JPH0466259A

JPH0466259A - 鋳鉄製シリンダーブロックおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH0466259A
Application number: JP17382890A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Uosaki; 靖夫魚崎; Hideki Matsumoto; 松元　英樹; Nobuhide Takeshige; 伸秀武重; Yoji Asakura; 陽治朝倉
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-03-02

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、鋳鉄製シリンダーブロックおよびその製造方
法に関するものである。

［従来の技術］自動車の軽量化ないし小型化を図るために、サイアミー
ズ型シリンダーブロックあるいはアルミ合金製シリンダ
ーブロックが多用されている。しかしながら、アルミ合
金は耐熱性・耐摩耗性が低いので、ライナ（シリンダラ
イナ）だけを鋳鉄でつくり、この鋳鉄製ライナをアルミ
合金で鋳ぐるむようにしたシリンダーブロックの製造方
法が提案されている（例えば、特開昭５８−２１１５５
０号公報参照）。

しかしながら、ディーゼルエンジンにおいては、熱負荷
が高いので、アルミ合金製シリンダーブロックを用いる
と十分な耐久性が得られない。また、振動が強いので、
アルミ合金製シリンダーブロックを用いると振動騒音（
ＮＶＨ）が大きくなる。このため、一般にディーゼルエ
ンジンにおいては、鋳鉄で鋳造した鋳鉄製シリンダーブ
ロックが用いられる。

［発明が解決しようとする課題］ところで、シリンダーブロックのライナ部のピストン摺
動面にダスト等の異物が侵入することがあり、この異物
によってピストン摺動面に損傷が生じることがある。こ
のため、ライナのピストン摺動面の耐摩耗性を十分に高
める必要があるが、鋳造によりつくられた普通の鋳鉄製
シリンダーブロックでは、ピストン摺動面の耐摩耗性が
十分に高められないといった問題がある。

そこで、鋳鉄製シリンダーブロック本体に、耐摩耗性の
高い材料で形成されたライナを圧入するといった対応が
考えられるが、このようにすると、ライナ圧入部まわり
に圧入代を確保しなければならないので、シリンダーブ
ロックのボア間ピッチが長くなる。このため、シリンダ
ーブロックが、長平方向に長くなり、大型化するといっ
た問題がある。

また、硬度の高い鋳鉄材料でシリンダーブロックを鋳造
するといった対応が考えられるが、このようにするとシ
リンダーブロック全体の硬度が高くなるので、シリンダ
ーブロック本体の機械加工がむずかしくなるといった問
題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、本体部の機械加工が容易であり、かつライナのピ
ストン摺動面の耐摩耗性が十分に高められた、軽量でコ
ンパクトな鋳鉄製シリンダーブロックおよびその製造方
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コ上記の目的を達するｒコめ、請求項１の発明は、ボア中
子の周囲にりん粉末を含んだ発泡体を配置し、この発泡
体の周囲に複数の小孔を有する鉄製のカバー部材を配置
した後、キャビティに溶湯を注湯して、シリンダーブロ
ックを鋳造するようにしたことを特徴とする、鋳鉄製シ
リンダーブロックの製造方法を提供する。

また、請求項２の発明は、ライナ部のピストン摺動面近
傍では、他の部分よりちりん化合物を多く含ませたこと
を特徴とする鋳鉄製シリンダーブロックを提供する。

［発明の作用・効果］請求項１の発明によれば、シリンダーブロックの鋳型の
キャピテイに溶湯が注湯されたときに、溶湯の一部がカ
バー部材の小孔を通ってカバー部材の内側に流入し、こ
の溶湯に発泡体が溶解するが、発泡体にはりん粉末が含
まれているので、カバー部材とボア中子との間に、りん
化合物（りん炭化物等）を多く含む溶湯が生成される（
以下、この溶湯を高りん溶湯という）。このとき、カバ
ー部材の外側の溶＊（以下、この溶湯を外側溶湯という
）は高速で流れているが、カバー部材の内側の高りん溶
湯は、カバー部材によって外側溶湯とはほぼ遮断され、
外側溶湯によって押し流されず、したがってカバー部材
の内側に滞留する。

