JP5678779B2 - Cylinder liner and cylinder block including the same - Google Patents
Cylinder liner and cylinder block including the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP5678779B2 JP5678779B2 JP2011081494A JP2011081494A JP5678779B2 JP 5678779 B2 JP5678779 B2 JP 5678779B2 JP 2011081494 A JP2011081494 A JP 2011081494A JP 2011081494 A JP2011081494 A JP 2011081494A JP 5678779 B2 JP5678779 B2 JP 5678779B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- groove
- cylinder block
- cylinder liner
- cylinder
- outer peripheral
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 35
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 28
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 26
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 10
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000033708 Congenital muscular dystrophy type 1B Diseases 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 201000006953 congenital muscular dystrophy 1B Diseases 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 201000006946 muscular dystrophy-dystroglycanopathy type B6 Diseases 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Description
本発明は、円筒形を呈し、その外周面に周方向に連続する環状の溝が軸方向に複数本設けられ、シリンダブロック本体によって鋳包まれるシリンダライナと、これを備えるシリンダブロックに関し、特にシリンダブロック本体がマグネシウム系材料からなる場合に適したシリンダライナに関する。 The present invention relates to a cylinder liner that has a cylindrical shape and is provided with a plurality of annular grooves that are continuous in the circumferential direction on the outer peripheral surface thereof in the axial direction and is cast by a cylinder block body, and a cylinder block including the cylinder liner. The present invention relates to a cylinder liner suitable when the block body is made of a magnesium-based material.
自動車等の内燃機関では、ピストンの摺動面となるシリンダボアを有するシリンダブロックが設けられている。当該シリンダブロックは、円筒形の鋳鉄製シリンダライナの外周面を、ダイカスト材料(鋳造金属)からなるシリンダブロック本体によって鋳造により鋳包むことで製造される。古くはシリンダブロック本体も鋳鉄製であったが、近年では燃費の向上や排気ガス低減等のため軽量化が求められており、シリンダブロック本体をアルミニウム製とすることが多い。 In an internal combustion engine such as an automobile, a cylinder block having a cylinder bore serving as a sliding surface of a piston is provided. The cylinder block is manufactured by casting the outer peripheral surface of a cylindrical cast iron cylinder liner by casting with a cylinder block body made of a die-cast material (cast metal). In the old days, the cylinder block main body was also made of cast iron. However, in recent years, there has been a demand for weight reduction in order to improve fuel efficiency and reduce exhaust gas, and the cylinder block main body is often made of aluminum.
しかし、シリンダブロック本体が鋳鉄製の場合は、シリンダライナとシリンダブロック本体とが同系金属であるため大きな問題は生じなかったが、近年のように鋳鉄製のシリンダライナをアルミニウム製のシリンダブロック本体によって鋳包む場合は、シリンダライナとシリンダブロック本体との界面(接合面)の密着性が問題となる。すなわち、シリンダブロックを鋳造する際、溶湯状態のダイカスト材料は収縮しながら凝固するが、シリンダライナを構成する鋳鉄とシリンダブロック本体を構成するアルミニウムとでは熱膨張係数(熱膨張率)が異なるため、残留応力に起因する残留歪みや、シリンダライナとシリンダブロック本体との間に隙間が発生するという問題が生じる。これでは、シリンダブロックの熱伝導率等の低下や欠損などの要因となる。 However, when the cylinder block body is made of cast iron, the cylinder liner and the cylinder block body are made of the same metal, so no major problems have occurred. However, as in recent years, cast iron cylinder liners are made of aluminum cylinder block bodies. When casting, the adhesion of the interface (joint surface) between the cylinder liner and the cylinder block body becomes a problem. That is, when casting the cylinder block, the molten die-cast material solidifies while shrinking, but the cast iron constituting the cylinder liner and the aluminum constituting the cylinder block body have different thermal expansion coefficients (thermal expansion coefficients). There arises a problem that residual strain caused by residual stress and a gap is generated between the cylinder liner and the cylinder block body. This causes a decrease in the thermal conductivity and the like of the cylinder block and a defect.
