JPH0419345A - 内燃機関用のシリンダブロック、およびそれを製造する方法 - Google Patents
内燃機関用のシリンダブロック、およびそれを製造する方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１］
本発明は、請求項１の前提部に記載しであるような、内
燃機関用の合金製シリンダブロックに関する。 ［０００２］
燃機関用の合金製シリンダブロックに関する。 ［０００２］
この種のシリンダブロックは、たとえば特開昭５６−６
０８４１号公報に示されている。この刊行物に開示され
ているシリンダブロックの製造法は、加圧ダイカスト法
で軽金属部のシリンダブロックを製造する際、多数の孔
を有する鋳鉄製スリーブを、あらかじめ鋳型の中に入れ
ておくというものである。このスリーブは、肉厚が比較
的大きく、すぐれた耐摩耗性を有するシリンダ内面を形
成する。上記の孔に入り込んだ軽金属の溶湯は、凝固す
るとけば状の部材となって、ピストンとの接触面の一部
を形成し、シリンダブロックの熱伝導率を改善する。 ［０００３］
０８４１号公報に示されている。この刊行物に開示され
ているシリンダブロックの製造法は、加圧ダイカスト法
で軽金属部のシリンダブロックを製造する際、多数の孔
を有する鋳鉄製スリーブを、あらかじめ鋳型の中に入れ
ておくというものである。このスリーブは、肉厚が比較
的大きく、すぐれた耐摩耗性を有するシリンダ内面を形
成する。上記の孔に入り込んだ軽金属の溶湯は、凝固す
るとけば状の部材となって、ピストンとの接触面の一部
を形成し、シリンダブロックの熱伝導率を改善する。 ［０００３］
本発明の第１の課題は、上記のような種類のシリンダブ
ロックであって、軽量で、熱伝導率が高く、ピストンと
の接触面の摩擦特性が改善されたものを提供することで
ある。本発明の第２の課題は、このシリンダブロックを
低コストで製造するための方法を提供することである。 ［０００４］
ロックであって、軽量で、熱伝導率が高く、ピストンと
の接触面の摩擦特性が改善されたものを提供することで
ある。本発明の第２の課題は、このシリンダブロックを
低コストで製造するための方法を提供することである。 ［０００４］
本発明の第１の課題は、請求項１の特徴部分に記載した
シリンダブロック全提供することによって、すなわち、
シリンダ内面の一部を構成するものとして、１つのシリ
ンダごとに１個ずつ挿入されているスリーブが、打抜き
によって孔を設けた、肉厚の薄い金属板で構成されてお
り、打抜き部が、溶射によって熱的に形成された層で覆
われていることを特徴とする、内燃機関用のシリンダブ
ロックを提供することによって、解決する。 ［０００５］
シリンダブロック全提供することによって、すなわち、
シリンダ内面の一部を構成するものとして、１つのシリ
ンダごとに１個ずつ挿入されているスリーブが、打抜き
によって孔を設けた、肉厚の薄い金属板で構成されてお
り、打抜き部が、溶射によって熱的に形成された層で覆
われていることを特徴とする、内燃機関用のシリンダブ
ロックを提供することによって、解決する。 ［０００５］
本発明によればスリーブが網状または格子状に構成され
ており、これは鋳造の際に、特に加圧ダイカスト法にお
いて、基礎材料の中に緊密に埋め込まれる。網状または
格子状にするための打抜きの際、打抜き部の切片は請求
項２に記載したように方向づけられるので、打抜き部の
切片は完全にシリンダブロックの基礎材料に係留される
。したがって、冒頭に挙げた公開公報に記載されている
先行技術の場合のような、従来の意味での「シリンダス
リーブ」は存在せず、基礎材料の中へ埋め込んだ補強材
そのものが、ピストンとの接触面の一部を構成すること
になる。 ［０００６］ 本発明によるスリーブは請求項４のとおり望ましくは鋼
板からなり、打ち抜き部の製作の後、シリンダ状に成形
され、たとえば抵抗溶接などによって接触箇所［０００
７］ 原則として多くの幾何学的形状（たとえばクレータ−状
）をもつことができる打ち抜き部は、望ましくは薄片状
に構成される。この構成は、表面に被覆膜を形成するの
に適しており、また鋳込みのしやすさという点からも好
ましい。特に請求項６ないし８の特徴部分は、肉厚が一
定の範囲内にあり、上記のような幾何学的形状をもつ薄
片が配置されたスリーブを提案する。この場合、特に直
列形の往復式内燃機関の場合、構造上の制約があるもの
の、特に摩擦特性と（ポーリング、ホーニングの）加工
性の点で非常に好ましいシリンダの内面構造が得られる
。 ［０００８］ 本発明によるスリーブの表面に熱的に形成する被覆膜は
、炭化物、窒化物または硼化物として特にすぐれた耐摩
耗性を有する工具鋼の粉末を用いる粉末被覆によって、
形成することができる。また、請求項９および１０の特
徴部分に記載したように、シリンダ内面がどのような力
の作用を受けるのかに応じて（たとえばディーゼルサイ
クル機関なのか、オツトーサイクル機関なのか、過給機
関なのかに応じて）、鋳鉄をレデブライトとして凝固さ
せることによって被覆膜を形成することができる。また
、シリンダ内面が比較的弱い力の作用しか受けない場合
には過共析のアルミニウム−珪素合金の層によって形成
することができる。また、請求項１１に記載したように
、セラミックで形成することもできる。さらに、場合に
よっては、ワイヤまたは粉末を用いるプラズマめっき法
によって形成することもできる。この被覆膜には望み通
りの多孔性を持たせることができ、被覆膜の形成に当た
って材料消費量を確実に制御し得るし、比較的低コスト
で、すぐれた減摩特性と耐摩耗性を持つ被覆膜を形成す
ることができる。 ［０００９１ 大きな熱応力を受ける機関のなめには、シリンダブロッ
クの母材または基材として、ねずみ鋳鉄合金を用いるこ
ともあり得るが、本発明によるスリーブは、シリンダ内
