JPH08290255A - 鋳ぐるみ用シリンダライナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ライナ本体と鋳造材料との間に隙間が発生す
ることを防止して相互の密着性を高めるとともに、隣合
うライナ本体の間の鋳造材料が鋳造後の凝固収縮過程に
おいて収縮移動することを抑え、この鋳造材料に亀裂が
生じるのを防止する。 【解決手段】 鋳ぐるみ用シリンダライナであって、ラ
イナ本体２の外周面４にその軸線に沿った方向Ｚに延び
る突起もしくは溝１０が、このライナ本体２の周方向に
関して複数設けられていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ライナ本体の外周
部を鋳造材料で鋳ぐるむことでシリンダ構造を形成する
鋳ぐるみ用シリンダライナに関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車エンジンのシリンダブロックが例
えばアルミニウム合金による鋳造品の場合、ピストンの
摺動が繰り返されるシリンダボア部分については、摺動
摩擦に対する耐焼付性、耐スカッフ性、耐磨耗性、剛性
などが要求されることから、これらに対応できる材質の
シリンダライナが用いられている。このシリンダライナ
とブロック部分とを一体化させるための一手段として
は、シリンダブロックを鋳造する際にその鋳型内にシリ
ンダライナをセットしておき、このシリンダライナの外
周部を鋳造材料（アルミニウム合金）で鋳ぐるむ方法が
知られている。

【０００３】従来の鋳ぐるみ用シリンダライナとして
は、実開平１−１０５０６５号公報に開示された技術が
公知である。この技術においては、シリンダライナの外
周面に螺旋溝が形成されており、この螺旋溝の螺旋角や
ピッチは鋳造後におけるシリンダライナとブロック部分
との相対的な回転を防止するように設定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】シリンダブロックの鋳
造に際し、溶湯は鋳型に対して通常下側から注湯される
が、このときの溶湯は前記シリンダライナの軸線に沿っ
て流れる。したがってシリンダライナの外周においては
溶湯の流れ方向に対して前記螺旋溝が斜めに位置し、こ
の螺旋溝の内部（底部）に溶湯が充分に入り込まない。
この結果、シリンダライナと鋳造材料（ブロック部）と
の間に隙間が発生して相互の密着性が低下する。また隣
合うシリンダライナの間の寸法をシリンダブロックの全
長短縮のために狭めていくと、シリンダライナの間の鋳
造材料が鋳造後の凝固収縮過程で収縮移動して亀裂する
ことがある。

【０００５】本発明の一つの目的は、ライナ本体の外周
における溶湯の湯回りを良好に維持し、ライナ本体と鋳
造材料との間に隙間が発生することを防止して相互の密
着性を高めるとともに、隣合うライナ本体の間の鋳造材
料が鋳造後の凝固収縮過程において収縮移動することを
抑え、この鋳造材料に亀裂が生じるのを防止することで
ある。本発明の他の目的は、ライナ本体の外周面と鋳造
材料との密着性をより高めてエンジン運転中におけるラ
イナ本体と鋳造材料との熱膨張率の差による隙間の発生
をも抑えることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、鋳ぐるみ
用シリンダライナであって、ライナ本体の外周面にその
軸線に沿った方向に延びる突起もしくは溝が、このライ
ナ本体の周方向に関して複数設けられていることを特徴
とする。このように前記の突起もしくは溝が鋳造時にお
いて溶湯の流れる方向と同じ方向に沿って形成されてい
ることから、これら突起の間もしくは溝の中に溶湯が充
分に入り込み、ライナ本体と鋳造材料との密着性が高ま
る。そして隣合うライナ本体の間の鋳造材料が鋳造後の
凝固収縮過程において収縮移動することが抑えられる。

【０００７】第２の発明は、第１の発明の鋳ぐるみ用シ
リンダライナにおいて、突起もしくは溝がライナ本体の
外周面の少なくとも隣合うライナ本体に最も近接する部
分に設けられていることを特徴とする。これにより、少
なくとも隣合うライナ本体に近い部分においては、これ
らのライナ本体と鋳造材料との間に隙間が発生すること
が防止されてライナ本体と鋳造材料との密着性を高める
ことができる。