この後、キャビティ内に溶湯が満たされ、したがって外
側溶湯の流れは止まる。そして、カバー部材は外側溶湯
の熱によって融解し、外側溶湯とカバー部材と高りん溶
湯とは液状で一体化するが、このときキャビティ内の溶
湯の流れはすでに止まっているので、高りん溶湯はほと
んど移動せず、ボア中子の外周面近傍に滞留する。

この状態でキャビティ内の溶湯が冷却されて凝固する。

したがって、ボア中子の外周面近傍、すなわち鋳造物で
あるシリンダーブロックのライナ摺電山田；ｌ；ｔし°
フに′ノ楕動面）近傍には、リン化合物を多く含む層か
形成される。

そして、一般にりん化合物を含む鋳鉄、いわゆる高りん
鋳鉄は硬度か高いので、シリンダーブロックのライナ部
のピストン摺動面の耐摩耗性が高められる。また、りん
化合物かライナ部以外の本体部にほとんど拡散しないの
で、シリンダーブロック本体部では、硬度か不必要に高
まらず、その機械加工か容易となる。

また、前記のライナ圧入方式のような圧入代を必要とし
ないので、ボア間ピッチが短くなり、シリンダーブロッ
クか長平方向にコンパクト化される。

請求項２の発明によれば、シリンダーブロックのライナ
部のピストン摺動面近傍では、りん化合物が多く含まれ
るので、その硬度が高まる。このため、ピストン摺動面
の耐摩耗性が高められる。

また、ピストン摺動面近傍以外の部分（本体部）では、
りん化合物が少ないので、不必要に硬度が高まらず、シ
リンダーブロックの機械加工が容易となる。

［実施例］以下、本発明の実施例を具体的に説明する。

第１図と第２図とに示すように、４気筒エンジンのシリ
ンダーブロックＢ（第３図参照）を鋳鉄で鋳造するため
の鋳型ＤＣは、夫々鋳物砂で形成された、母型ｌと、母
型Ｉの内側に配置されるウォータジャケット中子２と、
ウォータジャケット中子２の内側に配置される４つのボ
ア中子３〜６とで構成されている。そして、図示してい
ないが、この鋳型ＤＣに溶湯を供給するために、湯道、
堰等が設けられている。

母型ｌとウォータジャケット中子２との間には外側キャ
ビティ７が形成され、ウォータジャケット中子２と各ボ
ア中子３〜６との間には内側キャビティ８が形成されて
いる。なお、外側キャビティ７と内側キャビティ８とは
、上部と下部とで連通している。

円柱形の各ボア中子３〜６の側面外周部には、夫々これ
らを覆うようにして、りん粉末を含む発泡体１１−１４
が配置されている。これらの各発泡体１１〜１４は、夫
々薄手の円筒形に形成され、溶湯に容易に溶解し、かつ
シリンダーブロックＢ（第３図参照）の材質に悪影響を
与えないような適当な材料で形成されている。なお、り
ん粉末の添加量は、後で説明するように、シリンダーブ
ロックＢ（第３図参照）のライナ部の内周面近傍のりん
含有率が０．６〜１．０％となるように、予め調整され
る。

円筒形の各発泡体１１−１４の側面外周部には、夫々こ
れらを覆うようにして、鉄製のカバー部材１５〜１８が
配置されている。これらの各カバー部材１５〜１８は薄
手の円筒形に形成され、これらの厚みは、溶湯との接触
によって注湯終了後には完全に融解するような適当な厚
さに設定される。

そして、各カバー部材１５〜１８の側壁には、夫々直径
数ｍｍ程度の複数の小孔１５ａ＝１８ａが形成されてい
る。これらの小孔１５ａ＝１８ａの孔径は、各カバー部
材１５〜１８の外側を溶湯が流れるときに、溶湯を各カ
バー部材１５〜１８の内側に流入させるが、この流入し
た溶湯が各カバー部材１５〜１８の外側に容易に流出し
ないような適当な値に調整される。