面の補強材として、ねずみ鋳鉄から鋳造されたシリンダ
ブロックにも著しく適していることが明らかとなった。 この場合、必要に応じてスリーブは部分的にのみ内面を
補強し、たとえば内面の滑り相手となるピストンの上死
点におけるピストンリングの領域を補強することができ
る。 ［００１０］ 請求項１３により特に適切であることが明らかとなった
のは、酸化鉄と組み合わせた鉄または鋼によって形成さ
れる被覆膜である。特に耐摩耗性のすぐれているこの被
覆膜は、たとえば溶射のような方法によって申し分なく
形成することができ、大量生産の際にも望み通りの多孔
度を持たせることができる。多孔度は、キャリヤー・ガ
ス（粉末被覆の場合）およびノズルからの距離のような
パラメータによって変えることができる。 ［００１１］ さらに請求項１４から１６までの特徴に従い、被覆膜に
自己潤滑性をもつ化合物を混合すると有利であることが
明らかとなった。これらの化合物は機関のウオーミング
アツプ挙動を著しく改善し、ウオーミングアツプ後には
潤滑油を保持する窪みを備える案内面構造を生じる。 ［００１２］ 最後に請求項１７と１８の特徴により、熱被覆の最後の
層として、フラックス、または母材に対して高い親和性
をもつ合金を装着することができ、これは後にシリンダ
ブロックの中へスリーブを鋳込む際に、物質の緊密な結
合を保証する。 ［００１３］ 本発明の方法上の課題は、請求項１９の特徴によって解
決される。有利で適切な実施態様はそれ以下の請求項か
ら明らかなとおりである。 すなわち本発明は、スリーブを熱被覆の後シリンダブロ
ックのための鋳型に入れ、位置調整して直接鋳込むこと
を提案する。この時の位置調整は鋳造時にあまりしっか
り固定されていないスリーブがずれないようにすること
を目的とする。 ［００１４］ さらに軽金属を使用する場合、珪素含有量１４％未満、
特に約１０％のアルミニウム合金を用いることが提案さ
れ、この合金はシリンダブロックの切削加工を容易にす
る。しかもシリンダ面の耐摩耗性および摩擦特性は、使
用する被覆ずみスリーブによって決定される。本発明は
、シリンダブロックの鋳造に加圧ダイカスト法を用いる
ことを提案する。この場合、製作上の公知の利点のほか
に、スリーブが基礎材料と非常に緊密に、かつ均等な接
触圧で結合するという利点がある。 ［００１５］ 工程の最終段階にシリンダ内面に対してブラシ研摩を行
うのは非常に好ましいことである。ブラシ研摩の際、軽
金属製のシリンダの内面のうち、軟らかい部分が僅かに
窪み、したがって潤滑油の油膜の位置を安定させるため
の追加のポケットが、ピストンとの接触面に形成される
。したがって、局部的な過熱状態が発生しても、ピスト
ンとの接触面のうちの耐力部分に、特に大量の潤滑油を
供給する必要は生じない。 ［００１６］ ピストンとの接触面が特に厳しい条件を満たさなければ
ならない時には、基材としてねずみ鋳鉄を用い、および
、またはスリーブの鋳込みと最初の機械的加工の後、し
かしシリンダ面のホーニングの前に、少なくとも部分的
に融解して、スリーブ、被覆および基礎材料からなる金
属間の結合を形成するのが適切なことがある。この種の
シリンダ面はしかしそれ相応に手数のかかる加工を必要
とするがその耐蝕性と耐摩耗性に関しては極めて高い要
求に適している。融解のためのエネルギー源としては特
にレーザーが考えられ、これによって表面をマイクロメ
ートル領域でも比較的値かな必要で融解することができ
る。 ［００１７］
ており、これは鋳造の際に、特に加圧ダイカスト法にお
いて、基礎材料の中に緊密に埋め込まれる。網状または
格子状にするための打抜きの際、打抜き部の切片は請求
項２に記載したように方向づけられるので、打抜き部の
切片は完全にシリンダブロックの基礎材料に係留される
。したがって、冒頭に挙げた公開公報に記載されている
先行技術の場合のような、従来の意味での「シリンダス
リーブ」は存在せず、基礎材料の中へ埋め込んだ補強材
そのものが、ピストンとの接触面の一部を構成すること
になる。 ［０００６］ 本発明によるスリーブは請求項４のとおり望ましくは鋼
板からなり、打ち抜き部の製作の後、シリンダ状に成形
され、たとえば抵抗溶接などによって接触箇所［０００
７］ 原則として多くの幾何学的形状（たとえばクレータ−状
）をもつことができる打ち抜き部は、望ましくは薄片状
に構成される。この構成は、表面に被覆膜を形成するの
に適しており、また鋳込みのしやすさという点からも好
ましい。特に請求項６ないし８の特徴部分は、肉厚が一
定の範囲内にあり、上記のような幾何学的形状をもつ薄
片が配置されたスリーブを提案する。この場合、特に直
列形の往復式内燃機関の場合、構造上の制約があるもの
の、特に摩擦特性と（ポーリング、ホーニングの）加工
性の点で非常に好ましいシリンダの内面構造が得られる
。 ［０００８］ 本発明によるスリーブの表面に熱的に形成する被覆膜は
、炭化物、窒化物または硼化物として特にすぐれた耐摩
耗性を有する工具鋼の粉末を用いる粉末被覆によって、
形成することができる。また、請求項９および１０の特
徴部分に記載したように、シリンダ内面がどのような力
の作用を受けるのかに応じて（たとえばディーゼルサイ
クル機関なのか、オツトーサイクル機関なのか、過給機
関なのかに応じて）、鋳鉄をレデブライトとして凝固さ
せることによって被覆膜を形成することができる。また
、シリンダ内面が比較的弱い力の作用しか受けない場合
には過共析のアルミニウム−珪素合金の層によって形成
することができる。また、請求項１１に記載したように
、セラミックで形成することもできる。さらに、場合に
よっては、ワイヤまたは粉末を用いるプラズマめっき法
によって形成することもできる。この被覆膜には望み通
りの多孔性を持たせることができ、被覆膜の形成に当た
って材料消費量を確実に制御し得るし、比較的低コスト