【０００８】第３の発明は、第１の発明の鋳ぐるみ用シ
リンダライナにおいて、突起もしくは溝の断面形状の幅
が、突起についてはライナ本体の外周側で最大寸法とな
り、溝についてはライナ本体の外周側で最小寸法となる
ように設定されていることを特徴とする。前記突起の間
もしくは溝の中に溶湯が入り込むことにより、ライナ本
体の外周面と鋳造材料とがアンカー効果によって密着
し、エンジン運転中におけるライナ本体と鋳造材料との
熱膨張率の差による隙間の発生が抑えられる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１に鋳ぐるみ用シリンダライナの構造が示され
ており、図１（Ａ）はライナ本体２の構造を示す斜視
図、図１（Ｂ）はその展開図である。このライナ本体２
は円筒形状をしており、その外周面４に溝１０が形成さ
れている。この溝１０はライナ本体２の軸線に沿った方
向Ｚに真っ直ぐ延びているとともに、ライナ本体２の周
方向に関して複数形成されている。なお図１（Ｂ）の左
右方向が、後述する鋳造材料３０の凝固収縮時に引張り
応力の生じる方向Ｙｄである。

【００１０】図１（Ｃ）は図１（Ｂ）のＣ−Ｃ線断面図
である。この図面によって前記溝１０の詳細について説
明する。各溝１０はその断面形状が略半円形となるよう
に機械加工により形成されており、これらの半径Ｒ、深
さＨ、ピッチＰは、ライナ本体２及び鋳造材料３０の材
質や大きさ、あるいは鋳造条件等に基づき、ライナ本体
２と鋳造材料３０との密着性を高め、かつ鋳造材料３０
の亀裂を防止するうえで最も効果的な値に設定されてい
る。なお図１（Ａ）（Ｂ）においては、前記溝１０の一
部のみを示して他の部分は省略しているが、実際はライ
ナ本体２の外周面４の全周にわたって溝１０が形成され
ている。

【００１１】つぎに鋳ぐるみ用シリンダライナの製造手
順について説明する。まず前記ライナ本体２の製造につ
いては、このライナ本体２の基本的な形状を鋳造あるい
は押出しによって形成する。この鋳造品または押出し品
に対して内面研削や端面加工を行い、鋳造品においては
さらに外面研削を行って所定の円筒形状に仕上げる。ま
た各溝１０の形成については、前記のようにして製造さ
れたライナ本体２をその中心軸を中心として回転可能な
保持機構（図示外）によって保持する。そしてライナ本
体２の外周面４の一点に図示外の切削バイトを当接させ
て保持機構をライナ本体２と共に図１（Ａ）（Ｂ）で示
すライナ本体２の軸線に沿った方向Ｚへ移動させる。こ
れによって一本の溝１０が形成される。つづいて前記保
持機構によってライナ本体２を前記ピッチＰに対応する
僅かな角度だけ回転させ、前記と同様にして次の溝１０
を形成する。かかる操作をライナ本体２が一回転するま
で繰り返すことにより、その外周面４の全周にわたって
所定のピッチＰでライナ本体２の軸線に沿った方向Ｚと
平行に複数の溝１０が形成される。

【００１２】さて、かかる構造を有する鋳ぐるみ用シリ
ンダライナを用いて鋳ぐるみを行うことによりエンジン
のシリンダブロックが製造される。この製造について
は、まずシリンダブロック用の鋳型内に複数個のライナ
本体２をセットし、この鋳型内へその下側からアルミニ
ウム合金などの溶湯を注湯する。このときの溶湯はライ
ナ本体２の軸線に沿った方向Ｚに流れ、ライナ本体２の
外周においては溶湯の流れる方向と前記溝１０の方向が
同一であるため、各溝１０の内底部にまで溶湯（鋳造材
料３０）が充分に入り込む。この結果、ライナ本体２の
外周面４と鋳造材料３０とは相互に噛合った状態で隙間
なく密着する。

