(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のシリンダが並設されたシリンダブロックにおいてシリンダライナとして用いられる鋳ぐるみ用ライナであって、
上記鋳ぐるみ用ライナは外周面から延びる多数のトゲを有し、かつ上記シリンダブロックのシリンダボア間に相当する範囲には上記トゲの除去された部分が設けられており、
かつ、上記トゲの除去された部分の幅方向の両側には、該両側から延びるトゲと、隣接する鋳ぐるみ用ライナから延びるトゲと、が近接してなるトゲ密集部が形成されていることを特徴とする鋳ぐるみ用ライナ。
【請求項２】
請求項１記載の鋳ぐるみ用ライナを用いたシリンダブロックの製造方法であって、
外周面の全周から延びる多数のトゲを有する複数個の原ライナを並設保持し、この並設保持状態において上記原ライナ相互の間に位置する上記トゲを除去するとともに、上記トゲの除去された部分の幅方向の両側には、該両側から延びるトゲと、隣接する原ライナから延びるトゲと、が近接してなるトゲ密集部を形成して上記鋳ぐるみ用ライナを作製し、該並設保持状態を維持しつつ該鋳ぐるみ用ライナを鋳型に取り付け、ダイカスト法により鋳ぐるむことを特徴とするシリンダブロックの製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の鋳ぐるみ用ライナを用いたシリンダブロックの製造方法であって、
外周面の全周から延びる多数のトゲを有する原ライナの上記トゲを除去して上記鋳ぐるみ用ライナを作製し、該鋳ぐるみライナを回転方向に位置決めしながら並設配置し、この並設配置された上記鋳ぐるみライナを並設保持し、該並設保持状態を維持しつつ該鋳ぐるみ用ライナを鋳型に取り付け、ダイカスト法により鋳ぐるむことを特徴とするシリンダブロックの製造方法。
【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おけるシリンダライナとして用いられる鋳ぐるみ用ライナ、およびこのライナを用いたシリンダブロックの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関用のシリンダブロックとして、鋳鉄等からなるシリンダライナをアルミニウム合金等で鋳ぐるみ鋳造したものが知られている。このシリンダライナには、アルミニウム合金等からなる部分（以下、「ブロック本体」ともいう。）との密着性確保や、鋳鉄とアルミニウム合金との凝固収縮差による残留応力の分散等の目的から、通常は外周面に凹凸が設けられている。例えば特開平３−１３３５５８号公報には、外周面にネジ状の溝を形成し、この溝にショットピーニング加工を施してその一部を窪ませることにより、ライナとブロック本体との密着性を確保するとともに湯流れ性を向上させたシリンダライナが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
また、上記のように外周面に凹凸が設けられたシリンダライナの他の例として、外周面から延びる多数のトゲを有するものがある。この「トゲ状ライナ」あるいは「スパイニーライナ」は、外周面をネジ状等としたライナに比べて残留応力の分散性能に優れる等の特徴を有する。
【０００４】
しかし、シリンダブロックの小型化等の目的からシリンダボア間の距離を短縮すると、シリンダボア間において隣接するライナの外周同士が接近してこの部分のブロック本体が薄くなるため、この部分の強度が不足し、鋳造時の残留応力等により亀裂が発生しやすくなる。
また、上記トゲ状ライナの鋳ぐるみにおいては、トゲの細部にまで溶湯を行き渡らせるため通常はダイカスト法が用いられるが、このダイカスト法によると鋳造装置のプランジャスリーブ内等において初期凝固片が発生しやすい。この初期凝固片が溶湯とともにシリンダボア間に進入すると、この部分のブロック本体の強度が低下して亀裂発生の原因となる。
【０００５】
本発明の目的は、シリンダボア間距離の短いシリンダブロックに用いられた場合にもブロック本体に亀裂を生じにくい鋳ぐるみ用ライナ、およびこの鋳ぐるみ用ライナを用いたシリンダブロックの製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の鋳ぐるみ用ライナは、複数個のシリンダが並設されたシリンダブロックにおいてシリンダライナとして用いられる鋳ぐるみ用ライナであって、