で、すぐれた減摩特性と耐摩耗性を持つ被覆膜を形成す
ることができる。 ［０００９１ 大きな熱応力を受ける機関のなめには、シリンダブロッ
クの母材または基材として、ねずみ鋳鉄合金を用いるこ
ともあり得るが、本発明によるスリーブは、シリンダ内
面の補強材として、ねずみ鋳鉄から鋳造されたシリンダ
ブロックにも著しく適していることが明らかとなった。 この場合、必要に応じてスリーブは部分的にのみ内面を
補強し、たとえば内面の滑り相手となるピストンの上死
点におけるピストンリングの領域を補強することができ
る。 ［００１０］ 請求項１３により特に適切であることが明らかとなった
のは、酸化鉄と組み合わせた鉄または鋼によって形成さ
れる被覆膜である。特に耐摩耗性のすぐれているこの被
覆膜は、たとえば溶射のような方法によって申し分なく
形成することができ、大量生産の際にも望み通りの多孔
度を持たせることができる。多孔度は、キャリヤー・ガ
ス（粉末被覆の場合）およびノズルからの距離のような
パラメータによって変えることができる。 ［００１１］ さらに請求項１４から１６までの特徴に従い、被覆膜に
自己潤滑性をもつ化合物を混合すると有利であることが
明らかとなった。これらの化合物は機関のウオーミング
アツプ挙動を著しく改善し、ウオーミングアツプ後には
潤滑油を保持する窪みを備える案内面構造を生じる。 ［００１２］ 最後に請求項１７と１８の特徴により、熱被覆の最後の
層として、フラックス、または母材に対して高い親和性
をもつ合金を装着することができ、これは後にシリンダ
ブロックの中へスリーブを鋳込む際に、物質の緊密な結
合を保証する。 ［００１３］ 本発明の方法上の課題は、請求項１９の特徴によって解
決される。有利で適切な実施態様はそれ以下の請求項か
ら明らかなとおりである。 すなわち本発明は、スリーブを熱被覆の後シリンダブロ
ックのための鋳型に入れ、位置調整して直接鋳込むこと
を提案する。この時の位置調整は鋳造時にあまりしっか
り固定されていないスリーブがずれないようにすること
を目的とする。 ［００１４］ さらに軽金属を使用する場合、珪素含有量１４％未満、
特に約１０％のアルミニウム合金を用いることが提案さ
れ、この合金はシリンダブロックの切削加工を容易にす
る。しかもシリンダ面の耐摩耗性および摩擦特性は、使
用する被覆ずみスリーブによって決定される。本発明は
、シリンダブロックの鋳造に加圧ダイカスト法を用いる
ことを提案する。この場合、製作上の公知の利点のほか
に、スリーブが基礎材料と非常に緊密に、かつ均等な接
触圧で結合するという利点がある。 ［００１５］ 工程の最終段階にシリンダ内面に対してブラシ研摩を行
うのは非常に好ましいことである。ブラシ研摩の際、軽
金属製のシリンダの内面のうち、軟らかい部分が僅かに
窪み、したがって潤滑油の油膜の位置を安定させるため
の追加のポケットが、ピストンとの接触面に形成される
。したがって、局部的な過熱状態が発生しても、ピスト
ンとの接触面のうちの耐力部分に、特に大量の潤滑油を
供給する必要は生じない。 ［００１６］ ピストンとの接触面が特に厳しい条件を満たさなければ
ならない時には、基材としてねずみ鋳鉄を用い、および
、またはスリーブの鋳込みと最初の機械的加工の後、し
かしシリンダ面のホーニングの前に、少なくとも部分的
に融解して、スリーブ、被覆および基礎材料からなる金
属間の結合を形成するのが適切なことがある。この種の
シリンダ面はしかしそれ相応に手数のかかる加工を必要
とするがその耐蝕性と耐摩耗性に関しては極めて高い要
求に適している。融解のためのエネルギー源としては特
にレーザーが考えられ、これによって表面をマイクロメ
ートル領域でも比較的値かな必要で融解することができ
る。 ［００１７］
本発明の実施例を以下さらに詳細に説明する。
図１と図５は、１２の番号を付した冷却管路と数個のシ
リンダ内面１４を備える液冷多シリンダ内燃機関のシリ
ンダブロック１０を部分的に示す。シリンダブロック１
０は珪素含有量１０％のアルミニウム−珪素合金から加
圧ダイカスト法で製作されている。 ［００１８］ シリンダブロック１０の各シリンダには、有孔スリーブ
１６（図２ないし図４）が１個ずつ挿入される。有孔ス
リーブ１６は、１ｍｍの肉厚Ｓを有する鋼板で製造され
る。スリーブ１６は打ち抜き部または薄片１８を備えて
おり、これらは半径方向（図３の線２０）に４５°の角
度αで外向きに打ち抜かれている。薄片１８の打ち抜き
深さｔは約３ｍｍ、その高さｈは１０ｍｍである。薄片
１８はシリンダ軸線２２の方向に斜めに互いにずれてい
る。（角度β）。 ［００１９］ 薄片１８の打ち抜きは連続して供給される鋼板帯に対し
て行われる。打ち抜き後鋼板帯を一定の長さだけ切り取
る。切り取った鋼板帯は管状に曲げられ、シリンダ軸線
２２に傾斜して走る接触箇所２４で、シリンダ状に閉じ
たスリーブ１６にスポット溶接で加工される。 ［００２０１ 続いてスリーブ１６はサンドブラストで清掃され、粗面
とされ、溶射のあと、レデブライトとして凝固させた鋳
鉄からなる多孔性の被覆膜３０を施される。 厚さ約０．３ｍｍの被覆膜は、火炎溶射法で、粒度０．
０５から０．２５ｍｍのねずみ鋳鉄粉末を供給しつつ行
われ、粉末は公知のように融液状態で冷却したスリーブ
１６の上に吹付けられる。選択した粒度により被覆の多
孔性が調節される。急速な凝固により、高い耐摩耗性の
レデブライト層が生じる。図６に拡大図で示したように
、多孔性の被覆膜３０は薄片１８を包むように成形され
る。スリーブ１６を挿入すると、薄片と被覆膜は基礎材
料１０の中で結合するが、しかしシリンダ面１４では（
その機械的加工後）露出する。 ［００２１］ スリーブ１６にスペーサ２６．２８が成形され（図５参
照） これらは加圧ダイカスト型（図示されていない）
の°中でスリーブ１６を位置調整し、図５に見られるよ