【００１３】図２は鋳ぐるみ用シリンダライナの鋳ぐる
み完了状態の一部を示す平面図である。ここで図２
（Ａ）に示す鋳造材料３０からなるブロック部を、隣合
う二つのライナ本体２の間隔が最も狭い部分Ｘｂと、図
面において部分Ｘｂの上下に位置する部分Ｘｃとに分け
て考える。鋳造時において注湯された鋳造材料３０の冷
却凝固によってその体積が収縮するとき、部分Ｘｃの体
積は部分Ｘｂより大きいため、収縮量も大きくなる。こ
のため鋳造材料３０の部分Ｘｂには凝固収縮時において
Ｙｄ方向の引張り応力が生じ、この部分Ｘｂに図２
（Ｂ）で示すように亀裂３２が発生することがある。こ
の亀裂３２はライナ本体２の軸線に沿った方向Ｚに伸び
ており、ライナ本体２の全長に及ぶ場合がある。なお前
記亀裂３２を防止するために、図２（Ａ）で示す隣合う
二つのライナ本体２の間隔Ｘａを大きくする手段がある
が、そうするとシリンダブロック全体の長さが必要以上
に長くなってしまう。

【００１４】本実施の態様においては、前記のようにラ
イナ本体２の外周面４と鋳造材料３０との密着性が高め
られているため、鋳造材料３０のの冷却凝固時における
Ｙｄ方向の引張り応力が分散され、隣合う二つのライナ
本体２の間隔Ｘａを短くしても、鋳造材料３０の部分Ｘ
ｂに前記亀裂３２が発生するといった事態は防止され
る。特に前記の各溝１０は、ライナ本体２の軸線に沿っ
た方向Ｚ、つまり鋳造材料３０の凝固収縮時に応力が生
じる方向Ｙｄに対してほぼ垂直に位置していることか
ら、Ｙｄ方向の引張り応力をより効果的に分散して抑制
することができる。このように亀裂３２の発生を防止し
つつ、前記の間隔Ｘａを小さくしてシリンダブロック全
体の寸法を小さくすることができる。

【００１５】また前記の各溝１０によってライナ本体２
の外周面４と鋳造材料３０との密着性を高めたことは、
エンジンの実働時において鋳造材料３０がライナ本体２
の周方向（Ｙｄ方向）へ膨張することが抑制される。こ
の機能についても各溝１０がライナ本体２の軸線に沿っ
た方向Ｚに位置していることで、より効果的となる。し
たがってエンジンの実働時におけるライナ本体２と鋳造
材料３０との熱膨張率の差に起因して、これら相互の間
に隙間が発生する事態が防止される。このためライナ本
体２から鋳造材料３０への熱伝導が向上し、エンジン運
転時の圧縮比を大きくすることが可能となる。

【００１６】前記ライナ本体２の外周面４に対する溝１
０の形成は、すでに説明したように切削バイトを用いて
切削加工されるのであるが、その他の加工手段に代える
こともできる。図３は押出し加工によって形成された溝
１６の断面図である。各溝１６はその断面が略台形状に
押出し成形されており、溝幅Ｌ、深さＨ２、ピッチＰ
２、溝側面の傾斜角度θは、ライナ本体２及び鋳造材料
３０の材質や大きさ、あるいは鋳造条件等に基づき、ラ
イナ本体２と鋳造材料３０との密着性を高め、かつ前記
の亀裂３２を防止するうえで最も効果的な値に設定され
ている。

【００１７】また前記溝１０，１６に代えてライナ本体
２の外周面４にリブ形状の突起を形成してもよい。図４
はライナ本体２の外周面４に形成された突起２０の断面
図である。この突起２０についても前記溝１０，１６の
場合と同様にライナ本体２の軸線に沿った方向Ｚに真っ
直ぐ延びているとともに、ライナ本体２の周方向に関し
て複数形成されている。これらの突起２０についても切
削加工あるいは押出し加工によって形成される。そして
各突起２０の幅Ｌ２、高さＨ３、ピッチＰ３、側面の傾
斜角度θ２は、ライナ本体２及び鋳造材料３０の材質や
大きさ、あるいは鋳造条件等に基づき、ライナ本体２と
鋳造材料３０との密着性を高め、かつ前記の亀裂３２を
防止するうえで最も効果的な値に設定されている。