そこで、このような問題を解決する技術として、例えば下記特許文献1が提案されている。特許文献1では、円筒形の鋳鉄製シリンダライナの外周面に、周方向に連続する環状の溝を軸方向に複数本設けており、これをアルミニウム製のシリンダブロック本体によって鋳包んでいる。ここでは各溝の形状を改良しており、軸方向断面形状において一方の軸方向端部側の平坦面に連続する外周端縁から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平坦面に対してアンダーカットされた第1傾斜面と、該第1傾斜面の内周端から次第に縮径する第1曲面と、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傾斜面と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、第2傾斜面の外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傾斜面と、該第3傾斜面の内周端から次第に拡径する第2曲面と、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傾斜面とが順に連続する断面J字状に形成された第2周方向溝部とによって各溝が形成されている。すなわち、各溝は、これの側面が外周面に対して90°を超えた傾斜角度で末広がり状となっており、断面逆ハート型に形成されている。これにより、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、各溝によってアルミニウム合金溶湯の移動が抑制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、シリンダライナとシリンダブロック本体との界面の密着性及び結合強度を確保している。 Therefore, as a technique for solving such a problem, for example, the following Patent Document 1 has been proposed. In Patent Document 1, a plurality of annular grooves that are continuous in the circumferential direction are provided on the outer peripheral surface of a cylindrical cast iron cylinder liner in the axial direction, and these are cast by an aluminum cylinder block body. Here, the shape of each groove is improved, and in the axial cross-sectional shape, the diameter gradually decreases as it moves from the outer peripheral edge continuous to the flat surface on the one axial end side to the one axial end side. A first inclined surface that is undercut with respect to the surface, a first curved surface that gradually decreases in diameter from the inner peripheral end of the first inclined surface, and from the inner peripheral end of the first curved surface to the other axial end side The first circumferential groove formed in a J-shaped cross section in which the diameter of the first inclined surface and the second inclined surface opposed to the first inclined surface are sequentially continuous and the outer peripheral end of the second inclined surface and the other A third inclined surface that gradually decreases in diameter as it moves toward the axial direction end side, a second curved surface that gradually increases in diameter from the inner peripheral end of the third inclined surface, and the one of the first curved surface from the outer peripheral end of the second curved surface. Axial direction adjacent to the third inclined surface while gradually increasing in diameter as it moves toward the end in the axial direction A second circumferential groove formed in a J-shaped cross section in which a fourth inclined surface undercut with respect to the flat surface, the outer peripheral edge of which is continuous with the edge of the flat surface on the end side, is successively formed Each groove is formed. That is, each groove has a laterally widening shape with its side surface extending at an inclination angle exceeding 90 ° with respect to the outer peripheral surface, and is formed in an inverted heart shape in section. As a result, when casting the cylinder liner with the cylinder block body made of an aluminum alloy, the movement of the molten aluminum alloy is suppressed by each groove to prevent cracking of the cylinder block body, and between the cylinder liner and the cylinder block body. Interfacial adhesion and bond strength are ensured.