うにやや円錐形の（鋳造斜面）シリンダ型を鋳造するこ
とができる。この時、薄片１８の間の中間部はアルミニ
ウム合金で満たされるか、あるいは薄片１８が基礎材料
の中に埋め込まれ固定される。未加工鋳造品は次に機械
加工され、この時、特にシリンダ面１４を作るためにシ
リンダが穿孔されホーニングされる。スリーブ１６の寸
法は、ポーリングとホーニングの後、スリーブ１６の一
部が露出するように定められており、図２にハツチング
で示した面は、ピストンとの接触面のうちの耐力部分で
ある。この耐力部分のうちの一部には、すぐれた耐摩耗
性を持つ被覆膜が形成され、一部は、この被覆膜によっ
て境界をめぐらされた部分となる。図６に示すように、
これら２つの部分は交互に存在する。 ［００２２］ 被覆膜によって境界をめぐらされた部分、すなわち基礎
材料を露出させている部分を、僅かに窪ませるなめ、最
後の作業過程としてシリンダ面１４のブラシ研摩が行わ
れ、この時、あまり硬くない基礎材料のみがマイクロメ
ートルのオーダーで削られる。 ［００２３］ 本発明は図示した実施例には限定されない。特に打ち抜
き部の構成としては、耐力部分の位置を高くするか、ま
たはその他の表面パターンとなるように行うことができ
る。熱被覆としてはさらに、過共析のアルミニウム−珪
素合金、炭化物を形成する被覆、鉄合金などを装着する
ことができる。最後にシリンダ面１４はホーニング前に
、レーザーを用いた融解によって精密加工することがで
き、この場合、使用した材料から金属間化合物が形成さ
れる。 ［００２４］ 第２の実施例として、１つのシリンダごとに上述のよう
なスリーブを１個備えた内燃機関用シリンダブロックが
、ねずみ鋳鉄合金によって製作された。鋼板からなるス
リーブの被覆は、酸素を含む推進剤を用いて火炎溶射法
で行われたが、この時、被覆膜鋼と酸化鉄成分からなり
、僅かな多孔性しか示さなかった。 ［００２５］ シリンダ面の摩擦特性の改善のために、さらに被覆膜に
対して体積比率１０％の窒化硼素を噴射した。しかし優
れた結果は潤滑剤に黒鉛あるいはＭ ｏ Ｓ ２を用い
ても得ることができる。 ［００２６］ 軽金属製のシリンダブロックと、上述のように溶射の後
、鋳鉄をレデブライトとして凝固させることによって形
成した被覆膜を備えるスリーブとを用いた第３の実施例
では、上記の被覆膜を覆う第２の層として、融点が５０
０℃よりも低いアルミニウム青銅（Ａｌ−３Ｎ）を上塗
りした。これは、のちにスリーブを軽金属の母材と接着
させた際、堅固な金属間結合を保証した。 ［００２７］
リンダ内面１４を備える液冷多シリンダ内燃機関のシリ
ンダブロック１０を部分的に示す。シリンダブロック１
０は珪素含有量１０％のアルミニウム−珪素合金から加
圧ダイカスト法で製作されている。 ［００１８］ シリンダブロック１０の各シリンダには、有孔スリーブ
１６（図２ないし図４）が１個ずつ挿入される。有孔ス
リーブ１６は、１ｍｍの肉厚Ｓを有する鋼板で製造され
る。スリーブ１６は打ち抜き部または薄片１８を備えて
おり、これらは半径方向（図３の線２０）に４５°の角
度αで外向きに打ち抜かれている。薄片１８の打ち抜き
深さｔは約３ｍｍ、その高さｈは１０ｍｍである。薄片
１８はシリンダ軸線２２の方向に斜めに互いにずれてい
る。（角度β）。 ［００１９］ 薄片１８の打ち抜きは連続して供給される鋼板帯に対し
て行われる。打ち抜き後鋼板帯を一定の長さだけ切り取
る。切り取った鋼板帯は管状に曲げられ、シリンダ軸線
２２に傾斜して走る接触箇所２４で、シリンダ状に閉じ
たスリーブ１６にスポット溶接で加工される。 ［００２０１ 続いてスリーブ１６はサンドブラストで清掃され、粗面
とされ、溶射のあと、レデブライトとして凝固させた鋳
鉄からなる多孔性の被覆膜３０を施される。 厚さ約０．３ｍｍの被覆膜は、火炎溶射法で、粒度０．
０５から０．２５ｍｍのねずみ鋳鉄粉末を供給しつつ行
われ、粉末は公知のように融液状態で冷却したスリーブ
１６の上に吹付けられる。選択した粒度により被覆の多
孔性が調節される。急速な凝固により、高い耐摩耗性の
レデブライト層が生じる。図６に拡大図で示したように
、多孔性の被覆膜３０は薄片１８を包むように成形され
る。スリーブ１６を挿入すると、薄片と被覆膜は基礎材
料１０の中で結合するが、しかしシリンダ面１４では（
その機械的加工後）露出する。 ［００２１］ スリーブ１６にスペーサ２６．２８が成形され（図５参
照） これらは加圧ダイカスト型（図示されていない）
の°中でスリーブ１６を位置調整し、図５に見られるよ
うにやや円錐形の（鋳造斜面）シリンダ型を鋳造するこ
とができる。この時、薄片１８の間の中間部はアルミニ
ウム合金で満たされるか、あるいは薄片１８が基礎材料
の中に埋め込まれ固定される。未加工鋳造品は次に機械
加工され、この時、特にシリンダ面１４を作るためにシ
リンダが穿孔されホーニングされる。スリーブ１６の寸
法は、ポーリングとホーニングの後、スリーブ１６の一
部が露出するように定められており、図２にハツチング
で示した面は、ピストンとの接触面のうちの耐力部分で
ある。この耐力部分のうちの一部には、すぐれた耐摩耗
性を持つ被覆膜が形成され、一部は、この被覆膜によっ
て境界をめぐらされた部分となる。図６に示すように、
これら２つの部分は交互に存在する。 ［００２２］ 被覆膜によって境界をめぐらされた部分、すなわち基礎
材料を露出させている部分を、僅かに窪ませるなめ、最
後の作業過程としてシリンダ面１４のブラシ研摩が行わ
れ、この時、あまり硬くない基礎材料のみがマイクロメ
ートルのオーダーで削られる。 ［００２３］ 本発明は図示した実施例には限定されない。特に打ち抜
き部の構成としては、耐力部分の位置を高くするか、ま
たはその他の表面パターンとなるように行うことができ
る。熱被覆としてはさらに、過共析のアルミニウム−珪
素合金、炭化物を形成する被覆、鉄合金などを装着する