【００１８】特に前記の傾斜角度θ２については、各突
起２０の幅Ｌ２がライナ本体２の外周面４よりも外周側
において最大寸法となるように設定されている。これに
より各突起２０の間に入り込んだ鋳造材料３０は、アン
カー効果によってライナ本体２の外周面４に密着保持さ
れる。したがってエンジンの実働時において鋳造材料３
０がライナ本体２の周方向へ膨張することがさらに効果
的に抑制され、ライナ本体２と鋳造材料３０との熱膨張
率の差に起因する隙間の発生はほぼ確実に防止される。
なお前記のアンカー効果は、例えば前記溝１６において
も発揮させることができる。すなわち図３で示す幅Ｌが
ライナ本体２の外周面４よりも外周側において最小寸法
となるように前記の傾斜角θを設定することにより、そ
の溝内に入り込んだ鋳造材料３０とライナ本体２の外周
面４とがアンカー効果によって密着状態に保持される。

【００１９】前記の溝１０，１６及び突起２０は、切削
加工や押出し加工の他にライナ本体２の鋳造時に成形す
ることも可能である。つまりライナ本体２を鋳造するた
めの鋳型のキャビティ面に、溝１０，１６に対応する凸
形状あるいは突起２０に対応する凹形状を形成してお
き、この鋳型でライナ本体２を鋳造すればよい。またラ
イナ本体２の製造後において、その外周面４にプレス加
工によって溝１０，１６及び突起２０を成形することも
できる。

【００２０】さらに溝１０，１６及び突起２０は、ライ
ナ本体２の外周面４のうちの隣合うライナ本体２に最も
近接する部分にだけ形成してもよい。その場合において
も図２（Ａ）で示す鋳造材料３０の部分Ｘｂについて
は、ライナ本体２の外周面４に対する密着性が高められ
て鋳造材料３０のの冷却凝固時におけるＹｄ方向の引張
り応力が分散され、鋳造材料３０の部分Ｘｂに亀裂３２
が生じることは防止される。ただし溝１０，１６及び突
起２０をライナ本体２の外周面４の全周にわたって形成
しておけば、ライナ本体２の外周面４の全周にわたって
鋳造材料３０との密着性が高められるのはもちろんのこ
と、シリンダブロックの鋳造時にその鋳型内にライナ本
体２をセットする際に、その外周面４の一部に形成され
ている溝や突起が隣合うライナ本体２と最も近接するよ
うに位置決めをするといった配慮も不要となる。

【００２１】

【発明の効果】ライナ本体と鋳造材料との間に隙間が発
生することを防止して相互の密着性を高めることができ
るとともに、ライナ本体の間の鋳造材料が鋳造後の凝固
収縮過程で亀裂するのを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】鋳ぐるみ用シリンダライナを表した構成図。

【図２】鋳ぐるみ用シリンダライナの鋳ぐるみ完了状態
の一部を表した平面図。

【図３】押出し加工によって形成された溝を表した断面
図。

【図４】ライナ本体の外周面に形成された突起を表した
断面図。

【符号の説明】

２ ライナ本体 ４ 外周面 １０，１６ 溝 ２０ 突起 ３０ 鋳造材料

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋳造時に鋳型にセットされたライナ本体
   の外周部を鋳造材料で鋳ぐるむことによってシリンダ構
   造を形成する鋳ぐるみ用シリンダライナであって、前記
   ライナ本体の外周面にその軸線に沿った方向に延びる突
   起もしくは溝が、このライナ本体の周方向に関して複数
   設けられていることを特徴とする鋳ぐるみ用シリンダラ
   イナ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の鋳ぐるみ用シリンダライ
   ナにおいて、突起もしくは溝がライナ本体の外周面の少
   なくとも隣合うライナ本体に最も近接する部分に設けら
   れていることを特徴とする鋳ぐるみ用シリンダライナ。
3. 【請求項３】 請求項１記載の鋳ぐるみ用シリンダライ
   ナにおいて、突起もしくは溝の断面形状の幅が、突起に
   ついてはライナ本体の外周側で最大寸法となり、溝につ
   いてはライナ本体の外周側で最小寸法となるように設定
   されていることを特徴とする鋳ぐるみ用シリンダライ
   ナ。