(57)【要約】【課題】  簡単な構成で、シリンダブロック全体の寸法安定化を図るための時効処理を短時間でより均一且つ確実に行うことができる方法を提供する。【解決手段】  シリンダライナ１１をアルミニウム合金１２で鋳包んでなるシリンダブロック１を成形し、このシリンダブロックのジャーナル部９に発熱体３を配置すると共にボア部１０内に高周波誘導加熱コイル２を挿入し、高周波誘導加熱コイル２により発熱体３およびシリンダライナ１１を発熱させてシリンダブロック１を時効処理する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダライナをアルミニウム合金で鋳包んでなるシリンダブロックを時効処理することにより寸法を安定化させる方法であって、
前記シリンダブロックのジャーナル部に発熱体を配置し、
前記シリンダブロックのボア内に高周波誘導加熱コイルを挿入し、
前記発熱体およびシリンダライナを介して前記シリンダブロックを高周波誘導加熱することを特徴とするシリンダブロックの寸法安定化方法。
【請求項２】
シリンダライナをアルミニウム合金で鋳包んでなるシリンダブロックを時効処理することにより寸法を安定化させる方法であって、
前記シリンダブロックのジャーナル部に発熱体を有する第１高周波誘導加熱コイルを配置し、
前記シリンダブロックのボア内に第２高周波誘導加熱コイルを挿入し、
前記第１および第２高周波誘導過熱コルにより前記発熱体およびシリンダライナを介して前記シリンダブロックを高周波誘導加熱することを特徴とするシリンダブロックの寸法安定化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダブロックの寸法安定化方法に関し、特に、シリンダライナをアルミニウム合金で鋳包んでなるシリンダブロックを時効処理することにより寸法を安定化させる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の内燃機関のシリンダブロックには、アルミニウム合金の鋳造品が用いられるようになっている。このようなアルミニウム合金製のシリンダブロックにおいては、ボア部に所望の耐磨耗性と摺動特性を確保するため、一般に、鋳鉄製や鋼製のシリンダライナを別途用意し、このシリンダライナをアルミニウム合金（鋳造金属）で鋳包んで一体化して成形している。
【０００３】
アルミニウム合金からなるシリンダブロックは、一般に、鋳造後にアルミ合金中に過飽和に固溶したＳｉやＣｕが徐々に析出し、０．１％程度の伸びを生じることから、時間の経過により寸法変動が発生する。また、内燃機関のシリンダブロックは、燃焼熱に晒されることから、寸法変動が生じやすい。
【０００４】
シリンダライナを鋳包んでなるアルミニウム合金製のシリンダブロックの寸法変動は、内燃機関の使用中にボアの真円度を悪化させ、オイル（潤滑油）の消費量が増大することになる。そして、この対策として、張力の大きいピストンリングを使用して上述した真円度の悪化に対処することも行われているが、このような対策では、ボア内面を構成するシリンダライナ内面とピストンリングとの間の摩擦抵抗が増大し燃費が悪化する、などの新たな問題が生じることとなる。
そこで、シリンダブロックの寸法変動を事前に完了させて安定化させるため、シリンダブロックを鋳造後に、時効処理を行うことが知られている。従来の時効処理では、例えば鋳造されたシリンダブロックを複数トレー上に載置し、炉内に投入して２００〜２５０℃程度に昇温させ、２時間程度加熱保持するＴ５処理が行われている。
【０００５】
一方、ディーゼル機関のシリンダライナに穿設された冷却孔の開口部近傍の内表面に高周波焼入れを施すことによって圧縮残留応力を付与し、疲労限度を大幅に向上させたことを特徴とするシリンダライナが知られている（特許文献１）。
また、冷却中に配置されたワークの複数箇所に焼入れヘッドで順次高周波焼入れを行なう高周波焼入方法であって、焼入順序の先後に対応して高周波誘導加熱エネルギを後の焼入部になる程小さくする高周波焼入方法が知られている（特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】特開平９‐１８４４５０号公報