上記鋳ぐるみ用ライナは外周面から延びる多数のトゲを有し、かつ上記シリンダブロックのシリンダボア間に相当する範囲には上記トゲの除去された部分（以下、「トゲ除去部」ともいう。）が設けられており、かつ、上記トゲの除去された部分の幅方向の両側には、該両側から延びるトゲと、隣接する鋳ぐるみ用ライナから延びるトゲと、が近接してなるトゲ密集部が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の鋳ぐるみ用ライナは、例えば、発泡性の塗型層を備えた鋳型を用いた遠心鋳造法により、外周面の全周にわたって多数のトゲを有する原ライナ（トゲ状ライナ）を製造し、その後、上記原ライナから所定範囲のトゲを除去して「トゲ除去部」を形成することにより得られる。
【０００８】
上記トゲの長さ（トゲ除去部以外の部分にあるトゲの長さ）は、通常０．３ｍｍ〜５ｍｍの範囲であり、０．５〜３ｍｍの範囲であることが好ましく、１〜２ｍｍであることがより好ましい。トゲの長さが０．３ｍｍ未満では、ブロック本体からの抜け止め効果や、残留応力を分散させる効果等が不足する恐れがある。
【０００９】
上記トゲ除去部は、ライナの軸方向長さの全体に設けられてもよく、一部長さに設けられてもよい。通常は、このトゲ除去部の長さがライナ全長の６０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８０％以上であることがさらに好ましい。トゲ除去部の長さがライナ全長の１００％未満である場合、トゲ除去部以外の部分（すなわち、外周にトゲのある部分）は、シリンダブロックの下端となる側（通常は溶湯の流入側に相当する）に設けられていることが好ましい。なお、トゲ除去部は連続して一箇所に設けられてもよく、複数の部分に分割されていてもよいが、通常は連続して設けることが好ましい。トゲ除去部が分割されている場合にはその合計長さが上記範囲であることが好ましい。
【００１０】
一方、上記トゲ除去部の幅は特に限定されないが、例えば図７に示すように、「トゲ除去部１２がなかったと仮定した場合に隣接する鋳ぐるみ用ライナ１から延びる仮想トゲ１１’が互いに交叉する範囲」Ｌ１よりも内側であって、このＬ１とほぼ同等あるいはＬ１より短い幅Ｌ２とすることが好ましい。この場合には、トゲ除去部１２の幅方向の両側に、隣接する鋳ぐるみ用ライナ１から延びるトゲ１１同士が近接するトゲ密集部１３が形成され、鋳造時においてこのトゲ密集部１３がフィルタとして機能することにより、シリンダボア間２１への初期凝固片２２の進入を防止または抑制することができる。Ｌ２の好ましい範囲は０．７Ｌ１〜１．２Ｌ１であり、より好ましくは０．８Ｌ１〜１．１Ｌ１である。
このトゲ密集部１３は、図３に示すように、鋳ぐるみ用ライナ１の周方向の溶湯３の流れに対して例えば３ｍｍ角以上（より好ましくは２ｍｍ角以上）の異物を除去可能な密度のトゲ１１を有するものとすることにより、初期凝固片２２の進入防止による強度向上の効果を十分に発揮することができる。
【００１１】
なお、トゲ除去部の形成において「トゲを除去する」とは、トゲを根元から除去する場合と、トゲの先端から一部長さまでを除去する場合との双方を含む意味である。例えば、上記トゲ除去部の全範囲においてトゲが根元まで除去されていてもよく、上記トゲ除去部の一部範囲では根元まで除去され他の範囲ではトゲの一部長さが残っていてもよく、上記トゲ除去部の全範囲においてトゲの根元付近が残っていてもよい。図１はトゲの先端から一部長さまでを除去した場合を示し、図７はトゲを根元から除去した場合を示している。
また、トゲの「除去」とは、トゲの除去前に比べてライナの外周面からトゲの先端までの距離を小さくすることをいい、例えばトゲを切削除去する、トゲを潰すまたは倒す（曲げ変形させる）等の方法を用いることができる。トゲの切削除去は、例えばエンドミル等を用いて行うことができる。
【００１２】
請求項２記載のシリンダブロックの製造方法は、請求項１記載の鋳ぐるみ用ライナを用いたシリンダブロックの製造方法であって、