ところで、最近では自動車のさらなる軽量化のため、シリンダブロック本体を従来のアルミニウム製からマグネシウム製とされる傾向にある。マグネシウムは、実用金属の中でも最も比重の低い部類に属する金属だからである。しかしながら、マグネシウムはアルミニウムよりも鋳鉄との熱膨張係数差が大きい。そのため、アルミニウム製のシリンダブロック本体によって鋳包む場合とは密着性に関する考え方も異なってくる。具体的には、アルミニウム製のシリンダブロック本体によって鋳包む場合は、シリンダライナとシリンダブロック本体との密着性は高ければ高いほど好ましい。しかし、マグネシウム製のシリンダブロック本体によって鋳包む場合は、鋳鉄との熱膨張係数差が大きいため、密着性が高過ぎると反って残留歪みが大きくなってしまう。マグネシウム製のシリンダブロック本体によってシリンダライナを鋳包む場合は、アルミニウム製のシリンダブロック本体によって鋳包む場合に対して、3倍の残留歪が生じることが知られている。したがって、マグネシウム製のシリンダブロック本体で鋳包む場合は、密着性を確保しながらも、残留歪み低減のためには収縮凝固時の自由度もある程度確保しておく必要がある。 By the way, recently, in order to further reduce the weight of automobiles, the cylinder block body tends to be made of magnesium instead of conventional aluminum. This is because magnesium is a metal belonging to the lowest specific gravity among practical metals. However, magnesium has a larger difference in thermal expansion coefficient from cast iron than aluminum. For this reason, the concept of adhesion is different from the case of casting with an aluminum cylinder block body. Specifically, when casting with an aluminum cylinder block body, the higher the adhesion between the cylinder liner and the cylinder block body, the better. However, when casting with a cylinder block body made of magnesium, the difference in thermal expansion coefficient from cast iron is large, so if the adhesiveness is too high, the residual strain will be increased. It is known that when a cylinder liner is cast with a magnesium cylinder block body, three times as much residual strain is generated as compared with a case where the cylinder liner is cast with an aluminum cylinder block body. Therefore, when casting with a cylinder block body made of magnesium, it is necessary to secure a certain degree of freedom during shrinkage solidification in order to reduce residual strain while ensuring adhesion.
これに対し特許文献1では、シリンダライナの外周面に設けた各溝を特殊な形状とすることで、鋳造時に溶湯の移動を抑制して密着性を確保している。これでは、マグネシウム製のシリンダブロック本体によって鋳包む場合は、マグネシウム溶湯の移動が過度に抑制されるので、残留応力に起因する残留歪みが大きくなってしまう。また、従来からシリンダライナの外周面を粗面化することで密着性を向上させる技術もあるが、特許文献1ではシリンダライナの表面粗度に関しては特に着目していない。特許文献1においてシリンダライナ外周面の表面粗度が大きいと、さらに溶湯の移動が抑制されてしまう。 On the other hand, in patent document 1, each groove | channel provided in the outer peripheral surface of a cylinder liner is made into a special shape, The movement of a molten metal is suppressed at the time of casting, and adhesiveness is ensured. In this case, when casting with the magnesium cylinder block main body, the movement of the molten magnesium is excessively suppressed, so that the residual strain due to the residual stress increases. Conventionally, there is a technique for improving the adhesion by roughening the outer peripheral surface of the cylinder liner. However, Patent Document 1 does not pay particular attention to the surface roughness of the cylinder liner. In Patent Document 1, when the surface roughness of the outer peripheral surface of the cylinder liner is large, the movement of the molten metal is further suppressed.
そこで、本発明者らは、シリンダブロック本体からのシリンダライナの抜け外れを防止できる程度に密着性を確保しながらも、ある程度の溶湯自由度を与えることで残留応力を分散低減できることを知見し、本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は上記課題を解決するものであり、マグネシウム製のシリンダブロック本体によって鋳包んだ際の残留応力に起因する残留歪みを低減できるシリンダライナと、これを備えるシリンダブロックを提供することを目的とする。 Therefore, the present inventors have found that it is possible to reduce the residual stress by providing a certain degree of freedom of molten metal while ensuring adhesion to such an extent that the cylinder liner can be prevented from coming off from the cylinder block body, The present invention has been completed. That is, this invention solves the said subject, and provides a cylinder liner which can reduce the residual distortion resulting from the residual stress at the time of casting by the cylinder block main body made from magnesium, and a cylinder block provided with the same. Objective.
