(57)【要約】　　　（修正有）【課題】所定圧力で型内へ溶湯を充填しても、ライナの内周面にばりが生じ難く、後工程での内周面加工に手間がかからず生産効率の向上させる方法の提供。【解決手段】アルミニウム基複合材製ライナ１０は、ライナ１０の基部１１の一端１２にアルミニウム溶湯の圧力でライナ中心１５へ変形させる薄肉部１３を設けた。アルミニウム基複合材製ライナの鋳包み方法は、ライナに鋳包み材支持軸２６を挿入して鋳型２７の型３５内にライナを固定し、型３５内へ溶湯を充填し、この溶湯の圧力で薄肉部１３を曲げることで、鋳包み材支持軸２６へ密着させる。鋳包み材支持軸との間には、着脱のためのすきまを設ける。ライナの薄肉部は圧力で変形してすきまを塞ぐので、ライナの内周面にばりが発生するのを抑制することができる。鋳包み方法では、溶湯の圧力で薄肉部を曲げることで鋳包み材支持軸へ密着させるので、漏れ難くなる。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライナの周囲へアルミニウム溶湯を注ぐことで製造するシリンダブロックにおいて、
前記ライナは、アルミニウム基複合材で構成するとともに、ライナの基部の一端に前記アルミニウム溶湯の圧力でライナ中心へ変形させる薄肉部を設けたことを特徴とするアルミニウム基複合材製ライナ。
【請求項２】
請求項１記載のアルミニウム基複合材製ライナに鋳包み材支持軸を挿入して鋳型内に前記ライナを固定し、型内へ溶湯を充填し、この溶湯の圧力で前記薄肉部を曲げることで、鋳包み材支持軸へ密着させることを特徴とするアルミニウム基複合材製ライナの鋳包み方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリンダブロックに用いるアルミニウム基複合材製ライナ及びその鋳包み方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリンダブロックに鋳包んだライナには、例えば、特開平１１−１８２３４１公報「エンジンのシール構造」に示されたものがある。このエンジンのシール構造に採用したライナを次図で説明する。
図１０は従来のライナの説明図であり、上記公報の図１１を写したものである。
ライナとしてのスリーブ２７（符号は同公報に記載されたものを流用した。以下同様。）は、シリンダヘッド２３側端部に外周面を段落ちさせてなる抜け止め用薄肉部２７ｄを有し、この抜け止め用薄肉部２７ｄを設けたことにより、シリンダ本体部２７ｃ側のシリンダヘッド合面２２ｆ部分は厚肉となり、ガスケット９１のビード部９１ａの当接スペースを容易に確保できるというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記図１０のスリーブ２７を用いてシリンダブロックを鋳造する場合、スリーブ２７のシリンダヘッド２３側端部にばりが発生することがある。ばりを次図で説明する。
図１１（ａ），（ｂ）は課題の説明図であり、（ａ）は鋳型の要部断面図、（ｂ）はばりの斜視図である。
【０００４】
（ａ）において、鋳型１０１にライナ１０２（図１０のスリーブ２７）を支持軸１０３で取り付けて、型内に溶湯を注湯すると、ライナ１０２の端部１０４と鋳型１０１との間から溶湯が矢印ａの如く漏れることがあり、内周面１０５と支持軸１０３の間に入る。支持軸１０３の外径Ｄｋとライナ１０２の内径ｄｋとの間には着脱のためのすきまｓ（ｓ＝ｄｋ−Ｄｋ）を設定するが、半径でのすきまをｓ／２で表わすと、ｓ／２は例えば、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍで、このすきま（ｓ／２）に厚さが０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度のばりが発生する。
【０００５】