【特許文献２】特開平９‐３５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の時効処理にあっては、シリンダブロック全体のみならずこれを支持するトレーなど炉内全体を昇温させる必要があるため、所定の温度に到達させるのに時間がかかるために電力費などのコストがかかると共に、大型の炉が必要であるために設備投資が多大となるという問題があった。また、従来の時効処理にあっては、炉内の温度を２００〜２５０℃に保持していた。なお、寸法変動の速度は温度に依存する、すなわち温度の関数となるため時効処理に時間がかかるという問題があった。さらに、昇温時間の短縮化を図るために塩浴加熱法や流動床加熱法などがあるが、両法とも熱処理後に塩や流動床媒体の洗浄などが必要となり、さらにコストがかかると共に設備投資が多大となるなどの問題が発生する。
【０００８】
また、上記特許文献１、２にあっては、いずれのものも高周波誘導加熱によって焼入れを行うものであり、特に特許文献２にあっては、「焼入れ品質の安定化、形成される焼入れ斑の寸法バラツキの低減」を目的としたもので、本発明の時効処理によってシリンダブロック自体の寸法の安定化を図るという目的と全く相違したものである。
【０００９】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、簡単な構成で、シリンダブロック全体の寸法安定化を図るための時効処理を短時間でより均一且つ確実に行うことができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１のシリンダブロックの寸法安定化方法に係る発明は、上記目的を達成するため、シリンダライナをアルミニウム合金で鋳包んでなるシリンダブロックを時効処理することにより寸法を安定化させる方法であって、前記シリンダブロックのジャーナル部に発熱体を配置し、前記シリンダブロックのボア内に高周波誘導加熱コイルを挿入し、前記発熱体およびシリンダライナを介して前記シリンダブロックを高周波誘導加熱することを特徴とするものである。
また、請求項２のシリンダブロックの寸法安定化方法に係る発明は、上記目的を達成するため、シリンダライナをアルミニウム合金で鋳包んでなるシリンダブロックを時効処理することにより寸法を安定化させる方法であって、前記シリンダブロックのジャーナル部に発熱体を有する第１高周波誘導加熱コイルを配置し、前記シリンダブロックのボア内に第２高周波誘導加熱コイルを挿入し、前記第１および第２高周波誘導加熱コイルにより前記発熱体およびシリンダライナを介して前記シリンダブロックを高周波誘導加熱することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項１の発明では、シリンダライナをアルミニウム合金で鋳包んでなるシリンダブロックのジャーナル部に発熱体を配置すると共にボア内に高周波誘導加熱コイルを挿入して通電すると、この高周波誘導加熱コイルと対向するように位置する発熱体およびシリンダライナを介してシリンダブロック全体が高周波誘導加熱によって短時間でより均一に所定の温度に昇温される。そして、この加熱状態を所定時間保持することにより、シリンダブロックは全体がより均一に時効処理されて寸法が安定化する。
また、請求項２の発明では、シリンダライナをアルミニウム合金で鋳包んでなるシリンダブロックのジャーナル部に発熱体を有する第１高周波誘導加熱コイルを配置し、また、そのシリンダブロックのボア内に第２高周波誘導加熱コイルを挿入し、各高周波誘導加熱コイルに所定の電流を所定のタイミングで所定時間通電する。シリンダブロックのジャーナル部は第１高周波誘導加熱コイルが発熱体を発熱させることにより加熱され、ボア部は第２高周波誘導加熱コイルがシリンダライナを発熱させることにより加熱されて、シリンダブロック全体が短時間でより均一に所定の温度に昇温される。そして、この加熱状態を所定時間保持することにより、シリンダブロックは全体がより均一に時効処理されて寸法が安定化する。