ことができる。最後にシリンダ面１４はホーニング前に
、レーザーを用いた融解によって精密加工することがで
き、この場合、使用した材料から金属間化合物が形成さ
れる。 ［００２４］ 第２の実施例として、１つのシリンダごとに上述のよう
なスリーブを１個備えた内燃機関用シリンダブロックが
、ねずみ鋳鉄合金によって製作された。鋼板からなるス
リーブの被覆は、酸素を含む推進剤を用いて火炎溶射法
で行われたが、この時、被覆膜鋼と酸化鉄成分からなり
、僅かな多孔性しか示さなかった。 ［００２５］ シリンダ面の摩擦特性の改善のために、さらに被覆膜に
対して体積比率１０％の窒化硼素を噴射した。しかし優
れた結果は潤滑剤に黒鉛あるいはＭ ｏ Ｓ ２を用い
ても得ることができる。 ［００２６］ 軽金属製のシリンダブロックと、上述のように溶射の後
、鋳鉄をレデブライトとして凝固させることによって形
成した被覆膜を備えるスリーブとを用いた第３の実施例
では、上記の被覆膜を覆う第２の層として、融点が５０
０℃よりも低いアルミニウム青銅（Ａｌ−３Ｎ）を上塗
りした。これは、のちにスリーブを軽金属の母材と接着
させた際、堅固な金属間結合を保証した。 ［００２７］
本発明によるスリーブを、シリンダブロック用の鋳型の
中へはめ込む前に、その表面に被覆膜を熱的に形成して
おくことによって、次の２つのことが達成される。 ［００２８］ 第１に、被覆膜は、鋳込み終了時までのスリーブの耐食
性を保証し、ピストンとの接触面の摩擦特性を改善する
。 第２に、この被覆膜は、ある程度の表面あらさまたは多
孔性と有するので、スリーブと基礎材料との間の結合強
さを改善する。ピストンとの接触面の仕上げ削り（ポー
リングおよびホーニング）の際、被覆膜が部分的に剥離
されるが、その後、上記接触面のうち多孔性を保持して
いる部分に潤滑油の油膜が付着するのですぐれた耐摩耗
性が得られる。熱伝導率は、たとえば過共析のアルミニ
ウム−珪素合金のような軽金属で製造したシリンダの内
面に比して、僅かしか損なわれない。
中へはめ込む前に、その表面に被覆膜を熱的に形成して
おくことによって、次の２つのことが達成される。 ［００２８］ 第１に、被覆膜は、鋳込み終了時までのスリーブの耐食
性を保証し、ピストンとの接触面の摩擦特性を改善する
。 第２に、この被覆膜は、ある程度の表面あらさまたは多
孔性と有するので、スリーブと基礎材料との間の結合強
さを改善する。ピストンとの接触面の仕上げ削り（ポー
リングおよびホーニング）の際、被覆膜が部分的に剥離
されるが、その後、上記接触面のうち多孔性を保持して
いる部分に潤滑油の油膜が付着するのですぐれた耐摩耗
性が得られる。熱伝導率は、たとえば過共析のアルミニ
ウム−珪素合金のような軽金属で製造したシリンダの内
面に比して、僅かしか損なわれない。
【図１】
本発明によるスリーブを備えた多気筒内燃機関用のシリ
ンダブロックの一部だけを示す平面図である。
ンダブロックの一部だけを示す平面図である。
【図２】
薄鋼板製の上記スリーブを立体的に示す図である。
【図３】
図２のスリーブの部分端面図である。
【図４】
図２のスリーブの内面を部分的に示す正面図である。
【図５】
図１の線ｖ−■についての断面図である。
【図６】
図３のＺの部分の詳細図である。
１０ シリンダブロック
１４ シリンダ内面
１６ スリーブ
１８ 薄片
２４ 接触箇所
図面
【図１】
ｌθ−シリンタ゛ブロック
／４− ン９ンタ“内面
／６−−−スリーフ゛
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】すぐれた耐摩耗性を有し、比較的高い融点
をもつ材料で作られた有孔スリーブが、シリンダ内面の
一部を構成するものとして、１つのシリンダごとに１個
ずつ挿入されている、内燃機関用の合金製シリンダブロ
ックにおいて、上記スリーブ（１６）が、打抜きによっ
て孔を設けた、肉厚の薄い金属板で構成されており、打
抜き部が、溶射によって熱的に形成された層で覆われて
いることを特徴とする、内燃機関用のシリンダブロック
。 【請求項２】上記打抜き部に形成される薄片（１８）が
、シリンダの断面曲率から逸脱して、シリンダブロック
の基礎材料の方向へ切り込むように方向づけられること
を特徴とする、請求項１に記載の内燃機関用のシリンダ
ブロック。 【請求項３】打抜き部を覆う上記の層が多孔性の層であ
ることを特徴とする、請求項１および２のうちいずれか
１項に記載の内燃機関用のシリンダブロック。 【請求項４】スリーブ（１６）が鋼板からなっており、
シリンダ軸線に対して傾斜して走る接触箇所（２４）で
溶接されていることを特徴とする、請求項１から３まで
のうちいずれか１項に記載の内燃機関用のシリンダブロ
ック。 【請求項５】上記打抜き部に形成される薄片（１８）が
、シリンダの軸方向に見た場合、斜角（β）をなすよう
に互いにずれた位置関係にあることを特徴とする、請求
項１から４までのうちいずれか１項に記載の内燃機関用
のシリンダブロック。 【請求項６】スリーブ（１６）が０．４ｍｍから１．５
ｍｍまでの間の肉厚ｓを有することを特徴とする、請求
項１から５までのうちいずれか１項に記載の内燃機関用
のシリンダブロック。 【請求項７】スリーブ（１６）の薄片（１８）が１−５
ｍｍ、特に約３ｍｍの打抜き深さｔを備えることを特徴
とする、請求項５および６のうちいずれか１項に記載の
内燃機関用のシリンダブロック。 【請求項８】薄片（１８）のシリンダ半径方向に対する
角度（α）が５゜から７５゜まで、特に３０゜から６０
゜の間であることを特徴とする、請求項７に記載の内燃
機関用のシリンダブロック。 【請求項９】熱的に形成した層がレデブライトとして凝
固させた鋳鉄の層であることを特徴とする、請求項１か
ら８までのうちいずれか１項に記載の内燃機関用のシリ
ンダブロック。 【請求項１０】熱的に形成した層が過共析のアルミニウ
