(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳鉄製の円筒状で一方の軸方向端部から他方の軸方向端部に連続する外周面に周方向に連続する環状の平坦面が軸方向に間隔を有して複数形成され、かつ上記一方の軸方向端部から軸方向中央部の範囲における上記各平坦面間にそれぞれ周方向に連続する第１周方向溝が形成され、上記軸方向中央部から他方の軸方向端部の範囲における上記各平坦面間にそれぞれ周方向に連続する第２周方向溝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であって、
上記第１周方向溝は、
軸方向断面形状において上記一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する上記平坦面に対してアンダーカットされた第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成された第１周方向溝部と、
上記第２傾斜面の周端に連続すると共に他方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第３傾斜面、該第３傾斜面の内周端から次第に拡径する第２曲面、該第２曲面の外周端から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に拡径して第３傾斜面と対向すると共に隣接する軸方向端部側の平坦面の端縁に外周端縁が連続する上記平坦面に対してアンダーカットされた第４傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成された第２周方向溝部とを有し、
上記第２周方向溝は、
軸方向断面形状において上記一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する上記平坦面に対してアンダーカットされた第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成された、ことを特徴とするシリンダライナ。
【請求項２】
鋳鉄製の円筒状で一方の軸方向端部から他方の軸方向端部に連続する外周面に周方向に連続する螺旋状の平坦面が軸方向に間隔を有して連続して形成され、かつ上記一方の軸方向端部から軸方向中央部の範囲において上記螺旋状の平坦面間に螺旋状で連続する第１周方向溝が形成され、上記軸方向中央部から他方の軸方向端部の範囲おいて上記螺旋状の平坦面間に螺旋状で連続する第１周方向溝が形成され、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であって、
上記第１周方向溝は、
軸方向断面形状において上記一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する上記平坦面に対してアンダーカットされた第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成された第１周方向溝部と、
上記第２傾斜面の周端に連続すると共に他方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第３傾斜面、該第３傾斜面の内周端から次第に拡径する第２曲面、該第２曲面の外周端から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に拡径して第３傾斜面と対向すると共に隣接する軸方向端部側の平坦面の端縁に外周端縁が連続する上記平坦面に対してアンダーカットされた第４傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成された第２周方向溝部とを有し、
上記第２周方向溝は、
軸方向断面形状において上記一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する上記平坦面に対してアンダーカットされた第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成された、ことを特徴とするシリンダライナ。
【請求項３】
鋳鉄製の円筒状で一方の軸方向端部から他方の軸方向端部に連続する外周面に周方向に連続する環状の平坦面が軸方向に間隔を有して複数形成され、かつ上記一方の軸方向端部から軸方向中央部の範囲における上記各平坦面間にそれぞれ周方向に連続する第１周方向溝が形成され、上記軸方向中央部から他方の軸方向端部の範囲における上記各平坦面間にそれぞれ周方向に連続する第２周方向溝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の製造方法において、
筒状に鋳造されたシリンダライナの素材を中心軸回りに回転駆動させ、該素材の外周面に第１加工工具を当て環状でかつ上記一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状の第２周方向溝と環状で上記一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状で上記第２周方向溝と同形の第２周方向溝部を上記一方の軸方向端部側から上記他方の軸方向端部側に順に軸方向に間隔を有して複数切削加工し、
該複数の第２周方向溝及び第２周方向溝部が切削加工された素材を中心軸回りに回転駆動させ、該素材の外周面に上記他方の軸方向端部側から軸方向中央部側に順に軸方向に間隔を有して第２加工工具を当てて、
上記各第２周方向溝部の第２傾斜面の周端に連続すると共に他方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第３傾斜面、該第３傾斜面の内周端から次第に拡径する第２曲面、該第２曲面の外周端から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に拡径して第３傾斜面と対向すると共に隣接する軸方向端部側の平坦面の端縁に外周端が連続する第４傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成された第２周方向溝部を切削加工して複数の第１周方向溝を形成することを特徴とするシリンダライナの製造方法。
【請求項４】
鋳鉄製の円筒状で一方の軸方向端部から他方の軸方向端部に連続する外周面に周方向に連続する螺旋状の平坦面が軸方向に間隔を有して連続して形成され、かつ上記一方の軸方向端部から軸方向中央部の範囲において上記螺旋状の平坦面間に螺旋状で連続する第１周方向溝が形成され、上記軸方向中央部から他方の軸方向端部の範囲おいて上記螺旋状の平坦面間に螺旋状で連続する第１周方向溝が形成され、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の製造方法において、
筒状に鋳造されたシリンダライナの素材を中心軸回りに回転駆動させ、該素材の外周面に第１加工工具を当て中心軸線と平行に一方の軸方向端部側から他方の軸方向端部側に移動させて他方の軸方向端部側から軸方向中央部に亘って螺旋状でかつ軸方向断面形状が一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状の第２周方向溝を切削加工し、該軸方向中央部から上記一方の軸方向端部側に上記第２周方向溝に連続する螺旋状でかつ軸方向断面形状が一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状の第１周方向溝部を切削加工し、