（ｂ）において、ライナ１０２の内周面１０５にばり１０６が発生すると、ばり１０６の除去に手間がかかり、生産コストが嵩む。例えば、研削または手作業で取り除くが、研削の場合には、研削する量（体積）が多くなり、研削に時間がかかる。一方、手作業で剥がす場合には、厚いばり１０６を剥がすことになり、手間がかかる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、ライナの内周面にばりが発生するのを抑制し、生産効率の向上を図るアルミニウム基複合材製ライナ及びその鋳包み方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、ライナの周囲へアルミニウム溶湯を注ぐことで製造するシリンダブロックにおいて、ライナは、アルミニウム基複合材で構成するとともに、ライナの基部の一端にアルミニウム溶湯の圧力でライナ中心へ変形させる薄肉部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
ライナは、予め鋳包み材支持軸を挿入した状態で鋳型内に固定される。そして、アルミニウム溶湯を注ぐと、薄肉部はアルミニウム溶湯の圧力でライナ中心へ変形し鋳包み材支持軸に密着する。その結果、鋳包み材支持軸と薄肉部のすきまは無くなり、ライナの内周面にばりが発生し難くなる。
【０００９】
請求項２は、請求項１記載のアルミニウム基複合材製ライナに鋳包み材支持軸を挿入して鋳型内にライナを固定し、型内へ溶湯を充填し、この溶湯の圧力で薄肉部を曲げることで、鋳包み材支持軸へ密着させることを特徴とする。
【００１０】
薄肉部は鋳包み材支持軸へ密着するので、溶湯は鋳包み材支持軸と薄肉部の間から漏れ難くなる。その結果、所定圧力で型内へ溶湯を充填しても、ライナの内周面にばりが生じ難く、後工程での内周面加工に手間がかからない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。
図１は本発明に係るアルミニウム基複合材製ライナの斜視図であり、ライナ１０は、基部１１を筒状に形成するとともに、基部１１の一端１２に薄肉部１３を一体に設けたものである。１４は内周面、１５はライナ中心、ｄはライナ１０の内径を示す。
薄肉部１３は、アルミニウム溶湯の圧力でライナ中心１５へ変形させるもので、厚さをｔ，長さをｂに設定した。
ライナ１０の材質は、アルミニウム基複合材である。
【００１２】
図２（ａ）、（ｂ）は本発明に係るライナを鋳包んだシリンダブロックを示す図であり、（ａ）はシリンダブロックの斜視図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。
（ａ）において、シリンダブロック２１は、水冷直列４気筒のエンジンの一部で、中央のシリンダ部２２に鋳包んだ４個のライナ１０・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）と、ライナ１０の外方に形成したウォータジャケット部２３と、上端に形成したシート面２４とを有し、アルミニウム基複合材製ライナ１０を取り付けることで、耐摩耗性の向上を図ったものである。
【００１３】
（ｂ）において、シリンダブロック２１はまた、シリンダの直径（ボア）をｄｂに形成し、シート面２４にライナ１０の一端１２が露出しない、一端１２をシリンダ部２２の上部２５で覆い、一端１２側の結合力を高めて熱による変形を抑制したものである。シリンダの直径ｄｂは、ｄｂ＞ｄ（ライナの内径）である。
次にライナ１０の鋳包み方法について説明する。
【００１４】
図３は本発明に係るライナの鋳包み方法の第１説明図である。
まず、ライナ１０、鋳包み材支持軸２６および鋳型２７を用意する。
鋳包み材支持軸２６は、ライナ１０に挿入する軸部３１と、軸部３１の一端に形成したフランジ部３２と、他端に形成し、鋳型２７に嵌る嵌合部３３と、からなる。
【００１５】
軸部３１の直径はＤで、直径Ｄはライナ１０の内径ｄより所定のすきまｃだけ小さく、Ｄ＝ｄ−ｃである。すきまｃを設けることで、鋳包み材支持軸２６の着脱は容易なり、且つ所定の位置決め精度を確保することができる。
鋳型２７は、型３５と、鋳包み材支持軸２６を嵌める嵌合孔３６と、を備える。この鋳型２７にライナ１０を鋳包み材支持軸２６で矢印▲１▼，▲１▼の如く固定する。
【００１６】
図４は本発明に係るライナの鋳包み方法の第２説明図である。
鋳型２７にライナ１０を鋳包み材支持軸２６で固定し、鋳包み材支持軸２６のフランジ部３２を溶湯の圧力で抜けない程度に押圧する。
【００１７】
次に鋳型２７に取り付けた鋳包み材支持軸２６とライナ１０の薄肉部１３との関係を詳しく説明する。
図５は図４の５部詳細図であり、薄肉部１３と、ライナ１０に挿入した鋳包み材支持軸２６とを示すとともに、ライナ１０と鋳包み材支持軸２６との間に設定したすきまｃ（ｃ＝ｄ−Ｄ）を示す。半径に対するすきまは、ｃ／２で、例えば、０．２〜０．５ｍｍに設定する。
このように、鋳型２７の型３５内にライナ１０をセットした後、アルミニウム溶湯を湯口から型３５内に流し込む。
【００１８】
図６（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るライナの鋳包み方法の第３説明図である。（ａ）：型３５内にアルミニウム溶湯４１を充填すると、アルミニウム溶湯４１はライナ１０の周囲を圧力Ｐで覆うとともに、薄肉部１３を圧力Ｐで矢印▲２▼の如く覆い始める。
【００１９】
（ｂ）：薄肉部１３とアルミニウム溶湯４１との接触面積が増加すると、圧力Ｐで薄肉部１３は内側（矢印▲３▼の方向）へ曲がり、鋳包み材支持軸２６へ密着し、密着後に隅４２にアルミニウム溶湯４１が達する。
【００２０】
（ｃ）：鋳包み材支持軸２６に薄肉部１３が密着するので、鋳包み材支持軸２６と薄肉部１３とのすきま（ｃ／２）は無くなり、アルミニウム溶湯４１は漏れ難く、ばりの発生を抑えることができる。アルミニウム溶湯４１が凝固した後、鋳包み材支持軸２６を矢印▲４▼の如く抜き取り、シリンダブロックの鋳物を取り出す。
【００２１】
このように、本発明に係るライナの鋳包み方法では、アルミニウム溶湯４１の圧力Ｐで薄肉部１３を曲げる（矢印▲３▼の方向）ことで、鋳包み材支持軸２６へ密着させるので、薄肉部１３の端からアルミニウム溶湯４１は漏れ難くなる。その結果、所定圧力Ｐで型３５内へアルミニウム溶湯４１を充填しても、ライナ１０の内周面１４にばりが生じ難く、後工程での内周面加工に手間がかからない。
従って、生産効率の向上を図ることができる。
【００２２】
次に鋳造後の後工程を説明する。
図７（ａ）〜（ｃ）は本発明に係るライナを鋳包んだシリンダブロックの加工方法の説明図である。
（ａ）：ばり４３が生じた場合には、当然ばり４３の除去工程が発生する。
ばり４３は微小で、ばり４３の厚さδは、非常に薄く、ここの例では、０．０１ｍｍ以下である。
【００２３】
（ｂ）：ばり４３を研削または手作業で除去する。具体的には、シリンダブロックの鋳物４４のばり４３の厚さδは、非常に薄く（０．０１ｍｍ以下）、ばり４３の研削量（体積）は少なくなり、研削時間を短縮することができる。
手作業で剥がす場合は、非常に薄いばり４３を矢印▲４▼の如く剥がすので手間がかからない。
【００２４】
（ｃ）：ライナ１０の内周面１４をホーニング装置で研削代ｋだけ研削し、シリンダブロックのシリンダ壁４５を仕上げる。研削代ｋは薄肉部の厚さｔ（図１参照）にほぼ等しい。その他の部位を他の装置で加工して図２のシリンダブロック２１を得る。
【００２５】
次に本発明に係るライナの作用を説明する。
図６に示すように、ライナ１０は、アルミニウム基複合材で構成するとともに、ライナ１０の基部１１の一端１２にアルミニウム溶湯４１の圧力Ｐでライナ中心１５（図１参照）へ変形させる薄肉部１３を設けたので、変形と同時に薄肉部１３は鋳包み材支持軸２６に密着し、鋳包み材支持軸２６と薄肉部１３のすきま（ｃ／２）は無くなる。従って、ライナ１０の内周面１４にばりが発生するのを抑制することができる。
【００２６】
図８は本発明に係る薄肉部の厚さとばりの厚さの関係を示したグラフであり、横軸を薄肉部の厚さｔとし、縦軸をばりの厚さδとしたものである。この試験に用いた薄肉部の長さは４ｍｍ、すきまは半径に対するすきま（ｃ／２）で０．２ｍｍである。
薄肉部の厚さｔが厚くなると比例して、ばりの厚さδは厚くなる。
薄肉部の厚さｔが０．５ｍｍ未満になると、薄肉部の形成が難しくなるとともに、ライナの生産効率が低下する。