ム−珪素合金の層であることを特徴とする、請求項１か
ら８までのうちいずれか１項に記載の内燃機関用のシリ
ンダブロック。 【請求項１１】熱的に形成した被覆膜が、セラミック成
分、特にＡｌ＿２Ｏ＿３、ＴｉＯまたはＺｒＯ＿２で形
成されていることを特徴とする、請求項１から８までの
うちいずれか１項に記載の内燃機関用のシリンダブロッ
ク。 【請求項１２】熱的に形成した被覆膜が、高合金工具鋼
で形成されていることを特徴とする、請求項１から８ま
でのうちいずれか１項に記載の内燃機関用のシリンダブ
ロック。 【請求項１３】熱的に形成した被覆膜が、鉄または鋼と
酸化鉄との混合物によって形成されていることを特徴と
する、請求項１から８までのうちいずれか１項に記載の
内燃機関用のシリンダブロック。 【請求項１４】被覆膜に自己潤滑性をもつ化合物が混合
されていることを特徴とする、請求項９から１３までの
うちいずれか１項に記載の内燃機関用のシリンダブロッ
ク。 【請求項１５】上記化合物が黒鉛、ＭｏＳ＿２および窒
化硼素のうち少なくともいずれか一つからなっているこ
とを特徴とする、請求項１４に記載の内燃機関用のシリ
ンダブロック。 【請求項１６】上記化合物の体積比率が３から１５％で
あることを特徴とする、請求項１４および１５のうちい
ずれか１項に記載の内燃機関用のシリンダブロック。 【請求項１月】上記被覆膜の表面にフラックスまたは母
材に対して高い親和性をもつ合金がさらに被覆されるこ
とを特徴とする、請求項１から１６までのうちいずれか
１項に記載の内燃機関用のシリンダブロック。 【請求項１８】母材としてアルミニウム合金が使用され
る際、融点５００℃未満のアルミ青銅が被覆されること
を特徴とする、請求項１７に記載の内燃機関用のシリン
ダブロック。 【請求項１９】ａ）１つのシリンダごとに有孔スリーブ
（１６）を１個ずつ製造し、ｂ）上記スリーブの表面に
、溶射によって被覆膜を形成し、ｃ）上記スリーブを、
シリンダブロック用の鋳型の中へはめ込んで位置調節し
、ｄ）上記鋳型の中へ溶融合金を供給してシリンダブロ
ックを鋳造することを特徴とする、請求項１から１８ま
でのうちいずれか１項に記載のシリンダブロックを製造
する方法。 【請求項２０】上記鋳造のためアルミニウム−珪素合金
を使用すること、および、そのアルミニウム−珪素合金
の珪素含有量が１４％よりも少なく、特に約１０％であ
ることを特徴とする、請求項１９に記載のシリンダブロ
ックを製造する方法。 【請求項２１】シリンダブロックが加圧ダイガスト法に
よって鋳造されることを特徴とする、請求項１９および
２０のうちいずれか１項に記載のシリンダブロックを製
造する方法。 【請求項２２】シリンダ内面がシリンダブロックの鋳造
後、切削加工され、ホーニングされ、最後にブラシ研摩
されることを特徴とする、請求項１９から２１までのう
ちいずれか１項に記載のシリンダブロックを製造する方
法。 【請求項２３】表面領域に基礎材料、スリーブおよび被
覆膜からなる金属間化合物を形成するために、シリンダ
内面がホーニング前に少なくとも部分的に融解されるこ
とを特徴とする、請求項１９から２２までのうちいずれ
か１項に記載のシリンダブロックを製造する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19893941381 DE3941381A1 (de) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Zylinderblock fuer eine brennkraftmaschine |
| DE3941381.0 | 1989-12-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0419345A true JPH0419345A (ja) | 1992-01-23 |
Family
ID=6395490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP41090390A Withdrawn JPH0419345A (ja) | 1989-12-15 | 1990-12-15 | 内燃機関用のシリンダブロック、およびそれを製造する方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0491978B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0419345A (ja) |
| DE (1) | DE3941381A1 (ja) |
| ES (1) | ES2063892T3 (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| MX9204697A (es) * | 1991-09-12 | 1993-03-01 | Ford Motor Co | Revestimientos para cilindros a base de hierro moldeado in situ. |
| DE4226743C2 (de) * | 1992-04-13 | 1997-08-21 | Eberle J N Federnfab | In den Zylinderblock einer Brennkraftmaschine einzugießende Lamellenhülse und Verfahren zu deren Herstellung |
| DE4212355C1 (en) * | 1992-04-13 | 1993-08-05 | J.N. Eberle Federnfabrik Gmbh, 8930 Schwabmuenchen, De | Cooling finned sleeve cast into IC engine light metal cylinder block - is made from sheet metal bent to cylindrical form and placed in mould for cylinder block casting |