該螺旋状の第２周方向溝及び第１周方向溝部が切削加工された素材を中心軸回りに上記回転方向と逆回転方向に回転駆動させ、該素材の外周面に加工工具を当て中心軸線と平行に一方の軸方向端部側から軸方向中央部まで移動させて螺旋状でかつ軸方向断面形状が上記第２傾斜面の周端に連続すると共に他方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第３傾斜面、該第３傾斜面の内周端から次第に拡径する第２曲面、該第２曲面の外周端から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に拡径して第３傾斜面と対向すると共に隣接する軸方向端部側の平坦面の端縁に外周端が連続する第４傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成された第２周方向溝部を切削加工して螺旋状の第１周方向溝を形成することを特徴とするシリンダライナの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに用いられるシリンダライナ及びシリンダライナの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、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間、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に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にバラツキがあると、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。この熱膨張率のバラツキにより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形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大すると共に、ピストンリングの摩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。
【０００５】
この対策として、シリンダライナの外周面に溝或いは突起を多数一体に設け、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結合強度を高くするシリンダライナが種々知られている。
【０００６】
例えば、特許文献１のシリンダライナは、シリンダライナの外周面にシリンダブロック本体の鋳造時における溶湯の凝固の進行度合いに従って、溶湯の凝固が遅いクランクケース部側の形状を細かくし、あるいは溝深さを深くするなど異なる形状の凹凸部を備える。
【０００７】
また、特許文献２のシリンダライナは、シリンダライナの外周面に、アンダーカットを有して周方向に連続する断面略Ｊ字状に形成された第１周方向溝部と、この第１周方向溝部に連続すると共にアンダーカットを有する断面略Ｊ字状に形成された第２周方向溝部によって周方向に連続する断面略ω字状の周方向溝を複数形成する。こ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みするにあたり、周方向溝によって溶湯の移動が抑制されて凝固及び収縮時に発生する残留応力が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と共に、シリンダブロック本体とシリンダライナとの結合強度が確保できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１３８３６号公報
【特許文献２】特開２０１０−５９９０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献１のシリンダライナによると、シリンダライナの外周面に形状の異なる凹凸部を形成することで、シリンダブロック本体との結合強度の向上を図っている。しかし、シリンダライナの外周面のほぼ全長範囲に亘って形状を細かくし、あるいは溝深さを深くするなど形状の異なる凹凸部を形成することから、その製造が極めて複雑になり、製造コストの増大が懸念される。
【００１０】
特許文献２のシリンダライナによると、アンダーカットを有する断面略Ｊ字状の第１周方向溝部及び第２周方向溝部によって断面略ω字状の周方向溝を外周面のほぼ全長範囲に亘って複数形成することでシリンダライナとシリンダブロック本体と結合強度が確保できる。
【００１１】
しかし、シリンダライナの外周面のほぼ全長範囲に亘って断面略Ｊ字状の第１周方向溝部及び第２周方向溝部によって構成される断面略ω状の周方向溝を複数形成することからその製造コストの増大が懸念される。
【００１２】
ここで、発明者は鋭意検討したところ、シリンダライナをシリンダブロック本体のシリンダボア部に鋳包みする鋳造成形時には、溶湯がクランクケース部側から流入されてシリンダボア部に対応する部位に流れ込む。このとき溶湯の冷却による凝固はシリンダボア部の先端側付近から始まり、シリンダボア部におけるクランクケース部側が最後に凝固することから、この凝固過程において最後に凝固するシリンダボア部におけるクランクケース部側に内部応力が残存と共に、シリンダブロック本体にシリンダヘッドをボルト締結する際にシリンダボア部におけるクランクケース部側の範囲において局部的な変形が誘発されることから、該部におけるシリンダライナとシリンダブロック本体との間に比較的大きな結合強度が要求される一方、初期過程に凝固するシリンダボア部の先端側においては要求結合強度が比較的小さいことが判明した。
【００１３】
従って、かかる点に鑑み成された本発明の目的は、要求結合強度に応じた周方向溝を適切に設定することでシリンダブロック本体との結合強度を適切に確保しつつ製造コストの抑制が可能なシリンダライナ及びシリンダライナ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】
【００１４】
請求項1に記載のシリンダライナの発明は、鋳鉄製の円筒状で一方の軸方向端部から他方の軸方向端部に連続する外周面に周方向に連続する環状の平坦面が軸方向に間隔を有して複数形成され、かつ上記一方の軸方向端部から軸方向中央部の範囲における上記各平坦面間にそれぞれ周方向に連続する第１周方向溝が形成され、上記軸方向中央部から他方の軸方向端部の範囲における上記各平坦面間にそれぞれ周方向に連続する第２周方向溝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であって、上記第１周方向溝は、軸方向断面形状において上記一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する上記平坦面に対してアンダーカットされた第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成された第１周方向溝部と、上記第２傾斜面の周端に連続すると共に他方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第３傾斜面、該第３傾斜面の内周端から次第に拡径する第２曲面、該第２曲面の外周端から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に拡径して第３傾斜面と対向すると共に隣接する軸方向端部側の平坦面の端縁に外周端縁が連続する上記平坦面に対してアンダーカットされた第４傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成された第２周方向溝部とを有し、上記第２周方向溝は、軸方向断面形状において上記一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する上記平坦面に対してアンダーカットされた第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成されたことを特徴とする。
【００１５】