そのための手段として本発明は、円筒形を呈し、その外周面に周方向に連続する環状の溝が軸方向に所定のピッチで複数本設けられ、マグネシウム系材料からなるシリンダブロック本体によって鋳包まれるシリンダライナであって、前記シリンダライナの外周面のうち少なくとも前記溝内の表面粗さ(Rz)が、20μm以下であることを特徴とする。なお、本発明においてマグネシウム系材料とは、純マグネシウムとマグネシウム合金とを含む概念である。表面粗さ「Rz」とは、JIS B 0601で規定される「十点平均粗さ」を示す。 As a means for this, the present invention has a cylindrical shape, and a plurality of annular grooves that are continuous in the circumferential direction are provided on the outer circumferential surface at a predetermined pitch in the axial direction, and are cast by a cylinder block body made of a magnesium-based material. A cylinder liner, wherein a surface roughness (Rz) in at least the groove of the outer peripheral surface of the cylinder liner is 20 μm or less. In the present invention, the magnesium-based material is a concept including pure magnesium and a magnesium alloy. The surface roughness “Rz” indicates “ten-point average roughness” defined in JIS B 0601.
これによれば、軸方向に複数本形成された各溝内にマグネシウム溶湯が入り込むことで軸方向の移動が抑制されるので、最低限の密着性は確保される。また、そのアンカー効果によって、シリンダブロック本体からのシリンダライナの抜け外れも確実に防止できる。一方、各溝は周方向に連続して環状に設けられており、且つ少なくとも各溝内の表面粗さ(Rz)が20μm以下となっていることで、周方向に対しては拘束が無く自由度が高い。これにより、シリンダブロック本体を鋳造する際の溶湯の凝固収縮に伴い発生する残留応力を周方向に分散させることができ、シリンダブロック本体用としてマグネシウム系材料を使用した場合において、残留歪を低減することができる。 According to this, since the movement of an axial direction is suppressed because a molten magnesium enters in each groove | channel formed in the axial direction, the minimum adhesiveness is ensured. Further, the anchor effect can surely prevent the cylinder liner from coming off from the cylinder block body. On the other hand, each groove is annularly provided continuously in the circumferential direction, and at least the surface roughness (Rz) in each groove is 20 μm or less, so there is no restriction in the circumferential direction. High degree. Thereby, the residual stress generated with the solidification shrinkage of the molten metal when casting the cylinder block main body can be dispersed in the circumferential direction, and when using a magnesium-based material for the cylinder block main body, the residual strain is reduced. be able to.
なお、前記外周面(の平坦面)に対する前記溝の側壁の傾斜角度は、45°〜90°とすることが好ましい。特許文献1のように、各溝の側壁の傾斜角度が外周面に対して90°を超えるような大きな傾斜角度で形成されていると、溝の奥部において溶湯が滞留すると共に、応力が集中して周方向への移動が拘束されてしまうからである。各溝の側壁が45°〜90°であれば、軸方向の密着性の確保及び抜け外れを防止しながらも、周方向では拘束されることが無いので、確実に残留応力を分散させて残留歪を低減できる。 In addition, it is preferable that the inclination | tilt angle of the side wall of the said groove | channel with respect to the said outer peripheral surface (its flat surface) shall be 45 degrees-90 degrees. As in Patent Document 1, when the inclination angle of the side wall of each groove is formed at a large inclination angle exceeding 90 ° with respect to the outer peripheral surface, the molten metal stays in the deep part of the groove and stress is concentrated. This is because the movement in the circumferential direction is restricted. If the side wall of each groove is 45 ° to 90 °, it will not be restrained in the circumferential direction while ensuring the adhesion in the axial direction and preventing it from coming off. Distortion can be reduced.
また、本発明によれば、上記構成のシリンダライナが鋳包まれたシリンダブロックを提供することもできる。当該シリンダブロックは、前記シリンダライナを鋳包んだ後、150〜250℃で熱処理することが好ましい。鋳造後に所定温度で熱処理することで、残留歪をより積極的に低減することができる。 Moreover, according to this invention, the cylinder block by which the cylinder liner of the said structure was cast-in can also be provided. The cylinder block is preferably heat treated at 150 to 250 ° C. after casting the cylinder liner. Residual strain can be reduced more positively by heat treatment at a predetermined temperature after casting.
本発明によれば、マグネシウム製のシリンダブロック本体によって円筒形のシリンダライナを鋳包んだ場合において、残留応力に起因する残留歪みを確実に低減することができる。 According to the present invention, when a cylindrical cylinder liner is cast with a magnesium cylinder block body, residual strain due to residual stress can be reliably reduced.