| DE4244789C2 (de) * | 1992-11-17 | 1995-11-16 | Audi Ag | Gießform zur Herstellung von Gußstücken |
| DE4238689C2 (de) * | 1992-11-17 | 1995-07-27 | Audi Ag | Anlage zur Herstellung von Gußstücken |
| DE4317665C2 (de) * | 1993-05-27 | 1997-06-19 | Eberle J N Federnfab | In den Zylinderblock einer Brennkraftmaschine einzugießende Lamellenhülse |
| DE4328093C2 (de) * | 1993-08-20 | 1998-04-02 | Ae Goetze Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Motorblöcken für Verbrennungskraftmaschinen aus einer Leichtmetallegierung mit verschleißfest ausgekleideten Zylinderbohrungen |
| DK16494A (da) * | 1994-02-08 | 1995-08-09 | Man B & W Diesel Gmbh | Fremgangsmåde til fremstilling af en cylinderforing samt en sådan foring |
| DE19711756A1 (de) * | 1997-03-21 | 1998-09-24 | Audi Ag | Verfahren zum Beschichten von Oberflächen |
| DE19745725A1 (de) * | 1997-06-24 | 1999-01-07 | Ks Aluminium Technologie Ag | Verfahren zum Herstellen eines Verbundgussteils |
| DE19729017C2 (de) * | 1997-07-08 | 2001-10-31 | Federal Mogul Burscheid Gmbh | Zylinderlaufbuchse |
| DE19733204B4 (de) * | 1997-08-01 | 2005-06-09 | Daimlerchrysler Ag | Beschichtung aus einer übereutektischen Aluminium/Silizium Legierung, Spritzpulver zu deren Herstellung sowie deren Verwendung |
| DE19733205B4 (de) * | 1997-08-01 | 2005-06-09 | Daimlerchrysler Ag | Beschichtung für eine Zylinderlauffläche einer Hubkolbenmaschine aus einer übereutektischen Aluminium/Siliziumlegierung, Spritzpulver zu deren Herstellung und deren Verwendung |
| DE19750687A1 (de) * | 1997-11-15 | 1999-05-20 | Ks Aluminium Technologie Ag | Verfahren zum Eingießen von Eingußteilen |
| DE19841619C2 (de) | 1998-09-11 | 2002-11-28 | Daimler Chrysler Ag | Werkstoffdraht zur Erzeugung verschleißfester Beschichtungen aus übereutektischen Al/Si-Legierungen durch thermisches Spritzen und seine Verwendung |
| DE19918987A1 (de) * | 1999-04-27 | 2000-11-02 | Man Nutzfahrzeuge Ag | Verfahren zum Eingießen von Hohlkörpern in Eisengußbauteile |
| DE19937934A1 (de) † | 1999-08-11 | 2001-02-15 | Bayerische Motoren Werke Ag | Zylinderkurbelgehäuse, Verfahren zur Herstellung der Zylinderlaufbuchsen dafür und Verfahren zur Herstellung des Zylinderkurbelgehäuses mit diesen Zylinderlaufbuchsen |
| DE10083665B3 (de) * | 1999-10-29 | 2014-05-28 | Nippon Piston Ring Co,. Ltd. | Kombination einer Zylinderlaufbuchse und eines Kolbenringes in einer Brennkraftmaschine |