以下、鋳型ＤＣを用いたシリンダーブロックＢ（第３図
参照）の鋳造方法について説明する。

■母型ｌの内側に、ウォータジャケット中子２と、ボア
中子３〜６とをセットし、両キャビティ７．８に、下側
から鋳鉄の溶湯を注湯する。

このとき、内側キャビティ８内において、溶湯が上向き
に流れ、この溶湯の一部は、小孔１５ａ〜１８ａを通っ
て、カバー部材１５〜１８の内側に流入する。この流入
した溶湯は、夫々カバー部材１５〜１８とボア中子３〜
６との間に配置された発泡体１１−１４と接触し、溶湯
と接触した発泡体Ｉｆ〜■４は溶湯に溶解する。ここで
、発泡体１５〜１８にはりん粉末が含まれているので、
このりん粉末が溶湯に溶解し、溶湯に含まれる炭素分等
と結合してりん炭化物等のりん化合物を生成する。この
ため、カバー部材１５〜１８とボア中子３〜６との間に
は、夫々りん化合物を多く含む溶湯（高りん溶ＩＩりが
生成される。ここにおいて、φ 注湯が終了するまでは、カバー部材１５〜１８の外側で
溶湯（外側溶湯）が上向きに高速で流れるが、この流れ
はカバー部材１５〜Ｉ８の内側には及ばない。このため
、夫々カバー部材１５〜１８とボア中子３〜６との間に
滞留する高りん溶湯はカバー部材１５〜１８の内側に保
持され、はとんとカバー部材１５〜１８の外側に流出し
ない。

■注湯が終了した時点で、内側キャビティ８内の溶湯の
流れは止まり、この後外側溶湯の熱によってカバー部材
１５〜■８が融解する。このため、外側溶湯と融解した
カバー部材と高りん溶湯とは液状で一体化するが、内側
キャビティ８内の溶湯の流れがすでに止まっているので
、高りん溶湯はほとんど移動せず、ボア中子３〜６の周
囲に滞留する。

■この後、まもなく溶湯が冷却され凝固する。

ここにおいて、高りん溶湯は、ボア中子３〜６外周面近
傍で凝固し、りん化合物は周囲へはほとんど拡散しない
。

■冷却後、母型１とウォータジャケット中千２とボア中
子３〜６とを取り外して鋳造物（シリンダーブロック）
を得る。

このようにして、第３図に示すように、本体部２１と、
ライナ部２２とウォータジャケット２３とを備えたシリ
ンダーブロックＢが得られる。

このシリンダーブロックＢの、ライナ内周面近傍、すな
わちピストン摺動面近傍には、高りん溶湯が凝固した高
りん鋳鉄層２２ａが形成される。

この高りん鋳鉄層２２ａは、硬度が高いので、ライナ部
２２のピストン摺動面の耐摩耗性が大幅に高められる。

なお、前記したとおり、高りん鋳鉄層２２ａのりん含有
率が０，６〜１．６％となるようにりん粉末添加量が予
め調整されている。高りん鋳鉄層２２ａのりん含有率が
０．６％未満では硬度（耐摩耗性）が十分に高まらず、
またりん含有率が１．０％を超えると、硬度が高くなり
過ぎ、ライナ２２の内周面の機械加工がむずかしくなる
からである。

また、シリンダーブロックＢの、本体部２１（ライナ部
以外）では、りん含有率が普通の鋳鉄と変わらないので
、本体部２１の硬度が不必要に高まらず、シリンダーブ
ロック本体部２１に容易に機械加工を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかるシリンダーブロックの鋳造に
用いられる鋳型の、平面断面説明図である。第２図は、第１図に示す鋳型の立面断面説明図である。第３図は、本発明にかかる製造方法で鋳造されたシリン
ダーブロックの立面断面説明図である。Ｂ・・・シリンダーブロック、ＤＣ・・・鋳型、ｌ・・
・母型、２・・・ウォータジャケット中子、３〜６・・
・ボア中子、７・・・外側キャビティ、８・・・内側キ
ャビティ、１１〜１４・・・発泡体、１５〜１８・・・
カバー部材、２１・・・本体部、２２・・・ライナ部、
２２ａ・・・高りん鋳鉄層。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ボア中子の周囲にりん粉末を含んだ発泡体を配置
し、この発泡体の周囲に複数の小孔を有する鉄製のカバ
ー部材を配置した後、キャビティに溶湯を注湯して、シ
リンダーブロックを鋳造するようにしたことを特徴とす
る、鋳鉄製シリンダーブロックの製造方法。（２）ライ
ナ部のピストン摺動面近傍では、他の部分よりもりん化
合物を多く含ませたことを特徴とする鋳鉄製シリンダー
ブロック。