以下に、本発明の実施の形態について具体的に説明する。図1や図3に示すように、シリンダライナ10は鋳鉄製の円筒形部材であって、その外周面Sには軸方向に所定ピッチで並んだ複数本の溝11が形成されている。鋳鉄としては、従来からシリンダライナ用として使用されているものであれば特に限定されない。例えば、炭素を3.2〜4.4wt%程度、ケイ素を0.8〜2.6wt%程度、マンガンを0.1〜2.4wt%程度、硫黄を0.001〜0.2wt%程度、リンを0.01〜0.6wt%程度含み、残部が鉄及び不可避的不純物からなる組成の鋳鉄を使用することができる。さらに、クロムを0.01〜0.6wt%程度、銅を0.01〜1.0wt%程度、アルミニウムを0.05〜1.0wt%程度、錫を0.001〜0.3wt%程度、アンチモンを0.001〜0.2wt%程度、又はホウ素を0.01〜2.0wt%程度含んでいる場合もある。シリンダライナ10の内周面は、最終的にシリンダブロック30のシリンダボアとなる。
The embodiment of the present invention will be specifically described below. As shown in FIGS. 1 and 3, the
各溝11は、外周面Sの全周に亘って周方向に連続した環状に形成されている。各溝11は、1本の溝を螺旋状に形成することで設けられていてもよいし、それぞれ別個形成された独立溝であってもよい。1本の溝を螺旋状に形成する場合でも、ピッチを小さく多数本形成することで、各溝11はほぼ周方向に平行となる。各溝11は、鋳造によって鋳包む際に溶湯の軸方向への移動(滑り)を拘束してシリンダライナ10とシリンダブロック本体31との密着性を確保すると共に、アンカー効果によってシリンダブロック本体31からのシリンダライナ10の抜け外れを防止するために設けられている。そのため、溝11はできるだけ多数本(密に)設けることが好ましい。しかし、溝11が過度に多いと外周面Sの強度が低下し、鋳造時などにおいてシリンダライナ10の外周面が欠損するおそれが生じる。そこで、図2に示すように、各溝11間の中心間距離lは2.0〜5.0mm程度とすることが好ましい。この範囲であれば、外周面Sの強度を担保しながら、上記作用機能を確実に発揮させることができる。各溝11間の中心間距離lは、より好ましくは2.5〜4.0mm程度である。
Each
また、各溝11の深さdは、0.5〜2.5mm程度とすることが好ましい。各溝11の深さdが0.5mm未満であると、上記作用機能を充分に発揮させ難くなる。一方、各溝11の深さdが2.5mmを超えると、鋳造時等に応力集中が生じてシリンダライナ10が欠損するおそれがある。各溝11の深さdは、より好ましくは1.0〜2.0mm程度である。
Moreover, it is preferable that the depth d of each groove |
また、各溝11の側壁Wは、外周面Sの平坦面との傾斜角度θが45°〜90°となるように形成する。側壁Wの傾斜角θが45°未満では、鋳造時において溶湯の軸方向移動を充分に拘束できないと共に、アンカー効果も低減する。一方、側壁Wの傾斜角度θが90°を超えた末広がり状であると、各溝11の奥部において溶湯が滞留して周方向への移動も拘束されてしまい、残留歪を的確に低減できなくなる。好ましくは、各溝11における側壁Wの傾斜角度θを50°〜85°程度とする。図2には、側壁Wの傾斜角度θが約60°のV字溝を例示している。
Further, the side wall W of each
なお、各溝11の形状は、図2に示すV字状のほか、図4〜図9に示すような形状とすることもできる。具体的には、図4に示すように、頂点が偏心位置にあるV字状とすることもできる。この場合、図5に示すように、各溝11の偏心方向は一致していなくてもよい。または、図6や図7に示すように、底壁Bを有する溝として形成することもできる。図6に示す溝11は底壁Bが平坦面となっており、図7に示す溝11は底壁Bが湾曲面となっている。さらには、図8や図9に示すように、側壁Wが外周面Sに対して直角(傾斜角度θが90°)な溝とすることもできる。
In addition, the shape of each groove |
そのうえで、各溝11内の表面粗さRzを20μm以下とする。各溝11内の表面粗さRzが20μmを超えると、溶湯の周方向への滑り性が低減することで、残留歪を的確に低減できなくなる。好ましくは、各溝11内の表面粗さRzを15μm以下とし、より好ましくは10μm以下とする。表面粗さRzの下限は特に限定されないが、生産性の観点からは5μm程度とすればよい。シリンダライナ10の外周面Sの表面粗さは特に限定されないが、各溝11とは別に表面処理する手間を鑑みれば、各溝11内の表面粗さと同等としておけばよい。シリンダライナ10の外周面Sの表面粗さRzも20μm以下であれば、より周方向への移動が円滑となる。