| DE19963223A1 (de) * | 1999-12-27 | 2001-06-28 | Volkswagen Ag | Stahlhaltiges Material für eine Plasmaabscheidung |
| CH695339A5 (de) * | 2002-02-27 | 2006-04-13 | Sulzer Metco Ag | Zylinderlaufflächenschicht für Verbrennungsmotoren sowie Verfahren zu deren Herstellung. |
| DE10360148A1 (de) * | 2003-12-20 | 2005-07-21 | Daimlerchrysler Ag | Zylinderlaufbahn und Verfahren zur Herstellung einer Zylinderlaufbahn |
| DE102004005458B4 (de) * | 2004-02-04 | 2006-05-11 | Ks Aluminium-Technologie Ag | Zylinderblock für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zur Herstellung eines Zylinderblocks |
| DE102011002200B4 (de) * | 2011-04-20 | 2015-02-12 | Neue Halberg-Guss Gmbh | Verfahren zur Gewichtsreduzierung bzw. zur Steigerung der mechanischen Belastbarkeit von Bauteilen aus Gusseisenwerkstoffen |
| DE102012025284A1 (de) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Mahle International Gmbh | Zylinderlaufbuchse und Verfahren zur Herstellung eines Motorblocks sowie Motorblock |
| DE102015201994A1 (de) | 2015-02-05 | 2016-08-11 | Ford Global Technologies, Llc | Hubkolbenmotor, Kraftfahrzeug |
| DE102021112326A1 (de) | 2021-05-11 | 2022-11-17 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Zylindergehäuse und Motorblock für einen Verbrennungsmotor |
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Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
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| US2085976A (en) * | 1936-02-25 | 1937-07-06 | Heintz & Kaufman Ltd | Cylinder liner |
| DE1917882A1 (de) * | 1969-04-08 | 1970-10-22 | Holtan Maurice O | Zylinder-Innenauskleidung |
| JPS585256B2 (ja) * | 1979-05-10 | 1983-01-29 | 日本ピストンリング株式会社 | 内燃機関用摺動部材 |
| DE3238440C1 (de) * | 1982-10-16 | 1984-03-29 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Zylinder-Kurbelgehaeuse aus Gusseisen fuer Brennkraftmaschinen |
| DE3510393C1 (de) * | 1985-03-22 | 1986-04-03 | Daimler-Benz Ag, 7000 Stuttgart | Zylinder-Kurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine |
| DE3607420A1 (de) * | 1986-03-06 | 1987-09-10 | Zott Kg | Zylinder |
-
1989
- 1989-12-15 DE DE19893941381 patent/DE3941381A1/de not_active Withdrawn
-
1990
- 1990-12-15 JP JP41090390A patent/JPH0419345A/ja not_active Withdrawn
- 1990-12-22 EP EP19900125324 patent/EP0491978B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-12-22 ES ES90125324T patent/ES2063892T3/es not_active Expired - Lifetime
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| DE3941381A1 (de) | 1991-06-20 |
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