これによると、シリンダライナにおける外周面の一方の軸方向端部から軸方向中央部の範囲に周方向に連続する第１周方向溝を複数設け、かつ各第１周方向溝を一方の軸方向端部側の平坦面の端縁に、この平坦面に対してアンダーカットされた断面Ｊ字状に形成された第１周方向溝部と、第１周方向溝部に連続すると共に隣接する軸方向端部側の平坦面の端縁に、この平坦面に対してアンダーカットされて連続する断面Ｊ字状に形成された第２周方向溝部とによって形成することで、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アルミニウム合金溶湯の軸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軸方向応力が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。更に、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及び残留応力等の種々の応力がシリンダライナの外周面に断面Ｊ字状の第１周方向溝部及び第２周方向溝部によって形成された断面略ω字形状の第１周方向溝部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てシリンダライナとシリンダブロック本体との界面の密着状態が安定した結合強度が確保できる。
【００１６】
一方、シリンダライナの軸方向中央部から他方の軸方向端部の範囲においては、シリンダライナの外周面からシリンダブロック本体を剥離する方向の剥離応力に対してシリンダライナの第２周方向溝のアンダーカットされた第１曲面の外周端近傍から第１傾斜面によって受け止められる抗力が作用し、シリンダライナとシリンダ本体との密着力が確保される。
【００１７】
従って、シリンダ本体との要求結合強度に応じて比較的大きな結合強度が要求されるシリンダライナの一方端部から軸方向中央部の範囲に多数の断面略ω字状の第１周方向溝を形成し、比較的要求結合強度が少ない軸方向中央部から他方の軸方向端部の範囲には断面略Ｊ字状の簡単な形状の第２周方向溝を形成することで、シリンダライナの軸方向における要求結合強度範囲に応じたシリンダブロック本体との結合強度が適切に確保され、かつシリンダライナが、その外周面に一方軸方向端部から軸方向中央部の範囲に多数の第１周方向溝を形成し、軸方向中央部から他方の軸方向端部の範囲に形状の簡単な第２周方向溝に形成する形状であり、シリンダライナの製造コストの抑制が得られる。
【００１８】
請求項２に記載のシリンダライナの発明は、鋳鉄製の円筒状で一方の軸方向端部から他方の軸方向端部に連続する外周面に周方向に連続する螺旋状の平坦面が軸方向に間隔を有して連続して形成され、かつ上記一方の軸方向端部から軸方向中央部の範囲において上記螺旋状の平坦面間に螺旋状で連続する第１周方向溝が形成され、上記軸方向中央部から他方の軸方向端部の範囲おいて上記螺旋状の平坦面間に螺旋状で連続する第１周方向溝が形成され、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であって、上記第１周方向溝は、軸方向断面形状において上記一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する上記平坦面に対してアンダーカットされた第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成された第１周方向溝部と、上記第２傾斜面の周端に連続すると共に他方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第３傾斜面、該第３傾斜面の内周端から次第に拡径する第２曲面、該第２曲面の外周端から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に拡径して第３傾斜面と対向すると共に隣接する軸方向端部側の平坦面の端縁に外周端縁が連続する上記平坦面に対してアンダーカットされた第４傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成された第２周方向溝部とを有し、上記第２周方向溝は、軸方向断面形状において上記一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する上記平坦面に対してアンダーカットされた第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成されたことを特徴とする。
【００１９】
これによると、シリンダライナにおける外周面の一方の軸方向端部から軸方向中央部の範囲に亘って周方向に連続する螺旋状の第１周方向溝が形成され、かつ第１周方向溝が軸方向断面形状において一方の軸方向端部側の平坦面の端縁に、この平坦面に対してアンダーカットされて断面Ｊ字状に形成された第１周方向溝部と、第１周方向溝部に連続すると共に隣接する軸方向端部側の平坦面の端縁に、この平坦面に対してアンダーカットされて連続する断面Ｊ字状に形成された第２周方向溝部とによって断面略ω字状に形成することで、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アルミニウム合金溶湯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応力が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。更に、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及び残留応力等の種々の応力がシリンダライナの外周面に断面Ｊ字状の第１周方向溝部及び第２周方向溝部によって形成された螺旋状の第１周方向溝部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の密着状態が安定して結合強度が確保できる。
【００２０】
一方、シリンダライナの軸方向中央部から他方の軸方向端部の範囲においては、シリンダライナの外周面からシリンダブロック本体を剥離する方向の剥離応力に対してシリンダライナの第２周方向溝のアンダーカットされた螺旋状に連続する第１曲面の外周端近傍から第１傾斜面によって受け止める抗力が作用し、シリンダライナとシリンダ本体との密着力が確保される。
【００２１】
従って、シリンダブロック本体との要求結合強度に応じて比較的大きな結合強度が要求されるシリンダライナの一方の軸方向端部から軸方向中央部の範囲に断面略ω字状で螺旋状に連続する第１周方向溝を形成し、比較的要求結合強度が少ない軸方向中間部から他方の軸方向端部の範囲に断面略Ｊ字状で連続する螺旋状の第２周方向溝に形成することで、シリンダライナの軸方向における要求結合強度範囲に対応してシリンダブロック本体との結合強度が適切に確保される。更に、シリンダライナが一方の軸方向端部から軸方向中央部の範囲に断面略ω字状で連続する螺旋状の第１周方向溝を形成し、軸方向中間部から他方の軸方向端部の範囲に断面略Ｊ字状で連続する螺旋状の第２周方向溝に形成する簡単な形状でありシリンダライナの製造コストの抑制が得られる。
【００２２】
請求項３に記載のシリンダライナの製造方法の発明は、鋳鉄製の円筒状で一方の軸方向端部から他方の軸方向端部に連続する外周面に周方向に連続する環状の平坦面が軸方向に間隔を有して複数形成され、かつ上記一方の軸方向端部から軸方向中央部の範囲における上記各平坦面間にそれぞれ周方向に連続する第１周方向溝が形成され、上記軸方向中央部から他方の軸方向端部の範囲における上記各平坦面間にそれぞれ周方向に連続する第２周方向溝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の製造方法において、筒状に鋳造されたシリンダライナの素材を中心軸回りに回転駆動させ、該素材の外周面に第１加工工具を当て環状でかつ上記一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状の第２周方向溝と環状で上記一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状で上記第２周方向溝と同形の第２周方向溝部を上記一方の軸方向端部側から他方の軸方向端部側に順に軸方向に間隔を有して複数切削加工し、該複数の第２周方向溝及び第２周方向溝部が切削加工された素材を中心軸回りに回転駆動させ、該素材の外周面に上記他方の軸方向端部側から軸方向中央部側に順に軸方向に間隔を有して第２加工工具を当てて、上記各第２周方向溝部の第２傾斜面の周端に連続すると共に他方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第３傾斜面、該第３傾斜面の内周端から次第に拡径する第２曲面、該第２曲面の外周端から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に拡径して第３傾斜面と対向すると共に隣接する軸方向端部側の平坦面の端縁に外周端が連続する第４傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成された第２周方向溝部を切削加工して複数の第１周方向溝を形成することを特徴とする。