In addition, the surface roughness Rz in each
一方シリンダブロック30は、図3に示すように、上記構成のシリンダライナ10と、これを鋳包むようにして鋳造されたシリンダブロック本体31とからなる。詳しくは、シリンダライナ10の外方において、マグネシウム系材料からなるシリンダブロック本体31を鋳造することで、シリンダブロック30が製造される。符号32は、ウォータージャケットである。マグネシウム系材料としては、従来からシリンダブロック本体用として使用されている公知のマグネシウム系ダイカスト材料であれば、特に制限無く使用できる。具体的には、JIS H 5303やJIS H 2222に規定されるMDC1B,MDC1D,MDC2B,MDC3B,MDC4,MDC5,MDC6を挙げることができる。純マグネシウムでもよい。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the
次に、シリンダライナ10及びこれを備えるシリンダブロック30の製造方法について説明する。先ず、予め鋳造により円筒形に形成したシリンダライナ10に対して、その外周面全体に複数本の溝11を形成する。例えば、シリンダライナ10を中心軸Cを中心として回転しながら、所定形状の刃先を有する切刃によって切削加工すればよい。このとき、1本の溝を螺旋状に形成することで、軸方向に並設された複数本の溝11を形成することが生産性が高く好ましいが、独立した溝11を順次形成することもできる。次いで、必要に応じて少なくとも各溝11内、好ましくは外周面Sを含めて全体的に表面加工する。具体的には、表面粗さが大きければ研磨等によって平滑化する。元々の表面粗さが充分に小さければ、密着性向上等のためにショットブラスト等によって粗面化しても構わないが、少なくとも表面粗さRzが20μm以下となる程度に留めておく。
Next, a method for manufacturing the
このようにして得られたシリンダライナ10に対して、その外方においてマグネシウム系材料からなるシリンダブロック本体31を鋳造することで、シリンダライナ10が鋳包まれたシリンダブロック30を得ることができる。鋳造は、高圧鋳造法が好ましい。具体的には、シリンダライナ10をダイカスト金型内に予め配置したうえで、ダイカスト金型とシリンダライナ10との間に形成されたキャビティへ、マグネシウム系材料の溶湯を5000〜10000kgf/cm2の高圧で鋳込んで冷却凝固させる。
The
このとき、溶湯は各溝11内に入り込むことで軸方向への移動(滑り)が拘束され、密着性が確保される。その反面、鋳鉄製のシリンダライナ10とマグネシウム系材料との間に熱膨張係数差があることで、残留応力が発生し得る。しかしながら、各溝11は周方向に形成されており、且つ表面粗さRzが小さいので、周方向への移動は拘束されない。これにより、残留応力を周方向に分散させることができるので、残留歪は低減する。
At this time, the molten metal enters the
なお、このままでも製品としては成り立つが、さらにシリンダブロック30を熱処理(時効処理)することが好ましい。これにより、鋳造後の残留応力がさらに分散されることで、より残留歪を低減することができる。このときの熱処理温度は、150〜250℃が好ましい。150℃未満では、さらなる残留歪の低減効果を得られ難い。一方、250℃を超えると、反って残留歪等が上昇する危険性がある。熱処理温度は、好ましくは160〜230℃程度であり、より好ましくは170〜200℃程度である。また、熱処理は、4〜24時間程度行えばよい。
Even if it remains as it is, it can be a product, but it is preferable that the
以下に、本発明の具体的な実施例について説明する。内径81mm、外径93mm、高さ137mmの円筒形の鋳鉄製シリンダライナの外周面へ、旋盤加工によって軸方向に複数本のV字溝を形成した。各溝の深さは1mm、外周面に対する側壁の傾斜角度は60°であり、中心間距離は25mmとした。このときの各溝11内の表面粗さRzをビッカース硬さ試験機によって測定した結果、Rzは7μmであった。