なお、寸法変動の速度は温度に依存することから、高周波誘導加熱によって昇温させる温度を炉内に投入する従来の技術の温度よりも高く（例えば２５０〜４００℃）設定することにより、短時間（例えば数秒〜１時間程度）で時効処理を行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡単な構成で、シリンダブロックの寸法安定化を容易に短時間でより均一且つ確実に行うことができる方法を提供する、という目的を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のシリンダブロックの安定化方法を実施するための最良の第１の形態を、図１および図２に基づいて詳細に説明する。なお、図において、同一符号は同様の部分または相当する部分に付すものとする。
本発明のシリンダブロックの安定化方法は、概略、シリンダライナ１１をアルミニウム合金１２で鋳包んでなるシリンダブロック１を成形し、このシリンダブロックのジャーナル部９に発熱体３を配置すると共にボア部１０内に高周波誘導加熱コイル２を挿入し、高周波誘導加熱コイル２により発熱体３およびシリンダライナ１１を発熱させてシリンダブロック１を時効処理するものである。
【００１４】
内燃機関のシリンダブロック１は、その各ボア部１０となる部分に鋳鉄や鋼鉄などからなるシリンダライナ１１をアルミニウム合金１２により鋳包んでなるもので、アルミニウム合金１２には、ＳｉやＣｕなどの成分が過飽和に固溶している。
また、高周波誘導加熱コイル２は、シリンダブロック１のボア部１０にそれぞれ鋳包みされたシリンダライナ１１の長さに対応した長さで、シリンダライナ１１の内面と所定の間隔を有する径に成形されてなるもので、所定の高周波電流を供給することが可能な電源に接続されている。そして、高周波誘導加熱コイル２は、これをボア部１０のシリンダライナ１１に対して挿入・退避させるためのアクチュエータに支持されている。
発熱体３は、シリンダライナ１１と同様に鋳鉄や鋼鉄などからなるもので、シリンダブロック１のジャーナル部に配置されて、ボア部１０に挿入された高周波誘導加熱コイル２によって発熱して、シリンダブロック１のジャーナル部９を加熱し得る形状に成形されている。そして、発熱体３は、これをジャーナル部９に対して挿入・退避させるためのアクチュエータに支持されている。なお、ジャーナル部９の加熱設定温度など必要に応じて、発熱体３をジャーナル部９に密着させ、または発熱体３をジャーナル部９から所定の間隔で離間させるように位置させることができる。
【００１５】
この実施の形態では、シリンダブロックの寸法安定化を図るために、シリンダブロック１のジャーナル部９に発熱体３を配置すると共に、ボア部１０内に高周波誘導加熱コイル２を挿入し（図２を参照）、高周波誘導加熱コイル２に通電して高周波誘導加熱を行う。このとき、高周波誘導加熱コイル２の端部に所定の間隔をおいて配置された発熱体３と、高周波誘導加熱コイル２と対向するように位置するシリンダライナ１１とが加熱されて温度が上昇し、その熱がジャーナル部９とボア部１０とのアルミニウム合金１２により構成された部分全体に均一に伝導して加熱された状態となり、この加熱状態を保持することによりシリンダブロック１全体のアルミニウム合金１２に過飽和状態で固溶していたＳｉやＣｕが析出して永久伸びを発生して寸法変動が発生し、アルミニウム合金１２全体に時効処理が施されて、シリンダブロック１全体の寸法が確実に均一に安定化する。そして、この時効処理の温度は従来の炉内に投入する場合の温度よりも高い温度（例えば２５０〜４００℃）に設定することができ、しかも、この設定温度にシリンダブロック１を短時間に昇温させることができる。さらに、一般に寸法変動の速度は温度に依存するが、上述したように高周波誘導加熱による設定温度を高くすることができることから、シリンダブロック１を加熱保持する時間すなわち時効処理に要する時間を短縮（例えば数秒〜１時間程度）することができる。
【００１６】
次に、本発明のシリンダブロックの安定化方法を実施するための最良の第２の形態を、図３および図４に基づいて詳細に説明する。なお、上述した第１の実施の形態と同様または相当する部分については同一符号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明することとする。