外周面の全周から延びる多数のトゲを有する複数個の原ライナを並設保持し、この並設保持状態において上記原ライナ相互の間に位置する上記トゲを除去するとともに、上記トゲの除去された部分の幅方向の両側には、該両側から延びるトゲと、隣接する原ライナから延びるトゲと、が近接してなるトゲ密集部を形成して上記鋳ぐるみ用ライナを作製し、該並設保持状態を維持しつつ該鋳ぐるみ用ライナを鋳型に取り付け、ダイカスト法により鋳ぐるむことを特徴とする。
【００１３】
外周面の全周にトゲを有する原ライナは、回転方向に対称であるため、回転方向に対して位置決めする必要はない。一方、鋳ぐるみ用ライナにおいてはトゲ除去部の形成により回転方向の対称性が失われているので、この鋳ぐるみ用ライナを鋳型に取り付ける際は回転方向の位置決めを行う必要がある。請求項２記載の製造方法によると、回転方向に対称な原ライナを並設保持し、そのまま（ライナを回転方向に位置ズレさせることなく）トゲの除去および鋳型への取り付けを行うので、鋳ぐるみ用ライナの回転方向の位置決めが容易である。
【００１４】
なお、本発明の鋳ぐるみ用ライナを用いたシリンダブロックの製造方法としては、請求項２以外の方法を用いることもできる。例えば、（１）原ライナに対し個別に（並設保持せずに）トゲの除去処理を施して鋳ぐるみ用ライナを製造し、トゲ除去部の位置を考慮して回転方向の位置決めを行いながら各鋳ぐるみ用ライナを鋳型に取り付ける方法、（２）請求項３記載のように、個別に製造された鋳ぐるみ用ライナを回転方向に位置決めしながら並設配置し、この並設配置された複数個の鋳ぐるみ用ライナをチャック等で並設保持して、そのまま（回転方向に位置ズレさせることなく）鋳型に取り付ける方法、等が挙げられる。上記（１）、（２）のようにトゲ除去部を設ける工程を個別に行う場合には、トゲの除去作業が容易であり、またトゲ除去部の形状および形成範囲等に関する設計の自由度が高いという利点がある。
【００１５】
本発明の鋳ぐるみ用ライナによると、シリンダボア間におけるブロック本体の厚さ（すなわち、隣接するライナの外周面同士の距離）が３．５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下であるシリンダブロックについても、亀裂等の発生を防止することができる。この部分におけるブロック本体の厚さの下限は特に限定されないが、通常は２．５ｍｍ以上である。
なお、本発明の鋳ぐるみ用ライナは、ダイカスト法以外の鋳造方法によるシリンダブロックの製造にも利用することができる。ダイカスト法においては一般に初期凝固片が発生しやすいため、本発明の鋳ぐるみ用ライナを採用することによる効果が特によく発揮される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
（実施例１）
図４に示すように、発泡性の塗型層を有する鋳型を用いた遠心鋳造法により製造された鋳鉄製の原ライナ１’は、外周面１ａの全周にわたって多数のトゲ１１を有する。この原ライナ１’の形状（トゲを除く）は、内径８２．０ｍｍ、外径８５．０ｍｍ、高さ１２９ｍｍの円筒形である。そして、トゲ１１の長さは１〜２ｍｍであって、この長さは外周面１ａからトゲ１１の先端までの距離とほぼ等しい。
【００１７】
この鋳ぐるみ用ライナ１を用いたシリンダブロックの製造方法について、図５を用いて説明する。
すなわち、供給機４１から供給される原ライナ１’を搬送機４２により加工機４３へと運び、加工機４３の図示しない治具により、複数個の原ライナ１’をボア中心間隔８７．５ｍｍで並設保持する。隣接する原ライナ１’の外周面１ａの間隔は２．５ｍｍである。この並設保持状態において、図５における下方から隣接する原ライナ１’の間に加工刃４３１を挿入することにより、図１に示すように、シリンダボア間２１に位置していたトゲ１１を切削除去して厚さ２．５ｍｍ、幅１５ｍｍ、長さ１００ｍｍのトゲ除去部１２を形成し、複数個の鋳ぐるみ用ライナ１を得る。なお、図１では簡略化のために隣接する二つのライナのみを示している。
【００１８】
次いで、この並設保持状態を維持しつつ、複数個の鋳ぐるみ用ライナ１をロボットアーム４４により加工機４３の上方からチャックし、鋳ぐるみ用ライナ１の方向性を保ったまま鋳型５１のシリンダ形成部分に取り付ける。この方法によると、原ライナ１’にトゲ除去加工を施す工程および得られた鋳ぐるみ用ライナ１を鋳型５１に取り付ける工程においてライナの並設保持状態が維持されているので、鋳ぐるみ用ライナ１の回転方向の位置決めが容易である。
その後、シリンダブロックの製造に用いる他の鋳型、中子等を所定位置にセットし、ダイカスト法によりアルミニウム合金の溶湯を注入して、図１に示すように、鋳ぐるみ用ライナ１がブロック本体２により鋳ぐるまれた構造のシリンダブロックを鋳造する。隣接する鋳ぐるみ用ライナ１は、トゲ除去加工時と同様に、ボア中心間隔８７．５ｍｍである。
【００１９】
外周面の全周に長さ１〜２ｍｍのトゲを有するライナをシリンダブロックの鋳造に用いた場合には、隣接するライナの外周面の間隔が例えば４ｍｍ以下になると、シリンダボア間２１においては両側のライナから延びるトゲが過剰に密集する。このため、シリンダボア間２１においてブロック本体２の強度が不足し、亀裂等が発生してしまう。
これに対して、本実施例の鋳ぐるみ用ライナ１にはトゲ除去部１２が形成されているので、隣接する鋳ぐるみ用ライナ１の外周面１ａの間隔を２．５ｍｍとしても、シリンダボア間２１においてブロック本体２は２．５ｍｍという十分な肉厚をとることができる。
【００２０】
また、この鋳造時において、図３に示すように、トゲ除去部１２の両側に形成されたトゲ密集部１３がフィルタとして機能することにより、初期凝固片２２のシリンダボア間２１への進入が防止される。また、図２に示すように、鋳造時における鋳ぐるみ用ライナ１の下端１ｂ（溶湯の注入側）にはトゲ除去部１２が形成されておらず、この部分のトゲ１１により、シリンダボア間２１の下方からの初期凝固片２２の進入も防止することができる。これにより、シリンダボア間２１のブロック本体２が初期凝固片２２の混入の少ない健全なものとなるので、この部分の強度が向上し、亀裂の発生等が防止される。
【００２１】
（実施例２）
実施例１の鋳ぐるみ用ライナによりシリンダブロックを製造する他の方法について、図６を用いて説明する。
この実施例２では、供給機４１から供給される原ライナ１’を搬送機４２により加工機４３へと運び、この加工機４３の備える図示しないエンドミルにより原ライナ１’を個別に加工して、実施例１と同形状のトゲ除去部１２を有する鋳ぐるみ用ライナ１を得る。次いで、得られた鋳ぐるみ用ライナ１を搬送機４２により台座４５上に運び、複数個の鋳ぐるみ用ライナ１を並設配置する。そして、ロボットアーム４４によりこれらの鋳ぐるみ用ライナ１を並設保持し、実施例１と同様に鋳型５１に取り付けてダイカスト法によりシリンダブロックを鋳造する。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の鋳ぐるみ用ライナは、シリンダボア間に相当する範囲に設けられたトゲ除去部により、このライナをシリンダブロックに用いた際、トゲ除去部を設けない場合に比べてシリンダボア間の肉厚を大きくすることができる。このため、シリンダボア間距離を短くしてもブロック本体に亀裂等を生じにくいので、シリンダブロックの小型化を図ることができる。
本発明のシリンダブロックの製造方法によると、本発明の鋳ぐるみ用ライナの製造および鋳型への取り付け工程において、ライナの回転方向の位置決めが容易である。また、本発明の他のシリンダブロックの製造方法によると、トゲ除去部を設ける工程を個別に行うことにより、トゲの除去作業が容易化され、またトゲ除去部の形状、範囲等の設定の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鋳ぐるみ用ライナを用いたシリンダブロックを示す横断面図である。
【図２】図１のII方向矢視図である。
【図３】鋳造時における溶湯の流れを説明するもので、図１の拡大図である。
【図４】原ライナを示す横断面図である。
【図５】実施例１のシリンダブロックの製造方法を示す模式的説明図である。
【図６】実施例２のシリンダブロックの製造方法を示す模式的説明図である。
【図７】トゲ除去部の好ましい形成範囲を示す模式的説明図である。
【符号の説明】
１；鋳ぐるみ用ライナ、１’；原ライナ、１ａ；外周面、１１；トゲ、１２；トゲ除去部（トゲの除去された部分）、１３；トゲ密集部、２；ブロック本体、２１；シリンダボア間、２２；初期凝固片、５１；鋳型。
【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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