Specific examples of the present invention will be described below. A plurality of V-shaped grooves were formed in the axial direction on the outer peripheral surface of a cylindrical cast iron cylinder liner having an inner diameter of 81 mm, an outer diameter of 93 mm, and a height of 137 mm. The depth of each groove was 1 mm, the inclination angle of the side wall with respect to the outer peripheral surface was 60 °, and the center-to-center distance was 25 mm. As a result of measuring the surface roughness Rz in each
次いで、当該構成のシリンダライナを鋳造型内へ配置したうえで、Al3〜15wt%、Ca0.2〜5wt%、Mn0〜0.5%、Sr0〜1%含み、残部がMg及び不可避的不純物からなるマグネシウム系ダイカスト材料を、厚み5mmの円筒形に鋳包んだ擬似シリンダブロックを実施例1とした。
Next, after placing the cylinder liner of the structure into the casting mold, Al 3 to 15 wt%, Ca 0.2 to 5 wt%,
また、実施例1と同様にして作製した擬似シリンダブロックを、さらに175℃において4時間時効処理を行ったものを実施例2とした。さらに、シリンダライナとして最も一般的に流通している帝国ピストンリング社製スパイニーライナーを用いて実施例1と同様の条件で作製した擬似シリンダブロックを比較例1とした。 Further, a pseudo cylinder block manufactured in the same manner as in Example 1 was further subjected to aging treatment at 175 ° C. for 4 hours as Example 2. Furthermore, a pseudo cylinder block manufactured under the same conditions as in Example 1 using a spiny liner manufactured by Teikoku Piston Ring Co., Ltd., which is most commonly distributed as a cylinder liner, was used as Comparative Example 1.
得られた各試料(実施例及び比較例)を軸方向に切断し、切断ラインから1cm離れた左右2箇所に歪みゲージを貼り付け、歪測定器(共和電業社製、KFG-4N-120-C1-23)によって歪み量を測定した。その結果を図10に示す。なお、各試料とも、左右2箇所での歪み量は同じであった。 The obtained samples (Examples and Comparative Examples) were cut in the axial direction, and strain gauges were attached to two places on the left and right sides 1 cm away from the cutting line. -23), the amount of strain was measured. The result is shown in FIG. Each sample had the same amount of strain at the two left and right locations.
図10の結果から、従来品を使用した比較例1では残留歪が高かったが、表面粗さRzの低い周方向の溝を複数本設けた実施例1では、比較例1に対して残留歪を35%程度低減できていた。さらに時効処理した実施例2では、比較例1に対して残留歪を60%程度低減できていた。 From the results of FIG. 10, the residual strain was high in Comparative Example 1 using the conventional product, but in Example 1 in which a plurality of circumferential grooves having a low surface roughness Rz were provided, the residual strain was compared to Comparative Example 1. Was reduced by about 35%. Further, in Example 2 subjected to aging treatment, the residual strain could be reduced by about 60% compared to Comparative Example 1.