薄肉部の厚さｔが２ｍｍを超えると、薄肉部の強度が高くなり、アルミニウム溶湯の圧力では変形し難くなり、所望のばりの厚さδ、例えば、０．１ｍｍ以下を確保できない。
つまり、加工性の点から薄肉部の厚さｔを０．５ｍｍ以上とし、ばり防止の点から薄肉部の厚さｔを２ｍｍ以下とした。
その結果、ライナの内周面にばりが発生するのを抑制することができる。
【００２７】
なお、ばりの厚さδは０．４ｍｍ以上になることもある。薄肉部が外方（図６の矢印▲３▼の逆方向）に開いてラッパ状になると、ばりの厚さδは０．４ｍｍ以上になり、全体に開くか一部分が開くかは一定ではない。
【００２８】
図９は本発明に係る薄肉部の長さとばりの厚さの関係を示したグラフであり、横軸を薄肉部の長さｂとし、縦軸をばりの厚さδとしたものである。この試験に用いた薄肉部の厚さは１．５ｍｍ、すきまは半径に対するすきま（ｃ／２）で０．２ｍｍである。
薄肉部の長さｂが長くなると反比例して、ばりの厚さδは薄くなる。
薄肉部の長さｂが１ｍｍ未満になると、薄肉部の強度が高くなり、アルミニウム溶湯の圧力では変形し難くなり、所望のばりの厚さδ、例えば、０．１ｍｍ以下を確保できない。
薄肉部の長さｂが１０ｍｍを超えると、薄肉部の形成が難しくなるとともに、ライナの生産効率が低下する。
つまり、ばり防止の点から薄肉部の長さｂを１ｍｍ以上とし、加工性の点から薄肉部の長さｂを１０ｍｍ以下とした。
その結果、ライナの内周面にばりが発生するのを抑制することができる。
【００２９】
尚、本発明の実施の形態に示した図２のシリンダブロック２１は一例である。
ここでは、シート面２４にライナ１０の一端１２が露出しないものであるが、薄肉部１３を残し、シート面２４に薄肉部１３の端を出すことも可能である。Ｖ型６気筒や単気筒に採用することも可能である。
鋳包み材支持軸２６や鋳型２７は一例であり、構成は任意である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、ライナの周囲へアルミニウム溶湯を注ぐことで製造するシリンダブロックにおいて、ライナは、アルミニウム基複合材で構成するとともに、ライナの基部の一端にアルミニウム溶湯の圧力でライナ中心へ変形させる薄肉部を設けたので、変形と同時に薄肉部は予めライナに挿入した鋳包み材支持軸に密着し、鋳包み材支持軸と薄肉部のすきまは無くなる。従って、ライナの内周面にばりが発生するのを抑制することができる。
【００３１】
請求項２では、請求項１記載のアルミニウム基複合材製ライナに鋳包み材支持軸を挿入して鋳型内にライナを固定し、型内へ溶湯を充填し、この溶湯の圧力で薄肉部を曲げることで、鋳包み材支持軸へ密着させるので、鋳包み材支持軸と薄肉部の間から漏れ難くなる。その結果、所定圧力で型内へ溶湯を充填しても、ライナの内周面にばりが生じ難く、後工程での内周面加工に手間がかからない。
従って、生産効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアルミニウム基複合材製ライナの斜視図
【図２】本発明に係るライナを鋳包んだシリンダブロックを示す図
【図３】本発明に係るライナの鋳包み方法の第１説明図
【図４】本発明に係るライナの鋳包み方法の第２説明図
【図５】図４の５部詳細図
【図６】本発明に係るライナの鋳包み方法の第３説明図
【図７】本発明に係るライナを鋳包んだシリンダブロックの加工方法の説明図
【図８】本発明に係る薄肉部の厚さとばりの厚さの関係を示したグラフ
【図９】本発明に係る薄肉部の長さとばりの厚さの関係を示したグラフ
【図１０】従来のライナの説明図
【図１１】課題の説明図
【符号の説明】
１０…ライナ、１１…基部、１２…基部の一端、１３…薄肉部、１５…ライナ中心、２１…シリンダブロック、２６…鋳包み材支持軸、２７…鋳型、３５…型、４１…アルミニウム溶湯、Ｐ…アルミニウム溶湯の圧力。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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