(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋳造により他の金属に鋳ぐるまれる鋳鉄製鋳ぐるみ部材であって、
鋳造時に前記他の金属の溶湯と接触する鋳ぐるみ表面に、外方に向かって拡開する略円錐状のアンダーカット部を有する複数の突起が設けられ、
前記突起は、互いに独立して点在することを特徴とする鋳鉄製鋳ぐるみ部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋳造により他の金属、例えば、アルミニウム合金に鋳ぐるまれる鋳鉄製鋳ぐるみ部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、自動車用エンジンを構成するシリンダブロックでは、一般的に、軽量化のためにアルミニウム合金製シリンダブロックが採用されている。その際、耐摩耗性等が要求される摺動面に対応して、鋳鉄製のシリンダライナ（鋳ぐるみ部材）が組み込まれている。また、ブレーキドラムにおいても同様に、鋳鉄製シュー（鋳ぐるみ部材）が用いられている。
【０００３】
ところで、鋳鉄製の鋳ぐるみ部材を、他金属、例えば、アルミニウム合金で鋳ぐるむ際、前記鋳ぐるみ部材と前記アルミニウム合金との密着性および該アルミニウム合金の充填性が要求されている。そこで、例えば、特開２００１−１７０７５５号公報に開示されているように、表面粗さの最大高さが６５μｍ〜２６０μｍ、凹凸の平均間隔が０．６ｍｍ〜１．５ｍｍである鋳ぐるみ面を有する鋳ぐるみ用鋳鉄部材が知られている。
【０００４】
これにより、鋳ぐるみ部材の外周にアルミニウム合金をダイカストした際に、凹凸部へのアルミニウム合金の充填性がよく、かつ、アルミニウム合金との密着性に優れた鋳ぐるみ製品を得ることができる、としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の従来技術では、加熱された鋳型内面に塗布剤を塗布した後乾燥させる際に、この塗型材から発生する蒸気の抜け穴によって無数の微細な窪みが生じ、溶融鋳鉄を注湯することによって前記窪みに対応する針状の突起部を有する鋳ぐるみ面が形成されている。
【０００６】
この場合、図７に示すように、鋳ぐるみ部材１には、針状突起２を有する鋳ぐるみ面３が形成されており、この鋳ぐるみ面３がアルミニウム合金材４に鋳ぐるまれて鋳ぐるみ製品５が得られている。その際、鋳ぐるみ面３に複数の針状突起２が設けられているため、矢印Ａ方向への相対的なずれが発生することがなく、残留応力の低減を図ることができる。
【０００７】
しかしながら、上記の鋳ぐるみ製品５では、針状突起２に平行する矢印Ｂ方向に沿って、鋳ぐるみ部材１とアルミニウム合金材４との間に剥離が発生し易い。これにより、鋳ぐるみ部材１とアルミニウム合金材４との密着性が低下するとともに、前記鋳ぐるみ部材１と前記アルミニウム合金材４との接触面積が低下して、熱伝導性が劣化するという問題が指摘されている。
【０００８】
また、鋳ぐるみ部材１を鋳造した後、この鋳ぐるみ部材１の内面（摺動面）を加工する必要がある。この内面の加工時には、鋳ぐるみ部材１がクランプ機構により外周面を位置決めクランプされている。
【０００９】
ところが、鋳ぐるみ部材１の外周面には、針状突起２が設けられており、この針状突起２の先端がクランプ機構の位置決めクランプ面に点接触で保持されている。これにより、位置決めクランプ面と鋳ぐるみ部材１との接触面積が減少し、前記鋳ぐるみ部材１のクランプ位置決め精度が低下してしまう。従って、鋳ぐるみ部材１の内面の加工精度が相当に低下するという問題がある。
【００１０】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な工程で、他の金属との密着性を有効に向上させるとともに、所望のクランプ位置決め精度を維持することが可能な鋳鉄製鋳ぐるみ部材を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る鋳鉄製鋳ぐるみ部材では、鋳造時に他の金属の溶湯と接触する鋳ぐるみ表面に、外方に向かって拡開する略円錐状のアンダーカット部を有する複数の突起が互いに独立して点在するように設けられている。
【００１２】
これにより、鋳鉄製鋳ぐるみ部材には、鋳ぐるみ表面に種々の方向に向かって拡開する略円錐状のアンダーカット部が設けられるため、例えば、アルミニウム合金等の他の金属との密着性が有効に向上する。さらに、各突起の表面積は、従来の針状突起に比べて増加するため、実際に鋳ぐるみ製品が使用される際に、摺動等によって鋳鉄製鋳ぐるみ部材に発生する熱をアルミニウム合金に良好に伝達することができ、放熱性が有効に向上する。
【００１３】