10 シリンダライナ
11 溝
30 シリンダブロック
31 シリンダブロック本体
B 溝の底壁
S シリンダライナの外周面
W 溝の側壁
10
Claims (4)
前記シリンダライナの外周面のうち少なくとも前記溝内の表面粗さ(Rz)が20μm以下であることを特徴とする、シリンダライナ。 A cylinder liner that has a cylindrical shape and is provided with a plurality of axially continuous annular grooves on its outer peripheral surface in the axial direction, and is cast by a cylinder block body made of a magnesium-based material,
A cylinder liner having a surface roughness (Rz) in at least the groove of the outer peripheral surface of the cylinder liner of 20 μm or less.
The cylinder block according to claim 3, wherein the cylinder block is heat-treated at 150 to 250 ° C. after casting the cylinder liner.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011081494A JP5678779B2 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Cylinder liner and cylinder block including the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011081494A JP5678779B2 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Cylinder liner and cylinder block including the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012215140A JP2012215140A (en) | 2012-11-08 |
JP5678779B2 true JP5678779B2 (en) | 2015-03-04 |
Family
ID=47268094
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011081494A Expired - Fee Related JP5678779B2 (en) | 2011-04-01 | 2011-04-01 | Cylinder liner and cylinder block including the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5678779B2 (en) |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5913649U (en) * | 1982-07-15 | 1984-01-27 | トヨタ自動車株式会社 | Cylinder block structure |
JP2001234806A (en) * | 2000-02-21 | 2001-08-31 | Toyota Motor Corp | Cast-in method and cast-in product |
JP2001334357A (en) * | 2000-05-25 | 2001-12-04 | Toyota Motor Corp | Cast-in product |
JP2002178132A (en) * | 2000-12-07 | 2002-06-25 | Yamaha Motor Co Ltd | Cylinder sleeve and its method for producing the same, and cylinder block for internal combustion engine |
JP2003033859A (en) * | 2001-07-23 | 2003-02-04 | Honda Motor Co Ltd | Manufacturing method for cylinder block |
JP4131371B2 (en) * | 2002-03-08 | 2008-08-13 | トヨタ自動車株式会社 | Cylinder block manufacturing method |
-
2011
- 2011-04-01 JP JP2011081494A patent/JP5678779B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2012215140A (en) | 2012-11-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7882818B2 (en) | Cylinder liner and engine | |
JP5107837B2 (en) | Cylinder liner, cylinder block, and cylinder liner manufacturing method | |
KR102048454B1 (en) | Cylinder liner and method for producing same | |
US7685987B2 (en) | Cylinder liner and method for manufacturing the same | |
JP4241627B2 (en) | Cylinder liner and cylinder block | |
US10094325B2 (en) | Cylinder liner | |
US9850846B1 (en) | Cylinder liner and method of forming the same | |
JP2012518763A (en) | Steel composition for manufacturing piston rings and cylinder sleeves | |
JP2012518764A (en) | Steel composition for manufacturing piston rings and cylinder sleeves | |
JP6528736B2 (en) | Cylinder block | |
JP2012518766A (en) | Steel composition for manufacturing piston rings and cylinder sleeves | |
JP5678779B2 (en) | Cylinder liner and cylinder block including the same | |
JP4498255B2 (en) | Iron-based preform for forming metal matrix composite and journal part structure having the iron-based preform | |
US8905202B2 (en) | Brake drum | |
JP5438553B2 (en) | Vehicle wheel and method of manufacturing the same | |
JP2005069219A (en) | Piston for internal combustion engine | |
US20180111231A1 (en) | Method for metallurgically bonding a cylinder liner into a bore in an engine block | |
JP4563342B2 (en) | Cylinder liner | |
CN110637172B (en) | Brake drum and method for manufacturing such a brake drum | |
JPH01190951A (en) | Piston for internal combustion engine | |
US10927786B1 (en) | Bi-metallic piston ring carrier | |
JPH11236852A (en) | Large diesel engine liner | |
JP2507242B2 (en) | Method for manufacturing side rail of steel combination oil ring | |
JPH0551390B2 (en) | ||
US20200038948A1 (en) | Piston with cofused alfin ring and process to obtain it |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130701 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140423 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140430 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20141209 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20141222 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5678779 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |