鋳包むと、アルミニウム合金溶湯の凝固及び収縮時に界面Ｂとなるシリンダライナ１１０の外周面１１２に沿ってアルミニウム合金溶湯が流動し、周方向に大きな周方向応力σ２が発生し、収縮後のアルミニウム合金に生じる残留応力が隣接するシリンダライナ１１０間に形成されるシリンダブロック本体１２０の薄肉部１２１に集中し、この応力集中によってシリンダブロック本体１２０の割れ等を誘発することがある。
【００５１】
また、図１２に図９に対応する比較説明図を示すように、外周面１１２にリブのないシリンダライナ１１０をアルミニウム合金で鋳包みしたシリンダブロック本体１２０にあっては、アルミニウム合金溶湯の凝固及び収縮時に発生する残留応力や熱膨張差によりシリンダブロック本体１２０をシリンダライナ１１０から剥離する方向の剥離応力σ３が発生すると、シリンダライナ１１０とシリンダブロック本体１２０との密着力Ｐ１に抗してシリンダブロック本体１２０がシリンダライナ１１０から剥離し、シリンダライナ１１０とシリンダブロック本体１２０との界面Ｂに隙間が発生するおそれがある。
【００５２】
更に、図１３に図１０に対応する比較説明図を示すように、軸方向に亘って同径の外周面１１２によって筒状に形成されたシリンダライナ１１０にあっては、ピストン等からシリンダライナ１１０に軸方向応力σ４が作用すると、シリンダライナ１１０とシリンダブロック本体１２０との界面Ｂに発生する剪断力Ｆ４が分散することなく、シリンダライナ１１０とシリンダブロック本体１２０との界面Ｂに集中して作用し、シリンダライナ１１０とシリンダブロック本体１２０との界面Ｂに隙間が発生するおそれがある。
【実施例】
【００５３】
図１４に要部断面図を示すように、シリンダボア内径が１００ｍｍ、外径１０６ｍｍ、軸方向の長さが１２０ｍｍの鋳鉄製のシリンダライナ１０で、側面１６の傾斜角θを５°に設定し、リブ間隔となる軸方向溝１３の溝幅Ｓ及びリブ１５のリブ幅Ｗを種々変更し、溝幅Ｓ及びリブ幅Ｗが異なるシリンダライナ１０を、ダイカストによるアルミニウム合金製のシリンダブロック本体２０に鋳包んでシリンダブロック１を製造し、溝幅Ｗ及びリブ高さＨと生産性及び密着性との相関関係を試験し評価した。
【００５４】
図１５及び図１６はその試験結果及び評価を示す図であって、図１５は溝幅Ｓ及びリブ幅Ｗと、生産性及びシリンダライナ１０とシリンダブロック本体２０の密着性との相関関係を示す「溝幅・リブ幅−生産性・密着性の相関関係評価図」である。
【００５５】
この結果より軸方向溝１３の溝幅Ｓが１．５ｍｍ〜５．０ｍｍの範囲で、かつリブ幅Ｗが１．５ｍｍ〜４．０ｍｍの範囲において生産性及び密着性において使用可能なシリンダブロック１が得られ、特に溝幅Ｓが２．０ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲において生産性及び密着性のいずれもが良好なシリンダブロック１が得られることが確認できる。
【００５６】
図１６は、リブ高さＨ及びリブ幅Ｗと、生産性及び密着性との相関関係を示す「リブ高さ・リブ幅−生産性・密着性の相関関係評価図」である。
【００５７】
この結果よりリブ高さＨが０．４ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲で、かつリブ幅Ｗが１．５ｍｍ〜４．０ｍｍの範囲において生産性及び密着性において使用可能なシリンダブロック１が得られ、特にリブ高さＨが０．５ｍｍ〜０．９ｍｍの範囲において生産性及び密着性のいずれもが良好であるシリンダブロック１が得られることが確認できる。
【００５８】
これらよりシリンダボア内径が１００ｍｍ、外径１０６ｍｍ、軸方向の長さが１２０ｍｍの鋳造性のシリンダライナ１０にあっては、軸方向溝１３の溝幅Ｓが１．５ｍｍ〜５．０ｍｍ、リブ１５のリブ幅Ｗが１．５ｍｍ〜４．０ｍｍでかつリブ高さＨが０．４ｍｍ〜１．０ｍｍで生産性及び密着性が使用可能範囲なシリンダブロック１が得られ、特に溝幅Ｓが２．０ｍｍ〜４．５ｍｍ、リブ幅Ｗが２．０ｍｍ〜３．５ｍｍでかつリブ高さＨが０．５ｍｍ〜０．９ｍｍにおいて生産性及び密着性が共に良好なシリンダブロック１が得られることが確認できる。