【００２３】
これによると、筒状に鋳造されたシリンダライナの素材を中心軸回りに回転駆動させて外周面に第１加工工具を当て環状でかつ断面Ｊ字状の第２周方向溝及び第１周方向溝部を軸方向に間隔を有して複数切削加工し、この複数の第２周方向溝及び第１周方向溝部が切削加工された素材を中心軸回りに回転駆動させて外周面に第２加工工具を当てて断面Ｊ字状に形成された第２周方向溝部を切削加工して第１周方向溝を形成する機械加工により請求項１のシリンダライナを効率的に製造することができ、シリンダライナの製造コストの低減が得られる。
【００２４】
請求項４に記載のシリンダライナの製造方法の発明は、鋳鉄製の円筒状で一方の軸方向端部から他方の軸方向端部に連続する外周面に周方向に連続する螺旋状の平坦面が軸方向に間隔を有して連続して形成され、かつ上記一方の軸方向端部から軸方向中央部の範囲において上記螺旋状の平坦面間に螺旋状で連続する第１周方向溝が形成され、上記軸方向中央部から他方の軸方向端部の範囲おいて上記螺旋状の平坦面間に螺旋状で連続する第１周方向溝が形成され、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の製造方法において、筒状に鋳造されたシリンダライナの素材を中心軸回りに回転駆動させ、該素材の外周面に第１加工工具を当て中心軸線と平行に一方の軸方向端部側から他方の軸方向端部側に移動させて他方の軸方向端部側から軸方向中央部に亘って螺旋状でかつ軸方向断面形状が一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状の第２周方向溝を切削加工し、該軸方向中央部から上記一方の軸方向端部側に上記第２周方向溝に連続する螺旋状でかつ軸方向断面形状が一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第１傾斜面、該第１傾斜面の内周端から次第に縮径する第１曲面、該第１曲面の内周端から他方の軸方向端部側に移行するに従って拡径して第１傾斜面と対向する第２傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状の第１周方向溝部を切削加工し、該螺旋状の第２周方向溝及び第１周方向溝部が切削加工された素材を中心軸回りに上記回転方向と逆回転方向に回転駆動させ、該素材の外周面に加工工具を当て中心軸線と平行に一方の軸方向端部側から軸方向中央部まで移動させて螺旋状でかつ軸方向断面形状が上記第２傾斜面の周端に連続すると共に他方の軸方向端部側に移行するに従って次第に縮径する第３傾斜面、該第３傾斜面の内周端から次第に拡径する第２曲面、該第２曲面の外周端から上記一方の軸方向端部側に移行するに従って次第に拡径して第３傾斜面と対向すると共に隣接する軸方向端部側の平坦面の端縁に外周端が連続する第４傾斜面が順に連続する断面Ｊ字状に形成された第２周方向溝部を切削加工して螺旋状の第１周方向溝を形成することを特徴とする。
【００２５】
これによると、筒状に鋳造されたシリンダライナの素材を中心軸回りに回転駆動させて外周面に第１加工工具を当て中心軸線と平行に他方の軸方向端部側から一方の軸方向端部側に移動させて連続する螺旋状でかつ断面Ｊ字状の第２周方向溝及び第１周方向溝部を切削加工し、この螺旋状の第２周方向溝及び第１周方向溝部が切削加工された素材を中心軸回りに上記回転方向と逆回転方向に回転駆動させ、素材の外周面に第２加工工具を当て中心軸線と平行に一方の軸方向端部側から軸方向中央部に移動させて螺旋状でかつ断面Ｊ字状に形成された第２周方向溝部を切削加工して第１周方向溝を形成する機械加工により請求項２のシリンダライナを効率的に製造することができ、シリンダライナの製造コストの低減が得られる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、シリンダ本体との要求結合強度に応じて比較的大きな結合強度が要求されるシリンダライナの一方端部から軸方向中央部の範囲に断面略ω字状の第１周方向溝を形成し、比較的要求結合強度が少ない軸方向中央部から他方の軸方向端部の範囲に断面Ｊ字状の第２周方向溝に形成することで、要求結合強度に応じたシリンダブロック本体との結合強度が適切に確保され、かつシリンダライナが、その外周面に一方端部から軸方向中央部の範囲に第１周方向溝を形成し、軸方向中央部から他方の軸方向端部の範囲に第２周方向溝に形成する簡単な形状でありシリンダライナの製造コストの抑制が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施の形態に係り、シリンダブロックの平面図である。
【図２】同上、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】同上、シリンダライナの斜視図である。
【図４】同上、シリンダライナの側面図である。
【図５】同上、図３のＶ−Ｖ線断面の要部拡大図である。
【図６】同上、図５のＶＩ部拡大図である。
【図７】同上、シリンダライナの周方向溝の加工方法の概要説明図である。
【図８】同上、シリンダライナの周方向溝の加工方法の概要説明図である。
【図９】同上、シリンダライナの周方向溝の加工方法の概要説明図である。
【図１０】同上、シリンダライナの周方向溝の加工方法の概要説明図である。
【図１１】第２実施の形態に係り、シリンダライナの斜視図である。
【図１２】同上、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面の要部拡大図である。
【図１３】同上、図１２のＸＩＩＩ部拡大図である。
【図１４】同上、シリンダライナの周方向溝の加工方法の概要説明図である。
【図１５】同上、シリンダライナの周方向溝の加工方法の概要説明図である。
【図１６】同上、シリンダライナの周方向溝の加工方法の概要説明図である。
【図１７】同上、シリンダライナの周方向溝の加工方法の概要説明図である。
【図１８】同上、シリンダブロックの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明によるシリンダライナ及びシリンダライナの製造方法の実施の形態を図を参照して説明する。
【００２９】
（第１実施の形態）
図１乃至図１０を参照して本発明の第１実施の形態を説明する。
【００３０】
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５０で鋳包んだシリンダブロック１の平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３はシリンダライナ１０の斜視図、図４はシリンダライナ１０の側面図、図５は図３のＶ−Ｖ線断面図、図６は図５のＶＩ部拡大図である。
【００３１】
図１及び図２に示すようにシリンダライナ１０を鋳包みするリンダブロック５０は、オープンデッキ型であって、複数、本実施の形態ではシリンダライナ１０を鋳包みする２つの筒状のシリンダボア部５１が並列して一体形成され、シリンダボア部５１の外周はウォータジャケット５２を介在してシリンダ外壁部５３によって囲まれ、シリンダ外壁部５３はウォータジャケット５２の底部を構成するクランクケース部５４を介してシリンダボア部５１に一体結合される。シリンダボア部５１の頂面５１ａ及びシリンダ外壁部５３の頂面５３ａによって図示しないガスケットを介在してシリンダヘッドが取り付けられるシリンダヘッド取付面が形成される。
【００３２】
シリンダライナ１０は、図３乃至図５に示すように中心軸１０Ｌを中心としてクランクケース部５４側の軸方向端部１０ａからシリンダボア部５１の頂面５１ａ側、即ち先端側の軸方向端部１０ｂに延在する断面円形のシリンダボア内面１１及び外周面１２を有する円筒状に形成されている。
【００３３】
外周面１２に軸方向端部１０ａから他方の軸方向端部１０ｂに亘って中心軸１０Ｌと平行で周方向Ｒに連続する環状の平坦面１４が軸方向に等間隔を有して複数形成され、シリンダライナ１０の一方の軸方向端部１０ａから軸方向１０Ｌにおける中央部１０ｃの範囲１０Ａにおいては隣接する平坦面１４間に周方向Ｒに連続する第１周方向溝１５が形成され、軸方向中央部１０ｃから他方の軸方向端部１０ｂの範囲１０Ｂにおいては隣接する平坦面１４間に周方向に連続する第２周方向溝２０が形成されている。
【００３４】
図６に図５のＶＩ部拡大図を示すように、第１周方向溝１５は、軸方向断面形状において、軸方向端部１０ａ側の平坦面１４の端縁となる第１外周端１５ａから軸方向端部１０ａ側に移行するに従って次第に縮径するテーパ状の第１傾斜面１６ａ、第１傾斜面１６ａの内周端１６ｂから円弧状に次第に縮径する第１溝底部となる第１曲面１６ｃ、第１曲面１６ｃの内周端１６ｄから軸方向端部１０ｂ側に移行するに従って拡径して第１傾斜面１６ａと対向するテーパ状の第２傾斜面１６ｅが連続する断面略Ｊ字状に形成された第１周方向溝部１６と、第２傾斜面１６ｅの周端となる稜線１７に周端が連続すると共に軸方向端部１０ｂ側に移行するに従って次第に縮径するテーパ状の第３傾斜面１８ｅ、第３傾斜面１８ｅの内周端１８ｄから円弧状に次第に拡径する第２溝底部となる第２曲面１８ｃ、第２曲面１８ｃの外周端１８ｂから軸方向端部１０ａ側に移行するに従って次第に拡径して第３傾斜面１８ｅと対向するテーパ状で周端が軸方向端部１０ｂ側の平坦面１４の端縁となる第２外周端１５ｂに連続する第４傾斜面１８ａによって断面略Ｊ字状に形成された第２周方向溝部１８とにより稜線１７に関して対称に形成される。
【００３５】
この第１傾斜面１６ａ及び第４傾斜面１８ａは中心軸１０Ｌと直交する径方向基準１０Ｌ１に対して３°から３５°の傾斜角θであって、第１傾斜面１６ａ及び第４傾斜面１８ａの範囲がアンダーカットを形成している。即ち各第１周方向溝１５は軸方向端部１０ａ側の溝底部から軸方向端部１０ｂに向かって傾斜する第１周方向溝部１６と軸方向端部１０ｂ側の溝底部から軸方向端部１０ａに向かって傾斜する第２周方向溝部１８が稜線１７を介して対称形状に連続する断面略ω字状に形成されて隣接する平坦面１４間に開口して形成される。
【００３６】
次に、第２周方向溝２０について説明する。なお、第２周方向溝２０は第１周方向溝１５の第１周方向溝部１６と略同様の形状であり、対応する部分には同一符号付して説明する。
【００３７】
第２周方向溝２０は、軸方向断面形状において軸方向端部１０ａ側の平坦面１４の端縁となる第１外周端２０ａから軸方向端部１０ａ側に移行するに従って次第に縮径するテーパ状の第１傾斜面１６ａ、第１傾斜面１６ａの内周端１６ｂから円弧状に次第に縮径する第１溝底部となる第１曲面１６ｃ、第１曲面１６ｃの内周端１６ｄから軸方向端部１０ｂ側に移行するに従って拡径して第１傾斜面１６ａと対向するテーパ状の第２傾斜面１６ｅが連続する断面略Ｊ字状に形成されて外周端が軸方向端部１０ｂ側の平坦面１４の端縁となる第２外周端２０ｂに連続する。
【００３８】
この第２周方向溝２０の第１傾斜面１６ａは中心軸１０Ｌと直交する径方向基準１０Ｌ１に対して３°から３５°の傾斜角θであって、第１傾斜面１６ａの範囲がアンダーカットを形成している。即ち各第２周方向溝２０は第１周方向溝１５の第１周方向溝部１６と略同一断面形状に形成される。
【００３９】
この外周面１２に第１周方向溝１５及び第２周方向溝２０を形成したシリンダライナ１０の製造方法を図７乃至図９を参照して説明する。
【００４０】
図７乃至図１０は、円筒状の素材の外周面に周方向溝を旋盤等の機械加工により形成するシリンダライナ１０の製造方法の概要説明図である。
【００４１】
図７はシリンダライナ１０に第１周方向溝１５の第１周方向溝部１６及び第２周方向溝２０を旋盤等で機械加工する際に使用する第１加工工具２５の説明図であり、第１加工工具２５と第１周方向溝部１６及び第２周方向溝２０の相関関係を説明する図である。
【００４２】
第１加工工具２５は、シリンダライナ１０の中心軸１０Ｌに対する刃先２５ａの中心線２５ｂの角度、即ち切刃角αにおいて、アンダーカットが形成されるシリンダライナ１０の外周面１２と垂直をなす面１２ｃと刃先２５ａの中心線２５ｂとなす角度βが刃先２５ａのノーズ角γの半分より大きい角（β＞（γ／２））をなす。より詳細に刃先２５ａのコーナ半径ｒが第１曲面１６ｃの半径に相当し、ノーズ角γが第１傾斜面１６ａと第２傾斜面１６ｅとがなす角度に相当する。
【００４３】
図８は、シリンダライナ１０に第１周方向溝１５の第２周方向溝部１８を機械加工する際に使用する第２加工工具２６の説明図であり、第２加工工具２６と第２周方向溝部１８の相関関係を説明する図である。
【００４４】
第２加工工具２６は、第１加工工具２５と同一形状であって、シリンダライナ１０の中心軸１０Ｌに対する刃先２６ａの中心線２６ｂの角度、即ち切刃角αにおいて、アンダーカットが形成されるシリンダライナ１０の外周面１２と垂直をなす面１２ｃと刃先２６ａの中心線２６ｂとなす角度βが刃先２６ａのノーズ角γの半分より大きい角（β＞（γ／２））をなす。より詳細に刃先２６ａのコーナ半径ｒが第２曲面１８ｃの半径に相当し、ノーズ角γが第３傾斜面１８ｅと第４傾斜面１８ａとがなす角度に相当する。
【００４５】
そして、図９（ａ）に概要を示し、同図（ｂ）に加工時の第１加工工具２５を模式的に示すように、筒状に鋳造されて予めシリンダボア内面１１が加工されたシリンダライナ１０の素材Ｗを中心軸１０Ｌ回りに回転駆動させ、かつ軸方向端部１０ｂ側から軸方向端部１０ａ側に予め設定された軸方向間隔で外周面１２に切刃角αで第１加工工具２５を当てて軸方向端部１０ｂと軸方向中央部１０ｃとの間に複数の第２周方向溝２０、即ち平坦面１４の端縁となる第１外周端２０ａから軸方向端部１０ａ側に移行するに従って次第に縮径するテーパ状の第１傾斜面１６ａ、第１傾斜面１６ａの内周端１６ｂから円弧状に次第に縮径する第１溝底部となる第１曲面１６ｃ、第１曲面１６ｃの内周端１６ｄから軸方向端部１０ｂ側に移行するに従って拡径して第１傾斜面１６ａと対向して平坦面１４の端縁となる第２外周端２０ｂにするテーパ状の第２傾斜面１６ｅが連続する断面略Ｊ字状に形成された第２周方向溝２０を切削加工する。同様に、軸方向中央部１０ｃと軸方向端部１０ａとの間に各周方向溝１５の第１周方向溝部１６、即ち平坦面１４の端縁となる第１外周端１５ａから軸方向端部１０ａ側に移行するに従って次第に縮径するテーパ状の第１傾斜面１６ａ、第１傾斜面１６ａの内周端１６ｂから円弧状に次第に縮径する第１溝底部となる第１曲面１６ｃ、第１曲面１６ｃの内周端１６ｄから軸方向端部１０ｂ側に移行するに従って拡径して第１傾斜面１６ａと対向するテーパ状の第２傾斜面１６ｅが連続する断面略Ｊ字状に形成された第１周方向溝部１６を切削加工する。
【００４６】
しかる後、図１０（ａ）に概要を示し、同図（ｂ）に加工時の第２加工工具２６を模式的に示すように、各第１周方向溝部１６及び第２周方向溝２０が切削加工された素材Ｗを中心軸１０Ｌ回りに回転駆動させ、軸方向端部１０ａ側から軸方向中央部１０ｃ側に亘って予め設定された軸方向間隔で外周面１２に切刃角αで第２加工工具２６を当てて、各第１周方向溝部１６の第２傾斜面１６ｅに第３傾斜面１８ｅが連続する第２周方向溝部１８、即ち第１周方向溝部１６の第２傾斜面１６ｅの周端となる稜線１７に周端が連続すると共に軸方向端部１０ｂ側に移行するに従って次第に縮径するテーパ状の第３傾斜面１８ｅ、第３傾斜面１８ｅの内周端１８ｄから円弧状に次第に拡径する第２溝底部となる第２曲面１８ｃ、第２曲面１８ｃの外周端１８ｂから軸方向端部１０ａ側に移行するに従って次第に拡径して第３傾斜面１８ｅと対向するテーパ状で外周端が軸方向端部１０ａ側の平坦面１４の端縁となる第２外周端１５ｂに連続する第４傾斜面１８ａによって断面Ｊ字状に形成された第２周方向溝部１８を切削加工することによって効率的に、かつ良好な周方向溝１５を形成する。
【００４７】
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、軸方向端部１０ａ側をクランクケース部５４側に軸方向端部１０ｂ側をシリンダボア部５１の先端側として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のからなるシリンダブロック本体５０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５０が一体化されたシリンダブロック１が得られる。
【００４８】
この鋳包み工程において、特に結合強度が要求されるシリンダボア部５１のクランクケース部５４側である範囲１０Ａにあっては、アルミニウム合金溶湯が各第１周方向溝１５内にも進入し、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、収縮応力が平坦面１４と直交して作用し、かつ凝固に伴う軸方向の収縮がシリンダライナ１０の外周面１２に多数形成された各第１周方向溝１５の第１周方向溝部１６及び第２周方向溝部１８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軸方向の移動が抑制される。これによりアルミニウム合金溶湯の凝固及び収縮時に発生する軸方向応力がシリンダライナ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５０の残留応力が緩和されてシリンダブロック本体５０、特に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５０の薄肉部の残留応力が緩和されてシリンダブロック本体５０の割れ等が防止できる。
【００４９】
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５０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、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５０を剥離する方向の剥離応力が発生するが、この剥離応力に対してシリンダライナ１２の第１周方向溝１５内に進入したシリンダブロック本体５０の部分が、シリンダライナ１０の各第１周方向溝１５の第１周方向溝部１６及び第２周方向溝部１８、特にアンダーカットされた第１曲面１６ｃの外周端近傍から第１傾斜面１６ａ及び第２曲面１８ｃの外周端近傍から第４傾斜面１８ａによって受け止められて抗力が作用し、シリンダライナ１０とシリンダ本体５０との密着力が確保される。
【００５０】
一方、シリンダボア部５１の上端付近では、エンジン運転時での高温によりシリンダライナ１０の熱膨張量がシリンダボア部５１の熱膨張量よりも大きいことから、シリンダライナ１０がシリンダボア部５１に対して迫り出そうとするが、この迫り出す方向シリンダライナ１０の範囲１０Ｂにおける各第２周方向溝２０が開口することでシリンダライナ１０の迫り出しに効率的に対抗でき、シリンダライナ１０とシリンダボア部５１との密着力を高めることができる。また、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５０を剥離する方向の剥離応力に対して各第２周方向溝２０のアンダーカットされた第１曲面１６ｃの外周端近傍から第１傾斜面１６ａによって受け止められて抗力が作用し、シリンダライナ１０とシリンダ本体５０との密着力が確保される。
【００５１】
従って、このように形成されたシリンダブロック１は、特に結合強が要求されるシリンダライナ１０のクラックケース部５３側の範囲１０Ａにおいてシリンダブロック本体５０との界面に隙間が発生することなく、熱伝導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。
【００５２】
このように、本実施の形態によると、シリンダライナ１０の軸方向における要求結合強度範囲に対応して比較的大きな結合強度が要求されるシリンダライナ１０のクランクケース部５３側の範囲１０Ａに多数の第１周方向溝１５を形成し、比較的要求結合強度が少ないシリンダボア部５１の先端側となる範囲１０Ｂに第２周方向溝２０に形成することで、シリンダブロック本体５０との結合強度を適切に確保される。
【００５３】
更に、シリンダライナ１０の第１周方向溝１５及び第２周方向溝２０が、シリンダライナ１０の素材Ｗを中心軸１０Ｌ回りに回転駆動させ、かつ軸方向端部１０ｂ側から軸方向端部１０ａ側に予め設定された軸方向間隔で外周面１２に第１加工工具２５を当てて軸方向端部１０ｂと軸方向中央部１０ｃとの間に複数の第２周方向溝２０を形成すると共に、軸方向中央部１０ｃと軸方向端部１０ａとの間に複数の第１周方向溝１５の第１周方向溝部１６を軸方向端部１０ｂ側から軸方向端部１０ａ側に向かって一連の工程において形成し、しかる後、この素材Ｗを中心軸１０Ｌ回りに回転駆動させ、予め設定された軸方向間隔で第２加工工具２６を当てて、各第１周方向溝部１６に連続する第２周方向溝部１８を軸方向端部１０ａ側と軸方向中央部１０ｃの間に軸方向端部１０ａ側から軸方向中央部１０ｃ側へ向かって切削加工することで、第１周方向溝１５が形成するため、軸方向に結合強度が異なる複数種類の溝部を効率的に形成することができるため、シリンダライナ１０の製造コストを抑制することができる。
【００５４】
なお、上記実施の形態では複数の第１周方向溝１５が形成される軸方向端部１０ａと軸方向中央部１０ｃとの範囲１０Ａと複数の第２周方向溝２０が形成される軸方向端中央部１０ｃと軸方向端部１０ｂとの範囲１０Ｂが軸方向においてほぼ同一であるが、この範囲１０Ａと範囲１０Ｂの割合はエンジンの仕様等の要求に応じて適宜変更することができる。
【００５５】
（第２実施の形態）
次に、図１１乃至図１８を参照して本発明の第２実施の形態を説明する。
【００５６】
図１１は、本実施の形態における鋳鉄製のシリンダライナ３０の斜視図、図１２は図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面、図１３は図１２のＸＩＩＩ部拡大図である。
【００５７】
シリンダライナ３０は、図１１及び図１２に示すように中心軸３０Ｌを中心としてクランクケース部５４側の軸方向端部３０ａからシリンダボア部５１の頂面５１ａ側、即ち先端側の軸方向端部３０ｂに延在する断面円形のシリンダボア内面３１及び外周面３２を有する円筒状に形成されている。
【００５８】
外周面３２に、一方の軸方向端部３０ａから他方の軸方向端部３０ｂに亘って中心軸３０Ｌと平行で周方向Ｒに連続する螺旋状の平坦面３４が軸方向に間隔を有して連続して形成され、シリンダライナ３０の一方の軸方向端部３０ａから軸方向３０Ｌにおける中央部３０ｃの範囲３０Ａにおいて螺旋状の平坦面３４間に螺旋状で連続する第１周方向溝３５が形成され、軸方向中央部３０ｃから他方の軸方向端部３０ｂの範囲３０Ｂにおいては螺旋状の平坦面３４間に螺旋状で連続する第２周方向溝４０が形成される。
【００５９】
図１３に図１２のＸＩＩＩ部拡大図を示すように、第１周方向溝３５は、軸方向断面形状において軸方向端部３０ａ側の平坦面３４の端縁となる第１外周端３５ａから軸方向端部３０ａ側に移行するに従って次第に縮径するテーパ状の第１傾斜面３６ａ、第１傾斜面３６ａの内周端３６ｂから円弧状に次第に縮径する第１溝底部となる第１曲面３６ｃ、第１曲面３６ｃの内周端３６ｄから軸方向端部３０ｂ側に移行するに従って拡径して第１傾斜面３６ａと対向するテーパ状の第２傾斜面３６ｅが連続する断面Ｊ字状に形成された第１周方向溝部３６と、第２傾斜面３６ｅの周端となる稜線３７に周端が連続すると共に軸方向端部３０ｂ側に移行するに従って次第に縮径するテーパ状の第３傾斜面３８ｅ、第３傾斜面３８ｅの内周端３８ｄから円弧状に次第に拡径する第２溝底部となる第２曲面３８ｃ、第２曲面３８ｃの外周端３８ｂから軸方向端部３０ａ側に移行するに従って次第に拡径して第３傾斜面３８ｅと対向するテーパ状で外周端が軸方向端部３０ｂ側の平坦面３４の端縁となる第２外周端３５ｂに連続する第４傾斜面３８ａによって断面Ｊ字状に形成された第２周方向溝部３８とが稜線３７に関して対称に形成される。