本発明のシリンダブロックの安定化方法は、概略、シリンダライナ１１をアルミニウム合金１２で鋳包んでなるシリンダブロック１を成形し、このシリンダブロック１のジャーナル部９に発熱体３を有する第１高周波誘導加熱コイル４を配置すると共に、シリンダブロック１のボア部９内に第２高周波誘導加熱コイル２を挿入し、第１および第２高周波誘導加熱コイル４、２により発熱体３およびシリンダライナ１１をそれぞれ発熱させてシリンダブロック１全体を時効処理するものである。
【００１７】
第１高周波誘導加熱コイル４は、ジャーナル部９に配置された発熱体３の内部に所定の間隔で離間するように成形配置されるもので、発熱体３と一体または別体でジャーナル部９に対して挿入・退避させるためのアクチュエータに支持されている。
第２高周波誘導加熱コイル２は、上述した第１の実施の形態における高周波誘導加熱コイル２と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００１８】
この実施の形態では、シリンダブロックの寸法安定化を図るために、シリンダブロック１のジャーナル部９内に、第１高周波誘導加熱コイル４が内部に配置された状態で発熱体３を配置すると共に、ボア部１０内に高周波誘導加熱コイル２を挿入し（図４を参照）、両高周波誘導加熱コイル４、２にそれぞれ通電して高周波誘導加熱を行う。このとき、第１高周波誘導加熱コイル４が内部に配置された発熱体３と、第２高周波誘導加熱コイル２の周りに位置するシリンダライナ１１とがそれぞれ加熱されて温度が上昇し、その熱がジャーナル部９とボア部１０とのそれぞれアルミニウム合金１２により構成された部分全体に均一に伝導して加熱された状態となり、この加熱状態を保持することによりシリンダブロック１全体のアルミニウム合金１２に過飽和状態で固溶していたＳｉやＣｕが析出して永久伸びを発生して寸法変動が発生し、アルミニウム合金１２全体に時効処理が施されて、シリンダブロック１全体の寸法が確実に均一に安定化する。なお、この時効処理の温度は従来の炉内に投入する場合の温度よりも高い温度（例えば２５０〜４００℃）に設定することができ、しかも、この設定温度にシリンダブロック１を短時間に昇温させることができ、そのため、シリンダブロック１を加熱保持する時間すなわち時効処理に要する時間を短縮（例えば数秒〜１時間程度）することができることは上述した第１の実施の形態と同様である。
【００１９】
なお、本発明のシリンダブロック１の寸法安定化方法では、いずれの実施の形態でも、高周波誘導加熱によりジャーナル部９の発熱体３およびボア部１０のシリンダライナ１１を介してシリンダブロック１を設定された温度に昇温させることができればよく、高周波誘導加熱機とは別に隣設された炉などの保温手段に移送して、高周波誘導加熱されて上昇した温度を保持するよう構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のシリンダブロックの寸法安定化方法の第１の実施の形態を説明するための、高周波誘導加熱コイルがボア部のシリンダライナに挿入され、発熱体がジャーナル部に配置される前の状態を示す説明図である。
【図２】図１の状態から高周波誘導加熱コイルをボア部のシリンダライナ内に挿入すると共にジャーナル部に発熱体を配置して加熱する状態を示す説明図である。
【図３】本発明のシリンダブロックの寸法安定化方法の第２の実施の形態を説明するための、第２高周波誘導加熱コイルがボア部のシリンダライナに挿入され、第１高周波誘導加熱コイルを内部に配置した発熱体がジャーナル部に配置される前の状態を示す説明図である。
【図４】図３の状態から第２高周波誘導加熱コイルをボア部のシリンダライナ内に挿入すると共にジャーナル部に第１高周波誘導加熱コイルを内部に配置した発熱体を配置して加熱する状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
１：シリンダブロック、  ２：（第２）高周波誘導加熱コイル、  ３：発熱体、  ４：第１高周波誘導加熱コイル、  ９：ジャーナル部、１０：ボア部、１１：シリンダライナ、１２：アルミニウム合金
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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