また、各突起の先端には、外方に向かって拡開するアンダーカット部の先端に対応して平坦部が設けられている。このため、鋳鉄製鋳ぐるみ部材の外周面をクランプするクランプ面との接触面積が、従来の針状突起に比べて大幅に増加する。点接触から面接触となるからである。従って、鋳鉄製鋳ぐるみ部材のクランプ位置決め精度が向上し、前記鋳鉄製鋳ぐるみ部材の加工が高精度にかつ良好に遂行可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係るシリンダライナ（鋳鉄製鋳ぐるみ部材）１０を鋳ぐるむシリンダブロック（鋳ぐるみ製品）１２の一部分解斜視説明図である。
【００１５】
シリンダブロック１２は、軽量化を図るため、例えば、アルミニウム合金製ブロック１４を備える。鋳鉄製のシリンダライナ１０を鋳ぐるんでアルミニウム合金製ブロック１４が鋳造されることにより、シリンダブロック１２が製造されている。
【００１６】
シリンダライナ１０は、後述するように、遠心鋳造法により鋳鉄を用いて製造されている。図２に模式的に示すように、シリンダライナ１０の外周面に設けられている鋳ぐるみ表面１６には、外方に向かって拡開する略円錐状のアンダーカット部１８を有する複数の突起２０が設けられている。各突起２０の先端には、外方に向かって拡開するアンダーカット部１８の先端に対応して平坦部２１が設けられている。
【００１７】
シリンダライナ１０は、例えば、外周直径が６０ｍｍ〜１００ｍｍに設定される際、各突起２０の鋳ぐるみ表面１６からの高さが０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲内に設定されている。シリンダライナ１０の内面１０ａは、摺動面を構成しており、鋳造成形後にこの内面１０ａに機械加工が施される。
【００１８】
図３に示すように、シリンダブロック１２では、シリンダライナ１０の各突起２０の間隙に、アルミニウム合金製ブロック１４が充填されて球状接合部２２が形成されている。
【００１９】
次に、このように構成されるシリンダライナ１０を製造する方法について、説明する。
【００２０】
まず、図４に示すように、遠心鋳造装置を構成する鋳型（金型）３０は、例えば、円筒形状を有しており、図示しない駆動部を介して回転自在に支持されている。
【００２１】
そこで、鋳型３０をモールド回転数がＧＮｏ．２５〜ＧＮｏ．３５の範囲内で回転させながら、この鋳型３０の内周面３４に塗型材３６を塗布する。この塗型材３６は、断熱材、粘結剤、離型剤、界面活性剤および水を含んでいる。具体的には、断熱材として、例えば、珪藻土が２０質量％〜３５質量％、粘結剤として、例えば、ベントナイトが１質量％〜７質量％、離型剤が１質量％〜５質量％、界面活性剤が５ｐｐｍ〜５０ｐｐｍ、残部が水に設定されている。
【００２２】
塗型材３６の塗布時には、この塗型材３６に含まれる界面活性剤の作用下に、前記塗型材３６の一部が表面張力によって塗型面３６ａから外部に膨出することにより球状部３６ｂが構成される。このため、塗型材３６には、金型面である内周面３４に対応する塗型面３６ａからアンダーカット部３６ｃを有する球状部３６ｂが多数設けられる。
【００２３】
次いで、鋳型３０内の雰囲気が、例えば、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気に置換される。この状態で、鋳型３０をモールド回転数がＧＮｏ．１００〜ＧＮｏ．１３５の範囲内で回転させるとともに、鋳型３０内に鋳鉄の溶湯４０が注湯される。
【００２４】
このため、溶湯４０は、塗型材３６の球状部３６ｂを覆って充填され、この塗型材３６の形状が転写される。これにより、鋳型３０内には、円筒形状を有して外周面に複数の突起２０を有する鋳ぐるみ表面１６が形成されたシリンダライナ１０が製造される。
【００２５】
さらに、鋳造後のシリンダライナ１０は、図６に示すように、クランプ機構５０に位置決め保持された状態で、図示しない加工機を介して内面１０ａの加工が施される。その際、クランプ機構５０を構成するクランプ面５２が、シリンダライナ１０の突起２０の先端に設けられている平坦部２１に面接触している。
【００２６】
このように、シリンダライナ１０を面接触で保持しているため、従来の針状突起２（図７参照）をクランプ面５２で点接触により保持する場合に比べ、接触面積の大幅な増加が図られる。これにより、クランプ機構５０を介してシリンダライナ１０を強固かつ高精度にクランプ位置決めすることができ、前記シリンダライナ１０の内面１０ａの加工精度が良好に向上するという効果が得られる。
【００２７】
内面１０ａの加工を含む所定の加工が施されたシリンダライナ１０は、図示しないシリンダブロック鋳造用鋳型内に配置される。次いで、他の金属、例えば、アルミニウム合金の溶湯が鋳型内に注湯されて、前記シリンダライナ１０をアルミニウム合金製ブロック１４により鋳ぐるんでシリンダブロック１２が製造される。
【００２８】
この場合、本実施形態では、図２に模式的に示すように、各突起２０のアンダーカット部１８が略円錐形状であり、シリンダライナ１０の周方向（矢印Ｘ方向）および軸方向（矢印Ｙ方向）に対してもアンダーカット形状を有している。従って、図３に示すように、シリンダライナ１０の突起２０とアルミニウム合金製ブロック１４の球状接合部２２とが互いに密着している。
【００２９】
これにより、シリンダライナ１０とアルミニウム合金製ブロック１４とは、矢印Ａ方向の変位、すなわち、ずれを防止してシリンダブロック１２の軸間部１５（図１参照）に発生する残留応力の低減を図るとともに、矢印Ｂ方向のずれ、すなわち、剥がれを阻止して相互の密着強度が低下することを可及的に回避することができる。
【００３０】
しかも、シリンダライナ１０とアルミニウム合金製ブロック１４との密着表面積が増大する。このため、摺動等によってシリンダライナ１０に発生する熱を、アルミニウム合金製ブロック１４に効率よく伝えることが可能になり、放熱性を向上させることができる。
【００３１】
さらにまた、本実施形態では、シリンダライナ１０の突起２０の高さが、０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの間に設定されている。突起２０の高さが０．５ｍｍ未満では、所望の形状のアンダーカット部１８を形成することが困難になり、アルミニウム合金製ブロック１４との密着性が低下してしまう。一方、突起２０の高さが１．２ｍｍを超えると、前記突起２０の小径部の長さが長尺化し、この小径部が破断するおそれがある。
【００３２】
なお、本実施形態では、鋳鉄製鋳ぐるみ部材としてシリンダブロック１２のシリンダライナ１０を用いて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ブレーキドラムのブレーキシューにも適用することができる。
【００３３】
その際、ブレーキシューの外形が１３０ｍｍ程度である際には、このブレーキシューに設けられる突起の高さを、０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲内に設定することが好ましい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係る鋳鉄製鋳ぐるみ部材では、鋳ぐるみ表面に種々の方向に向かって拡開する略円錐状のアンダーカット部が設けられるため、例えば、アルミニウム合金等の他の金属との密着性が有効に向上する。さらに、各突起の表面積は、従来の針状突起に比べて増加するため、鋳ぐるみ製品を使用する際に、鋳鉄製鋳ぐるみ部材に発生する熱をアルミニウム合金に良好に伝達することができ、放熱性が有効に向上する。
【００３５】
また、各突起の先端には、外方に向かって拡開するアンダーカット部の先端に対応して平坦部が設けられている。このため、鋳鉄製鋳ぐるみ部材の外周面をクランプするクランプ面との接触面積が、従来の針状突起に比べて大幅に増加する。従って、鋳鉄製鋳ぐるみ部材のクランプ位置決め精度が向上し、前記鋳鉄製鋳ぐるみ部材の加工が高精度にかつ良好に遂行可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るシリンダライナを鋳ぐるむシリンダブロックの一部分解斜視説明図である。
【図２】前記シリンダライナの突起を模式的に示す一部拡大斜視図である。
【図３】前記シリンダブロックの一部断面説明図である。
【図４】鋳型に塗型材を塗布する際の説明図である。
【図５】前記鋳型に溶湯を注湯する際の説明図である。
【図６】前記シリンダライナをクランプ機構で位置決めする際の説明図である。
【図７】従来の鋳ぐるみ部材の説明図である。
【符号の説明】
１０…シリンダライナ          １０ａ…内面
１２…シリンダブロック        １４…アルミニウム合金製ブロック
１６…鋳ぐるみ表面            １８、３６ｃ…アンダーカット部
２０…突起                    ２１…平坦部
２２…球状接合部              ３０…鋳型
３４…内周面                  ３６…塗型材
３６ａ…塗型面                ３６ｂ…球状部
４０…溶湯                    ５０…クランプ機構
５２…クランプ面
【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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