【００６０】
この第１傾斜面３６ａ及び第４傾斜面３８ａは中心軸３０Ｌと直交する径方向基準３０Ｌ１に対して３°から３５°の傾斜角θであって、第１傾斜面３６ａ及び第４傾斜面３８ａの範囲がアンダーカットを形成している。即ち螺旋状の第１周方向溝３５は軸方向端部３０ａ側の溝底部から軸方向中央部３０ｃ側に向かって傾斜する第１周方向溝部３６と、軸方向中央部３０ｃ側の溝底部から軸方向端部３０ａ側に向かって傾斜する第２周方向溝部３８が稜線３７を介して対称に連続する断面略ω字状に形成されて隣接する平坦面３４間に開口して形成される。
【００６１】
第２周方向溝４０は、第１周方向溝３０の第１周方向溝部３６に連続する断面形状であって、第１周方向溝部１６と断面形状においてほぼ同一であり、対応する部位に同一符号を付す。第２周方向溝４０は、軸方向断面形状において軸方向端部３０ａ側の平坦部３４の端縁となる第１外周端４０ａから軸方向端部３０ａ側に移行するに従って次第に縮径するテーパ状の第１傾斜面３６ａ、第１傾斜面３６ａの内周端３６ｂから円弧状に次第に縮径する第１溝底部となる第１曲面３６ｃ、第１曲面３６ｃの内周端３６ｄから軸方向端部３０ｂ側に移行するに従って拡径して第１傾斜面３６ａと対向するテーパ状の第２傾斜面３６ｅが連続する断面略Ｊ字状に形成されて外周端が軸方向端部３０ａ側の平坦面３４の端縁となる第２外周端４０ｂに連続する。
【００６２】
この第１傾斜面３６ａは中心軸３０Ｌと直交する径方向基準３０Ｌ１に対して３°から３５°の傾斜角θであって、第１傾斜面３６ａの範囲がアンダーカットを形成している。
【００６３】
この外周面３２に連続する螺旋状の第１周方向溝３５及び第２周方向溝４０を形成したシリンダライナ３０の製造方法を図１４乃至図１７を参照して説明する。
【００６４】
図１４は、シリンダライナ３０に第１周方向溝３５の第１周溝部３６及び第２周方向溝４０を機械加工する際に使用する第１加工工具４５の説明図であり、第１加工工具４５と第１周方向溝部３６及び第２周方向溝４０の相関関係を説明する図である。
【００６５】
第１加工工具４５は、シリンダライナ３０の中心軸３０Ｌに対する刃先４５ａの中心線４５ｂの角度、即ち切刃角αにおいて、アンダーカットが形成されるシリンダライナ３０の外周面３２と垂直をなす面３２ｃと刃先４５ａの中心線４５ａとなす角度βが刃先４５ａのノーズ角γの半分より大きい角（β＞（γ／２））をなす。より詳細に刃先４５ａのコーナ半径ｒが第１曲面３６ｃの半径に相当し、ノーズ角γが第１傾斜面３６ａと第２傾斜面３６ｅとがなす角度に相当する。
【００６６】
図１５は、シリンダライナ３０に第１周方向溝３５の第２周方向溝部３８を機械加工する際に使用する第２加工工具４６の説明図であり、第２加工工具４６と第２周方向溝部３８の相関関係を説明する図である。
【００６７】
第２加工工具４６は、第１加工工具４５と同一形状であって、シリンダライナ３０の中心軸３０Ｌに対する刃先４６ａの中心線４６ｂの角度、即ち切刃角αにおいて、アンダーカットが形成されるシリンダライナ３０の外周面３２と垂直をなす面３２ｃと刃先４６ａの中心線４６ａとなす角度βが刃先４６ａのノーズ角γの半分より大きい角（β＞（γ／２））をなす。より詳細に刃先４６ａのコーナ半径ｒが第２曲面１８ｃの半径に相当し、ノーズ角γが第３傾斜面１８ｅと第４傾斜面１８ａとがなす角度に相当する。
【００６８】
そして、図１６（ａ）に概要を示し、同図（ｂ）に加工時の第１加工工具４５を模式的に示すように、筒状に鋳造されて予めシリンダボア内面３１が加工されたシリンダライナ３０の素材Ｗを中心軸３０Ｌ回りに回転駆動させ、外周面３２に切刃角αで第１加工工具４５を当てて軸方向端部３０ｂ側から軸方向端部３０ａ側に予め設定された一定送り速度で移動して、螺旋状に連続する第２周方向溝４０及び第１周方向溝３５の第１周方向溝部３６を切削加工する。具体的には軸方向端部３０ｂと軸方向中央部３０ｃとの間に螺旋状の第２周方向溝４０、即ち平面部３４の端縁となる第１外周端４０ａから軸方向端部３０ａ側に移行するに従って次第に縮径するテーパ状の第１傾斜面３６ａ、第１傾斜面３６ａの内周端３６ｂから円弧状に次第に縮径する第１溝底部となる第２曲面３６ｃ、第１曲面３６ｃの内周端３６ｄから軸方向端部３０ｂ側に移行するに従って拡径して第１傾斜面３６ａと対向するテーパ状の第２傾斜面３６ｅが平面部３４の端縁となる第２外周端４０ｂに連続する断面Ｊ字状で螺旋状に連続する第２周方向溝４０を切削加工する。
【００６９】
こ第２周方向溝４０に連続して軸方向中央部３０ｃから軸方向端部３０ａ側に連続する螺旋状の第１周方向溝３５の第１周方向溝部３６、即ち平面部３４の端縁となる第１外周端３６ａから軸方向端部３０ａ側に移行するに従って次第に縮径するテーパ状の第１傾斜面３６ａ、第１傾斜面３６ａの内周端３６ｂから円弧状に次第に縮径する第１溝底部となる第２曲面３６ｃ、第１曲面３６ｃの内周端３６ｄから軸方向端部３０ｂ側に移行するに従って拡径して第１傾斜面３６ａと対向するテーパ状の第２傾斜面３６ｅが連続する断面Ｊ字状で螺旋状に連続する第１周方向溝部３６を切削加工する。
【００７０】
しかる後、螺旋状の第２周方向溝４０及び第１周方向溝部３６が切削加工された素材Ｗを図１７（ａ）に概要を示し、同図（ｂ）に加工時の第２加工工具４６を模式的に示すように、素材Ｗを中心軸３０Ｌ回りに逆方向に回転駆動させ、切刃角αで第２加工工具４６を当てて中心軸３０Ｌに沿って第２加工工具４６を逆方向、即ち、一方の軸方向端部３０ａ側から軸方向中間部３０ｃまで予め設定された一定速度で移動させて第１周方向溝部３６の第２係斜面３６ｅに第３傾斜面３８ｅが連続する螺旋状に連続する第２周方向溝部３８、即ち、第２傾斜面３６ｅの周端となる稜線３７に周端が連続すると共に軸方向端部３０ｂ側に移行するに従って次第に縮径するテーパ状の第３傾斜面３８ｅ、第３傾斜面３８ｅの内周端３８ｄから円弧状に次第に拡径する第２溝底部となる第２曲面３８ｃ、第２曲面３８ｃの外周端３８ｂから軸方向端部３０ａ側に移行するに従って次第に拡径して第３傾斜面３８ｅと対向するテーパ状で外周端が軸方向端部３０ｂ側の平坦面３４の端縁となる第２外周端３５ｂに連続する第４傾斜面３８ａによって断面Ｊ字状に形成された第２周方向溝部３８を切削加工することによって良好な第１周方向溝３５が形成できる。
【００７１】
このように形成されたシリンダライナ３０は、第１実施の形態と同様に鋳包み工程において、軸方向端部３０ａ側をクランクケース部５４側に軸方向端部３０ｂをシリンダボア部５１に先端側として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１８に示すようにシリンダライナ３０がアルミニウム合金からなるシリンダブロック本体５０によって鋳包みされてシリンダライナ３０とシリンダブロック本体５０が一体化されたシリンダブロック１が得られる。
【００７２】
この鋳包み工程において、シリンダボア部５１のクランクケース部５４側である範囲３０Ａにあっては、軸方向端部３０ａから軸方向中央部３０ｃに亘る螺旋状で第１周方向溝３５が軸方向端部３０ａ側の溝底部から軸方向中央部３０ｃに向かって傾斜する第１周方向溝部３６と軸方向端部３０ｂ側の溝底部から軸方向端部３０ａに向かって傾斜する第２周方向溝部３８が稜線３７を介して対象に連続して形成されて隣接する平坦面３４間に開口して形成されることから、アルミニウム合金溶湯が第１周方向溝３５内にも進入してシリンダライナ３０を鋳包むアルミニウム合金溶湯の凝固及び収縮時に収縮応力が平坦面３４と直交して作用し、かつ凝固に伴う軸方向の収縮がシリンダライナ３０の外周面３２に螺旋状に形成された第１周方向溝３５の第１周方向溝部３６によって軸方向に均等に受け止められてアルミニウム合金溶湯の軸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軸方向応力がシリンダライナ３０の外周面３２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５０の残留応力が緩和されてシリンダブロック本体５０、特に隣接するシリンダライナ３０間に形成されるシリンダブロック本体５０の薄肉部の残留応力が緩和されてシリンダブロック本体５０の割れ等が防止できる。