【００５９】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施の形態ではシリンダライナ１０の外周面のほぼ全面に亘って軸方向溝１３及びリブ１５を形成したが、シリンダブロック本体２０に鋳包みした際にアッパデッキ側となる軸方向端部から所定範囲に亘って軸方向溝１３を省略することによって軸方向端部に沿って周方向に連続する環状の肉厚部を形成することもできる。これにより肉厚部によってシリンダブロックのアッパデッキの周辺の剛性が確保できてピストンによりシリンダライナの内周面を衝打した際の衝撃を受け止めることが可能になり、衝打によるエンジンの振動及び騒音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係るシリンダライナ及びシリンダブロックの実施の形態におけるシリンダブロックの平面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】シリンダライナの斜視図である。
【図４】図３のＩＩ−ＩＩ線断面の要部拡大図である。
【図５】シリンダライナの製造に使用する外中子を作成するための製造機の構成を示す断面図である。
【図６】鋳型の断面図である。
【図７】アルミニウム合金溶湯の凝固及び収縮による収縮応力の作用を示す説明図である。
【図８】アルミニウム合金溶湯の凝固及び収縮によるアルミニウム合金溶湯の凝固及び収縮による周方向応力の作用を示す説明図である。
【図９】シリンダブロックに作用する剥離応力を示す説明図である。
【図１０】シリンダブロックに作用する軸方向応力を示す説明図である。
【図１１】図８に対応する本実施の形態との比較説明図である。
【図１２】図９に対応する本実施の形態との比較説明図である。
【図１３】図１０に対応する本実施の形態との比較説明図である。
【図１４】実施例におけるシリンダライナの要部断面図である。
【図１５】試験結果及び評価を示す溝幅・リブ幅−生産性・密着性の相関関係評価図である。
【図１６】リブ高さ・リブ幅−生産性・密着性の相関関係評価図である。
【符号の説明】
【００６１】
１      シリンダブロック
１０    シリンダライナ
１２    外周面
１３    軸方向溝
１４    周溝
１５    リブ
１６    側面
１６ａ  基端
１６ｂ  頂端
１７    頂面
２０    シリンダブロック
Ｌ      中心軸
Ｌ１    径方向基準線
θ      径方向基準線と側面とのなす角度
Ｓ      溝幅
Ｗ      リブ幅
Ｈ      リブ高さ
Ｂ、Ｂａ  界面
【図１】
2006194168.tif 000003
【図２】
2006194168.tif 000004
【図３】
2006194168.tif 000005
【図４】
2006194168.tif 000006
【図５】
2006194168.tif 000007
【図６】
2006194168.tif 000008
【図７】
2006194168.tif 000009
【図８】
2006194168.tif 000010
【図９】
2006194168.tif 000011
【図１０】
2006194168.tif 000012
【図１１】
2006194168.tif 000013
【図１２】
2006194168.tif 000014
【図１３】
2006194168.tif 000015
【図１４】
2006194168.tif 000016
【図１５】
2006194168.tif 000017
【図１６】
2006194168.tif 000018