【００７３】
更に、このように鋳鉄製のシリンダライナ３０を鋳包むアルミニウム合金製のシリンダブロック本体５０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、シリンダライナ３０の外周面３２からシリンダブロック本体５０を剥離する方向の剥離応力が発生するが、この剥離応力に対し、シリンダライナ３０の第１周方向溝３５内に進入したシリンダブロック本体５０の部分が、第１周方向溝部３６及び第２周方向溝部３８、特にアンダーカットされた第１曲面３６ｃの外周端近傍から第１傾斜面３０ａ及び第２曲面３８ｃの外周端近傍から第４傾斜面３８ａによって受け止められて抗力が作用し、シリンダライナ３０とシリンダ本体５０との密着力が確保される。
【００７４】
一方、シリンダボア部５１の上端付近では、エンジン運転時での高温によりシリンダライナ３０の熱膨張量がシリンダボア部５１の熱膨張量よりも大きいことから、シリンダライナ３０がシリンダボア部５１に対して迫り出そうとするが、この迫り出す方向に螺旋状に形成された第２周方向溝４０が開口することで、シリンダライナ３０の迫り出しに効率的に対抗できてシリンダライナ３０とシリンダボア部５１との密着力を高めることができる。また、シリンダライナ３０の外周面３２からシリンダブロック本体５０を剥離する方向の剥離応力に対してシリンダライナ３０の第２周方向溝２０のアンダーカットされた螺旋状に連続する第１曲面３６ｃの外周端近傍から第１傾斜面３６ａによって受け止められて抗力が作用し、シリンダライナ３０とシリンダ本体５０との密着力が確保される。
【００７５】
従って、本実施の形態によると  シリンダライナ３０の軸方向における要求結合強度に応じて、比較的大きな結合強度が要求されるシリンダライナ３０のクランクケース５３側の範囲３０Ａに螺旋状の第１周方向溝３５を形成し、比較的要求結合強度が少ないシリンダボア部５１の先端側となる範囲３０Ｂに第２周方向溝４０に形成することで、シリンダブロック本体５０との結合強度が適切に確保され、鋳鉄製のシリンダライナ３０とアルミニウム合金製のシリンダブロック本体５０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３０とシリンダブロック本体５０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。
【００７６】
更に、シリンダライナ３０の外周面３２に螺旋状に連続して形成される第１周方向溝３５及び第２周方向溝４０は、第１実施の形態における溝加工を断続して形成する方法に比べ、筒状に鋳造されたシリンダライナ３０を中心軸３０Ｌ回りに回転駆動させ、外周面３２に第１加工刃具４５を当てて中心軸３０Ｌ方向に沿って軸方向端部３０ｂ側から軸方向端部３０ａ側に移動させて螺旋状に連続する第２周方向溝４０及び第１周方溝３６の第１周溝部３６を機械加工し、しかる後、シリンダライナ３０を中心軸３０Ｌ回りに逆回転駆動し、中心軸３０Ｌに沿って第２加工工具４６を軸方向端部３０ａ側から軸方向中央部３０ｃまで移動させて第１周方向溝３６の第２傾斜面２６ｅに第３傾斜面３８ｅが連続する第２周方向溝３８を機械加工により効率的に形成することができ、生産性の向上が得られ、製造コストの低減が得られる。
【００７７】
なお、上記実施の形態では螺旋状に第１周方向溝３５が形成される軸方向端部３０ａと軸方向中央部３０ｃとの範囲３０Ａと、螺旋状に第２周方向溝４０が形成される軸方向端中央部３０ｃと軸方向端部３０ｂとの範囲３０Ｂが軸方向においてほぼ同一であるが、この範囲３０Ａと範囲３０Ｂの割合はエンジンの仕様等の要求に応じて適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１            シリンダブロック
１０          シリンダライナ
５０          シリンダブロック本体
５１          シリンダボア部
５１ａ        頂面
５２          ウォータジャケット
５３          シリンダ外壁部
５３ａ        頂面
５４          クランクケース部
１０Ｌ        中心軸
１０ａ        一方の軸方向端部
１０ｂ        他方の軸方向端部
１０ｃ        軸方向中央部
１０Ａ        範囲
１０Ｂ        範
１１          シリンダボア内面
１２          外周面
１４          平坦面
１５          第１周方向溝
１５ａ        第１外周端
１５ｂ        第２外周端
１６          第１周方向溝部
１６ａ        第１傾斜面
１６ｂ        内周端
１６ｃ        第１曲面
１６ｄ        内周端
１６ｅ        第２傾斜面
１７          稜線
１８          第２周方向溝部
１８ｅ        第３傾斜面
１８ｄ        内周端
１８ｃ        第２曲面
１８ｂ        外周端
１８ａ        第４傾斜面
２０          第２周方向溝
２０ａ        第１外周端
２０ｂ        第２外側端
２５          第１加工工具
２６          第２加工工具
Ｗ            素材
３０          シリンダライナ
３１          シリンダボア内面
３２          外周面
３４          平坦面
３５          第１周方向溝
３０ａ、３０ｂ    軸方向端部
３０ｃ        軸方向中央部
４０          第２周方向溝
３５ａ        第１外周端
３５ｂ        第２外周端
３６          第１週方向溝部
３６ａ        第１傾斜面
３６ｂ        内周端
３６ｃ        第１曲面
３６ｄ        内周端
３６ｅ        第２傾斜面
３８ｅ        第３傾斜面
３８ｄ        内周端
３８ｃ        第２曲面
３８ｂ        外周端
３８ａ        第４傾斜面
３７          稜線
４０          第２周方向溝
４０ａ        第１外周端
４０ｂ        第２外周端
４５          第１加工工具
４６          第２加工工具
【図１】
0005815262.tif 000002
【図２】
0005815262.tif 000003
【図３】
0005815262.tif 000004
【図４】
0005815262.tif 000005
【図５】
0005815262.tif 000006
【図６】
0005815262.tif 000007
【図７】
0005815262.tif 000008
【図８】
0005815262.tif 000009
【図９】
0005815262.tif 000010
【図１０】
0005815262.tif 000011
【図１１】
0005815262.tif 000012
【図１２】
0005815262.tif 000013
【図１３】
0005815262.tif 000014
【図１４】
0005815262.tif 000015
【図１５】
0005815262.tif 000016
【図１６】
0005815262.tif 000017
【図１７】
0005815262.tif 000018
【図１８】
0005815262.tif 000019